JP4640894B2 - 電空レギュレータ - Google Patents
電空レギュレータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4640894B2 JP4640894B2 JP2001062842A JP2001062842A JP4640894B2 JP 4640894 B2 JP4640894 B2 JP 4640894B2 JP 2001062842 A JP2001062842 A JP 2001062842A JP 2001062842 A JP2001062842 A JP 2001062842A JP 4640894 B2 JP4640894 B2 JP 4640894B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- pilot
- piston
- electropneumatic regulator
- working fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号に応じてパイロット流体のパイロット圧力を調整することにより、作動流体の圧力を制御する電空レギュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気信号により流体圧を制御するものとして、例えば、図５の電空レギュレータ１００がある。図５の電空レギュレータ１００は、空気用制御部１３０とガス用制御部１３１とを備えている。
【０００３】
空気用制御部１３０は、空気用入力ポート１０１と空気用出力ポート１０２の連通を制御する空気用弁部１０３に、案内軸１０４が当接している。その案内軸１０４は、パイロット弁室１０５を上下に区画する一対のダイアフラム弁体１０６，１０７に連結されている。そして、上側パイロット弁室１０５Ａには、空気用入力ポート１０１が、オリフィス１０８を備える流路１０９を介して連通するとともに、ノズルフラッパ機構１１０により背圧を調整されるノズル１１１が、連通している。また、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間には、空気用入力ポート１０１が、流路１０９から分岐した流路１１２を介して連通している。さらに、下側パイロット弁室１０５Ｂには、流路１１３を介して大気が連通している。
また、ガス用制御部１３１は、ガス用入力ポート１２１とガス用出力ポート１２２との連通を制御するガス用弁部１２３を駆動させる一対のダイアフラム弁体１２４，１２５を備え、そのダイアフラム弁体１２４，１２５は、作動室１２６に配設されている。そして、上側作動室１２６Ａは、流路１２７を介して空気用出力ポート１０２に連通している。
【０００４】
そして、図５の電空レギュレータ１００は、空気用入力ポート１０１に空気を入力させると、空気の一部が、上側パイロット弁室１０５Ａと、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間に供給される。このとき、上側パイロット弁室１０５Ａの圧力は、ノズルフラッパ機構１１０に調整されたノズル１１１の背圧に基づいて調整される。そして、上側パイロット弁室１０５Ａの圧力が、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間の圧力より高くなると、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７は、下向きに変位して、案内軸１０４を下方に移動させる。これに伴って、案内軸１０４は、空気用弁部１０３を押し下げ、空気用入力ポート１０１と空気用出力ポート１０２を連通させる。よって、空気が、空気用入力ポート１０１から空気用出力ポート１０２に所定圧で供給される。そして、空気用出力ポート１０２に供給された空気の一部は、流路１２７を介して上側作動室１２６Ａに供給される。そのため、一対のダイアフラム弁体１２４，１２５は、下向きに変位して、ガス用弁部１２３を押し下げ、ガス用入力ポート１２１とガス用出力ポート１２２を連通させる。よって、ガスが、ガス用入力ポート１２１からガス用出力ポート１２２に所定圧で供給される。
【０００５】
従って、図５の電空レギュレータ１００は、ノズル１１１の背圧に応じて上側パイロット弁室１０５Ａの圧力を制御することにより、空気用弁部１０３とガス用弁部１２３を所定量移動させるため、空気とガスを同時に設定圧に制御することができる。
【０００６】
しかしながら、図５の電空レギュレータ１００は、耐圧性の低いダイアフラム弁体を受圧体として使用していたため、高圧の流体を制御することができなかった。すなわち、図５の電空レギュレータ１００では、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間に空気用入力ポート１０１が連通し、下側パイロット弁室１０５Ｂに大気が連通していたため、下側のダイアフラム弁体１０７は、上面に、空気用入力ポート１０１に入力した空気の圧力が作用し、下面に、大気圧が作用していた。そして、一般的に、ダイアフラム弁体１０６，１０７は、ゴム製であり、動きを迅速にするために薄肉で構成されているため、最大でも約１．０Ｍｐａの耐圧性しかないので、空気用入力ポート１０１に１．０Ｍｐａ以上の作動流体を入力させると、その作動流体のフィードバック圧力により、下側のダイアフラム弁体１０７が破損するおそれがあった。しかも、一般的に、空気用入力ポート１０１に入力した空気は、内部流路において減圧されて空気用出力ポート１０２に供給されるため、図５の電空レギュレータ１００の受圧構造では、１．０Ｍｐａ以上の作動流体を制御することは、事実上不可能であった。この点、例えば、射出成形では、電空レギュレータが、樹脂を押し出す圧力を制御するために使用されているが、樹脂の性質等から樹脂を押し出す圧力が１．０Ｍｐａ以上必要な場合があり、かかる場合には、図５の電空レギュレータ１００では対処することができず、問題であった。
【０００７】
そこで、本出願人は、特願平９−３５０９５７号において、ダイアフラム弁体１０６，１０７より耐圧性が高いピストンを受圧体として使用する図６の電空レギュレータ２００を提案した。図６の電空レギュレータ２００は、パイロット弁室２０１が、ピストン２０２により上下に区画されている。そして、上側パイロット弁室２０１Ａは、コントローラ２０３から出力される電気信号に応じて開閉する供給用電磁弁２０４と排出用電磁弁２０５に連通し、下側パイロット弁室２０１Ｂは、流路２０６を介して出力ポート２０７に連通している。そして、ピストン２０２は、上側パイロット弁室２０１Ａに作用するパイロット流体のパイロット圧力と、下側パイロット弁室２０１Ｂに作用する出力ポート２０７から帰還される作動流体のフィードバック圧力との差圧に基づいてパイロット弁室２０１内を摺動することにより、主弁部２０８を駆動させる。これにより、主弁部２０８は、入力ポート２０９、出力ポート２０７、排出ポート２１０の連通を制御し、作動流体を設定圧力で出力ポート２０７から出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６の電空レギュレータ２００は、以下の点が問題であった。
（１）すなわち、図６の電空レギュレータ２００は、ピストン２０２がパイロット弁室２０１内を摺動するときの摺動抵抗が大きいため、設定圧力の変動に迅速に対応できない場合があった。この不具合の対応策として、図６の電空レギュレータ２００は、作動流体を設定圧力に制御するために必要なパイロット圧力以上のパイロット圧力をピストン２０２に作用させ、応答性を向上させていた。しかし、このような対応は、オーバーシュートの要因になり、問題であった。
【０００９】
（２）また、図６の電空レギュレータ２００は、連続的に圧力を変動させると、ピストン２０２とパイロット弁室２０１の摺接箇所がスティックスリップを起こし、その振動が主弁部２０８に伝達されてしまっていた。そのため、図６の電空レギュレータ２００では、図７に示すように、階段状の特性が出てしまい、ヒステリシスが大きく、リニアリティが劣化させてしまっていた。そのため、図６の電空レギュレータ２００では、作動流体を精度良く制御することが困難であった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高圧の作動流体を精度良く制御することができる電空レギュレータ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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載する発明は、電気信号に応じて調整されるパイロット流体のパイロット圧力に基づいて作動するパイロット弁部と、パイロット弁部の作動により作動流体の圧力を制御する主弁部と、を備える電空レギュレータにおいて、前記パイロット弁部が、ピストンの上端面にダイアフラム弁体をネジ止めしたものであること、前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、前記作動流体のフィードバック圧力は、前記ピストンの下端面が受け、前記ダイアフラム弁体には作用しないこと、を特徴とする。
【００１２】
