JP5829026B2 - Piston valve - Google Patents
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Description
本発明は、硬質粒子を混入した高粘度流体、例えば、ガラスビーズなどを混入した接着剤の供給を制御するピストンバルブに関する。 The present invention relates to a piston valve for controlling the supply of a high viscosity fluid mixed with hard particles, for example, an adhesive mixed with glass beads.
自動車の車体組み立てラインにおいて、ドア、フード、トランクなどの蓋ものと呼ばれる車体パネルは、基本的にインナーパネルとアウターパネルとから構成される。これらのパネルが互いに重ね合わされる端部周縁は「ヘミング」と呼ばれるかしめ構造が採用されるが、このヘミング部の接着にヘミング用接着剤が使用されている(特許文献1および特許文献2参照)。
ヘミング用接着剤は、例えば、加熱硬化エポキシ系樹脂中に、スペーサとしてガラスビーズ、セラミックス、硬質合金(ステンレス鋼、チタン)などの球状粒子を配合したもので、この球状粒子がプレス段階でパネル面に食い込み、仮止め効果に寄与する役目を果たす。
In an automobile body assembly line, a body panel called a door, a hood, a trunk or the like is basically composed of an inner panel and an outer panel. A caulking structure called “hemming” is adopted for the peripheral edge of the end portion where these panels are overlapped with each other, and a hemming adhesive is used for bonding the hemming portion (see Patent Document 1 and Patent Document 2). .
The hemming adhesive is, for example, a mixture of spherical particles such as glass beads, ceramics, and hard alloy (stainless steel, titanium) as a spacer in a heat-cured epoxy resin. It plays a role of contributing to the temporary fixing effect.
従来、このようなヘミング用接着剤を車体組み立てラインにおいて使用するにあたって、ヘミング用接着剤の供給制御には、ピストンバルブが用いられている。
ピストンバルブは、流体の入口ポートと出口ポートとを接続する流路の途中に弁座が形成され、この弁座に対して弁体が配置され、シリンダ内を摺動するピストンによって弁体を弁座に対して接離動作(開閉動作)させて、流体、つまり、ヘミング用接着剤の供給を制御する構造である。
Conventionally, when such a hemming adhesive is used in a vehicle body assembly line, a piston valve is used for supply control of the hemming adhesive.
In the piston valve, a valve seat is formed in the middle of the flow path connecting the fluid inlet port and the outlet port, the valve body is disposed with respect to this valve seat, and the valve body is valved by the piston sliding in the cylinder. It is a structure that controls the supply of fluid, that is, the hemming adhesive, by making contact with and separating from the seat (opening and closing operation).
ところが、従来のピストンバルブでは、制御する流体が、ガラスビーズ、セラミックス、硬質合金(ステンレス鋼、チタン)などの硬質球状粒子を配合した高粘度接着剤であるため、これらの硬質球状粒子によって弁座や弁体が摩耗するのを少なくするため、弁座や弁体に超硬合金を用いていた。しかし、閉弁時に、弁体が弁座に対して衝突するときの衝撃などにより、弁体や弁座が破損するなどの現象が生じ、耐久性に欠ける。 However, in conventional piston valves, the fluid to be controlled is a high-viscosity adhesive containing hard spherical particles such as glass beads, ceramics, and hard alloys (stainless steel, titanium). In order to reduce wear of the valve body and valve body, cemented carbide was used for the valve seat and valve body. However, when the valve is closed, a phenomenon such as damage to the valve body or the valve seat occurs due to an impact caused when the valve body collides with the valve seat.
本発明の目的は、従来の課題を解消し、耐久性を向上させることが可能なピストンバルブを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piston valve capable of solving the conventional problems and improving the durability.
