JPH0234708B2

JPH0234708B2 - Yuatsukairoyonoryuryochoseiben

Info

Publication number: JPH0234708B2
Application number: JP686382A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Ueno
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1990-08-06
Anticipated expiration: 2002-01-21
Also published as: JPS58125357A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、例えば、ダイカストマシンなどの油
圧回路の流量を調整するのに適した油圧回路用の
流量調整弁に関するものである。

［従来の技術］ダイカストマシンは、一般には、射出シリンダ
による溶湯射出の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て、金型キヤ
ビテイ内に溶湯を供給する。このような動作を行
なうダイカストマシンの油圧回路には、低速射出
から高速射出に切替える切替弁と、作動油の流量
の調節を行なう低速射出用と高速射出用の流量調
整弁が用いられている。

そして、従来は、例えば、特公昭55−37338号
公報でも公知な第６図に示すように、射出回路
に、低速射出用の開閉弁５６と流量調整弁５７お
よび高速射出用の開閉弁５６ａと流量調整弁５７
ａの４個が用いられていた。

第６図において、３５は射出シリンダ、４２は
油圧ポンプ、５３はアキユムレータ、５４は射出
シリンダ４１ａの前後進用の切替弁、５５はチエ
ツクタイプのシヤツトオフ弁５６と絞り弁５７を
一体に組込んだ低速射出用の弁、５８は低速射出
用の切替弁、５５ａはチエツクタイプのシヤツト
オフ弁５６ａと絞り弁５７ａを一体に組込んだ高
速射出用の弁、５８ａは高速射出用の切替弁、５
９はランアランド用の切替弁、６０はアキユムレ
ータ５３の圧力設定用のリリーフ弁、６１はチエ
ツク弁であり、絞り弁５７，５７ａは、それぞ
れ、予め必要量の開度に開いてロツクしておき、
サイクル毎の開閉は、シヤツトオフ弁５６，５６
ａでそれぞれ行つていた。

第６図に示す油圧回路図においては、低速射出
用の切替弁５８を切替えてシヤツトオフ弁５６を
開き、予め所定の開度に開いている絞り弁５７の
開度に応じた低速度で射出シリンダ３５のピスト
ンロツド３５ａを前進させる。また、射出途中に
おいて、高速射出用の切替弁５８ａを切替えてシ
ヤツトオフ弁５６ａを開き、予め所定の開度に開
いている絞り弁５７ａの開度に応じた高速度で射
出シリンダ３５のピストンロツド３５ａを前進さ
せる。

一方、従来より、例えば、特公昭46−7412号公
報でも公知なように、第７図に示す油圧サーボ装
置の流量制御弁６９があることも知られている。

第７図に示す流量制御弁６９は、従追用電動機
７０と歯車装置７１の作動で弁体７２が弁箱７３
内で摺動して流路７３ａ，７３ｂ，７３ｃ間を開
閉するもので、弁体７２においては、左右のスプ
ール７２ａ，７２ｂが軸７２ｃで連結されてい
る。なお、この流量制御弁６９は、弁箱７３内に
図示していない特殊な回転式のノズルフラツパ機
構を有しており、そのノズルフラツパ機構は歯車
装置７１ａを介して弁体７２の動きに関連して開
閉する。７４ａ，７４ｂはノズルフラツパ機構の
背圧をパイロツト油として開放されるチエツク弁
であり、弁体７２の中立位置至到時にノズルフラ
ツパ機構を拡開してチエツク弁７４ａ，７４ｂを
急速に閉鎖し、圧油を完全にロツクし、ハンチン
グを防止し得るように目論まれている。

［発明が解決しようとする課題］第６図に示したような射出回路では、低速射出
用の開閉弁５６と流量調整弁５７および高速射出
用の開閉弁５６ａと流量調整弁５７ａの４個が用
いられていたので、射出回路と構造が複雑であつ
たし、流量調整弁５７，５７ａも通常用いられて
いる一般的な回転摺動弁やスプール弁を用いてい
たので、弁開閉の応答速度も比較的に遅かつた。
また、これら従来の流量調整弁５７，５７ａで
は、油の供給側と流出側との間の絞り部、すなわ
ち、弁が開いた時に油が流れる部分が１箇所しか
なかつたので、弁径が大きくなり、流量調整弁全
体も大きくなり、開閉弁５６，５６ａ等も含めた
全部の弁の取付に要する設置面積も大きくなつて
いた。

一方、第７図に示した油圧サーボ装置の流量制
御弁６９では、弁体７２の他に、図示していない
ノズルフラツパ機構やチエツク弁７４ａ，７４ｂ
等も備えておく必要があるので、構造が複雑であ
るばかりでなく、応答速度も比較的遅い。

また、この弁体７２は、左右のスプール７２
ａ，７２ｂが軸７２ｃで連結されているので、左
のスプール７２ａの右面と右のスプール７２ｂの
左面の面積は同じであり、弁体７２が例えば図中
右方に移動して流路７３ａが流路７３ｂに通じた
状態になつているとき、油は、弁体７２の軸心に
対して流路７３ａから直角に入り、流路７３ｂに
直角に出る。

この場合、油の出口側では、出口部分で油の流
速が早くなり、その分だけ圧力が下がるので、左
のスプール７２ａの右面に作用する平均圧力が右
のスプール７２ｂの左面に作用する平均圧力より
相対的に大きくなり、その結果、弁体７２には、
油の作用による左方向すなわち弁体７２を閉じる
方向のスラスト力F₂が作用する。

