JPH0368265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般的にいえば弁技術に関するもの
であり、さらに具体的にいえば、弁スプールの短
いストロークにおける空気流れの制御の効率を最
大にできるように許容誤差の蓄積を最小限にして
ソレノイドで直接に操作される弁スプールを用い
る４方向流れ方向制御空気弁に関するものであ
る。本発明の弁は、空気シリンダの両端に接続さ
れた空気供給管路などの管路内の空気の流れの方
向を制御するために空気流管路において用いるの
に適するもので、空気シリンダの両方向における
動作を制御する工業的空気使用用途で用いるのに
適する。空気シリンダは、種々の形式の工業機械
で用いられる。

従来技術 空気弁にソレノイドによつて操作される弁スプ
ールを設けることは、空気弁技術において公知で
ある。従来、ソレノイドによつて直接操作される
弁スプールを用いた４方流れ方向制御空気弁にお
いて、弁スプールはソレノイドの蓋の中にあるあ
る種の適当な止め具によつて止められた。そのよ
うな従来の直動形電磁弁スプール構造体は、蓋お
よび蓋ガスケットを含めたソレノイドの種々の部
品を製作するときの多くの許容誤差を含んでい
た。そのような従来の構造体では、ソレノイドに
正確な短いストロークをさせて４方弁スプールに
同様に正確な短いストロークを与えるように、許
容誤差の蓄積ができるだけ少ない直接ソレノイド
操作弁を作ることは不可能であつた。そのような
従来の流れ方向制御直動形電磁すべり弁において
は、所望の弁スプール行程を与えるために弁スプ
ールの製作時の種々の許容誤差を考慮することも
必要であつた。

発明が解決しようとする問題点 従つて本発明は、許容誤差の蓄積のできるだけ
少ない流れ方向制御直動形電磁すべり弁を提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、空気シリンダの一端に向う加
圧空気の流れを制御する一方、空気シリンダの他
端から排気にして次に空気の流れ状態を空気弁の
短いストロークで逆にする制御を行う短ストロー
ク弁スプールを備えた流れ方向制御直動形電磁す
べり弁が提供される。この弁スプールは、直接に
係合できるソレノイドによつて一つの方向に可動
で、他方には戻しばねによつて可動であるか、ま
たは直接に係合されたソレノイドによつて両方向
に操作されてもよい。この弁スプールは、一端を
ソレノイドの磁極片に直接押しあてて初期位置に
位置決めされ、磁極片は、弁スプールが作動可能
に取付けられている弁胴の隣接端に押しあてられ
ている。加圧空気の弁を通つて空気シリンダの一
端に至る流れを変え、空気シリンダの他端から排
気装置への空気の排出を制御するために弁スプー
ルを正確な長さに製作するための許容誤差のすべ
てを前述の磁極片が押しあてられている弁胴の端
から調整できる。また、ソレノイドの可動部分、
すなわち、磁極の長さ、プツシユロツドおよびア
ーマチュアの位置に対する許容誤差を許容誤差の
蓄積を最小にして正確に決定できる。本発明の直
接ソレノイド操作弁は、使用されるエネルギーを
最小にして空気の流れ方向制御操作を行えるよう
に高い流れ制御効率、短いストロークおよび最小
電力ソレノイドをもつた流れ方向制御直動形電磁
すべり弁を提供する。

実施例 図面、特に第１図を参照すると、数字１０は、
本発明の原理に従つて作つた流れ方向制御直動形
電磁すべり弁の第１の例示実施例を総括的に表わ
す。弁１０は頂端カバー板１２によつて上側を囲
われている弁胴１１を備え、カバー板１２は、複
数の適当な小ねじ１３によつて弁胴１１の適所に
取外し可能に固着されている。弁胴１１を貫通し
て水平の長手方向弁孔１４が形成され、その孔は
両端が開いている。数字１５で総括的に表わされ
ている通常の弁スプールが弁スプール孔１４に摺
動可能に装着されている。

