JPH0658432A - 空気圧機器用パイロットバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁棒の移動に連動する２個の弁体を、バネ弾
性で、時間差を存して作動させることにより、ポートの
開閉が鋭敏であり、全ポートが開状態となることがない
ポペット弁タイプのパイロットバルブを得ること。 【構成】 大径シリンダ２の上下に小径シリンダ３，４
を接続し、大径シリンダ内の弁体７，８で小径シリンダ
３，４との連通を開閉できるようにし、弁体７，８間の
弁体バネ９と小径シリンダ４と弁体８との間に弁体バネ
９よりバネ常数の大きい弁棒バネ２２とにより弁棒１０
の移動に連動する弁体７，８をバネ弾性で作動させると
共に、バネ常数の差で、作動に時間差をもたせた。 【効果】 弁体がバネ弾性で、時間差を存して作動する
ので、作動が鋭敏であり、しかも全ポートが開状態とな
ることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高粘度流体，燃料、塗
料等の加圧，圧送用の流体圧送ポンプ，エアモータ等の
空気圧機器の操作のため、空圧信号をエア操作バルブ等
に発信するためなどに主として使用される空気圧を用い
るパイロットバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のパイロットバルブとして
は、図３に示されるごときポペット弁タイプのものが知
られているが、空気の流れ込む方向と同軸に弁体Ａおよ
び弁座Ｂを有し、弁体Ａを軸方向に移動させ、弁座Ｂに
密着させたり、離脱させたりして、空気の通路の開閉を
行い空気の供給および排出動作をなす構造のもので、図
３のように空気を供給するポートＣとアクチュエータに
空気を送り込むポートＤと、さらに排気ポートＥとの三
つのポートを有しているとき、弁体Ａが完全に弁座Ｂに
密接していない場合、すなわち弁体Ａが弁座Ｂを閉塞し
ない状態で停止すると、供給ポートＣと排気ポートＥと
アクチュエータへのポートＤとが連通状態となり、空圧
信号のアクチュエータへの発信が不可能となる欠点があ
る。

【０００３】また排気ポートＥの閉塞速度が弁体Ａの運
動速度のみに依存しているため鋭敏な弁体Ａの作動を期
待し得ない問題点が存する。

【０００４】またパイロットバルブは通常シリンダの両
端に設けられ、前記バルブの弁棒がシリンダの上死点と
下死点においてピストンに接触することにより、弁体を
往復移動させる構造であって、弁体がスプール形状のも
のの場合には、スプールの移動量をかなり大きくしなけ
ればならないという欠点が存するし、またエア洩れ防止
のため、スプールに配設されたシールが、エア通路孔を
通過するため、シールが短時間で破損したり、エア中の
水分や塵埃のために摩耗が促進される問題点が存する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の有する
諸問題に鑑み、本発明は、弁体に装置されるバネ等の弾
発力を利用し、弁体を俊敏に移動させることができ、従
来のポペット弁のごとく全ポートが開放されて連通状態
になることがなく、閉塞あるいは開放作動が完全であ
り、また弁棒が移動直後に停止することがあっても空圧
信号の発信が不能となることなく正確にして敏速な作動
が保証できるものであり、更に機構が簡単で摩耗部分が
ほとんどなく、価格も安く耐用期間の長いパイロットバ
ルブを提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、請求項１の発明では、ポペット弁タイプであって、
シリンダ主体を大径シリンダの両端に、第１，第２の小
径シリンダが連通接続され、該大径シリンダの両端の第
１，第２の小径シリンダを囲む両端面に、第１，第２の
弁座が形成されている構造とした。

【０００７】大径シリンダ内には、前記第１，第２の両
弁座に対向する第１，第２の弁体を配置し、両弁体の間
に、それぞれ対向する弁座に向かう弾圧力を作用させる
弁体バネを配置した。

【０００８】第１の小径シリンダを摺動自在に、気密に
貫通して大径シリンダ内に延び、前記第１，第２の弁体
を摺動自在に気密に貫通して第２の小径シリンダ側へ達
する弁棒を設け、第２の小径シリンダの奥端面と、該小
径シリンダ側へ達している弁棒端部との間に弁棒バネを
介装し、該弁棒と第２の弁座に対向する第２の弁体と
に、第１の小径シリンダに向かう弾圧力を作用させた。

【０００９】前記弁棒には、第１の小径シリンダの奥端
面と第１の弁体との間に位置し、第１の小径シリンダの
内径より小径の外径を有するフランジを設け、第１の小
径シリンダ外へ突出する弁棒端を受動部とした。

