JP2991663B2

JP2991663B2 - ４方弁

Info

Publication number: JP2991663B2
Application number: JP8307985A
Authority: JP
Inventors: 純一水野
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH10148269A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の弁の結合に
より構成した４方弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から価格の点から４つの作動流体を
扱うものにおいて、４方弁を使用することなく３方弁を
二つ用いることにより、それぞれのポートを配管して４
方弁の代用とすることが行われてきた。その一例として
は、図５に示すような吸着システム７１に使用するもの
を挙げることができる。この吸着システム７１では、ブ
ロワ５２の吸気／排気が４方弁５３によって切り替えら
れ、そのブロワ５２によって吸着機５１側のエアが吸引
されることにより、その先端にある吸着ハンド５１ａ…
と品物などとの接触面では真空状態が形成されて、品物
が吸着機５１に吸着される。一方、吸着を解く場合には
４方弁５３によってブロワ５２の吸気／排気を切り替え
ることにより、排気されたエアを吸着機５１側へ送風す
ることで品物などが吸着から開放される。また、４方弁
５３の一のポートに接続されたサイレンサ５４は、この
吸着システム７１に配管された流路を流れるエアの共鳴
音を消音するものである。

【０００３】そこで、このような吸着システム７１など
に使用されてきた従来の４方弁５３は、具体的には図６
に示すよに３方弁６１，６２が配管されて構成されたも
のである。ここで、３方弁は、通常一般に使用されてい
る汎用的な電磁３方弁であるため、その具体的な構成は
省略する。この３方弁６１，６２を用いた４方弁５３の
配管は、先ず第一３方弁６１のノーマルクローズポート
６１ｂと第二３方弁６２のノーマルクローズポート６２
ｂとをＴ字型継ぎ手のチーズ６３を介して接続する。一
方、第一３方弁６１のコモンポート６１ｃと第二３方弁
６２のコモンポート６２ｃとを９０度の角度をもった継
ぎ手のエルボを介して配管し、その中間にはＴ字型継ぎ
手のチーズ６４が接続されている。従って、この４方弁
５３は、第一３方弁６１と第二３方弁６２のノーマルオ
ープンポート６１ａ，６２ａとチーズ６３，６４の一の
開口によって、４つの作動流体の通路の開口を構成して
いる。

【０００４】そこで、この４方弁５３が上記例示におけ
る吸着システム７１に使用される場合には、３方弁６１
のノーマルオープンポート６１ａがブロワ５２の吸気側
のパイプ５５に接続され、３方弁６２のノーマルオープ
ンポート６２ａがブロワ５２の排気側のパイプ５６に接
続されている。また、Ｔ字型継ぎ手のチーズ６３には吸
着機５１に接続されたパイプ５７が接続され、同じくＴ
字型継ぎ手のチーズ６４にはサイレンサ５４が接続され
ている。そのため、吸着システム７１は、常にブロワ５
２が動作している状態にあるが、通常時には、３方弁６
１が非通電の状態にあることによってブロワ５２の吸気
側とサイレンサ５４が連通し、３方弁６２が通電され作
動した状態にあり、ブロワ５２の排気側と吸着機５１が
連通しているため、吸着機５１によって吸着が行われる
ことはない。そこで、吸着時には３方弁６１を通電し、
３方弁６２を非通電にすることにより弁の開閉を切り替
えることで、３方弁６１によってブロワ５２の吸気側と
吸着機５１とが連通し、３方弁６２によってブロワ５２
の排気側とサイレンサとが連通する。従って、そのブロ
ワ５２の吸込圧力によって吸着機５１側のエアが吸引さ
れ、その先端にある吸着ハンド５１ａ…と品物などとの
接触面で真空状態が形成されて、品物が吸着機５１に吸
着されることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな二つの３方弁６１，６２を利用した従来の４方弁で
は、３方弁６１，６２を配管して構成した分過大な設置
スペースを必要とするものとなってしまう欠点を有する
ものであった。そのため、４方弁を配設するための広い
設置スペースを確保する必要があり、他の構成装置が制
限を受けることとなった。また、チーズ６３，６４及び
エルボ６５，６６，６７，６８，６９，７０の継ぎ手を
使った配管では、前記設置スペースの拡大のみならずそ
の配管作業に労力を要し、その手間もかかるものであっ
て作業性の悪いものであった。更には、このような複数
のチーズ６３，６４及びエルボ６５，６６，６７，６
８，６９，７０の継ぎ手を使用した配管では、接続箇所
の多さから漏れが生じる可能性も高く、部品点数が多い
ことから破損の生じやすい個所も多く、この４方弁５３
を使用した吸着システム７１などの装置の性能低下を招
き易いものであった。

