JPH06195133A

JPH06195133A - 電磁弁

Info

Publication number: JPH06195133A
Application number: JP35806292A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 健中嶋; Tetsuro Tokuda; 哲朗徳田
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JP2673923B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、電磁切換弁と減圧弁とを組み合わ
せて電磁弁となし、減圧機能をもった１個の電磁弁で流
体圧モータ、単動形流体圧シリンダ等の流体圧アクチュ
エータを操作することができるようになすことを課題と
する。【構成】本発明は、電磁切換弁３と主弁本体１と調整
部本体２とを備えた電磁弁において、弁本体の主弁弁体
８にはＰポート、Ａポート、Ｒポートが連通され、調整
部本体には、出力部材40が主弁弁体と接触しない第１位
置と、主弁弁体と接触して主弁弁体に所定の力を作用さ
せる第２位置とがあり、第１位置と第２位置との切換は
電磁切換弁の操作によって行われ、Ｐポートに流体圧を
供給すると、第１位置のときＡポートとＲポートとが連
通され、第２位置のときＡポートがＰポート又はＲポー
トと連通されて、Ａポート側が設定圧力に維持されるよ
うに構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧アクチュエータ
に連結される方向制御弁と減圧弁とを一体化した電磁弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１−３０９１０５号公報には、空
気圧用リリーフ付減圧弁と称する弁が掲載されている。
この空気圧用リリーフ付減圧弁は、電磁切換弁を備えた
切換機構によって圧力特性を変えることができ、空気圧
用リリーフ付減圧弁を２個組み合わせて減圧機能と方向
制御機能とを持たせることができる。なお、空気圧用リ
リーフ付減圧弁の減圧弁本体には５種類あるが、何れも
十分な圧力バランスが実現されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電磁切換弁
と減圧弁とを組み合わせて電磁弁となし、減圧機能をも
った１個の電磁弁で流体圧モータ、単動形流体圧シリン
ダ等の流体圧アクチュエータを操作することができるよ
うになすことを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するために、電磁切換弁と主弁本体と調整部本体とを
備えた電磁弁において、主弁本体の主弁弁体にはＰポー
ト、Ａポート、Ｒポートが連通され、調整部本体には、
出力部材が主弁弁体と接触しない第１位置と、主弁弁体
と接触して主弁弁体に所定の力を作用させる第２位置と
があり、第１位置と第２位置との切換は電磁切換弁の操
作によって行われ、Ｐポートに流体圧を供給すると、第
１位置のときＡポートとＲポートとが連通され、第２位
置のときＡポートがＰポート又はＲポートと連通され
て、Ａポート側が設定圧力に維持されるように構成した
ものである。

【０００５】

【作用】Ｐポートに流体圧を供給すると、電磁切換弁の
操作によって、調整部本体の出力部材の位置が第１位置
又は第２位置へ切換えられ、第１位置のときＡポートと
Ｒポートとが連通されて、Ａポート側の流体はＲポート
に戻される。第２位置のときは、ＡポートがＰポート又
はＲポートと連通されて、流体がＰポートからＡポート
へ流れ、又はＡポートからＲポートに逃がされて、Ａポ
ート側が設定圧力に維持される。

