JPH09280398A - 自律閉型油圧用流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 大量の作動油を簡便な構造で流量制御でき、
かつ、緊急時の自動的に閉止できる流量制御弁を提案す
る。 【解決手段】 マニホールド１３２内に軸方向円柱状に
穿設された弁室にスプール１３６を前後進摺動自在に配
設するとともに、スプールの前進限位置で遮断され後退
位置では弁室前方に連通し、後退量に応じて流体流量が
調整される流体の流入口１５０をマニホールドに設ける
とともに、弁室の最前方端部に流体の排出口１６０を設
け、前方弁室１３８ａと後方弁室１３８ｂを連絡するパ
イロット通路１３６ａをスプール内に穿設するととも
に、スプールの中心部軸方向に前方弁室側に大径で後方
弁室側に小径なる段付透孔を設けて、段付透孔の径にそ
れぞれ一致する大径部と小径部を有し、小径部内の軸方
向に大径部後方の空気抜き穴１４０ｃを設けるととも
に、小径部がマニホールドに連結される段付ロッド１４
０をスプールと摺動自在に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の自律閉型油圧用流量
制御弁は、たとえばダイカストマシンなどの射出装置の
油圧回路に使用され、比較的大容量の流量を制御し、か
つ、開閉弁の機能も兼ね備えるとともに、緊急時に自動
的に流体流路を遮断する自律閉型油圧用流量制御弁（流
量調整弁）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえば、ダイカストマシン
の射出シリンダの油圧回路に、実公昭６１−４０９９６
号公報、特公平２−３４７０８号公報に記載されている
流量調整弁を組み込んで使用することが知られている。

【０００３】この流量調整弁１は、図４に示すように、
弁スプール３１をバルブボディ（マニホールド２９）の
弁室３０内に摺動自在に設けた流量調整弁であって、弁
室３０の軸線方向の一端側に入口を設け、軸線と直角方
向に出口を設け、弁室３０を形成しているバルブボディ
（マニホールド２９）の内周面の出口部に環状の流通穴
３３、３４を設け、弁室３０の軸線方向の他端部を弁室
外と遮断した密封構造にし、弁室３０内には、弁スプー
ル３１を軸線方向に前後進させることにより、弁スプー
ル３１の先端部の外周面で前記出口部を環状流通穴３
３、３４を開いたり閉じたりするように弁スプール３１
の外周面を弁室内周面に密封させて設け、弁スプール３
１の中央部外周面には、弁スプール３１の外周面外側に
設けられている貫通穴３１ａに連通した状態で環状の溝
３２が形成されるとともに、弁スプール３１によって、
弁室３０を、入口がある第１室３０ａと入口がある側と
は反対側の第２室３０ｂとに分け、弁スプール３１の外
周面に近い内部で軸線方向に伸びている貫通穴３１ａを
設け、弁スプール３１の反入口側の第２室３０ｂ外まで
軸線方向に伸びた弁軸２８を弁スプール３１に取り付
け、弁軸２８の他端は、ボールねじ軸１７と螺合するボ
ールナット１９と接合される。ボールねじ軸１７はその
外側に取り付けた歯車１８およびこれに噛合する歯車１
４を介して、たとえばサーボモータやパルスモータなど
のモータ６により回転駆動される。

【０００４】このように構成された流量調整弁１は、運
転停止時は弁スプール３１が図面左方の前進限に位置
し、マニホールド２９の流通穴３３、３４と第１室３０
ａおよび弁スプール３１の溝３２とは遮断されている。
この状態で低速射出開始の指令が出て、低速射出速度の
指令がなされると、その指令がモータ６に加わり、所定
角度回転され、軸１３、歯車１４、歯車１８を介して軸
１７が回転駆動され、軸１７とボールナット１９との間
に設けられたボールねじ機構が働きボールナット１９が
後退する。ボールナット１９の後退とともにこれと一体
化されたスプール３１が後退し、まず、溝３２が流通穴
３４と連通した状態となり、弁スプール３１の側端側の
弁室３０側に導入されている１次側の作動油は溝３２を
経由して流通穴３４に流れ込み、図示しない射出シリン
ダへ供給され、低速射出が開始される。このときの溝３
２と流通穴３４との流通程度、すなわち、作動油流量が
スプール３１の後退量で制御される。これと同様に、高
速射出指令が出たときには、スプール３１がさらに大き
く後退し、マニホールド２９内で枝分かれしたもう一方
の流通穴３３にも連通する結果、作動油流量は一挙に拡
大し、この大量の作動油を供給された射出シリンダのピ
ストンロッドは高速移動し、高速射出が実施される。

