JPS5817205A - 調節可能な絞り弁のための溝付円板を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、調節可能な絞り弁のだめの、長手方向に沿っ
て変化する断面面積を有する溝が設けられた溝付円板を
製造するための方法に関する。

この種の溝付円板は、空気圧式時限素子の時定数決定要
素として用いられる調節可能な絞り弁に用いられる。こ
の点については、西ドイツ国特許公開第２２０４６６７
号公報を参照されたい。

この種の時限素子における最小遅延時間と最大遅延時間
とは、約１００倍程度のひらきがあり、全調節可能な範
囲に亘って、正確な遅延時間を設定し、それを維持し得
ることが強く望まれてきた。

絞り溝、及びそれを覆う蓋板との間に画定される絞シ通
路の流れ抵抗は、絞り溝の深さの４乗に比例して変化す
るため、必要な精度を確保するために、個別に機械加工
を行なうことが必要となり、多大な費用を要しがちであ
った。

このような、多大な費用を要する精密加工を行なわない
場合には、このような絞り溝付円板を用いる時限素子の
設定遅延時間を、スト、ツゾウオッチによシ較正する必
要があシ、絞シ弁に付された調整目盛を禅純に信頼する
ことができない。従って、精密加工を行なわガいことに
よるニス上の利点は、絞り弁を調整するための手間と費
用とにより相殺されてしまう。

この事は、特に、空気圧式時限素子を多数備えているよ
うな空気圧式プログラム制御装置を切換える場合のよう
に、絞り弁の再調整をしばしば行なう必要がある場合に
極めて重要な意味を有する。

このような点に鑑み、本発明の主な目的は、絞り溝を、
常に所要の形状に正確に仕上げ得るような、しかも絞り
溝付円板を廉価に製造し得るよ２な方法を提供すること
にある。

本発明によれば、このような目的は、適当な切削加工性
を有する材料をもって、幾分小さめに削成された基礎溝
を有する円板素材を製作し、該素材を、絞り弁中に組み
込み、その溝の流れ抵抗を測定し、測定された流れ抵抗
に基づき、所望の絞り特性と、検出された絞り特性との
差異に応じて、前記素材の溝をさらに加工して所要の溝
を形成し、こうして得られた素材から雌型を製作し、こ
の雌型を用いて、熱可塑性プラスチックを射出成形して
、所要の絞り溝付円板を得ることを特徴とする方法を提
供することにより達成される。

本発明に基づく方法によらば、多大な費用を要する精密
加工及び流れ抵抗の測定は、１度だけ慎重に行なうだけ
でよい。こうして最適化された絞シ溝に基づいて製造さ
れた雌型を介して射出成形された絞り溝付板は、廉価に
製造可能であるのにも拘らず、極めて厳密な形状の溝を
有することとなる。

本発明に基づく好適実施例が、′特許請求の範囲の従属
項に列挙されている。

特許請求の範囲第（３）項に記載の好適実施例によれば
、僅かな量の充填剤を含むプラスチック材料等のように
、激しく収縮する傾向を有するプラスチックを用いて射
出成形を行なうことが可能である０ 特許請求の範囲第（４）項に記載の好適実施例によれば
、円板素材が、射出成形品と同様の、しかも逆向きの形
状変化を行なうために、射出成形後に収縮した成形品に
おいて、所要の形状の絞り溝が実現される。

特許請求の範囲第（６）項に記載の好適実施例によれば
、円板素材を、プラスチック材料からなるものとするこ
とができる。ＡＢＳ樹脂等の比較的犬きな熱膨張係数を
有するプラスチック材料をもってすれば、雌型を、電気
メツキ法等により好適に製作する仁とができる。このよ
うなプラスチック材料を用いて、比較的大きな形状の変
化を、熱によりひき起こし、射出成形品の収縮を良好に
模擬することができる。

特許請求の範囲第（７）項に記載の好適実施例によれば
、円板素材を室温下で加工することができる。

また、円板素材を、熱膨張係数がそれ程大きくない材料
からなるものとし、雌型を製作する際に、それだけ高い
温度に円板素材を加熱するものとすることもできる。こ
の場合、雌型を、微粉沫材料を用いて製作することがで
きる。すなわち、微粉沫材料が焼結し得るような温度下
で、該材料を、円板素材の面上で加圧すればよい。

