JPH059666B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スプール・バルブに関し、さらに詳
しく言えば、ソレノイド操作式パイロツト・バル
ブにより制御される四方スプール・バルブに関す
る。

ここで四方スプール・バルブについて簡単に説
明する。

四方スプール・バルブは、スプールの形をした
バルブ部材、すなわち、ロツドにより接続された
２つのピストンが、バルブ本体の中心部に形成さ
れた長穴の中を軸方向に摺動するよう構成されて
いる。また、バルブ本体には外部から長穴に通じ
る多数のポートが設けられていて、これらのポー
トは、それぞれ加圧流体源と低圧領域と特定の種
類の作業装置に接続されている。スプール・バル
ブ部材はバルブ本体の長穴の中に２つの末端位置
を備えていて、前記ポート間の連通を制御してい
る。スプール・バルブ部材が一方の末端位置にあ
るときには、圧力ポートが作業装置接続ポートの
一方に接続され、また作業装置接続ポートのうち
の別のほうのものは排出ポートに接続される。ま
た一方、スプール・バルブ部材が他方の末端位置
にあるときには、それまで圧力ポートに接続され
ていた作業装置接続ポートが排出ポートに接続さ
れ、且つ排出ポート接続されていた作業装置接続
ポートが圧力ポートに接続されるものである。

次に、従来のスプール・バルブについて説明す
る。

パイロツト圧によつて制御されるスプール・バ
ルブについては、いくつかのものが知られてい
る。

その一つの例は、実開昭57−83948号公報に示
される如きものであり、スプール・バルブ部材が
摺動する長穴に通じる圧力ポートを二つ設けて、
そのうち一方の圧力ポートをスプール・バルブ部
材の移動用の圧力源として利用し、該圧力ポート
からの加圧流体が常にスプール・バルブ部材の一
端側の小径のピストンを加圧し、またスプール・
バルブ部材を反対方向に移動させるときには、パ
イロツト・バルブを作動してスプール・バルブ部
材の他端側の大径のピストンも加圧するように加
圧流体の流路をつなぐものである。

そしてまたこのとき、他方側の圧力ポートは、
長穴を通じて作動装置接続ポートに連通するもの
である。

しかし、斯かるスプール・バルブは、スプー
ル・バルブ部材を移動させるための圧力ポート
と、作業装置接続ポートを連通するための圧力ポ
ートの二つの圧力ポートが必要であり、製作に手
間がかかると共に、夫々の圧力ポートに加圧流体
を圧送する装置も必要であり、部品点数も多くな
るという問題点がある。

また、径の異なる大小二種類のピストンを用意
しなければならず、製作が面倒であるという問題
点もある。

また、従来のスプール・バルブの他の例は、実
公昭39−757号公報に示される如きものであり、
パイロツト・バルブの固定鉄心内にスプール・バ
ルブ部材を移動させるための加圧流体用→通路を
設けると共に、移動鉄心を断面角形とした特殊構
造のパイロツト・バルブを使用し、スプール・バ
ルブ部材を一方に移動させるときには、ソレノイ
ドを消磁して移動鉄心を降下させて、同定鉄心の
加圧流体用→通路からの加圧流体を、移動鉄心の
側面とバルブ本体に設けた流路を経てスプール・
バルブ部材の一端部に設けたピストンの外面を押
圧させるものである。そしてまた、スプール・バ
ルブ部材を反対側に移動させるときには、ソレノ
イドを励磁して、移動鉄心を上昇させて固定鉄心
の加圧流体用通路を塞ぎ、この状態でバルブ本体
の作業装置接続ポートに連通する圧力ポートから
の流体の圧力によつてスプール・バルブ部材を反
対側に押し出すものである。

しかし、斯かるスプール・バルブの場合には、
パイロツト・バルブ内にスプール・バルブ部材を
移動させるための加圧流体用流路を形成しなけれ
ばならず、このため固定鉄心や移動鉄心を特殊構
造としなければならずパイロツト・バルブの構造
が複雑になるという問題点がある。

また、この他の従来のスプール・バルブの例
は、特公昭53−46287号公報に示される如きもの
であり、弁本体の両端部のカバーにパイロツト流
体用の孔を設けて、各孔に交互にパイロツト流体
を導入してスプール・バルブ部材を移動させるも
のである。

