JPS616473A - 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油圧回路内にあって油
圧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〕

ダイカストマシ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星キャビティ内へ射出
する射出シリンダ金偏えており、この射出ンリンダの油
圧回路内には、作動油の流量を調整して射出速度全制御
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の概略断面図
でろってこれを同図に基いて説明すると、流量制御弁１
のケーシング２に装着されたパルスモータ３には、ケー
シング２内に軸支され次ボールねじ４のねじ軸４ａがカ
ップリング５で連結されており、また、ポールねじ４の
ボール４ｂ’を介してねじ軸４ａと螺合するナラ・ト４
谷には、連結ロッド４ｄｆｔ介してスプール６が一体形
成されている。スプール６は、ケーシング２に連続する
パルプボテイＴ内に軸方向へ進退自在に軸支されており
、パルプボディ７には作動油の流入ロアａ　と作動油の
流出ロアｂとが開口でれている。また、スプール６には
バルブボディ７の前室７ｃ　と後室７ｄ　とを連通する
祝数個の連通孔６ａが設けられており、さらにバルブボ
ディ７には、環状に形成されて流出ロフトと連通する一
対の連通溝７ｅ　。

７ｆが軸力向Ｑこ並列して設けられているとともに、ス
プール６の連通孔６ａ　Ｋは、スプール６の移動によっ
て連通孔５ａと連通溝７ｆとを連通させる溝６ｂが設け
られている。８（はケーシング２に装−尤さねた位＆検
出器、９はナラ）４ｃの外周部に設けられた永久磁石、
１０はナツト４ｃ　の回動を規制するキーでるる。

以上のように構成された流量制御弁の動作をダイカスト
マシンにおける射出シリンダ用作動油の流量側＃を例に
とって説明すると、ダイカストマシンの射出開始前にお
いては、ナラ）４ｃ　が図示の位置よりもねじ軸４ａか
ら抜は出していてスプール６が図示の位置よりも左方に
前進しており、スプール６が連通溝７ｅ　、　７ｆ　ｔ
−閉塵している。

この状態から射出開始の指令が出てパルスモータ３が所
定角度だけ回動すると、カップリング５で連結されたね
じ軸４ａが回動してこれと螺合するナラ）４ｃおよび一
体のスプール６が図の右方へ後退する。したがって前室
７ｍと連通溝７ｅお工びｊｌ１６ｂ　　と連通ＪＩ７ｆ
　がそれぞれ連通し、流入ロアａからの作動油扛、流出
口ｒｂから射出シリンダへ供給される。そして射出初期
においては、連通＃＠７ｅ、７ｆの開度が小さく作動油
の流量が小さくて射出速度が低速でめるが、射出が続け
られて所定時間後にパルスモータ３に高速射出の指令が
くると、パルスそ一夕３が再び回動し、スプール６がさ
らに後退して連通溝７ｅ　、　７ｆの開度が大きくなる
ことにより、作動油の流量が大きくなり射出速度が高速
となるように構成されている。

このような流量制御動作においては、前室７ｃ内の油圧
と後室Ｔｄ内の油圧との関係でスプール６とナラ）４ｅ
　との間の連結ロッド４ｄに発生する圧縮応力が変化し
、時にはこれ如引張応力となることがるる。第４図は開
度と応力との関係線図であって、横軸に第３図に符号Ｓ
で示す連通孔７ｅ　、７ｆの開度（ｍｍ’）’にとり、
縦軸に連結ロッド４ｄの応力をとって示している。なお
、応力は０点力・ら上が引張応力＋σでメク、０点から
下が圧縮応力−σでめって、０点から離れるほど絶対数
値が大きいことを示している。図において、開度がＯの
ときには、圧縮応力−σがもつとも大きくて供給作動油
の圧力Ｐａに等しいて、スプール６が後退して連通溝７
ｅが開き始めると、前室７ｃから連通溝７ｅへ向って矢
印Ａで示すように流れる作動油が絞られてこの絞９部で
は流速が遠くなり、圧が下がってスプール６が前室７ｃ
側へ引っ張られるので、第４図に示すように開度Ｓが徐
々に大きくなるにしたがって圧縮応力−σが小さくなる
。そして全開度Ｓが例えば１０〜１２ｍｍの場合に開度
が５ｍｍ程度になると圧縮応力−σが最小になり、この
ろと開度Ｓが大きくなるとミ全開に至るまでは再び圧縮
応力−σが増大する。