【０００６】

【実施例】図１及び図２は、本発明の第１実施例の電磁
弁を示す。主弁本体１の上面に調整部本体２が載置さ
れ、調整部本体２の上面にカバー10が載置され、長ボル
ト11によりカバー10、調整部本体２及び主弁本体１が固
定され、短ボルト12によりカバー10と調整部本体２とが
固定される。主弁本体１の下面視で中央部には段付孔が
垂直方向に向けて形成され、段付孔の上部小径部が一次
圧室４とされ、段付孔の下部大径部は主弁本体１の下面
に開口されＲポートとなっている。段付孔の下部大径部
には可撓性の環状シール13が挿入され、次いで中空のシ
ール保持体14が挿入され、シール保持体14の抜け出しは
金具15により防止される。こうして環状シール13は段付
孔の段部とシール保持体14とによってその外周部が固定
され、段付孔の下部大径部とシール保持体14との間には
Ｏリングが配設される。一次圧室４の上部には主通路16
を介して二次圧室５が形成され、二次圧室５は通路20を
介してＡポートに連通され、また通路21を介してゲージ
ポートポートに連通される。Ａポートは主弁本体１の一
側面（図１で右側面）に開口され、ゲージポートは他側
面（図１で左側面）に開口される。二次圧室５の上部に
は孔部を介して下シリンダ部が形成され、下シリンダ部
には第２ピストン７が摺動自在に嵌合され、第２ピスト
ン７の外周と下シリンダ部との間にはＯリングが配設さ
れる。第２ピストン７の上側の室を第２ピストン室18と
称し、第２ピストン室18の上面は調整部本体２の下面で
あり、第２ピストン室18と調整部本体２との間にはＯリ
ングが配設される。第２ピストン７の下側の室をフィー
ドバック室19と称し、フィードバック室19は、排気通路
22を介して通路20に連通され、フィードバック通路23を
介して通路21に連通される。中空の主弁弁体８が一次圧
室４及び二次圧室５内に挿入され、主弁弁体８の上部の
環状部24が二次圧室５とフィードバック室19との間の孔
部に摺動自在に嵌合される。主弁弁体８の下方部外周に
は環状溝が形成され、この環状溝に環状シール13の内周
部が嵌合、固定され、環状シール13と主弁弁体８とによ
って一次圧室４とＲポートとの連通が遮断される。主弁
弁体８の軸方向の中央部外周には鍔25が一体に形成さ
れ、鍔25の上面に可撓性材料製の環状弁シート27が固定
され、鍔25の下面と環状シール13との間にスプリング26
が介装される。主通路16の外壁の下端に弁座28が形成さ
れ、弁座28に環状弁シート27が当接されると、一次圧室
４と二次圧室５との間の連通が遮断される。

【０００７】調整部本体２には、スプリング室29と小径
の上シリンダ部とが垂直方向に連続して形成され、スプ
リング室29は調整部本体２の上面に開口される。上シリ
ンダ部には第１ピストン６が摺動自在に嵌合され、第１
ピストン６と第２ピストン７とはステム30によって連結
され、第１ピストン６の直径と第２ピストン７の直径と
は同一である。第１ピストン６の外周と上シリンダ部と
の間にはＯリングが配設され、ステム30の外周とその挿
通孔との間にもＯリングが配設される。第１ピストン６
の下側の室を第１ピストン室17と称し、第１ピストン６
の上側の室はスプリング室29となる。スプリング室29に
はスプリング受け31が挿通され、スプリング受け31と第
１ピストン６との間に調圧スプリング32が介装される。
カバー10のねじ孔には調整ねじ33が螺合され、調整ねじ
33の下端の小径部がスプリング受け31の孔部に嵌合さ
れ、調整ねじ33を回転することによりスプリング受け31
を移動することができる。調整部本体２及びカバー10の
側面（図１で左側面）に電磁切換弁３が連結され、電磁
切換弁３の側面（図１で右側面）には、下方からＰポー
ト、Ａポート、Ｒポートが順次に開口される。電磁切換
弁３は、オフ（電気が遮断状態）のときは弁体が下位置
にあってＡポートとＲポートとが連通され、オン（電気
が通電状態）のときは弁体が上位置にあってＰポートと
Ａポートとが連通される。電磁切換弁３のＲポートはポ
ート９を介して大気に連通され、スプリング室29は通路
34を介して大気に連通される。一次圧室４と電磁切換弁
３のＰポートとが通路37によって連通され、通路37と第
１ピストン室17とが通路38によって連通され、電磁切換
弁３のＡポートと第２ピストン室18とが通路39によって
連通される。

