(57)【要約】【課題】電磁弁に設けられる手動ボタンの誤動作を防止し得るようにする。【解決手段】バルブケーシング２０に形成された収容孔には主弁軸１７が軸方向に往復動自在に設けられ、主弁軸１７により出力ポートは給気ポートと排気ポートとに切り換えて連通される。ソレノイド部３２のコイルへの通電により可動鉄心３６が軸方向に往復動し、この可動鉄心３６に連動するパイロット弁は、空気圧室２９に連通する出力通路を給気ポートに連通する給気通路３９と排気通路４２とに切り換えて連通させる。バルブケーシング２０には、可動鉄心３６を手動で作動させるために手動ボタン５１が設けられ、手動ボタン５１が押し込まれるのを規制するために係合位置と退避位置との移動自在のストッパ５７が設けられている。【選択図】　　図３
2004011736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気ポートと出力ポートと排気ポートとに連通する収容孔が形成されたバルブケーシングと、
前記収容孔に軸方向に往復動自在に設けられ、前記出力ポートを前記給気ポートと前記排気ポートに切り換えて連通させる主弁軸と、
前記バルブケーシングに取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイド部と、
前記可動鉄心に連動させて前記バルブケーシングに取り付けられ、前記ピストンを収容する空気圧室に連通する出力通路を、前記給気ポートに連通する給気通路と排気通路とに切り換えて連通させるパイロット弁と、
前記バルブケーシングに往復動自在に装着され、押し込み動作により前記パイロット弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、
前記バルブケーシングに前記手動ボタンに係合自在に装着され、前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁弁において、前記主弁軸の両端部にピストンを設け、それぞれのピストンを収容する２つの空気圧室に対応させてそれぞれ前記ソレノイド部により作動する２つのパイロット弁を有することを特徴とする電磁弁。
【請求項３】
請求項２記載の電磁弁において、前記主弁軸は２位置または３位置に移動することを特徴とする電磁弁。
【請求項４】
第１の弁座に開口端部が形成された給気通路、前記第１の弁座に対して逆向きとなった第２の弁座に開口端部が形成された排気通路、および前記給気通路から流出した空気を出力部に案内する出力通路が形成されたバルブケーシングと、
前記バルブケーシングに取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイドと、
前記可動鉄心に設けられ前記第１の弁座を開閉する開閉弁と、
前記バルブケーシング内に前記開閉弁に対向して配置され、前記可動鉄心により連動ピンを介して駆動され前記第２の弁座を開閉するフラッパ弁と、
前記バルブケーシングに往復動自在に装着され、押し込み動作により前記パイロット弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、
前記バルブケーシングに前記手動ボタンに係合自在に装着され、前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドにより作動する電磁弁に関し、特に、直動形の電磁弁により発生したパイロット圧により主弁軸を操作するようにしたパイロット操作式に適用して有用な電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気の流れの方向を制御する方向制御弁は、空気圧回路へ空気圧の供給と供給停止の制御、空気圧の供給と排出の制御、シリンダなどの往復動作をさせるために空気圧の供給方向を切り換える制御などに使用されており、複数のポートを有し、バルブの切り換え状態が２つである２位置弁および３つである３位置弁がある。このような方向制御弁としては、電磁石つまりソレノイドの可動鉄心により作動する直動形の３ポート電磁弁つまりパイロット弁によりパイロット圧を主弁軸に供給したり供給を停止させることによって、このパイロット圧により主弁軸を切り換え操作するようにしたパイロット操作式の間接作動形の電磁弁がある。
【０００３】
この間接作動形の電磁弁は、パイロット圧により操作力が大きな主弁軸を切り換えることができるという利点があり、１つの電磁石で主弁軸を操作するシングルソレノイド型の電磁弁と２つの電磁石で主弁軸を操作するダブルソレノイド型がある。シングルソレノイド型の２位置弁は、電磁石に対する通電を解くと主弁軸は元の位置に復帰する。一方、ダブルソレノイド型の２位置弁は、一方の電磁石に対する通電を解いても他方の電磁石に対して通電しないと主弁軸は元の位置を保持する。さらに、ダブルソレノイド型の３位置弁は、両方の電磁石に対する通電を解くと主弁軸は中立位置となり、いずれか一方の電磁石に通電すると主弁軸は２位置弁と同様に作動する。