第１図に示したように、中央に配置された加圧
空気入口室１８が弁スプール孔１４に通じてい
る。１対のシリンダ室１９および２１が入口室の
両側に形成され、それらは、弁スプール孔１４に
通じ、また１対の普通のランド（番号なし）によ
つて入口室１８と分離されている。シリンダ室１
９および２１は、それぞれ１体のシリンダ・ポー
ト２０および２２へ接続されている。弁胴１１に
１対の排気室１６および１７が形成されて、それ
ぞれシリダ室１９および２１の外側の位置で弁ス
プール孔１４と通じている。各排気室１６および
１７は、それぞれの排気通路２３によつて共通排
気室２５に接続されている。図示のように、各排
気通路２３は、数字２４によつて総括的に表わさ
れた調節可能な流れ制御弁を中に取つけられてい
る。しかし、２３のような流れ制御装置の使用は
自由選択であつて、流れ制御装置のない単純なカ
バー板１２を用いてもよいことが分るであろう。

弁スプール１５は、環状弁要素２８を備え、そ
の弁要素は、弁スプール孔１４の中のランドに摺
動可能に取付けられ排気室１６とシリンダ室１９
との間でこれらの室の間の流れを制御する。弁ス
プール１５にはさらに１対の中央に配置されて、
間隔をあけた環状弁要素２９および３０が設けら
れ、それらは、弁スプール孔１４内でそれぞれ入
口室１８とシリンダ室１９の間および入口室１８
とシリンダ室２１との間にあるランドを越える流
れを制御する。弁スプール１５にはまた第４の環
状弁要素３１が設けられ、その弁要素は、シリン
ダ室２１と排気室１７との間にある弁スプール孔
１４にあるランドを越える空気の流れを制御す
る。弁スプール１５にはさらにその右端にＯ−リ
ングシール３２を左端にＯ−リングシール３３と
が設けられ、シール３２および３３は、弁スプー
ル孔１４の外端部分に摺動可能に取付けられてい
る。

数字３６は、蓋またはハウジング３７を備えた
ソレノイドを総括的に表わしている。ソレノイド
３６は、弁胴１１に適当な、小ねじ３５によつて
固着されている。ソレノイド３６には、普通のコ
イル組立体３８を作動できる形で支持する支持枠
３４がある。枠３４とコイル組立体３８は、適当
なばね３９によつてバイアス力をかけられて、弁
胴１１の隣接面に押しあてられている。ばねバイ
アスのかかつた磁極片４０がコイル組立体３８の
中に軸方向に配置されたコア案内の中に摺動可能
に取付けられている。ばね４１が常時、磁極片４
０の外端４７にバイアス力をかけて、第１図に示
すように、弁スプール孔１４の右端を取巻く弁胴
のくぼんだ端璧面４２に押しあてて接合する。ソ
レノイド・プランジヤまたはアーマチユア４３が
コイル組立体３８の中央孔にあるコア案内の中に
摺動可能に取付けられ、その内端は、径の小さく
なつた一体の弁スプール延長軸すなわちプツシユ
ロツド４４の外端に当接して作動する。弁スプー
ル延長軸４４は、磁極片４０を貫通して形成され
た軸方向孔４５を通して摺動可能に取付けられて
いる。ソレノイド・アーマチユア４３は、弁スプ
ール延長軸４４の外端にきわめて接近して置かれ
ている。ソレノイド蓋３７の外端璧にある孔４８
に手動作動子５１が摺動可能に取付けられてお
り、それはばね５０をもつている。ソレノイドの
構造の詳細は、米国特許第4100519号にもつと完
全に記載されている。

弁スプール１５は常時は第１図に示した初期位
置にバイアス力をかけられ、その右端４６が戻し
ばね５２によつて磁極片４０の外端４７に押しあ
てて係合している。ばね５２は、一端を弁スプー
ルの左端５３に当接し、他端を蓋板５４にあるポ
ケツトの内壁に押しつけて着座させてばね室内に
配設される。ばね室蓋板５４は適当な小ねじ５５
によつて弁胴１１に取外し可能に固着されてい
る。

