JPH11132352A - 電磁弁 - Google Patents
電磁弁Info
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- JPH11132352A JPH11132352A JP9296645A JP29664597A JPH11132352A JP H11132352 A JPH11132352 A JP H11132352A JP 9296645 A JP9296645 A JP 9296645A JP 29664597 A JP29664597 A JP 29664597A JP H11132352 A JPH11132352 A JP H11132352A
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Abstract
生じさせることなく、ソレノイドの吸着面と金属弁体と
の接触磨耗を抑えて電磁弁の長寿命化を図ること。 【解決手段】 電磁弁11は金属弁体26、弁座25a
を含む弁本体部14と、弁体26を弁座25aに接離さ
せるためのソレノイド15とを備える。ソレノイド15
は、金属弁体26を吸着するための金属製の吸着面30
aを有する。弁本体部14に対して接合されるソレノイ
ド15は底部材43を有する。この底部材43は、機械
的強度と耐金属磨耗性に優れた樹脂材料により形成す
る。吸着面30aを底部材43の底面43eと同一平面
をなすように一体的に成形し、それら吸着面30a及び
底面43eを金属弁体26との接触面としている。従っ
て、金属弁体26が吸着面30aに衝突するときの両者
26,30aの衝撃が緩和され、底部材43の底面43
eが容易に変形することはない。
Description
動させて弁体を弁座に当接又は離間させるようにした電
磁弁に係る。詳しくは、圧力流体を制御するのに好適
で、高速応答性及び高頻度に対する耐久性が要求される
電磁弁に関する。
を弁座に当接又は離間させるようにした電磁弁がある。
この種の電磁弁では、弁座に対する弁体の移動ストロー
クの大きさが、電磁弁から出力される流体の流量を決定
することになる。
御するために、高速応答性と高頻度に対する耐久性とを
考慮して設計された電磁弁がある。この種の電磁弁は、
平板状の弁体(金属弁体)そのものを可動鉄心としてソ
レノイドの固定鉄心の吸着面に吸着させたり、その吸着
を停止させたりするすることにより、弁体を弁座に対し
て当接又は離間させる。しかしながら、金属製の吸着面
に金属弁体が短い間隔で高頻度に衝突すると、これらの
衝突面が互いに磨耗することになる。この結果、電磁弁
を長期間にわたって作動させた場合には、弁体の動作が
不良となったり、その応答性が低下したりするおそれが
ある。
めに、金属製の吸着面又は金属弁体の衝突面に緩衝部材
を介在させることにより、それら衝突面での磨耗を抑え
ようとする電磁弁が提案された。
この種の提案に係る電磁弁の一つを開示する。図15に
示すように、この電磁弁は、ソレノイド51のコイル5
2を通電により励磁させることにより、可動鉄心53を
含む弁体54を固定鉄心55の吸着面55aに吸着させ
て弁座56を開放させるようにしている。弁体54は可
動鉄心53と、その鉄心53のほぼ全表面を覆う緩衝部
材57とから構成される。そして、可動鉄心53の被吸
着面側が緩衝部材57を介して固定鉄心55の吸着面5
5aに接触するようになっている。
心の側に緩衝部材を取り付けた電磁弁がある。この電磁
弁では、固定鉄心の吸着面と緩衝部材とにより可動鉄心
(弁体)を受けるために、緩衝部材が固定鉄心の吸着面
と同一平面をなすように取り付けられる。
電磁弁では、可動鉄心53の被吸着面側に緩衝部材57
が設けられる分だけ、可動鉄心53に対する磁気ストロ
ーク、即ち、磁力の及ぶ範囲が犠牲になる。つまり、弁
座56に対する弁体54の移動ストロークを所定値に設
定したときに、その移動ストロークに相当する分よりも
大きい磁力をコイル52で発生させなければならず、磁
力ロスが大きくなる。このことは、コイル52の巻き数
を増やし、或いは、吸着面55aと弁座56との間隔を
