JP6327421B2 - 流体制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体圧シリンダ等のアクチュエータに対して供給または排出される圧力流体の流量や圧力等を制御する流体制御弁に関するものである。

流体圧シリンダ等のアクチュエータを駆動する際に、該アクチュエータに対して供給または排出される圧力流体の流量や圧力等を制御する流体制御弁は、例えば特許文献１や特許文献２等に開示されているように、種々の構成を有するものが知られている。

この種の流体制御弁は、通常、流路を絞って圧力流体の流量又は圧力を制限するニードル弁や、流体圧力とばね力との相互作用によって流路を開閉する流量調整弁、あるいは、圧力流体を一方向にのみ流通させるチェック弁などを組み合わせることにより、給気時の流量を制限して排気時の流量は非制限とするメータイン式制御を行うものや、給気時の流量は非制限で排気時の流量を制限するメータアウト式制御を行うもの、あるいは、排気時に急速排気を行って作動遅れを防止するものなど、使用目的に応じて色々な機能を有するように構成されている。

しかし、従来の前記流体制御弁は、バルブハウジングの内部に、前記ニードル弁や流量調整弁あるいはチェック弁などを個々に組み込んでいたため、構造が複雑で大型のものが多く、調整や取り扱いが不便で使い勝手が悪いという問題があり、より小型化された使い勝手の良い流体制御弁の出現が望まれていた。

特開２０００−３２０５０３号公報 特開２０００−３２２１２８号公報

本発明の目的は、ニードル弁や流量調整弁あるいはチェック弁等を合理的な組み合わせ及び配置でバルブハウジング内に組み込むことにより、構造が簡単でより小型化された、合理的設計構造を有する流体制御弁を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の流体制御弁は、圧力流体が入力される第１ポート及び圧力流体が出力される第２ポートを有するバルブハウジングの内部に、前記第１ポートと前記第２ポートとを並列に結ぶ第１流路及び第２流路と、前記第１流路を開閉するニードル弁部と、前記第２流路を開閉するチェック弁部と、前記ニードル弁部を開閉制御する開閉制御部とを有している。
前記ニードル弁部と開閉制御部とチェック弁部とは、一つの軸線に沿って同軸状に配置され、前記ニードル弁部は、前記第１流路の一部を形成する絞り孔と、該絞り孔を開閉するニードル弁体とを有し、該ニードル弁体は、前記軸線に沿って直線的に延びるロッドの先端に形成されていて、該ロッドと共に前記軸線方向に変位自在であり、前記チェック弁部は、前記第１ポートから第２ポートに向かう流体の流れは阻止し、前記第２ポートから第１ポートに向かう流体の流れは許容するように構成され、前記開閉制御部は、前記ロッドに設けられたピストンと、該ピストンの一側に形成された圧力室と、該ピストンの他側に設けられた、該ピストンの動作圧力設定用の圧縮ばねとを有し、前記ロッド及びニードル弁体の内部には、前記絞り孔と前記圧力室とを結ぶ導通孔が形成され、該導通孔の一端は前記ニードル弁体の先端に開口し、該導通孔の他端は前記圧力室に連通している。

本発明において、前記ニードル弁体は、前記第２ポートの流体圧力が前記圧縮ばねによる設定圧力より低い間は前記絞り孔を制限的に開放する初期位置を占め、前記第２ポートの流体圧力が前記圧縮ばねによる設定圧力より高くなると、前記ピストン及びロッドと共に変位して前記絞り孔を全開又は全閉にするように構成される。

本発明の具体的な構成態様によれば、前記バルブハウジングに、前記ニードル弁部と前記開閉制御部とを区画する仕切壁が形成され、該仕切壁を前記ロッドがシール部材を介して気密にかつ摺動自在に貫通し、該ロッドの前記シール部材より先端側の部分に前記ニードル弁体が一体に形成され、該ロッドの前記シール部材より後端側の部分に前記ピストンが設けられている。
この場合、前記ロッドの、前記仕切壁内を気密に摺動する摺動部分の直径は、前記ニードル弁体の直径より大きいことが望ましい。

本発明において好ましくは、前記ニードル弁部の初期開度を調整するための開度調整機構を有していることである。
本発明の一つの具体的な構成態様によれば、前記開度調整機構が、前記ロッドとピストンとをねじ結合によって軸線方向に相対的に変位可能に連結することにより形成され、前記ピストンに対するロッドの位置調整により前記ニードル弁体が変位して初期開度が調整される。

本発明の他の具体的な構成態様によれば、前記開度調整機構が、前記ロッドを回転操作するためのハンドルと、該ロッドの回転により該ロッドを軸線方向に変位させるカム機構とを有している。前記カム機構は、前記バルブハウジングに前記ロッドを取り囲むように形成された螺旋状のカム面と、前記ロッドに形成されて前記カム面に接触する移動体とを有し、前記ハンドルでロッドを回転操作して前記移動体を前記カム面に沿って移動させることにより、前記ロッド及びニードル弁体が軸線方向に変位して前記初期開度が調整されるように構成されることが望ましい。

本発明の更に他の具体的な構成態様によれば、前記開度調整機構が、前記ロッドに連結された調整ロッドと、該調整ロッドを進退動させる調整部材とを有し、該調整部材は前記バルブハウジングに進退動自在にねじ結合されていて、該調整部材で前記調整ロッドを介して前記ロッドを進退動させることにより、前記ニードル弁体が進退動して前記初期開度が調整されるように構成される。

