JPH0641024Y2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、エアバランサの単動シリンダへ圧縮空気を供
給する圧力制御弁に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の圧力制御弁は、第４図に示す如く、図示
略のエアバランサの単動シリンダ側へ連通する負荷流路
30と、圧縮空気が供給される供給流路31と、大気開放の
排出流路32とを開口する弁孔33に、スプール弁体34を摺
動自在に嵌挿し、弁孔33のスプール弁体34一端に区画形
成した第１圧力室35へ図示しない圧力調整弁により設定
圧力を調整自在にした圧縮空気を導入し、弁孔33のスプ
ール弁体34他端に区画形成した第２圧力室36へ負荷流路
30からの圧縮空気を導入している。スプール弁体34は第
１圧力室35と第２圧力室36の圧力に基づく作用力が平衡
するよう左右に移動してそのランド部34Aにより負荷流
路30を排出流路32や供給流路31に連通し、両作用力が平
衡すればランド部34で負荷流路30を閉じて負荷流路30に
第１圧力室35内と等しい圧力を得るようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、かかる構成では、スプール弁体34の移動に応
じてランド部34Aが負荷流路30と排出流路32を連通した
り負荷流路30と供給流路31を連通したりする際、スプー
ル弁体34のランド部34Aと軸部34Bとが連設する端面は略
直角に形成されているので、スプール弁体34には軸方向
摺動に対向する流体力が発生し、流体力が作用する分だ
けスプール弁体34を軸方向摺動させる作用力を大きくし
なければならないことからスプール弁体34の操作性が悪
くエアバランサを軽やかに作動できない問題点があっ
た。

本考案は、かかる問題点を解決するもので、スプール弁
体に作用する流体力を低減してスプール弁体の操作性を
向上した圧力制御弁を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本考案は、エアバランサの単動シリンダへ負
荷に抗する圧縮空気を供給する圧力制御弁であって、弁
本体内にスプール弁体を摺動自在に嵌挿する弁孔を設
け、弁孔には単動シリンダ側へ連通する負荷流路と、負
荷流路の一側へ軸方向に間隔を有して圧縮空気が供給さ
れる供給流路と、負荷流路の他端へ軸方向に間隔を有し
て大気開放する排出流路とを開口して設け、弁孔へスプ
ール弁体を摺動自在に嵌挿することで弁孔の負荷流路開
口個所より供給流路開口個所側のスプール弁体一端に設
定圧力を調整自在にした圧力調整弁をへて供給流路側か
ら圧縮空気を導入する第１圧力室を区画形成すると共
に、弁孔の負荷流路開口個所より排出流路開口個所側の
スプール弁体他端に負荷流路に連通する第２圧力室を区
画形成し、スプール弁体は弁孔と摺動するランド部と、
ランド部両側に連設してランド部より小径の軸部を備
え、第１圧力室と第２圧力室の圧力に基づく作用力が平
衡作用することで負荷流路の弁孔への開口をランド部に
より閉塞して各流路間を遮断する第１位置と、第２圧力
室の圧力に基づく作用力が第１圧力室の圧力に基づく作
用力より大きいことでランド部が弁孔の負荷流路開口個
所と供給流路開口個所との間に軸方向摺動して負荷流路
と排出流路間が連通し供給流路を遮断する第２位置と、
第２圧力室の圧力に基づく作用力が第１圧力室の圧力に
基づく作用力より小さいことでランド部が弁孔の負荷流
路開口個所と排出流路開口個所との間に軸方向摺動して
負荷流路と供給流路間が連通し排出流路を遮断する第３
位置とを有し、スプール弁体のランド部には両軸部との
連設端面にこの端面から漸次縮径状に窪ませた環境の窪
み部を設け、弁本体には、ばねにより負荷流路を遮断す
るよう付勢されると共に、パイロット圧力の付与により
ばねの付勢に抗して負荷流路を開く開閉弁を設置し、こ
の開閉弁へのパイロット圧力を、供給流路側から導くよ
うに構成している。

