JPH10318424A - 間接作動形電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 間接作動形電磁弁の応答性を向上させる。 【解決手段】 主弁１２が軸方向に往復動自在に装着さ
れた弁ハウジング１０には、給気ポートＰに連通した小
径加圧室１４が形成され、この中には小径ピストン１５
が摺動自在に装着され、弁ハウジング１０に形成された
大径加圧室１７内には大径ピストン１８が摺動自在に装
着されている。給気ポートＰに連通する給気通路１６ａ
と大径加圧室１７に連通するパイロット通路３１とがパ
イロット弁２０により導通状態と遮断状態に設定され
る。給気通路１６ａとパイロット通路３１とが導通状態
となったときには、クイック排気弁３４により排気通路
３３が閉じられてパイロット通路３１が開かれ、給気通
路１６ａとパイロット通路３１との導通が遮断されたと
きには、大径加圧室１７と排気通路３３とが導通されて
パイロット通路３１が閉じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパイロット圧により
スプール形の主弁を駆動して流体の流れ方向を制御する
ようにした間接作動形電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気圧シリンダやエアモータなどのアク
チュエータの始動、停止および往復動を制御したり、空
気の供給、遮断や空気圧回路の切換などを制御するため
に使用される方向制御弁としては、方向制御弁の主弁を
パイロット弁により導かれた空気圧によって作動するよ
うにした間接作動形電磁弁がある。

【０００３】この間接作動形電磁弁には、流路切換用の
複数の弁体が設けられた主弁の両端に相互に外径が相違
したピストンを配置するようにしたものがある。このタ
イプの電磁弁にあっては、小径ピストンが収容された小
径加圧室に常に空気圧を供給することにより、主弁はパ
イロット弁をオンさせない状態では常に第１の位置に設
定される。一方、パイロット弁をオンさせることにより
大径ピストンが収容された大径ピストン室に空気圧を供
給すると、小径ピストンにより主弁に加えられる推力よ
りも大きな推力が大径ピストンにより逆方向に加えられ
ることになるので、主弁は第２の位置に設定される。そ
して、パイロット弁をオフさせて大径加圧室内の空気を
排出すると、主弁は小径ピストンに作用している圧力に
より第１の位置に復帰することになる。このようなタイ
プの間接作動形電磁弁としては、たとえば、実開平7-16
006 号公報に記載されるものがある。

【０００４】また、このような間接作動形電磁弁におい
て増幅用パイロット弁を設けるようにしたものが、たと
えば、特開平8-145230号公報に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この間接作動形電磁弁
にあっては、大径加圧室に空気圧が供給されて主弁が第
２の位置となっている状態から、大径ピスント室内の空
気圧を外部に排出して第１の位置に主弁を復帰させる際
には、パイロット弁をオンからオフに作動させて、大径
加圧室内の空気を排出することにより、第１ピストンを
加圧する圧縮空気によって主弁が第１の位置に戻される
ことになる。

【０００６】したがって、主弁を第１の位置に復帰させ
る際における主弁の応答性を向上させるには、大径ピス
ント室内の空気を迅速に外部に排出することが必要とな
る。従来の間接作動形電磁弁にあっては、電磁弁の小形
化を達成するために、排出用の流路の断面積を大きくす
ることができず、主弁の応答性に限度があった。

【０００７】本発明の目的は、間接作動形電磁弁の応答
性を向上させることにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明の間接作動形電磁弁は、
主弁を軸方向に摺動自在に収容する弁収容孔と、これに
それぞれ連通する給気ポート、排気ポートおよび出力ポ
ートが形成された弁ハウジングと、前記給気ポートに連
通させて形成された小径加圧室内に摺動自在に装着さ
れ、前記主弁の一端に配置される小径ピストンと、大径
加圧室内に摺動自在に装着され、前記主弁の他端に配置
される大径ピストンと、前記給気ポートに連通する給気
通路と前記大径加圧室に連通するパイロット通路とを導
通状態と遮断状態に設定するパイロット弁と、前記給気
通路と前記パイロット通路とが導通状態となったときに
は、前記パイロット通路に連通させて形成された排気通
路を閉じて前記パイロット通路を開く一方、前記給気通
路と前記パイロット通路との導通が遮断されたときに
は、前記大径加圧室と前記排気通路とを導通させて前記
パイロット通路を閉じるクイック排気弁とを有すること
を特徴とする。

