JP5656531B2 - デテント形３位置電磁切替弁 - Google Patents

Description

この発明は、工作機械の流体回路等に用いられるデテント形切替弁に関するものであり、更に述べると、ストレート、閉止、クロスに切り替えられるデテント形３位置電磁切替弁に関するものである。

従来の液圧回路には、デテント形電磁切替弁が用いられているが、この切替弁は、スプールの位置を保持する際、前記スプールと一体化された軸部の抵抗を利用して位置保持を行うが、スプール保持時には、前記電磁コイルに給電しなくても位置保持できるので、省電力（省エネ化）となるメリットがある。

この切替弁として、２位置切替弁と３位置切替弁が用いられている。前記２位置切替弁には、手動切替方式と電磁切替方式が存在するが、自動制御を行う場合には、２位置電磁切替弁が利用されている。

しかし、デテント形３位置切替弁では、前記手動切替方式は用いられているが、電磁切替方式は採用されていない。その理由は、電磁切替方式は左右どちらかの電磁コイルに電流を流して励磁することでスプールをスライドさせる構造であるため、３位置制御ができない為である。

即ち、右、又は、左の電磁コイルに給電して電磁力を発生させ、該電磁力により磁気吸引してスピンドルを摺動させると、スプールの位置は、ストレート、又は、クロスにすることができる。しかし、スプールを閉止位置にする際に、前記両電磁コイルに給電すると、磁気吸引力は、左右の鉄芯のうち、より電磁コイルに近い方が強くなるので、前記左右の鉄芯は動かなくなる。そのため、スプールを閉止位置に戻すことはできなくなる。

液圧回路を制御する場合、流路を「ストレート」、「閉止」、「クロス」にして、３位置制御することが重要である。特に、前記液圧回路に配設されているアキュムレータの待機時には、流路を「閉止」させる必要があるが、従来例では、手動切替方式を採用しているので、ユニット制御を自動で行うことができない。

この発明は、上記事情に鑑み、電磁切替方式のデテント形３位置切替弁を得ることを目的とする。

この発明は、流路をストレート、閉止、クロス、に切り替え、位置保持されるスプールと、該スプールの両端に連続し前記スプールを摺動させる左右のスピンドルと、前記左右のスピンドルを摺動させる左右の固定電磁コイルと、を備えた３位置電磁切替弁であって、前記スピンドルに設けられ、該スピンドルの摺動範囲を規制するストッパと、前記ストッパに対向して設けられ、前記ストッパを磁気吸引する閉止用電磁コイルとを備えた閉止位置制御手段と、前記スピンドルに設けられ、前記固定電磁コイルにより生ずる電磁力に吸引される磁性体と、を備えており、前記ストッパは、スピンドルに設けた突起部と、前記スピンドルに遊嵌合され、前記突起部に接離する磁気吸着部材であって、摺動規制部に収容されている磁気吸着部材と、を備えていることを特徴とする。

この発明の前記スピンドルは、前記スプールの両端に当接していることを特徴とする。この発明の前記磁気吸着部材は、電磁コイル、又は、鉄芯であることを特徴とする。この発明の前記摺動規制部は、前進規制壁と、後退規制壁とを有する凹部であることを特徴とする。この発明の前記磁性体は、鉄芯であることを特徴とする。

この発明は、スピンドルに設けられ、該スピンドルの摺動範囲を規制するストッパと、前記ストッパに対向して設けられ、前記ストッパを磁気吸引する閉止用電磁コイルとを備えた閉止位置制御手段と、前記スピンドルに設けられ、前記固定電磁コイルにより生ずる電磁力に吸引される磁性体と、を備えているので、前記ストッパによりスピンドルの摺動範囲を規制することができるとともに、が前記閉止用電磁コイルの制御により確実にスプールを閉止位置に戻し、位置保持することができる。そのため、自動制御可能なデテント形３位置電磁切替弁を得ることができる。

