JPH023019Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、電歪素子に設けられた弁体で直接弁
座の開閉を行なう電子弁に関し、特に両端支持構
造で弁本体に支持された２つの電歪素子で弁座を
開閉し、５ポート弁等として使用できる電子弁に
関する。

（背景技術） 従来から、空気圧回路に用いられている方向制
御弁では、電磁石により弁の切換えを行なう電磁
弁が多用されていた。この電磁弁を高速で作動さ
せようとすると、電磁石が大きく成つてしまい、
電磁石が電磁弁の小形化かつ高速作動の妨げと成
つていた。また、電磁弁では制御する側の電源等
の負担が多いので消費電力が大きいとともに、そ
れに伴う発熱により弁体、シール等を形成する弾
性材料を劣化させる原因と成つていた。さらに、
電磁石を高速作動させると騒音を発生するという
問題もあつた。

特に、複動形のエアシリンダの操作等に用いら
れる３位置の５ポート弁として使用される電磁弁
は２つの電磁石により弁の開閉を行うので、内部
構造が複雑であり、小形化および高速作動はさら
に困難であつた。

本件出願人は、方向制御弁を電歪素子で作動さ
せることにより消費電力を少なくするとともに、
電歪素子の支持構造および電歪素子自体の構造に
改良を加え直接弁を開閉することにより小形でか
つ高速作動のできる３ポートの電子弁をすでに提
案している（実願昭58−168165）。

（考案の目的） そこで、本考案の目的は、電歪素子の支持構造
および電歪素子自体の構造に改良を加え直接弁を
開閉することにより小形化ができかつ高速で作動
させられ、５ポート弁として使用できる電子弁を
提供することにある。

（考案の構成） 前記目的を達成するために本考案による電子弁
は、本体に設けられた第１から第５ポートと、前
記本体内の第１の空気空間に設けられた第１およ
び第２の弁座と、前記本体内の第２の空気空間に
設けられた第３および第４の弁座とを有し、前記
第１のポートが前記第１および第３の弁座に、前
記第２のポートが前記第２の弁座に、前記第３の
ポートが前記第１の空気空間に、前記第４のポー
トが前記第２の空気空間に、前記第５のポートが
前記第４の弁座にそれぞれ接続されており、前記
第１から第４の弁座を開閉することにより動作流
体の方向を切換える制御弁であつて、前記第１お
よび第２の弁座を前記第１の空気空間に対面して
設け、前記第３および第４の弁座を前記第２の空
気空間に対面して設け、前記第１および第２の弁
座に対面して第１および第２の弁体が中央部に設
けられ何れか一方弁座を閉じるように両端で支さ
れ通電することにより他方の弁座を閉じるバイモ
ルフ構造の第１の電歪素子を前記第１の空気空間
に設け、前記第３および第４の弁座に対面して第
３および第４の弁体が中央部に設けられ何れか一
方の弁座を閉じるように両端で支持され通電する
ことにより他方の弁座を閉じるバイモルフ構造の
第２の電歪素子を前記第２の空気空間に設けて構
成されている。

前記構成によれば本考案の目的は完全に達成で
きる。

（実施例） 以下、図面等を参照して本考案をさらに詳しく
説明する。

第１図は本考案による電子弁の実施例を示す断
面図である。

弁本体は、本体１と本体１ａと本体２とから構
成されている。本体１と本体２とはシール９，９
により気密に結合することにより、空気空間１０
０を形成している。本体１にはポートＢが設けら
れており、ポートＢは流路１０１，１０２を介し
て空気空間１００に連通している。流路１０２の
空気空間１００の出口には弁座１１が設けられて
いる。本体１ａと本体２とはシール９ａ，９ａに
より気密に結合することにより、空気空間１００
ａを形成している。本体１ａにはポートＥが設け
られており、ポートＥは流路１０１ａ，１０２ａ
を介して空気空間１００ａに連通している。流路
１０２ａの空気空間１００ａの出口には弁座１１
ａが設けられている。本体２にはポートＣ、ポー
トＤおよびポートＡが設けられている。ポートＣ
は流路１０３，１０４を介して空気空間１００に
連通し、ポートＤは流路１０３ａ，１０４ａを介
して空気空間１００ａに連通している。ポートＡ
は流路１０５から、流路１０６を介して空気空間
１００に連通し、流路１０６ａを介して空気空間
１００ａに連通している。流路１０６の空気空間
１００の出口には弁座２１が設けられており、流
路１０６ａの空気空間１００ａの出口には弁座２
１ａが設けられている。