本発明のピストンバルブは、硬質粒子が混入された流体が供給される入口ポート、出口ポートおよびこれらに連通する流路を有するバルブ本体と、前記流路の途中に設けられ弁座を有する弁座部材と、この弁座部材の弁座を開閉する弁棒と、この弁棒を前記弁座に対して接離動作させ前記弁座を開閉する駆動部とを備えたピストンバルブにおいて、前記弁座部材および前記弁棒は、基材と、この基材中に拡散して形成された硬質被覆層とを含んで構成され、前記硬質被覆層は、前記基材の表面からの内部に向かう距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下するように形成されており、前記弁棒は、前記弁座を開閉する弁部材と、この弁部材を挟んで外端側が前記バルブ本体に前記弁棒の接離動作方向へ移動可能に支持された第1軸部および第2軸部とを含んで構成され、前記第1軸部と前記バルブ本体との間、および、前記第2軸部と前記バルブ本体との間には、シール部材が設けられ、このシール部材は、環状溝を挟んで、内側に内側環状リップおよび外側に外側環状リップを有する弾性を有するシールリングと、このシールリングの環状溝内に収納され内側環状リップおよび外側環状リップを互いに離間する方向へ付勢する断面V字状のばね部材と、このばね部材の内部に挿入さればね部材およびシールリングが弁棒の移動方向へ移動するのを規制する規制部材とを含んで構成されている、ことを特徴とする。 A piston valve according to the present invention includes an inlet port to which a fluid mixed with hard particles is supplied, an outlet port, a valve main body having a flow path communicating with these, and a valve seat having a valve seat provided in the middle of the flow path. A piston valve comprising: a member; a valve rod that opens and closes the valve seat of the valve seat member; and a drive unit that opens and closes the valve seat by moving the valve rod toward and away from the valve seat. The member and the valve stem include a base material and a hard coating layer formed by diffusing in the base material, and the hard coating layer has a distance from the surface of the base material toward the inside. The valve stem is configured to gradually decrease in hardness as it increases, and the valve stem includes a valve member that opens and closes the valve seat, and an outer end side of the valve member that contacts and separates the valve stem from the valve body. A first shaft supported to be movable in the direction of movement; A seal member is provided between the first shaft portion and the valve main body, and between the second shaft portion and the valve main body. An elastic seal ring having an inner annular lip on the inner side and an outer annular lip on the outer side across the annular groove, and the inner annular lip and the outer annular lip housed in the annular groove of the seal ring in a direction away from each other A spring member having a V-shaped cross section to be urged, and a restriction member that is inserted into the spring member and restricts the movement of the spring member and the seal ring in the movement direction of the valve stem , It is characterized by.
このような構成によれば、弁座部材または弁棒、あるいは、弁座部材および弁棒は、基材と、この基材の表面に形成された硬質被覆層とを含み、硬質被覆層は、基材の表面からの距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下するように形成されているから、つまり、表面側が最も硬く形成されているから、ガラスビーズなどの硬質粒子を混入した接着剤などの流体の制御に用いた場合でも、硬質粒子による弁座部材または弁棒の摩耗を低減できる。
しかも、弁座部材および/または弁棒は、表面からの距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下しているから、閉弁時に、弁棒が弁座に対して衝突するときの衝撃があっても、弁棒や弁座が破損するなどの現象を低減できる。これらによって、耐久性を著しく向上させることができる。
加えて、シール部材が、シールリングと、このシールリングの環状溝内に収納され内側環状リップおよび外側環状リップを互いに離間する方向へ付勢するV字状のばね部材とを含んで構成されているから、ばね部材によって内側環状リップを弁棒に、また、外側環状リップをバルブ本体に接するように付勢することができるから、流体をシールできる。しかも、弁棒が軸方向へ移動すると、それに連れてシールリングも軸方向へ移動しようとするが、シールリングが弁棒の移動方向へ移動するのを規制する規制部材を備えているから、シールリングが軸方向へ移動するのを確実に規制できる。従って、長期に渡ってシール効果を維持させることができる。
According to such a configuration, the valve seat member or the valve stem, or the valve seat member and the valve stem includes the base material and the hard coating layer formed on the surface of the base material. Since it is formed so that the hardness gradually decreases as the distance from the surface of the substrate increases, that is, the surface side is formed most hard, such as an adhesive mixed with hard particles such as glass beads Even when used for fluid control, wear of the valve seat member or valve stem due to hard particles can be reduced.
In addition, since the hardness of the valve seat member and / or the valve stem gradually decreases as the distance from the surface increases, there is an impact when the valve stem collides with the valve seat when the valve is closed. However, phenomena such as breakage of the valve stem and valve seat can be reduced. By these, durability can be remarkably improved.
In addition, the seal member includes a seal ring and a V-shaped spring member that is housed in an annular groove of the seal ring and biases the inner annular lip and the outer annular lip away from each other. Therefore, the fluid can be sealed because the inner annular lip can be urged against the valve stem and the outer annular lip can be brought into contact with the valve body by the spring member. Moreover, when the valve stem moves in the axial direction, the seal ring also tries to move in the axial direction. However, since the seal ring is provided with a restricting member that restricts the movement of the seal ring in the movement direction of the valve stem, It is possible to reliably regulate the movement of the ring in the axial direction. Therefore, the sealing effect can be maintained for a long time.
