JP5794947B2 - Directional control valve - Google Patents
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Description
本発明はポペット形の弁体が弁座面に対して直角方向に開閉移動し、気体の流れ方向を制御する方向制御弁に関する。 The present invention relates to a directional control valve in which a poppet-shaped valve body is opened and closed in a direction perpendicular to a valve seat surface to control a gas flow direction.
方向制御弁は、空気圧作動機器に対し空気圧を供給する状態と供給を停止する状態とに切り換えたり、空気圧作動機器に対し空気圧を供給する状態と空気圧作動機器から排出される空気を外部に排出したりするために使用され、開閉弁または切換弁とも言われる。このタイプの方向制御弁は、弁軸を移動自在に収容する弁孔が形成された弁ハウジングを有している。弁ハウジングには弁孔に連通する複数の開口部つまりポートが形成され、弁軸にその径方向外方に突出して設けられた弁体によりポートの開閉や切り換えが行われる。弁軸に対して直角方向に形成された弁座面に接触して弁体がポートの開閉や切り換えを行うタイプの方向制御弁の弁体はポペット形となる。 The direction control valve switches between a state in which air pressure is supplied to the pneumatic operating device and a state in which supply is stopped, and a state in which air pressure is supplied to the pneumatic operating device and air discharged from the pneumatic operating device is discharged to the outside. And is also referred to as an on-off valve or switching valve. This type of directional control valve has a valve housing in which a valve hole for movably accommodating a valve shaft is formed. The valve housing is formed with a plurality of openings, that is, ports, communicating with the valve holes, and the ports are opened / closed and switched by a valve body that protrudes radially outward from the valve shaft. A valve body of a directional control valve of a type in which the valve body contacts, opens or closes and switches a port by contacting a valve seat surface formed in a direction perpendicular to the valve shaft is a poppet type.
ポペット形の弁体を有する方向制御弁においては、弁体が開閉動作するときには、弁ハウジングに弁軸または弁体を案内するようにしている。1つのポートから他のポートに空気が流れるときには、弁軸と弁孔との間の流路を通って空気が流れることになる。特許文献1に記載された方向切換弁においては、弁軸を弁ハウジングにより移動自在に支持するとともに弁軸の外周面に空気が流れる複数の溝が形成されており、弁軸はその外周面が弁孔の案内孔に接触して軸方向に移動するようになっている。特許文献2に記載された直動電磁弁においては、弁孔に摺動するガイドリングを弁軸に設け、このガイドリングに設けられた切欠き部により流路を形成している。この弁軸には排出ポートに連通する貫通孔が形成され、貫通孔の一端は一方のばね室に連通し、貫通孔の他端は他方のばね室に連通しており、排出ポートの空気圧が弁軸に軸方向には加わらないように軸方向推力をバランスさせている。特許文献3に記載された方向制御弁においては、弁体を弁孔に接触させて弁軸を軸方向に移動するように支持したタイプである。弁体の外周部に径方向外方に突出して設けられて弁孔の内周面に接触する複数の突起片により弁軸を案内するとともに突起片相互間に流路を形成するようにしている。弁軸の駆動方式としては、ソレノイドつまり電磁石を用いた電磁操作式、カムやリンクを用いた機械操作式、流体圧力を用いた流体操作式等がある。
In a directional control valve having a poppet type valve body, when the valve body is opened and closed, the valve shaft or the valve body is guided to the valve housing. When air flows from one port to another port, air flows through the flow path between the valve shaft and the valve hole. In the direction switching valve described in Patent Document 1, a valve shaft is movably supported by a valve housing and a plurality of grooves through which air flows are formed on the outer peripheral surface of the valve shaft. It moves in the axial direction in contact with the guide hole of the valve hole. In the direct acting solenoid valve described in Patent Document 2, a guide ring that slides in the valve hole is provided on the valve shaft, and a flow path is formed by a notch provided in the guide ring. The valve shaft has a through hole communicating with the discharge port. One end of the through hole communicates with one spring chamber, and the other end of the through hole communicates with the other spring chamber. The axial thrust is balanced so as not to be applied to the valve shaft in the axial direction. The directional control valve described in
ポペット形の弁体を有する従来の方向制御弁においては、上述のように、弁体が取り付けられる弁軸と弁孔との間で空気が流れる流路を形成するようにし、弁軸の外周面に溝を形成して弁軸と弁孔とを面接触させて摺動している。同様に、ガイドリングが弁軸に固定され、そのガイドリングに流路を形成する切欠きを設けるようにした場合においても、ガイドリングが弁孔に面接触して摺動する。弁体の外周に突起片を設けるようにした場合においても、突起片が弁孔に面接触して摺動する。 In the conventional directional control valve having a poppet-shaped valve body, as described above, a flow path through which air flows is formed between the valve shaft to which the valve body is attached and the valve hole, and the outer peripheral surface of the valve shaft A groove is formed in the valve shaft, and the valve shaft and the valve hole are in sliding contact with each other. Similarly, when the guide ring is fixed to the valve shaft and a notch for forming a flow path is provided in the guide ring, the guide ring slides in contact with the valve hole. Even when a protrusion piece is provided on the outer periphery of the valve body, the protrusion piece slides in surface contact with the valve hole.
