KR20220080704A - 전환밸브 - Google Patents

Abstract

[과제]
유량을 단계적으로 제어할 수 있고, 사용 정지 후의 재개시에 유량의 전환 포인트에 지연이 생기는 것을 방지할 수 있는 전환밸브를 제공한다.
[해결 수단]
전환밸브(1)는, 슬리브(10) 내를 이동 가능한 주밸브(50)를 구비하고, 파일럿 공급 포트(26)와 개방 포트(28)를 연통하는 제1 유로(31) 및 제1 개폐밸브(41), 공급 포트(20)와 개방 포트(28)를 연통하는 제2 유로(32) 및 제2 개폐밸브(42), 공급 포트(20)와 제1 배기 포트(22)를 연통하는 제3 유로(33) 및 제3 개폐밸브(43), 공급 포트(20)와 제2 배기 포트(24)를 연통하는 제4 유로(34)가 마련되고, 제1 개폐밸브(41) 및 제2 개폐밸브(42)는, 밸브체와 밸브시트가 주밸브(50)의 이동 방향으로 접리하여, 파일럿 공급 에어가 소정 압력보다 큰 경우에, 제1 개폐밸브(41) 및 제2 개폐밸브(42)를 닫고 제3 개폐밸브(43)를 열고, 소정 압력보다 작은 경우에, 제1 개폐밸브(41) 및 제2 개폐밸브(42)를 열고 제3 개폐밸브(43)를 닫는다.

Description

전환밸브{CONVERSION VALVE}

본 발명은, 공압용(空壓用)의 전환밸브에 관한 것이다.

기계 장치나 전자 기기 등의 조립을 행하는 자동 설비 라인 등에서, 에어 실린더를 이용한 장치가 많이 이용되고 있다. 그러나, 에어 실린더에서의 피스톤의 이동 속도를 고속화하면 사이클 타임을 작게 하는 것이 가능해지는 반면, 정지시의 충격이 커져서 에어 실린더 수명이 짧아진다는 문제가 생긴다.

종래는, 에어 실린더의 피스톤의 이동 속도를 고속화해도 정지시의 충격이 커지지 않도록, 에어 실린더의 피스톤이 접속되는 기구 부분에 쇽업소버(예를 들면, 오일식)를 마련하여, 에어 실린더(피스톤) 정지시의 충격을 완화하는 방법이 일반적이었다.

또는, 에어 실린더 자체에 충격을 완화하는 쿠션 기구를 마련함에 의해, 정지시의 충격 완화를 도모하는 쿠션 기구 부착 에어 실린더에 관한 기술도 개시되어 있다(특허 문헌 1: 특개2003-254303호 공보 참조).

특허 문헌 1 특개2003-254303호 공보 특허 문헌 2: 특개2014-055631호 공보

그렇지만, 예를 들면 쇽업소버를 마련하여 에어 실린더의 피스톤 정지시의 충격을 완화하는 구성인 경우에는, 쇽업소버를 장치에 조립할 필요가 있기 때문에, 기구가 복잡화하고, 또한, 부품 비용·조립 비용이 상승하는 등의 과제가 생긴다.

당해 과제의 해결을 도모하기 위해, 본원 발명자들은, 쇽업소버를 이용하는 일없이, 간소한 구성에 의해, 외부 공압(空壓) 기기에 조립되는 에어 실린더(피스톤)의 1행정에서의 이동 속도를 단계적으로 제어 가능한 쿠션 기능이 있는 스피드 컨트롤러의 개발을 행했다(특허 문헌 2: 특개2014-055631호 공보 참조).

여기서, 쿠션 기능이 있는 스피드 컨트롤러를 이용하여 외부 공압 기기의 에어 실린더(피스톤)의 1행정에서의 이동 속도를 단계적으로 제어하는 경우에는, 통과하는 기체 유량의 전환 포인트에 의해 규정되는 속도의 전환 포인트를 안정시킬 것이 중요해진다. 예를 들면, 속도의 전환 포인트에 지연이 생기면, 에어 실린더(피스톤)의 스트로크 엔드까지 쿠션이 기능하지 않아 큰 충격이 발생할 수 있기 때문이다.

