JPH063247Y2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、油圧によるデジタル信号を発生させ、それに
よって圧力制御弁本体のポペットへの押付力を段階的に
任意の値に調整できる圧力制御弁に関する。

「従来の技術」 従来の技術の圧力制御弁として、以下に示すものが知ら
れている。

すなわち、コイルに電流を流して電磁力を発生させ、そ
の力とスプリング力のバランスでポペットの押付力を制
御し、当該圧力制御弁が介装された系の圧力を制御する
比例電磁式圧力制御弁（日刊工業新聞社発行：パワー
デザイン１９８９年３月号）。

ステッピングモータにより偏心カムを回転させ、該偏心
カムによりポペットに結合されているスプリングを変形
させ、当該圧力制御弁が介装された系の圧力を制御する
ステッピングモータ駆動式圧力制御弁（日刊工業新聞
社発行：油空圧化設計１９８０年４月号）。

「考案が解決しようとする課題」 上記した圧力制御弁には、それぞれ以下のような問題が
あった。

比例電磁式圧力制御弁では、電磁力とスプリング力の
バランスで圧力を制御するが、作動油温、電源電圧等の
外乱要素による影響を受け易く、繰り返し特性が悪い。

ステッピングモータ駆動式圧力制御弁では、ステッピ
ングモータの零点制御（各工程動作完了後、原点復帰を
行ない零点を確認する必要がある）やステッピングモー
タを駆動させるユニットが必要となり、回路が複雑にな
ることからメンテナンスが大変である。

本考案はこれらの問題点を解消し、かつ高精度で外乱要
素の影響を受けることがなく、繰り返し特性の高い圧力
制御ができる圧力制御弁を提供することを目的とするも
のである。

「課題を解決するための手段」 圧力制御弁本体（１）に、圧力制御対象となる流体が導
入される流体導入ポート（３０）と、該流体導入ポート
から導入される流体の圧力を開放する開放ポート（３
３）と、前記流体導入ポートと前記開放ポートとを連通
する連通路（３６）に介在されて該連通路を開閉するポ
ペット（６）と、該ポペットをスプリング（２５）を介
して前記流体導入ポートから導入される前記制御対象の
流体の圧力に抗して閉方向へ付勢するポペット押さえ部
材（４０）とを備え、前記ポペット押さえ部材をポペッ
トの移動方向に移動させて前記スプリングによるポペッ
トへの付勢力を変えることにより、前記流体の圧力を制
御する圧力制御弁において、前記圧力制御弁本体に前記
ポペット押さえ部材の移動量を制御する制御用シリンダ
（２）を設け、該制御用シリンダのピストン（３）を前
記ポペット押さえ部材に連係させるとともに、制御用シ
リンダの油圧室（１１）に複数のロッド（１２）を出没
自在に設け、さらに各ロッドに、それらロッドを進出状
態と混入状態のいずれかに制御するロッド操作手段（１
３，４１，５０）を設けたことを特徴とする。

「作用」 圧力制御弁を制御する場合には、制御用シリンダの油圧
室に組み込んだ複数あるロッドのうち所定のものを必要
な数だけロッド操作手段によって油圧室内に突出させ
る。制御用シリンダの油圧室ではロッドが突出された分
だけ油が余分に余ることとなり、この余分な油によって
ピストンが押されて移動する。このピストンの移動に伴
いポペット押さえ部材も移動し、この結果、圧力制御弁
本体のスプリングによるポペットへの押圧力が変わる。
以上によって当該圧力制御弁が介装される系の圧力制御
が行なえる。

「実施例」 以下、本考案の各実施例を図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図は本考案にかかる圧力制御弁Ｃの全体の断面図で
ある。ここで示す圧力制御弁Ｃの圧力制御弁本体１には
後述するポペット押さえ部材４０の移動量を制御する制
御用シリンダ２が組み付けられている。制御用シリンダ
２は、ピストン３が介装されたシリンダ本体４と該シリ
ンダ本体４の開口１０ａを介して連通される補助シリン
ダ１０とから構成される。補助シリンダ１０の内部に形
成される油圧室１１は前記シリンダ本体２の内部に連通
しており、油圧室１１の側壁には、該油圧室１１に対し
て出没する複数のロッド１２…が設けられている。それ
らロッド１２…はソレノイド（ロッド操作手段）１３に
よって個々に出没操作され、これによりロッド１２は進
出状態と混入状態のいずれかの状態に制御されるように
なっている。なお、ロッド１２は本実施例では、図に示
すように、それぞれ径を異ならせて2⁰,2¹,2²,2³,2⁴,2⁵,
2⁶,2⁷の倍数に設定された容積のものを配置する構成に
しているが、これに限られることなく、同径のものを多
数並べて配置してもよく、またロッド１２の形状は円柱
状に限られることなく、断面３角形状、あるいは４角以
上の多角形状のものであってもよい。

