JPH0246819B2

JPH0246819B2 - Ryuryoseigyoben

Info

Publication number: JPH0246819B2
Application number: JP22468285A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Ueno
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1990-10-17
Anticipated expiration: 2005-10-11
Also published as: JPS6288886A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］本発明はダイカストマシンなどの射出シリンダ
用油圧回路内にあつて射出シリンダへ供給する作
動油の流量を制御する流量制御弁に関するもので
ある。

［従来の技術］ダイカストマシンやプラスチツク用射出成形機
などの射出成形装置は、溶湯または樹脂を金型キ
ヤビテイ内へ射出する射出シリンダを備えてお
り、この射出シリンダの油圧回路内には、作動油
の流量を調整して射出速度を制御する流量制御弁
が設けられている。

第６図は従来におけるこの種の流量制御弁要部
の断面図であつて、これを同図に基づいて説明す
ると、円筒状のバルブボデイ１に嵌着されて一体
化されたケーシング２には、駆動ロツド３が図示
していないキーで回動を規制されて摺動自在に軸
支されており、この駆動ロツド３は図示していな
いねじ機構を介してモータに連結されている。そ
して、制御装置からの指令でモータが正回転する
と、この回動がねじ機構で直線運動に交換されて
駆動ロツド３が第６図に矢印Ａで示す方向に前進
し、モータが逆回転すると、駆動ロツド３が矢印
Ａとは反対の方向に後退するように構成されてい
る。バルブボデイ１には円筒状のスリーブ４が一
体的に嵌着されており、このスリーブ４には、駆
動ロツド３に固定されてこれと一体的に進退する
弁スプール５が嵌合されている。そして、スリー
ブ４にはバルブボデイ１の環状溝１ａと連通する
前後一対の流出路４ａ，４ｂが、ほぼ環状に形成
されて設けられており、また、バルブボデイ１の
一部とスリーブ４の内孔には、前室６と後室７と
が弁スプール５の両側に形成されている。さらに
弁スプール５には、前室６と後室７とを連通させ
る複数個の連通孔８の円周等分位置を貫通して設
けられており、これらの連通孔８の中央部は弁ス
プール５の外周面に設けられた環状の溝９によつ
て連通されている。そして、図示の状態から弁ス
プール５を矢印Ａ方向へ移動させると、前室６と
流出路４ａとが重なつて連通し始めると同時に溝
９と流出路４ｂとが重なつて連通し始めるように
構成されている。１０は所定圧力の圧油が蓄えら
れたアキユムレータであつて、パイロツトチエツ
ク弁１１が開くことによりアキユムレータ１０内
の圧油が前室６へ送入される。一方、バルブボデ
イ１の環状溝１ａに開口された排油孔１３には、
配管１４が接続されており、この配管１４の他端
は、例えば、ダイカストマシン用射出シリンダ１
５のヘツドエンド側に接続されている。

以上のように構成された流量制御弁の動作を、
ダイカストマシンの鋳込作業を例にとつて説明す
る。

溶湯の射出を開始しようとして制御装置による
パイロツト圧でパイロツトチエツク弁１１が開く
と、アキユムレータ１０内の圧油が前室６へ導か
れると同時に図示しないモータが回転し、弁スプ
ール５が矢印Ａ方向に前進するので、前室６と流
出路４ａとが対応し始め、前室６内の圧油は流出
路４ａを経て環状溝１ａ内へ流入する。またこれ
と同時に溝９と流出路４ｂとが対応し始めるの
で、前室６内の圧油は連通孔８と流出路４ｂを経
て、環状溝１ａ内へ流入する。このようにして環
状溝１ａ内で合流した圧油は、排油孔１３から排
出されて射出シリンダ１５へ圧入され、ピストン
ロツド１６の前進により溶湯の射出が行なわれ
る。そして、前室６と流出路４ａ，４ｂとが連通
することによるスプール開度が大きいほど圧油の
流量が大きくなり、射出シリンダによる射出速度
が速くなるものであつて、一般的に射出初期にお
いては低速で射出を行ない、射出途中で高速射出
に切替える。

ところが、このような流量制御弁による流量制
御動作においては、モータトルクよりも負荷トル
クが大きくなつて所定の流量が保てなくなつた
り、停電等で電源が切れたりして流量が異常に増
大した場合、モータにパルスモータを使用したと
きにパルスモータが脱調した場合、あるいは、極
端は場合には、弁スプールの軸が破損した場合等
における安全性について従来問題があつたので、
以下、この点について説明する。