このように、弁軸は弁ハウジングの弁孔内を軸方向に往復動自在に装着されており、弁軸の移動時には弁軸が弁孔内で傾斜する方向や径方向に移動する方向に芯ずれしないようにする必要がある。弁軸が移動時に弁孔内で芯ずれすると、弁体が弁座面に充分に接触しなくなるので、弁座面の一部だけ接触し、シール性が確保できないおそれがある。さらに、弁体を高速で作動する場合には、弁体が設けられた弁軸の摺動抵抗を小さくする必要がある。弁軸と弁ハウジングの弁孔に面接触させたり、弁体の外周面を弁孔に面接触させたりして弁軸を案内する場合には、弁軸の摺動抵抗を小さくするために、弁孔や弁軸などの加工精度から比較的大きなクリアランスを確保する必要がある。しかし、クリアランスを大きくすると、弁軸の芯ずれが発生するので、前述のように弁座面と弁体のシール性が低下することが避けられない。 Thus, the valve shaft is mounted so as to be able to reciprocate in the valve hole of the valve housing in the axial direction. When the valve shaft is moved, the valve shaft is centered in a direction that tilts in the valve hole or moves in the radial direction. It is necessary not to slip. If the valve shaft is displaced in the valve hole when it moves, the valve body does not sufficiently contact the valve seat surface, so that only a part of the valve seat surface may contact and the sealing performance may not be ensured. Furthermore, when operating the valve body at high speed, it is necessary to reduce the sliding resistance of the valve shaft provided with the valve body. When guiding the valve shaft by bringing the valve shaft into surface contact with the valve hole of the valve housing or bringing the outer peripheral surface of the valve body into surface contact with the valve hole, in order to reduce the sliding resistance of the valve shaft, It is necessary to ensure a relatively large clearance from the processing accuracy of valve holes and valve shafts. However, if the clearance is increased, the valve shaft may be misaligned, so that the sealing performance between the valve seat surface and the valve body is inevitably lowered as described above.
弁軸を軸方向に付勢するばね力を強くすると、弁体が弁座面に押圧される押圧力つまり弁体の弁座面に対するシール力を高めることができるが、ばね力を高めると、ソレノイドを駆動源とした電磁操作式においては、弁体の高速応答性を高めることができなくなるだけでなく、ソレノイド電流を大きくする必要があり、コイルの温度上昇による開閉性能の悪化が避けられない。 When the spring force for urging the valve shaft in the axial direction is increased, the pressing force by which the valve body is pressed against the valve seat surface, that is, the sealing force for the valve seat surface of the valve body can be increased. In the electromagnetic operation type using a solenoid as a drive source, not only can the high-speed response of the valve body be improved, but the solenoid current must be increased, and deterioration of the opening / closing performance due to a rise in coil temperature is inevitable. .
一方、弁座面に弁体を接触させて空気の流れをシールするには、弁体と弁座面との接触面積を確保する必要がある。従来のように外周面が円形の弁体に対応させて弁座を円形とすると、弁体の外周面と弁孔の内周面との間の流路面積を確保するために、弁体の外径を大きくする必要があるので、弁体と弁軸を含めた弁組立体を大きくしなければならない。弁体を大型化して流量を大きくするには、シート力を高める必要があり、弁体を高速で開閉動作させることができなくなる。さらに、特許文献3のように、弁体の外周面に突出して設けられた突起片により弁軸を案内するようにすると、弁ハウジングを大型化しなければならなくなる。
On the other hand, in order to seal the flow of air by bringing the valve body into contact with the valve seat surface, it is necessary to secure a contact area between the valve body and the valve seat surface. When the valve seat has a circular shape corresponding to a valve body having a circular outer peripheral surface as in the past, in order to secure a flow path area between the outer peripheral surface of the valve body and the inner peripheral surface of the valve hole, Since it is necessary to increase the outer diameter, the valve assembly including the valve body and the valve shaft must be enlarged. In order to increase the flow rate by increasing the size of the valve body, it is necessary to increase the seat force, and the valve body cannot be opened and closed at high speed. Furthermore, if the valve shaft is guided by a protruding piece provided so as to protrude from the outer peripheral surface of the valve body as in
本発明の目的は、方向制御弁を大型化することなく、弁軸と弁孔との間の流路を大きくしつつ弁軸の芯ずれ発生を防止して開閉特性を向上させることにある。 An object of the present invention is to improve the opening / closing characteristics by preventing the center deviation of the valve shaft while increasing the flow path between the valve shaft and the valve hole without increasing the size of the directional control valve.
本発明の方向制御弁は、空気が供給される供給ポートと、当該供給ポートからの空気を流出する出力ポートと、前記出力ポートへ戻される空気を外部に排出する排出ポートに連通するとともに前記供給ポートおよび前記出力ポートを連通させる供給側の弁孔とを有する弁収容孔が形成される弁ハウジングと、前記弁収容孔内に設けられ、前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる排出側の弁孔が設けられた円筒形状のガイド部材と、前記弁収容孔に軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、前記ガイド部材の端部に設けられ、前記弁軸に設けられた弁体に当接して前記排出側の弁孔を閉じ、前記弁体から離れて前記排出側の弁孔を開放する排出側の弁座面と、前記弁軸に向けて径方向内方に突出するとともに、円周方向に離れて前記ガイド部材の内面に設けられ、相互間に前記ガイド部材の連通溝を形成する少なくとも3つのガイド部材の突起部と、前記ガイド部材の突起部に軸方向に伸びて設けられ、前記弁軸を支持するガイド部材の線接触部とを有し、前記ガイド部材は、前記ガイド部材の線接触部で前記弁軸を軸方向にガイドするとともに、前記弁体に前記排出側の弁座面を当接させてシールすることを特徴とする。 Directional control valves of the present invention, the feed supply port air is supplied, and an output port for the outflow of air from the supply port, communicated with the exhaust port for discharging air that is returned to the output port to the outside A valve housing having a valve housing hole having a port and a supply-side valve hole communicating with the output port; and a discharge housing provided in the valve housing hole for communicating the output port with the discharge port. A cylindrical guide member provided with a valve hole, a valve shaft that is reciprocally mounted in the valve housing hole in the axial direction, and a valve provided at an end of the guide member and provided on the valve shaft A valve seat on the discharge side that contacts the body and closes the valve hole on the discharge side, opens the valve hole on the discharge side away from the valve body, and protrudes radially inward toward the valve shaft together with the moth apart circumferentially Provided on the inner surface of the de member, the projection portion of the at least three guide members to form a communicating groove of the guide member therebetween, provided extending in the axial direction the protrusion of the guide member, support the valve shaft The guide member guides the valve shaft in the axial direction at the line contact portion of the guide member, and abuts the valve seat surface on the discharge side against the valve body. It is characterized by making it seal .
