JPS6141489Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば、ダイカストマシンなどの油
圧回路中に使用する流量調整弁や開閉弁などのス
プール弁に関するものである。

本考案は、マニホールドの室内に摺動自在に設
けた弁スプールの弁棒がある側の室にアキユムレ
ータを連通させて、弁スプール移動部材等の動き
を円滑に行えるようにしたものである。また、弁
棒に作用するスラスト力の変動をできるだけ小さ
くしうるようにするとともに、弁開時の作動途中
に万一にもパルスモータの脱調ないしは弁棒の破
損等の不具合が生じたときに、弁スプールが自動
的に素早く閉じて、安全な状態を保ちうるように
したものである。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本考案を
詳細に説明する。

第１図以下は本考案の１実施例を説明するもの
で、第１図に示すように、流量調整弁１は大きく
分けて一端部に位置する駆動部２と開閉弁を兼ね
た流量調整部３とから構成されている。

駆動部２はケーシング４の一部に設けらたカツ
プリング５を介して歯車１４等と連結されている
パルスモータ６を有する。パルスモータは、通常
動かそうとしても動かず、この電力を切つて動か
す信号が入つて、初めて、指令されたパルス数に
相当する量だけ回るものであり、回転指令がない
時は現在位置を保とうとする力が作用しており、
回転指令があれば、高速で正確に回転量を制御す
る。

カツプリング５は、モータ６の回転軸７に取付
けた筒体９と、受座１０と、両者間に設けた数本
のピン１１によつて、小型軽量に構成した。

受座１０の外周面には、第１図に示すように目
盛が示されており、ケーシング４の１部に設けた
透明なカバー４ａを通してこの目盛を読み、パル
スモータ６の回転量を知ることができる。

カツプリング５の被駆動側である受座１０は、
カツプリング５自体を小型化するために、被駆動
軸１３と一体化されており、ケーシング４内で軸
受１３ａで軸支されたこの軸１３の先端部には、
歯車１４が固定されている。歯車１４は歯車１８
と噛合しており、歯車１８は、ケーシング４の中
央部において、スラストベアリング１５やボール
ベアリング１５ａやテーパローラベアリング１５
ｂなどの軸受や軸保持部材１６などを介して前記
軸１３と平行に回転自在に、かつ、軸線方向に動
かないように軸支された軸１７に固定されてお
り、モータ６の回転がこれら歯車１４，１８を介
して軸１７に伝えられる。軸１７の弁スプール３
１側の外周には、ボールねじ部１７ａを介してナ
ツト１９が螺合されている。ナツト１９はその一
部にキー２０を有し、キー２０はケーシング４側
に形成されたキー溝２１中に摺動自在に嵌合され
ており、軸１７が回転するとナツト１９が軸線方
向に進退できる構造となつている。軸１７とナツ
ト１９との螺合は、軸線方向にキー２０で案内さ
れるナツト１９を軸１７の回転によつて軸線方向
へ移動させるものであれば、普通のねじでも良い
が、効率良く作動させるには、伝動効率のよいボ
ールねじを利用するのが、より理想的である。な
お、ボールねじを使用したものでは、ナツト１９
に軸線方向の力が作用すれば、軸１７を回そうと
するが、この場合は、軸１７の回転をパルスモー
タ６で阻止した状態にあるので、軸１７は回らな
い。

ナツト１９に取付けたキー２０の一部には永久
磁石２２が固定されており、この永久磁石２２と
対向してケーシング４の一部には、例えばゼロク
ロスセンサと呼ばれる磁気作用による位置検出器
２３が取付けられている。位置検出器２３は永久
磁石２２の移動に感応する近接スイツチから構成
されており、ナツト１９や弁スプール３１の軸線
方向の移動距離をここで正確に検知して、制御装
置にフイードバツクできるようになつている。

また、前記ナツト１９は、ケーシング４に対し
て昇降自在に取付けられている受台２４の上面に
キー２０の下面を摺動自在に接触させておくこと
によつて、水平中心を保ちうるようになつてい
る。受台２４は、あらかじめその弾発力を計算さ
れて配置されているスプリング２５を介して、ケ
ーシング４に取付けたカバー４ｂで支持されてお
り、軸１７全体をバランスよく支持することがで
きる構成とされている。