使用時には、シリンダポート２０および２２
は、例えば、加圧空気によつて制御される空気シ
リンダの両端に接続される。第１図に示された弁
スプール１５の初期位置において、加圧空気は、
加圧空気源に適当な手段で接続される入口室１８
から環状弁要素２９を過ぎ、弁スプール孔１４を
通つてシリンダ室１９に入つてシリンダポート２
０を通つてでるように流れる。同時に、シリンダ
の他端からの空気はシリンダポート２２に入つて
シリンダ室２１を通り、排気室１７および排気通
路２３を通り、空気を大気へ導く排気室２５また
は任意の他の適当な排気点に排出される。ソレノ
イド３６が付勢されると、アーマチユア４３は、
第１図に見られるように左へ動かされて、それが
弁スプール延長軸４４を左へ動かし、前述の流れ
の状態を逆にする。弁スプール１５の最後に述べ
た動きは、環状弁要素２８を排気室１６の中へ動
かして空気の流れがシリンダ室１９およびシリン
ダポート２０から排気室１６ひ入ることができる
ようにする。右端の環状弁要素部材３１は弁スプ
ール孔１４の中のランドの中へ動いてシリンダ室
２１と排気室１７との間の流れを阻止する。環状
弁要素２９および３０は、左へ動かされて入口室
１８とシリンダ室１９との間の連絡を閉じ、入口
室１８とシリンダ室２１との間の連絡を開いて、
加圧空気をシリンダポート２２の中へ入れ、弁１
０によつて制御されている空気シリンダの他端に
入れ、一方で、空気を空気シリンダの反対の端か
らシリンダポート２０の中に排出して、シリンダ
室１９と弁孔１４を通り抜け、排気室１６および
通路２３を通り抜けて排気室２５へ、次いで大気
または任意の他の適当な排気点に排出する。

弁１０は、非常に短いストロークの弁であり、
そのような弁では許容誤差が非常に厳しい。弁１
０の構造は、この弁の種々の部品の許容誤差の蓄
積を最小限にし、弁スプール１５の短いストロー
クを正確にする。弁スプール１５のストロークを
非常に短かくすることによつて、エネルギーの節
約ができる。それはそのような短いストロークに
必要な力を与える非常に小さなソレノイドで弁ス
プールを操作できるからである。

第１図に描かれた弁構造は、弁胴１１を加工す
る許容誤差を弁胴１１の右端面４２の左方向に決
定できる。弁スプール１５は、対称である。要素
２８ないし３１の設置場所は、弁スプールの一端
から、すなわち磁極片の外端４７に当接する弁ス
プールの右端４６から調整される。弁スプール１
５の全体の長さは、弁スプール１５が弁の組立の
間または弁の修理操作の間に反転される場合に許
容誤差の蓄積を最小限にするように調整される。
弁胴の右端面４２は、弁スプール１５の許容誤差
を調整しはじめ、かつ磁極片４０の長さおよびプ
ツシユロツド４４の長さに関する許容誤差を調整
しはじめる臨界点である。磁極片４０の後部の平
らな端とソレノイド・アーマチユア４３の前部の
平らな端との間の距離は、第１図に見られるよう
にアーマチユア４３が左へ動かされるとき弁スプ
ール１５に与えられるストロークの長さを構成す
る。一つの実施例では、弁スプール１５のストロ
ークは0.066cm（0.026″）であつて、弁スプールの
そのような短い動きにおいては、環状弁要素２９
ないし３１は、弁１０を通る空気の流れを逆転す
るに十分な短い距離を移動させられる。

ソレノイド３６のカバー３７、コア組立体３８
および他の部品内に含まれる種々の許容誤差が弁
１０の直接弁スプール操作構造による弁スプール
１５の位置決めの正確な調整に影響を及ぼさない
ことが分るであろう。ばね４１は、ソレノイド３
６の普通の部品であり、それは磁極片４０を弁胴
１１の表面に押しつけて保持して磁極片４０のそ
の位置を保つのと、スプール１５が動作中に動か
なくなつた場合、ソレノイドを磁気的にシールし
ソレノイドが損傷するのを防止するように、磁極
片４０を弁胴壁面４２から持ち上げることができ
るようにするのとの二つの機能をもつている。

