JP3853700B2 - 電磁弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドにより作動する電磁弁に関し、特に、直動形の電磁弁により発生したパイロット圧により主弁軸を操作するようにしたパイロット操作式に適用して有用な電磁弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気の流れの方向を制御する方向制御弁は、空気圧回路へ空気圧の供給と供給停止の制御、空気圧の供給と排出の制御、シリンダなどの往復動作をさせるために空気圧の供給方向を切り換える制御などに使用されており、複数のポートを有し、バルブの切り換え状態が2つである2位置弁および3つである3位置弁がある。このような方向制御弁としては、電磁石つまりソレノイドの可動鉄心により作動する直動形の3ポート電磁弁つまりパイロット弁によりパイロット圧を主弁軸に供給したり供給を停止させることによって、このパイロット圧により主弁軸を切り換え操作するようにしたパイロット操作式の間接作動形の電磁弁がある。
【0003】
この間接作動形の電磁弁は、パイロット圧により操作力が大きな主弁軸を切り換えることができるという利点があり、1つの電磁石で主弁軸を操作するシングルソレノイド型の電磁弁と2つの電磁石で主弁軸を操作するダブルソレノイド型がある。シングルソレノイド型の2位置弁は、電磁石に対する通電を解くと主弁軸は元の位置に復帰する。一方、ダブルソレノイド型の2位置弁は、一方の電磁石に対する通電を解いても他方の電磁石に対して通電しないと主弁軸は元の位置を保持する。さらに、ダブルソレノイド型の3位置弁は、両方の電磁石に対する通電を解くと主弁軸は中立位置となり、いずれか一方の電磁石に通電すると主弁軸は2位置弁と同様に作動する。
【0004】
一方、前述したパイロット弁は直動形の3ポート弁であることから、それを単体の電磁弁として使用することもできる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
シングルソレノイド型およびダブルソレノイド型のいずれも単体で使用される場合と、複数の電磁弁を金具やブロックに集合して取り付けて使用される場合とがあり、集合させたタイプはマニホールド電磁弁と言われる。単体で使用される場合であってもマニホールド型であってもソレノイド部のコイルに通電しないと電磁弁は作動することがないので、コイルに電源が接続されていない状態では電磁弁は作動しない。
【0006】
そこで、コイルに電源が接続されていない状態で強制的に電磁弁を作動させることができるように、パイロット弁にはコイルへの通電によって作動するプランジャつまり可動鉄心を手動ボタンによって強制的に作動させるようにしている。従来では、バルブケーシングの外部に突出させて手動ボタンをバルブケーシングに組み付け、手動ボタンを押し込むと、強制的に可動鉄心がパイロット弁を駆動するようにしているが、通常の使用状態のもとで、過誤により手動ボタンが押し込まれると、不用意に電磁弁が作動してしまうことになる。また、パイロット弁をそれ自体で単体として、直動形の3ポート電磁弁で使用する場合にも、同様に手動ボタンが組み込まれることがある。
【0007】
本発明の目的は、電磁弁に設けられる手動ボタンの誤動作を防止し得るようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁弁は、給気ポートと出力ポートと排気ポートとに連通する収容孔が形成された主弁ブロックと、前記収容孔に軸方向に往復動自在に設けられ、前記出力ポートを前記給気ポートと前記排気ポートに切り換えて連通させる主弁軸と、前記主弁ブロックにパイロットブロックを介して取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイド部と、前記パイロットブロックに前記可動鉄心に連動して設けられ、前記主弁軸の端部に設けられたピストンを収容する空気圧室に連通する出力通路を前記給気ポートに連通する給気通路と排気通路とに切り換えて連通させるパイロット弁と、前記パイロットブロックに前記可動鉄心の往復動方向に対して直角方向に往復動自在に装着され、押し込み動作により前記パイロット弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、前記パイロットブロックに設けられ、前記手動ボタンに形成された軸方向溝および円周方向溝に係合する係合ピンと、前記手動ボタンの基端部にこれに対して直角方向に延びて設けられ、前記手動ボタンの回動時に操作される操作レバーと、前記パイロットブロックに退避位置と係合位置との間を往復動自在に設けられ、前記係合位置において前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする。
【0009】
