JP2525772B2 - ダイアフラム型パイロツト操作方向切換弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、ダイアフラムに及ぼすパイロット圧により
直接流路を開閉して、流体の流れ方向を変換する方向切
換弁に関する。

「従来技術およびその問題点」 この種の方向切換弁はその基本構成を米国特許第4,51
6,605号が提案している。第５図ないし第９図はその一
例を示すもので、まずこの図に基づいてこの方向切換弁
の動作原理を説明する。

この方向切換弁は、ガスケットを兼ねるダイアフラム
11で分断された流路ブロック20と制御ブロック10を有
し、この流路ブロック20に、圧力流体源Ｐから圧力流体
（加圧空気）を受ける単一の供給ポート22と、一対の負
荷ポート25およひ排出ポートが開口している。

供給ポート22から分離させた一対の分離通路23は、そ
れぞれ一対の環状通路24に連通している。負荷ポート25
はこの環状通路24の中央に開口し、この負荷ポート25に
連通する環状通路26の中央に、排出ポート27が開口して
いる。そしてこれらの環状通路24、負荷ポート25、環状
通路26および排出ポート27は、それぞ制御ブロック10側
の端面に開口し、ダイアフラム11と対向している。また
負荷ポート25は、アクチエータＡに接続され、排出ポー
ト27は大気に開放されている。

図示するアクチエータＡはシリンダ装置で、ピストン
Ｐによって区画されたシリンダ室S1、S2に、左右の流路
切換弁部21の負荷ポート25がそれぞれ連通している。

負荷ポート25および排出ポート27の周縁は、それぞれ
ダイアフラム11が接離する弁座25s、弁座27sとなってい
る。12は、ダイアフラム11がその表裏の圧力差により負
荷ポート25（排出ポート27）内に変形するのを防止する
グリッド（網体）である。

制御ブロック10には、負荷ポート25および排出ポート
27の中央に対向させて、パイロット圧通路31、32がそれ
ぞれ開口している。ダイアフラム11は、パイロット圧制
御装置33により、このパイロット圧通路31、32に一定圧
以上のパイロット圧ｐが及ぼされたとき、流路ブロック
20側に変形する。したがってパイロット圧通路31にパイ
ロット圧ｐが及ぼされたときには、供給ポート22と負荷
ポート25との連通が断たれ、他方パイロット圧通路32に
パイロット圧ｐが及ぼされたときには、負荷ポート25と
排出ポート27の連通が断たれる。よって、パイロット圧
制御装置33により、パイロット圧通路31、32へのパイロ
ット圧ｐの供給を制御することで、第５図ないし第８図
のようにアクチエータＡに対する流体の供給を制御でき
る。

すなわち第５図ないし第８図において、ｐの符号が付
されているパイロット圧通路31または32は、パイロット
圧ｐが加わっており、付されていない通路は大気に開放
されている。これらの図に示す流路の開閉状態から明ら
かなように、第５図の状態においてはピストンＰが右行
し、第６図の状態においては同左行し、第７図、第８図
の状態においては停止する。第７図の状態ではシリンダ
室S1、S2にともに圧力流体が供給させるためピストンＰ
に力を加えても移動しないが、第８図の状態ではシリン
ダ室S1、S2がともに排出ポート27に連通しているため、
ピストンＰを自由に移動させることができる。

以上の動作原理を有する方向切換弁は、摺動部がない
こと、よって潤滑が不要であること、大流量が流せるこ
と、精密機械加工が不要で加工性がよいこと、等の優れ
た特徴がある。しかしながらこの方向切換弁において
は、一組の供給ポート22、負荷ポート25および排出ポー
ト27につき、負荷ポート25の中央および排出ポート27の
中央の二箇所において、ダイアフラム11を作動させなけ
ればならないため、大型化するという問題がある。

「発明の目的」 本発明は、この問題点に着目し、より小型化が可能な
ダイアフラム型パイロット操作方向切換弁構造を得るこ
とを目的とする。

「発明の概要」 本発明は、流路ブロックの制御ブロック側端面に開口
させる各ポートの通路の位置について研究した結果、こ
れを同心状に配設すると、より小型化できるという着眼
に基づいて完成されたものである。

