JP4117636B2

JP4117636B2 - Solenoid valve for energy saving drive

Info

Publication number: JP4117636B2
Application number: JP30251998A
Authority: JP
Inventors: 満妹尾; 光太郎栗原; 護平張
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: JP2000130616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンのストローク端への移動に必要最低限の空気をエアシリンダへ供給し、必要以上の空気の供給を停止する機能をもたせた省エネルギ駆動用電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の供給停止弁（２位置２ポート切換弁，開閉弁）88を備えた省エネルギ機能を有する空気圧駆動システム（実開昭５５−１７７５５９号公報参照）の回路図である。空気圧源80は電磁切換弁81の供給ポートＰに連通され、電磁切換弁81の出力ポートＡは供給停止弁88を備えた配管87を介してエアシリンダ82のヘッド側シリンダ室84に連通されている。エアシリンダ82のロッド側シリンダ室83は配管86を介して電磁切換弁81の出力ポートＢに連通され、配管87と供給停止弁88のパイロット室との間は、スピードコントローラ（チェック弁と可変絞り弁を並列に接続したもの）89を介在させた配管によって連通されている。
【０００３】
電磁切換弁81が図６に示す位置IIにあるとき、圧縮空気は空気圧源80から電磁切換弁81の供給ポートＰ・出力ポートＢから配管86を通ってエアシリンダ82のロッド側シリンダ室83に流入する。ヘッド側シリンダ室84は配管87、供給停止弁88（開位置）、電磁切換弁81の出力ポートＡ・排気ポートＲＡを通って排気される。従って、ピストン85は急速に後退移動し、ピストン85がストローク後端に達するまでロッド側シリンダ室83には圧縮空気が流入するので、後退のストロークにおいては省エネルギは行われない。
【０００４】
電磁切換弁81を位置Ｉに切り換えると、圧縮空気は空気圧源80から電磁切換弁81の圧力ポートＰ・出力ポートＡ、配管87、供給停止弁88（開位置）を通ってエアシリンダ82のヘッド側シリンダ室84に流入する。ロッド側シリンダ室83の空気は配管86、電磁切換弁81の出力ポートＢ・排気ポートＲＢを通って大気に排気される。ピストン85は前進移動を開始し、供給停止弁88（開位置）のパイロット室にはスピードコントローラ89により制御された圧縮空気が徐々に流入する。ピストン85が所定のストロークに達したとき、供給停止弁88が閉位置に切り換えられ、ヘッド側シリンダ室84への圧縮空気の供給が停止される。従って、その後の残ストロークは、ヘッド側シリンダ室84内の封入空気が膨張し、膨張により圧力が低下（例えば０．５ＭＰａから０．２ＭＰａへ）しつつ、そしてピストン85が減速しながら前進移動を行い、減速緩衝の効果を発揮してタイミングよく停止する。前進のストロークにおいては、供給停止弁88が切り換えられて、圧縮空気の供給が停止されるときから移動停止に至るストロークの分の圧縮空気が節約されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６の従来例においては、電磁切換弁81の他に供給停止弁88とスピードコントローラ89を必要とし、しかも前進移動のみでなく後退移動時にも省エネルギの効果を発揮させるためには、配管86にも供給停止弁88とスピードコントローラ89を配設する必要がある。このように、多数の部品を組み合わせるので、組立の手数と多数の部品の費用を必要とし、コスト高となった。
本発明は、一つの部品である省エネルギ駆動用電磁弁によって、ピストンの移動方向を制御するとともに、エアシリンダへピストンのストロークに必要最低限の空気を供給し、必要以上の空気の供給を停止できるようにすることを第１の課題とし、高速起動及び緩衝停止ができるようにすることを第２の課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１の省エネルギ駆動用電磁弁は、ボディに配設された供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが連通路によってそれぞれボディの内孔に連通された電磁弁において、ボディの内孔に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側とを連通させる複数個の連通孔が外側スプールに形成され、外側スプール及び内側スプールの各外周にそれぞれ複数個のランドが形成されており、上記外側スプール及び内側スプールは、それぞれ、ボディの内孔における一方と他方の端部切換位置に移動可能に形成され、上記外側スプール及び内側スプールの移動位置の組合せにより、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、排気ポートＲＡが閉鎖される切換位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＡ及び排気ポートＲＡがともに閉鎖される切換位置IIと、出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＢ及び排気ポートＲＢがともに閉鎖される切換位置III と、供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、排気ポートＲＢが閉鎖される切換位置IVとの４つの切換位置を有することを特徴とするものである。
また、上記課題を解決するための本発明の第２の省エネルギ駆動用電磁弁は、ボディに配設された供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが連通路によってそれぞれボディの内孔に連通された電磁弁において、ボディの内孔に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側とを連通させる複数個の連通孔が外側スプールに形成され、外側スプール及び内側スプールの各外周にそれぞれ複数個のランドが形成されており、上記外側スプール及び内側スプールは、それぞれ、ボディの内孔における一方と他方の端部切換位置に移動可能に形成され、上記外側スプール及び内側スプールの移動位置の組合せにより、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲとが連通する切換位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＡが閉鎖される切換位置IIと、出力ポートＡと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＢが閉鎖される切換位置III と、供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲとが連通する切換位置IVとの４つの切換位置を有することを特徴とするものである。
上記構成を有する本発明の省エネルギ駆動用電磁弁の好ましい実施形態においては、上記外側スプール及び内側スプールを駆動するソレノイドＡ・Ｂを有し、上記切換位置Ｉが、ソレノイドＡを励磁し、ソレノイドＢを消磁したときに切り換えられる位置であり、切換位置 II が、上記切換位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁することにより切り換えられる位置であり、上記切換位置 IV が、ソレノイドＢを消磁し、ソレノイドＡを励磁することにより切り換えられる位置であり、上記位置 III が、上記切換位置 IV でソレノイドＡ・Ｂを消磁することにより切り換えられる位置であるものとして構成される。
また、上記省エネルギ駆動用電磁弁は、ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿入された第１・第２ピストンがともに外側スプールの端部に連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内側スプールの端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着され、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成され、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室が形成され、第１・第２シリンダ室に流入するパイロット用の圧縮空気によって第１・第２ピストン・外側スプールが操作され、かつ第１・第２シリンダ室に流入する圧縮空気が内側スプールの端部に作用して内側スプールも操作するものとして構成することもできる。
更に、上記本発明の省エネルギ駆動用電磁弁は、上記切換位置Ｉが、第１シリンダ孔の第１シリンダ室に圧縮空気が供給され、かつ第２シリンダ孔の第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、上記切換位置 II が、上記切換位置Ｉで第１・第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、上記切換位置 IV が、第２シリンダ室に圧縮空気が供給されかつ第１シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、上記位置 III が、位置IVで第１・第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であるものとして構成することができ、また、第１ピストン又は第２ピストンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小径部の外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の環状溝に係合し、位置III・位置IVのときボールが他方の環状溝に係合するものとして構成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本発明の省エネルギ駆動用電磁弁の実施の形態を示す。
