JPWO2012157398A1

JPWO2012157398A1 - パイロット式減圧弁

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Publication number: JPWO2012157398A1
Application number: JP2012527546A
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Inventors: 武志山内
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Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2014-07-31
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Abstract

このパイロット式減圧弁は、外部から空気が供給される一次側ポート（１１）と、主弁軸（１５）に設けられた主弁体（１６）により調圧された空気が流出する二次側ポート（１２）とを有している。主弁軸（１５）の当接端面（２０）に当接する主弁ダイヤフラム（３１）により二次側ポート（１２）に連通する二次側圧力室（３２）とパイロット圧が供給されるパイロット圧室（３３）とに仕切られている。二次側ポート（１２）の圧力が設定値よりも高くなったときに、二次側圧力室（３２）内の空気を外部に排気するために排気機構（３６）が設けられている。排気機構（３６）におけるシール材（７５）をガイド孔（１８）内に保持するための止め具（７７）は主弁孔（１４）側つまり内側端部から挿入される。

Description

本発明は、一次側ポートに供給された空気をパイロット圧に応じて二次側ポートに圧力調整して吐出するパイロット式減圧弁に関する。

空気圧源から供給される圧縮空気を所定の圧力に調圧して空気圧シリンダ等の空気圧機器に供給するためにレギュレータとも言われる減圧弁が使用されている。このような減圧弁は、例えば、特許文献１および非特許文献１に記載されるように、圧縮空気が供給される一次側ポートと空気圧機器が接続される二次側ポートとを連通する主弁孔が形成されたポートブロックを有している。ポートブロックには主弁孔を開閉する主弁体が装着され、主弁体には主弁孔を閉じる方向のばね力が主弁ばね部材により加えられている。このタイプの減圧弁は二次側ポートの圧力が供給される二次側圧力室を区画するダイヤフラムを有している。主弁体が設けられた主弁軸が、ダイヤフラムに当接している。

圧縮空気を所定の圧力に調圧するとともに空気中に含まれる塵等の異物を除去するために、フィルタ付きの減圧弁が使用されている。このタイプの減圧弁はフィルタレギュレータと言われており、減圧弁の部分の機構はレギュレータと同様にダイヤフラムを有している。

ダイヤフラムを調圧ばね部材により主弁体を軸方向に直接駆動するようにしたタイプの減圧弁は直動式減圧弁と呼ばれている。直動式減圧弁においては、ダイヤフラムにより二次側圧力室と大気圧室とを区画し、ダイヤフラムにはリリーフ孔が形成されている。ダイヤフラムには主弁軸の先端が当接してリリーフ孔を閉じるようになっており、ダイヤフラムには調圧ばね部材により主弁軸を介して主弁体を開く方向のばね力が加えられている。二次側ポートの圧力が設定値よりも低くなると、ダイヤフラムは調圧ばね部材のばね力により主弁体が主弁孔を開放する方向に、主弁軸を介して変位する。そして、二次側ポートに一次側ポートの圧縮空気が吐出する。二次側ポートの圧力が設定圧力となると、ダイヤフラムに加わる圧縮空気の圧力により、主弁体から離れる方向にダイヤフラムは変位する。主弁体が主弁孔を閉じることになる。

上述した直動式減圧弁においては、ダイヤフラムに加わる二次側圧力と、主弁体に加わる一次側圧力と、主弁ばね部材のばね力との合計の推力が主弁体を閉じる方向に加わる。一方、調圧ばね部材のばね力と、弁体に加わる二次側ポートの圧力との合計の推力が主弁体を開く方向に加わることになる。

特開平１０−２６８９４３号公報

社団法人日本油空圧学会編集「新版油空圧便覧」第４６１頁〜第４６５頁、株式会社オーム社、１９８９年２月２５日発行

減圧弁には上述した直動式に加えて、パイロット圧に応じて二次側ポートの吐出圧力を調整するパイロット式減圧弁がある。パイロット式減圧弁は、二次側圧力室とパイロット圧室とを有している。二次側圧力室とパイロット圧室はダイヤフラムにより仕切られる。二次側圧力室は二次側ポートに連通している。パイロット圧室に一次側圧力を供給するようにしたタイプの減圧弁は内部パイロット式と呼ばれ、調圧された空気を外部からパイロット圧室に供給するようにしたタイプの減圧弁は外部パイロット式と呼ばれる。

いずれのタイプにおいても、二次側ポートの吐出圧力が設定値よりも低くなると、パイロット圧により主弁体が開かれて、二次側ポートの吐出圧力は設定値にまで高められる。一方、二次側ポートの圧力が一次側ポートの圧力よりも高くなると、排気機構により二次側ポートを外部に連通させて、二次側ポートの空気を外部に排出するようにしている。したがって、例えば二次側ポートに接続された空気圧機器の作動状況の変動によって二次側ポートの圧力が設定値よりも高くなると、排気動作により二次側ポートに接続された配管内の空気は外部に排出される。このようなパイロット式減圧弁においては、従来、設定圧力よりも高くなった二次側ポートの空気を外部へ排出させるために、主弁軸の内部に軸方向に貫通する排気流路を形成している。しかしながら、主弁軸に排気流路を貫通形成して形成し、ポートブロックに形成された開口部を介して排気流路を外部に連通させるようにすると、主弁軸の端部側とポートブロックとによりバランス室を形成することができなくなる。また、上述したフィルタ付きの減圧弁においては、主弁軸の延長上にフィルタが配置されるので、外部と連通させる排気流路を主弁軸に貫通させて設けることができない。