〔作用〕

かかる本考案の構成において、スプール弁体が第１位置
から第２位置および第３位置へ軸方向摺動する際、ラン
ド部の両軸部の連設端面にこの端面から窪ませた側に向
けて漸次縮径する形状に形成して設けた環状の窪み部に
より摺動に対向する流体力が低減される。このため、従
来弁に比し、小さな作用力でスプール弁体を軸方向摺動
させることができ、スプール弁体の操作性を向上するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図において、１は弁本体で、下方端面
1Aの第１図で右側に開口して圧縮空気源２側へ連通する
供給流路３と、下方端面1A左側に開口して大気開放する
排出流路４と、上方端面1B中央に開口して後述のエアバ
ランサにおける単動形のシリンダ側へ連通する負荷流路
５とをそれぞれ備えている。７は弁本体１内に設けた環
状スリーブで、各流路３、４、５と連通する複数の開口
孔7Aを軸方向に間隔を有して開口した弁孔６を設けてい
る。８は弁孔６へ摺動自在に嵌挿するスプール弁体で、
中立位置で負荷流路５との連通を開閉する大径の中央ラ
ンド部8Aと、中央ランド部8Aの両側端面から小径の軸部
8B、8Eに連設した大径の側方ランド部8C、8Dとを形成し
ている。９は軸部8B、8Eと中央ランド部8Aとの連設端面
を窪ませた環状の窪み部で、外周面9Aを端面から窪ませ
側に向けて漸次縮径した形状にしている。10および11は
弁孔６の側方開口を閉塞するよう弁本体１の左右各側面
1C、1Dに固設させた側板である。そして、弁孔６へスプ
ール弁体８を摺動自在に嵌挿することで弁孔６の負荷流
路５開口個所より供給流路３開口個所側のスプール弁体
８の一方の側方ランド部8Cと側板10とにより区画形成し
た第１圧力室12と、弁孔６の負荷流路５開口個所より排
出流路４開口個所側のスプール弁体８の他方の側方ラン
ド部8Dと側板11とにより区画形成した第２圧力室13を設
けている。第１圧力室12には、供給流路３を圧縮空気源
２へ通じさせる流路から、設定圧力を調整自在とする圧
力制御弁14をへて圧縮空気を側板10に貫通した制御流路
15を介し導くと共に、第２圧力室13には負荷流路５から
の圧縮空気を弁本体１に設けた分岐流路16を介して導い
ている。17、18は各圧力室12、13に収装してスプール弁
体８を中心位置に付勢するばねである。そして、スプー
ル弁体８は第１圧力室12と第２圧力室13の圧力に基づく
作用力が平衡作用することで、負荷流路５の弁孔６への
開口を中央ランド部8Aにより閉塞して負荷流路５が供給
流路３および排出流路４と遮断する第１位置と、第２圧
力室13の圧力に基づく作用力が第１圧力室12の圧力に基
づく作用力より大きいことで中央ランド部8Aが弁孔６の
負荷流路５開口個所と供給流路３開口個所との間に軸方
向摺動して負荷流路５と排出流路４間が連通し供給流路
３を遮断する第２位置と、第２圧力室13の圧力に基づく
作用力が第１圧力室12の圧力に基づく作用力より小さい
ことで中央ランド部8Aが弁孔６の負荷流路５開口個所と
排出流路４開口個所との間に軸方向摺動して負荷流路５
と供給流路４間が連通し排出流路４を遮断する第３位置
とを有している。19は弁本体１の上方端面1Bに載置した
開閉弁で、下方に弁本体１の負荷流路５と連通する流入
路20と上方に後述するエアバランサのシリンダ側へ連通
する流出路22とをそれぞれ設けている。23は開閉弁19内
の流入路20と流出路22とを連通した摺動孔に摺動自在に
嵌挿した開閉弁体で開閉弁体23は一方の付勢ばね23Bの
ばね力により摺動孔の異径の連設段部により形成した弁
座23Aへ着座して流入出路20、22間を遮断するように付
勢して、供給流路３を圧縮空気源２へ通じさせる流路か
ら導くパイロット圧力が他方の開閉路23Cを介して導入
されることでばね23Bの付勢に抗して流入路20と流出路2
2間を連通するようにされている。21はエアバランサに
おける単動形のシリンダで、シリンダ21のヘッド側室21
Aは大気開放し、ロッド側室21Bは開閉弁19の流出口22と
連通して、チェイン24を介して接続されたバランス用ウ
ェイト25と平衡するようにロッド21Cを上下動させてい
る。

