JPH0562641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ストローク終端において一定の作用
力を保持する必要があるアクチユエータの駆動の
ための電空比例弁に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、スポツト溶接においては、通電中の電
極を一定の作用力で押圧するために、上記電極を
駆動するアクチユエータには、ストローク終端に
おいて一定の作用力を保持することが要求され
る。

従来、この種アクチユエータの駆動回路を構成
するには、通常、第１０図に示すように、流体圧
シリンダ１の駆動側圧力室２と復帰側圧力室３に
選択的に空気源４の高圧空気を給排する５ポート
電磁弁５と、該電磁弁５の出力ポートの一方と駆
動側圧力室２間の流路に配設される電空比例弁６
と使用される。該電空比例弁６は、ソレノイドへ
の通電量に比例する流体圧を出力するものであ
る。

上記流体圧シリンダ１は、図示の状態において
電磁弁５及び電空比例弁６に通電すると、５ポー
ト電磁弁５の流路が切換わつて、高圧空気源４の
高圧空気が電空比例弁６を通つて駆動側圧力室２
に供給されるとともに、復帰側圧力室３の流体が
排出され、この場合に、駆動側圧力室２に供給さ
れる流体圧力は、電空比例弁６への通電量に比例
する流体圧によつて制御されるので、流体圧シリ
ンダ１のピストンは、駆動ストローク終端におい
て、ソレノイドへの通電量に比例した所定の作用
力を保持している。

弁５，６への通電を断つと、それらが図示の状
態に切換わるので、空気源４の高圧空気が復帰側
圧力室３に供給されるとともに駆動側圧力室２の
流体が排出され、流体圧シリンダ１は図示の状態
に復帰する。

しかしながら、上記アクチユエータの駆動回路
では、２個のソレノイドを必要とするばかりでな
く、２個のソレノイドの性質ガ相違するために、
それらの通電系統が異なり、そのため全体として
比較的高価なものとなり、また上記のように通電
系統が異なるため、作業中にいずれの通電系統に
故障があつてもアクチユエータが誤動作しないよ
うにする配慮が必要になる。また、上記のように
複数の弁を直列的に接続することは、圧力流体に
対して大きな抵抗を与えることになり、好ましい
ことではない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明が解決しようとする課題は、単一の弁に
よつて駆動可能で、かつストローク終端で一定の
作用力を保持できるアクチユエータを提供するこ
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、本発明の電空比例弁
は、圧力流体の供給ポート、流体圧アクチユエー
タの圧力室に接続される第１及び第２の出力ポー
ト、並びに第１及び第２の排出ポートを有する弁
本体内に、各ポート間の流路を切換える弁部材を
設けた弁部と、該弁部材の一端に駆動力を作用さ
せる駆動部と、該弁部材の他端に復帰力を作用さ
せる復帰ばねを備えた弁において、上記弁部を、
中立位置を境にした弁部材の駆動側及び復帰側へ
の変位によつて、供給ポートと出力ポートの一
方、及び排出ポートと出力ポートの他方がそれぞ
れ連通し、供給ポートが閉鎖されて第１の出力ポ
ートの出力流体圧が設定された中立位置におい
て、第２の出力ポートが第２の排出ポートに連通
する５ポート弁として構成し、上記弁本体に、弁
部材に復帰ばねの作用方向にフイードバツク圧力
を作用させるフイードバツク室及び該フイードバ
ツク室と第１出力ポートを連通させるフイードバ
ツク通路を設け、上記駆動部を、可動鉄心に作用
する吸引力がソレノイドへの通電量に比例する比
例ソレノイドによつて構成したことを特徴として
いる。

［作用］ 比例ソレノイドに非通電のときは、弁部材が復
帰ばねの付勢力によつて移動し、供給ポートと第
２の出力ポート間の流路及び第１出力ポートと第
１排出ポート間の流路が連通している。したがつ
て、フイードバツク室は第１出力ポートを介して
第１排出ポートに連通している。

この状態においては、比例ソレノイドに通電す
ると、駆動部からソレノイドへの通電量に比例す
る駆動力が出力されて、弁部材が復帰ばねの付勢
力に抗して変位し、ポート間の連通が切換わつ
て、第２出力ポートと第２排出ポート間の流路及
び供給ポートと第１出力ポート間の流路が連通す
るので、供給ポートからの圧力流体が、第１出力
ポートに流出するとともに、フイードバツク通路
を通つてフイードバツク室に流入する。

第１出力ポートの流体圧の上昇に伴つてフイー
ドバツク室の流体圧が上昇し、フイードバツク室
の流体圧の作用力と復帰ばねの付勢力との和が上
記比例ソレノイドの駆動力に等しくなると、弁部
材が供給ポートが閉鎖される中立位置に移動し
て、第１出力ポートの流体圧がソレノイドへの通
電量によつて定まる所定の圧力に保持されるとと
もに、第２出力ポートが第２排出ポートに連通し
て、アクチユエータの圧力室の残圧が排される。

