JPS6155712A - 流量制御弁 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はダイカストマシンなどの射出シリンダ用油圧回
路内にあって射出シリンダへ供給する作動油の流量を制
御する流量制御弁に関するものである。

〔従来技術〕

ダイカスト４７ンやプラスチック用射出成形機などの射
出成形装置は、溶湯または樹脂を金型キャビティ内へ射
出する射出シリンダを備えておシ、この射出シリンダの
油圧回路内には、作動油の流量をＦ／Ｊ整して射出速度
を制御する流量制御弁が設けられている。

第３図は従来におけるこの種の流量制御弁要部の断面図
であってこれを同図に基いて説明すると、円筒状のバル
ブボディ１に嵌着されて一体化されたケーシング２には
、駆動ロッド３が図示しないキーで回動を規制されて摺
動自在に軸支されておシ、この駆動ロッド３は図示しな
いねじ機構を介して七−夕に連結されている。そして制
御装置からの指令でモータが正回転すると、この回動が
ねじ機惜で直線運動に変換されて駆動ロッド３が図に矢
印Ａで示す方向に前進し、モータが逆回転すると、駆動
ロッド３が反矢印へ方向に後退するように’Ｊｊｃ１成
されている。パルプボディ１には円筒状のスリーブ４が
一体的に嵌着されておシ、このスリーブ４には、Ｗ；、
ｒＡＪロッド３に固定されてこれと一体的に進退するス
プール５が嵌合されている。

（−１，て、スリーブ４にはパルプボディ１の環状溝１
ａと連通ずる前後一対の流出路４ａ、４ｂが、はソ猿状
に形成されて設けられておシ、またパルプボディ１の一
部とスリーブ４との内孔には、前室６と後室７とがスプ
ール５の両側に形成されている。さらにスプール４には
、前室６と後室γとを連通させる複数個の連通孔８が円
周等分位置を貫通して設けられておシ、これらの連通孔
８の中央部は゛スプール５の外周面に設けられた環状の
溝９によって連通されている。そして、図示の状態から
スプール５を矢印入方向へ移動させると、前室６と流出
路４ａとが重なって連通し始めると同時に溝９と流出路
４ｂとが重なって連通し始めるようにわ１成されている
。１０は所定圧力の圧油が蓄えられたアキュムレータで
あって、パイロットチェック弁１１を備えた配管１２に
よって前室６に接続されておシ、パイロットチェック弁
１１が開くことによシアキュムレータ１０内の圧油が前
室６へ送入される。一方、パルプボディ１の環状溝１２
に開口された排油孔１３には、配管１４が接続されてお
シ、この配管１４の他端は、例えばダイカストマシン用
射出シリンダ１５のヘッドエンド側に接続されている。

以上のように植成された流量制御弁の動作をダイカスト
マシンの鋳込作業を例にとって説明する。

溶湯の射出を開始しようとして制御装置によるパイロッ
ト圧でパイロットチェック弁１１を開くと、アキュムレ
ータ１０内の圧油が前室６へ導かれると同時に図示しな
いモータが回転し、スプール５が矢印Ａ方向に前進する
ので、前室６と流出路４＆とが対応し始め、前室６内の
圧油は流出路４ａを経て環状溝１ａ内へ流入する。また
これと同時に溝９と流出路４ａとが対応し始めるので、
前室６内の圧油は連通孔８と流出路４ｂを経て、環状溝
１１Ｌ内へ流入する。このようにして環状溝１ａ内で合
流した圧油は、排油孔１３から排出されて射出シリンダ
１５へ圧入され、ピストンロッド１Ｇの前進によシ溶沿
の射出が行なわれる。そして、前室６と流出路わり、４
ｂとが連通ずることによるスプール開度が大きいほど圧
油の流量が大きくなυ、射出シリンダによる射出速度が
速くなるものであって、一般的に射出初期においては低
速で射出を行ない、射出途中で高速射出に切替える。

