JP2988506B2 - スプール弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、四方弁などに利用する
ことができるスプール弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳鉄管を遠心鋳造する場合には、図13に
示すような往復移動式の鋳造台車１が利用されることが
多い。この鋳造台車１が移動する間に注湯トラフから台
車１内の水平方向の回転金型に溶湯が供給されることで
鋳鉄管２が遠心鋳造され、また台車１内の管２の端部の
開口をクランプ装置でクランプしたうえで台車１が走行
することで、この台車１内の金型から管２が引き抜かれ
る。

【０００３】この鋳造台車１の往復走行のためには、図
示のような複動式のシリンダ装置３が用いられる。そし
て、このシリンダ装置３と、圧力源４およびタンク５と
の間には、シリンダ装置３を制御するための四方弁６が
設けられている。この四方弁６を切り換え操作すること
で、シリンダ装置３を介して台車１を往復動させること
が可能である。

【０００４】図14および図15は、四方弁６と、この四方
弁６を切り換え操作するための切り換え装置７との従来
例を示す。この従来の四方弁６は、四つのポート８を有
するとともに、水平方向のケーシング９の内部を長さ方
向に移動可能な作動軸10によって、各ポート８間の切り
換えが可能なように構成されている。

【０００５】作動軸10は、この作動軸10の軸心方向の延
長線上に配置されたシリンダ装置11に連結ロッド12を介
して接続されることで、このシリンダ装置11によって作
動されるように構成されている。またシリンダ装置11
は、パイロット弁13によって作動されるように構成され
ている。

【０００６】15は旋回式の作動レバーで、中央が中立の
位置に設定されるとともに、手動操作によって前後に旋
回できるように構成され、この旋回動によってパイロッ
ト弁13を操作することで、シリンダ装置11を介して四方
弁６を切り換え操作可能とされている。一方、16はロー
タリアクチュエータで、クラッチ17を介してパイロット
弁13に接続されている。これらロータリアクチュエータ
16とクラッチ17とは、このロータリアクチュエータ16の
作動力をパイロット弁13に伝達する必要上、四方弁６と
シリンダ装置11とを結ぶ線に対し垂直な方向の線上に沿
って配置されている。

【０００７】したがって、作動レバー15を操作すれば手
動操作によって四方弁６を切り換え可能となるととも
に、ロータリアクチュエータ16を操作すれば自動操作に
よって四方弁６を切り換え可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成では、四方弁６と連結ロッド12と弁駆動用のシ
リンダ装置11とが一直線上に配置されることになるた
め、その全体が長大なものになってしまうという問題点
がある、また、部品点数がきわめて多いという問題点も
ある。

【０００９】そこで本発明はこのような問題点を解決
し、この種の切り換え用のスプール弁の全長を短く構成
でき、しかもその部品点数を減少できるようにすること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、中心軸と、この中心軸の周囲においてこの中
心軸に対し長さ方向の相対的な位置が変化しないように
配置されたケーシングと、前記中心軸に摺動自在に外ば
めされるとともに前記ケーシングに摺動自在に内ばめさ
れた円筒状のスプールと、前記中心軸とスプールとの間
に形成されて、このスプールを動作させるための作動流
体の供給を受ける作動流体供給室とを有するようにした
ものである。

【００１１】

【作用】このような構成によれば、作動流体供給室に作
動流体が供給されることで、スプールがケーシングおよ
び中心軸に対し摺動され、それによって所定の弁動作が
行われることになる。このため、スプールはその動作を
行うための作動流体供給室を内蔵することになり、また
ケーシングとスプールとは中心軸のまわりに同心状に配
置されることになるため、駆動装置を備えた弁の全長を
著しく短く構成し、かつその部品点数を低減することが
可能となる。

【００１２】

【実施例】図１〜図12に示すように、床面21の上にはベ
ッド22が設けられており、このベッド22の上面23上の所
定位置にはケーシング24が固定されている。ケーシング
24の内部には中心軸25が通されている。この中心軸25
は、ケーシング24の中心部を長さ方向に貫通して、その
両先端部26がケーシング24の外へ突出しており、これら
両端部26は、それぞれブラケット27によってベッド22の
上面の所定位置に支持されている。このため、ケーシン
グ24と中心軸25とは、互いの長さ方向の相対的な位置が
変化しないように、かつ同心状に、ベッド22の上面23に
固定されることになる。