すなわち、矢印Ａ方向へ移動する弁スプール５
には、その内孔各部の油圧によつて図に符号F₀，
F₁，F₂で示す３種の推力が発生する。

このうち推力F₀は、弁スプール５に作用する
油圧のうちの、静圧によるもののみを取出して考
えた場合、その静圧の作用によつて生じる力で、
前室６と後室７との受圧面積差によつて生じるも
のである。後室７は、前室６よりも移動ロツド３
の断面積分だけ受圧面積が小さいので、両室６，
７の単位面積当りの油圧が等しい場合、弁スプー
ル５には静圧に基づく開方向の推力F₀が作用す
る。近似的には、推力F₀は、前室６の圧力と移
動ロツド３の断面積との積となる。なお、弁開き
にともなつて推力F₀が少しずつ小さくなるのは、
アキユムレータ１０の圧力の低下にしたがつて、
前室６の圧力が少しずつ小さくなるからである。

また、推力F₁は、弁スプール５に作用する油
圧のうちの、動圧によるもののみを取出して考え
た場合、その動圧の作用によつて生じる力であ
る。すなわち、推力F₁は、弁スプール５が開い
て前室６内へ供給される圧油によつて弁スプール
５に作用する動圧による推力であつて、推力F₀
と同じく、弁スプール５の開方向に作用する。弁
スプール５が閉じている時には、圧油は流れてお
らず、圧油の流速は０なので、推力F₀も０であ
るが、弁スプール５が開くにしたがつて、圧油の
流れは早くなり、この場合、流れる圧油が弁スプ
ール５の前面に衝突して生じる推力F₁も次第に
大きくなる。推力F₁は圧油の流速に大体比例し
てあらわされる。

さらに、推力F₂は、圧油が流出路４ａ，４ｂ
へ流入するときにおける流路の絞り作用によつて
生じるものであつて、推力F₀，F₁ととは反対方
向である弁スプール５の閉方向に作用するもので
ある。すなわち、推力F₂は、流出路４ａ，４ｂ
部の流路絞り作用により、圧油が流出路４ａ，４
ｂへ流れ込む直前位置での流れ特性を、この直前
位置での圧油の流速が前室６の中央部での圧油の
流速より早くなり、かつ、この直前位置での圧力
が前室の中央部での圧力より小さくなるように変
化させて、後室７内の圧力との相対関係により、
弁スプール５を閉じ方向に吸いよせる力として作
用するものである。この推力F₂は、弁スプール
５が閉じているときは０であり、弁スプール５の
開度にしたがつて、次第に大きくなる。ただし、
弁スプール５の開度がある程度以上大きくなる
と、圧油が流出路４ａ，４ｂへ流れ込む直前位置
での圧油の流速と、前室６の中央部での圧油の流
速はほぼ等しくなり、推力F₂はそれ以上大きく
ならず、逆に、次第に小さくなる。

第７図は、横軸にスプール開度をとり、縦軸に
推力F₀，F₁，F₂の大きさをとつて示す関係線図
であつて、縦軸は０から上が開方向推力、０から
下が閉方向推力を示している。そして、第８図
は、第７図に示した３つの推力F₀，F₁，F₂の合
成推力Ｆを縦軸にとり、スプール開度を縦軸にと
つて示す関係線図であつて、弁スプール５にはそ
の開度が０から11へと大きくなるにしたがつて図
に示すように変化する合成推力Ｆが作用すること
になる。この場合、圧油の流量と射出速度とはス
プール開度に比例するから、これら流量または射
出速度を横軸にとつても合成推力Ｆの曲線は同じ
である。

この合成推力Ｆは、この流量制御弁の各部の設
計の仕方によつて、推力F₀，F₁，F₂、のあらわ
れ方などが変わるので、設計の仕方によつては、
射出動作中を通じて弁スプール５に常時弁開方向
に作用している推力にもなる。

このように、合成推力Ｆが常時、弁開方向に作
用するようになつている場合は、例えば、前記し
たようななんらかの原因で弁スプール５の位置制
御能力が失われた場合には、弁スプール５に開方
向の推力が作用し続け、圧油の流量が異常に増大
することなつてきわめて危険である。

そこで、本発明の発明者は、これを回避するた
めに、スプール開度が大きくなつたら、弁スプー
ル５に弁閉方向の推力を作用させて開方向への移
動を規制することを発明した。

一方、この流量制御弁の性能をより向上させよ
うとするためにも、合成推力F₂のあらわれ方が、
例えば、第８図に実線で示したようにあらわれる
ようにした。

第８図に実線で示した合成推力Ｆは、スプール
開度が小さい時は、弁開方向に作用し、スプール
開度が大きくなれば、弁閉方向に作用する。

実際のダイカストマシンの射出装置において
は、流量制御弁の開度を小開度から比較的に大き
な開度に変えて、ダイカストマシンの射出速度
を、例えば、0.2〜0.3m/secの低速から２〜５m/
ｓｅｃの高速へ切替えるときに、例えば、５ｍ sec
のように極めて短時間で切替えうるためには、流
量制御弁の弁スプール５が低速域の小開度から開
く方向に移動し始めるときは、弁スプール５に開
き方向の力が作用して弁スプール５がより早く動
くようにし、逆に、弁スプール５が高速域の比較
的に大きな開度の位置まで来て止まろうとすると
きは、弁スプール５に閉じ方向の力が作用して弁
スプール５がより早く停止するようにすることも
必要である。