図１は、省エネルギ駆動用電磁弁１とエアシリンダ２とを配管により連通させた回路図であって、本発明の電磁弁１の機能が記号によって示されている。なお、図１(a) は後記の連通路72、73がそれぞれ排気ポートＲＡ・ＲＢに連通された場合（５ポート４位置電磁切換弁）を示し、図１(b) は連通路72、73を内部通路によって合流させて排気ポートＲ（不図示）が連通させた場合（４ポート４位置電磁切換弁）を示す。ここでは、図１(a) を中心にして説明する。
【０００８】
図１(a) に示すように、電磁弁１は５ポート４位置電磁切換弁であって、圧縮空気の供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが配設されている。位置Ｉにおいては、供給ポートＰが出力ポートＡに連通するとともに出力ポートＢが排気ポートＲＢに連通し、排気ポートＲＡは閉鎖されている。位置IIにおいては、出力ポートＢが排気ポートＲＢに連通し、出力ポートＡ・供給ポートＰ・排気ポートＲＡはともに閉じられている。位置III においては、出力ポートＡが排気ポートＲＡに連通し、出力ポートＢ・供給ポートＰ・排気ポートＲＢはともに閉じられている。位置IVにおいては、供給ポートＰが出力ポートＢに連通するとともに出力ポートＡが排気ポートＲＡに連通し、排気ポートＲＢは閉じられている。
【０００９】
図１(b) に示すように、電磁弁１’は４ポート４位置電磁切換弁であって、圧縮空気の供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが配設されている。位置Ｉにおいては、供給ポートＰが出力ポートＡに連通するとともに出力ポートＢが排気ポートＲに連通する。位置IIにおいては、出力ポートＢが排気ポートＲに連通し、出力ポートＡと供給ポートＰは閉じられている。位置III においては、出力ポートＡが排気ポートＲに連通し、出力ポートＢと供給ポートＰは閉じられている。位置IVにおいては、供給ポートＰが出力ポートＢに連通するとともに出力ポートＡが排気ポートＲに連通する。
【００１０】
図１(a) において、位置Ｉ〜IVは右側から左側に向かって隣接し、ソレノイドＡが右側に配設され、ソレノイドＢが左側に配設されている。ソレノイドＢを消磁（非通電）し、ソレノイドＡを励磁（通電）すると、電磁弁１は位置Ｉに切り換えられ、位置ＩでソレノイドＢの消磁を継続し、ソレノイドＡを消磁すると、電磁弁１は位置IIに切り換えられる。ソレノイドＡを消磁し、ソレノイドＢを励磁すると、電磁弁１は位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノイドＡの消磁を継続し、ソレノイドＢを消磁すると、電磁弁１は位置III に切り換えられる。図示のものでは、ソレノイドＡ・Ｂを制御すると、圧縮空気の流れが操作され、電磁弁１が切り換えられる。図１(b) の電磁弁１’についても同様である。なお、電磁弁１の出力ポートＡ，Ｂとエアシリンダ２とを接続する管路に、スピードコントローラを配設して、メータアウト回路又はメータイン回路となすことができる。
【００１１】
図２は電磁弁１の構造を示す断面図であって、図１(a) の位置IIに位置する状態を示している。電磁弁１では、ボディ11の両側にカバー12及びカバー13が配置され、不図示のボルトにより連結されている。ボディ11の内面には長手方向の全域にわたってボディ１１の内孔を形成するスリーブ 15 が形成され、カバー12・13にはスリーブ15よりも大径のシリンダ孔16（第１シリンダ孔）及びシリンダ孔17（第２シリンダ孔）がそれぞれ形成されている。シリンダ孔16のボディ11側（左側）は開口され、段差面18を介してスリーブ15に連通され、シリンダ孔16のソレノイドＡ側（右側）の壁には連通ポート20が形成されている。同様に、シリンダ孔17のボディ11側（右側）は開口され、段差面19を介してスリーブ15に連通され、シリンダ孔17のソレノイドＢ側（左側）の壁には連通ポート21が形成されている。
【００１２】
ボディ11のスリーブ15の内面には略円筒状の外側スプール23が摺動自在に嵌合され、外側スプール23の内孔に内側スプール24が摺動自在に嵌合されている。カバー12・13のシリンダ孔16・17にはピストン25（第１ピストン）及びピストン26（第２ピストン）がそれぞれ摺動自在に嵌合されている。ピストン25・26にはロッド部55・56が一体に形成され、ロッド部55・56の内側先端には内側向きの環状突起45・46が形成され、環状突起45・46の外側に隣接して中径部57・58及び小径部59・60が形成されている。外側スプール23の外周には、右側から順に５個のランド27〜31が形成され、ランドとランドとの間には通路となる小径部が形成されている。ランド28とランド29との間の小径部には外側スプール23の内側と外側とを連通させる連通孔32（同一円周上に複数個形成されている）が形成され、同様にランド29とランド30との間の小径部には、連通孔33が形成されている。内側スプール24の外周には右側から順に３個のランド34〜36が形成され、ランドとランドとの間には通路となる小径部が形成されている。なお、ランド27〜31，34〜36の幅及び位置は、本発明の機能を奏するための所定の長さとされている。ピストン25・26の外周面の環状溝にはＯリング50・51がそれぞれ装着され、ピストン25・26とシリンダ孔16・17との間をそれぞれ密封している。
【００１３】
ピストン25・26（ロッド部55・56を含む）には段付の連通孔39・40が軸線方向に向けてそれぞれ貫通しており、各連通孔39・40は軸方向外側の小径孔41・42と内側の大径の装着孔43・44から構成されている。ピストン25・26の内側先端の環状突起45・46は外側スプール23の内孔の両端部に圧入され、ピストン25・26と外側スプール23とが連結されている。ピストン25・26の中径部57・58の外径は外側スプール23のランド27・31の外径と同一であり、中径部57・58はスリーブ15内をランド27・31とともに摺動することができる。内側スプール24のランド34・36の外側面に装着孔がそれぞれ形成され、ランド34の装着孔とピストン25の装着孔43との間にリターンスプリング48が装着され、同様にランド36の装着孔とピストン26の装着孔44との間にリターンスプリング49が装着されている。
【００１４】
内側スプール24のランド34の外側面とピストン25の内側面と外側スプール23の内孔とで囲まれた空間を受圧室53（第１受圧室）と称し、同様に内側スプール24のランド36の外側面とピストン26の内側面と外側スプール23の内孔とで囲まれた空間を受圧室54（第２受圧室）と称することとする。リターンスプリング48とリターンスプリング49とは同一のバネ定数のものが用いられ、内側スプール24の両面が大気に連通しているとき、内側スプール24は中立位置に位置する。なお、内側スプール24及び外側スプール23はともに左右対称に形成されており、内側スプール24が中立位置にあるとき、ランド35が連通孔32と33との間を連通を遮断している。
【００１５】
図２に示すように、ボディ11には左側から順に排気ポートＲＡ、出力ポートＡ、供給ポートＰ、出力ポートＢ及び排気ポートＲＢが配設され、各ポートはそれぞれ連通路72、70、68、71、73を介してそれぞれスリーブ15の内面に連通され開口されている。連通路72、70、68、71、73の開口位置及び開口の大きさは、本発明の機能を奏するための所定の位置及び長さとされている。右側のカバー12のシリンダ孔16の内面でピストン25の右側がシリンダ室61（第１シリンダ室）となり、シリンダ室61は連通ポート20を介してソレノイド部63の制御弁に連通され、ピストン25の左側室は連通路66を介して大気に連通されている。同様に、左側のカバー13のシリンダ孔17の内面でピストン26の左側がシリンダ室62（第２シリンダ室）となり、シリンダ室62は連通ポート21を介してソレノイド部64の制御弁に連通され、ピストン26の右側室は連通路67を介して大気に連通されている。
【００１６】
本発明の実施の形態の省エネルギ駆動用電磁弁１の作用について説明する。
図３(a) は電磁弁１が図１(a) の位置Ｉに位置するときの主要部の断面図であり、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略され、電磁弁１の右側に機能を示すブロックが併記されている。ソレノイド部64のソレノイドＢを消磁し、ソレノイド部63のソレノイドＡを励磁すると、シリンダ室62は大気に連通され、ソレノイド部63の不図示の制御弁が切り換えられて、シリンダ室61には連通ポート20を通してパイロット用の圧縮空気が供給される。シリンダ室61の圧力によりピストン25は内側（左側）向けてに付勢され、ピストン25は外側スプール23・内側スプール24・ピストン26とともに左方へ押し進められ、ピストン25が左端位置（ピストン25の大径部が段差面18に当接）に位置し、外側スプール23は左端位置に位置する。圧縮空気はシリンダ室61からピストン25の連通孔39を通って受圧室53に流入し、内側スプール24のランド34の外側面（外端面）を押圧する。ランド34の外側面に作用する力により、内側スプール24はリターンスプリング49の弾発力に抗して左方へ移動し、内側スプール24のランド36がピストン26の環状突起46に当接し、内側スプール24は左方位置で停止する。この位置は、図２の位置に対して、内側スプール24が所定距離だけ左側へ移動した位置に相当する。
【００１７】
電磁弁１が位置Ｉにあるとき、シリンダ作動用の圧縮空気は、供給ポートＰからボディ11の連通路68、外側スプール23の連通孔32、外側スプール23の内面と内側スプール24のランド34・35との間のパッセージを通り、外側スプール23の連通孔33、ボディ11の連通路70、出力ポートＡを通ってエアシリンダ２のヘッド側シリンダ室６に流入する（図１(a) も参照のこと。以下同様）。エアシリンダ２のロッド側シリンダ室７内の空気は、出力ポートＢ、連通路71を通り、スリーブ15内で外側スプール23のランド27と28との間のパッセージを通り、連通路73、排気ポートＲＢを通って大気に排気される。電磁弁１を位置Ｉに切り換えた所定時間後の始動圧力に達した時に、エアシリンダ２のピストン８は右方への移動（前進）を開始する。次に、ヘッド側（給気側）の圧力とロッド側（排気側）の圧力とがともに一定になり、時間とピストン位置とが比例してピストン８が急速に前進移動し、ピストン８が所定の設定位置に移動したとき、電磁弁１が位置Ｉから位置IIに切り換えられる。
