JP3764334B2 - 流量切換弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフ状態とオン状態とを相互に切り換えることにより、圧力流体導出ポートから導出される圧力流体の流量を全開流量と制御された流量(絞られた流量)とにそれぞれ切り換えることが可能な流量切換弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5に示されるように、塗料を吐出する塗装ガンを用いて自動車のボデイを塗装する塗装システム1が従来から用いられている。この塗装システム1は、それぞれ異なる色からなる所望の塗料が貯留された複数のタンク2と、前記複数のタンク2に対して所定圧からなる圧力流体(例えば、エアー)をそれぞれ供給する圧力流体供給源3と、前記タンク2内に貯留された塗料を、例えば、自動車のボデイに対して噴射する複数の塗装ガン4とを有する。
【0003】
各タンク2には、圧力流体供給源3から供給された圧力流体の作用下に該タンク2内の塗料が沈殿または凝固しないように攪拌する攪拌機5と、タンク2内の塗料を塗装ガン4に対して送給するとともに、塗装ガン4から戻ってきた塗料を循環させる塗料循環ポンプ(エアーポンプ)6とがそれぞれ設けられている。
【0004】
なお、自動車のボデイに対して塗装作業がなされていないとき、換言すると、塗装ラインが非稼動状態にあるときであっても、前記攪拌機5および塗料循環ポンプ6は、圧力流体供給源3から供給された圧力流体の作用によって作動状態が継続されていることが必要である。けだし、タンク2内の塗料が固化することを防止するとともに、塗装ガン4を含む塗料の流通通路内に残存する塗料が固化することを防止するためである。
【0005】
圧力流体供給源3と攪拌機5との間には、該攪拌機5に供給される圧力流体の流量を制御するスピードコントローラ7が設けられ、また、圧力流体供給源3と塗料循環ポンプ6との間には、元圧を塗料循環ポンプ6の設定仕様圧力に対応するように圧力を制御する減圧弁8が設けられる。前記減圧弁8の二次側には、二次側圧力を指示する圧力ゲージ9が接続される。
【0006】
前記塗装システム1の動作を概略説明すると、圧力流体供給源3から供給される圧力流体の作用下に攪拌機5および塗料循環ポンプ6が作動している状態において、塗装ガン4を付勢することにより所望の塗料が自動車のボデイに対して吐出されて塗装作業が行われ、前記塗装ガン4を滅勢することにより、塗料の吐出が停止する。この場合、塗装ガン4に送給されながら吐出されなかった塗料はタンク2内に戻って塗装ラインを循環するように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る塗装システム1では、塗装ラインの稼動時、非稼動時とは無関係に圧力流体供給源3から一定の流速を有する圧力流体を供給しているため、非稼動時における圧力流体の消費量を抑制してエネルギの省力化を図りたいという要望がある。
【0008】
すなわち、塗装ラインの非稼動時では、稼動時と同一の圧力流体の流速が必要とされるわけではなく、塗料が配管内で沈殿しない程度の圧力流体の流速を確保すればよいからである。
【0009】
この場合、従来から公知のノーマルオープンタイプの2位置切換弁、すなわち、図6に示されるように、弁体のオン状態(全開状態)とオフ状態(全閉状態)とを切り換える機能を営むオン/オフ弁9aを塗装ライン中に配設した場合、塗装ラインの非稼動時ではオフ状態(全閉状態)となることから圧力流体供給源3からの圧力流体の供給が停止してしまい、塗料が固化することを防止することができないという不具合がある。
【0010】
本発明は、前記の要望に鑑みてなされたものであり、流体通路を流通する圧力流体の流量を簡便に切り換えることにより、圧力流体の消費量を抑制してエネルギの省力化を図ることが可能な流量切換弁を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体が導入される単一の圧力流体導入ポートと前記圧力流体導入ポートから導入された圧力流体を導出する単一の圧力流体導出ポートとが設けられたハウジングと、
前記ハウジングの室内に変位可能に設けられたスプールと、前記スプールに所定間隔離間して装着された第1弁体および第2弁体と、前記スプールを囲繞し、前記第1弁体および第2弁体がそれぞれ着座する第1環状段部および第2環状段部が設けられたスリーブ部材とを含み、前記スプールに装着された第1弁体および第2弁体がそれぞれ前記第1環状段部および第2環状段部に対して離間または着座することにより、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる通路を開閉する弁機構と、
前記ハウジング内に設けられ前記圧力流体導入ポートと連通する連通路に形成された開口部に一端部が臨むニードルを有し、前記ニードルの一端部によって前記開口部との離間間隔を自在に調整することにより前記連通路を流通する圧力流体の流量を制御する絞り機構と、