【０００６】そこで、本発明は、かかる不都合を解消す
べく、二つの弁の組み合わせからなる簡易な構成のコン
パクトな一の４方弁を提供することを目的する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の４方弁は、一対の弁が接合して構成されたもので
あって、前記弁が、一つのコモンポートと、前記コモン
ポートを通過する二方向に分岐する流路の切り替えを行
う弁体と、前記コモンポートに連通する一の流路に形成
された一つの第１ポートと、前記コモンポートに連通す
る他の流路に形成された二つの第２ポート及び第３ポー
トとを有し、一対の前記弁を第１ポートと第２ポートど
うしが連通するよう接合されたものであることを特徴と
する。

【０００８】また、本発明の４方弁は、流体の流路切り
替えを行う弁部と弁部の開閉動作を制御する駆動部とか
らなるものであって、前記駆動手段の駆動方向に弁本体
が３分割されて駆動手段から順に画設された第１室、第
２室及び第３室と、前記第１室と第２室を仕切る仕切壁
に穿設された弁孔に形成された第１弁座及び前記第２室
と第３室を仕切る仕切壁に穿設された弁孔に形成された
第２弁座と、前記第１弁座及び第２弁座の弁孔を貫通す
る前記駆動手段に連設され１本の弁棒と、前記第１弁座
と第２弁座に対して交互に当接・離間が行われるよう前
記弁棒に固設された第１弁体及び第２弁体と、前記第２
室に連通する前記弁本体に穿設されたコモンポートと、
前記第１室に連通する前記弁本体に穿設された第１のポ
ートと、前記第３室に連通する前記弁本体に穿設された
第２のポート及び第３のポートとを備えた弁の組み合わ
せであって、前記第１のポートと前記第２のポートどう
しが連通するよう一対の前記弁が接合されたものである
ことを特徴とする。更に、本発明の４方弁は、前記コモ
ンポートと前記第３ポートとが同方向に開設されたもの
であることが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる４方弁の一
実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明す
る。図１、図２は、本実施の形態の４方弁を示した断面
図であり、図１は第１動作状態を示し、図２は第２動作
状態を示した図である。本実施の形態の４方弁１は、シ
リンダバルブからなる３方弁を利用して構成されたもの
である。その３方弁は、ともに同じ構成をなす第一の弁
１１と第二の弁３１である。そこで、その構成について
は第一の弁１１に基づいて以下に説明し、第二の弁３１
の対応する構成についてはカッコ内に記す。

【００１０】第一の弁１１（３１）は、シリンダ部１２
（３２）と弁部１３（３３）とから構成され、それらが
一体に固設されている。そこで、先ずシリンダ部１２
（３２）は、円筒形状のシリンダ１４（３４）内にピス
トン１５（３５）が摺動可能に嵌装され、その中心には
ロッド１６（３６）が固定されている。そのロッド１６
（３６）は、弁部１３（３３）との間でシリンダ１４
（３４）を密閉するアダプタ１７（３７）を貫いて設け
られている。また、シリンダ１４（３４）の側壁には、
ピストン１５（３５）によって上下に区切られたシリン
ダ１４（３４）内の第１圧力室１８（３８）と第２圧力
室１９（３９）に連通するエアポート１４ａ（３４
ａ），１４ｂ（３４ｂ）が形成されている。

【００１１】次に、弁部１３（３３）は、弁本体２１
（４１）が３分割され、それぞれを区切った壁には隣り
合う室に連通する弁孔２２（４２），２３（４３）が穿
設され、弁座２４（４４），２５（４５）が形成されて
いる。弁座２４（４４）は、シリンダ部１２（３２）側
の第１室２１Ａ（４１Ａ）に形成され、弁座２５（４
５）は第３室２１Ｃ（４１Ｃ）に形成されている。この
弁本体２１（４１）は、アルミ鋳物で形成されたもので
ある。また、シリンダ１４（３４）のピストン１５（３
５）に固設されたロッド１６（３６）には同軸上に弁棒
２６（４６）が延設され、その弁棒２６（４６）が弁孔
２２（４２），２３（４３）を貫通している。そして、
その弁棒２６（４６）には、弁座２４（４４）に対し当
接・離間する第１室２１Ａ（４１Ａ）内に設けられた弁
体２７（４７）と、弁座２５（４５）に対して当接・離
間する第３室２１Ｃ（４１Ｃ）内に設けられた弁体２８
（４８）とが一体に固定されている。