１５は油圧室１１に所定圧のオイルを常時供給するため
のオイル補給経路であり、ロッド１２のシリンダ摺動部
分から漏れるオイル分補給するためのものである。該オ
イル補給経路１５には減圧弁１６およびチェック弁１７
が介装されている。なお、このオイル補給経路１５は上
記したロッド摺動部分のシール性等が良好に保たれてい
れば、必ずしも必要とするものではない。

前記シリンダ本体４内のピストン３は、ピストン３の片
側の側面（第１図において右側側面）に加わる前記油圧
室１１側からの圧力と前記油圧室１１とは逆側に設けら
れたスプリング１８の弾圧力とのバランスによってその
位置が定まる。ピストン３のスプリング１８の逆側に
は、ピストン３の図における左方への移動限界位置を定
める押さえロッド１９が設けられており、このロッド１
９は、一端が前記ピストン３に固定される一方、他端が
前記開口１０ａを通って補助シリンダ１０内に至り、さ
らに該補助シリンダ１０の底部を移動自在に挿通してい
る。そして、その突出端部にはナット２０が螺合されて
おり、このナット２０が調整されることにより、ピスト
ン３の図中左方向移動限界位置の調整が行なえるように
なっている。

また、２２はケーシングで、このケーシング２２は前記
制御用シリンダ２のシリンダ本体４および圧力制御弁本
体１にそれぞれ固着されている。ケーシング２２の内部
にはくさび状部材７がその軸線方向に沿って移動自在に
設けられている。くさび状部材７は先端部が先に行くほ
ど小径となるテーパー状部分７ａが形成され、基端側の
ロッド部７ｂが連結ロッド２３を介して前記ピストン３
に連結されている。そして、このテーパ部材７が図にお
いて左右方向に移動されるに伴い、該テーパー部材７の
側面に先端が当接する、圧力調整弁本体５から突出する
調整ロッド２４が図中上下方向に移動され、ポペット押
さえ部材４０およびスプリング２５を介してポペット６
への押付力が調整できるようになっている。

上記圧力制御弁本体１は、前記ポペット６の押付力の調
整により、流体導入ポート３０側に接続される流体の圧
力を設定する従来周知のリリーフ弁である。

このリリーフ弁について補足説明すると、圧力制御弁本
体１には、圧力制御対象となる流体が導入される前記流
体導入ポート３０と、該流体導入ポート３０から導入さ
れる流体の圧力を開放する開放ポート３３と、前記流体
導入ポート３０と前記開放ポートと３３を連通する連通
路３６に介在されて該連通路３６を開閉する前記ポペッ
ト６と、ポペット６をスプリング２５を介して前記流体
導入ポート３０から導入される制御流体の圧力に抗して
閉方向へ付勢するポペット押さえ部材４０とを備えてい
る。そして、この圧力制御弁本体１では、流体導入ポー
ト３０から導入される流体の圧力が所定値以上に上昇し
ようとする場合には、ポペット６をスプリング２５の押
付力に抗して上方へ移動させ、ポペット６を受け座６ａ
との間に若干の隙間を形成する。この隙間を通じて流体
導入ポート３０から流入する流体がスプリング収納室３
１に導入され、結局、流体導入ポート３０側の流体圧が
弁孔３２を介して開放ポート３３側に導かれる。これに
より、当該圧力制御弁Ｃが介装された系は設定値以下に
保たれるようになっている。なお、上記系に急に大きな
圧力が加わる場合には、弁３４がスプリング３５に抗し
て図中左方に移動し、弁３４と弁座３４ａとの間に隙間
を形成し、この最短経路を通って流体導入ポート３０側
の流体圧が開放ポート３３側へ達する。この場合にも、
圧力制御弁Ｃが介装された系は設定値以下に保たれる。

次に、上記構成の圧力制御弁Ｃの作用について説明す
る。圧力制御弁Ｃの設定圧をある値に定めるには、該圧
力制御弁Ｃに付設した制御器（図示せず）のスイッチ操
作を行なってソレノイド１３に信号を送る。信号が送ら
れたソレノイド１３は励磁してロッド１２の端部を吸引
し、所定のロッド１２を図中２点鎖線で示すように油圧
室１１内に突出させる。

これにより、油圧室１１に突出させたロッド１２の容量
分だけ油圧信号（デジタル信号）が発せられ、該出力信
号はピストン３の位置に変換される。すなわち、ピスト
ン３は、油圧室１１から漏れ出る圧油によってスプリン
グ１８に抗して（イ）位置から（ロ）位置に移動する。
これに伴い、くさび状部材７も同方向へ移動し、先端の
テーパー状部分７ａによって調整ロッド２４を（Ａ）位
置から（Ｂ）位置に移動させる。以上の動きによってス
プリング２５によるポペット６への押付力を所望値に設
定するのである。