본원 발명자들이 예의 연구를 행한바, 종래의 쿠션 기능이 있는 스피드 컨트롤러에서는, 일정 시간, 사용을 정지한 후, 재개할 때에, 주밸브 또는 주밸브 상당 부재가 고착되어 버려, 재개 후의 첫 회 스트로크 시에 유량의 전환 포인트 즉 속도 전환 포인트에 지연이 생길 수 있다는 과제가 밝혀졌다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어지고, 외부 공압 기기에 접속되어 사용되는 구성으로서, 통과하는 기체의 유량을 단계적으로 제어할 수 있고, 일정 시간, 사용을 정지한 후, 재개할 때에, 유량의 전환 포인트에 지연이 생기는 것을 방지할 수 있는 전환밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

한 실시 형태로서, 이하에 개시하는 바와 같은 해결 수단에 의해, 상기 과제를 해결한다.

개시된 전환밸브는, 통형상으로서, 내외를 연통하도록 개구 형성된 공급 포트, 제1 배기 포트, 제2 배기 포트, 파일럿 공급 포트, 및 개방 포트를 갖는 슬리브와, 상기 슬리브 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 배설된 주밸브를 구비하고, 상기 슬리브 내를 통과하도록, 상기 파일럿 공급 포트와 상기 개방 포트를 연통하는 제1 유로, 상기 공급 포트와 상기 개방 포트를 연통하는 제2 유로, 상기 공급 포트와 상기 제1 배기 포트를 연통하는 제3 유로, 및 상기 공급 포트와 상기 제2 배기 포트를 연통하는 제4 유로가 마련되어 있고, 또한, 상기 제1 유로를 개폐하는 제1 개폐밸브, 상기 제2 유로를 개폐하는 제2 개폐밸브, 및 상기 제3 유로를 개폐하는 제3 개폐밸브가 마련되어 있고, 상기 제1 개폐밸브, 상기 제2 개폐밸브, 및 상기 제3 개폐밸브는 모두, 밸브체 및 밸브시트의 일방이 상기 슬리브에 일체 또는 별체로 마련되고, 타방이 상기 주밸브에 일체 또는 별체로 마련되어 있고, 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브에서, 상기 밸브체와 상기 밸브시트는, 상기 주밸브의 이동 방향과 병행하는 방향으로 접리하도록 배설되어 있고, 상기 파일럿 공급 포트에 공급되는 파일럿 공급 에어의 압력이 소정 압력보다 큰 경우에, 상기 주밸브가 상기 슬리브 내에서 제1 단부측으로 이동한 상태가 되어 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브를 닫음과 함께 상기 제3 개폐밸브를 열고, 또한, 상기 파일럿 공급 포트에 공급되는 파일럿 공급 에어의 압력이 소정 압력보다 작은 경우에, 상기 주밸브가 상기 슬리브 내에서 제2 단부측으로 이동한 상태가 되어 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브를 엶으로 함과 함께 상기 제3 개폐밸브를 닫음으로 하는 구성을 구비하는 것을 특징으로 한다.

개시된 전환밸브에 의하면, 외부 공압 기기에 접속되어 사용될 때에, 통과하는 기체의 유량을 단계적으로 제어할 수 있다. 또한, 일정 시간, 사용을 정지한 후, 재개할 때에, 유량의 전환 포인트에 지연이 생기는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브의 구성례를 도시하는 개략도, 겸 동작 설명도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브의 구성례를 도시하는 개략도, 겸 동작 설명도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브의 구성례를 도시하는 개략도, 겸 동작 설명도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브를 외부 공압 기기에 접속한 경우의 예를 도시하는 회로도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브가 해결하고자 하는 과제를 설명하기 위한 설명도(종래의 기구에 의한 실험 데이터).
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브가 달성한 효과를 설명하기 위한 설명도(본 발명의 실시 형태에 관한 전환밸브에 의한 실험 데이터).

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관해 상세하게 설명한다. 도 1∼도 3은, 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)의 구성례를 도시하는 정면 단면도(개략도)이고, 동작 설명도도 겸하고 있다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전 도면에서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략하는 경우가 있다.