そこで、主弁軸の内部に軸方向に形成された軸方向排気孔に連通するように、主弁軸に径方向に径方向排気孔を貫通させて形成し、径方向排気孔を介してポートブロックの側面から外部に空気を排出する。そうすると、主弁軸の端面部とポートブロックとによりバランス室を形成することができることになり、ポートブロックにフィルタ容器を取り付けるようにしてフィルタ付きのパイロット式減圧弁とすることができることになる。

主弁軸に径方向に径方向排気孔を形成し、ポートブロックに形成された排気通路から二次側圧力室内の空気を外部に排気するには、主弁軸を案内するガイド孔にシール材とシール材を固定する環状の止め具を取り付ける必要がある。その取付作業性を考慮してポートブロックの端面側からシール材と止め具とを装着することが試みられた。しかし、ポートブロックの端面側つまり外側からシール材と止め具とを装着するようにする構造では、止め具を強固に取り付けようとすると、止め具をガイド孔に強い力で圧入するか、止め具をピン等によりロックしなければならないということが判明した。

本発明の目的は、パイロット式減圧弁における排気機構の組立作業性を向上することにある。

本発明の他の目的は、パイロット式減圧弁にフィルタ容器を取り付けることができるようにすることにある。

本発明の他の目的は、排気機構を構成する環状の止め具を強固に固定することなく、止め具がガイド孔から外れないようにすることにある。

本発明のパイロット式減圧弁は、圧縮空気が供給される一次側ポートと、当該一次側ポートに主弁孔を介して連通し調圧された圧縮空気を流出する二次側ポートとが設けられ、前記主弁孔を開閉する主弁体を備えた主弁軸が前記主弁孔に軸方向に移動自在に装着されるポートブロックと、前記ポートブロックの取付端面と当該取付端面に取り付けられる調圧アダプターとの間に配置され、前記二次側ポートに連通する二次側圧力室と当該二次側圧力室の反対側のパイロット圧室とに仕切るとともに前記主弁軸の当接端面が接触する主弁ダイヤフラムと、前記ポートブロックに設けられ、前記一次側ポートよりも前記二次側ポートの圧力が高くなったときに前記二次側ポートの空気を排気する排気流路とを有し、前記排気流路の開口部が前記ポートブロックの外面に開口して設けられていることを特徴とする。

本発明のパイロット式減圧弁においては、一次側ポートと二次側ポートとがポートブロックの外面に開口して形成される。二次側圧力室の空気を外部に排出する排気流路がポートブロックの外面に開口して形成されている。このように、排気流路は調圧アダプター側やポートブロックの端面に開口していないので、ポートブロックにバランス圧室を形成することができる。また、ポートブロックにフィルタを装着することができる。

本発明の一実施の形態であるパイロット式減圧弁の正面図である。図１の側面図である。図１における３−３線拡大断面図である。図３における４−４線断面図である。（Ａ）は二次側ポートが閉じられた状態のもとで主弁体が主弁座から離れた時における空気の流れを示す断面図であり、（Ｂ）はこのときにおける主弁孔内の主流路部の圧力と二次側圧力室内の圧力の経時変化を示す圧力特性線図である。（Ａ）は主弁体が主弁座から離れて二次側ポートに空気が流出する時における空気の流れを示す断面図であり、（Ｂ）はこのときにおける空気の流量に応じた主弁孔内の主流路部の圧力と二次側圧力室内の圧力の変化を示す圧力特性線図である。（Ａ）は主弁体が主弁座から離れて二次側ポートに空気が流出する時における排気機構に加わる軸方向推力を示す断面図であり、（Ｂ）は空気の流量に応じた排気機構に加わる押し込み方向推力と、外し方向推力の変化を示す推力特性線図である。（Ａ）は二次側ポートの圧力が設定値よりも高くなって二次側圧力室が排気機構を介して外部に連通した状態を示す断面図であり、（Ｂ）はこのときにおける二次側ポートの圧力と二次側圧力室の圧力の経時変化を示す圧力特性線図である。本発明の他の実施の形態であるパイロット式減圧弁を示す断面図である。図９に示した止め具の拡大断面図である。パイロット式減圧弁のポートブロックの変形例を示す断面図である。パイロット式減圧弁のポートブロックの他の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。このパイロット式減圧弁１０は、図３に示されるように、一次側ポート１１と二次側ポート１２とが形成されたブロック本体１３ａを有している。一次側ポート１１には、圧縮空気が図示しない空気圧源から一次側配管を介して供給される。二次側ポート１２には、空気圧機器が二次側配管を介して接続される。一次側ポート１１には一次側の配管がねじ結合されるねじ孔１１ａが形成され、二次側ポート１２には二次側の配管がねじ結合されるねじ孔１２ａが形成されている。それぞれのねじ孔１１ａ，１２ａは、中心軸が一致した状態となってブロック本体１３ａに形成され、ブロック本体１３ａの相互に反対側の外面に開口されている。このように、２つのねじ孔１１ａ，１２ａは、ポートブロック本体１３ａの異なった位置に開口されている。ブロック本体１３ａの中心部にはそれぞれのねじ孔１１ａ，１２ａに対して直角方向となって軸方向に延びる主弁孔１４が形成されており、主弁孔１４を介して一次側ポート１１は二次側ポート１２に連通されている。一次側ポート１１から主弁孔１４を介して二次側ポート１２に至る空気流通部が減圧弁の主流路部となっている。