したがつて、流路７３ａから流路７３ｂに油を
流し始めようとするために弁体７２を右方向へ移
動させるとき、弁体７２には弁開し始めた時から
弁閉方向にブレーキをかけたような力F₂が作用
し始めることになり、しかも、その力F₂は弁体
７２が弁開方向に移動するにしたがつて大きくな
る。その結果、弁体７２が移動して弁開状態にな
ろうとするのがその分だけ遅くなり、弁開時間が
比較的に長くかかることになる。ただし、弁体７
２が右方に大きく移動し、出口部が大きくなる
と、ある時点から左のスプール７２ａの右面に作
用する圧力と右のスプール７２ｂの左面に作用す
る圧力の差と、油が右のスプール７２ｂの左面に
衝突する力の大きさとのバランスで、前記弁閉方
向に作用する力F₂は少し小さくなりはじめる。

今、参考までに、この場合の流量Ｑ、または流
速ないしは弁開度と、弁閉方向に作用する力F₂
との関係を示すと、第８図に示すようにあらわれ
る。

そして、弁体７２が弁開限に来てその位置に弁
体７２を停止させておくとき、弁体７２には比較
的に大きな力F₂が作用し続けているので、比較
的に大きな弁体保持力が必要である。

したがつて、このような流量調整弁６９をダイ
カストマシンの射出回路中に使用しても満足のい
く射出速度制御を行うことはできない。

なぜならば、ダイカストマシンにおいては、良
好な射出状態と良品質の射出製品を得るために、
例えば、0.1〜0.2m／secの低速から１〜5m／sec
の高速へ、約0.05秒のように極めて短い時間内に
増速させ、かつ、所定の高速を精度良く得る必要
があるからであり、そのためには、動きが極めて
高性能で、かつ、大量の油を一度に流し得る流量
調整弁が必要である。

［課題を解決するための手段］本発明では、このような課題を解決するため
に、低速射出用の開閉弁と流量調整弁および高速
射出用の開閉弁と流量調整弁の４個の弁を１個の
流量調整弁にまとめ、かつ、この流量調整弁の絞
り部を弁の軸線方向に２箇所以上設けて、弁径を
小さくしうるようにした。

さらに、本発明では、弁スプールの開き動作に
ともなつて低速から高速へ移行し始めるときは、
弁スプールに作用するスラスト力が弁スプールの
開き方向に加勢し、所定の高速に達して弁スプー
ルが停止するときは、弁スプールに作用するスラ
スト力が、弁スプールが閉じる方向に作用して、
弁スプールの停止に有効に加勢し、弁スプールが
素早く確実に停止するようにし、弁スプールに作
用するスラスト力が、弁スプールの開き動作に応
じて変わりうるようにした。また、弁スプールを
所定位置に止めておくときは、スラスト力が比較
的に小さくなるようにして、機械的な保持装置に
あまり無理をかけないようにした。

そのために、本発明では、弁スプール３１をマ
ニホールド２９の弁室３０内に摺動自在に設けた
油圧回路用の流量調整弁１において、弁室３０の
軸線方向の一端側に入口２９ｂを設け、弁室３０
の軸線と直角な方向に出口の一部を構成する２個
以上の環状の流通穴３３，３４を設け、これら流
通穴３３，３４を１個の出口２９ｃに合流させて
設け、弁室３０内に弁スプール３１を軸線方向に
摺動自在に設けて弁スプール３１の外周面で流通
穴３３，３４を開閉し得るように設け、弁スプー
ル３１によつて、弁室３０を、入口２９ｂがある
第１室３０ａと入口２９ｂがある側とは反対側の
第２室３０ｂとに分け、弁スプール３１の第２室
３０ｂ側の軸心部に第２室３０ｂの外まで伸びた
弁軸２８を設け、弁軸２８の先端部を、回転動作
を軸線方向の動作に変えるスクリユ機構１７，１
７ａ，１９を介してモータ６に連結し、弁スプー
ル３１の内部に軸線方向に貫通した多数の貫通穴
３１ａ，３１ｂを設けて貫通穴３１ａ，３１ｂを
除いては外部と遮断されている前記第２室３０ｂ
と第１室３０ａとを互いに連通させ、かつ、弁ス
プール３１の軸線方向の途中の外周面部に前記貫
通穴３１ａ，３１ｂの途中と連通した環状の溝３
２を設け、第１室３０ａと前記環状の流通穴３
３，３４を直接および貫通穴３１ａ，３１ｂと環
状の溝３２を介して間接に連通遮断する箇所を、
弁スプール３１の軸線方向の２箇所以上に設けた
構造とした。

［作用］弁スプール３１の外周面が２個以上の環状の流
通穴３３，３４を閉じている状態で、モータ６を
弁開方向に少し回転させると、回転動作を軸線方
向の動作に変えるスクリユ機構１７，１７ａ，１
９を介して弁スプール３１が弁開方向に少し摺動
し、２個以上の流通穴３３，３４の一方が少し開
き、作動油は弁室３０の軸線方向の入口２９ｂか
ら弁室３０の軸線と直角な方向の流通穴３３，３
４の一方に少し流れ出し、出口２９ｃより例えば
射出シリンダ３５に供給され、射出シリンダ３５
のピストンロツド３５ａを低速で前進させる。

射出シリンダ３５のピストンロツド３５ａが所
定のストロークだけ低速で前進した時、モータ６
に高速射出への切替指令パルス信号を与えれば、
弁スプール３１は所定の量だけ弁開方向へ移動
し、作動油が２個以上の流通穴３３，３４へ流
れ、射出シリンダ３５のピストンロツド３５ａを
高速で前進させる。