以上のように、合成推力Ｆが第８図に実線で示
したようにあらわれるように、あらかじめ設計し
てある流量制御弁は良い。

［本発明が解決しようとする問題点］前記したように、合成推力Ｆが第８図に実線で
示したようにあらわれる流量制御弁は、ある程度
満足しうるものである。しかし、それでもなお、
不充分なところである。

それは、弁スプールの開度が非常に大きくなつ
たとき、この合成推力Ｆの弁閉方向の推力が次第
に小さくなり、場合によつては弁開方向の推力と
なることである。

このように、スプール弁開度が非常に大きくな
つて、すなわち、射出速度が、例えば、４〜５
ｍ／ｓｅｃのように極めて大きくなつて、弁閉方向の
推力が小さくなれば、あるいは、マイナスになれ
ば、このとき、前記したように、なんらかの原因
で弁スプール５の位置制御能力が失われた場合に
は、弁スプール５を閉じ方向に動かそうとする力
が非常に小さくなるか、あるいは、全然作用しな
いことになり、やはり危険である。

［問題点を解決するための手段］本発明では、このような問題点を解決するため
に、被制御流体の流出路と連通する前後一対の環
状流路を内孔周面に備えた弁本体と、この弁本体
の内孔に進退自在に支持されて内孔内に前室と後
室とを隔成し、この前室、後室間を連通する連通
路およびこの連通路の中央部から周面へ開口する
通路を有する弁スプールとを備え、前記弁スプー
ルを原動側から駆動して進退させることにより前
記前室、前部環状流路間の連通開度と、前記通
路、後部環状流路間の連通開度とを変化させ、前
記弁本体の前室へ供給されて前記流出路から排出
される被制御流体の流量を制御する流量制御弁に
おいて、弁スプールが所定量開いた時点から圧縮
し始めるスプリングを弁スプールの後側に設けた
構造を採用した。

［作用］この流量制御弁においては、弁スプールが小開
度の低速域から開く方向に移動し始めるきは、弁
スプールに弁を開く方向の力が作用する。したが
つて、弁スプールはより早く開きやすい。また、
弁スプールが比較的に大きく開き、高速域まで来
たときは、弁スプールに閉じ方向の力が作用し、
弁スプールにはブレーキがかかる状態になる。し
たがつて、弁スプールはより早く止まりやすい。
したがつて、弁スプールの小開度から比較的に大
きな開度への開き動作は、極めて短時間で円滑に
行え、低速から高速への切替が素早くできる。

また、弁スプールの開度が比較的に大きい高速
域にあるときは、弁スプールには弁スプールを閉
じる方向の力が作用しているので、射出シリンダ
が高速射出が行つている時のように高速域にある
時に、流量制御弁の原動側からの駆動による弁ス
プールの位置制御能力が失われた場合には、弁ス
プールは弁スプールを閉じる方向に作用している
油圧力の作用により、自然に閉じ方向に移動し、
弁スプールに作用する開き方向の力と閉じ方向の
力とが丁度バランスして、両方の力が共に０にな
る位置で止まる。このときは、弁スプールの開度
がかなり小さくて、低速域に相当する開度ないし
は低速域の開度よりほんの少しだけ大きい開度で
あるから、流量制御弁を通つて流れる作動油の量
は高速時の量に比べて非常に少なくなつており、
安全である。

そして、弁スプールの後側に弁開度がある程度
大きくなつた時に圧縮され始めるスプリングを設
けているので、弁開度がある程度大きくなつたと
きからスプリングが作用し始め、弁の閉じ方向に
作用する合成推力は所望の一定値に保たれる。し
たがつて、弁開度がかなり大きくなつても、この
合成推力が小さくなりすぎて、弁の閉じ方向に作
用する力が小さくなりすぎたり、マイナスになる
ことはない。そして、弁開度が大きいときに、万
一、スプールの位置制御能力が失われた場合で
も、スプールは小開度位置まで、常に、直ちに、
自動的に移動する。

