JPH0518536Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は方向切換制御弁に関し、一層詳細に
は、スプール式切換弁において、スプールの移動
を行う駆動源に速度切換用のピストンを装着し当
該ピストンの作用によりアクチユエータの始動を
行う際、迅速且つ可及的に衝撃を少なくするよう
に構成した方向切換制御弁に関する。

［従来の技術］ 従来から、流体圧により作動するアクチユエー
タへの流体の流れ方向と制御する切換弁としてス
プール式方向切換制御弁が利用されている。この
スプール式方向切換制御弁はバルブの内周壁面に
摺動自在に当接するランドを有するスプールを、
当該スプールの軸方向に移動させることにより流
体の流路を開閉させて流体の流れ方向を制御し、
前記アクチユエータの始動、停止並びに運動方向
の切換を行うものである。

そこで、前記のようなスプール式方向切換制御
弁において、スプールを移動させる方法としては
種々のものがあるが、流体圧、例えば、油圧を利
用するものがある。この場合、前記スプール式方
向切換制御弁の一組のポートには圧油供給排出用
管路が接続され且つ当該管路には電磁式切換弁が
介装され、特に、この電磁式切換弁に対応して圧
油の流量を調節するための流量調整弁が設けられ
ているのが一般的である。すなわち、前記流量調
整弁の作用下に圧油の流量制御を行い、前記スプ
ールの移動速度の調整が行われる。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、前記のように構成される方向切換制
御弁では、アクチユエータの制御を行う場合、ス
プールの移動速度は前記流量調整弁での事前の調
整によるだけでスプールは始動してから停止する
まで一定の速度で駆動されている。その際、前記
方向切換制御弁では一対の圧油の流入・流出ポー
トを閉塞する時、前記流入・流出ポートの間の摺
動面にランド外周が密接することによつてシール
機能を果たしているため、当該密接部分、すなわ
ち、ラツプ部位の存在が必要とされる。このよう
なラツプ部位の存在によつてスプールの移動速度
が遅いと、前記ラツプ部位をスプールが通過する
間、アクチユエータには圧油の送給がなされなく
なるためにアクチユエータが始動するまでのタイ
ムラグが大きくなり、結局、動作の応答性が悪く
なるという欠点が指摘されている。

これに対して、前記流量調整弁を操作してスプ
ールの移動速度を速くしようとすると、前記タイ
ムラグは小さくなるが、一方、アクチユエータへ
急速に圧油の送給が行われるため、アクチユエー
タ自体その始動時に相当な衝撃を生起するという
難点が露呈している。

そこで、本考案は前記の不都合を克服するため
になされたものであつて、本体１１の内周壁部に
摺動自在に配設される速度切換用ピストン２６を
スプール２８の一側に設け、スプール２８のラン
ドがラツプ部位を通過する寸前の位置まで前記速
度切換用ピストン２６の作用下にスプール２８を
高速で始動し、アクチユエータへの圧油の流入・
流出ポート４６，４８が連通される直前から前記
速度切換用ピストン２６の作用によりスプール２
８の移動速度を微速に制御して当該流入・流出ポ
ート４６，４８を連通させた後に、第２速として
スプール２８が再度高速移動を行えるように構成
してアクチユエータの迅速且つ衝撃のない始動を
可能にした方向切換制御弁を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本考案は、本体
内部に配設されたスプールを圧力流体の流路を切
り換えることにより変位させてアクチユエータの
駆動制御を行う方向切換制御弁において、 前記本体の内部で摺動変位して始動時に前進方
向に高速で変位するピストンと、 前記ピストンに当接し前記スプールの一端側に
設けた速度切換用ピストンと、 前記速度切換用ピストンを収装する弁室から導
出される圧力流体の流量制御を行う流量制御弁
と、 前記ピストンに対して圧力流体を供給遮断する
切換弁と、 を含み、前記切換弁の切換動作下に前記ピストン
に圧力流体を供給することにより速度切換用ピス
トンを押圧して所定の速度で前記スプールを移動
せしめてアクチユエータへのポートを開成し、次
いで、流量制御弁の絞り作用下に前記所定の速度
よりも遅い速度でスプールを変位させて前記アク
チユエータに対するポートの開成度を拡大するこ
とにより該アクチユエータの駆動制御を行うこと
を特徴とする。