【００１０】また大径シリンダおよび第１，第２の小径
シリンダにはそれぞれポートを形成した。

【００１１】更に弁棒バネは、弁体バネよりバネ常数を
大きく設定し、弁棒バネと弁体バネとのバネ常数の差に
より第１の弁座に第１の弁体が密接し、弁棒の前記フラ
ンジが第１の小径シリンダの奥端面に密接していると
き、第２の弁体は、前記バネ常数の差により、第２の弁
座から離間させられ、その離間長さは、弁棒の前記フラ
ンジと第１の弁体との間の間隔部の長さより短く設定さ
れているという構成としている。

【００１２】

【作用】本発明請求項１の構成の前記パイロットバルブ
はポペット弁タイプであって、エアモータ駆動用シリン
ダの両端に配設され、前記シリンダのピストンの上死点
および下死点において、前記ピストンの端面が前記バル
ブの弁棒端の受動部に接触することによって、空圧信号
が発信されるが、前記受動部にピストンの端面による作
用のない場合は、第１の弁体は第１の弁座に密接し、第
２の弁体は第２の弁座から離れ、大径シリンダと第２の
小径シリンダとは大気に連通されている。

【００１３】第１の小径シリンダに配設されたポート１
４はエア源からのエア回路に接続され、また大径シリン
ダにはエアモータ駆動用シリンダに接続するポート１２
が配設されており、第２の小径シリンダ４に配設された
ポート２３は排気ポートでバルブ内の残溜エアの排出用
とされている。

【００１４】前記一方のパイロットバルブの動作に対し
他方のパイロットバルブの動作も対称的な位相差をもっ
て、前記シリンダに対して同一の動作を行うので、以降
一方のパイロットバルブの作用について述べる。

【００１５】前記エアモータ駆動用シリンダのピストン
の上死点において、前記パイロットバルブの弁棒端たる
受動部がピストンに接触して移動すると、バネ常数の大
きい弁棒バネが圧縮され、該弁棒バネの弁体バネに対す
る弾圧力が解除されるから、弁体バネの弾圧力により、
排気弁たる第２の弁体により、第２の弁座が速やかに閉
塞され、大径シリンダからのエアの排出が遮断される。

【００１６】さらに弁棒が上昇すると弁棒のフランジに
より弁体バネが圧縮され、エアの供給弁たる第１の弁体
が開いて、供給ポートへエア源のエアが供給され、つい
で大径シリンダへ供給されると、該シリンダのポートか
ら発信された空圧信号が切り換えバルブに作用し、スプ
ールバルブが移動することにより、駆動用シリンダの一
方のポートへエアの供給が行われる。

【００１７】従って弁棒が移動終止点に達する前に停止
することがあっても、排気弁に相当する第２の弁体は前
記弁体バネの作用により、第２の弁座に密接し、エアの
排出は停止されているので、空圧信号の発信が不能とな
る恐れはなく、またピストンの反対側の空気室のエアは
他方のポートより排出が行われピストンが下降する。

【００１８】前記ピストンが下降を始めると、弁棒バネ
の弾圧力により弁棒も下降し、排気弁たる第２の弁体が
開いてパイロットエアを排出し、次に弁体バネの弾発力
によって供給弁たる第１の弁体が閉じて第１の弁座の閉
塞が俊敏に行われる。

【００１９】前述の弁体の移動は弁棒バネ，弁体バネの
弾発力によって行われるので、俊敏であり、空気圧によ
る信号の発信が鋭敏に行われる。

【００２０】前記ピストンが下死点付近に達すると、前
述の作用と同様な動作によって、ピストンの上昇工程に
移り、エア回路の切り換え動作が繰り返し行われ、ピス
トンは継続して往復運動する。

【００２１】また第２の弁体の第２の弁座への密接ある
いは離間動作の若干後に、第１の弁体の第１の弁座への
密接あるいは離間が行われるので、両弁体が同時に弁座
に密接したり離間することがないので、従来のバルブの
ごとく、全ポートが開放される事態の発生はない。

【００２２】

【実施例】図１，図２は請求項１の発明の実施例の構造
の概要を示すもので、図１に示すごとく、実施例のパイ
ロットバルブ１はポペット弁タイプであって、大径シリ
ンダ２を中心に、該大径シリンダ１の両端に、第１，第
２の小径シリンダ３，４が連通接続されている。

【００２３】大径シリンダ２には、前記第１，第２の小
径シリンダ３，４を囲む両端面に、給気弁座たる第１弁
座５と排気弁座たる第２弁座６が形成されているシリン
ダ主体１５と、該大径シリンダ２内に配置され、前記第
１，第２の両弁座５，６に対向する給気弁たる第１の弁
体７と排気弁たる第２の弁体８と、前記第１の弁体７と
第２の弁体８との間に介装され、両弁体７，８に対して
それぞれ前記第１，第２の弁座５，６に向かう弾圧力を
作用させているコイル形状の弁体バネ９とが配置されて
いる。