本発明の電磁弁は、前記主弁軸の両端部にピストンを設け、それぞれのピストンを収容する2つの空気圧室に対応させてそれぞれ前記ソレノイド部により作動する2つのパイロット弁を有することを特徴とする。また、本発明の電磁弁は、前記主弁軸が2位置または3位置に移動することを特徴とする。
【0010】
本発明の電磁弁は、第1の弁座に開口端部が形成された給気通路、前記第1の弁座に対して逆向きとなった第2の弁座に開口端部が形成された排気通路、および前記給気通路から流出した空気を出力部に案内する出力通路が形成されたパイロットブロックと、前記パイロットブロックに取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイド部と、前記可動鉄心に設けられ前記第1の弁座を開閉する開閉弁と、前記パイロットブロック内に前記開閉弁に対向して配置され、前記可動鉄心により連動ピンを介して駆動され前記第2の弁座を開閉するフラッパ弁と、前記パイロットブロックに前記可動鉄心の往復動方向に対して直角方向に往復動自在に装着され、押し込み動作により前記開閉弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、前記パイロットブロックに設けられ、前記手動ボタンに形成された軸方向溝および円周方向溝に係合する係合ピンと、前記手動ボタンの基端部にこれに対して直角方向に延びて設けられ、前記手動ボタンの回動時に操作される操作レバーと、前記パイロットブロックに退避位置と係合位置との間を往復動自在に設けられ、前記係合位置において前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明をマニホールドタイプに適用した場合における本発明の一実施の形態である電磁弁を示す斜視図であり、図2は図1の一部を拡大して示す断面図であり、図3は図2の一部を拡大して示す断面図である。
【0012】
図1に示すマニホールドタイプの電磁弁は、4つの電磁弁11がマニホールドブロック10にその幅方向を向いて取り付けられており、図2にはマニホールドブロック10に取り付けられた4つの電磁弁のうちの1つが示されている。マニホールドブロック10には空気圧源に接続される給気流路12と、2つの排気流路13,14がそれぞれ長手方向に延びて形成されている。図1には4つの電磁弁11がマニホールドブロック10に取り付けられているが、マニホールドブロック10には任意の数の電磁弁11を取り付けることができる。
【0013】
図2に示すように電磁弁11はほぼ直方体形状となった主弁ブロック15を有し、この主弁ブロック15に形成された収容孔16には主弁軸17が軸方向に往復動自在に収容されている。主弁ブロック15の一端にはカバーブロック18が固定され、他端にはパイロットブロック19が固定されており、これらの主弁ブロック15とカバーブロック18とパイロットブロック19とによりバルブケーシング20が形成されている。
【0014】
主弁ブロック15には給気流路12と収容孔16とを連通させる給気ポート21が形成され、2つの排気流路13,14と収容孔16とをそれぞれ連通させる2つの排気ポート22,23が形成されている。主弁ブロック15にはさらに、給気ポート21と一方の排気ポート22との中間位置に出力ポート24が形成され、給気ポート21と他方の排気ポート23との中間位置に出力ポート25が形成されている。
【0015】
このように、主弁ブロック15に出力ポート24,25を形成した場合には、空気圧シリンダなどの空気圧作動機器に対して圧縮空気を供給する継手が主弁ブロック15に取り付けられることになる。ただし、マニホールドブロック10に複数の電磁弁11を搭載する場合には、それぞれの電磁弁11に対応させてマニホールドブロック10に出力ポート24,25を収容孔16に連通させて設けるようにしても良い。
【0016】
主弁軸17には複数の弁体17aが設けられており、主弁軸17が一方向端の第1の位置に移動すると、図1に示すように、給気ポート21と出力ポート25とが連通状態になり、出力ポート24と排気ポート22とが連通状態になる。これに対して、主弁軸17が他方向端の第2の位置に移動すると、ポートの切り換えが行われ、給気ポート21と出力ポート24とが連通状態になり、出力ポート25と排気ポート23とが連通状態になる。
【0017】
主弁軸17の一端部にはピストン26が配置され、他端部にはピストン26よりも大径のピストン27が配置されている。カバーブロック18と主弁ブロック15とによりピストン26を軸方向に摺動自在に案内する空気圧室28が形成され、パイロットブロック19と主弁ブロック15とによりピストン27を軸方向に摺動自在に案内する空気圧室29が形成されている。
【0018】