この方向制御弁においては、弁体が設けられた弁軸を、ポート相互を連通させる弁孔に設けられた線接触部で支持するようにしたので、線接触部と弁軸との間の摺動抵抗を小さくすることができる。これにより、弁軸の芯ずれ発生を防止することができるので、弁体の当接面全体を弁座面に当接させることができ、弁座面のシール性を高めることができる。さらに、弁軸が移動するときにおける弁軸に加わる摺動抵抗を小さくすることができるので、弁軸を駆動するための推力を小さくすることができる。 In this directional control valve, the valve shaft provided with the valve element is supported by the line contact portion provided in the valve hole for communicating the ports, so that the sliding between the line contact portion and the valve shaft is possible. Dynamic resistance can be reduced. Accordingly, the occurrence of misalignment of the valve shaft can be prevented, so that the entire contact surface of the valve body can be brought into contact with the valve seat surface, and the sealing performance of the valve seat surface can be enhanced. Further, since the sliding resistance applied to the valve shaft when the valve shaft moves can be reduced, the thrust for driving the valve shaft can be reduced.
この推力を小さくすることができるので、弁軸に推力を加えるためのばね部材を小型化することができるとともにソレノイドを小型化することができ、方向制御弁全体を小型化することができる。弁孔に線接触部を設けると、弁孔を大きくすることなく、弁孔内に大きな断面積を有する連通路を形成することができるので、方向制御弁を小型化することができる。 Since this thrust can be reduced, the spring member for applying the thrust to the valve shaft can be reduced in size, the solenoid can be reduced in size, and the entire direction control valve can be reduced in size. When the line contact portion is provided in the valve hole, a communication passage having a large cross-sectional area can be formed in the valve hole without increasing the valve hole, and thus the direction control valve can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1および図2に示される方向制御弁は、主弁組立体が2位置に作動する5ポート電磁弁であり、ほぼ直方体形状のブロック状の弁ハウジング10を有している。弁ハウジング10には貫通孔つまり弁収容孔11が長手方向に伸びて貫通して形成されており、弁ハウジング10の長手方向中央部には、図示しない空気圧供給源に接続される供給ポート12が弁収容孔11に連通して弁ハウジング10に形成されている。供給ポート12から長手方向一方側にずらして出力ポート13aが弁収容孔11に連通して弁ハウジング10に形成されている。この出力ポート13aには空気圧シリンダ等の空気圧作動機器が接続されるようになっており、供給ポート12と連通する出力ポート13aは空気圧作動機器に空気を流出する。出力ポート13aに対して長手方向一方側にずらして排出ポート14aが弁収容孔11に連通して弁ハウジング10に形成されており、この排出ポート14aは空気圧作動機器から出力ポート13aに戻された空気を外部に排出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The directional control valve shown in FIGS. 1 and 2 is a 5-port solenoid valve in which a main valve assembly operates in two positions, and has a substantially rectangular parallelepiped block-
供給ポート12から長手方向他方側にずらして出力ポート13bが弁収容孔11に連通して弁ハウジング10に形成されている。この出力ポート13bには空気圧シリンダ等の空気圧作動機器が接続されるようになっており、供給ポート12と連通する出力ポート13bは空気圧作動機器に空気を流出する。出力ポート13bに対して長手方向他方側にずらして排出ポート14bが弁収容孔11に連通して弁ハウジング10に形成されており、この排出ポート14bは空気圧作動機器から出力ポート13bに戻された空気を外部に排出する。
An
上述した出力ポート13aは第1の出力ポートとなっており、出力ポート13bは第2の出力ポートとなっており、排出ポート14aは第1の排出ポートとなっており、排出ポート14bは第2の排出ポートとなっている。両方の排出ポート14a,14bは、供給ポート12と出力ポート13a,13bに対してずれた位置に設けられた連通路14cにより相互に連通している。この連通路14cは図1において二点鎖線で示されている。
The
上述したそれぞれのポートは、図2における弁ハウジング10の底面側に開口して形成されている。弁ハウジング10は図示しないマニホールドブロック等の搭載部材に取り付けられるようになっており、搭載部材にはそれぞれのポートに連通する流路が形成されている。例えば、搭載部材としてのマニホールドブロックに複数の方向制御弁が搭載されるときには、マニホールドブロックに形成された共通の供給流路にそれぞれの方向制御弁の供給ポート12が連通される。方向制御弁の2つの出力ポート13a,13bは、マニホールドブロックに取り付けられる継手により空気圧作動機器に接続される。方向制御弁の2つの排出ポート14a,14bは、連通路14cにより相互に連通されるとともにマニホールドブロックに形成された排気流路に連通される。
Each of the ports described above is formed to open on the bottom side of the
