JP3590762B2 - 位置検出機能を備えたマニホールドバルブ - Google Patents

位置検出機能を備えたマニホールドバルブ Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マニホールドベース上に搭載した電磁弁の動作位置をマグネットと磁気センサーとで検出することができる、位置検出機能付きのマニホールドバルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マグネットと磁気センサーとを使用してスプールの動作位置を検出できるようにした電磁弁は、例えば実開平2−66784号公報に開示されているようにすでに公知である。この電磁弁は、スプールの外周にマグネットを取り付けると共に、ケーシングに磁気を感知する磁気センサーを取り付けたもので、スプールが一方の切換位置に移動したとき上記磁気センサーがマグネットを感知してオンとなり、スプールが他方の切換位置に移動したとき磁気センサーがマグネットから離れてオフになるようにしたものである。そして上記磁気センサーは、電磁弁のケーシングから外部に導出したリード線によってコントローラーに接続されている。
【0003】
一方、この種の電磁弁には、それをマニホールドベース上に搭載することによってマニホールドバルブとして使用されるものがある。このマニホールドバルブは通常、マニホールドベース上に一個又は複数個の電磁弁が搭載されていて、これらの各電磁弁に上記マニホールドベースを通じて圧力流体と電力とが一括して供給されるように構成されている。
【0004】
このようなマニホールドバルブにおいても、上述した公知例と同様に、各電磁弁の動作位置をマグネットと磁気センサーとを使用して検出することができる。しかしながらその場合に、公知例のように磁気センサーを電磁弁のケーシングに取り付けたのでは、導線をケーシングの外を引き回してマニホールドベースの電気接続部に導入、接続しなければならないため、配線作業が面倒で乱雑になったり、上記導線が他の部材の邪魔になるなどの問題を生じ易い。また、メンテナンスに当たってマニホールドベースと電磁弁とを分離する際に、導線でマニホールドベースに接続されているセンサーをケーシングから取り外すか、あるいは上記導線をマニホールドベースから切り離すなどの作業を行わなければならず、取り扱いが面倒である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、磁気センサーの取り付けが簡単で配線も容易であると共に、メンテナンス時の取り扱いも容易な位置検出機能を備えたマニホールドバルブを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、圧力流体をコントロールするための電磁弁と、この電磁弁に圧力流体と電力とを供給するためのマニホールドベースとを有するマニホールドバルブが提供される。
上記電磁弁は、上記マニホールドベース上に取り付けるための取付面を有するケーシングと、このケーシングの内部に摺動自在に設けられた弁部材と、この弁部材を駆動する電磁式の駆動手段と、上記弁部材と同期して変移するように設けられたマグネットと、上記ケーシングの取付面の該マグネットと対応する位置に設けられたセンサー取付用の窪みとを有している。
また上記マニホールドベースは、上記電磁弁を搭載するための搭載面と、電磁弁制御用のコントローラーに接続するための第1プラグと、上記窪みと対応する搭載面上の位置に該搭載面から電磁弁側に突出するように設置されていて、該搭載面上への電磁弁の搭載により上記窪み内に嵌合する少なくとも1つの磁気センサーと、この磁気センサーと上記第1プラグとを導通させるための導通手段とを有している。
【0007】
上記構成を有する本発明のマニホールドバルブは、上記マニホールドベースに磁気センサーを突出状態に設けると共に、電磁弁のケーシングに窪みを設け、マニホールドベース上に電磁弁を搭載することによって磁気センサーが上記窪み内の所定の位置に取り付けられるようにしたので、該磁気センサーの取り付けが簡単であり、また、導線を外部に引き回す必要がないため配線も容易である。さらに、メンテナンスに当たってマニホールドベースと電磁弁とを分離する際に、マニホールドベースから磁気センサーを取り外したり、導線をマニホールドベースから切り離す必要がないため、取り扱いも容易である。
