JP5467470B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁部を有するロッドを軸線方向に変位させることにより、一組のポート間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御弁に関する。

従来から、例えば、シリンダ等の流体圧機器に配管を介して接続され、該流体圧機器に供給・排出される流体の流量を調整することにより、該流体圧機器の動作を制御可能な流量制御弁が知られている。

この流量制御弁では、例えば、特開２００１−１４１０９０号公報に開示されるように、ストレート状に形成された筒状のボディにおける中央部に、該ボディの長手方向と直交するように筒状の弁本体が装着され、該弁本体内の挿通孔には、前記ボディ内を流通する流体の流量を調整するための絞り弁が進退自在に螺合される。そして、絞り弁を進退動作させることによって弁本体との間を流通する流体の流量を調整している。

上述した流量制御弁は、一般的に、シリンダ等の流体圧機器から離間して位置に設置され遠隔調整されることが多く、また、複数台を連設させたマニホールドとして使用されることも多い。このような場合、複数の流量制御弁のうちで作業をすべき流量制御弁を認識することが困難であり、また、前記流量制御弁は、左右対称に形成されていることが多いため、流体の流通方向を外観から確認することが困難である。

本発明の一般的な目的は、流体の流通方向を確実且つ容易に確認することが可能な流量制御弁を提供することにある。

本発明は、弁部を有するロッドを軸線方向に変位させることにより、一組のポート間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御弁において、
一端部及び他端部にそれぞれ設けられる前記ポートと、該ポートから供給された流体が流通する流路とを有するボディを備え、
前記ボディには、該ボディの外部に臨み、一組のポートのいずれか一方側のみに設けられた指向手段を備えることを特徴とする。

図１は、本実施の形態に係る流量制御弁の外観斜視図である。 図２は、図１に示す流量制御弁の外観側面図である。 図３は、図１に示す流量制御弁の外観平面図である。 図４は、図１に示す流量制御弁の全体縦断面図である。 図５は、図１の流量制御弁を構成するニードルバルブ、バルブホルダ及びシートリング近傍を示す拡大断面図である。 図６は、図２の流量制御弁において切欠部を支点としてプレート部を上方へと折曲させた状態を示す外観側面図である。

この流量制御弁１０は、図１〜図５に示されるように、流体の供給・排出される第１及び第２ポート１２、１４を有したボディ１６と、前記ボディ１６の中央部に設けられ、前記第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する圧力流体（例えば、圧縮エア）の流通状態を制御する弁機構１８と、前記弁機構１８による圧力流体の流量を手動で制御するためのハンドル２０とを含む。なお、図４は、弁機構１８を構成するニードルバルブ５４（後述する）によって第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断された全閉状態を示している。

ボディ１６は、一直線上に延在する第１円筒部２２と、該第１円筒部２２の軸線方向に沿った略中央部に接続される第２円筒部２４とを有し、前記第２円筒部２４が、第１円筒部２２の軸線に対して直交するように接合され、上方へと所定高さで延在している。この第１円筒部２２と第２円筒部２４との接合部位近傍には、該第１円筒部２２の軸線と略直交し、図示しないボルトの挿通される一対の取付部２６ａ、２６ｂが形成される。そして、取付部２６ａ、２６ｂの孔部２７に挿通された前記ボルト（図示せず）を介して流量制御弁１０が図示しない他の装置に固定される。

一方の取付部２６ａには、その上部から第１円筒部２２の一端部側（矢印Ａ方向）に向かって延在するプレート部２８が設けられる。このプレート部２８は、例えば、樹脂製材料からなり、略一定厚さからなる略矩形状の平面状に形成され取付部２６ａから離間する方向（矢印Ａ方向）に向かって徐々に下方へと傾斜している。詳細には、プレート部２８の一端部が、取付部２６ａの上部と同一高さとなるように接合され、他端部は第１円筒部２２の上部に位置し、該第１円筒部２２側に向かって折曲されている（図２及び図４参照）。換言すれば、プレート部２８は、取付部２６ａに対して一端部側のみが支持された片持ち状に形成される。

また、プレート部２８の一端部側には、第１円筒部２２に臨む下面側に断面三角形状に切り欠かれた切欠部２９が形成される。この切欠部２９は、取付部２６ａに近接した位置に設けられる。そして、プレート部２８の上面には、例えば、上方から視認できるように個体識別用のラベル等（図示せず）が貼付される。また、プレート部２８に対してラベルを貼付せずに個体識別のための番号等を直接書き込むようにしてもよい。