電歪素子３の中央部には本体４が設けられ、本
体４は弁座１１に対向して設けられた本体４１
と、弁座２１と対向して設けられた弁体４２とか
ら構成されている。電歪素子３ａの中央部には弁
体４ａが設けられ、弁体４ａは弁座１１ａに対向
して設けられた弁体４１ａと、弁座２１ａと対向
して設けられた弁体４２ａとから構成されてい
る。

電歪素子３は、空気空間１００に設けられてお
り、本体１，２に配設されたクツシヨンゴム５１
および支持線５２により、両端支持構造で支持さ
れている。支線線５２は細長い円柱形の部材であ
つて、２つの円柱の母線で電歪素子３の端部を支
持している。このように、クツシヨンゴム５１、
支持線５２により支持持するのは電歪素子３を撓
みやすくするためである。電歪素子３ａも空気空
間１００ａにクツシヨンゴム５１ａ、支持線５２
ａにより電歪素子３と同様に支持されている。

電歪素子３は２枚の圧電磁器３１，３２と異種
材料からなる金属板３３とを貼り合わせたバイモ
ルフ構造を有する素子である。圧電磁器３１，３
２の表面には焼付により銀電極が設けられてい
る。圧電磁器３１，３２は圧電係数の比較的大き
なものが適しており、例えばチタン酸ジルコン酸
鉛（PZT）系の磁器が用いられる。金属板３３
は電極として用いられており、例えば黄銅が適し
ている。電歪素子３ａも２枚の圧電磁器３１ａ，
３２ａと金属板３３ａとを貼り合わせたバイモル
フ構造を有する素子であつて、電歪素子３と同様
の構造である。電歪素子３，３ａは圧接力を強化
するために２枚以上重ね合わせて使用することも
ある。

電歪素子３はリード線６１，６２に接続されて
おり、圧電磁器３１，３２の表面側にはリード線
６１が、金属板３３側にはリード線６２がそれぞ
れ半田付けされている。リード線６１，６２間に
は抵抗体７が接続されている。そして、電歪素子
３の右端とリード線６１，６２、抵抗体７との接
続部は高分子材料８により、一体的にモールドさ
れている。電歪素子３の高速作動に対して接触不
良や断線などの事故を防止してバルブの信頼性を
向上させるためである。抵抗体７が挿入されてい
るのは、非導通にしたときに電歪素子３に蓄積さ
れた電荷を放電して、電歪素子３を復帰しやすく
するためである。実際には、電歪素子３をクツシ
ヨンゴム５１、支持線５２で支したのち電歪素子
３の固定も兼ねて本体１と一体にモールドする。
このため電歪素子３の支持構造は右端で固定され
るので、単純支持梁にするため左端を回動自在か
つ横方向の拘束を解く構造にしている。電歪素子
３ａも同様にして、リード線６１ａ，６２ａによ
り配線され、高分子材料８ａにより一体的にモー
ルドされている。

つぎに、本考案による電子弁の実施例の動作を
説明する。本考案による電子弁は電歪素子３，３
ａへの通電のしかたにより、つぎの４通りの動作
が可能である。

第１の動作は、電歪素子３，３ａの双方に電圧
を印加しない場合である。この場合には、電歪素
子３の弁体４１は弁座１１を開き、弁体４２が弁
座２１を閉じている。また、電歪素子３ａの弁体
４１ａは弁座１１ａを閉じ、弁体４２ａが弁座２
１ａを開いている。このとき、ポートＡはポート
Ｄに接続され、他のポートＢ，Ｃ，Ｅには接続さ
れない。一方、ポートＢとポートＣは接続されて
いる。

第２の動作は、電歪素子３，３ａの双方に所定
の電圧を印加する場合である。この場合には、電
歪素子３の弁体４１は弁座１１を閉じ、弁体４２
が弁座２１を開く。また、電歪素子３ａの弁体４
１ａは弁座１１ａを開き、弁体４２ａが弁座２１
ａを閉じる。このとき、ポートＡはポートＣに接
続され、他のポートＢ，Ｄ，Ｅには接続されな
い。一方、ポートＤとポートＥは接続されてい
る。

第３の動作は、電歪素子３には所定の電圧を印
加して、電歪素子３ａには電圧を印加しない場合
である。この場合には、電歪素子３の弁体４１は
弁座１１を閉じ、弁体４２が弁座２１を開く。ま
た、電歪素子３ａの弁体４１ａは弁座１１ａを閉
じ、弁体４２ａが弁座２１ａを開いている。この
とき、ポートＡはポートＣおよびポートＤの双方
に接続されている。一方、ポートＢとポートＥは
いずれのポートとも接続されない。

