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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidsteuerventil, welches die Strömungsrate, Druck etc. eines Druckfluides steuert, das zu/von einem Stellglied, beispielsweise einem Fluiddruckzylinder, zugeführt oder abgeführt wird.
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Stand der Technik
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Als Fluidsteuerventile, die beim Antrieb eines Stellgliedes, beispielsweise eines Fluiddruckzylinders, die Strömungsrate, Druck, etc. eines von dem Stellglied zu- und abgeführten Druckfluides steuern, sind Fluidsteuerventile mit unterschiedlichen Konfigurationen bekannt, wie sie beispielsweise in den Patentdokumenten PTL 1 and PTL 2 beschrieben sind.
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Diese Art von Fluidsteuerventil ist so ausgestaltet, dass sie verschiedene Funktionen entsprechend dem Verwendungszweck als ein Fluidsteuerventil mit Zuflussmesssteuerung, bei der die Strömungsrate zum Zeitpunkt der Zufuhr von Luft eingeschränkt ist und die Strömungsrate zum Zeitpunkt der Abfuhr von Luft nicht eingeschränkt ist, als ein Fluidsteuerventil mit Auslasssteuerung, bei dem die Strömungsrate zum Zeitpunkt der Zufuhr von Luft nicht eingeschränkt und die Strömungsrate zum Zeitpunkt der Abfuhr von Luft eingeschränkt ist, ein Fluidsteuerventil, das einen Schnellabfluss zum Zeitpunkt der Abfuhr der Luft durchführt, um einen Betrieb zu verzögern, etc. haben, üblicherweise indem ein Nadelventil, welches die Strömungsrate oder den Druck des Druckfluides durch Verengung des Strömungsweges beschränkt, ein Durchflussratensteuerventil, welches den Strömungsweg durch Interaktion zwischen dem Fluiddruck und der Federkraft öffnet und schließt, ein Rückschlagventil, welches die Strömung des Druckfluides lediglich in einer Richtung gestattet, etc. kombiniert werden
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Bei den vorangehenden herkömmlichen Fluidsteuerventilen sind aber das Nadelventil, das Durchflussratensteuerventil, das Rückschlagventil etc. separat in das Ventilgehäuse integriert, so dass viele von ihnen einen komplizierten Aufbau aufweisen und groß sind. Es besteht das Problem, dass eine Einstellung und Handhabung unbequem sind und sie nicht nutzerfreundlich sind. Es besteht der Wunsch nach einem Fluidsteuerventil, dessen Größe weiter reduziert ist und das benutzerfreundlich ist.
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PTL 4 offenbart ein Fluidsteuerventil, bei dem die Funktion des Strömungsregelventils bzw. Nadelventils und die Funktion des Rückschlagventils gemeinsam koaxial in ein kompaktes Ventilgehäuse integriert sind. Wie in dem Patentdokument PTL 3 beschrieben ist, hat daher die Anmelderin der vorliegenden Erfindung ein Fluidsteuerventil vorgeschlagen, bei dem die Funktion des Nadelventils und die Funktion des Durchflussratensteuerventils gemeinsam koaxial in das Ventilgehäuse integriert sind und das im Vergleich zu den herkömmlichen Fluidsteuerventilen einen einfachen Aufbau und eine geringe Größe aufweist und das benutzerfreundlich ist und ein rationelles Design aufweist.
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Wenn dieses Fluidsteuerventil aber für Anwendungen genutzt wird, bei denen das Fluiddruckstellglied eine höhere Antwortgeschwindigkeit als üblich haben muss, ist es zur Vermeidung einer Arbeitsverzögerung des Fluiddruckstellgliedes notwendig, die Fluidsteuerfähigkeit des Fluidsteuerventils weiter zu verbessern.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentdokumente
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluidsteuerventil vorzuschlagen, das einen einfachen Aufbau aufweist, in seiner Größe reduziert ist und das eine bessere Fluidsteuerfähigkeit hat, wenn es mit einem Fluiddruckkreis verbunden wird.
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Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fluidsteuerventil gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Fluidsteuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, die in einem Ventilkörper vorgesehen sind, und einen ersten Strömungsdurchgang und einen zweiten Strömungsdurchgang, welche den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss parallel verbinden. Der erste Strömungsdurchgang weist einen Öffnungs- und Schließventilmechanismus auf, welcher den ersten Strömungsdurchgang zeitweise öffnet, wenn er dem ersten Anschlussdruckfeld zugeführt wird. Der zweite Strömungsdurchgang weist einen Drosselventilmechanismus auf, welcher den zweiten Strömungsdurchgang in beschränkender Weise öffnet. Der Öffnungs- und Schließventilmechanismus hat einen Öffnungs- und Schließventilabschnitt mit einem Öffnungs- und Schließventilsitz, welcher den ersten Strömungsdurchgang umgibt, und einem Öffnungs- und Schließventilkörper, welcher in Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz tritt und von diesem abhebt, um den ersten Strömungsdurchgang zu öffnen und zu schließen, ein Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel, das in dem Öffnungs- und Schließventilkörper eine Ventilöffnungskraft generiert, und einen Verzögerungsventilschließmechanismus, welches den geöffneten Öffnungs- und Schließventilkörper verschließt, nachdem eine Verzögerungszeit verstrichen ist. Der Drosselventilmechanismus umfasst einen Drosselventilabschnitt mit einer Drosselöffnung, die einen Teil des zweiten Strömungsdurchganges bildet, und eine Nadel, die in die Drosselöffnung eingesetzt wird. Der Öffnungs- und Schließventilabschnitt und der Drosselventilabschnitt sind koaxial entlang einer Achse angeordnet, welche durch das Innere des Ventilkörpers tritt. Wenn der Öffnungs- und Schließventilkörper den ersten Strömungsdurchgang zeitweise öffnet, ist die Öffnungsfläche größer als die Öffnungsfläche, wenn der Drosselventilabschnitt den zweiten Strömungsdurchgang in beschränkter Weise öffnet.
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Gemäß einer konkreten Ausgestaltungsweise der vorliegenden Erfindung umfasst der Verzögerungsventilschließmechanismus einen ersten Kolben, der mit dem Öffnungs- und Schließventilkörper verbunden ist, eine dem ersten Kolben zugewandte erste Druckkammer und einen Verzögerungsströmungsdurchgang, welcher die erste Druckkammer mit dem ersten Anschluss verbindet. In dem Verzögerungsströmungsdurchgang ist ein Drosselabschnitt ausgebildet. Wenn eine in dem ersten Kolben durch die Wirkung des in die erste Druckkammer durch den Verzögerungsströmungsdurchgang zugeführten Druckfluides generierte Ventilschließkraft die Ventilöffnungskraft, welche in dem Öffnungs- und Schließventilkörper durch das Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel erzeugt wird, übersteigt, wird der Öffnungs- und Schließventilkörper durch die Verschiebung des ersten Kolbens gegen den Öffnungs- und Schließventilsitz gepresst, um den ersten Strömungsdurchgang zu verschließen.
