WO2017073439A1 - 流体制御弁 - Google Patents

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WO2017073439A1
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fluid
pressure
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山田博介
宍戸賢司
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Smc株式会社
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    • F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics

Definitions

  • the present invention relates to a fluid control valve, for example, a fluid control valve for disposing between a switching valve connected to a fluid pressure source and a double-acting cylinder having first and second pressure chambers. .
  • Double-acting fluid pressure cylinders that reciprocate with pressure are generally known.
  • the compressed fluid filled in the pressure chamber on the exhaust side is reduced in the pressure chamber as the piston moves.
  • it will be discharged into the atmosphere.
  • it is desirable to reuse the compressed air discharged from the pressure chamber as the fluid pressure actuator operates as much as possible.
  • Patent Document 1 proposes a pneumatic cylinder device that recirculates the exhaust of the rod-side pressure chamber to the head-side pressure chamber for reuse when the rod of the double-acting cylinder is advanced.
  • a 4-port 2-position switching valve having both a function of supplying and discharging compressed air to and from the cylinder and a function of recirculating exhaust gas is used.
  • An object of the present invention is to provide a fluid control valve having a structure suitable for extracting and reusing exhaust gas from a pressure chamber by connecting to the pressure chamber of a fluid pressure actuator.
  • a fluid control valve is a double-acting fluid having a switching valve connected to a fluid pressure source, a first pressure chamber on the head side, and a second pressure chamber on the rod side.
  • the compressed fluid discharged from the second pressure chamber of the fluid pressure cylinder as the fluid pressure cylinder is driven by switching the switching valve is disposed between the first pressure chamber and the pressure cylinder.
  • a fluid control valve for recirculating to the first valve, a first port for connecting to the switching valve, a second port for connecting to the two pressure chambers, and a first port for connecting to the first pressure chamber.
  • a second check valve that allows and prevents flow from the third port side to the second port side, a valve body that opens and closes communication from the second port to the third port, and the valve body A valve hole slidably inserted in the axial direction, and the exhaust passage is formed by a gap formed between the valve hole and the valve body.
  • a first pressure receiving surface for applying the fluid pressure of the first port in the closing direction of the valve body and a second pressure receiving surface for applying the fluid pressure of the second port in the opening direction of the valve body are formed. It is characterized by being.
  • the fluid control valve includes a first port, a second port, and a third port through which the compressed fluid passes, an air supply passage that communicates between the first port and the second port, and the second port.
  • An exhaust passage communicating between the port and the third port; and provided in the air supply passage, allowing the compressed fluid to flow from the first port side to the second port side;
  • a second check valve that prevents the flow from the third port side to the second port side;
  • a valve body that opens and closes communication from the second port to the third port; and an opening / closing operation unit that opens and closes the valve body And the opening / closing operation part is provided on the valve body to provide the first And a second pressure receiving surface that is provided on the valve body and applies the fluid pressure of the second port in the opening direction of the valve body. It is characterized by having.
  • the valve body is formed in a rod shape having a substantially circular cross section, and has a first end on the proximal end side and a second end on the distal end side at both ends in the axial direction.
  • the first end side shaft portion and the valve portion connected to the second end side of the shaft portion are formed, and the second pressure receiving surface is formed on the valve portion.
  • the shaft portion of the valve body has a piston, and the compressed fluid from the first port is supplied to the piston pressure chamber defined by the first pressure receiving surface located on the first end side. More preferably, a pilot flow path is connected.
  • the valve portion includes a large-diameter portion connected to the shaft portion and a small-diameter portion connected to the second end side of the large-diameter portion and having a smaller maximum diameter than the large-diameter portion.
  • the fluid control valve has a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing from the second port into the exhaust flow path when the valve unit is opened, and the flow rate adjusting unit is An inclined cam surface spirally disposed around the shaft portion of the valve body, and also disposed around the shaft portion of the valve body so as to contact the inclined cam surface when the valve portion is opened.
  • a stopper piece that contacts and prevents movement of the valve body in the first end direction, and the inclined cam surface and the stopper piece are relatively rotatable about the axis of the valve body.
  • the small-diameter portion of the valve portion is preferably formed in a tapered shape that gradually decreases in diameter toward the second end.
  • the shaft part of the said valve body has a piston, and supplies the compressed fluid from the said 1st port to the piston pressure chamber divided by the said 1st pressure receiving surface located in the said 1st end side.
  • a pilot flow path is connected, the inclined cam surface is provided on the first end side of the piston so as to face the piston, and the valve body is inserted into the valve hole so as to be rotatable in the circumferential direction.
  • the stopper piece protrudes from the outer periphery of the shaft portion into the piston pressure chamber.
  • the compressed fluid can be supplied from the first port to the pressure chamber through the second port by connecting the second port to the pressure chamber of the fluid pressure actuator.
  • the exhaust can be removed from the third port through the second port and reused. For example, by connecting the second port to the pressure chamber on the rod side of the double-acting fluid cylinder and connecting the third port to the pressure chamber on the head side, exhausting from the pressure chamber on the rod side when the rod advances Is returned to the pressure chamber on the head side, and consumption of the compressed fluid can be suppressed.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the state which opened the valve body of the flow control valve of this invention. It is an enlarged view of the valve part vicinity shown by FIG. It is sectional drawing which shows the state which closed the valve body of the flow control valve of this invention. It is a front view which shows the flow volume adjustment part and its surrounding structure. It is a circuit diagram which shows an example of the control circuit which controls a double acting type fluid pressure cylinder using the fluid control valve of this invention. It is a graph which shows the relationship between the fluid pressure of each pressure chamber and the stroke amount of a piston at the time of returning a compressed fluid from a head side pressure chamber to a rod side pressure chamber.
  • the fluid control valve of the present invention is used to take out and reuse the exhaust from the pressure chamber by connecting to the pressure chamber of the fluid pressure actuator. Therefore, here, the fluid control valve 10 according to one embodiment of the present invention is connected to a double-acting fluid pressure cylinder 1 having a piston 1c and a rod 1d as shown in FIG.
  • the case where the exhaust gas discharged from the second pressure chamber 1b on the rod side of the fluid pressure cylinder 1 is returned to the first pressure chamber 1a on the head side and reused will be described as an example.
  • the fluid control valve 10 includes a first port 11 for connection to the switching valve 3, a second port 12 for connection to the second pressure chamber 1b, and a first pressure.
  • a third port 13 for connection to the chamber 1a, an air supply passage 14 for communicating between the first port 11 and the second port 12, and an exhaust for communicating between the second port 12 and the third port 13.
  • a flow path 15 for communicating between the first port 11 and the second port 12.
  • the first to third ports 11 to 13, the air supply passage 14, and the exhaust passage 15 are formed in the valve housing 50.
  • the valve housing 50 includes a cylindrical trunk 51a having an axis L (an axis extending in the vertical direction in FIGS. 1 and 3, the upper side being a first end side and the lower side being a second end side), It has a main block 51 composed of cylindrical first and second branch portions 51b and 51c extending from the side wall of the trunk portion 51a. Further, the valve housing 50 is air-tightly fitted to the first branch portion 51b and has a first port block 52 having the first port 11, and the valve housing 50 is air-tightly fitted to the second end side of the trunk portion 51a. A second port block 53 having a second port 12. The third port 13 is provided in the second branch 51c. Furthermore, an end cap 54 is provided on the first end side of the trunk 51a so as to be rotatable about the axis L.