【０００５】このように、この流量調整弁１は、１個の
コンパクトな弁で低速射出用の流量調整弁と開閉弁およ
び高速射出用の調整弁と開閉弁の４つの弁を同時に兼ね
備え、比較的小さな駆動力と弁開状態保持力により、円
滑な素早い動作を行ない得るものであり、それなりに実
用価値の高いものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示す流量調整弁１においては、マニホールド３１内に分
岐した２つの流通穴３３、３４を設けたり、弁スプール
３１に溝３２を設けるため、鋳造費や加工費などの製造
費用が高くなってコスト高を招くので量産に不向きであ
り、また、スプール前面側の受圧面積がスプール背面側
の受圧面積よりも構造上大きくなっているので、たとえ
ば停電や駆動系の故障などの緊急時に、マニホールド内
のスプールが内部の作動油圧により後退方向に移動する
結果、作動油の連通を遮断することが出来ず、支障を来
す。本発明では、このような問題を解消し、より簡単な
構造で大量の作動油流量を制御できるとともに、緊急時
にその流路を遮断できる流量調整弁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】このような課題を解決す
るために、本発明においては、第１の発明では、サーボ
モータおよびボールねじ機構の組合せ、または、油圧シ
リンダによって前後進駆動されるスプールの移動位置に
より流体流量を制御し、かつ、緊急時に流体流路を自動
的に遮断する自律閉型油圧用流量制御弁であって、マニ
ホールド内に軸方向円柱状に穿設された弁室にスプール
を前後進摺動自在に配設するとともに、該スプールの前
進限位置では該スプールによって遮断され、該スプール
の後退位置では前記弁室前方に連通し、該スプールの後
退量に応じて流体流量が調整される流体の流入口を該マ
ニホールドに設けるとともに、該弁室の最前方端部に流
体の排出口を設け、かつ、該スプールによって分断され
る前方弁室と後方弁室を連絡する作動油のパイロット通
路を該スプール内に穿設するとともに、該スプールの中
心部軸方向に前記前方弁室側に大径で前記後方弁室側に
小径なる段付透孔を設けて、該段付透孔の大径および小
径にそれぞれ一致する大径部と小径部を有し、該小径部
内の軸方向に該大径部後方に存在する空気をマニホール
ド外部へ排気する空気抜き穴を設けるとともに、該小径
部が該後方弁室の背後のマニホールドに連結されてなる
該スプールと摺動自在な段付ロッドを該段付透孔内に嵌
装して配設した構成とした。また、第２の発明では、第
１の発明におけるスプールを、サーボモータと組み合わ
されたボールねじ機構のボールナットに連結ロッドを介
して連結され前後進自在とした。さらに、第３の発明で
は、第１の発明におけるスプールを、マニホールドの背
後に設置された油圧シリンダのピストンロッドに連結し
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明においては、サーボモータ
およびボールねじ機構の組合せ、または、油圧シリンダ
によって前後進駆動されるスプールの移動位置により流
体流量を制御し、かつ、緊急時に流体流路を自動的に遮
断する自律閉型油圧用流量制御弁であって、マニホール
ド内に軸方向円柱状に穿設された弁室にスプールを前後
進摺動自在に配設するとともに、該スプールの前進限位
置では該スプールによって遮断され、該スプールの後退
位置では前記弁室前方に連通し、該スプールの後退量に
応じて流体流量が調整される流体の流入口を該マニホー
ルドに設けるとともに、該弁室の最前方端部に流体の排
出口を設け、かつ、該スプールによって分断される前方
弁室と後方弁室を連絡する作動油のパイロット通路を該
スプール内に穿設するとともに、該スプールの中心部軸
方向に前記前方弁室側に大径で前記後方弁室側に小径な
る段付透孔を設けて、該段付透孔の大径および小径にそ
れぞれ一致する大径部と小径部を有し該小径部内の軸方
向に該大径部後方に存在する空気をマニホールド外部へ
排気する空気抜き穴を設けるとともに該小径部が該後方
弁室の背後のマニホールドに連結されてなる該スプール
と摺動自在な段付ロッドを該段付透孔内に嵌装して配設
した構成としてある。したがって、スプールを高速で任
意の位置に移動することによって、大量の作動油の連通
遮断が可能となり、かつ、スプール前面側の受圧面積が
スプール背面側の受圧面積よりも小さく構成されてお
り、パイロット通路により等圧とされた前方弁室の作動
油圧によるスプール後退力よりも後方弁室の作動油圧に
よるスプール前進力の方が大きくなるので駆動部の作動
力が失われたとき、スプールは全閉される。したがっ
て、比較的簡単な構造で安定した速度制御が達成され、
かつ、停電等の緊急時に流量調整弁内のスプールが自動
的に流路を閉止する位置に移動して流路を遮断するの
で、操業の安定性と信頼性が高い。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図３は、本発明の実施例に係
り、図１は流量調整弁の１実施例を示す縦断面図、図２
は図１の流量調整弁を組み込んだ油圧回路図、図３は他
の実施例を示す流量調整弁の縦断面図である。

