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JP3193729B2 - 位置制御される比例方向弁 - Google Patents

位置制御される比例方向弁

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JP3193729B2
JP3193729B2 JP40141090A JP40141090A JP3193729B2 JP 3193729 B2 JP3193729 B2 JP 3193729B2 JP 40141090 A JP40141090 A JP 40141090A JP 40141090 A JP40141090 A JP 40141090A JP 3193729 B2 JP3193729 B2 JP 3193729B2
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pilot
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ハンス・シユウエルム
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ヒドロルックス・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0435—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being sliding valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86574—Supply and exhaust
    • Y10T137/86582—Pilot-actuated
    • Y10T137/86614—Electric

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  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧装置に用いるため
の位置制御される比例方向弁に関し、特に第一または第
二の作用ラインを選択的に駆動するための主制御ピスト
ンおよび主制御ピストンと一体的に連結された共軸の二
つのピストンカラーを有する比例方向弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記の目的のための慣用の位置制御され
る比例方向弁は、主制御ピストンの位置を連続的に捉え
かつ制御電圧ＵX に変換する変位変換器で働く。さら
に、制御電子機器を用いて設定値ＵW −実際値ＵX の比
較を実施し、パイロット弁を偏差に対応する電流信号で
励磁し、そして主制御ピストンを偏差に対して移動させ
る。
【０００３】これらの慣用の比例方向弁は、構造に応じ
て多かれ少なかれ重大な欠点を、特に安全の面（破損に
対する安全）で有する。主制御ピストンの位置は電気的
に監視されるので、制御系がラインの破壊、設備の故障
または損傷の場合に中断されて、主ピストンが両端部位
置の一方に走る。ケーブルの破損に対する変位変換器の
追加の監視が行われない場合には、それ故主ピストンは
決められてない位置を占め、中間位置の自動的な心出し
が確保されない（接続されたシリンダを停止させること
ができない）。
【０００４】他の弁構造は、ばねで心出しされないいわ
ゆるパイロットサーボ弁を有する。すなわち、その位置
は電流に依存している。停電のときに、なお制御油圧が
自由になる場合には、主ピストンを中間位置に心出しす
ることができない。停電のときに、接続された油圧装置
を停止させることができない。
【０００５】他の比例方向弁では、パイロット段階のピ
ストンも主段階のピストンもばね力で心出しされないの
で、その比例方向弁は駆動油制御および同時の位置制御
のときにしか確実に使えない。両方の前提のうちの一つ
だけでも不足すると、その弁は中間位置に位置決めする
ように制御できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】請求項１または６によ
る本発明の弁は、電子的駆動部が作動しなくなったとき
に常に中間位置に圧力で心出しされて位置しかつパイロ
ット圧力がなくなったときにばねで心出しされる。（そ
の際主制御ピストンのこの中間位置で全ての接続部Ｐ、
Ａ、Ｔ、およびＢが閉鎖されることにより、接続された
油圧シリンダまたは油圧モータの運動を行うことができ
ず、このことは、例えば油圧プレスの場合に非常に重要
である。）さらに本発明による弁は、例えば非常に頑丈
で、故障に抵抗力がありかつ信頼性があり、外部の制御
力の使用によっても、場合によっては誤った使用開始ま
たは設置によっても弁の作用の仕方を調整することはほ
とんど不可能である。
【０００７】この比例方向弁を例えば油圧プレス制御部
に組み込んだときには、プレス空間に対する保護扉を開
けるときに別個の保護扉弁を介して油圧制御過程が行わ
