JPWO2013065530A1 - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、流量制御装置に関するものであり、この流量制御装置（１０）は、圧力流体の供給・排出される第１及び第２ポート（１２、１４）を有したボディ（１６）と、前記ボディ（１６）の上部に連結され前記圧力流体の流通状態を切り換える一組の第１及び第２電磁弁（１８、２０）と、前記第１及び第２電磁弁（１８、２０）の切換作用下に流通している圧力流体の流量を増加させる開閉弁（２２）とを備える。そして、開閉弁（２２）の弁閉状態において、第１ポート（１２）から第２ポート（１４）へと圧力流体を所定流量で流通させた後、前記開閉弁（２２）を弁開させることで、前記第１ポート（１２）から第２ポート（１４）へと流通する圧力流体の流量を増加させる。

Description

本発明は、弁体の開閉作用下に圧力流体の流通状態及び流量を制御可能な流量制御装置に関する。

従来から、圧力流体供給源から供給された圧力流体を所定流量に制御し、二次側に接続された流体圧機器等へと供給する流量制御装置が知られている。このような流量制御装置では、例えば、欧州特許第２０４７１０８号明細書に開示されるように、流通初期には絞り弁を通じて圧力流体を流通させることで流量を絞り、所定時間経過した後に、弁体を弁開状態へと切り換えて前記圧力流体の流量を増加させるソフトスタート式が採用されている。このような構造とすることにより、流量制御装置の二次側に接続された流体圧機器に対して大流量の圧力流体が急激に供給され、該流体圧機器の破損等を招くことを防止している。

上述したようなソフトスタート式の流量制御装置では、圧力流体の流量を制御するメインバルブと、該メインバルブの開閉を制御する切換バルブとを備えており、前記メインバルブと前記切換バルブとを互いに接続するための配管が必要となる。そのため、配管を含むことで流量制御装置が大型化してしまうと共に、部品点数が増加してしまう。また、流量制御装置を組み付ける際に配管を接続する作業が発生するため煩雑である。

本発明の一般的な目的は、部品点数の削減及び小型化を図ると共に、残存した圧力流体を確実に排気することが可能な流量制御装置を提供することにある。

本発明は、圧力流体が供給・排出される一組のポートと、二次側に残存した圧力流体を排気する排気ポートと、前記ポート、前記排気ポートを接続し前記圧力流体が流通する通路とを有するボディと、
一方のポートから他方のポートへと流通する前記圧力流体の流量を調整する調整機構と、
前記ポート、前記通路、前記排気ポートの連通状態を切り換える少なくとも２つ以上の切換弁と、
を備え、
前記調整機構は、一方のポートと他方のポートとの間を流通する圧力流体の流量を調整する絞り弁と、前記一方のポートと他方のポートとの連通状態を切換自在な開閉弁とを有し、前記開閉弁の切換作用下に前記圧力流体の流量を段階的に増減させることを特徴とする。

本発明によれば、一組のポート、通路、排気ポートの連通状態を切り換える少なくとも２つ以上の切換弁と、一方のポートから他方のポートへと流通する圧力流体の流量を調整する調整機構とをボディに対して一体的に連結すると共に、前記調整機構が、一方のポートと他方のポートとの間を流通する圧力流体の流量を調整する絞り弁と、前記一方のポートと他方のポートとの連通状態を切換自在な開閉弁とを備えることで、前記ボディ、調整機構、切換弁等をそれぞれ別個に設け配管等で接続する場合と比較し、前記配管等が不要となるため部品点数及び組付工数の削減を図ることができると共に、流量制御装置の小型化を図ることが可能となる。また、少なくとも２つ以上の切換弁を設けているため、何らかの理由でいずれか一方の切換弁に不具合が生じた場合でも、正常に動作可能な残りの一方の切換弁を作動させることで、二次側の圧力流体を確実に外部へと排気することができる。

上記の目的、特徴及び利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施の形態の説明から容易に諒解されるであろう。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流量制御装置の外観斜視図である。 図２は、図１に示す流量制御装置の正面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図８は、図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 図９は、図１に示す流量制御装置の回路図である。 図１０は、第１ポートに供給される圧力流体の圧力と第２ポートから排気される圧力流体の圧力との関係を示す特性曲線図である。 図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る流量制御装置の外観斜視図である。 図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。 図１３は、図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１４は、図１１のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。 図１５は、図１１に示す流量制御装置の回路図である。

この第１の実施の形態に係る流量制御装置１０は、図１〜図９に示されるように、圧力流体の供給・排出される第１及び第２ポート１２、１４を有したボディ１６と、前記ボディ１６の上部に連結され前記圧力流体の流通状態を切り換える一組の第１及び第２電磁弁（切換弁）１８、２０と、前記第１及び第２電磁弁１８、２０の切換作用下に流通している圧力流体の流量を増加させる開閉弁（調整機構）２２とを含む。