拡大させることになり、電磁弁の大形化を招来すること
にもなる。
緩衝部材を別途に取り付ける際に、緩衝部材を吸着面と
同一平面にするのに高い精度が要求され、取付作業が面
倒なものとなる。
のであって、その目的は、緩衝部材を別途に取り付ける
ことなく、磁力ロスを生じさせることなく、ソレノイド
における吸着面と金属弁体との間の接触磨耗を抑えるこ
とを可能とし、もって電磁弁の長寿命化を図ることを可
能にした電磁弁を提供することにある。
めに、請求項1に記載の発明は、金属弁体及び弁座を有
する弁本体部と、金属弁体を吸着するための金属製の吸
着面を有するソレノイドとを備え、吸着面に対する金属
弁体の吸着を制御することにより、金属弁体を弁座に対
して当接又は離間させるようにした電磁弁であって、弁
本体部に対して接合されるソレノイドの底部材を、機械
的強度と耐金属磨耗性に優れた樹脂材料により形成し、
吸着面を底部材の底面と同一平面をなすように一体的に
成形し、それら吸着面及び底面を金属弁体との接触面と
したことを趣旨とする。
面と同一平面とし、それら吸着面及び底面を金属弁体と
の接触面とした。このことから、ソレノイドが励磁され
て金属弁体が吸着面に吸着されるときの金属弁体との接
触面積が、吸着面だけの場合よりも広くなる。従って、
金属弁体が吸着面に衝突するときの両者の衝撃が緩和さ
れる。又、底部材が機械的強度と耐金属磨耗性に優れた
樹脂材料により形成されることから、底部材の底面に頻
繁に金属弁体が衝突しても、その底面が容易に変形する
ことはない。更に、吸着面が底部材の底面と一体的に成
形されることから、作業性が良く、仕上がり精度が高
い。
載の発明は、請求項1の発明の構成において、樹脂材料
は、ポリフェニレンサルファイドあることを趣旨とす
る。
ポリフェニレンサルファイドに特定したことにより、請
求項1の発明と同等の作用が得られる。
記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明の構
成において、底部材の底面であって金属弁体との接触面
に、金属弁体を吸着面から引き離すために圧力流体を導
入する導入溝を設けたことを趣旨とする。
2の発明の作用に加え、吸着面及び底面に吸着した金属
弁体を弁座へ復帰させる際に、ソレノイドを消磁させて
吸着面での吸引力を無くす。このとき、底面の導入溝に
導入された圧力流体が、金属弁体を吸着面から引き離す
ように作用することから、金属弁体の弁座への復帰が円
滑化する。又、この導入溝が、機械的強度と耐金属磨耗
性に優れた樹脂材料よりなる底部材に設けられることか
ら、その導入溝を含む接触面に金属弁体が頻繁に衝突し
ても、その導入溝が容易に変形することはない。
た一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
と、それに付随したマニホールド12の設備状態を示
す。この電磁弁11は、マニホールド12に対してボル
ト13で固定される。
縮されたエアをノズル(図示しない)から吐出させた
り、その吐出を遮断したりするために作動するものであ
り、高速応答に対応した電磁弁である。この電磁弁11
として、例えば、穀物中に含まれる石や泥、不良穀物等
の異物を選別して除去するための選別装置に適用される
ものがある。この選別装置において、電磁弁11は、セ
ンサによって識別された異物のみを、ノズルから吐出さ
れるエアで吹き飛ばすために、コントローラにより制御
される。
る弁本体部14と、その弁体を駆動するために励磁され
るソレノイド15とを備える。弁本体14は保持ブロッ
ク41を有する。ソレノイド15はエポキシ樹脂よりな
る絶縁封止部材16により覆われる。絶縁封止部材16
は、給電部17を含む蓋部材18と、その蓋部材18と
一体的に接合される本体部材19とを含む。
ト20と、各ポート20から電磁弁11に通じる給気通
路21と、同電磁弁11に通じる出力通路22とを有す
る。各集中給気ポート20には、コンプレッサ等のエア
源から圧縮エアが供給される。
図2の3−3線に沿った断面を示す。図4は、図2の4