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Vorzugsweise ist bei der vorliegenden Erfindung ein innerer Körper in dem Ventilkörper so aufgenommen, dass er entlang der Achse verschiebbar ist. Der Öffnungs- und Schließventilkörper und der erste Kolben sind in dem inneren Körper ausgebildet, und der Öffnungs- und Schließventilsitz ist in dem Ventilkörper ausgebildet.
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In dem inneren Körper kann eine Ventilstange so aufgenommen sein, dass sie entlang der Achse verschiebbar ist. Die Nadel kann in der Ventilstange ausgebildet sein und die Drosselöffnung kann in dem inneren Körper ausgebildet sein. In diesem Fall weist die Ventilstange vorzugsweise einen zweiten Kolben auf, wobei der zweite Kolben einer zweite Druckkammer zugewandt ist, die innerhalb des inneren Körpers ausgebildet ist. Die zweite Druckkammer kommuniziert durch eine Leitungsöffnung, die in der Ventilstange ausgebildet ist, mit dem zweiten Anschluss. Wenn das Druckfluid in dem zweiten Anschluss durch die Leitungsöffnung in die zweite Druckkammer eingebracht wird, wird der zweite Kolben durch die Wirkung des Druckfluides verschoben und die Nadel verschließt die Drosselöffnung.
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Vorzugsweise ist eine Nadelöffnungsfeder zwischen dem inneren Körper und der Ventilstange angeordnet. Die Nadelöffnungsfeder spannt die Ventilstange konstant zu einer Position vor, an welcher die Nadel die Drosselöffnung in beschränkter Weise öffnet.
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Die vorliegende Erfindung kann einen dritten Strömungsdurchgang aufweisen, welcher den ersten Anschluss mit dem zweiten Anschluss verbindet, wobei der dritte Strömungsdurchgang ein erstes Rückschlagventil aufweisen kann. Das erste Rückschlagventil kann eine Vorwärtsströmung des Druckfluides von der ersten Anschlussöffnung zu der zweiten Anschlussöffnung verhindern und kann eine Rückwärtsströmung des Druckfluides von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss erlauben.
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Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel eine Ventilöffnungsdruckaufnahmefläche, die in dem Öffnungs- und Schließventilkörper ausgebildet ist. Die Ventilöffnungsdruckaufnahmefläche nimmt die Wirkung des Druckfluides auf, das von dem ersten Anschluss zugeführt wird, um die Ventilöffnungskraft zu generieren.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel eine Ventilöffnungsfeder, welche zwischen dem Ventilkörper und dem Öffnungs- und Schließventilkörper angeordnet ist und den Öffnungs- und Schließventilkörper in die Ventilöffnungsrichtung drängt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Das Fluidsteuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vereinfachung des Aufbaus und eine Verringerung der Größe durch sinnvolle Integration der Funktionen eines Nadelventils, eines Durchflussratensteuerventils, eines Rückschlagventils etc. in einem Ventilkörper erreichen und die Fluidsteuereigenschaften und die Antwortgeschwindigkeiten verbessern, indem ein Öffnungs- und Schließventilmechanismus vorgesehen wird, welcher den Strömungsdurchgang zeitweise öffnet, wenn dem ersten Anschluss Druckfluid zugeführt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schnitt in einem Zustand, in dem ein Fluidsteuerventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Fluiddruckkreis verbunden ist, und ist eine Ansicht in einem Fall, in welchem ein Fluiddruckzylinder an dem Vorwärtsende steht.
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptelements aus 1.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptelements aus 1.
- 4 ist ein Schnitt, der den Betriebszustand des Fluidsteuerventils unmittelbar nachdem der Fluiddruckzylinder den Arbeitshub (Rückführhub) in dem Fluiddruckkreis beginnt, zeigt.
- 5 ist ein Schnitt, der den Betriebszustand des Fluidsteuerventils zeigt, wenn der Fluiddruckzylinder an einer Zwischenposition des Arbeitshubes in dem Fluiddruckkreis steht.
- 6 ist ein Schnitt, der den Betriebszustand des Fluidsteuerventils zeigt, wenn der Fluiddruckzylinder das Ende des Arbeitshubs in dem Fluiddruckkreis erreicht.
- 7 ist ein Schaltdiagramm in dem Fall, in welchem das Fluidsteuerventil symbolisiert ist.
- 8 ist ein Diagramm, das schematisch die Beziehung zwischen der Druckänderung in der stangenseitigen Kammer und der kopfseitigen Kammer und der Operation des Kolbens zeigt, wenn der Fluiddruckzylinder den Arbeitshub durchführt.
- 9 ist ein Schnitt, der eine zweite Ausführungsform des Fluidsteuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 10 ist ein Schnitt, der eine dritte Ausführungsform des Fluidsteuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Die 1 bis 6 sind Schnittdarstellungen eines Zustands, in dem ein Fluidsteuerventil 1A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Fluiddruckkreis verbunden ist, und 7 zeigt das Fluidsteuerventil 1A unter Verwendung von Symbolen.
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Das Fluidsteuerventil 1A ist ein Zuflusssteuerungs-Fluidsteuerventil, welches die Strömungsrate des Druckfluides, das von einer Druckfluidquelle 4 zugeführt wird, über ein Elektromagnetventil 3 steuert und es einem Fluiddruckstellglied 2 zuführt.
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In den 1 bis 7 ist das Fluiddruckstellglied 2 ein Fluiddruckzylinder, das Elektromagnetventil 3 ist ein Fünfwegeventil und das Druckfluid ist Druckluft. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Geschwindigkeitssteuerung und die Geschwindigkeitssteuerung 5 umfasst ein Rückschlagventil 5a und ein variables Drosselventil 5b.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, weist das Fluidsteuerventil 1A einen Ventilkörper 10 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form auf, die sich entlang der Achse L erstreckt. Der Ventilkörper 10 umfasst einen hohlen ersten Körperabschnitt 10a und einen hohlen zweiten Körperabschnitt 10b, der mit dem unteren Ende des ersten Körperabschnitts 10a verbunden ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird das obere Ende des Ventilkörpers 10 als ein erstes Ende 11 a bezeichnet und das untere Ende des Ventilkörpers 10 wird als ein zweites Ende 11 b bezeichnet.
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Ein Abschnitt 12, der eine hohle Anschlussöffnung bildet, ist an der Seitenfläche des ersten Körperabschnitts 10a so ausgebildet, dass er in einer Richtung senkrecht zu der Achse 11 vorsteht. An der Spitze des den Anschluss bildenden Abschnitts 12 ist ein erster Anschluss 13a ausgebildet, und an dem unteren Ende des zweiten Körperabschnitts 10b, d.h. dem zweiten Ende 11b, ist ein zweiter Anschluss 13b so ausgebildet, dass er sich in der Richtung der Achse L öffnet. Ein zylindrisches Element 14 zur Bildung eines Strömungsdurchgangs ist an einer Position auf der Achse L innerhalb des zweiten Körperabschnitts 10b so ausgebildet, dass es koaxial zu dem zweiten Körperabschnitt 10b angeordnet ist. Das zylindrische Element 14 bildet einen Teil des zweiten Körperabschnitts 10b und ist daher ein Teil des Ventilkörpers 10.