ところが、このような流量制御弁による流量制御動作に
おいては、モータトルクよシも負荷トルクが大きくなっ
て所定の流量が保てなくなったシ停電等で電源が切れた
りして流量が異常に増大した場合における安全性につい
て従来問題があったので、以下、この点について説明す
る。すなわち、矢印Ａ方向へ移動するスプール５には、
その内孔各部の油圧によって図に符号ＦＯｚ　Ｆｌ　ｒ
　Ｆ２で示す３種の推力が発生する。このうち推力Ｆ、
は前室６と後室７との受圧面積差によるものであって、
後室７は前室６よシも移動ロッド３の断面積分だけ受圧
面積が小さいので、両室６．７の単位面積当シの油圧が
等しい場合、スプール５には開方向の推力Ｆ’Ｏが作用
する。また、推力Ｆ１はスプール５が開いて前室６内へ
供給される圧油によってスプール５に作用する推力であ
って、推力Ｆ、と同じくスプール５の開方向に作用する
。さらに推力Ｆ２は、圧油が流出路４ａ、４ｂへ流入す
るときにおける流路の絞シ作用によるものであって、推
力Ｆｏｒ　Ｆｔ　とは反対方向であるスプール５の閉方
向に作用する。第４図は横軸にスプール開度をとシ縦軸
に推力Ｆ。、Ｆｌ　、Ｆ２の大きさをとって示す関係線
図であって、縦軸はＯかも上が開方向推力、０から下が
閉方向推力を示している。そして第５図は、第４図に示
した３つの推力Ｆ　Ｏｒ　Ｆ　Ｉ　ｒＦ２の合成推力Ｆ
を縦軸にとりスプール開度を横軸にとって示す関係線図
であって、スプール５にはその開度がＯから１１へと大
きくなるにしたがって図に示すように変化する合成推力
Ｆが作用することになる。この場合、圧油の流量と射出
速度とはスプール開度に比例するから、これら流量また
は射出速度を横軸にとっても推力Ｆの曲線は同じである
。

第５図から明らかなように、推力ＦＯ＋Ｆｌ＋Ｆ！が合
成された結果、スプール５には射出動作中を通じて常時
開方向の推力が作用しているので、なんらかの原因でス
プール５の位置制御能力が失なわれた力３合には、スプ
ール５に開方向の推力が作用し胱け、圧油の流量が異常
に増大することになってきわめて危険である。そこでこ
れを回避するためには、スプールに閉方向の推力を作用
させて開方向への移動を規制する必要がおる。

〔発明の概要〕

本発明は以上のような点に鮨みなされたもので、流分制
御手段を設け、原動側からの駆動による弁スプールの位
置制御能力が失なわれた場合にこれを働かせて弁スプー
ルに弁本体前室へ向う弁閉じ方向の推力を付与するよう
に構成することによシ、異常流量の圧油が排出されるこ
とを防止して安全性の向上を計った流量制御弁を提供す
るものである。以下、本発明の実施例を図面に基いて詳
細に説明する。

〔実施例〕

本実施例は本発明に係る流量制御弁をダイカストマシン
に実施した例を示し、第１図はその縦討面図でちる。図
において、ダイカストマシンの射出シリンダ２１と、そ
の作動油を蓄えるアキュムレータ２２との間には、全体
を符号２３で示す流量制御弁が配設されており、この流
量制御弁２３の筐体は有底円筒状のケーシング２４と、
その開口端側に接合されたモータ台２５と、底部側に接
合された弁本体としてのパルプボディ２６とで同窓一体
状に形成されている。モータ台２５には、制御装置から
の回転指令によって指令パルス数に相自する量だけ回転
するパルスモータ２７が装着されておシ、そのモータ軸
２８は、モータ台２５の中空部内へ突設されている。全
体を符号２９で示すものは、モータ軸２Ｂの回転を軸方
向の運動に変換させるねじ機構としてのボールねじてあ
って、モータ台２５に軸支されたねじ軸３０を備えてお
υ、このねじ軸３０とモータ軸２８とは、カップリング
３１によって連結されている。ボールねじ２９は、ケー
シング２４の内孔内に臨むねじ軸３０のねじ部にボール
３２を介して螺合された有底円筒状のナツト３３を備え
ておシ、ねじ軸３０が正方向と逆方向とへそれぞれ回動
することにより、ナツト３３がパルプボディ２６方向へ
後退したυモータ２Ｔ方向へ前進したシするように構成
されている。３４はナツト３３の周面に装着された永久
磁石、３５は永久磁石３４の移動に感応する近接スイッ
チを備えナツト３３および後述するスプール３Ｂの軸線
方向への移動距離を正確に検出して制御装置へフィード
バックする位置検出器、３６はケーシング２４側に固定
されてナツト３３のキー溝と嵌合しナツト３３０回動を
規制するキーでおる。