本発明の第１実施形態を示す縦断面図で、ストレートの状態を示す図である。 本発明の第１実施形態を示す縦断面図で、閉止の状態の状態を示す図である。 本発明の第１実施形態を示す縦断面図で、クロスの状態を示す図である。 図１乃至３の要部拡大図で、図２（Ａ）はスプールがストレート位置保持時におけるスピンドルの位置、図２（Ｂ）はスプールが閉止位置保持時におけるスピンドルの位置、図２（Ｃ）はスプールがクロス位置保持時に於けるスピンドルの位置、をそれぞれ示す。 スピンドルに嵌着されるばね（スナップリング）の正面図である。

この発明の第1実施形態を図１〜図５により説明する。３位置電磁切替弁１は、流路部１ａと駆動部１ｂとを備えている。前記流路部１ａには、４つの流路（ポート）Ｔ，Ｂ，Ｐ，Ａと、前記流路Ｔ〜Ａを開閉するスプール３が設けられている。

前記駆動部１ｂは、前記流路部１ａの左右に配設された筒状体であり、その中空部には、スピンドル５，６が摺動可能に配設されている。前記スピンドル５，６には、突起部５ｓ，６ｓが設けられているが、この突起部５ｓ、６ｓとして、例えば、円板体が用いられる。このスピンドル５，６の一端部５ａ，６ａは、固定支持板２を貫通して前記スプール３に連結されて一体となっているが、前記スピンドル５，６とスプール３の軸心は、３位置電磁切替弁１の中心線Ｃ上に位置している。

前記スピンドルの一端部５ａ，６ａには、小径部ａと、該小径部ａより大径の中径部ｂと、該中径部ｂより大径の大径部ｃが、連続して形成されている（図４参照）。前記一端部５ａ，６ａには、ばね７及びスプリング８が設けられているが、このばね７は、位置保持用ばねで、スピンドル５，６を締め付けて抵抗を与えるスナップリングである（図３参照）。

前記スピンドル５，６には、ストッパ１６，１７が摺動可能に挿着（遊嵌合）され、その反対側には、磁性体１３，１４が装着されている。前記ストッパ１６，１７として磁気吸着部材、例えば、鉄芯や電磁コイルが用いられるが、前記ストッパ１６，１７は前記突起部５ｓ，６ｓの外側（スプール３と反対側）に設けられ、かつ、摺動規制部２１，２２に挿着されている。前記摺動規制部２１，２２は、前進規制壁２１ａ，２２ａと後退規制壁２１ｂ，２２ｂとを備えている。また、前記磁性体１３，１４として、鉄芯が用いられる。前記鉄芯１３，１４、１６，１７の外周側には、固定電磁コイル１１，１２及び閉止用電磁コイル１８，１９が同心状に配設されているが、前記固定電磁コイル１１，１２は、鉄芯１３，１４に対向して配設され、閉止用電磁コイル１８，１９はストッパ１６，１７に対向して配設されている。

前記鉄芯１３，１４は、前記スピンドル５，６の径より大径に形成され、前記電磁コイル１１，１２により生じる電磁力に磁気吸引されて摺動する。前記ストッパ１６，１７は、閉止用電磁コイル１８，１９により生じる電磁力に磁気吸引されて摺動する。前記ストッパ１６，１７と前記閉止用電磁コイル１８，１９は、前記スプール３を閉止位置にするための閉止位置制御手段、である。

次に、この実施形態の作動について説明する。左の電磁コイル１１に給電して励磁すると、前記鉄芯１３は、電磁吸引されて矢印Ａ１３方向に摺動する。そのため、スプール３は同方向に摺動するので、ストレートの位置となり、ポートＰ−ＡとポートＴ−Ｂが開かれて連通する(図４（Ａ）参照)。

この時、スピンドル６の突起部６ｓは、ストッパ１７を押して矢印Ａ１３方向に摺動させるが、該ストッパ17は摺動規制部２２の後退規制壁２２ｂに当接して停止する。そのため、前記スプール３は、設計された停止位置に正確に停止する（図１参照）。
この時、ストッパ１６は、突起部５ｓに押圧されないので、移動しない。