【００１８】
図３(b) は電磁弁１が図１(a) の位置IIにあるときの主要部の断面図であり、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略され、右側に機能を示すブロックが併記されている。電磁弁１が位置Ｉにあるときに、ソレノイド部64のソレノイドＢの消磁を継続し、ソレノイド部63のソレノイドＡも消磁すると、シリンダ室61も大気に連通される。シリンダ室61・62がともに大気に連通され、ピストン25・26及び内側スプール24は空気圧によって付勢されることがないので、ピストン25・外側スプール23・ピストン26は位置Ｉの状態を維持し、リターンスプリング48・49の弾発力により内側スプール24が中立位置に戻される。
【００１９】
電磁弁１が位置IIにあるとき、排気ポートＲＡ、出力ポートＡ及び供給ポートＰは閉鎖されている。すなわち、排気ポートＲＡは連通路72を介してスリーブ15内に連通するが、スリーブ15の内面と外側スプール24の外周面とランド30・31との間に囲まれた空間によって閉鎖されている。出力ポートＡは連通路70、連通孔33を介して外側スプール23の内部に連通するが、外側スプール23の内周面と内側スプール24のランド35・36間の空間で封鎖されている。供給ポートＰは連通路68、連通孔32を介して外側スプール23内に連通するが、外側スプール23の内周面と内側スプール24のランド34・35間の空間で封鎖されている。そして、位置Ｉのときと同様に、出力ポートＢと排気ポートＲＢとは連通されている。従って、エアシリンダ２のヘッド側シリンダ室６への圧縮空気の供給は停止される。エアシリンダ２のロッド側シリンダ室７内の空気は、引き続き、出力ポートＢから排気ポートＲＢを通って大気に排気される。
【００２０】
電磁弁１を位置Ｉから位置IIに切り換えると、ヘッド側シリンダ室６に封入された空気が膨張し、ロッド側シリンダ室７の空気は排気されるが、ヘッド側（給気側）の圧力とロッド側（排気側）の圧力とが変化する。すなわち、切換直後のヘッド側（給気側）及びロッド側（排気側）の圧力降下は急速であるが時間とともに緩慢となり、ピストン８の減速緩衝が行われてストローク端で停止する（そのように設定しておく）。電磁弁１を位置Ｉから位置IIに切り換えた後には、圧縮空気が供給されないので、電磁弁１切換後の残ストロークは圧縮空気を消費しない省エネルギ状態でピストン８の移動が行われることとなる。
【００２１】
電磁弁１を位置IVに切り換えると、電磁弁１は図４(a) に示す状態となり、空気は位置Ｉの時の概ね反対方向に流れ、ピストン８の移動が位置Ｉのときの反対方向になる。すなわち、圧縮空気は供給ポートＰ、出力ポートＢを通ってエアシリンダ２のロッド側シリンダ室７に流入し、ヘッド側シリンダ室６の空気は出力ポートＡ、排気ポートＲＡを通って排気され、ピストン８は後退移動する。ピストン８が所定位置に移動したとき、電磁弁１を位置IVから位置III に切り換えると、図４(b) に示す状態となる。このとき、ロッド側シリンダ室７への圧縮空気の供給が停止され、ロッド側シリンダ室７に封入された空気が膨張し、ヘッド側シリンダ室６の空気は排気される。従って、位置Ｉから位置IIへの切り換えのときと同様に、ピストン８の減速緩衝が行われ、電磁弁１の位置III への切換後の残ストロークは圧縮空気を消費しない省エネルギ状態でピストン８の移動が行われる。
【００２２】
図５は、図２〜図４の電磁弁１に位置止め装置（ディテント装置）を配設した電磁弁１Ａの主要部を示す。位置止め装置を配設したことにより、電磁弁１Ａがどのように傾斜して配置されていても、電磁弁１Ａの位置Ｉ〜IVを維持することができる。図５(a) は位置止め装置付の電磁弁１Ａが図１(a) の位置Ｉに位置するときの主要部の断面図であり、図５(b) は位置止め装置付の電磁弁１Ａが図１(a) の位置IVに位置するときの主要部の断面図である。図５(a) 及び図５(b) は、図３(a) 及び図４(a) に対応したもので、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略されている。なお、図５において、図２〜図４と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。電磁弁１Ａの位置Ｉ〜IVの切換操作は電磁弁１と同じである。
【００２３】
図５においては、シリンダ孔16・17の長さが図２のものよりも長く、ピストン25・26のロッド部55・56の長さも図２のものよりも長くされている。そして、ピストン26の小径部60の表面に断面Ｖ字状で軸心線に垂直な環状溝91・92が形成され、環状溝91と環状溝92とはピストン26の位置Ｉ・位置IIと位置III ・位置IVとの変位に相当する長さだけ離れている。ボディ11の左端部には半径方向に向けて挿通孔93が形成され、ボディ11の外部より挿通孔93に鋼製のボール94が半径方向に移動可能に挿入され、次いでスプリングが挿入され、ばね支持金具96が装着されている。ボール94は小径部60の外面に押圧されており、位置Ｉにおいては図５(a) に示すとおり環状溝91にボール94が係合し、位置IVにおいては図５(b) に示すとおり環状溝92にボール94が係合している。ボール94が環状溝91又は92に係合することにより、電磁弁１Ａがどのように傾斜しても、ピストン25・26及び外側スプール23が図５の位置に維持される。
【００２４】
電磁弁１Ａが図５(a) の位置Ｉにあるとき、シリンダ室61・62をともに大気に連通させると、ボール94が環状溝91に係合しており、かつピストン25・26は空気圧によって付勢されることがないので、ピストン25・外側スプール23・ピストン26は位置Ｉの状態を維持する。そして、受圧室53・54も大気に連通され、内側スプール24が空気圧によって付勢されることがないので、リターンスプリング48・49の弾発力により内側スプール24が中立位置に向けて戻され、電磁弁１Ａが位置IIに切り換えられる。電磁弁１Ａの傾斜が大きいときは、内側スプール24の自重が作用して、内側スプール24が厳密な中立位置には戻らないが、内側スプール24のランド35が外側スプール23の連通孔32・33以外の部分とのみ接触するように設定されているので、位置IIが維持される。図２の電磁弁１と同様に、電磁弁１Ａが図５(b) の位置IVから位置III に切り換えられ、図５(a) の位置Ｉから位置IIへの切換と同様に内側スプール24は中立位置に向かって戻される。
【００２５】
図５ではピストン26のロッド部56に環状溝91・92を形成したが、ピストン25のロッド部55に環状溝91・92を形成してもよい。また、図５ではボディ11にボール94を配置したが、カバー12・13にボール94を配置することができる。電磁弁１Ａのその他の構成及び機能は電磁弁１と同様である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の省エネルギ駆動用電磁弁に空気圧源及びエアシリンダを接続し、位置Ｉに切り換えるとエアシリンダのピストンが高速起動して一方向に移動し、位置IVに切り換えるとピストンは高速起動して他方向に移動する。このように、本発明の省エネルギ駆動用電磁弁は一つの部品である省エネルギ駆動用電磁弁によって、ピストンの移動方向を制御することができる。
そして、位置Ｉ又は位置IVにあってピストンが所定ストローク移動したときに、位置Ｉを位置IIへ又は位置IVを位置III へ切り換えると、エアシリンダへの圧縮空気の供給が停止され、供給側のシリンダ室内に封入された空気が膨張し、排気側のシリンダ室の空気は排気される。従って、ピストンの移動は減速され、ピストンをストローク終端で緩衝停止させることができ、省エネルギ駆動用電磁弁を切り換える時期（ストローク）を調整することにより、移動時間や緩衝の程度を制御することができる。しかも、前記の位置II・位置III への切換後は空気の供給が停止された状態で、ピストンが移動するので、その間の圧縮空気の消費が節約され、ピストンのストロークに必要最低限の空気を供給し、必要以上の空気の供給を停止でき、省エネルギが実現する。
【００２７】
本発明では、ソレノイドＡを励磁し、ソレノイドＢを消磁するとき位置Ｉに切り換えられ、位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置IIに切り換えられる。また、ソレノイドＢを励磁し、ソレノイドＡを消磁するとき位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置III に切り換えられる。このように、簡単な操作で省エネルギ駆動用電磁弁の位置を切り換えることができ、実用価値が高い。しかも、１個の省エネルギ駆動用電磁弁により、減速、緩衝停止、省エネルギの機能を発揮することができ、従来より部品コストも組立コストも低減し、経済的効果が大きい。
【００２８】
本発明では、ボディのスリーブ内に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、そして、ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿入された第１・第２ピストンがともに外側スプールの端部に連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内側スプールの端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着され、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成され、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室が形成されており、構成が比較的簡単で、組付けが容易であり、確実に操作される。また、第１ピストン又は第２ピストンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小径部の外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の環状溝に係合し、位置III ・位置IVのときボールが他方の環状溝に係合するので、電磁弁が傾斜しても位置Ｉ〜IVが維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の省エネルギ駆動用電磁弁とエアシリンダとを配管により連通させた回路図であって、図１(a) は電磁弁が５ポート４位置電磁切換弁の場合を示し、図１(b) は電磁弁が４ポート４位置電磁切換弁の場合を示す。