主弁孔１４内には主弁軸１５が軸方向に移動自在に装着されている。この主弁軸１５の一端部側には主弁孔１４の内径よりも大径のフランジ部１６ａが設けられ、主弁孔１４の連通側開口部に形成された主弁座１７に当接するゴム製の主弁体１６がフランジ部１６ａに設けられている。主弁軸１５の他端部は、ブロック本体１３ａに形成されたガイド孔１８内に摺動自在に装着されている。ガイド孔１８は主弁孔１４よりも小径となっており、主弁軸１５はガイド孔１８に案内されて軸方向に移動する。

ブロック本体１３ａの外方端部には雌ねじ１９ａが形成され、この雌ねじ１９ａにねじ結合される雄ねじ１９ｂを有するカバー１３ｂが、ブロック本体１３ａに取り付けられている。カバー１３ｂとブロック本体１３ａとによりポートブロック１３が構成される。このポートブロック１３内には一次側ポート１１に連通する一次側室２１が形成され、一次側室２１を介して主弁孔１４は一次側ポート１１に連通する。カバー１３ｂにはガイド筒体２２が形成されており、ガイド筒体２２には主弁軸１５の一端部に設けられた円筒形状の摺動部１５ａが摺動自在に嵌合されている。主弁軸１５内には連通流路が形成されている。その連通流路は主弁軸１５の一端面に開口し二次側ポート１２に連通している。ガイド筒体２２と主弁軸１５の一端面とによりガイド筒体２２内に区画されるバランス室２４には、連通流路２３を介して二次側ポート１２の圧力が供給されるようになっている。バランス室２４は摺動部１５ａの環状溝に装着されたシール材２５により、一次側ポート１１に対してシールされている。

バランス室２４内の摺動部１５ａには圧縮コイルばねからなる主弁ばね部材２６が装着されており、この主弁ばね部材２６の一端はカバー１３ｂに当接し、他端は主弁軸１５に当接している。この主弁ばね部材２６により、主弁軸１５にはばね力が加えられている。そのばね力は、主弁体１６を主弁座１７に向けて押圧して、主弁孔１４を閉じる方向に働く。一次側室２１の一次側圧力により主弁軸１５の軸方向に加えられる力としては、フランジ部１６ａの図中下方に向かう力、つまり一次側受圧部２７ａにかかる推力と、フランジ部１６ａの図中上方に向かう力、つまり一次側受圧部２７ａの反対側であって主弁体１６が設けられている反対側受圧部２７ｂにかかる推力とがある。その２つの推力は受圧面積がほぼ同じであるので、ほぼ相殺される。バランス室２４の内径は、主弁孔１４の内径とほぼ同一、つまり受圧面積はほぼ同一であるので、バランス室２４の二次側圧により主弁体１６を閉じる方向に主弁軸１５に加わる推力と、二次側ポート１２の二次側圧により主弁体１６を開く方向に主弁軸１５に加わる推力とがほぼ同一となって相殺されている。このように、一次側圧力と二次側圧力とによる主弁軸１５の軸方向推力はほぼ相殺されるので、主弁軸１５の軸方向に加えられる力は主弁ばね部材２６のばね力となる。

ブロック本体１３ａにはフランジ部２８ａと円筒形装着部２８ｂとを有する調圧アダプター２８が装着されている。図１および図２に示されるように、調圧アダプター２８は４本のねじ部材２９によりフランジ部２８ａの部分でポートブロック１３のブロック本体１３ａに締結されており、着脱自在つまり取り外し自在となっている。ブロック本体１３ａと調圧アダプター２８との間には主弁ダイヤフラム３１が挟まれて固定されている。主弁ダイヤフラム３１は、ゴム製の弾性変形部３１ａとこれに固定された金属製または樹脂製の補強ディスク３１ｂとを有している。

パイロット式減圧弁１０を図示しない部材に取り付けるために、調圧アダプター２８の円筒形装着部２８ｂには雄ねじが形成され、この雄ねじには図２に示されるようにナット３０がねじ結合される。

ブロック本体１３ａと調圧アダプター２８の取付端面には凹部がそれぞれ形成されており、ブロック本体１３ａと調圧アダプター２８との間に配置される主弁ダイヤフラム３１によって、ブロック本体１３ａの凹部に形成される二次側圧力室３２と、調圧アダプター２８の凹部に形成されるパイロット圧室３３とに区画されている。二次側圧力室３２はブロック本体１３ａに形成された連通孔３４を介して二次側ポート１２に連通しており、二次側圧力室３２は二次側ポート１２と同一の二次側圧力となる。主弁ダイヤフラム３１には主弁軸１５の当接端面２０が当接するようになっており、この当接端面２０の部分はシール構造となっている。二次側圧力室３２の圧力がパイロット圧室３３の圧力をよりも低くなると、主弁ダイヤフラム３１は図中上方に弾性変形し、主弁軸１５の当接端面２０はシールされた状態を保持しつつ、主弁軸１５は軸方向上方に変位する。逆に、二次側圧力室３２の圧力がパイロット圧室３３の圧力より高くなると、主弁ダイヤフラム３１は図中下方に弾性変形する。主弁ダイヤフラム３１がさらに図中下方に弾性変形すると、主弁体１６が主弁座１７に当接するので、主弁軸１５はそれ以上下方に変位しないから、主弁軸１５の当接端面２０は主弁ダイヤフラム３１から離れて当接端面２０のシールは解除される。パイロット圧室３３には、後述のように、一次側ポート１１の圧力が供給されるようになっており、このパイロット式減圧弁は内部パイロット形となっている。