ここで、前記硬質被覆層は、日本コーティングセンター株式会社製の「Jcoatα(商標)」を用いることができる。具体的には、特許第2773092号で開示されたように、前記基材中に窒素および炭素の少なくとも1種が拡散されて形成されるとともに、前記基材の表面に形成された第1拡散層と、前記基材中に窒素および炭素の少なくとも1種並びに周期律表IVa族およびVa族の金属から選ばれた少なくとも1種が拡散されて形成されるとともに、前記第1拡散層の表面に形成された第2拡散層と、周期律表IVa族およびVa族の金属から選ばれた金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくとも1種から形成されるとともに、前記第2拡散層の表面に形成された硬質被膜とを含む構成が採用できる。
このような構成にすれば、硬質被膜層の密着性が高く、耐摩耗性、耐久性を著しく向上させることができる。
Here, “Jcoat α (trademark)” manufactured by Nippon Coating Center Co., Ltd. can be used as the hard coating layer. Specifically, as disclosed in Japanese Patent No. 2773092, at least one of nitrogen and carbon is diffused in the base material, and the first diffusion layer is formed on the surface of the base material. And at least one selected from nitrogen and carbon and metals of group IVa and Va in the periodic table are diffused and formed in the base material, and formed on the surface of the first diffusion layer. A second diffusion layer formed on the surface of the second diffusion layer, and at least one of a metal carbide, nitride and carbonitride selected from metals of group IVa and Va of the periodic table. The structure containing the formed hard film is employable.
With such a configuration, the adhesion of the hard coating layer is high, and the wear resistance and durability can be remarkably improved.
本発明のピストンバルブにおいて、前記硬質被覆層の表面には、前記流体に対して撥液性を有する潤滑コーティング層が設けられている、ことが好ましい。
このような構成によれば、潤滑コーティング層によって、流体が弁座部材および弁棒に付着して動作に支障を与えるのを抑えることができるから、長期に渡って、ピストンバルブの動作を安定させることができる。
In the piston valve of the present invention, it is preferable that a lubricating coating layer having liquid repellency with respect to the fluid is provided on the surface of the hard coating layer.
According to such a configuration, it is possible to suppress the fluid from adhering to the valve seat member and the valve stem and hindering the operation by the lubricating coating layer, so that the operation of the piston valve is stabilized over a long period of time. be able to.
本発明のピストンバルブにおいて、前記バルブ本体は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金によって構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、バルブ本体が、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金によって構成されているから、ピストンバルブ全体を軽量化することができる。そのため、今まで重量が重く、固定や据え置きに用途が限られていたものを、ロボットなどにも搭載することができ、使用用途の拡大が図れる。
In the piston valve of the present invention, it is preferable that the valve body is made of aluminum or an aluminum alloy containing aluminum as a main component.
According to such a configuration, the valve body is made of aluminum or an aluminum alloy containing aluminum as a main component, so that the entire piston valve can be reduced in weight. For this reason, what has been heavy up to now and whose application has been limited to fixation and deferment can be mounted on a robot or the like, and the use can be expanded.
本発明のピストンバルブにおいて、前記弁座によって仕切られた前記入口ポート側流路に位置する前記第1軸部には、前記弁部材と対向し前記入口ポートに供給される流体圧力を受ける受圧部が設けられ、この受圧部の受圧面積と前記弁座を閉弁したときの前記弁部材の受圧面積とが略同じに形成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、入口ポートに供給される流体の圧力が、第1軸部に設けられた受圧部と、弁座を閉弁したときの弁部材とに作用する。受圧部の受圧面積と弁部材の受圧面積とが略同じに形成されているから、弁座に対して弁部材を閉じるときの力(閉弁するときの力)を軽減できる。そのため、弁棒を駆動させる駆動部も小さくできるため、これによっても軽量化が図れる。
In the piston valve of the present invention, wherein the first shaft portion, the valve member opposite to the pressure receiving for receiving a fluid pressure supplied to the inlet port located at the inlet port side flow passage partitioned by the previous SL valve seat It is preferable that the pressure receiving area of the pressure receiving portion and the pressure receiving area of the valve member when the valve seat is closed are substantially the same.
According to such a configuration, the pressure of the fluid supplied to the inlet port acts on the pressure receiving portion provided in the first shaft portion and the valve member when the valve seat is closed. Since the pressure receiving area of the pressure receiving portion and the pressure receiving area of the valve member are formed substantially the same, the force when closing the valve member relative to the valve seat (force when closing the valve) can be reduced. For this reason, the drive unit for driving the valve stem can be made small, and this can also reduce the weight.