【００１３】中心軸25には、この中心軸25よりは短尺
で、しかもケーシング24よりは長尺の円筒状のスプール
28が長さ方向に摺動自在に同心状に外ばめされている。
かつ同時にスプール28は、ケーシング24に対し長さ方向
に摺動自在に同心状に内ばめされている。したがって、
これらケーシング24とスプール28と中心軸25とは、それ
ぞれ互いに同心状に配置され、スプール28のみがその長
さ方向に摺動自在である。

【００１４】ケーシング24の本体ブロック30の内部に
は、円筒状の内部ケーシング31が挿入されて固定されて
いる。そして本体ブロック30と内部ケーシング31との間
は、長さ方向に沿って５室に区画されて、それぞれ環状
の第１〜第５の区画室32、33、34、35、36を構成してい
る。本体ブロック30の底部には、各区画室32〜36に連通
する第１〜第５の連通路37、38、39、40、41が、それぞ
れ貫通状態で形成されている。

【００１５】図４に詳細に示すように、第５の区画室36
にはおいては、内部ケーシング31の底部に、この内部ケ
ーシング31の内部とこの区画室36とを連通させる開口44
が、連通路41に向かい合うようにして貫通状態で形成さ
れている。第１の区画室32も同様の構成であり、開口43
が形成されている。

【００１６】図７は、第２の区画室33から第４の区画室
35までの範囲における内部ケーシング31の展開図を示
す。この図７と図６とに詳細に示すように、第３の区画
室34においては、内部ケーシング31の内部とこの区画室
34とを連通させる貫通状態の開口45が、周方向に等間隔
で一対設けられている。また図７と図５とに詳細に示す
ように、第４の区画室35においては、内部ケーシング31
の内部とこの区画室35とを連通させる流量調節用開口47
が貫通状態で形成されている。第２の区画室33も同様の
構成であり、開口46が形成されている。

【００１７】開口43、44および開口45は、矩形状などの
比較的単純な形状で形成されている。これに対し流量調
節用開口46、47は、図７に示すように周方向にみて長細
い凸字状になるように形成され、かつ周方向に間隔をお
いて３箇所に形成されている。

【００１８】ケーシング24の両端にはスプール28のため
の筒状の摺動案内部48がそれぞれ設けられており、この
摺動案内部48の内径は内部ケーシング31の内径よりも小
径になるように構成されている。

【００１９】スプール28は、円筒状の本体部50と、この
本体部50の両端に設けられてこの本体部50よりも大径の
円盤状のブロック部51とを有している。本体部50は、ケ
ーシング24よりも長く形成されるとともに、その両端側
が摺動案内部48にシール状態で摺動自在に内ばめされて
いる。すなわち本体部50の両端はそれぞれケーシング24
から突出した状態にあり、ブロック部51はその突出端す
なわちケーシング24の外側においてこの本体部50に接続
されている。

【００２０】ケーシング24の内部における本体部50の外
周には、長さ方向に距離をおいて一対のピストン52が設
けられている。これらピストン52は、内部ケーシング31
の内面に沿ってシール状態で摺動可能であるとともに、
図１に示される中立の状態において流量調節用開口46、
47の内面を完全に閉塞可能なように、これら開口46、47
の最大幅よりも広幅に形成されている。またスプール28
の本体部50は、摺動案内部48の内径に合わせて、内部ケ
ーシング31の内径よりも小径に形成されている。このた
め、内部ケーシング31とスプール28の本体部50との間
は、ピストン52によって長さ方向に沿って３室に区画さ
れ、これら３室によって環状の第１〜第３の連通室53、
54、55が形成されている。第１の連通室53は、開口43に
よって、スプール28の位置に係わりなく常に第１の区画
室32に連通し、また同様に第３の連通室55は、開口44に
よって、スプール28の位置に係わりなく常に第５の区画
室36に連通する。

【００２１】中心軸25は、中央の太径部57と両端の細径
部58とを有し、これら細径部58の先端部26が前述のよう
にブラケット27にて支持されている。太径部57は、ケー
シング24とほぼ等しい長さに形成されて、すなわちスプ
ール28の本体部50よりも短く形成されて、この本体部50
に内ばめされている。すなわち本体部50は、この太径部
57の外周面に沿ってシール状態で摺動自在とされてい
る。

