JP2958105B2 - ポペット弁ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体通路を開閉することにより流体の流れ
の方向を制御する切換弁ユニットに関する。

［従来の技術］ 一般に、空気圧回路において、アクチュエータへ供給
する空気圧の流れの方向を変える場合、方向制御弁とし
てポペット方式の切換弁ユニットが用いられている。

従来のポペット弁ユニットは、弁体、弁座の各々をア
ルミニウム合金等を用いてダイカスト法により鋳造成形
されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来の技術において、ダイカス
ト法により鋳造成形した弁座と弁体とが当接する部分
は、平滑でなくグラインダ加工等の二次加工を必要とす
るという問題がある。

また、流体通路を開閉するための弁体と弁座が当接す
る部分の気密性をより一層向上させる必要性がある。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、本発明は、弁体と弁座
とを備え、前記弁体の両端側に周溝を形成し、該周溝内
に第１と第２の可撓性リング体を装着するとともに、前
記弁体の中間部に傾斜した一側面を有する第３の可撓性
リング体を固着し、前記弁座に対し前記弁体が閉じると
きに第３の可撓性リング体の傾斜面と前記弁座の突端と
が当接するように設けられ、前記第１と第２の可撓性リ
ング体には、弁体が弁開閉のために変位するときに連動
するように遊びが設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、前記弁座を合成樹脂により一体成形
したことを特徴とする。

［作用］ 上記の本発明に係るポペット弁ユニットでは、弁体が
弁座に対して閉じる時に、弁座とこれに当接する第３の
可撓性リング体の傾斜面が一定の角度をなす。

この傾斜角度により、弁体が閉じる時に第３の可撓性
リング体は、初め弁座に対して線接触し、のちに弁体が
変位するにつれて弁体の傾斜面と弁座の突端が面接触し
て密着するようになる。

また、弁体の両端側に備えられた第１と第２の可撓性
リング体は、弁体が弁開閉のために変位する時に連動す
るように遊びを設けて装着することが好ましい。

［実施例］ 本発明に係るポペット弁ユニットについて好適な実施
例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の実施例に係るポペット弁ユニット
の断面図であり、第１図ａは弁が閉じている状態を示
し、第１図ｂは弁が開いている状態を示す。

本実施例に係るポペット弁ユニット10は、基本的に
は、弁体12と弁座14とからなり、弁体12には第１と第２
と第３の可撓性リング体16、18、20が設けられている。

ポペット弁ユニット10の外側には、弁体12を保持する
外部部材17、19および気密性を確保するためのシール部
材21が備えられている。外部部材17は弁体12の両端側
に、外部部材19は弁体12の一端側の外周に設けられる。

詳細には、弁体12の両端側に周溝22が形成され、その
周溝内に、例えば合成ゴムからなるダイヤフラムとして
作用する第１と第２の可撓性リング体16、18が装着され
る。この第１および第２の可撓性リング体16、18は、弁
体12が流体通路を開閉するために変位するに伴って、連
動するように遊びを設けて装着される。

また、弁体12の中間部には、第３の可撓性リング体20
として、例えば合成ゴムからなるリング体が焼付け等の
方法により固着される。

この第３可撓性リング体20の内周面は、弁体12の中間
部に形成された溝24に固着し、一側面は弁体12の膨出部
26の側面に固着し、他側面は傾斜面28を形成している。

次に、弁座14には、弁を開成した時に連通する第１通
路30および第２通路32が設けられており、前記第１と第
２のリング体16、18が装着される周溝22に対応する周溝
34が形成されている。

また、弁体12の両端側には、弁を開閉させるための流
体が通る第３および第４通路36、38が形成されている。

弁座14の突端部40は、第３の可撓性リング体20の傾斜
面28と第１通路30の凹部側面42とが12度から18度の間の
角度を有して前記傾斜面28と当接する。

このような12度から18度の間の精度の良い傾斜面を形
成するために、第３の可撓性リング体20の傾斜面28は、
弁体12に固着する前にグラインダ加工等を施している。

