JP4874468B2 - Pilot type solenoid valve and fluid pressure cylinder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイロット式電磁弁及びそれを備えた流体圧シリンダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、図6に示すように、例えばエアシリンダ等を駆動制御するためにパイロット式電磁弁181が用いられる。このパイロット式電磁弁181では、弁収容ケーシング182内にスプール弁183が摺動可能に設けられている。このスプール弁183は、パイロット駆動部184と共に形成されたパイロット圧作用室185に往復動可能に収容された大径ピストン186と一体的に移動する。そして、パイロット駆動部184に設けられた第1及び第2の弁部187,188が開閉されることにより、大径ピストン186の受圧面にパイロット圧が付与され、スプール弁183が移動するようになっている。なお、スプール弁183の他端側に設けられた小径ピストン195には常時エア圧がかかっている。
【0003】
弁収容ケーシング182は、1つの給気ポート189と、第1及び第2出力ポート190,191と、第1及び第2排気ポート192,193とを有する。そして、スプール弁183が一方の切換位置(図6に示す位置)に移動することにより、給気ポート189及び第1出力ポート190が互いに連通し、第2出力ポート191及び第2排気ポート193が互いに連通する。又、スプール弁183が別の切換位置(図示しない)に移動することにより、給気ポート189及び第2出力ポート191が互いに連通し、第1出力ポート190及び第1排気ポート192が互いに連通する。上述したように、各ポート189〜193の連通が切り換えられることにより、エアシリンダに設けられたロッドが出没するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のパイロット式電磁弁181においては、弁収容ケーシング182の一側面において各ポート189〜193がスプール弁183の軸線方向に沿って並んで配置されているため、スプール弁183の軸線方向における弁収容ケーシング182の寸法が大きくなる。すなわち、パイロット式電磁弁181の大部分を占める弁収容ケーシング182が大型化すれば、パイロット式電磁弁181全体が大型化することとなる。
【0005】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能なパイロット式電磁弁を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、流体供給ポートと、この流体供給ポートに導入される流体をアクチュエータに供給する複数の出力ポートとを備えた弁収容ケーシング内に、スプール弁を2位置間で往復移動可能に収容し、前記スプール弁の両端部側に第1圧力作用室及び第2圧力作用室を設け、前記第1圧力作用室に大径ピストンを設けるとともに、前記第2圧力作用室にスプール弁と一体化された小径ピストンを設け、前記大径ピストンにパイロット圧を付与することによりスプール弁を移動させるようにしたパイロット式電磁弁において、前記スプール弁の内部に流体通路を設け、前記スプール弁が第1切換位置に移動したときに前記第2圧力作用室と特定の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、前記スプール弁が第2切換位置に移動したときに前記第2圧力作用室と他の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、前記スプール弁は、内部に可動鉄心を有するコイルに通電することによって駆動され、前記可動鉄心と前記スプール弁とは、それらの軸線が対向して平行となる位置関係をもって配置され、前記流体供給ポートは、前記弁収容ケーシングにおいて前記出力ポートが配置されている側面に対し直交する側面に配置されていることを要旨とする。
【0007】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のパイロット式電磁弁において、前記弁収容ケーシングには、前記第2圧力作用室に通じる流体供給通路が形成され、前記流体供給ポートからは、前記流体供給通路を介して前記第2圧力作用室に流体が常時供給されていることを要旨とする。
【0008】
請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載のパイロット式電磁弁において、前記弁収容ケーシングには、アクチュエータから流れる流体を排出し、かつ端部に排気ポートを有する流体排出通路が設けられ、この流体排出通路は、前記第1圧力作用室内の流体を排出することを兼ねていることを要旨とする。
【0009】
請求項4に記載の発明では、シリンダチューブ内に移動体を往復移動可能に収容し、その移動体によって区画される第1の圧力室と第2の圧力室とを前記シリンダチューブ内に設け、両圧力室のうちいずれかに供給される流体の圧力により前記移動体を往復移動させるようにした流体圧シリンダにおいて、前記各圧力室への流体供給を切り換えるために請求項1〜3のいずれかに記載のパイロット式電磁弁を備えたことを要旨とする。
【0010】
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の流体圧シリンダにおいて、前記シリンダチューブの外面には移動体の位置を検出する位置検出センサが設けられ、この位置検出センサに接続されたリード線の端部には、前記パイロット式電磁弁を駆動制御する制御ユニットから延びる電線に対し電気的に接続するためのコネクタが設けられ、このコネクタは前記パイロット式電磁弁に設けられた電気接続コネクタ付近に配置されていることを要旨とする。
【0011】
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項1に記載の発明によれば、スプール弁が第1切換位置に移動したときに、圧力作用室内にある流体は、流体通路を介して特定の出力ポートへと流れる。又、スプール弁が第2切換位置に移動したときに、圧力作用室内にある流体は、流体通路を介して他の出力ポートへと流れる。つまり、圧力作用室にある流体をそれぞれの出力ポートに流している。そのため、圧力作用室に流体を供給しさえすれば、流体を供給するためのポートを決められた位置に配置する必要がない。この結果、複数の出力ポート及び流体供給ポートを、スプール弁の軸線方向に沿って集中的に配置しなくて済むので、弁収容ケーシングの小型化を実現することが可能となる。
【0012】
また、請求項1に記載の発明によれば、弁収容ケーシングにおいて出力ポートが配置されている側面に対し直交する側面に流体供給ポートを配置できるため、設計の自由度が高くなる。
【0013】