を備え、
前記弁機構は、前記スプールに装着された前記第1弁体が前記スリーブ部材の第1環状段部に着座し且つ前記第2弁体が前記スリーブ部材の第2環状段部から離間したオフ状態のとき、前記通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通するノーマルオープンタイプからなり、
前記スプールに装着された前記第1弁体が前記スリーブ部材の第1環状段部から離間し且つ前記第2弁体が前記スリーブ部材の第2環状段部に着座したオン状態のとき、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる前記通路が閉じられるとともに、前記連通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通し、前記ニードルによって流量が絞られた圧力流体が前記圧力流体導出ポートから導出されることを特徴とする。
【0013】
また、前記ニードルには、該ニードルと一体的に回動する摘み部が設けられ、前記摘み部に、該摘み部の回り止め機能を営むばね部材を装着し、前記摘み部が外部に露呈するハウジングの一側面に、絞り機構の絞り量に対応する目盛りを表示するとよい。
【0014】
さらに、前記スプールに装着された前記第1弁体および第2弁体を手動によって開閉動作させる操作部材を設けるとよい。
【0015】
なお、前記弁機構を、圧力流体からなるパイロット圧または電磁弁の励磁作用によって付勢・滅勢されるように構成するとよい。
【0016】
本発明によれば、スプールに装着された第1弁体がスリーブ部材の第1環状段部に着座し且つ第2弁体が前記スリーブ部材の第2環状段部から離間したオフ状態のとき、通路を介して圧力流体導入ポートと圧力流体導出ポートとが連通する。一方、前記スプールに装着された前記第1弁体が前記スリーブ部材の第1環状段部から離間し且つ前記第2弁体が前記スリーブ部材の第2環状段部に着座したオン状態のとき、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる前記通路が閉じられるとともに、連通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通し、前記ニードルによって流量が絞られた圧力流体が前記圧力流体導出ポートから導出される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流量切換弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0018】
図1において、参照数字10は、本発明の実施の形態に係るノーマルオープンタイプの流量切換弁を示す。
【0019】
この流量切換弁10は、相互に対向する一方の側面に圧力流体導入ポート12が設けられ、他方の側面に圧力流体導出ポート14が設けられた直方体状のバルブボデイ16と、上面部にパイロットポート18が設けられ、ボルト20を介して前記バルブボデイ16と一体的に連結されるボンネット22とを有する。なお、前記バルブボデイ16およびボンネット22は、ハウジングとして機能するものである。
【0020】
前記バルブボデイ16の内部には、前記圧力流体導入ポート12と圧力流体導出ポート14とにそれぞれ連通する室24として機能する貫通孔が形成され、前記室24内にはバルブボデイ16の軸線方向に沿って変位するスプール26を含む弁機構28が配設される。
【0021】
前記バルブボデイ16の下部には一組の取付用孔部30a、30b(図3参照)が形成された平板状のブラケット32が連結されるとともに、前記貫通孔の一端部を閉塞する第1閉塞部材34と前記貫通孔に近接する孔部を閉塞する第2閉塞部材36とがそれぞれ気密に装着される。前記第1閉塞部材34の中央部には凹部が形成され、前記凹部にはスプール26を上方に向かって付勢する第1ばね部材38の一端部が係着される。
【0022】
前記スプール26には、軸線方向に沿って貫通する通気孔40が形成され、また該スプール26の外周面には、軸線方向に沿って所定間隔離間し、例えば、ゴム等の可撓性材料によってリング状に形成された上部側の第1弁体42aと下部側の第2弁体42bとがそれぞれ略平行に装着される。
【0023】
室24内には、前記スプール26を囲繞する略円筒状のスリーブ部材44が該室24の内壁に装着され、前記スリーブ部材44には環状溝を介してリング状の第1乃至第4シール部材46a〜46dが装着される。前記スリーブ部材44は、バルブボデイ16の上部側の段部に装着されるリング状のブッシュ48と前記第1閉塞部材34とによって保持される。
【0024】