［実施例］つぎに、図面に示した実施例によつて本発明を
さらに詳細に説明する。

本実施例は、本発明に係る流量制御弁をダイカ
ストマシンに実施した例を示し、第１図はその縦
断面図である。図において、ダイカストマシンの
射出シリンダ２１と、その作動油を蓄えるアキユ
ムレータ２２との間には、全体符号２３で示す流
量制御弁が配設されており、この流量制御弁２３
の筐体は有底円筒状のケーシング２４と、その開
口端側に接合されたモータ台２５と、底部側に接
合された弁本体としてのバルブボデイ２６とで同
芯一体状に形成されている。モータ台２５には、
制御装置からの回転指令によつて指令パルス数に
相当する量だけ回転するパルスモータ２７が装着
されており、そのモータ軸２８は、モータ台２５
の中空部内へ突設されている。全体を符号２９で
示すものは、モータ軸２８の回転を軸方向の運動
に変換させるねじ機構としてのボールねじであつ
て、モータ台２５に軸支されたねじ軸３０を備え
ており、このねじ軸３０とモータ軸２８とは、カ
ツプリング３１によつて連結されている。ボール
ねじ２９は、ケーシング２４の内孔内に臨むねじ
軸３０のねじ部にボール３２を介して螺合された
有底円筒状のナツト３３を備えており、ねじ軸３
０が正方向と逆方向とへそれぞれ回動することに
より、ボール３３がバルブボデイ２６方向へ後退
したりモータ２７方向へ前進したりするように構
成されている。３４はナツト３３の周面に装着さ
れた永久磁石、３５は永久磁石３４の移動に感応
する近接スイツチを備えナツト３３および後述す
る弁スプール３８の軸線方向への移動距離を正確
に検出して制御装置へフイードバツクする位置検
出器、３６はケーシング２４側に固定されてナツ
ト３３のキー溝と嵌合しナツト３３の回動を規制
するキーである。

バルブボデイ２６には、円筒状のスリーブ３７
が一体的に嵌着されており、このスリーブ３７に
は、前記ナツト３３に固定されてこれと一体的に
進退する弁スプール３８が嵌合されている。この
弁スプール３８は、ナツト３３に固定されてケー
シング２４に摺動自在に軸支された駆動ロツド３
９と、円柱状に形成されてスリーブ３７に摺動自
在に軸支されたスプール本体４０とで同芯状に一
体形成されており、バルブボデイ２６とケーシン
グ２４とで両端を閉塞されたスリーブ３７の内孔
内には、スプール本体４０によつて前室４１と後
室４２とが隔成されている。４３は、弁スプール
３８の外周面近くにあつて、前室４１と後室４２
とを連通させるようにスプール本体４０の軸方向
に貫通された複数個の連通路であつて、各連通路
４３の中央部は、スプール本体４０の周面へ開口
する環状の通路４４によつて連通されている。そ
して、弁スプール３８の前室４１側に、連通路４
３の一部、例えば連通路４３の弁スプール３８軸
心側の一部を塞ぐ絞り板５４がボルト５５などで
取付けられている。一方、前記バルブボデイ２６
の内周面には全周にわたるように環状に形成され
た環状溝４５が設けられており、前記スリーブ３
７には、弁スプール３８を図示の位置からモータ
２７方向へ後退させることにより前室４１と環状
溝４５とを連通させる環状流路４６と、通路４４
と環状溝４５とを連通させる環状流路４７とが前
後に設けられている。そして、前室４１と環状溝
４５とが連通したり通路４４と環状溝４５とが連
通したりすることを弁が開くと称し連通面積が大
きくなることを弁開度が大きくなると称する。ま
た、弁スプール３８がモータ２７方向へ後退する
方向を開方向と称し、反モータ方向へ前進する方
向を閉方向と称する。前室４１とアキユムレータ
２２とはパイロツトチエツク弁４８を備えた配管
４９によつて接続されており、また、バルブボデ
イ２６の環状溝４５からバルブボデイ２６の外部
へ開口する流出路５０に接続された配管５１は、
前記射出シリンダ２１のヘツドエンド側に接続さ
れている。

このように構成されていることにより、パイロ
ツトチエツク弁４８を開くとアキユムレータ２２
内の圧油が前室４１へ導かれると同時にモータ２
７が回転し、弁スプール３８が開方向へ前進する
ので、前室４１と環状流路４６とが対応し始め、
また、通路４４と環状流路４７とが対応し始め
る。したがつて、前室４１内の圧油は環状流路４
６を通つて環状溝４５へ流入すると同時に、連通
路４３と通路４４とを通つて環状溝４５へ流入す
る。なお、通路４４と後室４２との間の連通路４
３には流れが発生しない。環状溝４５内で合流し
た圧油は、流出路５０から排出されて射出シリン
ダ２１へ圧入されて、ピストンロツド５２の前室
により溶湯の射出が行なわれる。そして、弁開度
が小さい時は、ピストンロツド５２は低速度で前
進し、弁開度が大きい時は、ピストンロツド５２
は高速度で前進する。