また、ナツト１９には、ナツト１９の外径より
も大きい円筒部２７が一体に取付けられており、
円筒部２７の先端部には弁軸２８が一体に設けら
れている。弁軸２８は軸１７と中心軸を一致させ
た。２６は空間部である。この空間部２６を囲む
円筒部２７には、所定のピツチで複数個の貫通し
た穴２７ａが千鳥状に形成されている。中空状の
円筒部２７を設け、この部分に複数個の千鳥状の
穴２７ａを形成したのは、弁軸２８を介して伝わ
つてくる力が穴２７ａに沿つて逃げ、分散され、
一部だけに力が集中しないようにするためであ
る。円筒部２７は薄くして応力を高くしておくだ
けでもよいが、このような穴２７ａがあると、さ
らによいクツシヨン効果を示す。そして、ボール
ねじ部１７ａへの衝撃をさせる。

軸１７とナツト１９が収容されたケーシング４
の根本部は、バルブボデイを形成するマニホール
ド２９に図示していないボルトによつて取付けら
れている。このマニホールド２９のボア３０中に
は弁スプール３１が軸線方向に摺動自在に、きわ
めて嵌合精度良く、嵌合されており、弁スプール
３１は前記弁軸２８に固定されている。

３０ａは、弁室であるボア３０の軸線方向の一
端側に入口を設けて図示していない油圧ポンプや
アキユムレータと連通している第１室、３０ｂ
は、反対側にあるケーシング４側の第２室であ
り、アキユムレータ３６に連通させる以外は弁室
外と遮断した密封構造にした。第２室３０ｂに
は、小型のアキユムレータ３６を連結し、弁スプ
ール３１が動いた時に、第２室３０ｂの油を逃が
し、弁スプール３１の動きが円滑に行われ、弁軸
２８への衝撃も緩和しうるようにし、また、弁棒
に作用するスラスト力の変動をできるだけ小さく
しうるようにするとともに、弁開時の作動途中に
万一にもパルスモータの脱調ないしは弁棒の破損
等の不具合が生じたときに、弁スプールが自動的
に素早く閉じて、安全な状態を保ちうるようにし
た。

弁スプール３１内には、第１室３０ａから弁ス
プール３１の中央部まで伸びている数個の流通穴
３１ａを軸線方向に設けた。第１室３０ａと、第
２室３０ｂとは遮断されている。

弁スプール３１の中央部外周面には、流通穴３
１ａに連通した状態で、環状の溝３２が形成され
ている。

また、マニホールド２９側には、絞り部２９ａ
を設けることにより、２次側、すなわち、軸線と
直角な方向の出口であり、射出シリンダ側に連通
する作動油の流通穴３３および３４が形成されて
おり、弁スプール３１の移動に応じて前記溝３２
および弁スプール３１の先端との流通状態が変化
し、流量を変えることができるようになつてい
る。

弁スプール３１の途中に第１室３０ａと通じた
溝３２を設け、マニホールド２９に流通穴３３，
３４を設けたのは、弁スプール３１の少しの間度
でより多くの油を通しうるようにしたためであ
る。すなわち、第１図に示した状態で、第１室３
０ａから弁スプール３１の先端部を通つて流通穴
３３に油が流れるだけでなく、同時に、溝３２か
ら切欠部３２ａを通つて流通穴３４へも第１室３
０ａの油が流れるようにしたためである。勿論、
溝３２は２個以上設けて、それに対応する流通穴
３４も２箇所以上に設けることができる。このよ
うにすると、弁スプールの直径を小さくすること
ができ、弁装置全体も小さくできる。なお、弁ス
プール３１が最大限に開いた時の流通欠３３，３
４部の開き度をそれぞれｂ，ｃとするとｂ＝ｃと
して、両方のすき間から流れる油の量が同じにな
るようにしても良いし、またｃ＞ｂとし、開度が
少なくて低速射出を行う時は、流通穴３３部は遮
断し、溝３２から流通穴３４部へのみ油を流し、
開度を大きくして高速射出を行う時は、流通穴３
３，３４の両方から油を流すようにしても良い。

弁軸２８の回りのケーシング４とボア３０側の
室３０ｂとの間には、ドレン排出機能を持たせた
軸封部材３７が設けられている。

次に、以上のように構成された本実施例の動作
を説明する。

まず、この流量調整弁が適用されるダイカスト
マシンなどが非作動状態にある場合には、弁スプ
ール３１は第１図において左方向に前進させられ
ており、マニホールド２９の流通穴３３，３４は
第１室３０ａおよび弁スプール３１の溝３２との
流通は遮断されている。

