JPH0625674U

JPH0625674U - 高圧３ポートクーラント弁

Info

Publication number: JPH0625674U
Application number: JP6753992U
Authority: JP
Inventors: 嘉宏正野; 哲朗徳田
Original assignee: エスエムシー株式会社
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2007-09-03
Also published as: JP2557015Y2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】流体の圧力によって弁の軸線方向に作用する
力を小さくし，小さな力によって弁を操作可能にする。【構成】Ｐポート，Ａポート，Ｂポートをそれぞれ中
間弁室３８，第１弁室３６，第２弁室３７に連通し，第
１弁室と中間弁室との間及び中間弁室と第２弁室との間
にそれぞれ弁座２４を配設する。中間弁室及び２個の弁
座内に弁体ユニット１４のバルブステムを挿通し，バル
ブステムの両端に弁体５，６を配設すると共に，弁座の
内径と同一の直径を有するロッド７を平行ピンにより弁
体ユニットに連結する。弁体ユニットが第１位置にある
ときは，Ｐポートに供給された流体は中間弁室と第１弁
室を通ってＡポートに流れ，ＢポートとＰポート・Ａポ
ート間は遮断される。弁体ユニットが第２位置に切換え
られると，流体は中間弁室と第２弁室を通ってＢポート
に流れ，ＡポートとＰポート・Ｂポート間は遮断され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、クーラント（冷却液）等の流体を工作機械の切削箇所等又はタンク等のいずれかに流すための高圧３ポートクーラント弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４に示すポペット式の３ポート弁が従来から存在し、３ポートクーラント弁として使用することができる。図４に示す状態においては、ピストン55の上面は大気に連通され、スプリング54の弾発力により弁体ユニット51は上方位置にあり、クーラントはP'ポートからA'ポートに流れ、P'ポートからB'ポートへの流路は弁体53により遮断されている。ピストン55の上面にパイロット圧が作用すると、ピストン55が下降して、弁体ユニット51がスプリング54の弾発力に抗して下方位置へ移動する。弁体ユニット51が下方位置にあるとき、クーラントはP'ポートからB'ポートに流れ、P'ポートからA'ポートへの流路は弁体52により遮断されている。

【０００３】従来の３ポート弁においては、クーラントの圧力によって、弁体52、53のうち、遮断位置にある弁体の側面（P'ポートに近い側）には相当大きな力が作用し、遮断位置にない弁体の側面（P'ポートに遠い側）にも同一方向の小さな力が作用する。そして、図４に示す状態のとき、スプリング54の弾発力は、クーラントの圧力により発生する力より大きくなければならず、弁体ユニット51を操作する力は〔（スプリング54の弾発力）＋（クーラントの圧力により発生する力）〕（弁体ユニット51を切り換えた状態のとき）よりも大きくなければならない。（また、弁体ユニット51の流路を掃除する場合、上下のカバー56，57を外して弁体ユニット51を取り外さねばならない。）

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、従来の前記欠点を解消するものであって、ポペット式の高圧３ポートクーラント弁において、流体（クーラント）の圧力によって弁の軸線方向に作用する力を小さくし、小さな力によって弁を操作できるようになすことを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記課題を達成するために、Ｐポート、Ａポート、Ｂポートが中間弁室、第１弁室、第２弁室にそれぞれ連通され、第１弁室と中間弁室との間及び中間弁室と第２弁室との間に弁座がそれぞれ配設され、弁体ユニットのバルブステムが中間弁室及び２個の弁座内に挿通され、弁体ユニットの弁体がバルブステムの両端に配設された高圧３ポートクーラント弁において、弁体ユニットにロッドが連結され、ロッドの直径が弁座の内径と同一にされている。また、弁体ユニットとロッドとの連結が、平行ピンを用いて行われる。なお、本考案の解釈に当たっては、次の事項を考慮しなければならない。Ａポートは例えば工作機械の切削箇所に連通され、Ｂポートは例えばタンクに連通され、Ｐポートは例えばポンプに連通されるが、それ以外の使い方ができるのは当然である。本考案において、高圧３ポートクーラント弁という用語を用いたが、高圧とは大気圧以上であることを意味し、クーラント弁とは各種の流体を通したり制御したりする弁という意味である。