【００１１】本発明にあっては、大径加圧室内の圧縮空
気を外部に排出して主弁を保持位置に向けて作動する際
には、クイック排気弁によりパイロット通路を閉じて大
径加圧室と排気通路とを連通状態とするので、大径加圧
室内の空気を迅速に外部に排出することができ、間接作
動形電磁弁の応答性を向上させることができる。これに
より、応答性を向上しつつ電磁弁のサイズの小形化を達
成することができ、さらには、パイロット弁を共通化
し、種々のサイズや容量の電磁弁を製造することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１〜図５は本発明の一実施の形態である
間接作動形電磁弁を示す図であり、弁ハウジング１０は
全体的にほぼ直方体形状となった主ブロック１０ａを有
し、この主ブロック１０ａの一端にはエンドブロック１
０ｂが取り付けられ、他端にはパイロットブロック１０
ｃが取り付けられている。このパイロットブロック１０
ｃには排気ブロック１０ｄが取り付けられるようになっ
ており、それぞれのブロック１０ａ〜１０ｄは金属によ
り形成されている。

【００１４】弁ハウジング１０には、長手方向に弁収容
孔１１が形成されるとともに、これに連通する給気ポー
トＰが図１の下面に開口して形成され、これの左右両側
にはそれぞれ弁収容孔１１に連通する排気ポートＲａ，
Ｒｂが形成されている。さらに、弁収容孔１１に連通し
て第１出力ポートＡと第２出力ポートＢとがそれぞれ図
１の上面に開口して形成されている。

【００１５】弁収容孔１１内には軸方向に摺動自在に弁
軸つまり主弁１２が装着されており、この主弁１２には
所定の間隔を置いて複数の弁部材１３が設けられてい
る。したがって、主弁１２が図１に示されるように、図
１において右側に移動した状態となると、給気ポートＰ
と出力ポートＡとが導通状態となり、排気ポートＲｂと
出力ポートＢとが導通状態となる。たとえば、それぞれ
の出力ポートＡ，Ｂが図１に示すように空気圧シリンダ
のシリンダ室に接続されている場合には、この空気圧シ
リンダにより作動するピストンロッドは矢印で示すよう
に前進移動することになる。

【００１６】これとは逆に、主弁１２が図１において左
側に移動すると、図３に示すように給気ポートＰは出力
ポートＢと導通状態となり、出力ポートＡは排気ポート
Ｒａと導通状態となる。

【００１７】弁ハウジング１０を構成するエンドブロッ
ク１０ｂには、小径加圧室１４が形成されており、この
小径加圧室１４内に摺動自在に装着された小径ピストン
１５が主弁１２の一端に配置されている。小径加圧室１
４は弁ハウジング１０に形成された給気通路１６により
給気ポートＰに連通している。これにより、小径加圧室
１４は常に給気ポートＰと連通状態となっており、主弁
１２には小径ピストン１５の受圧面積に対応した推力が
図１において右方向に常に加えられることになる。

【００１８】弁ハウジング１０を構成するパイロットブ
ロック１０ｃには、小径加圧室１４よりも内径が大きく
設定された大径加圧室１７が形成されており、この大径
加圧室１７内に摺動自在に装着された大径ピストン１８
が主弁１２の他端に配置されている。それぞれのピスト
ン１５，１８は主弁１２の両端面に固定するようにして
も良く、接触させるようにしても良い。

【００１９】弁ハウジング１０には排気ブロック１０ｄ
の部分にパイロット弁２０がその弁本体ブロック２０ａ
の部分で取り付けられている。このパイロット弁２０を
拡大して示すと図２の通りであり、パイロット弁２０は
ソレノイドコイル２１が巻き付けられたボビン２２を有
し、このボビン２２内にはその一端部側に固定鉄心つま
り固定コア２３が取り付けられ、他端部側には軸方向に
摺動自在に可動鉄心つまりプランジャ２４が装着されて
いる。