この場合、本発明の流量調整弁１は、１個の弁
で、低速射出と高速射出の作用およびそれらの射
出速度の調整を容易に行うことができる。そし
て、２個以上の流通穴３３，３４を設けたことに
より、比較的に大径の流量調整弁で大量の作動油
を一度に流すことができる。

また、本発明では、後記する実施例の項で詳細
に説明するように、弁スプール３１の弁開動作に
ともなつて低速から高速へ移行し始めるときは、
弁スプール３１に作用するスラスト力が弁スプー
ル３１の開き方向に加勢し、所定の高速に達して
弁スプール３１が停止するときは、弁スプール３
１に作用するスラスト力が、弁スプール３１が閉
じる方向に作用して、弁スプール３１の停止に有
効に加勢し、弁スプール３１は素早く確実に停止
する。また、弁スプール３１を所定位置に止めて
おくときは、スラスト力が比較的に小さくなり、
機械的な保持装置にあまり無理がかからない。

したがつて、本発明の流量調整弁１は、低速か
ら高速への移行が極めて早く、かつ、確実容易に
行われ、高精能を示す。

［実施例］以下、図面に示す１実施例に基づいて、本発明
を詳細に説明する。

第１〜３図は本発明の１実施例を説明するもの
で、第１図に示すように、流量調整弁１は大きく
分けて一端部に位置する駆動部２と開閉弁を兼ね
た流量調整部３とから構成されている。

駆動部２はケーシング４の一部に設けられてい
てカツプリング５を介して歯車１４等と連結され
ているモータ６を有する。このモータ６は、最適
なものとしては、素早く正確に自動制御できて、
制御されて変更された後記する弁スプール３１の
位置を正確に保てるパルスモータであることが望
ましい。パルスモータは、通常動かそうとしても
動かず、この電力を切つて動かす信号が入つて、
初めて、指令されたパルス数に相当する量だけ回
るものであり、回転指令がない時は現在位置を保
とうとする力が作用しており、回転指令があれ
ば、高速で正確に回転量を制御する。勿論、それ
により、弁スプール３１の開度を任意に調整し得
るだけでなく、開閉もその都度行える。

カツプリング５は、モータ６の回転軸７に取付
けた筒体９、被駆動側の受座１０、筒体９と受座
１０にそれぞれ両端部を嵌合して取付けたピン１
１によつて構成した。カツプリング５は、小形の
ものにし、伝達トルクに対してイナーシヤを小さ
くし、設置場所もあまりとらず、弁装置におい
て、開閉制御や流量制御を早く確実に行なうのに
適しているものを用いた。

カツプリング５の被駆動側である受座１０は、
軸受１３ａで軸支された軸１３を介して歯車１４
に連結されている。歯車１４は歯車１８と噛合し
ており、歯車１８は、ケーシング４の中央部にお
いて、スラストベアリング１５やボールベアリン
グ１５ａやテーパローラベアリング１５ｂなどの
軸受や軸保持部材１６などを介して軸１３と平行
に回転自在に、かつ、軸線方向に動かないように
軸支された軸１７に固定されており、モータ６の
回転がこれら歯車１４，１８を介して軸１７に伝
えられる。なお、モータ６と軸１７を同一軸線上
に配し、歯車１４，１８を用いることなく、カツ
プリング５を介してモータ６と軸１７を連結する
ようにしても良い。

軸１７の弁スプール３１側の外周には、ボール
ねじ部１７ａを介してナツト１９が螺合されてい
る。ナツト１９はその一部に回り止め部材の一種
であるキー２０を有し、キー２０はケーシング４
側に形成されたキー溝２１中に摺動自在に嵌合さ
れており、軸１７が回転するナツト１９が軸線方
向に自由に進退できる構造となつている。軸１７
とナツト１９との螺合は、軸線方向にキー２０で
案内されるナツト１９を軸１７の回転によつて軸
線方向へ移動させるものであれば、普通のねじで
も良いが、効率良く作動させるには、伝動効率の
よいボールねじを利用するのが、より理想的であ
る。なお。ボールねじを使用したものでは、ナツ
ト１９に軸線方向の力が作用すれば、軸１７を回
そうとするが、この場合は、軸１７の回転をパル
スモータ６で阻止した状態にあるので、軸１７は
回らない。

ナツト１９に取付けたキー２０の一部には永久
磁石２２が固定されており、この永久磁石２２と
対向してケーシング４の一部には、例えばゼロク
ロスセンサと呼ばれる磁気作用による位置検出器
２３が取付けられている。位置検出器２３は永久
磁石２２の移動に感応する近接スイツチから構成
されており、ナツト１９や弁スプール３１の軸線
方向の移動距離をここで正確に検知して、制御装
置にフイードバツクできるようになつている。

弁を閉じた時、弁スプール３１の先端面の外周
付近をマニホールド２９に設けた段部に当接させ
て機械的に止める方法を採用すると、弁スプール
の先端が段部にくい込んで、次に弁スプールを後
退させ始める時、大きな力が必要であるから、本
実施例にあたつては、弁を閉じた時でも、弁スプ
ール３１の先端面をマニホールド２９に当接させ
ないで、フリーにし、弁スプール３１の外周面の
みで弁を閉じるようにしている。したがつて、弁
が充分に閉じている０位置を位置検出器２３で電
気的に検出して、その信号によつてモータ６を止
めておくようにした。磁気作用による位置検出器
２３では、0.01mmの精度で検知できる。

また、前記ナツト１９は、ケーシング４に対し
て昇降自在に取付けられている受台２４の上面に
キー２０の下面を摺動自在に接触させておくこと
によつて、水平中心を保ちうるようになつてい
る。受台２４は、あらかじめその弾発力を計算さ
れて配置されているスプリング２５を介して、ケ
ーシング４に取付けたカバー４ｂで支持されてお
り、軸１７全体をバランスよく支持することがで
きる構成とされている。