前記スリーブ部材44の上部側には、圧力流体導出ポート14と後述する絞り機構50とを連通させる第1孔部52aが形成され、該スリーブ部材44の下部側には、圧力流体導入ポート12と圧力流体導出ポート14とを連通させる第2孔部52bが形成される。
【0025】
スリーブ部材44の内壁面には、上部側の第1弁体42aが着座する第1環状段部54aと、下部側の第2弁体42bが着座する第2環状段部54bとがそれぞれ設けられ、図1に示されるように、上部側の第1弁体42aが第1環状段部54aに着座することにより流量切換弁10がオフ状態となり、一方、図2に示されるように、パイロットポート18から供給されるパイロット圧の作用下にスプール26が下降して下部側の第2弁体42bが第2環状段部54bに着座することにより流量切換弁10がオン状態となる。
【0026】
絞り機構50は、連通路56を介して圧力流体導入ポート12に連通するとともにスリーブ部材44の第1孔部52aに連通する第1開口部58aに臨むニードル60と、前記ニードル60と一体的に形成され、バルブボデイ16の外部に露呈する摘み部62とを有する。前記ニードル60の一端部には断面略テーパ状のテーパ部64が形成され、摘み部62を回動させてそのねじ込み量を増減させることにより、前記第1開口部58aとニードル60のテーパ部64との離間間隔が調整される。なお、第1開口部58aから所定距離離間する下部側には、圧力流体導入ポート12とスリーブ部材44の第2孔部52bとを連通させる第2開口部58bが略平行に形成されている。
【0027】
前記ニードル60の外周面には、シールリング66と抜け止め用の略C字状のスプリングピン68とがそれぞれ環状溝を介して装着され、また摘み部62のフランジ部とバルブボデイ16との間には、弁開度の安定性や該摘み部62の回り止め機能を営む第2ばね部材70が装着される。
【0028】
この場合、図3に示されるように、摘み部62に基準となる指示用溝部72を形成し、バルブボデイ16側に設けられた目盛り74に合わせて摘み部62を所定角度回動させることにより、ニードル60のテーパ部64と第1開口部58aとの離間間隔、すなわち絞り量を簡便に設定することができる。なお、バルブボデイ16側に設けられた目盛り74は、パーセント表示で目盛られているが、流量で表示するようにしてもよい。
【0029】
ボンネット22の内部には、ブッシュ48に保持されたガイドリング78の内周面に沿って摺動変位するピストン80が配設され、前記ピストン80とスプール26との間には該ピストン80を上方に向かって押圧する第3ばね部材82が介装される。前記ピストン80の外周面には断面v字状のピストンパッキン84が装着される。なお、第1ばね部材38および第3ばね部材82のばね力は、図1に示す状態において平衡するように予め設定されている。
【0030】
前記ボンネット22の孔部86には、該孔部86に沿って変位自在に設けられた操作部材88が装着され、前記操作部材88は、ガイドリング78との間に介装された第4ばね部材90のばね力によって上方に向かって押圧された状態にあり、外周面に形成された環状突部92によって上方への変位が規制されている。
【0031】
この場合、操作部材88の上面がボンネット22の上面と略面一に形成されてバルブボデイ16の外部に露呈するように構成され、作業者は、前記操作部材88の上面を下方側に押圧することによりピストン80を手動によって変位させ、マニュアル操作によってオフ状態からオン状態に切り換えることができる。
【0032】
前記操作部材88の孔部内には、ピストン80が当接することによりその衝撃を緩衝するダンパ部材94が装着され、また外周面には環状溝を介してシール部材96が装着される。
【0033】
ボンネット22の内部に配設されたピストン80の上部には、通路98を介してパイロットポート18に連通し該パイロットポート18から供給されたパイロット圧が導入されるパイロット室100が設けられている。なお、前記通路98の一端部は、閉塞部材として機能する鋼球102によって気密に閉塞されている。
【0034】
本発明の実施の形態に係る流量切換弁10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【0035】
先ず、スプール26の上部側に装着された第1弁体42aが第1環状段部54aに着座したオフ状態を初期位置として説明する。
【0036】
前記初期位置では、パイロット室100にパイロット圧が供給されていないため、ピストン80がダンパ部材94に当接した上部側に位置しており、圧力流体導入ポート12と圧力流体導出ポート14とが連通した状態にある。
【0037】
すなわち、圧力流体導入ポート12から供給された圧力流体(例えば、エアーまたは不活性ガス等)は、相互に連通する第2開口部58bおよびスリーブ部材44の第2孔部52bを通過して圧力流体導出ポート14から排出される(図1中の矢印参照)。この場合、圧力流体導入ポート12から供給された圧力流体は、絞り作用が何ら付与されることなく、換言すると、圧力流体の流量が何ら規制されることがなく圧力流体導出ポート14から排出される。