上記構成を有する請求項１に記載の発明は、電気信号に応じてパイロット流体のパイロット圧力を調整すると、パイロット弁部は、ダイアフラム弁体がパイロット流体の圧力を受けて変位しようとする力と、ピストンが作動流体のパイロット圧力を受けて移動しようとする力との差に基づいて作動し、その作動に従って、主弁部が作動流体の圧力を制御する。このとき、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受けるので、ダイアフラム弁体には、作動流体のフィードバック圧力が作用しない。そのため、本発明の電空レギュレータは、作動流体の設定圧力を１．０Ｍｐａ以上に設定しても、図５の電空レギュレータ１００のようにダイアフラム弁体が破損することがなく、適切に作動流体を制御することができる。また、ダイアフラム弁体が低摺動で変位してピストンを移動させるので、パイロット弁部は、図６の電空レギュレータ２００と比較して、設定圧力の変動に対する応答性が向上し、設定圧力の変動に迅速に反応することが可能になる。また、パイロット弁部が、作動時にスティックスリップを起こしにくく、パイロット弁部から主弁部に伝達される振動の振幅が小さくなるので、ヒステリシスが小さくなり、リニアリティを向上させることができる。
【００１３】
従って、請求項１に記載する発明は、ダイアフラム弁体が、パイロット流体のパイロット圧力のみを受けて低摺動で変位するので、応答性及びリニアリティが向上し、高圧の作動流体を精度良く制御することができる。ここで、ダイアフラム弁体とピストンは、耐圧性と摺動抵抗に関して相反する特性を有し、かかるダイアフラム弁体をピストンの上端面にネジ止めして構成することにより、高圧の流体を精度良く制御することを実現することは、図５及び図６の電空レギュレータ１００，２００からは予測不可能である。なぜなら、図５の電空レギュレータ１００は、耐圧性の低いダイアフラム弁体１０６，１０７からなるパイロット弁部が、案内軸１０４を介して主弁部１０３を駆動させており、その案内軸１０４は、ダイアフラム弁体１０６，１０７の変位に何ら関与するものではないからである。また、図６の電空レギュレータ２００は、摺動抵抗が大きいピストン２０２を受圧体として使用し、高圧の流体制御を可能ならしめているからである。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明は、前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、を特徴とする。
上記構成を有する請求項１に記載の発明は、パイロット流体のパイロット圧力が、作動流体のフィードバック圧力より小さくても、パイロット弁部においてダイアフラム弁体がパイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、ピストンの下端面が作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいので、ダイアフラム弁体は、パイロット流体のパイロット圧力を増大させてピストンを移動させることが可能である。
従って、請求項１に記載の発明は、上記に記載の発明の効果に加え、パイロット弁部が、パイロット流体のパイロット圧力を効率的に駆動力に変換することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、低摩擦処理が施され、ピストンに装着される低摩擦部材を有すること、を特徴とする。
上記構成を有する請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の作用に加え、例えば、特願平８−２４００９９号に開示されるように、薬品に浸漬されて表面を改質させることにより摺動抵抗を低減させた低摺動部材を、ピストンに装着する。これにより、低摩擦部材を備えないピストンと比較して、ピストンの摺動抵抗を約２分の１に低減させることができる。
従って、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、パイロット弁部の摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、低摩擦部材が、ゴムパッキンであること、を特徴とする。
上記構成を有する請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の作用に加え、例えば、低摺動処理を施したリング状のニトリル製のゴムパッキンを、ピストンに装着する。これにより、ピストンの摺動抵抗を低減させるとともに、作動流体のフィードバック圧力がダイアフラム弁体に作用することを防止できる。
従って、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の効果に加え、少ない部材点数で、流体制御の精度を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、ピストンが摺接する面に低摩擦処理を施すこと、を特徴する。
上記構成を有する請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明の作用に加え、例えば、特願平８−２４００９９号に開示されるように、ピストンが摺接する面に、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素又はフッ化黒鉛が分散されたＮｉ−Ｐ複合メッキを施す。これにより、ピストンが摺動すると、ゲル状になったテフロン（「テフロン」は登録商標。以下同じ）粒子が互いに融合し、同時にテフロン粒子とニッケルリン合金内のテフロン粒子とが融合することによって、ピストンが摺接する面に分散したテフロン粒子が溶けた潤滑性メッキ膜が表面を滑らかにするとともに、テフロン粒子が融合することでテフロン粒子の脱落を少なくする。そのため、ピストンが摺接する面に低摩擦処理を施さない場合と比較して、ピストンの摺動抵抗を約３分の１に低減させることができる。
従って、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、パイロット弁部の摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る電空レギュレータの実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２に示す電空レギュレータ１は、作動流体を設定圧力に制御するように駆動する駆動部２と、駆動部２の駆動を制御する制御部３とを備えている。
【００１９】
先ず、駆動部２について説明する。駆動部２は、第１〜第４ブロック４〜７を連結したものである。すなわち、第１ブロック４は、電空レギュレータ１をブラケット８にネジ止めするためのネジ孔９が形成されるとともに、上面にボス１０が突設されている。また、第２ブロック５の側面には、供給ポート１１、制御ポート１２、排出ポート１３が形成され、供給ポート１１と排出ポート１３は、第２ブロック５の側面に形成された嵌合凹部１４，１５及び貫通孔１４，１５に連通する貫通孔１６を介して制御ポート１２に連通している。また、第３ブロック６は、下面にボス１７が突設されている。そして、これらの第１〜第３ブロック４〜６は、第１ブロック４のボス１０と第３ブロック６のボス１７を第２ブロック５の嵌合凹部１４，１５にシール部材１８，１９を介在させてはめ込んだ状態で連結されることにより、作動流体の内部流路が形成されている。また、第３ブロック６と第４ブロック７は、第３ブロック６の上面と第４ブロック７の下面に形成された凹部を接合するように連結され、後述するパイロット弁部２２が収納されるパイロット弁室２０を形成している。そして、第３ブロック６には、パイロット弁室２０とボス１７のボス孔１７ａを連通させる貫通孔６ａが形成されている。
【００２０】
また、駆動部２には、作動流体を設定圧力に制御するために、作動流体の圧力を制御する主弁部２１と、主弁部２１を駆動させるパイロット弁部２２とを備えている。
主弁部２１は、供給側弁部２３、排出側弁部２４、弁ロッド２５を備えている。供給側弁部２３は、第１ブロック４のボス孔１０ａに摺動可能に保持され、スプリング２６により上向きに付勢されている。また、排出側弁部２４は、第３ブロック６のボス孔１７ａに摺動可能に保持され、スプリング２７により下向きに付勢されている。また、弁ロッド２５は、パイロット弁室２０、貫通孔６ａ、排出側弁部２４、貫通孔１６に摺動可能に挿通され、下端部が供給側弁部２３に当接している。そして、弁ロッド２５には、上向きに摺動したときに排出側弁部２４に係合する係合リング４０が取り付けられている。
【００２１】
一方、パイロット弁部２２は、弁ロッド２５の上端部が連結するピストン２８を備えている。そのピストン２８は、パイロット弁室２０と摺接する面には、リング状のゴムパッキン２９が装着されている。ここで、ゴムパッキン２９は、ピストン２８とパイロット弁室２０の内壁面との摺動抵抗を低くするために、低摩擦処理が施されている。ここで、本実施の形態のゴムパッキン２９は、リング状のニトリルゴムをアフトリートと酢酸エチルを混合した薬品に所定時間浸漬させたものであり、表面が科学的に改質されて、摺動抵抗が低くされている。このようなピストン２８には、ダイアフラム弁体３０がネジ止めされている。そのダイアフラム弁体３０は、ピストン２８の下端面より大径に形成されている。ここで、本実施の形態のダイアフラム弁体３０の面積は、ピストン２８の下端面の面積の約３．３倍に設定されている。そして、ダイアフラム弁体３０の外周縁は、第３ブロック６と第４ブロック７に狭持され、気密性を確保した状態でパイロット弁室２０を上側パイロット弁室２０Ａと下側パイロット弁室２０Ｂに区画している。そして、上側パイロット弁室２０Ａは、後述する制御部３が接続し、下側パイロット弁室２０Ｂには、フィードバック流路３１を介して制御ポート１２が連通している。
【００２２】