しかし、斯かるスプール・バルブの場合には、
スプール・バルブ部材を移動させうるためのパイ
ロツト流体は、圧力ポートからの流体を利用する
ものではなく、したがつて、別にパイロツト流体
用の流体圧送機構を備えなければならない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであつ
て、圧力ポートが一つで済むと共に、該単一の圧
力ポートからの加圧流体をもつて、スプール・バ
ルブ部材の長穴内における２つの末端位置までの
移動の制御と、作業装置接続ポートへの出力とを
行うことができるようになし、もつて従来のスプ
ール・バルブの有する、上記問題点を悉く解消す
ることができるようになしたスプール・バルブを
提供せんとするものである。

然して、本発明の要旨は、特許請求の範囲に示
すものである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例
について詳細に説明する。

スプール・バルブは、円柱状のバルブ本体１０
を備えていて、該バルブ本体１０の中心部に軸方
向に沿つた長穴１１が形成されている。該長穴１
１の一端は、円板状の端部プレート１２により閉
止されているとともに、他端は円板状の端部プレ
ート１３により閉止されており、また、該端部プ
レート１２，１３は、適当な固定手段（図示せ
ず）を用いて、流体が漏洩しないようバルブ本体
１０の端面に取り付けられている。また、この実
施例では、バルブ本体１０に、外部から長穴１１
に通ずる６つのポート１４，１５，１６，１７，
１８，１９が形成されている。また、これら６つ
のポートは、バルブ本体１０の軸方向に並んでい
る。また、ポート１４，１７，１９は排出ポート
であり、ポート１５，１６は作業装置継続ポート
である。そしてポート１８は加圧流体源に接続さ
れる圧力ポートである。そしてまた、ゴムまたは
プラスチツクから成形された６つの環状シール２
０，２１，２２が、長穴１１の中で半径方向に突
設されていて、１つのシールは２つの隣接したポ
ートの間の位置ぎめされているが、シール２２だ
けはポート１７を越えた位置に配置されている。

シール２０，２１，２２は、スペーサー（図示
せず）により隔置された状態に保持されており、
シールとスペーサーにより成るアツセンブリは、
長穴１１の内壁に凹設された２つの環状のへこみ
に収容されている２つのスナツプ・リング２３に
より、長穴１１の適所に保持されている。

バルブ本体１０に設けられた、作業装置接続ポ
ート１５と作業装置接続ポート１６の間に位置す
る圧力ポート１８は、圧縮空気のような加圧流体
源に接続するようにされており、一方、排出ポー
ト１４，１７，１９は、制御すべき流動の対象が
空気である大気のような低い圧力領域、または貯
留される流体が液体である貯留器に接続されてい
る。作業装置接続ポート１５，１６は、シリンダ
ー内に収容されたピストン（図示せず）の背中あ
わせの位置にある両サイドのごとき、本スプー
ル・バルブにより制御される作業装置に接続され
ている。

長穴１１内を軸方向に摺動するように配設され
たスプール・バルブ部材２６は、同じ直径の２つ
のピストン２７，２８を備えており、該ピストン
２７，２８はロツド２９を介して接続されてい
る。そして、ピストン２７，２８が長穴１１内に
摺動可能に嵌入されており、またロツド２９が環
状シール２０，２１，２２の中心孔の摺動可能に
嵌挿されている。なお、ロツド２９は、流体を漏
洩させることなく環状シール２０，２１，２２を
通つて摺動するように寸法ぎめされている。また
ロツド２９は軸方向の中央部に直径が小さくなつ
た領域３０を所要の間隔をおいて２つ備えてい
る。スプール・バルブ部材２６は、第１図と第２
図に示されている２つの末端位置の間を移動する
ことができる。スプール・バルブ部材２６が第１
図に示されている末端位置にあるときには、圧力
ポート１８が長穴１１を介して作業装置接続ポー
ト１６と連通しているとともに、排出ポート１４
が長穴１１を介して作業装置接続ポート１５と連
通している。また、スプール・バルブ部材２６が
第２図に示されている反対側の末端位置まで移動
すると、圧力ポート１８が長穴１１を介して作業
装置接続ポート１５と連通するとともに、排出ポ
ート１７が長穴１１を介して作業装置接続ポート
１６と連通する。