第１円筒部２２の一端部には、圧力流体の導入される第１ポート１２が開口し、他端部には、前記圧力流体が排出される第２ポート１４が開口している。そして、第１及び第２ポート１２、１４には、該第１及び第２ポート１２、１４の開口部に装着された接続ユニット３０ａ、３０ｂを介してチューブ３１ａ、３１ｂがそれぞれ接続される。

すなわち、例えば、図示しない圧力流体供給源からチューブ３１ａを通じて供給される圧力流体が第１ポート１２に導入されると共に、前記ボディ１６内を流通した圧力流体が、前記第２ポート１４に接続されたチューブ３１ｂを通じて他の流体圧機器（例えば、シリンダ）へと供給されることとなる。

また、第１円筒部２２の側部には、断面円形状に形成された該第１円筒部２２の外周面から窪み、略平面状に形成された凹部３２が設けられる。この凹部３２は、第２円筒部２４及び取付部２６ａの下方となる位置に設けられ、第１円筒部２２の軸線と略平行に形成されると共に、所定面積を有する略長方形状に形成される。そして、凹部３２には、例えば、ＪＩＳ記号等を書き込むことにより外部から流量制御弁１０における流体の流通方向を視認可能とすることができる。

すなわち、凹部３２は、ボディ１６を上方から見た際、第２円筒部２４を中心とした第１円筒部２２の一方の側面側のみに設けられ、他方の側面側には設けられていないため、該凹部３２の位置によって流量制御弁１０の設置方向及び該流量制御弁１０を通じて流通する流体の流通方向を簡便に確認することができる。

一方、第１円筒部２２の内部には、第１及び第２ポート１２、１４から軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在する第１及び第２通路３３、３４がそれぞれ形成されると共に、前記第１通路３３と第２通路３４との間に連通室３６が形成される。この第１及び第２通路３３、３４には、接続ユニット３０ａ、３０ｂに近接してリング状のパッキン３８がそれぞれ装着されると共に、該パッキン３８に隣接した位置にはリング状のスペーサ４０がそれぞれ装着されている。

なお、スペーサ４０は、第１及び第２通路３３、３４に形成された段部に係合され、第１円筒部２２の中央側への移動が規制されて位置決めされると共に、該スペーサ４０に隣接したパッキン３８の移動も前記スペーサ４０によって規制されて位置決めされる。そして、第１及び第２ポート１２、１４から挿入されたチューブ３１ａ、３１ｂは、その外周面にパッキン３８が当接し、該チューブ３１ａ、３１ｂの外周側を通じた圧力流体の外部への漏出が防止される。

また、第１通路３３の端部には、該第１通路３３の延在方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に対して直交し、連通室３６に臨む第１壁部４２が設けられ、前記第１壁部４２と第１通路３３の内壁面との間に開口した連通路４４ａを介して連通室３６と連通している。同様に、第２通路３４の端部には、該第２通路３４の延在方向に対して直交し、連通室３６に臨む第２壁部４６が設けられ、前記第２壁部４６と第２通路３４の内壁面との間に開口した連通路４４ｂを介して連通室３６と連通している。

なお、第１壁部４２は、第１通路３３の内部において下方から上方に向かって延在し、該第１通路３３において連通路４４ａが上方に形成されると共に、第２壁部４６は、第２通路３４の内部において上方から下方に向かって延在し、該第２通路３４において連通路４４ｂが下方に形成される。

すなわち、第１通路３３における連通路４４ａと第２通路３４における連通路４４ｂとが、第１円筒部２２の軸線と直交する方向に沿って互い違いとなるように形成されている。

連通室３６は、第２円筒部２４と同軸上に形成され、その内部には、弁機構１８の一部が挿入される。

第２円筒部２４は、上方に向かって開口し、その内部には、弁機構１８の装着される装着孔４８が鉛直方向に延在するように形成され、前記装着孔４８が第１円筒部２２の連通室３６と連通している。すなわち、装着孔４８は、第１円筒部２２の連通室３６と同軸上となるように形成される。

弁機構１８は、第２円筒部２４の装着孔４８に対して圧入されたバルブホルダ５０と、前記バルブホルダ５０の下部に装着される筒状のシートリング５２と、前記バルブホルダ５０及びシートリング５２の内部に挿通され軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に変位するニードルバルブ５４とを含む。