さらに、請求項1に記載の発明によれば、可動鉄心とスプール弁とは対向するように平行に配置されているため、スプール軸線方向におけるパイロット式電磁弁の寸法を小さくすることができる。従って、パイロット式電磁弁を更にコンパクト化することが可能になる。
請求項3に記載の発明によれば、弁収容ケーシング内において流体が流れる通路を簡素化することができる。
【0014】
請求項4に記載の発明によれば、パイロット式電磁弁の小型化を図ることが可能であるため、弁収容ケーシング全体の小型化を実現することが可能となる。
請求項5に記載の発明では、パイロット式電磁弁の電気接続コネクタと、位置検出センサのコネクタとが集中的に配置されている。そのため、各コネクタに対して接続されている配線の着脱作業を容易に行うことができる。又、コネクタを1箇所に集中配置したことにより、コネクタに接続される配線をまとめ易くなる。従って、配線スペースを小さくすることができるとともに、配線の簡素化を図ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を流体圧シリンダとしてのバルブ付きエアシリンダに具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0016】
図1に示すように、バルブ付きエアシリンダAは、筒状のシリンダチューブ1を備えている。シリンダチューブ1の開口部のうち、図1の右側の開口部はヘッドカバー2によって閉塞され、左側の開口部はロッドカバー3によって閉塞されている。
【0017】
ヘッドカバー2には、第1エア通路4と第2エア通路5とが形成されている。両エア通路4,5は、シリンダチューブ1の内部空間に連通している。シリンダチューブ1の内部空間には、ピストン6がシリンダチューブ1の長手方向に沿って摺動可能に収容されている。このピストン6の存在により、シリンダチューブ1の内部空間は、2つの圧力作用室7,8に区画されている。
【0018】
第1の圧力室としてのヘッドカバー側圧力作用室7には、前記第1エア通路4を介して流体としてのエアが給排される。一方、第2の圧力室としてのロッドカバー側圧力作用室8には、前記第2エア通路5を介してエアが給排される。なお、図1において、第2エア通路5は、その一部しか描かれていないが、実際にはロッドカバー側圧力作用室8と連通している。ピストン6の中心部にはピストンロッド9の内端部が螺合により一体化されている。ピストンロッド9の外端部は、ロッドカバー3を貫通してシリンダチューブ1の外部に突出されている。
【0019】
そして、ヘッドカバー側のストロークエンドにピストン6がある状態で第1エア通路4にエアが供給されると、ヘッドカバー側圧力作用室7内にはエアが導入され、同室7内の圧力が上昇する。すると、ピストン6及びロッド9がロッドカバー側に移動するとともに、ロッドカバー側圧力作用室8内のエアが第2エア通路5を介して外部に排出される。これに対して、ロッドカバー側ストロークエンドにピストン6がある状態で第2エア通路5にエアを供給すると、ロッドカバー側圧力作用室8内にはエアが導入され、同室8内の圧力が上昇する。すると、ピストン6及びロッド9がヘッドカバー側に移動するとともに、ヘッドカバー側圧力作用室7内のエアが第1エア通路4を介して外部に排出される。
【0020】
図1,図5に示すように、シリンダチューブ1のヘッドカバー側端部にはパイロット式電磁弁11が設けられている。このパイロット式電磁弁11の励磁により、前記エア通路4,5に対するエアの供給が切り換えられるようになっている。
【0021】
シリンダチューブ1の外周面には、位置検出センサである2つの磁気センサ80,81が間隔をおいて取り付けられている。両磁気センサ80,81は、ピストン6のストロークエンド付近にそれぞれ配置されている。そして、両磁気センサ80,81は、ピストン6に設けられたマグネット93の磁力を検出する。これにより、ピストン6がロッドカバー側ストロークエンド或いはヘッドカバー側ストロークエンドに移動したか否かが検出される。
【0022】
各磁気センサ80,81には、パイロット式電磁弁11に形成されたリード線取付溝94に挿入されているリード線82が接続されている。そして、リード線82は取付溝94を塞ぐ押さえカバー95によって位置ずれしないようになっている。リード線82の端部にはセンサ用雌型コネクタ83,84がそれぞれ設けられている。各センサ用雌型コネクタ83,84は、パイロット式電磁弁11の側面に設けられた取付カバー85に装着されている。これらのセンサ用雌型コネクタ83,84は、パイロット式電磁弁11に設けられた電気接続コネクタとしての電磁弁用雌型コネクタ86付近に配置されている。
【0023】
前記各雌型コネクタ83,84,86には、センサ用雄型コネクタ87,88と、電磁弁用雄型コネクタ89とが着脱可能に接続されている。そして、センサ用雄型コネクタ87,88は、電線としての多芯ケーブル90を介して一方の端子台97に接続されている。又、電磁弁用雄型コネクタ89は、多芯ケーブル90を介して他方の端子台98に接続されている。そして、一方の端子台97は入力側コントローラ91に接続され、他方の端子台98は出力側コントローラ92に接続されている。
【0024】
以上のような接続関係により、磁気センサ80,81は、制御ユニットを構成する入力側コントローラ91に接続されている。又、パイロット式電磁弁11は、制御ユニットを構成する出力側コントローラ92に電気的に接続されている。そして、磁気センサ80,81から検出信号が出力されると、その検出信号は入力側コントローラ91に入力される。この信号入力に基づいて、出力側コントローラ92は、パイロット式電磁弁11を駆動制御する。
【0025】
図1〜図3に示すように、パイロット式電磁弁11は、合成樹脂製の弁収容ケーシング12を備えており、その内部には筒状の耐摩耗部材としてのスリーブ10が設けられている。スリーブ10は、ステンレスやアルミ等の金属製となっている。
【0026】
このスリーブ10内には、流体であるエアの流路を切り換える移動体としてのスプール弁14が往復移動可能に収容されている。スプール弁14はその軸上に互いに離間して配置された複数の弁部14aを有し、各弁部14aには環状のシール部材23がそれぞれ装着されている。シール部材23は、スリーブ10の内周面と弁部14aとの界面をシールする。各弁部14aの径はスプール弁14の径よりもわずかに大きい。弁収容ケーシング12は、1つの給気ポートP、パイロット弁給気ポート15a、パイロット弁排気ポート15b、パイロット弁出力ポート15c、第1出力ポート16、第2出力ポート17、第1排気ポート18、第2排気ポート19を有する。
【0027】
