JPH0137266Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、電磁制御弁に関し、更に詳しくは、
ソレノイドへの通電量に比例してスプールを変位
させることにより、５ポート弁における各ポート
間の開口量をアナログ制御するようにした電磁制
御弁の改良に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、特開昭49−26828号公報に開示されて
いるように、供給ポートと、その両側の２つの出
力ポートと、さらにそれらの両側に２つの排出ポ
ートを備えた弁本体内に、中間位置を境にした正
逆方向への変位により、供給ポートと一方の出力
ポート、排出ポートと他方の出力ポートとの連通
状態を相互に切換えるスプールを嵌挿した５ポー
ト弁において、スプールをソレノイドへの電流値
に対応して比例的に動作させることにより、２つ
の出力ポートに比例出力を得ようとする比例制御
電磁弁は、既に知られている。

このような比例制御電磁弁では、上記公報に示
されているように、ソレノイドへの非通電時にス
プール両端の一対のスプリングによつて該スプー
ルを中立位置に保つように付勢し、スプールの両
端に電流値に比例した駆動力を得るソレノイドを
設けるのが通例である。

しかしながら、このような比例制御電磁弁にお
いては、特に、その電磁弁の複数を並列設置して
使用する場合に、各電磁弁が同じ電気的入力に対
応して同じ動作をするとは限らず、器差によつて
動作が不揃になる。即ち、現実的には、同一構造
の複数の電磁弁を並列配置して、それらにおける
ソレノイドに同じ電流値の信号を入力しても、各
電磁弁の動作は同一にはならず、それらの出力に
差異が生じて、例えば、駆動するシリンダ等のア
クチユエータの動作速度が相違することになり、
そして、この差異が生じないように電磁弁を高精
度に製造することは、非常に困難であると同時に
不経済である。

さらに、この種の電磁弁は、アクチユエータの
駆動を低速で制御する場合などに多用されるが、
特に微妙な制御を必要とする場合には、同じ電流
変化に対して流量特性の変化率が低い方が速度制
御が容易になる。また、電流変化に対する特性の
変化率が大きくした方が有利な場合も多々存在す
る。

従つて、前述した器差の調整及び上記流量特性
の調整を、簡単な手段で容易に実現可能にするこ
とが、この種の電磁弁を実際に使用する上で重要
な問題になる。

［考案が解決しようとする課題］ 本考案の技術的課題は、前記５ポートの比例制
御電磁弁において、上述した器差の調整及び上記
流量特性の調整を、簡単な手段で容易に実現可能
にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本考案は、前記５ポ
ートの比例制御電磁弁において、スプールの一端
部に、固定鉄心に吸引される可動鉄心のストロー
クを吸引力がソレノイドへの通電量にほぼ比例す
る範囲内に設定して、該可動鉄心によりスプール
に通電量に比例した駆動力を作用させるソレノイ
ド部を設け、上記スプールの他端部に、該スプー
ルに対してソレノイドの駆動力に対向するばね力
を作用させるスプリングを、ニードルねじによつ
て調整可能に、且つばね常数を異にするものと交
換可能に配設することにより構成される。

［作用］ ソレノイドに通電すると、可動鉄心と固定鉄心
との間に通電量に比例した吸引力が作用し、該可
動鉄心は上記吸引力とスプールに作用するスプリ
ングの付勢力とがバランスする位置まで移動し、
これに伴うスプールの移動により供給ポートと一
方の出力ポート、他方の出力ポートと排出ポート
との間の流路の開口量が、通電量に応じて比例的
にアナログ制御される。

ソレノイドへの通電量が中立位置に対応する設
定置である場合には、可動鉄心即ちスプールは２
つの出力ポートに流体の出入がない中立位置をと
るが、この状態よりも通電量が大きいと、スプー
ルの変位により一方の出力ポートと供給ポート間
及び他方の出力ポートと排出ポート間の２つの流
路がそれぞれ開口して、それらの開口量が通電量
に比例する値に制御され、逆に上記設定値よりも
通電量が小さいと、スプールの逆方向への変位に
よつて２つの出力ポートと供給ポート及び排出ポ
ートとの連通関係が上記の場合と逆転し、それら
の流路の開口量が通電量に比例する値に制御され
る。

ソレノイドへの通電量を上記中立位置に対応す
る設定値に保持しても、器差によつてスプールが
正確に中立位置をとるとは限らない。この場合に
は、ソレノイドの駆動力に対向してばね力を作用
させるスプリングをニードルねじで調整すること
により、簡易に中立位置を調整できる。中立位置
をいずれかの方向にバイアスさせる必要がある場
合にも同様に操作すればよい。

一方、上記スプリングをばね常数の異なるもの
と交換すれば、同じ電流変化に対して流量特性の
変化率が変る（スパン変更）ため、その変化率を
容易に電磁制御弁の用途に適合させることができ
る。