ピストン２７は端部プレート１２と協働して長
穴１１内の端部にチヤンバー３３を形成してお
り、また、同じピストン２７は環状シール２０と
協働して長穴１１内に環状チヤンバー３４を形成
している。同様に、ピストン２８は端部プレート
１３と協働して長穴１１内の端部にチヤンバー３
５を形成しており、また、同じピストン２８は環
状シール２２と協働して長穴１１内に環状チヤン
バー３６を形成している。バルブ本体１０内の前
記長穴１１の外側には、その軸方向に沿つた通路
３７を設けてあり、そして、該通路３７は短い分
岐通路３８と長穴１１をへて圧力ポート１８とつ
ねに連通している。また、通路３７は一方の端で
端部プレート１３に形成された通路３９とつなが
つており、更に該通路３９は前記通路３７とチヤ
ンバー３５とをつなぐように設けられている。し
たがつて、圧力ポート１８は、スプール・バルブ
部材２６がどの位置にあつても、長穴１１と通路
３８，３７，３９とをへてチヤンバー３５とつね
に連通している。

また、環状チヤンバー３４は、スプール・バル
ブ部材２６がどの位置にあつても、排出ポート１
９をへて低圧領域（大気または貯留器）とつねに
連通している。したがつて、ピストン２８の一方
の面、すなわち、図面で見て右側の面にはつねに
高い圧力が作用し、該ピストン２８の圧力がかか
る一方の面と同じ方向に面しているピストン２７
の面（図面で見て右側の面）には、つねに低い圧
力が作用していることになる。また、スプール・
バルブ本体１０内の前記長穴１１の外側には、前
記通路３７とは別のもう一通の通路４０を設けて
いる。このスプール・バルブ本体１０の軸方向に
沿つて設けた通路４０は、一方の端を環状チヤン
バー３６につなぎ、また他方の端を端部プレート
１２に形成された通路４１につないでいる。そし
てまた、該通路４１は前記通路４０とチヤンバー
３３とをつなぐように設けられている。これによ
りスプール・バルブ部材２６がどの位置にあつて
も、チヤンバー３３と環状チヤンバー３６との間
はつねに連通している。

スプール・バルブ部材２６の移動は、ソレノイ
ドで操作される三方パイロツト・バルブ４４によ
り制御されており、また、該三方パイロツト・バ
ルブ４４は、流体を漏洩させないようにしてスプ
ール・バルブ本体１０に取り付けられている。三
方パイロツト・バルブ４４の本体には、３つのポ
ート４６，４７，４８を有する穴４５が形成され
ている。前記３つのポートのうち圧力ポート４６
は通路３７とつねに連通しており、したがつて圧
力ポート１８とつねに連通している。また、排出
ポート４７は低圧領域（大気または貯留器）とつ
ねに連通している。更にまた、圧力・排出兼用ポ
ート４８は、バルブ本体１０内の前記長穴１１の
外側に設けられた通路４９につながつており、更
に該通路４９は端部プレート１２に形成された通
路５０につながつている。更にまた該通路５０は
前記通路４９とチヤンバー３３とをつなぐように
設けられている。したがつて、穴４５とチヤンバ
ー３３との間はつねに連通状態となつている。

パイロツト・バルブ部材またはパイロツト・バ
ルブ接極子５３が、穴４５の中を軸方向に移動可
能に装着されており、そして該パイロツト・バル
ブ部材またはパイロツト・バルブ接極子５３の移
動は、ソレノイド５４により制御されている。そ
して、ソレノイド５４が消勢しているときは（第
１図参照）、パイロツト・バルブ接極子５３はス
プリング（図示せず）の作用によりそのもつとも
低い位置に保持され、この位置では圧力ポート４
６は閉じ、排出ポート４７は開いている。その結
果、チヤンバー３３は、通路５０と通路４９とポ
ート４８と穴４５と排出ポート４７をへて外部と
排出状態で連通している。また、ソレノイド５４
が付勢されると、パイロツト・バルブ接極子５３
はそのもつとも高い位置に移動し（第２図参照）、
この位置では排出ポート４７が閉じ、圧力ポート
４６が開いている。その結果、チヤンバー３３
は、長穴１１と、通路３８と、通路３７と、圧力
ポート４６と、穴４５と、圧力・排出兼用ポート
４８と、通路４９と通路５０をへて圧力ポート１
８から加圧される。そして再びソレノイド５４が
消勢すると、スプリングが作用してパイロツト・
バルブ接極子５３をもつとも低い位置に戻す（第
１図参照）。