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Ein einfacher Anschlussrohrverbinder 15 ist an dem ersten Anschluss 13a angebracht. Wenn ein Ende einer Leitung 6, die mit dem Fluiddruckzylinder 2 verbunden ist, in den Rohrverbinder 15 eingesetzt wird, beißt bei dem Rohrverbinder 15 eine Mehrzahl von Verriegelungsstücken 15a in den Außenumfang der Leitung 6 ein und verriegelt daher die Leitung 6 so, dass die Leitung 6 in einem Zustand ist, der eine Abtrennung verhindert. Wenn eine Lösehülse 15b in den Rohrverbinder 15 eingedrückt wird, erweitert die Spitze der Lösehülse 15b die Verriegelungsstücke 15a nach außen und trennt die Verriegelungsstücke 15a von der Leitung 6, so dass die Leitung 6 herausgezogen werden kann.
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Innerhalb der hohlen Öffnung 10c des ersten Körperabschnitts 10a ist ein zylindrischer innerer Körper 20 so aufgenommen, dass er koaxial zu dem ersten Körperabschnitt 10a angeordnet ist und entlang der Achse L gleiten kann, wobei ein unidirektionales Dichtelement 21 mit einem V-förmigen Querschnitt dazwischen angeordnet ist. Innerhalb des inneren Körpers 20 ist eine säulenförmige Ventilstange 22 so aufgenommen, dass sie koaxial zu dem inneren Körper 20 angeordnet ist und entlang der Achse L gleiten kann, wobei ein unidirektionales zweites Dichtelement 23 mit einem V-förmigen Querschnitt dazwischen angeordnet ist.
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Eine Endplatte 24 ist luftdicht an dem oberen Ende, d.h. dem Ende auf der Seite des ersten Endes 11a des ersten Körperabschnitts 10a, an einer Position außerhalb des Endabschnitts des inneren Körpers 20 so luftdicht befestigt, dass sie den Endabschnitt des inneren Körpers 20 abdeckt. Das obere Ende der Ventilstange 22 durchtritt die Endplatte 24 in luftdichter Weise, wobei ein Dichtelement 25 dazwischen angeordnet ist, und steht zu der Außenseite der Endplatte 24 vor.
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Ein Fluidströmungsdurchgang 26, welcher den ersten Anschluss 13a mit dem zweiten Anschluss 13b verbindet, ist innerhalb des Ventilkörpers 10 ausgebildet. Der Fluidströmungsdurchgang 26 verzweigt sich in einen ersten Strömungsdurchgang 27, einen zweiten Strömungsdurchgang 28 und einen dritten Strömungsdurchgang 29, die parallel zueinander zwischen einer ersten Zusammenführungsöffnung 26a, welche mit dem ersten Anschluss 13a verbunden ist, und einer zweiten Zusammenführungsöffnung 26b, die mit dem zweiten Anschluss 13b verbunden ist, verlaufen.
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Der erste Strömungsdurchgang 27 ist ein Strömungsdurchgang, der von der ersten Zusammenführungsöffnung 26a durch eine erste ringförmige Strömungsdurchgangsöffnung 31, die zwischen der inneren Umfangsfläche des ersten Körperabschnitts 10a und der äußeren Umfangsfläche des inneren Körpers 20 ausgebildet ist, eine Öffnungs- und Schließöffnung 32 an dem oberen Ende des zylindrischen Elements 14 und eine zentrale Öffnung 33, die zu der Öffnungs- und Schließöffnung 32 führt, führt, und steht mit der zweiten Zusammenführungsöffnung 26b in Verbindung. Der erste Strömungsdurchgang 27 ist ein Strömungsdurchgang zum zeitweisen Öffnen des Fluidströmungsdurchgangs 26 zu einem vollständig geöffneten Zustand oder einem Zustand nahe dem vollständig geöffneten Zustand in einer Anfangsstufe, in welcher das Druckfluid dem Fluiddruckzylinder 2 zugeführt wird. Zu diesem Zweck weist der erste Strömungsdurchgang 27 einen Öffnungs- und Schließventilmechanismus 34 und einen Verzögerungsventilschließmechanismus 35 zum Schließen des geöffneten ersten Strömungsdurchgangs 27 nach Verstreichen der Verzögerungszeit auf.
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Der zweite Strömungsdurchgang 28 ist ein Strömungsdurchgang, der von der ersten ringförmigen Strömungsdurchgangsöffnung 31 durch eine Mehrzahl von Abzweiglöchern 38, die radial in dem inneren Körper 20 ausgebildet sind, eine Stangeneinsetzöffnung 39 in dem inneren Körper 20, eine Drosselöffnung 40, die zu der Stangeneinsetzöffnung 39 führt, und die zentrale Öffnung 33 in dem zylindrischen Element 14 führt und mit der zweiten Zusammenführungsöffnung 26b kommuniziert. Der zweite Strömungsdurchgang 28 ist ein Strömungsdurchgang zur Durchführung der Zuflusssteuerung durch Zuführen des Druckfluides in beschränkter Weise zu dem Fluiddruckzylinder 2. Zu diesem Zweck weist der zweite Strömungsdurchgang 28a einen Drosselventilmechanismus 41 auf.
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Der dritte Strömungsdurchgang 29 ist ein Strömungsdurchgang, der von der ersten ringförmigen Strömungsdurchgangsöffnung 31 durch einen zweiten ringförmigen Strömungsdurchgang 43, welcher zwischen der inneren Umfangsfläche des zweiten Körperabschnitts 10b und der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Elements 14 ausgebildet ist, zu der zweiten Zusammenführungsöffnung 26b führt. Der dritte Strömungsdurchgang 29 bleibt verschlossen, wenn das Druckfluid dem Fluiddruckzylinder 2 zugeführt wird, und ist ein Strömungsdurchgang zum Abführen des Druckfluides in einem frei strömenden Zustand, wenn das Druckfluid von dem Fluiddruckzylinder 2 abgeführt wird. Zu diesem Zweck weist der dritte Strömungsdurchgang 29 ein erstes Rückschlagventil 44 auf.
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Das erste Rückschlagventil 44 wird durch ein unidirektionales Dichtelement mit einem Y-förmigen Querschnitt gebildet. Indem die Lippe 44a zu dem ersten Anschluss 13a gerichtet wird, verhindert es eine Vorwärtsströmung des Druckfluides von dem ersten Anschluss 13a zu dem zweiten Anschluss 13b und erlaubt eine Rückwärtsströmung des Druckfluides von dem zweiten Anschluss 13b zu dem ersten Anschluss 13a.
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Der in dem ersten Strömungsdurchgang 27 vorgesehene Öffnungs- und Schließmechanismus 34 hat einen Öffnungs- und Schließventilabschnitt 46 mit einem ringförmigen Öffnungs- und Schließventilsitz 46a, welcher die Öffnungs- und Schließöffnung 32 umgibt, und einem Öffnungs- und Schließventilkörper 46b, der in und außer Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a tritt, um die Öffnungs- und Schließöffnung 32, d.h. den ersten Strömungsdurchgang 27, zu öffnen und zu schließen, und ein Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel 47, das eine Ventilöffnungskraft generiert, in dem Öffnungs- und Schließventilkörper 46b.