このように動作する本装置には、例えば、パル
スモータ２７の脱調、停電、あるいは、モータト
ルクよりも負荷トルクが大きくなつて所定の流量
が保てなくなつたりして、さらには、駆動ロツド
３９等が破損して、モータ２７側からの駆動によ
る弁スプール３８の位置制御能力が失なわれた場
合に、前室４１へ向う方向すなわち閉方向の推力
を弁スプール３８に付与して流量を制御する手段
が設けられているので、その手段を説明する。

いま、アキユムレータ２２から前室４１への供
給圧をP₁とし、弁が開いたときの通路４４およ
び後室４２の圧力をそれぞれP₂P₃とすると、環
状流路４６，４７への流入時の絞り作用により
P₁＜P₂、P₁＜P₃となり、これによつて弁スプー
ル３８に閉方向の推力F₂が発生することは、第
６図において説明したとおりであるが、この場
合、連通路４３の径ｄを大きくすればするほど、
通路４４と環状流路４７から作動油が多く流れ、
通路４４の圧力P₂と後室４２の圧力P₃が大きく
なり、その結果、その閉方向の推力F₂が大きく
なる。

なお、第１図に符号l₁，l₂で示す弁スプール３
８と環状流路４６，４７との重なり寸法を、l₁＞
l₂にして、環状流路４６よりも環状流路４７が先
に開くようにすれば、l₁とl₂との差が大きくなる
ほど、閉方向の推力F₂は小さくなる。なお、l₁と
l₂とを同じにしてl₂部に対応する弁スプール３８
先端部を切欠くことにより環状流路４７が先に開
くようにしてもよい。また、この切欠きを、l₁対
応部とl₂対応部との両方に設け、l₂対応部の切欠
きをl₁対応部の切欠きよりも大きくすれば、l₁対
応部における絞り作用が大きくなるので、閉方向
の推力F₂が小さくなる。推力F₂は、l₁＝l₂のとき
に最大になるが、この状態に必ずしも最適とは限
らず、弁スプール３８の連通路４３等の設け方に
よつては、所望の値よりも大きくなりすぎること
が多いので、通常は、l₁とl₂には差をもたせ、推
力F₂の最高値を多少小さくする。その場合、l₁−
l₂は、例えば、0.5〜４mmとする。

以上は、第７図における推力F₂を閉方向へ大
きくするための手段と、逆に、小し小さくするた
めの手段を例示したが、第７図における開方向の
推力F₀を閉方向の推力とすることによつても流
量を制御することができる。このための手段とし
て、駆動ロツド３９側でのみ軸支していた弁スプ
ール３８をバルブボデイ２６の前室４１側側板で
も軸支させるようにし、この軸支部の軸径を駆動
ロツド３９の径よりも大きくする。こうすること
によつて前室４１の受圧面積が後室４２の受圧面
積よりも小さくなり、推力F₀は閉方向となる。

このように、連通路４３の径ｄを大きくした
り、弁スプール３８と環状流路４７，４６との重
なり寸法差l₁−l₂を大きくしたりして、閉方向の
推力F₂を大きくしたり、調整したりするが、前
記ｄやl₁−l₂の寸法を初めからきちんとした所望
の寸法にすることは極めて難しい。これは、流量
制御弁の各部の作動抵抗等が微妙に影響するから
である。そして、弁スプール３８をいちいち作り
なおして、これらの寸法を調整するのも極めて難
しいし、面倒である。したがつて、実際は、前記
ｄやl₁−l₂の寸法を適宜決めて、閉方向の推力F₂
がやや大き目になるようにし、他の比較的に簡単
な微調整しうるやり方で、推力F₂を小さくし、
推力F₂が丁度良い値になるようにするのが得策
である。