  • the air supply flow path 14 is formed on the first air supply flow path 14a penetrating the first port block 52, the second air supply flow path 14b penetrating the first branch part 51b, and the second end side of the trunk part 51a. And a third air supply passage 14c.
  • the third air supply passage 14c allows the compressed fluid supplied from the fluid pressure source 2 to flow from the first port 11 side to the second port 12 side, and from the second port 12 side to the first port.
  • a first check valve 20 is provided to prevent the flow toward the port 11 side.
  • the exhaust flow path 15 includes a first exhaust flow path 15a penetrating through the second branch portion 51c and a second exhaust flow path 15b formed on the second end side of a rod insertion hole 22 described later. Is formed.
  • the second exhaust passage 15b is allowed to flow from the second port 12 side to the third port 13 side, and is prevented from flowing from the third port 13 side to the second port 12 side.
  • a check valve 21 is provided.
  • the inside of the trunk 51a is partitioned by an inner peripheral wall 51d of the trunk 51a.
  • a valve body 30 slidable in the direction of the axis L is provided.
  • the valve body 30 is for opening and closing the communication from the second port 12 to the exhaust passage 15b, that is, the communication from the second port 12 to the third port 13, and the inside of the rod insertion hole 22 is opened. It is formed in a rod shape with a substantially circular cross section that can rotate around the axis L.
  • the valve body 30 includes a shaft portion 32 provided on the first end side in the axis L direction, that is, the proximal end side, and a valve portion 31 provided on the second end side, that is, the distal end side. .
  • the shaft portion 32 is formed with a first pressure receiving surface for applying the fluid pressure of the first port 11 in the closing direction (second end direction) of the valve body 30, and the valve portion 31 has the second port.
  • a second pressure receiving surface is formed for applying 12 fluid pressures in the opening direction (first end direction) of the valve body 30.
  • the rod insertion hole 22 includes a shaft insertion portion 22a that is provided on the first end side and passes through the shaft portion 32, and a valve insertion portion 22b that is provided on the second end side and passes through the valve portion 31.
  • the shaft insertion portion 22a and the valve insertion portion 22b are airtightly partitioned by a seal member 60 provided on the partition wall 23 that partitions the two.
  • this valve insertion part 22b is formed so that the hole diameter may become larger than the maximum diameter of the said valve part 31 (diameter of the large diameter part 33 mentioned later), and the inner peripheral wall 51d of this valve insertion part 22b and The second exhaust flow path 15b is configured by a gap formed between the outer peripheral surface of the valve portion 31 (that is, the outer peripheral surface of the large-diameter portion 33).
  • a groove 57 is provided on the outer peripheral surface on the second end side of the trunk portion 51 a, and the first check valve 20 is attached to the groove 57. Further, in the valve insertion portion 22b of the rod insertion hole 22, the position is closer to the second end side (that is, the second port 12 side) than the second check valve 21 from the inner peripheral wall 51d inward (radial direction).
  • An annular projecting portion 48 is provided in the projecting manner.
  • a valve seat 44 to which the valve portion 31 contacts and separates is formed by a surface facing the first end side of the protrusion 48, and further, a small diameter of the valve portion 31 described later is formed by the inner periphery of the protrusion 48.
  • a throttle portion 46 that can be inserted through the portion 34 is formed.
  • the valve portion 31 includes a cylindrical large-diameter portion 33 connected to the shaft portion 32 and a small-diameter having a maximum diameter smaller than that of the large-diameter portion 33 connected to the second end side of the large-diameter portion 33.
  • a groove 58 is provided on the outer peripheral surface of the large diameter portion 33, and the above-described second check valve 21 is attached to the groove 58.
  • the small diameter portion 34 is formed in a tapered shape whose diameter gradually decreases toward the second end, and a distal end surface 36a having a normal direction in the axis L direction of the valve body 30 is formed at the distal end.
  • a groove 36b forming a step portion is formed at the connecting portion which is a boundary between the large diameter portion 33 and the small diameter portion 34, and a seal member 35 is attached to the groove 36b.
  • the seal member 35 is brought into contact with the valve seat 44 in a state where the valve body 30 is moved to the second end side, and is separated from the valve seat 44 in a state where the valve body 30 is moved to the first end side. It is arranged in the valve part 31. For this reason, in the state where the seal member 35 and the valve seat 44 are in contact with each other and in the separated state, that is, in the closed state and the open state of the valve portion 31, the open state of the valve portion 31 is the above-described state of the valve portion 31.
  • the area (pressure receiving area) where the fluid pressure acts in the first end direction on the second pressure receiving surface is increased. As a result, the urging force in the first end direction acting on the valve body 30 is increased, and the responsiveness after the valve portion 31 is opened is improved.
  • the shaft portion 32 is connected to the first end side of the large-diameter portion 33, and is connected to the body portion 38 having a larger diameter than the large-diameter portion 33 and the first end side of the body portion 38.
  • the shaft portion 39 protrudes from the opening on the first end side of the trunk portion 51a.
  • the body portion 38 is provided with a piston 37 having a seal member 62 on the outer periphery, and the piston 37 allows the shaft insertion portion 22a of the rod insertion hole 22 described above to be in the first partition chamber 70a on the first end side. And a second compartment 70b on the second end side.
  • the seal member 62 of the piston 37 allows a fluid flow from the second compartment 70b side to the first compartment 70a side, but from the first compartment 70a side to the second compartment.
  • the flow of the fluid to the chamber 70b side is comprised by the check valve which blocks
  • the first compartment 70a forms a piston pressure chamber for driving the piston 37 in the second end direction, while the second compartment 70b is opened to the atmosphere. Yes.
  • the shaft portion 39 is fitted into the mounting hole 59 of the end cap 54, and the end cap 54 is fixedly provided around the axis L with respect to the shaft portion 39. That is, when the end cap 54 is rotated around the axis L, the shaft portion 39 is also rotated at the same time.
  • An annular stator 41 (a cam ring having a helically inclined cam surface 41a) is fixed by fitting at a position closer to the first end side than the piston 37 in the shaft insertion portion 22a.
  • the shaft portion 32 is inserted into the stator 41 so as to be slidable in the direction of the axis L and rotatable about the axis L.
  • an inclined cam surface 41 a that faces the piston 37 and is spirally arranged with the axis L as a center is provided around the shaft portion 32. Is provided.
  • a stopper piece 43 extending from the first end side surface 37 a of the piston 37 toward the stator 41 is projected from the outer peripheral wall of the body portion 38 of the shaft portion 32.
  • the throttle amount of the throttle portion 46 that is, the flow rate of the fluid flowing from the second port 12 through the throttle portion 46 to the exhaust flow path 15.
  • the inclined cam surface 41a and the stopper piece 43 constitute the flow rate adjusting portion 47 in the present invention.
  • An annular cap member 42 is airtightly fitted to the shaft insertion portion 22a adjacent to the first end side of the stator 41, and the shaft portion 32 of the valve body 30 is fitted to the cap member 42. On the other hand, it is inserted in an airtight manner so as to be slidable in the direction of the axis L and rotatable about the axis L.