なお、圧縮応力−σが最小の場合には図示のようにこれ
が引張応力＋σに転じることかめる。以上のような現象
はスプール６の形状、特に絞り部の形状によって変化が
あるものの、いずれの場合も同じ傾向となる。

このように応力幅が図に符号Ｐで示す値となり、最大応
力がＰｏとなるので、パルスモータ３もこれに見合うだ
けの容量を考慮しておく必要逅ろって設備費と動力費が
嵩むという欠点がるる。また、通常は低速射出から高速
射出へ移行するときに弁スプールが開き方向に移動して
高速射出の開度位置で停止するときを、連結ロッド４ｄ
　に引張応力＋σが作用するときになるようにするが、
従来装置ではこのときの引張応力＋σが小さく、開くた
めに移動している弁スプール全停止させるときにブレー
キとして作用する力が小さいので、弁スプールが開き始
めてから所望の高速開度位置で停止するまでの時間が若
干長くなる欠点があった。これは例えばダイカストマシ
ンのように、１００分の数秒というきわめて短時間の間
に低速射出力・ら高速射出に切替える必要があったり、
高速射出へ切替えたときにできるだけ早く振動を収める
必要があつ−ｆＣ，ｖする場合等に欠点となる。

〔発明の概要〕

本発明は以上のような点に鑑みなされたもので、モータ
によりねし機構を介し駆動されて筐体内で進退する流体
通路開閉用の弁スプールを、ねじ機構側の連結軸と流体
流入口側の端軸とで筐体に軸支させ、端軸の径を連結軸
の径よりも小さく形成することＫより、連結軸に作用す
る最大引張力と最大圧縮力とをはｙ等しくすることを可
能にしてモータの小容量化による設備費、動力費の低減
と弁開きの作動性の向上を計った流量制御弁を提供する
ものでめる。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Ｊ 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図はその縦断面図である。図
において、ダイカストマシンの射出シリンダとその作動
油を蓄えるアキュムレータとの間には、全体を符号１１
で示す流量制御弁が配設されており、この流量制御弁１
１の筐体１２は有底円筒状に形成されたパルプボディ１
３と、その内孔に嵌着されたケーシング１４と、これに
７ランジ接合されたモータ台１５とで同芯一体状に形成
されている。モータ台１５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当する量だけ回転するパル
スモータ１６が装着されており、その−一夕軸１７は、
モータ台１５の中空部内へ突設−されている。全体を符
号１８で示すものは、モータ軸１７の回転を軸方向への
運動に変換させるねし機構としてのボールねしでろって
、モータ台１５に軸支されたねじ軸１９全備えており、
このねじ軸１９とモータ軸１７とは、そのテーパ部をカ
ップリング２０のテーパ孔に嵌入させてナツト締めする
ことにより連結されている。ボールねじ１８は、ケーシ
ング１４の内孔内に臨むねじ軸１９のねじ部にボール２
１を介して螺合された有底円筒状のナツト２２を備えて
おり、ねじ軸１９が正方向と逆方向とへそれぞれ回動す
ることによｐ１ナツト２２がパルプボディ１３方向へ前
進したクモータ１６方向へ後退したジするように構成さ
れている。２３はエアフリーザ、２４はナツト２２の周
面に装着された永久磁石、２５は永久磁石２４の移動に
感応する近接スイッチ力・らなりナツト２２および後述
するスプール２１の軸線方向−＼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、２６
はケーシング１４側に固定されてナツト２２のキー溝と
嵌合しナツト２２の回ａｈ　ｆ規制するキーである。

全体を符号２７で示すものは、円柱状のスプール本体２
８とその中心を貫通するスプール軸２９とで一体的に形
成されたスプールでろって、スプール軸２９は、中央部
の貫通軸２９ａ　と、ボールねじ１８側の連結軸２９ｂ
　　と、反端側の端軸２９ｂは、先端鍔部を締付具３０
によってナツト２２の端面に同芯状に固定されている。

