JPS6288886A - 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】 ［発明の利用分野］ 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
御する流品、制御弁に関するものである。

［従来の技術］ 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、溶出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り、この射出シリンダの
油圧回路内には５作動油の流量を調整して射出速度を制
御するＲ　ＩＢｔ制御弁が設けられている。

第６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、これを同図に基づいて説明すると、円筒状の
バルブボディ！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が図示していないキーで回動を規請
されて摺動自在に軸支されており、この駆動ロッド３は
図示していないねじ機構を介してモータに連結されてい
る。そして、；＋ＪＩ　ｍ装置からの指令でモータが正
回転すると、この回動がねじ機構で直線運動に変換され
て駆動ロッド３が第６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が矢印Ａとは反対
の方向に後退するように構成されている。パルプボディ
ｌには円筒状のスリーブ４が一体的に嵌着されており、
このスリーブ４には、駆動ロッド３に固定されてこれと
一体的に進退する弁スプール５が嵌合されている。そし
て、スリーブ４にはパルプボディ１の環状溝１ａと連通
ずる前後一対の流出路４ａ、４ｂが、はぼ環状に形成さ
れて設けられており、また、パルプボディｌの一部とス
リーブ４との内孔には、前室６と後室７とが弁スプール
５の両側に形成されている。さらに、弁スプール５には
、前室６と後室７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り、これらの連通孔
８の中央部は弁スプール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
弁スプール５を矢印Ａ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とが毛なって連通し始めるように構成されている
。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ｙ　ｌ・チェック弁１１を備えた配管１
２によって前室６に接続されており、パイロットチェッ
ク弁１１が開くことによりアキュムレータ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
１ａに開口された排油孔１３には、配管１４が接続され
ており、この配管１４の他端は１例えば、ダイカストマ
シン用射出シリンダ１５のへアトエンド側に接続されて
いる。

以１−のように構成された１ｉ、を制御弁の動作を、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Ｂ）１〈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、弁スプール５が矢印Ａ方向に前
進するので、前室６と流出路４ａ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ｌａ内へ流入する
。またこれと同時に溝９と流出路４ｂ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ｌａ内へ流入する。このようにして環状溝ｌａ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、ピストンロンド１６の前進により
溶湯の射出が行なわれる。そして、前室６と流出路４ａ
　、４ｂとが連通ずることによるスプール開度が大きい
はど圧油の流量が大きくなり、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、モータトルクより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り、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、モータにパルスモ
ータを使用したときにパルスモータが脱調した場合、あ
るいは、極端な場合には、弁スプールの軸が破損した場
合等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方向へ移動する弁スプール５には、そ
の内孔各部の油圧によって図に符号ＦＱ、Ｆｌ、Ｆ２で
示す３種の推力が発生する。

このうち推力Ｆ、は、弁スプール５に作用する油圧のう
ちの、静正によるもののみを取出して考えた場合、その
静圧の作用によって生じる力で。

前室６と後室７との受圧面積差によって生じるものであ
る。後室７は、前室６よりも移動ロッド３の断面積分た
け受圧面積が小さいので、両室６゜７の単位面積当りの
油圧が等しい場合、弁スプール５には静圧に基づく開方
向の推力ＦＱが作用する。近似的には、推力ＦＯは、前
室６の圧力と移動ロッド３の断面積との積となる。なお
、弁開きにともなって推力Ｆ、が少しずつ小さくなるの
は、アキュムレータ１０の圧力の低下にしたがって、前
室６の圧力が少しずつ小さくなるからである。