なお、弁座14は、合成樹脂により一体成形したもので
ある。

次に、このように構成されるポペット弁ユニット10の
動作を説明する。

まず、第１図ｂの状態において、第３通路36から流体
を供給すると、弁体12は図の右方に変位し、連通してい
た第１通路30と第２通路32を遮断する。両通路の間に第
３の可撓性リング体20の傾斜面28と弁座14の突端部40が
当接することにより遮断されるからである。この時、弁
体12の変位に伴って第１と第２の可撓性リング体16、18
もその変位方向に連動する。

このようにして、弁閉時の状態を得ることができる。

弁開時の状態にするには、前記第３通路36からの流体
の供給を停止し、今度は第４通路38から流体を供給す
る。この第４通路38からの流体の作用により、弁体12は
図の左方に変位する。第３の可撓性リング体20と弁座14
の突端部40とが当接していた部分は、離脱することによ
り第１通路30と第２通路32が連通して弁開時の状態とな
る。

次に、上記のように構成されるポペット弁ユニット10
を流体切換弁として用いた場合の実施例を説明する。

第２図は、前記実施例のポペット弁ユニットが用いら
れる真空発生ユニットの正面部分断面図であり、第３図
は、前記真空発生ユニット側面の断面図である。

真空発生ユニット50は、基本的には、バルブブロック
52、マニホールド54、エゼクタ56、検出部58およびフィ
ルタ60から構成されている。

これらは、シール部材等により気密性を保持しながら
一体的に構成することが可能である。

バルブブロック52の一側面部には、本実施例のポペッ
ト弁ユニット10が切換弁として作動することにより、マ
ニホールド54の連通口62と連通する第１のポート64が画
成される。

この第１のポートの上方には第２、第３および第４の
ポート66、68、70が設けられている。さらに、第２ポー
ト66と第３ポート68の近傍にはネジ孔が形成され、この
ネジ孔に流量調節弁72を構成する弁体が嵌合される。

第２ポート66は、パイロット弁供給ポートとして用い
られ、連通する電磁切換弁74に到達する通路内に、後述
するチェック弁（図示せず）を設けることができる。こ
のことにより、パイロット供給圧がコンプレッサ、配管
等の事故により供給されなくなった場合でも、電磁切換
弁74のパイロット供給圧は、チェック弁により保持され
るため、電磁切換弁74の誤動作を防止することができ、
安全性を増すことができる。

バルブブロック52の上面部には３個の電磁切換弁74が
配設され、この電磁切換弁74の各ポートは、バルブブロ
ック52の内部に画成された各通路にそれぞれ連通してい
る。なお、検出部58には、例えば、フレキシブル基板が
内蔵されており、マイクロコンピュータ若しくはワンチ
ップマイコンを用い、電子式圧力センサの出力信号を得
て、圧力設定、調整、警報、ON/OFF、ヒステリシス、モ
ード切り換え、状態モニタの故障予知を備え、真空回路
または空気圧回路の作動を含めて制御することもでき
る。また、ファジイ理論を用いることにより、真空回路
または空気圧回路の作動を含めて、吸着状態の予測制御
もできる。さらに、図示しない液晶（LCD）、発光ダイ
オード（LED）により上記機能に関するデジタル表示装
置を載置することも可能である。

次に、このように構成されている真空発生ユニット50
において、流体切換弁として作用するポペット弁ユニッ
ト10の動作を説明する。

まず、図示しない流体供給源から第２ポート66に流体
たる空気を供給する。この供給された空気により電磁切
換弁74を作動させて通路76と通路77、通路78と通路79を
連通させる。連通した各通路はそれぞれポペット弁ユニ
ットの弁体の両端側の通路36、38につながっている。

そこで、電磁切換弁74を切り換えることにより前記第
２ポート66から供給された空気を前記弁体12の両端側の
通路36、38のうちのどちらかに供給することが可能とな
る。

すなわち、第３通路36に供給すると弁閉時の状態とな
り、第４通路38に供給すると弁開時の状態を形成するこ
とができる。

このようにして、電磁切換弁74を切り換えることによ
りポペット弁ユニット10の弁体12を変位させて開閉する
ことができる。

次に、ポペット弁ユニット10の弁開時には、第１ポー
ト64とマニホールド54の連通口62が連通する。従って、
第１ポート64から供給された空気は、マニホールド54の
連通口62を介してエゼクタ56の導入ポート80に到達す
る。