れる。この油圧制御過程により主制御ピストンを中間位
置に切り換え戻してプレスシリンダへの圧力油供給を中
断することによりプレスの接近運動を停止させなければ
ならない。さらに、別の追加の電磁弁が、上位の電気的
制御部により接近運動を解放するために切り換えられる
ときにのみ、プレスの接近が可能でなければならない。
この状況でのみ比例方向弁を同時に駆動したときにその
主制御ピストンの制御が可能でなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これまで、これらの要求
は、追加のピストン摺動弁をパイロット弁と主制御段階
の間に組み込むことにより果たされた。
【０００９】本発明による解決を有する特別な実施形態
で、そのような使用のための信頼性を著しく改善するに
は、パイロット弁と主制御段階の間の前述した二つの追
加の弁機能をプランジャ摺動弁に対して比較的高い切り
換え安全度を有するシート弁として実施すればよい。こ
のために個々に用いられるシート弁、保護扉弁により作
動される油圧の３っつの接続ポートと二つの切り換え位
置を有する（３ポート２位置）シート弁ならびに電磁的
に作動される３ポート２位置シート弁が知られている。
【００１０】本発明により、最大限の機能の信頼性で液
圧のプレス制御部の閉鎖運動を二つのシート弁の追加の
液圧および電気的作動によってのみ行うことができるよ
うに、圧力でおよびばねで心出しされる比例方向弁の液
圧駆動におけるこれらの弁のここに示された組み合わせ
は、技術的に新規である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により詳細
に説明する。
【００１２】図１の弁２は、その実質的な構造が完全に
対称であり、通例の接続部Ｐ（ポンプ接続部）、Ｔ（タ
ンク接続部）、Ａ（第一の作用ライン接続部）、Ｂ（第
二の作用ライン接続部）、Ｙ（タンクへの制御ライン接
続部）ならびに電気的制御磁石４と６を有し、その際図
１において作用ラインＡに左側のパイロット弁側Ａ′が
付設され、かつ作用ラインＢに右側のパイロット弁側
Ｂ′が付設されている。
【００１３】弁の作用部分は、通例のように主制御ピス
トン８を有し、このピストンは二つの共軸のピストンカ
ラー１０、１２と一体であり、その際ピストンカラー１
０が作用ラインＡに付設されかつピストンカラー１２が
作用ラインＢに付設されている。
【００１４】本発明により、弁は、それぞれハウジング
内に摺動可能に嵌め込まれた左側と右側の心出しピスト
ン２２と２４を有し、ならびに別個の左側の作動ピスト
ン２３と２５を有する。左側の作動ピストン２３が心出
しピストン２２内を自由に可動に貫通して案内され、か
つＡ′側のパイロット室１４内で圧力で作用可能であ
る。右側の作動ピストン２５は心出しピストン２４内を
自由に可動に案内されかつＢ′側のパイロット室１６内
で圧力で作用可能である。システム内の圧力がないと
き、パイロット室１４、１６がゼロ圧力である場合に、
主制御ピストン８は心出しピストン２２、２４に作用す
るばね１８、２０によりおよび心出しピストン２２、２
４によりそれ自体通例のようにその中間位置に保持され
る（ばね心出し）。システム内に圧力（接続部Ｐ）があ
りかつ制御磁石４、６が励磁されないときに、両方のパ
イロット室１４、１６が圧力で作用される。なぜなら、
それらのパイロット室は、パイロット摺動弁２８、２９
のピストンが予め負荷されたばね１８、２０によりそれ
ぞれ外方に向かって作用されるパイロット摺動弁２８、
２９を介してポンプ接続部ＰA またはＰB と連結されて
いるからである。パイロット摺動弁２８、２９の両方の
ピストンは軸方向に貫通孔があけられていて、摺動のと
きに両側の圧力平衡を容易にする。心出しピストン２
２、２４はパイロット室１４、１６への圧力により弁ハ
ウジング３内の軸方向端部ストッパー１００′、１０
０″に対し大きな力で押圧される。なぜなら、その後ろ
側でそれぞれのタンク接続部に対して環状面３４の圧力
が軽減されるからである。それ故、主制御ピストン８は
間接的に心出しピストン２２、２４を介して中間位置に
圧力で心出しされる。
【００１５】作用の仕方は両方の弁側Ａ′とＢ′につい
て同じであるので、次に来る説明を実質的にこの両側の
うちの一方に、例えばＡ′側に限ることができる。
【００１６】制御磁石４がそのタペット２６で、パイロ
ット摺動弁２８のピストンをばね１８の復帰力に抗して
作動させる。それにより、環状路３２を介してパイロッ
ト室１４がＹと、したがってタンクと接続される。パイ
ロット室１６は、ばね２０の復帰力によりパイロット摺
動弁２９のピストンにＰと接続された環状路３３を介し
て圧力で作用される。それ故、作動ピストン２５は、心
出しピストン２２およびこれに対して支持されるばね１
８に抗して主制御ピストン８を摺動させる。主制御ピス
トン８の行程に比例してばね１８に付加的なフィードバ
ック力が生じ、このフィードバック力がばね受け板３０
を介してパイロット摺動弁２８にフィードバックされて