また、本発明においては、前記開閉制御部が、前記圧縮ばねで前記ピストンを前記ニードル弁体が閉弁する方向に付勢し、前記圧力室に導入された流体圧力で前記ピストンを前記ニードル弁体が開弁する方向に押圧するように構成されるか、あるいは、前記開閉制御部が、前記圧縮ばねで前記ピストンを前記ニードル弁体が開弁する方向に付勢し、前記圧力室に導入された流体圧力で前記ピストンを前記ニードル弁体が閉弁する方向に押圧するように構成される。

本発明によれば、公知の流体制御弁におけるニードル弁の機能と流量制御弁の機能とを一つにまとめた状態でバルブハウジング内に同軸状に組み込んだことにより、公知の流体制御弁に比べ、構造が簡単で小型化された、合理的な設計構造を有する流体制御弁を得ることができる。

本発明に係る流体制御弁の第１実施形態を示す初期状態での断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１の平面図である。 図１の流体制御弁の全開状態を示す断面図である。 図１の流体制御弁を使用して流体圧シリンダを制御する制御回路の一例を示す回路図である。 本発明に係る流体制御弁の第２実施形態を示す初期状態での断面図である。 図６の流体制御弁の全閉状態での断面図である。 図６の流体制御弁を使用して流体圧シリンダを制御する制御回路の一例を示す回路図である。 本発明に係る流体制御弁の第３実施形態を示す断面図で、ニードル弁部の初期開度を最小開度に調整した場合の図である。 バルブハウジングを破断して螺旋状のカム面を示す部分破断斜視図である。 ニードル弁体の斜視図である。 図９の流体制御弁のニードル弁部の初期開度を最大開度に調整した場合の断面図である。

図１−図４は本発明に係る流体制御弁の第１実施形態を示すもので、この流体制御弁１Ａは、流体圧シリンダ等の流体圧アクチュエータに供給される圧力流体（例えば圧縮空気）の流量を制御するメータイン制御方式の流体制御弁である。

前記流体制御弁１Ａは、圧力流体が入力される第１ポートと圧力流体が出力される第２ポートとを有するバルブハウジング２を有している。このバルブハウジング２は、中心孔の軸線Ｌ方向の一端である第１端３ａ側に前記第２ポート６を有する円筒状の主ブロック３と、先端に前記第１ポート５を有するポートブロック４とからなっていて、該ポートブロック４の後端部に形成された筒部４ａの内部に、前記主ブロック３の嵌合部３ｃが、前記軸線Ｌを中心に相対的に回動可能に嵌合し、前記筒部４ａの上端部内周面及び下端部内周面と、前記嵌合部３ｃの上端部外周面及び下端部外周面との間に、それぞれＯリング７が介設されている。

前記第１ポート５には、簡易接続式の管継手８が取り付けられている。該管継手８は、流体圧シリンダ等に接続された配管の一端をこの管継手８の内部に差し込むと、複数の係止片８ａが該配管の外周に食い込んで係止することにより該配管を抜け止め状態にし、リリースブッシュ８ｂを管継手８の内部に押し込むと、該リリースブッシュ８ｂの先端が前記係止片８ａを外側に広げて前記配管から離間させることにより、該配管を抜き取ることができるものである。

前記主ブロック３の内部には、前記第１ポート５と第２ポート６とを並列に結ぶ第１流路１０及び第２流路１１と、前記第１流路１０を開閉するニードル弁部１２と、前記第２流路１１を開閉するチェック弁部１３と、前記ニードル弁部１２を開閉制御する開閉制御部１４とが設けられている。前記ニードル弁部１２とチェック弁部１３と開閉制御部１４と第２ポート６とは、１つの前記軸線Ｌに沿って同軸状に配置されている。

前記第１流路１０及び第２流路１１を形成するため、前記主ブロック３の第１端３ａ側には、直径が複数段階に変化する段付きの円筒部材１５が、小径側を前記主ブロック３の内側に向けて挿入され、該円筒部材１５の外側端部（図の下端部）に前記第２ポート６が形成され、該円筒部材１５の内部に、一端が該第２ポート６に通じる前記第１流路１０が形成され、該円筒部材１５の外周と前記主ブロック３の内周との間に、前記第２流路１１が形成され、該第２流路１１の一端と前記第２ポート６とが、前記円筒部材１５の側面に形成された複数の連通孔１６を通じて連通している。

また、前記第１流路１０と第２流路１１とは、前記円筒部材１５の内側端部（図の上端部）が位置する弁室１７内で合流して一つの統一流路になったあと、前記主ブロック３の側面に形成された第１流路孔１８と、前記筒部４ａの内周と前記嵌合部３ｃの外周との間に形成された環状流路１９と、前記ポートブロック４に形成された第２流路孔２０とを通じて、前記第１ポート５に連通している。従って前記統一流路は、前記第１流路１０の一部でもあり、前記第２流路１１の一部でもある。