［作用］ 本考案に係る方向切換制御弁では、本体１１の
内周壁部に摺動自在に配設される速度切換用ピス
トン２６がスプール２８の一側に設けられてい
る。そこで、切換弁５２の切換動作下にピストン
２０に圧力流体を供給することにより該ピストン
２０は速度切換用ピストン２６を押圧し、この速
度切換用ピストン２６の作用下に前記スプール２
８のランドがラツプ部位を通過する寸前の位置ま
で前記スプール２８を高速で始動させる。一方、
前記速度切換用ピストン２６は、アクチユエータ
への圧油の流入・流出ポート４６，４８が連通さ
れる直前からスプール２８の移動速度を微速に制
御して当該流入・流出ポート４６，４８を連通さ
せた後に、第２速としてスプール２８が再度高速
移動を行えるよう制御する。この結果、アクチユ
エータの迅速且つ衝撃のない始動を可能にする。

［実施例］ 次に、本考案に係る方向切換制御弁について好
適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以
下詳細に説明する。

第１図乃至第３図において、参照符号１０は本
考案に係る方向切換制御弁を示し、この方向切換
制御弁１０の本体１１の内部には駆動室１２およ
び流路切換室１４が画成されると共に、前記駆動
室１２の内部には第１のピストン１６が摺動自在
に配置される。当該第１ピストン１６の軸方向に
貫通して孔部１８が形成され、前記孔部１８に摺
動自在な第２のピストン２０の一端部側が嵌合さ
れる。前記第２ピストン２０の他端部側は前記駆
動室１２の一端部側にあつて端面１０ａに指向し
て延在する室２２の内部に摺動自在に嵌合してい
る。

前記ピストン２０には、室２３が画成され、こ
の室２３にはストツパ２５および前記ストツパ２
５に一端部が係合するコイルスプリング２７が配
設されている。このコイルスプリング２７はスト
ツパ２５に対してピストン２０を所定の位置に位
置決めするためのものである。前記ストツパ２５
には外部から調整可能なロツド２１が螺合する。
従つて、前記ロツド２１の螺回動作によつて、ス
トツパ２５はその軸線方向に変位可能であること
が容易に諒解されよう。

一方、前記第１ピストン１６の一端部には周回
する突起部１６ａが形成され、これによつて凹部
が画成される。前記突起部１６ａには直径方向に
貫通する孔部２４が形成されている。

前記突起部１６ａの内部には速度切換用ピスト
ン２６が配置される。当該速度切換用ピストン２
６の一端部側は前記第１ピストン１６の内面部と
当接し他端部側にはその外周部に複数個の切欠部
２６ａが形成されると共に、前記流路切換室１４
から突出延在しているスプール２８の一端部に結
合されている。なお、本体１１にはその軸線に沿
って前記速度切換用ピストン２６が、後述するよ
うに、矢印Ａ方向に移動した時に嵌入する凹部３
０が形成されている。

一方、前記流路切換室１４にはスプール２８が
配設され、当該スプール２８は流路の開閉を行う
ための第１のランド３２、第２のランド３４およ
び圧力室を形成するための第３のランド３６と第
４のランド３８を有する。前記第３ランド３６と
本体１１によつて第１の圧力室３７が画成され、
前記第４ランド３８と本体１１によつて第２の圧
力室３９が画成される。なお、当該第２圧力室３
９にはストツパ４１として機能し、外部より位置
調整可能なねじの端部が臨入している。前記流路
切換室１４には第１の流入ポート４０、タンクポ
ート４２、第２の流入ポート４４および第１の流
出ポート４６と第２の流出ポート４８が形成さ
れ、夫々のポート４０，４２，４４，４６および
４８は外部管路と液密に接続されている。