<ピストンバルブの構成>
本実施形態のピストンバルブは、例えば、加熱硬化エポキシ系樹脂中に、ガラスビーズ、セラミックス、硬質合金(ステンレス鋼、チタン)などの硬質粒子を配合したヘミング用接着剤の供給を制御するためのもので、図1および図2に示すように、バルブ本体部10と、駆動部50と、バルブ本体部10および駆動部50を連結する連結部40とを備える。
バルブ本体部10は、バルブ本体11を有する。バルブ本体11には、一側面に制御対象流体が供給される入口ポート12が、他側面に出口ポート13が同一軸線上に沿って開口されているとともに、上下面に弁棒収納孔14が入口ポート12と出口ポート13とを結ぶ軸線に対して直交して形成されている。入口ポート12と弁棒収納孔14との間、および、出口ポート13と弁棒収納孔14との間には、連通路15,16がそれぞれ形成されている。従って、入口ポート12と出口ポート13とは、流路としての連通路15,16および弁棒収納孔14を介して連通されている。連通路15は、入口ポート12の奥から弁棒収納孔14に向かうに従って斜め下に延びて形成されている。連通路16は、出口ポート13の奥から弁棒収納孔14に向かうに従って斜め上に延びて形成されている。
<Configuration of piston valve>
The piston valve of this embodiment is for controlling the supply of an adhesive for hemming in which hard particles such as glass beads, ceramics, and hard alloys (stainless steel, titanium) are mixed in a heat-cured epoxy resin, for example. As shown in FIGS. 1 and 2, the valve
The
弁棒収納孔14の中間位置、つまり、連通路15,16の間には弁座部材17が保持されている。弁座部材17は、内部に貫通孔18を有する円筒状に形成され、上面側の貫通孔周縁にテーパ面状の弁座19を有する。
弁棒収納孔14の上面開口側および下面開口側には、高速度鋼によってリング状に形成されたカラー21、樹脂製のステムガイド22およびシール部材23を介して、支持ブッシュ27が螺合されているとともに、この上下の支持ブッシュ27間に弁棒31が軸方向へ移動可能に支持されている。
シール部材23は、図3に示すように、環状溝24Aを挟んで、内側に内側環状リップ24Bおよび外側に外側環状リップ24Cを有する弾性材料(例えば、樹脂やゴム)からなるシールリング24と、このシールリング24の環状溝24A内に収納され内側環状リップ24Bおよび外側環状リップ24Cを互いに離間する方向へ付勢する断面V字状のばね部材25と、このばね部材25の内部に挿入さればね部材25やシールリング24が弁棒収納孔14の軸方向へ移動するのを規制するリング状の規制部材26とを含んで構成されている。
支持ブッシュ27には、弁棒31と支持ブッシュ27との隙間を外部へ連通させる流路28が形成されている。流路28には、ニードル弁29が螺合され、このニードル弁29によって流路28の開度が調整可能に構成されている。
A
A
As shown in FIG. 3, the
The
弁棒31は、下端が下部の支持ブッシュ27に移動可能に支持された第1軸部としての第1ステム32と、この第1ステム32の上端に螺合され上端が上部の支持ブッシュ27に移動可能に支持された第2軸部としての第2ステム33と、これら第1ステム32と第2ステム33との間に保持され弁座19を開閉する弁部材34とを含んで構成されている。
第1ステム32には、弁部材34と対向し入口ポート12に供給される流体圧力を受ける受圧部32Aが設けられている。この受圧部32Aの受圧面積と、弁座19を閉弁したときの弁部材34の受圧面積とが略同じ面積に形成されている。
The valve stem 31 has a
The
連結部40は、連結片41と、この連結片41に対して駆動部50を固定するボルト42と、連結片41を他の固定部材43に固定する(つまり、本ピストンバルブを固定部材43に固定する)ボルト44とを含んで構成されている。連結片41の上面中心には、貫通孔41Aが形成されている。
The connecting
駆動部50は、上面が開口され内部にシリンダ室51Aを有するシリンダケース51と、このシリンダケース51の上面に固定され上面開口を塞ぐ蓋部材52と、シリンダ室51A内に摺動可能に収納されたピストン53と、このピストン53と蓋部材52との間に挿入されピストン53を常時下方へ付勢するばね部材54と、ピストン53の中心に挿入され上端が蓋部材52の上面に突出されかつ下端がピストン53の下面に突出されたステム55と、このステム55の下端に螺合されピストン53と弁棒31とを連結するシャフト56とから構成されている。
シリンダケース51の外周面には、シリンダ室51A内にエアーを供給するエアー供給路51Bが開口されている。
The
An
ここで、バルブ本体部10を構成するバルブ本体11、連結部40を構成する連結片41、駆動部50を構成するシリンダケース51、蓋部材52およびピストン53は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とし、これに銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケルなどを配合したアルミニウム合金によって構成されている。
従って、ピストンバルブ全体を軽量化することができるため、今まで重量が重く、固定や据え置きに用途が限られていたものを、ロボットなどにも搭載することができ、使用用途の拡大が図れるようになっている。
Here, the valve
Therefore, since the entire piston valve can be reduced in weight, it can be mounted on robots, etc., which have been heavy up to now and have been used only for fixed or stationary applications, so that the usage can be expanded. It has become.
また、弁棒31を構成する第1ステム32、第2ステム33および弁部材34と、弁座部材17については、高速度鋼製の基材と、この基材の表面に形成された硬質被覆層と、この硬質被覆層の表面に形成され流体に対して撥液性を有する潤滑コーティング層と含んで構成されている。
ここで、基材としては、鋼系金属母材のみからなるもので、例えば、SKH51などの高速度鋼、SUS310Sなどの耐熱鋼、SUS410などの耐食耐酸鋼が挙げられる。
Moreover, about the
Here, as a base material, it consists only of a steel-type metal base material, for example, high-speed steel, such as SKH51, heat-resistant steel, such as SUS310S, and corrosion-resistant acid-resistant steel, such as SUS410.