比例ソレノイドへの通電を断つと、弁部材が復
帰ばねの付勢力によつて復帰し、供給ポートから
の圧力流体が第２出力ポートに流出するとともに
第１出力ポートが第１排出ポートに連通するの
で、弁部材は元の状態に復帰し、フイードバツク
室の流体は第１排出ポートから排出される。

したがつて、単一のソレノイド作動の弁によつ
て、ストローク終端で一定の作用力を保持するこ
とが必要なアクチユエータを駆動することがで
き、しかも圧力室の残圧が排出されるので、残圧
による作用力の変動がない。

［実施例］ 第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示
し、この電空比例弁は、弁部１１、駆動部１２及
びベース１３で構成されている。

弁部１１における弁本体１５は、圧力流体の供
給ポート１６、アクチユエータ１の圧力室２，３
（第２図参照）に接続される第１及び第２の出力
ポート１７ａ，１７ｂ並びに第１及び第２の排出
ポート１８ａ，１８ｂを備え、弁本体１５には上
記各ポートに各別に連通する開口を開設したスリ
ーブ１９を内設し、該スリーブ１９内に、供給ポ
ート１６と出力ポート１７ａ，１７ｂ間の流路
と、出力ポート１７ａ，１７ｂと排出ポート１８
ａ，１８ｂ間の流路とを切換えるセンタ切換えの
スプール２０が摺動自在に嵌挿されている。

上記弁本体１５内のスリーブ１９の両端には、
ストツパ２１とばね座２２が嵌挿され、弁本体１
５のばね座側端部はカバー２３によつて閉鎖さ
れ、スプール２０は、ばね座２２に縮設された復
帰ばね２５の付勢力によつて、ストツパ２１側に
押圧されている。

一方、駆動部１２は、ストツパ２１の貫通孔を
通つて延長しているスプール２０の軸杆を押圧す
るための棒杆２７を、コイルへの通電により固定
鉄心２９に吸引される可動鉄心３０に連結し、こ
れらによつて構成されるソレノイドは、両鉄心２
９，３０間の吸引力がコイルへの通電量にほぼ比
例する比例ソレノイド２８として構成している。

上記ベース１３は、供給口Ｐ、アクチユエータ
１の駆動室２，３に接続される２つの出力口Ａ，
Ｂ及び２つの排出口Ea，Eb並びにこれらの各口
に各別に連通する通路（図示省略）を有し、これ
らの通路は、ベース１３上に弁部１１を載置固定
したときに、弁部１１における各ポート１６，１
７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに各別に連通する
ように開設されており、出力口Ａに連通する通路
は、ベース１３及び弁本体１５に開設されたフイ
ードバツク通路３３によつてばね座２２とスプー
ル２０の間に形成したフイードバツク室２４に連
通させている。

第１図中、符号３４は弁本体１５及びストツパ
２１に開設された呼吸路、３５はコイルに給電す
るソケツトである。

次に、第３図ないし第５図を参照して、上記第
１実施例の作用を説明する。

第１図は比例ソレノイド２８が非通電の状態を
示し、スプール２０は復帰ばね２５の付勢力fkに
より移動して、第２排出ポート１８ｂが閉鎖し、
供給ポート１６と第２出力ポート１７ｂ間の流
路、及び第１出力ポート１７ａと第１排出ポート
１８ａ間の流路が連通し、フイードバツク室２４
は第１出力ポート１７ａを通して第１排出ポート
１８ａに連通している。

比例ソレノイド２８のコイルに一定の通電量で
通電すると、固定鉄心２９と可動鉄心３０間に、
コイルへの通電量に比例した吸引力Ｆが作用し、
過渡的に吸引力Ｆが復帰ばね２５の付勢力fkより
も大きくなると、棒杆２７によつてスプール２０
が押圧されて、第１排出ポート１８ａが閉鎖し、
供給ポート１６と第１出力ポート１７ａ間の流
路、及び第２出力ポート１７ｂと第２排出ポート
１８ｂ間の流路が連通する。

したがつて、供給ポートの圧力流体が第１出力
ポート１７ａに流出するとともに、フイードバツ
ク通路３３を通つてフイードバツク室２４に流入
する（第３図参照）。

圧力流体の流入によつてフイードバツク室２４
の流体圧が上昇し、この流体圧の作用力faと復帰
ばねの付勢力fkの和が過渡的に吸引力Ｆより大き
くなると、スプール２０が変位して第１出力ポー
ト１７ａと第１排出ポート１８ａ間の流路が連通
するので、第１出力ポート１７ａの流体が第１排
出ポート１８ａに流出するとともに、フイードバ
ツク室２４の作用力faが低下する（第４図参照）。