特許請求の範囲第（８）項に記載の実施例によれば、僅
かな傾斜を有する絞り溝を、特に容易かつ精密に製造す
る。ことができ、切削工具の回転軸線を、さらに傾ける
ことにより、簡単に、射出成形品の収縮を補償すること
ができる。

１以下、本発明の好適実施例を、添付の図面について詳
しく説明する。

第１図は、蓋ｕ２により閉じられたプラスチック製のカ
ップ状ケーシング（１０）を有する空気圧式時限素子を
示す。ケーシングＱＯ）は、底板Ｉと、垂直側壁ａ０と
、水平側壁（１８とからなっている。

一端が、蓋αりにより担持された絞り弁（２２）の遊端
面に気密に連接し、かつ、他端が、前板（２４）により
密閉されたベロー（２）が、空気圧式時限素子の機能上
の主要部をなしている。このベロー（２０）は、その内
部に取付けられている圧縮ばね（２６）により、図示さ
れている伸張位置に向けて付勢されている。

前板（２４）には、中央弁孔（２８）が穿設されておシ
、該弁孔（２８）を、弁体（６０）が貫通している。こ
の弁棒（６０）の、第１図における右側の遊端に、多少
の弾性を有する弁体（６２）が形成されており、該弁体
（３２）は、ベロー（４）の内部に位置している。弁鴫
０）の他端には、圧縮ばね（ろ８）の作用を受けるばね
座（６４）が形成されている。この圧縮ばね（６８）は
、前記圧縮ばね（２６）よシも弱いばねからなり、その
他端が、前板（２４）の外面に支承されている。

ケーシング００）によって担持された空気圧リミットス
イッチ（３６）は、前板（２４）と共働し、例えば空気
圧プログラム制御系の後置制御段等の空気圧負荷を制御
するために用いられる。

ばね座（３４）が、圧縮ばね（犯）のばね力に抗して、
第１図における右方向に駆動されると、弁体（６２）は
、前板（２４）から離間し、ベロー翰が圧縮され、その
内部の空気が、弁孔（２８）を経て、ケーシングα（２
）の内部に流出し得るようになる。

ベローｆ２Ｑが圧縮された後、ばね座（３４）が解放さ
れると、弁体（６２）は、弁孔（２８）を閉じ、ベロー
（至）は、絞り弁（２２）を介して空気を吸入すること
により、圧縮ばね（２６）の復元力をもって、再び膨張
することができる。その際、空気は、カップ状絞り弁（
２２）の周壁と蓋（１りとの間に、周方向に沿って等間
隔に配設されている入口孔（４２）を経て、多孔質のｐ
材からなる戸板（４４）内に流入する。

戸板（４４）の第１図右側の端面は、蓋（１２に当接し
、第１図左側の端面は、絞り溝付円板（４６）を弾性押
圧し、該円板を、絞り弁（２２）の底板（４８）に気密
に当接させている。

絞シ溝付円板ａｅの第１図における左側の端面には、絞
り溝が、円板（１６）と同心状に刻設されており、その
三角横断面の面積が周方向に沿って一定の割合で変化し
ている。本実施例においては、絞り溝（５０）の断面は
、二等辺三角形をなしており、絞り溝（５０）の深さは
、周方向に沿って線形に変化している。

絞シ溝（５０）は、その一端部において、最大の断面面
積を有しており、同部分において、軸線方向孔（５２）
を経て、絞り溝板（４６）の第１図における右側の端面
に連通し、その結果、戸板（４４）及び入口孔（４２）
を経て、ケーシング１１０）の内部に連通していること
となる。

絞シ弁（２２−）の底板（４８）の、絞り溝（５０）の
中心線と半径方向について整合する位置に、調整通路（
５４）が穿設されており、該通路は、絞り弁（２２）の
、第１図における左側の端面を経て、ベロー翰の内部に
連通している。

外端に握り（６６）が設けられている調整軸（５８）が
、蓋圓により軸支され、さらにその内側に形成された四
角部（６２）が、絞り溝付円板（４６）に切欠された補
完的形状を有する切欠部（６４）に係合しつつ貫通し、
さらに該調整軸（５８）の最内端が、絞り弁（２２）の
底板（４８）に設けられた窪みに支承されている。

単純化して図示されている圧縮空気シリンダ（６８）が
、ケーシング００）の底板Ｉに取付けられており、その
ピストン棒（７０）の、面取シされた遊端部が、ばね座
（ろ４）に作用力を加えるようになっている。