【００２４】弁棒１０が第１の小径シリンダ３の中心を
摺動自在にかつ気密性を有して貫通し、前記大径シリン
ダ２内に延設され、該弁棒１０は、さらに前記第１，第
２の弁体７，８を摺動自在に気密性を有して貫通し、前
記第２の小径シリンダ４側へ達している。

【００２５】前記第１，第２の両弁体７，８のそれぞれ
中心部および第１の小径シリンダ３の支持部には該弁棒
１０を摺動自在ならしめるため、摩擦係数が少なく、耐
摩耗性を有するスライドメタル１１が配設されており、
前記両弁体７，８の密接端面には、前記両弁座５，６に
対し、前記弁体バネ９の弾圧力により容易に密接し易
く、しかも耐摩耗性のあるニトリルゴム等のパッキン材
３１が焼付け，圧着加工されている。

【００２６】前記シリンダ主体１５の円筒部分には、シ
リンダポート１２が削設され、該ポート１２は図２に示
される切換バルブ１３に接続され、また該切換バルブ１
３は後述される第１の小径シリンダ３の給気ポート１４
にも接続され、シリンダ主体１５は、前記第１，第２の
弁体７，８を介して、給排気の主要回路の部分とされて
いる。またシリンダ主体１５の外周部にはＯリングが配
設されており、パイロットバルブ１の取付に供せられて
いる。

【００２７】前記弁棒１０には第１の小径シリンダ３の
奥端面１６と第１の弁体７との間に位置し、第１の小径
シリンダ３の内径より小径の外径を有するフランジ１７
が形成されており、また第１の小径シリンダ３外へ突出
する弁棒端は受動部１８とされている。

【００２８】図２に示されるごとく、エアモータ用シリ
ンダ３３の上下両端面１９，１９に前記パイロットバル
ブ１が装着された場合、前記受動部１８がピストン２０
に接触して移動すると、弁棒１０が作動し、空圧信号を
発信することになる。

【００２９】前記第２の小径シリンダ４の奥端面３２
と、該小径シリンダ４側に達している弁棒端部に嵌着さ
れているバネ受座２１との間には、弁棒バネ２２が介装
されており、該弁棒バネ２２は前記弁体バネ９よりも、
バネ常数が大きく設定されており、前記弁棒１０と第２
の弁座６に対向する第２の弁体８とに対して第１の小径
シリンダ３に向かう弾圧力を作用させている。

【００３０】また弁棒バネ２２と弁体バネ９とのバネ常
数の差により、、第１の弁座５に第１の弁体７が密接
し、弁棒１０のフランジ１７が第１の小径シリンダ３の
奥端面１６に密接しているとき、第２の弁体８は前記バ
ネ常数の差により、第２の弁座６から離間させられてお
り、その離間長さＬは、前記フランジ１７と第１の弁体
７の端面との間の間隔部の長さＨより短く設定されてい
る。

【００３１】従って、前記弁棒１０の受動部１８が外力
の作用を受けていないときは、第２の小径シリンダ１４
内の弁棒バネ２２の弾圧力により、弁棒１０のフランジ
１７が前記第１の小径シリンダ３の奥端面１６に密接
し、バネ常数の差により第２の弁体８は弾圧力により圧
縮されるので、第２の弁体８は第２の弁座６より離間さ
れ、他方第１の弁体７は第１の弁座５に密接されるから
エアの供給は遮断され、大径シリンダ２の残溜エアは第
２の小径シリンダ４の排気ポート２３より排出される。

【００３２】前記大径シリンダ２と第１の小径シリンダ
３とは一体形状のブランクから加工し、大径シリンダ２
の一方の端面に第１の小径シリンダ３を連通させた形状
としてもよく、他方第２の小径シリンダ４については、
第１，第２の弁体７，８、弁棒１０ならびに弁体バネ９
を大径シリンダ２に装着後、大径シリンダ２の外形と共
にナット３０にて水密に締結し、パイロットバルブ１を
形成したものである。

【００３３】図２は実施例のパイロットバルブ１がエア
モータ駆動用シリンダ３３の両端に配設され、前記シリ
ンダ３３のピストン２０の上死点および下死点におい
て、前記バルブ１の弁棒１０の受動部１８に、ピストン
２０の端面が接触することによって、空気信号が発信さ
れ、エア回路に配設された切換バルブ１３はパイロット
バルブ１のポート１２からの排出エアがパイロット圧と
して切換バルブ１３のスプール２４を図中矢印ＸーＸ方
向へ移動させることにより、エア源Ｙからのエアは入力
ポート２５から出力ポート２６を経て前記シリンダ１７
の供給ポート２７に供給され、ピストン２０を下方に移
動させる。ピストン２０の反対側の排出ポート２８は、
前記切換バルブ１３の戻りポート２９に連結されてい
る。