硬質被覆層は、基材の表面からの距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下するように形成されている。具体的には、特許第2773092号で開示された表面被覆層のように、基材中に窒素および炭素の少なくとも1種が拡散されて形成されるとともに、基材の表面に形成された第1拡散層と、基材中に窒素および炭素の少なくとも1種並びに周期律表IVa族およびVa族の金属から選ばれた少なくとも1種が拡散されて形成されるとともに、第1拡散層の表面に形成された第2拡散層と、周期律表IVa族およびVa族の金属から選ばれた金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくとも1種から形成されるとともに、前記第2拡散層の表面に形成された硬質被膜とを含む構成が採用できる。 The hard coating layer is formed so that the hardness gradually decreases as the distance from the surface of the substrate increases. Specifically, as in the surface coating layer disclosed in Japanese Patent No. 2773902, at least one of nitrogen and carbon is diffused in the base material, and the first surface formed on the surface of the base material. A diffusion layer and at least one selected from metals of Group IVa and Va of the periodic table and at least one selected from nitrogen and carbon are formed in the base material by diffusing and formed on the surface of the first diffusion layer A second diffusion layer formed on the surface of the second diffusion layer, and at least one of a metal carbide, nitride and carbonitride selected from metals of group IVa and Va of the periodic table. The structure containing the formed hard film is employable.
第1拡散層は、基材と同一の鋼系金属母材中に炭素および/または窒素が拡散されてなるもので、炭素や窒素は母材中に固溶した状態で存在する。ここで、母材中に拡散される炭素および/または窒素とは、元々母材中に含まれていたものではなく、後から母材中に拡散させたものである。なお、第1拡散層中には、その隣接層である第2拡散層との界面近傍を含めて、炭素や窒素は金属成分との化合物、即ち、炭化物や窒化物としては存在しない。
母材中に第1拡散層を形成するには、公知の方法を利用することができ、例えば、熔融塩を用いる方法、ガスを用いる方法、あるいは、イオンを用いる方法のいずれでもよい。
The first diffusion layer is formed by diffusing carbon and / or nitrogen in the same steel-based metal base material as that of the base material, and the carbon and nitrogen are present in a solid solution state in the base material. Here, the carbon and / or nitrogen diffused in the base material is not originally contained in the base material but is diffused in the base material later. In the first diffusion layer, carbon and nitrogen do not exist as a compound with a metal component, that is, carbide or nitride, including the vicinity of the interface with the adjacent second diffusion layer.
In order to form the first diffusion layer in the base material, a known method can be used. For example, any of a method using a molten salt, a method using a gas, and a method using an ion may be used.
第2拡散層は、第1拡散層と硬質被膜との間にあって、両者を強固に接合する働きをする。この第2拡散層中に拡散される窒素および/または炭素、並びに、IVa族および/またはVa族の金属も、母材中に元々母材中に含まれていたものではなく、後から母材中に拡散させたものである。母材中に拡散されたIVa族およびVa族の金属は、濃度が硬質被膜側で高く第1拡散層側で低い状態で傾斜していることが望ましい。このように濃度が傾斜していると、第2拡散層の硬質被膜に近い側は IVa族、Va族金属に富むため硬質被膜との親和性が高く、界面における諸物性値の変化は緩やかで強固な接合が得られる。
母材中に第2拡散層を形成するには、例えば、金属蒸気に高い運動エネルギーを持たせられるイオン注入やイオンボンバードメントなどにより、上記金属の蒸気をイオン化して電界により加速してこれら金属成分を第1拡散層を形成した中間製品の表面に打ち込む方法が好ましい。
The second diffusion layer is located between the first diffusion layer and the hard coating and functions to firmly bond both. The nitrogen and / or carbon diffused in the second diffusion layer and the metals of Group IVa and / or Va are not originally contained in the base material, but are later included in the base material. It is diffused inside. It is desirable that the IVa group and Va group metals diffused in the base material are inclined in a state where the concentration is high on the hard film side and low on the first diffusion layer side. When the concentration is inclined like this, the side close to the hard coating of the second diffusion layer is rich in IVa group and Va group metal, so the affinity with the hard coating is high, and the changes in physical properties at the interface are slow. A strong bond can be obtained.
In order to form the second diffusion layer in the base material, for example, the metal vapor is ionized and accelerated by an electric field by ion implantation or ion bombardment which gives the metal vapor high kinetic energy, and these metals are accelerated. A method in which the component is driven into the surface of the intermediate product on which the first diffusion layer is formed is preferable.