このような構成を採用したのは、ボールベアリ
ング１５ａに横方向の荷重を作用させずに、装置
を円滑に作動させるために軸１７を水平状態で真
中に保つておくためでもあるが、軸１７を中心に
合わせてセツトするのが困難で手数がかかるのを
解消するためでもある。そして、軸１７の回りに
付けているものなどの荷重を軸１７にかけずに、
これら全体の荷重を受台２４によつて受け、スプ
リング２５で押上げておくことによつて自重によ
る荷重を消し、たわみをなくし、ナツト１９の移
動などによる重心の変化を吸収しようとしたため
である。勿論、スプリング２５の強さは調整でき
るようにしておくこともできる。

また、ナツト１９には、ナツト１９の外径より
も大きい円筒部２７が一体に取付けられており、
円筒部２７の先端部には弁軸２８が一体に設けら
れている。弁軸２８は軸１７と中心軸を一致させ
た。２６は空間部である。この空間部２６を囲む
円筒部２７には、第２図に示すように、所定のピ
ツチで複数個の貫通した穴２７ａが円周方向に向
けて千鳥状に形成されている。中空状の円筒部２
７を設け、この部分に複数個の千鳥状の穴２７ａ
を形成したのは、弁軸２８を介して伝わつてくる
力が第２図に矢印で示すように穴２７ａに沿つて
逃げ、分散され、一部だけに力が集中しないよう
にするためである。円筒部２７は薄くして応力を
高くしておくだけでもよいが、このような穴２７
ａがあると、さらによいクツシヨン効果を示す。
そして、ボールねじ部１７ａへの衝撃をさける。

軸１７とナツト１９が収容されたケーシング４
の根本部は、バルブボデイを形成する弁ケーシン
グまたはマニホールド２９に図示していないボル
トによつて取付けられている。このマニホールド
２９の軸線方向の一端側に入口２９ｂを有し、軸
線方向の他端側を密封し、軸線方向と直角な方向
の出口の一部を構成する環状の流通穴３３，３４
と連通している弁室３０中には、弁スプール３１
が軸線方向に摺動自在に、きわめて精度良く嵌合
されており、弁スプール３１は前記弁軸２８に固
定されている。

そして、弁スプール３１には、第１図および第
３図に示すように、軸線方向に貫通した多数の貫
通穴３１ａ，３１ｂが設けられている。第１図か
らもわかるように、貫通穴３１ａ，３１ｂは弁ス
プール３１の外周面に近い部分にも設けられてお
り、また、弁スプール３１の軸心部には弁軸２８
の一部が貫通して設けられており、貫通穴３１
ａ，３１ｂは軸心部には設けられていない。図示
していない油圧ポンプやアキユムレータと軸線方
向からの入口２９ｂを介して連通されていて第１
図において左側に示されている油の流入室である
第１室３０ａと、反対側にあるケーシング４側の
第２室３０ｂが、弁スプール３１内に貫通して設
けた多数の貫通穴３１ａ，３１ｂによつて連通さ
れている。弁室３０の軸線方向の他端部である第
２室３０ｂは、貫通穴３１ａ，３１ｂをのぞいて
は弁室外とは遮断した密封構造にした。

このようにしたのは、弁スプール３１を介して
弁軸２８やナツト１９に作用する作動油による軸
線方向の押圧力を比較的に小さくし、また、弁ス
プール３１自体の重量を小さくして、パルスモー
タ６による軸１７の回転を容易に行なえるように
するためである。そして、後記する弁室３０の軸
線方向と直角な方向に設けた出口２９ｃの一部を
構成する環状流通穴３３，３４の作用とともに、
弁スプール３１に作用するスラスト力を有効に利
用して、弁スプール３１をできるだけ素早く、か
つ、円滑に開きうるようにするためである。ま
た、弁スプール３１が所定の大きな開度まで開い
て止ろうとするとき、弁スプール３１を閉じる方
向に作用する力が適宜な大きさになり、弁スプー
ル３１が素早く止り、かつ、弁スプール３１をそ
の開き状態のままで保持しておくときに必要な力
があまり大きくならないようにするためである。

今、第１室３０ａに作用する油圧をＰKg／cm²、
弁スプール３１に貫通穴３１ａ，３１ｂがないと
仮定した場合の弁スプール３１の断面積をＡcm²、
弁軸２８の断面積をａcm²とすると、弁スプール３
１に貫通穴３１ａ，３１ｂがない場合には、Ｐ・
ＡKgの力が弁軸２８に作用するが、このように弁
スプール３１に貫通穴３１ａ，３１ｂがある場合
には、Ｐ・ａKgの力しか弁軸２８に作用しないこ
とになる。ただし、弁スプール３１が第１図にお
いて右方へ移動している時は、第２室３０ｂの油
は貫通穴３１ａ，３１ｂを通つて第１室３０ａ方
向に流れるから、その時は、第２室３０ｂの油圧
は第１室３０ａの油圧Ｐよりも、瞬間的とはい
え、△Ｐだけ高い。したがつて、その時は、弁軸
２８に作用する力は、Ａ・Ｐ−（Ａ−ａ）・△Ｐ
と、さらに若干小さくなり、衝撃もやわらげるこ
とができるようになつている。なお、弁スプール
３１に貫通穴３１ａ，３１ｂが設けてあると、弁
スプール３１を開く時だけでなく、閉じる時も比
較的に小さい力で閉じることができる。