【０００４】
一方、前述したパイロット弁は直動形の３ポート弁であることから、それを単体の電磁弁として使用することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シングルソレノイド型およびダブルソレノイド型のいずれも単体で使用される場合と、複数の電磁弁を金具やブロックに集合して取り付けて使用される場合とがあり、集合させたタイプはマニホールド電磁弁と言われる。単体で使用される場合であってもマニホールド型であってもソレノイド部のコイルに通電しないと電磁弁は作動することがないので、コイルに電源が接続されていない状態では電磁弁は作動しない。
【０００６】
そこで、コイルに電源が接続されていない状態で強制的に電磁弁を作動させることができるように、パイロット弁にはコイルへの通電によって作動するプランジャつまり可動鉄心を手動ボタンによって強制的に作動させるようにしている。従来では、バルブケーシングの外部に突出させて手動ボタンをバルブケーシングに組み付け、手動ボタンを押し込むと、強制的に可動鉄心がパイロット弁を駆動するようにしているが、通常の使用状態のもとで、過誤により手動ボタンが押し込まれると、不用意に電磁弁が作動してしまうことになる。また、パイロット弁をそれ自体で単体として、直動形の３ポート電磁弁で使用する場合にも、同様に手動ボタンが組み込まれることがある。
【０００７】
本発明の目的は、電磁弁に設けられる手動ボタンの誤動作を防止し得るようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁弁は、給気ポートと出力ポートと排気ポートとに連通する収容孔が形成されたバルブケーシングと、前記収容孔に軸方向に往復動自在に設けられ、前記出力ポートを前記給気ポートと前記排気ポートに切り換えて連通させる主弁軸と、前記バルブケーシングに取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイド部と、前記可動鉄心に連動させて前記バルブケーシングに取り付けられ、前記ピストンを収容する空気圧室に連通する出力通路を、前記給気ポートに連通する給気通路と排気通路とに切り換えて連通させるパイロット弁と、前記バルブケーシングに往復動自在に装着され、押し込み動作により前記パイロット弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、前記バルブケーシングに前記手動ボタンに係合自在に装着され、前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の電磁弁は、前記主弁軸の両端部にピストンを設け、それぞれのピストンを収容する２つの空気圧室に対応させてそれぞれ前記ソレノイド部により作動する２つのパイロット弁を有することを特徴とする。また、本発明の電磁弁は、前記主弁軸が２位置または３位置に移動することを特徴とする。
【００１０】
本発明の電磁弁は、第１の弁座に開口端部が形成された給気通路、前記第１の弁座に対して逆向きとなった第２の弁座に開口端部が形成された排気通路、および前記給気通路から流出した空気を出力部に案内する出力通路が形成されたバルブケーシングと、前記バルブケーシングに取り付けられ、コイルへの通電により軸方向に往復動する可動鉄心が設けられたソレノイドと、前記可動鉄心に設けられ前記第１の弁座を開閉する開閉弁と、前記バルブケーシング内に前記開閉弁に対向して配置され、前記可動鉄心により連動ピンを介して駆動され前記第２の弁座を開閉するフラッパ弁と、前記バルブケーシングに往復動自在に装着され、押し込み動作により前記パイロット弁を前記出力通路と前記給気通路とを連通させる位置に作動する手動ボタンと、前記バルブケーシングに前記手動ボタンに係合自在に装着され、前記手動ボタンの押し込み移動を規制するストッパとを有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明をマニホールドタイプに適用した場合における本発明の一実施の形態である電磁弁を示す斜視図であり、図２は図１の一部を拡大して示す断面図であり、図３は図２の一部を拡大して示す断面図である。
【００１２】
図１に示すマニホールドタイプの電磁弁は、４つの電磁弁１１がマニホールドブロック１０にその幅方向を向いて取り付けられており、図２にはマニホールドブロック１０に取り付けられた４つの電磁弁のうちの１つが示されている。マニホールドブロック１０には空気圧源に接続される給気流路１２と、２つの排気流路１３，１４がそれぞれ長手方向に延びて形成されている。図１には４つの電磁弁１１がマニホールドブロック１０に取り付けられているが、マニホールドブロック１０には任意の数の電磁弁１１を取り付けることができる。