本体１１は以上のように構成されるものであ
り、次にその配管系について説明する。

第１図乃至第３図において、参照符号５０は圧
力流体用供給源を示しており、前記供給源５０か
ら第１の電磁切換弁５２に管路５４が接続され、
前記第１電磁切換弁５２からはさらに管路５４ａ
が室２２に接続している。また、前記管路５４か
らは管路５６が分岐し、前記管路５６は第２の電
磁切換弁６０に接続され、当該第２電磁切換弁６
０からは管路５６ａが前記駆動室１２の図におい
て左側部に連通する孔部と接続すると共に、その
途上から分岐して第１圧力室３７に連通する孔部
にも接続されている。

一方、前記第２電磁切換弁６０には管路５８の
一端側が接続され当該管路５８の他端側は可変絞
り弁６４を介して凹部３０に連通している。さら
に、当該管路５８からは管路５８ａが分岐しこの
管路５８ａは前記駆動室１２の右側部に連通する
孔部と連通されている。

また、前記管路５４と共に前記供給源５０には
管路６６および管路６８の一端が接続され、前記
管路６６の他端は第１流入ポート４０に連通する
孔部に接続する。一方、前記管路６８は第３の電
磁切換弁７０に接続され、前記第３電磁切換弁７
０からは管路６８ａが可変絞り弁７２を介して圧
力室３９に連通している。この場合、前記管路６
８からは管路７４が分岐し、前記第２流入ポート
４４から連通する孔部に接続する。なお、前記タ
ンクポート４２には圧力流体をタンク７５に回収
するための管路７８が接続されている。

そして、前記第１流出ポート４６からは管路８
０が、また、前記第２流出ポート４８からは管路
８２が夫々アクチユエータ８４に接続される。す
なわち、管路８０は前記アクチユエータ８４の内
部に摺動自在に嵌合されるピストン８６および当
該ピストン８６の摺動移動に伴つて移動するピス
トンロツド８８を、図において矢印Ａ方向に摺動
させるために、前記アクチユエータ８４の一方の
端部に接続し、また、前記管路８２は前記ピスト
ン８６およびピストンロツド８８を、矢印Ｂ方向
に移動させるために、前記アクチユエータ８４の
他端部に接続している。

なお、第１の圧力室３７と第２の圧力室３９の
有効受圧面積は、スプール２８の小径部の断面積
だけ第１の圧力室３７の面積が小さくなつてい
る。また、室２２の有効受圧面積は、スプール２
８の小径部の断面積よりも大きく、第２ピストン
２０の押圧力により該スプール２８を移動させ
る。さらに、駆動室１２における第１ピストン１
６の有効受圧面積は、スプール２８の大径部の断
面積よりも大きく、第１図の状態において、第１
ピストン１６の突起部１６ａが駆動室１２の右行
限に当接して該第１ピストン１６を押圧保持し、
一方、スプール２８の一側に設けられた速度切換
用ピストン２６の左端部が第１ピストン１６に当
接して該スプール２８の原点位置を保持してい
る。

本考案の実施例に係る方向切換制御弁１０は基
本的には以上のように構成されるものであり、次
にその作用並びに効果について説明する。

第１図は３つの電磁切換弁５２，６０および７
０がいずれも励磁されていない状態を示してお
り、この状態では供給源５０から供給される流
体、例えば、圧油は第１ピストン１６の一端面と
本体１１によつて形成される中空部との間、第１
圧力室３７、第１流入ポート４０、第２流入ポー
ト４４および第２圧力室３９に送油される。この
場合、スプール２８の存在の有無によつて、実質
的に第１圧力室３７側の第３ランド３６の受圧面
積より第２圧力室３９側の第４ランド３８の受圧
面積の方が大となる。従つて、第２圧力室３９に
送給された圧油はスプール２８自体を矢印Ｂ方向
へと変位させようとする。然しながら、前記のよ
うに、第１ピストン１６側の中空部には圧油が供
給され、この圧油によつて圧力が負荷される前記
第１ピストン１６とこのピストン１６と係合する
速度切換用ピストン２６とはスプール２８の前記
動作（矢印Ｂ方向への移行）を阻止する。結局、
このような状態ではスプール２８は変位せず、第
１流入ポート４０の圧油が第１流出ポート４６よ
り管路８０を介してアクチユエータ８４の前進側
に流入しないため、アクチユエータ８４の駆動は
なされない。これを、以下、原点位置という。