その為に、本装置においては、円形断面を有す
る複数個の連通路４３を、弁スプール３８の外周
近くに、弁スプール３８の軸心を中心とした同心
円上に適宜間隔で配置しておき、弁スプール３８
の前室４１側の面の中央部に、各連通路４３の弁
スプール３８軸心側の位置よりも外側に外周位置
を有する絞り板５４を、ボルト５５で取付けた。
そして、各連通路４３の入口の弁スプール３８軸
心側である内側の一部を塞ぐようにした。このよ
うに、絞り板５４を用いて連通路４３の一部を塞
げば、その分だけ、弁スプール３８移動時の通路
４４と後室４２の圧力P₂、P₃が小さくなるので、
弁閉じ方向の推力F₂は小さくなる。そして、こ
の場合、推力F₂は絞り板５４の大きさによつて
変わるが、絞り板５４はボルト５５によつて弁ス
プール３８の前面に取りはずし可能に取付けてい
るので、外径の異なる絞り板５４を適宜変えて取
付けることによつて、推力F₂を比較的に容易に
調整して、所望の値にすることができる。その結
果、推力F₀，F₁，F₂を合成した推力Ｆが所望の
値になるようにすることができる。なお、推力Ｆ
の値は、弁開度が極めて小さい低速域における弁
開き方向に作用する力の値と、弁開度が大きくな
つた高速域における弁閉じ方向に作用する力の値
がほぼ同じになるようにするのが望ましい。ま
た、弁スプール３８が大きく開いたときの弁閉方
向に作用する推力Ｆの値が大きければ、弁スプー
ル３８が停止するときには有効に作用するが、こ
のときの値があまり大きすぎると、高速域で弁ス
プール３８を停止させた状態で保持しておくため
に大きな力が必要になり、不都合が生じることが
ある。このことは、弁スプール３８が閉じている
ときや少しだけ開いているときも同じである。し
たがつて、推力Ｆの弁閉じ方向に作用する力と弁
開き方向に作用する力の各最大値も、自ずと適宜
な値になるように設定しておく必要がある。

本装置においては、弁スプール３８や連通路４
３等の相互の関係は次のように設定するのが好ま
しい。

弁スプール３８に設けた連通路４３の総面積／弁ス
プール３８の断面積＝0.15〜0.4 弁スプール３８の外周面に最も近い連通路４３の外
面位置の直径／弁スプール３８の外径＝0.77〜0.93 駆動ロツド３９の直径／弁スプール３８の外径＝0.
1〜0.22 連通路４３の数＝６、または、８一方、本装置においては、弁開度が大きいとき
に、弁閉じ方向に作用する力を、そのままの大き
さに保つておくために、第１図に示すように後室
４２内の弁スプール３８、ケーシング２４間に圧
縮コイルばねであるスプリング５３を介装し、ス
プール開度がある程度大きくなつたときに、この
スプリング５３が始めて圧縮され始めるようにし
た。このようにしておけば、推力Ｆは、スプール
開度が所定の開度以上になると一定の推力値を維
持し、より安定した特性が得られ、かつ、弁開度
が非常に大きくなつているときに、弁スプール３
８の位置制御能力が失われた場合でも、弁スプー
ル３８には常に大きな弁閉じ方向の力が作用して
いるので、弁スプール３８は常に、ただちに、自
動的に閉じ方向に移動し、推力Ｆがほぼ０に近く
になる位置まで来て止まる。このときは、圧油の
流速が非常に小さいので、危険はなくなる。

第２図は、上記閉方向の推力を付与する手段を
設けた場合における弁スプール３８に作用する推
力Ｆとスプール開度との関係を第８図に対応して
示す関係線図であつて、横軸にはスプール開度に
対応する射出速度が併記されている。図から明ら
かなように、連通路４３の径ｄや数、およびl₁と
l₂の差などを適宜設定すれば、合成推力Ｆはスプ
ール開度が２程度まで開方向であるが、それ以上
に弁スプール３８が開くと、閉方向になる。

この場合、合成推力Ｆの曲線が、第２図におい
て、例えば、２点鎖線で示したようになり、弁開
度が大きくなつたときに、弁閉じ方向に作用する
値が所望の値よりも大きくなりすぎたときは、弁
スプール３８の前室４１側に適宜な外径の絞り板
５４を取付け、連通路４３の一部を塞ぐ。そうす
ると、前記したように、それに応じて、弁閉じ方
向の推力F₂が小さくなるので、合成推力Ｆの値
は、第２図において実線で示したように、所望の
曲線で表われるようになる。この場合、低速域で
の合成推力の値F_Aと、高速域での合成推力の値
F_Bはその絶対値がほぼ等しくなるようにした。

第２図中、点線で示したところは、本発明によ
るスプリング５３を用いた場合の推力値を示す。

なお、弁スプール３８用の駆動ロツド３９の外
径を大きくすれば、第２図に示す推力Ｆの曲線は
弁開き方向の推力が大きくなる方に移動し、逆
に、駆動ロツド３９の外径を小さくすれば、推力
Ｆの曲線は弁閉じ方向の推力が大きくなる方に移
動する。

一般に、ダイカストマシンの射出速度は例え
ば、低速域が0.3m/sec、高速域2.5m/sec、最高
速度が５m/sec程度で使用されるので、今、仮
に、スプール開度が２となる前に弁スプール３８
の位置制御能力が失われたとしても、そのときに
は、射出速度が0.7m/sec以下であるから、推力
Ｆが開方向であつても問題がない。