次に、制御部３について説明する。図３に示すように、制御部３は、不図示の制御装置をＯＮすることにより電源用コネクタ３２を介して電圧が供給されると起動するコントローラ３３を備えている。そのコントローラ３３は、不図示の制御装置に接続する設定圧力用コネクタ３４、制御ポート１２の圧力を検出する圧力センサ３５、非通電時には閉弁するノーマル・クローズタイプの供給用電磁弁３６、排出用電磁弁３７に接続しており、設定圧力用コネクタ３４を介して入力した設定圧力信号と圧力センサ３５が検出した検出結果との比較結果に基づいて電気信号を生成し、その電気信号を供給用電磁弁３６及び排出用電磁弁３７に出力する電気回路を備えている。また、供給用電磁弁３６は、入力ポート（不図示）が第４ブロック７に形成されたパイロットポート３８に連通し、出力ポート（不図示）が駆動部２の上側パイロット弁室２０Ａに連通している。一方、排出用電磁弁３７は、入力ポート（不図示）が駆動部２の上側パイロット弁室２０Ａに連通し、出力ポート（不図示）が外部に連通している。
【００２３】
従って、図１及び図２に示す電空レギュレータ１は、不図示の制御装置の電源をＯＮしない場合には、電圧が、電源用コネクタ３２を介してコントローラ３３に供給されない。そのため、コントローラ３３は電気信号を出力しないので、供給用電磁弁３６及び排出用電磁弁３７が閉弁状態にあり、上側パイロット弁室２０Ａにパイロット流体が供給されない。よって、パイロット弁部２２が主弁部２１を駆動させないので、主弁部２１は、供給ポート１１、制御ポート１２、排出ポート１３を閉鎖した状態で停止している。
【００２４】
そこで、図１の電空レギュレータ１の供給圧力とパイロット圧力を投入し、不図示の不図示の電源をＯＮすると、コントローラ３３は、電源用コネクタ３２を介して電圧を供給されて起動する。そして、コントローラ３３は、設定圧力用コネクタ３４を介して入力した設定圧力信号と、圧力センサ３５が制御ポート１２の圧力を検出して出力した検出結果を比較し、その比較結果に基づいて電気信号を生成し、その電気信号を供給用電磁弁３６に出力する。この時点では、作動流体は、供給ポート１１から制御ポート１２に供給されていないので、コントローラ３３は、供給用電磁弁３６のみに開弁させる電気信号を出力する。そして、供給用電磁弁３６が開弁状態になると、パイロット流体が、パイロットポート３８から供給用電磁弁３６を介して上側パイロット弁室２０Ａに供給されるので、ダイアフラム弁体３０が下向きに変位して、ピストン２８を下降させる。そして、ピストン２８は、弁ロッド２５を下降させ、供給側弁部２３をスプリング２６の付勢力に反して押し下げる。よって、作動流体が、供給ポート１１から制御ポート１２に供給される。
【００２５】
そして、制御ポート１２から出力される作動流体は、圧力センサ３５に圧力を検出され、その検出結果が、コントローラ３３に出力される。そして、コントローラ３３は、その検出結果と設定圧力信号を比較し、その比較結果に基づいて電気信号を生成する。そして、コントローラ３３は、その電気信号を供給用電磁弁３６と排出用電磁弁３７に出力し、上側パイロット弁室２０Ａのパイロット流体のパイロット圧力を所定値に調整する。このとき、制御ポート１２から出力される作動流体の一部は、フィードバック流路３１を介して下側パイロット弁室２０Ｂに帰還されて、その作動流体のフィードバック圧力がピストン２８の下端面に作用する。そして、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力と、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を下端面に受けて上昇しようとする力とがバランスすると、パイロット弁部２２が停止し、主弁部２１は、作動流体を設定圧力で制御できる位置において停止する。
【００２６】
ここで、ダイアフラム弁体３０は、ピストン２８の下端面より大径に形成されているため、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、ピストン２８の下端面が作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きい。そのため、ダイアフラム弁体３０は、パイロット流体のパイロット圧力による推力を増加させ、ピストン２８に伝達する。よって、図１の電空レギュレータ１は、低圧のパイロット流体で高圧の作動流体を制御することができる。具体的には、例えば、０．５Ｍｐａのパイロット圧力で、１．５Ｍｐａの作動流体を制御することができる。
【００２７】
それから、図１の電空レギュレータ１の設定圧力信号を１．５Ｍｐａから０．５Ｍｐａに小さくすると、コントローラ３３は、供給用電磁弁３６に対して閉弁させる電気信号を出力する一方、排出用電磁弁３７に開弁させる電気信号を出力するため、上側パイロット弁室２０Ａのパイロット流体が外部に排出される。一方、主弁部２１は、供給ポート１１から制御ポート１２に作動流体を１．５Ｍｐａで供給しているため、ピストン２８には、１．５Ｍｐａのフィードバック圧力が作用している。そのため、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力が、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を受けて上昇しようとする力より小さくなり、ダイアフラム弁体３０が上向きに変位して、ピストン２８を上昇させる。そして、ピストン２８の上昇に伴って、弁ロッド２５が上昇するため、供給側弁部２３は、スプリング２６の付勢力により復帰して、供給ポート１１と制御ポート１２を遮断する。また、弁ロッド２５が、係合リング４０を排出側弁部２４に係合させて上昇するため、排出側弁部２４は、スプリング２７の付勢力に反して上昇し、制御ポート１２と排出ポート１３を連通させる。よって、供給ポート１１に入力した作動流体が制御ポート１２に供給されなくなる一方、制御ポート１２の作動流体が排出ポート１３に排出されるようになるので、制御ポート１２の圧力が低下する。そして、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力と、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を受けて上昇しようとする力とがバランスすると、パイロット弁部２２が停止し、主弁部２１は、作動流体を０．５Ｍｐａに制御できる位置で停止する。
【００２８】
ここで、パイロット弁部２２は、ダイアフラム弁体３０が、パイロット流体のパイロット圧力の変動に迅速に反応し、低摺動で変位する。また、ピストン２８が、ゴムパッキン２９の表面に施されたハロゲン粒子により摩擦係数を低下されるため、ハロゲン化処理を施されていないゴムパッキンを使用する場合と比較して、摺動抵抗が約２分の１に低減される。そのため、パイロット弁部２２は、低摺動でパイロット弁室２０内を移動するので、設定圧力が１．５Ｍｐａから０．５Ｍｐａに急激に下げられても、その変動に迅速に対応することができる。また、パイロット弁部２２は、余分な圧力を加えられないので、オーバーシュートが少なくなる。
【００２９】
さらに、図１の電空レギュレータ１の設定圧力を連続的に大きくしていくと、コントローラ３３は、供給用電磁弁３６に対して開度を徐々に大きくするように電気信号を出力する一方、排出用電磁弁３７に対して閉弁させる電気信号を出力するため、上側パイロット弁室２０Ａのパイロット流体のパイロット圧力は、連続的に大きくなる。このとき、ピストン２８の下端面には、設定圧力を変動させる直前の制御ポート１２の圧力が、作動流体のフィードバック圧力として作用する。そのため、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力は、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を受けて上昇しようとする力より連続的に大きくなり、ダイアフラム弁体３０は、徐々に下向きに変位し、ピストン２８を下降させる。そして、ピストンの下降に伴って、弁ロッド２５が徐々に下降し、供給側弁部２３をスプリング２６の付勢力に反して徐々に押し下げていく。これにより、供給ポート１１から制御ポート１２に供給される作動流体の圧力が連続的に増加される。
【００３０】
このとき、ダイアフラム弁体３０は、低摺動で変位するので、ピストン２８に振動を伝達しにくい。しかも、ピストン２８のゴムパッキン２９が低摩擦処理を施されているので、ピストン２８のゴムパッキン２９と下側パイロット弁室２０Ｂとの摺接箇所がスティックスリップを起こしにくい。そのため、図１の電空レギュレータ１は、従来の電空レギュレータ２００（図６参照）と比較して、パイロット弁部２２から主弁部２１に伝達される摺動抵抗が小さくなり、図４に示すように、ヒステリシスが少なくなり、リニアリティが向上する。
【００３１】
従って、図１の電空レギュレータ１は、耐圧性と摺動抵抗の特性が相反するダイアフラム弁体３０とピストン２８を一体的に構成したことにより、高圧の作動流体を制御してもダイアフラム弁体３０が破損しなくなるとともに、応答性およびリニアリティを向上させることができるので、高圧の作動流体を精度良く制御することができるようになった。
【００３２】
この点、図５の電空レギュレータ１００は、例えば、１．５Ｍｐａ以上の圧縮空気を空気用入力ポート１０１に供給すると、圧縮空気のフィードバック圧力が、上側のダイアフラム弁体１０６の上面と下面、及び、下側のダイアフラム弁体１０７の上面に作用する。このとき、上側のダイアフラム弁体１０６は、上面と下面に作用する圧縮空気のフィードバック圧力が相殺されるため、破損する可能性が低い。しかし、下側のダイアフラム弁体１０７は、上面に圧縮空気のフィードバック圧力が作用し、下面に大気圧が作用するため、上面に作用する圧縮空気のフィードバック圧力が下面に作用する大気圧に相殺されず、破損する可能性が高い。しかも、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７に連結された案内軸１０４は、圧縮空気の受圧面が、主弁部１０３に覆われて狭く、また、主弁部１０３が案内軸１０４から離間しても、圧縮空気を案内軸１０４に形成された内部流路から下側パイロット弁室１０５Ｂ及び流路１１３を介して大気に排出するため、ダイアフラム弁体１０６，１０７の変位に何ら影響を与えず、下側のダイアフラム弁体１０７の破損を防止することはできない。