【０００８】図２(a) は、本発明の第１実施例の電磁切
換弁３を複数個連設した状態が示され、その連設体の端
部（図２(a) で左端部及び右端部）にＰポートが形成さ
れる。弁本体１の端部（図２(a) で左端部及び右端部）
に連結孔が形成され、連結孔にパイプ35が挿入され、パ
イプ35の外周と連結孔との間はＯリングによって密封さ
れる。パイプ35の内部と一次圧室４との間は、断面が偏
平な連通路36によって連通され、一次圧室４と電磁切換
弁３のＰポートとが通路37によって連通される。通路37
と第１ピストン室17とが通路38によって連通され、電磁
切換弁３のＡポートと第２ピストン室18とが通路39によ
って連通される。第２ピストン７の下面には円形の弁シ
ート40（出力部材）が固定され、弁シート40に主弁弁体
８の上端部が当接するとき、主弁弁体８の内孔41とフィ
ードバック室19との間の連通が遮断される。

【０００９】本発明の第１実施例の電磁弁の作用につい
て説明する。エアは、電磁切換弁３の位置に関係なく、
常にＰポート、パイプ35、連通路36を通って一次圧室４
に流入し、更に通路37、38を通って第１ピストン室17に
流入する。電磁切換弁３がオフのとき、電磁切換弁３の
弁体が下位置にあって電磁切換弁３のＡポートとＲポー
トとが連通されるので、第２ピストン室18は通路39、電
磁切換弁３のＡポート・Ｒポート等を通って大気に連通
する。第１ピストン室17内のエアが第１ピストン６に上
向きの力を作用させ、この上向きの力が調圧スプリング
32の当初の弾発力に打ち勝ち、第１ピストン６が上昇す
る。第１ピストン６・第２ピストン７の上昇により、弁
シート40が主弁弁体８の上端から離れ、また主弁弁体８
はスプリング26の作用により上位置に維持され、環状弁
シート27が弁座28に当接する。従って、一次圧室４と二
次圧室５との連通は遮断され、Ａポートは通路20、排気
通路22、フィードバック室19、主弁弁体８の内孔41を介
してＲポートに連通され、Ａポート側（出口側）のエア
は大気に排出される。つまり、電磁切換弁３がオフのと
き、一次圧室４と二次圧室５との連通は遮断され、閉鎖
される。次に電磁切換弁３がオンとなると、電磁切換弁
３の弁体が上位置に切り換えられ、電磁切換弁３のＰポ
ートとＡポートとが連通され、エアが一次圧室４から通
路37、電磁切換弁３のＰポート・Ａポート、通路39を通
って第２ピストン室18にも流入する。こうして第１ピス
トン室17及び第２ピストン室18にエアが供給され、第１
ピストン６と第２ピストン７の受圧面積は同一で、作用
する力の方向は反対であるので、第１ピストン６と第２
ピストン７に作用するエアの力は相殺される。第１ピス
トン６・第２ピストン７は、調圧スプリング32の下向き
の弾発力を受けて下方に移動し、弁シート40が主弁弁体
８の上端に当接され、次いでスプリング26の作用に抗し
て下方に移動し、主弁弁体８を下方へ移動させる。主弁
弁体８の下方への移動により、環状弁シート27が弁座28
から離れ、主通路16を介して一次圧室４と二次圧室５と
が連通される。エアは、一次圧室４から環状弁シート27
と弁座28の間の隙間、主通路16を通って二次圧室５に流
入し、更に通路20、Ａポートを通って目的箇所へ送られ
る。そして、Ａポート側（出口側）の圧力が設定圧に達
すると、その圧力が通路20、二次圧室５、フィードバッ
ク通路23を介してフィードバック室19に伝わり、第２ピ
ストン７の下面に作用する上向きの力が調圧スプリング
32の下向きの弾発力に打ち勝つ。第１ピストン６・第２
ピストン７及び主弁弁体８が上方へ移動し、環状弁シー
ト27が弁座28に当接して、一次圧室４と二次圧室５との
連通が遮断され、二次圧の上昇は停止する。一方、二次
圧のオーバシュート分があった場合には、第１ピストン
６・第２ピストン７が更に上方へ移動し、弁シート40が
主弁弁体８の上端から離れてエアをリリーフし、所定の
圧力に設定する。次にＡポート側の圧力が設定圧より低
下すると、第１ピストン６・第２ピストン７及び主弁弁
体８が再び下方へ移動し、一次圧室４と二次圧室５とが
連通されて、ＰポートからＡポート側にエアが流れる。
調整ねじ33を回転させて調圧スプリング32の設定を変
え、設定圧を変更すると、新しい設定圧を基準にして前
記と同様に作用する。つまり、電磁切換弁３がオンのと
き、一次圧室４と二次圧室５とが連通され、開放される
が、減圧弁の機能により設定圧に達すると閉鎖される。
このように電磁切換弁３がオンのときには、本発明の電
磁弁が減圧弁の機能をも奏するので、本発明の電磁弁を
減圧機能付電磁弁と称することができる。本発明の電磁
弁１個で通常の電磁弁と減圧弁の機能を有するので、コ
ストの低下と取付工数の減少を実現することができる。