ボディ１６は、例えば、断面矩形状で水平方向に沿って長尺に形成され、その一端部に第１ポート１２が開口すると共に、他端面に第２ポート１４が開口している。この第１ポート１２は、図示しない圧力流体供給源に接続されて圧力流体が供給され、第２ポート１４には、例えば、図示しない流体圧機器等に接続される。

また、ボディ１６の側面には、第１及び第２ポート１２、１４と直交する方向に開口した一対の排気ポート２４ａ、２４ｂが形成され（図２、図３参照）、前記排気ポート２４ａ、２４ｂには図示しない配管が接続され大気開放されている。

一方、ボディ１６の内部には、図３及び図４に示されるように、第１ポート１２に連通する第１流路２６と、後述する開閉弁２２の弁開状態において前記第１流路２６と連通する第２流路２８と、第１電磁弁１８による切換作用下に前記第２流路２８と連通する第３流路３０と、第２電磁弁２０による切換作用下に前記第３流路３０と連通する第４流路３２とが形成される。

第１流路２６と第２流路２８との間には、該第１流路２６と第２流路２８とを連通させる連通室３４が形成され、前記連通室３４には、第１流路２６から第２流路２８へと流通する圧力流体の流量を調整可能な開閉弁２２が設けられる。また、第３流路３０は、ボディ１６の上部に接続される第１電磁弁１８の内部と連通し、第４流路３２は、前記ボディ１６の上部に接続される第２電磁弁２０の内部及び第２ポート１４と連通している。

第１及び第２電磁弁１８、２０は、図５、図７及び図９に示されるように、略同一形状で形成され、ボディ１６に対して連結されるハウジング３６ａ、３６ｂと、前記ハウジング３６ａ、３６ｂの内部に軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられるシャフト弁３８ａ、３８ｂと、前記ハウジング３６ａ、３６ｂの端部に連結され前記シャフト弁３８ａ、３８ｂを軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に変位させるソレノイド部４０ａ、４０ｂと、前記シャフト弁３８ａ、３８ｂを前記ソレノイド部４０ａ、４０ｂ側（矢印Ａ方向）に向かって付勢するスプリング４２ａ、４２ｂとからなる。

この第１電磁弁１８と第２電磁弁２０とは、図９に示されるように第１ポート１２と第２ポート１４との間で直列に配置される。

なお、ここでは、第１電磁弁１８の構成について図６を参照しながら説明し、第２電磁弁２０の構成については、基本的に第１電磁弁１８と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略すると共に、その参照符号を括弧書きで付すものとする。

第１電磁弁１８を構成するハウジング３６ａ（３６ｂ）は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通したシャフト孔４４ａ（４４ｂ）が形成され、該シャフト孔４４ａ（４４ｂ）の内部にシャフト弁３８ａ（３８ｂ）が変位自在に設けられる。また、ハウジング３６ａ（３６ｂ）には、シャフト孔４４ａ（４４ｂ）と直交する方向に延在した第１〜第３連通路４６ａ（４６ｂ）、４８ａ（４８ｂ）、５０ａ（５０ｂ）が形成され、前記第１連通路４６ａがボディ１６の第２流路２８と連通し、前記第２連通路４８ａが前記ボディ１６の第３流路３０と連通すると共に、前記第３連通路５０ａが前記ボディ１６における排気ポート２４ａと連通している。

なお、第１〜第３連通路４６ａ（４６ｂ）、４８ａ（４８ｂ）、５０ａ（５０ｂ）は、ハウジング３６ａ（３６ｂ）の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って互いに所定間隔離間して形成される。

シャフト孔４４ａ（４４ｂ）には、シャフト弁３８ａ（３８ｂ）の弁部５６ａ（５６ｂ）が着座する第１及び第２弁座５２ａ（５２ｂ）、５４ａ（５４ｂ）が形成され、前記弁部５６ａ（５６ｂ）が前記第１弁座５２ａ（５２ｂ）と第２弁座５４ａ（５４ｂ）との間に配置される。

そして、シャフト弁３８ａが軸方向（矢印Ａ方向）に変位し、その弁部５６ａが第１弁座５２ａに着座することで、第１及び第２連通路４６ａ、４８ａを通じた第２流路２８と第３流路３０との連通を遮断する。一方、シャフト弁３８ａが前記とは反対方向（矢印Ｂ方向）に変位することで、その弁部５６ａが第２弁座５４ａに着座し、第２及び第３連通路４８ａ、５０ａを通じた第３流路３０と排気ポート２４ａとの連通を遮断する。

また、シャフト弁３８ａ（３８ｂ）は、その一端部とハウジング３６ａ（３６ｂ）との間にスプリング４２ａ（４２ｂ）が介装され、前記シャフト弁３８ａ（３８ｂ）をソレノイド部４０ａ（４０ｂ）側（矢印Ａ方向）に向かって付勢している。これにより、シャフト弁３８ａ（３８ｂ）の弁部５６ａ（５６ｂ）が第１弁座５２ａ（５２ｂ）に対して着座している。