【0038】
このような初期位置において、図示しない圧力流体供給源からパイロットポート18および通路98を介してパイロット室100にパイロット圧を供給する。パイロット室100に導入されたパイロット圧の作用下にピストン80が下方側に向かって押圧され、前記ピストン80は第3ばね部材82のばね力に打ち勝ってガイドリング78の内周面に沿って下方側に変位する。
【0039】
ピストン80が下降することにより第3ばね部材82を下方側に向かって押圧する力が作用し、この第3ばね部材82の押圧力が第1ばね部材38のばね力に打ち勝つことによってスプール26が下方側に変位する。前記スプール26が変位することにより第1弁体42aが第1環状段部54aから離間し、第2弁体42bが第2環状段部54bに着座して図2に示すようなオン状態となる。
【0040】
第2弁体42bが第2環状段部54bに着座することによりスリーブ部材44の第2孔部52bと圧力流体導出ポート14との連通が遮断され、オフ状態からオン状態に切り換わる。オン状態では、圧力流体導入ポート12と圧力流体導出ポート14との連通が遮断されているため、圧力流体導入ポート12から供給された圧力流体は連通路56を介して絞り機構50に導入され、摘み部62によって予め設定された絞り量、すなわち、第1開口部58aとニードル60のテーパ部64との離間間隔によって、流通する圧力流体の流量が所定量に規制される。
【0041】
絞り機構50において所定の流量に制御された圧力流体は、相互に連通する第1開口部58aおよびスリーブ部材44の第1孔部52aを通過して圧力流体導出ポート14から排出される(図2中の矢印参照)。
【0042】
このように本実施の形態では、ノーマルオープンタイプの流量切換弁10を用いることにより、オフ状態では、弁開度が全開状態となって圧力流体導入ポート12と圧力流体導出ポート14とを相互に連通させ、一方、パイロット圧の供給作用下に切り換えられたオン状態では、絞り機構50によって所定の流量に調整された圧力流体を圧力流体導出ポート14から排出することができる。
【0043】
換言すると、本実施の形態では、オフ状態において弁開度が全開の全開流量と、オン状態において弁開度が規制された制御された流量とを弁位置を切り換えることにより相互に選択することができる。
【0044】
また、本実施の形態において、絞り機構50における絞り量は、バルブボデイ16の外表面に設けられた目盛り74を視認した状態において、ニードル60と一体的に形成された摘み部62を所定角度回動させることにより、簡便に設定または再設定等をすることができる。
【0045】
なお、本実施の形態では、スプール26の変位をパイロット圧によって変位するピストン80によって行っているがこれに限定されるものではなく、図示しない電磁弁を組み込むことによってスプール26を変位させるようにしてもよい。また、圧力流体からなるパイロット圧に代替して、電気信号からなるパイロット信号を前記電磁弁に入力してソレノイドを励磁させるように構成してもよい。
【0046】
さらにまた、オフ状態とオン状態とが相互に切り換わったことを示すエアー表示灯やランプ等の表示手段(図示せず)を設けるとよい。前記表示手段は、機械的構成あるいは電気的構成のいずれであってもよい。
【0047】
またさらに、本実施の形態に係る流量切換弁10では、従来から用いられている3ポート弁の排気ポートに絞り機構50を付設することにより、製造工程を簡素化して製造コストを低減することができる。
【0048】
次に、本実施の形態に係る流量切換弁10を塗装システム110に組み込んだ状態を図4に示す。なお、図5に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略する。
【0049】
この塗装システム110では、スピードコントローラ7の上流側に流量切換弁10を接続するとともに、塗料循環ポンプ6の上流側に同一構成からなる他の流量切換弁10を接続している。このように、塗装システム110に流量切換弁10を組み込むことにより、塗装ラインの非稼動時における圧力流体の消費量を抑制することができる。
【0050】
すなわち、塗装ラインの稼動時では流量切換弁10がオフ状態にあって従来技術に係る塗装システム1の動作と同一であるが、塗装ラインが非稼動時となったとき、パイロット圧の供給作用下に流量切換弁10をオフ状態からオン状態に切り換える。オン状態では、圧力流体供給源3から供給された圧力流体の流量が絞り機構50によって所定の流量に絞られるため、非稼動時における圧力流体の消費量をその絞り量だけ節約してエネルギの省力化を図ることができる。
【0051】
なお、前記塗装システム110では、パイロット圧に代替して、例えば、塗装開始信号(電気信号)をパイロット信号として流量切換弁10に導入し、流量切換弁10のオン/オフ状態を切り換えるようにするとよい。