【００１３】
図２に示すように電磁弁１１はほぼ直方体形状となった主弁ブロック１５を有し、この主弁ブロック１５に形成された収容孔１６には主弁軸１７が軸方向に往復動自在に収容されている。主弁ブロック１５の一端にはカバーブロック１８が固定され、他端にはパイロットブロック１９が固定されており、これらの主弁ブロック１５とカバーブロック１８とパイロットブロック１９とによりバルブケーシング２０が形成されている。
【００１４】
主弁ブロック１５には給気流路１２と収容孔１６とを連通させる給気ポート２１が形成され、２つの排気流路１３，１４と収容孔１６とをそれぞれ連通させる２つの排気ポート２２，２３が形成されている。主弁ブロック１５にはさらに、給気ポート２１と一方の排気ポート２２との中間位置に出力ポート２４が形成され、給気ポート２１と他方の排気ポート２３との中間位置に出力ポート２５が形成されている。
【００１５】
このように、主弁ブロック１５に出力ポート２４，２５を形成した場合には、空気圧シリンダなどの空気圧作動機器に対して圧縮空気を供給する継手が主弁ブロック１５に取り付けられることになる。ただし、マニホールドブロック１０に複数の電磁弁１１を搭載する場合には、それぞれの電磁弁１１に対応させてマニホールドブロック１０に出力ポート２４，２５を収容孔１６に連通させて設けるようにしても良い。
【００１６】
主弁軸１７には複数の弁体１７ａが設けられており、主弁軸１７が一方向端の第１の位置に移動すると、図１に示すように、給気ポート２１と出力ポート２５とが連通状態になり、出力ポート２４と排気ポート２２とが連通状態になる。これに対して、主弁軸１７が他方向端の第２の位置に移動すると、ポートの切り換えが行われ、給気ポート２１と出力ポート２４とが連通状態になり、出力ポート２５と排気ポート２３とが連通状態になる。
【００１７】
主弁軸１７の一端部にはピストン２６が配置され、他端部にはピストン２６よりも大径のピストン２７が配置されている。カバーブロック１８と主弁ブロック１５とによりピストン２６を軸方向に摺動自在に案内する空気圧室２８が形成され、パイロットブロック１９と主弁ブロック１５とによりピストン２７を軸方向に摺動自在に案内する空気圧室２９が形成されている。
【００１８】
給気ポート２１は主弁ブロック１５に形成された給気通路３１により空気圧室２８に連通しており、給気ポート２１に圧縮空気が供給されていれば、常に空気圧室２８に圧縮空気が供給され、主弁軸１７には第１の位置に向かう推力が加えられることになる。ただし、空気圧室２８に圧縮コイルばねを組み込むようにしてこれをばね収容室とすれば、圧縮コイルばねにより同様の方向の推力を加えることができる。
【００１９】
パイロットブロック１９にはソレノイド部３２が取り付けられており、図１に示されるように、このソレノイド部３２はコイル３３が巻き付けられたボビン３４を有し、ボビン３４内には固定鉄心３５が取り付けられるとともに軸方向に往復動自在にプランジャつまり可動鉄心３６が装着されている。図３に示されるように、可動鉄心３６の先端にはゴム製の開閉弁３７が取り付けられ、この開閉弁３７はパイロットブロック１９に形成された第１の弁座３８に接触するようになっている。この弁座３８には、給気ポート２１に連通させて主弁ブロック１５とパイロットブロック１９とに形成された給気通路３９の開口部が形成されており、この開口部は開閉弁３７により開閉される。可動鉄心３６には開閉弁３７を弁座３８に向けてばね力を加える圧縮コイルばね４０が取り付けられている。したがって、コイル３３に通電すると、可動鉄心３６が固定鉄心３５に向けてばね力に抗して移動し、給気通路３９の開口部は開かれ、通電を解くとばね力により給気通路３９の開口部は閉じられる。
【００２０】
弁座３８の反対側には第２の弁座４１が弁座３８に対して逆向きに形成されており、この弁座４１にはパイロットブロック１９の外部に連通した排気通路４２の開口部が設けられている。この弁座４１を覆うようにパイロットブロック１９には円筒形状の弁ホルダー４３が取り付けられており、弁ホルダー４３内にはフラッパ弁４４が開閉移動自在に組み込まれ、このフラッパ弁４４は排気通路４２の開口部を開閉する。フラッパ弁４４と可動鉄心３６との間には複数本の連動ピン４５が配置されており、フラッパ弁４４は連動ピン４５を介して可動鉄心３６により開閉作動する。
【００２１】
弁ホルダー４３には貫通孔４６が形成されており、図２に示すように、コイル３３に対する通電を解くと、可動鉄心３６がばね力により弁座３８に向けて押し付けられるので、開閉弁３７は弁座３８に接触し、フラッパ弁４４が弁座４１から離れた状態となる。これにより、空気圧室２９は排気通路４２を介して外部に連通状態となり、空気圧室２９内の空気は外部に排出され、主弁軸１７は空気圧室２８内に供給されている空気圧により図１に示すように第１の位置となる。