出力ポート13aに弁収容孔11を介して連通する出力ポート15aが弁ハウジング10の図2における上面に開口して形成されており、出力ポート13bに弁収容孔11を介して連通する出力ポート15bが弁ハウジング10の上面に開口して形成されている。それぞれの出力ポート15a,15bは弁ハウジング10に空気圧作動機器を直接接続する場合に使用される。そのときには他の出力ポート13a,13bは空気圧作動機器には連通されることなく閉塞され、出力ポート15aが第1の出力ポートとなり、出力ポート15bが第2の出力ポートとなる。逆に、出力ポート13a,13bが搭載部材を介して空気圧作動機器に接続されるときには、出力ポート15a,15bは図示しないカバー部材により閉塞される。
An
なお、以下の説明においては、出力ポート13a,13bと他のポートとが連通する際には、出力ポート15a,15bにも連通することになるので、出力ポート15a,15bと他のポートとの連通についての重複した説明が省略されている。
In the following description, when the
弁収容孔11内には軸方向に往復動自在に主弁組立体20が装着されている。主弁組立体20は弁軸21と、これに設けられるゴム製の2つの一体形弁体22,23とを有しており、一体形弁体22,23の外径は弁軸21よりも大径となっている。弁ハウジング10の一端部側には円筒形状のガイド部材24aが配置され、他端部側にも円筒形状のガイド部材24bが配置されている。ガイド部材24aは第1のガイド部材であり、弁収容孔11の一端部に固定される円筒形状の調整ねじ部材25aに取り付けられている。ガイド部材24bは第2のガイド部材であり、弁収容孔11の他端部に固定される円筒形状の調整ねじ部材25bに取り付けられている。2つのガイド部材24a,24bは同一の形状となっており、同様に、2つの調整ねじ部材25a,25bも同一の形状となっており、それぞれは相互に逆向きとなって弁ハウジング10内に装着される。両方の調整ねじ部材25a,25bの軸方向位置を調整することによって、主弁組立体20の軸方向の移動範囲を調整することができる。
A
図2に示されるように、弁ハウジング10の一端にはエンドブロック16が突き当てられており、このエンドブロック16は図示しないねじ部材により弁ハウジング10に固定される。弁ハウジング10の他端に設けられたフランジ17にはソレノイド18が突き当てられており、このソレノイド18は図示しないねじ部材により弁ハウジング10に固定される。ソレノイド18のケース体26には、図1に示されるように、2つの棒状部27aとこれらを連結する円弧状部27bとが一体となったU字形状の固定鉄心27が組み込まれ、それぞれの棒状部27aにはソレノイドコイル28が巻き付けられたボビン29が装着されている。
As shown in FIG. 2, an
ソレノイドコイル28に駆動電流を供給するために、図1に示されるように、ソレノイド18のケース体26には、コネクタ30が着脱自在に装着される。棒状部27aの前面には可動鉄心31が配置され、ソレノイドコイル28に駆動電流が供給されると、可動鉄心31は固定鉄心27に向けて磁力により吸着される。このように、図示する方向制御弁は、電磁操作式となっている。
In order to supply a drive current to the
この可動鉄心31は、図2に示されるように、板ばね32によりフローティング状態となってケース体26に取り付けられる。板ばね32は可動鉄心31に固定される中央部32aと、これの両端部に設けられた脚部32bとを有し、帯状の弾性板を折り曲げることにより形成され、脚部32bがケース体26に形成された凹部内に固定される。中央部32aには図示しない爪部が設けられており、この爪部により可動鉄心31は板ばね32に取り付けられ、可動鉄心31は弁軸21の軸方向に移動自在に板ばね32によりフローティング状態となって支持される。
As shown in FIG. 2, the
エンドブロック16には弁軸21と同軸となって操作ボタン33が軸方向に往復動自在に取り付けられている。弁軸21の両端部には駆動駒34,35が取り付けられており、弁軸21の一端部側の駆動駒34と操作ボタン33との間には、弁軸21に図2において右方向に向かう推力を付勢するためのばね部材として圧縮コイルばね36が装着されている。この圧縮コイルばね36のばね力により駆動駒35の端面は可動鉄心31に当接し、板ばね32には駆動駒35が入り込む貫通孔32cが形成されている。圧縮コイルばね36のばね力に抗して弁軸21に左方向に向かう推力を付勢するために、ケース体26内には圧縮コイルばね37がばね部材として配置されており、圧縮コイルばね37は可動鉄心31に形成された凹部38内に収容されている。
An
圧縮コイルばね37により弁軸21に対し図2において左方向に向けて付勢されるばね力は、圧縮コイルばね36により弁軸21に対し右方向に向けて付勢されるばね力よりも強くなっている。ソレノイドコイル28に対して駆動信号が印加されないときには、弁軸21は左方向の第1の位置に位置する。一方、ソレノイドコイル28に対して駆動電流が流されると、可動鉄心31が固定鉄心27に向けて駆動され、弁軸21は圧縮コイルばね36のばね力により右方向の第2の位置に駆動される。操作ボタン33を押し込むと、操作ボタン33が駆動駒34に当接し、ソレノイドコイル28に通電することなく、弁軸21は第2の位置に移動する。
The spring force urged toward the left direction in FIG. 2 by the
図2に示されるように、弁収容孔11のうち供給ポート12と出力ポート13aとの間の部分、つまり第1の供給側ポート間部には、これらを連通させる供給側の第1の弁孔41aが形成されている。供給ポート12と出力ポート13bとの間の部分、つまり第2の供給側ポート間部には、これらを連通させる供給側の第2の弁孔41bが形成されている。弁孔41aの出力ポート13a側の端部には供給側の第1の弁座面42aが形成され、弁孔41bの出力ポート13b側の端部には供給側の第2の弁座面42bが形成されている。それぞれの弁孔41a,41bと弁座面42a,42bは弁ハウジング10に形成されており、両方の弁座面42a,42bは逆方向を向いている。
As shown in FIG. 2, the portion between the
ガイド部材24aは、図4および図5に示されるように、円筒形状の部材により形成されており、一端部側には出力ポート13aと排出ポート14aとを連通させる排出側の第1の弁孔43aが形成されている。この弁孔43aは、出力ポート13aと排出ポート14aとの間の第1の排出側ポート間部に設けられている。ガイド部材24aの一方側の端面には、排出側の第1の弁座面44aが形成されており、この弁座面44aには弁孔43aの出力ポート13a側の端部が開口する。ガイド部材24aが弁ハウジング10に組み込まれると、ガイド部材24aに形成された弁孔43aは、弁ハウジング10に形成された供給側の第1の弁孔41aと同軸の排出側の第1の弁孔となる。また、弁座面44aは供給側の第1の弁座面42aに対向する排出側の第1の弁座面となる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
ガイド部材24aの一端部側の外周面にはシール部材45aが装着される環状溝46aが形成され、シール部材45aにより排出ポート14aと出力ポート13aが封止される。ガイド部材24aの他端部側には、弁孔43aを介して出力ポート13aと排出ポート14aとを連通させる第1の貫通孔47aが複数個形成されている。