【0008】
本発明の好ましい構成態様によれば、上記マニホールドベースの搭載面に上記窪みに嵌合する突部が設けられ、この突部内に磁気センサーを収容することによりこの突部が、マニホールドベースと電磁弁とを連結する際の位置決め手段と、上記磁気センサーを載置面から突出状態に保持するためのホルダーとを兼ねている。
【0009】
本発明の具体的な構成態様によれば、上記電磁弁がスプール式の電磁弁であると共に、上記駆動手段が電磁操作式の1つ又は2つのパイロット弁からなっていて、上記電磁弁が弁部材の両側にそれぞれパイロット流体の作用により動作するピストンを有し、上記弁部材又はピストンの何れかに上記マグネットが取り付けられている。
【0010】
本発明において好ましくは、上記マグネットが、圧力流体又はパイロット流体から隔絶された状態に取り付けられていることである。
【0011】
本発明の好ましい具体的な構成態様よれば、上記各ピストンが、その一端面側に形成された圧力室と、他端面側に形成された呼吸室と、これら両室の間を遮断するピストンパッキンとを有していて、一方のピストンにおける上記ピストンパッキンよりも呼吸室側に寄った位置に上記マグネットが、このピストンパッキンでパイロット流体との接触を防止された状態に取り付けられている。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1〜図3は本発明に係るマニホールドバルブの第1実施形態を示すもので、このマニホールドバルブ100は、圧縮空気等の圧力流体をコントロールするための電磁弁1と、この電磁弁1に上記圧力流体と電力とを供給するためのマニホールドベース2とを有し、このマニホールドベース2上に上記電磁弁1が搭載されている。
【0013】
上記電磁弁1はダブルパイロット式の電磁弁で、主弁4と、該主弁4の一端に並べて取り付けられた2つの電磁操作式のパイロット弁5a,5bとを有し、これらのパイロット弁5a,5bで主弁4を切り換えるものである。上記主弁4は5ポート弁として構成され、非磁性体からなるケーシング6を有している。このケーシング6は、矩形断面を有する第1部材6aと、その一端に連結されて上記パイロット弁5a,5bを取付けるためのアダプターを兼ねる第2部材6bと、他端に連結されてケーシングの端部を閉鎖するエンドカバーとしての機能を持つ第3部材6cとからなっていて、このケーシング6の下面は、上記マニホールドベース2の上面の搭載面2aに固定するための実質的に平らな取付面1aとなっている。
【0014】
上記取付面1aには、第1部材6aの底面となる位置に、供給通孔P と、その両側に位置する2つの出力通孔A ,B と、さらにその両側に位置する2つの排出通孔EA ,EB とが設けられている。また、上記第1部材6aの内部には、これらの各通孔が軸線方向に並んで開口する弁孔7が設けられ、この弁孔7内に、流路切換用の弁部材であるスプール8が摺動自在に収容されている。
【0015】
上記スプール8の外周には、上記各ポート間を結ぶ流路同士を相互に区画するための複数のシール部材9が設けられると共に、スプール8の両端部外周に、該スプール8の端部が臨む呼吸室10と弁孔7内の作動流体の流路との間を遮断する端部シール部材9aがそれぞれ設けられている。
【0016】
一方、上記第2部材6b及び第3部材6cには、スプール8の両端が臨む位置にピストン室11a,11bがそれぞれ形成されている。第2部材6bに形成された第1ピストン室11aは大径で、その中には大径の第1ピストン12aが摺動自在に収容されている。また、第3部材6cに形成された第2ピストン室11bは上記第1ピストン室11aより小径で、その中には小径の第2ピストン12bが摺動自在に収容されている。これらのピストン12a,12bはそれぞれ、スプール8の端面に分離自在に当接するるか、又はスプール8と一体に連結されていて、該スプール8と同期して移動するようになっている。
【0017】
そして、上記各ピストン12a,12bの背面側、即ちスプール8に当接している面とは反対側の部分には、それぞれ第1及び第2の圧力室13a,13bが形成され、各ピストン12a,12bとスプール8との間には、それぞれ図示しない通孔により外部に開放する上記呼吸室10,10が形成されており、これらの圧力室13a,13bと呼吸室10,10との間は、上記ピストン12a,12bの外周に取り付けられたピストンパッキン15,15で気密に遮断されている。