次に、前記電磁コイル１１への給電を停止した後、右の電磁コイル１２に給電して励磁すると、前記鉄心１４は、電磁吸引されて矢印Ａ１４方向に摺動する。そのため、スプール３は同方向に摺動し、クロスの位置となり、ポートＰ−ＢとポートＡ−Ｔが開かれて連通する（図４（Ｃ）参照））。

この時、スピンドル５の突起部５ｓはストッパ１６を押して矢印Ａ１４方向に摺動させるが、該ストッパ１６は摺動規制部２１の後退規制壁２１ｂに当接して停止する。そのため、前記スプール３は、設計された停止位置に正確に停止する（図３参照）。
この時、ストッパ１７は、突起部６ｓに押圧されないので、移動しない。

前記両電磁コイル１１，１２の給電を停止した状態において、前記閉止用電磁コイル１８，１９に給電すると、ストッパ１６，１７は前記両電磁コイル１８，１９の電磁力により吸引されて互いに接近する方向、すなわち、矢印Ａ１３方向、矢印Ａ１４方向に摺動する。そのため、スプール３は両側から押されてバランスよく中央に移動するので、閉止位置になる(図４（Ｂ）参照)。

この時、前記ストッパ１６，１７は、ストッパ１６，１７を押圧しながら摺動規制部２１，２２の前進規制壁２１ａ，２２ａに当接するので、スプール３は、設計した位置に正確に停止する（図２参照）。

この発明の実施形態は、上記に限定されるものではなく、例えば、次の様にすることもできる。
（１）スピンドルとスプールを一体に連結する代わりに、両者を離接可能に当接させること。
（２）ストッパとして電磁コイル(電磁石)を用いる代わりに、磁性体、又は、永久磁石を用いること。

（３）前記ストッパは、前記磁性体の内側（スプール側）に配設する代わりに、外側（スプールと反対側）に設けたり、又は、一方のストッパを前記内側に、他方のスプールを前記外側に配設することもできる。
（４）デテント構造として、スピンドルの端部の太さを３段階にし、ばね(スナップリング)で該スピンドルを締め付け、位置保持する代わりに、該スピンドルの太さを一定にし、ばねが引っかかる溝を３本設けるようにしてもよい。この場合は、ばねの代わりに、ボールポイントで押さえつける方法を採用することができる。

１ デテント形３位置電磁切替弁
３ スプール
５ スピンドル
６ スピンドル
１１ 固定電磁コイル
１２ 固定電磁コイル
１３ 鉄芯
１４ 鉄芯
１６ ストッパ
１７ ストッパ
１８ 閉止用電磁コイル
１９ 閉止用電磁コイル
Ｃ 中心線

Claims (5)

1. 流路をストレート、閉止、クロス、に切り替え、位置保持されるスプールと、該スプールの両端に連続し前記スプールを摺動させる左右のスピンドルと、前記左右のスピンドルを摺動させる左右の固定電磁コイルと、を備えた３位置電磁切替弁であって、
   前記スピンドルに設けられ、該スピンドルの摺動範囲を規制するストッパと、前記ストッパに対向して設けられ、前記ストッパを磁気吸引する閉止用電磁コイルとを備えた閉止位置制御手段と、前記スピンドルに設けられ、前記固定電磁コイルにより生ずる電磁力に吸引される磁性体と、を備えており、
   前記ストッパは、スピンドルに設けた突起部と、前記スピンドルに遊嵌合され、前記突起部に接離する磁気吸着部材であって、摺動規制部に収容されている磁気吸着部材と、を備えていることを特徴とするデテント形３位置電磁切替弁。
2. 前記スピンドルは、前記スプールの両端に当接していることを特徴とする請求項１記載のデテント形３位置電磁切替弁。
3. 前記磁気吸着部材は、電磁コイル、又は、鉄芯であることを特徴とする請求項１記載のデテント形３位置電磁切替弁。
4. 前記摺動規制部は、前進規制壁と、後退規制壁とを有する凹部であることを特徴とする請求項１載のデテント形３位置電磁切替弁。
5. 前記磁性体は、鉄芯であることを特徴とする請求項１記載のデテント形３位置電磁切替弁。

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