(57)【要約】【課題】製造コストを抑制して小型化を可能としつつ制御を複雑化することなくきめ細かく流量調整できる電動比例弁を提供する。【解決手段】製造コストを抑制して小型化が可能になる。ステッピングモータ33から出力する回転力を棒状のスプール32にシャフト34を介して伝達し、制御を複雑化することなくスプール32の回転量に応じて貫通孔71と連通路38との連通量を変化させてきめ細かく流量調整できる。弁開時の流体の漏れをある程度許容することで例えばボール状の弁体およびシール材などを用いる場合と比較して構造が簡易となり、駆動に必要な回転力を低く抑えることができるので、製造コストの抑制および小型化が可能になる。【選択図】図１
2011112212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入口、流体の流出口、および、これら流入口と流出口とを連通する連通路を備えた弁本体と、
流量制御用の貫通孔を備え、回動によりこの貫通孔と前記連通路との連通量を変化させることで前記連通路の開度を調整可能な棒状の弁体と、
回転力を出力する駆動源と、
この駆動源と前記弁体とを連結して前記駆動源から出力される回転力を前記弁体へと伝達する連結部と
を具備したことを特徴とする電動弁。
【請求項２】
弁体の貫通孔に位置し、この貫通孔を通過する流体の速度を制限して流体音を抑制する速度制限体を具備した
ことを特徴とする請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
連結部は、駆動源側と弁体側とのいずれか一方を他方に向けて付勢することにより前記駆動源側と前記弁体側とをがたつきなく連結する付勢手段を備えた
ことを特徴とする請求項１または２記載の電動弁。
【請求項４】
駆動源は、ステッピングモータである
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の電動弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば理美容、あるいは医療分野などで用いる椅子やベッドなどの油圧作動装置に使用される電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、理美容用あるいは医療用の椅子の昇降用、背凭れの傾動用、ベッドの昇降・傾動用などの油圧作動装置である油圧シリンダには、ポンプとタンクとの間に、各油圧シリンダに給排される作動油の流量を調整するための弁が配置されている。このような弁としては、例えば比例電磁弁が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２６３４８号公報(第４−６頁、図１)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
理美容、あるいは医療分野に用いる椅子やベッドの場合、動作が円滑でないと、使用者に不快感を与えるおそれがある。そのため、弁では油圧シリンダに急激な油圧変動が生じないように流量をきめ細かに調整する必要がある。
【０００５】
しかしながら、上述の比例電磁弁では、このようなきめ細かな流量の調整が容易でなく、このような流量調整を実現するためには複雑な制御が必要になるという問題点を有している。
【０００６】
この点、例えばボール状の弁体を駆動源であるモータによって回動させて開度を変化させる電動弁を用いることが考えられるものの、ボール状の弁体では、製造コストが嵩むだけでなく、電動弁の小型化が容易でないという問題がある。また、大きな流体音が発生するという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、製造コストを抑制して小型化を可能としつつ制御を複雑化することなくきめ細かく流量調整できる電動弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の電動弁は、流体の流入口、流体の流出口、および、これら流入口と流出口とを連通する連通路を備えた弁本体と、流量制御用の貫通孔を備え、回動によりこの貫通孔と前記連通路との連通量を変化させることで前記連通路の開度を調整可能な棒状の弁体と、回転力を出力する駆動源と、この駆動源と前記弁体とを連結して前記駆動源から出力される回転力を前記弁体へと伝達する連結部とを具備したものである。
【０００９】