An
ガイド部材24bは、ガイド部材24aと同一の形状となっており、ガイド部材24aに対して逆向きとなって弁ハウジング10に設けられる。ガイド部材24bにおける一端部側の弁孔43bは、出力ポート13bと排出ポート14bとの間の第2の排出側ポート間部に設けられており、排出側の第2の弁孔となっている。この弁孔43bにより出力ポート13bと排出ポート14bが連通される。ガイド部材24bが弁ハウジング10に組み込まれると、ガイド部材24bに形成された弁孔43bは、弁ハウジング10に形成された供給側の第2の弁孔41bと同軸の排出側の第2の弁孔となる。また、弁座面44bは供給側の第2の弁座面42bに対向する排出側の第2の弁座面となる。
The
ガイド部材24bの一端部側の外周面にはシール部材45bが装着される環状溝46bが形成され、シール部材45bにより排出ポート14bと出力ポート13bが封止される。ガイド部材24bの他端部側に複数個形成された貫通孔47bは、弁孔43bを介して出力ポート13bと排出ポート14bとを連通させる第2の貫通孔である。
An
弁収容孔11において、供給ポート12と出力ポート13a,13bを連通する弁孔41aと41bは内径が最も小さい。出力ポート13a,13bと排出ポート14a,14bの間であってガイド部材24a,24bが嵌合する部分は、弁孔41a,41bよりも内径が大きい。弁収容孔11の両端であって調整ねじ部材25a,25bがねじ結合する部分は、さらに内径が大きく、最大径部分となっている。
In the
一体形弁体22は、供給側の第1の弁座面42aに当接する供給側の第1の弁体51aと、排出側の第1の弁座面44aに当接する排出側の第1の弁体52aとを有し、これらが一体となっている。同様に、一体形弁体23は、供給側の第2の弁座面42bに当接する供給側の第2の弁体51bと、排出側の第2の弁座面44bに当接する排出側の第2の弁体52bとを有し、これらが一体となっている。このように、2つの弁体を一体形とすることにより、一体形弁体22,23の弁軸21に対する取付強度を高めることができるとともに少ない工程で弁軸21に対して弁体を取り付けることができる。
The
図6は図2における6−6線拡大断面図であり、弁孔41aと弁軸21の横断面形状を示す。弁孔41aの最大内径は弁体51aの外径よりも小さく設定されており、弁体51aが弁座面42aに当接すると、弁孔41aは弁体51aにより閉じられる。弁孔41aの内周面には4つの突起部53が径方向内方に突出して山形に設けられており、それぞれの突起部53は円周方向に等間隔に離れるとともに軸方向に伸びている。突起部53の突出先端は円弧状となっており、円弧状の突出先端には弁軸21の外周面に線接触する線接触部54が設けられている。この線接触部54は弁座面42aから弁孔41aの全長に渡って軸方向に伸びて設けられている。ただし、線接触部54を弁孔41aの全長に設けることなく、部分的に設けるようにしても良い。弁軸21と弁孔41aの内周面のうち線接触部54以外の部分、つまり突起部53の円周方向相互間のスペースは連通溝55となっている。弁孔41aに形成された4つの連通溝55により、供給ポート12と出力ポート13aとを連通させる連通流路が形成される。
6 is an enlarged cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. 2, and shows the cross-sectional shapes of the
弁孔41bの断面形状も弁孔41aと同様であり、4つの線接触部54が弁孔41bの内周面に設けられており、突起部53の相互間には連通溝55が形成されている。
The cross-sectional shape of the
図7は図2における7−7線拡大断面図であり、弁孔43aと弁軸21の横断面形状を示す。ガイド部材24aに設けられた弁孔43aの最大内径は弁体52aの外径よりも小さく設定されており、弁体52aが弁座面44aに当接すると、弁孔43aは弁体52aにより閉じられる。弁孔43aの内周面には、弁孔41a,41bと同様に、4つの突起部53が径方向内方に突出して山形に設けられており、それぞれの突起部53は円周方向に等間隔に離れて設けられている。突起部53の円弧状の突出先端には線接触部54が弁座面44aから弁孔43aの全長に渡って設けられている。ただし、線接触部54を弁孔43aの全長に設けることなく、部分的に設けるようにしても良い。弁軸21と弁孔43aの内周面のうち線接触部54以外の部分、つまり突起部53の円周方向相互間のスペースは、出力ポート13aと排出ポート14aとを連通させる連通溝55となっている。
7 is an enlarged cross-sectional view taken along line 7-7 in FIG. 2, and shows the cross-sectional shapes of the
ガイド部材24bに設けられた弁孔43bの断面形状も弁孔43aと同様であり、4つの線接触部54が弁孔43bの内周面に設けられている。
The cross-sectional shape of the
このように、弁軸21は弁孔を貫通する部分において、複数の線接触部54のいずれかに線接触して軸方向に往復動することになるので、線接触部54と弁軸21とのクリアランスを十分に小さく設定しても、弁軸21の摺動抵抗を小さくすることができる。これにより、弁軸21はフローティング状態で支持されることになり、弁軸21を高速で駆動することができ、高速応答性を高めることができるとともに弁軸21の芯ずれを確実に防止することができ、弁体と弁座面とのシール性を長期間に渡って確保することができる。しかも、それぞれの弁孔の断面形状は十字形状となっており、線接触部54以外の部分を連通溝55とすることができるので、連通溝55により形成されるポート間の連通流路の流通面積を、弁孔の内径を大きくすることなく、十分に確保することができる。
Thus, since the
図示する方向制御弁においては、それぞれの弁孔に4つの線接触部54が設けられているが、3つの線接触部54を円周方向に離して設けると、3つの線接触部54を有する形態となる。この形態においては、4つの線接触部54を設ける場合よりも連通溝55により形成される連通流路の流通面積を大きくすることができる。ただし、線接触部54を5つないしそれ以上設けるようにしても良い。
In the illustrated directional control valve, four
この方向制御弁においては、弁ハウジング10に一体に設けられた2つの弁孔41a,41bのそれぞれの線接触部54の円周方向の位置を一致させているが、両方の弁孔41a,41bにおける線接触部54の円周方向の位置を相互にずらしても良い。このようにずらすと、弁軸21としては全体として2箇所の弁孔41a,41bにおいて円周方向に8箇所の部分で支持できるようになる。同様に、2つのガイド部材24a,24bの円周方向の位置を調整することにより、さらに多数の部分で弁軸21を支持できる。
In this directional control valve, although the circumferential positions of the