次に、本発明の作用について説明する。

ソレノイド５４が消勢しているときには、チヤ
ンバー３３と環状チヤンバー３６は低圧状態にな
る。なぜなら、チヤンバー３３は環状チヤンバー
３６とつねに連通しているとともに、該チヤンバ
ー３３が三方パイロツト・バルブ４４の排出ポー
ト４７と連通しているからである。また、環状チ
ヤンバー３４もチヤンバー３３と同様に低圧状態
となつている。一方、圧力ポート１８から送り込
まれた高い圧力がつねにチヤンバー３５の中にゆ
きわたつている。したがつて、ピストン２７の背
中合わせの両側の面に作用する低い圧力はバラン
スしているが、ピストン２８の背中合わせの両側
の面に作用している圧力はバランスしていないの
で、第１図に示されている末端位置まで左に向か
つてスプール・バルブ部材２６を移動させる力が
現われることになる。次に、ソレノイド５４が付
勢されると、チヤンバー３３と環状チヤンバー３
６が三方パイロツト・バルブ４４の圧力ポート４
６をへて圧力ポート１８に接続されるので、高圧
の流体がチヤンバー３３と３６に流入する。環状
チヤンバー３４内は引き続き低圧状態であり、ま
た一方高い圧力が引き続きチヤンバー３５の中に
ゆきわたつている。したがつて、ピストン２８の
背中合わせの両側の面に作用する高い圧力はバラ
ンスしているが、ピストン２７の背中合わせの両
側の面に作用している圧力はバランスしていない
ので、第２図に示されている末端位置へ右に向か
つてスプール・バルブ部材２６を移動させる力が
現われることになる。

ピストン２７，２８はそれぞれ環状シール５
５，５６を備えており、該環状シール５５，５６
はそれぞれ摺動可能なピストン２７，２８の外周
面と長穴１１の内周面との間に嵌着されている。
環状シール５５，５６は、Ｕ字形の断面形状を呈
しているコツプ状のシールである。環状シール５
５は、Ｕ字形の形状の開放側がチヤンバー３３の
方に向くように取り付けられており、一方、環状
シール５６はＵ字状の形状の開放側がチヤンバー
３５の方に向くように取り付けられている。環状
シール５５，５６はそれぞれ上述の形状を備えて
いるので、一方にだけしか機能しない。すなわ
ち、環状シール５５はチヤンバー３３から環状チ
ヤンバー３４に向かう流体の漏洩を阻止するが、
逆に環状チヤンバー３４からチヤンバー３３に向
かう流体の漏洩を阻止しない。一方、環状シール
５６はチヤンバー３５から環状チヤンバー３６に
向かう流体の漏洩は阻止するが、逆に環状チヤン
バー３６からチヤンバー３５に向かう流体の漏洩
を阻止しない。スプール・バルブが第１図に示さ
れている位置にあるとき、環状シール５６は作動
状態となつて、流体の漏洩を防止するが、この位
置では環状シール５５は非作動状態にあり、該環
状シール５５の前後に差圧が生じないことは容易
に理解していただけよう。一方、スプール・バル
ブが第２図に示されている位置にあるとき、環状
シール５６は非作動状態にあるが、環状シール５
５は作動状態にある。したがつて、シール５５，
５６はそれぞれスプール・バルブが動作している
時間のうち一部分しか作動状態にないから、シー
ルがたえず作動状態にあるバルブ構造の場合より
もシールの使用寿命を大幅に伸ばすことができ
る。その理由は、つねに作動状態にあるシールは
変形して摩耗するので、間欠的に作動状態となる
シールの場合より早く封止能力を失うことにあ
る。

尚、上述の実施例においてはスプール・バルブ
部材２６はロツド２９により一体に接続されたピ
ストン２７，２８より成る構造として説明されて
いるが、２つのピストンとロツドはそれぞれ別個
の部材であつてもよい。特許請求の範囲の項では
“スプール・バルブ部材”の用語はピストン２７，
２８と、該ピストン２７，２８とを接続するロツ
ドとを表わしているが、これら３つの部材は互い
に物理的に結合されたものであつてもよく、互い
に物理的に結合されていないものであつてもよ
い。