この状態で低速射出開始の指令が出て、低速射
出速度が指令されると、その指令がパルスモータ
６に加わり、パルスモータ６が所定角度回転さ
れ、軸１３、歯車１４、歯車１８を介して軸１７
に回転が伝達される。軸１７の回転はナツト１９
との間に設けらたボールねじ装置を介してナツト
１９に伝達され、ナツト１９は後退する。ナツト
１９の後退は弁軸２８を介して弁スプール３１側
に伝達され、例えば、まず溝３２が流通穴３４と
連通する状態となる。そうすると、弁スプール３
１の先端側のボア３０側に導かれている１次側の
作動油は溝３２を介して流通穴３４に流れ込み、
図示していない射出シリンダに供給され、低速射
出が開始される。このときの溝３２と流通穴３４
との間の流通程度、すなわち、作動油の流量はダ
イカストマシンの射出シリンダに合わせて正確に
設定されている。

勿論、弁スプール３１が前後に摺動する時は、
第２室３０ｂの油の一部はアキユムレータ３６内
へ入つたり、又は、出たりするので、弁スプール
３１がシヨツクを受けることもなく、円滑に摺動
して、開閉および開度調整が円滑に確実に行われ
る。

弁スプール３１の先端側には、油圧が加わつて
いるため、弁スプール３１を介してナツト１９が
押され、ボールねじを介して螺合しているナツト
を常時後方へ押圧している状態となる。従つて、
あるゆる螺合状態に付きもののバツクラツシユは
除去された状態となり、高精度の流量調節が可能
となる。

このよにして、低速射出状態のセツトが行なわ
れ、所定時間保持されるが、やがて高速射出指令
がくると、その指令に応じて、パルスモータ６に
よつて１７が回転され、ナツト１９はさらに後退
する。ボールねじを介したナツト１９の後退はき
わめて円滑で高速度であるため、弁スプール３１
も高速度で後退する。

弁スプール３１が所定の位置まで後退すると、
溝３２と流通穴３４との連通面積はさらに増大す
るとともに、弁スプール３１の先端側のボア３０
と流通穴３３の連通面積は一挙に拡大するため、
流通穴３３，３４を介して大量の作動油が射出シ
リンダに送られ、ほぼ瞬間的に高速射出に移る。
高速射出が終れば、再びパルスモータ６を作動さ
せて弁スプール３１を閉じる。

なお、弁スプール３１が開き始めるとき、ある
いは、低速射出を行うような極小開度にあるとき
からさらに開き始めるときは、弁スプール３１の
入口側の面に作用する油圧により弁スプール３１
を開く方向の力が作用し、弁スプール３１を開方
向により早く動かし始めうるようになる。また、
弁スプール３１がある程度開いた後は、作動油が
弁室と直角に設けた流通穴３３，３４に勢い良く
流れ出すことにより、弁スプール３１には弁スプ
ール３１を閉ざそうとする方向の力が多く発生す
る。したがつて、弁スプール３１が高速射出を行
いうるようにある程度開いたときは、逆に弁スプ
ール３１を停止させるように加勢して都合が良
い。しかし、弁スプール３１がある所まで開いた
後は、弁スプール３１の閉方向に作用する力は
徐々に小さくなり、弁開度がかなり大きくなつた
ら、やがては、弁閉方向に作用する力は０となる
か、逆に、弁開方向の力となつて弁スプール３１
に作用する。このようなとき、万一、パルスモー
タ６が脱調したり、あるいは、弁軸２８などが破
損したりした場合は、弁スプール３１に弁閉方向
の力が作用しないので、弁スプール３１は開いた
ままの状態を保ち、射出シリンダ等に大量の作動
油が流れて危険である。しかし、このような場合
でも、第２室３０ｂにアキユムレータ３６を連通
させておけば、弁スプール３１が後退して大きく
開いたときは、アキユムレータ３６内の作動油は
その分だけ圧縮されていて、アキユムレータ３６
内には、自ずと弁閉方向の力が貯えられているこ
とになり、アキユムレータ３６の作用で弁スプー
ル３１が自然に閉じられる。したがつて、危険な
ことが起こることもなく、極めて安全である。

前記実施例においては、パルスモータに所望の
パルスを入力するなどして、モータの回転量を制
御することにより、流量調整弁の開閉動作と開度
調整を正確に、すばやく、かつ、自動的に行うこ
とができる。

そして、弁を所望の開度で開いたら、油圧回路
中の圧力変動や他のバルブの切替えによつて生じ
た油圧シヨツクなどによる外乱が、弁スプールに
作用して、弁スプールを軸線方向に動かそうとし
ても、弁スプールには、ナツトやスクリユ軸を介
してモータが連結されているので、弁スプールは
外乱の影響を全然受けず、弁スプールはモータの
作動による以外は軸線方向に全然動かない。した
がつて、流量が非常によく安定し、射出速度も一
定に保てるので、本装置を用いて金属溶湯の射出
を行えば、良効な状態で射出することができ、良
品質の射出製品を確実容易に得ることができるよ
うになる。