본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)는, 한 예로서, 자동 설비 라인 등을 구성하는 외부 공압 기기에 조립되는 복동형 에어 실린더(이하, 단지 「에어 실린더」라고 한다)(C)의 배기(피스톤의 이동에 의해 배출되는 소정 압의 압축 공기)를 통류시키는 유로에 배치되어(접속되어), 당해 에어 실린더(C)의 동작 속도를 단계적으로(예를 들면, 고속과 저속의 2단계로) 제어하는 등의 사용 양태가 상정된다.

도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이, 전환밸브(1)는, 지름 방향 중심에 공간부를 갖는 통형상(한 예로서, 개략 원통형상)의 슬리브(10) 내에서 축선 방향(중심축(S)에 따른 방향)으로 이동 가능하게 배설된 주밸브(50)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 전환밸브(1)의 구성 재료로서는, 후술하는 실 부재 등의 고무, 일래스토머 등이 사용되는 부분을 제외하고, 사용 조건에 응하여 수지 재료(예를 들면, POM, PBT 등)나, 금속 재료(예를 들면, 스테인리스 합금, 알루미늄 합금, 황동 등)가 적절히 이용된다.

본 실시 형태에 관한 슬리브(10)는, 지름 방향 중심에 공간부를 갖는 통형상(한 예로서, 개략 원통형상)의 메인 슬리브(12)의 내통부에, 지름 방향 중심에 공간부를 갖는 통형상(한 예로서, 개략 원통형상)의 제1 가이드 슬리브(14), 및 지름 방향 중심에 공간부를 갖는 통형상(한 예로서, 개략 원통형상)의 제2 가이드 슬리브(16)가, 각각, 실 부재(18A, 18B, 18C)(한 예로서, 고무, 일래스토머 등으로 이루어지는 O링)를 개재시켜서, 감설(嵌說)된 구성으로 되어 있다. 따라서 슬리브(10) 내를 축선 방향으로 이동하는 주밸브(50)는, 보다 구체적으로는, 제1 가이드 슬리브(14) 및 제2 가이드 슬리브(16) 내(즉, 각각의 공간부 내)를 축선 방향으로 이동하는 구성으로 되어 있다. 단, 슬리브(10)의 구성은 상기로 한정되는 것이 아니고, 변형례로서, 슬리브(10) 전체를 일체로 형성하는 구성, 제1 가이드 슬리브(14) 및 제2 가이드 슬리브(16)를 일체로 형성하는 구성 등으로 하여도 좋다(모두 부도시).

당해 슬리브(10)에는, 통형상부의 내외를 연통하도록(즉, 감합된 메인 슬리브(12), 제1 가이드 슬리브(14), 및 제2 가이드 슬리브(16)의 전체에서, 내외를 연통하도록) 개구 형성된 이하의 포트가 마련되어 있다. 구체적으로는, 공급 포트(20), 제1 배기 포트(22), 제2 배기 포트(24), 파일럿 공급 포트(26), 및 개방 포트(28)가 마련되어 있다.

또한, 이들의 각 포트에 대해, 슬리브(10)의 내통부와 주밸브(50)의 외주부의 사이를 통과하도록 구성된 이하의 유로가 마련되어 있다(도면의 번잡화를 피하기 위해 도 2에서 표시한다). 구체적으로는, 파일럿 공급 포트(26)와 개방 포트(28)를 연통하는 제1 유로(31), 공급 포트(20)와 개방 포트(28)를 연통하는 제2 유로(32), 공급 포트(20)와 제1 배기 포트(22)를 연통하는 제3 유로(33), 및 공급 포트(20)와 제2 배기 포트(24)를 연통하는 제4 유로(34)가 마련되어 있다.

또한, 제1 유로(31)를 개폐하는 제1 개폐밸브(41), 제2 유로(32)를 개폐하는 제2 개폐밸브(42), 및 제3 유로(33)를 개폐하는 제3 개폐밸브(43)가 마련되어 있다(도면의 번잡화를 피하기 위해 도 2, 도 3에서 표시한다).

상기 제1 개폐밸브(41)는, 고무, 일래스토머 등을 이용하여 별체로 형성된 밸브체(41a)가 주밸브(50)에 마련되어 있고, 밸브시트(41b)가 슬리브(10)(본 실시 형태에서는, 제1 가이드 슬리브(14))에 일체(별체로 하여도 좋다)로 마련되어 있다. 또한, 변형례로서, 밸브체(41a)를 슬리브(10)에 마련하고, 밸브시트(41b)를 주밸브(50)에 배설하는 구성 등도 생각된다(부도시).