【０００６】

【作用】

弁体ユニットはロッドを介して操作され、弁体ユニットが第１位置にあるとき、Ｐポートに供給された流体（クーラント）は中間弁室、第１弁室を通ってＡポートに流れ、ＢポートとＰポート・Ａポートとの間は遮断される。弁体ユニットが第２位置に切り換えられると、Ｐポートに供給された流体（クーラント）は中間弁室、第２弁室を通ってＢポートに流れ、ＡポートとＰポート・Ｂポートとの間は遮断される。

【０００７】

【実施例】図１・図２は本考案の実施例の高圧３ポートクーラント弁の一部縦断側面図であり、図１は弁体ユニット14が上方位置（第１位置）にあるときの状態を示し、図２は弁体ユニット14が下方位置（第２位置）にあるときの状態を示す。上下左右の方向については、図１及び図２を基準にして説明するが、高圧３ポートクーラント弁の使用状態によっては上下左右の方向が異なるのは当然である。ボディ１の上側及び下側にカバー３及びアンダーカバー２がそれぞれ連結され、プレート４のフランジ部がカバー３とアンダーカバー２との間で挟持される。ボディ１の左側にはＡポートが、同じく右側にはＰポートが、アンダーカバー２の下側にはＢポートがそれぞれ開口され、これら各ポートは内部の流路・弁室によって相互に連通されている。即ち、ボディ１の中心部には、円筒状の中間弁室 38が軸線方向に向けて形成され、中間弁室38の上方部は第１弁室36を介してＡポートに連通され、中間弁室38の下方部は第２弁室37を介してアンダーカバー２のＢポートに連通され、中間弁室38の側方部は流路35を介してＰポートに連通される。中間弁室38の上下端部に環状の弁座23，24がそれぞれ上方及び下方から螺合され、弁座23，24と中間弁室38の内壁との間がＯリング15によって密封されている。弁体ユニット14のバルブステム９が中間弁室38及び弁座23、24内に挿通され、弁体ユニット14の弁体５，６がバルブステム９両端に配設される。即ち、弁体５と一体のバルブステム９が、弁座23，24内に上方から挿通され、バルブステム９下方の小径部に弁体６の中央孔、座金29が順次に下方から嵌合され、次いで六角ナット28が螺合されて、弁体５と弁体６・座金29・六角ナット28が連結される。バルブステム９下方の小径部と弁体６との間にＯリング16が圧入されて密封され、中間弁室38とバルブステム９との間に流路が形成される。ボディ１の上方部中央に段付孔40が形成され、段付孔40の小径部は第１弁室36に連通され、段付孔40 の大径部にはプレート４の下側突出部が嵌合され、段付孔40の大径部と下側突出部との間はＯリング18によって密封される。なお、弁体５・６の弁座23・24と当接する部分を、図３に示すとおり球面となすことができる。その場合、バルブステム９が傾斜しても、弁体５・６の真円部と弁座23・24とが接触し、弁体５・６の弁座23・24への着座が確実となる。