制御磁石４のタペット力と平衡される。タペット力は入
力された磁流に釣り合っている。従って、主制御ピスト
ン８の位置は、閉じられた位置制御回路の磁流または磁
力に依存してパイロット摺動弁２８のばねのフィードバ
ックおよび力の平衡で非常に正確に達成される。
【００１７】制御磁石４の励磁を解くと、ばね１８の予
荷重がまさり、パイロット室１４がパイロット摺動弁２
８の環状路３２を介して再び圧力で作用される。心出し
ピストン２２によりそこに含まれた作動ピストン２３と
共に主制御ピストン８に及ぼされる全圧力が環状面積３
４の圧力割分だけ相対するＢ′側の唯一の作動ピストン
２５の圧力より大きい（心出しピストン２４はハウジン
グ内の軸方向端部ストッパー１００″に当接している）
ので、主制御ピストンは制御磁石４の力の減少に応じて
心出しピストン２２のハウジング内軸方向端部ストッパ
ー１００′に対し最大まで再セットされる。
【００１８】制御磁石６を作用させたときに、主制御ピ
ストン８がＢ′側に向かう運動については、Ａ′側につ
いて述べた過程が同様に経過する。
【００１９】図面から容易に推定できるように、パイロ
ット室１４、１６に圧力がないときに両方のばね１８、
１６が主制御ピストン８を心出しピストン２２、２４を
介してその中間位置に心出しするので、全ての接続部
Ｐ、Ｔ、ＡおよびＢが閉鎖される。電気的制御部が作動
しなくなると、前述したように、両方のパイロット室１
４、１６がそれらの接続部ＰA またはＰB により圧力で
作用されるので、主制御ピストン８はその中間位置に圧
力で心出しされる。それ故、両方の場合に、主制御ピス
トンの、その中間位置への確実なフィードバックが行わ
れ、その結果これらの両方の場合に、接続された油圧構
成要素の意図しない運動が行われることは有り得ない。
【００２０】主制御ピストンの位置制御がばね力平衡に
よってのみ行われるので、弁は極めて頑丈で、故障に抵
抗力がありかつ信頼できる。
【００２１】外的な制御力の使用により、又は間違った
使用開始または取り付けにより弁の作用の仕方を調整す
ることはほとんど不可能である。全ての機能の決定的な
要素は、物理的に弁に一体化される。
【００２２】内部のフィードバックと位置調整のため
に、本発明による弁では、所属の外部の電子調整部を有
する変位変換器はもはや必要でない。
【００２３】図２は、主制御ピストンを中間位置からた
だ一方の側の方へ制御するために唯一の電気的制御磁石
を有する本発明による比例方向弁の設計で示す。この設
計は、通例一方の流れ方向のみを有する比例絞り弁とし
て使用される。Ｂ′側のパイロット摺動弁２９は心出し
ピストン２４を負荷する端部キャップ３８により取り替
えられている。パイロット室１６を介して作動ピストン
２５が安定して圧力で作用される。制御磁石４が励磁さ
れないときに、パイロット室１４が、予荷重を加えられ
たばね１８により圧力接続部ＰA に制御されたパイロッ
ト摺動弁２８を介して圧力で作用される。心出しピスト
ン３６は、弁ハウジング内に摺動可能に嵌め込まれかつ
パイロット室１４に、作動ピストン２５に比較していっ
そう大きい圧力面積を有する。その相対する圧力面積３
７はタンクに対し負荷を軽減されているので、主制御ピ
ストン８はその中間位置へ、固定心出しピストン２４に
もたれて圧力で心出しされる。この場合、軸方向端部ス
トッパーは固定心出しピストン２４により形成される。
システムがゼロの圧力のときには、心出しがばね１８に
より行われる。制御磁石４を介して制御する際の制御の
仕方は、前に図１による実施のときに述べた仕方と同じ
である。
【００２４】図３は、弁側Ａ′またはＢ′の液圧パイロ
ットに付加的に一体化された３ポート２位置シート弁を
有する本発明による比例方向弁の縦断面を示し、前記の
３ポート２位置シート弁は、上位の機械制御部により機
械の安全の要求に応じて、制御磁石により予め与えられ
た主制御ピストン位置を解放するために作動されなけれ
ばならない。
【００２５】次に続く説明は、Ａ′側でのこの追加の安
全機能の配置に関係がある。Ｂ′側のまたは両方の側
Ａ′とＢ′の配置の機能は対応している。
【００２６】例えば、プレス−閉鎖運動を主制御ピスト
ン８の制御により制御磁石４を駆動するために比例的に
行うことができるために、保護扉４７が閉鎖されたとき
に、３ポート２位置シート弁３９が無負荷にされた保護
扉弁４９を介して液圧圧力で作動しなければならない。
同時に電磁石が３ポート２位置シート弁４３を切り換え
なければならず、それでもってパイロット摺動弁２８の
タンク接続部３５がタンクへのライン４０、４１により
ゼロ圧力で無負荷にされる。そのとき初めて、主制御ピ
ストン８が、制御磁石４により予め与えられた位置を占
めて、プレスシリンダの閉鎖速度を制御する。保護扉４
７が開かれると、保護扉弁４９が作動され、かつ３ポー
ト２位置シート弁が油圧で無負荷にされ、それによりパ
イロット摺動弁２８のタンク接続部３５が接続部４２を
介して圧力で作用され、主制御ピストン８が制御磁石４
の駆動と無関係にパイロット室１４内の圧力蓄積により