ソレノイド部４０ａ（４０ｂ）は、図示しないコントローラからの制御信号をコイル（図示せず）へ入力することで励磁し、ボディ１６の第１流路２６と連通したパイロット供給ポート５８ａ（５８ｂ）に供給されるパイロットエアを第１ピストン室６０ａ（６０ｂ）へと供給する。そして、第１ピストン室６０ａ（６０ｂ）に変位自在に設けられた第１ピストン６２ａ（６２ｂ）がパイロットエアによってハウジング３６ａ（３６ｂ）側（矢印Ｂ方向）に押圧されて変位する。

第１ピストン６２ａ（６２ｂ）は、ハウジング３６ａ（３６ｂ）に設けられたシャフト弁３８ａ（３８ｂ）の他端部に当接するように設けられ、前記第１ピストン６２ａ（６２ｂ）が変位することで前記シャフト弁３８ａ（３８ｂ）がスプリング４２ａ（４２ｂ）の弾発力に抗して押圧される。これにより、弁部５６ａ（５６ｂ）が第１弁座５２ａ（５２ｂ）から離間し、第２弁座５４ａ（５４ｂ）に着座するように変位する。

また、第２電磁弁２０を構成するハウジング３６ｂには、第１電磁弁１８と同様に第１〜第３連通路４６ｂ、４８ｂ、５０ｂが形成され、前記第１連通路４６ｂがボディ１６の第３流路３０と連通し、前記第２連通路４８ｂが前記ボディ１６の第４流路３２と連通すると共に、前記第３連通路５０ｂが前記ボディ１６における排気ポート２４ｂと連通している。なお、第１及び第２電磁弁１８、２０は上述したように３ポート弁である。

開閉弁２２は、図３に示されるように、第１ポート１２の延在方向と直交するように設けられ、ボディ１６の側面に開口した開口部を通じて該ボディ１６の内部に挿入される。なお、開口部は、それぞれ第１及び第２カバー部材６４、６６によって閉塞される。

この開閉弁２２は、圧力流体の供給作用下に軸方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って変位する第２ピストン６８と、前記第２ピストン６８と当接して一体的に変位するプッシュロッド７０と、前記プッシュロッド７０の端部に装着され、ボディ１６における第１流路２６と第２流路２８との連通状態を切り換える弁体７２と、前記弁体７２を弁座部７４（矢印Ｃ方向）側に向かって付勢するリターンスプリング７６とを有する。

第２ピストン６８は、第２ピストン室８０に設けられ、その外周面には環状のピストンパッキン７８が装着される。そして、第２ピストン室８０は、その外周側で第４流路３２と連通し、前記第４流路３２から第２ピストン室８０へと圧力流体が供給されることで、前記第２ピストン６８が弁体７２側（矢印Ｄ方向）に向かって付勢される。

プッシュロッド７０は、その一端部が第２ピストン６８の端面に当接し、前記プッシュロッド７０の他端部には、ホルダ８２を介してリング状の弁体７２が当接する。なお、弁体７２は、例えば、ゴム等の弾性材料から形成され、プッシュロッド７０の他端部における外周側に配置される。

また、ホルダ８２の外縁部には、ボディ１６に設けられたスプリングホルダ８４との間にリターンスプリング７６が介装される。そして、リターンスプリング７６は、ホルダ８２を介して弁体７２を前記ボディ１６に形成された環状の弁座部７４側（矢印Ｃ方向）に向かって付勢している。弁座部７４は、第１流路２６と第２流路２８との境界に形成される。

また、開閉弁２２の近傍には、第１流路２６と第２流路２８との間を流通する圧力流体の流量を調整可能な絞り機構８６が設けられる。この絞り機構８６は、ボディ１６の側面に連結されたニードルホルダ８８と、前記ニードルホルダ８８に螺合されるニードル弁（絞り弁）９０とを備え、前記ニードル弁９０はプッシュロッド７０と直交するように設けられる。このニードル弁９０は螺回させることで軸方向に沿って進退自在に設けられ、テーパ状に形成された先端部とニードルホルダ８８との間の間隙を調整することで、前記間隙を介して第１流路２６から第２流路２８へと流通する圧力流体の流量を調整する。

本発明の第１の実施の形態に係る流量制御装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、第１及び第２ポート１２、１４、排気ポート２４ａ、２４ｂに対してそれぞれ配管（図示せず）を接続すると共に、前記第１ポート１２に対して図示しない圧力流体供給源から圧力流体を供給しておく。

また、流量制御装置１０において、開閉弁２２の弁体７２が弁座部７４に着座して第１流路２６と第２流路２８との連通が遮断され、且つ、第１及び第２電磁弁１８、２０が非通電状態にあり、第２〜第４流路２８、３０、３２の連通が遮断している状態を初期状態として説明する。この場合、第１ポート１２から第１流路２６へと供給されている圧力流体は、絞り機構８６によって所定流量に絞られた後に第２流路２８へと流通している。