이와 마찬가지로 하여, 제2 개폐밸브(42)는, 고무, 일래스토머 등을 이용하여 별체로 형성된 밸브체(42a)가 주밸브(50)에 마련되어 있고, 밸브시트(42b)가 슬리브(10)(본 실시 형태에서는, 제1 가이드 슬리브(14))에 일체(별체로 하여도 좋다)로 마련되어 있다. 또한, 변형례로서, 밸브체(42a)를 슬리브(10)에 마련하고, 밸브시트(42b)를 주밸브(50)에 배설하는 구성 등도 생각된다(부도시). 또한, 제3 개폐밸브(43)는, 고무, 일래스토머 등을 이용하여 별체로 형성된 밸브체(43a)가 주밸브(50)에 마련되어 있고, 밸브시트(43b)가 슬리브(10)(본 실시 형태에서는, 제1 가이드 슬리브(14))에 일체(별체로 하여도 좋다)로 마련되어 있다. 또한, 변형례로서, 밸브체(43a)를 슬리브(10)에 마련하고, 밸브시트(43b)를 주밸브(50)에 배설하는 구성 등도 생각된다(부도시).

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 개폐밸브(41)의 밸브체(41a)와 제2 개폐밸브(42)의 밸브체(42a)를, 일체 구조의 패킹부재(40)에 마련하여, 당해 패킹부재(40)를, 주밸브(50)의 외주부에 감설한 구성으로 하고 있다. 이에 의하면, 부품 점수를 삭감하여, 비용 저감을 도모할 수 있다. 단, 이 구성으로 한정되는 것이 아니고, 밸브체(41a)와 밸브체(42a)를 별체로 구성해도 좋다(부도시).

여기서, 파일럿 공급 포트(26)에는, 「파일럿 공급 에어」로서, 소정 압의 기체(한 예로서, 0.5㎫ 정도의 압축 공기)가 공급(입력)된다. 한편, 공급 포트(20)에는, 「공급 에어」로서, 소정 압의 기체(한 예로서, 0.5㎫ 정도의 압축 공기)가 공급(입력)된다. 각각의 기체(압축 공기)는, 예를 들면, 공통의 공급원(한 예로서, 압축 펌프 등)으로부터 공급되는 구성으로 할 수 있다(부도시). 단, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 다른 공급원(한 예로서, 압축 펌프 등)으로부터 공급되는 구성으로 하는 것도 가능하다(부도시).

이들의 구성을 구비하는 전환밸브(1)는 이하와 같이 작동한다. 구체적으로, 파일럿 공급 포트(26)에 공급되는 파일럿 공급 에어의 압력이 소정 압력(이하, 「제1 설정 압력」이라고 칭한다)보다 큰 경우에, 주밸브(50)가 슬리브(10) 내에서 제1 단부(도면 중의 우단부)(10a)측으로 이동한 상태(도 1에 도시하는 상태)가 되어, 제1 개폐밸브(41) 및 제2 개폐밸브(42)를 「닫음」으로 함과 함께 제3 개폐밸브(43)를 「엶」으로 한다. 한편, 파일럿 공급 포트(26)에 공급되는 파일럿 공급 에어의 압력이 소정 압력(제1 설정 압력)보다 작은 경우에, 주밸브(50)가 슬리브(10) 내에서 제2 단부(도면 중의 좌단부)(10b)측으로 이동한 상태(도 3에 도시하는 상태)가 되어, 제1 개폐밸브(41) 및 제2 개폐밸브(42)를 「엶」으로 함과 함께 제3 개폐밸브(43)를 「닫음」으로 한다. 또한, 도 2에 도시하는 상태는, 도 1에 도시하는 상태로부터 도 3에 도시하는 상태로 이행하는 도중, 또는, 도 3에 도시하는 상태로부터 도 1에 도시하는 상태로 이행하는 도중의 상태이다.