このように、スプールの一端に比例制御電磁弁
を設け、他端にスプリングを作用させた５ポート
の電磁制御弁において、上記スプリングをニード
ルねじによつて調整可能に、且つばね常数を異に
するものと交換可能にするという両手段の併設
は、複数電磁弁を並列配置して使用する場合にお
ける器差の調整等を簡易に行うために、極めて有
力な手段となる。

［実施例］ 以下、本考案を図示の実施例に基づいて詳細に
説明するに、第１図に示す電磁制御弁において、
１は弁部、２はソレノイド部で、該弁部１におけ
る弁本体３は、流体の供給ポート４、２つの出力
ポート５ａ，５ｂ及び２つの排出ポート６ａ，６
ｂを備え、該弁本体３の内部には、上記各ポート
に通じる供給開口７、２つの出力開口８ａ，８ｂ
及び２つの排出開口９ａ，９ｂを備えたスリーブ
１０を内設し、該スリーブ１０内に、上記供給開
口７及び排出開口９ａ，９ｂの開口量を制御し、
即ち供給ポート４から出力ポート５ａ，５ｂに至
る流路と、出力ポート５ａ，５ｂから排出ポート
６ａ，６ｂに至る流路とを切換えると共にそれら
の開口量を制御するスプール１１を摺動自在に嵌
挿している。

上記スプール１１は、その一端部をソレノイド
部２においてソレノイド１２への通電により駆動
される可動鉄心１３に連結し、他端部にスプリン
グ１４の付勢力を作用させている。上記ソレノイ
ド部２は、スプール１１の一端の軸杆１５をソレ
ノイド１２への通電により固定鉄心１６に吸引さ
れる可動鉄心１３に連結してなり、また上記スプ
リング１４はスプール１１の他端側に穿設したば
ね座穴１７と弁本体３に螺合したニードルねじ１
８との間に縮設している。

このスプリング１４の付勢力は、ニードルねじ
１８の弁本体３に対するねじ込み量を変えること
により調節可能である。また、ニードルねじ１８
のを取り外しにより、スプリング１４をばね常数
の異なるものと交換可能に構成している。これら
は、後述するように流量特性を広範囲に変化させ
る（バイアスをかける、スパン変更する）ための
ものである。

また、可動鉄心１３の固定鉄心１６に対する吸
着距離を規制するため、固定鉄心１６における可
動鉄心１３との対向面にブツシユ１９を付設し、
これによつて可動鉄心１３のストロークを固定鉄
心１６に対する吸引力がソレノイド１２への通電
量にほぼ比例する範囲内に設定し、その通電量に
応じた吸引力と上記スプリング１４の付勢力とが
バランスする位置に可動鉄心１３即ちスプール１
１を変位させて、上記各ポート４，５ａ，５ｂ，
６ａ，６ｂ間の開口量を制御可能に構成してい
る。

なお、図中、２０はスプール１１の動作位置を
規制するストツパ、２１はばねである。

次に上記構成を有する電磁制御弁の作用につい
て説明する。

第１図は、ソレノイド１２への非通電状態を示
している。

この状態からソレノイド１２に通電すると、可
動鉄心１３と固定鉄心１６との間にその通電量に
比例した吸引力が作用し、該可動鉄心１３は上記
吸引力とスプリング１４の付勢力とがバランスす
る位置まで移動して停止し、これに伴うスプール
１１の移動により供給開口７及び第１、第２の排
出開口９ａ，９ｂが通電量に対応した開口量に設
定される。従つて、供給開口７からその開口量に
応じた流量が出力開口８ａ，８ｂの一方に流れ、
他方の出力開口から一方の排出開口にその開口量
に応じた流量が排出される。

ソレノイド１２への通電量がスプール１１の中
立位置に対応する設定値である場合には、スプー
ル１１が供給開口７と第１、第２の排出開口９
ａ，９ｂとを共に閉塞した第２図の中立位置をと
るが、この状態よりも通電量が大きくなると、ス
プール１１の変位により供給ポート４と第２の出
力ポート５ｂ間の流路が連通すると共に第１の出
力ポート５ａと第１の排出ポート６ａ間の流路が
連通する作動状態となり、それらの開口量が通電
量に比例する値に制御される。

逆に、上記設定値から通電量を減少させていく
と、スプール１１の逆方向への変位によつて上記
２つの出力ポートと供給ポート及び排出ポートと
の連通関係が上記の場合と逆転し、それらの流路
の開口量が通電量に比例する値に制御される。