【００１０】流量調整弁１００は、図１に示すように、
一端側に位置する駆動部１１０と流量調整部１３０に大
別され、構成される。

【００１１】駆動部１１０においては、１１４は回転量
検知装置を備えたサーボモータ（または、パルスモー
タ）であり、フレーム１１５に取り付けたサーボモータ
１１４の出力軸は、カップリング１１６を介してボール
ねじ軸１１７の一端部と連結した。このボールねじ軸１
１７の他端は後述するフランジ１３４の軸受１１７ａに
軸承される。ボールねじ軸１１７にはボールねじ軸１１
７の回転によって前後進するボールナット１１８が螺合
されており、ボールナット１１８の縁端部フランジは後
述する流量調整部１３０のスプール１３６と連結ロッド
１２０を介して接続され、ボールナット１１８とスプー
ル１３６は一体的に前後進するよう構成される。駆動方
式は上述のサーボモータやパルスモータによる回転をボ
ールねじ機構（ボールねじ軸１１７およびボールナット
１１８）による往復動変換に限らず、油圧シリンダによ
って直接にスプール１３６を前後進させる往復動機構と
してもよい。

【００１２】流量調整部１３０においては、図１に示す
ように、後端側にフランジ１３４を固設した円筒状のマ
ニホールド１３２内に穿設された空洞部からなる弁室１
３８（具体的には、前方弁室１３８ａと後方弁室１３８
ｂで構成される）を前後進自在にスプール１３６が配設
されており、スプール１３６の前進位置では、作動油流
入口１５０から入った作動油はスプール１３６に阻まれ
て流路を遮断され、一方、スプール１３６の後退位置で
は、作動油流入口１５０と作動油排出口１６０とが連通
され（図１の状態）、作動油流量はスプール１３６の後
退移動により前方弁室１３８ａに形成された間隙量によ
って制御される。すなわち、スプール１３６の後退量を
少なくすると作動油流量は小さく、後退量を大にすると
作動油流量も大になり、かつ、スプール後退量と作動油
流量とは直線比例に近似した、ある一定の関係にあるの
で、任意に作動油流量を制御できる。なお、流入口１５
０はマニホールド１３２の外周円周上に等間隔に８箇所
設けられ、排出口１６０はマニホールド１３２の前方に
軸方向に１箇所設けられる。

【００１３】スプール１３６には、前方弁室１３８ａと
後方弁室１３８ｂとを連通するパイロット通路１３６ａ
が設けられるとともに、中心部にスプール１３６を貫通
し、かつ、前方弁室側が後方弁室側より大径の段付透孔
１４２が軸方向に穿設され、段付透孔１４２の大径およ
び小径にそれぞれ一致する大径部と小径部を有し該小径
部の先端が該後方弁室の背後のマニホールド１３２に接
続するフランジ１３４に設けたネジ孔１３４ｃに螺合さ
れた段付ロッド１４０を段付透孔１４２と前後進摺動自
在に配設した。すなわち、スプール１３６は前後進移動
するとき、マニホールド１３２を摺動するばかりでな
く、段付ロッド１４０とも摺動する。段付ロッド１４０
は、大径部が中間部にオイルシールのためのパッキン１
４４を収納したピストン１４０ａであり、小径部１４０
ｂは同一直径の棒状形状をしており、内部に穿孔１３４
ｃに接続する空気抜き穴１３４ｂと連通する空気抜き穴
１４０ｃが軸方向に穿設される。