また、図６の電空レギュレータ２００は、設定圧力を１．５Ｍｐａに設定すると、ピストン２０２が、上面に作用するパイロット流体のパイロット圧力と、下面に作用する作動流体のフィードバック圧力との差圧に基づいて作動し、出力ポート２０７から作動流体を１．５Ｍｐａで出力する。しかし、このとき、ピストン２０２の摺動抵抗が大きい上に、ピストン２０２とパイロット弁室２０１の摺接箇所がスティックスリップを起こす場合があるため、作動流体を精度良く制御することができない。
【００３３】
また、図１の電空レギュレータ１は、ダイアフラム弁体３０の面積をピストン２８の下端面の面積より大きく設定したので、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を増圧し、ピストン２８を移動させる。よって、図１の電空レギュレータ１は、パイロット流体のパイロット圧力を効率よく駆動力に変換できる。
【００３４】
また、図１の電空レギュレータ１は、ピストン２８に装着されるゴムパッキン２９に低摩擦処理を施したことにより、ピストン２８が下側パイロット弁室２０Ｂを摺動するときに、ピストン２８のゴムパッキン２９が、下側パイロット弁室２０Ｂとの間に生じる摺動抵抗を低減させるとともに、作動流体の漏れを防止するので、少ない部品点数で効率良く流体制御の精度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態は、単なる例示にすぎず本発明を何ら限定するものではない。従って、本発明は、当然に、その要旨を逸脱しない範囲内での種々の変形、改良が可能である。
すなわち、例えば、上記実施の形態では、ダイアフラム弁体３０の受圧面積とピストン２８の受圧面積との比率を３．３：１に設定することにより、０．５Ｍｐａのパイロット流体で１．５Ｍｐａの作動流体を制御することを可能にした。
しかし、ダイアフラム弁体３０の受圧面積とピストン２８の受圧面積との比率を変えることにより、より高圧の作動流体を制御することが可能である。
【００３６】
また、例えば、パイロット弁室２０の内壁面に低摩擦処理を施してもよい。具体的には、特願平８−２４００９９号に開示されるように、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素又はフッ化黒鉛が分散されたＮｉ−Ｐ複合メッキをパイロット弁室２０の内壁面に施す。このとき、メッキ処理は、熱処理温度を３３０度、処理時間を２時間で行うことが望ましい。また、ポリテトラフルオロエチレン系グリスを塗布してもよい。この場合には、より一層ピストン２８の摺動抵抗を低減させることが可能になる。
また、例えば、上記実施の形態では、ニトリル製のゴムパッキン２９を使用しているが、金属製パッキンなどを使用してもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、ピストン２８の摺動抵抗を低くするために低摩擦処理を施したゴムパッキン２９を取り付けているが、ピストン２８にハロゲン化処理等の低摩擦処理を施してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の電空レギュレータによれば、電気信号に応じて調整されるパイロット流体のパイロット圧力に基づいて作動するパイロット弁部と、パイロット弁部の作動により作動流体の圧力を制御する主弁部と、を備えるものであって、前記パイロット弁部が、ピストンの上端面にダイアフラム弁体をネジ止めしたものであること、前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、前記作動流体のフィードバック圧力は、前記ピストンの下端面が受け、前記ダイアフラム弁体には作用しないものであるため、ダイアフラム弁体が、パイロット流体のパイロット圧力のみを受けて低摺動で変位するので、応答性及びリニアリティが向上し、高圧の流体を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態において、電空レギュレータの縦断面図である。
【図２】同じく、電空レギュレータの縦断面図であって、右半分は図１のＡ−Ａ断面図であり、左半分は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】同じく、電空レギュレータの概略構成図である。
【図４】同じく、電空レギュレータの流量特性を示す図である。
【図５】第１従来例の電空レギュレータの縦断面図である。
【図６】第２従来例の電空レギュレータの縦断面図である。
【図７】第２従来例の電空レギュレータの流量特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 電空レギュレータ
１１ 供給ポート
１２ 制御ポート
１３ 排出ポート
２１ 主弁部
２２ パイロット弁部
２８ ピストン
２９ ゴムパッキン
３０ ダイアフラム弁体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号に応じてパイロット流体のパイロット圧力を調整することにより、作動流体の圧力を制御する電空レギュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気信号により流体圧を制御するものとして、例えば、図５の電空レギュレータ１００がある。図５の電空レギュレータ１００は、空気用制御部１３０とガス用制御部１３１とを備えている。
【０００３】
空気用制御部１３０は、空気用入力ポート１０１と空気用出力ポート１０２の連通を制御する空気用弁部１０３に、案内軸１０４が当接している。その案内軸１０４は、パイロット弁室１０５を上下に区画する一対のダイアフラム弁体１０６，１０７に連結されている。そして、上側パイロット弁室１０５Ａには、空気用入力ポート１０１が、オリフィス１０８を備える流路１０９を介して連通するとともに、ノズルフラッパ機構１１０により背圧を調整されるノズル１１１が、連通している。また、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間には、空気用入力ポート１０１が、流路１０９から分岐した流路１１２を介して連通している。さらに、下側パイロット弁室１０５Ｂには、流路１１３を介して大気が連通している。
また、ガス用制御部１３１は、ガス用入力ポート１２１とガス用出力ポート１２２との連通を制御するガス用弁部１２３を駆動させる一対のダイアフラム弁体１２４，１２５を備え、そのダイアフラム弁体１２４，１２５は、作動室１２６に配設されている。そして、上側作動室１２６Ａは、流路１２７を介して空気用出力ポート１０２に連通している。
【０００４】
そして、図５の電空レギュレータ１００は、空気用入力ポート１０１に空気を入力させると、空気の一部が、上側パイロット弁室１０５Ａと、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間に供給される。このとき、上側パイロット弁室１０５Ａの圧力は、ノズルフラッパ機構１１０に調整されたノズル１１１の背圧に基づいて調整される。そして、上側パイロット弁室１０５Ａの圧力が、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間の圧力より高くなると、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７は、下向きに変位して、案内軸１０４を下方に移動させる。これに伴って、案内軸１０４は、空気用弁部１０３を押し下げ、空気用入力ポート１０１と空気用出力ポート１０２を連通させる。よって、空気が、空気用入力ポート１０１から空気用出力ポート１０２に所定圧で供給される。そして、空気用出力ポート１０２に供給された空気の一部は、流路１２７を介して上側作動室１２６Ａに供給される。そのため、一対のダイアフラム弁体１２４，１２５は、下向きに変位して、ガス用弁部１２３を押し下げ、ガス用入力ポート１２１とガス用出力ポート１２２を連通させる。よって、ガスが、ガス用入力ポート１２１からガス用出力ポート１２２に所定圧で供給される。
【０００５】
従って、図５の電空レギュレータ１００は、ノズル１１１の背圧に応じて上側パイロット弁室１０５Ａの圧力を制御することにより、空気用弁部１０３とガス用弁部１２３を所定量移動させるため、空気とガスを同時に設定圧に制御することができる。
【０００６】
しかしながら、図５の電空レギュレータ１００は、耐圧性の低いダイアフラム弁体を受圧体として使用していたため、高圧の流体を制御することができなかった。すなわち、図５の電空レギュレータ１００では、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７の間に空気用入力ポート１０１が連通し、下側パイロット弁室１０５Ｂに大気が連通していたため、下側のダイアフラム弁体１０７は、上面に、空気用入力ポート１０１に入力した空気の圧力が作用し、下面に、大気圧が作用していた。そして、一般的に、ダイアフラム弁体１０６，１０７は、ゴム製であり、動きを迅速にするために薄肉で構成されているため、最大でも約１．０Ｍｐａの耐圧性しかないので、空気用入力ポート１０１に１．０Ｍｐａ以上の作動流体を入力させると、その作動流体のフィードバック圧力により、下側のダイアフラム弁体１０７が破損するおそれがあった。しかも、一般的に、空気用入力ポート１０１に入力した空気は、内部流路において減圧されて空気用出力ポート１０２に供給されるため、図５の電空レギュレータ１００の受圧構造では、１．０Ｍｐａ以上の作動流体を制御することは、事実上不可能であった。この点、例えば、射出成形では、電空レギュレータが、樹脂を押し出す圧力を制御するために使用されているが、樹脂の性質等から樹脂を押し出す圧力が１．０Ｍｐａ以上必要な場合があり、かかる場合には、図５の電空レギュレータ１００では対処することができず、問題であった。