請求項２記載の電動弁は、弁体の貫通孔に位置し、この貫通孔を通過する流体の速度を制限して流体音を抑制する速度制限体を具備したものである。
【００１０】
請求項３記載の電動弁は、請求項１または２記載の電動弁において、連結部は、駆動源側と弁体側とのいずれか一方を他方に向けて付勢することにより前記駆動源側と前記弁体側とをがたつきなく連結する付勢手段を備えたものである。
【００１１】
請求項４記載の電動弁は、請求項１ないし３いずれか一記載の電動弁において、駆動源は、ステッピングモータであるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、駆動源から出力される回転力を棒状の弁体に連結部を介して伝達し、制御を複雑化することなく弁体の回転量に応じて貫通孔と連通路との連通量を変化させてきめ細かく流量調整できるとともに、弁閉時の流体の漏れをある程度許容して、例えばボール状の弁体およびシール材など用いる場合と比較して構造が簡易となり、駆動に必要な回転力を低く抑えることができるので、製造コストの抑制および小型化が可能になる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、弁体の貫通孔に配置した速度制限体により、貫通孔を流れる流体を隙間流れとして速度を制限することで、流体音を抑制できる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、駆動源側と弁体側とのいずれか一方を他方に向けて付勢手段により付勢して駆動源側と弁体側とをがたつきなく連結することにより、駆動源から出力される回転力に弁体の回動を確実に追従させることができ、より正確できめ細かい流量調整が可能になる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、駆動源をステッピングモータとすることにより、弁体の回動量を、より精度よく微調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態の電動弁を示す縦断面図である。
【図２】同上電動弁を示す正面図である。
【図３】同上電動弁の分解斜視図である。
【図４】同上電動弁の要部を示す斜視図である。
【図５】(a1)は同上電動弁の全閉状態の要部を示す縦断面図、(a2)は同上電動弁の全開状態の要部を示す縦断面図、(b1)は(a1)のＡ−Ａ断面図、(b2)は(a2)のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】同上電動弁の流量特性を示すグラフである。
【図７】(a)は同上電動弁を用いた一の油圧システムの一部を示す油圧回路図、(b)は同上電動弁を用いた他の油圧システムの一部を示す油圧回路図、(c)は従来例の油圧システムの一部を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態の構成を図１ないし図７を参照して説明する。
【００１８】
図１ないし図３おいて、11は電動弁である電動比例弁を示し、この電動比例弁11は、例えば理美容、あるいは医療分野における椅子、ベッドなどの油圧回路用の制御弁として用いる油圧用電動比例弁である。ここで、図７(c)に示すように、上記油圧回路は、例えばポンプとタンクとの間にストレーナ12を介して複数、例えば４つの流路13a，13b，13c，13dが並列に接続されている。流路13aには、リリーフ弁14が接続され、流路13b，13c，13dには、それぞれ電磁弁21a，21b，21c、逆止弁15a，15b，15c、可変絞り弁22a，22b，22c、電磁弁16a，16b，16cおよび可変絞り弁23a，23b，23cが直列に接続され、可変絞り弁22a，22b，22cと電磁弁16a，16b，16cとの接続点と油圧シリンダとの間にストレーナ17a，17b，17cが接続されている。そして、電動比例弁11は、例えば図７(a)に示すように、上記油圧回路に対して、流路13a，13b間、すなわちポンプ側とタンク側とにストレーナ24とともに接続したり、図７(b)に示すように、上記油圧回路に対して、ストレーナ17a，17b，17cの少なくともいずれか(図中ではストレーナ17a，17b)と油圧シリンダとの間に接続したりすることが可能である。
【００１９】