【００２２】細径部58はブロック部51の内部をシール状
態で貫通しており、このブロック部51は細径部58の外周
面に沿って摺動自在である。上述のように太径部57はス
プール28の本体部50よりも短いことから、本体部50と細
径部58との間において、本体部50の内面よりも内周側に
おける各ブロック部51の部分と太径部57の両端面とで規
定される作動流体供給室59、60がそれぞれ形成されるこ
とになる。なお、長さ方向における作動流体供給室59、
60の所要寸法を確保するために、ブロック部51の内周部
分によっても作動流体供給室59、60の一部分が形成され
ている。細径部58の内部には、各細径部58の端面と各作
動流体供給室59、60とを互いに連通させる流体通路61、
62が形成されている。

【００２３】図９〜図11に詳細に示すように、ベッド22
には、第３の連通路39に連通する作動流体供給路64が設
けられている。またベッド22には、第２の連通路33に連
通する第１の流体送給路65と、第４の連通路40に連通す
る第２の流体送給路66とが設けられている。これら作動
流体供給路64と、第１および第２の流体送給路65、66と
は、ともにベッド22の幅方向の両側に接続フランジ67、
68、69を有している。さらにベッド22には、第１の連通
路37と第５の連通路41との双方に連通する流体排出路70
が設けられている。この流体排出路70は、ベッド22の長
さ方向の両端に接続フランジ71を有している。

【００２４】作動流体供給路64は、接続フランジ67を介
して、水圧ポンプなどの圧力源に接続されている。第１
および第２の流体送給路65、66は、接続フランジ68、69
を介して、鋳造台車を走行させるための複動式のシリン
ダ装置の各室にそれぞれ接続されている。また流体排出
路70は、接続フランジ71を介して、水タンクなどの流体
貯留タンクに接続されている。このとき、接続フランジ
67、68、69、71は、それぞれベッド22の幅方向の両側お
よび長さ方向の両端に設けられているため、配管に際し
都合の良い方を利用することができる。

【００２５】図10〜図12には、中立化装置73が詳細に示
されている。図示のように、スプール28における各ブロ
ック部51には平面視でＬ字形のアーム74の一端部75がそ
れぞれ取り付けられている。これらのアーム74の他端部
76は、ケーシング24の側方へ導かれており、これら他端
部76どうしの間には、スプール28と平行なロッド77がわ
たされている。このロッド77は、アーム74の本体部より
も低い位置に配置されている。ベッド22にはブラケット
78が設けられており、このブラケット78は、ブッシュ79
を介して、ロッド77を摺動自在に支持している。したが
ってロッド77は、ケーシング24の中でスプール28が摺動
すると、それと同時にブッシュ79内を摺動することにな
る。

【００２６】ロッド77の延長線上には、このロッド77の
両端を挟み込み可能な一対のシリンダ装置80が設けられ
ている。各シリンダ装置80は、その基端部81がベッド22
上のブラケット82にて支持されるとともに、その伸縮端
部83にはブロック84が取り付けられている。各ブロック
84にはブラケット85が取り付けられており、これらブラ
ケット85にて支持されたＶ溝状の車輪86が山形レール87
上を転動可能であることにより、シリンダ装置80の伸縮
によるブロック84の移動を案内可能とされている。

【００２７】ロッド77の両端には、このロッドにアーム
74の他端部76を取り付けるためのボルト89の頭部を利用
したヘッド90がそれぞれ設けられており、シリンダ装置
80の伸縮端部83のブロック84は、このシリンダ装置80が
伸長することによりヘッド90に接して、このヘッド90を
ロッド77の長さ方向に押圧可能である。

【００２８】図９に詳細に示すように、ベッド22上には
ブラケット91が設けられており、このブラケット91に
は、スプール28の位置を検出するための位置検出装置92
が設けられている。この位置検出装置92は、レーザ式の
距離センサを利用したものであり、スプール28における
一方のブロック部51に検出用のレーザ光93を照射するこ
とでその位置を検出可能である。