硬質被膜は、周期律表IVa族および/またはVa族金属の炭化物、窒化物および炭窒化物から選ばれる1種または2種以上からなるもので、単一層で形成されてもよく、また、2以上の層で形成されていてもよい。使用されるIVa族金属としては、Ti,Zr,Hfが、また、Va族金属としては、V,Nb,Taが挙げられる。
硬質被膜を形成するには、公知の反応性ガス(例えば、N2、炭化水素類)を用いた蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、あるいは、CDV法などで行うことができる。
基材にこのような複合処理を行えば、基材に対して、硬質被膜層の密着性が高く、耐摩耗性、耐久性を著しく向上させることができる。
The hard coating is composed of one or more selected from carbides, nitrides, and carbonitrides of Group IVa and / or Va metals of the periodic table, and may be formed as a single layer. It may be formed of the above layers. Examples of the IVa group metal used include Ti, Zr, and Hf, and examples of the Va group metal include V, Nb, and Ta.
The hard film can be formed by vapor deposition using a known reactive gas (for example, N 2 , hydrocarbons), sputtering, ion plating, or CDV method.
If such a composite treatment is performed on the substrate, the adhesion of the hard coating layer to the substrate is high, and the wear resistance and durability can be significantly improved.
潤滑コーティング層は、制御する流体に対して撥液性を有する性質を備えたもので、フッ素系樹脂からなるコーティング層である。例えば、関東化成工業株式会社製の「HANARL RX-4552(商標)」が挙げられる。
従って、潤滑コーティング層によって、流体が弁座部材17および弁棒31に付着して動作に支障を与えるのを抑えることができるから、長期に渡って、ピストンバルブの動作を安定させることができる。
The lubricating coating layer has a property of having liquid repellency with respect to the fluid to be controlled, and is a coating layer made of a fluororesin. An example is “HANARL RX-4552 (trademark)” manufactured by Kanto Kasei Kogyo Co., Ltd.
Therefore, since the lubricant coating layer can prevent the fluid from adhering to the
<ピストンバルブの作用・効果>
使用にあたっては、入口ポート12に流体、ここでは、ガラスビーズ、セラミックス、硬質合金(ステンレス鋼、チタン)などの硬質粒子を配合した高粘度接着剤の供給配管を接続し、出口ポート13に接着剤塗布機に接続される配管を接続する。この状態において、入口ポート12に接着剤を供給すると、接着剤は、入口ポート12から連通路15、弁棒収納孔14を通って弁棒31の弁部材34で塞がれた弁座19に達する。
このとき、入口ポート12に供給される接着剤の圧力が、第1ステム32に設けられた受圧部32Aと、弁座19を閉弁したときの弁部材34とに作用する。受圧部32Aの受圧面積と弁部材34の受圧面積とが略同じに形成されているから、弁座19に対して弁部材34を閉じるときの力(閉弁するときの力)を軽減できる。そのため、弁棒31を駆動させる駆動部50も小さくできるから、これによっても軽量化が図れる。
<Action and effect of piston valve>
In use, a high-viscosity adhesive supply pipe containing hard particles such as a fluid such as glass beads, ceramics, or a hard alloy (stainless steel, titanium) is connected to the
At this time, the pressure of the adhesive supplied to the
ここで、エアー供給路51Bからエアーをシリンダ室51A内に供給すると、ピストン53がばね部材54に抗して上方へ移動される。すると、ピストン53の上方への移動に伴って、弁棒31も上方へ移動されるので、弁部材34が弁座19を開放する。これにより、接着剤が弁座19、弁棒収納孔14および連通路16を通って、出口ポート13から送り出される。
接着剤が所定量供給された後、エアー供給路51Bからエアーを遮断すると、ピストン53がばね部材54の付勢力によって下方へ移動される。すると、ピストン53の下方への移動に伴って、弁棒31も下方へ移動されるので、弁部材34が弁座19を閉塞する。これにより、接着剤の供給が遮断される。
Here, when air is supplied into the
After air is supplied from the
この際、弁部材34を含む弁棒31および弁座部材17は、基材と、この基材の表面に形成された硬質被覆層とを含み、硬質被覆層は、基材の表面からの距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下するように形成されているから、つまり、表面側が最も硬く形成されているから、ガラスビーズなどの硬質粒子を混入した接着剤などの流体の制御に用いた場合でも、硬質粒子による弁座部材17または弁棒31の摩耗を低減できる。
また、弁棒31の往復動作によって、弁棒31に衝撃が加わっても、弁座部材17や弁棒31は、表面からの距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下しているから、弁棒31や弁座部材17が破損するなどの現象を低減できる。これらによって、耐久性を著しく向上させることができる
At this time, the
Further, even if an impact is applied to the
ちなみに、上記実施形態の構成において、弁座部材17および弁棒31の表面に、日本コーティングセンター株式会社製の「Jcoatα(商標)」による硬質被覆層を形成し、この表面に潤滑コーティング層(関東化成工業株式会社製の「HANARL RX-4552(商標)」)を形成したピストンバルブについて、制御対象流体をガラスビーズを混入したヘミング用接着剤として、耐久性試験を行ったところ、開閉回数が50万回以上の耐久性能が得られた。これは、発明者の知見によれば、従来の耐久性能が5万回程度であったものに比べ、飛躍的に耐久性を向上させることができる。
