JPS641724Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、空気圧操作機器へ供給され得る空
気の通路を開閉制御する空気操作弁に関するもの
である。

空気操作弁は、例えば第１図において１で示す
ように、電気機器等を作動する空気圧操作機器２
と、空気タンク等の空気圧源３とを結ぶ空気通路
４内に介装され、外部操作されたときに開閉作動
して空気通路４の空気の流通を制御するものであ
る。

この種の空気操作弁１は、一般に第２図にて示
すごとく構成されている。すなわち、図において
５で示すのは弁本体で、この弁本体５内には、空
気流入口６と空気流出口７とを連通する主空気通
路８を開閉制御するためのスプール弁９が内装さ
れている。

スプール弁９は、常態においては、空気室１０
内に弾装された弾機１１と、オリフイス１２を経
て空気室１０内に流入される空気圧とにより弁座
１３に押付けられて閉弁状態となつており、空気
流入口６側の空気圧によつては開弁作動しないよ
うに構成されている。そして、空気室１０内が大
気連通孔１４と連通されて大気圧となつたとき
に、スプール弁９が空気流入口６側の空気圧によ
つて開弁作動されるようになつている。

１５で示すのは空気室１０と大気連通孔１４と
の連通を開閉する補助弁で、常態においては空気
室１０内の空気圧と弾機１６を介して弁座１７に
押付けられるとともに、外部力により作動される
ロツド１８、鋼球１９を介して開弁作動され、空
気室１０内を大気と連通させるように構成されて
いる。鋼球１９は、弾機支持部材２０との間に弾
装された弾機２１により常時ロツド１８と補助弁
１５の弁軸２２端部との間に介装されるように構
成されている。２３で示すのは、スプール弁９に
おける弁軸２４の端部に嵌装されたピストンで、
シリンダー室２５の内壁にシール部材２６を介し
て摺接自在に内装されている。シリンダー室２５
は、ピストン２３を隔てて開弁保持用のシリンダ
ー室２５ａと閉弁操作用のシリンダー室２５ｂと
に分割構成されており、シリンダー室２５ａは、
ピストン２３、弁軸２４にそれぞれ設けられた孔
２７，２８を経て主空気通路８と連通されてい
る。２９で示すのは、しや断用空気供給口３０か
ら供給される空気により作動されるポンピング防
止用の弁（安全弁）で、ピストン３１がシリンダ
ー室３２内を摺動することによりピストンロツド
３３が鋼球１９を図において右へ押圧し、ロツド
１８の作動を規制してポンピングが防止されるよ
うに構成されている。なお、３４で示すのは、操
作機器２（第１図参照）における操作シリンダー
室と空気操作弁１におけるピストン２３のシリン
ダー室２５ｂとを連通する連通路、３５で示すの
は空気流出口７側の主空気通路８と大気とを連通
する大気連通路である。３６で示すのは、弁本体
５の側面部に配設された切換弁で、次のように構
成されている。すなわち、３７で示すのは弁ケー
スで、この弁ケース３７内には、弁子３８を摺動
自在に内装したシリンダー室３９が設けられてい
る。シリンダー室３９は、連通路４０を介して空
気流出口７側の主空気通路８と連通されており、
主空気通路８内に空気流入口６側から空気が供給
された際に、連通路４０を経て空気がシリンダー
室３９内に送気され、弁子３８を作動（図におい
て下方に）させるように構成されている。シリン
ダー室３９は、連通管４１を介して図示を省略し
ている引外しコイル部と連通されており、引外し
コイル部が励磁されたときにのみ空気圧源３から
の圧縮空気がシリンダー室３９内に圧送されるよ
うに構成されている。連通管４１とシリンダー室
３９との連通は、常態においては弾機４２を介し
て押付けられている弁子３８により閉塞されるよ
うに構成されており、弁子３８が連通路４０側か
らの空気により作動した際に、弁子３８の中間部
に設けられた連通用の凹部４３を介して互に連通
されるように構成されている。また、ポンピング
防止用弁２９操作用の供給口３０も、常態におい
ては弾機４２を介して付勢された弁子３８により
シリンダー室３９との連通が閉塞されるように構
成されており、前記連通管４１と凹部４３とが連
通されたときにのみ、連通孔４４を介して凹部４
３と連通されるようになつている。すなわち、連
通管４１と凹部４３および供給口３０とが互に連
通したときにのみ、ポンピング防止用弁２９が作
動されるように構成されている。