【0018】
大径の第1ピストン12a側に位置する上記第1圧力室13aは、図3から分かるように、パイロット供給流路16、補助ブロック14に設けられた手動操作機構17a(図2参照)、一方のパイロット弁5a、及びパイロット出力流路18aを介して上記供給ポートPに連通している。また、小径の第2ピストン12b側に位置する第2圧力室13bは、上記パイロット供給流路16、他方のパイロット弁5b、パイロット出力流路18b、手動操作機構17b、及びパイロット出力流路18cを介して上記供給ポートPに連通している。
【0019】
そして、一方のパイロット弁5aがオフとなって第1圧力室13aが大気に開放されると共に、他方のパイロット弁5bがオンとなって第2圧力室13bに上記パイロット出力流路18b及び18cを通じてパイロット供給流路16からのパイロット流体が供給されているときは、第2ピストン12bによりスプール8が押され、図1に示すように左側に移動した第1切換位置を占める。この状態から上記パイロット弁5a,5bが切り換わり、パイロット弁5aがオンとなってパイロット弁5bがオフになると、第2圧力室13bが大気に開放して第1圧力室13aにパイロット流体が供給されるため、ピストン12aによりスプール8が押されて右側に移動し、第2切換位置に切り換わる。
【0020】
上記手動操作機構17a,17bはそれぞれ、パイロット弁5a,5bがオンになった場合と同様の切換状態を手動で再現させるためのもので、停電時やパイロット弁が故障した場合などに使用するものである。即ち、手動操作機構17aは、パイロット弁5aに対応するもので、操作子17cを押し下げることによりパイロット供給流路16とパイロット出力流路18aとが直接連通し、第1圧力室13aに供給ポートPからパイロット流体が供給される。他方の手動操作機構17bはパイロット弁5bに対応していて、操作子17cを押し下げることによりパイロット供給流路16とパイロット出力流路18cが直接連通し、第2圧力室13bに供給ポートPからパイロット流体が供給される。
【0021】
なお、上記パイロット弁5a,5bは、ソレノイドへの通電によってパイロット流路を開閉する電磁操作式のパイロット弁であって、その構成及び作用は公知のものと同じであるため、その具体的な説明は省略する。
【0022】
上記電磁弁1における第1ピストン12aには、スプール8の動作位置を検出する際の被検出体となるマグネット20が取り付けられている。このマグネット20は、合成樹脂や合成ゴムのような軟質の弾性基材中に、磁性を持つ金属粉末を混合して、円周の一部に切欠を有するリング状に形成したもので、上記ピストン12aの外周の、ピストンパッキン15よりも呼吸室10側に寄った位置に形成された取付溝内に、弾力的に拡径した状態で嵌め込むことにより取り付けられている。そして、第1ピストン12a(従ってスプール8)と共に変移するこのマグネット20をマニホールドベース2に取付けた磁気センサー21で検出することにより、上記スプール8の動作位置を検出できるようにしている。
【0023】
この場合、上記マグネット20の厚さを取付溝の深さよりも僅かに小さく形成することにより、該マグネット20の外周面がピストン12aの外周面より低い位置にあってピストン室11bの内周面に摺接しないようにしておくことが望ましく、これにより、マグネット20の摺接によるピストン12aの摺動抵抗の増加を防止することができるだけでなく、このマグネット20が大気中の磁性微細粒子を若干吸着したとしても、それがピストン12aの摺動に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【0024】
また、このように上記マグネット20を、ピストン12aの外周の呼吸室10側の位置に取り付けることにより、該マグネット20がパイロット流体や主弁4中の圧力流体と直接接触するのを防ぐことができるため、該流体中に水分や化学ミストあるいは金属粉のような磁性体粒子等が含まれていたとしても、該マグネット20がそれらと接触して錆びたり腐食したりあるいは磁性体粒子を吸着したりするようなことがなく、磁力の低下による位置検出精度の低下や、吸着した微細粒子によるピストン12aの動作不良等を生じることがない。
