JPH0351576Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、流体圧の給排系と該流体圧による動
作系との間に介在させて流体圧回路を様々に変換
する流体圧回路変換素子に関する。

流体圧制御における動作系がシリンダに内蔵さ
れた単純なピストンである場合、該シリンダの両
側圧力室と給排系とを接続する２本の圧流体流路
に介装した切換弁の切換操作のみで該ピストンの
往復作動ストローク端での停止を行える。しかる
に、例えば後述する三位置切換弁の弁体を作動さ
せるピストンのように複雑な動作制御を要する
種々の動作系においては、該動作制御を行うため
に動作系より導出した第３の圧流体流路を前記の
２本の圧流体流路とそれぞれ切換弁を介して接続
したり、前記の給排系と共に別系統の給排系を更
に切換弁を介して動作系に接続して、これら複数
の切換弁をそれぞれ相互のタイミングを調整しつ
つ切換操作することになり、このタイミング調整
及び切換操作のための非常に複雑な駆動制御機構
を必要としていた。

本考案は、上述の事情に鑑み、給排系と動作系
を接続する第１および第２の２本の圧流体流路間
に介装して、この介装状態において動作系との間
に第３の圧流体流路を接続して内部でこれら３本
の流路を結ぶ回路を構成できると共に、それ独自
の駆動手段を要さず、上記第１および第２の圧流
体流路の圧力状態に応じて自動的に上記３つの流
路間の回路を様々に変換し得る流体圧回路変換素
子を提供し、もつて流体圧制御における装置構成
及び駆動制御機構の簡略化ならびにこの素子の利
用による新たな流体圧制御方式の実現を図ること
を目的としている。

すなわち、本考案の流体圧回路変換素子は、上
記目的達成するために、筒形ケース内が第１ピス
トンを内装する第１室と第２ピストンを内装する
第２室とに区画され、上記両ピストンの各受圧面
に対向する上記ケース端壁にそれぞれ一対の第１
給排圧ポートと第２給排圧ポートが形成され、且
つ上記両ピストンが相反方向に常時付勢され、上
記第１ピストンは第２室内へ突入して先端が第１
弁体を構成する軸部を備えると共に、その受圧面
より軸部を通して第２室内に常時連通する通孔が
形成される一方、上記第２ピストンには、背面側
開口部に上記第１弁体に対応する第１弁座部を有
して受圧面側開口部に第２弁座部を有する弁孔が
貫説されると共に、その外周面と上記弁孔とを連
通する連通孔が穿設され、上記ケースの第２室側
周壁に上記連通孔に臨む第３給排圧ポートが形成
され、また上記弁孔内に第２弁座部に対応する第
２弁体が常時閉動方向に付勢されて装填され、こ
の第２弁体は第２ピストンがケース端壁に接する
位置において先端を該端壁に当接することにより
開弁状態に保持されるように構成されてなるもの
である。

上記構成の流体圧回路変換素子は、給排系と動
作系との間を結ぶ第１と第２の２本の圧流体流路
に対して第１及び第２給排ポートをそれぞれ直列
に接続し、かつ第３給排ポートを利用して動作系
と第３の圧流体流路で接続する。ここで、第１及
び第２の圧流体流路は共にその圧力状態とは無関
係にケース端壁内面と両ピストンの受圧面との間
を通して流通状態を保持し、また第１の圧流体流
路は第１ピストンの通孔を介して第２室の第２ピ
ストン背方側空間に常時連通し、更に第３の圧流
体流路は連通孔を介して第１ピストンの弁孔内に
常時連通している。