前記円筒部材１５の内側端側の最も直径の小さい小径部１５ａの内部には、前記ニードル弁部１２の一部を構成する絞り孔２１が形成されている。この絞り孔２１は、前記第１流路１０の一部を形成するもので、この絞り孔２１内に、前記弁室１７側から、ニードル弁体２２の先端の次第に先細り状をなす円錐状の弁頭部２２ａが嵌合し、このニードル弁体２２と前記絞り孔２１とによって前記ニードル弁部１２が構成されている。
前記ニードル弁体２２は、円柱状のロッド２３の先端に形成され、該ロッド２３の後端部は、前記軸線Ｌに沿って前記開閉制御部１４まで直線的に延びている。前記ニードル弁体２２とロッド２３とは、一つの棒状をした金属素材によって一体に形成されている。

前記円筒部材１５の小径部１５ａの内側端（図の上端）は、該小径部１５ａの直径方向外側に向けて一旦折曲されたあと、該小径部１５ａの直径方向内側に向けて折り返され、その内径端１５ｂが、前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａの上端に連なる円錐部２２ｂに向き合っている。

前記チェック弁部１３は、Ｖ字形の断面形状を有するリップ型のシール部材で形成されていて、前記円筒部材１５の小径部１５ａの外周を取り巻く位置に、前記第１ポート５から第２ポート６に向かう流体の流れは阻止し、前記第２ポート６から第１ポート５に向かう流体の流れは許容する向きにリップ１３ａを向けて配設されている。

前記主ブロック３には、前記ニードル弁部１２と前記開閉制御部１４とを区画する仕切壁２５が形成され、該仕切壁２５に形成された摺動孔２６の内部を前記ロッド２３が、該ロッド２３の外周に取り付けられたシール部材２７を介して気密にかつ摺動自在に貫通している。そして、前記ロッド２３には、前記シール部材２７より先端側の、前記ニードル弁部１２側に位置する部分に、前記ニードル弁体２２が形成され、前記シール部材２７より後端側の、前記開閉制御部１４側に位置する部分に、ピストン２８が取り付けられている。

前記シール部材２７は、リップ型のシール部材で、前記弁室１７から開閉制御部１４に向かう圧力流体の流れは阻止し、前記開閉制御部１４から前記弁室１７に向かう圧力流体の流れは許容する向きに配設されている。

前記ロッド２３の、前記摺動孔２６内を気密に摺動する部分（摺動部分）２３ａの直径は、前記ニードル弁体２２の直径、即ち、前記摺動部分２３ａに円錐部２２ｃを介して連なる円柱部２２ｄ、及び、該円柱部２２ｄに前記円錐部２２ｂを介して連なる前記弁頭部２２ａの直径より大きく、これら摺動部分２３ａとニードル弁体２２との径差により、該ニードル弁体２２に流体圧力が作用したとき、該ニードル弁体２２に図の上向き方向の力即ち開弁方向の力が働くようになっている。

前記ピストン２８は、前記主ブロック３の第２端３ｂ側の内部に形成されたピストン室２９内に、該ピストン２８の外周に取り付けられたシール部材３０を介して摺動自在に収容され、前記ロッド２３にねじ結合により連結されている。即ち、該ピストン２８の中心孔３１の一部に形成された螺子孔３１ａ内に、前記ロッド２３の一部に形成された雄螺子部２３ｂをねじ込むことにより、該ピストン２８と前記ロッド２３とが相互にねじ結合され、該ロッド２３を回転させて前記ピストン２８に対する該ロッド２３の位置を軸線Ｌ方向に調整することにより、前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａが前記絞り孔２１内に進入する度合い、即ち、前記ニードル弁体２２による前記絞り孔２１の初期開度を、任意に調整することができる。従って、前記ピストン２８とロッド２３とをねじ結合した前記構成は、前記絞り孔２１の初期開度を調整するための開度調整機構３２であると言うことができる。

図中の符号２３ｃは、前記ロッド２３を回転させる際にドライバーの先端を係止させるための操作溝、符号３３は、前記ロッド２３の外周とピストン２８の内周との間をシールするシール部材である。

前記ピストン室２９の前記第２端３ｂ側の端部には、エンドキャップ３４が固定され、該エンドキャップ３４には、図３からも分かるように、内周の一部に一対の平行な平坦部３５ａを有する非円形のガイド孔３５が形成され、該ガイド孔３５内に、前記ピストン２８の上端部に該ガイド孔３５と同様の外形形状を有するように形成された非円形のガイド部３６が嵌合し、このガイド部３６内において前記ロッド２３の上端部が、前記エンドキャップ３４の外部に露出している。前記ガイド部３６と前記ガイド孔３５とは、前記ロッド２３を回転操作する際に、該ピストン２８が回転するのを防止するためのもので、ピストン２８の回転防止機構を構成するものである。

前記ピストン室２９内において、前記ピストン２８の第１面（下面）２８ａと前記仕切壁２５との間には、圧力流体を導入するための圧力室３８が形成され、前記ピストン２８の第２面（上面）２８ｂと前記エンドキャップ３４との間には、圧縮ばね３９が介設されている。

前記圧力室３８に圧力流体を導入するため、前記ロッド２３及びニードル弁体２２の内部には、前記第１流路１０（第２ポート６）と前記圧力室３８とを結ぶ導通孔４０が形成され、該導通孔４０の第１端４０ａは、前記ニードル弁体２２の先端に開口し、該導通孔４０の反対側の第２端４０ｂは、前記ロッド２３の側面の、前記シール部材２７より圧力室３８側に寄った位置に開口し、該ロッド２３の外周と前記摺動孔２６の内周との間の隙間４１を通じて前記圧力室３８に連通している。