本発明は上記の如き構成、作用であり、単一の
圧力ポートからの加圧流体をもつて、スプール・
バルブ部材の長穴内における２つの末端位置まで
の移動の制御と、作業装置接続ポートへの出力を
行うことができるようになしたから、スプール・
バルブ部材を移動させるための流体圧送機構を別
に用意する必要がなく、もつて構造が単純化し、
製作が容易であると共に部品点数も少なくて済む
ものである。また、パイロツト・バルブの構造も
簡単であるから、製作が容易である。更にまた、
２つのピストンが同寸法であるから径の異なる二
種類のピストンを用意する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスプール・バルブの中央
縦断面図であつて、スプール・バルブ部材が左右
の両端末位置のうちの一方の位置を占めている状
態を示す図、第２図は同じく本発明に係るスプー
ル・バルブの中央縦断面図であつて、スプール・
バルブ部材が両末端位置のうちの他方の位置を占
めている状態を示す図である。 符号の説明、１０……バルブ本体、１１……長
穴、１２，１３……端部プレート、１４，１５，
１６，１７，１８，１９……ポート、２０，２
１，２２……環状シール、２３……スナツプ・リ
ング、２６……スプール・バルブ部材、２７，２
８……ピストン、２９……ロツド、３０……直径
が小さい領域、３３，３５……チヤンバー、３
４，３６……環状チヤンバー、３７……長い通
路、３８……短い分岐通路、３９……通路、４０
……長い通路、４１……通路、４４……三方パイ
ロツト・バルブ、４５……穴、４６，４７，４８
……ポート、４９，５０……通路、５３……パイ
ロツト・バルブ接極子、５４……ソレノイド、５
５，５６……環状シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心部に軸方向に沿つた長穴を形成すると共
   に、外部から該長穴に通じる６つのポートを軸方
   向に並べて設け、且つ該６つのポートは後記三方
   パイロツト・バルブへの接続側から順に、排出ポ
   ート、排出ポート、作業装置接続ポート、圧力ポ
   ート、作業装置接続ポート、排出ポートしてな
   り、更に前記長穴の両端部を円板状の端部プレー
   トにより閉止してなる円柱状のバルブ本体と、 前記バルブ本体の長穴内における、前記排出ポ
   ートと排出ポートとの間、前記排出ポートと作業
   装置接続ポートとの間、作業装置接続ポートと圧
   力ポートとの間、圧力ポートと作業装置接続ポー
   トとの間、作業装置接続ポートと排出ポートとの
   間、排出ポートと端部プレートとの間の位置に
   夫々設けた６つの環状シールと、 前記バルブ本体の長穴内における前記端部プレ
   ートと最も外側の環状シールとの間に夫々摺動可
   能に嵌入すると共に後記ロツドを介して接続した
   ２つの同径のピストン及び、前記環状シールの中
   心孔に摺動自在に嵌押し且つ軸方向の中央部に所
   要の間隔をおいて直径が小さくなつた領域を２つ
   備えたロツドとからなり、前記バルブ本体の長穴
   内を２つの末端位置まで摺動するスプール・バル
   ブ部材と、 前記スプール・バルブ部材の２つのピストンの
   外側の面とこれと対向する側の端部プレートとに
   よつて長穴内の両端部に形成されるチヤンバー
   と、 前記スプール・バルブ部材の２つのピストンの
   内側の面とこれと対向する最も外側の環状シール
   とによつて長穴内の両端部に形成される環状チヤ
   ンバーと、 前記バルブ本体内の前記長穴の外側に該長穴に
   沿つて設け、一端側を前記端部プレートの内面に
   設けた通路に接続し、且つ該通路を介して前記チ
   ヤンバーの一方に連通すると共に、他端側を後記
   三方パイロツト・バルブの圧力ポートに接続し、
   更に中央部に設けた分岐通路と前記長穴をへて前
   記圧力ポートに連通せしめた流体の通路と、 前記バルブ本体内の前記長穴の外側に該長穴に
   沿つて設け、一端側を前記通路が連通するチヤン
   バー側の前記環状チヤンバーに接続すると共に、
   他端側を後記三方パイロツト・バルブを取着する
   側の端部プレートの内面に設けた通路に接続し且
   つ該通路を介して前記チヤンバーの他方側に接続
   した流体の通路と、 前記バルブ本体内の前記長穴の外側に該長穴に
   沿つて設け、一端側を後記三方パイロツト・バル
   ブの圧力・排出兼用ポートに接続すると共に他端
   側を後期三方パイロツト・バルブを取着する側の
   端部プレートの内面に設けた通路に接続し且つ該
   通路を介して前記チヤンバーの他方側に接続した
   流体の通路と、 本体の中心部に穴を有すると共に該穴に通じる
   圧力ポートと排出ポートと圧力・排出兼用ポート
   とを有し、ソレノイドによつて穴の中に装着した
   パイロツト・バルブ接極子を移動させることによ
   つて圧力ポートと排出ポートのいずれかを閉止す
   べくなした三方パイロツト・バルブとからなるス
   プール・バルブ。