【００２２】
これに対して、コイル３３に通電すると、開閉弁３７が弁座３８から離れるとともにフラッパ弁４４には弁ホルダー４３内に組み込まれたコイルばね４７により弁座４１に向かうばね力が加えられているので、給気通路３９を介して給気ポート２１から供給される圧縮空気は、連動ピン４５とこれが貫通する孔との間の隙間からなる出力通路を介して出力部である空気圧室２９内に流入する。両方の空気圧室２８，２９に供給される圧縮空気は同じ圧力であるが、ピストン２７の受圧面積はピストン２６の受圧面積よりも大きく設定されているので、フラッパ弁４４が開かれて空気圧室２９内に空気が供給されると、主弁軸１７は図１において左側のストローク端の位置つまり第２の位置まで駆動される。このように、開閉弁３７とフラッパ弁４４は、空気圧室２９に連通する出力通路を、給気通路３９と排気通路４２に切り換えて連通させるパイロット弁を構成している。
【００２３】
パイロットブロック１９には主弁ブロック１５との接続端面から所定の深さで取付孔４８が形成され、この取付孔４８にはフィルター４９が排気通路４２を横切って取り付けられている。フィルター４９は布や多孔質樹脂などにより形成され多数の細孔を有しており、空気圧室２９内からの空気が外部に排出されるのを許容し、ゴミなどの異物が外部から排気通路４２内に入り込むのを防止する。
【００２４】
図３に示すように、バルブケーシング２０を構成するパイロットブロック１９には可動鉄心３６の往復動方向に対して直角方向に往復動自在に手動ボタン５１が装着されており、この手動ボタン５１は大径の基端部５１ａと小径の先端部５１ｂとを有し、基端部５１ａはパイロットブロック１９の外部に突出し、先端には可動鉄心３６に接触する傾斜面５２が形成されている。
【００２５】
基端部５１ａにはこれに対して直角方向に延びる操作レバー５３が設けられており、この操作レバー５３を操作することにより作業者は手動ボタン５１を回動させることができる。手動ボタン５１の軸方向の往復動と回動運動とを案内するために、パイロットブロック１９に固定された係合ピン５４と係合する係合溝５５が手動ボタン５１の基端部５１ａに形成されている。この係合溝５５は手動ボタン５１を軸方向に移動する際に係合ピン５４に係合する軸方向溝５５ａと、回動させる際に係合ピン５４に係合する円周方向溝５５ｂとを有している。
【００２６】
手動ボタン５１の小径部の外側には手動ボタン５１を外方に突出させる方向のばね力を加えるために圧縮コイルばね５６が組み込まれており、係合ピン５４が軸方向溝５５ａと係合している状態のもとでは、手動ボタン５１に押し込み力を加えないと、手動ボタン５１は図１に示すように外部に突出した状態となる。このときには、手動ボタン５１の傾斜面５２は可動鉄心３６から離れ、開閉弁４７は弁座３８から離れた状態となる。一方、手動ボタン５１を作業者が押し込むと、図３に示すように、手動ボタン５１の傾斜面５２が可動鉄心３６に接触し、強制的に開閉弁３７はコイルばね４０のばね力に抗して弁座３８から離れることになる。
【００２７】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）はそれぞれ図３の平面図であり、図４（Ａ）は図２あるいは図３に示されるように手動ボタン５１が押し込まれた状態あるいは外方に突出した状態を示す。図３に示すように、手動ボタン５１を押し込んだ状態のもとで、操作レバー５３を操作して手動ボタン５１を回動させると、係合ピン５４が係合溝５５の円周方向溝５５ｂに係合することになり、手動ボタン５１に突出方向のばね力がコイルばね５６により加えられても、手動ボタン５１は押し込まれた状態を保持する。図４（Ｂ）は手動ボタン５１が押し込まれた後に回動した状態を示す。
【００２８】
パイロットブロック１９には手動ボタン５１の押し込み移動を規制するために、手動ボタン５１の移動方向に対して直角方向に往復動自在にストッパ５７が装着されている。このストッパ５７には手動ボタン５１に設けられた段部５８に係合するストッパ面５９が設けられており、図４（Ｃ）に示すように、ストッパ５７を係合位置に移動させると、ストッパ面５９と段部５８とが対向し、手動ボタン５１を押し込んでも、手動ボタン５１の移動が規制される。これにより、過誤操作によって手動ボタン５１が押し込まれることが防止される。
【００２９】