次に、前記の状態において、第１電磁切換弁５
２を励磁させると、供給源５０から供給される圧
油は室２２に送油され、その油圧によつて第２ピ
ストン２０が原点位置から矢印Ａ方向に移動し、
これによつて、第２ピストン２０はピストン２６
を押圧して矢印Ａ方向へと高速で変位させ、スプ
ール２８を高速で始動させる。そして、第１ラン
ド３２がラツプ部を通過し、第１流入ポート４０
と第１流出ポート４６が連通する寸前に前記速度
切換用ピストン２６の切欠部２６ａが凹部３０の
内周壁面によつて閉塞されるに至り、凹部３０内
の可変絞り弁６４によつてその流出量を制御され
る。このため、速度切換用ピストン２６の移動速
度は規制されることになる。すなわち、これによ
つて、前記スプール２８の移動速度が微速となつ
て緩衝作用が働き、前記第１流入ポート４０と第
１流出ポート４６の連通が緩やかに行われる。

次に、以上のように、一旦、低速で変位するア
クチユエータ８４の矢印Ａ方向への作動速度を再
び加速するために、スプール２８を前記の状態よ
りさらに矢印Ａ方向へ移動して第１流出ポート４
６の流路を広くし、アクチユエータ８４への流量
を多くする必要がある。そこで、前記アクチユエ
ータ８４の矢印Ａ方向への始動が円滑に行われた
後、第３電磁切換弁７０を励磁させ、第２圧力室
３９に貯留された圧油をタンク７５へ回収する。
これによつて、第２図に示すように、前記スプー
ル２８は第４ランド３８が第２のストツパ４１に
当接するまで矢印Ａ方向に移動する。この場合、
可変絞り弁７２の開度を予め所定範囲に調節する
ことによつて前記スプール２８の移動速度を選択
することができる。以上の作用により前記アクチ
ユエータ８４を同一方向に作動させるための圧油
の流量が増加し、前記アクチユエータ８４は矢印
Ａ方向に一挙に加速する。

次いで、前記アクチユエータ８４を後退動作、
すなわち、矢印Ｂ方向へ変位させる場合には、前
記第３電磁切換弁７０を非励磁にして第２圧力室
３９に圧油を送給すると共に、前記第１電磁切換
弁５２を非励磁にして室２２の圧油をタンク７５
へ回収する。これによつて、第１図に示した状態
に戻り、前記スプール２８は原点位置に復帰す
る。この時、第２ピストン２０はスプール２８の
移動に伴い速度切換用ピストン２６の押動作用下
に、第１図に示す位置に戻ることは謂うまでもな
い。この状態では前記アクチユエータ８４には送
油されることなく、従つて、前記アクチユエータ
８４は矢印Ａ方向へ移動した状態で停止してい
る。

次いで、第２電磁切換弁６０を励磁させ、前記
第１ピストン１６の左側にあつて当該第１ピスト
ン１６と本体１１によつて画成された中空部に貯
留された圧油をタンク７５へ回収すると共に、凹
部３０側に圧油を補給し第１ピストン１６を左行
（後進）させる。この結果、スプール２８を矢印
Ｂ方向へ移動させ、第３図に示すように、第２ラ
ンド３４によつて第２流入ポート４４と第２流出
ポート４８が連通して、前記アクチユエータ８４
を矢印Ｂ方向に後進させるよう圧油が送給され
る。この場合、第１ピストン１６は後進限で本体
１１の内壁に当接し、これに当接する速度切換用
ピストン２６によつてスプール２８の左行限が規
制される。