【００１０】図３は、本発明の第２実施例の電磁弁を示
す。第２実施例の構成は、第１実施例の構成における通
路37、通路38及び通路39について変更をしたものであ
る。即ち、第２実施例においては、一次圧室４と電磁切
換弁３のＰポートとが通路43によって連通され、電磁切
換弁３のＡポートと第１ピストン室17とが通路44によっ
て連通され、第２ピストン室18が通路45を介して大気に
連通され、その余の構成は第１実施例と同一である。第
２実施例において、第１実施例と同じ部分には第１実施
例と同じ符号を付し、その構成に関する説明は省略す
る。

【００１１】本発明の第２実施例の電磁弁の作用につい
て説明する。エアは、Ｐポート、パイプ35、連通路36を
通って一次圧室４に流入し、更に通路43を通って電磁切
換弁３のＰポートに達する。電磁切換弁３がオフのと
き、電磁切換弁３のＡポートとＲポートとが連通され、
第１ピストン室17は通路44、電磁切換弁３のＡポート・
Ｒポートを介して大気に連通される。第１ピストン室17
及び第２ピストン室18が共に大気に連通され大気圧とな
るので、第１ピストン６・第２ピストン７には調圧スプ
リング32の弾発力のみが作用する。この状態は第１実施
例の電磁切換弁３がオンのときと同じであり、第１実施
例の電磁切換弁３がオンのときと同様に作動して、エア
は、一次圧室４から環状弁シート27と弁座28の間の隙
間、主通路16を通って二次圧室５に流入し、更に通路2
0、Ａポートを通って目的箇所へ送られる。そして、Ａ
ポート側（出口側）の圧力が設定圧に達すると、その圧
力が通路20、二次圧室５、フィードバック通路23を介し
てフィードバック室19に伝わり、第２ピストン７の下面
に作用する上向きの力が調圧スプリング32の下向きの弾
発力に打ち勝つ。第１ピストン６・第２ピストン７及び
主弁弁体８が上方へ移動し、環状弁シート27が弁座28に
当接して、一次圧室４と二次圧室５との連通が遮断さ
れ、二次圧の上昇は停止する。一方、二次圧のオーバシ
ュート分があった場合には、第１ピストン６・第２ピス
トン７が更に上方へ移動し、弁シート40が主弁弁体８の
上端から離れてエアをリリーフし、所定の圧力に設定す
る。つまり第２実施例では、電磁切換弁３がオフのと
き、一次圧室４と二次圧室５とが連通され、開放される
が、減圧弁の機能により設定圧に達すると閉鎖される。
電磁切換弁３がオンになると、電磁切換弁３の弁体が切
り換えられて、電磁切換弁３の弁体のＰポートとＡポー
トとが連通されるので、エアが一次圧室４から通路43、
電磁切換弁３の弁体のＰポート・Ａポート、通路44を通
って第１ピストン室17に流入する。この状態は第１実施
例の電磁切換弁３がオフのときと同じであり、第１実施
例の電磁切換弁３がオフのときと同様に作動して、第１
ピストン室17内のエアが第１ピストン６に上向きの力を
作用させ、この上向きの力が調圧スプリング32の当初の
弾発力に打ち勝ち、第１ピストン６が上昇する。第１ピ
ストン６、第２ピストン７の上昇により、弁シート40が
主弁弁体８の上端から離れ、また主弁弁体８はスプリン
グ26の作用により上位置に維持され、環状弁シート27が
弁座28に当接する。従って、一次圧室４と二次圧室５と
の連通は遮断され、Ａポートは通路20、排気通路22、フ
ィードバック室19、主弁弁体８の内孔41を介してＲポー
トに連通され、Ａポート側（出口側）のエアは大気に排
出される。つまり第２実施例では、電磁切換弁３がオン
のとき、一次圧室４と二次圧室５との連通は遮断され、
閉鎖される。