第２図は、絞り溝付円板（４６）の平面図を示す。

絞り溝（５０）は、溝の横断面に等しい切削プロフィー
ルを有するベベル刃を用い、絞り溝付円板（４６）を回
転させながら、ベベル刃を、その軸線方向に送ることに
より、溝付円板を、゛個別に製造することができる。

第３図は、変形絞り溝付円板（４６’）を製造する簡単
な方法を示している。この円板の絞９溝（５０’）の断
面の面積は、１８０度の角度に亘って減少し、その後、
再び対称形に増大している。

このような絞り溝付円板（４６’）は、溝（５０’）の
断面に対応する切削プロフィールを有するパイ）　（６
８’）を、所望の絞り溝（ｓｏ’）の傾斜の度合に応じ
た角度をもって、絞り溝付円板（４のの軸線（７２’）
に対して傾斜した軸線（７０’）の廻りを回転させるこ
とによって、簡単に製造することができる。

この際、孔（５２’）の一方の側にストッパを設けてお
いて、溝の角度範囲を制限すると、１８０度を越え、概
ね２６０度に達するようガ調整可能範囲を得ることがで
きる。この場合、絞り溝の流れ抵抗が大きい範囲で、そ
の断面の断面積が再び増大することとなるため、同部分
において、絞り特性の微調整が可能となる。

次に、第４図について、絞り溝付円板をプラスチック材
料に、高精度で大量生産し得るような方法を説明する。

各過程が、符号（ａ）〜（ｇ）により図示されている。

過程（ａ）においては、バイ）　（７８）により、円板
素材（７４）に溝（、？６）が切設される。溝（７６）
の横断面形状は、目標断面形状よシも幾分小さめに仕上
げられる。

過程（ｂ）において、溝（７６）が切設された円板素材
（７４）を絞り弁（２２）に組み込み、円板のさまざま
な角度位置についての流れ抵抗を、圧縮空気源（８０）
及び流量計（８２）を用いて測定し、絞り弁（２２）の
絞り特性を得る。

過程（ｃ）において、絞９弁の実測された特性と、所望
の特性との差異に応じて、バイト（７８）或いは、必要
に応じて、研摩工具、ラッピング工具等を用いて、溝（
７６）を削成する。

次に、絞り弁の特性が、目標とする特性に一致するまで
、過程（ｂ）及び過程（Ｃ）を繰り返す。こうして、円
板素材が、絞り溝付円板（５０）のだめの雄型として完
成する。

雄型（８４）は、その製作過程において、温度Ｔｍを有
していだが、過程（ｄ）において、雌型を製作するだめ
の温度Ｔｆにカロ熱され、最終的に絞り溝付円板を製造
するために用いられるプラスチックが、射出成形用の型
内で凝固冷却する際に収縮する量に等しい量だけ、熱膨
張した状態にされる。

過程（ｅ）において、雌型（８６）が、温度Ｔｆにおい
て製作される。

次に、過程（ｆ）において、雌型（８６）を用いて、絞
り溝付円板（４６）が射出成形され、該円板は、温度Ｔ
ｍ　ｉで冷却すると、雄型と同一の寸法形状を有するよ
うになり、所望の絞り特性が正確に得られる。

円板素材（８４）に使用される材料は、良好な切削性を
有することに加えて、熱膨張係数の太きい、すなわち、
温度Ｔｍ、ＴｆＯ差が小さいものが好ましい。そのよう
な材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、ＡＢＣ
（アクリロニトリル・ブタジェンスチロール）等のプラ
スチックがある。特にＡＢＳ樹脂は、電気メツキ法によ
り雌型を製作する上で好適である。

電気メツキ法を行なうには、一定の最適温度Ｔｆがあり
、プラスチックを、その強度の一部を損なうことなく、
１００度以上も温度が上昇するまで加熱することができ
ないため、円板素材（８４）を製作する際の温度Ｔｍを
、適宜室温よりも低くする必要がある場合がある。すな
わち、そのような場合には、過程（ｂ）が、適宜に冷却
された円板素材（７４）について行なわれることとなる
。

そのだめには、簡便には、二酸化炭素とアルコールの組
み合わせ、又は液体空気、必要であれば、低温槽を用い
て、必要な冷却作用を得ることができる。必要に応じて
、乾燥窒素で掃気する等して、絞り弁内部から湿気を除
去することに留意しさえすれば、絞り弁を冷却しても、
絞り溝内板が膠着した９することはな−。　　　　□ 円板素材の材料として、プラスチックの代９に、大きな
膨張係数を有する金属を用い、室温下で円板素材を製作
し、雌型の製作を高温下で行なっても、同様の結果を得
ることができ石。