図2に示されるように、5ポート型の方向制御弁においては、供給ポート12に供給される空気圧は、逆向きとなった2つの弁体51a,51bに逆向きに作用するので、供給ポート12の空気圧によって弁軸21には軸方向の推力が加えられることがなく、推力はバランスされる。さらに、2つの排出ポート14a,14bは弁ハウジング10に設けられた連通路14cにより相互に連通されているので、それぞれの排出ポート14a,14bに流入した排出空気圧は、逆向きとなった2つの弁体52a,52bに逆向きに作用する。これにより、排出空気圧によって弁軸21には軸方向に推力が加えられことがなく、推力はバランスされる。このように、図示する方向制御弁は、弁軸21内に貫通孔を形成することなく、バランス型となっており、圧縮コイルばね36,37やソレノイド18を大型化することなく、高速度で主弁組立体20を駆動することができる。
As shown in FIG. 2, in the five-port directional control valve, the air pressure supplied to the
上述した方向制御弁おいては、弁ハウジング10に形成された弁孔41a,41bと、弁ハウジング10に組み込まれるガイド部材24a,24bに形成された弁孔43a,43bのそれぞれに線接触部54が設けられている。これにより、全ての弁孔における線接触部54のいずれかに弁軸21が案内されて往復動する形態となっている。線接触部54は軸方向に伸びて弁孔に形成されているので、全ての弁孔に線接触部54を設けることなく、少なくともいずれか1箇所の弁孔に線接触部を設けた形態としても、線接触部54により、弁軸21の芯ずれの発生を防止することができる。
In the directional control valve described above, the
例えば、弁ハウジング10に形成された弁孔41a,41bのみに線接触部54を設け、ガイド部材24a,24bの弁孔43a,43bに線接触部54を設けることなく、弁孔43a,43bを断面円形とすると、弁ハウジング10のみに線接触部54が設けられた形態の方向制御弁となる。これに対し、弁孔41a,41bを断面円形とし、ガイド部材24a,24bの弁孔43a,43bに線接触部54を設けると、ガイド部材24a,24bのみに線接触部54が設けられた形態の方向制御弁となる。これらの方向制御弁においては、2つの弁孔に線接触部54が設けられた形態となる。さらに、線接触部54が設けられる弁孔の箇所としては、4つの弁孔のうちの3箇所あるいは1箇所に設けるようにしても良く、いずれの形態においても、線接触部54により弁軸21の芯ずれの発生が防止される。
For example, the
図8に示されるように、弁軸21は、供給側の弁孔41a,41bを貫通する連結軸56と、これの両端部に連結される第1と第2の2つの弁付き軸56a,56bとにより形成されており、2つの弁付き軸56a,56bは同一形状となっている。連結軸56の両端部には中央部分よりも小径となった小径連結部57a,57bが設けられ、第1の弁付き軸56aには小径連結部57aが嵌合される嵌合孔58aが一端部に形成され、第2の弁付き軸56bには小径連結部57bが嵌合される嵌合孔58bが一端部に形成されている。それぞれの弁付き軸56a,56bの他端部には駆動駒34,35が取り付けられる小径連結部59a,59bが設けられている。
As shown in FIG. 8, the
それぞれの弁付き軸56a,56bの一端部つまり嵌合端部には、大径のフランジ61a,61bが設けられている。2つの弁体51a,52aが一体となった一体形弁体22はフランジ61aを覆うようにして設けられ、2つの弁体51b,52bが一体となった一体形弁体23はフランジ61bを覆うようにして設けられている。弁付き軸56a,56bに一体形弁体22,23をゴム材料により成形することにより、それぞれ2つの弁体が一体となって成形される。
Large-
主弁組立体20を弁ハウジング10に組み付けるには、連結軸56に一方の弁付き軸、例えば弁付き軸56aを連結し、それを弁ハウジング10の図2において左側から弁収容孔11内に挿入する。このときには、弁収容孔11のうち弁孔41aよりも左側の部分の内径が一体形弁体22の外径よりも大径となっているので、容易に挿入することができる。次いで、ガイド部材24aが取り付けられた調整ねじ部材25aを弁付き軸56aの外側に挿入して弁ハウジング10にねじ止めする。さらに、他方の弁付き軸56bを弁収容孔11内に挿入して連結軸56に弁付き軸56bを連結し、ガイド部材24bが取り付けられた調整ねじ部材25bを弁付き軸56bの外側に挿入して弁ハウジング10にねじ止めする。主弁組立体20の軸方向の移動範囲は、両方の調整ねじ部材25a,25bの軸方向位置により調整される。
In order to assemble the
上述した方向制御弁により空気圧作動機器としての空気圧シリンダのロッドを往復動するときには、例えば、空気圧シリンダの前進側空気圧室に出力ポート13bを接続し、後退用空気圧室に出力ポート13aを接続する。ソレノイドコイル28に駆動電流が供給されないときには、圧縮コイルばね37のばね力により弁軸21は図2において左側の第1の位置に駆動される。このときには、供給ポート12が出力ポート13aと連通し、排出ポート14bが出力ポート13bに連通する。これにより、供給ポート12および出力ポート13aを介して外部からの圧縮空気が後退用空気圧室に供給されてロッドは後退限位置になる。それと同時に、前進用空気圧室の圧縮空気は出力ポート13bより排出ポート14bへ排出される。
When the rod of a pneumatic cylinder as a pneumatic actuator is reciprocated by the directional control valve described above, for example, the
ソレノイドコイル28に駆動電流を供給すると、弁軸21は第2の位置に駆動される。このときには、供給ポート12が出力ポート13bと連通し、排出ポート14aが出力ポート13aに連通する。これにより、供給ポート12および出力ポート13bを介して外部からの圧縮空気が前進用空気圧室に供給されてロッドは前進限位置に駆動される。それと同時に、後退用空気圧室の圧縮空気は出力ポート13aより排出ポート14aへ排出される。
When a drive current is supplied to the
図示された方向制御弁は、供給ポート12を共通として対をなす出力ポート13a,15aと排出ポート14aと、対をなす出力ポート13b,15bと排出ポート14bとを有する5ポート型である。これに対し、供給ポート12と、対をなす出力ポート13aまたは13bと排出ポート14aまたは14bとが設けられた形態の方向制御弁は3ポート型となる。さらに、供給ポートと出力ポートとの開閉を行うようにし排出ポートを有しない形態の方向制御弁は2ポート型となる。これらのいずれの形態においても、弁孔に線接触部54を設けることにより、弁軸21はフローティング状態で支持されることになり、弁軸21の摺動抵抗を高めることなく、弁軸21の高速応答性を高めるとともに連通路の流路面積を大きくすることができる。
The illustrated directional control valve is a 5-port type having a pair of