給気ポート21は主弁ブロック15に形成された給気通路31により空気圧室28に連通しており、給気ポート21に圧縮空気が供給されていれば、常に空気圧室28に圧縮空気が供給され、主弁軸17には第1の位置に向かう推力が加えられることになる。ただし、空気圧室28に圧縮コイルばねを組み込むようにしてこれをばね収容室とすれば、圧縮コイルばねにより同様の方向の推力を加えることができる。
【0019】
パイロットブロック19にはソレノイド部32が取り付けられており、図1に示されるように、このソレノイド部32はコイル33が巻き付けられたボビン34を有し、ボビン34内には固定鉄心35が取り付けられるとともに軸方向に往復動自在にプランジャつまり可動鉄心36が装着されている。図3に示されるように、可動鉄心36の先端にはゴム製の開閉弁37が取り付けられ、この開閉弁37はパイロットブロック19に形成された第1の弁座38に接触するようになっている。この弁座38には、給気ポート21に連通させて主弁ブロック15とパイロットブロック19とに形成された給気通路39の開口部が形成されており、この開口部は開閉弁37により開閉される。可動鉄心36には開閉弁37を弁座38に向けてばね力を加える圧縮コイルばね40が取り付けられている。したがって、コイル33に通電すると、可動鉄心36が固定鉄心35に向けてばね力に抗して移動し、給気通路39の開口部は開かれ、通電を解くとばね力により給気通路39の開口部は閉じられる。
【0020】
弁座38の反対側には第2の弁座41が弁座38に対して逆向きに形成されており、この弁座41にはパイロットブロック19の外部に連通した排気通路42の開口部が設けられている。この弁座41を覆うようにパイロットブロック19には円筒形状の弁ホルダー43が取り付けられており、弁ホルダー43内にはフラッパ弁44が開閉移動自在に組み込まれ、このフラッパ弁44は排気通路42の開口部を開閉する。フラッパ弁44と可動鉄心36との間には複数本の連動ピン45が配置されており、フラッパ弁44は連動ピン45を介して可動鉄心36により開閉作動する。
【0021】
弁ホルダー43には貫通孔46が形成されており、図2に示すように、コイル33に対する通電を解くと、可動鉄心36がばね力により弁座38に向けて押し付けられるので、開閉弁37は弁座38に接触し、フラッパ弁44が弁座41から離れた状態となる。これにより、空気圧室29は排気通路42を介して外部に連通状態となり、空気圧室29内の空気は外部に排出され、主弁軸17は空気圧室28内に供給されている空気圧により図1に示すように第1の位置となる。
【0022】
これに対して、コイル33に通電すると、開閉弁37が弁座38から離れるとともにフラッパ弁44には弁ホルダー43内に組み込まれたコイルばね47により弁座41に向かうばね力が加えられているので、給気通路39を介して給気ポート21から供給される圧縮空気は、連動ピン45とこれが貫通する孔との間の隙間からなる出力通路を介して出力部である空気圧室29内に流入する。両方の空気圧室28,29に供給される圧縮空気は同じ圧力であるが、ピストン27の受圧面積はピストン26の受圧面積よりも大きく設定されているので、フラッパ弁44が開かれて空気圧室29内に空気が供給されると、主弁軸17は図1において左側のストローク端の位置つまり第2の位置まで駆動される。このように、開閉弁37とフラッパ弁44は、空気圧室29に連通する出力通路を、給気通路39と排気通路42に切り換えて連通させるパイロット弁を構成している。
【0023】
パイロットブロック19には主弁ブロック15との接続端面から所定の深さで取付孔48が形成され、この取付孔48にはフィルター49が排気通路42を横切って取り付けられている。フィルター49は布や多孔質樹脂などにより形成され多数の細孔を有しており、空気圧室29内からの空気が外部に排出されるのを許容し、ゴミなどの異物が外部から排気通路42内に入り込むのを防止する。
【0024】
図3に示すように、バルブケーシング20を構成するパイロットブロック19には可動鉄心36の往復動方向に対して直角方向に往復動自在に手動ボタン51が装着されており、この手動ボタン51は大径の基端部51aと小径の先端部51bとを有し、基端部51aはパイロットブロック19の外部に突出し、先端には可動鉄心36に接触する傾斜面52が形成されている。
【0025】
基端部51aにはこれに対して直角方向に延びる操作レバー53が設けられており、この操作レバー53を操作することにより作業者は手動ボタン51を回動させることができる。手動ボタン51の軸方向の往復動と回動運動とを案内するために、パイロットブロック19に固定された係合ピン54と係合する係合溝55が手動ボタン51の基端部51aに形成されている。この係合溝55は手動ボタン51を軸方向に移動する際に係合ピン54に係合する軸方向溝55aと、回動させる際に係合ピン54に係合する円周方向溝55bとを有している。
【0026】