第２実施例 第２図は本実施例の第２実施例である。この実施零が前
記実施例と異なるところは、前記実施例では、先端がテ
ーパー状に形成されたくさび状部材７を介してポペット
押付力の調整を行なっていたのに対し、この例では制御
用シリンダ２をそのの軸線がポペット６の軸線と合致す
るように配置するとともに、ピストン３から延びる連結
ロッド２３を延在させて直接スプリング押さえ部材４０
を押し付けるようにしている点である。すなわち、連結
ロッド２３自体がピストン３の位置に応じてポペット６
への押付力を定める機能を果たすものである。なお、他
の構成は第１実施例と同様であり、同一符号を付してそ
の説明を省略する。このような構成にすれば、前記第１
実施例で得られる効果の他、部品点数を減らして構成を
簡素化することができ、コストダウンが図れる利点も得
られる。

第３実施例 第３図は本考案の第３実施例を示す。この例の特徴は、
ロッド１２を移動させるのに、ソレノイドに代えて流体
シリンダ４１を用いた点であり、その他の構成は第１、
第２実施例ものと同様である。この実施例であると、ロ
ッド操作信号として油圧が利用でき、電気信号を用いる
と外乱を拾う恐れがある場合に有利である。また、オイ
ルの溜速を調整することによってロッド１２の移動時間
を自由に設定できる利点がある。

第４実施例 第４図は本考案の第４実施例を示す。この例の特徴は、
ロッド１２を移動させるのに、モータ５０とその回転を
往復動に代えるねじ棒５１とこれに螺合したナット５２
とからなる直線運動機構５３とを利用した点である。こ
の実施例でも、前記した第３実施例と同様ロッド１２の
移動時間を自由に設定できる利点がある。

第５実施例 第５図は本考案の第５実施例を示す。この例の特徴は、
制御用シリンダ２のシリンダ本体４と補助シリンダ１０
とを離間して配置し、両者を連通管５３で接続した点で
あり、その他の構成は第１、第２実施例のものと同様で
ある。本考案にかかる圧力制御弁Ｃは一体構造にする場
合大型化し配置スペースを大きくとることが懸念される
が、このように２つに分解する構成とすれば圧力制御弁
本体１の配置スペースは小さくて済み、狭い箇所に弁本
体５を配置しなければならない場合に有効である。

以上、圧力制御弁としてリリーフ弁を例に挙げて説明し
たが、本考案はこれに限らず、減圧弁やその他の圧力制
御弁にも適用し得ることは勿論である。

「考案の効果」 以上説明したように本考案によれば、油圧デジタル信号
によりピストンの位置決めを行なうことで、ポペットへ
の押付力を調整する構成であるため、外乱に対して影響
を受けにくい。繰り返し特性の向上が図れる。電気信号
による場合に比べて複雑な増幅器やドライバが不要にな
り、メインテナンスや操作が容易となる。ロッドの油圧
室内へ突出速度をかえることで、圧力変化時の立ち上が
り、立ち下がり特性を自由に制御することができる等の
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の角実施例を示し、第１図は第１実施例の
断面図、第２図は第２実施例の断面図、第３図は第３実
施例の要部断面図、第４図は第４実施例の要部断面図、
第５図は第５実施例の要部断面図である。 １……圧力制御弁本体 ２……制御用シリンダ ３……ピストン ６……ポペット ７……くさび状部材 １３……ソレノイド（ロッド操作手段） ３６……連通路 ４０……ポペット押さえ部材 ４１……流体シリンダ（ロッド操作手段） ５０……モータ（ロッド操作手段） ｃ……圧力制御弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力制御弁本体（１）に、圧力制御対象と
   なる流体が導入される流体導入ポート（３０）と、該流
   体導入ポートから導入される流体の圧力を開放する開放
   ポート（３３）と、前記流体導入ポートと前記開放ポー
   トとを連通する連通路（３６）に介在されて該連通路を
   開閉するポペット（６）と、該ポペットをスプリング
   （２５）を介して前記流体導入ポートから導入される前
   記制御対象の流体の圧力に抗して閉方向へ付勢するポペ
   ット押さえ部材（４０）とを備え、前記ポペット押さえ
   部材をポペットの移動方向に移動させて前記スプリング
   によるポペットへの付勢力を変えることにより、前記流
   体の圧力を制御する圧力制御弁において、 前記圧力制御弁本体に前記ポペット押さえ部材の移動量
   を制御する制御用シリンダ（２）を設け、該制御用シリ
   ンダのピストン（３）を前記ポペット押さえ部材に連係
   させるとともに、制御用シリンダの油圧室（１１）に複
   数のロッド（１２，…）を出没自在に設け、さらに各ロ
   ッドに、それらロッドを進出状態と退入状態のいずれか
   に制御するロッド操作手段（１３，４１，５０）を設け
   たことを特徴とする圧力制御弁。