そして、弁スプール３８がさらに開いて、射出
速度が例えば0.7m/sec以上の状態で、弁スプー
ル３８の位置制御能力が失われたときには、推力
Ｆが閉方向であるから、弁スプール３８は自動的
に閉じ方向に動き、スプール開度２の位置で停止
する。したがつて、弁スプール３８がその位置よ
りも開くことはなく、圧油の流量が異常に増大す
ることはなく、安全である。勿論、弁開度が非常
に大きくなつているときに、弁スプール３８の位
置制御能力が失われたときは、スプリング５３の
作用も加わつて、弁スプール３８はすみやかに弁
閉じ方向に移動する。

前記実施例においては、圧縮コイルばねである
スプリング５３を、バルブボデイ２６内におい
て、弁スプール３８の直ぐ後に設けているが、こ
れは、例えば、第３図に示すように、スプリング
５３の設置位置をかえて、調整時に、弁スプール
３８を引抜いて油を流出させずに、スプリングの
交換を行えるようにすることもできる。

第３，４図に示す本発明の他の実施例におい
て、圧縮コイルばねであるスプリング５８は、ボ
ールねじ２９部のナツト３３の後端面とモータ台
２５部との間に設けた。

本実施例においては、ケーシング２４の後端と
モータ台２５の間に、ブラケツト５６を設けた。
このブラケツト５６には、第４図に示すように、
同心円上に数個のスプリング装入穴５６ａを設
け、この穴５６ａの中に、モータ台２５の突起部
２５ａ、および、この突起部２５ａに一端に固定
して取付けたスプリング５８を装入しうるように
した。したがつて、モータ台２５の各突起部２５
ａからナツト３３側に向つて、それぞれスプリン
グ５８が伸びている。そして、各スプリング５８
の先端は、第３図において、ナツト３３の後端面
近傍に臨まれている。

このようなスプリング５８を弁スプール３８の
後側に設けると、このスプリング５８は弁開度が
ある程度大きくなつた時に圧縮され始めることに
なり、弁開度がかなり大きくなつても弁の閉じ方
向に作用する合成推力を所望の値に保つことがで
き、この合成推力が小さくなりすぎて、弁の閉じ
方向に作用する力が小さくなりすぎたり、なくな
つたりすることはない。

従つて、弁スプール３８が小開度位置から大開
度位置まで来て停止する時でも、あるいは、弁ス
プール３８の位置制御能力が失われた時でも有効
に作用することができる。

また、このような構造を採用すると、スプリン
グ５８のばね力を調整して推力を変更させたい場
合には、弁本体側を分解せずに、ブラケツト５６
の部分をはずすだけですみ、分解や調整が極めて
容易となる。

ところで、前記カツプリング３１は第５図に示
すように構成されている。

すなわち、カツプリング３１は、モータ２７の
回転軸２８の先端テーパ部が嵌合するテーパ穴５
９を有する筒体６０を有し、この筒体６０と対向
して配置された受座６１とを備え、両者間はばね
鋼などから形成された複数本のピン６２によつて
連結されている。これらピン６２が円周方向に互
いに所定の間隔で配されて嵌合される受座６１の
嵌合穴には、たとえばテフロンなどからなるクツ
シヨン部材６３が嵌合されており、無潤滑軸受を
構成している。この無潤滑軸受を構成するクツシ
ヨン部材６３においては、テフロン等の外周ゴム
を焼付けておき、内周面をピン６２に対して自由
に接触させておくと良い。６０ａはキー溝、２８
ａは、コツタ、２８ｂは回転軸２８先端のねじ
部、２８ｃはナツトである。カツプリング３１
を、テーパ状の回転軸２８を筒体６０に差込んで
ナツト２８ｃで締め、筒体６０に取付けた各ピン
６２を受座６１に取付けた各クツシヨン部材６３
中に差込んで組立てうるようにしたのは、カツプ
リング３１の取付け取りはずしを極めて容易にす
るためである。また、真直なばね鋼などからなる
ピン６２をクツシヨン部材６３中に装入したの
は、ここで回転軸２８側と受座６１側の平行度や
角度が少しずれていても、これらを容易に吸収さ
せるためである。また、ピン６２をクツシヨン部
材６３部から引抜いて、カツプリング３１部を容
易に離しうるようにするためである。この構造の
カツプリング３１は、極めて小型にすることがで
き、伝達トルクに対してイナーシヤを極めて小さ
くできるので、設置場所もあまりとらず、弁装置
において、開閉制御や流量制御を早く確実に行う
のに適している。なお、ピン６２と受座６１はク
ツシヨン部材６３を介して連結したが、これは、
球面軸受を介して取付けて、たわみをより大きく
とれるようにすることもできる。

受座６１の外周面には、第１図に示すように目
盛が示されており、モータ台２５の１部に設けた
透明なカバー２５ｂを通してこの目盛を読み、パ
ルスモータ２７の回転量を知ることができる。