  • a pilot channel 71 for supplying a compressed fluid from the first port 11 is connected between the first compartment 70a and the second air supply channel 14b. Therefore, a part of the compressed fluid supplied to the first port 11 is supplied to the first compartment 70 a through the pilot channel 71 when it flows to the second port 12 through the supply channel 14.
  • the fluid pressure of the compressed fluid supplied to the first compartment 70a acts on the first pressure receiving surface located on the first end side of the piston 37, so that the piston 37 moves in the second end direction, that is, The valve body 30 is moved in the closing direction.
  • the second partition chamber 70 b is provided with a compression spring 25 that applies a biasing force in the first end direction (that is, the opening direction of the valve body 30) to the piston 37.
  • the compression spring 25 includes a spring receiving portion 24 attached to a connecting portion (that is, the partition wall 23) between the shaft insertion portion 22a and the valve insertion portion 22b, and a surface 37b on the second end side of the piston 37. It is shrunk in between.
  • the 1st pressure receiving surface of the said shaft part 32, the 2nd pressure receiving surface of the said valve part 31, and this compression spring 25 comprise the opening / closing operation part in this invention.
  • the elastic coefficient of the compression spring 25 should be appropriately determined based on the pressure of the compressed fluid to be applied, the necessary characteristics of the fluid pressure actuator to be connected, and the like.
  • the sum of the urging forces in the first end direction due to the compression spring 25 and the fluid pressure acting on the second pressure receiving surface is the fluid acting on the first pressure receiving surface. It is set to be smaller than the urging force in the second end direction due to the pressure.
  • the compression spring 25 is not necessarily provided, and may be omitted, and the valve body 30 may be operated in the opening direction only by the fluid pressure of the second port 12 acting on the second pressure receiving surface. Is possible.
  • the fluid control valve 10 is connected to a double-acting fluid pressure cylinder 1 having a piston 1c and a rod 1d so that the rod of the fluid pressure cylinder 1 is moved when the piston 1c is advanced.
  • a specific operation of the multi-fluid control valve 10 in the case where the exhaust discharged from the second pressure chamber 1b on the side is recirculated to the first pressure chamber 1a on the head side will be described.
  • the fluid control valve 10 is connected between the switching valve 3 connected to the fluid pressure source 2 and the fluid pressure cylinder 1 having the first pressure chamber 1a on the head side and the second pressure chamber 1b on the rod side. Has been.
  • a first flow path 4a that connects the switching valve 3 and the first port 11 of the fluid control valve 10, a second pressure chamber 1b, and a fluid control valve.
  • the second flow path 4 b connecting the second port 12
  • the third flow path 4 c connecting the first pressure chamber 1 a and the switching valve 3
  • the third flow path 4 c and the second flow control valve 10 A fourth flow path 4d that connects the three ports is provided. Further, the flow rate of the compressed fluid discharged from the first pressure chamber 1a is adjusted in the third flow channel 4c between the connection portion of the third flow channel 4c and the fourth flow channel 4d and the first pressure chamber 1a.
  • a meter-out control type throttle valve 5 is provided.
  • the switching valve 3 is selected as the first position for supplying the compressed fluid from the fluid pressure source 2 to the second pressure chamber 1b or the second position for supplying the compressed fluid from the fluid pressure source 2 to the first pressure chamber 1a. Can be switched automatically. Therefore, first, the case where the switching valve 3 is switched to the first position, that is, the case where the rod 1d of the fluid pressure cylinder 1 is retracted will be described.
  • the compressed fluid supplied from the fluid pressure source 2 is supplied to the first port 11 of the fluid control valve 10 described above through the first flow path 4a.
  • the compressed fluid supplied to the first port 11 sequentially flows through the first air supply channel 14a and the second air supply channel 14b, a part of which is supplied to the pilot channel 71 described above, and the rest is the above It is supplied to the third air supply channel 14c.
  • the compressed fluid supplied to the third air supply passage 14 c passes through the first check valve 20, is output from the second port 12, and is supplied to the second pressure chamber 1 b of the fluid pressure cylinder 1.
  • the compressed air in the first pressure chamber 1 b of the fluid pressure cylinder 1 is released to the atmosphere through the throttle valve 5 and the switching valve 3.
  • the compressed fluid that has flowed into the pilot flow path 71 is supplied to the first compartment 70a as the piston pressure chamber described above.
  • the pressure of the compressed fluid supplied to the first compartment 70a and the fluid pressure of the compressed fluid output from the second port 12 are substantially the same.
  • the biasing force in the second end direction (the closing direction of the valve body 30) due to the fluid pressure acting on the first pressure receiving surface of the shaft portion 32 is applied to the second pressure receiving surface of the valve portion 31.
  • the biasing force in the first end direction (the opening direction of the valve body 30) due to the acting fluid pressure is smaller.
  • the difference in the urging force due to the fluid pressure is always set to be larger than the urging force in the first end direction by the compression spring 25 when the valve portion 31 is seated and closed. Therefore, as shown in FIG. 3, the valve element 30 is in communication with the second port 12 and the exhaust flow path 15 in a state of being seated on the valve seat 44, that is, from the second port 12 to the third port 13. Communication is closed.
  • valve body 30 is biased in the opening direction by the compression spring 25. Therefore, as shown in FIG. 1, the valve body 30 is separated from the valve seat 44 and communicates between the second port 12 and the exhaust flow path 15, that is, from the second port 12 to the third port 13. Communication is opened.
  • the first pressure chamber 1a communicates with the fluid pressure source 2, the compressed fluid is supplied to the first pressure chamber 1a on the head side. Then, as shown in FIG. 6, the pressure in the first pressure chamber 1a on the head side suddenly rises to a predetermined value, and the piston 1c of the fluid pressure cylinder 1 starts moving to the rod side (right side in FIG. 5). . As the piston 1c moves to the rod side, the volume of the second pressure chamber 1b decreases and the pressure in the second pressure chamber 1b slightly increases, but the piston 1c on the first pressure chamber 1a side is slightly increased.
  • the piston 1c continues to move to the rod side.
  • the compressed fluid discharged from the second pressure chamber 1b flows into the fourth flow path 4d from the exhaust flow path 15 through the third port 13, but is discharged from the second pressure chamber 1b as described above.
  • the compressed fluid in the fourth flow path 4d is returned to the first pressure chamber 1a through the third flow path 4c.
  • the end cap 54 is turned to adjust the throttle amount of the throttle portion 46, that is, the flow rate of the exhaust gas from the second pressure chamber 1b flowing through the throttle portion 46. Adjust it.
  • the flow rate control valve 10 of the present embodiment connects the second port 12 to the second pressure chamber 1b of the fluid pressure cylinder 1 that is a fluid pressure actuator, so that the first port 11 to the second port.
  • the compressed fluid can be supplied to the second pressure chamber 1 b through 12, and the exhaust from the second pressure chamber 1 b can be taken out from the third port 13 through the second port 12. Therefore, this exhaust gas can be efficiently reused.
  • the second port 12 is connected to the second pressure chamber 1b, and the third port 13 is connected to the first pressure chamber 1a. At the time of advancement, exhaust from the second pressure chamber 1b can be recirculated to the first pressure chamber 1a to suppress consumption of the compressed fluid.
  • the valve body 30 is configured to be opened and closed using compressed air that drives the fluid pressure cylinder 1, it is possible to reduce manufacturing costs and running costs.
