JPS6140961Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、流量制御機能および圧力制御機能を
ともに比例電磁制御化した比例式圧力流量制御弁
に関するものである。

〔従来の技術〕 流量制御機能および圧力制御機能をともに比例
制御化することは、公知の弁を組み合わせること
により可能である。いま、これを射出成型機の射
出シリンダの制御を例にとつて説明すると、シリ
ンダの速度と押付圧力との関係は、一般に第１図
に示すようなものが要求される。

すなわち、シリンダのストロークエンドSEま
でのストローク中は、流量制御弁により実線で示
すように複数段階のシリンダ速度制御を行い、そ
の間圧力制御弁は、２点鎖線で示すように、破線
で示した負荷により発生するシリンダ内圧の予想
される最大負荷圧力よりも高めに設定しておき、
シリンダがストロークエンドSEに達すると、流
量制御の開度をある程度開いた状態に保持し、２
点鎖線で示すように、圧力制御弁によつてシリン
ダの押付圧力を複数段に制御する。

このような制御を第２図に示す従来の圧力補償
形比例式流量制御弁５１および比例式リリーフ弁
５２の組み合わせで行なうと、射出シリンダ５３
のシリンダ速度制御中も、油圧ポンプ５４の吐出
圧力は予想されるシリンダ内圧の最大負荷圧力よ
りやや高めに一定の圧力に保持されるので、省エ
ネルギにならない。

また、第３図に示すように流量制御弁として負
荷圧力感応形流量制御弁５５を使用する方式もあ
るが、この場合、シリンダ速度制御中の油圧ポン
プ５４の吐出圧力は常に負荷圧力に数Kg／cm²を加
えた圧力に保持されるので省エネルギにはなる
が、この流量制御弁には比例式圧力制御機能がな
いので、別に比例式リリーフ弁５２を設ける必要
があり、構造が複雑になる。

さらに例えばダイキン工業油機技術グループ著
「疑問にこたえる機械の油圧（上）」（初版第６刷
昭和51年７月５日株式会社技術評論社発行）の第
251頁の図3.118に示されたような複合弁を比例電
磁制御化して用いることも考えられるが、この場
合は、流量制御用のスプールが中立に戻されれば
シリンダポートがベントアンロード路につながれ
るのでシリンダポートの圧力降下は支障なく行な
われるが、流量制御用の切換弁スプールがその可
変オリフイスを絞り制御開度に保持している状態
でパイロツトポペツトで圧力降下を制御すると、
圧力降下時のシリンダポートの圧油はパイロツト
ライン中の絞りを介して流れなければならず、こ
のため圧力の降下時間が異常に長くなつてしまう
という不都合がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は、このような現状から、流量制御機能
および圧力制御機能をともに比例制御化し、さら
に圧力制御中における圧力降下時間の遅れをなく
すようにした比例式流量制御弁を提供しようとす
るもので、これにより上記従来の欠点を除去する
ことを目的したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の比例式圧力流量制御弁では、前述の目
的を達成するために、 圧力ポートとシリンダポートとの間の絞り開度
を制御する流量制御弁要素と、 一方の面が前記圧力ポートに連通した圧力ポー
ト室に配置され他方の面にばね圧が加えられるピ
ストンを有し、該ピストンの両方の面に加えられ
る前記絞り前後の圧力差によつて摺動して前記圧
力ポート室をタンクポートに通じたドレン室に連
通させる別の絞りの開度を制御する圧力補償弁を
備え、前期ばねが配置されたピストン室を固定絞
りを介して前記シリンダポートに連通した圧力補
償弁要素と、 前記ピストン室の圧力を制御するパイロツト弁
要素とを備えたものにおいて、 前記流量制御弁要素として比例電磁式流量制御
弁を有し、前記パイロツト弁要素として比例電磁
式パイロツト圧力制御弁を有し、さらに前記シリ
ンダポートと圧力ポートとの間に、シリンダポー
トから圧力ポートへの自由流れを与えると共に逆
流れを阻止するチエツク弁を備えたことを特徴と
している。

〔作用〕

本考案の比例式圧力流量制御弁では、流量と圧
力の制御弁要素が共に比例電磁弁制御であるので
流量制御機能と圧力制御機能が個々に比例電磁制
御で行なえるほか、圧力降下時には流量制御絞り
をチエツク弁がバイパスし、従つて圧力降下時間
の遅れやサイクルタイム長期化が防止されるもの
である。

〔実施例〕

第４図は、一部を断面で示した本考案実施例の
説明図である。図において、１は弁本体で、流量
制御用絞り弁要素Ａ、圧力補償弁要素Ｂおよびパ
イロツト弁要素Ｃを備えている。２は弁本体１に
接続された方向制御弁、３は方向制御弁２に接続
された作動シリンダ、４は弁本体１に接続された
油圧ポンプ、５は弁本体１および方向制御弁２に
接続された貯油タンク、４は弁本体１の入口と出
口に接続された管路７に介装したチエツク弁であ
る。