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する方向制御弁においては、2つの排出ポート14a,14bを連通路14cにより相互に連通させることにより、排出空気圧をバランスさせるようにしているが、連通路14cを設けないようにしても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the illustrated directional control valve, the two
10 弁ハウジング
11 弁収容孔
12 供給ポート
13a,13b 出力ポート
14a,14b 排出ポート
14c 連通路
15a,15b 出力ポート
20 主弁組立体
21 弁軸
24a,24b ガイド部材
27 固定鉄心
28 ソレノイドコイル
31 可動鉄心
36,37 圧縮コイルばね
41a 弁孔(供給側の第1の弁孔)
41b 弁孔(供給側の第2の弁孔)
42a 弁座面(供給側の第1の弁座面)
42b 弁座面(供給側の第2の弁座面)
43a 弁孔(排出側の第1の弁孔)
43b 弁孔(排出側の第2の弁孔)
44a 弁座面(排出側の第1の弁座面)
44b 弁座面(排出側の第2の弁座面)
51a 弁体(供給側の第1の弁体)
51b 弁体(供給側の第2の弁体)
52a 弁体(排出側の第1の弁体)
52b 弁体(排出側の第2の弁体)
53 突起部
54 線接触部
55 連通溝
DESCRIPTION OF
41b Valve hole (second valve hole on the supply side)
42a Valve seat surface (first valve seat surface on the supply side)
42b Valve seat surface (second valve seat surface on the supply side)
43a Valve hole (first valve hole on the discharge side)
43b Valve hole (second valve hole on the discharge side)
44a Valve seat surface (first valve seat surface on the discharge side)
44b Valve seat surface (second valve seat surface on the discharge side)
51a Valve body (first valve body on the supply side)
51b Valve body (second valve body on the supply side)
52a Valve body (first valve body on the discharge side)
52b Valve body (second valve body on the discharge side)
53
Claims (9)
前記弁収容孔内に設けられ、前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる排出側の弁孔が設けられた円筒形状のガイド部材と、
前記弁収容孔に軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、
前記ガイド部材の端部に設けられ、前記弁軸に設けられた弁体に当接して前記排出側の弁孔を閉じ、前記弁体から離れて前記排出側の弁孔を開放する排出側の弁座面と、
前記弁軸に向けて径方向内方に突出するとともに、円周方向に離れて前記ガイド部材の内面に設けられ、相互間に前記ガイド部材の連通溝を形成する少なくとも3つのガイド部材の突起部と、
前記ガイド部材の突起部に軸方向に伸びて設けられ、前記弁軸を支持するガイド部材の線接触部とを有し、
前記ガイド部材は、前記ガイド部材の線接触部で前記弁軸を軸方向にガイドするとともに、前記弁体に前記排出側の弁座面を当接させてシールすることを特徴とする方向制御弁。 A supply port through which air is supplied, and an output port for the outflow of air from the supply port, communicating said supply port and said output port communicated with the discharge port for discharging the air that is returned to the output port to the outside A valve housing formed with a valve housing hole having a valve hole on the supply side;
A cylindrical guide member provided in the valve housing hole and provided with a discharge-side valve hole for communicating the output port and the discharge port ;
A valve shaft that is reciprocally mounted in the valve housing hole in the axial direction ;
A discharge-side valve is provided at an end of the guide member, abuts on a valve body provided on the valve shaft, closes the discharge-side valve hole, and separates from the valve body and opens the discharge-side valve hole. A valve seat surface;
With projecting radially inwardly toward the valve shaft, apart circumferentially provided on an inner surface of the guide member, the protruding portion of the at least three guide members forming the communicating groove of the guide member therebetween When,
A protruding portion of the guide member that extends in the axial direction and has a line contact portion of the guide member that supports the valve shaft;
The guide member guides the valve shaft in the axial direction at a line contact portion of the guide member, and seals the valve body by contacting the valve seat surface on the discharge side. .