−4線における保持ブロック41の上面を示す。図5は
図2の5−5線におけるソレノイド15の底面を示す。
弁本体部14及びソレノイド15は、ボルト孔15a,
41aに挿通されたボルト13により互いに組み付けら
れる。
は、蓋部材18及び本体部材19により覆われたコイル
27と、そのコイル27へ給電するための一対のコイル
端子28と、ソレノイド15の底面側に設けられた底部
材43とを備える。両コイル端子28は、給電部17に
おいて、蓋部材18を上方へ貫通して外部へ突出され
る。コイル27はボビン29に巻かれ、ボビン29は磁
気フレーム30に支持される。磁気フレーム30は底部
材43に組み付けられる。ボビン29の中心には、磁性
体である固定鉄心40が設けられる。磁気フレーム30
は、その基部が底部材43を貫通し、その底部材43の
底面43eに露出する。各コイル端子28は、ボビン2
9に設けられた一対の側板31の上端から上方へ突設さ
れる。各コイル端子28の基部には、コイル27から延
びるコイル線27aの端が巻き付けられて半田により固
定される。
脂より成形される。蓋部材18は、底部18aと、裾部
18bと、底部18aから下方へ突設された一対のピン
18c及び一対の突部18dとを有する。これら突部1
8dは、蓋部材18の中央において、その幅方向に沿っ
て配列される。これらの突部18dは、蓋部材18をコ
イル27に対して位置決めするためのものである。磁気
フレーム30及びコイル27等、並びにコイル端子28
の基部は、それぞれ本体部材19により覆われる。各コ
イル端子28の基部を覆った本体部材19の部位は、蓋
部材18に内包される。蓋部材18から突設されたコイ
ル端子28には、給電部17に装着されるコネクタ(図
示しない)が電気的に接続される。
その保持ブロック41の中央に設けられた雌ねじ孔23
及び一対の給気孔24を有する。図4に示すように、両
給気孔24は、雌ねじ孔23を挟んで配置され、弁室4
2を介して雌ねじ孔23に連通する。各給気孔24は、
前述したマニホールド12の各給気通路21に接続され
る。雌ねじ孔23は、その内周の下側半分に雌ねじ23
aを有する。
は、弁座筒25が装着されて固定される。この弁座筒2
5は、その上端に弁座25aを有し、その外周の中間部
に雄ねじ25bを有する。弁室42には、弁座25aに
対応する金属弁体26が、弁座25aに接離可能に、即
ち垂直方向に移動可能に配置される。この金属弁体26
は、鉄により平板状に形成される。この金属弁体26の
移動方向と、前述したボビン29の中心軸線とは互いに
直交する。
面を、図8はその底面43eをそれぞれ示す。図2,
3,5〜8に示すように、この底部材43は、保持ブロ
ック41に対して接合されるものである。底部材43
は、両給気孔24に対応する位置に、一対の凹部43a
を有し、弁室42に対応する位置には、両凹部43aを
互いに連通させる複数の導入溝43bを有する。底部材
43は、導入溝43bを挟む位置に、一対の嵌め込み孔
43cを有する。これら嵌め込み孔43cには、前述し
た磁気フレーム30の基部が嵌め込まれる。この磁気フ
レーム30の基端面は、ソレノイド15の磁力に基づく
吸着力を金属弁体26に対して発揮させるための吸着面
30aを構成する。これら磁気フレーム30は、その吸
着面30aが底部材43の底面43eと同一平面をなす
ように、底部材43に対して一体的に成形されるもので
ある。これら吸着面30a及び底部材43の底面43e
が、金属弁体26との接触面をなす。各導入溝43b
は、底部材43の底面43eであって金属弁体26との
接触面に対応する位置に配置される。これら導入溝43
bは、金属弁体26を吸着面30aから引き離すため
に、凹部43aにおける圧縮エアを導入するためのもの
である。底部材43は、更に、その両端にボルト13に
対応したボルト孔43dを有する。
強度と耐金属磨耗性に優れた樹脂材料により形成され
る。この実施の形態では、樹脂材料として、ポリフェニ
レンサルファイド(PPS)が適用される。このPPS
は、強化用の炭素繊維と、充填用のフッ素樹脂とを含
み、それらが所定の割合で混合されるものである。