バルブホルダ５０は、円筒状に形成され、外周面に一組の凸部５６ａ、５６ｂが互いに所定間隔離間して形成される。そして、一方の凸部５６ａは、例えば、ローレットからなり、装着孔４８の溝部に係合されることによって第２円筒部２４に対する回り止めがなされ、且つ、他方の凸部５６ｂが、別の溝部に係合されることにより、前記装着孔４８とバルブホルダ５０との間を通じた圧力流体の漏出が阻止される。この際、バルブホルダ５０の上端部が、第２円筒部２４の上端部に対して若干だけ突出するように装着される。

バルブホルダ５０の下端部には、半径内方向に若干だけ縮径した保持部５８が形成されると共に、前記保持部５８の上端部には、半径内方向に窪んだ環状溝６０が形成される。そして、保持部５８には、該保持部５８の外周面を覆うようにシートリング５２が装着され、その上端部に形成されたフック６６（後述する）が前記環状溝６０に挿入されて係合される。これにより、バルブホルダ５０の下端部にシートリング５２が一体的に接続される。

また、保持部５８の下端面５８ａは、バルブホルダ５０の軸線に対して直交した平面状に形成される。

一方、バルブホルダ５０の内部には、軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿ってニードルバルブ５４の挿通されるバルブ孔６２が一定径で形成され、該バルブ孔６２の上端部には、雌ねじの刻設された第１ねじ部６４が設けられる。なお、第１ねじ部６４は、バルブ孔６２の内周径に対して若干だけ半径内方向に縮径して形成される。

シートリング５２は、例えば、金属製の薄板材からプレス成形によって形成され、連通室３６の内部に設けられる。このシートリング５２は、上端部に形成されてバルブホルダ５０に接続される大径部６８と、下端部に形成されてニードルバルブ５４の着座する小径部７０と、前記大径部６８と小径部７０との間に形成される中間部７２とから構成され、前記大径部６８が最も大きな直径で形成され、前記中間部７２が前記大径部６８に対して縮径した小さな直径で形成されると共に、前記小径部７０が前記中間部７２に対してさらに縮径した直径で形成される。

すなわち、シートリング５２は、上端部から下端部に向かって段階的に縮径するように形成される。なお、上述した大径部６８、中間部７２及び小径部７０は、同軸上となるように形成される。

大径部６８の上端部には、半径内方向に向かって所定角度で折曲したフック６６が形成され、前記大径部６８がバルブホルダ５０の保持部５８を覆うように圧入された際、フック６６が環状溝６０に係合されると共に、該保持部５８の下端部が、前記大径部６８と中間部７２との境界部位に設けられた段付部（当接部）７４に当接する。段付部７４は、大径部６８の下端部に対して半径内方向に直角に折曲され、中間部７２の上端部に接合される。

これにより、シートリング５２をバルブホルダ５０の保持部５８に装着する際、段付部７４が該保持部５８の端部に当接することによって係止され、前記バルブホルダ５０に対する軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿った位置決めがなされる。

中間部７２には、シートリング５２の軸線と直交するように複数（例えば、４個）の連通ポート７６が周面に沿って形成され、該中間部７２の外部と内部とを連通している。この連通ポート７６は、中間部７２の周方向に沿って等間隔離間して形成される。この連通ポート７６は、シートリング５２がプレス成形によって形成される際に同時に形成される。換言すれば、連通ポート７６を形成するために別の加工工程を設ける必要がない。

小径部７０には、中間部７２との接合部位近傍が半径内方向に突出し、ニードルバルブ５４が着座する着座部７８が形成されると共に、その下端部には、半径外方向に拡径したフランジ８０が形成される。そして、小径部７０の外周側には、ゴム等の弾性材料からなる筒状のシール部材８２が装着され、該シール部材８２の外周面に形成され、上方且つ半径外方向に向かって所定角度傾斜したリブ８４が連通室３６内において第１壁部４２と第２壁部４６にそれぞれ当接する。

これにより、連通室３６内において、シートリング５２の外周側と第１及び第２壁部４２、４６との間を通じた圧力流体の流通がシール部材８２によって遮断される。また、シール部材８２は、中間部７２と小径部７０との境界部位となる段差部とフランジ８０との間に保持されているため、軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に変位してしまうことがなく位置決めされる。

ニードルバルブ５４は、軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って所定長さを有する軸体からなり、その上端部が、バルブホルダ５０及び第２円筒部２４の上端部に対して上方に突出してハンドル２０が連結される。また、ニードルバルブ５４の外周面には、上端部近傍にねじの刻設された第２ねじ部８６が形成され、バルブホルダ５０の第１ねじ部６４に噛合される。すなわち、ハンドル２０を介してニードルバルブ５４を回転させることにより、該ニードルバルブ５４がバルブホルダ５０との螺合作用下に軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って進退動作する。