【００２９】このような構成によれば、ケーシング24は
ベッド22に固定されており、また中心軸25もブラケット
27を介してベッドに固定されているため、スプール28の
みがこれらケーシング24および中心軸25に対して相対的
に摺動自在である。そして、中心軸25の細径部58に形成
された流体通路61、62を利用して、作動流体供給室59、
60の一方に作動流体を供給するとともに、その他方から
作動流体を排出することで、スプール28を移動させるこ
とができる。

【００３０】具体的には、たとえば図２に示すように作
動流体供給室59に作動油95を供給するとともに供給室60
から作動油95を排出させることで、この供給室59におけ
るスプール28の本体部50の内面よりも内周側でのブロッ
ク部51の端面にこの作動油95が作用し、それによりこの
供給室59が拡大し、その拡大方向Ａにスプール28が移動
する。また反対に、図３に示すように作動流体供給室60
に作動油95を供給するとともに供給室59から作動油95を
排出させると、スプール28は図２とは反対の方向Ｂに移
動する。

【００３１】図１に示す中立状態では、流量調節用開口
46、47はスプール28のピストン52によって閉じられてい
る。したがって、ベッド22の作動流体供給64から第３の
連通路39および開口45を介して第２の連通室54に入り込
んだ作動流体は、どこにも流れることなしに、そのまま
の状態に維持される。また鋳造台車を走行させるための
複動式のシリンダ装置における一方の室と他方の室と
は、ベッド22における第１および第２の流体送給路65、
66にそれぞれ連通し、これら流体送給路65、66は第２お
よび第４の連通路38、40を介して第２および第４の区画
室33、35に連通している。しかし、これら区画室33、35
の流量調節用開口46、47がピストン52によって閉じられ
ているため、それぞれの作動流体はどこにも流れない。
したがって、この中立状態では、上記複動式のシリンダ
装置もそのままの状態に維持され、鋳造台車は走行する
ことなしに停止されたままとなる。

【００３２】一方、図２に示すようにスプール28が移動
すると、それにつれてピストン52も移動し、流量調節用
開口46を介して第２の連通室54が第２の区画室に連通す
る。したがって上述のように第２の連通室54に達してい
た作動流体は、この流量調節用開口46および第２の区画
室33を介して第２の連通路38に達し、ベッド22の第１の
流体送給路65を通って、鋳造台車を走行させるための複
動式のシリンダ装置における一方の室に供給される。

【００３３】かつ、これと同時に、流量調節用開口47は
第４の区画室35と第３の連通室55とを連通させる。する
と、上記複動式のシリンダ装置における他方の室の内部
に存在していた作動流体は、ベッド22の第２の流体送給
路66から第４の連通路40を通って第４の区画室35に入り
込み、流量調節用開口47と第３の連通室55と第５の区画
室36とを通り、第５の連通路41を経て流体排出路70へ排
出される。このとき、第１の連通室53すなわち第１の区
画室32も第１の連通路37を介して流体排出路70に連通さ
れているが、その部分でも作動流体に流れは発生しな
い。これによって、上記複動式のシリンダ装置が作動し
て、鋳造台車を一方の方向に移動させることになる。

【００３４】スプール28が図３に示すように移動する
と、今度は開口45と第２の連通室54と流量調節用開口47
とを介して、作動流体供給路64と第２の流体送給路66と
が互いに連通する。また、第１の流体送給路65は、第２
の区画室33が流量調節用開口46および第１の連通室53を
介して第１の区画室32に連通することで、流体排出路70
に連通される。このため、複動式シリンダは上記とは逆
方向に移動し、これによって鋳造台車は他方の方向へ移
動されることになる。なお、図２および図３に示すよう
にスプール28を移動させる場合には、位置検出装置92に
よってその位置を検出しながら移動させる。

【００３５】このようにしてケーシング24と中心軸25と
スプール28とによって四方弁を構成することができ、し
かも、作動流体供給室59、60に作動流体を供給すること
でこの四方弁を切り換え操作することができる。このた
め、従来のように四方弁を駆動するための往復型のアク
チュエータをインライン状に配置する必要がなく、弁の
全長を短く構成することができる。また従来の装置のよ
うにロータリアクチュエータやクラッチなどを側方へ張
り出させる必要もないため、幅方向の寸法も小さく抑え
ることができる。