そして、前記ニードル弁体２２に図の上向き（開弁方向）に作用する圧力流体による作用力、及び、前記圧力室３８内で前記ピストン２８に図の上向き作用する圧力流体による作用力と、前記ピストン２８に図の下向き（閉弁方向）に作用する圧縮ばね３９のばね力との相互作用により、前記ロッド２３が軸線Ｌ方向に進退動して前記ニードル弁体２２が開閉制御されるようになっている。

前記構成を有する流体制御弁１Ａにおいて、図１に示すように、前記ニードル弁体２２とピストン２８とに流体圧力が作用していないノーマル時には、前記圧縮ばね３９のばね力により前記ピストン２８が、下降端の位置まで押し下げられ、圧力室３８の停止部３８ａに当接することにより、前記ロッド２３及びニードル弁体２２は初期位置を占め、該ニードル弁体２２の前記弁頭部２２ａによって前記絞り孔２１が制限的に開放された状態にある。このときの該絞り孔２１の開度が初期開度である。

この状態から、前記第１ポート５に圧力流体が供給されると、該圧力流体は、制限的に開放する前記絞り孔２１から、減圧あるいは流量制限された状態で第１流路１０を通じて第２ポート６に向けて流れる。このとき、流体圧力が、前記ニードル弁体２２に図の上向きに作用すると同時に、前記導通孔４０を通じて圧力室３８内に流入することにより前記ピストン２８にも上向きに作用するが、その圧力は低いため、前記圧縮ばね３９のばね力によって前記ロッド２３及びニードル弁体２２は初期位置を維持する。

前記第２ポート６の流体圧力が上昇すると、その流体圧力は、導通孔４０を通じて圧力室３８に導入されてピストン２８に上向きに作用し、その作用力が前記圧縮ばね３９のばね力を上回ったとき、即ち前記圧縮ばね３９による設定圧を上回ったとき、図４に示すように、前記ピストン２８及びロッド２３が上昇して前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａが前記絞り孔２１から完全に抜け出し、前記ニードル弁部１２は全開になる。

従って、前記ニードル弁部１２と開閉制御部１４との構成は、公知の流体制御弁１Ａにおけるニードル弁の機能と流量制御弁の機能とを一つにまとめたものであると言うことができる。このように、公知の流体制御弁におけるニードル弁の機能と流量制御弁の機能とを一つにまとめると共に、それをバルブハウジング内に同軸状に組み込んだことにより、流体制御弁１Ａの構成は公知の流体圧制御弁に比べて簡略化され、小型で合理的な設計構造を有する流体制御弁１Ａを得ることが可能になる。

前記流体制御弁１Ａは、例えば図５に示す流体回路のように、流体圧シリンダ７０の制御に使用される。この例では、流体制御弁１Ａの第１ポート５が５ポート式の電磁弁７１に接続され、第２ポート６が流体圧シリンダ７０のヘッド側ポート７２ａに接続されている。また、前記流体圧シリンダ７０のロッド側ポート７２ｂと前記電磁弁７１との間には、チェック弁７３ａと絞り弁７３ｂとからなる速度制御弁７３が接続されている。

前記流体回路において、図５の状態では、流体制御弁１Ａの第１ポート５に圧力流体（例えば圧縮空気）が供給されていないため、図１及び図２に示すように、該流体制御弁１Ａのニードル弁体２２は初期位置を占め、絞り孔２１を制限的に開放した状態にある。

この状態から前記電磁弁７１が切り換わり、前記流体制御弁１Ａの第１ポート５に圧力流体が供給されると、該圧力流体は、前記絞り孔２１から第１流路１０を通じて流量制限された状態で第２ポート６に流れ、該第２ポート６から前記流体圧シリンダ７０のヘッド側シリンダ室７０ａに流入し、シリンダピストン７４をメータイン制御によってゆっくりと移動させる。このとき、前記圧力流体は、前記導通孔４０を通じて圧力室３８内にも流入するが、シリンダピストン７４の移動中の前記ヘッド側シリンダ室７０ａの圧力は低いため、前記ニードル弁体２２は、前記圧縮ばね３９のばね力によって制限開放位置である初期位置を維持する。

一方、前記第１ポート５から第２流路１１内のチェック弁部１３に達した前記圧力流体は、該チェック弁部１３によって遮断される。

前記シリンダピストン７４がストロークエンドに達すると、前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力は上昇し、この圧力が前記圧縮ばね３９による設定圧力を上回ったとき、図４に示すように、前記ニードル弁体２２は、該ニードル弁体２２に作用する流体圧作用力と、前記ピストン２８に作用する流体圧作用力との合成力により押し上げられ、前記絞り孔２１を全開にする。このため、圧力流体は前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内に急速に供給される。

