JPS62209277A - 空圧式流路切換弁 - 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】 「技術分野１ 本発明は、例えばピストンの往復駆動用に用いられる空
圧式流路切換弁に関する。

「従来技術およびその問題点」 この種の空圧式流路切換弁は従来、単一の供給ポートに
導かれる加圧空気を、シ（ノンダ１こ嵌めたピストンの
両側の圧力室に交互に導くもので、ピストンの移動によ
って容積か縮小される側の圧力室にある空気は大気に開
放されでいた。しかし、圧力室の空２は加圧されでいる
ものであるから、この加圧空気を大気に開放するのは無
駄てあつ、省エネルギに反する。そしてピストンに及ぼ
すべき圧力は通常、行き（仕事をするとき）と帰りとで
は、行きの方か高いから、行きの圧力を帰りに利用する
ことは十分可能である。

「発明の目的」 本発明は、以上の問題Ｍ識に基づき、高圧側の圧力室に
導いた加圧空気を捨てることなく、低圧側の圧力室に導
いて有効に利用できる流路切換弁を得ることを目的とす
る。

「発明の概要Ｊ 本発明は、加圧空気をピストン両側の圧力室のような高
圧側と低圧側の圧力室に交互に導く流路切換弁において
、単一の供給ポートと：この供給ポートと上記高圧側圧
力室に通じる高圧側負荷ポート間に設けた高圧側圧力制
限弁と、この高圧側負荷ポートにバイパス弁を介して連
通ずる高圧側バイパスポートと：この高圧側バイパスポ
ートにバイパス管路を介して連通ずる低圧側バイパスポ
ートと：この低圧側バイパスポートと上記低圧側圧力室
に通ずる低圧側負荷ポート間に設けた低圧側圧力制限弁
と：上記低圧側バイパスポートと排出ポート間に設けた
開放弁とそ備えたことを特徴としでいる。

「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。この実施例
は、ダイアフラムによって直接流路を開閉する流路切換
弁に本発明を適用したものであ。

る。ダイアフラムによって直接流路を開閉する開閉弁の
基本形は、米国特許４，５４０．０２０号が提案しでい
る。

本流路開閉弁は、ガスケットを兼ねるダイアフラム１１
で分断された制御ブロック］Ｏと流路ブロック２０を有
し、流路ブロック２０側に各ポートが設けられでいる。

これらのポートは、中央の供給ポート２１、その左右の
負荷ポート２２．２４、この負荷ポート２２．２４と対
をなすバイパスポート２３．２５、図の右方の排出ポー
ト２６である。バイパスポート２３と２５はバイパス管
路２７で連通している。負荷ポート２２は、例えばシリ
ンダ装置ＳのピストンＰの両側の圧力室のうちの一方の
高圧室ＨＲに連通し、負荷ポート２４は他方の低圧室Ｌ
Ｒに連通ずるもので、負荷ポート２２とバイパスポート
２３を高圧側、負荷ポート２４とバイパスポート２５を
低圧側と呼ぶ。供給ポート２１にはポンプ１２から加圧
空気が供給される。

供給ポート２１は、高圧側負荷ポート２２の外側に環状
に位置する環状通路２１ａと連通しており、この環状通
路２１ａと高圧側負荷ポート２２間が、ダイアフラム１
１の一部によって直接構成される高圧側圧力制限弁２８
によって開閉される６また高圧側負荷ポート２２は、高
圧側バイパスポート２３の外側に環状に位置する環状通
路２２ａと連通しでおり、この環状通路２２ａと高圧側
バイパスポート２３門が、同じくダイアフラム１１の一
部によって直接構成されるバイパス弁２９によって開閉
される。

低圧側負荷ポート２４は、直接供給ポート２１には連通
しておらず、高圧側負荷ポート２２、高圧側バイパスポ
ート２３、バイパス通路２７および低圧側バイパスポー
ト２５を介して供給ポート２１と連通できる。すなわち
低圧側バイパスポート２５は、第６図に示すように、低
圧側負荷ポート２４の外側に環状に位置する環状通路２
５ａと連通しでおり、この環状通路２５ａと低圧側負荷
ポート２４間か、ダイアフラム１１の一部によって直接
構成される低圧側圧力制限弁３ｏによって開閉される。