二次側ポート１２に接続された二次側配管により空気圧機器に対して圧縮空気が供給されると、二次側圧力室３２の圧力が低下する。すると、主弁ダイヤフラム３１はパイロット圧室３３内のパイロット圧つまり一次側圧力により主弁軸１５に向けて変位し、主弁体１６は主弁座１７から離れることになる。これにより、一次側ポート１１から二次側ポート１２に一次側圧力の圧縮空気が供給されて二次側ポート１２の圧力が高められる。二次側圧力室の二次側圧が高められると、パイロット圧に抗して主弁ダイヤフラム３１は図中下方に弾性変形するから主弁軸１５は図中下方へ変位する。したがって、図３に示されるように主弁体１６が主弁座１７に接触シールして、二次側ポート１２への圧縮空気の供給が停止する。このようにして、二次側ポート１２の圧力は設定値に戻される。

主弁軸１５の端部内には、主弁ダイヤフラム３１に突き当てられる当接端面２０に開口させて、底付きの軸方向排気孔３５が形成されている。この軸方向排気孔３５は排気機構３６により外部に連通しており、軸方向排気孔３５内に流入した空気は排気機構３６により外部に排出される。したがって、二次側圧力室３２の圧力がパイロット圧室３３の圧力よりも高くなって、主弁ダイヤフラム３１が主弁軸１５から離れる方向に弾性変形すると、二次側圧力室３２内の空気は排気機構３６を介して外部に排出される。例えば、空気圧機器を有する電子部品の組立ラインにおいて、減圧弁の二次側に設置した駆動機器がワークを押した際に、一時的に二次側ポート内の圧力がパイロット圧室の圧力よりも高くなると、二次側配管内の圧縮空気は排気機構３６から外部に排出される。

調圧アダプター２８に形成された収容孔３７には、バルブホルダー３８が組み込まれている。このバルブホルダー３８は、収容孔３７に嵌合する大径筒体３８ａとこれとの間に隙間を有する小径筒体３８ｂとを有している。大径筒体３８ａと小径筒体３８ｂとをそれぞれの基端部で連結する端壁部３９は調圧アダプター２８の底面に対向しており、小径筒体３８ｂの先端部には弁座部４１が調圧アダプター２８の底面に向けて設けられている。パイロット流路４３は、ポートブロック１３と調圧アダプター２８と主弁ダイヤフラム３１の外周端部を貫通して設けられている。さらに、パイロット流路４３は小径筒体３８ｂ内に設けられた弁室４２と一次側ポート１１に連通している。大径筒体３８ａと小径筒体３８ｂとの間には連通室４４が形成されている。この連通室４４は、後述するパイロット弁体５５が弁座部４１の弁座をシートしていないときに、弁座部に形成された連通孔４５と後述するステム５１との隙間を通して弁室４２と連通する。また、連通室４４は、端壁部３９に形成された連通孔４６と調圧アダプター２８に形成された連通孔４６ａとを介して、パイロット圧室３３に常に連通している。

調圧アダプター２８にはボンネット４７が着脱自在に装着されている。このボンネット４７は調圧アダプター２８の円筒形装着部２８ｂに嵌合する円筒部４７ａと、円筒部４７ａの端部に設けられた端壁部４７ｂとを有しており、円筒部４７ａはバルブホルダー３８の外側に嵌合している。ボンネット４７の内周面には径方向内方に突出する突起部４８が軸方向に延びて設けられており、突起部４８は円周方向に間隔を隔てて複数設けられている。ボンネット４７内にはパイロットダイヤフラム４９が配置されており、このパイロットダイヤフラム４９によりボンネット４７内は、ばね室５０とバルブホルダー３８内の連通室４４とに区画されている。

パイロットダイヤフラム４９の外周部の上面は、バルブホルダー３８の大径筒体３８ａの環状端面に当接する。パイロットダイヤフラム４９の外周の下面は、複数の突起部４８により下面側から図中上方に向かって押圧されるスリップワッシャ４８ａに当接する。スリップワッシャ４８ａは環状の樹脂からなっている。このように、パイロットダイヤフラム４９の外周部は、大径筒体３８ａとスリップワッシャ４８ａとの間に挟み込まれている。パイロットダイヤフラム４９の径方向中央部にはステム５１が設けられている。このステム５１には弁室４２とばね室５０とを連通させる貫通孔５２が形成されており、ステム５１の一端部は連通孔４５内に入り込んでいる。ステム５１にはパイロットダイヤフラム４９の連通室４４側の中央部を覆うディスク部５１ａが設けられている。補強ディスク５３がナット５４によりステム５１に固定されている。その補強ディスク５３は、パイロットダイヤフラム４９を隔ててこのディスク部５１ａに対向するように配置される。

弁室４２内には鋼球からなるパイロット弁体５５が配置されている。このパイロット弁体５５には、パイロットばね部材５６により連通孔４５とステム５１の端部の弁座を閉じる方向のばね力が加えられている。パイロット弁体５５が弁座部４１に当接すると、連通孔４５が閉じられる。ステム５１の弁室４２側の端部はパイロット弁体５５が当接する弁座となっており、パイロット弁体５５がステム５１の弁座に当接すると貫通孔５２が閉じられる。なお、図３には連通孔４５と貫通孔５２の両方が閉じられた状態となって示されている。また、パイロット弁体５５と小径筒体３８ｂの内壁との間には、空気が流通可能な隙間がある。