弁スプール３１の中央部外周面には、弁スプー
ル３１の外周面付近に設けられている貫通穴３１
ａ，３１ｂに連通した状態で、環状の溝３２が形
成されている。

また、マニホールド２９側には、絞り部２９ａ
を設けることにより、２次側、すなわち、射出シ
リンダ４１ａ側であるマニホールド２９に設けた
出口２９ｃに連通し、出口の一部を構成している
作動油の環状の流通穴３３および３４が、軸線方
向と直角な状態で形成されており、弁スプール３
１の移動に応じて前記溝３２および弁スプール３
１の先端との流通状態が変化し、弁開状態および
流量を変えることができるようになつている。

この場合、流通穴３３，３４は、第１図からも
わかるように、マニホールド２９の内周面の出口
部に、環状の溝として形成されている。ここで、
環状の溝でもある流通穴３３，３４を設けたの
は、第１室３０ａなどから流通穴３３，３４へ油
が流れ出るときに、油の流れの作用により、弁ス
プール３１の第１室３０ａ側の面に作用する圧力
が、軸心部付近で作用する圧力に比べて、外周面
付近すなわち外周面付近にある貫通穴３１ａ，３
１ｂ位置で小さくなることを利用するためでもあ
る。

弁スプール３１の途中に油の流入室である第１
室３０ａと通じた環状の溝３２を設け、マニホー
ルド２９に環状の流通穴３３，３４を設けたの
は、弁スプール３１の少しの開度でより多くの油
を通しうるようにしたためである。すなわち、第
１図に示した状態で、第１室３０ａから弁スプー
ル３１の先端部を通つて流通穴３３に油が流れる
だけでなく、同時に、貫通穴３１ａ，３１ｂ、溝
３２から切欠部３２ａを通つて流通穴３４へも第
１室３０ａの油が流れるようにしたためである。
勿論、溝３２は２個以上設けて、それに対応する
流通穴３４も２箇所以上に設けることができる。
このようにすると、弁スプール３１の直径を小さ
くすることができ、弁装置全体も小さくできる。
なお、弁スプール３１が最大限に開いた時の流通
穴３３，３４部の開き度をそれぞれｂ、ｃとする
と、ｂ＝ｃとして、両方のすき間から流れる油の
量が同じになるようにしても良いし、またｃ＞ｂ
とし、開度が少なくて低速射出を行なう時は、流
通穴３３部は遮断し、溝３２から流通穴３４部へ
のみ油を流し、開度を大きくして高速射出を行な
うときは、流通穴３３，３４の両方から油を流す
ようにしても良い。

弁軸２８の回りのケーシング４と弁室３０側の
第２室３０ｂとの間には、ドレン排出機能を持た
せた軸封部材３７が設けられている。

マニホールド２９の弁スプール３１に接する部
分は、第４図に示すような構造にすることもでき
る。第４図においては、マニホールド２９は２重
構造となつており、内側には、弁スプール３１が
直接接するスリーブ４０が嵌合されている。この
スリーブ４０には前述した流通穴３３，３４とそ
れぞれ連通する通孔４０ａ，４０ｂが形成されて
いる。スリーブ４０の内周面と弁スプール３１間
の加工精度は比較的にシビアにし、大きな油圧が
かかつた場合においても、弁スプール３１との間
の隙間から作動油が漏れて、流通穴３３，３４側
へ流れ込むことがないようにした。

その代り、スリーブ４０の外周面とマニホール
ド２９の内周面の間の加工は比較的にラフにし、
Ｏリングなどのパツキン４１によつてマニホール
ド２９との間の油漏れがないようにしている。こ
のような構造を採用すれば、スリーブ４０の内周
面のみの加工精度を高くするだけでよく、加工作
業は容易になり、極めて経済的となる。すなわ
ち、マニホールド２９内に弁スプール３１を直接
摺動自在に組込む場合は、マニホールド２９に精
度の高い穴を加工する必要があり、その加工は困
難で手間がかかるが、スリーブ４０を介して弁ス
プール３１を組込めば、加工困難なマニホールド
２９の穴加工は数倍程度ラフでよく、加工のしや
すいスリーブ４０の内周面の方をシビアに加工す
れば良い。また、スリーブ４０を設けたことで、
わずかばかりの芯ずれならば、充分吸収すること
ができるようになり、弁スプール３１の動きに合
うように芯を正確に保たせることもできるし、弁
スプール３１等に無理な力が作用しないようにす
ることもできる。

次に、以上のように構成された本実施例の動作
を説明する。

まず、この流量調整弁１が適用されるダイカス
トマシンなどが非作動状態にある場合には、弁ス
プール３１は第１図において左方向に前進させら
れており、マニホールド２９の流通穴３３，３４
と第１室３０ａおよび弁スプール３１の溝３２と
の流通は遮断されている。

この状態で低速射出開始の指令が出て、低速射
出速度が指令されると、その指令がパルスモータ
６に加わり、パルスモータ６が所定角度回転さ
れ、軸１３、歯車１４、歯車１８を介して軸１７
に回転が伝達される。軸１７の回転はナツト１９
との間に設けられたボールねじ部１７を介してナ
ツト１９に伝達され、ナツト１９は後退する。ナ
ツト１９の後退は弁軸２８を介して弁スプール３
１側に伝達され、例えば、まず、溝３２が流通穴
３４と連通する状態となる。そうすると、弁スプ
ール３１の先端側の第１室３０ａ側に導かれてい
る１次側の作動油は貫通穴３１ａ，３１ｂ、溝３
２を介して流通穴３４に流れ込み、射出シリンダ
３５のヘツド側に供給され、低速射出が開始され
る。このときの溝３２と流通穴３４との間の流通
程度、すなわち、作動油の流量はダイカストマシ
ンの射出シリンダ３５に合わせて正確に設定され
ている。