そして、電動比例弁11は、図１ないし図３に示すように、弁本体31と、この弁本体31に取り付けられる弁体であるスプール32と、回転力を出力する駆動源であるステッピングモータ33と、このステッピングモータ33の回転力をスプール32へと伝達するための連結部であるシャフト34とを備えている。
【００２０】
弁本体31は、バルブボディとも呼ばれるもので、両側面に流入口36と流出口37とが開口形成され、これら流入口36と流出口37とが、連通路38を介して互いに連通されている。また、弁本体31には、スプール32を取り付けるための弁体取付孔であるスプール取付孔39が、連通路38と交差して上下方向に貫通して形成されている。さらに、弁本体31の上部には、略円筒状の保持部41が一体に形成されており、この保持部41の内部に、スプール32の上側を回動可能に保持するための保持体である略円筒状のホルダ42が取り付けられる取付凹部43が形成されている。
【００２１】
流入口36および流出口37には、それぞれ作動油などの流体の除塵用の図示しないストレーナが取り付けられている。
【００２２】
保持部41の外周には、シャフト34の周囲を覆う略円筒状のカバー48が取り付けられている。また、このカバー48の上端部には、弁本体31側とステッピングモータ33側とを接続するための本体用保持部材である本体用マウンティングプレート49が配置されている。そして、この本体用マウンティングプレート49は、弁本体31に対して、図示しない取付ねじなどを介して固定されている。
【００２３】
ホルダ42には、下端側の内周に、スプール32との隙間をシールする上部シール部材であるＯリング54が嵌着されているとともに、下端側の外周に、取付凹部43との隙間をシールする外部シール部材であるＯリング56が嵌着されている。
【００２４】
スプール32は、全体として上下方向に長尺状の棒状に形成されており、下側に弁体本体である略円柱状のスプール本体61を備え、このスプール本体61の上端に、ホルダ42により保持される略円柱状の被保持部62が一体に形成され、この被保持部62の上端に、スプール32をシャフト34に連結するための弁体連結部であるスプール連結部63が形成され、また、スプール本体61の下端に、シール部材であるＯリング64が外周に嵌着される嵌着部65が形成されている。さらに、スプール本体61の下部には、嵌着部65およびスプール本体61に亘って、速度制限体である消音ロッド66が取り付けられる速度制限体取付孔部である取付孔部67が中心軸に沿って形成されている。
【００２５】
スプール本体61には、径方向に貫通する丸孔状の貫通孔71が、取付孔部67と交差して形成されている。この貫通孔71は、スプール32を弁本体31に取り付けた状態で、連通路38に対応する位置に配置されており、スプール32の回動に伴い、この連通路38との連通量が変化するように構成されている。
【００２６】
被保持部62は、スプール本体61よりも径小で、かつ、このスプール本体61と同軸に形成されてホルダ42に挿通されており、上記Ｏリング54が外周面とホルダ42との間に嵌着されている。また、この被保持部62は、下端部が取付凹部43の底部に位置し、上端部がこの取付凹部43から弁本体31の上方へと突出している。
【００２７】
スプール連結部63は、被保持部62の上端部を径方向に沿って切り欠いて形成されており、固定部材である固定ねじ76の先端が圧接される平面状となっている。
【００２８】
嵌着部65は、スプール本体61よりも径小で、かつ、このスプール本体61と同軸に形成され、弁本体31の下面にねじ78，78を介して固定されてスプール取付孔39の下部を覆う保持板であるホルダプレート79により下側から支持されている。
【００２９】
消音ロッド66は、スプール32の取付孔部67に対して嵌着される略円柱状の速度制限体基部である消音ロッド基部81と、この消音ロッド基部81の上端部に同軸に形成された速度制限体本体である消音ロッド本体82とを一体に備えている。そして、消音ロッド本体82は、消音ロッド基部81に対して径小の略円柱状に形成されており、消音ロッド66を取付孔部67に固定した状態で、スプール32の貫通孔71に対向している。したがって、この消音ロッド本体82の周囲には、取付孔部67の内周面との間に、貫通孔71に連通する流路84(図５)が形成されている。
【００３０】