第1及び第2出力ポート16,17は、前記バルブ付きエアシリンダAの第1及び第2エア通路4,5に通じている。これに対して、図4に示すように第1及び第2排気ポート18,19は、排気エア通路32a,33aを介して共通の排気ポートHにそれぞれ通じている。図4,図5に示すように、各排気エア通路32a,33a上には2つの絞り弁(図4では絞り弁32のみを図示している)32,33が設けられている。この絞り弁32,33は、弁収容ケーシング12に対し進退可能に螺合して取り付けられている。そして、各排気エア通路32a,33aを通るエアの流量をそれぞれに対応する絞り弁32,33によって調節することにより、ピストンロッド9の突出速度及び没入速度を自在に調節できるようになっている。
【0028】
ちなみに、一方の絞り弁33にて第1排気ポート18から排出されるエアの排気流量を少なくすることにより、ピストンロッド9の没入速度を遅くし、逆に多くすることにより没入速度を速くすることが可能である。又、他方の絞り弁32にて第2排気ポート19から排出されるエアの排気流量を少なくすることにより、ピストンロッド9の突出速度を遅くし、逆に多くすることにより突出速度を速くすることが可能である。
【0029】
各ポート15a〜15c、他のポート16〜19、及び給気ポートPはそれぞれ弁収容ケーシング12の異なる側面において形成されている。本実施形態において、パイロット弁給気ポート15a、パイロット弁排気ポート15b及びパイロット弁出力ポート15cは、各ポート16〜19が配置されている弁収容ケーシング12の側面とは対峙する側面に配置されている。給気ポートPは、各ポート15a〜15c,16〜19が配置されている弁収容ケーシング12の側面に対し直交する側面に配置されている。
【0030】
弁収容ケーシング12においてスプール弁14の一端に位置する箇所には、第1圧力作用室としてのパイロット圧作用室21が形成されている。一方、スプール弁14の他端に位置する箇所には、第2圧力作用室としてのエア圧作用室22が形成されている。各圧力作用室21,22内には、大径ピストン25と、スプールと一体的に設けられた小径ピストン26とが収容されている。
【0031】
大径ピストン25の外周には、摺動パッキン27が装着されている。摺動パッキン27は、パイロット圧作用室21の内周面と、大径ピストン25の外周面との界面をシールする。小径ピストン26の外周にも、大径ピストン25と同様に摺動パッキン28がパッキンホルダ29を介して装着されている。摺動パッキン28は、エア圧作用室22の内周面と小径ピストン26の外周面との界面をシールする。
【0032】
パイロット圧を受ける大径ピストン25の受圧面積と、エア圧を受ける小径ピストン26の受圧面積の大きさは異なっている。すなわち、大径ピストン25の受圧面積の方が小径ピストン26のそれよりも大きくなっている。これにより、大径ピストン25が受けるパイロット圧による推力は、小径ピストン26が受けるエア圧による推力よりも大きいといえる。両ピストン25,26が同時にエア圧力を受けると、両ピストン25,26に生じる推力差によってスプール弁14は第1切換位置(図2に示す位置)に移動する。又、小径ピストン26のみがエア圧を受けると、スプール弁14は第2切換位置(図3に示す位置)に移動する。
【0033】
弁収容ケーシング12にはパイロット圧作用室21に通じるパイロットエア供給通路30が形成され、このパイロットエア供給通路30の外端部が前記パイロット弁出力ポート15cとなっている。弁収容ケーシング12にはエア圧作用室22とに通じるエア供給通路31が形成され、このエア供給通路31の外端部が前記パイロット弁給気ポート15aとなっている。給気ポートPからはエア供給通路31を介してエアが常時供給されている。よって、小径ピストン26に対しエア圧による推力が常に作用している。
【0034】
図2,図3に示すように、スプール弁14には流体通路としてのエア導入通路35が形成されている。エア導入通路35の一端は、小径ピストン26の端面において開口され、他端は、スプール弁14の外周面において開口されている。エア導入通路35は、1つの大径流路35aと、それよりも孔径が小さい複数(2つ)の小径流路35bとから構成されている。大径流路35aは、スプール弁14の端面から中央部付近にかけてスプール弁14の軸線方向に沿って延びている。一方、2つの小径流路35bは、その両端が開口され、大径流路35aの内端部において互いに直交するようにスプール弁14の径方向に沿って延びている。つまり、エア導入通路35の一端はスプール弁14の一端面において1箇所開口され、他端はスプール弁14の外周面中央部付近において複数箇所開口されている。
【0035】
そして、スプール弁14が第1切換位置(図2に示す位置)に移動することにより、エア圧作用室22と第1出力ポート16とは、エア導入通路35を介して互いに連通する。従って、スプール弁14が第1切換位置にあるとき、パイロット圧作用室21内に送り込まれている加圧エアがエア導入通路35を介して第1出力ポート16に供給される。
【0036】
又、スプール弁14が第2切換位置(図3に示す位置)に移動することにより、エア圧作用室22と第2出力ポート17とは、エア導入通路35を介して互いに連通する。従って、スプール弁14が第2切換位置にあるとき、パイロット圧作用室21内に送り込まれている加圧エアがエア導入通路35を介して第2出力ポート17に供給される。
【0037】
図1〜図3に示すように、前記弁収容ケーシング12の一側(図1の右側)にはパイロット駆動部Dが設けられている。このパイロット駆動部Dは、弁収容ケーシング12に対して接合された合成樹脂製の駆動部本体41を備えている。この駆動部本体41には、前記パイロット弁給気ポート15aに通じるパイロット給気通路34と、パイロット弁排気ポート15bに通じるパイロット排気通路37とが形成されている。
【0038】
又、駆動部本体41には、パイロット弁出力ポート15cに通じるパイロット出力通路40が形成されている。このパイロット出力通路40は、駆動部本体41に形成された連通路36を介してパイロット給気通路34に通じている。つまり、給気ポートPに供給される加圧エアは、パイロット給気通路34、連通路36、パイロット出力通路40を介してパイロット圧作用室21内に供給されるようになっている。
【0039】
駆動部本体41においてパイロット給気通路34の内端部に位置する箇所には、第1弁座38が設けられている。又、駆動部本体41においてパイロット排気通路37の内端部に位置する箇所には、第2弁座39が設けられている。両弁座38,39は同一線上において互いに反対方向を向くように背向配置されている。
【0040】
駆動部本体41の一側部にはコイル収容ケーシング42が設けられ、その内部にはボビン43に巻回されたコイル44が設けられている。ボビン43の中央部形成された収容孔43aには、固定鉄心45と可動鉄心46とが設けられている。収容孔43aの一端開口部は固定鉄心45によって塞がれ、他端開口部からは可動鉄心46が突出されている。
【0041】