【００１２】また、弁部１３（３３）の上面には、配管
される他の装置との間で作動流体の吸排気が行われるポ
ートが形成されている。ここで、図３は、第一の弁１１
を示した図２のＡ―Ａ断面図である。なお、第二の弁３
１は図示していないが、やはり同様にポートが形成され
ている。図３に示すよに、弁本体２１（４１）の上面に
は円筒形の突出したＡポート２９（第二の弁３１では便
宜上「Ｃポート４９」と記す）、Ｂポート３０（第二の
弁３１では便宜上「Ｄポート５０」と記す）が形成され
ている（図４参照）。このＡポート２９（Ｃポート４
９）は、弁本体２１（４１）の中間に形成された第２室
２１Ｂ（４１Ｂ）に開設され、Ｂポート３０（Ｄポート
５０）は、第３室２１Ｃ（４１Ｃ）に開設されている。

【００１３】更に、弁本体２１（４１）には、図３に示
すように局部的に形成された厚肉部に貫通孔２１ａ…
（４１ａ…）及び雌ねじが切られた固定孔２１ｂ（４１
ｂ）が穿設されている。そして、図４に示すように弁本
体２１（４１）の一方の貫通孔２１ａ…（４１ａ…）を
通して他方の固定孔２１ｂ（４１ｂ）に螺合させたボル
ト２…によって逆向きに一体固定されている（図４参
照）。そして、このように一体化された第一の弁１１と
第二の弁３１は、第一の弁１１の第１室２１Ａと第二の
弁３１の第３室４１Ｃとが、また第一の弁１１の第３室
２１Ｃと第二の弁３１の第１室４１Ａとが、弁本体２
１，４１に穿設された連通孔３，４を介して連通されて
いる。

【００１４】次に、この４方弁１を組み立てるに当たっ
て行った第一の弁１１及び第二の弁３１の設計上の特徴
について説明する。この第一の弁１１及び第二の弁３１
は、ともに同型の３方弁を一体化することの発想から考
案されたものであり、その特徴は弁自体の配管を削除し
た点にある。しかし、その際、単に両者の弁を結合すれ
ば良いというものではなく、例えば前記従来例で示した
吸着システム７１に適合した流路を構成し、各構成装置
との配管のためのポートを確保する必要がある。そのた
め、本実施の形態の４方弁１では、第一の弁１１及び第
二の弁３１に３方弁を利用した前述した構成とした。

【００１５】即ち、第１室２１Ａ（４１Ａ）に穿設され
た第１のポート３ａ（４ａ）と第３室２１Ｃ（４１Ｃ）
に穿設された第２のポート４ｂ（３ｂ）を接合すること
によって、一方の３方弁を構成するノーマルオープンポ
ートと他方の３方弁を構成するノーマルクローズポート
どうしを互いに連通し、コモンポートであるＡポート２
９，Ｃポート４９どうしの連通を断った構成とした。更
に、このような３方弁を接合した４方弁では外部装置と
の配管のためのポートが不足するため、第２のポート４
ｂ（３ｂ）が穿設された第３室２１Ｃ（４１Ｃ）に外部
装置との配管のための第３のポートとなるＢポート３０
（Ｄポート５０）を設けた。

【００１６】次に、このよな構成からなる本実施の形態
の４方弁は、例えば前記従来例（図５参照）で示した吸
着システム７１などに使用される。従って、以下にその
使用例として吸着システム７１に用いる場合について説
明する。本実施の形態の４方弁１は、第一の弁１１にお
いて、Ａポート２９がブロワ５２の吸気側に配管され、
Ｂポート３０が吸着機５１に配管される。そして、第二
の弁３１において、Ｃポート４９がブロワ５２の排気側
に配管され、Ｄポート５０がサイレンサ５４に配管され
る。そこで、先ず吸着機５１が非吸引時の場合には、４
方弁１が図１に示す第１動作状態となっている。即ち、
シリンダ部１２，３２では、エアポート１４ｂ，３４ｂ
からシリンダ１４，３４の第２圧力室１９，３９内に不
図示のエアポンプからエアが送られる。そのため、その
エア圧力によってピストン１５，３５がシリンダ１４，
３４中央部側へ摺動し、弁部１３（３３）では、ピスト
ン１５，３５に連動する弁体２８，４８が弁座２５，４
５に当接する一方、弁体２７，４７は弁座２４，４４か
ら離間することとなる。

