JPH086827B2 - スプールのノッチ形状及びノッチ加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液圧機械、建設機械、
産業車両、特殊車両など、液圧の切換え操作によって作
動する機構を備えたものにおいて、その切換え操作に利
用されるスプールのノッチ形状及びノッチ加工方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】スプールは、周知のように、スリーブ内
周に嵌合するランド部と、このランド部の谷間に形成さ
れる切換部とからなり、該スプールを軸心方向に移動さ
せることによってスリーブとの相対位置を換え、これに
より切換部を選択的にスリ−ブ側に設けられたポ−トに
開口して流路切換を実現するものである。例えば、第８
図に示す切換弁では、スプール１０１のランド部１０２
上、４箇所に切換部１０３、１０４、１０５、１０６が
設けてあり、スリーブ内周には少なくともＰ（高圧）ポ
ート、Ａポート及びＢポートが開口している。例えば、
このスプール１０１の両端切換部１０３、１０６が有す
る機能について説明すると、該スプール１０１が右行し
た場合に左切換部１０３を通じてＰポートをＡポートに
連通させ、該スプール１０１が左行した場合に右切換部
１０６を通じてＰポートをＢポートに連通させる役割を
なしている。

【０００３】ところで、このような構成により、Ａ、Ｂ
両ポートを例えば復動シリンダの対向する圧力室にそれ
ぞれ接続した場合を考えると、スプール１０１が右行ま
たは左行した場合に、所定距離移動後に急激に切換部１
０３または１０６がＰポ−トに開口し、Ａポ−トまたは
Ｂポ−トから対応する圧力室に急激に圧液が導入される
ことになる。このため、図示スプール１０１は、シリン
ダを急俊に駆動できる点では優れるが、インチング操作
や円滑な操作が必要な用途には不向きとなる。

【０００４】そこで、そのような用途に対しては、従来
からスプ−ル１０１に第９図及び第１０図に示すような
ノッチ１０７を設けておくことが常套手段となってい
る。第９図は前記スプール１０１の左切換部１０３周辺
に相当する平面図であり、第１０図は同正面図である。
このようなノッチ１０７を設けておくと、例えばスプー
ル１０１が右行し始めた際に、Ｐポートが切換部１０３
を通じてＡポートに完全に連通する前に先ずノッチ１０
７の終端１０７ａ側から徐々にランド部１０２での絞り
効果を低減させていくことになり、スプ−ル１０１にイ
ンチング機能を持たせることが可能になる。なお、右切
換部１０６に対してノッチを設ける場合はノッチは切換
部１０６に対して左側のランド部１０２に設けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなノッチ１０７を設ける場合、一般に旋盤による加工
が困難で、スプ−ル製作の後加工として汎用フライスか
専用機かによって処理しなければならない。しかして、
フライス加工を行う場合は、第１０図中想像線で示すよ
うな円盤状カッタ１０５を用い、スプ−ル１０１の軸心
方向に所定の切込み量で送り操作を行うため、出来上が
るノッチ形状は第９図に示すように平面視矩形で、ノッ
チ幅ｗがカッタ１０５の厚みに対応して一定となる。こ
のため、ノッチ１０７の終端１０７ａがスリ−ブのＰポ
−トと連通する際に、開口面積はノッチ幅ｗ×スプ−ル
移動距離に比例して比較的速い速度で増大していき、イ
ンチング操作に要求される十分に緩やかな開口面積変化
をつけることが難しい問題を生じる。しかも、カッタ１
０５の切込み量によって、ノッチ１０７の横断面積が決
まると同時にカッタ１０５の半径に沿って切上げられる
ノッチ終端１０７ａの形状も一義的に決まるため、自由
な特性のノッチを製作することが困難な問題も伴う。一
方、緩やかな開口面積変化をつけるために平面視Ｖ形の
ノッチ（図示せず）を製作する場合もあるが、このよう
なノッチを正確に加工するためには技能的な熟練を必要
とし、工数とコストの面で極めて大きな負担を強いられ
ることが当業者間に知られている。さらに、ノッチ１０
７から流出する流体は第１１図に示すように噴出角θの
余弦に比例した流体軸力、いわゆるフローフォースＦを
スプ−ル１０１に作用させるが、図示のようにカッタ１
０５によって切上げられるノッチ終端１０７ａではカッ
タ１０５の径を小さくできない事情から噴出角θが小さ
く、従ってスプ−ル１０１に作用するフロ−フォ−スＦ
が大きくなり、制御の精度や安定性を損ない易い問題を
生じる。

【０００６】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、これらの課題を有効に解決すること
のできるスプールのノッチ形状及びノッチ加工方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような手段を講じたものである。