第２図は、数字１０ａで表わされた本発明の第
２の実施例を示す。第１図の第１の実施例の部品
と同じである弁１０ａの部品は、小文字のａを添
えた同じ参照数字でしるされている。弁１０ａ
は、第２図に示されているように弁スプール１５
ａを右へ移す第２のソレノイド（数字６０で総括
的に表わされている）を備えている。ソレノイド
６０は、ソレノイド３６ａと同じようにして構成
され、コイルばね６３によつてバイアス力をかけ
られ、弁スプール孔１４ａに垂直な弁胴の平らな
面６１に押しあてる磁極片６２を備えている。第
２図に示された位置では、磁極片６２の外端面６
７は、常時は、弁胴の面６１に押しあてて位置決
めされている。弁スプール１５ａは、磁極片６２
にある軸方向の孔６６を通して摺動可能に取付け
られている軸を構成する一体の径の小さくなつた
プツシユロツドまたは延長軸６５を備えている。
第２図に示された位置において、ソレノイド６０
は、アーマチユア６４を動かしてプツシユロツド
６５の外端に押しつけ、弁スプール１５ａを第２
図に示した位置へ短いストローク動かしてそれを
そのような位置に保つように付勢される。ソレノ
イド６０の電源を切り、ソレノイド３６ａを付勢
すると、ソレノイド３６ａは弁スプール１５ａを
左へ動かして左端面６８を磁極片６２の外端面６
７に押しあてるようにする。第２図の実施例にお
いては、弁胴１１ａの中の弁スプール１５ａの位
置的許容誤差を決めることのできる基準の２点、
すなわち、弁胴右端面４２ａおよび弁胴左端面６
１がある。磁極片４０ａおよび６２の長さ、プツ
シユロツドまたは軸４４ａおよび６５ならびにス
プール許容誤差は、第１図に例示した構造に対し
て定められたと同じようにして制御される。