ところで、弁スプール３１は貫通穴３１ａ，３
１ｂを介してその前後が連通されている蓮根状の
構造とされているため、弁スプール３１の非作動
状態にあつては、先端側第１室３０ａと後退側の
第２室３０ｂの圧力は同一であるが、弁スプール
３１が後退すると、第２室３０ｂ側の作動油が押
し戻され、第１室３０ａ側の貫通穴３１ａ，３１
ｂ位置の圧力が第２室３０ｂ側の圧力よりもわず
かに小さくなるが、弁スプール３１の先端側に油
圧が加わつているため、弁スプール３１を介して
ナツト１９は押され、ボールねじ部１７ａを介し
て螺合しているナツト１９を常時後方へ押圧して
いる状態となる。

したがつて、あらゆる螺合状態に付きもののバ
ツクラツシユは除去された状態となり、高精度の
流量調節が可能となる。

このようにして、低速射出状態のセツトが行な
われ、所定時間保持されるが、やがて高速射出指
令がくると、その指令に応じて、パルスモータ６
によつて軸１７が回転され、ナツト１９はさらに
後退する。ボールねじ部１７ａを介したナツト１
９の後退はきわめて円滑で高速度であるため、弁
スプール３１も高速度で後退する。

弁スプール３１が所定の位置まで後退すると、
溝３２と流通穴３４との連通面積はさらに増大す
るとともに、弁スプール３１の先端側の第１室３
０ａと流通穴３３の連通面積が一挙に拡大するた
め、流通穴３３，３４を介して大量の作動油が射
出シリンダ４１ａに送られ、ほぼ瞬間的に高速射
出に移る。高速射出が終れば、再びパルスモータ
６を作動させて弁スプール３１を閉じる。

本装置においては、出口部に２個以上の環状の
流通穴３３，３４を設け、第１室３０ａと第２室
３０ｂを貫通穴３１ａ，３１ｂによつて連結し、
弁スプール３１の外周面部に貫通穴３１ａ，３１
ｂに連通した環状の溝３２を設け、弁スプール３
１の入口２９ｂとは反対側のみに弁軸２８を設け
て、弁スプール３１の左面の面積が右面の面積よ
りも大きい構造にしたので、弁スプール３１を開
く方向の力F₁はある程度大きくなつており、低
速域から高速域に移り始めるとき、弁スプール３
１に弁スプール３１が開く方向の力F₁が作用し、
弁開きの加速を加勢することになり、弁スプール
３１が早く開きやすい。これは、0.1〜0.2m／sec
の低速から、１〜5m／secの高速へ、0.05秒のよ
うに極めて短い時間に変わる必要がある場合に効
果がある。

一方、弁スプール３１が高速域まで後退して弁
スプール３１が停止しようとするときは、第２室
３０ｂが貫通穴３１ａ，３１ｂ部をのぞいて外部
と密封されており、また、弁スプール３１の開度
が大きく、第１室３０ａおよび溝３２から流通穴
３３，３４へ大量の油が流れることによつて大き
な吸引作用が生じているので、弁スプール３１を
閉じる方向の力F₂が弁スプール３１に作用する。
したがつて、弁スプール３１にブレーキが掛かる
ようなF₂が作用するので、弁スプール３１は所
定の高速開度位置に停止するとき、素早く、円滑
に停止する。このことも、弁開時間を短くするの
に役立つている。

ただし、この力F₂が大きすぎると、弁スプー
ル３１を停止させるときにはブレーキがきいて有
効だが、必要以上に大きくなれば、弁スプール３
１を高速域で停止後、保持しておくのに大きな力
が必要であり、そのための保持機構が大きくな
り、特に、弁が50〜15000／minのように大容
量になると不具合になる。したがつて、この力
F₂を適当な大きさにするために、本発明では、
弁スプール３１に貫通穴３１ａ，３１ｂと溝３２
を設けた。この場合、貫通穴３１ａ，３１ｂは、
第１図および第３図からもわかるように、弁スプ
ール３１の外周面の近くにも設けた。

このようにすれば、出口部に環状の流通穴３
３，３４があるため、第１室３０ａから環状の流
通穴３３に油が直接流れ出るとき、および、第１
室３０ａから環状の流通穴３４に、油が貫通穴３
１ａ，３１ｂと溝３２を介して間接的に流れ出る
とき、油の流速の関係で、弁スプール３１の第１
室３０ａ側の面に作用する圧力は、弁スプール３
１の外周付近、すなわち、貫通穴３１ａ，３１ｂ
がある位置で、弁スプール３１の軸心部の圧力よ
りも小さくなる。

一方、この貫通穴３１ａ，３１ｂがあるため、
弁スプール３１の第２室３０ｂ側の面には、弁ス
プール３１の第１室３０ａ側の面の貫通穴３１
ａ，３１ｂ位置に作用する圧力と同等の圧力が作
用していることになり、その分だけ弁スプール３
１を閉じる方向の力が緩和されることになり、弁
スプール３１に作用する力は、貫通穴３１ａ，３
１ｂの位置等をあらかじめ適宜設計しておけば、
所望の大きさに設定することができる。

なお、参考までに記載すれば、本発明におい
て、弁スプール３１に貫通穴３１ａ，３１ｂを設
ける代りに、マニホールド２９内か外部に設けた
通路によつて第１室３０ａの内周面と第２室３０
ｂの内面を連結したとすれば、弁スプール３１が
高速域まで開いたときに、第１室３０ａの比較的
に高い圧力がそのまま第２室３０ｂにも作用し
て、弁閉じ方向に作用する力F₂が必要以上に大
きすぎることになる。このことは、開き続けてい
る弁スプール３１を高速域で停止させるときには
ブレーキがより大きくきいて有効だが、弁スプー
ル３１を高速域で停止状態で保持しておくのには
必要以上の大きな力が必要となり、そのための保
持機構が大きくなり、特に、弁が50〜15000／
minのように大容量にすると不具合になる。