【００２０】弁本体ブロック２０ａには、給気ポートＰ
に連通して形成された給気通路１６ａの導通ポート２５
が形成され、プランジャ２４の先端にはこの導通ポート
２５を開閉するゴムなどの弾性部材からなる弁部材２６
が設けられている。プランジャ２４に対して弁部材２６
を導通ポート２５に向けて押し付ける方向のばね力を付
勢するために、ばね部材２７がパイロット室２８内に設
けられており、ソレノイドコイル２１に通電すると、プ
ランジャ２４は後退移動して弁部材２６が導通ポート２
５から離れることになる。一方、通電を解くと、ばね部
材２７のばね力により弁部材２６は導通ポート２５を閉
じることになる。

【００２１】このパイロット室２８と大径加圧室１７と
を通路２９を介して連通させるパイロット通路３１が弁
ハウジング１０および弁本体ブロック２０ａに形成され
ており、図２に示すようにソレノイドコイル２１に通電
して弁部材２６を導通ポート２５から離すことにより、
給気ポートＰに連通した給気通路１６ａと大径加圧室１
７とがパイロット通路３１を介して導通状態となる。こ
のときには、小径加圧室１４と大径加圧室１７との両方
に給気ポートＰからの空気圧が供給されることになり、
大径ピストン１８の受圧面積の方が小径ピストン１５の
受圧面積よりも大きいので、主弁１２には左側に向かう
推力が加わり、図３に示すように、左側に移動すること
になる。

【００２２】このように、パイロット弁２０のソレノイ
ドコイル２１に対する通電のオンオフにより、主弁１２
は図１に示す第１の位置と、図３に示す第２の位置との
間を軸方向に移動し、給気ポートＰと出力ポートＡある
いはＢとの流路の切換が制御される。

【００２３】弁ハウジング１０には、排気口３２とパイ
ロット通路３１とを連通させる排気通路３３が形成され
ており、この排気通路３３とパイロット通路３１とが接
続される部分には、クイック排気弁３４が設けられてい
る。このクイック排気弁３４は、パイロット通路側の弁
座３５と排気通路側の弁座３６とに切り換わって接触す
るようになっており、ソレノイドコイル２１に通電され
てパイロット弁２０がオンとなって給気通路１６ａとパ
イロット通路３１とが導通状態となったときには、図３
に示すように、排気通路側の弁座３６に接触し、パイロ
ット通路３１を開放してパイロット通路３１と排気通路
３３との導通を遮断する。

【００２４】一方、ソレノイドコイル２１に対する通電
が停止されてパイロット弁２０がオフとなって給気通路
１６ａとパイロット通路３１との導通が遮断されたとき
には、図１に示すように、パイロット通路側の弁座３５
に接触し、パイロット通路３１を閉じて大径加圧室１７
と排気通路３３とが導通状態になる。

【００２５】図示するクイック排気弁３４は、ゴムなど
の弾性部材により形成されており、両方の弁座３５，３
６の一方に切り換わって接触するようになっている。図
示する部材に代えて、ボールなどを用いるようにしても
良い。

【００２６】パイロット弁２０の弁本体ブロック２０ａ
には、図２に示すように、通路２９を介してパイロット
室２８に連通されたフラッパ室３７が形成されており、
このフラッパ室３７には排気通路３３に連通した補助排
気通路３８の導通ポート３９が開口している。フラッパ
室３７内にはフラッパ弁体４１が配置されており、この
フラッパ弁体４１とプランジャ２４の先端面との間に
は、複数本の連動ロッド４２が配置されている。これに
より、パイロット弁２０がオフとなり、プランジャ２４
が図１に示すように、前進移動して導通ポート２５を閉
じる位置になると、フラッパ弁体４１は導通ポート３９
を開くことになる。このときには、パイロット通路３１
のうち、クイック排気弁３４とパイロット弁２０との間
における空気が補助排気通路３８と排気通路３３とを介
して排気口３２から外部に排出される。

【００２７】これに対して、パイロット弁２０がオンと
なり、プランジャ２４が図２に示すように導通ポート２
５を開く位置となると、フラッパ弁体４１は導通ポート
３９を閉じることになる。このときには、給気通路１６
ａからの空気圧が補助排気通路３８を介して排気通路３
３に流出することが防止される。