【図２】図１(a) の電磁弁の構造を示す断面図である。
【図３】図３(a) は図２の電磁弁が位置Ｉにあるときの状態を示す断面図であり、図３(b) は位置IIにあるときの状態を示す断面図である。
【図４】図４(a) は図２の電磁弁が位置IVにあるときの状態を示す断面図であり、図４(b) は位置III にあるときの状態を示す断面図である。
【図５】図５(a) は位置止め装置付の電磁弁が位置Ｉにあるときの状態を示す断面図であり、図５(b) は位置IVにあるときの状態を示す断面図である。
【図６】従来の供給停止弁を備えた省エネルギ機能を有するシステムの空気圧回路図である。
【符号の説明】
１省エネルギ駆動用電磁弁（電磁弁）
11 ボディ
12 カバー
13 カバー
15 スリーブ
16 第１シリンダ孔
17 第２シリンダ孔
23 第１スプール
24 第２スプール
25 第１ピストン
26 第２ピストン
32 連通孔
33 連通孔
39 連通孔
48 リターンスプリング
49 リターンスプリング
61 第１シリンダ室
62 第２シリンダ室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic valve for energy saving drive having a function of supplying a minimum amount of air necessary for movement of a piston to a stroke end to an air cylinder and stopping supply of air more than necessary.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a circuit diagram of a pneumatic drive system (see Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-177559) having a conventional energy supply function provided with a supply stop valve (two-position two-port switching valve, on-off valve) 88. The air pressure source 80 is communicated with the supply port P of the electromagnetic switching valve 81, and the output port A of the electromagnetic switching valve 81 is communicated with the head side cylinder chamber 84 of the air cylinder 82 via a pipe 87 having a supply stop valve 88. Yes. The rod-side cylinder chamber 83 of the air cylinder 82 is communicated with the output port B of the electromagnetic switching valve 81 via a pipe 86, and a speed controller (check valve and variable throttle) is connected between the pipe 87 and the pilot chamber of the supply stop valve 88. Valves connected in parallel) are connected by piping with 89 interposed.
[0003]
When the electromagnetic switching valve 81 is in the position II shown in FIG. 6, the compressed air is supplied from the air pressure source 80 to the rod side cylinder chamber 83 of the air cylinder 82 from the supply port P and output port B of the electromagnetic switching valve 81 through the pipe 86. Inflow. The head side cylinder chamber 84 is exhausted through the piping 87, the supply stop valve 88 (open position), and the output port A / exhaust port RA of the electromagnetic switching valve 81. Therefore, the piston 85 moves backward rapidly, and the compressed air flows into the rod side cylinder chamber 83 until the piston 85 reaches the rear end of the stroke. Therefore, energy is not saved in the backward stroke.
[0004]
When the electromagnetic switching valve 81 is switched to position I, the compressed air passes from the air pressure source 80 through the pressure port P and output port A of the electromagnetic switching valve 81, the pipe 87, and the supply stop valve 88 (open position). Flows into the side cylinder chamber 84. The air in the rod side cylinder chamber 83 is exhausted to the atmosphere through the piping 86 and the output port B / exhaust port RB of the electromagnetic switching valve 81. The piston 85 starts moving forward, and the compressed air controlled by the speed controller 89 gradually flows into the pilot chamber of the supply stop valve 88 (open position). When the piston 85 reaches a predetermined stroke, the supply stop valve 88 is switched to the closed position, and the supply of compressed air to the head side cylinder chamber 84 is stopped. Accordingly, in the remaining stroke thereafter, the enclosed air in the head side cylinder chamber 84 expands, the pressure decreases due to the expansion (for example, from 0.5 MPa to 0.2 MPa), and the piston 85 moves forward while decelerating. And stop at a good timing with the effect of deceleration buffering. In the forward stroke, the supply stop valve 88 is switched, and the compressed air corresponding to the stroke from when the supply of the compressed air is stopped to when the movement is stopped is saved.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example of FIG. 6, a supply stop valve 88 and a speed controller 89 are required in addition to the electromagnetic switching valve 81, and in order to exhibit an energy saving effect not only in the forward movement but also in the backward movement, the piping 86 is used. In addition, it is necessary to provide a supply stop valve 88 and a speed controller 89. As described above, since a large number of parts are combined, the assembly work and the cost of the large number of parts are required, resulting in an increase in cost.