また低圧側バイパスポート２５は、排出ポート２６の外
側に環状に位置する環状通路２５ｂとも連通していて、
この環状通路２５ｂと排出ポート２６間か、同じくダイ
アフラム１１の一部によって直接構成される開放弁３１
によって開閉される。１３はダイアフラム１１の不要で
有害な変形を防ぐ格子体である。

以上の弁２８．２９．３ｏ、３１は、いずれもその制御
ブロック１０側に設けたパイロット圧通路２８ｐ、２９
ｐ、３０ｐ、３１ｐにポンプ１２の吐出圧と同等あるい
はこれより僅かに高いパイロット圧が作用したとき、ダ
イアフラム１１が流路ブロック２ｏ側に変位して、上記
各ポート間を閉じ、これらのパイロット圧通路２８ｐ〜
３１ｐに大気圧（ポンプ吐出圧より低い圧力）が作用し
たとき、ダイアフラム１１が制御ブロック］０側に変位
して各ポート間を開く。

パイロット圧通路２８ｐ〜３１ｐに対するパイロット圧
と大気圧の供給制御は、供給ポート２１に開口させたパ
イロット圧導入路３２、流路切換機構３３、あるいは高
圧側、低圧側の圧力制限機構３４．３５によって行なわ
れる。供給ポート２１に流体導入方向に正対させて開口
させたパイロット圧導入路３２内の圧力は、供給ポート
２１に供給される加圧空気の圧力より若干高くなること
か知られでいる。

これらの流路切換機構３３、高圧側圧力制限機構３４お
よび低圧側圧力制限機構３５は、■ピストンＰを第１図
において右行ざぜるときには、バイパス弁２９を閉して
他の弁２８．３０．３１を開く。すなわちポンプ］２か
らの加圧空気を供給ポート２１および高圧側負荷ポート
２２を介して高圧室ＨＲに供給する一方、低圧室ＬＲ内
の空気を低圧側負荷ポート２４および低圧側バイパスポ
ート２５を介して排出ポート２６に排出する（第１図）
。

■この過程において、高圧室ＨＲ内の圧力が一定の制限
圧に達したときには、高圧側圧力制限弁２８を閉しる（
第２図）。

■ピストンＰを第３図において左行させるときには、高
圧側圧力制限弁２８と開放弁３１を閉し、バイパス弁２
９と低圧側圧力制限弁３０を開く。すなわち高圧室ＨＲ
内の加圧突気を高圧側負荷ポート２２、高圧側バイパス
ポート２３、バイパス通路２７、低圧側バイパスポート
２５および低圧側負荷ポート２４を介して低圧室り日に
供給する（第３図）。

■この過程において、低圧室ＬＲ内の圧力か一定の制限
値に達したときは、低圧側圧力制限弁３０８閉して低圧
側バイパスポート２５と低圧側負荷ポート２４の連通を
断ち、開放弁３１を開いて、高圧室１−（Ｒ内の加圧空
気を排出ポート２６に排出する（第４図）。

という機能を営むものである。各弁を以上の例のように
制御することで、つまりピストンＰの右行時には、右行
時に高圧室ＨＲ内に供給されでいた加圧空気を低圧室Ｌ
Ｒに導いて利用することできる。

以下本発明の流路切換弁の動作をざらに詳しく説明する
。ピストンＰを右行させるには、第１図のように流路切
換機構３３のソレノイド４０′＠オフにする。するとプ
ランジャ４１か突出位置に位置し、このプランジャ４１
に接続されでいる弁アーム４２．４３か、左右の制御室
４４．４５に開口しでいるパイロット圧導入路４６を閉
、大気開放路４７を開とする。パイロット圧導入路４６
はパイロット圧導入路３２に連通している。したかって
制御室４４に開口しているパイロット圧通路２９ｐにパ
イロット圧が及ぼされ、その結果バイパス弁２９か高圧
側の負荷ポート２２とバイパスポート２３間を閉しる。