次に、前記電磁弁７１を図５の状態に切り換えると、前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力流体は、該ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力が高い排気初期の段階では、全開状態にある前記ニードル弁部１２の絞り孔２１とチェック弁部１３の両方から、前記第１ポート５及び電磁弁７１を通じて急速に排気される。そして、前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力が低くなると、前記ニードル弁体２２が前記圧縮ばね３９のばね力によって前記初期位置に復帰し、前記絞り孔２１は制限開放状態になるが、前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力流体は、前記チェック弁部１３を押し開き、第２流路１１を通じて自由流れの状態で排出される。

なお、前記流体制御弁１Ａは、図１及び図２において、前記開度調整機構３２により前記ロッド２３を回転操作して、前記ピストン２８に対する該ロッド２３の位置を図の下方に変位させ、ニードル弁体２２の円錐部２２ｂを円筒部材１５の内径端１５ｂに当接させることにより、ノーマル時に前記ニードル弁体２２が閉位置にあるノーマルクローズ式の流体制御弁に変更することもできる。この場合、第１ポート５に供給された圧力流体が前記ニードル弁体２２に作用したとき、該ニードル弁体２２が前記圧縮ばね３９を圧縮して若干上昇し、前記絞り孔２１を制限的に開放するように、前記圧縮ばね３９のばね力が設定される。

図６は本発明に係る流体制御弁の第２実施形態を示すもので、この第２実施形態の流体制御弁１Ｂは、前記第１実施形態の流体制御弁１Ａに比べ、ニードル弁部１２の構成と、該ニードル弁部１２を開閉制御する開閉制御部１４の構成が相違しており、その他の構成は実質的に同じである。そのため、以下の説明では、主としてこのニードル弁部１２と開閉制御部との構成について説明するが、その際、前記第１実施形態の流体制御弁１Ａと同じ構成要素については、該第１実施形態で用いた符号と同じ符号を用いて説明することにする。

前記第２実施形態の流体制御弁１Ｂにおいて、前記ニードル弁部１２は、ノーマル時に前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａが絞り孔２１内に少しだけ嵌入することにより、該絞り孔２１を制限的に開放している。このときの前記ニードル弁体２２の開度（初期開度）は、エンドキャップを兼ねる調整部材５０と調整ロッド５１とからなる開度調整機構３２によって決められる。この開度調整機構３２については後述する。
なお、前記ニードル弁体２２には、ロッド２３と前記弁頭部２２ａとの間に、それらの径差に基づく環状の段部２２ｅが軸線Ｌと直交するように形成され、円筒部材１５の小径部１５ａの上端部には、前記段部２２ｅに対向する環状のフランジ部１５ｃが軸線Ｌと直交する向きに形成されている。

また、前記開閉制御部１４においては、ロッド２３とピストン２８とが一体に形成されていて、該ピストン２８の下面の第１面２８ａと仕切壁２５との間に圧縮ばね３９が介設され、前記ピストン２８の上面の第２面２８ｂと前記調整部材５０との間に、圧力流体を導入するための圧力室３８が形成されている。従って、前記圧縮ばね３９は、前記ニードル弁体２２が絞り孔２１を開放する方向に前記ピストン２８を付勢し、前記圧力室３８内に導入された圧力流体は、前記ニードル弁体２２が絞り孔２１を閉鎖する方向に前記ピストン２８を押圧する。

前記圧力室３８と第１流路１０とを結ぶ導通孔４０は、前記ロッド２３の中心部を貫通し、該導通孔４０の第１端４０ａは、前記ニードル弁体２２の先端に開口し、該導通孔４０の反対側の第２端４０ｂは、前記ロッド２３（又はピストン２８）の端部にねじ付けられた前記調整ロッド５１内の導通孔４０を経て、該調整ロッド５１の側面で前記圧力室３８に開口している。

前記開度調整機構３２の一部を形成する前記調整部材５０は、前記主ブロック３の開放する第２端３ｂを気密に覆って前記圧力室３８を区画する前記エンドキャップとしての役目と、前記調整ロッド５１を押圧して前記ニードル弁体２２による絞り孔２１の初期開度を調整する役目とを果たすもので、前記主ブロック３の端部外周に形成された雄螺子部５２に、該エンドキャップ３４の内周面に形成された雌螺子部５３を螺合させることにより、前記主ブロック３に軸線Ｌ方向に進退動自在にねじ結合され、該調整部材５０の天壁５０ａの内面に前記調整ロッド５１の端部が当接している。

そして、前記調整部材５０を回転させて第２ポート６側に向けて前進させると、前記調整ロッド５１を介して前記ピストン２８とロッド２３とが図において下方に押し動かされるため、前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａが絞り孔２１内に深く進入して該絞り孔２１の開度が狭まり、前記調整部材５０を後退させると、前記ピストン２８とロッド２３とが図において上方に変位するため、前記ニードル弁体２２による絞り孔２１の開度が広がる。

図中の符号５４は、前記主ブロック３の外周面と前記調整部材５０の内周面との間を気密にシールするシール部材、また、符号５５は、前記調整部材５０の前進端の位置を決めるストッパで、該ストッパ５５が前記主ブロック３の内部の係止部３ｄに係止する位置まで前記調整部材５０を前進させたとき、前記ニードル弁体２２の開度は最小あるいは全閉になる。