また、推力Ｆ１は、弁スプール５に作用する油圧のうち
の、動圧によるもののみを取出して考えた場合、その動
圧の作用によって生じる力である。すなわち、推力Ｆ１
は、弁スプール５が開いて前室６内へ供給される圧油に
よって弁スプール５に作用する動圧による推力であって
、推力ＦＯと同じく、弁スプール５の開方向に作用する
。弁スプール５が閉じている時は、圧油は流れておらず
、圧油の流速はＯなので、推力Ｆ１も０であるが、弁ス
プール５が開くにしたがって、圧油の流れは早くなり、
この場合、流れる圧油が弁スプール５の前面に衝突して
生じる推力Ｆ１も次第に大きくなる。推力Ｆ１は圧油の
流速に大体比例してあられれる。

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り作用によって生じるものであ
って、推力ＦＱ、Ｆｌとは反対方向である弁スプール５
の閉方向に作用するものである。すなわち、推力Ｆ２は
、流出路４ａ、４ｂ部の流路絞り作用により、圧油が流
出路４ａ。

４ｂへ流れ込む直前位置での流れ特性を、この直前位置
での圧油の流速がｒｉｉｉ室６の中央部での圧油の流速
よりｔ！−＜なり、かつ、この直前位置での圧力が前室
の中央部での圧力より小さくなるように変化させて、後
室７内の圧力との相対関係により、弁スプール５を閉じ
方向に吸いよせる力として作用するものである。この推
力Ｆ２は、弁スプール５が閉じているときはＯであり、
弁スプール５の開度にしたがって１次第に大きくなる。

ただし、弁スプール５の開度がある程度以」−大きくな
ると、圧油が流出路４ａ、４ｂへ流れ込む直＋ｉｉｊ位
置での圧油の流速と、前室６の中央部での圧油の流速は
ほぼ等しくなり、推力Ｆ２はそれ以、ヒ大きくならず、
逆に１次第に小さくなる。

第７図は、横軸にスプール開１ｍをとり、縦軸に推力Ｆ
Ｑ　、Ｆｌ　　、Ｆ２の大きさをとって示す関係線図で
あって、縦軸はＯから上が開方向推力、０から下が閉方
向推力を示している。そして、第８図は、第７図に示し
た３つの推力ＦＱ、Ｆｌ。

Ｆ２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、弁スプール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合成
推力Ｆの曲線は同じである。

この合成推力Ｆは、この流量制御弁の各部の設計の仕方
によって、推力ＦＯ、Ｆｌ　、Ｆ２のあられれ方などが
変わるので、設計の仕方によっては、射出動作中を通じ
て弁スプール５に常時弁開方向に作用している推力にも
なる。

このように、合成推力Ｆが常時、弁開方向に作用するよ
うになっている場合は、例えば、前記したようななんら
かの原因で弁スプール５の位置制御能力が失われた場合
には、弁スプール５に開方向の推力が作用し続け、圧油
のＦｌ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、本発明の発明者は、これを回避するために、ス
プール開度が大きくなったら、弁スプール５に弁閉方向
の推力を作用させて開方向への移動を規制することを発
明した。

一方、この流量制御弁の性能をより向−１ニさせようと
するためにも、合成推力Ｆ２のあられれ方が、例えば、
第８図に実線で示したようにあられれるようにした。

第８図に実線で示した合成推力Ｆは、スプール開度が小
さい時は、弁開方向に作用し、スプール開度が大きくな
れば、弁閉方向に作用する。

実際のダイカストマシンの射出装置においては、流か制
御弁の開度を小開度から比較的に大きな開度に変えて、
ダイカストマシンの射出速度を・例えば・　０．２〜０
．３　ｒｓ／ｓｅｃの低速から２〜５膳／ｓｅｃの高速
へ切替えるときに１例えば、５ｍ　ｓｅｃのように極め
て短時間で切替えうるためには、流量制御弁の弁スプー
ル５が低速域の小開度から聞く方向に移動し始めるとき
は、弁スプール５に開き方向の力が作用して弁スプール
５がより早く動くようにし、逆に、弁スプール５が高速
域の比較的に大きな開度の位置まで来て止まろうとする
ときは、弁スプール５に閉じ方向の力が作用してブｒス
プール５がより早く停止するようにすることも必要であ
る。