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Der Öffnungs- und Schließventilsitz 46a ist in dem zylindrischen Element 14 ausgebildet, und der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b ist an dem unteren Ende des inneren Körpers 20 ausgebildet.
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Eine Öffnungs- und Schließventildichtung 46c, die in und außer Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a tritt, ist an dem Öffnungs- und Schließventilkörper 46b angebracht. Wenn die Öffnungs- und Schließventildichtung 46c in Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a steht, ist der Dichtungsdurchmesser kleiner als der Dichtungsdurchmesser eines Abschnitts, an dem das erste Dichtelement 21 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des ersten Körperabschnitts 10a steht. Durch eine solche Beziehung der Dichtungsdurchmesser wird auf der Basis der Differenz der Dichtungsdurchmesser eine Ventilöffnungsdruckaufnahmefläche 49 an der äußeren Umfangsfläche eines Teils des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b gebildet, der zwischen der Öffnungs- und Schließventildichtung 46c und dem ersten Dichtelement 21 angeordnet ist. Wenn das Druckfluid von dem ersten Anschluss 13a auf die Ventilöffnungs- und Druckaufnahmefläche 49 wirkt, wird in dem Öffnungs- und Schließventilkörper 46b eine Schubkraft in der Aufwärtsrichtung (Ventilöffnungsrichtung, d.h. eine Ventilöffnungskraft) generiert. Durch diese Ventilöffnungskraft trennt sich die Öffnungs- und Schließventildichtung 46c des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b von dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a und öffnet den ersten Strömungsdurchgang 27. Daher ist bei dieser Ausführungsform die Ventilöffnungsdruckaufnahmefläche 49 im Wesentlichen das Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel 47.
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Auch wenn die Öffnungs- und Schließventildichtung 46c des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b tatsächlich in und außer Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a tritt, kann in der nachfolgenden Beschreibung der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b so beschrieben werden, dass er in und außer Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a tritt, wobei die Öffnungs- und Schließventildichtung 46c ein Teil des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b ist.
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Der Verzögerungsventilschließmechanismus 35 umfasst einen ersten Kolben 52, der an dem oberen Ende des inneren Körpers 20 ausgebildet ist, eine erste Druckkammer 53, die zwischen dem ersten Kolben 52 und der Endplatte 24 an dem oberen Ende des Ventilkörpers 10 ausgebildet ist, und einen Verzögerungsströmungsdurchgang 54, welcher die erste Druckkammer 53 mit dem ersten Anschluss 13a verbindet.
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Der erste Kolben 52 wird durch luftdichtes Befestigen einer Verschlussplatte 55, welche den oberen Endabschnitt des hohlen inneren Körpers 20 verschließt, an dem oberen Endabschnitt gebildet. Ein Kolbendichtelement 56, welches das untere Ende der ersten Druckkammer 53 bildet, ist zwischen dem Außenumfang des ersten Kolbens 52 und dem Innenumfang des Ventilkörpers 10 angeordnet.
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Der erste Kolben 52 weist eine Ventilschließdruckaufnahmefläche 52a auf, die der ersten Druckkammer 53 zugewandt ist. Das Druckfluid in der ersten Druckkammer 53 wirkt auf die Ventilschließdruckaufnahmefläche 52a, wodurch eine nach unten (Ventilschließrichtung) wirkende Kraft generiert wird. Die Druckaufnahmefläche der Ventilschließdruckaufnahmeoberfläche 52a ist größer als die Druckaufnahmefläche der Ventilöffnungsdruckaufnahmeoberfläche 49.
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Eine Öffnungskammer 57, die zwischen dem Kolbendichtelement 56 des ersten Kolbens 52 und dem ersten Dichtelement 21 ausgebildet ist, kann durch das Öffnungsloch 57a oder durch eine andere Durchgangsöffnung, welche mit der Öffnungskammer 57 in Verbindung steht, zur Umgebung geöffnet werden.
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Der Verzögerungsströmungsdurchgang 54 umfasst eine erste Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a, die zu dem ersten Anschluss 13a führt, eine zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b, die zu der ersten Druckkammer 53 führt, und eine Verbindungs- oder Relaisöffnung 54c, die zwischen der ersten Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a und der zweiten Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b ausgebildet ist.
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Die Relaisöffnung 54c ist eine längliche Öffnung, welche koaxial mit dem Öffnungsende 54d der ersten Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a verbunden ist. Ein hohler Empfänger 62 für den zylindrischen Ventilkörper ist innerhalb der Verbindungsöffnung 54c aufgenommen. Die Verbindungsöffnung 54c ist durch ein Öffnungsloch 63, das in dem Ventilkörperempfänger 62 ausgebildet ist, zur Umgebung offen.
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Ein kugeliger Rückschlagventilkörper 61 ist zwischen dem Öffnungsende 54d der ersten Verzögerungsdurchgangsöffnung 54a und der Ventilkörperaufnahme 62 so aufgenommen, dass er zwischen einer Ventilschließposition (vgl. 1 und 3), an welcher der Rückschlagventilkörper 61 in Kontakt mit dem Öffnungsende 54d tritt, um das Öffnungsende 54d zu verschließen, und einer Ventilöffnungsposition (vgl. 4), an welcher der Rückschlagventilkörper 61 sich von dem Öffnungsende 65d trennt, um das Öffnungsende 54d zu öffnen, verschiebbar. Eine Druckfeder 64 ist zwischen dem Rückschlagventilkörper 61 und der Ventilkörperaufnahme 62 angeordnet. Der Rückschlagventilkörper 61 wird durch die Druckfeder 64 konstant in eine Richtung vorgespannt, in welcher er in Kontakt mit dem Öffnungsende 54d der ersten Verzögerungsdurchgangsöffnung 54a tritt.
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Die Position, an welcher die zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b mit der Relaisöffnung 54c kommuniziert, ist ein Teil der Seitenfläche der Relaisöffnung 54c, in welche die Ventilkörperaufnahme 62 eingesetzt ist. Ein Drosselabschnitt 59 in Form eines ringförmigen Spalts ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der Ventilkörperaufnahme 62 und der inneren Umfangsfläche der Relaisöffnung 54c ausgebildet.
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Wenn der Rückschlagventilkörper 61 an der Ventilschließposition steht, ist daher die erste Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a verschlossen und die zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b steht durch den Drosselabschnitt 59, die Relaisöffnung 54c und das Öffnungsloch 63 der Ventilkörperaufnahme 62 mit der Umgebung in Verbindung. Wenn der Rückschlagventilkörper 61 an der Ventilöffnungsposition steht, ist das Öffnungsloch 63 verschlossen und die erste Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a und die zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b stehen miteinander über die Verbindungsöffnung 54c und den Drosselabschnitt 59 in Verbindung.