次にかかる構成の作動を説明する。

第１図ないし第３図は圧縮空気源２より圧縮空気が供給
されておらず、開閉路23Cにパイロット圧力が供給され
ていない状態で、開閉弁19は付勢ばね23Bのばね力で開
閉弁体23が弁座23Aに当接され、流入路20と流出路22間
を遮断していると共に、スプール弁体８がばね17、18の
ばね力で第１位置に保持され、中央ランド部8Aにより負
荷流路５を遮断して、シリンダ21のロッド側室21Bの圧
力とバランス用ウェイト25の作用力とがバランスした位
置に保持されている。

次に、圧力源２からの圧力流体が供給されて開閉弁19は
流入路20と流出路22間を連通し、スプール弁体８はバラ
ンス用ウェイト25の重量による負荷流路５より第２圧力
室13に導入する圧縮空気の圧力に基づく作用力と圧力調
整弁14により調整されて第１圧力室12に導入する圧縮空
気の圧力に基づく作用力およびばね17、18力とが平衡作
用して図示状態の第１位置にあり各流路間３、４、５間
を遮断している。この状態より作業者がバランス用ウェ
イト25を持ち上げると、負荷流路５の圧力が下降して第
２圧力室13の圧力に基づく作用力が第１圧力室12の圧力
に基づく作用力より小さくなり、スプール弁体８はばね
18力に抗して第３位置に軸方向摺動し供給流路３より負
荷流路５へ圧縮空気が供給される。そして、作業者がバ
ランス用ウェイト25を持ち上げた位置で離すことで負荷
流路５より第２圧力室13に導入する圧力に基づく作用力
が第１圧力室12の圧力に基づく作用力と略等しくなりス
プール弁体８はばね18力により図示状態の第１位置に復
帰する。また、図示状態より作業者がバランス用ウェイ
ト25を押し下げると、負荷流路５の圧力が上昇して第２
圧力室13の圧力に基づく作用力が第１圧力室12の圧力に
基づく作用力より大きくなり、スプール弁体８はばね17
力に抗して第２位置に軸方向摺動し排出流路４へ負荷流
路５の圧縮空気が排出される。そして、作業者がバラン
ス用ウェイト25を押し下げた位置で離すことで負荷流路
５より第２圧力室13に導入する圧力に基づく作用力が第
１圧力室12の圧力に基づく作用力と略等しくなりスプー
ル弁体８はばね17力により図示状態の第１位置に復帰摺
動する。また、バランス用ウェイト25の重量を変更させ
た際には、これに応じた圧力の圧縮空気を第１圧力室12
に導入するよう圧力調整弁14の設定圧力を調整するので
ある。

かかる作動において、スプール弁体８が負荷流路５が供
給流路３および排出流路４と遮断する第１位置から負荷
流路５と排出流路４間を連通し供給流路３を遮断する第
２位置および負荷流路５と供給流路３間を連通し排出流
路４を遮断する第３位置へ軸方向摺動する際、中央ラン
ド部8Aの軸部8B、8Eとの連設端面に外周面9Aを端面から
窪ませ側に向けて順次縮径する形状に形成して設けた環
状の窪み部９により摺動に対向する流体力を低減するこ
とができるため、従来弁に比し、小さな作用力でスプー
ル弁体８を軸方向摺動させることができてスプール弁体
８の操作性が向上され、バランスウェイト25の押し上
げ、押し下げを軽やかに行うことができる。

また、スプール弁体に作用する流体力を低減させるの
に、スプール弁体８の中央ランド部8Aの端面に窪み部９
を設けるだけの簡単な加工作業で従来のスプール弁体を
そのまま使用することができ、互換性をよくすることが
できる。

いま、窪み部９の外周面9Aの角度θを従来弁に相当する
90°、135°、150°の３種類の角度で実験したところ、
流体力の原因となる流体力係数が90°のものでは0.40、
135°のものでは0.18、150°のものでは0.16となり、角
度θの増加に伴ない流体力が減少されることが認められ
た。しかし、150°のものでは、中央ランド部8Aの窪み
部９外方が薄肉になり強度の低下が認められた。よって
一実施例の弁はθ＝135°にしている。