【０００７】
そこで、本出願人は、特願平９−３５０９５７号において、ダイアフラム弁体１０６，１０７より耐圧性が高いピストンを受圧体として使用する図６の電空レギュレータ２００を提案した。図６の電空レギュレータ２００は、パイロット弁室２０１が、ピストン２０２により上下に区画されている。そして、上側パイロット弁室２０１Ａは、コントローラ２０３から出力される電気信号に応じて開閉する供給用電磁弁２０４と排出用電磁弁２０５に連通し、下側パイロット弁室２０１Ｂは、流路２０６を介して出力ポート２０７に連通している。そして、ピストン２０２は、上側パイロット弁室２０１Ａに作用するパイロット流体のパイロット圧力と、下側パイロット弁室２０１Ｂに作用する出力ポート２０７から帰還される作動流体のフィードバック圧力との差圧に基づいてパイロット弁室２０１内を摺動することにより、主弁部２０８を駆動させる。これにより、主弁部２０８は、入力ポート２０９、出力ポート２０７、排出ポート２１０の連通を制御し、作動流体を設定圧力で出力ポート２０７から出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６の電空レギュレータ２００は、以下の点が問題であった。
（１）すなわち、図６の電空レギュレータ２００は、ピストン２０２がパイロット弁室２０１内を摺動するときの摺動抵抗が大きいため、設定圧力の変動に迅速に対応できない場合があった。この不具合の対応策として、図６の電空レギュレータ２００は、作動流体を設定圧力に制御するために必要なパイロット圧力以上のパイロット圧力をピストン２０２に作用させ、応答性を向上させていた。しかし、このような対応は、オーバーシュートの要因になり、問題であった。
【０００９】
（２）また、図６の電空レギュレータ２００は、連続的に圧力を変動させると、ピストン２０２とパイロット弁室２０１の摺接箇所がスティックスリップを起こし、その振動が主弁部２０８に伝達されてしまっていた。そのため、図６の電空レギュレータ２００では、図７に示すように、階段状の特性が出てしまい、ヒステリシスが大きく、リニアリティが劣化させてしまっていた。そのため、図６の電空レギュレータ２００では、作動流体を精度良く制御することが困難であった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高圧の作動流体を精度良く制御することができる電空レギュレータ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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載する発明は、電気信号に応じて調整されるパイロット流体のパイロット圧力に基づいて作動するパイロット弁部と、パイロット弁部の作動により作動流体の圧力を制御する主弁部と、を備える電空レギュレータにおいて、前記パイロット弁部が、ピストンの上端面にダイアフラム弁体をネジ止めしたものであること、前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、前記作動流体のフィードバック圧力は、前記ピストンの下端面が受け、前記ダイアフラム弁体には作用しないこと、を特徴とする。
【００１２】
上記構成を有する請求項１に記載の発明は、電気信号に応じてパイロット流体のパイロット圧力を調整すると、パイロット弁部は、ダイアフラム弁体がパイロット流体の圧力を受けて変位しようとする力と、ピストンが作動流体のパイロット圧力を受けて移動しようとする力との差に基づいて作動し、その作動に従って、主弁部が作動流体の圧力を制御する。このとき、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受けるので、ダイアフラム弁体には、作動流体のフィードバック圧力が作用しない。そのため、本発明の電空レギュレータは、作動流体の設定圧力を１．０Ｍｐａ以上に設定しても、図５の電空レギュレータ１００のようにダイアフラム弁体が破損することがなく、適切に作動流体を制御することができる。また、ダイアフラム弁体が低摺動で変位してピストンを移動させるので、パイロット弁部は、図６の電空レギュレータ２００と比較して、設定圧力の変動に対する応答性が向上し、設定圧力の変動に迅速に反応することが可能になる。また、パイロット弁部が、作動時にスティックスリップを起こしにくく、パイロット弁部から主弁部に伝達される振動の振幅が小さくなるので、ヒステリシスが小さくなり、リニアリティを向上させることができる。
【００１３】
従って、請求項１に記載する発明は、ダイアフラム弁体が、パイロット流体のパイロット圧力のみを受けて低摺動で変位するので、応答性及びリニアリティが向上し、高圧の作動流体を精度良く制御することができる。ここで、ダイアフラム弁体とピストンは、耐圧性と摺動抵抗に関して相反する特性を有し、かかるダイアフラム弁体をピストンの上端面にネジ止めして構成することにより、高圧の流体を精度良く制御することを実現することは、図５及び図６の電空レギュレータ１００，２００からは予測不可能である。なぜなら、図５の電空レギュレータ１００は、耐圧性の低いダイアフラム弁体１０６，１０７からなるパイロット弁部が、案内軸１０４を介して主弁部１０３を駆動させており、その案内軸１０４は、ダイアフラム弁体１０６，１０７の変位に何ら関与するものではないからである。また、図６の電空レギュレータ２００は、摺動抵抗が大きいピストン２０２を受圧体として使用し、高圧の流体制御を可能ならしめているからである。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明は、前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、を特徴とする。
上記構成を有する請求項１に記載の発明は、パイロット流体のパイロット圧力が、作動流体のフィードバック圧力より小さくても、パイロット弁部においてダイアフラム弁体がパイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、ピストンの下端面が作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいので、ダイアフラム弁体は、パイロット流体のパイロット圧力を増大させてピストンを移動させることが可能である。
従って、請求項１に記載の発明は、上記に記載の発明の効果に加え、パイロット弁部が、パイロット流体のパイロット圧力を効率的に駆動力に変換することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、低摩擦処理が施され、ピストンに装着される低摩擦部材を有すること、を特徴とする。
上記構成を有する請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の作用に加え、例えば、特願平８−２４００９９号に開示されるように、薬品に浸漬されて表面を改質させることにより摺動抵抗を低減させた低摺動部材を、ピストンに装着する。これにより、低摩擦部材を備えないピストンと比較して、ピストンの摺動抵抗を約２分の１に低減させることができる。
従って、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、パイロット弁部の摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、低摩擦部材が、ゴムパッキンであること、を特徴とする。
上記構成を有する請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の作用に加え、例えば、低摺動処理を施したリング状のニトリル製のゴムパッキンを、ピストンに装着する。これにより、ピストンの摺動抵抗を低減させるとともに、作動流体のフィードバック圧力がダイアフラム弁体に作用することを防止できる。
従って、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の効果に加え、少ない部材点数で、流体制御の精度を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、ピストンが摺接する面に低摩擦処理を施すこと、を特徴する。
上記構成を有する請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明の作用に加え、例えば、特願平８−２４００９９号に開示されるように、ピストンが摺接する面に、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素又はフッ化黒鉛が分散されたＮｉ−Ｐ複合メッキを施す。これにより、ピストンが摺動すると、ゲル状になったテフロン（「テフロン」は登録商標。以下同じ）粒子が互いに融合し、同時にテフロン粒子とニッケルリン合金内のテフロン粒子とが融合することによって、ピストンが摺接する面に分散したテフロン粒子が溶けた潤滑性メッキ膜が表面を滑らかにするとともに、テフロン粒子が融合することでテフロン粒子の脱落を少なくする。そのため、ピストンが摺接する面に低摩擦処理を施さない場合と比較して、ピストンの摺動抵抗を約３分の１に低減させることができる。