前記供給側の弁孔の端部に供給側の弁座面を形成し、
前記弁軸に向けて径方向内方に突出するとともに、円周方向に離れて相互間に弁ハウジングの連通溝を形成する少なくとも3つの弁ハウジングの突起部を、前記供給側の弁孔の内面に設け、
軸方向に伸びて前記弁軸を支持する弁ハウジングの線接触部を、前記弁ハウジングの突起部に設け、
前記弁ハウジングの線接触部と前記ガイド部材の線接触部とにより前記弁軸をガイドすることを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 1,
Forming a valve seat surface on the supply side at the end of the valve hole on the supply side;
Projecting portions of at least three valve housings projecting inward in the radial direction toward the valve shaft and forming communication grooves of the valve housing between them in a circumferential direction are provided on the inner surface of the valve hole on the supply side Provided in
A line contact portion of the valve housing that extends in the axial direction and supports the valve shaft is provided on the protrusion of the valve housing,
A directional control valve characterized in that the valve shaft is guided by a line contact portion of the valve housing and a line contact portion of the guide member.
前記ガイド部材が嵌合する部分は、前記供給側の弁孔の内径よりも大きいことを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 2,
The direction control valve according to claim 1, wherein a portion into which the guide member is fitted is larger than an inner diameter of the valve hole on the supply side.
前記出力ポートは、第1の出力ポートと第2の出力ポートの2つであり、前記排出ポートは、前記第1の出力ポートに連通する第1の排出ポートと、前記第2の出力ポートに連通する第2の排出ポートとの2つであり、
前記ガイド部材は、前記第1の出力ポートと前記第1の排出ポートとを連通させる排出側の第1の弁孔が設けられた円筒形状の第1のガイド部材と、前記第2の出力ポートと前記第2の排出ポートとを連通させる排出側の第2の弁孔が設けられた円筒形状の第2のガイド部材との2つであり、
前記供給側の弁孔は、前記供給ポートと前記第1の出力ポートとを連通させる供給側の第1の弁孔と、前記供給ポートと前記第2の出力ポートとを連通させる供給側の第2の弁孔との2つであることを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 1,
There are two output ports, a first output port and a second output port, and the discharge port includes a first discharge port that communicates with the first output port, and a second output port. Two with a second discharge port in communication,
The guide member includes a cylindrical first guide member provided with a first valve hole on a discharge side for communicating the first output port with the first discharge port, and the second output port. And a cylindrical second guide member provided with a second valve hole on the discharge side for communicating with the second discharge port,
The supply-side valve hole includes a supply-side first valve hole that communicates the supply port and the first output port, and a supply-side first hole that communicates the supply port and the second output port. A directional control valve having two valve holes.
前記弁軸に向けて径方向内方に突出するとともに、相互間にガイド部材の連通溝を形成する少なくとも3つのガイド部材の突起部を、前記第1と第2のガイド部材の内周面に円周方向に離して設け、
前記ガイド部材の突起部に前記弁軸を支持するガイド部材の線接触部を軸方向に伸ばして設けることを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 4,
Projecting portions of at least three guide members projecting radially inward toward the valve shaft and forming communication grooves of the guide members therebetween are formed on the inner peripheral surfaces of the first and second guide members. Set apart in the circumferential direction,
A directional control valve characterized in that a linear contact portion of a guide member that supports the valve shaft is provided to extend in the axial direction at a protrusion of the guide member.
前記弁軸に向けて径方向内方に突出するとともに、円周方向に離れて相互間に弁ハウジングの連通溝を形成する少なくとも3つの弁ハウジングの突起部とを前記第1と第2の弁孔の内面に設け、
軸方向に伸びて前記弁軸を支持する弁ハウジングの線接触部を、前記弁ハウジングの突起部に設けたことを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 4,
The at least three valve housing protrusions projecting radially inward toward the valve shaft and spaced apart in the circumferential direction to form a communication groove of the valve housing therebetween. Provided on the inner surface of the hole,
A directional control valve characterized in that a line contact portion of a valve housing that extends in the axial direction and supports the valve shaft is provided on a protrusion of the valve housing.
前記弁軸は、連結軸と当該連結軸の両端に連結される弁付き軸とにより形成されることを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 4,
The valve shaft is formed by a connecting shaft and a valved shaft connected to both ends of the connecting shaft.
前記ガイド部材を取り付ける調整ねじ部材を、前記弁収容孔の両端部にねじ結合し、前記調整ねじ部材により前記弁軸の移動範囲を調整することを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 4,
An directional control valve characterized in that an adjusting screw member for attaching the guide member is screwed to both ends of the valve housing hole, and a moving range of the valve shaft is adjusted by the adjusting screw member.
前記第1の排出ポートと前記第2の排出ポートとを連通する連通路を、前記供給ポートと前記第1および第2の出力ポートに対してずらして前記弁ハウジングに設けたことを特徴とする方向制御弁。 The direction control valve according to claim 4,
The valve housing is provided with a communication passage communicating with the first discharge port and the second discharge port, shifted from the supply port and the first and second output ports. Directional control valve.
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