この可動鉄心46は、その軸線が前記スプール弁14の軸線と平行となる位置関係で配置されている。このような配置とすることにより、スプール弁14の軸線方向に対し直交する方向におけるパイロット式電磁弁11全体をコンパクト化することが可能になる。なぜなら、スプール弁14が設けられている弁収容ケーシング12は、スプール弁14の軸線方向の外形寸法が大きく、その軸線方向に対して直交する方向の外形寸法が小さいからである。又、パイロット駆動部Dは、可動鉄心46の軸線方向の外形寸法が大きく、その軸線方向に対して直交する方向の外形寸法が小さいからである。
【0042】
可動鉄心46の先端部には、それと一体的に可動する第1弁シート51と第2弁シート52とが設けられている。第1弁シート51は、可動鉄心46の先端面に配置され、その端面は前記第1弁座38に対し当接可能となっている。これに対して、第2弁シート52は、シートホルダ53を介して前記第1弁シート51とは離間した位置に配置されている。第2弁シート52の端面は前記第2弁座39に当接可能となっている。
【0043】
そして、コイル44に通電すると、そこに生じる電磁力によって可動鉄心46は吸引され、図2に示す通電位置に配置される。この結果、給気用パイロット弁B1は開かれるとともに、排気用パイロット弁B2は閉じられる。又、コイル44に通電しないと電磁力が生じなくなるため、可動鉄心46は突出され、図3に示す非通電位置に配置される。この結果、給気用パイロット弁B1は閉じられるとともに、排気用パイロット弁B2は開かれる。
【0044】
図2,図3に示すように、前記可動鉄心46の先端部には、大径コイルバネ56が外挿されている。大径コイルバネ56の一端は、前記コイル収容ケーシング42に設けられたコイルカバー55に係止されている。大径コイルバネ56の他端は、可動鉄心46の先端外周面に形成された環状突部54に係止されている。そして、大径コイルバネ56は、第1弁シート51を第1弁座38に近づける方向に弾性力を付与している。
【0045】
駆動部本体41において第2弁シート52と対峙する箇所には、バネ支持部59が取り付けられている。このバネ支持部59と第2弁シート52との間には、小径コイルバネ60が設けられている。この小径コイルバネ60の一端は、第2弁シート52の端部に形成された係止突部61に係合され、他端はバネ支持部59に形成された係止突部62に係合されている。そして、小径コイルバネ60は、第2弁シート52を第2弁座39に近づける方向に弾性力を付与している。なお、本実施形態では、前記第1弁シート51及び第1弁座38により給気用パイロット弁B1が構成されている。又、第2弁シート52及び第2弁座39により排気用パイロット弁B2が構成されている。
【0046】
大径コイルバネ56は、小径コイルバネ60の弾性力よりも大きい弾性力に設定されている。そのため、コイル44が通電されていない状態においては、第1弁座38に対し第1弁シート51のみが圧接されることとなる。又、小径コイルバネ60の弾性力とコイル44の電磁吸引力とを合わせた力は、大径コイルバネ56の弾性力よりも大きくなるように設定されている。従って、コイル44が通電されている状態においては、第2弁座39に対し第2弁シート52が圧接されることとなる。
【0047】
次に、上記のように構成されたパイロット式電磁弁11の作用について説明する。
(ピストンロッド9の突出動作)
コイル44が通電されると、そこに生じる電磁力により可動鉄心46が吸引され、給気用パイロット弁B1が開くとともに、排気用パイロット弁B2が閉じる。これにより、給気ポートP、エア供給通路31、パイロット給気通路34、連通路36及びパイロット出力通路40を介してパイロット圧作用室21内に加圧エアが供給される。すると、大径ピストン25の受圧面にパイロット圧が加わり、大径ピストン25に推力が生じる。
【0048】
このとき、給気ポートPからの加圧エアは、エア供給通路31を介してエア圧作用室22内にも供給されており、小径ピストン26の受圧面にエア圧が常に加わっている。つまり、小径ピストン26には、エア圧による推力が常に働いている。しかし、この推力は大径ピストン25の推力よりも小さいため、結果としてスプール弁14は第1切換位置(図2に示す位置)に移動する。
【0049】
スプール弁14が第1切換位置に移動することにより、給気ポートP、エア供給通路31、エア圧作用室22、エア導入通路35、第1出力ポート16、第1エア通路4を介してヘッドカバー側圧力作用室7内に加圧エアが供給される。これにより、ヘッドカバー側圧力作用室7内の圧力が上昇し、ピストン6及びピストンロッド9がロッドカバー側(図1の左側)の方向に移動する。それとともに、ロッドカバー側圧力作用室8内のエアは、第2エア通路5、第2出力ポート17を介してスリーブ10内を通り、更に第2排気ポート19、排気エア通路32a、排気ポートHを介して外部に排出される。
【0050】
(ピストンロッド9の没入動作)
次いで、コイル44への通電がされなくなると、両コイルバネ56,60の弾性力の差でもって、可動鉄心46が突出され、給気用パイロット弁B1が閉じるとともに、排気用パイロット弁B2が開く。これにより、給気ポートPからの加圧エアは、エア圧作用室22のみに供給されることとなる。すなわち、大径ピストン25の受圧面にはパイロット圧がかからなくなるので、大径ピストン25に推力が生じなくなる。この結果、小径ピストン26のみの推力を受けてスプール弁14が第2切換位置(図3に示す位置)に移動する。又、スプール弁14が第2切換位置に移動するのに伴い、パイロット圧作用室21内にあるエアは、パイロットエア供給通路30、パイロット出力通路40、パイロット排気通路37、パイロット弁排気ポート15b、第1排気ポート18、排気エア通路33a、排気ポートHを介して外部に排出される。
【0051】
スプール弁14が第2切換位置に切り換えられることにより、給気ポートP、エア供給通路31、エア圧作用室22、エア導入通路35、第2出力ポート17、第2エア通路5を介してロッドカバー側圧力作用室8内に加圧エアが供給される。これにより、ロッドカバー側圧力作用室8内の圧力が上昇し、ピストン6及びピストンロッド9がヘッドカバー側(図1の右側)の方向に移動する。それとともに、ヘッドカバー側圧力作用室7内のエアは、第1エア通路4、第1出力ポート16を介してスリーブ10内を通り、更に第1排気ポート18、排気エア通路33a、排気ポートHを介して外部に排出される。
【0052】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)スプール弁14の内部にはその軸線方向に沿って延びるエア導入通路35が形成されている。そして、そのスプール弁14が第1切換位置に移動したときには、第1出力ポート16とエア圧作用室22とがエア導入通路35を介して連通される。又、スプール弁14が第2切換位置に移動したときは、第2出力ポート17とエア圧作用室22とがエア導入通路35を介して連通される。そのため、エア圧作用室22内の加圧エアを各出力ポート16,17から排出することができ、ピストンロッド9を出没させることができる。この結果、給気ポートPからの加圧エアをエア圧作用室22内に供給しさえすれば、給気ポートPの位置は、従来技術に示すように両出力ポートの間に配置する必要がない。よって、各ポート16,17,Pをスプール弁14の軸線方向に沿って並設せずに済むことから、スプール弁14の軸線方向における弁収容ケーシング12の寸法が小さくなる。従って、パイロット式電磁弁11全体を小型化することができ、エアシリンダA全体の小型化を図ることができる。