以上のように、合成推力Ｆが第８図に実線で示したよう
にあられれるように、あらかじめ設計しである流量制御
弁は良い。

［本発明が解決しようとする問題点］ 前記したように、合成推力Ｆが第８図に実線で示したよ
うにあられれる流量制御弁は、ある程度満足しうるちの
である。しかし、それでもなお、不充分なところがある
。

それは、弁スプールの開度が非常に大きくなったとき、
この合成推力Ｆの弁閉方向の推力が次第に小さくなり、
場合によっては弁開方向の推力となることである。

このように、スプール弁開度が非常に大きくなって、す
なわち、射出速度が、例えば、４〜５ｍ／ｓｅｅのよう
に極めて大きくなって、弁閉方向の推力が小さくなれば
、あるいは、マイナスになれば、このとき、前記したよ
うに、なんらかの原因で弁スプール５の位置制御能力が
失われた場合には、弁スプール５を閉じ方向に動かそう
とする力が非常に小さくなるか、あるいは、全熱作用し
ないことになり、やはり危険である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明では、このような問題点を解決するために、被制
御流体の流出路と連通ず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
室間を連通ず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
環状流路間の連通関度とを変化させ、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、弁スプールが所定
量間いた時点から圧縮し始めるスプリングを弁スプール
の後側に設けた構造を採用した。

［作用］ この流量制御弁においては、弁スプールが小開度の低速
域から開く方向に移動し始めるときは、弁スプールに弁
を開く方向の力が作用する。したがって、弁スプールは
より早く開きやすい、また、弁スプールが比較的に大き
く開き、高速域まで来たときは、弁スプールに閉じ方向
の力が作用し、弁スプールにはブレーキがかかる状態に
なる。したがって、弁スプールはより早く止まりやすい
。したがって、弁スプールの小開度から比較的に大きな
開度への開き動作は、極めて短時間で円滑に行え、低速
から高速への切替が素早くできる。

また、弁スプールの開度が比較的に大きい高速域にある
ときには、弁スプールには弁スプールを閉じる方向の力
が作用しているので、射出シリンダが高速射出を行って
いる時のように高速域にある時に、流量制御弁の原動側
からの駆動による弁スプールの位置制御能力が失われた
場合には、弁スプールは弁スプールを閉じる方向に作用
している油圧力の作用により、自然に閉じ方向に移動し
、弁スプールに作用する開き方向の力と閉じ方向の力と
が丁度バランスして１両方の力が共にＯになる位置で止
まる。このときは、弁スプールの開度はかなり小さくて
、低速域に相当する開度ないしは低速域の開度よりほん
の少しだけ大きい開度であるから、流量制御弁を通って
流れる作動油の量は高速時の州に比べて非常に少なくな
っており、安全である。

そして、弁スプールの後側に弁開度がある程度大きくな
った時に圧縮され始めるスプリングを設けているので、
弁開度がある程度大きくなったときからスプリングが作
用し始め、弁の閉じ方向に作用する合成推力は所望の一
定値に保たれる。したがって、弁開度がかなり大きくな
っても、この合成推力が小さくなりすぎて、弁の閉じ方
向に作用する力が小さくなりすぎたり、マイナスになる
ことはない、そして、弁開度が大きいときに。

万一、スプールの位置制御能力が失われた場合でも、ス
プールは小開度位置まで、常に、直ちに、自動的に移動
する。

［実施例１ つぎに、図面に示した実施例によって本発明をさらに詳
細に説明する。

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０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、
その開目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バルブボディ２６とで同芯一体
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当する量だけ回転
するパルスモータ２７が装着されており、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２８の回転を軸方
向の連動に変換させるねじ機構としてのポールねじであ
って、モータ台２５に軸支されたねじ軸３０を備えてお
り、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。ポールねじ２９は、ケー
シング２４の内孔内に臨むねじ軸３０のねじ部にポール
３２を介して螺合された有底円筒状のナツト３３を備え
ており、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がバルブボディ２６方向へ
後退したリモータ２７方向へ前進したりするように構成
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および後述する弁スプール３８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３３の回動
を規制するキーである。