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Der Verzögerungsventilschließmechanismus 35 arbeitet wie folgt. Nachdem der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b den ersten Strömungsdurchgang 27 durch das Druckfluid von dem ersten Anschluss 13a geöffnet hat (vgl. 4), fließt das Druckfluid von dem ersten Anschluss 13a durch die erste Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a, drückt den Rückschlagventilkörper 61 auf und strömt allmählich in die erste Druckkammer 53 in einem Zustand, in welchem die Strömungsrate durch den Drosselabschnitt 59 beschränkt ist. Dementsprechend steigt der Fluiddruck in der ersten Druckkammer 53 allmählich an. Wenn die Kraft in der Ventilschließrichtung (Ventilschließkraft), die in dem ersten Kolben 52 durch die Wirkung des Fluiddruckes generiert wird, größer wird als die Ventilöffnungskraft des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b, die durch die Ventilöffnungsdruckaufnahmefläche 49 generiert wird, sinkt der innere Körper 20 in der Zeichnung nach unten, der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b tritt in Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a und der erste Strömungsdurchgang 27 wird geschlossen (vgl. 5). Hierdurch öffnet der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b den ersten Strömungsdurchgang 27 zeitweise lediglich in dem Anfangsstadium, wenn das Druckfluid dem Fluiddruckzylinder 2 zugeführt wird.
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Wenn der erste Anschluss 13a zur Umgebung geöffnet und das Druckfluid abgeführt wird, sinkt der Fluiddruck in dem ersten Anschluss 13a und der ersten Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a. Dadurch wird der Rückschlagventilkörper 61 durch die Druckfeder 64 gedrückt und zu der Ventilschließposition verschoben, und die zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b tritt durch die Rückschlagventilkammer 60 und das Öffnungsloch 63 in Verbindung mit der Umgebung. Dadurch wird das Druckfluid in der ersten Druckkammer 53 durch das Öffnungsloch 63 in die Umgebung abgeführt.
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Der in dem zweiten Strömungsdurchgang 28 ausgebildete Drosselventilmechanismus 41 umfasst einen Drosselventilabschnitt 67 mit der in dem inneren Körper 20 ausgebildeten Drosselöffnung 40 und einer Nadel 68, die in die Drosselöffnung 40 eingesetzt ist und die Drosselöffnung 40 in beschränkter Weise öffnet. Die Nadel 68 ist an dem vorderen Abschnitt der Ventilstange 22 ausgebildet.
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An einem Ende der Drosselöffnung 40 ist ein Drosselventilsitz 69 ausgebildet, und eine Drosselventildichtung 70, die in und außer Kontakt mit dem Drosselventilsitz 69 tritt, um den zweiten Strömungsdurchgang 28 zu öffnen und zu schließen, ist an dem Außenumfang der Nadel 68 angebracht.
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Der innere Körper 20 und die Ventilstange 22 weisen einen Öffnungs- und Schließsteuermechanismus 72 auf, welcher die Nadel 68 öffnet und schließt, und einen Öffnungsgradeinstellmechanismus 73, welcher den Öffnungsgrad der Nadel 68 einstellt.
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Der Öffnungs- und Schließsteuermechanismus 72 weist einen in der Ventilstange 22 ausgebildeten zweiten Kolben 75 auf. Der zweite Kolben 75 ist in der hohlen Öffnung 20a des inneren Körpers 20 mit einem dazwischen angeordneten Dichtelement 76 so aufgenommen, dass er in der Richtung der Achse L gleiten kann. Zwischen der Druckaufnahmefläche 75a des zweiten Kolbens 75 und der Verschlussplatte 55 ist eine zweite Druckkammer 77 definiert. Eine Nadelöffnungsfeder 79 ist zwischen der Rückseite des zweiten Kolbens 75 und einem Federaufnahmerohr 78, das an dem inneren Körper 20 angebracht ist, angeordnet. Die Nadelöffnungsfeder 79 spannt den zweiten Kolben 75 konstant in einer Richtung vor, in welcher die Drosselventildichtung 70 der Nadel 68 von dem Drosselventilsitz 69 abhebt (Ventilöffnungsrichtung). Eine Leitungsöffnung 80 für die Zufuhr des Druckfluides von dem zweiten Anschluss 13b in die zweite Druckkammer 77 ist innerhalb der Ventilstange 22 ausgebildet. Ein Ende 80a der Leitungsöffnung 80 öffnet sich an der Spitze der Ventilstange 22, und das andere Ende steht über eine Verbindungsöffnung 80b mit der zweiten Druckkammer 77 in Verbindung.
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Wenn das Druckfluid von dem ersten Anschluss 13a durch den Drosselventilabschnitt 67 in beschränkter Weise dem zweiten Anschluss 13b zugeführt wird und dadurch der Fluiddruck an der Seite des zweiten Anschlusses 13b ansteigt, wird der Fluiddruck an der Seite des zweiten Anschusses 13b durch die Leitungsöffnung 80 in die zweite Druckkammer 77 eingebracht. Wenn die an dem zweiten Kolben 75 durch die Wirkung dieses Fluiddrucks in der Ventilschließrichtung generierte Kraft größer wird als die Federkraft durch die Nadelöffnungsfeder 79 in der Ventilöffnungsrichtung, tritt die Drosselventildichtung 70 der Nadel 68 in Kontakt mit dem Drosselventilsitz 69, so dass der Drosselventilabschnitt 67 geschlossen wird (vgl. 6).
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Der Öffnungsgradeinstellmechanismus 73 umfasst einen Handgriff 84 zum Drehen der Ventilstange 22 und einen Nockenmechanismus 85 zur Verschiebung der Ventilstange 22 in der Richtung der Achse L entsprechend der Drehung der Ventilstange 22.
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Der Handgriff 84 ist ein zylindrisches kappenförmiges Element und ist so an dem ersten Ende 11a des Ventilkörpers 10 angebracht, dass er um die Achse L drehbar ist, wobei er den oberen Endabschnitt des Ventilkörpers 10, die Endplatte 24 und die Ventilstange 22 abgedeckt. Der obere Endabschnitt der Ventilstange 22 ist in eine Verriegelungsöffnung 84a eingesetzt, die in dem Handgriff 84 ausgebildet ist. Die Verriegelungsöffnung 84a ist eine nicht kreisförmige Öffnung mit einem flachen Abschnitt in einem Teil ihrer Öffnungswandung, und der obere Endabschnitt der Ventilstange 22 weist ebenfalls einen flachen Abschnitt in einem Teil seines Außenumfangs auf. Die flachen Abschnitte werden in Kontakt miteinander gebracht, so dass sie aneinander angreifen, wodurch der Handgriff 84 und die Ventilstange 22 miteinander so verbunden werden, dass sie in der Richtung der Achse L relativ zueinander verschiebbar sind, in der Drehrichtung aber aneinander befestigt sind.
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Anstatt die flachen Abschnitte in der Verriegelungsöffnung 84a und an der Ventilstange 22 vorzusehen, können aber auch eine Passfeder und eine Passfedernut vorgesehen sein.