The present invention controls the moving direction of the piston by an energy-saving drive solenoid valve, which is a single component, supplies the air cylinder with the minimum air necessary for the stroke of the piston, and stops supplying more air than necessary. Making it possible to make it possible is a first problem, and making it possible to perform high-speed startup and buffer stop is a second problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the first energy-saving drive solenoid valve of the present invention comprises:The supply port P, output ports A and B, and exhaust ports RA and RB arranged on the body are each connected by a communication path.Body boreIn the solenoid valve connected to theInner holeA substantially cylindrical outer spool is slidably fitted to the inner spool, and an inner spool is slidably fitted into the inner hole of the outer spool, so that the inner and outer sides of the outer spool communicate with each other.MultipleA communication hole is formed in the outer spool.A plurality of lands are formed on the outer circumferences of the outer and inner spools.AndThe outer spool and the inner spool are formed so as to be movable to one and the other end switching positions in the inner hole of the body, respectively, and the combination of the movement positions of the outer spool and the inner spoolThe supply port P and the output port A communicate with each other, the output port B and the exhaust port RB communicate with each other, and the exhaust port RA is closed.SwitchingPosition I communicates with output port B and exhaust port RB, and supply port P, output port A, and exhaust port RA are all closed.SwitchingPosition II communicates with output port A and exhaust port RA, and supply port P, output port B, and exhaust port RB are all closed.SwitchingThe position III, the supply port P and the output port B communicate with each other, the output port A and the exhaust port RA communicate with each other, and the exhaust port RB is closed.SwitchingFour with position IVIt has a switching position.
  Moreover, the 2nd energy-saving drive solenoid valve of this invention for solving the said subject is as follows.Four ports, supply port P, output ports A and B, and exhaust port R, arranged in the body, are connected by communication paths.Body boreIn the solenoid valve connected to theInner holeA substantially cylindrical outer spool is slidably fitted to the inner spool, and an inner spool is slidably fitted into the inner hole of the outer spool, so that the inner and outer sides of the outer spool communicate with each other.MultipleA communication hole is formed in the outer spool.A plurality of lands are formed on the outer circumferences of the outer and inner spools.AndThe outer spool and the inner spool are formed so as to be movable to one and the other end switching positions in the inner hole of the body, respectively, and the combination of the movement positions of the outer spool and the inner spoolSupply port P and output port A communicate with each other, and output port B and exhaust port R communicate with each other.SwitchingPosition I communicates with output port B and exhaust port R, and supply port P and output port A are closed.SwitchingPosition II communicates with output port A and exhaust port R, and supply port P and output port B are closed.SwitchingThe position III, the supply port P and the output port B communicate with each other, and the output port A and the exhaust port R communicate with each other.SwitchingFour with position IVIt has a switching position.
  In a preferred embodiment of the energy-saving drive solenoid valve of the present invention having the above-described configuration, the outer spool and the inner spool are driven.With solenoids A and BThe switching position I is a position that can be switched when the solenoid A is excited and the solenoid B is demagnetized. II Is a position that can be switched by demagnetizing the solenoids A and B at the switching position I. IV Is a position that can be switched by demagnetizing solenoid B and energizing solenoid A. III Is the switching position IV The position is switched by demagnetizing the solenoids A and B.
  In addition, the energy saving drive solenoid valve isFirst and second cylinder holes are formed in the covers on both sides of the body, and both the first and second pistons movably inserted into the first and second cylinder holes are connected to the ends of the outer spool, Return springs are mounted between the mounting holes of the first and second pistons and the end portions of the inner spool, respectively, and communication holes are formed in the axial direction of the first and second pistons, and the outer sides of the first and second cylinders. The first and second cylinder chambers are formed in the first and second cylinder chambers.DoThe first and second pistons and the outer spool are operated by the compressed air for pilot and flow into the first and second cylinder chambers.DoCompressed air acts on the end of the inner spool and operates the inner spoolIt can also be configured as
Furthermore, the above-mentioned present inventionThe energy-saving drive solenoid valveThe switching position I isCompressed air is supplied to the first cylinder chamber of the first cylinder hole.,And the air in the second cylinder chamber of the second cylinder hole was exhaustedThis is the position that can be switched II Is the above switchingWhen the air in the first and second cylinder chambers is exhausted at position IThis is the position that can be switched. IV But ,Compressed air is supplied to the second cylinder chamber and air in the first cylinder chamber is exhausted.The position that can be switched when III But,The air in the first and second cylinder chambers is exhausted at position IV.Can be configured to be a position that can be switched whenTwo annular grooves are formed on the outer periphery of the small-diameter portion of the first piston or the second piston, and a ball disposed on the body side so as to be movable in the radial direction is pressed against the outer surface of the small-diameter portion. At this time, the ball can be engaged with one annular groove, and at the position III and position IV, the ball can be engaged with the other annular groove.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 show an embodiment of an electromagnetic valve for energy saving driving according to the present invention.
FIG. 1 is a circuit diagram in which an energy-saving drive solenoid valve 1 and an air cylinder 2 are communicated with each other by piping, and the function of the solenoid valve 1 of the present invention is indicated by symbols. FIG. 1 (a) shows a case where communication passages 72 and 73 (described later) communicate with the exhaust ports RA and RB (5-port 4-position electromagnetic switching valve). FIG. 1 (b) shows communication passages 72 and 73. Are combined by an internal passage and an exhaust port R (not shown) communicates (a four-port four-position electromagnetic switching valve). Here, description will be made with reference to FIG.
[0008]
As shown in FIG. 1 (a), the solenoid valve 1 is a five-port four-position solenoid switching valve, and is provided with five ports, a compressed air supply port P, output ports A and B, and exhaust ports RA and RB. ing. In the position I, the supply port P communicates with the output port A, the output port B communicates with the exhaust port RB, and the exhaust port RA is closed. In the position II, the output port B communicates with the exhaust port RB, and the output port A, the supply port P, and the exhaust port RA are all closed. At position III, output port A communicates with exhaust port RA, and output port B, supply port P, and exhaust port RB are all closed. At position IV, supply port P communicates with output port B, output port A communicates with exhaust port RA, and exhaust port RB is closed.
[0009]
As shown in FIG. 1B, the solenoid valve 1 'is a four-port four-position solenoid switching valve, and is provided with four ports, a compressed air supply port P, output ports A and B, and an exhaust port R. Yes. At the position I, the supply port P communicates with the output port A and the output port B communicates with the exhaust port R. In the position II, the output port B communicates with the exhaust port R, and the output port A and the supply port P are closed. In the position III, the output port A communicates with the exhaust port R, and the output port B and the supply port P are closed. At position IV, the supply port P communicates with the output port B and the output port A communicates with the exhaust port R.
[0010]
In FIG. 1A, the positions I to IV are adjacent from the right side to the left side, the solenoid A is arranged on the right side, and the solenoid B is arranged on the left side. When the solenoid B is demagnetized (de-energized) and the solenoid A is energized (energized), the solenoid valve 1 is switched to the position I. When the solenoid B is demagnetized at the position I, the solenoid valve 1 is demagnetized. Switch to position II. When the solenoid A is demagnetized and the solenoid B is energized, the solenoid valve 1 is switched to the position IV. At the position IV, the solenoid A is continuously demagnetized, and when the solenoid B is demagnetized, the solenoid valve 1 is switched to the position III. In the illustrated example, when the solenoids A and B are controlled, the flow of compressed air is operated, and the solenoid valve 1 is switched. The same applies to the electromagnetic valve 1 'in FIG. Note that a speed controller can be provided in a pipe line connecting the output ports A and B of the solenoid valve 1 and the air cylinder 2 to form a meter-out circuit or a meter-in circuit.