この場合には、雌型の材料として、Ａｌ２Ｏ３の微粉末
等の小さな熱膨張係数を有する耐熱性材料を用い、必要
に応じて、それに結合剤又は融剤を添加し、それを、前
記円板素材を雄型として、高温下で加圧することにより
、焼結させて雌型を製造することもできる。こうして得
られた雌型は、雄型を取り除いた後に、冷却されること
は云うまでもない。

必要に応じて、このように製造された雌型の表面を滑ら
かにするために、表面に金属を蒸着させ、次いで金属を
電着させることもできる。こうして得られた雌型は、脆
くない基材に固着して用いることにより、射出成形過程
における動的荷重に耐えることができるようにされる。

絞り溝付円板の軸線方向及び半径方向についての寸法の
変化は、絞り溝の寸法と異なり、それ程重要でないため
、上記したような製造方法は、絞り溝付円板の絞９溝を
含む前壁についてのみ適用するのみで充分である。

絞り溝の横断面形状が比較的単純な場合には、射出成形
用の型の内部における射出成形品の絞り溝の横断面の寸
法の変化を、充分な精度で推定することが可能であるか
ら、上述の過程（ｄ）の代わりに、過程（ｂ）及び過程
（Ｃ）を実施した後に、絞り溝の収縮量の推定値を考慮
した切削過程を実施することも可能である。

云うまでもなく、第４図には、温度変化に起因する寸法
形状の変化が誇張して示されている。

この新規な方法は、回転角度と流路抵抗との関係が、非
線型であるのが望ましいような、いわゆる空気圧タイマ
ー、すなわち空気圧式時限素子等に用いられるポテンシ
ョメータ、もしくは空気圧式回転可変抗器等のだめの絞
り溝を製造するのに適している。

この場合、本発明によれば、設定されるべき目盛を、単
位時間当りの流量の対数の係数と定数とに対応させれば
、全時間範囲に亘って一定の精度が達成できるために好
適であることがわかった。

従って、本発明によれば、弧状をなす絞り溝の横断面の
面積が、回転角度の成る関数であるようにすることが必
要となる。この場合、管部材内における流れ抵抗は、そ
の長さくＬ）に比例し、その直径（Ｄ）の４乗に反比例
することを想起されたい。

本発明に基づく方法によれば、溝の断面形状を、例えば
正三角形とすることができ、この場合、切削角が６０度
の刃物で切削すればよい。そして、溝の断面積は、溝の
深さの２乗に比例する。

刃物を、円板素材の中心軸線に対して、例えば２〜６度
傾斜した軸線の廻りを一定の半径方向距離をおいて回転
させると、一平面上に、約１８’０度乃至２１０度の角
度範囲を有する円弧に沿って切設される。このような角
度範囲に限定することによシ、対数目盛に良好に近似さ
せることができる。

しかしながら、経済的であ２て、しかも再現性のある絞
り溝付円板を製造しようとするにあたって、幾つかの問
題がある。例えば、溝の寸法を直接測定しようとすると
、精度上の問題が生じるし、流れ抵抗を測定することに
より、溝の特性を把握しようとすると、時間及び費用の
点についての問題が生じる。

このような点に関して、本発明によれば、次のような措
置が可能である。

（１）推定に基づく傾斜角を有する幾分浅めの基礎溝を
、切削加工性、電気メツキ槽内の浴適合性、ニッケルか
らの分離可能性、必要な低熱膨張係数等を考慮して、黄
銅加工片に切設する。

（２）回転角度の関数として、流れ抵抗を測定する。

（３）表面のラッピング、傾斜角の修正等により、溝の
断面形状を補正する。

（４）電気メツキ法により、ニッケルの雌型を形成する
。

（５）ニッケルの雌型を、保持体に取付ける。

（６）予想される負荷荷重に対して安定であって、充分
な変形性を有し、かつ、ゴム等の弾性材料からなる円板
によって押圧されれば、ラップ仕上面に対して充分に密
着し得るようなプラスチック材料により、絞り溝付円板
を射出成型する。