流量制御用絞り弁要素Ａにおいて、１１は中央
部に縮径切欠部１２を有するスプール、１３はこ
のスプール１１に介装されたばねで、スプール１
１を常に左方に押圧している。１４はスプール１
１に設けた通路、１５はばね室、１６は弁本体１
とスプール１１によつて形成された可変絞りであ
る。１７は流量制御用のソレノイドで、その作動
杆１８はスプール１１の端面に当接しており、入
力信号によつてソレノイド１７が励磁されると、
スプール１１はばね１３に対抗し入力信号の大き
さに比例して右方に摺動し、可変絞り１６の開口
面積を変化させ、入力信号がOFFになるとスプ
ール１１はばね１３により元に位置に復帰する。
Ｄはシリンダポートで可変絞り１６を介して後述
の圧力ポート室２５と連通しており、またこのシ
リンダポートＤは、方向制御弁２を介して作動シ
リンダ３に接続されている。

圧力補償弁要素Ｂにおいて、２１は圧力補償弁
で、ほぼ中央部にピストン２２を備え、またその
中心部にはドレン通路２３が設けられており、ば
ね２４により右方に押されている。２５は圧力ポ
ート室で、弁本体１の圧力ポートＰと連通してい
る。２６はピストン室、２７は固定絞り、２８は
ドレン室、２９は弁本体１と圧力補償弁２１で形
成する可変絞り、T₁はタンクポートである。

パイロツト弁要素Ｃにおいて、３１はパイロツ
ト弁、３２はそのポペツト、３３はばね押え、３
４はポペツト３２とばね押え３３間に介装された
ばね、３５はばね室である。３７は圧力制御用ソ
レノイドで、その作動杆３８はばね押え３３に当
接しており、パイロツト弁３１にソレノイド３７
に加えられる入力信号の大きさに比例した圧力を
発生させる。なお、ばね室３５は圧力補償弁２１
に設けたドレン通路２３を経てドレン室２８に通
じており、またポペツト３２に対設されたシート
３９はベントポート３６を経てピストン室２６に
通じている。

弁本体１の圧力ポートＰは油圧ポンプ４から一
定吐出量Q₁の圧油が送られ、また貯油タンク５
は、ドレン室２８のタンクポートT₁、ばね室１
５のタンクポートT₂および方向制御弁２に連通
している。

上記のように構成した本考案制御弁において、
先ず流量制御機能について説明する。方向制御弁
２を切換えて弁本体１のシリンダポートＤと作動
シリンダ３のヘツド側加圧室とが連通状態にある
とき、ソレノイド１７が入力信号に比例して励磁
され作動杆１８が作動すると、スプール１１はソ
レノイド１７の入力信号に比例して摺動し、ばね
１３の力と平衡した位置で停止して可変絞り１６
を開度を調整し、圧力ポートＰからシリンダポー
トＤに至る圧油の流量を制御する。一方、圧力補
償弁２１のピストン２２の圧力ポート室２５側の
端面には、圧力ポートＰの油圧P₁が加えられ、ま
た、ピストン２２のピストン室２６側の端面に
は、ばね２４の力Ｆと固定絞り２７を通したシリ
ンダポートＤの油圧P₂が加えられる。したがつ
て、ピストン２２の両端面Ｓを等しく形成すれ
ば、P₁−P₂＝Ｆ／Ｓなる関係が成立し、絞り１６
の前後の差圧が一定となるように圧力補償弁２１
を摺動させて可変絞り２９の開度を調整する。こ
のとき可変絞り１６の前後の圧力差は、シリンダ
ポートＤの圧力にかかわらず一定なので、絞り弁
１６の開度に比例した流量が作動シリンダ３に流
れ、油圧ポンプ４から送られる余剰油は、圧力ポ
ート室２５から可変絞り２９、タンクポートT₁
を通り貯油タンク５に送られる。

なお、シリンダポートＤとピストン室２６との
間に設けられた固定絞り２７は、圧力補償弁２１
の動きに対するダンピング作用を行なうことは言
う迄もない。

次に本考案の圧力補償機能について説明する。
いま、方向切換弁２が切換つたままでシリンダ３
のヘツド側とシリンダポートＤとが普通状態のと
き、作動シリンダ３のピストンの動きが外力等に
よつて制限されると、圧力ポートとシリンダポー
トとの圧力が等しくなつて上昇する。両圧力がパ
イロツト弁３１の設定圧力を超えると、ポペツト
３２が開いてピストン室２６からばね室３５およ
びドレン通路２３を経てドレン室２８へパイロツ
ト流量が流れ、固定絞り２７の前後に圧力差が生
じる。この結果、圧力補償弁２１のピストン２２
の両端面に圧力差を生じ、油圧ポンプ４からの圧
油によりピストン２２を左方に摺動させ、可変絞
り２９の開度を大きくして油圧ポンプ４からの油
圧の大部分をドレン室２８から貯油タンク５に送
り出す。なお、パイロツト弁３１の設定圧力は、
ばね押え３３に加えられるソレノイド３７の作動
杆３８の位置によつて決定されるが、作動杆２８
の位置はソレノイド３７に加えられる入力信号に
比例するので複雑な圧力制御が可能である。