ボンネット４７の端壁部４７ｂには、調整ねじ部材５７が回転自在に取り付けられている。この調整ねじ部材５７の内方端部には雄ねじ５７ａが設けられており、この雄ねじ５７ａにねじ結合されるばね受け５８と補強ディスク５３との間には、圧縮コイルばねからなる調圧ばね部材５９が装着されている。この調圧ばね部材５９によりパイロットダイヤフラム４９には図中上向きの推力が加えられる。また、連通室４４のパイロット圧力と弁室４２の一次側圧力とパイロットばね部材５６により、パイロットダイヤフラム４９には図中下向きの推力が与えられる。これら上向きと下向きの推力のバランスで、ステム５１の軸方向の位置が設定される。

ステム５１がパイロット弁体５５を弁座部４１から離す方向に図３において上方に移動すると、パイロット圧室３３は連通室４４、ステム上端小径部の外周と連通孔４５との隙間、弁室４２，およびパイロット流路４３を介して一次側ポート１１と連通する。これにより、パイロット圧室３３内のパイロット圧は一次側ポート１１の圧力に近づく。また、ステム５１の端部の弁座はパイロット弁体５５に当接するので、貫通孔５２は閉鎖される。したがって、弁室４２と連通室４４がばね室５０つまり大気に開放されることはない。これに対し、ステム５１がパイロット弁体５５から離れると、弁座部４１に接触するパイロット弁体５５により弁室４２は閉じられる。また、ステム５１の端部の弁座とパイロット弁体５５は離れるので、ステム５１の貫通孔５２を介して連通室４４がばね室５０と連通する。これにより、連通室４４および貫通孔５２を介してパイロット圧室３３は、ばね室５０と連通する。ばね室５０はボンネット４７に形成された息付き孔６０により外部と連通しており、貫通孔５２および連通孔４５を介してパイロット圧室３３がばね室５０に連通すると、パイロット圧室３３内の空気は外部に排出され、パイロット圧は外部の大気圧に近づく。

図３に示されるように、パイロットダイヤフラム４９にかかる上向きと下向きの推力がバランスすると、パイロット弁体５５が連通孔４５を閉じるとともにステム５１がパイロット弁体５５に当接してステム上端の弁座を閉じた状態となり、パイロット圧は設定された圧力に保持される。したがって、ばね受け５８とパイロットダイヤフラム４９との間の調圧ばね部材５９の圧縮ストロークを調整して、調圧ばね部材５９によりパイロットダイヤフラム４９に加えられるばね力を調整することによって、パイロット圧室３３内のパイロット圧が調整される。パイロット圧に応じて二次側ポート１２に吐出される圧縮空気の二次圧が設定される。

調整ねじ部材５７を回転させるためのハンドル６１がボンネット４７の外側に取り付けられている。このハンドル６１はボンネット４７の外周を覆う円筒部６１ａと、これと一体となった端壁部６１ｂとを有している。ボンネット４７の端壁部４７ｂには、調整ねじ部材５７の外方端部５７ｂに軸方向に摺動自在に嵌合する嵌合部６２が設けられている。外方端部５７ｂは横端面が四角形となっており、嵌合部６２の内周面は外方端部５７ｂに対応して横断面が四角形となっている。したがって、ハンドル６１を回転させると、調整ねじ部材５７は回転することになる。

ボンネット４７の端壁部４７ｂの外周面には軸方向に延びる噛み合い溝６３が円周方向に多数形成され、ハンドル６１の内周面には噛み合い溝６３に噛み合う噛み合い突起６４が設けられている。図３に示すように、ハンドル６１を引っ張ると、噛み合い突起６４と噛み合い溝６３との噛み合いが解かれて回転位置となる。この回転位置においては、ハンドル６１の回転が許容され、ハンドル６１をボンネット４７の外側で回転させることができる。これに対し、ハンドル６１をボンネット４７に向けて軸方向に押し付けると、噛み合い突起６４が噛み合い溝６３に噛み合ってハンドル６１はロック位置となる。このロック位置ではハンドル６１を回転することが阻止される。

作業者が二次側圧力を調整する際には、ハンドル６１を図３に示す回転位置に移動させてハンドル６１を回転する。これにより、雄ねじ５７ａにねじ結合するばね受け５８が調整ねじ部材５７の軸方向に移動し、調圧ばね部材５９の軸方向の長さが変化してばね力が調整される。一方、ハンドル６１をロック位置に移動させて、噛み合い突起６４を噛み合い溝６３に噛み合わせると、ハンドル６１を不用意に回転操作することが防止される。図１および図２に示されるように、ハンドル６１の円筒部６１ａには、これにスリットを形成することにより径方向に弾性変形する係合片６５が形成されている。係合片６５の先端部には、図３に示されるように係合突起６６が形成されており、ハンドル６１を回転位置にまで移動させたときに、係合突起６６に係合してハンドル６１が外れるのを防止するために、ボンネット４７にはストッパ６７が形成されている。

図４は図３における４−４線断面図であり、図４には上述した排気機構３６が示されている。

ポートブロック１３には、図４に示されるように、ガイド孔１８とポートブロック１３の外面とを連通させる排気流路７１が形成されている。この排気流路７１は、ポートブロック１３ａの外面に、一次側ポート１１と二次側ポート１２に対してずらして開口されている。一方、主弁軸１５には径方向排気孔７２が形成されている。径方向排気孔７２は、主弁ダイヤフラム３１との当接面２０に開口させて形成された軸方向排気孔３５に連通する。ガイド孔１８において、ブロック本体１３ａの取付端面側は小径孔１８ａとなっており、主弁孔１４側は小径孔１８ａよりも内径が大きい大径孔１８ｂとなっている。大径孔１８ｂは環状スペーサ７３が装着される収容孔となっており、大径孔１８ｂ内に装着される環状スペーサ７３には、径方向排気孔７２と排気流路７１とを連通させる排気連通孔７４が形成されている。したがって、軸方向排気孔３５と排気流路７１は、径方向排気孔７２と排気流路７１を介して連通している。