[0011]
  FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the electromagnetic valve 1, and shows a state located at position II in FIG. In the solenoid valve 1, a cover 12 and a cover 13 are disposed on both sides of the body 11, and are connected by bolts (not shown). The inner surface of the body 11 extends over the entire lengthSleeve forming the inner hole of the body 11 15 FormedThe covers 12 and 13 are formed with cylinder holes 16 (first cylinder holes) and cylinder holes 17 (second cylinder holes) each having a diameter larger than that of the sleeve 15. The body 11 side (left side) of the cylinder hole 16 is opened and communicated with the sleeve 15 via the stepped surface 18, and a communication port 20 is formed on the solenoid A side (right side) wall of the cylinder hole 16. Similarly, the body 11 side (right side) of the cylinder hole 17 is opened and communicated with the sleeve 15 via the stepped surface 19, and a communication port 21 is formed on the solenoid B side (left side) wall of the cylinder hole 17. Yes.
[0012]
A substantially cylindrical outer spool 23 is slidably fitted to the inner surface of the sleeve 15 of the body 11, and an inner spool 24 is slidably fitted to the inner hole of the outer spool 23. A piston 25 (first piston) and a piston 26 (second piston) are slidably fitted in the cylinder holes 16 and 17 of the covers 12 and 13, respectively. The rods 55 and 56 are integrally formed on the pistons 25 and 26, and inner-side annular protrusions 45 and 46 are formed at the inner ends of the rod parts 55 and 56, and adjacent to the outer sides of the annular protrusions 45 and 46. Medium diameter portions 57 and 58 and small diameter portions 59 and 60 are formed. On the outer periphery of the outer spool 23, five lands 27 to 31 are formed in order from the right side, and a small diameter portion serving as a passage is formed between the lands. The small-diameter portion between the land 28 and the land 29 is formed with a communication hole 32 (a plurality of holes formed on the same circumference) for communicating the inside and the outside of the outer spool 23. Similarly, the land 29 and the land 29 are formed. A communication hole 33 is formed in the small-diameter portion between 30. Three lands 34 to 36 are formed on the outer periphery of the inner spool 24 in order from the right side, and a small-diameter portion serving as a passage is formed between the lands. The widths and positions of the lands 27 to 31 and 34 to 36 are set to predetermined lengths for performing the function of the present invention. O-rings 50 and 51 are mounted in annular grooves on the outer peripheral surfaces of the pistons 25 and 26, respectively, and seal between the pistons 25 and 26 and the cylinder holes 16 and 17, respectively.
[0013]
Pistons 25 and 26 (including rod portions 55 and 56) have stepped communication holes 39 and 40 extending in the axial direction, respectively, and each communication hole 39 and 40 has a small-diameter hole 41 on the outer side in the axial direction. 42 and inner large-diameter mounting holes 43 and 44. The annular protrusions 45 and 46 at the inner tips of the pistons 25 and 26 are press-fitted into both end portions of the inner hole of the outer spool 23, and the pistons 25 and 26 and the outer spool 23 are connected. The outer diameters of the medium diameter parts 57 and 58 of the pistons 25 and 26 are the same as the outer diameters of the lands 27 and 31 of the outer spool 23, and the medium diameter parts 57 and 58 slide in the sleeve 15 together with the lands 27 and 31. be able to. Mounting holes are formed on the outer surfaces of the lands 34 and 36 of the inner spool 24, and a return spring 48 is mounted between the mounting hole of the land 34 and the mounting hole 43 of the piston 25. A return spring 49 is mounted between the mounting hole 44 of the piston 26.
[0014]
A space surrounded by the outer surface of the land 34 of the inner spool 24, the inner surface of the piston 25, and the inner hole of the outer spool 23 is referred to as a pressure receiving chamber 53 (first pressure receiving chamber). A space surrounded by the outer surface, the inner surface of the piston 26 and the inner hole of the outer spool 23 is referred to as a pressure receiving chamber 54 (second pressure receiving chamber). The return spring 48 and the return spring 49 have the same spring constant, and when both surfaces of the inner spool 24 are in communication with the atmosphere, the inner spool 24 is positioned at the neutral position. Both the inner spool 24 and the outer spool 23 are formed symmetrically, and when the inner spool 24 is in the neutral position, the land 35 blocks communication between the communication holes 32 and 33.
[0015]
As shown in FIG. 2, the body 11 is provided with an exhaust port RA, an output port A, a supply port P, an output port B, and an exhaust port RB in order from the left, and each port has a communication path 72, 70, 68, 71 and 73 are communicated with the inner surface of the sleeve 15 and opened. The opening position and the size of the opening of the communication paths 72, 70, 68, 71, 73 are set to a predetermined position and length for performing the function of the present invention. The right side of the piston 25 on the inner surface of the cylinder hole 16 of the right cover 12 is a cylinder chamber 61 (first cylinder chamber). The cylinder chamber 61 is communicated with the control valve of the solenoid unit 63 via the communication port 20, and the piston 25 The left chamber communicates with the atmosphere via the communication path 66. Similarly, the left side of the piston 26 becomes the cylinder chamber 62 (second cylinder chamber) on the inner surface of the cylinder hole 17 of the left cover 13, and the cylinder chamber 62 is communicated with the control valve of the solenoid unit 64 via the communication port 21. The right chamber of the piston 26 communicates with the atmosphere via a communication passage 67.
[0016]
  The operation of the energy-saving drive solenoid valve 1 according to the embodiment of the present invention will be described.
  3 (a) is a cross-sectional view of the main part when the solenoid valve 1 is located at position I in FIG. 1 (a). A part of the solenoid valve 1 is shown in a simplified manner, the solenoid parts 63 and 64 are omitted, and the solenoid valve 1 is omitted. A block indicating the function is also written on the right side of. When the solenoid B of the solenoid unit 64 is demagnetized and the solenoid A of the solenoid unit 63 is energized, the cylinder chamber 62 is communicated with the atmosphere, the control valve (not shown) of the solenoid unit 63 is switched, and the cylinder chamber 61 is connected to the communication port. Compressed air for pilot is supplied through 20. The piston 25 is urged inward (left side) by the pressure in the cylinder chamber 61, and the piston 25 is pushed to the left together with the outer spool 23, the inner spool 24, and the piston 26. The diameter portion is in contact with the stepped surface 18, and the outer spool 23 is located at the left end position. The compressed air flows from the cylinder chamber 61 through the communication hole 39 of the piston 25 into the pressure receiving chamber 53, and the outer surface of the land 34 of the inner spool 24.(Outer end face)Press. Due to the force acting on the outer surface of the land 34, the inner spool 24 moves to the left against the elastic force of the return spring 49, and the land 36 of the inner spool 24 contacts the annular protrusion 46 of the piston 26, and The spool 24 stops at the left position. This position corresponds to a position where the inner spool 24 has moved to the left by a predetermined distance with respect to the position of FIG.
[0017]
When the solenoid valve 1 is in the position I, compressed air for cylinder operation is supplied from the supply port P to the communication passage 68 of the body 11, the communication hole 32 of the outer spool 23, the inner surface of the outer spool 23, and the land 34 of the inner spool 24. 35 passes through the passage between the outer spool 23, the communication hole 70 of the body 11, the communication passage 70 of the body 11, and the output port A, and flows into the head side cylinder chamber 6 of the air cylinder 2 (see also FIG. 1 (a)). The same shall apply hereinafter. The air in the rod side cylinder chamber 7 of the air cylinder 2 passes through the output port B and the communication passage 71, passes through the passage between the lands 27 and 28 of the outer spool 23 in the sleeve 15, and passes through the communication passage 73 and the exhaust port. Exhaust to atmosphere through RB. When the starting pressure after a predetermined time after the solenoid valve 1 is switched to the position I is reached, the piston 8 of the air cylinder 2 starts moving to the right (forward). Next, both the pressure on the head side (supply side) and the pressure on the rod side (exhaust side) become constant, and the piston 8 rapidly moves forward in proportion to the time and the piston position. When moving to the set position, the solenoid valve 1 is switched from position I to position II.