【００１７】このとき、ブロワ５２の吸引側に配管され
たＡポート２９は、第一の弁１１の第２室２１Ｂが開弁
された弁孔２２を介して第１室２１Ａに連通し、更に連
通孔３を介して第二の弁３１の第３室４１Ｃを介してＤ
ポート５０に連通されている。そのため、第１動作状態
の場合には、Ｄポート５０に配管されたサイレンサ５４
側からブロワ５２によるエアの吸引が行われることとな
る。一方、ブロワ５２の排気側に配管されたＣポート４
９は、第二の弁３１の第２室４１Ｂが開弁された弁孔４
２を介して第１室４１Ａに連通し、更に連通孔４を介し
て第一の弁１１の第３室２１Ｃを介してＢポート３０に
連通されている。そのため、ブロワ５２から排出される
エアはＢポート３０に配管された吸着機５１側へ送られ
ることとなる。従って、吸着機５１（Ｂポート３０）
は、ブロワ５２の吸引側（Ａポート２９）とを連通する
弁孔２３が当接された弁体２８によって遮断されている
ため、吸引動作が行われない状態にある。

【００１８】次に、吸着機５１が吸引時の場合には、４
方弁１が図２に示す第２動作状態となる。即ち、シリン
ダ部１２，３２では、エアポート１４ａ，３４ａからシ
リンダ１４，３４の第１圧力室１８，３８内に不図示の
エアポンプからエアが供給される。そのため、ピストン
１５，３５が、エア圧力によって図２に示すように弁部
１３，３３側へ摺動し、弁部１３，３３では、ピストン
１５，３５に連動する弁体２７，４７が弁座２４，４４
に当接する一方、弁体２８，４８は弁座２５，４５から
離間することとなる。

【００１９】このとき、ブロワ５２の吸引側に配管され
たＡポート２９は、第一の弁１１の第２室２１Ｂが開弁
された弁孔２３を介して第３室２１Ｃに設けられたＢポ
ート３０に連通される。そのため、第２動作状態の場合
には、Ｂポート３０に配管された吸着機５１側からブロ
ワ５２によるエアの吸引が行われることとなる。一方、
ブロワ５２の排気側に配管されたＣポート４９は、第二
の弁３１の第２室４１Ｂが開弁された弁孔４３を介して
第３室４１Ｃに設けられたＤポート５０に連通される。
そのため、ブロワ５２から排出されるエアはＤポート５
０に配管されたサイレンサ側へ送られることとなる。従
って、ブロワ５２の吸引側（Ａポート２９）と連通され
た吸着機５１（Ｂポート３０）は、そのブロワ５２の吸
引動作による吸込圧力によって吸着が実行される。即
ち、吸着機５１側のエアが吸引され、その先端にある吸
着ハンドと品物などとの接触面で真空状態が形成され
て、品物が吸着機５１に吸着される。

【００２０】よって、このような構成をなす４方弁１
は、前記従来例のものと同様な操作を実現することがで
きるとともに、使用する２個の第一の弁１１及び第二の
弁３１どうしを配管する必要がないため、その設置スペ
ースを格段に小さくすることが可能となった。また、４
方弁１の配管の必要がなくなったことで、吸着システム
７１の配管作業が単純化され、時間及びコストの面で効
果を上げることができた。また、外部装置との配管を行
うポートＡ〜Ｄポート２９，３０，４９，５０を４方弁
１本体上面に設けたので、配管作業が容易になった。

【００２１】なお、本発明は、前記実施の形態のものに
限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で
様々な変更が可能である。例えば、前記実施の形態で
は、シリンダバルブからなる４方弁を示したが、電磁弁
によって構成したものであってもよい。また、シリンダ
バルブには、そのピストンを駆動させる動作流体として
エア圧を利用したが油圧などを利用するようにしてもよ
い。例えば、前記実施の形態では、コモンポートである
Ａポート２９（Ｃポート４９）と連通する各ポートとの
流路の切り替えを２つの弁体を設けて行う構成とした
が、スプール弁を利用するものとしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、一つのコモンポートと、コモ
ンポートを通過する二方向に分岐する流路の切り替えを
行う弁体と、コモンポートに連通する一の流路に形成さ
れた一つの第１ポートと、コモンポートに連通する他の
流路に形成された二つの第２ポート及び第３ポートとを
有する一対の弁を第１ポートと第２ポートどうしが連通
するよう接合された構成したことにより、二つの弁の組
み合わせからなる簡易な構成のコンパクトな一の４方弁
を提供することが可能となった。