また、１個の流量調整弁により、低速射出用の
流量調整弁と開閉弁および高速射出用の流量調整
弁とを開閉弁の四つの弁を兼ねることができ、従
来のようにそれぞれの弁を複数個設ける必要が全
くなく、射出装置等の全体の構造が極めて簡単と
なり、小型化され、油圧用の配管も短かくでき、
経済的にも極めて有利である。

また、流量の調整はモータの回転を弁スプール
のストローク変化に変えた構造を採用しているた
め、弁スプールの移動を自動的に極めて高速度で
かつ正確に行なうことができ、低速射出から高速
射出への切替えを応答性良く正確に、高速度で行
なうことがき、高速射出の制御を確実に行うこと
ができる。

弁スプールはモータの回転によつて進退される
ナツトと一体の構造とされており、弁スプールに
は常に一定方向への油圧力が作用しているため、
ナツトとこれが螺合するねじ軸との間のがたがな
くなり、正確な流量の制御を行なうことができ
る。

以上の説明から明らかなように、本考案におい
ては、弁スプールの弁棒がある側の室にアキユム
レータを連通させたので、弁スプールにシヨツク
をかけることなく、弁スプールを円滑に摺動させ
ることができる。また、弁スプールが開き始める
とき、あるいは、低速射出を行うような極小開度
にあるときからさらに開き始めるときは、弁スプ
ールの入口側の面に作用する油圧により弁スプー
ルを開く方向の力が作用し、弁スプールを開方向
により早く動かし始めるように加勢する。また、
弁スプールがある程度開いた後は、作動油が弁室
と直角に設けた流通穴に勢い良く流れ出すことに
より、弁スプールには弁スプールを閉ざそうとす
る方向の力が多く発生する。したがつて、弁スプ
ールが高速射出を行いうるようにある程度開いた
ときは、逆に弁スプールを停止させるように加勢
して都合が良い。したがつて、弁の開閉動作や流
量制御を素早く、正確に行うことができる。

また、弁スプールがある所まで開いた後は、弁
スプールの閉方向に作用する力は徐々に小さくな
り、弁開度がかなり大きくなつたら、やがては、
弁閉方向に作用する力は０となるか、逆に、弁開
方向の力となつて弁スプールに作用する。このよ
うなとき、万一、パルスモータが脱調したり、あ
るいは、弁軸などが破損したりした場合は、弁ス
プールに弁閉方向の力が作用しないので、弁スプ
ールは開いたままの状態を保ち、射出シリンダ等
に大量の作動油が流れて危険である。しかし、こ
のような場合でも、第２室にアキユムレータを連
通させているので、弁スプールが後退して大きく
開いたときは、アキユムレータ内の作動油はその
分だけ圧縮されていて、アキユムレータ内には、
自ずと弁閉方向の力が貯えられていることにな
り、アキユムレータの作用で弁スプールが自然に
閉じられる。したがつて、危険なことが起こるこ
ともなく、常に極めて安全である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示す縦断面図であ
る。 １……流量調整弁、２……駆動部、３……流量
調整部、４……ケーシング、５……カツプリン
グ、６……モータ、１７……軸、１９……ナツ
ト、２７……円筒部、２８……弁軸、２９……マ
ニーホルド、３０……ボア、３０ａ，３０ｂ……
室、３１……弁スプール、３１ａ，３３，３４…
…流通穴、３２……溝、３６……アキユムレー
タ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 弁スプールをマニホールドの弁室内に摺動自在
   に設けたスプール弁において、弁室の軸線方向の
   一端側に入口を設け、軸線と直角な方向に出口を
   設け、弁室を形成しているマニホールドの内周面
   の前記出口部に環状の流通穴を設け、弁室の軸線
   方向の他端部をアキユムレータに連通させる以外
   は弁室外とは遮断した密封構造にし、弁室内に
   は、弁スプールを軸線方向に前後進させることに
   より弁スプールの先端部の外周面で前記出口部の
   環状の流通穴を閉じたり開いたりするように、弁
   スプールの外周面を弁室の内周面に密封させて設
   け、弁スプールによつて、弁室を、入口がある第
   １室と入口がある側とは反対側の第２室とに分
   け、第２室にアキユムレータを連通させて設け、
   弁スプールの入口とは反対側の軸心部に第２室の
   外まで伸びた弁軸を設け、弁軸の先端部に一体に
   設けたナツトを、回転量を制御可能なモータによ
   り回転自在に設けた軸に螺合させ、ナツトと弁ス
   プールを弁本体に対してキーの作用で軸線方向に
   摺動自在に設けたスプール弁。