パルプボディ２６には、円筒状のスリーブ３７が一体的
に嵌着されておシ、このスリーブ３Ｔには、前記ナツト
３３に固定されてこれと一体的に進退するスプール３８
が嵌合されている。このスプール３Ｂは、ナツト３３に
固定されてケーシング２４に摺動自在に軸支されたぷ動
ロッド３９と、円柱状に形成されてスリーブ３７に活動
自在に軸支されたスプール本体４０とで同芯状に一体形
成されておシ、バルブボディ２６とケーシング２４とで
両端を閉塞されたスリーブ３γの内孔内には、スプール
本体４０によって前室４１と後室４２とが隔成されてい
る。４３は前室４１と後車４２とを連通させるようにス
プール本体４０の軸方向に貫通された連通路でちって、
各連通路４３の中央部は、スプール本体４００周面へ関
口する環状の通路４４によって連通されている。一方、
前記パルプボディ２６の内周面には全周にわたるように
現状に形成された環状溝４５が設けられておシ、前記ス
リーブ３７には、スプール３８を図示の位置からモータ
２Ｔ方向へ後退させることによυ前室４１と環状溝４５
とを連通させる環状流路４６と、通路４４と環状溝４５
とを連通させる環状流路４７とが前後に設けられている
。そして、前室４１と口状溝４５とが連通したシ通路４
４と環状ｆｆｆ４５とが連通したシすることを弁が開く
と称し連通面接が大きくなることを弁開度が大きくなる
と称する。また、スプール３８がモータ２７方向へ後退
する方向を開方向と称し、反モータ方向へ前進する方向
を閉方向と称する。前室４１とアキュムレータ２２とは
パイロットチェック弁４８を備えた配管４９によって接
続されておシ、畦たバルブボディ２６の環状溝４５から
バルブボディ２６の外部へ開口する流出路５０に接続さ
れた配管５１は、前記射出シリンダ２１のへッドエ／ド
側に接続されている。

このように構成されていることによシ、パイロットチェ
ック弁４Ｂを開くとアキュムレータ２２内の圧油が前室
６へ導かれると同時にモータ２Ｔが回転し、スプール３
８が開方向へ前進するので、前室４１と環状流路４６と
が対応し始め、また通路４４と環状流路４６とが対応し
始める。したがって前室４１内の圧油は環状流路４６を
通って環状溝４５へ流入すると同時に、連通路４３と通
路４４とを通って環状溝４５へ流入する。なお、通路４
４と後室４２との間の連通路４３には流れが発生しない
。環状溝４５内で合流した圧油は、流出路５０から排出
されて射出シリンダ２１へ圧入され、ピストンロッド５
２の前進により溶湯の射出が行なわれる。

このように動作する本装置には、モータ２７側からの駆
動によるスプール３８の位置制御能力が失なわれ７’（
場合に、前室４１へ向う方向すなわち閉方向の推力をス
プール３８に付与して流分を制御する流量制御平段が設
けられているので、その手段のいくつかを順を追って説
明する。いまアキュムレータ２２から前室４１への供給
圧をＰｌ　とし、弁が開いたときの通路４４および後室
４２の圧力をそれぞれＰ２＋Ｐ３とすると、環状流路４
６゜４Ｔへの流入時の絞シ作用によりＰｉ＜Ｐｌ、Ｐｉ
＜Ｐｓとなシこれによってスプール３８に閉方向　　　
　　゛の推力Ｆ２が発生することは、第４図において説
明したとおシであるが、この場合、連通路４３の径ｄを
大きくすればするほどこの閉方向の推力Ｆ２が大きくな
る。

また、第１図に符号’１　＋　’２で示すスプール３８
と環状流路４６，４ｒとの重なり寸法をり。

＞帽Ｋして環状流路４Ｔよシも環状流路４６が先に開く
ようにすれば、’Ｉ　と６２　との差が大きければおき
いほど閉方向の推力Ｆ２が大きくなる。

なお、ｔｌ　とｔ２　とを同じにして１１部に対応する
スプール３８先端部を切欠くととくよシ環状流路４６が
先に開くようにしてもよい。また、との切欠きを、ｔ！
対応部とｔ２対応部との両方に設け、ｔｚ対応部の切欠
きをＬ１対応部の切欠きよりも大きくすれば、ｔ１対応
部における絞９作用が大きくなるので、閉方向の推力Ｆ
１が大きくなる。