【0053】
(2)弁収容ケーシング12において両出力ポート16,17が配置されている面とは異なる面に給気ポートPを配置することができる。そのため、弁収容ケーシング12に形成されているエア供給通路31、パイロットエア供給通路30等のエア通路や、各ポート16〜19等の配置の自由度が高くなる。従って、パイロット式電磁弁11の設計が行い易くなる。
【0054】
(3)弁収容ケーシング12において両出力ポート16,17が配置されている面とは異なる面に給気ポートPを配置することができるので、スプール弁14に形成された弁部14aの数を少なくすることができる。すなわち、従来技術において弁部14aが6つ設けられているのに対して、本実施形態では4つに減らすことができる。よって、スリーブ10に接しているシール部材23の数が少なくなるので、スリーブ10に対するスプール弁14の摺動抵抗を減らすことができる。特に、スプール弁14の始動時における抵抗力を低下することができるので、スプール弁14の応答性を向上することができる。
【0055】
(4)エア導入通路35の存在によりスプール弁14の軽量化を図ることができるため、スプール弁14の応答性をいっそう向上することができる。
(5)弁収容ケーシング12には、スプール弁14が摺動する部分に耐摩耗性を有するスリーブ10が設けられている。このスリーブ10の存在により、スプール弁14と弁収容ケーシング12とは全く接していないことから、弁収容ケーシング12に対するスプール弁14の摺動部分を無くすことができる。従って、弁収容ケーシング12の形成材料に安価かつ軽量な合成樹脂等を採用することができる。この結果、パイロット式電磁弁11全体のコストダウン、及び軽量化に貢献することができる。
【0056】
(6)ヘッドカバー側圧力作用室7内にあるエアを排出する場合と、パイロット圧作用室21内にあるエアを排出する場合とでは、共通の流路を介して排気ポートHから排出することができる。具体的に言うと、いずれの場合においてエアをシリンダ用第1排気ポート18、排気エア通路33aを通して排出することができる。従って、エアの排出経路を共通化することにより、弁収容ケーシング12に形成されるエア通路の単純化に貢献することができるので、弁収容ケーシング12の加工コストを低減することができる。
【0057】
(7)パイロット駆動部Dに設けられた可動鉄心46と、弁収容ケーシング12に設けられたスプール弁14とは、それらの軸線が平行となる位置関係をもって配置されている。そのため、可動鉄心46とスプール弁14との軸線が直交する位置関係で配置した場合と比較して、スプール軸線方向におけるパイロット式電磁弁11の寸法を小さくすることができる。
【0058】
(8) パイロット式電磁弁11に設けた電磁弁用雌型コネクタ86と、磁気センサ80,81に接続されているセンサ用雌型コネクタ83,84は、それぞれ集中的に配置されている。そのため、各雌型コネクタ83,84,86に対して雄型コネクタ87,88,89を着脱する作業を容易に行うことができる。従って、メンテナンス等によりエアシリンダAを簡単に交換することができる。又、雌型コネクタ83,84,86を集中配置したことから、多芯ケーブル901つにすることができる。そのため、配線スペースを削減することができるとともに配線の簡素化を図ることができる。
【0059】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 給気ポートPを例えばエア圧作用室22の近傍に設け、エア供給通路31を介すことなく加圧エアをエア圧作用室22に直接供給するようにしてもよい。この場合における給気ポートPの配置箇所としては、例えば弁収容ケーシング12の上面(図1の上面)や、弁収容ケーシング12の左側面上部(図1の左側面)等が考えられる。
【0060】
・ 前記実施形態では、弁収容ケーシング12にスリーブ10を設け、その内部にスプール弁14を収容したが、このスリーブ10を省略してもよい。この構成を採用した場合には、弁収容ケーシングを合成樹脂製ではなく金属製にすることが好ましい。
【0061】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に示す。
【0062】
(1)弁収容ケーシングとスプール弁との境界部には耐摩耗部材(スリーブ)が設けられていることを特徴とするパイロット式電磁弁。この構成にすれば、弁収容ケーシングに耐摩耗性能を持たせなくてもよくなるので、弁収容ケーシングの形成材料に耐摩耗性をもたせなくてもよい。従って、弁収容ケーシングの材料を例えば合成樹脂等にすることができる。従って、パイロット式電磁弁の軽量化かつコストダウンを図ることができる。
【0063】
(2)流体供給ポートと、この流体供給ポートに導入される流体をアクチュエータに供給する複数の出力ポートとを備えた弁収容ケーシング内に、スプール弁を2位置間で往復移動可能に収容し、前記スプール弁の端部側に設けられた圧力作用室に、前記スプール弁と一体化されたピストンを往復移動可能に設け、前記ピストンにパイロット圧を付与することによりスプール弁を移動させるようにしたパイロット式電磁弁において、前記スプール弁の内部に流体通路を設け、前記スプール弁が第1切換位置に移動したときに前記圧力作用室と特定の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、前記スプール弁が第2切換位置に移動したときに前記圧力作用室と他の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させることを特徴とするパイロット式電磁弁。
【0064】
(3)前記各圧力室は、前記パイロット式電磁弁に設けられている前記流体排出通路(排気エア通路32a,33a)に連通され、前記流体排出通路の途中には移動体の移動速度を調節する流量調整手段(絞り弁32,33)が設けられていることを特徴とするパイロット式電磁弁。
【0065】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、スプール弁に設けた流体通路を通して流体供給ポートからの流体を出力ポートに流しているため、パイロット式電磁弁を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バルブ付きエアシリンダの断面図。
【図2】電磁弁が通電している状態を示す断面図。
【図3】電磁弁が通電していない状態を示す断面図。
【図4】図2とは異なる位置における電磁弁の断面図。