【0052】
加えて、本実施の形態に係る流量切換弁10を塗装システム110以外の他の用途に用いることも可能である。例えば、流体圧シリンダ等のアクチュエータの駆動速度制御や、エゼクタ等の真空発生機器の圧力変換等に使用することができる。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0054】
すなわち、スプールに装着された第1弁体および第2弁体の変位作用下に、圧力流体の流量を、圧力流体導入ポートと圧力流体導出ポートとを連通させる通路を流通する全開流量と、圧力流体導入ポートに連通する連通路を介して導入され絞り機構の絞り作用によって制御された流量とに簡便に切り換えることができる。この結果、圧力流体の消費量を抑制してエネルギの省力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る流量切換弁の軸線方向に沿った縦断面構成図である。
【図2】図1の流量切換弁がオフ状態からオン状態に切り換わった状態を示す縦断面構成図である。
【図3】図1の流量切換弁の一側面図である。
【図4】図1の流量切換弁を塗装システムに組み込んだ概略回路構成図である。
【図5】従来技術に係る塗装システムの概略回路構成図である。
【図6】従来から公知のオン/オフ弁の図記号を示す説明図である。
【符号の説明】
10…流量切換弁 12…圧力流体導入ポート
14…圧力流体導出ポート 16…バルブボデイ
18…パイロットポート 22…ボンネット
24…室 26…スプール
28…弁機構 38、70、82、90…ばね部材
42a、42b…弁体 44…スリーブ部材
50…絞り機構 52a、52b、86…孔部
54a、54b…環状段部 56…連通路
58a、58b…開口部 60…ニードル
62…摘み部 64…テーパ部
72…指示用溝部 74…目盛り
80…ピストン 88…操作部材
94…ダンパ部材 100…パイロット室
110…塗装システム
Claims (5)
- 圧力流体が導入される単一の圧力流体導入ポートと前記圧力流体導入ポートから導入された圧力流体を導出する単一の圧力流体導出ポートとが設けられたハウジングと、
前記ハウジングの室内に変位可能に設けられたスプールと、前記スプールに所定間隔離間して装着された第1弁体および第2弁体と、前記スプールを囲繞し、前記第1弁体および第2弁体がそれぞれ着座する第1環状段部および第2環状段部が設けられたスリーブ部材とを含み、前記スプールに装着された第1弁体および第2弁体がそれぞれ前記第1環状段部および第2環状段部に対して離間または着座することにより、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる通路を開閉する弁機構と、
前記ハウジング内に設けられ前記圧力流体導入ポートと連通する連通路に形成された開口部に一端部が臨むニードルを有し、前記ニードルの一端部によって前記開口部との離間間隔を自在に調整することにより前記連通路を流通する圧力流体の流量を制御する絞り機構と、
を備え、
前記弁機構は、前記スプールに装着された前記第1弁体が前記スリーブ部材の第1環状段部に着座し且つ前記第2弁体が前記スリーブ部材の第2環状段部から離間したオフ状態のとき、前記通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通するノーマルオープンタイプからなり、
前記スプールに装着された前記第1弁体が前記スリーブ部材の第1環状段部から離間し且つ前記第2弁体が前記スリーブ部材の第2環状段部に着座したオン状態のとき、前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとを連通させる前記通路が閉じられるとともに、前記連通路を介して前記圧力流体導入ポートと前記圧力流体導出ポートとが連通し、前記ニードルによって流量が絞られた圧力流体が前記圧力流体導出ポートから導出されることを特徴とする流量切換弁。 - 請求項1記載の流量切換弁において、
前記ニードルには、該ニードルと一体的に回動する摘み部が設けられ、前記摘み部には、該摘み部の回り止め機能を営むばね部材が装着されることを特徴とする流量切換弁。 - 請求項2記載の流量切換弁において、
前記摘み部が外部に露呈するハウジングの一側面には、絞り機構の絞り量に対応する目盛りが表示されることを特徴とする流量切換弁。 - 請求項1記載の流量切換弁において、
前記スプールに装着された前記第1弁体および第2弁体を手動によって開閉動作させる操作部材が設けられることを特徴とする流量切換弁。 - 請求項1記載の流量切換弁において、
前記弁機構は、圧力流体からなるパイロット圧または電磁弁の励磁作用によって付勢・滅勢されることを特徴とする流量切換弁。
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