以上は第４図における推力Ｆ、を閉方向へ大きくするた
めの手段を例示したが、第４図における開方向の推力１
ｉ’ｏを閉方向の推力とす゛ることによっても流量を制
御することができる。このための手段として、駆動コン
ド３９側でのみ軸支していたスプール３８を、バルブボ
ディ２６の前室４１側側板でも軸支させるようにし、こ
の軸支部の軸４径を駆動ロッド３９の径よシも大きくす
る。こう　　゛することによって前室４１の受圧面積が
後室４２の受圧面積よりも小さくなり、推力１ｉ”ｏは
閉方向となる。

第２図は上記閉方向の推力を付与する手段を設けた場合
におけるスプール３Ｂに作用する推力Ｆとスプール開度
との関係を第５図に対応して示す関係線図で６って、横
軸にはスプール開度に対応する射出速度が併記されてい
る。図から明らかなように、合成推力Ｆはスプール開度
が２程度までは開方向であるがそれ以上スプールが開く
と閉方向になる。この場合、一般にダイカストマシンの
射出速度は、低速域が０．３ｍ／、、高速域が′２．５
ｍ／、１最高速度が４ｍ／３程度で使用されるので、ス
プール開度が２となる前にスプール３８の位置制御能力
が失なわれたときには射出速度が０．７ｍ／ａ以下でち
るから推力Ｆが開方向であっても問題がない。そしてス
プール３８がさらに囲いて射出速度が例えば０．７ｍ／
ｉ以上の状態でスプール３８の位置制御能力が失なわれ
たときには、推力Ｆが閉方向でおるから、スプール３８
がその位置よりも囲〈ことがなく、圧油の流量が異常に
増大することがない。

さらに第１図に水子ように後室４２内のスプール３８．
ケーシンダ２４間に圧縮コイルばね５３を介装し、スプ
ール開度が６程度以上になったときにこの圧縮コイルば
ね５３が圧縮され始めるようにしておけば、第２図にお
ける推力Ｆは、スプール開度が６以上になると点綴下で
示すように一定の推力値を維持し、より安定した特性が
得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明によυ明らかなように、本発明によれば流量
制御弁において、流量制御手段を設け、ｙＫ動側からの
駆動による弁スプールの位置制御能力が失なわれた場合
にこれを働かせて弁スプールに弁本体前室へ向う弁閉じ
方向の推力を付与するように構成することにより、モー
タトルクよシも負荷トルクが大きくなったシあるいは停
電等で電源が切れたシした場合、スプールには合成推力
としてスプール閉方向の推力が作用するので、射出シリ
ングへの圧油の流量が異常に増大することがなく、安全
性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る流量制御弁の実施例
を示し、第１図はその縦断面図、第２図は同じくスプー
ル開度とスプールに作用する合成推力との関係線図、第
３図ないし笛５図は従来の流量制御弁を示し、第３図は
その要部の縦断面図。 第４図はスプール開度とスプールに作用する３０の推力
との関係線図、第５図はスプー／Ｉ／開度とスプールに
作用する合成推力との関係線図である。 ２１ψ・・−射出シリンダ、２２＠１１−・アキュムレ
ータ、２３・・拳・流量制御弁、２Ｇ・Ｏｏ、パルプボ
ディ、２７　ｅ　ｓ　ａ　＊パルスモータ、２９・・拳
−ボールねじ、３７拳命・・スリーブ、３Ｂ・・・・ス
プール、３９・Φ・−ぶ動ロッド、４０参・・・スプー
ル本体、４１・―拳・前室、４２・・・・後電、４３・
・・・連通路、４４・令・１通ｍ、４５−−−−３ｆｆ
状溝、４Ｅｉ、４７−・・・口状流路、５０９・會・流
出路、５３・・・・圧縮コイルばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被制御流体の流出路と連通する前後一対の環状流路を内
   孔周面に備えた弁本体と、この弁本体の内孔に進退自在
   に支持されて内孔内に前室と後室とを隔成しこの前室、
   後室間を連通する連通路およびこの連通路の中央部から
   周面へ開口する通路を有する弁スプールとを備え、前記
   弁スプールを原動側から駆動して進退させることにより
   前記前室、前部環状流路間の連通開度と、前記通路、後
   部環状流路間の連通開度とを変化させ、前記弁本体の前
   室へ供給されて前記流出路から排出される被制御流体の
   流量を制御する流量制御弁において、原動側からの駆動
   による前記弁スプールの位置制御能力が失なわれた場合
   に弁スプールに前記前室へ向う閉方向推力を付与するよ
   うに流量を制御する流量制御手段を設けたことを特徴と
   する流量制御弁。