【００３６】また、ともに固定構造とされたケーシング
24および中心軸25によってスプール28の外周面および内
周面の双方を案内したうえで、このスプール28を摺動さ
せる構成としたため、このスプール28を安定な状態で動
作させることができる。

【００３７】作動流体供給室59、60に供給される作動流
体の量をコントロールしてスプール28の移動量を調節す
ることで、流量調節用開口46、47の一部分にピストン52
がかかるようにすることができる。その場合には作動流
体供給路64から流体送給路65、66へ向けて単位時間当た
りに流れる作動流体の流量を調節できて、鋳造台車の走
行速度を制御することが可能となる。

【００３８】図２または図３に示される動作状態から、
図１に示される中立状態に復帰する際には、位置検出装
置92によってスプール28の位置を確認しながら、作動流
体供給室59、60への作動流体の供給を制御すればよい。

【００３９】鋳造台車を非常停止させる必要があるとき
など、スプール28を急速に中立位置に切り換え操作すべ
き場合には、中立化装置73における両シリンダ装置80を
一気に等しく伸長させる。すると、ブッシュ79に案内さ
れてスプール28と同時かつ一体に移動していたロッド77
のヘッド90がブロック84によって押され、一対のブロッ
ク84によりロッド77が挟み込まれるように作用して、こ
のロッド77が急速に強制的に中立位置へ移される。する
と、それと同時にスプール28も図１に示される中立位置
に戻され、複動式シリンダへの作動流体の供給が停止さ
れる。このとき、必要があれば、正常な状態の場合と同
様に、位置検出装置92によってスプール28の位置を検出
しながらシリンダ装置80を動作させればよい。なお、こ
のように急速に中立位置への切り換えを行わせるために
は、シリンダ装置80の動作力を、作動流体供給室59、60
へ供給される作動流体の動作力よりも大きく設定してお
けばよい。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、中心
軸と、中心軸の周囲においてこの中心軸に対し長さ方向
の相対的な位置が変化しないように配置されたケーシン
グとを設け、円筒状のスプールを中心軸に摺動自在に外
ばめするとともにケーシングに摺動自在に内ばめし、こ
のスプールを動作させるための作動流体の供給を受ける
作動流体供給室を中心軸とスプールとの間に形成したた
め、スプールはその動作を行うための作動流体供給室を
内蔵することになり、またケーシングとスプールとは中
心軸のまわりに同心状に配置されることになって、駆動
装置を備えた弁の全長を著しく短く構成することがで
き、しかもその部品点数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスプール弁の中立状態を示
す縦断面図である。

【図２】同スプール弁の一方への切り換え状態を示す縦
断面図である。

【図３】同スプール弁の他方への切り換え状態を示す縦
断面図である。

【図４】図１におけるIV−IV線に沿った断面図である。

【図５】図１における V−V 線に沿った断面図である。

【図６】図１におけるVI−VI線に沿った断面図である。

【図７】同スプール弁の内部ケーシングの展開図であ
る。

【図８】同スプール弁におけるケーシングの底面図であ
る。

【図９】同スプール弁の全体正面図である。

【図10】同スプール弁の全体平面図である。

【図11】同スプール弁の全体側面図である。

【図12】同スプール弁における中立化装置の詳細図であ
る。

【図13】本発明のスプール弁が使用される公知の遠心鋳
造台車の概略構成図である。

【図14】同鋳造台車の制御のために用いられる従来の切
換弁およびその切り換え駆動装置の正面図である。

【図15】同従来の切換弁およびその切り換え駆動装置の
平面図である。

【符号の説明】

22 ベッド 24 ケーシング 25 中心軸 28 スプール 59 作動流体供給室 60 作動流体供給室 95 作動流体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸と、この中心軸の周囲においてこ
   の中心軸に対し長さ方向の相対的な位置が変化しないよ
   うに配置されたケーシングと、前記中心軸に摺動自在に
   外ばめされるとともに前記ケーシングに摺動自在に内ば
   めされた円筒状のスプールと、前記中心軸とスプールと
   の間に形成されて、このスプールを動作させるための作
   動流体の供給を受ける作動流体供給室とを有することを
   特徴とするスプール弁。