バルブボデ４２６には、円筒状のスリーブ３７が一体的
に嵌着されており、このスリーブ３７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弁スプール３
８が嵌合されている。この弁スプール３８は、ナツト３
３に固定されてケーシング２４に摺動自在に軸支された
駆動ロッド３９と、円柱状に形成されてスリーブ３７に
摺動自在に軸支されたスプール本体４０とで同芯状に一
体形成されており、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３７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、弁スプール３８の外周面近くにあって
、前室４１と後室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複数個の連通路であって、
各連通路４３の中央部は、スプール本体４０の周面へ開
口する環状の通路４４によって連通されている。そして
、弁スプール３８の前室４１側に、連通路４３の一部、
例えば連通路４３の弁スプール３８軸心側の一部を塞ぐ
絞り板５４がボルト５５などで取付けられている。一方
、前記バルブボディ２６の内周面には全周にわたるよう
に環状に形成された環状溝４５が設けられており、前記
スリーブ３７には、弁スプール３８を図示の位置からモ
ータ２７方向へ後退させることにより前室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と環状溝４５とが連通したり通
路４４と環状溝４５とが連通したりすることを弁が開く
と称し連通面積が大きくなることを弁開度が大きくなる
と称する。また、弁スプール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７キユムレータ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
接続されており、また、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のヘッドエ
ン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り、パイロットチェ
ック弁４８を開くと７キユムレータ２２内の圧油が前室
４１へ導かれると同時にモータ２７が回転し、弁スプー
ル３８が開方向へ前進するので、前室４１と環状流路４
６とが対応し始め、また１通路４４と環状流路４７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４４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５２の前進により溶湯の射出が行なわれる。そし
て、弁開度が小さい時は、ピストンロッド５２は低速度
で前進し、弁開度が大きい時は、ピストンロッド５２は
高速度で前進する。

このように動作する本装置には、例えば、パルスモータ
２７の脱調、停電、あるいは、モータトルクよりも負荷
トルクが大きくなって所定の流量が保てなくなったりし
て、さらには、駆動ロッド３９等が破損して、モータ２
７側からの駆動による弁スプール３８の位置制御能力が
失われた場合に、前室４１へ向う方向すなわち閉方向の
推力を弁スプール３８に付り−シて流ｊ４を制御する手
段が設けられているので、その手段を説明する。

いま、アキュムレータ２２から前室４１への供給圧をＰ
ｌ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Ｐ２ｔＰ’３とすると、頌状流路４６．４
７への流入時の絞り作用によりＰ、＜ｐ２　、Ｐ、＜ｐ
３となり、これによって弁スプール３８に閉方向の推力
Ｆ２が発生することは、第６図において説明したとおり
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、通路４４と環状流路４７から作動油が多く流
れ、通路４４の圧力Ｐ２と後室４２の圧力Ｐ３が大きく
なり、その結果、この閉方向の推力Ｆ２が大きくなる。

なお、第１図に符号１＋、１２で示す弁スプール３８と
環状流路４６．４７との重なり寸法を、立１〉立２にし
て、環状流路４６よりも環状流路４７が先に開くように
すれば、立１と交２との差が大きくなるほど、閉方向の
推力Ｆ２は小さくなる。なお、文盲と文２とを同じにし
て見２部に対応する弁スプール３８先端部を切欠くこと
により環状流路４７が先に開くようにしてもよい、また
、この切欠きを、立１対応部と交２対応部との両方に設
け、！１２対応部の切欠きを見１対応部の切欠きよりも
大きくすれば、見１対応部における絞り作用が大きくな
るので、閉方向の推力Ｆ２が小さくなる。推力Ｆ２は、
立１−見２のときに最大になるが、この状態が必ずしも
最適とは限らず、弁スプール３８の連通路４３等の設は
方によっては、所望の値より大きくなりすぎることが多
いので、通常は、交１と文２には差をもたせ、推力Ｆ２
の最高値を多少小さくする。その場合、文１−交２は、
例えば、０．５〜４■とする。