이에 의하면, 한 예로서, 공급 포트(20)에 공급되는 공급 에어를, 제1 배기 포트(22) 및 제2 배기 포트(24)의 양방으로부터 배기하는 회로와, 제2 배기 포트(24)만으로부터 배기하는 회로로, 전환을 행하는 것이 가능해진다. 즉, 배기 유로의 전환, 구체적으로는, 제3 유로(33) 및 제4 유로(34)와, 제4 유로(34)로 전환을 행하는 것이 가능해지기 때문에, 유로의 단면적(최협부(最狹部))의 전환에 의해, 통과하는 압축 공기의 유량의 전환을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 제3 유로(33), 제4 유로(34)에는, 각각, 스로틀 밸브(62), 스로틀 밸브(64)가 마련되어 있어(도 4 참조), 각 유로를 통과하는 압축 공기의 유량 조정이 가능한 구성으로 되어 있다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)의 사용례(접속례)로서, 도 4의 회로도에 도시하는 바와 같이, 전환밸브(1)의 공급 포트(20)가, 외부 공압 기기에 조립되는 에어 실린더(C)의 배기 포트에 접속되어 사용된다. 이 경우, 에어 실린더(C)의 흡기 포트에 소정 압(여기서는, 전술한 0.5㎫ 등)의 압축 공기가 공급되어 피스톤이 이동할 때에, 배기 포트로부터 동등한 압의 압축 공기가 송출된다. 이 압축 공기가 전환밸브(1)의 공급 포트(20)에 공급(입력)되는 구성으로 된다.

따라서 이 전환밸브(1)에 의해, 공급 포트(20)에 공급되는 공급 에어를, 제1 배기 포트(22) 및 제2 배기 포트(24)의 양방으로부터 배기하는 회로와, 제2 배기 포트(24)만으로부터 배기하는 회로로, 전환을 행하는 작용을 얻는 것이 가능해진다. 즉, 외부 공압 기기(에어 실린더(C))의 배기를 행하는 유로의 단면적을 단계적(여기서는, 2단계)으로 전환을 행하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 에어 실린더(C)의 피스톤의 동작 속도(축방향 이동 속도)가 고속 이동으로부터 저속 이동으로 전환이 행해저서, 쿠션 기능을 발생시키는 것이 가능해진다. 따라서 피스톤의 정지 직전의 속도를 저속화할 수 있기 때문에, 정지시의 충격을 완화하는 것이 가능해진다.

또한, 다른 예로서, 예를 들면 제4 유로(34)를 개폐하는 개폐밸브(부도시)를 마련하는 구성 등으로 함으로써, 공급 포트(20)에 공급되는 공급 에어를, 제1 배기 포트(22)만으로부터 배기하는 회로와, 제2 배기 포트(24)만으로부터 배기하는 회로로, 전환을 행하는 것이 가능해진다. 이와 같은 구성에 의해서도, 상기와 같은 작용 효과, 즉, 통과하는 압축 공기의 유량의 전환을 행함에 의해, 쿠션 기능을 발생시키는 것이 가능해진다.

그런데, 에어 실린더(C)의 피스톤 동작시에 쿠션 기능을 생기게 하는 것뿐이면, 전술한 바와 같이, 종래의 쿠션 기능이 있는 스피드 컨트롤러나, 스풀식 전환밸브 등에 의해서도 실현할 수 있다. 그렇지만, 그들의 종래품에서는, 일정 시간, 사용을 정지한 후, 재개할 때에, 내부의 주밸브(또는, 주밸브 상당 부재)가 고착되어 버려, 재개 후의 첫 회 스트로크 시에 유량의 전환 포인트 즉 속도 전환 포인트에 지연이 생기는 과제가 밝혀졌다. 여기서, 종래의 기구를 이용한 실험 결과를 도 5에 도시한다. 사용 정지의 후, 재개까지의 시간을 2종류 설정하고 있다. 플롯 A1은 통상 가동시의 표준 데이터이고, 플롯 A2는 10분간의 사용 정지의 후, 재개한 경우의 데이터이고, 플롯 A3은 3시간의 사용 정지의 후, 재개한 경우의 데이터이다. 모두, 종축은 파일럿 공급 에어의 압력치이고, 횡축은 파일럿 공급 에어의 압력 변화에 응하여 주밸브(50)가 응답(이동 시작)한 때의 응답 지연 시간의 값이다. 이 그래프로부터도 분명한 바와 같이, 사용 정지의 시간이 길어질수록, 주밸브(50)가 응답하기 까지(이동 개시점: 도 5 중의 E점)의 지연 시간이 커진다, 즉, 주밸브(50)의 고착도가 커지는 것을 알 수 있다.