この図３、図６及び図７に示されるような初期状態において、先ず、図６に示される第１電磁弁１８のソレノイド部４０ａに対して通電することで、第１ピストン室６０ａにパイロットエアが供給され、それに伴って第１ピストン６２ａが変位してシャフト弁３８ａが一体的に前記ソレノイド部４０ａから離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。これにより、弁部５６ａがスプリング４２ａの弾発力に抗して第１弁座５２ａから離間する。そして、弁部５６ａが第２弁座５４ａに着座することで第１連通路４６ａと第２連通路４８ａとが連通し、第２流路２８に供給されている圧力流体が第３流路３０へと流通する。この場合、第２電磁弁２０は通電がなされていない非通電状態にある。

次に、第１電磁弁１８に対して通電しつつ、第２電磁弁２０のソレノイド部４０ｂに対しても通電する。これにより、第２電磁弁２０の第１ピストン室６０ｂにパイロットエアが供給され、それに伴って第１ピストン６２ｂが変位してシャフト弁３８ｂが一体的に前記ソレノイド部４０ｂから離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。その結果、第２電磁弁２０の弁部５６ｂが第１弁座５２ｂから離間して第１連通路４６ｂと第２連通路４８ｂとが連通し、第３流路３０に供給されている圧力流体が第４流路３２へと流通した後、第２ポート１４から排出される。

この場合、図１０に示されるように、第１ポート１２に供給される圧力流体の圧力Ｐ１に対して第２ポート１４から排出される圧力流体の圧力Ｐ２は約半分以下となる（１／２Ｐ１＞Ｐ２）。すなわち、第１ポート１２に供給される圧力流体は、絞り機構８６を通じて第２流路２８側となる下流へと流通することによって圧力（流量）が予め約半分（１／２Ｐ１）に絞られている。

次に、第４流路３２に供給された圧力流体が第２ピストン室８０へと流入することで、開閉弁２２における第２ピストン６８がプッシュロッド７０側（矢印Ｄ方向）へと変位し、該プッシュロッド７０を弁座部７４側（矢印Ｄ方向）へと押圧することで弁体７２が前記弁座部７４から離間した弁開状態となる。これにより、第１流路２６に供給されている圧力流体がプッシュロッド７０の設けられた連通室３４を通じて第２流路２８へと流通する。

すなわち、絞り機構８６の調整作用下に第１流路２６から第２流路２８へと流通していた圧力流体に加え、開閉弁２２の弁開動作によって連通室３４を介して前記第１流路２６から前記第２流路２８へと同時に前記圧力流体が流通することとなる。そのため、第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する圧力流体の圧力が徐々に増加し始め（Ｐ２＞１／２Ｐ１）、最終的に、前記第１ポート１２の圧力と第２ポート１４の圧力とが均等となる（図１０中、Ｐ１＝Ｐ２）。

上述した流量制御装置１０では、図１０の特性曲線から諒解されるように、初期状態において開閉弁２２を弁閉状態としておくことで、第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する圧力流体の流量を絞り機構８６によって絞り、該初期状態から所定時間経過した後に、前記開閉弁２２を弁開状態として前記第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する圧力流体の流量を増加させることが可能となる（ソフトスタート）。このような構成とすることにより、第１ポート１２に対して供給された圧力流体が第２ポート１４に接続された流体圧機器等に対して急激、且つ、大流量で供給されることが回避され、前記流体圧機器の破損等が確実に防止される。

一方、ボディ１６の内部に残存した圧力流体を排気する場合には、先ず、第１電磁弁１８へ通電すると共に、第２電磁弁２０への通電を停止することにより、該第２電磁弁２０のソレノイド部４０ｂが非励磁状態となり、それに伴って、シャフト弁３８ｂに対する前記ソレノイド部４０ｂから離間する方向への押圧力が滅勢する。これにより、シャフト弁３８ｂは、図７に示されるように、スプリング４２ｂの弾発力によってソレノイド部４０ｂ側（矢印Ａ方向）へと押圧され、その弁部５６ｂが第１弁座５２ｂに着座し、第３流路３０と第４流路３２との連通が遮断される。これにより、二次側（下流側）の圧力流体が、第４流路３２を通じて他方の排気ポート２４ｂから外部へと排気される。

この場合、開閉弁２２は、第４流路３２から第２ピストン室８０へと供給される圧力流体の圧力が低下するため、第２ピストン６８のプッシュロッド７０側に向かった押圧力が小さくなり、リターンスプリング７６の弾発力に打ち負ける。そのため、プッシュロッド７０が第２ピストン６８側（矢印Ｃ方向）へと変位し、弁体７２が弁座部７４に着座する（図３、図８参照）。その結果、連通室３４を通じた第１流路２６と第２流路２８との連通が遮断される。