【００１４】図２は、本発明の流量調整弁１００を射出
シリンダの油圧回路に組み込んだ１実施例を示したもの
である。図２において、１０１は射出シリンダ、１０２
はピストン、１０３はピストンロッド、１０４はヘッド
側室、１０５はロッド側室、１０６はランアラウンド回
路、１０７はピストン前進時のランアラウンド時に開き
ピストン後退時に閉じておくパイロットチェック弁、１
０８はアキュムレータ等の油圧源である。油圧源１０８
には図示しない油圧ポンプやその回路も包含される。こ
の回路に組み込まれる流量調整弁１００は、ランアラウ
ンド回路１０６からの戻りの作動油と油圧源１０８から
の作動油が合流した後の経路に設置される。

【００１５】図３は、本発明の他の実施例を示す流量調
整弁１００Ａであり、流量調整部１３０は図１の流量調
整弁１００と全く同一の構造をしており、図１の流量調
整弁１００と異なる点は、駆動部１１０がモータとボー
ルねじ機構の組合せでなく、油圧シリンダ１１４Ａで連
結ロッド１２０を介してスプール１３６を直接前後進さ
せるもので、スプール１３６の接続された３本の連結ロ
ッド１２０の他端部は、円板状の連結板１１６Ａの周囲
にボルトナット結合され、連結板１１６Ａの中心部は、
フランジ１３４より突設して設けたフレーム１１５Ａに
端部フランジがボルトナット結合された油圧シリンダ１
１４Ａのピストンロッド１１４ａ先端部がボルトナット
接合されており、ピストンロッド１１４ａの進退動がそ
のままスプール１３６の前後進運動となるよう構成され
る。

【００１６】以上のように構成された図１の流量調整弁
１００や図３の流量調整弁１００Ａの作動について説明
する。従来技術で説明したように、当初全閉状態に保持
されていた流量調整弁（スプール１３６が左方前進限位
置にある）に、低速射出指令や高速射出指令の程度に応
じて流量調整弁１００または１００Ａに開度指令が出さ
れ、図１の場合にはサーボモータ１１４に所要角度の回
転指令が与えられ、図３の場合には油圧シリンダ１１４
Ａに所要のピストン移動指令が与えられて、それぞれス
プール１３６が所定の位置まで移動する。このとき、ピ
ストン１４０ａ後部の空気は空気抜き穴１４０ｃおよび
空気抜き穴１３４ｂを経由して大気放出される。スプー
ル１３６の移動に伴って、流量調整部１３０の流入口１
５０と排出口１６０が連通し、作動油は所定の開度に応
じた流量で流量調整弁１００、１００Ａを流れ、たとえ
ば射出シリンダ１のヘッド側室４へ作動油を供給する。
射出速度に変更を与えるときには、その速度に応じた開
度に合わせてスプール１３６を所定の位置に移動する。

【００１７】本発明の流量調整弁１００、１００Ａで
は、このようなスプール１３６が前進限の全閉位置以外
の開いた状態に、停電や何らかの駆動部１１０の故障に
起因して駆動力が０となった場合には、パイロット通路
１３６ａによる作動油の連通により、前方弁室１３８ａ
と後方弁室１３８ｂの圧力が等しく、かつ、スプール１
３６に穿設した段付透孔１４２の存在により前方弁室１
３８ａの受圧面積は後方弁室１３８ｂの受圧面積より小
さいので、スプール１３６の前進力が後退力に勝り、ス
プール１３６は自動的に前進限位置へ移動し、流量調整
弁１００、１００Ａは全閉状態となる。したがって、従
来この流量調整弁の前後に配設していた開閉弁を省略す
ることが可能になる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明に係る流量調整弁（流量制御弁）は、簡単な
構造で大量の作動油を安全確実に流量制御できるととも
に、緊急時に自動的に全閉状態とすることができるの
で、運転操作性と信頼性が高いばかりでなく、開閉弁が
省略でき設備費が低減される。