上記構成による作用は、次のごとくである。す
なわち、まず、スプール弁９を開弁作動して空気
圧源３からの空気を主空気通路８を経て空気流出
口７側へ送気する場合には、ロツド１８を外力を
介して押圧する。すると、補助弁１５が開弁さ
れ、空気室１０内の圧力が低下して空気流入口６
側との圧力差によりスプール弁９が開弁されるも
のである。スプール弁９の開弁状態は、開弁保持
用のピストン２３により保持されるが、第１図に
て示す空気圧操作機器２の投入操作が完了する
と、係止機構（図示省略）により投入状態が機械
的に維持される。この空気圧操作機器２の投入操
作完了時には、操作機器２のシリンダー室から連
通路３４を経てシリンダー室２５ｂ内に空気が圧
送され、ピストン２３が上動されて自己保持が解
除される。そして、スプール弁９は、弾機１１の
作用により閉弁作動されるものである。また、こ
の状態においては、主空気通路８内の空気は大気
連通路３５を経て外部に放出されるので、切換弁
３６の弁子３８には圧力は何ら作用せず、したが
つて、この状態（投入操作完了状態）においてし
や断命令が発せられてもポンピング防止弁２９は
作動しない。すなわち、ポンピング防止弁２９
は、投入操作後直ちにしや断命令が発せられる、
いわゆる「Co」動作のときにのみ作動するもの
である。

しかしながら、上記従来技術においては次のご
とき欠点があつた。すなわち、投入操作が完了し
てピストン２３による自己保持が解除され、スプ
ール弁９が閉弁作動する際には、主空気通路８内
の圧力と空気室１０内の圧力とが略同一となつて
いなければならない。この両者側の圧力が略同一
のときにのみ、弾機１１の作用によりスプール弁
９が閉弁作動するように構成されているからであ
る。ところが、両者側の圧力が略同圧でもスプー
ル弁９が閉弁作動を開始すると、空気室１０内の
容積は大きく増大し、空気室１０内の圧力は主空
気通路８側よりも低くなる。そのために、スプー
ル弁９は閉弁作動を開始しても一定量作動した後
に停止し、オリフイス１２からの充気により空気
室１０内の圧力が主空気通路８側の圧力と再び略
同圧になつたときに閉弁作動を開始することにな
る。このような閉弁作動を繰り返して最終的には
閉弁されるものではあるが、スプール弁９の閉弁
作動が完了するまでに長時間を要するために、空
気消費量が多くなり、そのために空気タンク等の
容量が大きなものを必要としていた。また、スプ
ール弁９の閉弁動作が遅いために、開閉操作弁と
して高速動作が行なえず、操作弁としての信頼性
に欠けるものとなつていた。

この考案は、上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであつて、空気室内の圧力が主空気通路側
の圧力よりも低い状態であつても、スプール弁が
閉弁作動するように構成することにより、上記従
来技術の欠点を改善したものである。以下、第３
図以降の図面を用いてこの考案の実施例について
詳細に説明する。なお、以下の説明において、第
２図にて示した部材と同一の部材には同一の符号
を付してその説明を省略する。

第３図〜第５図において４５で示すのは、スプ
ール弁９の弁軸２４の上部に設けられたピストン
部で、主空気通路８の内壁に対して摺動自在に構
成されている。ピストン部４５の外径寸法d₂は、
スプール弁９における受圧部の外径寸法d₁よりも
小径に形成されているが、後述するごとく、スプ
ール弁９における受圧部の外径寸法d₁と略同一寸
法にすることも可能である。なお、ピストン部４
５は、弁軸２４と一体的に構成してあるが、別体
にて構成した後弁軸２４に固装する構成であつて
もよいことは勿論である。