【0025】
上記電磁弁1のケーシング6に設けられた取付面1aには、第2部材6bの底面となる位置に、上記磁気センサー21が嵌合する実質的に矩形の断面形状を有する窪み22が、上記第1ピストン12aに近接する深さに切り込むことにより設けられている。
【0026】
上記電磁弁1が搭載されている上記マニホールドベース2は、厚さ方向に複数個を接合して使用するスタッキングタイプのもので、非磁性体により形成されていて、一半側に設けられた流路形成部2Aと他半側に設けられた電気接続部2Bとを有し、該マニホールドベース2の上面には、これらの流路形成部2Aと電気接続部2Bとに跨がるように上記搭載面2aが形成されている。上記流路形成部2Aと電気接続部2Bとは、一体に形成しても、別体に形成して相互に連結しても良い。
【0027】
上記流路形成部2Aには、マニホールドベース2を厚さ方向に貫通する供給流路P及び排出流路Eが設けられると共に、該マニホールドベース2の端面に開口する2つの出力ポートA,Bが設けられている。そして、これらの供給流路Pと排出流路E及び各出力ポートA,Bがそれぞれ、流路形成部2Aの内部に形成された連通孔を通じて上記搭載面2a上に開口する供給通孔P と2つの排出通孔EA ,EB 及び2つの出力通孔A ,B に連通し、この搭載面2a上に電磁面を搭載したときこれらの各通孔が、該電磁面の取付面1aに開口する供給通孔P と2つの排出通孔EA ,EB 及び2つの出力通孔A ,B にそれぞれ連通するようになっている。
【0028】
図中24は、複数のマニホールドベース2を接合して締結する際にボルトを挿通するための締結孔、25,26はマニホールドベースの両面の相対する位置に設けられた位置決め用の突起と連結孔で、突起25が隣接するマニホールドベース2の連結孔26に嵌合するようになっている。
【0029】
また、上記電気接続部2Bは、接続用の各種電気部品を収容するための収容室27を有しており、この収容室27内には、電磁弁制御用のコントローラーから導かれる導線の先端の第1ソケット(図示せず)を接続するための第1プラグ28と、この第1プラグ28に電気的に接続された第1プリント基板29と、この第1プリント基板29に接続された第2ソケット30aと、上記磁気センサー21と第1プリント基板29とを互いに導通するための導通手段31とが設けられている。
【0030】
上記第2ソケット30aは、電磁弁1のパイロット弁5a,5bに取り付けられた第2プラグ30bに切り離し自在に接続されるものである。一方、上記導通手段31は、磁気センサー21が取り付けられた第2プリント基板38と、この第2プリント基板38と第1プリント基板29とを切り離し自在に接続するコネクター34とからなるもので、このコネクター34は、上記第2プリント基板38に取り付けられた第3ソケット34aと、第1プリント基板29から延びる導線35に取り付けられてこの第3ソケット34aに切り離し自在に接続される第3プラグ34bとからなっている。
【0031】
また、上記電気接続部2Bの上面には、上記電磁弁1の窪み22にほぼぴったりと嵌合する大きさの矩形断面を有するキャップ形の突部37が、搭載面2aから上方に突出するように形成され、この突部37内に上記磁気センサー21が収容室27側から挿入されており、この突部37によって該磁気センサー21が、搭載面2aから電磁弁1側に向けて突出した状態に保持されている。そして、上記マニホールドベース2の搭載面2a上へ電磁弁1を搭載することにより、上記突部37が窪み22内に嵌合してマニホールドベース2と電磁弁1との位置決めが行われると共に、この突部37を介して磁気センサー21が窪み22内に嵌合状態に取り付けられるようになっている。従って上記突部37は、マニホールドベース2と電磁弁1とを連結する際の位置決め手段と、上記磁気センサー21を載置面から突出状態に保持するためのホルダーとを兼ねるものである。この突部37は、マニホールドベース2と一体に形成されているが、別に形成してマニホールドベース2に固定しても良い。
【0032】