次に、第１電磁弁１８への通電を停止し、第２電磁弁２０へ通電した状態とすることにより、前記第１電磁弁１８のソレノイド部４０ａが非励磁状態となり、それに伴って、シャフト弁３８ａに対する前記ソレノイド部４０ａから離間する方向への押圧力が滅勢する。これにより、第１電磁弁１８のシャフト弁３８ａは、図６に示されるように、スプリング４２ａの弾発力によってソレノイド部４０ａ側（矢印Ａ方向）へと押圧され、その弁部５６ａが第１弁座５２ａに着座し、第２流路２８と第３流路３０との連通が遮断される。その結果、二次側（下流側）の圧力流体が、第３及び第４流路３０、３２を通じて一方の排気ポート２４ａから外部へと排気される。

さらに、第１及び第２電磁弁１８、２０への通電をいずれも停止した状態とすることにより、前記第１及び第２電磁弁１８、２０のソレノイド部４０ａ、４０ｂがそれぞれ非励磁状態となり、それに伴って、シャフト弁３８ａ、３８ｂに対する前記ソレノイド部４０ａ、４０ｂから離間する方向への押圧力が滅勢する。これにより、第１及び第２電磁弁１８、２０のシャフト弁３８ａ、３８ｂは、その弁部５６ａ、５６ｂがそれぞれ第１弁座５２ａ、５２ｂに対して着座し、第２流路２８と第３流路３０との連通、前記第３流路３０と第４流路３２との連通がそれぞれ遮断される。

その結果、二次側（下流側）の圧力流体は、第３流路３０に残存した圧力流体が、一方の排気ポート２４ａから外部へと排気されると同時に、第４流路３２より下流側に残存している圧力流体は、前記第４流路３２から他方の排気ポート２４ｂを経て外部へと排気される。

すなわち、第１及び第２電磁弁１８、２０の少なくともいずれか一方への通電を停止させることで、二次側の圧力流体をボディ１６の外部へと排気することができる。換言すれば、第１及び第２電磁弁１８、２０のいずれか一方に不具合が生じて動作しない場合でも、該不具合の生じていない正常な第１又は第２電磁弁１８、２０を作動させることで、二次側の圧力流体を確実に外部へと排気することができる。

以上のように、第１の実施の形態では、ボディ１６に対して開閉弁２２と第１及び第２電磁弁１８、２０を一体的に連結しているため、前記ボディ１６、開閉弁２２、第１及び第２電磁弁１８、２０をそれぞれ別個に設け、配管等を介して互いに接続する構成と比較し、前記配管等が不要となるため部品点数及び組付工数の削減を図ることができると共に、流量制御装置１０の小型化を図ることができる。

また、流量制御装置１０のメンテナンスを行う際、第１及び第２カバー部材６４、６６を取り外すことで簡便にプッシュロッド７０、弁体７２及び第２ピストン６８を交換することが可能であるため、メンテナンス性を良好とすることができる。

さらに、第１ポート１２に供給された圧力流体が、最初に開閉弁２２を弁閉状態としておくことで、前記第２ポート１４から二次側に接続された流体圧機器等に対して急激に供給されてしまうことを回避でき、第２ポート１４へと流通する圧力流体が、所定時間が経過した後に、前記圧力流体の流量（圧力）を前記開閉弁２２の弁開動作によって増加させて供給することで、前記流体圧機器等の破損を確実に防止することができる。

さらにまた、第１及び第２電磁弁１８、２０という２つの電磁弁を設けているため、何らかの理由でいずれか一方の電磁弁に不具合が生じた場合でも、正常に動作可能な残りの一方の電磁弁を作動させることで、二次側に残存している圧力流体を確実に外部へと排気することが可能となる。

またさらに、第１及び第２電磁弁１８、２０に供給されるパイロットエアは、開閉弁２２の上流側となる一次側から供給されているため、前記開閉弁２２の開閉動作に影響を受けることなく、前記第１及び第２電磁弁１８、２０を作動させることができる。

また、開閉弁２２を、第１及び第２電磁弁１８、２０の上流側（一次側）に設けることで、何らかの理由で前記開閉弁２２を弁閉状態にできない等の動作不良が生じた場合でも、前記第１及び第２電磁弁１８、２０を切り換えることで、ボディ１６の内部に残存している圧力流体を好適に排気ポート２４ａ、２４ｂから外部へと排出することが可能となる。

さらに、第１及び第２電磁弁１８、２０は、ボディ１６の上部に一体的に連結され、且つ、前記ボディ１６の内部と連通しているため、前記第１及び第２電磁弁１８、２０と前記ボディ１６とを配管等で接続するという煩雑な作業が不要となる。その結果、流量制御装置１０の組付性を向上できる。