上記構成によれば、スプール弁９が閉弁作動す
る際の各部の圧力関係は次のごとくになる。すな
わち、スプール弁９の弁軸２４上端部が嵌装され
るピストン２３の凹部の径をd₃とすると、π／４d₁ ² ×P₁＋Ｆ＝π／４（d₁ ²−d₂ ²＋d₃ ²）×P₂なる関係式 で表わされる圧力関係で圧力のバランスが保持さ
れる。なお、この式において符号P₁は空気室１
０内の圧力、符号P₂は主空気通路８側の圧力、
符号Ｆは弾機１１，１６の弾性力（２Kg〜５Kg）
を示すものである。上式で明らかなごとく、下が
きわめて小さな力であるとすると、空気室１０内
の圧力P₁は、P₁＝（d₁ ²−d₂ ²＋d₃ ²）／d₁ ²×P₂となり、 スプール弁９側の寸法d₁と弁軸２４側のピストン
部４５の寸法d₂とが同一寸法に近付く程、空気室
１０内の圧力が小さくて済むことが判る。そこ
で、第６図にて示すごとく、弁軸２４側のピスト
ン部４５の径d₂をスプール弁９の弁部の径d₁と略
同一寸法に構成するものとし、Ｆの力を無視する
ものとすれば、上式はπ／４d₁ ²×P₁≒π／４d₃ ²×P₂、 すなわち、P₁／P₂＝d₃／d₁となり、空気室１０内の圧力 P₁が低い圧力の場合でもスプール弁９は閉弁作
動することになる。したがつて、スプール弁９の
閉弁作動時に、空気室１０内の容積が増大して内
部圧力が低下した場合にあつても、スプール弁９
は閉弁作動を続行し、高速度で閉弁作動が行なわ
れるものである。その結果、スプール弁９の閉弁
作動時の空気消費量がきわめて少なくなり、空気
タンク等圧力源の容量を小さくすることができ
る。また、スプール弁９の閉弁作動が高速度化さ
れることにより、開閉操作弁としての向上が図れ
るものである。

なお、第６図において４６で示すのは、ピスト
ン部４５を固定するためのナツト部材である。

以上のように、この考案は、空気操作弁におけ
るスプール弁の弁軸に、スプール弁の閉作動を高
速にするためのピストン部を設けて構成したもの
であるから、空気消費量を少なくすることがで
き、空気タンク等の圧力源を小形にすることがで
きるとともに、スプール弁の高速閉弁が可能とな
るので空気操作弁としての信頼性の向上が図れる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来技術の説明図、第３図は
この考案に係る空気操作弁の要部の断面説明図、
第４図、第５図はこの考案の要部の作用状態の説
明図、第６図はこの考案の要部の他の実施例の説
明図である。 ８……主空気通路、９……スプール弁、１０…
…空気室、１１，１６……弾機、１５……補助
弁、２４……弁軸、４５……ピストン部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 弁本体に空気室と主空気通路およびシリンダ室
   を連設し、前記空気室には、主空気通路との通流
   を開閉制御するスプール弁と該スプール弁に常時
   閉のバネ力を与える弾機と外部操作によつて当該
   空気室を大気と連通させる補助弁および圧力空気
   を流入する空気流入口を設け、前記主空気通路に
   は、前記スプール弁と一体に設けられた弁軸と当
   該主空気通路内の空気を流出させる空気流出孔と
   を設け、更に前記シリンダ室には、該シリンダ室
   内を開弁保持用シリンダ室と閉弁操作用シリンダ
   室とを区画するピストンを設けると共に、該ピス
   トンには凹部を設け、該凹部に前記弁軸の端部を
   滑動自在に嵌挿してこれらピストンおよび弁軸に
   前記開弁保持用シリンダ室と前記主空気通路とを
   連通する孔を設け、且つ前記弁軸に前記ピストン
   と対向して前記主空気通路内壁を摺動するピスト
   ン部を設け、該ピストン部の外径寸法をd₂、前記
   スプール弁における受圧部の外径寸法d₁および前
   記ピストンの凹部の径の寸法をd₃としたとき、d₂
   の寸法をd₃＜d₂≦d₁としたことを特徴とする空気
   操作弁。