発明の効果 以上に説明したように、本願の直接ソレノイド
操作空気弁は、プツシユロツドが磁極片の貫通孔
を通る構成にしているので、弁スプール孔の長さ
方向の寸法およびソレノイドの磁極片とプツシユ
ロツドの長さの許容誤差を決めるのに、弁胴の磁
極片の一端が押しあてられた端面を基準点にでき
るので、許容誤差の蓄積を最小限にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ソレノイドによつて一方向に直接に
操作される弁スプールを備えた４方流れ方向制御
空気弁の縦立断面図、第２図は、両方向に直接ソ
レノイドで操作される弁スプールを用いる４方流
れ方向制御空気弁の部分図である。 １１……弁胴；１４……弁スプール孔；１５…
…弁スプール；２０，２２……シリンダ・ポー
ト；２８，２９，３０，３１……環状弁部材；３
８，６０……ソレノイド；４０，６２……磁極
片；４１，６３……ばね；４２……弁胴端壁面；
４３，６４……アーマチユア；４４，６５……プ
ツシユロツド；４５，６６……磁極片の軸方向
孔；４６……弁スプールの他方の端；５２……戻
しばね；５３……弁スプールの一端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁スプール孔を有し、前記弁スプール孔の中
   には前記弁スプール孔にある複数のランドとすべ
   りシール係合する複数の環状弁部材を備えた細長
   い弁スプールが摺動可能に取付けられている弁胴
   を備え、前記弁スプールは、弁を通る加圧空気の
   流れを一つの方向に、弁を通る空気の排出をもう
   一つの方向に制御するために、第１の位置と第２
   の位置の間を短いストロークでソレノイドによっ
   て直接に移動できるようになっている流れ方向制
   御直動形電磁すべり弁において、 (a) 弁が前記弁スプールの一端５３と係合可能で
   前記弁スプールを前記第１の位置へ動かす手段
   ５２を含み、 (b) 前記弁胴にソレノイドが取付けられて、前記
   弁胴と直接係合することによって、前記ソレノ
   イドが弁スプールを前記第２の位置に動かし、
   前記ソレノイドが前記弁スプール孔の一端に隣
   接して弁胴の一端４２に一端を押しあてられた
   磁極片４０を備え、弁スプールの縦方向および
   弁胴を貫通する弁スプール孔の縦方向ならびに
   ソレノイドの磁極片とプツシユロツドの長さを
   形成するときの許容誤差が弁胴の前記一端から
   決められ、 (c) ソレノイドは前記磁極片を弁胴に押しあてた
   位置に弾性的に片寄せる手段４１を含み、 (d) 前記弁スプールの他方の端４６は、弁スプー
   ルが前記第１の位置にあるとき前記ソレノイド
   の磁極片に押しあてられ、 (e) 前記ソレノイドは、それが付勢されると、移
   動して磁極片の前記他方の端と係合状態になる
   ように動くことのできるアーマチユア４３を備
   え、 (f) 前記ソレノイドの磁極片の中の軸方向の孔４
   ５を通してプツシユロツド４４が可動に取付け
   られ、プツシユロツドは前記弁スプロールの前
   記他方の端４６と作動可能な係合をする一端と
   前記アーマチユアと係合する他端とを有し、そ
   れによって、ソレノイドが付勢されると、前記
   アーマチユアがプツシユロツドと弁スプロール
   を短いストロークにわたって環状弁部材が第１
   の組の前記ランドとシール係合している前記第
   １の位置から環状弁部材がもう一つの組の前記
   ランドとシール係合している前記第２の位置へ
   動かし、ソレノイドが電流を切られると、前記
   弁スプールの前記一端と係合できる前記手段が
   弁スプロールを前記第１の位置へ戻す、 ことを特徴とする流れ方向制御直動形電磁すべり
   弁。 ２ ソレノイドが付勢されたとき弁スプールが前
   記第１の位置から前記第２の位置へ動かされる行
   程の量が前記磁極片と前記プツシユロツドとの間
   の長さの差に等しいことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の流れ方向制御直動形電磁すべ
   り弁。 ３ プツシユロツドが弁スプールの前記他端と一
   体になった一端を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の流れ方向制御直動形電磁
   すべり弁。 ４ 磁極片を弁胴に押しあてた位置に弾性的に片
   寄せる手段がばね手段４１からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の流れ方向制御
   直動形電磁すべり弁。 ５ スプール弁を第１の位置へ動かすためにスプ
   ール弁の一端に係合できる手段が戻しばね手段５
   ２からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項のいずれかに記載の流れ方向制御
   直動形電磁すべり弁。 ６ 弁スプールを第１の位置へ動かすためにスプ
   ール弁の一端に係合できる手段が第２のソレノイ
   ド６０を含む特許請求の範囲第１項に記載の流れ
   方向制御直動形電磁すべり弁。 ７ (a) 前記もう一つのソレノイドが弁胴に取付
   けられて、弁スプールを第一の位置へ動かし、
   前記もう一つのソレノイドが一端を弁スプール
   孔の他端に隣接して弁胴に押しあてられた磁極
   片６２を含み、 (b) 前記もう一つのソレノイドが前記第２の磁極
   片を弁胴に押しあてた位置へ弾性的に片寄せる
   手段６３を含み、 (c) 弁スプールの前記一端は、弁スプールが第２
   の位置にあるとき前記第２の磁極片に押しあて
   られ、 (d) 前記もう一つのソレノイドは、それが付勢さ
   れたとき前記第２の磁極片の他方の端と係合す
   るように動けるアーマチュア６４を含み、 (e) 前記第２の磁極片にある孔を通してブツシュ
   ロッド６５が可動に取付けられ、そのブツシュ
   ロッドは一端が弁スプールの前記一端と作動可
   能に係合し、他方の端が最後にあげたアーマチ
   ュアによって係合でき、それによって前記第２
   のソレノイドが付勢されるとき、前記第２のア
   ーマチュアが前記第２のげたプッシュロッドと
   弁スプールを第２の位置から第１の位置へ動か
   す、 ことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   流れ方向制御直動形電磁すべり弁。 ８ 前記第２のソレノイドの前記第２のプツシユ
   ロツドが前記一端を弁スプールの一端と一体とさ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の流れ方向制御直動形電磁すべり弁。 ９ 前記第２のソレノイドの前記第２の磁極片を
   弁胴に押しあてた位置に弾性的に片寄せる手段が
   ばね手段６３からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項に記載の流れ方向直動形電磁すべり
   弁。