しかして、第１及び第２の圧流体流路が共に給
圧されていない場合は、両ピストンは共にケース
端壁側に位置して第１弁体及び第２弁体が開放状
態にあるため、第１〜３の三つの圧流体流路が素
子内部で連通した回路形態をとる。次に第１の圧
流体流路のみが給圧されている場合は、第１ピス
トンが付勢に抗して往動し、これに伴つて第１弁
体が第１ピストンの第１弁座に圧接して閉弁する
ために第１の圧流体流路は他の流路に対して遮断
され、第２と第３の圧流体流路が連通した回路形
態となる。逆に第２の圧流体流路のみが給圧され
ている場合は、第２ピストンが付勢に抗して往動
し、やはり第１弁座が第１弁体に圧接して第１の
圧流体流路は他の流路に抗して遮断されるが、第
２弁体もケース端壁内面から離れて閉弁可能状態
となつて付勢力により第２弁座に圧接し、第２と
第３の圧流体流路間も遮断されるから、三つの圧
流体流路が素子内部で互いに非連通の回路形態と
なる。更に、第１及び第２の圧流体流路に共に給
圧されている場合は、両ピストンが往動して第１
弁体及び第２弁体が閉止し、やはり三つの圧流体
流路が素子内部で互いに非連通の回路形態とな
る。

従つて、この流体圧回路変換素子によれば、第
１及び第２の圧流体流路の圧力状態の変化により
素子内部で第１〜３の圧流体流路を、全流路連
通、全流路非連通、第２，３の圧流体流路連通−
第１の圧流体流路非連通、の３つの回路形態に自
動的に変換することができ、この変換は給排形に
おける第１及び第２の圧流体流路の給排圧・停止
の切換えのみで行える。

以下、本考案の流体圧回路変換素子を三位置切
換弁における制御装置の回路変換に利用する実施
例につき、図面を参照しつつ説明する。なお、こ
の説明の前段では、該回路変換に本考案の素子を
利用しない場合を述べる。

第１図において、制御装置１は三位置切換弁２
の上部に同軸上で付設される。三位置切換弁２は
略Ｆ形に構成された三つの流路３ａ，３ｂ，３ｃ
と二つの弁機構４，５を備え、その弁機構４，５
のうちいずれか一方が閉じられ、かつ、他方が開
放されるノーマル状態と、双方がある開度で開放
される状態とに択一的に設定される。なお、４
ａ，５ａは弁体、４ｂ，５ｂは弁座を示す。

つぎに、制御装置１は、そのピストン６が三位
置切換弁２の上部に連結されたシリンダ７に内蔵
されるとともに、このシリンダ７の上部に制御部
８を有する。

第２図において、上記ピストン６は、その上面
および下面にそれぞれ凹入部８ａ，９ｂを有し、
かつその中心部に、このピストン６と上記弁体４
ａ，５ａとを連結する連結ロツド１０が固着され
る。また、このピストン６によつて区画形成され
るシリンダ７内の第１圧力室１１ａ及び第２圧力
室１１ｂの各外壁にそれぞれ給排圧ポートＡ，Ｂ
が設けられる（第１図参照）。ピストン６を往動
方向（上方）または復動方向（下方）へ付勢する
ためのスプリングなどの弾性部材１２は上記第１
圧力室１１ａおよび第２圧力室１１ｂへ択一的に
介装されるが、その場合、図示例のように、弾性
部材１２として圧縮コイルスプリングを用い、こ
れを第２圧力室１１ｂへ介装した場合には、ピス
トン６ないし弁体４ａ，５ａが常時往動方向へ付
勢されるため、第１図に実線で示すように、上部
弁機構４が閉、下部弁機構５が開となつて第１流
路３ａと第３流路３ｃとが連通され、いわゆるノ
ーマルオープン状態となる。これに対し、上記弾
性部材１２を第１圧力室１１ａに介装した場合に
は、第１図に仮想線で示すようにその付勢によつ
て、下部弁機構５が閉、上部弁機構４が開となつ
て第２流路３ｂと第３流路３ｃとが連通され、い
わゆるノーマルクローズ状態となる。上記した二
つの状態のうち、いずれに設定するかは、安全サ
イドがいずれにあるかによつて決定される。な
お、弾性部材１２を設置する場合には、上記ピス
トン６の凹入部９ａ，９ｂが、コイルスプリング
の端部を位置決めするのに役立つ。