以上は、第７図における推力Ｆ２を閉方向へ大きくする
ための手段と、逆に、少し小さくするための手段を例示
したが、第７図における開方向の推力Ｆ、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、駆動ロッド３９側でのみ軸支し
ていた弁スプール３８を、パルプボディ２６の前室４１
側側板でも軸支させるようにし、この軸支部の軸径を駆
動ロッド３９の径よりも大きくする。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Ｆ、は閉方向となる。

このように、連通路４３の径ｄを大きくしたり、弁スプ
ール３８と環状流路４７．４６との重なり寸法差１＋−
１２を大きくしたりして、閉方向の推力Ｆ２を大きくし
たり、調整したりするが、前記ｄやｌ＋−１ｚの寸法を
初めからきちんとした所望の寸法にすることは極めて難
しい。これは、ｆｉ、量制御弁の各部の作動抵抗等が微
妙に影響するからである。そして、弁スプール３８をい
ちいち作りなおして、これらの寸法を調整するのも極め
て難しいし、面倒である。したがって、実際は、前記ｄ
や交１−交２の寸法を適宜決めて、閉方向の推力Ｆ２か
やや太き口になるようにし、他の比較的に簡単に微調整
しうるやり方で、推力Ｆ２を小さくし、推力Ｆ２が丁度
良い値になるようにするのが得策である。

その為に１本装置においては、円形断面を有する複数個
の連通路４３を、弁スプール３８の外周近くに、弁スプ
ール３８の軸心を中心とした同心円上に適宜間隔で配置
しておき、弁スプール３８の前室４１側の面の中央部に
、各連通路４３の弁スプール３８軸心側の位置よりも外
側に外周位置を有する絞り板５４を、ポルト５５で取付
けた。

そして、各連通路４３の入口の弁スプール３８軸心側で
ある内側の一部を塞ぐようにした。このように、絞り板
５４を用いて連通路４３の一部を塞げば、その分だけ、
弁スプール３８移動時の通路４４と後室４２の圧力Ｐ２
．Ｐ３が小さくなるので、弁閉じ方向の推力Ｆ２は小さ
くなる。そして、この場合、推力Ｆ２は絞り板５４の大
きさによって変わるが、絞り板５４はポルト５５によっ
て弁スプール３８の前面に取りはずし可能に取付けてい
るので、外径の異なる絞り板５４を適宜変えて取付ける
ことによって、推力Ｆ２を比較的に容易に調整して、所
望の値にすることができる。

その結果、推力ＦＯ，Ｆｌ、Ｆ２を合成した推力Ｆが所
望の値になるようにすることができる。なお、推力Ｆの
値は、弁開度が極めて小さい低速域における弁開き方向
に作用する力の値と、弁開度が大きくなった高速域にお
ける弁閉じ方向に作用する力の値がほぼ同じになるよう
にするのがψましい、また、弁スプール３８が大きく開
いたときの弁閉方向に作用する推力Ｆの値が大きければ
、弁スプール３８が停止するときには有効に作用するが
、このときの値があまり大きすぎると、高速域で弁スプ
ール３８を停止させた状態で保持しておくために大きな
力が必要になり、不都合が生じることがある。このこと
は、弁スプール３８が閉じているときや少しだけ開いて
いるときも同じである。したがって、推力Ｆの弁閉じ方
向に作用する力と弁開き方向に作用する力の各最大値も
、自ずと適宜な値になるように設定しておく必要がある
。