【００１２】図４は、本発明の第３実施例の電磁弁を示
す。第３実施例の構成は、第１実施例の構成における第
１ピストン６及び第２ピストン７を第１ダイヤフラム47
及び第２ダイヤフラム48に変更をしたものであり、電磁
切換弁３の位置が変更されているが通路の連通状態は第
１実施例と同じであり、その余の構成は第１実施例と同
様である。第３実施例において、第１実施例と同じ部分
には第１実施例と同じ符号を付し、その構成に関する説
明は省略する。第３実施例の作用は第１実施例の作用と
全く同一であり、その説明は省略する。

【００１３】図５は、本発明の第４実施例の圧力設定機
構を示す。弁本体101 の左端面にスプリング室本体102
が連結され、スプリング室本体102 内にはカップ状の押
圧部材111 が重合わされ、押圧部材111 内にスプリング
室103 が形成される。弁本体101 の軸方向の中心に多段
付の孔が形成され、図５で右端部が一次圧室104 とな
り、左端部がスプリング室103 に面する位置に開口され
ている。一次圧室104 の段部から順次に弁座部材106 、
環状で通路付のスペーサ107 、環状の押圧体108、押さ
えリング109 、ダイヤフラム110 が挿入され、これらは
スプリング室本体102 内の押圧部材111 によって押圧さ
れ、固定されている。弁座部材106 の中央には連通路11
2 が形成され、連通路112 の外壁で一次圧室104 側の部
分に弁座113 が形成されている。一次圧室104 内に、逃
がし孔114 付で略カップ状のポペット弁115 が摺動自在
に配設され、ポペット弁115 はスプリング116 によって
弁座113 に押圧されている。ポペット弁115 の内側は通
路117 を介してＲポートに連通され、一次圧室104 は通
路118 を介してＰポートに連通される。ダイヤフラム11
0 はシェル120 及びシェル121 によって挟持され、弁本
体101 側のシェル120にはプッシュロッド122 が突設さ
れ、プッシュロッド122 の先端の小径部は弁座部材106
の連通路112 に及ぶ。シェル120 及びプッシュロッド12
2 の周りの空間が二次圧室105 となり、二次圧室105 は
スペーサ107 内の通路及び弁本体101 内の通路119 を介
してＡポートに連通される。スプリング室103 内にはス
プリング受け123 が配設され、スプリング受け123 とシ
ェル121 との間に調圧スプリング124 が介装され、スプ
リング受け123 は調整ねじ125 によって移動される。

【００１４】Ｒポートは大気に連通され、Ｐポートは圧
力源に連通され、Ａポートは実施例１ないし実施例３の
スプリング室29に連通され、スプリング室29は通路34等
を閉じて密閉される。Ｐポートにエアが供給されないと
き、プッシュロッド122 は調圧スプリング124 によって
押圧され、プッシュロッド122 の先端がポペット弁115
に当接してポペット弁115 の逃がし孔114 を閉鎖し、一
次圧室104 と二次圧室105 とが連通される。調整ねじ12
5 の回転により調圧スプリング124 がダイヤフラム110
に作用する力を変え、Ａポート側の設定圧力が調整され
る。Ｐポートにエアを供給し、エアは通路118 、一次圧
室104 、連通路112 、二次圧室105 、通路119 を通って
Ａポートに流れる。Ａポート側の圧力が設定圧に達する
と、ダイヤフラム110 に作用する力が調圧スプリング12
4 の力に打ち勝ち、プッシュロッド122 がスプリング室
103 の方向に移動し、ポペット弁115 が弁座113 に当接
し、ポペット弁115 が閉じる。従って、一次圧室104 と
二次圧室105 との連通が遮断され、二次圧の上昇は停止
する。一方、二次圧のオーバシュート分があった場合に
は、第１ピストン６・第２ピストン７が更に上方へ移動
し、弁シート40が主弁弁体８の上端から離れてエアをリ
リーフし、所定の圧力に設定する。Ａポート側の圧力が
所定圧以下に下降すると、調圧スプリング124 の力によ
ってポペット弁115 が開き、エアが一次圧室104 から二
次圧室105 へと流れる。こうして、減圧弁の機能を有す
る圧力設定機構が構成される。