つぎに制御部８は、制御用弁箱１３の内部に所
定の機構を内蔵してなる。すなわち、弁箱１３は
筒状壁１３ａの中間部に仕切壁１４を備え、この
仕切壁１４によつて第１室１５と第２室１６とが
区画形成される。そして、第１室１５の内壁面の
一部にねじ部１７が設けられ、このねじ部１７に
螺入出自在に螺合された筒状の位置決め部材１８
の下端中央部に弁座１９が形成される。また、筒
状壁１３ａの上端部に蓋体を兼用する回動部材２
０が回動自在に設けられ、この回動部材２０の内
面に下向きに突設された複数本のピン２１が、上
記位置決め部材１８の複数箇所に形成された縦孔
２２に摺動自在に嵌入される。したがつて、回動
部材２０の外周に設けられたハンドル２３を手で
持つて、この回動部材２０を正または逆方向に所
定角度回動させることにより、上記位置決め部材
１８が正または逆方向に回動されつつ、上下に変
位される。なお、回動部材２０の近傍の筒状壁１
３ａにはブラケツト２４が突設され、このブラケ
ツト２４にストツパビス２５が設けられる。

また、上記第１室１５および第２室１６を挿通
して設けられた制御用ロツド２６は、上記ピスト
ン６に連結された下部ロツド２６ａおよび上記回
動部材２０を貫通する上部ロツド２６ｂを弁箱内
部で連結してなり、この連結部において、弁箱１
３の第１室１５と第２室１６とを相互に連通する
通孔２７が形成される。そして上記第１室１５に
おいては、上部ロツド２６ｂに筒状の可動弁部材
２８が密閉摺動自在に外嵌されており、この可動
弁部材２８に、上記通孔２７の第１室側ポート２
７ａを開閉するための第１弁部２８ａと、上記位
置決め部材１８の弁座１９に対応する第２弁部２
８ｂとが設けられる一方、上部ロツド２６ｂにお
ける上記第１室側ポート２７ａの直下位に段付部
２９ａが形成されるとともに、この段付部２９ａ
に対して常時可動弁部材２８を押付けるスプリン
グ２９ｂが、この可動弁部材２８と上記回動部材
２０との間に介装される。これら段付部２９ａお
よびスプリング２９ｂは可動弁部材２８の位置決
め機構２９を構成し、可動弁部材２８の第２弁部
２８ｂが位置決め部材１８の弁座１９に当接して
いないときには、この位置決め機構２９の作用に
より、上記第１室側ポート２７ａが可動弁部材２
８の第１弁部２８ａによつて閉じられるように設
定される。

ここにおいて、上記第１室１５は位置決め部材
１８の弁座１９によつて上部区画室１５ａと下部
区画室１５ｂに二分され、各区画室１５ａ，１５
ｂに対応する筒状壁１３ａの所定部位にそれぞれ
給排圧ポートＣ，Ｄが設けられ、また、上記第２
室１６に対応する筒状壁１３ａの所定部位にも給
排圧ポートＥが設けられる。

弁体４ａ，４ｂを中間位置に設定して三つの流
路３ａ，３ｂ，３ｃを相互に連通させるときは、
次の手順による。

第７図に示すように、ノーマルオープンに設定
されているときには、給排圧ポートＤとＡを配管
３１によつて接続し、この状態で、弁体４ａ，４
ｂの位置つまり、上部弁機構４および下部弁機構
５の弁開度を所望のものとするために、ハンドル
２３を操作して回動部材２０を一定角度だけ正ま
たは逆方向に回動させ、これによつて位置決め部
材１８を、たとえば、第２図中矢印Ｐで示すよう
に、上記開度に応じた位置まで変位させる。これ
によつて、可動弁部材２８の第２弁部２８ｂと位
置決め部材１８の弁座１９との間に通路イが形成
される。