圧力で心出しされて中間位置に移動する。
【００２７】追加で、電磁的に作動される３ポート２位
置シート弁４３として形成された安全弁は、弁３９と直
列に切り換えられている。
【００２８】電磁的に作動される３ポート２位置シート
弁４３がプレス閉鎖運動の解放のために駆動されない場
合には、パイロット摺動弁２８のタンク接続部３５が同
様に、３ポート２位置シート弁３９が作動されたとき
に、接続部４６を介して圧力で作用されるので、主制御
ピストンが中間位置へ圧力で心出しされる。
【００２９】この配置、シート弁の使用および液圧的な
圧力の心出しにより、プレス閉鎖運動が停止したときに
最大限の安全が、上位の機械制御部により達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】二つの電気的制御磁石を有する本発明による弁
の縦断面図でる。
【図２】比例方向弁の変更された設計を示す本発明の弁
の縦断面図である。
【図３】一体化された３ポート２位置シート弁を有する
本発明による比例方向弁の縦断面図である。
【符号の説明】
３ 弁ハウジング ４ 制御磁石 ８ 主制御ピストン １４，１６ パイロット室 １８，２０ ばね ２２，２４ 心出しピストン ２３，２５ 作動ピストン ２８，２９ パイロット摺動弁 ３４ 環状面 ３６ 心出しピストン ３７ 圧力面積 ３８ 端部キャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−54026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−8804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−101108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−32280（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−112104（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−33949（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭62−27681（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F15B 13/043

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主制御ピストン（８）を有する位置制御
    される比例方向弁であって、前記主制御ピストンは、比
    例磁石（４、６）により制御される二つのパイロット摺
    動弁（２８、２９）を用いて、主制御ピストン（８）の
    位置を、作用されるパイロット摺動弁（２８、２９）へ
    の機械的なフィードバックと共に液圧的に制御可能であ
    り、その際弁ハウジング（３）内に主制御ピストンはば
    ねで心出しされる中間位置を有する位置制御される比例
    方向弁において、 ハウジング（３）内の主制御ピストン（８）はそれぞれ
    一つのハウジングガイド内を摺動可能な、それぞれ環状
    の横断面を有する二つの心出しピストン（２２、２４）
    によりおよびそれぞれ摺動可能に心出しピストン（２
    ２、２４）の中へ嵌め込まれた二つの作動ピストン（２
    ３、２５）により軸方向に位置決め可能であり、軸方向の端部ストッパー（１００′，１００″） がハウ
    ジング（３）内に二つの心出しピストン（２２、２４）
    の各々と関連して設けられ、これらの端部ストッパー
    は、両方の心出しピストン（２２、２４）がそれらの端
    部ストッパー（１００′，１００″）に当接していると
    きに、主制御ピストン（８）がその中間位置に存在する
    ようにハウジング（３）に配置され、ばね（１８，２０）がそれぞれの心出しピストンをその
    それぞれの端部ストッパー（１００′，１００″）の方
    向に付勢するように２つの心出しピストン（２２，２
    ４）の各々と関連して設けられ、 両方の心出しピストン（２２、２４）は、両方の作動ピ
    ストン（２３、２５）のように、第一のあるいは第二の
    パイロット摺動弁（２８、２９）と液圧的に連結された
    第一のあるいは第二のパイロット室（１４、１６）内に
    心出しピストンの端部ストッパー（１００′，１０
    ０″）の方向に作用する圧力作用面を形成することを特
    徴とする位置制御される比例方向弁。
  2. 【請求項２】主制御ピストン（８）がその中間位置の外
    側にあるときに、パイロット室（１４、１６）における
    心出しピストン（２２、２４）と作動ピストン（２３、
    ２５）の全体の有効圧力作用面積がそれぞれ他のパイロ
    ット室（１４、１６）における作動ピストン（２３、２