前記流体制御弁１Ｂは、図６に示すように、前記ニードル弁体２２とピストン２８とに流体圧力が作用していないノーマル時には、前記圧縮ばね３９のばね力により前記ニードル弁体２２が上昇し、弁頭部２２ａが前記絞り孔２１内に少しだけ嵌入して該絞り孔２１は制限的に開放している。
そして、図７に示すように、前記導通孔４０から流体圧力が前記圧力室３８内に導入され、ピストン２８に対する流体圧作用力が前記圧縮ばね３９のばね力を上回ったとき、前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａが前記絞り孔２１内に完全に嵌合し、段部２２ｅが円筒部材１５の上端のフランジ部１５ｃに当接して該絞り孔２１は閉鎖される。

前記第２実施形態の流体制御弁１Ｂは、例えば図８に示す流体回路のように、流体圧シリンダ７０のヘッド側シリンダ室７０ａ及びロッド側シリンダ室７０ｂの両方と、５ポート式電磁弁７１との間に接続して使用される。

図８の状態から前記電磁弁７１が切り換わり、前記ヘッド側シリンダ室７０ａに接続された第１の流体制御弁１Ｂ−１の第１ポート５に圧力流体が供給されると、この圧力流体は、制限的に開放した前記絞り孔２１から第１流路１０を通じて流量制限された状態で第２ポート６に流れ、該第２ポート６から、前記流体圧シリンダ７０のヘッド側ポート７２ａを通じてヘッド側シリンダ室７０ａに流入し、シリンダピストン７４をメータイン制御によってゆっくりと移動させる。このとき、前記圧力流体は、前記導通孔４０を通じて圧力室３８内にも流入するが、シリンダピストン７４の移動中の前記ヘッド側シリンダ室７０ａの圧力は低いため、前記ニードル弁体２２は、前記圧縮ばね３９のばね力によって制限開放状態を維持する。

一方、前記第１ポート５から第２流路１１内のチェック弁部１３に達した前記圧力流体は、該チェック弁部１３によって遮断される。

また、ロッド側シリンダ室７０ｂに接続された第２の流体制御弁１Ｂ−２においては、該ロッド側シリンダ室７０ｂからの排気が、ロッド側ポート７２ｂ及び第２ポート６から、第２流路１１のチェック弁部１３を通じて自由流れの状態で第１ポート５から電磁弁７１を通じて排出される。

前記シリンダピストン７４がストロークエンドに達すると、前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力は上昇する。そして、この圧力が、前記第１の流体制御弁１Ｂ−１において、前記圧縮ばね３９による設定圧力を上回ったとき、図７に示すように、前記圧力室３８内に導入された圧力流体の作用によって前記ピストン２８が押し下げられるため、前記ニードル弁体２２も押し下げられ、弁頭部２２ａが絞り孔２１内に完全に嵌入すると共に、段部２２ｅがフランジ部１５ｃに当接することにより、前記絞り孔２１が全閉になって前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力が維持される。

これに対し、前記第２の流体制御弁１Ｂ−２においては、前記ニードル弁体２２が、制限開放状態であるノーマル位置を占める。

次に、前記電磁弁７１を図８の状態に切り換えると、前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力流体は、前記第１の流体制御弁１Ｂ−１の第２流路１１内のチェック弁部１３を押し開いて自由流れの状態で排出されるため、該ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力は低下し、前記ニードル弁体２２は前記絞り孔２１を開放する。そのあと前記ヘッド側シリンダ室７０ａ内の圧力流体は、開放した絞り孔２１と前記チェック弁部１３とを通じて排出される。

これに対し、前記第２の流体制御弁１Ｂ−２は、前記第１の流体制御弁１Ｂ−１が前記ピストン２８を前進させるときの動作と同様の動作を行う。

図９−図１２は本発明に係る流体制御弁の第３実施形態を示すものである。この第３実施形態の流体制御弁１Ｃと前記第１実施形態の流体制御弁１Ａとの主要な相違点は、バルブハウジング２の構成と、ニードル弁部１２の初期開度を調整する開度調整機構３２の構成である。以下、この第３実施形態の流体制御弁１Ｃについて説明するが、その際、該流体制御弁１Ｃの構成要素のうち、前記第１実施形態の流体制御弁１Ａの構成要素と形態は異なるが同じ機能を有する構成要素については、該流体制御弁１Ａで用いた符号と同じ符号を用いてその説明を行い、前記流体制御弁１Ａの構成要素と形態も機能も実質的に同じ構成要素については、その部分に前記流体制御弁１Ａで用いた符号と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

図９に示すように、前記流体制御弁１Ｃのバルブハウジング２は、第１ポート５を有するポートブロック４と、第２ポート６を有する主ブロック３とを有し、前記第１実施形態の流体制御弁１Ａでは主ブロック３と円筒部材１５とが保有していた機能の大半を、この流体制御弁１Ｃでは、以下の説明から明らかなように、前記ポートブロック４が保有している。

前記ポートブロック４の筒部４ａ（以下、便宜上「外筒部４ａ」と呼ぶ）の内部には、軸線Ｌに沿って延びる円筒状の内筒部４ｂが、前記外筒部４ａの上端部で該外筒部４ａと一体化されることにより該外筒部４ａと同心状に形成され、該内筒部４ｂの外周と前記外筒部４ａの内周との間に、前記第１ポート５に通じる環状流路１９が形成されている。前記内筒部４ｂの上端部４ｃは、前記外筒部４ａの上端より上方に突出し、該内筒部４ｂの下端部は、前記外筒部４ａの下端より下方に突出し、該内筒部４ｂの下端部の前記外筒部４ａから突出する部分を取り囲むように前記主ブロック３が、前記外筒部４ａの下端部外周にシール部材５７を介して連結されている。