したがつて、前記したように、高速域で弁スプ
ール３１に作用する弁閉じ方向の力F₂を比較的
に小さくし、適当な値を示すようにするために、
本発明では、弁スプール３１内に貫通穴３１ａ，
３１ｂを設けた。

なお、本実施例においては、弁スプール３１に
作用する力は、第５図に実線で示したようにあら
われた。

第５図においては、軸線に流量Ｑ（流速または
弁スプール３１の開度でも良い）をとり、縦軸に
弁スプール３１に作用する力をとつた。F₁は弁
スプール３１を開く方向の力、F₂は弁スプール
３１を閉じる方向の力を示す。

第５図からわかるように、本発明のスプール弁
では、弁スプール３１が低速域から高速域へ移り
はじめるときに、弁スプール３１が開く方向に作
用する力F₁が大きい。したがつて、弁スプール
３１は、比較的に小さい力で素早く開き始める。
そして、弁スプール３１が低速域から高速域へ移
り終つて弁スプール３１が停止しようとするとき
に、弁スプール３１が閉じる方向に作用する力
F₂が大きい。したがつて、高速に移行して弁ス
プール３１が停止しようとするときのブレーキが
その分だけ大きくなつて、弁スプール３１はすみ
やかに停止する。これらのことにより、弁スプー
ル３１が動き始めて止まるまでに要する時間をそ
の分だけ短くすることができる。このことは、低
速から高速へ変わる時間が、例えば、0.05秒のよ
うに極めて短い時間を必要とされるダイカストマ
シンの射出動作においては、極めて有効である。

また、第５図からわかるように、高速域での弁
スプール３１の保持力は、低速域での弁スプール
３１の保持力と大体同じにするようにしてあり、
このことにより保持力が適宜な大きさになるよう
に設定されている。

ちなみに、比較例として、前記したように第７
図に示した従来例における流量と弁体に作用する
力の関係を示した第８図を第５図に重ね合わせて
示すと、１点鎖線で示すようになる。１点鎖線で
示した従来のものでは、左右のスプール７２ａ，
７２ｂ間が軸７２ｃで連結されていて、左右のス
プール７２ａ，７２ｂに油圧が作用する面積は同
じであるために、弁体７２には弁開方向の力は作
用しない。そして、弁開度が小さく流量Ｑが小さ
いときは、弁体７２に弁閉方向に作用する力F₂
は比較的に小さく、弁開度が大きく流量Ｑが大き
くなつたときは、弁体７２に弁閉方向に作用する
力F₂はかなり大きくなつている。したがつて、
従来例では、弁開動作開始域では弁開方向の力
F₁は作用せず、むしろ、最初から弁閉方向の力
F₂がブレーキ力として作用するので弁開速度が
遅くなる。また、弁開度が所定の量になつて弁体
７２を停止させるときは、弁閉方向の力F₂が大
きくなつているので、これがブレーキ力となつて
弁体７２を停止させるのには有効に作用するが、
弁開状態を保つための弁体保持力はかなり大きな
力が必要である。

このように、本装置では、従来例と比較しても
わかるように、スラスト力を弁スプール３１に有
効に作用させ、弁スプール３１の作用をより早く
円滑に行なわせ、かつ、安定させることができ、
極めて良い作用効果を得ることができる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明におい
ては、特許請求の範囲に記載したように、マニホ
ールド２９内に摺動自在に設けた弁スプール３１
に貫通穴３１ａ，３１ｂを設け、この弁スプール
３１の軸線方向の途中の外周に、弁スプール３１
先端側の油の流入室である第１室３０ａに連通し
た溝３２を設け、第１室３０ａとマニホールド２
９内に設けた油の流出穴である環状の流通穴３
３，３４との連通遮断箇所を、弁スプール３１の
軸線方向の２箇所以上に設けたので、弁スプール
３１を移動させたとき、油が２箇所以上の絞り箇
所を同時に通つて流れる。したがつて、弁スプー
ル３１の移動距離が同じ場合、弁スプール３１の
直径を半分以下に小さくすることができる。すな
わち、弁スプール３１の直径を小さくしても、大
きな流量の調整を自由に行なうことができる。

そして、そのことにより、弁の移動部分を軽く
イナーシヤも小さくでき、また、弁スプール３１
に貫通穴３１ａ，３１ｂを設けるなどして、弁軸
２８に作用する力を小さくできるので、弁の開閉
をすばやく円滑に行なうことができる。

また、弁全体を小さくできるので、設置場所も
少なくてすむ。

勿論、弁スプール３１の直径を従来のものと同
じにしておけば、従来のものと同じ距離だけ弁ス
プール３１を移動させた場合、一度に大量の油を
通すことができるので、大きな流量の調整を自由
に行なうことができる。

また、本発明においては、１個の流量調整弁１
により、低速射出用の流量調整弁と開閉弁および
高速射出用の流量調整弁と開閉弁の四つの弁を兼
ねさせれば、従来のようにそれぞれの弁を複数個
設ける必要が全くなく、射出装置等の全体の構造
が極めて簡単となり、小型化され、油圧用の配管
も短かくでき、経済的にも極めて有利である。