  • the large-diameter portion 33 and the small-diameter portion 34 are provided in the rod-shaped valve portion 31, and the seal member 35 that contacts and separates the valve seat 44 is disposed at the boundary between them.
  • the seal member 35 and the valve seat 44 In the state in which the seal member 35 and the valve seat 44 are in contact with each other and in the separated state, that is, in the closed state and the open state of the valve portion 31, the latter has a fluid pressure on the second pressure receiving surface of the valve portion 31.
  • the area (pressure receiving area) acting in the first end direction is increased.
  • the urging force in the first end direction acting on the valve body 30 is increased, and the responsiveness after the valve portion 31 is opened is improved.
  • the valve portion 31 is a needle valve, and the inclined cam surface 41a of the stator 41 arranged in a spiral shape and the stopper piece 43 in contact with the inclined cam surface 41 around the axis L. Since the valve body 30 is rotated to adjust the contact position between the inclined cam surface 41a and the stopper piece 43, the exhaust in the throttle portion 46 when the valve body 30 is opened. Can be easily controlled.
  • the valve portion 31 is a needle valve, but is not necessarily limited thereto, and may be a valve of another form such as a poppet valve.
  • the inclined cam surface 41a is fixed to the rod insertion hole 22, and the stopper piece 43 to be brought into contact with the rod insertion hole 22 is fixed to the valve body 30.
  • the inclined cam surface 41a is fixed to the valve body.
  • the stopper piece 43 may be fixed to the rod insertion hole.

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Abstract

流体圧アクチュエータの圧力室からの排気を取り出して再利用するのに適した構造を有する流体制御弁を提供する。流体制御弁は、第１ポート(11)と第２ポート(12)との間を連通させる給気流路(14)と、第２ポート(12)と第３ポート(13)との間を連通させる排気流路(15)と、給気流路(15)に設けられる第１チェック弁(20)と、排気流路(15)に設けられる第２チェック弁(21)と、第２ポート(12)から第３ポート(13)への連通を開閉する弁体(30)と、弁体(30)がその軸方向に摺動自在に挿入された弁孔(22)とを有し、排気流路(15)は、弁孔(22)と弁体(30)との間に形成された間隙(15b)によって形成され、弁体(30)には、第１ポート(11)の流体圧を弁体(30)の閉方向に作用させる第１受圧面と、第２ポート(12)の流体圧を弁体(30)の開方向に作用させる第２受圧面とが形成されている。

Description

流体制御弁
　本発明は、流体制御弁、例えば、流体圧源に繋がれた切換弁と第１及び第２圧力室を備えた複動式シリンダとの間に配設するための流体制御弁に関するものである。
　ピストンで区画された双方の圧力室に給排気ポートをそれぞれ設け、流体圧源に繋がれた電磁弁を切り換えるなどして、給排気ポートを相互に流体圧源に接続することにより、ピストンを流体圧で往復動させる複動式の流体圧シリンダは、従来から一般的に知られている。
　ところで、このような複動式の流体圧シリンダにおいては、通常、ピストンを流体圧で往復動させたとき、排気側の圧力室に充填された圧縮流体は、ピストンの移動に伴う圧力室の縮小に伴って大気に排出されてしまう。
　しかしながら、省エネルギーの観点からすれば、そのような流体圧アクチュエータの動作に伴って圧力室から排出される圧縮空気は、できるだけ再利用することが望ましい。
　そこで、特許文献１においては、複動式シリンダのロッドを進出させるにあたって、ロッド側圧力室の排気をヘッド側圧力室に還流させて再利用する空気圧シリンダ装置が提案されているが、空圧源に繋ぐ切換弁として、上記シリンダに対して圧縮空気を給排する機能と、排気を還流させる機能とを兼ね備えた４ポート２位置切換弁を用いている。
特開平８－４２５１１号公報
　本発明の課題は、流体圧アクチュエータの圧力室に接続することにより、該圧力室からの排気を取り出して再利用するのに適した構造を有する流体制御弁を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明に係る流体制御弁は、流体圧源に繋がれた切換弁とヘッド側の第１及圧力室及びロッド側の第２圧力室を備えた複動式の流体圧シリンダとの間に配設するためのもので、上記切換弁の切換えによる流体圧シリンダの駆動に伴って、流体圧シリンダの上記第２圧力室から排出される圧縮流体を上記第１圧力室へと還流させるための流体制御弁であって、上記切換弁に接続するための第１ポートと、上記２圧力室に接続するための第２ポートと、上記１圧力室に接続するための第３ポートと、上記第１ポートと第２ポートとの間を連通させる給気流路と、上記第２ポートと第３ポートとの間を連通させる排気流路と、上記給気流路に設けられ、圧縮流体が上記第１ポート側から第２ポート側へと流れるのを許容し、上記第２ポート側から第１ポート側へと流れるのを阻止する第１チェック弁と、上記排気流路に設けられ、圧縮流体が上記第２ポート側から第３ポート側へと流れるのを許容し、上記第３ポート側から第２ポート側へと流れるのを阻止する第２チェック弁