一方、ニードルバルブ５４の下端部には、先端に向かって徐々に縮径し、シートリング５２の小径部７０に挿通自在な制御部８８が形成される。この制御部８８は、最も先端に設けられる第１制御面９０と、該第１制御面９０の上方に形成される第２制御面９２とを有する。第１制御面９０は、第２制御面９２と比較し、ニードルバルブ５４の軸線に対する傾斜角度が大きく設定されている。

そして、ニードルバルブ５４が、図１に示される状態から上方へ変位し、シートバルブの着座部７８から第２制御面９２が離間することにより、前記着座部７８と第２制御面９２との間を通じて圧力流体がシートリング５２における中間部７２から小径部７０側へと流通する。

また、制御部８８の上部には、該制御部８８に対して拡径したストッパ部９４が形成され、前記ストッパ部９４の外周面に装着されたＯリング９６が常にバルブホルダ５０におけるバルブ孔６２の内周面に摺接している。これにより、シートリング５２の内部に導入された圧力流体がＯリング９６によってバルブ孔６２を通じて外部へと漏出することが阻止される。

そして、ニードルバルブ５４が軸線方向に沿って変位した際、ストッパ部９４の上端がバルブホルダ５０のバルブ孔６２に沿って変位した後、半径内方向に突出した第１ねじ部６４の下端部に当接することによって上方（矢印Ｄ方向）への変位が規制されると共に、前記ストッパ部９４の下端部が、シートリング５２における小径部７０と中間部７２との境界部に当接することによって下方（矢印Ｃ方向）への変位が規制される。

また、ボディ１６を構成する第２円筒部２４の上方には、該第２円筒部２４と同軸上にロックナット９８が設けられ、前記ロックナット９８の中央にはニードルバルブ５４の第２ねじ部８６が螺合される。そして、このニードルバルブ５４を螺回させ、ボディ１６の内部を流通する圧力流体が所望流量となる位置に変位させた後、ロックナット９８を螺回させてバルブホルダ５０の上端部に当接する位置まで変位させることにより、前記ニードルバルブ５４の回転変位が規制されるため、該ニードルバルブ５４による流量制御された状態で維持される。

本発明の実施の形態に係る流量制御弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図１に示されるように、弁機構１８を構成するニードルバルブ５４が、ハンドル２０の回転作用下に下降し、前記ニードルバルブ５４によって第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断された全閉状態を初期状態として説明する。

この初期状態において、チューブ３１ａを通じて第１ポート１２に圧力流体が供給され、連通路４４ａを通じて連通室３６内へと供給されている。なお、連通室３６内に導入された圧力流体は、シートリング５２の外周側に設けられたシール部材８２によって該シートリング５２の外周側を通じて下流となる第２ポート１４側に流通することが阻止される。そして、図示しない作業者がロックナット９８を螺回させて上方へと移動させ、ニードルバルブ５４の回転変位が規制された状態を解除した後、ハンドル２０を把持して回転させることにより、ニードルバルブ５４がバルブホルダ５０との螺合作用下に回転しながら上方（矢印Ｄ方向）へと変位する。

これにより、ニードルバルブ５４は、制御部８８の第２制御面９２が着座部７８に当接した状態から該着座部７８に対して徐々に離間し、第２制御面９２と前記着座部７８との間の間隙が徐々に拡大する。そして、連通室３６内に導入された圧力流体が、シートリング５２の連通ポート７６から該シートリング５２の内部に流通し、ニードルバルブ５４の制御部８８と着座部７８との間を通じて小径部７０側（矢印Ｃ方向）へと流通する。この際、圧力流体は、ニードルバルブ５４の制御部８８と着座部７８との間の間隙の大きさに比例した流量に制御される。この圧力流体は、連通室３６内から連通路４４ｂを通じて第２通路３４へと流通した後、第２ポート１４に接続されたチューブ３１ｂを通じて他の流体圧機器へと所望の流量で流通する。

すなわち、ニードルバルブ５４の軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿った変位量と、連通室３６を通じて第２ポート１４側へと流通する圧力流体の流量とが比例する。換言すれば、ニードルバルブ５４の変位量を制御することによって圧力流体の流量が制御されることとなる。

また、ハンドル２０をさらに回転させ、ニードルバルブ５４の第１制御面９０が着座部７８に臨む位置まで移動させることにより、第２制御面９２に対して傾斜角度の大きく設定された第１制御面９０と前記着座部７８との間を通じて流通する圧力流体の流量をより一層増大させることができる。