第１図ないし第４図にあいで、制御ブロック１０側のク
ロスハツチングの管路または空間はパイロット圧の管路
であり、ハツチングかされでいない管路または空間は大
気圧の管路である。すなわちこれ以外のパイロット圧通
路２８ｐ、３０ｐ、３１ｐには、パイロット圧は及ぼさ
れないため、高圧側圧力制限弁２８、低圧側圧力制限弁
３０、開放弁３１は開放状態となり、上記■の状態か実
現される。大気圧の管路であることは、これらの管路が
図面上で、大気開放路４８．４９．５０のいずれかに連
通しでいることから理解される。なお流路ブロック２ｏ
側の矢印は加圧空気流の方向を示す。

次に、このビス１〜ンＰの右行の過程にあいで、高圧室
ＨＲの圧力か設定圧力値を越えると第２図の状態となる
。高圧側バイパスポート２３は吐出圧導入路５１を介し
てダイアフラム１］下部の制御圧力室５２に連通しでお
り、この制御圧力！５２の上部には、圧力応動ロッド５
３か位置しでいる。したかって高圧室ＨＲの圧力か一定
値を越えで圧力応動ロッド５３か上方に変位すると、井
アーム５４がパイロット圧導入路３２に連通しでいるパ
イロット圧導入路５５を開き、制御室５６を介して上記
パイロット圧通路２ａｐｌパイロツト圧にする。すると
高圧側圧力制限弁２８が閉じて、供給ポート２１から高
圧側バイパスポート２３、つまり高圧室ＨＲへの加圧空
気の供給は行なわれなくなる。この圧力制限作用は、ピ
ストンＰが右方への移動端に達したとき、および途中で
大きい負荷が掛かったときに生しる。この他の部分に変
化はないから、上記■の状態か得られる。

ピストンＰを左行させるには、第３図のように流路切換
機構３３のンレノイド４０をオンにする。するとばね４
１ｂの力に抗してプランジャ４１か吸引され、その結果
弁アーム４２は大気開放路４８と閉してパイロット圧導
入路４６を開き、パイロット圧導入路４６のパイロット
圧を制御室４４、圧力反転路５８．５９、および制御室
５６を介してパイロット圧通路２８ｏに導く。したがっ
て高圧側圧力制限弁２８に関しでは閉の状態が維持され
る。また弁アーム４３が大気開放路４７を開きパイロッ
ト圧導入路３２に通じるパイロット圧導入路６０を閉じ
る結果、パイロット圧通路２９ｐには制御室４５を介し
て大気圧が導かれるため、バイパス弁２９は開く、パイ
ロット圧になる圧力反転路５８は圧力反転路６］にも同
時に通しでおり、この圧力反転路６１は、低圧側圧力制
限機構３５の第一制御室６２を介してパイロット圧通路
３１ｐに連通している。したかってパイロット圧通路３
１ｐにもパイロット圧が導入され、開放弁３］か閉しる
。よって高圧室Ｈ日内の加圧空気が、高圧側負荷ポート
２２、高圧側バイパスポート２３、バイパス通路２７、
低圧側バイパスポート２５および低圧側負荷ポート２４
を介して低圧室ＬＲに導かれることとなり、この加圧空
気によって、ピストンＰか右行（復帰）する上記■の状
態か得られる。