이와 같은 과제의 해결을 도모하기 위해, 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)는, 이하의 구성을 구비하고 있다. 우선, 제1 개폐밸브(41) 및 제2 개폐밸브(42)에서, 밸브체와 밸브시트가(구체적으로는, 밸브체(41a)와 밸브시트(41b)가, 및, 밸브체(42a)와 밸브시트(42b)가), 주밸브(50)의 이동 방향과 병행하는 방향(즉, 슬리브(10)의 내통부의 중심축(S)과 병행하는 방향과 같은)으로 접리하도록 배설되어 있다. 본원 발명자들의 연구에 의해, 과제가 되는 주밸브의 고착은, 각 개폐밸브에 마련된 밸브체와, 대응하는 밸브시트와의 압접에 의한 밀착 상태의 발생에 기인하는 것이 구명되어 있다. 이에 대해, 상기 구성에 의하면, 밸브체(여기서는, 41a, 42a)와, 대응하는 밸브시트(여기서는, 41b, 42b)가 압접하여, 밀착 상태가 발생했다고 하여도, 밀착 상태의 해소가 용이하게 이루어져서, 고착의 발생을 없게(또는 억제)하는 것이 가능해진다.

여기서, 당해 구성을 구비하는 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)를 이용한 실험 결과를 도 6에 도시한다. 플롯 B1은 통상 가동시의 표준 데이터이고, 플롯 B2는 3시간의 사용 정지의 후, 재개하는 경우의 데이터이다. 또한, 종축 및 횡축의 지표는 도 5와 동일하다. 이 그래프로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)에 의하면, 사용 정지의 시간이 길어져도, 주밸브(50)의 고착도가 거의 개무(皆無)한(또는 극히 작은) 것을 알 수 있다.

또한, 변형례로서, 밸브시트(41b, 42b, 43b)를, 금속 재료 또는 수지 재료를 이용하여 형성함과 함께, 그들의 전부 또는 일부에서, 대응하는 밸브체(41a, 42a, 43a)와의 접촉면에서, 면의 마찰 계수를 저하시키는 도금 처리 또는 그리스 도포가 이루어진 구성으로 해도 좋다. 이에 의하면, 밸브체(여기서는, 41a, 42a)와, 대응하는 밸브시트(여기서는, 41b, 42b)가 압접하여, 밀착 상태가 발생했다고 하여도, 밀착 상태의 해소를 용이하게 하고, 고착의 발생을 없애는 (또는 억제)하는 효과를 보다 한층 높이는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)에서는, 제2 유로(32)(여기서는, 제1 가이드 슬리브(14)의 내통부와 주밸브(50)의 외주부 사이의 최협부가 되는 위치)의 최소 단면적이, 제1 유로(31)(여기서는, 제1 개폐밸브(41)보다도 하류로서 개방 포트(28)의 출구까지의 사이의 위치)의 최소 단면적보다도 작다는 특징적인 구성을 구비하고 있다. 가령, 제2 유로(32)의 최소 단면적이 제1 유로(31)의 최소 단면적보다도 큰, 또는 동등하게 되어 버리면, 주밸브(50)의 이동시에 공급 포트(20)에 공급되는 압축 공기가 파일럿 공급 포트(26)측에 흘러 들어가, 파일럿 공급 에어의 압력에 의해 생기는 추력(推力)을 설정 이상으로 상승시켜 버리게 된다. 그 결과, 주밸브(50)가, 소망하는 타이밍에서 안정적으로 전환이 이루어지지 않는다는 문제가 발생한다.