【００２８】パイロット通路３１に排気通路３３をクイ
ック排気弁３４を介して接続することなく、大径加圧室
１７内の空気を排気する際に、パイロット通路３１から
導通ポート３９を介して補助排気通路３８から外部に排
出するようにした場合には、大径加圧室１７内の空気を
パイロット弁２０の排気通路３３を経て外部に排出する
必要があり、パイロット弁２０のサイズが小さいと、主
弁１２を復帰位置に戻す際の電磁弁の応答性が低下する
ことになるが、図示する間接作動形電磁弁にあっては、
大径加圧室１７内の空気をクイック排気弁３４を開いて
排気通路３３から直接外部に排出するようにしたので、
短い通路から迅速に空気を排出することができ、電磁弁
の応答性を向上させることができる。

【００２９】このように、大径加圧室１７内の空気の排
出を排気通路３３から排出するようにしたので、パイロ
ット弁２０のサイズを変更することなく、サイズが相違
した種々の間接作動形電磁弁として同種のパイロット弁
２０を装着することができ、パイロット弁２０の共用化
を達成することができる。さらに、排気特性を向上させ
ることができることから、間接作動形電磁弁の小形化を
達成することが可能となる。

【００３０】図２に示すように、弁本体ブロック２０ａ
には、作業者が手動操作によってプランジャ２４を後退
移動させるための手動操作軸４３が軸方向に移動自在に
設けられている。この手動操作軸４３はばね部材４４に
よってプランジャ２４から離れる方向に押し戻されてお
り、手動操作軸４３を押し込むと、パイロット弁２０は
オン位置となるので、ソレノイドコイル２１に通電する
ことなく、同様の作動状態に手動で設定することができ
る。

【００３１】このように形成された間接作動形電磁弁
は、図１に示す下端面の部分でマニホールドブロックに
複数個取り付けられ、それぞれの間接作動形電磁弁に対
しては、マニホールドブロックに形成された共通の給気
通路１６，１６ａからそれぞれの給気ポートＰに圧縮空
気が供給される。また、マニホールドブロックに形成さ
れた共通の排気通路３３にそれぞれの排気ポートＲａ，
Ｒｂが接続され、排気ポートＲａ，Ｒｂからの排出空気
は共通の排気通路３３に排出される。

【００３２】図５は前述した間接作動形電磁弁をシンボ
ルマークによって示した空気圧回路図であり、この間接
作動形電磁弁は５つのポートＰ，Ｒａ，Ｒｂ，Ａ，Ｂを
有する５ポート２位置切換弁となっている。

【００３３】上述した構造の間接作動形電磁弁にあって
は、パイロット弁２０がオフ状態となっているときに
は、図１に示すように、給気ポートＰに供給された空気
圧が小径加圧室１４内にのみ供給されることになるの
で、小径ピストン１５に付加される推力によって主弁１
２は自己保持位置つまり第１の位置となる。

【００３４】一方、ソレノイドコイル２１に通電してパ
イロット弁２０を図２に示すようにオン状態とすると、
図３に示されるように、給気ポートＰに供給された空気
圧は給気通路１６ａとパイロット通路３１とを介して大
径加圧室１７内にも供給されることになる。大径ピスト
ン１８に付加される推力は小径ピストン１５に付加され
る推力よりも大きいので、主弁１２は図３に示すよう
に、左側に移動した第２の位置となる。

【００３５】そして、この第２の位置となった状態か
ら、パイロット弁２０をオフにすると、プランジャ２４
が前進して弁部材２６が導通ポート２５を閉じ、フラッ
パ弁体４１は導通ポート３９を開くことになる。これに
より、クイック排気弁３４はパイロット通路３１を閉じ
て、大径加圧室１７が排気通路３３に導通するので、大
径加圧室１７は排気口３２にショートカットされて排出
される。したがって、小径ピストン１５に加えられる推
力によって主弁１２が自己復帰位置に向けて移動する際
に、大径加圧室１７内の空気が迅速に外部に排出される
ことになる。