【００２３】また、本発明は、流体の流路切り替えを行
う弁部と弁部の開閉動作を制御する駆動部とからなるも
のであって、駆動手段の駆動方向に弁本体が３分割され
て駆動手段から順に画設された第１室、第２室及び第３
室と、その第１室と第２室を仕切る仕切壁に穿設された
弁孔に形成された第１弁座及び第２室と第３室を仕切る
仕切壁に穿設された弁孔に形成された第２弁座と、その
第１弁座及び第２弁座の弁孔を貫通する前記駆動手段に
連設され１本の弁棒と、第１弁座と第２弁座に対して交
互に当接・離間が行われるよう弁棒に固設された第１弁
体及び第２弁体と、前記第２室に連通する前記弁本体に
穿設されたコモンポートと、第１室に連通する前記弁本
体に穿設された第１のポートと、第３室に連通する前記
弁本体に穿設された第２のポート及び第３のポートとを
備えた弁の組み合わせであって、第１のポートと第２の
ポートどうしが連通するよう一対の弁が接合された構成
としたので、二つの弁の組み合わせからなる簡易な構成
のコンパクトな一の４方弁を提供することが可能となっ
た。また、本発明は、コモンポートと第３ポートとが同
方向に開設されたものとしたことによって、配管の取り
付け方向が一方向の取り扱いが容易な４方弁を提供する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる４方弁の一実施の形態示した第
１状態の断面図である。

【図２】本発明にかかる４方弁の一実施の形態示した第
２状態の断面図である。

【図３】第一の弁１１を示した図２のＡ―Ａ断面図であ
る。

【図４】本発明にかかる４方弁の一実施の形態示した平
面図である。

【図５】４方弁を使用した吸着システムを示した概念図
である。

【図６】３方弁の組み合わせからなる従来の４方弁を示
した平面図である。

【符号の説明】

１４方弁３ａ，４ａ第１のポート３ｂ，４ｂ第２のポート１１第一の弁３１第二の弁１２，３２シリンダ部１３，３３弁部１４，３４シリンダ１５，３５ピストン２１，４１弁本体２２，４２，２３，４３弁孔２４，４４，２５，４５弁座２６，４６弁棒２１Ａ，４１Ａ第１室２１Ｂ，４１Ｂ第２室２１Ｃ，４１Ｃ第３室２７，２８，４７，４８弁体２９Ａポート３０Ｂポート４９Ｃポート５０Ｄポート

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の弁が接合して構成されたものであ
って、前記弁が、一つのコモンポートと、前記コモンポートを
通過する二方向に分岐する流路の切り替えを行う弁体
と、前記コモンポートに連通する一の流路に形成された
一つの第１ポートと、前記コモンポートに連通する他の
流路に形成された二つの第２ポート及び第３ポートとを
有し、一対の前記弁を第１ポートと第２ポートどうしが連通す
るよう接合されたものであることを特徴とする４方弁。
【請求項２】流体の流路切り替えを行う弁部と弁部の
開閉動作を制御する駆動部とからなる４方弁において、前記駆動手段の駆動方向に弁本体が３分割されて駆動手
段から順に画設された第１室、第２室及び第３室と、前記第１室と第２室を仕切る仕切壁に穿設された弁孔に
形成された第１弁座及び前記第２室と第３室を仕切る仕
切壁に穿設された弁孔に形成された第２弁座と、前記第１弁座及び第２弁座の弁孔を貫通する前記駆動手
段に連設され１本の弁棒と、前記第１弁座と第２弁座に対して交互に当接・離間が行
われるよう前記弁棒に固設された第１弁体及び第２弁体
と、前記第２室に連通する前記弁本体に穿設されたコモンポ
ートと、前記第１室に連通する前記弁本体に穿設された第１のポ
ートと、前記第３室に連通する前記弁本体に穿設された第２のポ
ート及び第３のポートとを備えた弁の組み合わせであっ
て、前記第１のポートと前記第２のポートどうしが連通する
よう一対の前記弁が接合されたものであることを特徴と
する４方弁。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の４方弁に
おいて、前記コモンポートと前記第３ポートとが同方向に開設さ
れたことを特徴とする４方弁。