이 문제에 대해, 본 실시 형태에서는, 파일럿 공급 에어의 배기를 대기 개방하는 개방 포트(28)를 마련함과 함께(상세는 후술), 상기와 같이, 제2 유로(32)의 최소 단면적이 제1 유로(31)의 최소 단면적보다도 작은 구성에 의해, 당해 문제의 해결을 가능하게 하고 있다. 즉, 이들의 구성에 의하면, 제1 개폐밸브(41)를 여는 방향으로 주밸브(50)의 전환(이동)을 행할 때에, 파일럿 공급 에어를 단숨에 대기 개방시킬 수가 있어, 제2 유로(32)를 통하여 공급 포트(20)측에 통류하는 작용을 거의 개무하게(또는 극히 작게) 할 수 있다. 또한, 공급 포트(20)로부터 제2 유로(32)를 통하여 통류하는 공급 에어를, 파일럿 공급 포트(26)측이 아니라 개방 포트(28)측으로 통류시킬 수 있기 때문에, 파일럿 공급 에어의 압력에 의해 생기는 추력을 설정 이상으로 상승시켜 버리는 작용을 거의 개무하게(또는 극히 작게)할 수 있다. 따라서 주밸브(50)의 이동, 즉 전환을 소망하는 타이밍에서 안정적으로 행하는 것이 가능해진다. 또한, 전환의 타이밍은, 스피드 컨트롤러(66)(도 4 참조)에 의해 설정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 개방 포트(28)는 대기압하에서 통류 기체를 개방하는 구성으로 하고 있다. 단, 이 구성으로 한정되는 것이 아니고, 미소 압력하(예를 들면, 0.2㎫ 이하 정도)로 통류 기체를 개방하는 구성으로 해도, 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 전환밸브(1)에서는, 주밸브(50)를 슬리브(10) 내에서 제2 단부(10b)로 이동시키는 방향으로 가세하는 가세 부재(예를 들면, 코일 스프링, 또는 그 밖의 스프링 부재)(60)을 더 구비하고 있다. 이에 의하면, 주밸브(50)의 이동 동작을 보조할 수 있고, 또한, 공급 에어의 인가가 없는 경우(또는 적은 경우)에, 주밸브(50)의 자세를 안정시킬 수 있다. 또한, 가세 부재(60)(예를 들면, 코일 스프링)의 가세력은, 슬리브(10)나 주밸브(50)의 사이즈에 의해 적절히 설정되는 것이지만, 한 예로서, 조립시에 있어서 1N 정도의 가세력이 생기도록 설정된다.

이와 같은 스프링(60)을 구비하는 구성인 경우, 전술한 「제1 설정 압력」은, 공급 포트(20)에 공급되는 공급 에어의 압력과, 가세 부재(60)(예를 들면, 코일 스프링)의 가세력을 환산한 압력을 가산한 압력으로서 설정된다.

여기서, 전술한 바와 같이, 공급 포트(20)에 공급되는 공급 에어(압축 공기)와, 파일럿 공급 포트(26)에 공급되는 파일럿 공급 에어(압축 공기)는, 공통의 공급원으로부터 공급되는 구성으로 되어 있다(또한, 「공급 에어」는 에어 실린더(C)를 개재시켜서 공급된다). 그때문에, 파일럿 공급 에어의 압력이, 제1 설정 압력보다도 커지도록 조정하는 구성이 필요해진다.

이 점에 관해 본 실시 형태에 관한 주밸브(50)에서는, 파일럿 공급 포트(26)로부터 공급되는 파일럿 공급 에어의 수압(受壓) 면적(구체적으로는, 밸브체(41a)(밸브시트(41b)와의 접촉 위치)의 직경으로 규정되는 수압 면적)이, 공급 포트(20)로부터 공급되는 공급 에어의 수압 면적(구체적으로는, 밸브체(42a)(밸브시트(42b)와의 접촉 위치)의 직경으로 규정되는 수압 면적)보다도 커지도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하면, 파일럿 공급 에어의 압력에 의해 주밸브(50)을 제1 단부(10a) 방향으로 이동시키는 추력을, 공급 에어의 압력과 가세 부재(60)의 가세력에 의해 주밸브(50)을 제2 단부(10b) 방향으로 이동시키는 추력보다도 커지도록 설정할 수 있다. 또한, 한 예로서, 공급 포트(20)가 에어 실린더(C)의 배기 포트에 접속된 사용 상태에서는, 배출 기체의 유속이 빠른 상태가 되고, 공급 에어의 압력이 낮은 상태로 되기 때문에, 이 효과가 중첩적으로 작용하여, 파일럿 공급 에어의 압력에 의한 추력의 쪽이 높아지는 상태를 발생·유지하는 작용이 높아진다.