この状態から給排圧ポートＣに給圧すると、そ
の流体圧が上部区画室１５ａ、通路イ、下部区画
室１５ｂ、給排圧ポートＤ、配管３１および給排
圧ポートＡをこの順に通つて第１圧力室１１ａに
入るので、ピストン６および弁体４ａ，５ａが弾
性部材１２の付勢に抗して押下げられ、これによ
つて上部弁機構４が開放される。このようなピス
トン６および弁体４ａ，５ａの下降に伴い、制御
用ロツド２６が下降し、これに追従して可動弁部
材２８が第５図中矢印Ｑのように下降するが、可
動弁部材２８の第２弁部２８ｂが位置決め部材１
８の弁座１９に当接した時点では、同図のよう
に、上部区画室１５ａと下部区画室１５ｂとが遮
断され、第１圧力室１１ａへの給圧が停止され
る。そのため、ピストン６および弁体４ａ，５ａ
の下降が停止し、これらはその中間位置に保持さ
れて、三つの流路３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連通
される。なお、上記第２弁部２８ｂと弁座１９と
が当接した時点において、第１圧力室１１ａに過
剰圧が作用した場合には、第６図中矢印Ｒのよう
に、制御用ロツド２６が弾性部材１２の付勢に抗
して下降するが、このとき可動弁部材２８が位置
決め部材１８によつて位置決めされている関係
上、通孔２７の第１室側ポート２７ａが下部区画
室１５ｂに開放され、これによつて、上記第１圧
力室１１ａの余剰圧が給排圧ポートＡ、配管３
１、給排圧ポートＤおよび下部区画室１５ｂを逆
流し、さらに、第１室側ポート２７ａ、通孔２
７、第２室側ポート２７ｂ、第２室１６および給
排圧ポートＥをこの順に通つて大気中へ放出され
る。こうして余剰圧が放出されると、弾性部材１
２の付勢によつて、弁体４ａ，５ａが適正位置に
設定される（第５図参照）。

一方、第８図に示されるように、ノーマルクロ
ーズに設定されているときには、給排圧ポートＤ
と給排圧ポートＢとを配管３２によつて接続し、
給排圧ポートＥに給圧するのである。この場合に
は当初、通孔２７の第１室側ポート２７ａが、た
とえば第６図のように、下部区画室１５ｂに開放
されているため、シリンダ７の第２圧力室１１ｂ
へは配管３２を通して第１室１５から送圧され、
この送圧によつてピストン６および弁体４ａ，５
ａが上昇されると、第５図のように、可動弁部材
２８の第１弁部２８ａによつて通孔２７の第１室
側ポート２７ａが閉じられるので、これによつて
第２圧力室１１ｂへの送圧が停止され、弁体４
ａ，５ａが所定位置に設定されて、各流路３ａ，
３ｂ，３ｃが相互に連通される。また、第２圧力
室１１ｂに対して過剰圧が供給されたときには、
その過剰分に見合う量だけ余分に制御用ロツド２
６が押上げられるので、それに伴つて、たとえば
第２図に示されるような通路イが形成され、この
通路イを通して余剰圧が給排圧ポートＣより大気
中へ放出される。したがつて、弁体４ａ，５ａが
適正な位置に設定されることになる。

以上説明したような制御方法を採つた場合、弁
体４ａ，５ａはその上下限および中間の各位置を
とり得るだけであり、ハンドル２３を操作する場
合以外においては、弁体４ａ，５ａを中間位置か
ら上限または下限に設定することはできない。つ
まり、各流路３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連通して
いる状態から、瞬時に第２流路３ｂおよび第３流
路３ｃの相互間のみが連通する状態に切換えた
り、第１流路３ａおよび第３流路３ｃの相互間の
みが連通する状態に切換えることは不可能であ
る。

しかるに、上記の制御装置１の流路変換に本考
案の流体圧回路変換素子を利用すれば、上述の瞬
時の切換が可能となる。以下、その実施例を図面
にしたがつて説明する。

第２図において、流体圧回路変換素子４０は、
その筒形ケース４１の内部が仕切板４２によつて
第１室４３と第２室４４とに二分され、これら第
１室４３および第２室４４にそれぞれ第１ピスト
ン４５および第２ピストン４６が各別に内装され
るとともに、これら各ピストン４５，４６の受圧
面４５ａ，４６ａにそれぞれ対向する上記ケース
４１の両端壁に、それぞれ一対ずつの第１給排圧
ポートＦ，Ｇと第２給排圧ポートＨ，Ｉが設けら
れる。また、第２ピストン４６はその軸心位置に
貫通状の弁孔４９が形成され、この弁孔４９にお
ける背面側の開口部および上記受圧面４６ａ側の
開口部にそれぞれ第１弁座部５０ａおよび第２弁
座部５０ｂが設けられる一方、上記第１ピストン
４５に一体形成された軸部４５ｂが第２室４４内
に突出されて、その先端に、上記第１弁座部５０
ａに対応する第１弁体５１ａが設けられ、また、
上記弁孔４９内に、第２弁座部５０ｂに対応する
第２弁体５１ｂが設けられる。