本発明は、流路ブロック；制御ブロック；この流路ブ
ロックと制御ブロックとの間に挟着したダイアフラム；
流路ブロックに形成した第一ポート（上述の供給ポート
に対応）、第二ポート（同負荷ポート）、および第三ポ
ート（同排出ポート）；流路ブロックに、第二ポートに
連通させてかつ上記制御ブロック側端面に開口させて形
成した中心孔；流路ブロックに、第一ポート、第二ポー
ト、および第三ポートにそれぞれ連通させてかつ制御ブ
ロック側端面に開口させて中心孔の外側に順次同心状に
形成した、第一環状通路、第二環状通路および第三環状
通路；ダイヤフラムに画成された、中心孔と第一環状通
路間を開閉する中心弁部と、第二環状通路と第三環状通
路間を開閉する環状弁部；このダイアフラムの中心弁部
に選択的にパイロット圧を及ぼして上記中心孔と第一環
状通路間を開閉する、制御ブロックに形成した第一のパ
イロット圧通路；および記ダイヤフラムの環状弁部に選
択的にパイロット圧を及ぼして第二環状通路と第三環状
通路間を開閉する、制御ブロックに形成した第二のパイ
ロット圧通路；を備えたことを特徴としている。

「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第１図な
いし第４図は本発明の実施例を示すもので、流路ブロッ
ク40には、流路切換弁の最低単位として、供給ポート
（第一ポート）41、負荷ポート（第二ポート）42、排出
ポート（第三ポート）43が形成されている。これらの各
ポートは、直方体状の流路ブロック40の周囲三面から中
心に向けて、それぞれ形成されており、うち負荷ポート
42は、流路ブロック40の中央に形成した中心孔44と直接
連通している。この中心孔44の周囲には、隔壁45を介し
て環状部（供給側環状通路、第一環状通路）46が形成さ
れており、この環状部46は供給ポート41と連通してい
る。隔壁45の制御ブロック60側の端面は弁座45sを形成
する。

流路ブロック40の制御ブロック60側の端面には、上記
隔壁45と同心をなす負荷側環状通路（第二環状通路）47
と、排出側環状通路（第三環状通路）48がそれぞれ形成
されている。この負荷側環状通路47は連通路49を介して
負荷ポート42と、排出側環状通路48は連通路50（第２
図）を介して排出ポート43とそれぞれ連通している。ま
た流路ブロック40の制御ブロック60側端面には、環状部
46とこの環状通路47、48の間、および環状通路47、48の
外側に、それぞれダイアフラム70の環状ビード71、72を
嵌める、上記各溝と同心のビード溝51、52が形成されて
いる。

ダイアフラム70は、中央の円形の厚肉部を中心弁部73
とし、環状ビード71と72の間の環状部を環状弁部74とす
るもので、中央弁部73が弁座45sに着座しているとき、
供給ポート41と負荷ポート42の連通が断たれる。また環
状弁部74は、負荷側環状通路47および排出側環状通路48
に密着したとき、負荷ポート42と排出ポート43の連通を
断つ。

制御ブロック60には、この中心弁部73および環状弁部
74に対応させて、中央凹部61と、これと同心の環状凹部
62が形成されており、この中央凹部61と環状凹部62に
は、それぞれパイロット圧通路63、64が連通している。
パイロット圧通路63は中央凹部61の中央に一本だけ開口
し、パイロット圧通路64は環状凹部62の周囲に複数本開
口している。パイロット圧通路63、64に対するパイロッ
ト圧の供給制御は、パイロット圧制御装置65によって行
なわれる。

上記構成の本方向切換弁はしたがって、パイロット圧
通路63にパイロット圧ｐが及ぼされると、ダイアフラム
70の中心弁部73が弁座45sに着座して供給ポート41と負
荷ポート42の連通を断ち、パイロット圧通路64にパイロ
ット圧ｐが及ぼされると、環状弁部74が負荷側環状通路
47と排出側環状通路48上に密着して負荷ポート42と排出
ポート43の連通を断つ。逆にパイロット圧通路63、64に
対するパイロット圧ｐの供給を停止すると、供給ポート
41と負荷ポート42、あるいは負荷ポート42と排出ポート
43が連通することとなる。よって、これらのパイロット
圧ｐを制御することで、負荷ポート42に対し圧力流体源
Ｐからの圧力を供給し、あるいは負荷ポート42に供給さ
れていた圧力流体を排出ポート43に排出することができ
る。

図示例では、負荷ポート42はアクチエータ80の単一の
圧力室81に接続されている。したがって負荷ポート42と
供給ポート41を連通させると同時に負荷ポート42と排出
ポート43の連通を断っているときピストン82を圧縮ばね
81の力に抗して移動させ、逆に負荷ポート42と供給ポー
ト41の連通を断ち負荷ポート42を排出ポート43に連通さ
せたときピストン82を圧縮ばね83の力によって復帰させ
ることができる。