ステッピングモータ33は、図示しない配線を介して図示しない制御部に電気的に接続されており、この制御部からのパルス信号に応じて回動角度が制御されるように構成されている。また、このステッピングモータ33には、駆動源用固定部材であるモータ用マウンティングプレート87が、対をなすねじ88、対をなすスプリングワッシャ89(一方のみ図示)および対をなすナット90を介して固定されている。
【００３１】
ここで、各ねじ88は、モータ用マウンティングプレート87に開口形成された丸孔状の挿入孔87a(一方のみ図示)にそれぞれ先端側が挿入されており、さらに、これら挿入孔87aを貫通して、本体用マウンティングプレート49に開口形成された調整孔49aに挿入され、この本体用マウンティングプレート49の下側に上記スプリングワッシャ89およびナット90を介して締め付け固定されている。
【００３２】
ここで、各調整孔49aは、スプール32の中心軸を中心として周方向に沿って湾曲した円弧状の長孔であり、各ナット90を緩めた状態でステッピングモータ33をモータ用マウンティングプレート87とともに周方向に回動させることで、各ねじ88が各調整孔49aに沿って摺動し、所望の位置で各ナット90を締め付けることにより、弁本体31に対するステッピングモータ33の周方向の固定位置を調整可能となっている。
【００３３】
シャフト34は、上記固定ねじ76を介してスプール32と一体的に固定されるもので、略有蓋円筒状に形成されたシャフト本体93と、このシャフト本体93の上部に同軸に形成された接続部であるギヤ部94とを一体に有している。そして、このシャフト34には、付勢手段であるトーションばね95が取り付けられている。
【００３４】
シャフト本体93は、ホルダ42の上方に位置し、スプール32の被保持部62が下方から挿入されている。また、このシャフト本体93の側部には、内部に連通する連通孔であるねじ止め孔97が形成されており、このねじ止め孔97に固定ねじ76の先端側が螺合されて、このねじ止め孔97の内部に対向するスプール連結部63に圧接されることで、シャフト34とスプール32とを一体的に固定するように構成されている。
【００３５】
ギヤ部94は、ステッピングモータ33の図示しない回動軸の先端に形成された駆動源側ギヤ部であるモータギヤ部と歯合されることにより、ステッピングモータ33から出力される回転力をスプール32に伝達可能となっている。
【００３６】
さらに、トーションばね95は、シャフト34を周方向に沿って所定方向に付勢することにより、ギヤ部94とモータギヤ部との周方向の隙間(バックラッシュあるいはクリアランス)をなくすことで、スプール32の開時および閉時の開度の誤差をなくすためのものである(図６)。そして、このトーションばね95は、図４に示すように、一端側が、ねじ止め孔97に先端側が螺合された固定ねじ76の頭部76aに係合されており、他端側が、弁本体31に固定された係合部である平行ピン98に係合されている。
【００３７】
平行ピン98は、保持部41の縁部に形成された孔部99に下端側が挿入され、上端側が弁本体31の上方に突出している。
【００３８】
次に、上記一実施の形態の動作を説明する。
【００３９】
電動比例弁11は、図示しない制御部からのパルス信号に応じて図１に示すステッピングモータ33の回動角度が制御される(図６)。このため、ステッピングモータ33の回動軸のモータギヤ部とシャフト34のギヤ部94との歯合によって、シャフト34を介して、このシャフト34と一体的に連結されたスプール32が周方向に回動し、ステッピングモータ33に供給されるパルス信号の数(パルス数)に応じて、シャフト34の貫通孔71と連通路38との連通量が変化する、すなわち、連通路38の開度が調整される。
【００４０】
このとき、トーションばね95によってシャフト34に周方向の荷重が加わっているため、ステッピングモータ33の回動軸のモータギヤ部とシャフト34のギヤ部94とのバックラッシュ(クリアランス)がなくなり、ステッピングモータ33の回動軸の回動方向に拘らず、この回動にシャフト34の回動が、がたつきなく追従する。すなわち、弁開時と弁閉時との開度の誤差(ヒステリシス)が殆どなくなる(図６)。
【００４１】
そして、上記のような連通路38の開度の調整によって、作動油などの流体の流量が制御され、油圧シリンダなどの速度が制御される。
【００４２】
例えば、図５(a1)および図５(b1)は、電動比例弁11の全閉状態を示し、図５(a2)および図５(b2)は、電動比例弁11の全開状態を示している。
【００４３】