このようにして、駆動部１２の吸引力Ｆとフイ
ードバツク室２４の復帰力fa＋fkが等しくなる
と、スプール２０が中立位置に停止して供給ポー
ト１６を閉鎖するとともに、第２出力ポート１７
ｂが第２排出ポート１８ｂに連通するので、第１
出力ポート１７ａの圧力は、比例ソレノイド２８
への通電量に比例した吸引力Ｆにより定まる圧力
Paに保持されるとともに、第２出力ポート１７
ｂに連通する圧力室の残圧が排出される（第５図
参照）。

比例ソレノイド２８への通電を断ち、あるいは
一定の通電量以下の通電を行うと、スプール２０
は復帰ばね２５の付勢力で変位して第１図の状態
に復帰し、フイードバツク室２４の流体は、フイ
ードバツク通路３３、第１出力ポート１７ａを通
つて第１排出ポート１８ａから排出される。

第６図は、比例ソレノイド２８への通電量の百
分比と出力口Ａ，Ｂの流体圧との関係の一実験例
を示し、この実験例においては、比例ソレノイド
２８への通電量が最大通電量の約26％より多くな
ると、スプール２０が駆動することを示してい
る。同図で明らかなように、アクチユエータ１の
駆動側圧力室２に接続される第１出力口Ａの流体
圧は、比例ソレノイド２８への通電量の増減によ
つて所望の圧力に設定することができる。

第７図ないし第９図は第１実施例の変形例を示
し、各図はそれぞれ第３図ないし第５図に対応す
る状態を示している。この変形例は、スプール３
６が４つのランドを有する出力ポート切替スプー
ルであること以外、その構成及び作用が第１実施
例と同じであるから、図中に同一の符号を付して
詳細な説明は省略する。

前記第１図の実施例は、比例ソレノイドによつ
てスプール２０を直接的に駆動するようにしてい
るが、上記スプール２０はパイロツト流体圧等で
駆動することもできる。この場合には、駆動部１
２として、吸引力がコイルへの通電量に比例する
比例ソレノイドにより、その通電量に比例するパ
イロツト流体圧を出力する電空パイロツト弁を用
い、その流体圧をスプール２０の端部に作用させ
るように構成すればよい。

［発明の効果］ 本発明は、１個のソレノイドで作動する電空比
例弁によつてアクチユエータの圧力室に圧力流体
を給排できるばかりでなく、出力流体圧を所望の
圧力に保持することができる。

また、一方の圧力室に出力する流体圧の設定に
よつて他方の圧力室の流体が排出されために、設
定流体圧が他方の圧力室の残圧の影響を受けるこ
とがなくて確実に一定圧を保持できる。

したがつて、駆動ストローク終端において一定
圧を保持することが要求されるアクチユエータ駆
動用の弁を、安価なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部縦断正面
図、第２図は同上回路図、第３図ないし第５図は
作動説明図、第６図は通電量と設定出力圧の関係
を示す線図、第７図ないし第９図は第１実施例の
変形例の作動説明図、第１０図は一般的な流体圧
シリンダの制御回路図である。 １１……弁部、１２……駆動部、１５……弁本
体、１６……供給ポート、１７ａ，１７ｂ……出
力ポート、１８ａ，１８ｂ……排出ポート、２０
……スプール、２４……フイードバツク室、２５
……復帰ばね、２８……コイル、２９……固定鉄
心、３０……可動鉄心、３２……フイードバツク
通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力流体の供給ポート、流体圧アクチユエー
   タの圧力室に接続される第１及び第２の出力ポー
   ト、並びに第１及び第２の排出ポートを有する弁
   本体内に、各ポート間の流路を切換える弁部材を
   設けた弁部と、該弁部材の一端に駆動力を作用さ
   せる駆動部と、該弁部材の他端に復帰力を作用さ
   せる復帰ばねを備えた弁において、上記弁部を、
   中立位置を境にした弁部材の駆動側及び復帰側へ
   の変位によつて、供給ポートと出力ポートの一
   方、及び排出ポートと出力ポートの他方がそれぞ
   れ連通し、供給ポートが閉鎖されて第１の出力ポ
   ートの出力流体圧が設定された中立位置におい
   て、第２の出力ポートが第２の排出ポートに連通
   する５ポート弁として構成し、 上記弁本体に、弁部材に復帰ばねの作用方向に
   フイードバツク圧力を作用させるフイードバツク
   室及び該フイードバツク室と第１出力ポートを連
   通させるフイードバツク通路を設け、 上記駆動部を、可動鉄心に作用する吸引力がソ
   レノイドへの通電量に比例する比例ソレノイドに
   よつて構成した、 ことを特徴とする電空比例弁。」