前記内筒部４ｂの下端部には、小径部４ｄが一体に形成され、該小径部４ｄの内部に、第１流路１０と絞り孔２１とが形成され、該小径部４ｄの外周に、第２流路１１とチェック弁部１３とが設けられている。前記第１流路１０は、前記絞り孔２１から、前記弁室１７、前記内筒部４ｂの側面に形成された流路孔５９を通じて前記環状流路１９に連通し、前記第２流路１１は、前記内筒部４ｂの下端部外周と前記主ブロック３の内周との間に形成された環状の連通路６０を通じて前記環状流路１９に連通している。

また、前記内筒部４ｂの内部には、仕切壁２５を介して前記弁室１７とピストン室２９とが形成され、該仕切壁２５の内部には、黄銅製の筒状をしたガイド５８が気密に且つ固定的に嵌め付けられ、該ガイド５８にロッド２３が、シール部材２７を介して摺動自在に支持されている。該ロッド２３の先端（下端）には、ニードル弁体２２が一体に形成されて、該ニードル弁体２２の円錐状をした弁頭部２２ａが前記絞り孔２１内に嵌入し、前記ロッド２３の前記ピストン室２９内に位置する部分には、ピストン２８が一体に形成されている。
なお、前記ガイド５８は、前記仕切壁２５と一体化して前記弁室１７とピストン室２９とを区画する役目を果たしているため、該仕切壁２５の一部を形成するものであるということができる。

前記内筒部４ｂの上端部４ｃには、筒状をした黄銅製のエンドカバー６１が取り付けられ、前記ロッド２３の上端部２３ｄが、該エンドカバー６１の蓋部６１ａを貫通して該エンドカバー６１の上方に突出しており、該エンドカバー６１の蓋部６１ａの下面と前記ピストン２８の上面との間に圧縮ばね３９が介設されている。

前記開度調整機構３２は、前記ロッド２３を回転操作するためのハンドル６２と、前記ロッド２３の回転に伴って該ロッド２３を軸線Ｌ方向に変位させるカム機構６３とを有している。

前記ハンドル６２は、円筒形をしたキャップ状の部材で、前記内筒部４ｂの上端部４ｃに、該上端部４ｃと前記エンドカバー６１と前記ロッド２３の上端部２３ｄとを覆った状態で回転操作自在なるように取り付けられ、該ハンドル６２の内部に形成された係止孔６２ａ内に、前記ロッド２３の上端部４ｃが嵌合している。前記係止孔６２ａは、その孔壁の相対する位置に一対の平坦部を有する非円形の孔であり、前記ロッド２３の上端部２３ｄも、その外周の相反する位置に一対の平坦部を有しており、これら平坦部同士が相互に当接して係止し合うことにより、前記ハンドル６２とロッド２３とが回転方向に固定されている。

前記カム機構６３は、前記ポートブロック４の内筒部４ｂの内部の前記仕切壁２５の上方位置に、前記ロッド２３を取り囲むように形成された螺旋状のカム面６３ａと、前記ロッド２３に形成された移動体６３ｂとを有している。
前記カム面６３ａは、図１０から明らかなように、時計回りでその高さが次第に低くなる方向、即ち前記絞り孔２１に近づく方向に傾斜しており、該カム面６３ａの最も低い部分と最も高い部分との境目に、前記移動体６３ｂが当接するストッパ６３ｃが形成されている。
一方、前記移動体６３ｂは、図１１から明らかなように、前記ロッド２３と一体のピストン２８の下面から、該ロッド２３の側面に沿って軸線Ｌ方向に延び、該移動体６３ｂの下端面６３ｄが前記カム面６３ａに接触している。

そして、前記ハンドル６２で前記ロッド２３を時計回り又は反時計回りに回転操作すると、前記移動体６３ｂが傾斜する前記カム面６３ａに沿って変位することにより、前記ロッド２３が軸線Ｌ方向に進退動し、前記絞り孔２１に対する前記ニードル弁体２２の弁頭部２２ａの進入度が変化して、前記絞り孔２１の初期開度が調整される。

図９は、前記移動体６３ｂがカム面６３ａの最も低い部分に接触することにより、前記ロッド２３即ちニードル弁体２２が最大限前進した位置を占め、該ニードル弁体２２による前記絞り孔２１の初期開度が最小開度になった状態である。この状態から、前記ハンドル６２で前記ロッド２３を反時計回りに約１回転回転させると、前記移動体６３ｂがカム面６３ａに沿って反時計回りに移動することにより、前記ロッド２３即ちニードル弁体２２は回転しながら軸線Ｌ方向に後退し、前記移動体６３ｂが前記カム面６３ａの最も高い部分まで移動して前記ストッパ６３ｃに当接したとき、図１２に示すように、前記ニードル弁体２２は最大限後退した位置を占め、該ニードル弁体２２による絞り孔２１の初期開度は最大開度になる。