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Der Nockenmechanismus 85 umfasst ein rohrförmiges Nockenelement 87, das innerhalb des inneren Körpers 20 befestigt ist, eine helixförmige Nockenfläche 88, die an der unteren Fläche des Nockenelements 87 so ausgebildet ist, dass sie die Ventilstange 22 umgibt, und ein Anlageelement 89, das an der Seitenfläche der Ventilstange 22 ausgebildet ist. Das obere Ende des Anlageelements 89 liegt an einem Teil der Nockenfläche 88 an, wodurch der Öffnungsgrad (anfänglicher Öffnungsgrad) zum Zeitpunkt der Durchflussratenbeschränkung in dem Drosselventilabschnitt 67 eingestellt wird. Eine Kraft, welche das Anlageelement 89 in Kontakt mit der Nockenfläche 88 bringt, ist eine Federkraft der Nadelöffnungsfeder 79.
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Die Nockenfläche 88 hat eine Länge, die die Ventilstange 22 nicht umkreist, und ist in einer Richtung geneigt, in welcher ihre Höhe im Uhrzeigersinn allmählich abnimmt, d. h. eine Richtung, in welcher sie sich der Drosselöffnung 40 annähert. Wenn die Ventilstange 22 durch den Handgriff 84 im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wird daher das Anlageelement 89 entlang der Nockenfläche 88 verschoben, so dass die Ventilstange 22 sich in der Richtung der Achse L vorwärts oder rückwärts bewegt. Dadurch wird der Einsetzgrad der Nadel 68 in die Drosselöffnung 40 geändert und der anfängliche Öffnungsgrad des Drosselventilabschnitts 67 wird eingestellt.
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Der Handgriff 84 kann an einer beliebigen Drehposition verriegelt werden, und der anfängliche Öffnungsgrad des Drosselventilabschnitts 67 kann entsprechend dem Drehwinkel des Handgriffs 84 beliebig zwischen einem minimalen Öffnungsgrad und dem maximalen Öffnungsgrad eingestellt werden.
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Wenn der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b den Öffnungs- und Schließventilsitz 46a in dem Öffnungs- und Schließventilabschnitt 46 des ersten Strömungsdurchgangs 27 zeitweise öffnet, ist die Öffnungsfläche größer als die Öffnungsfläche (anfänglicher Öffnungsgrad), wenn die Nadel 68 die Drosselöffnung 40 in dem Drosselventilabschnitt 67 des zweiten Strömungsdurchgangs 28 in beschränkter Weise öffnet.
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Das Bezugszeichen 90 in der Figur bezeichnet ein Dichtelement, welches zwischen der Ventilstange 22 und der Verschlussplatte 55 abdichtet.
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Als nächstes wird mit Bezug auf die 1 bis 6 und 8 die Betriebsweise des Fluidsteuerventils 1A und des Fluiddruckzylinders 2 für den Fall der Steuerung der Geschwindigkeit des Fluiddruckzylinders 2 mit Hilfe des Fluidsteuerventils 1A, welches den obigen Aufbau hat, erläutert.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Hub des Arbeitskolbens 7 und der Kolbenstange 8 (nachfolgend der Einfachheit halber als „Arbeitskolben 7“ bezeichnet) des Fluiddruckzylinders 2, der von der Position des Vorwärtsendes zurückfährt, der Arbeitshub und der Hub, mit welchem er von der Position des hinteren Endes vorwärtsfährt, ist der Rückführhub.
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Es versteht sich aber, dass auch der Vorwärtshub des Arbeitskolbens 7 der Arbeitshub sein kann und dass der Rückwärtshub der Rückführhub sein kann.
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Die 1 bis 3 zeigen den Fall, bei welchem das Elektromagnetventil 3 zu der ersten Position 3a geschaltet ist, weil das Elektromagnetventil 3 abgeschaltet ist und der Fluiddruckzylinder 2 die Position des Vorwärtsendes einnimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird der kopfseitigen Kammer 2a des Fluiddruckzylinders 2 durch die Geschwindigkeitssteuerung 5 Druckfluid zugeführt, und die stangenseitige Kammer 2b wird durch das Fluidsteuerventil 1A zur Umgebung geöffnet. Das Fluidsteuerventil 1A ist in der normalen Position. In dem ersten Strömungsdurchgang 27 des Fluidsteuerventils 1A kommt die Öffnungs- und Schließventildichtung 46c des Ventilschließkörpers 46b in Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a, so dass der erste Strömungsdurchgang 27 geschlossen wird. In dem zweiten Strömungsdurchgang 28 wird die Ventilstange 22 durch die Nadelöffnungsfeder 79 in der Ventilöffnungsrichtung gedrängt, so dass die Nadel 68 des Drosselventilabschnitts 67 eine Anfangsposition einnimmt, in welcher sie die Drosselöffnung 40 in beschränkter Weise öffnet.
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Wie in 4 gezeigt ist, wird aus diesem Zustand das Elektromagnetventil 3 durch Einschalten in die zweite Position 3b umgeschaltet, das Druckfluid wird dem ersten Anschluss 13a des Fluidsteuerventils 1A zugeführt, und die kopfseitige Kammer 2a des Fluiddruckzylinders 2 wird durch die Geschwindigkeitssteuerung 5 zur Umgebung geöffnet. Das Druckfluid in dem ersten Anschluss 13a wirkt auf die Ventilöffnungsdruckaufnahmefläche 49 des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b, um eine Schubkraft in der Ventilöffnungsrichtung zu erzeugen, d. h. eine Ventilöffnungskraft. Durch die Ventilöffnungskraft wird daher der innere Körper 20 integral mit der Ventilstange 22 nach oben verschoben, der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b hebt von dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a ab, und der erste Strömungsdurchgang 27 öffnet sich. Daher fließt das Druckfluid durch den ersten Strömungsdurchgang 27 in einem im Wesentlichen freien Strömungszustand zu dem zweiten Anschluss 13b und wird der stangenseitigen Kammer 2b des Fluiddruckzylinders 2 zugeführt.
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Wie in 8 gezeigt ist, beginnt hierdurch der Druck in der stangenseitigen Kammer 2b ab dem Zeitpunkt t0 schnell anzusteigen, so dass der Arbeitskolben 7 ab dem Zeitpunkt t2, wenn sich der Druck in der stangenseitigen Kammer 2b dem eingestellten Druck P0 annähert, mit hoher Geschwindigkeit zurückzufahren beginnt. Die Anfangsoperation des Arbeitskolbens 7 ist wesentlich schneller als die Anfangsoperation des Anfangskolbens 7 in dem Fall, wenn das Druckfluid in einem Zustand zugeführt wird, in dem die Strömungsrate von Anfang an eingeschränkt ist. Daher ergibt sich eine exzellente Antwortgeschwindigkeit.
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Da das Druckfluid in der stangenseitigen Kammer 2b von dem zweiten Anschluss 13b durch die zentrale Öffnung 33 und die Leitungsöffnung 80 in die zweite Druckkammer 77 fließt, steigt der Fluiddruck in der zweiten Druckkammer 77 an. Wenn der Fluiddruck höher wird als der Steuerdruck Pa zum Zeitpunkt t1, übersteigt die in der Ventilschließrichtung auf den zweiten Kolben 75 wirkende Kraft, die durch die Nadelöffnungsfeder 79 in der Ventilöffnungsrichtung aufgebrachte Kraft, wodurch die Ventilstange 22 entgegen der Federkraft der Nadelöffnungsfeder 79 nach unten gedrückt wird, und die Nadel 68 verschießt die Drosselöffnung 40 zeitweise.