Incidentally, in the configuration of the above embodiment, a hard coating layer is formed on the surfaces of the
また、シール部材23が、シールリング24と、このシールリング24の環状溝24A内に収納され内側環状リップ24Bおよび外側環状リップ24Cを互いに離間する方向へ付勢するV字状のばね部材25とを含んで構成されているから、ばね部材25によって内側環状リップ24Bを弁棒31に、また、外側環状リップ24Cを支持ブッシュ27に接するように付勢することができるから、接着剤を確実にシールできる。しかも、弁棒31が軸方向へ移動すると、それに連れてシールリング24も軸方向へ移動しようとするが、シールリング24が弁棒31の移動方向へ移動するのを規制する規制部材26を備えているから、シールリング24が軸方向へ移動するのを規制できる。従って、長期に渡ってシール効果を維持させることができる。
Further, the
<変形例>
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、基材の表面に形成する硬質被覆層の例として、特許第2773092号公報で開示された表面被覆層を挙げたが、これに限らず、他の方法でもよい。例えば、特開昭58-64377号公報に開示されたように、基材の表面に窒化層あるいは炭窒化層を形成し、この上にIVa族金属あるいはVa族金属の炭化物、窒化物、あるいは、炭窒化物の1種または2種以上の被覆層を形成したものであってもよい。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the above-described embodiment, the surface coating layer disclosed in Japanese Patent No. 2773092 is exemplified as an example of the hard coating layer formed on the surface of the base material. For example, as disclosed in JP-A-58-64377, a nitride layer or a carbonitride layer is formed on the surface of a substrate, and a carbide, nitride, or a group IVa metal or a group Va metal is formed thereon. One or two or more coating layers of carbonitride may be formed.
また、硬質被覆層を形成する部材については、前記実施形態で説明したように、弁座部材17および弁棒31の全体を対象とする例に限らず、弁座部材17および弁棒31の片方のみでもよく、また、弁座部材17と弁棒31の互いに接触する部分のみについて硬質被覆層を形成するようにしてもよい。
Further, the member forming the hard coating layer is not limited to the example in which the entire
前記実施形態では、硬質被覆層の表面に設けられる潤滑コーティング層として、関東化成工業株式会社製の「HANARL RX-4552(商標)」を挙げたが、これに限られない。制御対象流体に対して、撥液性を有するコーティング層であれば、他のものであってもよい。 In the above-described embodiment, “HANARL RX-4552 (trademark)” manufactured by Kanto Kasei Kogyo Co., Ltd. has been described as the lubricating coating layer provided on the surface of the hard coating layer, but is not limited thereto. Any other coating layer may be used as long as it has a liquid repellency with respect to the fluid to be controlled.
前記実施形態では、制御対象流体が、ガラスビーズを配合したヘミング用接着剤であったが、これに限られない。車体組み立てラインの用途以外の用途であってもよく、特に、硬質粒子を混入した高粘度流体の制御に適する。 In the said embodiment, although the control object fluid was the adhesive for hemming which mix | blended the glass bead, it is not restricted to this. It may be used for purposes other than the use of a vehicle body assembly line, and is particularly suitable for controlling a high-viscosity fluid mixed with hard particles.
本発明は、例えば、ガラスビーズなどの硬質粒子を混入した接着剤の供給を制御するピストンバルブに利用できる。 The present invention can be used for, for example, a piston valve that controls the supply of an adhesive mixed with hard particles such as glass beads.
11…バルブ本体、
12…入口ポート、
13…出口ポート、
14…弁棒収納孔(流路)、
15…連通路(流路)、
16…連通路(流路)、
17…弁座部材、
19…弁座、
23…シール部材、
24…シールリング、
24A…環状溝、
24B…内側環状リップ、
24C…外側環状リップ、
25…ばね部材、
26…規制部材、
31…弁棒、
32…第1ステム(第1軸部)、
32A…受圧部、
33…第2ステム(第2軸部)、
34…弁部材、
50…駆動部。
11 ... Valve body,
12 ... Inlet port,
13 ... Exit port,
14 ... Valve rod storage hole (flow path),
15 ... Communication passage (flow path),
16 ... Communication path (flow path),
17 ... valve seat member,
19 ...
23 ... Sealing member,
24 ... seal ring,
24A ... annular groove,
24B ... inner annular lip,
24C ... outer annular lip,
25 ... Spring member,
26: restriction member,
31 ... Valve stem,
32 ... 1st stem (1st axial part),
32A ... pressure receiving part,
33 ... 2nd stem (2nd axial part),
34. Valve member,
50: Drive unit.