[0018]
FIG. 3 (b) is a cross-sectional view of the main part when the solenoid valve 1 is at position II in FIG. 1 (a), a part of which is shown in a simplified manner, the solenoid parts 63 and 64 are omitted, and the function on the right side. The blocks shown are also shown. When the solenoid valve 1 is in the position I and the demagnetization of the solenoid B of the solenoid unit 64 is continued and the solenoid A of the solenoid unit 63 is demagnetized, the cylinder chamber 61 is also communicated with the atmosphere. Since the cylinder chambers 61 and 62 are both communicated with the atmosphere, and the pistons 25 and 26 and the inner spool 24 are not urged by air pressure, the piston 25, the outer spool 23 and the piston 26 maintain the position I, The inner spool 24 is returned to the neutral position by the elastic force of the return springs 48 and 49.
[0019]
When the solenoid valve 1 is in the position II, the exhaust port RA, the output port A, and the supply port P are closed. That is, the exhaust port RA communicates with the inside of the sleeve 15 via the communication path 72, but is closed by a space surrounded by the inner surface of the sleeve 15, the outer peripheral surface of the outer spool 24, and the lands 30 and 31. The output port A communicates with the inside of the outer spool 23 through the communication passage 70 and the communication hole 33, but is sealed in the space between the inner peripheral surface of the outer spool 23 and the lands 35 and 36 of the inner spool 24. The supply port P communicates with the outer spool 23 through the communication path 68 and the communication hole 32, but is sealed in the space between the inner peripheral surface of the outer spool 23 and the lands 34 and 35 of the inner spool 24. As in the case of the position I, the output port B and the exhaust port RB are communicated with each other. Accordingly, the supply of compressed air to the head side cylinder chamber 6 of the air cylinder 2 is stopped. The air in the rod side cylinder chamber 7 of the air cylinder 2 is continuously exhausted from the output port B to the atmosphere through the exhaust port RB.
[0020]
When the solenoid valve 1 is switched from the position I to the position II, the air enclosed in the head side cylinder chamber 6 expands and the air in the rod side cylinder chamber 7 is exhausted, but the pressure on the head side (supply side) The pressure on the rod side (exhaust side) changes. That is, the pressure drop on the head side (supply side) and the rod side (exhaust side) immediately after switching is rapid but slows with time, and the piston 8 is decelerated and stopped at the stroke end (as such. Set it). Since the compressed air is not supplied after the solenoid valve 1 is switched from the position I to the position II, the piston 8 is moved in an energy saving state in which the remaining stroke after the solenoid valve 1 is switched does not consume compressed air. .
[0021]
When the solenoid valve 1 is switched to the position IV, the solenoid valve 1 is in the state shown in FIG. 4 (a), and the air flows in approximately the opposite direction at the position I, and the piston 8 moves in the opposite direction when the position I is moved. Become. That is, the compressed air flows into the rod side cylinder chamber 7 of the air cylinder 2 through the supply port P and the output port B, and the air in the head side cylinder chamber 6 is exhausted through the output port A and the exhaust port RA. 8 moves backward. When the solenoid valve 1 is switched from the position IV to the position III when the piston 8 moves to a predetermined position, the state shown in FIG. At this time, the supply of compressed air to the rod side cylinder chamber 7 is stopped, the air enclosed in the rod side cylinder chamber 7 expands, and the air in the head side cylinder chamber 6 is exhausted. Accordingly, as in the switching from the position I to the position II, the piston 8 is decelerated and buffered, and the remaining stroke after the switching of the solenoid valve 1 to the position III is in an energy saving state in which compressed air is not consumed. Is moved.
[0022]
FIG. 5 shows a main part of an electromagnetic valve 1A in which a positioning device (detent device) is arranged on the electromagnetic valve 1 of FIGS. By disposing the positioning device, the positions I to IV of the electromagnetic valve 1A can be maintained regardless of how the electromagnetic valve 1A is inclined. FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of the main part when the electromagnetic valve 1A with a positioning device is located at position I in FIG. 1 (a), and FIG. 5 (b) is the electromagnetic valve 1A with a positioning device. FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part when it is located at position IV in FIG. FIGS. 5 (a) and 5 (b) correspond to FIGS. 3 (a) and 4 (a) and are partially simplified, and the solenoid parts 63 and 64 are omitted. 5, the same members as those in FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The switching operation of the positions I to IV of the solenoid valve 1A is the same as that of the solenoid valve 1.
[0023]
In FIG. 5, the lengths of the cylinder holes 16 and 17 are longer than those in FIG. 2, and the lengths of the rod portions 55 and 56 of the pistons 25 and 26 are also longer than those in FIG. Further, annular grooves 91 and 92 having a V-shaped cross section and perpendicular to the axial center line are formed on the surface of the small-diameter portion 60 of the piston 26. The annular grooves 91 and 92 are located at positions I and II of the piston 26, respectively. III ・ A distance corresponding to the displacement from position IV. An insertion hole 93 is formed in the left end portion of the body 11 in the radial direction. A steel ball 94 is inserted into the insertion hole 93 from the outside of the body 11 so as to be movable in the radial direction, and then a spring is inserted. A support metal fitting 96 is attached. The ball 94 is pressed against the outer surface of the small-diameter portion 60. At the position I, the ball 94 is engaged with the annular groove 91 as shown in FIG. 5 (a), and at the position IV, as shown in FIG. 5 (b). A ball 94 is engaged with the groove 92. By engaging the ball 94 with the annular groove 91 or 92, the pistons 25 and 26 and the outer spool 23 are maintained at the positions shown in FIG.
[0024]
When the solenoid valve 1A is at position I in FIG. 5 (a), when both the cylinder chambers 61 and 62 are communicated with the atmosphere, the ball 94 is engaged with the annular groove 91 and the pistons 25 and 26 are moved by air pressure. Since it is not biased, the piston 25, the outer spool 23, and the piston 26 maintain the position I. The pressure receiving chambers 53 and 54 are also communicated with the atmosphere, and the inner spool 24 is not urged by air pressure, so the inner spool 24 is returned toward the neutral position by the elastic force of the return springs 48 and 49, The solenoid valve 1A is switched to position II. When the inclination of the solenoid valve 1A is large, the weight of the inner spool 24 acts and the inner spool 24 does not return to the strict neutral position, but the land 35 of the inner spool 24 is connected to the communication holes 32, 33 of the outer spool 23. Position II is maintained because it is set so as to come into contact only with the other parts. Similar to the solenoid valve 1 in FIG. 2, the solenoid valve 1A is switched from position IV to position III in FIG. 5 (b), and the inner spool 24 is switched in the same manner as switching from position I to position II in FIG. 5 (a). Returned to the neutral position.
[0025]
In FIG. 5, the annular grooves 91 and 92 are formed in the rod portion 56 of the piston 26, but the annular grooves 91 and 92 may be formed in the rod portion 55 of the piston 25. In FIG. 5, the ball 94 is arranged on the body 11, but the ball 94 can be arranged on the covers 12 and 13. Other configurations and functions of the electromagnetic valve 1A are the same as those of the electromagnetic valve 1.
[0026]
【The invention's effect】
When an air pressure source and an air cylinder are connected to the solenoid valve for energy saving drive of the present invention and switched to position I, the piston of the air cylinder starts at a high speed and moves in one direction, and when switched to position IV, the piston starts at a high speed. Move in the other direction. Thus, the energy saving driving solenoid valve of the present invention can control the moving direction of the piston by the energy saving driving solenoid valve which is one component.