第４の動作は、電歪素子３には電圧を印加しな
いで、電歪素子３ａには所定の電圧を印加する場
合である。この場合には、電歪素子３の弁体４１
は弁座１１を開き、弁体４２が弁座２１を閉じ
る。また、電歪素子３ａの弁体４１ａは弁座１１
ａを開き、弁体４２ａが弁座２１ａを閉じてい
る。このとき、ポートＡはポートＣとポートＤの
双方に接続されない。一方、ポートＢはポートＣ
に接続され、ポートＤとポートＥは接続される。

（使用例） つぎに、本考案による電子弁により複動形エア
シリンダを操作する使用例を説明する。

この場合には、ポートＡをインポートととして
圧縮空気源に接続し、ポートＤを第１のアウトポ
ートとして前記エアシリンダのロツド側に接続
し、ポートＣを第２のアウトポートとして前記エ
アシリンダのベツド側に接続し、ポートＢ，Ｅを
排気ポートとして使用する。

前記第１の動作によりポートＡがポートＤに接
続されるとともに、ポートＣがポートＢに接続さ
れる。したがつて、圧縮空気はポートＡからポー
トＤを通り、前記エアシリンダのロツド側に導か
れ、ピストンをヘツド側に移動させる。このと
き、ヘツド側の空気はポートＣからポートＢを通
つて排気される。前記第２の動作によりポートＡ
がポートＣに接続されるとともに、ポートＤがポ
ートＥに接続される。したがつて、圧縮空気はポ
ートＡからポートＣを通り、前記エアシリンダの
ヘツド側に導かれ、ピストンをロツド側に移動さ
せる。このとき、ロツド側の空気はポートＤから
ポートＥを通つて排気される。この第１および第
２の動作を繰り返すことにより前記エアシリンダ
の往復動を制御する。

さらに、本考案の電子弁では第３の動作をする
ことによりポートＡがポートＣ、ポートＤの双方
に接続されることにより、前記エアシリンダのピ
ストンを低速作動するか、またはロツドの無いエ
アシリンダのピストンを任意の位置に固定するこ
とができる。また、第４の動作をすることにより
前記エアシリンダのピストンを無負荷にして手動
によりピストンを移動させることができる。つま
り、３位置弁として使用することもできるわけで
ある。

また、電歪素子３，３ａに印加する電圧を調節
することにより弁体と弁座間の間隙を可変させ、
流量の調節をすることができる。したがつて、比
例弁としての使用もできる。例えば、ポートＢ、
ポートＥを封止して、ポートＣをインポート、ポ
ートＡをアウトポート、ポートＤを排気ポートと
すれば、シール性のよい３ポートの比例弁として
使用することができる。

（考案の効果） 以上詳しく説明したように、本考案によれば、
電歪素子の支持構造および電歪素子自体の構造に
改良を加え直接弁を開閉することにより、小形で
かつ高速作動のできる５ポート弁として使用でき
る電子弁が実現できた。さらな、従来の電磁弁等
に比較して操作性も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電子弁の実施例を示す断
面図である。 １，１ａ，２……本体、１１，１２，１１ａ，
１２ａ……弁座、３，３ａ……電歪素子、３１，
３２，３１ａ，３２ａ……圧電磁器、３３，３３
ａ……金属板、４，４１，４２，４ａ，４１ａ，
４２ａ……弁体、５１，５１ａ……クツシヨンゴ
ム、５２，５２ａ……支持線、６，６１，６２，
６ａ，６１ａ，６２ａ……リード線、７，７ａ…
…抵抗体、８，８ａ……高分子材料、９，９ａ…
…シール材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体に設けられた第１から第５のポートと、前
   記本体内の第１の空気空間に設けられた第１およ
   び第２の弁座と、前記本体内の第２の空気空間に
   設けられた第３および第４の弁座とを有し、前記
   第１のポートが前記第１および第３の弁座に、前
   記第２のポートが前記第２の弁座に、前記第３の
   ポートが前記第１の空気空間に、前記第４のポー
   トが前記第２の空気空間に、前記第５のポートが
   前記第４の弁座にそれぞれ接続されており、前記
   第１から第４の弁座を開閉することにより動作流
   体の方向を切換える制御弁であつて、前記第１お
   よび第２の弁座を前記第１の空気空間に対面して
   設け、前記第３および第４の弁座を前記第２の空
   気空間に対面して設け、前記第１および第２の弁
   座に対面して第１および第２の弁体が中央部に設
   けられ何れか一方の弁座を閉じるように両端で支
   持され通電することにより他方の弁座を閉じるバ
   イモルフ構造の第１の電歪素子を前記第１の空気
   空間に設け、前記第３および第４の弁座に対面し
   て第３および第４の弁体が中央部に設けられ何れ
   か一方の弁座を閉じるように両端で支持され通電
   することにより他方の弁座を閉じるバイモルフ構
   造の第２の電歪素子を前記第２の空気空間に設け
   て構成したことを特徴する電子弁。