【０００８】先ず、スプールのノッチ形状としては、ス
プールのランド部に設けられ始端を切換部に開放したも
のであって、第１の斜面と第２の斜面の間に開口する横
断面Ｖ字形をなし、第１の斜面は終端まで面一であるが
第２の斜面は終端が第１の斜面側に湾曲して切上げられ
ていることを特徴とする。

【０００９】また、そのようなノッチの加工方法として
は、エンドミルを、その軸心がスプールの軸心と直交す
る中心位置を基準にして両軸心に垂直な方向へオフセッ
トした位置に配設し、その位置から所定の切込み量でス
プールの軸心に沿ってランド部方向にエンドミルの相対
的な送り動作を行い、しかる後、エンドミルをスプ−ル
から離反させることを特徴とする。

【００１０】

【作用】このようなノッチ形状であると、ノッチ切込み
の終端は第２の斜面が第１の斜面側に湾曲するにつれて
幅が狭く、底が浅くなっていく。このため、このスプー
ルをスリーブに嵌合させると、ノッチ切込みの終端から
切換部側に向かって極めて緩やかにポ−トとの開口面積
を増大させていくことができる。

【００１１】また、このようなノッチ加工方法である
と、スプールの軸心方向に沿ってエンドミルの送り動作
を行った場合に、エンドミルの先端端面が通過する位置
に第１の斜面が形成され、エンドミルの先端外周が通過
する位置に第２の斜面が形成されることになる。このた
め、第１の斜面は終端まで面一となるが、第２の斜面は
終端がエンドミルの半径に沿って第１の斜面側に湾曲し
た形状に切上げられる。しかも、これによるノッチの形
状はエンドミルのオフセット位置と切込み量の２つの独
立した要素によって決定されるため、それらの組み合わ
せによってノッチの横断面積を自在にコントロ−ルする
ことができ、ノッチ終端の形状をノッチの横断面積とは
別個に調整することも可能になる。その上、エンドミル
はフライス加工用カッタに比べて半径が小さいので、ノ
ッチ終端における噴出角を大きくすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図を
参照して説明する。

【００１３】この実施例に係るスプール１は、第１図に
示すように、ランド部２に設けられ始端３ａを切換部４
に開放したノッチ３を有している。そのノッチ３は、第
１の斜面３ｂと第２の斜面３ｃの間に開口する横断面Ｖ
字形をなし、第１の斜面３ｂがスプール１の軸心ｍ方向
に沿って終端３ｄまで面一に伸びるのに対して、第２の
斜面３ｃは終端３ｄが第１の斜面３ｂ側に湾曲して切上
げられている。

【００１４】このようなノッチ形状であると、ノッチ３
の切込み方向に沿って終端３ｄに近付くほど、第２の斜
面３ｃと第１の斜面３ｂとの間の幅が狭くなり、また、
両斜面３ｂ、３ｃが交叉した位置に形成されるノッチ底
３ｅが浅くなっていく。このため、このスプール１を例
えば第８図に示したスプ−ルに代替して使用すると、切
込み終端３ｄから始端３ａ側に向かって徐々にＰポ−ト
との開口面積を増大させていくことになり、Ｖ形ノッチ
とほぼ同等のインチング機能を発揮することができる。

【００１５】一方、本実施例ではこのようなノッチを加
工するために、ＮＣ旋盤に一般に備えられているミ−リ
ング機能を利用して、先ず、第２図及び第３図に示すよ
うに、エンドミル５を軸心ｎがスプール１の軸心ｍと直
交する中心位置Ａを基準にして両軸心ｍ、ｎに垂直な方
向へ距離ｌだけオフセットした位置Ｂに配設する。そし
て、その位置Ｂから、第３図に示すようにスプ−ル１の
ランド部２に対する切込み深さｄを保ち、スプール１の
軸心ｍに沿って第４図及び第５図に示すようにランド部
２方向（矢示Ｙ方向）にエンドミル５の送り操作を行
う。しかる後、エンドミル５をスプール１から離反させ
（第５図中矢示Ｚ方向）、スプ−ル１を９０°回転させ
た後に、次のノッチの加工に移る。

【００１６】このようなノッチ加工方法であると、エン
ドミル５の送り動作とともに、エンドミル５の先端面５
ａが通過する位置に第１の斜面３ｂが形成され、エンド
ミル５の先端外周５ｂが通過する位置に第２の斜面３ｃ
が形成されることになる。このため、第１の斜面３ｂは
終端３ｄまで面一となるが、第２の斜面３ｃは第１図及
び第４図に示すように終端３ｄがエンドミル５の外周５
ｂに沿って第１の斜面３ｂ側に湾曲して切り上げられる
ことになる。しかも、ノッチ３の形状はエンドミル５の
オフセット位置Ｂと切込み量ｄの２つの独立した要素に
よって決定されるため、それらの組み合わせによってノ
ッチ３の横断面積を自在にコントロ−ルすることが可能
になり、ノッチ終端３ｄの形状をノッチ３の横断面積と
は別個に調整することも可能になる。さらに、ノッチ３
の縦断面は第６図に示されるように、終端３ｄが、フラ
イス加工用カッタに比べれば遥かに小さいエンドミル５
の半径に沿って切上げられられることになる。このた
め、流体の噴出角θが従来に比べて大きく、従って噴出
角θの余弦で表されるフロ−フォ−スＦが小さくなり、
制御の精度や安定性を向上させることが可能になる。