ストッパ５７を図４（Ａ），（Ｂ）に示す退避位置から図４（Ｃ）に示す係合位置まで移動させるときに、ストッパ５７と手動ボタン５１とが干渉しないようにするために、手動ボタン５１が入り込む切り欠き６１がストッパ５７に形成されている。ストッパ５７をパイロットブロック１９に対して退避位置と係合位置との間で摺動させるために、パイロットブロック１９内に形成された図示しないガイド面に沿って摺動する摺動ブロック６２が図３に示すようにストッパ５７に設けられており、摺動ブロック６２は図４（Ａ）に示すようにパイロットブロック１９に形成されたスリット６３を貫通している。
【００３０】
図５は本発明の他の実施の形態である電磁弁を示す断面図であり、図１に示されたマニホールドブロック１０は省略されている。また、図５においては、図２および図３に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００３１】
図５に示す電磁弁１１は図２に示したものと同様の主弁ブロック１５の両側に図２に示したようにそれぞれソレノイド部３２が設けられたパイロットブロック１９が取り付けられている。したがって、この電磁弁は主弁軸１７の両端に同一外径のピストン２７が設けられたダブルソレノイド型の２位置弁となっており、１つの電磁弁に２つのパイロット弁が設けられていることから２つの手動ボタン５１が設けられている。
【００３２】
図５に示す電磁弁１１は２位置弁となっているが、ばね力により主弁軸１７を中立位置に設定するようにし、それぞれのパイロット弁により主弁軸１７をストローク端の位置に移動させるようにすれば、３位置弁とすることができる。
【００３３】
図示するように開閉弁３７とフラッパ弁４４とにより形成されるパイロット弁は、ソレノイド部３２のプランジャつまり可動鉄心３６により出力通路を給気通路３９と排気通路４２とに切り換えて連通させる直動形の電磁弁であり、それ自体を単体として３ポート電磁弁して使用することができる。その場合にも、手動ボタン５１を取り付けることにより、直動形の電磁弁を手動操作することができる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図１はマニホールドブロック１０に複数の電磁弁を搭載するようにしたマニホールドタイプの電磁弁であるが、図１に示された電磁弁１１を単体として使用することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ソレノイドにより作動するパイロット弁を有する間接作動形の電磁弁を単体として使用する場合でも、マニホールドブロックに複数搭載するマニホールドタイプとして使用する場合でも、パイロット弁を直動形の電磁弁として使用する場合でも、手動ボタンによって弁を操作することができるとともに、手動ボタンが誤作動により操作されることをストッパにより防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電磁弁を示す斜視図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】（Ａ）は図３に示すように押し込まれた状態の手動ボタンとストッパとを示す平面図であり、（Ｂ）は押し込まれた後に回動された手動ボタンとストッパとを示す平面図であり、（Ｃ）はストッパが係合位置となった状態における手動ボタンとストッパとを示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である電磁弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　　　マニホールドブロック
１１　　　電磁弁
１２　　　給気流路
１３，１４　　排気流路
１５　　　主弁ブロック
１６　　　収容孔
１７　　　主弁軸
１８　　　カバーブロック
１９　　　パイロットブロック
２０　　　バルブケーシング
２１　　　給気ポート
２２，２３　　排気ポート
２４，２５　　出力ポート
２６　　　ピストン
２７　　　ピストン
２８　　　空気圧室
２９　　　空気圧室
３１　　　給気通路
３２　　　ソレノイド部
３３　　　コイル
３４　　　ボビン
３５　　　固定鉄心
３６　　　可動鉄心
３７　　　開閉弁
３８　　　弁座
３９　　　給気通路
４０　　　圧縮コイルばね
４１　　　弁座
４２　　　排気通路
４３　　　弁ホルダー
４４　　　フラッパ弁
４５　　　連動ピン
４６　　　貫通孔
４７　　　コイルばね
４８　　　取付孔
４９　　　フィルター
５１　　　手動ボタン
５２　　　傾斜面
５３　　　操作レバー
５４　　　係合ピン
５５　　　係合溝
５６　　　圧縮コイルばね
５７　　　ストッパ
５８　　　段部
５９　　　ストッパ面
６１　　　切り欠き
６２　　　摺動ブロック
６３　　　スリット
【図１】
2004011736.tif 000003
【図２】
2004011736.tif 000004
【図３】
2004011736.tif 000005
【図４】
2004011736.tif 000006
【図５】
2004011736.tif 000007