第３図は、可動鉄心１３のストロークと吸引力
との関係を、ソレノイド１２における電流値をパ
ラメータとして表わしたものである。同図に示す
ように、l₁の範囲内においては、可動鉄心１３が
固定鉄心１６に近づくに従つて吸引力が急激に増
大するが、l₂の範囲内においては、ストロークに
拘らず吸引力が電流値によりほぼ一定の値をとる
ため、電流値と吸引力とがほぼ比例する。これに
基づいて、本考案ではl₂の範囲のストロークを利
用するものであり、前記ブツシユ１９及びストツ
パ２０は、可動鉄心１３のストロークをl₂の範囲
内に設定するものである。

この種の比例制御を行う電磁弁では、ソレノイ
ド１２への通電量を上記中立位置に対応する設定
値に保持しても、器差によつてスプール１１が正
確に中立位置をとるとは限らない。そのため、複
数の電磁制御弁を並列設置して使用すると、各電
磁弁が同じ電気的入力に対応して同じ動作をせ
ず、動作が不揃になる。

この場合には、スプリング１４をニードルねじ
１８で調整して、バイアスをかけることにより、
簡易に中立位置を調整できる。勿論、中立位置を
いずれかの方向にバイアスさせる必要がある場合
にも同様に操作すればよい。

第４図は、ソレノイド１２への電流値と各ポー
ト４，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ間の流体との関係
を示したものである。図中に示すように、上記ス
プリング１４をニードルねじ１８で調整して、バ
イアスをかけた場合、ポート４，５ａ間及びポー
ト５ａ，６ａ間の流量特性は、太線で示す中央の
特性曲線C₁，C₂が右または左に平行移動するこ
とになり、ニードルねじ１８をねじ込んだ場合は
右側に示す曲線C₃，C₄のような特性を示し、戻
した場合は左側に示す曲線C₅，C₆のような特性
を示すことになる。

また、ニードルねじ１８を取り外してスプリン
グ１４をばね常数の異なるものと交換することに
より、同じ電流変化に対して流量特性の変化率を
変え、即ち第４図の特性曲線の傾斜を変化させ、
その変化率を容易に電磁制御弁の用途に適合させ
ることができる。

このように、スプリング１４をニードルねじ１
８によつて調整可能に、且つばね常数を異にする
ものと交換可能にするという手段の併設は、極め
て容易に流量特性にバイアスをかけ、あるいはス
パン変更することを可能にするものであり、複数
電磁弁を並列配置して使用する場合における器差
の調整等を簡易に行うために、極めて有力な手段
となる。

なお、上記各ポートとスプールランドとの相対
位置を適当に設定することにより、該電磁制御弁
による制御対象に応じたオーバーラツプ構造また
はアンダーラツプ構造とすることができる。

第５図は上記電磁制御弁を用いた空気圧回路例
を示し、同図において、２２は上記電磁制御弁、
２３は空気供給源、２４は複動シリンダを示す。

また、上記電磁制御弁における主弁部１は、第
６図に示すような構成にすることもできる。これ
は、上記実施例の場合と比べてスプールランドの
数及びポートの位置を変えたものである。

［考案の効果］ 以上に詳述した本考案によれば、前記５ポート
の比例制御電磁弁において、器差の調整及び流量
特性の調整などを、極めて容易に実現することが
でき、しかもそのための構成が非常に簡単である
という点で、その実用性が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案に係る電磁制御弁の
異なる切換状態での断面図、第３図はソレノイド
における可動鉄心のストロークと吸引力との関係
を示す線図、第４図はソレノイドにおける電流値
と流体の流量との関係を示す線図、第５図は本考
案の電磁制御弁を用いた空気圧回路図、第６図は
本考案の他の実施例の要部断面図である。 １……主弁部、２……ソレノイド、３……弁本
体、４……供給ポート、５，５ａ，５ｂ……出力
ポート、６，６ａ，６ｂ……排出ポート、１１…
…スプール、１２……ソレノイド、１３……可動
鉄心、１４……スプリング、１６……固定鉄心、
１８……ニードルねじ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 供給ポートと、その両側の２つの出力ポート
   と、さらにそれらの両側に２つの排出ポートを備
   えた弁本体内に、中間位置を境にした正逆方向へ
   の変位により、供給ポートと一方の出力ポート、
   排出ポートと他方の出力ポートとの連通状態を相
   互に切換えるスプールを嵌挿した５ポート弁にお
   いて、 スプールの一端部に、固定鉄心に吸引される可
   動鉄心のストロークを吸引力がソレノイドへの通
   電量にほぼ比例する範囲内に設定して、該可動鉄
   心によりスプールに通電量に比例した駆動力を作
   用させるソレノイド部を設け、 上記スプールの他端部に、該スプールに対して
   ソレノイドの駆動力に対向するばね力を作用させ
   るスプリングを、ニードルねじによつて調整可能
   に、且つばね常数を異にするものと交換可能に配
   設した、 ことを特徴とする電磁制御弁。