と、上記第２ポートから上記第３ポートへの連通を開閉する弁体と、該弁体がその軸方向に摺動自在に挿入された弁孔と、を有しており、上記排気流路は、上記弁孔と上記弁体との間に形成された間隙によって形成され、上記弁体には、上記第１ポートの流体圧を該弁体の閉方向に作用させる第１受圧面と、上記第２ポートの流体圧を該弁体の開方向に作用させる第２受圧面とが形成されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る流体制御弁は、圧縮流体が通る第１ポート、第２ポート及び第３ポートと、上記第１ポートと第２ポートとの間を連通させる給気流路と、上記第２ポートと第３ポートとの間を連通させる排気流路と、上記給気流路に設けられ、上記圧縮流体が上記第１ポート側から第２ポート側へと流れるのを許容し、上記第２ポート側から第１ポート側へと流れるのを阻止する第１チェック弁と、上記排気流路に設けられ、上記圧縮流体が上記第２ポート側から第３ポート側へと流れるのを許容し、上記第３ポート側から第２ポート側へと流れるのを阻止する第２チェック弁と、上記第２ポートから上記第３ポートへの連通を開閉する弁体と、該弁体を開閉する開閉操作部と、を有し、該開閉操作部が、上記弁体に設けられて上記第１ポートの流体圧を該弁体の閉方向に作用させる第１受圧面と、同じく該弁体に設けられて上記第２ポートの流体圧を該弁体の開方向に作用させる第２受圧面とを有していることを特徴とする。
　この場合において、該流体制御弁は、上記弁体がその軸方向に摺動自在に挿入された弁孔を有していて、上記排気流路が、上記弁孔と上記弁体との間に形成された間隙によって形成されているものが好ましい。
　また、この場合において、上記弁体は、断面略円形のロッド状に形成されていて、その軸方向の両端に基端側の第１端と先端側の第２端とをそれぞれ有しており、上記第１端側のシャフト部と、該シャフト部の上記第２端側に連接された弁部とにより形成され、該弁部に上記第２受圧面が形成されていることが好ましい。
　このとき、上記弁体のシャフト部がピストンを有していて、その上記第１端側に位置する上記第１受圧面によって区画されたピストン圧力室に、上記第１ポートからの圧縮流体を供給するパイロット流路が接続されていることがさらに好ましい。
　また、上記弁部は、上記シャフト部に連接された大径部と、該大径部の上記第２端側に連接され該大径部よりも最大径が小さい小径部とにより構成されていて、該大径部と小径部との間にシール部材を有し、上記弁孔には、上記第２ポートと排気流路との間に、上記弁部の小径部が挿入される絞り部が形成されていて、該絞り部には、上記シール部材を接離させる弁座が形成されていることが好ましい。
　このとき、該流体制御弁は、上記弁部の開放時に上記第２ポートから上記排出流路へと流入する排気の流量を調節するための流量調節部を有しており、該流量調節部が、該弁体のシャフト部の周囲に螺旋状に配された傾斜カム面と、同じく該弁体のシャフト部の周囲に配され、上記弁部が開放されたときに、上記傾斜カム面に当接して上記弁体の第１端方向への移動を阻止するストッパ片とを有し、上記傾斜カム面とストッパ片とは、上記弁体の軸廻りに相対的に回動可能となっており、上記弁部の小径部は、上記第２端に向けて除々に径が小径化する先細り状に形成されていることが好ましい。
　そして、上記弁体のシャフト部がピストンを有していて、その上記第１端側に位置する上記第１受圧面によって区画されたピストン圧力室に、上記第１ポートからの圧縮流体を供給するパイロット流路が接続され、上記傾斜カム面が、上記ピストンの第１端側において該ピストンに対向させて設けられ、上記弁体が、上記弁孔に対して周方向に回動自在に挿入されていて、上記ストッパ片が、上記シャフト部の外周から上記ピストン圧力室内に突設されていることがさらに好ましい。
　本発明によれば、第２ポートを流体圧アクチュエータの圧力室に接続することにより、第１ポートから第２ポートを通じて上記圧力室に圧縮流体を供給することができ、また、該圧力室からの排気を、第２ポートを通じて第３ポートから取り出し、再利用に供することができる。例えば、第２ポートを複動式の流体シリンダのロッド側の圧力室に接続し、第３ポートをヘッド側の圧力室に接続することにより、ロッドの進出時に、ロッド側の圧力室からの排気をヘッド側の圧力室に還流させて、圧縮流体の消費を抑制することが可能となる。
本発明の流量制御弁の弁体を開いた状態を示す断面図である。 図１に示される弁部付近の拡大図である。 本発明の流量制御弁の弁体を閉じた状態を示す断面図である。 流量調節部及びその周辺の構造を示す正面図である。 本発明の流体制御弁を使用して複動式の流体圧シリンダを制御する制御回路の一例を示す回路図である。 ヘッド側圧力室からロッド側圧力室に圧縮流体を還流する際の各圧力室の流体圧とピストンのストローク量との関係を示すグラフである。
　以下、本発明に係る流体制御弁の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明の流体制御弁は、流体圧アクチュエータの圧力室に接続することにより、該圧力室からの排気を取り出して再利用するのに用いられるものである。そこで、ここでは、本発明の一実施形態に係る流体制御弁１０を、図５に示すように、ピストン１ｃとロッド１ｄを有する複動式の流体圧シリンダ１に接続し、ピストン１ｃの進出時に、この流体圧シリンダ１のロッド側の第２圧力室１ｂから排出される排気を、ヘッド側の第１圧力室１ａに還流させて再利用する場合を例に挙げて説明することとする。
　図１～図５に示すように、この流体制御弁１０は、切換弁３に接続するための第１ポート１１と、第２圧力室１ｂに接続するための第２ポート１２と、第１圧力室１ａに接続するための第３ポート１３と、第１ポート１１と第２ポート１２との間を連通させる給気流路１４と、第２ポート１２と第３ポート１３との間を連通させる排気流路１５とを有している。
　これらの第１～第３ポート１１～１３、給気流路１４、及び排気流路１５は、バルブハウジング５０内に形成されている。このバルブハウジング５０は、軸Ｌ（図１、図３における上下方向に延びる軸であり、上側を第１端側、下側を第２端側とする）を有する筒状の幹部５１ａと、この幹部５１ａの側壁から延びている筒状の第１及び第２枝部５１ｂ、５１ｃとからなる主ブロック５１を有している。また、バルブハウジング５０は、第１枝部５１ｂに対して気密に外嵌し上記第１ポート１１を有する第１ポートブロック５２と、幹部５１ａの第２端側に対して気密に外嵌し上記第２ポート１２を有する第２ポートブロック５３とを有している。また、上記第３ポート１３は、上記第２枝部５１ｃに設けられている。さらに、幹部５１ａの第１端側には、エンドキャップ５４が軸Ｌを中心として回転可能に設けられている。
　上記給気流路１４は、第１ポートブロック５２内を貫通する第１給気流路１４ａと、第１枝部５１ｂを貫通する第２給気流路１４ｂと、幹部５１ａの第２端側に形成される第３給気流路１４ｃとから形成されている。また、第３給気流路１４ｃには、流体圧源２から供給される圧縮流体について、第１ポート１１側から第２ポート１２側へと流れるのを許容し、第２ポート１２側から第１ポート１１側へと流れるのを阻止する第１チェック弁２０が設けられている。
　一方で、上記排気流路１５は、第２枝部５１ｃ内を貫通する第１排気流路１５ａと、後述するロッド挿通孔２２の第２端側に形成される第２排気流路１５ｂとから形成されている。また、第２排気流路１５ｂには、第２ポート１２側から第３ポート１３側へと流れるのを許容し、第３ポート１３側から第２ポート１２側へと流れるのを阻止する第２チェック弁２１が設けられている。