この場合、エゼクタ56内において、導入ポート80から
導入した空気をノズル部82からディフューザ部83へ噴出
させることによって、エゼクタ56に形成される室84内の
圧力が降下する。このため、通路86、チェック弁88、フ
ィルタエレメント90、吸引ポート92という順序を介して
連通される吸着用パッド等の負圧吸引手段内部の空気が
吸引される。その際、負圧吸引手段内部の空気に混入す
る塵埃等の不純物は、フィルタエレメント90によって除
去される。ここで、チェック弁88は、マニホールド54の
排気用通路98等からエゼクタ56の内部を通じ、吸引ポー
ト92側へ流体が流入することを阻止するためのものであ
り、不測にワークを離脱させたり、クリーンルーム等の
周囲環境を汚さないですませることができる。また、フ
ィルタエレメント90は、吸引ポート92から入る水分を除
く阻水性エレメント、メンブラン、中空子等の水分離機
能を有するエレメントを用いたり、併用することができ
る。これにより、ポンプ、弁、スイッチ、サイレンサ等
を水分から保護することができる。ドレン手段を設ける
ことによりその水分を排出することも可能である。

また、ノズル部82から噴出された空気および前記吸引
された空気は、サイレンサエレメント94を通過して通路
96および通路98を通過して、マニホールド54の排気口10
0から排出される。

以上のように、ポペット弁ユニット10を流体切換弁と
して用いる他、電磁切換弁74を作動させて、上記と同様
にポペット弁ユニット10の弁体12を変位させることによ
り、負圧状態を大気圧の状態に戻す働きをさせることも
可能である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係るポペット弁ユニットで
は、次のような効果乃至利点を有する。

弁体の傾斜面と弁座の突端部とが接触する場合に一定
の角度を有するように設けられており、弁体が閉じる方
向に変位する場合に前記傾斜面は可撓性部材で形成され
ていることからその弾性力により、前記傾斜面を前記突
端部に気密に密着させることができる。

また、弁体の両端側に設けられた第１と第２の可撓性
リング体は、弁体の変位とともに連動するように遊びを
設けて装着することにより弁開閉の気密性を保持するこ
とができる。

前記可撓性リング体は、グリス等の潤滑油が不要であ
り、長期間使用しても摩耗による粉塵が発生しないとい
う利点がある。

さらに、ポペット弁ユニットの弁座を合成樹脂により
一体成形することにより、アルミニウム等により鋳造成
形する場合と比較して、弁体と弁座が当接する面がより
平滑に形成され、二次加工を施す必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るポペット弁ユニットの断
面図、 第２図は第１図のポペット弁ユニットを用いた真空発生
ユニットの正面部分断面図、 第３図は第２図に示した真空発生ユニットの側面の断面
図である。 10……ポペット弁ユニット 12……弁体 14……弁座 16、18、20……可撓性リング体 22……周溝 28……傾斜面 40……突端部 50……真空発生ユニット 52……バルブブロック 74……電磁切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平２−44172（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−140079（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 1/00 - 1/54 F16K 11/00 - 11/24 F16K 31/12 F16K 27/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁体と弁座とを備え、前記弁体の両端側に
   周溝を形成し、該周溝内に第１と第２の可撓性リング体
   を装着するとともに、前記弁体の中間部に傾斜した一側
   面を有する第３の可撓性リング体を固着し、前記弁座に
   対し前記弁体が閉じるときに第３の可撓性リング体の傾
   斜面と前記弁座の突端とが当接するように設けられ、前
   記第１と第２の可撓性リング体には、弁体が弁開閉のた
   めに変位するときに連動するように遊びが設けられてい
   ることを特徴とするポペット弁ユニット。
2. 【請求項２】請求項１記載のポペット弁ユニットにおい
   て、 前記弁座を合成樹脂により一体成形したことを特徴とす
   るポペット弁ユニット。