次にチエツク弁６について述べると、パイロツ
ト弁要素Ｃで圧力を降下させた場合、圧力ポート
室２５の圧力が目標値まで降下するにつれて圧力
ポートＰの圧力目標値まで降下するが、チエツク
弁６がないと、シリンダポートＤの圧油は、１つ
は可変絞り１６を通り可変絞り２９、タンクポー
トT₁を経て貯油タンク５に送られ、もう１つは
固定絞り２７、ピストン室２６、ベントポート３
６、シート３９ばね室３５、ドレン通路２３を通
つて貯油タンク５に送られる。この場合、可変絞
り１６，２９の面積が小さいと、圧油はすべて小
さい絞りを通らなければならないので、圧力降下
時間が長くかかり、制御に必要な最適波形が得ら
れないばかりでなく、サイクルタイムも長くな
る。特にシリンダ３のヘツド側容積が大きい場合
は、高圧時に油の圧縮性に基づく圧縮量が無視で
きないほど大きくなるので、これに対して比例電
磁式のパイロツト弁要素Ｃで圧力降下させると
き、シリンダポートＤからタンクポートＴへ送ら
なければならない圧油量も多くなるので、前述の
圧力降下時間の遅れはさらに顕著に現われてしま
うことになる。

また、流量制御用のソレノイド１７と圧力制御
用のソレノイド３７への入力信号を同時にOFF
すると、スプール１１はばね１３により素早く可
変絞り１６を閉じる方向に摺動するため、チエツ
ク弁６がない場合には、シリンダポートＤの圧油
はほとんど固定絞り２７を通り、パイロツト弁３
１、タンクポートT₁を経て貯油タンク５に送ら
れる。このため圧力降下時間は一層長くなり、最
適な圧力波形が得られずサイクルタイムは更に長
くなる。

本考案においては、第４図に示すようにシリン
ダポートＤと圧力ポートＰとを管路７で連通し、
この管路７中に一方向にのみ油を通すチエツク弁
６を設けてあるので、操作シリンダ３の圧油は、
可変絞り１６の開口面積の大小にかかわらずチエ
ツク弁６を通つて圧力ポートＰに至り、可変絞り
２９を経て貯油タンク５に送られるので、圧力降
下時間の遅れやサイクルタイムの長期化を防ぐこ
とができる。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案に係る
圧力流量制御弁を例えば射出成型機のシリンダ制
御に適用すると、流量制御弁には圧力感応形流量
制御弁に比例式圧力制御機能をもたせたので、リ
リーフ弁が不要となり、したがつて圧油回路が簡
素化され装置を小型化できる。このため価格を低
減できるばかりでなく省エネルギにも役立つこと
ができる。さらに、チエツク弁を設けたことによ
り、圧力降下時間の遅れやサイクルタイムの長期
化を解消できる等、実用上の効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は射出成型機のシリンダ制御におけるシ
リンダ速度と押付圧力との関係を示す線図、第２
図および第３図はそれぞれ従来公知の弁の組合せ
により流量および圧力制御機能を比例制御化しよ
うとする圧油回路図、第４図は本考案実施例の説
明図である。 Ａ：流量制御用絞り弁要素、Ｂ：圧力補償弁要
素、Ｃ：パイロツト要素、１：弁本体、２：方向
制御弁、３：作動シリンダ、４：圧油ポンプ、
５：貯油タンク、６：チエツク弁、８：可変絞
り、１１：スプール、１６：可変絞り、１７：流
量制御用ソレノイド、２１：圧力補償弁、２２：
ピストン、２３：ドレン通路、２５：圧力ポート
室、２６：ピストン室、２７：固定絞り、２８：
ドレン室、２９：可変絞り、３１：パイロツト
弁、３７：圧力制御用ソレノイド、Ｄ：シリンダ
ポート、Ｐ：圧力ポート。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 圧力ポートとシリンダポートとの間の絞り開度
   を制御する流量制御弁要素と、 一方の面が前記圧力ポートに連通した圧力ポー
   ト室に配置され他方の面にばね圧が加えられるピ
   ストンを有し、該ピストンの両方の面に加えられ
   る前記絞り前後の圧力の差によつて摺動して前記
   圧力ポート室をタンクポートに通じたドレン室に
   連通させる別の絞り開度を制御する圧力補償弁を
   備え、前期ばねが配置されたピストン室を固定絞
   りを介して前記シリンダポートに連通した圧力補
   償弁要素と、 前記ピストン室の圧力を制御するパイロツト弁
   要素とを備えたものにおいて、 前記流量制御弁要素として比例電磁式流量制御
   弁を有し、前記パイロツト弁要素として比例電磁
   式パイロツト圧力制御弁を有し、さらに前記シリ
   ンダポートと圧力ポートとの間に、シリンダポー
   トから圧力ポートへの自由流れを与えると共に逆
   流れを阻止するチエツク弁を備えたことを特徴と
   する比例式圧力流量制御弁。