本装置においては、弁スプール３８や連通路４３等の相
互の関係は次のように設定するのが好ましい。

］ 連通路４３の数＝６、または、８ 一方、大装置においては、弁開度が大きいときに、弁閉
じ方向に作用する力を、そのままの太きさに保っておく
ために、第１図に示すように後室４２内の弁スプール３
８．ケーシング２４間に圧縮コイルばねであるスプリン
グ５３を介装し、スプール開度がある程度大きくなった
ときに、このスプリング５３が始めて圧縮され始めるよ
うにした。このようにしておけば、推力Ｆは、スプール
開度が所定の開度以上になると一定の推力値を維持し、
より安定した特性が得られ、かつ、弁開度が非常に大き
くなっているときに、弁スプール３８の位置制御能力が
失われた場合でも、弁スプール３８には常に大きな弁閉
じ方向の力が作用しているので、弁スプール３８は常に
、ただちに、自動的に閉じ方向に移動し、推力Ｆがほぼ
Ｏに近くなる位置まで来てＩトまる。このときは、圧油
の流速が非常に小さいので、危険はなくなる。

第２図は上記閉方向の推力を付′トする手段を設けた場
合における弁スプール３８に作用する推力Ｆとスプール
開度との関係を第８図に対応して示す関係線図であって
、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０図から明らかなように、Ｊ！Ｉ通路４３の径ｄ
や数、および、交１とｆＬ２の差などを適宜設定すれば
、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、それ以上に弁スプール３８が開くと、閉方向にな
る。

この場合、合成推力Ｆの曲線が、第２図において、例え
ば、２Ｉ！Ｘ釦線で示したようになり、弁開度が大きく
なったときに、弁閉じ方向に作用する値が所望の値より
大きくなりすぎたときは、弁スプール３８の前室４１側
に適宜な外径の絞り板５４を取付け、連通路４３の一部
を塞ぐ６そうすると、前記したように、それに応じて、
弁閉じ方向の推力Ｆ２が小さくなるので、合成推力Ｆの
値は、第２図において実線で示したように、所望の曲線
で表われるようになる。この場合、低速域での合成推力
の値ＦＡと、高速域での合成推力の値ＦＢはその絶対値
がほぼ等しくなるようにした。

第２図中、点線で示したところは、本発明によるスプリ
ング５３を用いた場合の推力値を示す。

なお、弁スプール３８用の駆動ロッド３９の外径を大き
くすれば、第２図に示す推力Ｆの曲線は弁聞き方向の推
力が大きくなる方に移動し、逆に、駆動ロー２ド３９の
外径を小さくすれば、推力Ｆの曲線は弁閉じ方向の推力
が大きくなる方に移動する。

一般に、ダイカストマシンの射出速度は、例えば、低速
域がＱ、３ｍ／ｓｅｅ、高速域が２．５ｍ／ｓｅｃ、最
高速度が５１１／ＳｅＣ程度で使用されるので、今、仮
に、スプール開度が２となる前に弁スプール３８の位置
制御能力が失われたとしても、そ−のときには、射出速
度が０．７ｍ１ｓｅｃ以下であるから、推力ＦがｌＪ打
力方向あっても問題がない。

そして、弁スプール３８がさらに開いて、射出速度が例
えば０．７ｒａ／ｓｅｃ以上の状態で、弁スプール３８
の位置制御能力が失われたときには、推力Ｆが閉方向で
あるから、弁スプール３８は自動的に閉じ方向に動き、
スプール開度２の位置で停市する。したがって、弁スプ
ール３８がその位置よりも開くことはなく、圧油の波間
が異常に増大することはなく、安全である。勿論、弁開
度が非常に大きくなっているときに、弁スプール３８の
位置制御能力が失われたときは、スプリング５３の作用
も加わって、弁スプール３８はすみやかに弁閉じ方向に
移動する。