大径孔１８ｂ内には、環状スペーサ７３の軸方向両端部側に位置させてシール材７５が配置されている。シール材７５により主弁軸１５とガイド孔１８との間がシールされ、軸方向排気孔３５内に流入した空気が二次側ポート１２へ流出することが防止される。さらに、二次側圧力室３２内の空気が径方向排気孔７２と排気流路７１とに流入することが防止される。小径孔１８ａは、ポートブロック１３に小径となって形成されたストッパ部７６の内周面により形成されている。大径孔１８ｂの内側端部には取付孔１８ｃが形成され、この取付孔１８ｃ内には環状の止め具７７が挿入される。ストッパ部７６との間で、環状スペーサ７３とシール材７５とを大径孔１８ｂ内に保持している。

以上のように、主弁軸１５の軸方向排気孔３５は、径方向排気孔７２を介して、一次側ポート１１と二次側ポート１２を結ぶ直線に対して直交する排気流路７１に連通している。したがって、略六面体であるポートブロック１３の一次側ポート１１と二次側ポート１２が設けられた相互に反対側の２つの面に対して、直交する２つの面（隣の面）に排気流路７１は開口する。つまり、排気流路７１は調圧アダプター２８側やカバー１３ｂ側の面には開口することなく、ポートブロック１３の外面のうち一次側ポート１１と二次側ポート１２からずれた面に開口している。

なお、図４に示すように、二次側ポート１２に連通する二次圧供給流路８１が形成されている。それぞれの二次圧供給流路８１には圧力計等が接続されるようになっており、二次圧供給流路８１を閉じるためのポートプラグ８２がポートブロック１３に取り付けられるようになっている。このポートプラグ８２により排気流路７１の開口端面は覆われるが、排気流路７１に排出された空気はポートプラグ８２とポートブロック１３との間の隙間を介して外部に排出される。

排気機構３６を組み立てるには、ポートブロック１３のブロック本体１３ａの図３および図４における上方から、大径孔１８ｂ内にシール材７５と環状スペーサ７３とを挿入し、止め具７７をガイド孔１８の内側端部に形成された取付孔１８ｃに上方から圧入することになる。これにより、シール材７５と環状スペーサ７３は、ポートブロック１３の取付端面側のストッパ部７６とこれに対向する止め具７７との間で保持される。このように、ストッパ部７６よりも内側に挿入される止め具７７によりシール材７５と環状スペーサ７３とを保持するようにすると、以下のように、止め具７７を樹脂製リングとしても止め具７７が減圧弁の作動中にガイド孔１８から外れることが防止される。

図５（Ａ）は二次側ポート１２が閉じられた状態のもとで、主弁体１６が主弁座１７から離れた時における空気の流れを示す断面図であり、図５（Ｂ）はこのときにおける主弁孔１４内の主流路部の圧力Ａと二次側圧力室３２内の圧力Ｂの経時変化を示す圧力特性線図である。主弁体１６が主弁座１７から離れた当初は、主弁孔１４内の主流路部の圧力Ａがまず高められる。時間の経過とともに連通孔３４を介して二次側圧力室３２に主流路部内の空気が流入して、二次側圧力室の圧力Ｂが徐々に主流路部の圧力Ａに近づくように高められることになる。したがって、止め具７７にはこれをガイド孔１８から外す方向には空気圧が作用することがない。

図６（Ａ）は主弁体１６が主弁座１７から離れて、二次側ポート１２に空気が流出する時における空気の流れを示す断面図であり、図６（Ｂ）はこのときにおける空気の流量に応じた主弁孔１４内の主流路部の圧力Ｃと二次側圧力室３２内の圧力Ｄの変化を示す圧力特性線図である。主弁孔１４から二次側ポート１２に流出する空気の流量が少ないときには、主流路の圧力Ｃと二次側圧力室３２内の圧力Ｄはほぼ同様に変化する。これに対し、流量が増加すると、二次側ポート１２を流れる空気により二次側圧力室３２内の空気が連通孔３４を介して吸引されることになるので、主流路の圧力Ｃによりも二次側圧力室３２の圧力Ｄは低下することになる。したがって、止め具７７にはこれをガイド孔１８から外す方向には空気圧が作用することがない。

図７（Ａ）は主弁体１６が主弁座１７から離れて二次側ポート１２に空気が流出する時における、排気機構３６に加わる軸方向推力を示す断面図である。図７（Ｂ）は空気の流量に応じた排気機構３６に加わる押し込み方向推力Ｅと、外し方向推力Ｆの関係を示す推力特性線図である。主弁体１６の開度が大きくなって主弁孔１４内に流入する空気流量が増加すると、空気の動圧が増加して、止め具７７に加わる押し込み方向推力Ｅが増加する。これに対し、外し方向推力Ｆは空気流量が増加すると、前述の吸引により減少することになる。しかも、外し方向推力Ｆは押し込み方向推力Ｅよりも高くなることはない。したがって、止め具７７に対して、これをガイド孔１８から外す方向には空気圧が作用することがない。