　上記幹部５１ａの内部には、この幹部５１ａの内周壁５１ｄによって区画され、この幹部５１ａを長手方向（軸線Ｌ方向）に貫通する弁孔としてのロッド挿通孔２２と、このロッド挿通孔２２内を軸線Ｌ方向に摺動自在な弁体３０が設けられている。この弁体３０は、上記第２ポート１２から排気流路１５ｂへの連通、すなわち、第２ポート１２から第３ポート１３への連通を開閉するためのものであり、上記ロッド挿通孔２２内を軸線Ｌ廻りに回動自在な断面略円形のロッド状に形成されている。また、この弁体３０は、その軸線Ｌ方向の第１端側すなわち基端側に設けられたシャフト部３２と、第２端側すなわち先端側に設けられた弁部３１とから構成されている。そして、シャフト部３２には、上記第１ポート１１の流体圧を弁体３０の閉方向（第２端方向）に作用させる第１受圧面が形成され、弁部３１には、上記第２ポート１２の流体圧を弁体３０の開方向（第１端方向）に作用させる第２受圧面が形成されている。このとき、弁体３０の開閉時にかかわらず、常時、上記第１受圧面の軸線Ｌ方向の受圧面積は、上記第２受圧面における軸線Ｌ方向の受圧面積よりも大きく形成されている。
　上記ロッド挿通孔２２は、第１端側に設けられ上記シャフト部３２を挿通するシャフト挿入部２２ａと、第２端側に設けられ上記弁部３１を挿通する弁挿入部２２ｂとから構成されており、これらシャフト挿入部２２ａと弁挿入部２２ｂとは、両者間を仕切る区画壁２３に設けられたシール部材６０によって気密に仕切られている。そして、この弁挿入部２２ｂは、その孔径が上記弁部３１の最大径（後述する大径部３３の径）よりも大きくなるように形成されていて、この弁挿入部２２ｂの内周壁５１ｄと弁部３１の外周面（すなわち、大径部３３の外周面）との間に形成された間隙により、上記第２排気流路１５ｂが構成されている。
　上記幹部５１ａの第２端側の外周面には溝５７が設けられており、この溝５７に上記第１チェック弁２０が取り付けられている。また、上記ロッド挿通孔２２の弁挿入部２２ｂにおける、上記第２チェック弁２１よりも第２端側（すなわち、第２ポート１２側）の位置には、内周壁５１ｄから内向き（径方向）に環状の突部４８が突設されている。そして、この突部４８の第１端側を向く面によって上記弁部３１が接離する弁座４４が形成されており、さらに、この突部４８の内周により、後述する弁部３１の小径部３４を挿通することが可能な絞り部４６が形成されている。
　一方で、上記弁部３１は、上記シャフト部３２に連接された円柱状の大径部３３と、大径部３３の第２端側に連接されこの大径部３３よりも最大径の小さい小径部３４とにより構成されている。この大径部３３の外周面には溝５８が設けられており、この溝５８に上述した第２チェック弁２１が取り付けられている。また、小径部３４は、第２端に向けて除々に径が小径化する先細り状に形成されており、その先端に弁体３０の軸線Ｌ方向を法線方向とする先端面３６ａが形成されている。また、大径部３３と小径部３４との境界である連接部には、段部を成す溝３６ｂが形成されて、この溝３６ｂにシール部材３５が取り付けられている。
　このシール部材３５は、弁体３０を第２端側に移動させた状態で弁座４４に当接され、弁体３０を第１端側に移動させた状態で弁座４４から離れるように、弁部３１に配されている。このため、シール部材３５と弁座４４とが当接した状態と離間した状態、すなわち、弁部３１の閉塞状態と開放状態とでは、弁部３１の開放状態の方が、弁部３１の上記第２受圧面において流体圧が第１端方向に作用する面積（受圧面積）が大きくなる。その結果、弁体３０に作用する第１端方向の付勢力が大きくなり、弁部３１が開いてからの応答性が向上する。
　一方、シャフト部３２は、上記大径部３３の第１端側に連接され、この大径部３３よりも大径に形成された胴体部３８と、胴体部３８の第１端側に連接され、幹部５１ａの第１端側の開口から突出した軸部３９とから構成されている。この胴体部３８には、外周にシール部材６２を有するピストン３７が設けられていて、このピストン３７により、上述したロッド挿入孔２２のシャフト挿入部２２ａが、第１端側の第１区画室７０ａと第２端側の第２区画室７０ｂとに区画されている。なお、本実施形態においては、上記ピストン３７のシール部材６２は、第２区画室７０ｂ側から第１区画室７０ａ側への流体の流れは許容するが、第１区画室７０ａ側から第２区画室７０ｂ側への流体の流れは阻止するチェック弁によって構成されている。このように、上記第１区画室７０ａは、上記ピストン３７を第２端方向へ駆動するためのピストン圧力室を形成しており、その一方で、上記第２区画室７０ｂは大気に開放されている。
　上記軸部３９は上記エンドキャップ５４の取付孔５９に嵌合されていて、エンドキャップ５４は軸部３９に対して軸線Ｌ廻りに固定的に設けられている。すなわち、エンドキャップ５４を軸線Ｌ廻りに回転させると軸部３９も同時に回転するようになっている。
　上記シャフト挿入部２２ａにおける上記ピストン３７よりも第１端側の位置には、環状のステータ４１（螺旋状に傾斜するカム面４１ａを有するカムリング）が嵌合により固定されており、上記弁体３０のシャフト部３２が、このステータ４１に対して、軸線Ｌ方向に摺動自在かつ軸線Ｌ廻りに回動自在に内挿されている。このステータ４１の第２端側の面には、図４に示すように、上記ピストン３７に対向し、上記軸線Ｌを中心として螺旋状に配された傾斜カム面４１ａが、シャフト部３２の周囲に設けられている。一方で、上記シャフト部３２における胴体部３８の外周壁からは、このピストン３７の第１端側の面３７ａからステータ４１側に延びるストッパ片４３が突設されている。
　そして、上記エンドキャップ５４を回動させると、ステータ４１が幹部５１ａに固定されている状態で、胴体部３８がエンドキャップ５４と共に回動する。そのため、胴体部３８に突設されているストッパ片４３はステータ４１に対して軸線Ｌ回りに回動する。このとき、ステータ４１の傾斜カム面４１ａは螺旋状に配されて傾斜面を形成しているため、エンドキャップ５４の回動位置を調節することで、傾斜カム面４１ａに対するストッパ片４３の当接位置、すなわち、上記ピストン３７の第１端方向へのストローク量を調節することができる。その結果、弁体３０が第１端側の開放位置に移動した時における上記絞り部４６の絞り量、すなわち、第２ポート１２から絞り部４６を通って排気流路１５に流れる流体の流量を調節することができる。このように、上記傾斜カム面４１ａとストッパ片４３は、本発明における流量調節部４７を構成している。
　なお、上記シャフト挿入部２２ａには、ステータ４１の第１端側に隣接して環状のキャップ部材４２が気密に嵌合されており、上記弁体３０のシャフト部３２が、このキャップ部材４２に対して、気密で軸線Ｌ方向に摺動自在かつ軸線Ｌ廻りに回動自在に内挿されている。
　上記第１区画室７０ａと第２給気流路１４ｂとの間には、第１ポート１１からの圧縮流体を供給するパイロット流路７１が接続されている。そのため、第１ポート１１に供給される圧縮流体は、給気流路１４を通じて第２ポート１２に流通する際に、その一部がパイロット流路７１を通じて第１区画室７０ａに供給される。そして、第１区画室７０ａに供給された圧縮流体の流体圧が、上記ピストン３７の第１端側に位置する上記第１受圧面に作用することで、ピストン３７が第２端方向、すなわち、弁体３０を閉じる方向に移動する。