前記実施例においては、圧縮コイルばねであるスプリン
グ５３を、バルブボディ２６内において、弁スプール３
８の直ぐ後に設けているが、これは、例えば、第３図に
示すように、スプリング５３の設置位置をかえて、調整
時に、弁スプール３８を引抜いて油を流出させずに、ス
プリングの交換を行えるようにすることもできる。

第３，４図に示す本発明の他の実施例において、圧縮コ
イルばねであるスプリング５８は、ポールねじ２９部の
ナツト３３の後端面とモータ台２５部との間に設けた。

木実雄側においては、ケーシング２４の後端とモータ台
２５の間に、ブラケット５６を設けた。

このブラケット５６には、第４図に示すように、同心円
上に数個のスプリング装入穴５６ａを設け、この穴５６
ａの中に、モータ台２５の突起部２５ａ、および、この
突起部２５ａに一端を固定して取付けたスプリング５８
を装入しうるようにした。したがって、モータ台２５の
各突起部２５ａからナツト３３側に向って、それぞれス
プリング５８が伸びている。そして、各スプリング５８
の先端は、第３図において、ナツト３３の後端面近傍に
臨まされている。

このようなスプリング５８を弁スプール３８の後側に設
けると、このスプリング５８は弁開度がある程度大きく
なった時に圧縮され始めることになり、弁開度がかなり
大きくなっても弁の閉じ方向に作用する合成推力を所望
の値に保つことができ、この合成推力が小さくなりすぎ
て、弁の閉じ方向に作用する力が小さくなりすぎたり、
なくなったりすることはない。

従って、弁スプール３８が小開度位置から大開度位置ま
で来て停止する時でも、あるいは、弁スプール３８の位
置制御能力が失われた時でも有効に作用することができ
る。

また、このような構造を採用すると、スプリング５８の
ばね力を調整して推力を変更させたい場合には、弁本体
側を分解せずに、ブラケット５６の部分をはずすだけで
すみ、分解や調整が極めて容易となる。

ところで、前記カップリング３１は第５図に示すように
構成されている。

すなわち、カー２プリング３１は、モータ２７の回転軸
２８の先端テーパ部が嵌合するテーパ穴５９を有する筒
体６０を有し、この筒体６０と対向して配置された受座
６１とを備え、両者間はばね鋼などから形成された複数
本のビン６２によって連結されている。これらピン６２
が円周方向に互いに所定の間隔で配されて嵌合される受
座６１の嵌合穴には、たとえばテフロンなどからなるク
ッション部材６３が嵌合されており、無潤滑軸受を構成
している。この無潤滑軸受を構成するクッション部材６
３においては、テフロン等の外周にゴムを焼付けておき
、内周面をピン６２に対して自由に接触させておくと良
い、６０ａはキー溝、２８ａはコツタ、２８ｂは回転軸
２８先端のねじ部、２８ｃはナツトである。カップリン
グ３１を、テーパ状の回転軸２８を筒体６０に差込んで
ナラ）２８ｃで締め、筒体６０に取付けた各ピン６２を
受座６１に取付けた各クッション部材６３中に差込んで
組立てうるようにしたのは。

カップリング３１の取付は取りはずしを極めて容易にす
るためである。また、真直なばね鋼などからなるピン６
２をクッション部材６３中に装入したのは、ここで回転
軸２８側と受座６１側の平行度や角度が少しずれていて
も、これらを容易に吸収させるためである。また、ピン
６２をクッション部材６３部から引抜いて、カップリン
グ３１部を容易に離しうるようにするためである。この
構造のカップリング３１は、極めて小型にすることがで
き、伝達トルクに対してイナーシャを極めて小さくでき
るので、設置場所もあまりとらず、弁装置において、開
閉制御や流に制御を早く確実に行うのに適している。な
お、ピン６２と受座６１はクッション部材６３を介して
連結したが、これは、球面軸受を介して取付けて、たわ
みをより大きくとれるようにすることもできる。