Then, when the piston moves at a position I or position IV for a predetermined stroke, when the position I is switched to the position II or the position IV to the position III, the supply of compressed air to the air cylinder is stopped. The air enclosed in the cylinder chamber expands, and the air in the cylinder chamber on the exhaust side is exhausted. Therefore, the movement of the piston is decelerated, the piston can be buffered and stopped at the end of the stroke, and the movement time and the degree of buffering can be controlled by adjusting the timing (stroke) for switching the energy saving drive solenoid valve. it can. In addition, after switching to position II and position III, the piston moves while the supply of air is stopped, so the consumption of compressed air during that time is saved, and the minimum amount of air necessary for the stroke of the piston is saved. Supply and stop the supply of air more than necessary, energy saving is realized.
[0027]
In the present invention, when the solenoid A is excited and the solenoid B is demagnetized, the position is switched to the position I. When the solenoids A and B are demagnetized at the position I, the position is switched to the position II. Further, when the solenoid B is excited and the solenoid A is demagnetized, the position is switched to the position IV, and when the solenoids A and B are demagnetized at the position IV, the position is switched to the position III. In this way, the position of the energy-saving drive solenoid valve can be switched by a simple operation, and the practical value is high. In addition, a single energy-saving drive solenoid valve can perform functions of deceleration, buffer stop, and energy saving, and both the parts cost and the assembly cost are reduced as compared with the conventional one, and the economic effect is great.
[0028]
In the present invention, the substantially cylindrical outer spool is slidably fitted in the sleeve of the body, the inner spool is slidably fitted in the inner hole of the outer spool, and the inside of the cover on both sides of the body The first and second cylinder holes are formed in the first and second cylinder holes, and the first and second pistons movably inserted into the first and second cylinder holes are connected to the end portions of the outer spool, and the first and second pistons are connected. Return springs are respectively mounted between the mounting holes of the first and second spools, and communication holes are formed in the axial direction of the first and second pistons, and the first and second cylinders are formed outside the first and second cylinders. A cylinder chamber is formed, the structure is relatively simple, the assembly is easy, and the cylinder chamber is operated reliably. Further, two annular grooves are formed on the outer periphery of the small diameter portion of the first piston or the second piston, and a ball disposed on the body side so as to be movable in the radial direction is pressed against the outer surface of the small diameter portion, and the position I · Since the ball engages with one annular groove at the position II and the ball engages with the other annular groove at the position III and position IV, the positions I to IV are maintained even when the electromagnetic valve is inclined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram in which an electromagnetic valve for energy saving driving according to the present invention and an air cylinder are connected by piping, and FIG. 1 (a) shows a case where the electromagnetic valve is a 5-port 4-position electromagnetic switching valve; FIG. 1 (b) shows a case where the solenoid valve is a 4-port 4-position solenoid switching valve.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the electromagnetic valve shown in FIG.
3 (a) is a cross-sectional view showing a state when the solenoid valve of FIG. 2 is in position I, and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view showing a state when it is in position II.
4 (a) is a cross-sectional view showing a state when the solenoid valve of FIG. 2 is in position IV, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view showing a state when it is in position III.
FIG. 5 (a) is a cross-sectional view showing a state when a solenoid valve with a positioning device is at a position I, and FIG. 5 (b) is a cross-sectional view showing a state at a position IV. is there.
FIG. 6 is a pneumatic circuit diagram of a system having an energy saving function provided with a conventional supply stop valve.
[Explanation of symbols]
1 Solenoid valve for energy saving (solenoid valve)
11 body
12 Cover
13 Cover
15 sleeve
16 1st cylinder hole
17 2nd cylinder hole
23 1st spool
24 2nd spool
25 1st piston
26 2nd piston
32 communication hole
33 Communication hole
39 Communication hole
48 Return spring
49 Return spring
61 First cylinder chamber
62 Second cylinder chamber

Claims

In a solenoid valve in which 5 ports of a supply port P, an output port A / B, and an exhaust port RA / RB arranged in the body are respectively communicated with an inner hole of the body by a communication path.
A plurality of substantially cylindrical outer spool bore of the body inner spool inner bore of the outer spool with fitted slidably is fitted slidably, to communicate the inside and the outside of the outer spool communication hole is formed on the outer spool, and a plurality of lands each formed on each outer periphery of the outer spool and inner spool,
The outer spool and the inner spool are formed so as to be movable to one and the other end switching positions in the inner hole of the body,
By the combination of the movement positions of the outer and inner spools,
A switching position I in which the supply port P and the output port A communicate with each other, the output port B and the exhaust port RB communicate with each other, and the exhaust port RA is closed;
A switching position II in which the output port B and the exhaust port RB communicate with each other and the supply port P, the output port A and the exhaust port RA are closed;
A switching position III in which the output port A communicates with the exhaust port RA, and the supply port P, the output port B, and the exhaust port RB are closed;
A switching position IV in which the supply port P and the output port B communicate with each other, the output port A and the exhaust port RA communicate with each other, and the exhaust port RB is closed ;
Having four switching positions,
An electromagnetic valve for energy saving drive characterized by the above.

In the solenoid valve in which the four ports of the supply port P, the output port A / B, and the exhaust port R arranged in the body are respectively communicated with the inner hole of the body by the communication path
A plurality of substantially cylindrical outer spool bore of the body inner spool inner bore of the outer spool with fitted slidably is fitted slidably, to communicate the inside and the outside of the outer spool communication hole is formed on the outer spool, and a plurality of lands each formed on each outer periphery of the outer spool and inner spool,
The outer spool and the inner spool are formed so as to be movable to one and the other end switching positions in the inner hole of the body,
By the combination of the movement positions of the outer and inner spools,
A switching position I where the supply port P and the output port A communicate with each other and the output port B and the exhaust port R communicate with each other;
A switching position II in which the output port B and the exhaust port R communicate with each other and the supply port P and the output port A are closed;
A switching position III in which the output port A and the exhaust port R communicate with each other and the supply port P and the output port B are closed;
A switching position IV in which the supply port P and the output port B communicate with each other and the output port A and the exhaust port R communicate with each other ;
Having four switching positions,
An electromagnetic valve for energy saving drive characterized by the above.

Solenoids A and B for driving the outer spool and the inner spool ,
The switching position I is a position that can be switched when the solenoid A is excited and the solenoid B is demagnetized,
The switching position II is a position that can be switched by demagnetizing the solenoids A and B at the switching position I,
The switching position IV is a position that can be switched by demagnetizing the solenoid B and exciting the solenoid A.
The position III is a position switching al is by demagnetizing the solenoid A · B at the switching position IV,
Energy saving driving solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that.

First and second cylinder holes are formed in the covers on both sides of the body, and both the first and second pistons movably inserted into the first and second cylinder holes are connected to the ends of the outer spool,
Return springs are mounted between the mounting holes of the first and second pistons and the end portions of the inner spool,
Communication hole is formed in the axial direction of the first and second pistons, first and second cylinder chamber is formed outside the first and second cylinders, the compression of pilot flowing into the first and second cylinder chamber first and second piston outer spool is operated by the air, and the compressed air flowing into the first and second cylinder chamber is also operated inner spool acts on the end of the inner spool,
Energy saving driving solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that.

The switching position I is, compressed air is supplied to the first cylinder chamber of the first cylinder bore, and a position which is switched when the air in the second cylinder chamber of the second cylinder bore is evacuated,
The switching position II is a position that is switched when the air in the first and second cylinder chambers is exhausted at the switching position I ,
The switching position IV is a position that is switched when compressed air is supplied to the second cylinder chamber and air in the first cylinder chamber is exhausted ,
The position III is a position that is switched when the air in the first and second cylinder chambers is exhausted at the position IV .
The electromagnetic valve for energy saving driving according to claim 4 .

Two annular grooves are formed on the outer periphery of the small-diameter portion of the first piston or the second piston, and a ball disposed on the body side so as to be movable in the radial direction is pressed against the outer surface of the small-diameter portion. 5. The energy-saving drive solenoid valve according to claim 4, wherein the ball engages with one annular groove at the time of, and the ball engages with the other annular groove at the positions III and IV.