き、図9〜図14を参照して以下に説明する。
程において、予め蓋部材18を成形しておく。同様に、
コイル27、コイル端子28、ボビン29、固定鉄心4
0、磁気フレーム30及び底部材43等を互いに組み付
け、それらのアッセンブリ32(図9,10参照)を予
め準備しておく。
て、コイル27等の部材を含むアッセンブリ32に対し
て蓋部材18を嵌着し、両コイル端子28を蓋部材18
に貫通させて、両者18,32を互いに組み付ける。こ
れにより、コイル端子28の基部が蓋部材18の内側に
配置される。このとき、蓋部材18の突部18dを磁気
フレーム30の上端に当接させることにより、蓋部材1
8をコイル27に対して位置決する。
6及び下型47よりなる成形用の金型48を型開きさせ
た状態で、上記のように組み付けられた蓋部材18及び
アッセンブリ32を下型47の凹部47aに装着する。
このとき、蓋部材18の上に入れ子44を載せる。この
入れ子44は、蓋部材18をコイル27へ向けて押圧す
るためのものである。
aの内壁に外接する外接面44aと、その外接面44a
に隣接して凹部46aの内壁から離間するように傾斜し
たテーパ面44bとを有する。上型46は、凹部46a
に連通する空気抜孔46bを有し、その孔46bにはロ
ッド49と、スプリング50とが設けられる。
材18及びアッセンブリ32が上型46の凹部46aに
嵌め合わされるように、かつ、蓋部材18に載せられた
入れ子44が蓋部材18をコイル27へ向けて押圧する
ように、上型46及び下型47を互いに型締めする。こ
の型締めにより、蓋部材18、コイル27、ボビン2
9、磁気フレーム30、固定鉄心40、コイル端子28
及び底部材43と、上型46及び下型47の凹部46
a,42aとの間にキャビティ45を形成する。ここで
は、入れ子44が、スプリング50の力を受けたロッド
49により蓋部材18へ向けて押圧されることになり、
上型46が蓋部材18を直接的に押圧することはない。
更に、ロッド49による押圧力は、底部材43の底面4
3eの中央部と磁気フレーム30の吸着面30aとを凹
部47aの底壁に圧接させる。これと共に、上型46の
押圧力は、底部材43の底面43eの両端部を同じく凹
部47aの底壁に圧接させる。このように、底部材43
の底面43eと、磁気フレーム30の吸着面30aとが
凹部47aの底壁に圧接されることにより、それらの面
が同一平面をなすようになる。
加熱されている。このように金型48が加熱されるの
は、後述する成形工程において充填されるエポキシ樹脂
の表面を適度に焼くためである。
ように形成されたキャビティ45に対して、金型48に
設けられた充填口43aより、流動化したエポキシ樹脂
を充填することにより、本体部材19を成形する。これ
により、底部材43の底面43eと、磁気フレーム30
の吸着面30aとが、同一平面をなすように一体的に成
形される。ここで、エポキシ樹脂は、約50kg/cm
程度の圧力をもってキャビティ45に充填される。エポ
キシ樹脂を使用する利点として、他の部材に対する密着
性の良さと、耐水性の良さが挙げられる。
8を型開きすることにより、図14に示すようなソレノ
イド15が得られる。
ある。その後、製造されたソレノイド15を弁本体部1
4に組み付けることにより、図2,3に示すような電磁
弁11が得られる。更に、その電磁弁11をマニホール
ド12に組み付けることにより、図1に示すように設備
された電磁弁11が得られる。
る底部材43の機能として、固定鉄心40の位置決め
と、封止とを挙げることができる。更に、底部材43
は、ソレノイド15が樹脂成形される前には、アッセン
ブリ32を崩れないように保ち、樹脂成形時には、アッ
センブリ32を金型48に位置決めすると共に基準面を
確保する。
8dが磁気フレーム30に当接することにより、蓋部材
18がコイル27に対して確実に位置決めされる。この
ことから、型締め工程において、入れ子44による蓋部
材18の押圧力が蓋部材18に対して安定的に作用する
ことになる。このため、成形工程において、蓋部材18
に位置ずれが起きることがなく、蓋部材18及び本体部