上記マグネット20と磁気センサー21とは、ピストン12a(従ってスプール8)が一方のストローク端にあるときに磁気センサー21がマグネット20の磁気を検出するような位置関係に配置することにより、スプール8の一方のストローク端での位置を検出するようにしても、あるいは、スプール8の全ストロークにおいて磁気センサー21がマグネット20の磁気をアナログ的に検出できるような位置関係に配置することにより、スプール8の全ストローク中での任意の位置を検出するようにしても良い。
【0033】
上記構成を有するマニホールドバルブ100は、マニホールドベース2上に電磁弁1を搭載するだけで磁気センサー21を窪み22内の所定の位置に自動的に取り付けることができるので、該磁気センサー21の取り付けが簡単であり、磁気センサー21からの導線を外部に引き回す必要がないため配線も容易である。さらに、メンテナンスに当たって上記マニホールドベース2と電磁弁1とを分離する際に、マニホールドベース2から磁気センサー21を取り外したり、導線をマニホールドベース2から切り離す必要がないため、取り扱いも容易である。
【0034】
図4及び図5は本発明に係るマニホールドバルブの第2実施例を示すもので、この第2実施例のマニホールドバルブ200が上記第1実施例のマニホールドバルブ100と異なる点は、第1実施例では大径の第1ピストン12aにマグネット20を取り付けると共に、マニホールドベース2の第1ピストン12aと対応する位置に磁気センサー21を取り付けているのに対し、第2実施例では、第1ピストン12aの反対側にある小径の第2ピストン12bにマグネット20を取り付けると共に、マニホールドベース2の第2ピストン12b側の位置に上記磁気センサー21を取り付けている点である。
【0035】
即ち、電磁弁1のケーシング6における第3部材6cの下面に窪み22を形成し、マニホールドベース2における流路形成部2Aの上面に突部37を形成し、この突部37の内部に上記磁気センサー21を保持させている。また、このマニホールドベース2の流路形成部2Aの側面には配線用の挿通溝39を形成し、この挿通溝39内に通した導線40で、磁気センサー21が接続された第2プリント基板38と第1プリント基板29とを直接接続している。
なお、第2実施例の上記以外の構成は実質的に第1実施例と同じであるため、主要な同一構成部分に第1実施例と同一の符号を付してその説明は省略する。
【0036】
上記各実施例では、マニホールドベース2に中空キャップ状の突部37を形成し、この突部37内に磁気センサー21を収容することにより、該磁気センサー21をマニホールドベース2から突出した状態に取り付けているが、磁気センサー21の取り付け方法はこのようなものに限定されない。図6に示すものは、突部37を先端が開放する中空筒形に形成し、この突部37内に磁気センサー21を収容している。この場合、磁気センサー21は突部37から外部に突出しないように収容しても、一部を突出させた状態に収容しても良い。また、図7に示すものは、マニホールドベース2に上述しような突部37を設けることなく、磁気センサー21を外部に露出させた状態で取り付けている。
【0037】
さらに図8は、磁気センサー21と第1プリント基板29とを接続する導通手段31の異なる例を示すもので、上記実施例では第2プリント基板38と第1プリント基板29とをコネクター34で切り離し自在に接続しているが、この例では、磁気センサー21と第1プリント基板29とをフレキシブルな導線41で直接接続している。
【0038】
また、上記実施例ではマグネット20をピストンに取り付けているが、スプール8に取り付けることもできる。この場合、マグネット20が圧力流体と接触するのを避けるため、スプール8の端部の端部シール部材9aよりも呼吸室10側に寄った位置にこのマグネット20を取り付けることが望ましい。
【0039】
なお、上記各実施例では、窪み22内に1つの磁気センサー21を取り付けるようにしているが、2つ以上の複数の磁気センサーを取り付けても良い。このように複数の磁気センサーを取り付けることにより、スプール8の両ストローク端での位置や、ストローク中の任意の位置を簡単に検出することがができる。
【0040】
さらに、上記各実施例における電磁弁は、2つのピストンの径を大小に違えているが、同径のピストンを使用することもできる。
あるいは、上記電磁弁として、1つのパイロット弁でスプールを切り換えるシングルパイロット式の電磁弁を用いることもできる。