受座６１の外周面には、第１図に示すよ゛うに［］盛が
示されており、モータ台２５の１部に設けた透明なカバ
ー２５ｂを通してこの目盛を読み、パルスモータ２７の
回転量を知ることができる。

カップリング３１の被駆動側である受座６１は、カフプ
リング３１自体を小型化するために、被駆動軸３０と一
体化されており、モータ台２５内で軸受３０ａで軸支さ
れている。

このような構造にしておけば、スプリング５８を取出す
とき、図示していないボルトをはずして、モータ２７と
モータ台２５を後退させれば、モータ台２５が抜けると
ともに、カップリング３１のピン６２が抜け、ブラケッ
ト５６．ねじ輌３０、ベアリング３０ａはそのまま残り
、スプリング５８は円滑に取出される。スプリング５８
の設置のときは、スプリング５８を取付けたモータ台２
５をそのままブラケット５６部に装入して取付ければ良
い。

［効果］ 以上の説明から明らかなように本発明においては、弁ス
プールの後側に、弁開度がある程度大きくなったときに
圧縮され始めるスプリングを設けたので、弁開度がかな
り大きくなっても、弁閉じ方向に作用する合成推力を所
望の一定値に保つことができ、この合成推力が小さくな
りすぎて、弁閉じ方向に作用する力が小さくなりすぎる
ことはない。したがって、弁スプールが小開度位置から
大開度位置まで来て停止するときでも、あるいは、弁ス
プールの位置制御能力が失われたときでも、有効に作用
するようにすることができる。

勿論、本発明においては、弁スプールが大きく開いた高
速域では、スプリングの作用で弁スプールに弁閉じ方向
の力が大きく作用するようにしているので、高速域にお
いて、パルスモータが税調したり、モータトルクよりも
負荷トルクが太きくなったり、あるいは停電等で電源が
切れたりして、原動側からの駆動による弁スプールの位
置制御能力が失われた場合でも、弁スプールは、弁スプ
ールに作用する合成推力が０になる位置まで、すなわち
、弁スプールに弁閉じ方向の合成推力と弁開き方向の合
成推力の両方が作用しなくなる位置まで、常に、ただち
に、自動的に移動して、自然に停止する。したがって、
射出シリンダへの圧油の供給敬はかなり少なくなり、安
全性が著しく向上する。

そして、この流μ制御弁装置では、弁スプールが小開度
位置から大開度位置方向へ開き始めようとするときは、
弁スプールに弁開き方向の力が作用するので、弁スプー
ルはすみやかに動き始める。逆に、弁スプールが大開度
位置まで開いて止まるうとするときは、弁スプールに弁
閉じ方向の力が作用するので、弁スプールにはブレーキ
が作用する状態になり、弁スプールはすみやかに停止す
る。したがって、低速域から高速域へ弁スプールが開く
ときは、弁スプールは極めて短時間で開く。このことは
、ダイカストマシンにおけるように、例えば、　０．２
〜０．３ｒｍ／ｓｅｃのような低速から、２〜５　ｔｓ
／ｓｅｃのような高速へ切替えるのに、例えば、５ｍ５
ｅｃのように極めて短い時間で切替える必要がある場合
には、極めて有効になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す縦断面図、第２図はス
プール開度と、弁スプールに作用する合成推力との関係
を示す線図、第３図は本発明の他の実施例を示す縦断面
図、第４図は第３図の■−■線断面図、第５図は第１，
３図におけるカップリングの縦断面図、第６図は本発明
に類した従来の装置の縦断面図、第７図はスプール開度
と弁スプールに作用する３種の推力との関係の１例を示
す線図、第８図はスプール開度と第７図に示した各推力
を合成して得られた合成推力との関係を示す線図である
。

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、弁スプールが所
   定量開いた時点から圧縮しはじめるスプリングを弁スプ
   ールの後側に設けたことを特徴とする流量制御弁。