材19を互いに適正な位置で接合することができる。こ
の意味で、ソレノイド15の不良成形の発生を抑えるこ
とができ、製造歩留まりを高めることができるようにな
る。
の動作を説明する。図2,3は、コイル端子28への給
電が停止され、コイル27が消磁されて、金属弁体26
が弁座25aに当接した状態、即ち電磁弁11が閉弁し
た状態を示す。この状態において、金属弁体26の上面
と底部材43の底面43e(接触面)との間には、所定
の隙間G1が形成される。この隙間G1は、金属弁体2
6が弁座25aから最大限移動することのできる距離に
相当し、弁座25aに対する弁体26の移動ストローク
を意味する。この状態において、給気孔24に供給され
るエアは、底部材43の両凹部43aから弁室42の隙
間G1を通じて弁体26の上面に作用する。これによ
り、弁体26が下方へ付勢されて弁座25aに当接し、
電磁弁11が閉弁されてノズルからの圧縮エアの吐出が
遮断される。
電力を供給すると、コイル27が励磁される。この励磁
により、コイル27、固定鉄心40、磁気フレーム30
及び弁体26の間に磁界が形成され、金属弁体26がそ
の上方の磁気フレーム30の吸着面30aに吸着され
る。この吸引力は、金属弁体26を弁座25aへ付勢す
るエアの圧力よりも大きいことから、金属弁体26は上
方へ移動し、吸着面30a及び底部材43の底面43e
を接触面として接触する。これにより、金属弁体26が
弁座25aから離れて電磁弁11が開弁される。従っ
て、集中給気ポート20に供給される圧縮エアが、給気
通路21、弁座筒25及び出力通路22を通り、所定の
ノズルから吐出される。この結果、選別装置において
は、穀物中の異物がエアで吹き飛ばされて除去される。
の中から多数の異物を吹き飛ばすために、電磁弁11を
高速で高頻度に開閉させる必要がある。その際、金属製
の磁気フレーム30の吸着面30aに金属弁体26が高
速で高頻度に衝突することになり、それら衝突面の磨耗
が危惧されるところである。
フレーム30の吸着面30aを底部材43の底面43e
と同一平面とし、それら吸着面30a及び底面43eを
金属弁体26との接触面としている。従って、金属弁体
26が吸着面30aに吸着されるときには、その金属弁
体26との接触面積が、吸着面30aのみの場合よりも
底面43eの分だけ広くなる。従って、金属弁体26が
吸着面30aに衝突するときの両者26,30aの間の
衝撃が緩和される。更に、底部材43が機械的強度と耐
金属磨耗性に優れた樹脂材料、即ちPPSにより形成さ
れることから、その底面43eに頻繁に金属弁体26が
衝突しても、その底面43eが容易に変形することはな
い。この結果、吸着面30aの磨耗を抑えることがで
き、金属弁体26の片当たり等による偏磨耗を抑えるこ
とができる。このことは、わずかな隙間G1を移動スト
ロークとして、高速で高頻度に上下動する金属弁体26
の動きを、長期間にわたって高精度に維持できることを
意味し、電磁弁11の長寿命化を図ることができるよう
になる。
a及び金属弁体26の磨耗を抑えるために、従来例とは
異なり、緩衝部材を別途に取り付ける必要がなく、これ
によって、製造作業の簡易化を図ることができる。又、
緩衝部材を設けない分だけ金属弁体26の移動ストロー
クを増やす必要がなく、その移動ストロークに相当する
分よりも大きい磁力をコイル27で発生させる必要がな
い。このことにより、コイル27の励磁に基づく磁力ロ
スの発生を抑えることができる。このことは、コイル2
7の巻き数の増加を抑え、吸着面30aと弁座25aと
の隙間G1の拡大を抑えて、電磁弁11の大形化を抑え
ることができる。
び底面43eに吸着した金属弁体26を弁座25aへ復
帰させる際に、ソレノイド15を消磁させて吸着面30
aでの吸引力を無くすようになっている。このとき、底
面43eの導入溝43bに導入された圧縮エアが、金属
弁体26を吸着面30aから引き離すように作用するこ
とから、金属弁体26の弁座25aへの復帰が円滑にな
る。又、これら導入溝43bが、機械的強度と耐金属磨
耗性に優れたPPSよりなる底部材43に設けられる。