そして、連結軸２９ｂはケーシング１４に軸受３１を介
して摺動自在に軸支されており、また、端軸２９ｃ　　
はパルプボディ１３の端板に軸受３２を介して摺動自在
に軸支されている。スプール本体２８は、ケーシング１
４の内孔に進退自在に軸支されており、その軸線方向両
側には、端軸２９ｃが貫通する前室３３と、連結軸２９
ｂが貫通する後室３４とが形成されている。またスプー
ル本体２８には、前室３３と後室３４との関、を連通さ
せる複数個の連通孔３５が設けられており、さらにスプ
ール本体２８の長手方向中央部ｒは、連通孔３５とスプ
ール本体２８の外部とを連通させる環状溝３６が設けら
れている。一方、スプール本体２８の軸支部には深さが
パルプボディ１３に及ぶ前後一対の連通溝３７．３８が
環状に形成されて設けられており、これら両速通溝３７
．３８は、連結路３９によって一部を連通されている。

このように構成された流量制御弁１１は、前室３３に開
口された作動油の流入口４０を油圧配管内に設けたアキ
ュムレータに接続されており、また、連結路３９に設け
た作動油の流出口４１をダイカストマシンの射出シリン
ダく接続されている。そしてパルスモータ１６の回転で
ボールねじ１８を介してスプール２７全図の右方へ後退
させることにより前室３３と連通溝３７および環状溝３
６と連通溝３８とが同時に連通し、流入口４０から流入
する作動油が流出口４１から射出シリンダへ送られると
ともに、スプール２７による連通溝３７，３８の開度に
よって送油量が変化し射出シリンダによる溶湯の射出速
度が制御されるように構成されている。

−そして、この流量制御弁１１においては、前述したよ
うにスプール２７には、前室２９ｃ　ｋ貫通する端軸２
９’ｃ　　と後室３４？貫通する連結軸２９ｂとが両倶
ｊに設けられているとともに、図に符号ｄで示す端軸２
９ｃ　の径が、図に符号りで示す連結１ｆＩ１２９ｂ　
の径よ、！７も小さく形成されており、この径ｄと径り
とは次のようにして設定されている。

すなわち第２図において説明した圧縮応力またＬ引張応
力の絶対値σおよび作動油の供給圧力Ｐ。

と、両軸２９ｂ、２９ｃ　の断面積との関係は次式で表
わされる。

Ｄ２σ　＝（Ｄ２−ｄ２）Ｐａ この場合、モータの所要動力すなわち応力の絶対値σ？
小さくするためには、第２図における応力幅Ｐが引張応
力＋σ側と圧縮応カーσ側とに２等分されるようにすれ
ばよいわ９でろるから、このためには次式が満足されれ
ばよい。

Ｄ２　Ｐ−：＝＝　（Ｄ２　　ａ２　）　ｐ。

ブーなわち、応力幅Ｐ’に測定により求めて上式に代入
すれば、両軸２７ｂ、２９ｃ　譲り、ｄを決定すること
ができる。

以上のように構成された流量制御弁の動作を説明する。

ダイカストマシンの鋳込作業開始前においては、スプー
ル２７が図示の位置にａつてスプール本体２８の外周面
で連通溝３７．３８’（ｒ閉塞している。この状態から
射出開始の指令が出てパルスモータ−５６が所定角度だ
け回動すると、カップリング２０で連結されたねじ軸１
９が回動してこれと螺合するナツト２２および一体のス
プール２７が図の右方へ後退する。したがって前室３３
と連通＃ｉ１３γ、および環状＃１３６と連通溝３８が
それぞれ連通し、流入口４０７１−らの作動油は、連″
　　通孔３５全通って後室３４へ向うとともに、連通溝
３７．３８と連通路３９とを経て流出口４１から射出シ
リンダへ供給され、溶湯の鋳込が行なわれる。そじて射
出初期において扛連通＃３７，３Ｂの開度が小さく作動
油の流量が小さくて射出速度が低速であるが、射出が続
けられて所定時間後にパルスモータ１６に高速射出の指
令がくると、パルスモータ１６が再び回動し、スプール
２７がさらに後退して連通溝３７．３８の開度が大きく
なることにより、作動油の流量が大きくなり射出速度が
高速となる。この場合、位置検出器２５は、水入磁石２
４の移動に感応しスプール２７の軸線方向への移動距離
を正確に検出して制御装置ベフィードバックするので、
パルスモータ１６の回動角度すなわち、スプール２７の
開度による射出速度が正しく制御される。