次に、本考案の方向切換制御弁１０と従来技術
の方向切換制御弁による流体の流量と時間の関係
の比較を第４図により説明する。

第４図において、点線Ｃは従来技術の方向切換
制御弁によつてアクチユエータに送給される流体
の流量と時間の関係を示しており、実線Ｄは本考
案の方向切換制御弁による前記流量と時間の関係
を示す。また、参照符号T₁およびT₂は夫々の方
向切換制御弁を始動してから実際にアクチユエー
タ８４が始動するまでのタイムラグを示してい
る。

従来技術においては、前記タイムラグT₁を小
さくすると急速に流量が増加し、図中、参照符号
C₁で示すように、流量が安定せず、このため、
アクチユエータの始動が衝撃的に行われる。そこ
で、アクチユエータの始動を衝撃なく行おうとす
ると、今度は前記タイムラグT₁が大きくなる。

一方、本考案の方向切換制御弁１０において
は、前記タイムラグT₂が極めて小さく、流量の
増加も円滑に行われ、第１の所定流量E₁に至る。
その後、再度流量を増加するに際しても従来技術
より短時間で第２の所定流量E₂に到達すること
になる。

以上のような作用によつて、アクチユエータ８
４はその矢印Ａ方向への始動時において、第１ラ
ンド３２がラツプ部位を通過する間はスプール２
８の移動が高速で行われ、その後微速に制御され
て前記アクチユエータ８４を構成するピストン８
６が緩やかに変位する。すなわち、切換弁を操作
してからアクチユエータが作動するまでのタイム
ラグが極小になつて円滑で迅速な作動を行うこと
ができるという利点がある。

次に、本考案の方向切換制御弁１０の第２の実
施例を第５図に示す。ここで、第５図において、
第１の実施例を示す第１図乃至第３図と同一の参
照符号は同一の構成要素を示すものであり、従つ
て、その詳細な説明は省略する。

第１の実施例において、第１ピストン１６はそ
の矢印Ｂ方向への移動によつてアクチユエータ８
４を後退させる方向へ圧油の流路を連通させてい
たが、第２の実施例においては当該第１ピストン
１６を割愛し、一方、第２圧力室３９に新たにコ
イルスプリング１００を配設し（必ずしも必要と
はしない）、当該コイルスプリング１００により
スプール２８を矢印Ｂ方向へと押圧している。こ
れと共に、第１圧力室３７側に当該第１圧力室３
７を画成する本体１１により段部１０２が形成さ
れ、当該段部１０２と第３ランド３６が当接する
ことによつてスプール２８の原点保持ができる。
従つて、前記第１ピストン１６は不要となり、そ
れを駆動させるために設けた第２電磁切換弁６０
およびそれに接続する管路５６と管路５６ａは不
要となる。また、この場合、管路５８の一端側は
第１電磁切換弁５２に接続され、さらに、第１圧
力室３７には、管路６６から分岐する管６６ａに
よつて圧油が送給されている。

以上のように構成することによつて、第２の実
施例においては、第１電磁切換弁５２と第３電磁
切換弁７０のみで所期の目的が達成される。

第５図は２つの電磁切換弁を作動させない状態
を示す。この状態で第１電磁切換弁５２を作動さ
せると、第２ピストン２０が矢印Ａ方向に摺動移
動し、これに伴つて速度切換用ピストン２６とス
プール２８が矢印Ａ方向に高速で移動する。