本発明の方向切換弁は、小型にできるという利点の
他、流量、特に負荷側環状通路47と排出側環状通路48間
の流量を大きくとることができるという利点がある。す
なわち、隔壁45および環状部46の外側に、これらと同心
に位置する負荷側環状通路47（排出側環状通路48）の径
Ｄは、隔壁45の径ｄに比して十分大きいものとなるた
め、ダイアフラム70の環状弁部74が僅かに負荷側環状通
路47（排出側環状通路48）から離れただけで、その流路
面積は大きく確保される。よって小型でありながら、大
流量を流すことができる。

なお本発明は、パイロット圧通路63または64にパイロ
ット圧を及ぼすためのパイロット圧制御装置65の具体的
構成は問わない。

また上記実施例は、本発明を最も単純な形として示し
たものであるが、一つの流路ブロック40に、供給ポート
41を共通として、以上の負荷ポート42、排出ポート43を
各一対設ければ、第４図ないし第８図で説明した方向切
換弁と全く同様に、ピストンを右行、左行させるととも
に、停止させることのできる方向切換弁を得ることがで
きる。

さらに上記実施例および請求範囲では、ポート41、4
2、43をそれぞれ、供給ポート、負荷ポートおよび排出
ポートと呼んだが、これは理解を容易にするための表現
であって、要は、第二ポート42を第一ポート41または第
三ポート43に択一して、または同時に連通させるバルブ
として本発明は利用できる。

「発明の効果」 以上のように本発明は、流路ブロックに形成する第
一、第二、第三のポートについて、これらの各ポートに
連通して制御ブロック側端面に開口する第一、第二、第
三の環状通路と、第二ポートに連通する中心孔とを同心
状に配列し、中心孔と第一環状通路、第二環状通路と第
三環状通路の間をそれぞれ、ダイアフラムの中心弁部と
環状弁部でそれぞれ開閉するようにしたから、ダイアフ
ラム型パイロット操作方向切換弁を小型にすることがで
きる。すなわち流路ブロックおよび制御ブロックの小型
化、ダイアフラムの小型化と形状の単純化、組立性の向
上を図ることができ、さらに、外周側の環状通路径が必
然的に大きくなる結果、ダイアフラムの僅かな動きで大
きな流路面積を確保でき、小型でありながら、大流量を
流すことのできる方向切換弁を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイアフラム型パイロット操作方向切
換弁の実施例を示す、右半分と左半分の開弁状態を異な
らせて描いた縦断面図、第２図、第３図は第１図のII−
II線、III−III線に沿う断面図、第４図は制御ブロック
の中央凹部、環状凹部、およびパイロット圧通路の位置
を合わせて示すダイアフラムの平面図、第５図ないし第
８図は本発明の対象とする方向切換弁の異なる作動状態
の断面図、第９図は第５図のIX−IX線に沿う断面図であ
る。 40……流路ブロック、41……供給ポート、42……負荷ポ
ート、43……排出ポート、44……中心孔、45……隔壁、
45s……弁座、46……環状部（供給側環状通路）、47…
…負荷側環状通路、48……排出側環状通路、49、50……
連通路、51、52……ビード溝、60……制御ブロック、61
……中央凹部、62……環状凹部、63、64……パイロット
圧通路、70……ダイアフラム、71、72……環状ビード、
73……中心弁部、74……環状弁部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青樹 壽一 大宮市三橋１丁目840 藤倉ゴム工業株 式会社大宮工場内 (72)発明者 江尻 隆 東京都中野区中野３−13−16 (72)発明者 小島 正男 東京都世田谷区大原１−34−19

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流路ブロック； 制御ブロック； この流路ブロックと制御ブロックとの間に挟着したダイ
   アフラム； 上記流路ブロックに形成した第一ポート、第二ポート、
   および第三ポート； 上記流路ブロックに、上記第二ポートに連通させてかつ
   上記制御ブロック側端面に開口させて形成した中心孔； 上記流路ブロックに、上記第一ポート、第二ポート、お
   よび第三ポートにそれぞれ連通させてかつ上記制御ブロ
   ック側端面に開口させて上記中心孔の外側に順次同心状
   に形成した、第一環状通路、第二環状通路および第三環
   状通路； 上記ダイヤフラムに画成された、上記中心孔と第一環状
   通路間を開閉する中心弁部と、第二環状通路と第三環状
   通路間を開閉する環状弁部； このダイアフラムの中心弁部に選択的にパイロット圧を
   及ぼして上記中心孔と第一環状通路間を開閉する、上記
   制御ブロックに形成した第一のパイロット圧通路；およ
   び 上記ダイアフラムの環状弁部に選択的にパイロット圧を
   及ぼして上記第二環状通路と第三環状通路間を開閉す
   る、上記制御ブロックに形成した第二のパイロット圧通
   路； を備えたことを特徴とするダイアフラム型パイロット操
   作方向切換弁。