【００１７】以上、本発明の一実施例について説明した
が、オフセット位置や切込み量を変更すれば、多様なノ
ッチ形状を実現することができる。また、本発明を利用
して、１つのノッチに対し、オフセット位置や切込み量
を変えて数回の加工を施せば、階段状の断面積変化を伴
うノッチ形状を実現することもでき、微妙な断面積変化
が必要な用途に有効となる。さらに、エンドミルを固定
とし、スプールを可動として加工してもよい。さらにま
た、上記実施例においてエンドミル５のオフセット量を
小さくすると、第７図に示すように噴出角θが９０°あ
るいはそれ以上となるように加工することもでき、フロ
−フォ−スを完全に相殺することも可能となる。その
他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に記載したノッチ形状による
と、ポートとの開口面積を極めて緩やかに増大させてい
くことができるというノッチとしての望ましい機能に加
えて、エンドミルをスプールに切り込んで軸心方向に走
査させた際に出来る溝形状に合致するため、請求項２に
記載したエンドミル工法を適用し、スプールの後加工と
して同一機上で１つのノッチに対して基本的に１回の加
工工程を行うだけで作業を完了し得るものとなる。この
ため、Ｖ形ノッチに比べて工数及びコストを大幅に削減
し得るノッチ形状を与えるという意味において格別な効
果を奏するものとなる。その上に、第２の斜面の終端が
第１の斜面側に湾曲して切り上げられていると、その湾
曲度を大きくすることによって９０°若しくはそれ以上
の噴出角を実現することができるため、フローフォース
を完全に相殺するノッチ形状を与えるという点において
もＶ形ノッチ等では得られない格別な効果となり得るも
のである。また、請求項２に記載したノッチ加工工法に
よると、請求項１に記載したノッチを１回の走査のみに
よって加工することができ、従来の複数工程を経て制作
されるＶ形ノッチ等と比べて工数及びコストを大幅に削
減することができるという優れた効果が奏されるものと
なる。その上、このようなエンドミル工法によると、オ
フセット量や切込み量を変更するだけで、多様なノッチ
形状を実現することができるので、ノッチの横断面積や
終端の形状を容易にコントロールすることができ、設計
の自由度の向上と、同一特性のノッチを制作する際の再
現性の向上とを図ることも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、ノッチ形状の斜視
図。

【図２】本発明の一実施例を示し、ノッチ加工時の斜視
図。

【図３】本発明の一実施例を示し、ノッチ加工時のスプ
−ル横縦断面。

【図４】本発明の一実施例を示し、ノッチ加工時のスプ
−ル平面図。

【図５】本発明の一実施例を示し、ノッチ加工時のスプ
−ル正面図。

【図６】本発明の一実施例を示し、フロ−フォ−スの説
明図。

【図７】本発明の他の実施例を示し、第６図に対応する
説明図。

【図８】従来例を示し、一般的な切換弁の断面図。

【図９】従来例を示し、第４図相当のスプ−ル平面図。

【図１０】従来例を示し、第５図相当のスプ−ル正面
図。

【図１１】従来例を示し、第６図相当の説明図。

【符号の説明】

１…スプ−ル ２…ランド部 ３…ノッチ ３ａ…始端 ３ｂ…第１の斜面 ３ｃ…第２の斜面 ３ｄ…終端 ４…切換部 ５…エンドミル Ａ…中心位置 Ｂ…オフセット位置 ｄ…切込み量 ｍ…スプ−ルの軸心 ｎ…エンドミルの軸心

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スプールのランド部に設けられ始端を切換
   部に開放したノッチであって、第１の斜面と第２の斜面
   の間に開口する横断面Ｖ字形をなし、第１の斜面は終端
   まで面一であるが第２の斜面は終端が第１の斜面側に湾
   曲して切上げられていることを特徴とするスプールのノ
   ッチ形状。
2. 【請求項２】エンドミルを、その軸心がスプールの軸心
   と直交する中心位置を基準にして両軸心に垂直な方向へ
   オフセットした位置に配設し、その位置から所定の切込
   み量でスプールの軸心に沿ってランド部方向にエンドミ
   ルの相対的な送り動作を行い、しかる後、エンドミルを
   スプ−ルから離反させることを特徴とするスプ−ルのノ
   ッチ加工方法。