手動ボタン51の小径部の外側には手動ボタン51を外方に突出させる方向のばね力を加えるために圧縮コイルばね56が組み込まれており、係合ピン54が軸方向溝55aと係合している状態のもとでは、手動ボタン51に押し込み力を加えないと、手動ボタン51は図1に示すように外部に突出した状態となる。このときには、手動ボタン51の傾斜面52は可動鉄心36から離れ、開閉弁47は弁座38から離れた状態となる。一方、手動ボタン51を作業者が押し込むと、図3に示すように、手動ボタン51の傾斜面52が可動鉄心36に接触し、強制的に開閉弁37はコイルばね40のばね力に抗して弁座38から離れることになる。
【0027】
図4(A)〜図4(C)はそれぞれ図3の平面図であり、図4(A)は図2あるいは図3に示されるように手動ボタン51が押し込まれた状態あるいは外方に突出した状態を示す。図3に示すように、手動ボタン51を押し込んだ状態のもとで、操作レバー53を操作して手動ボタン51を回動させると、係合ピン54が係合溝55の円周方向溝55bに係合することになり、手動ボタン51に突出方向のばね力がコイルばね56により加えられても、手動ボタン51は押し込まれた状態を保持する。図4(B)は手動ボタン51が押し込まれた後に回動した状態を示す。
【0028】
パイロットブロック19には手動ボタン51の押し込み移動を規制するために、手動ボタン51の移動方向に対して直角方向に往復動自在にストッパ57が装着されている。このストッパ57には手動ボタン51に設けられた段部58に係合するストッパ面59が設けられており、図4(C)に示すように、ストッパ57を係合位置に移動させると、ストッパ面59と段部58とが対向し、手動ボタン51を押し込んでも、手動ボタン51の移動が規制される。これにより、過誤操作によって手動ボタン51が押し込まれることが防止される。
【0029】
ストッパ57を図4(A),(B)に示す退避位置から図4(C)に示す係合位置まで移動させるときに、ストッパ57と手動ボタン51とが干渉しないようにするために、手動ボタン51が入り込む切り欠き61がストッパ57に形成されている。ストッパ57をパイロットブロック19に対して退避位置と係合位置との間で摺動させるために、パイロットブロック19内に形成された図示しないガイド面に沿って摺動する摺動ブロック62が図3に示すようにストッパ57に設けられており、摺動ブロック62は図4(A)に示すようにパイロットブロック19に形成されたスリット63を貫通している。
【0030】
図5は本発明の他の実施の形態である電磁弁を示す断面図であり、図1に示されたマニホールドブロック10は省略されている。また、図5においては、図2および図3に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【0031】
図5に示す電磁弁11は図2に示したものと同様の主弁ブロック15の両側に図2に示したようにそれぞれソレノイド部32が設けられたパイロットブロック19が取り付けられている。したがって、この電磁弁は主弁軸17の両端に同一外径のピストン27が設けられたダブルソレノイド型の2位置弁となっており、1つの電磁弁に2つのパイロット弁が設けられていることから2つの手動ボタン51が設けられている。
【0032】
図5に示す電磁弁11は2位置弁となっているが、ばね力により主弁軸17を中立位置に設定するようにし、それぞれのパイロット弁により主弁軸17をストローク端の位置に移動させるようにすれば、3位置弁とすることができる。
【0033】
図示するように開閉弁37とフラッパ弁44とにより形成されるパイロット弁は、ソレノイド部32のプランジャつまり可動鉄心36により出力通路を給気通路39と排気通路42とに切り換えて連通させる直動形の電磁弁であり、それ自体を単体として3ポート電磁弁して使用することができる。その場合にも、手動ボタン51を取り付けることにより、直動形の電磁弁を手動操作することができる。
【0034】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図1はマニホールドブロック10に複数の電磁弁を搭載するようにしたマニホールドタイプの電磁弁であるが、図1に示された電磁弁11を単体として使用することも可能である。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、ソレノイドにより作動するパイロット弁を有する間接作動形の電磁弁を単体として使用する場合でも、マニホールドブロックに複数搭載するマニホールドタイプとして使用する場合でも、パイロット弁を直動形の電磁弁として使用する場合でも、手動ボタンによって弁を操作することができるとともに、手動ボタンが誤作動により操作されることをストッパにより防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である電磁弁を示す斜視図である。