【０００８】カバー３の内部には、下側が開放された段付室34が形成され、段付室34の大径部にはプレート４の上側大径部が嵌合され、段付室34の大径部とプレート４の上側大径部との間はＯリング19によって密封される。プレート４の中央部に軸線方向に延びる中央孔41が形成され、中央孔41内にロッド７が摺動自在に挿通され、中央孔41内面の４個の環状溝には、ドライベアリング22、Ｏリング17、ロッドパッキン20及びスクレーパ33が上方から順次に挿入され、それぞれロッド７表面に当接される。弁体５の内部には、上方が開放された孔部25が形成され、孔部25の環状側壁に２個の横孔30が形成され、２個の横孔30の中心軸は、孔部25の中央部を通る。ロッド７の下端部に横孔30と同径の横孔32が形成され、平行ピン13が弁体５の２個の横孔30及びロッド７の横孔32に挿通され、平行ピン13は、横孔から抜けないようにクランプリング12により保持される。カバー３の段付室34の大径部には、ピストン８が往復動自在に嵌合され、ピストン８と段付室34の大径部との間は、ピストンパッキン21によって密封される。ピストン８の中央孔にはロッド７先端（上端）の小径部が下方から挿入され、ロッド７先端の小径部に座金26が嵌合され、六角ナット27が螺合され、ロッド７とピストン８とが連結される。ピストン８上面の環状溝と段付室34上壁の環状溝その間に、リターンスプリング10，11介装され、リターンスプリング10，11によりピストン８が下方に付勢される。なお、段付室34の大径部の下方部の環状溝に、Ｃ形止め輪31が嵌合されており、カバー３をボディ１から外したときに、Ｃ形止め輪31がピストン８に係合して、ピストン８の脱出を防止する。また、ピストン８の上側の室は、段付室34の上壁のポート42を介して大気に連通され、ピストン８の下側の室は、図示しない流路・制御弁を介してパイロット圧源に連通される。

【０００９】本考案の実施例の高圧３ポートクーラント弁の機能について説明する。例えば、高圧３ポートクーラント弁を工作機械に適用した場合について考える。Ｐポートをポンプ（図示せず。最大圧力は35kg／cm²又は70kg／cm²）に連通させ、Ａポートを切削箇所に連通させ、Ｂポートをベッド下のタンクに連通させる。制御弁を操作してピストン８の下側にパイロット流体を流入させると、弁体ユニット14がリターンスプリング10・11の弾発力に抗して図１に示す上方位置に移動し、ポンプから吐出されるクーラントが、Ｐポートから流路35、中間弁室38 内の流路、第１弁室36、Ａポートを通って切削箇所に供給される。このとき、弁体６の円錐状部が弁座24の傾斜面に当接して、中間弁室38内の流路と第２弁室37 との間が遮断される。制御弁を操作してピストン８の下側にパイロット流体を流出させると、弁体ユニット14がリターンスプリング10・11の弾発力によって図２に示す下方位置に移動し、ポンプから吐出されるクーラントが、Ｐポートから流路35、中間弁室38内の流路、第２弁室37、Ｂポートを通ってタンクに戻される。このとき、弁体５の円錐状部が弁座23の傾斜面に当接して、中間弁室38内の流路と第１弁室36との間が遮断される。弁体ユニット14が移動しているときは、弁体５と弁座23の間及び弁体６と弁座24との間が離れているので、クーラントはＰポートからＡポート及びＢポートの両方に流れる。このように、弁体ユニット14がどの位置にあっても、クーラントはＰポートからＡポート、Ｂポートの一方又は双方に流れるので、ポンプとＰポートとを連通させる配管が、ウオータハンマの発生により損傷を受けることがない。

【００１０】本考案の実施例の高圧３ポートクーラント弁において、ロッド７の外径と弁座 23・24の内径とを同一にする。ロッド７の断面積（弁座23・24の内面の断面積）をＳ₁とし、バルブステム９の断面積をＳ₂とし、弁体５・６外周内の面積をＳ ₃ とし、供給されるクーラントの圧力をＰ₁とする。この圧力Ｐ₁が弁体ユニット14に作用する力について考える。弁体ユニット14 が図１に示す上方位置にあるとき、下向きの力は、〔Ｐ₁（Ｓ₁−Ｓ₂）（弁体６の上面に働く）＋Ｐ₁（Ｓ₃−Ｓ₁）（弁体５の上面に働く）〕＝Ｐ₁（Ｓ₃ −Ｓ₂）であり、上向きの力は、Ｐ₁（Ｓ₃−Ｓ₂）（弁体５の下面に働く）である。従って、弁体ユニット14が上方位置にあるとき、下向きの力と上向きの力とが同一となり、流体的にバランスしていることが明らかである。弁体ユニット14が図２に示す下方位置にあるとき、下向きの力は、Ｐ₁（Ｓ₃ −Ｓ₂）（弁体６の上面に働く）であり、上向きの力は、〔Ｐ₁Ｓ₃（弁体６の下面に働く）＋Ｐ₁（Ｓ₁−Ｓ₂）（弁体５の下面に働く）〕＝Ｐ₁（Ｓ₃−Ｓ ₂ ＋Ｓ₁）である。従って、このときも、流体的にほぼバランスしており、（上向きの力）−（下向きの力）＝Ｐ₁Ｓ₁であり、リターンスプリング10・11は力Ｐ₁Ｓ₁に打ち勝つ大きさであればよく、従来のスプリングより相当小さいものでよい。ピストン８をリターンスプリング10・11の弾発力に抗して移動させるについても、パイロット流体の圧力は相当低いものでよい。なお、Ａポートにクーラントが供給される場合にも、Ｐポートから供給される場合と同様に流体的にバランスする。