【図5】バルブ付きエアシリンダの分解斜視図。
【図6】従来技術におけるバルブ付きエアシリンダの断面図。
【符号の説明】
6…ピストン(移動体)、7…ヘッドカバー側圧力作用室(第1の圧力室)、8…ロッドカバー側圧力作用室(第2の圧力室)、9…ピストンロッド(移動体)、11…パイロット式電磁弁、12…弁収容ケーシング、14…スプール弁、16…第1出力ポート、17…第2出力ポート、18…第1排気ポート、19…第2排気ポート、21…パイロット圧作用室(第1圧力作用室)、22…エア圧作用室(第2圧力作用室)、25…大径ピストン、26…小径ピストン、35…エア導入通路(流体通路)、46…可動鉄心、82…リード線、83,84…センサ用雌型コネクタ(コネクタ)、86…電磁弁用雌型コネクタ(電気接続コネクタ)、90…多芯ケーブル(電線)、91…入力側コントローラ(制御ユニット)、92…出力側コントローラ(制御ユニット)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pilot-type solenoid valve and a fluid pressure cylinder including the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 6, for example, a
[0003]
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional pilot type
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pilot-type electromagnetic valve that can be miniaturized.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the pilot solenoid valve according to the first aspect, the valve housing casing is provided.InThe gist of the invention is that a fluid supply passage communicating with the second pressure action chamber is formed, and the fluid is constantly supplied from the fluid supply port to the second pressure action chamber via the fluid supply passage. .
[0008]
In the invention according to claim 3, in the pilot type solenoid valve according to
[0009]
In the invention according to
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fluid pressure cylinder according to the fourth aspect, a position detection sensor for detecting the position of the moving body is provided on the outer surface of the cylinder tube, and a lead connected to the position detection sensor. A connector for electrically connecting to an electric wire extending from a control unit that drives and controls the pilot type solenoid valve is provided at an end of the wire, and this connector is an electrical connection connector provided in the pilot type solenoid valve. The gist is that it is located in the vicinity.
[0011]
The “action” of the present invention will be described below.
According to the first aspect of the present invention, when the spool valve moves to the first switching position, the fluid in the pressure action chamber flows to the specific output port through the fluid passage. When the spool valve moves to the second switching position, the fluid in the pressure action chamber flows to the other output port via the fluid passage. That is, the fluid in the pressure action chamber is caused to flow to each output port. Therefore, as long as the fluid is supplied to the pressure action chamber, it is not necessary to arrange the port for supplying the fluid at a predetermined position. As a result, a plurality of output ports and fluid supply ports need not be concentratedly arranged along the axial direction of the spool valve, so that the valve housing casing can be downsized.
[0012]
Also,Claim1According to the invention described in the above, the output port is arranged in the valve housing casing.~ sidesurfaceSide perpendicular toSince the fluid supply port can be arranged on the surface, the degree of freedom in design is increased.