カツプリング３１の被駆動側である受座６１
は、カツプリング３１自体を小型化するために、
被駆動軸３０と一体化されており、モータ台２５
内で軸受３０ａで軸支されている。

このような構造にしておけば、スプリング５８
を取出すとき、図示していないボルトをはずし
て、モータ２７とモータ台２５を後退させれば、
モータ台２５が抜けるとともに、カツプリング３
１のピン６２が抜け、ブラケツト５６、ねじ軸３
０、ベアリング３０ａはそのまま残り、スプリン
グ５８は円滑に取出される。スプリング５８の設
置のときは、スプリング５８を取付けたモータ台
２５をそのままブラケツト５６部に装入して取付
ければ良い。

［効果］以上の説明から明らかなように本発明において
は、弁スプールの後側に、弁開度がある程度大き
くなつたときに圧縮され始めるスプリングを設け
たので、弁開度がかなり大きくなつても、弁閉じ
方向に作用する合成推力を所望の一定値に保つこ
とができ、この合成推力が小さくなりすぎて、弁
閉じ方向に作用する力が小さくなりすぎることは
ない。したがつて、弁スプールが小開度位置から
大開度位置まで来て停止するときでも、あるい
は、弁スプールの位置制御能力が失われたときで
も、有効に作用するようにすることができる。

勿論、本発明においては、弁スプールが大きく
開いた高速域では、スプリングの作用で弁スプー
ルに弁閉じ方向の力が大きく作用するようにして
いるので、高速域において、パルスモータが脱調
したり、モータトルクよりも負荷トルクが大きく
なつたり、あるいは停電等で電源が切れたりし
て、原動側からの駆動による弁スプールの位置制
御能力が失われた場合でも、弁スプールは、弁ス
プールに作用する合成推力が０になる位置まで、
すなわち、弁スプールに弁閉じ方向の合成推力と
弁開き方向の合成推力の両方が作用しなくなる位
置まで、常に、ただちに、自動的に移動して、自
然に停止する。したがつて、射出シリンダへの圧
油の供給量はかなり少なくなり、安全性が著しく
向上する。

そして、この流量制御装置では、弁スプールが
小開度位置から大開度位置方向へ開き始めようと
するときは、弁スプールに弁開き方向の力が作用
するので、弁スプールはすみやかに動き始める。
逆に、弁スプールが大開度位置まで開いて止まろ
うとするときは、弁スプールに弁閉じ方向の力が
作用するので、弁スプールにはブレーキが作用す
る状態になり、弁スプールはすみやかに停止す
る。したがつて、低速域から高速域へ弁スプール
が開くときは、弁スプールは極めて短時間で開
く。このことは、ダイカストマシンにおけるよう
に、例えば、0.2〜0.3m/secのような低速から、
２〜５m/secのような高速へ切替えるのに、例え
ば、５m secのように極めて短い時間で切替え
る必要がある場合には、極めて有効になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す縦断面図、第
２図はスプール開度と、弁スプールに作用する合
成推力との関係を示す線図、第３図は本発明の他
の実施例を示す縦断面図、第４図は第３図の−
線断面図、第５図は第１，３図におけるカツプ
リングの縦断面図、第６図は本発明に類した従来
の装置の縦断面図、第７図はスプール開度と弁ス
プールに作用する３種の推力との関係の１例を示
す線図、第８図はスプール開度と第７図に示した
各推力を合成して得られた合成推力との関係を示
す線図である。２１…射出シリンダ、２２…アキユムレータ、
２３…流量制御弁、２５…モータ台、２６…バル
ブボデイ、２７…パルスモータ、２９…ボールね
じ、３１…カツプリング、３７…スリーブ、３８
…弁スプール、３９…駆動ロツド、４０…スプー
ル本体、４１…前室、４２…後室、４３…連通
路、４４…通路、４５…環状溝、４６，４７…環
状流路、５０…流出路、５３，５８…スプリン
グ、５４…絞り板、５６…ブラケツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１被制御流体の流出路と連通する前後一対の環
状流路を内孔周面に備えた弁本体と、この弁本体
の内孔に進退自在に支持されて内孔内に前室と後
室とを隔成し、この前室、後室間を連通する連通
路およびこの連通路の中央部から周面へ開口する
通路を有する弁スプールとを備え、前記弁スプー
ルを原動側から駆動して進退させることにより前
記前室、前部環状流路間の連通開度と、前記通
路、後部環状流路間の連通開度とを変化させ、前
記弁本体の前室へ供給されて前記流出路から排出
される被制御流体の流量を制御する流量制御弁に
おいて、弁スプールが所定量開いた時点から圧縮
しはじめるスプリングを弁スプールの後側に設け
たことを特徴とする流量制御弁。