また、１個の流量調整弁１で、実質的に無段階
の速度を調整することができるので、１サイクル
中の速度段階が多い程、在来装置に比べて構造が
簡単になる。

さらに、本発明においては、２個以上の出口部
に環状の流通穴３３，３４を設け、弁スプール３
１に貫通穴３１ａ，３１ｂを設け、弁スプール３
１の外周面部の途中に貫通穴３１ａ，３１ｂを介
して油の第１室３１ａと連通した環状の溝３２を
設け、弁スプール３１の入口２９ｂとは反対側の
みに弁軸２８を設けるなどしたので、弁スプール
３１が小開度である低速域から大開度である高速
域へ移行し始めるときは、弁スプール３１に開き
方向の力を作用させ、弁スプール３１が高速域に
行つて停止しようとするときは、弁スプール３１
に閉じ方向の力を作用させ、しかも、低速域と高
速域における弁スプール３１の保持力も適宜な力
にすることができ、弁スプール３１の開き作動を
比較的に小さい力で早く、かつ、円滑に行なうこ
とができる。このことは、ダイカストマシンのよ
うに、例えば、0.05秒のように極めて短に時間内
に0.1〜0.2m／secの低速から１〜5m／secの高速
へ大きく変化させるときに、極めて有用になる。

なお、モータ６にパルモータを使用し、パルス
モータに所望のパルスを入力するなどして、モー
タの回転量を制御するようにすれば、流量調整弁
１の開閉動作と開度調整を正確に、すばやく、か
つ、自動的に行なうことができる。

そして、流量の調整にモータ６の回転を弁スプ
ール３１のストローク変化に変えるスクリユ機構
１７，１７ａ，１９を採用しているので、弁スプ
ール３１の移動を自動的に極めて高速度でかつ正
確に行なうことができ、低速射出から高速射出へ
の切替えを応答性良く正確に、高速度で行なうこ
とができ、高速射出の制御を確実に行なうことが
できる。勿論、また、弁スプール３１はモータ６
の回転によつて進退されるナツト１９と一体の構
造とされており、弁スプール３１には常に一定方
向への油圧力が作用しているため、ナツト１９と
これが螺合するねじ軸１７との間のがたがなくな
り、正確な流量の制御を行なうことができる。

そして、弁を所望の開度で開いたら、油圧回路
中の圧力変動や他のバルブの切替えによつて生じ
た油圧シヨツクなどによる外乱が、弁スプール３
１に作用して、弁スプール３１を軸線方向に動か
そうとしても、弁スプール３１には、ナツト１９
やねじ軸１７を介してモータ６が連結されている
ので、弁スプール３１は外乱の影響を全然受け
ず、弁スプール３１はモータ６の作動による以外
は軸線方向に全然動かない。したがつて、流量が
非常によく安定し、射出速度も一定に保てるの
で、本装置を用いて金属溶湯の射出を行なえば、
良好な状態で射出することができ、良品質の射出
製品を確実容易に得ることができるようになる。

【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図は第１図におけるナツトと弁軸間の円筒部２
７の平面図、第３図は第１図の−線断面図、
第４図はマニホールド部分の他の実施例を示す断
面図、第５図は本実施例と第７図に示した従来例
における流量と弁スプールに作用する力の関係を
示した線図、第６図および第７図は本発明に類し
た従来のそれぞれ異なる例を示した油圧回路図お
よび縦断面図、第８図は第７図に示した従来例に
おける流量と弁体に作用する力の関係を示した線
図である。１……流量調整弁、２……駆動部、３……流量
調整部、４……ケーシング、６……パルスモー
タ、１７……軸、１７ａ……ボールねじ部、１９
……ナツト、２３……位置検出器、２７……円筒
部、２８……弁軸、２９……マニホールド、２９
ｂ……入口、２９ｃ……出口、３０……弁室、３
０ａ……第１室、３０ｂ……第２室、３１……弁
スプール、３１ａ，３１ｂ……貫通穴、３２……
溝、３３，３４……流出穴、３５……射出シリン
ダ、４０……スリーブ。

Claims

【特許請求の範囲】

１弁スプール３１をマニホールド２９の弁室３
０内に摺動自在に設けた油圧回路用の流量調整弁
１において、弁室３０の軸線方向の一端側に入口
２９ｂを設け、弁室３０の軸線と直角な方向に出
口の一部を構成する２個以上の環状の流通穴３
３，３４を設け、これら流通穴３３，３４を１個
の出口２９ｃに合流させて設け、弁室３０内に弁
スプール３１を軸線方向に摺動自在に設けて弁ス
プール３１の外周面で流通穴３３，３４を開閉し
得るように設け、弁スプール３１によつて、弁室
３０を、入口２９ｂがある第１室３０ａと入口２
９ｂがある側とは反対側の第２室３０ｂとに分
け、弁スプール３１の第２室３０ｂ側の軸心部に
第２室３０ｂの外まで伸びた弁軸２８を設け、弁
軸２８の先端部を、回転動作を軸線方向の動作に
変えるスクリユ機構１７，１７ａ，１９を介して
モータ６に連結し、弁スプール３１の内部に軸線
方向に貫通した多数の貫通穴３１ａ，３１ｂを設
けて貫通穴３１ａ，３１ｂを除いては外部と遮断
されている前記第２室３０ｂと第１室３０ａとを
互いに連通させ、かつ、弁スプール３１の軸線方
向の途中の外周面部に貫通穴３１ａ，３１ｂの途
中と連通した環状の溝３２を設け、第１室３０ａ
と前記環状の流通穴３３，３４を直接および貫通
孔３１ａ，３１ｂと環状の溝３２を介して間接に
連通遮断する箇所を、弁スプール３１の軸線方向
の２箇所以上に設けた油圧回路用の流量調整弁。