図８（Ａ）は二次側ポート１２の圧力が設定値よりも高くなって、二次側圧力室３２が排気機構３６を介して外部に連通した状態を示す断面図であり、図８（Ｂ）はこのときにおける二次側ポート１２の圧力Ｇと二次側圧力室３２の圧力Ｈの経時変化を示す圧力特性線図である。主弁ダイヤフラム３１が主弁軸１５の当接端面２０から離れて、二次側ポート１２内の空気が二次側圧力室３２を介して外部に排出されるときには、二次側圧力室３２は排気流路７１に対して二次側ポート１２よりも近い位置にあるので、二次側ポート１２よりも早く圧力が低下し、二次側圧力室３２の圧力Ｈは二次側ポート１２の圧力Ｇよりも高くなることがない。したがって、止め具７７に対しては、これをガイド孔１８から外す方向には空気圧が作用することがない。

図５〜図８に示すように、パイロット式減圧弁１０の全ての動作において、排気機構３６の止め具７７に対してこれを取付孔１８ｃから抜き取る方向の推力ないし圧力が加わることが防止される。これにより、止め具７７を取付孔１８ｃに強く固定する必要がないので、止め具７７を樹脂製としても問題がなく、シール材７５と環状スペーサ７３とをガイド孔１８内に保持することができる。

図９は本発明の他の実施の形態であるパイロット式減圧弁１０ａを示す断面図である。このパイロット式減圧弁１０ａはフィルタを有しており、通常、フィルタレギュレータと言われている。

図９においては、図３のパイロット式減圧弁１０と相違して、パイロット式減圧弁１０ａが、上下が反転された状態として示されている。図９におけるポートブロック１３の上側には、パイロット式減圧弁１０と同様の構造の調圧アダプター２８およびボンネット４７等が設けられている。ポートブロック１３にはガイド筒体２２が設けられたホルダー８３が取り付けられている。このホルダー８３は、主弁軸１５の摺動部１５ａが嵌合するガイド筒体２２が一体となった底壁部８３ａと、これと一体となった円筒部８３ｂとを有し、円筒部８３ｂの端部に設けられ嵌合部８３ｃがポートブロック１３の取付部１３ｃに嵌合している。円筒部８３ｂにはホルダー８３の内側と外側を連通させるためのスリット８３ｄが複数設けられている。

ポートブロック１３にはボウルつまりフィルタ容器８４が着脱自在に装着される。フィルタ容器８４は底壁部８４ａとこれと一体となった円筒部８４ｂとを有し、円筒部８４ｂの先端部がポートブロック１３に装着される。フィルタ容器８４の内部には円筒形状のフィルタエレメント８５が配置されており、図９に示すように、フィルタエレメント８５の下端部は底壁部８４ａに当接し、上端部は嵌合部８３ｃの外側の部分に当接している。フィルタ容器８４内は、フィルタエレメント８５によりその外側の上流側室８６ａと内側の下流側室８６ｂとに区画されており、一次側ポート１１から流入した空気は、フィルタエレメント８５を透過する際に固形粒子がフィルタエレメント８５により除去される。これにより、一次側ポート１１に供給された空気は濾過されて清浄化され、主弁体１６が開かれると、清浄化された空気は二次側ポート１２に供給される。

排気機構３６の構造は、図３に示したパイロット式減圧弁１０のものと同様となっている。図９に示す実施の形態では、ポートブロック１３の図中上側にパイロット式減圧弁が設けられ、ポートブロック１３の図中下側にはフィルタが設けられる。排気機構３６の排気流路の開口部が、パイロット式減圧弁やフィルタ側ではなく、一次側ポート１１と二次側ポート１２が設けられた面に隣接した面に開口している。

図１０は図９に示した止め具７７の拡大断面図である。止め具７７の外周面には円周方向に一定の間隔置きに、径方向に突出する突起部７７ａが設けられている。突起部７７ａの外径は、取付孔１８ｃの内径よりも大きく設定されており、樹脂製の止め具７７を取付孔１８ｃに挿入すると、突起部７７ａが弾性変形して図１０において実線で示すように、取付孔１８ｃに密着する。円周方向の突起部７７ａの相互間には、隙間８８が形成されるようになっており、取付孔１８ｃに止め具７７を挿入するときの操作力を小さくすることができる。

図１０は図９に示した止め具７７を示す拡大断面図であるが、図３、図４に示した止め具７７についても同様となっている。ただし、外周面に突起部７７ａを設けない形態の止め具７７を使用することもでき、止め具７７を金属製とすることもできる。

図１１および図１２はそれぞれパイロット式減圧弁のポートブロックの変形例を示す断面図である。図１１および図１２においては、上述ポートブロック１３における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。

図１１に示されるパイロット式減圧弁１０ｂのブロック本体１３ａには、一次側ポート１１のねじ孔１１ａと、二次側ポート１２のねじ孔１２ａとが主弁孔１４の中心に対して相互にほぼ直角となって形成されている。したがって、一次側ポート１１と二次側ポート１２は、ブロック本体１３ａの相互に直角となった外面に開口されている。排気流路７１は一次側ポート１１のねじ孔１１ａとほぼ同一の方向となってブロック本体１３ａに形成されている。排気流路７１は一次側ポート１１と二次側ポート１に対して異なった位置においてブロック本体１３ａの外面に開口している。

図１２に示されるパイロット式減圧弁１０ｃのポートブロック１３は、ブロック本体１３ａに固定されるカバー１３ｂに一次側ポート１１のねじ孔１１ａが形成されている。カバー１３ｂには、バルブガイド９１が固定されている。バルブガイド９１は、主弁軸１５を移動自在に支持するガイド筒体２２と、このガイド筒体２２よりも大径の装着筒体９１ａとが端壁部９１ｂにより一体となっている。装着筒体９１ａには、本体ブロック１３ａに形成された雌ねじ１９ａにねじ結合される雄ねじ１９ｂが設けられている。端壁部９１ｂには一次側ポート１１と一次側室２１とを連通させる複数の連通孔９２が設けられている。