そして、供給流路３の上流側で配管がはずれる等して不
慮に圧力が大きく低下すると、第１圧力室７の圧力も同
様に低下して開閉弁19が無いときにはスプール弁体８が
排出側へ移動してバランスウェイト25が落下してしまう
が、本実施例では、開閉弁19が、そのパイロット圧力も
大きく低下することで開閉弁体23をばね23Bの付勢によ
り着座させるので、このような場合の、不慮のバランス
ウェイト25の落下を防止できて安全性を確保できる。

〔考案の効果〕

このように本考案によると、スプール弁体への流体力が
低減したことにより、従来弁に比し、小さな作用力でス
プール弁体を軸方向摺動することができ、スプール弁体
の操作性が向上して、エアバランサを軽やかに作動でき
る。

また、この操作性の向上はスプール弁体のランド部の端
面に窪み部を設けるだけの簡単な加工作業で実現でき、
従来のものとの互換性をよくすることができる。

さらに、供給流路の上流で、配管がはずれる等により不
慮に圧力が大きく低下しても、開閉弁が閉じることによ
りエアバランサの単動シリンダが負荷により落下作動す
ることが防止できて安全性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す圧力制御弁の縦断面
図、第２図はスプール弁体のランド部に形成された窪み
部の拡大断面図、第３図は本考案の圧力制御弁を用いた
流体アクチュエータ装置の回路図、第４図は従来の圧力
制御弁の縦断面図である。 １…弁本体、３…供給流路、４…排出流路、５…負荷流
路、６…弁孔、８…スプール弁体、8A…ランド部、8B、
8E…軸部、９…窪み部、9A…外周面、12…第１圧力室、
13…第２圧力室、14…圧力調整弁、19…開閉弁、21…単
動シリンダ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エアバランサの単動シリンダへ負荷に抗す
   る圧縮空気を供給する圧力制御弁であって、弁本体内に
   スプール弁体を摺動自在に嵌挿する弁孔を設け、弁孔に
   は単動シリンダ側へ連通する負荷流路と、負荷流路の一
   側へ軸方向に間隔を有して圧縮空気が供給される供給流
   路と、負荷流路の他端へ軸方向に間隔を有して大気開放
   する排出流路とを開口して設け、弁孔へスプール弁体を
   摺動自在に嵌挿することで弁孔の負荷流路開口個所より
   供給流路開口個所側のスプール弁体一端に設定圧力を調
   整自在にした圧力調整弁をへて供給流路側から圧縮空気
   を導入する第１圧力室を区画形成すると共に、弁孔の負
   荷流路開口個所より排出流路開口個所側のスプール弁体
   他端に負荷流路に連通する第２圧力室を区画形成し、ス
   プール弁体は弁孔と摺動するランド部と、ランド部両側
   に連設してランド部より小径の軸部を備え、第１圧力室
   と第２圧力室の圧力に基づく作用力が平衡作用すること
   で負荷流路の弁孔への開口をランド部により閉塞して各
   流路間を遮断する第１位置と、第２圧力室の圧力に基づ
   く作用力が第１圧力室の圧力に基づく作用力より大きい
   ことでランド部が弁孔の負荷流路開口個所と供給流路開
   口個所との間に軸方向摺動して負荷流路と排出流路間が
   連通し供給流路を遮断する第２位置と、第２圧力室の圧
   力に基づく作用力が第１圧力室の圧力に基づく作用力よ
   り小さいことでランド部が弁孔の負荷流路開口個所と排
   出流路開口個所との間に軸方向摺動して負荷流路と供給
   流路間が連通し排出流路を遮断する第３位置とを有し、
   スプール弁体のランド部には両軸部との連設端面にこの
   端面から漸次縮径状に窪ませた環境の窪み部を設け、弁
   本体には、ばねにより負荷流路を遮断するよう付勢され
   ると共に、パイロット圧力の付与によりばねの付勢に抗
   して負荷流路を開く開閉弁を設置し、この開閉弁へのパ
   イロット圧力を、供給流路側から導いて成る圧力制御
   弁。