　一方で、上記第２区画室７０ｂには、このピストン３７に対して第１端方向（すなわち、弁体３０の開方向）の付勢力を付与する圧縮ばね２５が設けられている。この圧縮ばね２５は、シャフト挿入部２２ａと弁挿入部２２ｂとの連接部分（すなわち、上記区画壁２３）に取り付けられているばね受け部２４と、ピストン３７の第２端側の面３７ｂとの間に縮設されている。
　このように、上記シャフト部３２の第１受圧面、上記弁部３１の第２受圧面及びこの圧縮ばね２５は、本発明における開閉操作部を構成している。
　ここで、上記圧縮ばね２５の弾性係数は、適用する圧縮流体の圧力や、接続する流体圧アクチュエータの必要な特性等に基づいて適宜決定されるべきものである。ただし、上記弁部３１が着座して閉じた状態において、圧縮ばね２５と第２受圧面に作用する流体圧とによる第１端方向への付勢力の和が、第１受圧面に作用する流体圧による第２端方向への付勢力よりも小さくなるように設定されている。
なお、この圧縮ばね２５は必ずしも設ける必要性はなく、それを省略して、上記第２受圧面に作用する第２ポート１２の流体圧のみにより、上記弁体３０を開方向に動作させることも可能である。
　次に、図５のように、上記流体制御弁１０を、ピストン１ｃとロッド１ｄを有する複動式の流体圧シリンダ１に接続することにより、ピストン１ｃの進出時に、この流体圧シリンダ１のロッド側の第２圧力室１ｂから排出される排気を、ヘッド側の第１圧力室１ａに還流させる場合における、上記複流体制御弁１０の具体的な動作について説明する。
　ここでは、上記流体制御弁１０は、流体圧源２に繋がれた切換弁３とヘッド側の第１圧力室１ａ及びロッド側の第２圧力室１ｂを有する流体圧シリンダ１との間に接続されている。そして、この切換弁３と流体圧シリンダ１との間には、切換弁３と流体制御弁１０の第１ポート１１とを接続する第１流路４ａと、第２圧力室１ｂと流体制御弁１０の第２ポート１２とを接続する第２流路４ｂと、第１圧力室１ａと切換弁３とを接続する第３流路４ｃと、この第３流路４ｃと流体制御弁１０の第３ポートとを接続する第４流路４ｄとが設けられている。また、第３流路４ｃと第４流路４ｄとの接続部と第１圧力室１ａとの間の第３流路４ｃには、第１圧力室１ａから排出される圧縮流体の流量を調節するためのメータアウト制御式の絞り弁５が設けられている。
　上記切換弁３は、第２圧力室１ｂに流体圧源２からの圧縮流体を供給する第１位置、又は第１圧力室１ａに流体圧源２からの圧縮流体を供給する第２位置に選択的に切り換えることができる。
　そこで、まず、切換弁３を上記第１位置に切り換えた場合、すなわち、流体圧シリンダ１のロッド１ｄを後退させる場合について説明する。
　流体圧源２から供給される圧縮流体は、第１流路４ａを通じて上述した流体制御弁１０の第１ポート１１に供給される。第１ポート１１に供給された圧縮流体は、上記第１給気流路１４ａ、第２給気流路１４ｂを順次流れ、その一部が上述したパイロット流路７１に供給されると共に、その残りが上記第３給気流路１４ｃに供給される。第３給気流路１４ｃに供給された圧縮流体は、上記第１チェック弁２０を通過し第２ポート１２から出力されて流体圧シリンダ１の第２圧力室１ｂに供給される。その一方で、流体圧シリンダ１の第１圧力室１ｂの圧縮空気は、絞り弁５及び切換弁３を通じて大気に放出される。
　そして、パイロット流路７１に流入した圧縮流体は、上述したピストン圧力室としての第１区画室７０ａに供給される。このとき、第１区画室７０ａに供給されている圧縮流体の圧力と第２ポート１２から出力されている圧縮流体の流体圧は実質的に同じである。しかしながら、受圧面積の差により、シャフト部３２の第１受圧面に作用する流体圧による第２端方向（弁体３０の閉方向）への付勢力よりも、弁部３１の第２受圧面に作用する流体圧による第１端方向（弁体３０の開方向）への付勢力の方が小さくなっている。しかも、これら流体圧による付勢力の差が、上記弁部３１が着座して閉じた状態おける、上記圧縮ばね２５による第１端方向への付勢力よりも常に大きくなるように設定されている。そのため、図３に示すように、弁体３０は弁座４４に着座した状態で、上記第２ポート１２と排気流路１５との間の連通、すなわち、第２ポート１２から第３ポート１３への連通は閉じられている。
　次に、図５に示すように切換弁３を上記第２位置に切り換えた場合、すなわち、流体圧シリンダ１のロッド１ｄを進出させる場合について説明する。
　この場合には、第１流路４ａは切換弁３を通じて大気に開放されるため、上記流体制御弁１０における、第１ポート１１から第１チェック弁２０までの給気流路１４、パイロット流路７１及び第１区画室７０ａも同様にして大気に開放される。それに対して、第１チェック弁２０から流体圧シリンダ１の第２圧力室１ｂまでの圧縮流体は、上記第１チェック弁２０により第１ポート１１側へ流れるのを阻止され、その流体圧が上記弁部３１の第２受圧面に作用し弁体３０を開方向に付勢する。また同時に、上記圧縮ばね２５により弁体３０は開方向に付勢されている。そのため、図１に示すように、弁体３０は弁座４４から離間して、上記第２ポート１２と排気流路１５との間の連通、すなわち、第２ポート１２から第３ポート１３への連通が開かれる。
　一方で、第１圧力室１ａは流体圧源２に連通されるため、ヘッド側の第１圧力室１ａに圧縮流体が供給される。そうすると、図６に示すように、ヘッド側の第１圧力室１ａ内の圧力は所定値まで急激に上昇し、流体圧シリンダ１のピストン１ｃはロッド側（図５における右側）に移動を開始する。
　そして、このピストン１ｃのロッド側への移動に伴って、第２圧力室１ｂの体積が減少し、第２圧力室１ｂ内の圧力が若干上昇するが、第１圧力室１ａ側におけるピストン１ｃの受圧面積が、第２圧力室１ｂ側におけるピストン１ｃの受圧面積よりも、ロッド１ｄの横断面の面積分大きいため、ピストン１ｃはロッド側へ移動し続ける。この間、第２圧力室１ｂから排出された圧縮流体は、上記排気流路１５から第３ポート１３を通じて第４流路４ｄに流入するが、上述のように、第２圧力室１ｂ内から排出される圧縮流体の圧力は、第１圧力室１ａ内の圧力よりも若干高いため、第４流路４ｄ内の圧縮流体が第３流路４ｃを通じて第１圧力室１ａに還流される。なお、上記ロッド１ｄの進出速度を調整する場合には、上記エンドキャップ５４を回して上記絞り部４６の絞り量、すなわち、絞り部４６を通って流れる第２圧力室１ｂからの排気の流量を調節すれば良い。
　以上説明したように、本実施形態の流量制御弁１０は、第２ポート１２を流体圧アクチュエータである流体圧シリンダ１の第２圧力室１ｂに接続することにより、第１ポート１１から第２ポート１２を通じて第２圧力室１ｂに圧縮流体を供給することができ、また、この第２圧力室１ｂからの排気を、第２ポート１２を通じて第３ポート１３から取り出すことができる。そのため、この排気を効率良く再利用に供することができる。特に、上述のような複動式の流体圧シリンダ１においては、第２ポート１２を第２圧力室１ｂに接続し、第３ポート１３を第１圧力室１ａに接続することにより、ロッド１ｄの進出時に第２圧力室１ｂからの排気を第１圧力室１ａに還流させて、圧縮流体の消費を抑制することが可能となる。
　また、流体圧シリンダ１を駆動する圧縮空気を利用して弁体３０を開閉するように構成したため、製造コストやランニングコストを抑制することが可能である。
　そして、本実施形態の流量制御弁１０によれば、ロッド状の弁部３１に大径部３３と小径部３４を設け、それらの境界に弁座４４に接離させるシール部材３５を配したため、シール部材３５と弁座４４とが当接した状態と離間した状態、すなわち、弁部３１の閉塞状態と開放状態とでは、後者の方が、弁部３１の上記第２受圧面において流体圧が第１端方向に作用する面積（受圧面積）が大きくなる。その結果、弁体３０に作用する第１端方向の付勢力が大きくなり、弁部３１が開いてからの応答性が向上する。