【図2】図1の一部を拡大して示す断面図である。
【図3】図2の一部を拡大して示す断面図である。
【図4】(A)は図3に示すように押し込まれた状態の手動ボタンとストッパとを示す平面図であり、(B)は押し込まれた後に回動された手動ボタンとストッパとを示す平面図であり、(C)はストッパが係合位置となった状態における手動ボタンとストッパとを示す平面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態である電磁弁を示す断面図である。
【符号の説明】
10 マニホールドブロック
11 電磁弁
12 給気流路
13,14 排気流路
15 主弁ブロック
16 収容孔
17 主弁軸
18 カバーブロック
19 パイロットブロック
20 バルブケーシング
21 給気ポート
22,23 排気ポート
24,25 出力ポート
26 ピストン
27 ピストン
28 空気圧室
29 空気圧室
31 給気通路
32 ソレノイド部
33 コイル
34 ボビン
35 固定鉄心
36 可動鉄心
37 開閉弁
38 弁座
39 給気通路
40 圧縮コイルばね
41 弁座
42 排気通路
43 弁ホルダー
44 フラッパ弁
45 連動ピン
46 貫通孔
47 コイルばね
48 取付孔
49 フィルター
51 手動ボタン
52 傾斜面
53 操作レバー
54 係合ピン
55 係合溝
56 圧縮コイルばね
57 ストッパ
58 段部
59 ストッパ面
61 切り欠き
62 摺動ブロック
63 スリット
Claims (4)
- 給気ポートと出力ポートと排気ポートとに連通する収容孔が形成された主弁ブロックと、
前記収容孔に軸方向に往復動自在に設けられ、前記出力ポートを前記給気ポートと前記排気ポートに切り換えて連通させる主弁軸と、
前記主弁ブロックにパイロットブロックを介して取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイド部と、
前記パイロットブロックに前記可動鉄心に連動して設けられ、前記主弁軸の端部に設けられたピストンを収容する空気圧室に連通する出力通路を前記給気ポートに連通する給気通路と排気通路とに切り換えて連通させるパイロット弁と、
前記パイロットブロックに前記可動鉄心の往復動方向に対して直角方向に往復動自在に装着され、押し込み動作により前記パイロット弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、
前記パイロットブロックに設けられ、前記手動ボタンに形成された軸方向溝および円周方向溝に係合する係合ピンと、
前記手動ボタンの基端部にこれに対して直角方向に延びて設けられ、前記手動ボタンの回動時に操作される操作レバーと、
前記パイロットブロックに退避位置と係合位置との間を往復動自在に設けられ、前記係合位置において前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする電磁弁。 - 請求項1記載の電磁弁において、前記主弁軸の両端部にピストンを設け、それぞれのピストンを収容する2つの空気圧室に対応させてそれぞれ前記ソレノイド部により作動する2つのパイロット弁を有することを特徴とする電磁弁。
- 請求項2記載の電磁弁において、前記主弁軸は2位置または3位置に移動することを特徴とする電磁弁。
- 第1の弁座に開口端部が形成された給気通路、前記第1の弁座に対して逆向きとなった第2の弁座に開口端部が形成された排気通路、および前記給気通路から流出した空気を出力部に案内する出力通路が形成されたパイロットブロックと、
前記パイロットブロックに取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイド部と、
前記可動鉄心に設けられ前記第1の弁座を開閉する開閉弁と、
前記パイロットブロック内に前記開閉弁に対向して配置され、前記可動鉄心により連動ピンを介して駆動され前記第2の弁座を開閉するフラッパ弁と、
前記パイロットブロックに前記可動鉄心の往復動方向に対して直角方向に往復動自在に装着され、押し込み動作により前記開閉弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、
前記パイロットブロックに設けられ、前記手動ボタンに形成された軸方向溝および円周方向溝に係合する係合ピンと、
前記手動ボタンの基端部にこれに対して直角方向に延びて設けられ、前記手動ボタンの回動時に操作される操作レバーと、
前記パイロットブロックに退避位置と係合位置との間を往復動自在に設けられ、前記係合位置において前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする電磁弁。
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