次に、第２の実施の形態に係る流量制御装置１００を図１１〜図１５に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る流量制御装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係る流量制御装置１００では、絞り機構１０２及び切換機構１０４を有した調整ユニット１０６を備え、前記調整ユニット１０６がボディ１６に対して着脱自在に設けられている点で、第１の実施の形態に係る流量制御装置１０と相違している。

この流量制御装置１００は、図１１〜図１４に示されるように、第１及び第２ポート１２、１４を有したボディ１６の上部に、第１及び第２電磁弁１８、２０と並列に調整ユニット１０６が連結される。この調整ユニット１０６は、第１電磁弁１８に隣接した第１ポート１２側に設けられ、断面矩形状に形成されたハウジング１０８と、該ハウジング１０８の内部に変位自在に設けられる開閉弁１１０とを含む切換機構１０４と、前記ハウジング１０８の上部に設けられる絞り機構１０２とを備える。

この切換機構１０４は、例えば、３ポート弁からなり、ハウジング１０８の内部には、長手方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って貫通したシャフト孔１１２が形成され、該シャフト孔１１２には後述する開閉弁１１０が変位自在に収納される。また、ハウジング１０８の両端部には、それぞれ第１及び第２エンドカバー１１４、１１６が装着され前記シャフト孔１１２が閉塞される。

また、ハウジング１０８には、シャフト孔１１２と直交するように下方に向かって貫通した一組の第１連通路１１８ａ、１１８ｂと第２連通路１２０が形成され、前記第１連通路１１８ａ、１１８ｂがそれぞれ前記シャフト孔１１２の軸方向に沿った一端部及び他端部側に配置され、前記第２連通路１２０が前記軸方向の略中央部となる位置に配置される。そして、第１及び第２連通路１１８ａ、１１８ｂ、１２０は、その上部がシャフト孔１１２と連通し、下部がボディ１６の第１及び第２流路２６、２８にそれぞれ連通している。

第１エンドカバー１１４の内部には、シャフト孔１１２に臨むように第２ピストン１２２が変位自在に収納され、該第２ピストン１２２の端部が開閉弁１１０の端部に当接している。そして、第１エンドカバー１１４の内部に形成された第２ピストン室１２４に圧力流体が供給されることで、前記第２ピストン１２２が開閉弁１１０側（矢印Ｃ方向）に向かって付勢され、それに伴って、前記開閉弁１１０が第１エンドカバー１１４から離間する方向（矢印Ｃ方向）に向かって押圧される。なお、第２ピストン室１２４は、ボディ１６に形成された第４流路３２と連通している。

一方、第２エンドカバー１１６の内部には、シャフト孔１１２に臨むようにスプリングホルダ１２６が設けられ、該スプリングホルダ１２６と開閉弁１１０との間にリターンスプリング１２８が設けられている。このリターンスプリング１２８は、例えば、コイルスプリングからなり、その弾発力は開閉弁１１０を第１エンドカバー１１４側（矢印Ｄ方向）に向かって押圧するように付勢される。なお、第２エンドカバー１１６の内部は、第１連通路１１８ｂと連通している。

開閉弁１１０は、軸方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿った一端部及び他端部がそれぞれシャフト孔１１２に装着されたガイド体１３０ａ、１３０ｂによって変位自在に支持され、該軸方向に沿った略中央部に形成された弁部１３２が前記ガイド体１３０ａ、１３０ｂに形成された第１弁座部１３４、第２弁座部１３６に着座することで、ハウジング１０８に形成された一組の第１連通路１１８ａ、１１８ｂのいずれか一方と第２連通路１２０との連通状態を切り換えている。

すなわち、開閉弁１１０の変位作用下に第２連通路１２０と第１連通路１１８ａ、１１８ｂのいずれか一方との連通状態を切換可能な３ポート弁として機能する。

絞り機構１０２は、ハウジング１０８において開閉弁１１０の他端部側（矢印Ｃ方向）に設けられ、該ハウジング１０８の上面に連結されたニードルホルダ１３８と、前記ニードルホルダ１３８に螺合されるニードル弁（絞り弁）１４０とを備え、前記ニードル弁１４０は開閉弁１１０と直交するように設けられる。このニードル弁１４０は螺回させることで軸方向に沿って進退自在に設けられ、テーパ状に形成された先端部とニードルホルダ１３８との間の間隙を調整することで、前記間隙を介して第１連通路１１８ｂから第２連通路１２０へと流通する圧力流体の流量を調整する。なお、絞り機構１０２を構成するニードルホルダ１３８及びニードル弁１４０の一部が、ハウジング１０８の上面に対して所定高さで突出するように設けられる。

本発明の第２の実施の形態に係る流量制御装置１００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、上述した第１の実施の形態に係る流量制御装置１０と同様の動作については、ここでは詳細な説明を省略する。