Claims (5)
前記弁座部材および前記弁棒は、基材と、この基材中に拡散して形成された硬質被覆層とを含んで構成され、
前記硬質被覆層は、前記基材の表面からの内部に向かう距離が大きくなるに従って硬さが次第に低下するように形成されており、
前記弁棒は、前記弁座を開閉する弁部材と、この弁部材を挟んで外端側が前記バルブ本体に前記弁棒の接離動作方向へ移動可能に支持された第1軸部および第2軸部とを含んで構成され、
前記第1軸部と前記バルブ本体との間、および、前記第2軸部と前記バルブ本体との間には、シール部材が設けられ、
このシール部材は、環状溝を挟んで、内側に内側環状リップおよび外側に外側環状リップを有する弾性を有するシールリングと、このシールリングの環状溝内に収納され内側環状リップおよび外側環状リップを互いに離間する方向へ付勢する断面V字状のばね部材と、このばね部材の内部に挿入さればね部材およびシールリングが弁棒の移動方向へ移動するのを規制する規制部材とを含んで構成されている、ことを特徴とするピストンバルブ。 A valve body having an inlet port, an outlet port to which a fluid mixed with hard particles is supplied, and a flow path communicating with the inlet port, a valve seat member having a valve seat provided in the middle of the flow path, and the valve seat member In a piston valve comprising: a valve stem that opens and closes the valve seat; and a drive unit that opens and closes the valve seat by moving the valve stem into and out of contact with the valve seat.
The valve seat member and the valve stem include a base material and a hard coating layer formed by diffusing in the base material,
The hard coating layer, the hardness with distance towards the inside from the surface of the substrate is increased is formed so as to decrease gradually,
The valve stem includes a valve member that opens and closes the valve seat, and a first shaft portion and a second shaft that are supported by the valve body so that the outer end side of the valve member can move in the contact / separation operation direction of the valve stem. And a shaft portion,
Seal members are provided between the first shaft portion and the valve body, and between the second shaft portion and the valve body,
The seal member has an elastic seal ring having an inner annular lip on the inner side and an outer annular lip on the outer side with the annular groove interposed therebetween, and the inner annular lip and the outer annular lip housed in the annular groove of the seal ring. A spring member having a V-shaped cross section that is urged in a separating direction, and a restriction member that is inserted into the spring member and restricts movement of the spring member and the seal ring in the movement direction of the valve stem. and it has a piston valve, characterized in that.
前記硬質被覆層は、前記基材中に窒素および炭素の少なくとも1種が拡散されて形成されるとともに、前記基材の表面に形成された第1拡散層と、前記基材中に窒素および炭素の少なくとも1種並びに周期律表IVa族およびVa族の金属から選ばれた少なくとも1種が拡散されて形成されるとともに、前記第1拡散層の表面に形成された第2拡散層と、周期律表IVa族およびVa族の金属から選ばれた金属の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくとも1種から形成されるとともに、前記第2拡散層の表面に形成された硬質被膜とを含む、ことを特徴とするピストンバルブ。 The piston valve according to claim 1,
The hard coating layer is formed by diffusing at least one of nitrogen and carbon in the base material, a first diffusion layer formed on the surface of the base material, and nitrogen and carbon in the base material And a second diffusion layer formed on the surface of the first diffusion layer, and at least one selected from metals of Group IVa and Va of the Periodic Table, A hard coating formed on the surface of the second diffusion layer, and formed of at least one of carbide, nitride and carbonitride of a metal selected from Group IVa and Va metals Piston valve characterized by
前記硬質被覆層の表面には、前記流体に対して撥液性を有する潤滑コーティング層が設けられている、ことを特徴とするピストンバルブ。 The piston valve according to claim 1 or 2,
A piston valve characterized in that a lubricating coating layer having liquid repellency to the fluid is provided on the surface of the hard coating layer.
前記バルブ本体は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金によって構成されている、ことを特徴とするピストンバルブ。 In the piston valve in any one of Claims 1-3,
The said valve main body is comprised with the aluminum alloy which has aluminum or aluminum as a main component, The piston valve characterized by the above-mentioned.
前記弁座によって仕切られた前記入口ポート側流路に位置する前記第1軸部には、前記弁部材と対向し前記入口ポートに供給される流体圧力を受ける受圧部が設けられ、この受圧部の受圧面積と前記弁座を閉弁したときの前記弁部材の受圧面積とが略同じに形成されている、ことを特徴とするピストンバルブ。 The piston valve according to any one of claims 1 to 4 ,
The first shaft portion located in the inlet port side flow passage partitioned by the valve seat is provided with a pressure receiving portion that faces the valve member and receives the fluid pressure supplied to the inlet port. The piston valve is characterized in that the pressure receiving area of the valve member and the pressure receiving area of the valve member when the valve seat is closed are formed substantially the same.
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