このため、導入溝43bを含む接触面に金属弁体26が
頻繁に衝突しても、それら導入溝43bが容易に変形す
ることはない。この意味でも、金属弁体26の動きを、
長期間にわたって高精度に維持することができ、電磁弁
11の長寿命化を図ることができる。
0Hz程度の高速応答性をもって金属弁体26を上下動
させて開閉させたところ、約30億の回数に及ぶ正常な
動作を得ることができ、長寿命化の成果が明らかになっ
た。
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に
変更して実施することができる。
磁弁を選別装置に適用される電磁弁11に具体化した
が、これに限られるものではなく、それ以外の用途の電
磁弁に具体化することもできる。
金属製の吸着面に対する金属弁体の吸着を制御すること
により、金属弁体を弁座に対して当接又は離間させるよ
うにした電磁弁であって、ソレノイドの底部材を、機械
的強度と耐金属磨耗性に優れた樹脂材料により形成し、
吸着面を底部材の底面と同一平面をなすように一体的に
成形し、それら吸着面及び底面を金属弁体との接触面と
している。従って、金属弁体が吸着面に吸着されるとき
の金属弁体との接触面積が、吸着面だけの場合よりも広
くなり、金属弁体が吸着面に衝突するときの両者の衝撃
が緩和される。底部材の底面に頻繁に金属弁体が衝突し
ても、その底面が容易に変形することはなく、吸着面と
底部材との一体的成形により、作業性が良くなり、仕上
がり精度が高くなる。この結果、緩衝部材を別途に取り
付けることなく、磁力ロスを生じさせることなく、ソレ
ノイドにおける吸着面と金属弁体との間の接触磨耗を抑
えることができ、もって電磁弁の長寿命化を図ることが
できるという効果を発揮する。
求項1の発明の構成において、樹脂材料をポリフェニレ
ンサルファイドに特定したことにより、請求項1の発明
と同等の作用及び効果を得ることができる。
求項1又は請求項2に記載の発明の構成において、底部
材の底面で金属弁体との接触面に、金属弁体を吸着面か
ら引き離すための圧力流体の導入溝を設けている。従っ
て、請求項1又は請求項2の発明の作用及び効果に加
え、吸着面及び底面に吸着した金属弁体を弁座へ復帰さ
せる際に、導入溝に導入された圧力流体が、金属弁体を
吸着面から引き離すように作用して、金属弁体の弁座へ
の復帰が円滑化する。導入溝を含む接触面に金属弁体が
頻繁に衝突しても、その導入溝が容易に変形することは
ない。この意味でも、金属弁体の動きを長期間に高精度
に維持することができ、電磁弁の長寿命化を図ることが
できるという効果を発揮する。
マニホールドの設備状態を一部破断して示す側面図であ
る。
る。
を示す端面図である。
示す端面図である。
を示す側面図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 金属弁体及び弁座を有する弁本体部と、
前記金属弁体を吸着するための金属製の吸着面を有する
ソレノイドとを備え、前記吸着面に対する前記金属弁体
の吸着を制御することにより、前記金属弁体を前記弁座
に対して当接又は離間させるようにした電磁弁であっ
て、 前記弁本体部に対して接合される前記ソレノイドの底部
材を、機械的強度と耐金属磨耗性に優れた樹脂材料によ
り形成し、 前記吸着面を前記底部材の底面と同一平面をなすように
一体的に成形し、それら吸着面及び底面を前記金属弁体
との接触面としたことを特徴とする電磁弁。 - 【請求項2】 請求項1に記載された電磁弁において、 前記樹脂材料は、ポリフェニレンサルファイドであるこ
とを特徴とする電磁弁。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載された電磁
弁において前記底部材の底面であって前記金属弁体との
接触面に、前記金属弁体を前記吸着面から引き離すため
に圧力流体を導入する導入溝を設けたことを特徴する電
磁弁。
Priority Applications (1)
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