　さらに、本実施形態の流量制御弁１０においては、上記弁部３１をニードル弁とし、螺旋状に配された上記ステータ４１の傾斜カム面４１ａと、それに当接するストッパ片４３とを軸線Ｌ廻りに相対的に回動可能としたため、弁体３０を回動させて傾斜カム面４１ａとストッパ片４３との当接位置を調節することにより、上記弁体３０を開いたときの絞り部４６における排気の流量を容易に制御することができる。
　以上、本発明に係る流量制御弁１０の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な設計変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、弁部３１をニードル弁としたが、必ずしもそれに限られるものではなく、ポペット弁など他の形態の弁であっても良い。
　また、本実施形態では、傾斜カム面４１ａをロッド挿通孔２２に対して固定し、それに当接させるストッパ片４３を弁体３０に固定しているが、逆に、傾斜カム面４１ａを弁体３０に対して固定し、ストッパ片４３をロッド挿通孔に固定しても良い。
１　流体圧シリンダ
１ａ　第１圧力室
１ｂ　第２圧力室
２　流体圧源
３　切換弁
１０　流体制御弁
１１　第１ポート
１２　第２ポート
１３　第３ポート
１４　給気流路
１５　排気流路
１５ｂ　第２排気流路（間隙）
２０　第１チェック弁
２１　第２チェック弁
２２　ロッド挿通孔（弁孔）
３０　弁体
３１　弁部
３２　シャフト部
３３　大径部
３４　小径部
３５　シール部材
３７　ピストン
４１　ステータ
４１ａ　傾斜カム面
４３　ストッパ片
４４　弁座
４６　絞り部
４７　流量調節部
７０ａ　第１区画室（ピストン圧力室）
７１　パイロット流路

Claims (8)

  1. 　流体圧源に繋がれた切換弁とヘッド側の第１及圧力室及びロッド側の第２圧力室を備えた複動式の流体圧シリンダとの間に配設するためのもので、上記切換弁の切換えによる流体圧シリンダの駆動に伴って、流体圧シリンダの上記第２圧力室から排出される圧縮流体を上記第１圧力室へと還流させるための流体制御弁であって、
    　上記切換弁に接続するための第１ポートと、
    　上記２圧力室に接続するための第２ポートと、
    　上記１圧力室に接続するための第３ポートと、
    　上記第１ポートと第２ポートとの間を連通させる給気流路と、
    　上記第２ポートと第３ポートとの間を連通させる排気流路と、
    　上記給気流路に設けられ、圧縮流体が上記第１ポート側から第２ポート側へと流れるのを許容し、上記第２ポート側から第１ポート側へと流れるのを阻止する第１チェック弁と、
    　上記排気流路に設けられ、圧縮流体が上記第２ポート側から第３ポート側へと流れるのを許容し、上記第３ポート側から第２ポート側へと流れるのを阻止する第２チェック弁と、
    　上記第２ポートから上記第３ポートへの連通を開閉する弁体と、
    　該弁体がその軸方向に摺動自在に挿入された弁孔と、
    を有しており、
    　上記排気流路は、上記弁孔と上記弁体との間に形成された間隙によって形成され、
    　上記弁体には、上記第１ポートの流体圧を該弁体の閉方向に作用させる第１受圧面と、上記第２ポートの流体圧を該弁体の開方向に作用させる第２受圧面とが形成されている、
    ことを特徴とするもの。
  2. 　流体制御弁であって、
    　圧縮流体が通る第１ポート、第２ポート及び第３ポートと、
    　上記第１ポートと第２ポートとの間を連通させる給気流路と、
    　上記第２ポートと第３ポートとの間を連通させる排気流路と、
    　上記給気流路に設けられ、上記圧縮流体が上記第１ポート側から第２ポート側へと流れるのを許容し、上記第２ポート側から第１ポート側へと流れるのを阻止する第１チェック弁と、
    　上記排気流路に設けられ、上記圧縮流体が上記第２ポート側から第３ポート側へと流れるのを許容し、上記第３ポート側から第２ポート側へと流れるのを阻止する第２チェック弁と、
    　上記第２ポートから上記第３ポートへの連通を開閉する弁体と、
    　該弁体を開閉する開閉操作部と、
    を有し、
    　該開閉操作部が、上記弁体に設けられて上記第１ポートの流体圧を該弁体の閉方向に作用させる第１受圧面と、同じく該弁体に設けられて上記第２ポートの流体圧を該弁体の開方向に作用させる第２受圧面とを有している、
    ことを特徴とするもの。
  3. 　請求項２に記載の流体制御弁であって、
    　該流体制御弁は、上記弁体がその軸方向に摺動自在に挿入された弁孔を有していて、上記排気流路が、上記弁孔と上記弁体との間に形成された間隙によって形成されている、
    ことを特徴とするもの。
  4. 　請求項１又は３に記載の流体制御弁であって、
    　上記弁体は、断面略円形のロッド状に形成されていて、その軸方向の両端に基端側の第１端と先端側の第２端とをそれぞれ有しており、上記第１端側のシャフト部と、該シャフト部の上記第２端側に連接された弁部とにより形成され、該弁部に上記第２受圧面が形成されている、
    ことを特徴とするもの。
  5. 　請求項４に記載の流体制御弁であって、
    　上記弁体のシャフト部がピストンを有していて、その上記第１端側に位置する上記第１受圧面によって区画されたピストン圧力室に、上記第１ポートからの圧縮流体を供給するパイロット流路が接続されている、
    ことを特徴とするもの。
  6. 　請求項４に記載の流体制御弁であって、
    　上記弁部は、上記シャフト部に連接された大径部と、該大径部の上記第２端側に連接され該大径部よりも最大径が小さい小径部とにより構成されていて、該大径部と小径部との間にシール部材を有し、
    　上記弁孔には、上記第２ポートと排気流路との間に、上記弁部の小径部が挿入される絞り部が形成されていて、
    　該絞り部には、上記シール部材を接離させる弁座が形成されている、
    ことを特徴とするもの。
  7. 　請求項６に記載の流体制御弁であって、
    　該流体制御弁は、上記弁部の開放時に上記第２ポートから上記排出流路へと流入する排気の流量を調節するための流量調節部を有しており、
    　該流量調節部が、該弁体のシャフト部の周囲に螺旋状に配された傾斜カム面と、同じく該弁体のシャフト部の周囲に配され、上記弁部が開放されたときに、上記傾斜カム面に当接して上記弁体の第１端方向への移動を阻止するストッパ片とを有し、
    　上記傾斜カム面とストッパ片とは、上記弁体の軸廻りに相対的に回動可能となっており、
    　上記弁部の小径部は、上記第２端に向けて除々に径が小径化する先細り状に形成されている、
    ことを特徴とするもの。
  8. 　請求項７に記載の流体制御弁であって、
    　上記弁体のシャフト部がピストンを有していて、その上記第１端側に位置する上記第１受圧面によって区画されたピストン圧力室に、上記第１ポートからの圧縮流体を供給するパイロット流路が接続され、
    　上記傾斜カム面が、上記ピストンの第１端側において該ピストンに対向させて設けられ、
    　上記弁体が、上記弁孔に対して周方向に回動自在に挿入されていて、上記ストッパ片が、上記シャフト部の外周から上記ピストン圧力室内に突設されている、
    ことを特徴とするもの。
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