前記ハンドル６２は、任意の回転位置に係止させることが可能であり、該ハンドル６２の回転角度に応じて、前記絞り孔２１の初期開度を、前記最小開度と最大開度との間で任意に設定することができる。

なお、前記第３実施形態の流体制御弁１Ｃの前記以外の構成及び動作は、前記第１実施形態の流体制御弁１Ａと実質的に同じであるため、その説明は省略する。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 流体制御弁
２ バルブハウジング
５ 第１ポート
６ 第２ポート
１０ 第１流路
１１ 第２流路
１３ チェック弁部
１４ 開閉制御部
２１ 絞り孔
２２ ニードル弁体
２３ ロッド
２５ 仕切壁
２７ シール部材
２８ ピストン
３２ 開度調整機構
３８ 圧力室
３９ 圧縮ばね
４０ 導通孔
５０ 調整部材
５１ 調整ロッド
６２ ハンドル
６３ カム機構
６３ａ カム面
６３ｂ 移動体
Ｌ 軸線

Claims (11)

1. 圧力流体が入力される第１ポート及び圧力流体が出力される第２ポートを有するバルブハウジングの内部に、前記第１ポートと前記第２ポートとを並列に結ぶ第１流路及び第２流路と、前記第１流路を開閉するニードル弁部と、前記第２流路を開閉するチェック弁部と、前記ニードル弁部を開閉制御する開閉制御部とを有し、
   前記ニードル弁部と開閉制御部とチェック弁部とは、一つの軸線に沿って同軸状に配置され、
   前記ニードル弁部は、前記第１流路の一部を形成する絞り孔と、該絞り孔を開閉するニードル弁体とを有し、該ニードル弁体は、前記軸線に沿って直線的に延びるロッドの先端に形成されていて、該ロッドと共に前記軸線方向に変位自在であり、
   前記チェック弁部は、前記第１ポートから第２ポートに向かう流体の流れは阻止し、前記第２ポートから第１ポートに向かう流体の流れは許容するように構成され、
   前記開閉制御部は、前記ロッドに設けられたピストンと、該ピストンの一側に形成された圧力室と、該ピストンの他側に設けられた、該ピストンの動作圧力設定用の圧縮ばねとを有し、
   前記ロッド及びニードル弁体の内部には、前記絞り孔と前記圧力室とを結ぶ導通孔が形成され、該導通孔の一端は前記ニードル弁体の先端に開口し、該導通孔の他端は前記圧力室に連通している、
   ことを特徴とする流体制御弁。
2. 前記ニードル弁体は、前記第２ポートの流体圧力が前記圧縮ばねによる設定圧力より低い間は前記絞り孔を制限的に開放する初期位置を占め、前記第２ポートの流体圧力が前記圧縮ばねによる設定圧力より高くなると、前記ピストン及びロッドと共に変位して前記絞り孔を全開又は全閉にすることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
3. 前記バルブハウジングには、前記ニードル弁部と前記開閉制御部とを区画する仕切壁が形成され、該仕切壁を前記ロッドがシール部材を介して気密にかつ摺動自在に貫通し、該ロッドの前記シール部材より先端側の部分に前記ニードル弁体が一体に形成され、該ロッドの前記シール部材より後端側の部分に前記ピストンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
4. 前記ロッドの、前記仕切壁内を気密に摺動する摺動部分の直径は、前記ニードル弁体の直径より大きいことを特徴とする請求項３に記載の流体制御弁。
5. 前記ニードル弁体による前記絞り孔の初期開度を調整するための開度調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
6. 前記開度調整機構は、前記ロッドとピストンとをねじ結合によって軸線方向に相対的に変位可能に連結することにより形成され、前記ピストンに対するロッドの位置調整により前記ニードル弁体が変位して初期開度が調整されることを特徴とする請求項５に記載の流体制御弁。
7. 前記開度調整機構は、前記ロッドを回転操作するためのハンドルと、該ロッドの回転により該ロッドを軸線方向に変位させるカム機構とを有することを特徴とする請求項５に記載の流体制御弁。
8. 前記カム機構は、前記バルブハウジングに前記ロッドを取り囲むように形成された螺旋状のカム面と、前記ロッドに形成されて前記カム面に接触する移動体とを有し、前記ハンドルでロッドを回転操作して前記移動体を前記カム面に沿って移動させることにより、前記ロッド及びニードル弁体が軸線方向に変位して前記初期開度が調整されるように構成されたことを特徴とする請求項７に記載の流体制御弁。
9. 前記開度調整機構は、前記ロッドに連結された調整ロッドと、該調整ロッドを進退動させる調整部材とを有し、該調整部材は前記バルブハウジングに進退動自在にねじ結合されていて、該調整部材で前記調整ロッドを介して前記ロッドを進退動させることにより、前記ニードル弁体が進退動して前記初期開度が調整されるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の流体制御弁。
10. 前記開閉制御部は、前記圧縮ばねで前記ピストンを前記ニードル弁体が閉弁する方向に付勢し、前記圧力室に導入された流体圧力で前記ピストンを前記ニードル弁体が開弁する方向に押圧するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。
11. 前記開閉制御部は、前記圧縮ばねで前記ピストンを前記ニードル弁体が開弁する方向に付勢し、前記圧力室に導入された流体圧力で前記ピストンを前記ニードル弁体が閉弁する方向に押圧するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体制御弁。

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