電動比例弁11が開いた状態では、流入口36から連通路38の一端側を介して貫通孔71の一端側へと流体が流入する。このとき、貫通孔71には、消音ロッド66の消音ロッド本体82が臨んでいるため、流体は、この消音ロッド本体82に衝突してその流速が低減される。そして、流体は、消音ロッド本体82の周囲の流路84を通過し、貫通孔71の他端側から連通路38の他端側を介して流出口37へと通過する。このように、消音ロッド66によって流体の流速が低減されることにより、流体の通過時に発生する音が低減される。
【００４４】
上述したように、上記一実施の形態によれば、ステッピングモータ33から出力される回転力を棒状のスプール32にシャフト34を介して伝達し、制御を複雑化することなくスプール32の回動量に応じて貫通孔71と連通路38との連通量を変化させてきめ細かく流量調整できるとともに、弁閉時の流体の漏れをある程度許容して、例えばボール状の弁体およびシール材(Ｏリングなど)などを用いる場合と比較して構造が簡易となり、駆動に必要な回転力(回転トルク)を低く抑えることができるので、ステッピングモータ33を出力が小さいもの、すなわち小型のものとすることができるなど、製造コストの抑制および小型化が可能になる。なお、弁閉時のシールが必要な場合には、他の弁を併用することで対応できる。
【００４５】
また、スプール32の貫通孔71に配置した消音ロッド66により、貫通孔71を流れる流体を隙間流れとして速度を制限することで、流体音を抑制できる。
【００４６】
さらに、スプール32側、すなわちこのスプール32と一体的に連結されるシャフト34をステッピングモータ33側へと付勢して、シャフト34のギヤ部94とステッピングモータ33の回動軸のモータギヤ部とをがたつきなく連結することにより、ステッピングモータ33から出力される回転力にスプール32の回動を確実に追従させることができ、より正確できめ細かい流量調整が可能になる。
【００４７】
特に、理美容、あるいは医療分野における椅子、ベッドなどの油圧回路用の制御弁として電動比例弁11を用いる場合、作動油の流量が急激に変化して油圧シリンダの速度が急変すると使用者に不快感を与えるおそれがあるので、上記のようにがたつきなくきめ細かく流体の流量調整を可能とすることにより、理美容、あるいは医療分野における椅子、ベッドなどの油圧回路用の制御弁として電動比例弁11を好適に用いることができる。
【００４８】
また、図７(a)に示すように、ポンプ側とタンク側とに電動比例弁11を接続することにより、全ての油圧シリンダを制御することができ、図７(b)に示すように、ストレーナ17a，17b，17cの少なくともいずれかと油圧シリンダとの間に電動比例弁11を接続することにより、油圧シリンダを個別に制御することができる。
【００４９】
そして、パルス数により回動角度を微調整可能なステッピングモータ33を駆動源として用いることにより、スプール32の回動量を、より精度よく微調整できる。
【００５０】
なお、上記一実施の形態において、トーションばね95は必須の構成ではない。すなわち、弁開時と弁閉時との開度の誤差を予め検出しておけば、制御部からのパルス数の制御などによって、弁開時と弁閉時とのヒステリシスをソフトウェアレベルで制御できる。
【００５１】
また、トーションばね95は、ステッピングモータ33側をスプール32側へと周方向に付勢してもよい。
【００５２】
さらに、付勢手段としては、トーションばね95以外のものを用いることが可能であり、駆動源としては、ステッピングモータ33以外のものを用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
11    電動弁である電動比例弁
31    弁本体
32    弁体であるスプール
33    駆動源であるステッピングモータ
34    連結部であるシャフト
36    流入口
37    流出口
38    連通路
66    速度制限体である消音ロッド
71    貫通孔
95    付勢手段であるトーションばね
【図１】
2011112212.tif 000003
【図２】
2011112212.tif 000004
【図３】
2011112212.tif 000005
【図４】
2011112212.tif 000006
【図５】
2011112212.tif 000007
【図６】
2011112212.tif 000008
【図７】
2011112212.tif 000009