【図面の簡単な説明】

図１は流量調整弁の１実施例を示す縦断面図、図２は図
１の流量調整弁を組み込んだ油圧回路図、図３は他の実
施例を示す流量調整弁の縦断面図である。

【図１】本発明に係る流量調整弁の実施例を示す縦断面
図である。

【図２】本発明の流量調整弁を組み込んだ実施例を示す
油圧回路図である。

【図３】本発明に係る流量調整弁の他の実施例を示す縦
断面図である。

【図４】従来の流量調整弁の実施例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 流量調整弁 ２ 駆動部 ３ 流量調整部 ６ モータ １３ 軸 １４ 歯車 １７ ボールねじ軸 １８ 歯車 １９ ボールナット ２８ 弁軸 ２９ マニホールド ３０ 弁室 ３０ａ 第１室 ３０ｂ 第２室 ３１ スプール ３１ａ 貫通穴 ３２ 溝 ３３、３４ 流通穴 １００ 流量調整弁（流量制御弁） １００Ａ 流量調整弁（流量制御弁） １０１ 射出シリンダ １０２ ピストン １０３ ピストンロッド １０４ ヘッド側室 １０５ ロッド側室 １０６ ランアラウンド回路 １０７ パイロットチェック弁 １０８ 油圧源 １１０ 駆動部 １１４、 サーボモータ（パルスモータ） １１４Ａ 油圧シリンダ １１５、１１５Ａ フレーム １１６ カップリング １１６Ａ 連結板 １１７ ボールねじ軸 １１７ａ 軸受 １１８ ボールナット １２０ 連結ロッド １３０ 流量調整部 １３２ マニホールド １３４ フランジ １３４ａ ガイドブッシュ １３４ｂ 空気抜き穴 １３４ｃ ねじ穴 １３６ スプール １３６ａ パイロット通路 １３８ 弁室 １３８ａ 前方弁室 １３８ｂ 後方弁室 １４０ 段付ロッド １４０ａ ピストン １４０ｂ 小径部 １４０ｃ 空気抜き穴 １４２ 段付透孔 １４４ パッキン １４６ パッキン １５０ 流入口 １６０ 排出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータおよびボールねじ機構の組
   合せ、または、油圧シリンダによって前後進駆動される
   スプールの移動位置により流体流量を制御し、かつ、緊
   急時に流体流路を自動的に遮断する自律閉型油圧用流量
   制御弁であって、 マニホールド内に軸方向円柱状に穿設された弁室にスプ
   ールを前後進摺動自在に配設するとともに、 該スプールの前進限位置では該スプールによって遮断さ
   れ、該スプールの後退位置では前記弁室前方に連通し、
   該スプールの後退量に応じて流体流量が調整される流体
   の流入口を該マニホールドに設けるとともに、該弁室の
   最前方端部に流体の排出口を設け、かつ、 該スプールによって分断される前方弁室と後方弁室を連
   絡する作動油のパイロット通路を該スプール内に穿設す
   るとともに、 該スプールの中心部軸方向に前記前方弁室側に大径で前
   記後方弁室側に小径なる段付透孔を設けて、 該段付透孔の大径および小径にそれぞれ一致する大径部
   と小径部を有し、該小径部内の軸方向に該大径部後方に
   存在する空気をマニホールド外部へ排気する空気抜き穴
   を設けるとともに、該小径部が該後方弁室の背後のマニ
   ホールドに連結されてなる該スプールと摺動自在な段付
   ロッドを該段付透孔内に嵌装して配設したことを特徴と
   する自律閉型油圧用流量制御弁。
2. 【請求項２】 スプールは、サーボモータと組み合わさ
   れたボールねじ機構のボールナットに連結ロッドを介し
   て連結され前後進自在とされた請求項１記載の自律閉型
   油圧用流量制御弁。
3. 【請求項３】 スプールは、マニホールドの背後に設置
   された油圧シリンダのピストンロッドに連結された請求
   項１記載の自律閉型油圧用流量制御弁。