このような流電制御動作において、従来のように端軸２
９ｃ　が設けられていない場合には、第４図において説
°明したように応力幅Ｐが発生してこれに見合う動力が
必要でろるが、端軸２９ｃ　’ｃ設けてその径−ｄ全０
から次第に大きくしていくと仮定すｎば、第４図におけ
る開度、応力曲線が応力幅Ｐのま＼次第に引張応力＋σ
側へ移動し、前述径り、ｃｌ設定した場合、この曲線が
第２図に示すようになる。すなわち、第２図は第４図に
対応度と応力との関係線図でろって、図から明らかなよ
うに、同じようにスプール２７を開いていっても、圧縮
応力が引張応力に転じる点が第４図に示すものニジも早
くなり、図に−でボテように、圧縮応力と引張応力とが
同じ値きなる。この結果、景大応カーは従来の最大応力
Ｐｏ　よりも遥〃）に小さくなるので、スプール２７を
進退させるモータ１６の動力が小さく′なる。なお１、
低速射出から高速射出へ切替えるに際してスプール２９
全開き始めるときに、スプール２９が開く方向に作用す
る圧縮応力−σは若干小さくなるか、スプール２９が開
き終って停止するときにスプール２９が閉じる方向にブ
レーキ力として作用する引張応力＋σは大きくなる。し
たがってスプールが開き始めて所望の高速開度位偽で完
全に停止するまでに要丁゛る時間か短かくなり、良品質
のダイカスト製品等金得や丁くなる。

なお、本実施例では、前室３３と後室３４とを連通させ
る手段としてスプール本体２８に連通孔３５を設けた例
を示したが、流入口４０と前室おとの間で分岐するバイ
パスを設けてこのバイパス金後室３４に開口してもよい
。また、本実施例においては本発明全ダイカストマシン
の油圧回路内に設けた例を示したが、プラスチック用成
形機の油圧回路内やその他各種の機械の油圧回路内にも
同様に実施することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明に工９明らかな工うに本発明によれば流量制
御弁において、モータに工９ねじ機構を介し駆動されて
筐体内で進退する流体通路開閉用の弁スプールを、ねじ
機構側の連結軸と流体流入口側の端軸とで筐体に軸支さ
せ、端軸の径を連結軸の径よりも小さく形成して連結軸
に作用する最大引張力と最大圧縮力とがｉｔｙ等しくな
るように構成することにＬり、弁スプール全ねじ機構側
でのみ軸支し次従来のものと比較して弁スプール？進退
させる動力を大幅に減小させることができるので、駆動
用モータの容量が小さくなり、設備費と動力費の節減を
計ることができる。また、弁スプールの停止が若干早く
なり、低速射出から高速射出への切替えが早くなってそ
の分だけ早く安定した高速射出への移動が可能となるこ
とにより、良品質の射出製品が得やすくなる。

【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一冥施
例を示し、第１図はその縦断面図、第２図線スプール間
度とスプール軸の応力との関係線図、第３図は従来の流
量制御弁の概略断面図、第４図は同じくスプール開度と
スプール軸の応力との関係線図でるる。 １１・・・・流量制御弁、１２・・・・筐体、１３・・
・・バルプボテイ、１４φ・・・ケーシング、１６０．
・慟パルスモータ、１ａ−−−−ボニルねし、２７・・
・・スプ−ル、２８・・・・スプール本体、２９・・・
・スプール軸、２９ｂ・・・・連結軸、２９ｃ　・・・
・　端軸、３３・・・・前室、３４・・・・後室、３５
・・・・連通孔、３６・・・・環状溝、３γ、３８・・
・・連通溝、４０・・・・流入口、４１・・・・流出口
、Ｄ・・・・連結軸の径、ｄ・・・・端軸の径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転量を制御可能なモータと、このモータの回転を軸線
   方向の運動に変換するねじ機構と、このねじ機構を介し
   て前記モータと連結された弁スプールと、この弁スプー
   ルを軸線方向へ進退自在に軸支し弁スプールの軸線方向
   両側に前室と後室とが形成された筐体と、前記前室、後
   室間を連通させる連通路と、前記前室に開口された流体
   流入口と、前記弁スプールの進退で開閉される流体通路
   により前記流体流入口との間を連通され前記筐体に開口
   された流体流出口とを備えた流量調節弁において、前記
   弁スプールを、前記ねじ機構との間の連結軸と前記前室
   側の端軸とで前記筐体に軸支させるとともに、前記端軸
   の径を前記連結軸の径よりも小さく形成したことを特徴
   とする流量制御弁。