    ５）の有効圧力作用面積より大きいことを特徴とする請
    求項１の位置制御される比例方向弁。
  3. 【請求項３】 それぞれ一つのばね（１８、２０）がパ
    イロット摺動弁（２８、２９）と心出しピストン（２
    ２、２４）の間に挟み込まれ、それにより位置比例する
    ばね力と制御磁石（４、６）の調整力の間の力の平衡に
    よりパイロット摺動弁がパイロット室（１４、１６）内
    のパイロット圧力を経て、磁力に比例する主制御ピスト
    ン（８）の位置を調整するように、主制御ピストン
    （８）の位置がパイロット摺動弁（２８、２９）にフイ
    ードバックされることを特徴とする請求項１または２に
    記載の位置制御される比例方向弁。
  4. 【請求項４】 ばね（１８，１０）は、制御磁石（４，
    ６）が駆動されないときに、パイロット弁（２８、２
    ９）に付設されたばね（１８、２０）がばね心出しされ
    たパイロット弁（２８、２９）の休止位置を決定し、こ
    の休止位置では、パイロット制御弁に付設されたパイロ
    ット室（１４、１６）が圧力接続部と連結されているこ
    とを特徴とする、請求項３に記載の比例方向弁。
  5. 【請求項５】 液圧で作動される、３つの接続ポートと
    二つの切り換え位置を有するシート弁（３９）を備え、
    このシート弁は第一の出口（４０）と、第一のタンク接
    続部（４１）と、第一の圧力接続部（４２）を有し、 予め切り換えられた電磁的に作動される、３つの接続ポ
    ートと二つの切り換え位置を有するシート弁（４３）を
    備え、このシート弁は第二の出口（４４）と、第二のタ
    ンク接続部（４５）と、第二の圧力接続部（４６）を有
    し、 その際第一の出力部（４０）はパイロット摺動弁のタン
    ク接続部（３５）と接続され、第一のタンク接続部（４
    １）は第二の出力部（４４）と接続され、第二のタンク
    接続部（４５）は圧力のないタンク接続部と接続され、
    第二の圧力接続部（４６）および第一の圧力接続部（４
    ２）は圧力で作用されるポンプ接続部と接続されること
    を特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一つ
    の比例方向弁。
  6. 【請求項６】 主制御ピストン（８）を有する位置制御
    される比例弁であって、主制御ピストンは比例磁石
    （４）により制御されるパイロット摺動弁（２８、２
    ９）を用いて、主制御ピストン（８）の位置を、作用さ
    れるパイロット摺動弁（２８、２９）へ機械的にフィー
    ドバックするときに液圧で制御可能である、位置制御さ
    れる比例方向弁において、 ハウジング（３）内の主制御ピストン（８）が軸方向に
    摺動可能な心出しピストン（３６）によりおよび軸方向
    に相対する作動ピストン（２５）により位置決め可能で
    あり、その際心出しピストン（３６）が主制御ピストン
    （８）をその軸方向端部ストッパー（２４）に向かって
    軸方向に押すことができるように軸方向端部ストッパー
    （２４）がハウジング（３）内に主制御ピストン（８）
    と関連して設けられ、 ばね（１８）が主制御ピストン（８）を心出しピストン
    （３６）を経てその軸方向端部ストッパー（２４）の方
    向に付勢するように心出しピストン（３６）と関連して
    設けられ、 パイロット弁（２８）と液圧的に接続された第一のパイ
    ロット室（１４）内に心出しピストン（３６）が軸方向
    端部ストッパー（２４）の方向に作用する第一の圧力作
    用面を形成しており、作動ピストン（２５）が第二のパイロット室（１６）内
    に第二の圧力作用面を形成しており、この第二の圧力作
    用面は第一のパイロット室（１４）内の第一の圧力作用
    面よりいっそう小さくかつ第一のパイロット室（１４）
    内の第一の圧力作用面の反対方向に作用することによ
    り、二つのパイロット室（１４、１６）が加圧されてい
    るときに、主制御ピストン（８）が心出しピストン（３
    ６）によりその軸方向端部ストッパー（２４）に対して
    圧力で心出しされる ことを特徴とする比例方向弁。
  7. 【請求項７】 作動ピストン（２５）が心出しピストン
    （２４) の中へ摺動可能に嵌め込まれており、その際こ
    の心出しピストン（２４）が端部キャップ（３８）によ
    りハウジングの中へ固く嵌め込まれかつ主制御ピストン
    （８）のための軸方向の端部ストッパーを形成すること
    を特徴とする請求項６の位置制御される比例方向弁。
  8. 【請求項８】 心出しピストン（３６）が主制御ピスト
    ン（８）と一体であることを特徴とする請求項６または
    ７に記載の位置制御される比例方向弁。
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