이상 설명한 바와 같이, 개시된 전환밸브에 의하면, 공급 포트에 공급(입력)된 소정 압의 기체에 대해, 당해 기체를 배기할 때의 유량을 단계적(여기서는, 2단계)으로 제어하는 것이 가능해진다. 한 예로서, 외부 공압 기기에 조립되는 에어 실린더의 배기 포트에 접속하는 구성으로 하면, 당해 에어 실린더의 피스톤이 이동을 시작하고 나서 잠시의 사이는 고속 이동시켜 동작시간의 단축화를 도모함과 함께, 피스톤이 정지하기 직전의 설정한 타이밍에서 이동 속도를 고속으로부터 저속으로 전환을 행하는 것이 가능해진다. 따라서 쇽업소버를 이용하는 일없이, 에어 실린더의 피스톤 정지시의 충격 완화를 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 이 변환 밸브는, 일정 시간, 사용을 정지한 후, 재개할 때에, 주밸브가 슬리브에 대해 고착되는 것에 기인하는 유량의 전환 포인트에 지연이 생기는 것의 방지가 가능해진다.

또한, 본 발명은, 이상 설명한 실시 형태로 한정되는 일 없이, 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.

Claims (6)

1. 통형상으로서, 내외를 연통하도록 개구 형성된 공급 포트, 제1 배기 포트, 제2 배기 포트, 파일럿 공급 포트, 및 개방 포트를 갖는 슬리브와,
   상기 슬리브 내에서 축선 방향으로 이동 가능하게 배설된 주밸브를 구비하고,
   상기 슬리브 내를 통과하도록, 상기 파일럿 공급 포트와 상기 개방 포트를 연통하는 제1 유로, 상기 공급 포트와 상기 개방 포트를 연통하는 제2 유로, 상기 공급 포트와 상기 제1 배기 포트를 연통하는 제3 유로, 및 상기 공급 포트와 상기 제2 배기 포트를 연통하는 제4 유로가 마련되어 있고, 또한, 상기 제1 유로를 개폐하는 제1 개폐밸브, 상기 제2 유로를 개폐하는 제2 개폐밸브, 및 상기 제3 유로를 개폐하는 제3 개폐밸브가 마련되어 있고,
   상기 제1 개폐밸브, 상기 제2 개폐밸브, 및 상기 제3 개폐밸브는 모두, 밸브체 및 밸브시트의 일방이 상기 슬리브에 일체 또는 별체로 마련되고, 타방이 상기 주밸브에 일체 또는 별체로 마련되어 있고,
   상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브에서, 상기 밸브체와 상기 밸브시트는, 상기 주밸브의 이동 방향과 병행하는 방향으로 접리하도록 배설되어 있고,
   상기 파일럿 공급 포트에 공급되는 파일럿 공급 에어의 압력이 소정 압력보다 큰 경우에, 상기 주밸브가 상기 슬리브 내에서 제1 단부측으로 이동한 상태가 되어 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브를 닫음과 함께 상기 제3 개폐밸브를 열고, 또한, 상기 파일럿 공급 포트에 공급되는 파일럿 공급 에어의 압력이 소정 압력보다 작은 경우에, 상기 주밸브가 상기 슬리브 내에서 제2 단부측으로 이동한 상태가 되어 상기 제1 개폐밸브 및 상기 제2 개폐밸브를 엶으로 함과 함께 상기 제3 개폐밸브를 닫음으로 하는 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 유로의 최소 단면적이 상기 제1 유로의 최소 단면적보다도 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 주밸브를 상기 슬리브 내에서 상기 제2 단부로 이동시키는 방향으로 가세하는 가세 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 소정 압력은, 상기 공급 포트에 공급되는 공급 에어의 압력과 상기 가세 부재의 가세력을 환산한 압력을 가산한 압력인 것을 특징으로 하는 전환밸브.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 밸브시트는, 금속 재료 또는 수지 재료를 이용하여 형성되어 있음과 함께 상기 밸브체와의 접촉면에서 도금 처리 또는 그리스 도포가 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전환밸브.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   외부 공압 기기에 조립되는 에어 실린더의 배기 포트에, 상기 공급 포트가 접속되어 사용되는 구성인 것을 특징으로 하는 전환밸브.

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