従って、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、パイロット弁部の摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る電空レギュレータの実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２に示す電空レギュレータ１は、作動流体を設定圧力に制御するように駆動する駆動部２と、駆動部２の駆動を制御する制御部３とを備えている。
【００１９】
先ず、駆動部２について説明する。駆動部２は、第１〜第４ブロック４〜７を連結したものである。すなわち、第１ブロック４は、電空レギュレータ１をブラケット８にネジ止めするためのネジ孔９が形成されるとともに、上面にボス１０が突設されている。また、第２ブロック５の側面には、供給ポート１１、制御ポート１２、排出ポート１３が形成され、供給ポート１１と排出ポート１３は、第２ブロック５の側面に形成された嵌合凹部１４，１５及び貫通孔１４，１５に連通する貫通孔１６を介して制御ポート１２に連通している。また、第３ブロック６は、下面にボス１７が突設されている。そして、これらの第１〜第３ブロック４〜６は、第１ブロック４のボス１０と第３ブロック６のボス１７を第２ブロック５の嵌合凹部１４，１５にシール部材１８，１９を介在させてはめ込んだ状態で連結されることにより、作動流体の内部流路が形成されている。また、第３ブロック６と第４ブロック７は、第３ブロック６の上面と第４ブロック７の下面に形成された凹部を接合するように連結され、後述するパイロット弁部２２が収納されるパイロット弁室２０を形成している。そして、第３ブロック６には、パイロット弁室２０とボス１７のボス孔１７ａを連通させる貫通孔６ａが形成されている。
【００２０】
また、駆動部２には、作動流体を設定圧力に制御するために、作動流体の圧力を制御する主弁部２１と、主弁部２１を駆動させるパイロット弁部２２とを備えている。
主弁部２１は、供給側弁部２３、排出側弁部２４、弁ロッド２５を備えている。供給側弁部２３は、第１ブロック４のボス孔１０ａに摺動可能に保持され、スプリング２６により上向きに付勢されている。また、排出側弁部２４は、第３ブロック６のボス孔１７ａに摺動可能に保持され、スプリング２７により下向きに付勢されている。また、弁ロッド２５は、パイロット弁室２０、貫通孔６ａ、排出側弁部２４、貫通孔１６に摺動可能に挿通され、下端部が供給側弁部２３に当接している。そして、弁ロッド２５には、上向きに摺動したときに排出側弁部２４に係合する係合リング４０が取り付けられている。
【００２１】
一方、パイロット弁部２２は、弁ロッド２５の上端部が連結するピストン２８を備えている。そのピストン２８は、パイロット弁室２０と摺接する面には、リング状のゴムパッキン２９が装着されている。ここで、ゴムパッキン２９は、ピストン２８とパイロット弁室２０の内壁面との摺動抵抗を低くするために、低摩擦処理が施されている。ここで、本実施の形態のゴムパッキン２９は、リング状のニトリルゴムをアフトリートと酢酸エチルを混合した薬品に所定時間浸漬させたものであり、表面が科学的に改質されて、摺動抵抗が低くされている。このようなピストン２８には、ダイアフラム弁体３０がネジ止めされている。そのダイアフラム弁体３０は、ピストン２８の下端面より大径に形成されている。ここで、本実施の形態のダイアフラム弁体３０の面積は、ピストン２８の下端面の面積の約３．３倍に設定されている。そして、ダイアフラム弁体３０の外周縁は、第３ブロック６と第４ブロック７に狭持され、気密性を確保した状態でパイロット弁室２０を上側パイロット弁室２０Ａと下側パイロット弁室２０Ｂに区画している。そして、上側パイロット弁室２０Ａは、後述する制御部３が接続し、下側パイロット弁室２０Ｂには、フィードバック流路３１を介して制御ポート１２が連通している。
【００２２】
次に、制御部３について説明する。図３に示すように、制御部３は、不図示の制御装置をＯＮすることにより電源用コネクタ３２を介して電圧が供給されると起動するコントローラ３３を備えている。そのコントローラ３３は、不図示の制御装置に接続する設定圧力用コネクタ３４、制御ポート１２の圧力を検出する圧力センサ３５、非通電時には閉弁するノーマル・クローズタイプの供給用電磁弁３６、排出用電磁弁３７に接続しており、設定圧力用コネクタ３４を介して入力した設定圧力信号と圧力センサ３５が検出した検出結果との比較結果に基づいて電気信号を生成し、その電気信号を供給用電磁弁３６及び排出用電磁弁３７に出力する電気回路を備えている。また、供給用電磁弁３６は、入力ポート（不図示）が第４ブロック７に形成されたパイロットポート３８に連通し、出力ポート（不図示）が駆動部２の上側パイロット弁室２０Ａに連通している。一方、排出用電磁弁３７は、入力ポート（不図示）が駆動部２の上側パイロット弁室２０Ａに連通し、出力ポート（不図示）が外部に連通している。
【００２３】
従って、図１及び図２に示す電空レギュレータ１は、不図示の制御装置の電源をＯＮしない場合には、電圧が、電源用コネクタ３２を介してコントローラ３３に供給されない。そのため、コントローラ３３は電気信号を出力しないので、供給用電磁弁３６及び排出用電磁弁３７が閉弁状態にあり、上側パイロット弁室２０Ａにパイロット流体が供給されない。よって、パイロット弁部２２が主弁部２１を駆動させないので、主弁部２１は、供給ポート１１、制御ポート１２、排出ポート１３を閉鎖した状態で停止している。
【００２４】
そこで、図１の電空レギュレータ１の供給圧力とパイロット圧力を投入し、不図示の不図示の電源をＯＮすると、コントローラ３３は、電源用コネクタ３２を介して電圧を供給されて起動する。そして、コントローラ３３は、設定圧力用コネクタ３４を介して入力した設定圧力信号と、圧力センサ３５が制御ポート１２の圧力を検出して出力した検出結果を比較し、その比較結果に基づいて電気信号を生成し、その電気信号を供給用電磁弁３６に出力する。この時点では、作動流体は、供給ポート１１から制御ポート１２に供給されていないので、コントローラ３３は、供給用電磁弁３６のみに開弁させる電気信号を出力する。そして、供給用電磁弁３６が開弁状態になると、パイロット流体が、パイロットポート３８から供給用電磁弁３６を介して上側パイロット弁室２０Ａに供給されるので、ダイアフラム弁体３０が下向きに変位して、ピストン２８を下降させる。そして、ピストン２８は、弁ロッド２５を下降させ、供給側弁部２３をスプリング２６の付勢力に反して押し下げる。よって、作動流体が、供給ポート１１から制御ポート１２に供給される。
【００２５】
そして、制御ポート１２から出力される作動流体は、圧力センサ３５に圧力を検出され、その検出結果が、コントローラ３３に出力される。そして、コントローラ３３は、その検出結果と設定圧力信号を比較し、その比較結果に基づいて電気信号を生成する。そして、コントローラ３３は、その電気信号を供給用電磁弁３６と排出用電磁弁３７に出力し、上側パイロット弁室２０Ａのパイロット流体のパイロット圧力を所定値に調整する。このとき、制御ポート１２から出力される作動流体の一部は、フィードバック流路３１を介して下側パイロット弁室２０Ｂに帰還されて、その作動流体のフィードバック圧力がピストン２８の下端面に作用する。そして、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力と、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を下端面に受けて上昇しようとする力とがバランスすると、パイロット弁部２２が停止し、主弁部２１は、作動流体を設定圧力で制御できる位置において停止する。
【００２６】
ここで、ダイアフラム弁体３０は、ピストン２８の下端面より大径に形成されているため、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、ピストン２８の下端面が作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きい。そのため、ダイアフラム弁体３０は、パイロット流体のパイロット圧力による推力を増加させ、ピストン２８に伝達する。よって、図１の電空レギュレータ１は、低圧のパイロット流体で高圧の作動流体を制御することができる。具体的には、例えば、０．５Ｍｐａのパイロット圧力で、１．５Ｍｐａの作動流体を制御することができる。
【００２７】
それから、図１の電空レギュレータ１の設定圧力信号を１．５Ｍｐａから０．５Ｍｐａに小さくすると、コントローラ３３は、供給用電磁弁３６に対して閉弁させる電気信号を出力する一方、排出用電磁弁３７に開弁させる電気信号を出力するため、上側パイロット弁室２０Ａのパイロット流体が外部に排出される。一方、主弁部２１は、供給ポート１１から制御ポート１２に作動流体を１．５Ｍｐａで供給しているため、ピストン２８には、１．５Ｍｐａのフィードバック圧力が作用している。そのため、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力が、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を受けて上昇しようとする力より小さくなり、ダイアフラム弁体３０が上向きに変位して、ピストン２８を上昇させる。そして、ピストン２８の上昇に伴って、弁ロッド２５が上昇するため、供給側弁部２３は、スプリング２６の付勢力により復帰して、供給ポート１１と制御ポート１２を遮断する。また、弁ロッド２５が、係合リング４０を排出側弁部２４に係合させて上昇するため、排出側弁部２４は、スプリング２７の付勢力に反して上昇し、制御ポート１２と排出ポート１３を連通させる。よって、供給ポート１１に入力した作動流体が制御ポート１２に供給されなくなる一方、制御ポート１２の作動流体が排出ポート１３に排出されるようになるので、制御ポート１２の圧力が低下する。そして、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力と、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を受けて上昇しようとする力とがバランスすると、パイロット弁部２２が停止し、主弁部２１は、作動流体を０．５Ｍｐａに制御できる位置で停止する。