また、図１２に示されるように、流量制御装置１００において、調整ユニット１０６の開閉弁１１０の弁部１３２が第１弁座部１３４に着座し、第１連通路１１８ａを通じた第１流路２６と第２流路２８との連通が遮断され、且つ、第１及び第２電磁弁１８、２０が非通電状態にあり、第２〜第４流路２８、３０、３２の連通が遮断している状態を初期状態として説明する。この場合、第１ポート１２から第１流路２６へと供給されている圧力流体は、第１連通路１１８ｂからへと絞り機構１０２によって所定流量に絞られた後に、第２連通路１２０を通じて第２流路２８へと流通している状態にある。

この初期状態において、第１電磁弁１８に対して通電することで、第１ピストン室６０ａにパイロットエアが供給され、それに伴って第１ピストン６２ａが変位してシャフト弁３８ａの弁部が第１弁座５２ａから離間する。そして、弁部５６ａが第２弁座５４ａに着座することで第１連通路４６ａと第２連通路４８ａとが連通し、第２流路２８に供給されている圧力流体が第３流路３０へと流通する。

次に、第１電磁弁１８に対する通電を継続した状態で、第２電磁弁２０のソレノイド部４０ｂに対して通電することで、第２電磁弁２０の第１ピストン室６０ｂにパイロットエアが供給され、第１ピストン６２ｂが変位してシャフト弁３８ｂの弁部５６ｂが第１弁座５２ｂから離間して第１連通路４６ｂと第２連通路４８ｂとが連通し、第３流路３０に供給されている圧力流体が第４流路３２へと流通した後、第２ポート１４から排出される。

この場合、第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する圧力流体の流量は、絞り機構１０２によって所定流量に絞られたものであるため、前記第１ポート１２に供給される圧力流体の圧力Ｐ１に対して第２ポート１４から排出される圧力流体の圧力Ｐ２は所定圧力だけ減少したものとなる（Ｐ１＞Ｐ２）。

次に、第４流路３２に供給された圧力流体が、パイロットエアとして調整ユニット１０６の第２ピストン室１２４へと流入することで、第２ピストン１２２が開閉弁１１０側（矢印Ｃ方向）へと変位し、第１連通路１１８ｂを通じて第２エンドカバー１１６内に供給されるリターンエアの押圧力及びリターンスプリング１２８の弾発力に抗して開閉弁１１０を第２弁座部１３６側へと押圧することで弁部１３２が第１弁座部１３４から離間した弁開状態となる。これにより、第１流路２６から第１連通路１１８ｂに供給されている圧力流体が、他方の第１連通路１１８ａからシャフト孔１１２を通じて直接第２連通路１２０へと供給され、一方、絞り機構１０２を通じて前記第２連通路１２０へと供給されていた圧力流体の供給が遮断される。

すなわち、切換機構１０４を構成する開閉弁１１０は、パイロットエアの供給作用下にリターンエアの押圧力及びリターンスプリング１２８の弾発力に抗して弁部１３２を第１弁座部１３４から離間させ、第２弁座部１３６へと着座させることで、一方の第１連通路１１８ｂと第２連通路１２０との連通を遮断し、他方の第１連通路１１８ａと前記第２連通路１２０とを連通させるように切り換えている。

また、第１ポート１２から第２ポート１４へと供給される圧力流体の圧力を変化させるタイミングは、第２ピストン室１２４に供給され、開閉弁１１０を第２弁座部１３６側（矢印Ｃ方向）に向かって付勢するパイロットエアの圧力が、リターンエアの圧力の約半分となった場合に切り換わるように、第２ピストン１２２の受圧面積が設定される。

これにより、第２ポート１４を通じて外部に排出される圧力流体の流量（圧力）を増加させることが可能となる。すなわち、初期状態において調整ユニット１０６の開閉弁１１０を第１弁座部１３４に着座させた弁閉状態としておくことで、絞り機構１０２によって絞られた流量で第１ポート１２から第２ポート１４へと圧力流体が流通し、該初期状態から第２ピストン室１２４へ供給されるパイロットエアの圧力が第１ポート１２に供給される圧力流体の圧力の約半分以上となった場合に、前記開閉弁１１０を弁開状態として該絞り機構１０２を介さずに圧力流体を流通させることで、前記第１ポート１２から第２ポート１４へと流通する圧力流体の流量を増加させることが可能となる（ソフトスタート）。このような構成とすることにより、第１ポート１２に対して供給された圧力流体が第２ポート１４に接続された流体圧機器等に対して急激、且つ、大流量で供給されることが回避され、前記流体圧機器の破損等が確実に防止される。

以上のように、第２の実施の形態では、流量制御装置１００を構成するボディ１６に対して絞り機構１０２及び切換機構１０４を有した調整ユニット１０６を備え、前記調整ユニット１０６を前記ボディ１６に対して着脱自在とすることにより、前記調整ユニット１０６の交換を容易に行うことができ、前記絞り機構１０２及び切換機構１０４のメンテナンス性を向上させることが可能となり、しかも、流体圧機器等に対する圧力流体の急激な供給を回避可能なソフトスタートを実現することができる。