【0041】
また、本発明は、スプール式以外の電磁弁を有するマニホールドバルブ、例えばポペット式の電磁弁を備えたマニホールドバルブ等にも適用できることは言うまでもないことである。
【0042】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、磁気センサーの取り付けが簡単で配線も容易であると共に、メンテナンス時の取り扱いも容易な位置検出機能を備えたマニホールドバルブを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマニホールドバルブの第1実施例を示す断面図である。
【図2】図1のマニホールドバルブを分解しかつ要部を破断した斜視図である。
【図3】図1の要部拡大図である。
【図4】本発明に係るマニホールドバルブの第2実施例を示す断面図である。
【図5】図4のマニホールドバルブを分解しかつ要部を破断した斜視図である。
【図6】磁気センサーの取り付け方法の他の例を示す要部断面図である。
【図7】磁気センサーの取り付け方法の更に他の例を示す要部断面図である。
【図8】磁気センサーの接続方法の他の例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
100,200 マニホールドバルブ
1 電磁弁
1a 取付面
2 マニホールドベース
2a 搭載面
5 パイロット弁
6 ケーシング
8 スプール
10 呼吸室
12a,12b ピストン
13a,13b 圧力室
15 ピストンパッキン
20 マグネット
21 磁気センサー
22 窪み
28 第1プラグ
31 導通手段
37 突部

Claims (5)

  1. 圧力流体をコントロールするための電磁弁と、この電磁弁に圧力流体と電力とを供給するためのマニホールドベースとを含み、
    上記電磁弁が、上記マニホールドベース上に取り付けるための取付面を有するケーシングと、このケーシングの内部に設けられた流体コントロール用の弁部材と、この弁部材を駆動する電磁式の駆動手段と、上記弁部材と同期して変移するように設けられた位置検出用のマグネットと、上記ケーシングの取付面に該マグネットと対応するように設けられたセンサー取付用の窪みとを有し、
    上記マニホールドベースが、上記電磁弁を搭載するための搭載面と、電磁弁制御用のコントローラーに接続するための第1プラグと、上記窪みと対応する搭載面上の位置に該搭載面から電磁弁側に突出するように設置されていて、該搭載面上への電磁弁の搭載により上記窪み内に嵌合する少なくとも1つの磁気センサーと、この磁気センサーと上記第1プラグとを導通させる導通手段とを有する、
    ことを特徴とする位置検出機能を備えたマニホールドバルブ。
  2. 請求項1に記載のマニホールドバルブにおいて、上記マニホールドベースの搭載面に上記窪みに嵌合する中空の突部が設けられ、この突部内に磁気センサーを収容することにより該突部が、上記マニホールドベースと電磁弁とを連結する際の位置決め手段と、上記磁気センサーを載置面から突出状態に保持するためのホルダーとを兼ねていることを特徴とするもの。
  3. 請求項1又は2に記載のマニホールドバルブにおいて、上記電磁弁がスプール式の電磁弁であると共に、上記駆動手段が電磁操作式の1つ又は2つのパイロット弁であって、上記電磁弁が弁部材の両側にそれぞれパイロット流体の作用により動作するピストンを有し、上記弁部材又はピストンの何れかに上記マグネットが取り付けられていることを特徴とするもの。
  4. 請求項3に記載のマニホールドバルブにおいて、上記マグネットが、圧力流体又はパイロット流体から隔絶された状態に取り付けられていることを特徴とするもの。
  5. 請求項3に記載のマニホールドバルブにおいて、上記各ピストンが、その一端面側に形成された圧力室と、他端面側に形成された呼吸室と、これら両室の間を遮断するピストンパッキンとを有していて、一方のピストンにおける上記ピストンパッキンよりも呼吸室側に寄った位置に上記マグネットが、このピストンパッキンでパイロット流体との接触を防止された状態に取り付けられていることを特徴とするもの。
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