[0013]
further,Claim1According to the described inventionYesWhat is a moving iron core and spool valve?To face each otherSince they are arranged in parallel, the dimensions of the pilot solenoid valve in the spool axis direction can be reduced. Therefore, the pilot solenoid valve can be further downsized.
According to the third aspect of the present invention, the passage through which the fluid flows in the valve housing casing can be simplified.
[0014]
According to the invention described in
In the invention according to
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an air cylinder with a valve as a fluid pressure cylinder will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
As shown in FIG. 1, the air cylinder A with a valve includes a
[0017]
A
[0018]
Air as a fluid is supplied to and discharged from the head cover side pressure acting chamber 7 as the first pressure chamber via the
[0019]
When air is supplied to the
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 5, a pilot type
[0021]
Two
[0022]
A
[0023]
To each of the
[0024]
Due to the connection relationship as described above, the
[0025]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[0026]
A
[0027]
The first and
[0028]
Incidentally, by reducing the exhaust flow rate of the air discharged from the
[0029]
The
[0030]
A pilot
[0031]
A sliding packing 27 is attached to the outer periphery of the large-
[0032]
The pressure receiving area of the
[0033]
A pilot
[0034]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0035]
Then, when the
[0036]
Further, when the
[0037]
As shown in FIGS. 1 to 3, a pilot drive unit D is provided on one side (the right side in FIG. 1) of the
[0038]
A
[0039]
A first valve seat 38 is provided at a position located in the inner end of the pilot
[0040]
A
[0041]
The
[0042]
A first valve seat 51 and a
[0043]
When the
[0044]
As shown in FIGS. 2 and 3, a large-
[0045]
A
[0046]
The large
[0047]
Next, the operation of the pilot type
(Projection movement of piston rod 9)
When the
[0048]
At this time, the pressurized air from the air supply port P is also supplied into the air
[0049]
By moving the
[0050]
(Immersion operation of piston rod 9)
Next, when the
[0051]
By switching the
[0052]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) An
[0053]
(2) The air supply port P can be arranged on a surface different from the surface on which both the
[0054]
(3) Since the air supply port P can be disposed on a surface different from the surface on which both the
[0055]
(4) Since the
(5) The
[0056]
(6) When discharging the air in the head cover side pressure working chamber 7 and discharging the air in the pilot
[0057]
(7) The
[0058]
(8) The
[0059]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
The air supply port P may be provided in the vicinity of the air
[0060]
In the embodiment, the
[0061]
Next, in addition to the technical idea described in the claims, the technical idea grasped by the above-described embodiment is shown below..