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Da das Druckfluid von dem ersten Anschluss 13a der ersten Druckkammer 53 allmählich durch den Verzögerungsströmungsdurchgang 54 in dem Verzögerungsventilschließmechanismus 35 in einem Zustand zugeführt wird, in welchem die Strömungsrate durch den Drosselabschnitt 59 eingeschränkt ist, steigt auch der Fluiddruck in der ersten Druckkammer 53 allmählich an. Wenn die nach unten gerichtete Ventilschließkraft, die durch die Wirkung des Fluiddrucks an dem ersten Kolben 52 erzeugt wird, größer wird als die nach oben gerichtete Ventilöffnungskraft, die auf den Öffnungs- und Schließventilkörper 46b wirkt, wie es in 5 gezeigt ist, senkt sich der innere Körper 20 in der Zeichnung ab, der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b tritt in Kontakt mit dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a und der erste Strömungsdurchgang 27 wird verschlossen.
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Wenn in 8 der erste Strömungsdurchgang 27 zum Zeitpunkt t3 verschlossen wird, führt der Kolben 7 durch die Ausdehnungskraft des Hochdruckfluiddrucks (unter Druck stehende Luft), der in der stangenseitigen Kammer 2b eingeschlossen ist, seine Vorwärtsbewegung fort und dementsprechend beginnt der Fluiddruck in der stangenseitigen Kammer 2b rapide und kurvenförmig zu sinken. Gleichzeitig sinkt auch die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens 7. Wenn der Fluiddruck in der stangenseitigen Kammer 2b zum Zeitpunkt t4 unterhalb den Steuerdruck Pa fällt, sinkt auch der Fluiddruck in der zweiten Druckkammer 77 ab, so dass die Ventilstange 22 durch die Federkraft der Nadelöffnungsfeder 79 nach oben gedrückt wird, wodurch die Nadel 68 die Drosselöffnung 40 öffnet. Das Druckfluid von dem ersten Anschluss 13a fließt in einem Zustand, in welchem die Strömungsrate lediglich durch den zweiten Strömungsdurchgang 28 eingeschränkt ist, zu dem zweiten Anschluss 13b und wird allmählich der stangenseitigen Kammer 2b des Fluiddruckzylinders 2 zugeführt. Daher bewegt sich der Arbeitskolben 7 zu dem rückwärtigen Ende mit einer geringen, im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit und erreicht das rückwärtige Ende zum Zeitpunkt t5. Damit ist der Arbeitsprozess abgeschlossen. Etwas später erreicht der Fluiddruck in der stangenseitigen Kammer 2b den Steuerdruck Pa und der Fluiddruck in der kopfseitigen Kammer 2a wird null.
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Wenn der Arbeitsprozess des Arbeitskolbens 7 abgeschlossen ist und der Druck in der stangenseitigen Kammer 2b den Steuerdruck Pa erreicht, steigt somit der Fluiddruck in dem zweiten Anschluss 13b und der zweiten Druckkammer 77. Wie in 6 gezeigt ist, sinken daher die Ventilstange 22 und die Nadel 68 ab, die Drosselventildichtung 70 tritt in Kontakt mit dem Drosselventilsitz 69 und der zweite Strömungsdurchgang 68 wird verschlossen.
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Wenn als nächstes ausgehend von dem Zustand in 6 das Elektromagnetventil 3 wieder zu der ersten Position 3a umgeschaltet wird, wird mit Bezug auf 1 auch die stangenseitige Kammer 2b des Fluiddruckzylinders 2 durch das Fluidsteuerventil 1A zur Umgebung geöffnet und das Druckfluid wird durch die Geschwindigkeitssteuerung 5 der kopfseitigen Kammer 2a zugeführt. Zu dieser Zeit strömt das Druckfluid in der stangenseitigen Kammer 2b durch den zweiten Anschluss 13b des Fluidsteuerventils 1A in den dritten Strömungsdurchgang 29, drückt das erste Rückschlagventil 44 auf, fließt in einem frei fließenden Zustand von dem dritten Strömungsdurchgang 29 zu dem ersten Anschluss 13a und wird durch den ersten Anschluss 13a und das Elektromagnetventil 3 in die Umgebung abgeführt. Dementsprechend vollzieht der Arbeitskolben 7 des Fluiddruckzylinders 2 einen Vorwärtshub mit einer Geschwindigkeit, welcher der Strömungsrate des durch die Geschwindigkeitssteuerung 5 zugeführten Druckfluides entspricht, und bewegt sich zu dem Vorwärtsende.
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Wenn sich der Arbeitskolben 7 zu dem Vorwärtsende bewegt und der Fluiddruck in dem zweiten Anschluss 13b absinkt, sinkt auch der Fluiddruck in der zweiten Druckkammer 77, so dass die Ventilstange 22 durch die Nadelöffnungsfeder 79 gedrückt wird und aufsteigt. Die Drosselventildichtung 70 der Nadel 68 hebt von dem Drosselventilsitz 69 ab, wodurch der zweite Strömungsdurchgang 28 geöffnet wird. In dem Verzögerungsströmungsdurchgang 54 wird der Rückschlagventilkörper 61 durch die Druckfeder 64 so gedrückt, dass er zu der Ventilschließposition verschoben wird, und das Druckfluid in der ersten Druckkammer 53 wird durch das Öffnungsloch 63 in die Umgebung abgeführt. Durch diese Folge von Arbeitsschritten kehrt das Fluidsteuerventil 1A zu der normalen Position gemäß 1 zurück.
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Es ist vorstellbar, dass dann, wenn zu Beginn des Vorwärtshubes des Fluiddruckzylinders 2 das Druckfluid in der stangenseitigen Kammer 2b des Fluiddruckzylinders 2 beginnt, durch das Fluidsteuerventil 1A abgeführt zu werden, das Druckfluid in der ersten Druckkammer 53 in Abhängigkeit von der Querschnittsfläche des Drosselabschnitts 59 des Verzögerungsströmungsdurchgangs 54 schnell abgeführt wird, wodurch der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b durch das Druckfluid (Ablassfluid), das in dem zweiten Anschluss 13b strömt, nach oben gedrückt und von dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a abgehoben wird. Dann wird der erste Strömungsdurchgang 27 geöffnet.