【００２８】
ここで、パイロット弁部２２は、ダイアフラム弁体３０が、パイロット流体のパイロット圧力の変動に迅速に反応し、低摺動で変位する。また、ピストン２８が、ゴムパッキン２９の表面に施されたハロゲン粒子により摩擦係数を低下されるため、ハロゲン化処理を施されていないゴムパッキンを使用する場合と比較して、摺動抵抗が約２分の１に低減される。そのため、パイロット弁部２２は、低摺動でパイロット弁室２０内を移動するので、設定圧力が１．５Ｍｐａから０．５Ｍｐａに急激に下げられても、その変動に迅速に対応することができる。また、パイロット弁部２２は、余分な圧力を加えられないので、オーバーシュートが少なくなる。
【００２９】
さらに、図１の電空レギュレータ１の設定圧力を連続的に大きくしていくと、コントローラ３３は、供給用電磁弁３６に対して開度を徐々に大きくするように電気信号を出力する一方、排出用電磁弁３７に対して閉弁させる電気信号を出力するため、上側パイロット弁室２０Ａのパイロット流体のパイロット圧力は、連続的に大きくなる。このとき、ピストン２８の下端面には、設定圧力を変動させる直前の制御ポート１２の圧力が、作動流体のフィードバック圧力として作用する。そのため、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を受けて下向きに変位しようとする力は、ピストン２８が作動流体のフィードバック圧力を受けて上昇しようとする力より連続的に大きくなり、ダイアフラム弁体３０は、徐々に下向きに変位し、ピストン２８を下降させる。そして、ピストンの下降に伴って、弁ロッド２５が徐々に下降し、供給側弁部２３をスプリング２６の付勢力に反して徐々に押し下げていく。これにより、供給ポート１１から制御ポート１２に供給される作動流体の圧力が連続的に増加される。
【００３０】
このとき、ダイアフラム弁体３０は、低摺動で変位するので、ピストン２８に振動を伝達しにくい。しかも、ピストン２８のゴムパッキン２９が低摩擦処理を施されているので、ピストン２８のゴムパッキン２９と下側パイロット弁室２０Ｂとの摺接箇所がスティックスリップを起こしにくい。そのため、図１の電空レギュレータ１は、従来の電空レギュレータ２００（図６参照）と比較して、パイロット弁部２２から主弁部２１に伝達される摺動抵抗が小さくなり、図４に示すように、ヒステリシスが少なくなり、リニアリティが向上する。
【００３１】
従って、図１の電空レギュレータ１は、耐圧性と摺動抵抗の特性が相反するダイアフラム弁体３０とピストン２８を一体的に構成したことにより、高圧の作動流体を制御してもダイアフラム弁体３０が破損しなくなるとともに、応答性およびリニアリティを向上させることができるので、高圧の作動流体を精度良く制御することができるようになった。
【００３２】
この点、図５の電空レギュレータ１００は、例えば、１．５Ｍｐａ以上の圧縮空気を空気用入力ポート１０１に供給すると、圧縮空気のフィードバック圧力が、上側のダイアフラム弁体１０６の上面と下面、及び、下側のダイアフラム弁体１０７の上面に作用する。このとき、上側のダイアフラム弁体１０６は、上面と下面に作用する圧縮空気のフィードバック圧力が相殺されるため、破損する可能性が低い。しかし、下側のダイアフラム弁体１０７は、上面に圧縮空気のフィードバック圧力が作用し、下面に大気圧が作用するため、上面に作用する圧縮空気のフィードバック圧力が下面に作用する大気圧に相殺されず、破損する可能性が高い。しかも、一対のダイアフラム弁体１０６，１０７に連結された案内軸１０４は、圧縮空気の受圧面が、主弁部１０３に覆われて狭く、また、主弁部１０３が案内軸１０４から離間しても、圧縮空気を案内軸１０４に形成された内部流路から下側パイロット弁室１０５Ｂ及び流路１１３を介して大気に排出するため、ダイアフラム弁体１０６，１０７の変位に何ら影響を与えず、下側のダイアフラム弁体１０７の破損を防止することはできない。
また、図６の電空レギュレータ２００は、設定圧力を１．５Ｍｐａに設定すると、ピストン２０２が、上面に作用するパイロット流体のパイロット圧力と、下面に作用する作動流体のフィードバック圧力との差圧に基づいて作動し、出力ポート２０７から作動流体を１．５Ｍｐａで出力する。しかし、このとき、ピストン２０２の摺動抵抗が大きい上に、ピストン２０２とパイロット弁室２０１の摺接箇所がスティックスリップを起こす場合があるため、作動流体を精度良く制御することができない。
【００３３】
また、図１の電空レギュレータ１は、ダイアフラム弁体３０の面積をピストン２８の下端面の面積より大きく設定したので、ダイアフラム弁体３０がパイロット流体のパイロット圧力を増圧し、ピストン２８を移動させる。よって、図１の電空レギュレータ１は、パイロット流体のパイロット圧力を効率よく駆動力に変換できる。
【００３４】
また、図１の電空レギュレータ１は、ピストン２８に装着されるゴムパッキン２９に低摩擦処理を施したことにより、ピストン２８が下側パイロット弁室２０Ｂを摺動するときに、ピストン２８のゴムパッキン２９が、下側パイロット弁室２０Ｂとの間に生じる摺動抵抗を低減させるとともに、作動流体の漏れを防止するので、少ない部品点数で効率良く流体制御の精度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態は、単なる例示にすぎず本発明を何ら限定するものではない。従って、本発明は、当然に、その要旨を逸脱しない範囲内での種々の変形、改良が可能である。
すなわち、例えば、上記実施の形態では、ダイアフラム弁体３０の受圧面積とピストン２８の受圧面積との比率を３．３：１に設定することにより、０．５Ｍｐａのパイロット流体で１．５Ｍｐａの作動流体を制御することを可能にした。
しかし、ダイアフラム弁体３０の受圧面積とピストン２８の受圧面積との比率を変えることにより、より高圧の作動流体を制御することが可能である。
【００３６】
また、例えば、パイロット弁室２０の内壁面に低摩擦処理を施してもよい。具体的には、特願平８−２４００９９号に開示されるように、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素又はフッ化黒鉛が分散されたＮｉ−Ｐ複合メッキをパイロット弁室２０の内壁面に施す。このとき、メッキ処理は、熱処理温度を３３０度、処理時間を２時間で行うことが望ましい。また、ポリテトラフルオロエチレン系グリスを塗布してもよい。この場合には、より一層ピストン２８の摺動抵抗を低減させることが可能になる。
また、例えば、上記実施の形態では、ニトリル製のゴムパッキン２９を使用しているが、金属製パッキンなどを使用してもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、ピストン２８の摺動抵抗を低くするために低摩擦処理を施したゴムパッキン２９を取り付けているが、ピストン２８にハロゲン化処理等の低摩擦処理を施してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の電空レギュレータによれば、電気信号に応じて調整されるパイロット流体のパイロット圧力に基づいて作動するパイロット弁部と、パイロット弁部の作動により作動流体の圧力を制御する主弁部と、を備えるものであって、前記パイロット弁部が、ピストンの上端面にダイアフラム弁体をネジ止めしたものであること、前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、前記作動流体のフィードバック圧力は、前記ピストンの下端面が受け、前記ダイアフラム弁体には作用しないものであるため、ダイアフラム弁体が、パイロット流体のパイロット圧力のみを受けて低摺動で変位するので、応答性及びリニアリティが向上し、高圧の流体を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態において、電空レギュレータの縦断面図である。
【図２】同じく、電空レギュレータの縦断面図であって、右半分は図１のＡ−Ａ断面図であり、左半分は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】同じく、電空レギュレータの概略構成図である。
【図４】同じく、電空レギュレータの流量特性を示す図である。
【図５】第１従来例の電空レギュレータの縦断面図である。
【図６】第２従来例の電空レギュレータの縦断面図である。
【図７】第２従来例の電空レギュレータの流量特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 電空レギュレータ
１１ 供給ポート
１２ 制御ポート
１３ 排出ポート
２１ 主弁部
２２ パイロット弁部
２８ ピストン
２９ ゴムパッキン
３０ ダイアフラム弁体
Claims (4)
- 電気信号に応じて調整されるパイロット流体のパイロット圧力に基づいて作動するパイロット弁部と、前記パイロット弁部の作動により作動流体の圧力を制御する主弁部と、を備える電空レギュレータにおいて、