上記した方法においては、基礎溝を製作する際に、後の
過程で生じる成形誤差を考慮するものであるために、な
お補正が必要である。そのためには、溝の始点及び終点
の２点とにおいて、正しい流れ抵抗値を有する基礎溝を
先ず一度製造することが必要となる。そうすれば、射出
成型品の、目標値からの偏差に基づき、基礎溝における
歪を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、時定数を定める要素として、調節可能な絞り
弁を有する空気圧式時限素子を示す縦断面図である。 第２図は、第１図の時限素子の絞り溝付円板の、絞り溝
が設けられている端面を示す平面図である。 第３図は、成る特定の単純な形状の断面を有する円板素
材を削成する要領を示す模式的縦断面図である。 第４図は、プラスチック材料からなる絞シ溝付円板を製
造する際の各段階を示す部分縦断面図である。 （１０）ケーシング　　　ｑ２１蓋 α滲底板　　　　　　０６）αね側壁 翰ベロー　　　　　（２２）絞り弁 （２４）前板　　　　　　（２６）圧縮ばね（２８）弁
孔　　　　　　（６０）弁体（６２）弁体　　　　　　
（６４）ばね座（６６）リミットスイッチ（６８）圧縮
ばね（４ＣＩＸ４２）周壁　　　　（４４）　Ｆ材（４
６）（４６’）絞シ溝付円板　（４８）底板（５０Ｘ５
０’）絞り溝　　　（５２Ｘ５２’）孔（５４）調整通
路　　　　（５８）調整軸（６０）端部　　　　　　（
６２）四角部（６４）切欠部　　　　　（７０）ピスト
ン捧（７０’）（７２’）軸線　　　　（７４）円板素
材（７６）溝　　　　　　（７Ｂ）バイト（８０）圧縮
空気源　　　（８２）流量計（８４）雄型　　　　　　
（８６）雌型Ｆ々・２ Ｒｇ、４ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５７年特　許願第８１３５６号 事件との関係　特許出願人 噌デ門斧 フ９ガナ　　　　　フエストーマシーネンファフリーク
＃″＝４−（名称）　ゴツトリープ　ジートール明細書
の＃薔（内径に質５！ｌシノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　調節可能な絞り弁に用いるだめの、長手方向
   に沿って変化する断面面積を有する溝が設けられた溝付
   円板を製造するための方法であって、゛適当な切削加工
   性を有する材料をもって、幾分小さめに削成された基礎
   溝を有する円板素材を製造し、 該素材を、絞り弁中に組み込み、その溝の流れ抵抗を測
   定し、 測定された流れ抵抗に基づき、〜所望の絞り特性と、検
   出された絞り特性との差異に応じて、前記素材の溝をさ
   らに加工して、所要の溝を形成し、こうして得られた素
   材から雌型を製造し、この雌型を用いて、熱可塑性プラ
   スチックを射出成形して、所要の絞シ溝付円板を得るこ
   とを特徴とする方法。 （２）雌型を、電気メツキ法により製造することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の方法。 （３）素材の絞り溝を所要の寸法に削成する際に、プラ
   スチック材料が、射出成型用の型内で冷却されるに伴な
   い収縮することを考慮することを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項もしくは第（２）項に記載の方法。 （４）円板素材及びプラスチック材料の熱膨張を考慮し
   て、雌型を製造する際の温度よりも低い成る温度で、円
   板素材の流れ抵抗の測定を行ない、この温度差による原
   型素材の熱収縮と、射出成形された円板の部材の収縮と
   を、概ね等しくすることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項もしくは第（２）項に記載の方法。 （５）円板素材の機械加工も、流れ特性の測定の際と同
   様な低温下で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   （４）項に記載の方法。 （６）離反型を室温下で製作し、円板素材の流れ抵抗の
   測定を、低温下で行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第（４）項もしくは第（５）項に記載の方法。 （力　円板素材の流れ抵抗の測定を、室温下で行ない、
   雌型を、高温に耐え得るような、低熱膨張率を有する材
   料をもって、高温下で製作することを特徴とする特許請
   求の範囲第（４）項もしくは第（５）項に記載の方法。 （８）溝の断面形に対応する切削プロフィールを有する
   切削工具を、角板素材の法線に対して、最終製品の絞シ
   溝の傾斜角に等しい角度、又は、それに、プラスチック
   材料の射出成形に際しての収縮量に応じた付加的な角度
   を加えた角度傾斜した軸線の廻りに回動させ、周方向に
   線形に傾斜した弧状溝を有する絞り溝付円板の素材を削
   成することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至
   第（７）項のいずれかに記載の方法。