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Da sich der geöffnete Ventilkörper 46b auch danach nicht von selbst schließt, ist es zur Vermeidung einer solchen Situation möglich, eine Ventilschließfeder, welche den inneren Körper 20 in der Ventilschließrichtung drängt, zwischen der Verschlussplatte 55 und der Endplatte 24 vorzusehen, so dass der Ventilkörper 46b während der normalen Zeit immer die Ventilschließposition einnimmt. Da in diesem Fall die Federkraft der Ventilschließfeder in der Richtung entgegen der Ventilöffnungskraft des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b wirkt, ist die Antwortgeschwindigkeit zu Beginn des Arbeitsprozesses etwas niedriger als in dem Fall, bei dem keine Ventilschließfeder vorgesehen wird. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem dem Fluiddruckzylinder 2 Druckfluid in einem Zustand zugeführt wird, in welchem die Strömungsrate von Anfang an lediglich durch den zweiten Strömungsdurchgang 28 eingeschränkt ist, ist aber die Antwortgeschwindigkeit gut.
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Auch in dem Fall, in dem keine Ventilschließfeder vorgesehen ist, beginnt aber der nächste Arbeitshub ausgehend von dem Zustand, in dem der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b den ersten Strömungsdurchgang 27 öffnet, wenn der Öffnungs- und Schließventilkörper 26 während der normalen Zeit offen bleibt, so dass der Prozess des Öffnens des Öffnungs- und Schließventilkörpers 46b nicht notwendig wird. Es ergibt sich eine schnelle Antwort.
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9 zeigt ein Fluidsteuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fluidsteuerventil 1 B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass die erste Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a und die zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b des Verzögerungsströmungsdurchgangs 54 durch den Drosselabschnitt 59 immer miteinander in Verbindung stehen. Hierzu ist ein säulenförmiges Schließelement 91 an der Innenseite der Relaisöffnung 54c, die zwischen der ersten Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a und der zweiten Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b angeordnet ist, angebracht und der Drosselabschnitt 59 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Schließelements 91 und der inneren Umfangsfläche der Relaisöffnung 54c ausgebildet.
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Daher fließt bei dem Fluidsteuerventil 1 B gemäß der zweiten Ausführungsform das dem ersten Anschluss 13a zugeführte Druckfluid in die erste Druckkammer 53 durch die erste Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54a, den Drosselabschnitt 59 und die zweite Verzögerungsströmungsdurchgangsöffnung 54b und das von der ersten Druckkammer 53 abgeführte Druckfluid wird von dem ersten Anschluss 13a durch die zweite Verzögerungsdurchgangsöffnung 54b, den Drosselabschnitt 59 und die erste Verzögerungsdurchgangsöffnung 54a abgeführt.
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Der Drosselabschnitt 59 kann eine variable Drossel sein, deren Öffnungsgrad einstellbar ist. Dies gilt auch für den Drosselabschnitt 59 des Fluidsteuerventils 1A gemäß der ersten Ausführungsform.
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Da die Konfiguration und Arbeitsweise des Fluidsteuerventils 1 B bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform, werden die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform den gleichen Hauptkomponenten beider Ausführungsformen zugeordnet und auf die detaillierte Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise wird verzichtet.
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10 zeigt eine dritte Ausführungsform des Fluidsteuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Fluidsteuerventil 1C gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass das Fluidsteuerventil 1C gemäß der dritten Ausführungsform den dritten Strömungsdurchgang 29 und das erste Rückschlagventil 44 in dem dritten Strömungsdurchgang 29, welches das Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform hat, nicht aufweist, und dahingehend, dass eine Ventilöffnungsfeder 92 zwischen dem Öffnungs- und Schließventilkörper 46b und dem Ventilkörper 10 angeordnet ist und der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b durch die Ventilfeder 92 in einer Richtung gedrängt wird, in welcher der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b sich von dem Öffnungs- und Schließventilsitz 46a trennt (Ventilöffnungsrichtung), wodurch der Öffnungs- und Schließventilkörper 46b normalerweise die Ventilöffnungsposition einnimmt und den ersten Strömungsdurchgang 27 öffnet. Bei der dritten Ausführungsform ist daher das Ventilöffnungskrafterzeugungsmittel 47 die Ventilöffnungsfeder 92.
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Bei diesem Fluidsteuerventil 1C durchläuft das Druckfluid bei der Zufuhr des Druckfluides zu dem ersten Anschluss 13a den Prozess des Öffnens des Öffnungs- und Schießventilkörpers 46b nicht und strömt durch den ersten Strömungsdurchgang 27, der von Anfang an offen ist, zu dem zweiten Anschluss 13b. Daher ist die Antwortgeschwindigkeit besser als bei dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform.
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Das von dem Fluiddruckzylinder abgeführte Druckfluid strömt durch den geöffneten ersten Strömungsdurchgang 27 von dem zweiten Anschluss 13b in einem frei fließenden Zustand zu dem ersten Anschluss 13a.
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Das Fluidsteuerventil 1C kann aber auch den dritten Strömungsdurchgang 29 und das erste Rückschlagventil 44 aufweisen, die bei dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen sind. In diesem Fall strömt das von dem Fluiddruckzylinder abgeführte Druckfluid von dem zweiten Anschluss 13b sowohl durch den geöffneten ersten Strömungsdurchgang 27 als auch das erste Rückschlagventil 44 des dritten Strömungsdurchgangs zu dem ersten Anschluss 13a.
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Da der Aufbau und die Arbeitsweise des Fluidsteuerventils 1C bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform, werden den gleichen Hauptkomponenten beider Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Fluidsteuerventil 1A gemäß der ersten Ausführungsform zugewiesen und auf die detaillierte Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise wird verzichtet.
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Somit kann das Fluidsteuerventil eine Vereinfachung des Aufbaus und eine Verringerung der Größe durch verständiges Integrieren der Funktionen eines Nadelventils, eines Durchflussratensteuerventils, eines Rückschlagventils etc. in einen Ventilkörper erreichen und die Fluidsteuereigenschaften und die Antwortgeschwindigkeit durch Vorsehen eines Öffnungs- und Schließventilmechanismus, welcher den Strömungsdurchgang zeitweise öffnet, wenn dem ersten Anschluss Druckfluid zugeführt wird, verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1A, 1B, 1C
- Fluidsteuerventil
- 10
- Ventilkörper
- 13a
- erster Anschluss
- 13b
- zweiter Anschluss
- 20
- innerer Körper
- 22
- Ventilstange
- 27
- erster Strömungsdurchgang
- 28
- zweiter Strömungsdurchgang
- 29
- dritter Strömungsdurchgang
- 34
- Öffnungs- und Schließventilmechanismus
- 35
- Verzögerungsventilschließmechanismus
- 40
- Drosselöffnung
- 41
- Drosselventilmechanismus
- 44
- erstes Rückschlagventil
- 46
- Öffnungs- und Schließventilabschnitt
- 46a
- Öffnungs- und Schließventilsitz
- 46b
- Öffnungs- und Schließventilkörper
- 49
- Druckaufnahmefläche
- 52
- erster Kolben
- 53
- erste Druckkammer
- 54
- Verzögerungsströmungsdurchgang
- 59
- Drosselabschnitt
- 67
- Drosselventilabschnitt
- 68
- Nadel
- 75
- zweiter Kolben
- 77
- zweite Druckkammer
- 79
- Nadelöffnungsfeder
- 80
- Leitungsöffnung
- 92
- Ventilöffnungsfeder
- L
- Achse L