次に、このピストンＰの左行の過程において、低圧室Ｌ
Ｒの圧力か設定圧力値を越えると第４図の状態となる。

低圧側負荷ポート２４は吐出圧導入路６５を介してダイ
アフラム１１側の制御圧力室６６に連通してあり、この
制御圧力室６６の上部には、圧力応動ロッド６７位置し
でいる。したがって低圧室ＬＲの圧力が一定値を越えて
圧力応動ロッド６７が上方に変位すると、一対の弁アー
ム６８．６９のうちの一方の弁アーム６８が大気開放路
５０を開いて上記圧力反転路６］を閉し、他方の弁アー
ム６９が大気開放路４９を閉じで、パイロット圧導入路
３２に通じるパイロット圧導入路７２を開く。したがっ
て第一制御室６２そ介してパイロット圧通路３１１）か
大気圧になると同時に、第二制御室７３およびパイロッ
ト圧導入路７２を介してパイロット圧通路３０ｐがパイ
ロット圧となり、よって開放弁３１が開いて低圧側圧力
制限弁３０が閉しる。したがって、低圧側バイパスポー
ト２５は、低圧側負荷ポート２４との連通を断たれると
同時に、排出ポート２６と通し、余分な加圧空気か外部
に排出されることになる。すなわち上記■の状態である
。

高圧側圧力制限機構３４と低圧側圧力制限機構３５の制
限圧力は、それぞれ圧力応動ロッド５３．６７をダイア
フラム１１側に押圧するばね７５．７６のばね力を、調
圧ねし７７．７８によって調節することにより調節でき
る。例えば高圧側圧力制限機構３４の制限圧力を５　ｋ
ｑ／ｃｍとしたとき、低圧側圧力制限機構３５側の制限
圧力をこれより低い２　ｋｃ＋／ｃｍ程度とすることが
可能である。

ピストンＰか左行端（戻り端）に達した後、再び流路切
換機構３３のソレノイド４０をオフにすれば、第１図の
状態に復し、ピストンＰは右行を開始する。

なあ以上は１枚のダイアフラム１］によって各ポートの
開閉を行なう開閉弁に本発明を適用したものであるが、
本発明の思想は、他の形式の開閉弁についても全く同様
に適用できる。

「発明の効果」 以上のように本発明によれば、シリンダに嵌めた往復動
ピストンのように、ピストンの両側の高圧室と低圧室に
交互に加圧空気を導く場合において、ピストンの行き工
程において高圧室に導いた加圧空気を、ピストンの戻り
工程において低圧室に導いて利用することができる。従
来のこの種の流路切換弁においては、ピストンの移動に
よって容積が縮小される側の圧力室の空気は、すべで外
部に排出されでいたのであるから、本発明によれば、加
圧空気を有効に利用し、省エネルギを図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし笥４図は本発明による空気式流路切換弁の
実施例を示す互いに異なる作動状態の断面図、第５図、
第６図は第１図のＶ−Ｖ線、■−■線に沿う断面図であ
る。 １０・・・制御ブロック、１］・・・ダイアフラム、２
０・・・流路プロツウ、２１・・・供給ポート、２２・
・・高圧側負荷ポート、２３・・・高圧側バイパスポー
ト、２４・・・低圧側負荷ポート、２５・・・低圧側バ
イパスポート、２６・・・排出ポート、２７・・・バイ
パス通路、２８・・・高圧側圧力制限弁、２９・・・バ
イパス弁、３０・・・低圧側圧力制限弁、３１・・・開
放弁、２８ｐ、２９ｐ、３０ｐ、３１ｐ・・・パイロッ
ト圧通路、３３・・・流路切換機構、３４・・・高圧側
圧力制限［横、３５・・・低圧側圧力制限機構、Ｐ・・
・ピストン、ＨＲ・・・高圧室、１日・・・低圧室。 特許出願人　　藤倉ゴム工業株式会社 同代理人　　　　三　浦　邦　夫゛　′　□同　　　松
井　茂、、、。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧空気を高圧側と低圧側の圧力室に交互に導く
   流路切換弁において、単一の供給ポートと；この供給ポ
   ートと上記高圧側圧力室に通じる高圧側負荷ポート間に
   設けた高圧側圧力制限弁と；この高圧側負荷ポートにバ
   イパス弁を介して連通する高圧側バイパスポートと；こ
   の高圧側バイパスポートにバイパス管路を介して連通す
   る低圧側バイパスポートと；この低圧側バイパスポート
   と上記低圧側圧力室に通ずる低圧側負荷ポート間に設け
   た低圧側圧力制限弁と；上記低圧側バイパスポートと排
   出ポート間に設けた開放弁とを備えたことを特徴とする
   空圧式流路切換弁。