【００１５】本発明の第４実施例は図５に示す圧力設定
機構を第１実施例ないし第３実施例に適用したものであ
る。第４実施例の構成は、圧力設定機構のＡポートが実
施例１ないし実施例３のスプリング室29に連通され、ス
プリング室29内の調圧スプリング32、スプリング受け3
1、調整ねじ33が除去され、スプリング室29は通路34等
を閉じて密閉されたものであり、その余の構成は第１実
施例ないし第３実施例と同じである。第４実施例では、
調圧スプリング32に代わって設定圧力が第１ピストン６
又は第１ダイヤフラム47に働き、第１実施例ないし第３
実施例と同様に作用する。しかも、図５に示す圧力設定
機構は調圧スプリング32よりも相当に小型であるので、
調整部本体２を小型化でき、第４実施例の電磁弁の小型
化が実現される。

【００１６】

【発明の効果】本発明においては、Ｐポートに流体圧を
供給すると、電磁切換弁の操作によって、調整部本体の
出力部材の位置が第１位置又は第２位置へ切換えられ、
第１位置のときＡポートとＲポートとが連通されて、Ａ
ポート側の流体はＲポートに逃がされる。第２位置のと
きは、ＡポートがＰポート又はＲポートと連通されて、
流体がＰポートからＡポートへ流れ、又はＡポートから
Ｒポートに逃がされて、Ａポート側が設定圧力に維持さ
れる。従って、本発明の減圧機能をもった１個の電磁弁
で流体圧モータ、単動形流体圧シリンダ等の流体圧アク
チュエータを操作することができる。従来、減圧弁と電
磁切換弁とを直列に接続し、エア源からのエアを所定圧
力に減圧してアクチュエータに供給することが行われて
いた。この場合、減圧弁の流路断面積をＳ₁、電磁切換
弁の流路断面積をＳ₂、「減圧弁＋電磁切換弁」の有効
流路断面積をＳとすると、１／Ｓ²＝１／Ｓ₁ ²＋１／Ｓ₂ ² の関係があり、Ｓ₁＝Ｓ₂＝１とすると、Ｓ≒0.71と小
さくなってしまう。これに対して、本発明の電磁弁で
は、単一の主弁本体のみによって流体の流れを変え、切
換又は減圧設定できるので、減圧弁と電磁切換弁とを直
列に接続した従来のものと等価な電磁弁を小形にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の電磁弁が複数個連結され
た状態を示す側面図である。

【図３】本発明の第２実施例の断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の断面図である。

【図５】本発明の第３実施例に使用される圧力設定機構
の断面図である。

【符号の説明】

１主弁本体２調整部本体３電磁切換弁８主弁弁体 40 弁シート（出力部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁切換弁と主弁本体と調整部本体とを
備え、主弁本体の主弁弁体にはＰポート、Ａポート、Ｒ
ポートが連通され、調整部本体には、出力部材が主弁弁
体と接触しない第１位置と、主弁弁体と接触して主弁弁
体に所定の力を作用させる第２位置とがあり、第１位置
と第２位置との切換は電磁切換弁の操作によって行わ
れ、Ｐポートに流体圧を供給すると、第１位置のときＡ
ポートとＲポートとが連通され、第２位置のときＡポー
トがＰポート又はＲポートと連通されて、Ａポート側が
設定圧力に維持される電磁弁。