【００３６】このときには、パイロット通路３１内にお
ける空気は、補助排気通路３８を介して外部に排出され
ることになるので、クイック排気弁３４は確実に弁座３
５に接触することになり、排気通路３３と大径加圧室１
７との導通が確実に確保される。

【００３７】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３８】たとえば、図示する場合には５ポート２位
置切換弁となっているが、主弁の両端にピストンが設け
られ、かつそれぞれのピストンの外径が相違し、２位置
に切換数を有している電磁弁であれば、ポート数は前述
した場合に限られず、３ポートでも４ポートでも良い。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４０】(1).主弁の両端に設けられたピストンのう
ち大径ピストンを加圧する大径加圧室内の空気を排気す
る際には、クイック排気弁の作動により大径加圧室内の
空気を排気通路を介して外部に排出するようにしたの
で、主弁の応答特性を向上させることができる。

【００４１】(2).排気時の排気通路の有効断面積を大き
くし、通路抵抗を低減することができるので、主弁の応
答特性を向上させることができる。

【００４２】(3).大径加圧室内の空気の排出特性を向上
させることができるので、間接作動形電磁弁の小形化を
達成することができる。

【００４３】(4).種々のサイズの間接作動形電磁弁に対
して同種のパイロット弁を共通して使用することができ
るので、複数種類の電磁弁の製造コストを低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である間接作動形電磁弁
を示す断面図である。

【図２】図１に示されたパイロット弁を示す拡大断面図
である。

【図３】図１に示された間接作動形電磁弁におけるパイ
ロット弁を除いた部分を示す拡大断面図である。

【図４】図１における４−４線に沿う断面図である。

【図５】図１に示す間接作動形電磁弁をシンボルマール
により表示した空気圧回路図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ 出力ポート Ｐ 給気ポート Ｒａ，Ｒｂ 排気ポート １０ 弁ハウジング １０ａ 主ブロック １０ｂ エンドブロック １０ｃ パイロットブロック １０ｄ 排気ブロック １１ 弁収容孔 １２ 主弁 １３ 弁部材 １４ 小径加圧室 １５ 小径ピストン １６，１６ａ 給気通路 １７ 大径加圧室 １８ 大径ピストン ２０ パイロット弁 ２０ａ 弁本体ブロック ２１ ソレノイドコイル ２２ ボビン ２３ 固定コア ２４ プランジャ ２５ 導通ポート ２６ 弁部材 ２７ ばね部材 ２８ パイロット室 ２９ 通路 ３１ パイロット通路 ３２ 排気口 ３３ 排気通路 ３４ クイック排気弁 ３５，３６ 弁座 ３７ フラッパ室 ３８ 補助排気通路 ３９ 導通ポート ４１ フラッパ弁体 ４２ 連動ロッド ４３ 手動操作軸 ４４ ばね部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主弁を軸方向に摺動自在に収容する弁収
   容孔と、これにそれぞれ連通する給気ポート、排気ポー
   トおよび出力ポートが形成された弁ハウジングと、 前記給気ポートに連通させて形成された小径加圧室内に
   摺動自在に装着され、前記主弁の一端に配置される小径
   ピストンと、 大径加圧室内に摺動自在に装着され、前記主弁の他端に
   配置される大径ピストンと、 前記給気ポートに連通する給気通路と前記大径加圧室に
   連通するパイロット通路とを導通状態と遮断状態に設定
   するパイロット弁と、 前記給気通路と前記パイロット通路とが導通状態となっ
   たときには、前記パイロット通路に連通させて形成され
   た排気通路を閉じて前記パイロット通路を開く一方、前
   記給気通路と前記パイロット通路との導通が遮断された
   ときには、前記大径加圧室と前記排気通路とを導通させ
   て前記パイロット通路を閉じるクイック排気弁とを有す
   ることを特徴とする間接作動形電磁弁。
2. 【請求項２】 請求項１記載の間接作動形電磁弁におい
   て、前記給気通路と前記パイロット通路との導通が遮断
   されたときに、前記パイロット通路のうち前記クイック
   排気弁と前記パイロット弁との間における空気を前記排
   気通路に案内する補助排気通路を有することを特徴とす
   る間接作動形電磁弁。