ここにおいて、第１ピストン４５および第２ピ
ストン４６と仕切板４２の各相互間にスプリング
５２，５３が介装されて、両ピストン４５，４６
が相反する方向に付勢され、これにより、自然状
態では第１弁座部５０ａと第１弁体５１ａとが開
放されている。また、第１ピストン４６および第
２弁体５１ｂの相互間にスプリング５４が介装さ
れて、この第２弁体５１ｂが閉動方向に付勢され
る。その場合自然状態では、第２弁体５１ｂの先
端面がケース４１の端壁内面に当たつて、上記付
勢にもかかわらず、第２弁座５０ｂと第２弁体５
１ｂとの相互間は開放さている。さらに、第１ピ
ストン４５の軸部４５ｂには、この第１ピストン
４５の受圧面４５ａ部と第２室４４とを連通する
通孔５５が形成され、第２ピストン４６には、そ
の外周面部と第１弁座部５０ａとの間にわたる連
通孔５６が形成され、また、第２弁体５１ｂに
も、この第２弁体５１ｂによつて区画される上記
弁孔４９内の二つの区画室を連通する連通孔５７
が形成される。そして、上記連通孔５６に対応す
る第３給排圧ポートＪがケース４１の周壁に設け
られる。

なお、第２図において、５８は切換弁、５９は
送圧用コンプレツサ、６０は盲蓋を示す。

以上において、この流体圧回路変換素子４０に
上述の作用を行わせるには、第２図のように、制
御装置１がノーマルオープンに設定されている場
合、配管６１，６２，６３により給排圧ポートＣ
とＧ，ＤとＪ，ＡとＩがそれぞれ接続される一
方、配管６４，６５によつて給排圧ポートＦとＨ
が切換弁５８に接続される。

この状態において、切換弁５８が中立位置に設
定されているとき、第２図から明らかなように、
流体圧回路変換素子４０における給排圧ポートＦ
とＩが通孔５５、弁孔４９、連通孔５７によつて
連通される関係上、シリンダ７の第１圧力室１１
ａが大気に開放され、弁体４ａ，５ａが弾性部材
１２の付勢によつてその上限に設定されて、上部
弁機構４が閉塞される。したがつて、第１流路３
ａおよび第３流路３ｃの相互間のみが連通され
る。

つぎに、弁体４ａ，５ａを所望の中間位置に設
定するときは、上述のように位置決め部材１８を
所定のレベルに変位させた後、切換弁５８を第１
位置Ｐ１に設定する。これにより、給排圧ポート
Ｆから送圧された流体圧が第１ピストン４５の受
圧面４５ａに作用し、この第１ピストン４５を第
３図中矢印Ｓのように下動させる。このため、そ
の第１弁体５１ａが第１弁座部５０ａを閉じ、上
記流体圧は給排圧ポートＣおよび配管６１を通し
て給排圧ポートＣに入る。一方、給排圧ポートＪ
とＩは、連通孔５６、弁孔４９および連通孔５７
によつて連通されているため、給排圧ポートＤと
Ａは連通されている。したがつて、上述したとこ
ろと同様にして弁体４ａ，５ａが所定の中間位置
に設定され、各流路３ａ，３ｂ，３ｃが相互に連
通される。

この状態から、下部弁機構５を閉じる必要が生
じた場合には、切換弁５８を第２位置Ｐ２に設定
し給排圧ポートＨに送圧する。これにより、第４
図のように、給排圧ポートＦから送圧された流体
圧が第２ピストン４６の受圧面４６ａに作用し、
この第２ピストン４６を第４図中矢印Ｔのように
上動させる。このため、第２弁座部５０ｂと第２
弁体５１ｂとの押合いによつてこれが閉じられ、
シリンダ７の第１圧力室１１ａへは、給排圧ポー
トＩおよび配管６３を通して直接流体圧が送給さ
れることになり、弁体４ａ，５ａが弾性部材１２
の塑性に抗してその下限まで移動され、下部弁機
構５が閉じられる。