[0062]
(1) ValveA pilot-type solenoid valve characterized in that a wear-resistant member (sleeve) is provided at a boundary portion between the housing casing and the spool valve. With this configuration, the valve housing casing does not have to have wear resistance, and therefore the material for forming the valve housing casing does not have to have wear resistance. Therefore, the material of the valve housing casing can be made of synthetic resin, for example. Accordingly, the pilot solenoid valve can be reduced in weight and cost.
[0063]
(2) A spool valve is housed in a valve housing casing having a fluid supply port and a plurality of output ports for supplying fluid introduced into the fluid supply port to the actuator so that the spool valve can reciprocate between two positions. A pilot type in which a piston integrated with the spool valve is provided in a pressure acting chamber provided on the end side of the valve so as to be able to reciprocate, and the spool valve is moved by applying a pilot pressure to the piston. In the solenoid valve, a fluid passage is provided inside the spool valve, and when the spool valve moves to the first switching position, the pressure action chamber and a specific output port are communicated with each other via the fluid passage, and the spool A pilot characterized in that when the valve is moved to the second switching position, the pressure action chamber and another output port are communicated with each other through the fluid passage. Electromagnetic valve.
[0064]
(3) BeforeEach pressure chamber communicates with the fluid discharge passage (
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the fluid from the fluid supply port flows to the output port through the fluid passage provided in the spool valve, the pilot type solenoid valve can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an air cylinder with a valve.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where a solenoid valve is energized.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where a solenoid valve is not energized.
4 is a cross-sectional view of a solenoid valve at a position different from that in FIG. 2;
FIG. 5 is an exploded perspective view of an air cylinder with a valve.
FIG. 6 is a sectional view of a conventional air cylinder with a valve.
[Explanation of symbols]
6 ... piston (moving body), 7 ... head cover side pressure acting chamber (first pressure chamber), 8 ... rod cover side pressure acting chamber (second pressure chamber), 9 ... piston rod (moving body), 11 ... Pilot solenoid valve, 12 ... valve housing casing, 14 ... spool valve, 16 ... first output port, 17 ... second output port, 18 ... first exhaust port, 19 ... second exhaust port, 21 ... pilot pressure working chamber (First pressure working chamber), 22 ... air pressure working chamber (second pressure working chamber), 25 ... large diameter piston, 26 ... small diameter piston, 35 ... air introduction passage (fluid passage), 46 ... movable iron core, 82 ... Lead wire, 83, 84 ... Female connector for connector (connector), 86 ... Female connector for solenoid valve (electrical connection connector), 90 ... Multi-core cable (electric wire), 91 ... Input side controller (control unit), 92 ... Output side Controller (control unit).
Claims (5)
前記スプール弁の内部に流体通路を設け、前記スプール弁が第1切換位置に移動したときに前記第2圧力作用室と特定の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、前記スプール弁が第2切換位置に移動したときに前記第2圧力作用室と他の出力ポートとを前記流体通路を介して連通させ、
前記スプール弁は、内部に可動鉄心を有するコイルに通電することによって駆動され、前記可動鉄心と前記スプール弁とは、それらの軸線が対向して平行となる位置関係をもって配置され、
前記流体供給ポートは、前記弁収容ケーシングにおいて前記出力ポートが配置されている側面に対し直交する側面に配置されていることを特徴とするパイロット式電磁弁。A spool valve is housed in a valve housing casing having a fluid supply port and a plurality of output ports for supplying fluid introduced into the fluid supply port to the actuator so that the spool valve can reciprocate between two positions. A first pressure working chamber and a second pressure working chamber are provided on both end sides of the first pressure working chamber, a large-diameter piston is provided in the first pressure working chamber, and a small-diameter piston integrated with a spool valve is provided in the second pressure working chamber. In the pilot type solenoid valve provided to move the spool valve by applying a pilot pressure to the large diameter piston,
A fluid passage is provided inside the spool valve, and when the spool valve moves to the first switching position, the second pressure acting chamber and a specific output port are communicated with each other via the fluid passage, and the spool valve When the second switching position is moved to the second switching position, the second pressure working chamber communicates with another output port via the fluid passage;
The spool valve is driven by energizing the coil with a movable core inside, the A movable iron core and the spool valve, their axes are arranged in a positional relation of parallel opposed,
The pilot solenoid valve according to claim 1, wherein the fluid supply port is disposed on a side surface orthogonal to a side surface on which the output port is disposed in the valve housing casing.
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