【００３４】このとき、パイロットバルブ１の供給ポー
ト１４はエア源Ｙと接続しており、第２の弁体８の閉塞
と第１の弁体７の開放とによってポート１４とポート１
２とを接続されており、他方第２の小径シリンダ４のポ
ート２３から残溜エアが排出される。

【００３５】ピストン２０が下方に到達すれば、同様に
下側のパイロットバルブ１が作動し、同様なエア回路が
成立する。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上説明した構成のものであ
り、請求項１の発明によれば、第１，第２の小径シリン
ダの弁座の閉塞あるいは開放は、共に弁体，弁棒の両バ
ネの弾圧力で行われるので、弁棒の僅少な移動でも弁体
の移動が俊敏であり、鋭敏な空気信号の発信が可能とな
る効果を奏せしめるものである。

【００３７】弁棒が離間長さＬ以上の移動を行えば、弁
体は弁体バネあるいは弁棒バネの弾圧力で第１，第２の
小径シリンダの弁座の閉塞あるいは開放を行いうるの
で、弁棒が前記移動直後に停止することがあっても空気
信号発信が不能となる恐れはなく、正確な作動を保証で
きる効果もある。

【００３８】また第２の弁体の第２の弁座への密接ある
いは離間の若干後に第１の弁体の第１の弁座への密接あ
るいは離間が行われるので、両弁体が同時に弁座に密接
したり、弁座から離間することがなく、従来装置のごと
く全ポートが開放されるという不正確な作動を完全に防
止でき、常に正確な空気信号を発信しうる効果がある。

【００３９】さらに機構が簡単で摩耗部分が殆どないの
で廉価に耐用期間の長いパイロットバルブを提供できる
利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施の一例の略示断面図であ
る。

【図２】図１に示すものを組み入れたパイロットバルブ
式エアモータ回路図である。

【図３】従来のものの略示断面図である。

【符号の説明】 ２ 大径シリンダ ３ 第１の小径シリンダ ４ 第２の小径シリンダ ５ 第１の弁座 ６ 第２の弁座 ７ 第１の弁体 ８ 第２の弁体 ９ 弁体バネ １０ 弁棒 １２，１４，２３ ポート １６ 奥端面 １７ フランジ １８ 受動部 ２２ 弁棒バネ ３２ 奥端面 Ｌ 離間長さ Ｈ 間隔部の長さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポペット弁タイプであって、 1) 大径シリンダの両端に、第１，第２の小径シリンダ
   が連通接続され、該大径シリンダの両端の第１，第２の
   小径シリンダを囲む両端面に、第１，第２の弁座が形成
   されているシリンダ主体と、 2) 大径シリンダ内に配置され、前記第１，第２の両弁
   座に対向する第１，第２の弁体と、 3) 前記第１，第２の弁体間に介装され、両弁体に、そ
   れぞれの対向する弁座に向かう弾圧力を作用させている
   弁体バネと、 4) 第１の小径シリンダを摺動自在に、気密に貫通して
   大径シリンダ内に延び、前記第１，第２の弁体を摺動自
   在に気密に貫通して第２の小径シリンダ側へ達する弁棒
   と、 5) 第２の小径シリンダの奥端面と、該小径シリンダ側
   へ達している弁棒端部との間に介装され、該弁棒と第２
   の弁座に対向する第２の弁体とに、第１の小径シリンダ
   に向かう弾圧力を作用させている弁棒バネと、 6) 弁棒に形成されたフランジで、第１の小径シリンダ
   の奥端面と第１の弁体との間に位置し、第１の小径シリ
   ンダの内径より小径の外径を有するフランジと、 7) 第１の小径シリンダ外へ突出する弁棒端たる受動部
   と、 8) 大径シリンダおよび第１，第２の小径シリンダに開
   設されたポートとを有すると共に、 9) 弁棒バネは弁体バネよりバネ常数が大きく設定され
   ており、 10) 弁棒バネと弁体バネとのバネ常数の差により、第１
   の弁座に第１の弁体が密接し、弁棒の前記フランジが第
   １の小径シリンダの奥端面に密接しているとき、第２の
   弁体は、前記バネ常数の差により、第２の弁座から離間
   させられており、その離間長さは、弁棒の前記フランジ
   と第１の弁体との間の間隔部の長さより短く設定されて
   いることを特徴とする空気圧機器用パイロットバルブ。