また、切換機構１０４の開閉弁１１０による圧力流体の供給状態の切り換えを、第２ピストン１２２の受圧面積によって予め設定しておくことが可能であるため、作業者がその都度切換え作業を行う必要がなく効率的且つ確実に供給状態の切換えを行うことができると共に、開閉弁１１０を第１弁座部１３４側に付勢するリターンスプリング１２８を弾発力の異なる別のリターンスプリングへと交換する必要がなく好適である。

また、上述した第２の実施の形態に係る流量制御装置１００では、リターンエア及びリターンスプリング１２８の弾発力によって開閉弁１１０を第１弁座部１３４側へと付勢し、一方、第２ピストン室１２４へ供給されるパイロットエアの供給作用下に前記開閉弁１１０を第２弁座部１３６側へ付勢する構成としているが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、リターンエアを利用することなく、リターンスプリング１２８のみで前記開閉弁１１０を作動させて圧力流体の供給状態を切り換えるようにしてもよい。

なお、本発明に係る流量制御装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (11)

1. 圧力流体が供給・排出される一組のポート（１２、１４）と、二次側に残存した圧力流体を排気する排気ポート（２４ａ、２４ｂ）と、前記ポート（１２、１４）、前記排気ポート（２４ａ、２４ｂ）を接続し前記圧力流体が流通する通路（２６、２８、３０、３２）とを有するボディ（１６）と、
   一方のポート（１２）から他方のポート（１４）へと流通する前記圧力流体の流量を調整する調整機構と、
   前記ポート（１２、１４）、前記通路（２６、２８、３０、３２）、前記排気ポート（２４ａ、２４ｂ）の連通状態を切り換える少なくとも２つ以上の切換弁（１８、２０）と、
   を備え、
   前記調整機構は、一方のポート（１２）と他方のポート（１４）との間を流通する圧力流体の流量を調整する絞り機構（８６、１０２）と、前記一方のポート（１２）と他方のポート（１４）との連通状態を切換自在な開閉弁（２２、１１０）とを有し、前記開閉弁（２２、１１０）の切換作用下に前記圧力流体の流量を段階的に増減させることを特徴とする流量制御装置。
2. 請求項１記載の流量制御装置において、
   前記切換弁（１８、２０）は、前記ボディ（１６）に対して着脱自在に設けられることを特徴とする流量制御装置。
3. 請求項２記載の流量制御装置において、
   前記排気ポート（２４ａ、２４ｂ）は、前記切換弁（１８、２０）の数量に応じて同数設けられることを特徴とする流量制御装置。
4. 請求項１記載の流量制御装置において、
   前記切換弁（１８、２０）は、３ポート弁であり、且つ、互いに直列となるように配置されることを特徴とする流量制御装置。
5. 請求項１記載の流量制御装置において、
   前記調整機構は、前記ボディ（１６）に対して着脱自在に設けられることを特徴とする流量制御装置。
6. 請求項４記載の流量制御装置において、
   前記切換弁（１８、２０）は、通電作用下に励磁するソレノイド部（４０ａ、４０ｂ）を有した電磁弁であることを特徴とする流量制御装置。
7. 請求項１記載の流量制御装置において、
   前記絞り機構（８６、１０２）は、軸方向に進退動作するニードル弁（９０、１４０）を有し、前記ニードル弁（９０、１４０）を変位させることで流量を調整することを特徴とする流量制御装置。
8. 請求項１記載の流量制御装置において、
   前記一方のポート（１２）から他方のポート（１４）へと流通する圧力流体の流量は、その流通初期状態において、前記絞り機構（８６、１０２）によって絞られて減少すると共に、前記開閉弁（２２、１１０）を切り換えることで前記流量を増加させることを特徴とする流量制御装置。
9. 請求項８記載の流量制御装置において、
   前記開閉弁（２２、１１０）は、スプリング（７６、１２８）の弾発作用下に前記絞り機構（８６、１０２）を通じた前記一方のポート（１２）と他方のポート（１４）との連通状態が維持され、パイロットエアの供給作用下に弾発力に抗して前記開閉弁（２２、１１０）を変位させることで、該開閉弁（２２、１１０）によって前記一方のポート（１２）と他方のポート（１４）との連通状態が切り換えられることを特徴とする流量制御装置。
10. 請求項８記載の流量制御装置において、
    前記開閉弁（２２、１１０）は、スプリング（７６、１２８）の弾発作用下に前記絞り機構（８６、１０２）を通じた前記一方のポート（１２）と他方のポート（１４）との連通状態が切り換えられることを特徴とする流量制御装置。
11. 請求項８記載の流量制御装置において、
    前記開閉弁（２２、１１０）は、３ポート弁であることを特徴とする流量制御装置。

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