図示するパイロット式減圧弁１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、いずれもパイロット圧室３３に一次側ポート１１の空気を供給するようにした内部パイロット式であるが、パイロット圧室３３に外部から調圧されたパイロット圧の空気を供給するようにすると、外部パイロット式の減圧弁となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図３、図１１および図１２に示すパイロット式減圧弁１０，１０ｂ，１０ｃはハンドル６１が下側となった状態で示されているが、図９に示すフィルタ付きのパイロット式減圧弁１０ａと同様にハンドル６１が上側となるようにした状態で使用しても良い。

このパイロット式減圧弁は、圧縮空気を空気圧機器に供給するための空気圧供給システムに適用される。

本発明のパイロット式減圧弁は、圧縮空気の圧力をパイロット圧に応じて調整するパイロット式減圧弁であって、圧縮空気が供給される一次側ポートと、当該一次側ポートに主弁孔を介して連通し調圧された圧縮空気を流出する二次側ポートとが設けられ、前記主弁孔を開閉する主弁体を備えた主弁軸が前記主弁孔に軸方向に移動自在に装着されるポートブロックと、前記ポートブロックの取付端面と当該取付端面に取り付けられる調圧アダプターとの間に配置され、前記二次側ポートに連通する二次側圧力室と当該二次側圧力室の反対側のパイロット圧室とに仕切るとともに前記主弁軸の当接端面が接触する主弁ダイヤフラムとを有し、設定値よりも前記二次側ポートの圧力が高くなったときに前記二次側ポートの空気を排気する排気流路が前記ポートブロックに設けられ、前記排気流路の開口部が前記ポートブロックの外面に開口して設けられ、前記当接端面に開口して形成された軸方向排気孔と、前記排気流路と前記軸方向排気孔とを連通させる径方向排気孔とが前記主弁軸に設けられていることを特徴とする。

主弁軸１５の端部内には、主弁ダイヤフラム３１に突き当てられる当接端面２０に開口させて、底付きの軸方向排気孔３５が形成されている。この軸方向排気孔３５は排気機構３６により外部に連通しており、軸方向排気孔３５内に流入した空気は排気機構３６により外部に排出される。したがって、二次側圧力室３２の圧力がパイロット圧室３３の圧力よりも高くなって、主弁ダイヤフラム３１が主弁軸１５から離れる方向に弾性変形すると、二次側圧力室３２内の空気は排気機構３６を介して外部に排出される。例えば、空気圧機器を有する電子部品の組立ラインにおいて、減圧弁の二次側に設置した駆動機器がワークを押した際に、一時的に二次側ポート内の圧力がパイロット圧室の圧力よりも高くなると、二次側配管内の圧縮空気は排気機構３６から外部に排出される。このようにして、二次側ポート１２の圧力は設定値に戻される。

Claims

圧縮空気が供給される一次側ポートと、当該一次側ポートに主弁孔を介して連通し調圧された圧縮空気を流出する二次側ポートとが設けられ、前記主弁孔を開閉する主弁体を備えた主弁軸が前記主弁孔に軸方向に移動自在に装着されるポートブロックと、
前記ポートブロックの取付端面と当該取付端面に取り付けられる調圧アダプターとの間に配置され、前記二次側ポートに連通する二次側圧力室と当該二次側圧力室の反対側のパイロット圧室とに仕切るとともに前記主弁軸の当接端面が接触する主弁ダイヤフラムと、
前記ポートブロックに設けられ、前記一次側ポートよりも前記二次側ポートの圧力が高くなったときに前記二次側ポートの空気を排気する排気流路とを有し、
前記排気流路の開口部が前記ポートブロックの外面に開口して設けられていることを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項１記載のパイロット式減圧弁において、前記当接端面に開口して前記主弁軸に形成された軸方向排気孔と、前記主弁軸に形成され前記排気流路と前記軸方向排気孔とを連通させる径方向排気孔を有することを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項２記載のパイロット式減圧弁において、
前記ポートブロックに形成され、前記ポートブロックの取付端面側の小径孔と前記主弁孔側の大径孔とを備えて前記主弁軸を摺動自在に案内するガイド孔と、
前記主弁軸の前記当接端面と前記排気流路とを連通させる排気連通孔が形成された環状スペーサを前記大径孔内に装着し、前記環状スペーサの軸方向両側にシール材を装着することを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項３記載のパイロット式減圧弁において、
前記大径孔内に前記主弁孔側から挿入され、前記シール材を前記大径孔内に保持する止め具を有し、
前記止め具を前記ガイド孔の内側端面部に設けることを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項４記載のパイロット式減圧弁において、前記止め具は樹脂製であることを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項１または２記載のパイロット式減圧弁において、前記パイロット圧室に前記一次側ポートの空気を内部パイロット圧として供給することを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項１または２記載のパイロット式減圧弁において、前記パイロット圧室に外部パイロット圧として外部から空気を供給することを特徴とするパイロット式減圧弁。
請求項１〜７のいずれか１項に記載のパイロット式減圧弁において、前記一次側ポートから前記二次側ポートに向かう空気を濾過するフィルタエレメントが組み込まれるフィルタ容器を前記ポートブロックに着脱自在に装着し、前記一次側ポートに流入した空気中の異物を除去することを特徴とするパイロット式減圧弁。