一方、圧力流体の流量を減少させる場合には、前述とは反対方向にハンドル２０を回転させ、ニードルバルブ５４をバルブホルダ５０に沿って下方（矢印Ｃ方向）へと移動させる。これにより、制御部８８が着座部７８へと接近し、該制御部８８と着座部７８との間の間隙が徐々に小さくなるため、該間隙を通じて下流側へと流通する圧力流体の流量が減少することとなる。そして、ハンドル２０をさらに回転させ、ニードルバルブ５４におけるストッパ部９４の下端部が着座部７８に当接することにより、該ニードルバルブ５４の下方への移動が規制され、制御部８８の第２制御面９２が前記着座部７８に当接した全閉状態となる。

このように、流量制御弁１０において所望流量に制御された流体が、第２ポート１４からチューブ３１ｂを介して他の流体圧機器へと供給され、その動作が制御される。

以上のように、本実施の形態では、ボディ１６の上方となる位置に、平面状のプレート部２８を設けると共に、該プレート部２８を前記ボディ１６の一端部側のみに設ける構成としている。これにより、流量制御弁１０の一端部側及び他端部側をプレート部２８によって外部から確実且つ容易に確認することが可能となり、それに伴って、該流量制御弁１０の内部を流通する流体の流通方向を確認することができる。

また、プレート部２８によって流量制御弁１０における流体の流通方向を確認できるため、該流量制御弁１０を設置する際に、誤った設置方向で設置されてしまうことを回避できる。すなわち、プレート部２８は、流量制御弁１０の設置方向及び流体の流通方向を確認可能な指向手段として機能する。

さらに、このプレート部２８の上面に、例えば、個体識別用のラベル等を貼付することにより、流量制御弁１０が他の流量制御弁と共にマニホールド化されて使用される場合においても、所望の流量制御弁１０を確実且つ容易に確認することができ好適である。

さらにまた、プレート部２８を、平面状に形成しているため、上述した個体識別用のラベル等を貼付した際、該ラベル等が剥がれにくく好適である。換言すれば、プレート部２８は、貼付されたラベル等が剥がれにくく、その貼付状態が好適に維持されるように曲面状ではなく平面状に形成される。

さらにまた、第１円筒部２２の側部には、外周面より窪んだ平面状の凹部３２を設けているため、該凹部３２の位置を確認することによって流量制御弁１０の設置方向及び該流量制御弁１０の内部を流通する流体の流通方向を外部から確実且つ簡便に確認することが可能となる。

またさらに、例えば、流量制御弁１０をホルダや壁部等の狭い場所に設置する場合に、第１円筒部２２の上方に設けられたプレート部２８が接触して設置が困難となることがある。そのような場合でも、図６に示されるように、作業者が、プレート部２８の他端部を把持し、切欠部２９を支点とするように該他端部側を上方へと回動させる付勢することにより、前記プレート部２８が前記切欠部２９から破断し折曲する。これにより、プレート部２８をボディ１６から簡単に離脱させることができ、該プレート部２８の取り外された流量制御弁１０を所望の位置に設置することが可能となる。

なお、本発明に係る流量制御弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (5)

1. 弁部を有するロッド（５４）を軸線方向に変位させることにより、一組のポート（１２、１４）間を流通する流体の流量を制御可能な流量制御弁において、
   一端部及び他端部にそれぞれ設けられる前記ポート（１２、１４）と、該ポート（１２）から供給された流体が流通する流路（３３、３４）とを有するボディ（１６）を備え、
   前記ボディ（１６）には、該ボディ（１６）の外部に臨み、一組のポート（１２、１４）のいずれか一方側のみに設けられた指向手段を備え、前記指向手段には、前記流量制御弁を識別するための個体識別手段が設けられ、前記指向手段は、平面状のプレート部（２８）からなり、前記プレート部（２８）には厚さ方向に切り欠かれた切欠部（２９）を有し、該切欠部（２９）が前記一端部近傍に設けられることを特徴とする流量制御弁。
2. 請求項１記載の流量制御弁において、
   前記指向手段は、前記ボディ（１６）の上方に設けられることを特徴とする流量制御弁。
3. 請求項１記載の流量制御弁において、
   前記プレート部（２８）は、前記ボディ（１６）に一端部が接合された片持ち形状であることを特徴とする流量制御弁。
4. 請求項１記載の流量制御弁において、
   前記個体識別手段は、前記プレート部（２８）に貼付されたラベルであることを特徴とする流量制御弁。
5. 請求項１記載の流量制御弁において、
   前記個体識別手段は、前記プレート部（２８）に書き込まれた文字であることを特徴とする流量制御弁。

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