そして、第２ランド３４がラツプ部位を通過
し、タンクポート４２と第２流出ポート４８が連
通するとともに、第２ランド３４の右端が本体１
１とラツプする直前に速度切換用ピストン２６の
切欠部２６ａが凹部３０の内周壁面によつて閉塞
し、第１の実施例と同じ作用でスプール２８の移
動速度が微速に制御される。これによつて、第２
流出ポート４８はタンクポート４２と徐々にその
連通状態を拡大し前記アクチユエータ８４が矢印
Ａ方向に前進する。これと同時に、第１流入ポー
ト４０と第１流出ポート４６が連通され、前記ア
クチユエータ８４を矢印Ａ方向に移動させるため
の圧油が送給される。結局、前記アクチユエータ
８４は円滑に前進を開始し、以下、第１の実施例
と同じ作用で加速をする。そして、第５図に示す
ように、２つの電磁切換弁の作動を停止すると前
記アクチユエータ８４は後退を開始する。第２の
実施例の構成と作用は基本的には以上のようであ
り、本実施例によれば、その構成がより一層簡素
化し、このため、その製造コストが廉価にできる
という利点が得られる。

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、スプール２８
を押動させるためのピストン２０とスプール２８
との間に流体圧によつて速度を制御するための速
度切換用ピストン２６を設けることによりスプー
ル２８の移動速度をラツプ部位通過まで高速に
し、それ以後を微速に制御する。そして、アクチ
ユエータが始動を開始すると再度スプール２８を
高速で移動させ、前記アクチユエータを加速する
ように構成している。

そのため、スプール２８の移動当初の速度を高
速にしタイムラグを極小にすると共に、アクチユ
エータの始動時にはスプール２８の移動速度が微
細に制御されて前記アクチユエータの作動が迅速
且つ衝撃なく行われる。従つて、この方向切換制
御弁を、例えば、射出成形機の射出シリンダ等に
組み込めば、生産サイクルが一挙に短縮化され、
製品の品質も向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本考案に係る方向切換制御
弁の概略的構成を示す一部省略断面図、第４図は
本考案と従来技術を比較した時間と流量の関係を
示すグラフ、第５図は本考案に係る方向切換制御
弁における他の実施例を示す一部省略断面図であ
る。 １０……方向切換制御弁、１１……本体、１６
……第１ピストン、２０……第２ピストン、２６
……速度切換用ピストン、２８……スプール、５
０……供給源、５２，６０……電磁切換弁、６４
……可変絞り弁、７０……電磁切換弁、７２……
可変絞り弁、８４……アクチユエータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 本体内部に配設されたスプールを圧力流体の
   流路を切り換えることにより変位させてアクチ
   ユエータの駆動制御を行う方向切換制御弁にお
   いて、 前記本体１１の内部で摺動変位して始動時に
   前進方向に高速で変位するピストン２０と、 前記ピストン２０に当接し前記スプール２８
   の一端側に設けた速度切換用ピストン２６と、 前記速度切換用ピストン２６を収装する弁室
   から導出される圧力流体の流量制御を行う流量
   制御弁６４と、 前記ピストン２０に対して圧力流体を供給遮
   断する切換弁５２と、 を含み、前記切換弁５２の切換動作下に前記ピ
   ストン２０に圧力流体を供給することにより速
   度切換用ピストン２６を押圧して所定の速度で
   前記スプール２８を移動せしめてアクチユエー
   タへのポートを開成し、次いで、流量制御弁６
   ４の絞り作用下に前記所定の速度よりも遅い速
   度でスプール２８を変位させて前記アクチユエ
   ータに対するポートの開成度を拡大することに
   より該アクチユエータの駆動制御を行うことを
   特徴とする方向切換制御弁。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載の方向切
   換制御弁において、前記ピストン２０はその前
   進方向への変位を規制する流量設定可変のスト
   ツパ２５を有してなることを特徴とする方向切
   換制御弁。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   記載の方向切換制御弁において、本体１１の一
   方の端部に流量設定可変のストツパ４１を設け
   てなることを特徴とする方向切換制御弁。 (4) 実用新案登録請求の範囲第１項乃至第３のい
   ずれかに記載の方向切換制御弁において、前記
   スプール２８の原点位置の保持は、ピストン２
   ０と同軸上に係合する他のピストン１６または
   前記スプール２８の端部に配設されたコイルス
   プリング１００によつてなされることを特徴と
   する方向切換制御弁。