【００１１】前記のとおり、ロッド７と弁体５との連結は、横孔30・32に平行ピン13を挿通して行われているので、バルブステム９の軸心とロッド７の軸心とが一致する必要がなく、弁体５・６に自由度がもたされている。従って、弁体５・６の弁座23 ・24への着座が確実に行われる。高圧３ポートクーラント弁を点検整備等のため分解する場合、アンダーカバー２をボディ１から外し、六角ナット28の螺合を解除して、弁体６、座金29を外し、弁座24をの螺合を解除して外す。次に、カバー３、ピストン８、リターンスプリング10・11、プレート４、ロッド７、平行ピン13、弁体５を一体としてボディ１から外し、クランプリング12を外して弁体５、平行ピン13を外し、弁座23をの螺合を解除して外す。弁体及び弁座の分解が簡単に行われ、弁体及び弁座の組み付けも簡単に行われる。

【００１２】

【考案の効果】

本考案においては、弁体ユニットにロッドが連結され、ロッドの直径が弁座の内径と同一にされているので、弁体ユニットが第１位置（上方位置）にあるとき、流体圧力が弁体ユニットに作用して発生する力は、第１方向の力（上向きの力）と第２方向の力（下向きの力）とが同一となり、流体的にバランスしている。また、弁体ユニットが第２位置（下方位置）にあるとき、第１方向（上向き）に〔流体圧〕×〔ロッドの断面積〕の力が作用するだけであり、流体的に略バランスしている。このように流体（クーラント）の圧力によって弁の軸線方向に作用する力が小さいので、小さな力によって弁を操作することができる。また、弁体ユニットとロッドとの連結が、平行ピンを用いて行われているので、弁体ユニットの軸心とロッドの軸心とが一致する必要がなく、弁体ユニットに自由度がもたされている。従って、弁体ユニットの弁体の弁座への着座が確実に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の高圧クーラント弁が第１位置
にあるときの一部縦断側面図である。

【図２】本考案の実施例の高圧クーラント弁が第２位置
にあるときの一部縦側断面図である。

【図３】本考案の実施例の高圧クーラント弁における弁
体ユニットの変形例を示す図である。

【図４】従来の３ポート弁の一部縦断側面図である。

【符号の説明】

５弁体６弁体７ロッド 14 弁体ユニット 23 弁座 24 弁座 36 第１弁室 37 第２弁室 38 中間弁室

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】Ｐポート、Ａポート、Ｂポートが中間弁
室、第１弁室、第２弁室にそれぞれ連通され、第１弁室
と中間弁室との間及び中間弁室と第２弁室との間に弁座
がそれぞれ配設され、弁体ユニットのバルブステムが中
間弁室及び２個の弁座内に挿通され、弁体ユニットの弁
体がバルブステムの両端に配設された３ポート弁におい
て、弁体ユニットにロッドが連結され、ロッドの直径が
弁座の内径と同一にされたことを特徴とする高圧３ポー
トクーラント弁。
【請求項２】弁体ユニットとロッドとの連結が、平行
ピンを用いて行われた請求項１記載の高圧３ポートクー
ラント弁。