これに対し、制御装置１がノーマルクローズに
設定されている場合は、第９図のように、配管６
６，６７，６８によつて給排圧ポートＥとＧ，Ｄ
とＪ，ＢとＩをそれぞれ接続する。この場合の作
用は上述したところから明らかであるのでその詳
細は省略する。

以上のように、本考案の流体圧回路変換素子
は、流体圧の給排系と該流体圧による動作系とを
結ぶ第１と第２の２本の圧流体流路間に介装し
て、かつこの介装状態において動作系との間に第
３の圧流体流路を接続して内部にこれら３本の流
路を結ぶ圧流体回路を構成できると共に、これら
３本の流路のの接続状態が異なる３種の回路形態
に変換することができ、しかもこの変換がそれ自
体の駆動手段を要さずに給排系における上記第１
と第２の圧流体流路の給排圧・停止の切換えに応
じて自動的になされるものであり、加えて上記の
回路変換機構が筒形ケース内にコンパクトに組み
込まれて独立した一つの素子として取扱うことが
でき、この変換回路形態を適用し得る種々の流体
圧制御機構に簡単に組み付けることが可能であ
る。従つて、この素子によれば、即存の流体圧制
御方式における装置構成の簡素化ならびに切換弁
等の駆動制御機構の簡略化を図り得ると共に、こ
の回路変換機能を利用して独得な動作あるいは複
雑な動作を行わせる新たな流体圧制御方式を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は三位置切換弁５及び制御装置を示す一
部切欠側面図、第２図は本考案の流体圧回路変換
素子を上記制御装置に付設した状態を示す縦断側
面図、第３図及び第４図は流体圧回路変換素子の
作動を説明するための縦断側面図、第５図および
第６図は制御装置の作動を説明するための要部縦
断側面図、第７図はノーマルオープン時の配管系
統図、第８図および第９図はノーマルクローズ時
の配管系統図である。 ４０……流体圧回路変換素子、４１……筒形ケ
ース、４３……第１室、４４……第２室、４５…
…第１ピストン、４５ａ……第１ピストンの受圧
面、４５ｂ……軸部、４６……第２ピストン、４
６ａ……第２ピストンの受圧面、４９……弁孔、
５０ａ……第１弁座部、５０ｂ……第２弁座部、
５１ａ……第１弁体、５１ｂ……第２弁体、５
２，５３，５４……スプリング、５５……通孔、
５６……連通孔、Ｆ，Ｇ……第１給排圧ポート、
Ｈ，Ｉ……第２給排圧ポート、Ｊ……第３給排圧
ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 筒形ケース内が第１ピストンを内装する第１室
   と第２ピストンを内装する第２室とに区画され、
   上記両ピストンの各受圧面に対向する上記ケース
   端壁にそれぞれ一対の第１給排圧ポートと第２給
   排圧ポートが形成され、且つ上記両ピストンが相
   反方向に常時付勢され、上記第１ピストンは第２
   室内へ突入して先端が第１弁体を構成する軸部を
   備えると共に、その受圧面より軸部を通して第２
   室内に常時連通する通孔が形成される一方、上記
   第２ピストンには、背面側開口部に上記第１弁体
   に対応する第１弁座部を有して受圧面側開口部に
   第２弁座部を有する弁孔が貫設されると共に、そ
   の外周面と上記弁孔とを連通する連通孔が穿設さ
   れ、上記ケースの第２室側周壁に上記連通孔に臨
   む第３給排圧ポートが形成され、また上記弁孔内
   に第２弁座部に対応する第２弁体が常時閉動方向
   に付勢されて装填され、この第２弁体は第２ピス
   トンがケース端壁に接する位置において先端を該
   端壁に当接することにより開弁状態に保持される
   ように構成されてなる流体圧回路変換素子。