前記パイロット弁部が、ピストンの上端面にダイアフラム弁体をネジ止めしたものであること、
前記ダイアフラム弁体が前記パイロット流体のパイロット圧力を受ける受圧面積は、前記ピストンの下端面が前記作動流体のフィードバック圧力を受ける受圧面積より大きいこと、
前記作動流体のフィードバック圧力は、前記ピストンの下端面が受け、前記ダイアフラム弁体には作用しないこと、を特徴とする電空レギュレータ。 - 請求項１に記載する電空レギュレータであって、
低摩擦処理が施され、前記ピストンに装着される低摩擦部材を有すること、を特徴とする電空レギュレータ。 - 請求項２に記載する電空レギュレータであって、
前記低摩擦部材が、ゴムパッキンであること、を特徴とする電空レギュレータ。 - 請求項１に記載する電空レギュレータであって、
前記ピストンに低摩擦処理を施すこと、を特徴する電空レギュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062842A JP4640894B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 電空レギュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062842A JP4640894B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 電空レギュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002266802A JP2002266802A (ja) | 2002-09-18 |
| JP4640894B2 true JP4640894B2 (ja) | 2011-03-02 |
Family
ID=18921926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001062842A Expired - Fee Related JP4640894B2 (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 電空レギュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4640894B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4668027B2 (ja) * | 2005-10-17 | 2011-04-13 | シーケーディ株式会社 | 薬液供給システム |
| JP4648278B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2011-03-09 | 株式会社チノー | 背圧弁制御装置 |
| KR101982592B1 (ko) * | 2017-08-29 | 2019-05-28 | 주식회사 유니락 | 레귤레이터 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63109001U (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | ||
| JPH03288100A (ja) * | 1990-04-02 | 1991-12-18 | Ckd Corp | 圧力制御弁 |
| JPH09119557A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-06 | Ckd Corp | 圧力比例制御弁における圧力制御方法及び圧力比例制御弁 |
| JPH1088162A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-07 | Ckd Corp | 摺動部材 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63109001A (ja) * | 1986-10-28 | 1988-05-13 | 富士産業株式会社 | ベニヤ単板用接着糸の接着方法 |
-
2001
- 2001-03-07 JP JP2001062842A patent/JP4640894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63109001U (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | ||
| JPH03288100A (ja) * | 1990-04-02 | 1991-12-18 | Ckd Corp | 圧力制御弁 |
| JPH09119557A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-06 | Ckd Corp | 圧力比例制御弁における圧力制御方法及び圧力比例制御弁 |
| JPH1088162A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-07 | Ckd Corp | 摺動部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002266802A (ja) | 2002-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5393434A (en) | Liquid chromatography method | |
| US6233956B1 (en) | Expansion valve | |
| JP4035728B2 (ja) | サックバックバルブ | |
| US6386509B1 (en) | Back pressure control valve | |
| JPS6227809A (ja) | 制御弁 | |
| US20050253100A1 (en) | Flow control valve | |
| US6889706B2 (en) | Flow rate control apparatus | |
| US6363959B1 (en) | Fluid pressure regulator with differential pressure setting control | |
| US6305264B1 (en) | Actuator control circuit | |
| KR20090013239A (ko) | 유체 압력 조절기 | |
| CA2051340A1 (en) | Back pressure regulating valve for ultra high pressures | |
| US5694965A (en) | Pneumatic pressure regulator | |
| JP4640894B2 (ja) | 電空レギュレータ | |
| JPH10133744A (ja) | 切換弁用圧力調節弁 | |
| JP4426136B2 (ja) | 流量制御弁 | |
| JP2006010038A (ja) | サックバックバルブ | |
| US11674603B2 (en) | Diaphragm valve and flow rate control device | |
| US4753263A (en) | Electrohydraulic regulating valves | |
| US6092783A (en) | Pressure regulating valve with optimized deaeration | |
| JP2002023856A (ja) | 液体用減圧弁 | |
| KR20200085326A (ko) | 밸브장치 및 그 제어장치를 사용한 제어방법, 유체 제어장치 및 반도체 제조장치 | |
| WO2021131631A1 (ja) | ダイヤフラムバルブ、流量制御装置、流体制御装置、及び半導体製造装置 | |
| US3425434A (en) | Controllable,unitary regulator and relief valve | |
| JP2553345B2 (ja) | 圧力制御弁 | |
| JPS63211409A (ja) | 圧力制御弁 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070807 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100730 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100803 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100924 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101012 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101029 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101124 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101125 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4640894 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |