(57)【要約】【課題】  流体制御信号に対する応答性を維持しつつ、閉弁時におけるウォーターハンマーを低減させる機構を有するパイロット弁、及びピストンストロークにおける衝撃を緩衝させる機構を有する空気圧シリンダを提供することである。【解決手段】    本発明は、パイロット弁１において、ピストン２２側開口部を備え、ピストン２２側開口部がピストン２２により閉塞されてエア溜まり空間Ｓ１を形成するゴムクッション２３と、エア溜まり空間Ｓ１と操作ポート２６を連通させるオリフィス３２とを有するので、流体制御信号に対する応答性の安定化が図れ、ウォーターハンマーの低減を図ることができ、パイロット弁１自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止できる。また、空気圧シリンダに応用することで空気圧シリンダのピストンストロークにおける衝撃を緩衝させることができる。【選択図】  図１
2005233298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内部の密閉空間においてピストンと付勢手段とから構成されるパイロット機構と、前記ピストンと一体のダイアフラム弁体と弁本体とから構成される弁機構を有するパイロット弁において、
ピストン側開口部を備え、前記ピストン側開口部がピストンにより閉塞されてエア溜まり空間を形成する弾性体と、
前記エア溜まり空間とポートを連通させるオリフィスとを有することを特徴とするパイロット弁。
【請求項２】
請求項１のパイロット弁において、
前記弾性体は、略中空円筒形状であって中空の一端が開口する肉厚部分と、
前記中空の他端部に前記肉厚部分の端部から中心方向に延設され前記ピストン側開口部を形成する肉薄部分とを有し、
前記オリフィスは前記シリンダに形成されたことを特徴とするパイロット弁。
【請求項３】
請求項１のパイロット弁において、
前記弾性体は、一端部の外径が他端部の外径よりも大きく、前記一端部は固定具により前記シリンダ側に固定され、前記他端部には前記ピストンのロッド部を摺動可能に挿通させるための貫通孔が形成され、パイロット弁が開弁状態から閉弁状態へ移動する際には前記一端部を基準に前記他端部が前記ピストンのストローク方向に撓むものであって、
前記オリフィスは前記シリンダに形成されたことを特徴とするパイロット弁。
【請求項４】
請求項１のパイロット弁において、
前記弾性体は断面が中空円筒形状であって弾性力により前記シリンダに圧入され、
前記オリフィス及びエア供給孔が前記弾性体に形成されたことを特徴とするパイロット弁。
【請求項５】
ピストン側開口部を備え前記ピストン側開口部がピストンにより閉塞されてエア溜まり空間を形成する弾性体を有する空気圧シリンダにおいて、
前記エア溜まり空間とポートを連通させるオリフィスとを有することを特徴とする空気圧シリンダ。
【請求項６】
請求項５の空気圧シリンダにおいて、
前記オリフィスは前記ピストンのロッドが摺動可能に挿入されたロッドカバーに形成されたことを特徴とする空気圧シリンダ。
【請求項７】
請求項５の空気圧シリンダにおいて、
前記弾性体は断面が中空円筒形状であって弾性力により前記シリンダに圧入され、
前記オリフィス及びエア供給孔が前記弾性体に形成されたことを特徴とする空気圧シリンダ。
【請求項８】
請求項６の空気圧シリンダにおいて、
前記弾性体の一端部は固定具により前記ロッドカバー側に固定されたことを特徴とする空気圧シリンダ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉弁時におけるウォーターハンマーを低減させる機構を有するパイロット弁、及びピストンストロークにおける衝撃を緩衝させる機構を有する空気圧シリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体を制御する場合、例えばパイロット弁により制御する場合には、その急激なピストンストロークによる閉弁動作により、出力ポート側の流体はその慣性力により閉弁後においてもなおも流れ出そうとする。そのため、出力ポート側の流体が負圧となり、流体が逆流してダイアフラム弁体を押し上げて振動させ衝撃音を発生させる、いわゆるウォーターハンマーが発生する場合がある。そして、このウォーターハンマーは配管等を振動させて、結果的にパイロット弁自体または弁周辺の配管部材の破損等を引き起こすおそれがある。
【０００３】
そこで、ウォーターハンマーの発生により、パイロット弁自体または周辺の配管部材の破損等を引き起こすことを防止するための技術として、以下の従来技術がある。
＜従来技術１＞
従来のパイロット弁においては、閉弁時に操作ポートからの単位時間当たりのエア排出量を低下させることによって、加圧室の減圧速度を低下させてパイロット弁の閉弁速度を低下させることとしていた。これにより、出力ポート側の流体が負圧となるのを緩和させてウォーターハンマーの低減を図り、パイロット弁自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止しようとするものであった。以下、従来技術１について図２０にて説明する。
【０００４】
図２０は従来のパイロット弁１００の断面図を示す。ここで、弁機構を操作するパイロット機構は、ピストンシリンダ１２、シリンダ２１、ピストン２２、スプリング２４により構成されている。そして、流体制御信号によってピストンシリンダ１２の操作ポート２６からエアを供給・排出することにより、加圧室２５のエア圧を上下させて、スプリング２４から弁機構側に付勢されるピストン２２を上下させる。これにより、弁機構のダイアフラム弁体４２と弁座４１を離間・当接させてパイロット弁の開閉を行い、流体を制御するものである。
【０００５】
以上のようなパイロット弁において、従来技術１ではパイロット弁を開弁状態から閉弁状態にする場合に、操作ポート２６に直結したエア調整機構（不図示）への単位時間当たりのエア排出量を低下させることで、加圧室２５の減圧速度を低下させ、ピストン２２と一体のダイアフラム弁体４２の移動速度を低下させることとしていた。これにより、出力ポート４４側の流体圧は徐々に変化し負圧になりにくくなるので、ウォーターハンマーの低減が図れ、パイロット弁自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止されるものとしていた。
【０００６】
＜従来技術２＞
特許文献１として、当接相手のロッドカバーに与えるピストンの衝撃を緩衝するための機構を有するシリンダが存在する。以下に、特許文献１のシリンダにつき図２１から図２３にて説明する。  
【０００７】
図２１は特許文献１のシリンダ１０１のピストン機構を拡大した断面図である。
シリンダチューブ１０２内に形成された内部空間内には、金属製のロッド１０６を一方の端面に有した金属製のピストン１０７が摺動可能に収容されている。ロッド１０６側の圧力作用室１０８は、ロッドカバー１０９の内端面、シリンダチューブ１０２の内周面、ピストン１０７の端面及びロッド１０６の周面によって区画されている。この圧力作用室１０８には、ポート１１０が連通している。ロッドカバー１０９の内端面において段差Ｄ１ がある部分には、緩衝体保持溝１１１が形成されている。この緩衝体保持溝１１１は、環状であってシリンダチューブ１０２の中心軸方向に向かって開口している。そして、保持溝１１１には、弾性を有する緩衝体としてのゴムクッション１１２が嵌着されるようになっている。
【０００８】
次に、ゴムクッション１１２の形状等について説明する。なお、図２２はゴムクッション１１２の形状を示している。また、図２３（ａ）から図２３（ｃ）は、ゴムクッション１１２が弾性変形する過程を示している。
図２２に示されるように、ゴムクッション１１２は、中心に貫通孔を有するリング状部材であり、かつその第１の端部Ｅ１側の径と第２の端部Ｅ２側の径とは異なっている。第１の端部Ｅ１とは保持溝１１１によって支持される側の端部を指し、第２の端部Ｅ２とは保持溝１１１によって支持されない側の端部を指す。
また、第１の端部Ｅ１側には、被保持部１１５が突設されている。そして、被保持部１１５を保持溝１１１に遊嵌することにより、ピストン１０７及びロッドカバー１０９に対してゴムクッション１１２が保持されている。
【０００９】
ロッド側の圧力作用室１０８内にある保持溝１１１にゴムクッション１１２を取り付けた場合、弾性変形前においては、図２３（ａ）に示すように保持溝１１１の壁面と被保持部１１５の側面とが面接触する。このとき、第２の端部側Ｅ２は、保持溝１１１が設けられた区画部材としてのロッドカバー１０９の内端面から浮きあがった状態となる。言い換えると、第２の端部Ｅ２側は、ロッドカバー１０９に対向して配置された部材であるピストン１０７に向かって飛び出した状態となる。
【００１０】
緩衝体保持溝１１１と被保持部１１５との間には、ゴムクッション１１２の変形に伴う被保持部１１５の径方向への移動を許容する移動空間１１６が設けられている。従って、被保持部１１５の先端面は、弾性変形時に径方向に移動するようになっている。
【００１１】
図２３（ａ）は、ピストン１０７がストロークエンド付近にまで到達し、ピストン１０７の左端面にゴムクッション１１２の第２の端部Ｅ２がまさに当接した状態を示している。このとき、ゴムクッション１１２は、ロッド側の圧力作用室１０８内を２つの空間に区画する。そのうちの１つはゴムクッション１１２の外周面１１２ｂ側に区画される空間であって、その空間はポート１１０側に連通する。残りの１つはゴムクッション１１２の内周面１１２ａ側に区画される空間であって、その空間はポート１１０側とは非連通の状態になる。後者の空間は、具体的にはゴムクッション１１２の内周面１１２ａ、ピストン１０７の左側面、ロッドカバー１０９の内端面及びロッド１０６の周面によって区画され、その中にはエアが密閉されるようになっている。以下、後者の空間のことをエア溜まりＳと呼ぶことにする。
【００１２】
図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の状態にあったピストン１０７がさらにストロークエンドに近づいたときの状態を示している。このとき、ゴムクッション１１２の被保持部１１５は、ロッドカバー１０９から浮き上がるとともに、緩衝体保持溝１１１内を径方向に向かって移動する。
そして、弾性体であるゴムクッション１１２には、自身の撓みを解消させるような復帰力が生まれる。そして、この撓みに起因する復帰力がピストン１０７をストロークの反対方向に押し戻そうとする。また、ゴムクッション１１２のシール作用によりエア溜まりＳ内のエアが圧縮されることによっても抗力が生じる。
従って、前記復帰力及び抗力によってピストン１０７の慣性エネルギーが吸収され、もって衝撃の緩衝が図られる。
【００１３】
図２３（ｃ）は、図２３（ｂ）の状態にあったピストン１０７が完全にストロークエンドに到達した状態を示す。そして、ゴムクッション１１２の外周面１１２ｂがほぼ平坦になった状態でピストン１０７が停止する。
【特許文献１】特許第２９６６３５３号公報（第００２２−第００３９段落、第１図、第２図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、従来技術は、それぞれ以下のような問題を有している。
（１）従来技術１では、パイロット弁の閉弁動作開始より操作ポート２６からの単位時間当たりのエア排出量を低下させるので、パイロット弁の閉弁時間が全体として長くなり、流体制御に対する応答性（閉弁動作を開始させてから完全に閉弁状態になるまでの応答性）が悪いという問題点があった。
【００１５】
（２）従来技術２では、特許文献１の段落（００４８）に「エア溜まりＳ内に閉じ込められたエアが、構造上、外部に抜け出しにくくなる。」との記載があるが、実際にはエア溜まりＳ内に閉じ込められたエアが徐々に外部へ抜け出すために、ピストン１０７がストロークエンドまで達することができるものと考える。この場合、エア溜まりＳ内に閉じ込められたエアは、被保持部１１５、移動空間１１６、緩衝体保持溝１１１のテーパ部とゴムエアクッション１１２の隙間からなるエア排出路を抜けて、外周面１１２ｂ側へ抜け出すものと考えられる。
【００１６】
しかし、エア溜まりＳからエアが抜け、エア溜まりＳと外周面１１２ｂ側のエア圧が等しくなるために要する時間が一定にならない。なぜなら、ゴムエアクッション１１２の形状における製作精度は単体ごとに必ずしも一定ではないことなどから、結果的に単位時間当たりのエア排出量が単体ごとに一定ではなくなるためである。そのため、ピストン１０７にゴムエアクッション１１２の抗力が生じ始めてから、ストロークエンドまでに要する時間が大きくばらついてしまう。
【００１７】
これを、本発明におけるパイロット弁のピストンストロークに置き換えて考えれば、弁機構の閉弁に要する時間が一定でなくなり、流体制御信号に対する応答性（閉弁信号を受けてから完全に閉弁状態になるまでの応答性）が不安定になり、ウォーターハンマーの低減効果が十分に得られない可能性がある。
【００１８】
そこで、本発明は前記従来技術の課題を解消するためになされたものであり、閉弁状態になる直前に閉弁速度を低下させ、かつ単体ごとの弁機構の閉弁に要する時間を一定とする機構を有するパイロット弁及び空気圧シリンダ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】
【００１９】
前記目的を達成するために請求項１に係るパイロット弁では、シリンダ内部の密閉空間においてピストンと付勢手段とから構成されるパイロット機構と、ピストンと一体のダイアフラム弁体と弁本体とから構成される弁機構を有するパイロット弁において、ピストン側開口部を備え、ピストン側開口部がピストンにより閉塞されてエア溜まり空間を形成する弾性体と、エア溜まり空間とポートを連通させるオリフィスとを有することを特徴とする。
【００２０】
前記目的を達成するために請求項２に係るパイロット弁では、請求項１のパイロット弁において、弾性体は、略中空円筒形状であって中空の一端が開口する肉厚部分と、中空の他端部に肉厚部分の端部から中心方向に延設されピストン側開口部を形成する肉薄部分とを有し、オリフィスはシリンダに形成されたことを特徴とする。
【００２１】
前記目的を達成するために請求項３に係るパイロット弁では、請求項１のパイロット弁において、弾性体は、一端部の外径が他端部の外径よりも大きく、一端部は固定具によりシリンダ側に固定され、他端部にはピストンのロッド部を摺動可能に挿通させるための貫通孔が形成され、パイロット弁が開弁状態から閉弁状態へ移動する際には一端部を基準に他端部がピストンのストローク方向に撓むものであって、オリフィスはシリンダに形成されたことを特徴とする。
【００２２】
前記目的を達成するために請求項４に係るパイロット弁では、請求項１のパイロット弁において、弾性体は断面が中空円筒形状であって弾性力により前記シリンダに圧入され、オリフィス及びエア供給孔が弾性体に形成されたことを特徴とする。
【００２３】
前記目的を達成するために請求項５に係る空気圧シリンダでは、ピストン側開口部を備えピストン側開口部がピストンにより閉塞されてエア溜まり空間を形成する弾性体を有する空気圧シリンダにおいて、エア溜まり空間とポートを連通させるオリフィスとを有することを特徴とする。
【００２４】
前記目的を達成するために請求項６に係る空気圧シリンダでは、請求項５の空気圧シリンダにおいて、オリフィスはピストンのロッドが摺動可能に挿入されたロッドカバーに形成されたことを特徴とする。
【００２５】
前記目的を達成するために請求項７に係る空気圧シリンダでは、請求項５の空気圧シリンダにおいて、弾性体は断面が中空円筒形状であって弾性力によりシリンダに圧入され、オリフィス及びエア供給孔が弾性体に形成されたことを特徴とする。
【００２６】
前記目的を達成するために請求項８に係る空気圧シリンダでは、請求項６の空気圧シリンダにおいて、弾性体の一端部は固定具によりロッドカバー側に固定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、シリンダ内部の密閉空間においてピストンと付勢手段とから構成されるパイロット機構と、ピストンと一体のダイアフラム弁体と弁本体とから構成される弁機構を有するパイロット弁において、ピストン側開口部を備え、ピストン側開口部がピストンにより閉塞されてエア溜まり空間を形成する弾性体と、エア溜まり空間とポートを連通させるオリフィスとを有するので、流体制御信号に対する応答性の安定化が図れ、ウォーターハンマーの低減を図ることができ、パイロット弁自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明にかかるパイロット弁及び空気圧シリンダについて具体化した実施形態を図１から図１９に基づき説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、実施例１のパイロット弁１を示した断面図である。図１に示すようにパイロット弁１のボディ部は、弁本体１１及びピストンシリンダ１２が一体になって構成されている。そして、パイロット弁１はパイロット機構と弁機構から成り立っている。なお、パイロット弁１で「上方」とはピストンシリンダ１２側、「下方」とは弁本体１１側を指すものとする。
【００３０】
まず、パイロット機構は、図１に示すようにピストンシリンダ１２、シリンダ２１、ピストン２２、ゴムクッション２３、スプリング２４によって構成される。ピストンシリンダ１２及びシリンダ２１は密閉容器を構成し、その中を摺動するピストン２２が装填されている。ここで、ピストン２２によってピストンシリンダ１２及びシリンダ２１内の空間は上下２室に分割され、下室が加圧室２５とされる。加圧室２５には操作ポート２６が連通されている。そして、ピストン２２下方のシリンダ２１上面には、ゴムクッション２３が自身の弾性力を利用してシリンダ２１の上面円筒の内周面に圧入されている。一方、ピストン２２上方には、ピストン２２を下方へ付勢するスプリング２４が装填されている。
【００３１】
一方、弁機構は、弁本体１１、弁座４１、ダイアフラム弁体４２、ポート４３、ポート４４によって構成される。弁本体１１は、パイロット弁１が開弁状態のときには、流体をポート４３から供給すると連通部４５を経由してポート４４から排出されるように形成されている。そして、弁座４１に当接・離間するダイアフラム弁体４２が、弁本体１１とシリンダ２１との間で挟持固定されている。そのため、弁本体１１とシリンダ２１とはダイアフラム弁体４２によって気密に仕切られ、連通部４５内を流れる液体がシリンダ２１側へ漏れることはない。また、ピストンシリンダ１２にはピストン２２が摺動可能に挿着され、ピストン２２はダイアフラム弁体４２と一体になっている。ピストン２２が下方へ付勢されない場合には、ダイアフラム弁体４２は弁座４１と離間し、一方、ピストン２２により下方へ付勢される場合には、ダイアフラム弁体４２は弁座４１と当接するように配置される。
【００３２】
次に、ゴムクッション２３の形状等について説明する。図２の（ａ）はゴムクッション２３の上面図を、（ｂ）は断面図を、（ｃ）は下面図を示す。図２に示すように、ゴムクッション２３は略中空円筒形状に形成され、その肉厚部分の端部３０側の径が肉薄部分の端部３１側の径に比べ大きくなっている。
肉厚部分の端部３０側をシリンダ２１の上面に取り付けた場合、図１に示すように弾性変形前においては、肉薄部分の端部３１側がシリンダ２１の上面から浮き上がり、ピストン２２に向かって飛び出した状態で略中空円筒形状を形成する。
【００３３】
ゴムクッション２３は、ウレタンゴム製であり、クッションとしての好適な弾性を有している。ウレタンゴムの他にも、例えばＮＢＲ，ＨＮＢＲ，フッ素ゴム等のゴムを選択することが可能である。
【００３４】
次に、このように構成されたパイロット弁１の動作及びゴムクッション２３の作用について説明する。
図１に示すようにパイロット弁１が開弁状態の場合に、操作ポート２６からエアを排出すると加圧室２５のエア圧が減少し、ピストン２２はスプリング２４の下方への付勢力により、下方へ摺動する。
【００３５】
ピストン２２がストロークエンド付近にまで到達すると、図３及び図５（ａ）に示すようにピストン２２の下面にゴムクッション２３の端部３１が当接する。このとき、ゴムクッション２３は加圧室２５内に２つの空間を形成する。そのうちの１つはゴムクッション２３の外周面側に形成される空間であって、その空間は操作ポート２６に連通する。残りの１つはゴムクッション２３の内周面側に形成される空間であって、その空間は操作ポート２６とは連通せず機密状態になる。後者の空間は、具体的にはゴムクッション２３の内周面、ピストン２２の側面及びシリンダ２１の上面によって形成され、その中にエアが密閉される。以下、この空間をエア溜まり空間Ｓ１と呼び、その体積変化に従い、図５（ａ）の状態での体積をＶａ、図５（ｂ）の状態での体積をＶｂ、図５（ｃ）の状態での体積をＶｃとおく。
【００３６】
図５（ａ）の状態からピストン２２を下方へ摺動させると、図５（ｂ）に示すように、ピストン２２から押圧力を受けたゴムクッション２３には弾性変形が生じ、シリンダ２１の上面に端部３１側が近接するように撓み、エア溜まり空間Ｓ１の体積がＶａからＶｂへ減少する。ここで、シリンダ２１にはオリフィス３２が形成されているが、その径はエア溜まり空間Ｓ１の体積に対し非常に小さいため、エア溜まり空間Ｓ１の体積がＶａからＶｂへ減少する際にオリフィス３２を経由して排出されるエアの総体積をｖとすれば、（Ｖａ−Ｖｂ）＞＞ｖという関係にあり、オリフィス３２を経由して排出されるエアはほとんどなく、エア溜まり空間Ｓ１は密閉状態で圧縮される。
【００３７】
図５（ｂ）の状態からピストン２２をさらに下方へ摺動させ、ストロークエンドに達すると、図５（ｃ）に示すように、ピストン２２から押圧力を受けたゴムクッション２３はさらに撓み、エア溜まり空間Ｓ１の体積がさらにＶｂからＶｃへ減少する。ここで、図５（ｂ）の状態ではエア溜まり空間Ｓ１のエアの圧力は十分に圧縮され飽和状態にあるため、エア溜まり空間Ｓ１のエアがオリフィス３２を経由して排出されながら、エア溜まり空間Ｓ１の体積はＶｂからＶｃへ減少する。但し、オリフィス３２の径は非常に小さいため、エア排出量は微量であり、エア溜まり空間Ｓ１のエアの圧力は十分に圧縮された飽和状態が維持される。
【００３８】
また、図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）の状態に達する際のオリフィス３２からの単位時間当たりのエア排出量は、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に達する際のエア溜まり空間Ｓ１の体積の単位時間当たりの圧縮量に比べ非常に少ないため、図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）の状態に達するまでに要する時間ｔ２は、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に達するまでに要する時間ｔ１よりも長くなり（ｔ２＞ｔ１）、ピストン２２の単位時間当たりの摺動量はストロークエンド直前でさらに低減されることとなる。従って、出力ポート４４側の流体圧は確実に徐々に変化し負圧になりにくいので、より確実にウォーターハンマーの低減を図ることができる。
【００３９】
図６は、縦軸にダイアフラム弁体４２の当接面と弁座４１との間の距離ｄを、横軸に時間ｔを設定したものであり、ｄ＝δ２の時には開弁状態にあり、ｄ＝０の時には閉弁状態にあることを、また、パイロット弁１においてはｄ＝δ１の時にピストン２２の下面にゴムクッション２３の端部３１が当接した状態にあることを示す。パイロット弁１の作用の様子を実線にて、従来技術１のパイロット弁１００の作用の様子を破線で示す。
図６に示すように、パイロット弁１は閉弁直前だけ摺動速度を低下させることになるので、従来技術１のパイロット弁１００にて手動により加圧室の減圧速度を低下させる場合に閉弁するまでに要する時間（Ｔ１）に比べて、パイロット弁１が閉弁するまでに要する時間（Ｔ２）は少なくて済むことが分かる。
【００４０】
図７は、縦軸に入力ポート４３及び出力ポート４４内の圧力Ｐを、横軸に時間ｔを設定したものであり、パイロット弁１が閉弁状態になる前後のポート内の圧力の変化を示し、（ａ）は従来技術１のパイロット弁１００の変化を、（ｂ）はパイロット弁１の変化を示す。各々、入力ポート４３側の変化を実線にて、出力ポート４４側の変化を破線で示す。なお、図に示したｔａ、ｔｂはピストン２２が摺動を開始してから、ダイアフラム弁体４２が弁座４１に最初に当接するまでに要した時間を示し、ｔａ＞ｔｂである。
図７より、従来技術１のパイロット弁１００に比べ、パイロット弁１は圧力値の変動幅が小さいことが分かる。
【００４１】
以上のような構成及び作用を有する実施例１により、以下の効果が得られる。
実施例１のパイロット弁１は、シリンダ２１内部の密閉空間においてピストン２２とスプリング２４とから構成されるパイロット機構と、ピストン２２と一体のダイアフラム弁体４２と弁本体１１とから構成される弁機構を有するパイロット弁において、ピストン２２側開口部を備え、ピストン２２側開口部がピストン２２により閉塞されてエア溜まり空間Ｓ１を形成するゴムクッション２３と、エア溜まり空間Ｓ１と操作ポート２６を連通させるオリフィス３２とを有するので、流体制御信号に対する応答性の安定化が図れる。
従って、図６、図７に示すようにウォーターハンマーの低減を図れ、パイロット弁１自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止できる。
【００４２】
実施例１のパイロット弁１は、ゴムクッション２３が略中空円筒形状であって中空の一端が開口する肉厚部分と、中空の他端部に肉厚部分の端部３０から中心方向に延設されピストン２２側開口部を形成する肉薄部分とを有し、オリフィス３２はシリンダ２１に形成されているので、エア溜まり空間Ｓ１の密閉性が向上し、かつ閉弁速度が安定し、流体制御信号に対する応答性の安定化が図れる。
従って、ウォーターハンマーの低減を図れ、パイロット弁１自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止できる。
【実施例２】
【００４３】
図８は、実施例２のパイロット弁２を示した断面図である。図８に示すようにパイロット弁２のボディ部は、弁本体１１及びピストンシリンダ１２が一体になって構成されている。そして、パイロット弁１はパイロット機構と弁機構から成り立っている。なお、パイロット弁１で「上方」とはピストンシリンダ１２側、「下方」とは弁本体１１側を指すものとする。
【００４４】
まず、パイロット機構は、図８に示すようにピストンシリンダ１２、シリンダ５１、ピストン２２、ゴムクッション５３、スプリング２４によって構成される。ピストンシリンダ１２及びシリンダ５１は密閉容器を構成し、その中を摺動するピストン２２が装填されている。ここで、ピストン２２によってピストンシリンダ１２及びシリンダ２１内の空間は上下２室に分割され、下室が加圧室２５とされる。加圧室２５には操作ポート２６が連通されている。そして、ピストン２２下方のシリンダ５１上面には、図９に示すように押さえ５４を介してナット５５によりゴムクッション５３が取り付けられている。一方、ピストン２２上方には、ピストン２２を下方へ付勢するスプリング２４が装填されている。
【００４５】
一方、弁機構は、実施例１と同じであるため、以下の説明は省略する。
【００４６】
次に、ゴムクッション５３の形状等について説明する。図１０に示すように、ゴムクッション５３は、中心に貫通孔を有するリング状部材であり、その端部５６側の径が端部５７側の径に比べ大きくなっている。
端部５６側をシリンダ５１の上面に取り付けた場合、図８に示すように弾性変形前においては、端部５６側がシリンダ５１の上面から浮き上がり、ピストン２２に向かって飛び出した状態で貫通孔を形成する。
【００４７】
このように構成されたパイロット弁２の動作及びゴムクッション５３の作用について説明する。
実施例１のパイロット弁１との相違点として、図９に示すように押さえ５４を介してナット５５によりゴムクッション５３が取り付けられているため、ピストン２２がストロークエンド付近にまで到達し、図１１に示すようにピストン２２の下面にゴムクッション５３の端部５７が当接して、エア溜まり空間Ｓ１が形成された場合に、このエア溜まり空間Ｓ１内のエアは確実に密閉される。その他の作用は、実施例１と同じであるため以下の説明は省略する。
【００４８】
以上のような構成及び作用を有する実施例２により、以下の効果が得られる。
実施例２のパイロット弁２は、ゴムクッション５３は、端部５６の外径が端部５７の外径よりも大きく、端部５６は押さえ５４を介してナット５５によりシリンダ５１側に固定され、端部５７にはピストン２２のロッド部を摺動可能に挿通させるための貫通孔が形成され、パイロット弁２が開弁状態から閉弁状態へ移動する際には端部５６を基準に端部５７がピストン２２のストローク方向に撓むものであって、オリフィス３２はシリンダ５１に形成されているので、実施例１のパイロット弁１に対して、より流体制御信号に対する応答性の安定化を図ることができる。
従って、実施例１のパイロット弁１に対して、より確かにウォーターハンマーの低減を図れ、パイロット弁自体または弁周辺の配管部材の破損等を防止できる。
【実施例３】
【００４９】
図１３は、実施例３のパイロット弁３を示した断面図である。なお、パイロット弁３で「上方」とはピストンシリンダ１２側、「下方」とは弁本体１１側を指すものとする。
図１３に示すように前記実施例１のパイロット弁１との構成における相違点は、シリンダ６１の溝にゴムクッション６２が上方から圧入固定され、かつシリンダ６１にはオリフィスが形成されておらず、図１４に示すようにゴムクッション６２にオリフィス６３、エア供給孔６４が形成されている点である。
その他の構成は、実施例１のパイロット弁１と同じであるため、以下説明を省略する。
【００５０】
次に、このように構成されたパイロット弁３の動作及びゴムクッション６２の作用について説明する。
図１３に示すようにパイロット弁３が開弁状態の場合に、操作ポート２６からエアを排出すると加圧室２５のエア圧が減少し、ピストン２２はスプリング２４の下方への付勢力により、下方へ摺動する。
【００５１】
ピストン２２がストロークエンド付近にまで到達すると、図１５に示すようにピストン２２の下面に貫通孔６４が当接する。このとき、ゴムクッション６２の内部にエア溜まり空間Ｓ２が形成されている。なお、オリフィス６３、エア供給孔６４は一定の数に限定されるものではなく、ゴムクッション６２内部のエア密閉空間の体積などにより、その都度決められるものとする。
【００５２】
図１５の状態にあったピストン２２がさらにストロークエンドに近づいたとき、ピストン２２から押圧力を受けたゴムクッション６２には弾性変形が生じ、押し潰される状態になる。
【００５３】
そして、弾性体であるゴムクッション６２には、自身の変形を解消させるような復帰力が生まれ、この復帰力がピストン２２をストロークの反対方向に押し戻そうとする。また、エア溜まり空間Ｓ２内に密閉されたエアが圧縮されることによっても抗力が生じる。従って、前記復帰力及び抗力によってピストン２２の摺動速度が低下する。
【００５４】
また、ゴムクッション６２には、エア溜まり空間Ｓ２と加圧室２５を連通させるオリフィス６３が設けられている。そのため、エア溜まり空間Ｓ２内のエアがこのオリフィス６３通じて加圧室２５を介して操作ポート２６へ徐々に排出されながら、ピストン２２はストロークエンドまで達することになる。
【００５５】
図１６は、ピストン２２が完全にストロークエンドに到達した状態を示す。そして、ゴムクッション６２が押し潰された状態でピストン２２が停止する。なお、このパイロット弁３では、ピストン２２の下面がシリンダ６１の上面に当接しないようにあらかじめ設計されている。
【００５６】
以上のような構成及び作用を有する実施例３により、以下の効果が得られる。
実施例３のパイロット弁３では、ゴムクッション６２は、断面が中空円筒形状であって弾性力によりシリンダ２１に圧入され、オリフィス６３及びエア供給孔６４がゴムクッション６２に形成されているので、実施例１のパイロット弁１と同様の効果に加え、シリンダ６１及びゴムクッション６２の構造が簡易で加工が容易となり、また、ゴムクッション６２のシリンダ６１への取り付けも容易になる。
従って、実施例１のパイロット弁１に対して、より加工コストが低減され、組み付けも容易になる。
【実施例４】
【００５７】
なお、本発明における弁機構の閉弁速度を低下させる機構は、前記実施例のようなパイロット弁以外にも適用できる。
例えば、空気圧シリンダのピストンストロークにおける衝撃を緩衝させる機構として使用することで、ピストンストロークにおける消音効果を得ることができたり、空気圧シリンダの耐久性を維持する効果を得ることができる。そこで、前記特許文献１の流体圧シリンダ１０１に前記実施例１の機構を使用した空気圧シリンダ４の断面図を図１７に、前記実施例２の機構を使用した空気圧シリンダ５の断面図を図１８に、前記実施例３の機構を使用した空気圧シリンダ６の断面図を図１９に示す。
以上のような空気圧シリンダの作用及び効果については、前記実施例１乃至実施例３で示した作用及び効果と同様であり敢えて説明は要しないと考えるので、以下の説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施例１におけるパイロット弁の断面図である。
【図２】実施例１におけるゴムクッションの上面図、断面図、下面図である。
【図３】実施例１においてゴムクッションが弾性変形し始めた時のパイロット弁の断面図である。
【図４】実施例１においてゴムクッションが弾性変形し終えた時のパイロット弁の断面図である。
【図５】実施例１においてゴムクッションが弾性変形する過程を示したパイロット弁の断面図である。
【図６】パイロット弁が閉弁するまでに要する時間を示すグラフである。
【図７】実施例１におけるウォーターハンマーの低減効果を示すグラフである。
【図８】実施例２におけるパイロット弁の断面図である。
【図９】実施例２におけるゴムクッションの取り付け部分の拡大図である。
【図１０】実施例２におけるゴムクッションの上面図、断面図、下面図である。
【図１１】実施例２においてゴムクッションが弾性変形し始めた時のパイロット弁の断面図である。
【図１２】実施例２においてゴムクッションが弾性変形し終えた時のパイロット弁の断面図である。
【図１３】実施例３におけるパイロット弁の断面図である。
【図１４】実施例３におけるゴムクッションの上面図、断面図、下面図である。
【図１５】実施例３においてゴムクッションが弾性変形し始めた時のパイロット弁の断面図である。
【図１６】実施例３においてゴムクッションが弾性変形し終えた時のパイロット弁の断面図である。
【図１７】実施例１におけるウォーターハンマー低減機構を利用した空気圧シリンダ（実施例４）の断面図である。
【図１８】実施例２におけるウォーターハンマー低減機構を利用した空気圧シリンダ（実施例５）の断面図である。
【図１９】実施例３におけるウォーターハンマー低減機構を利用した空気圧シリンダ（実施例６）の断面図である。
【図２０】従来のパイロット弁の断面図である。
【図２１】特許文献１におけるシリンダの断面図である。
【図２２】特許文献１におけるゴムクッションの上面図、断面図、下面図である。
【図２３】特許文献１においてゴムクッションが弾性変形する過程を示したシリンダの断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      パイロット弁（実施例１）
２      パイロット弁（実施例２）
３      パイロット弁（実施例３）
４      空気圧シリンダ（実施例４）
５      空気圧シリンダ（実施例５）
６      空気圧シリンダ（実施例６）
１１    弁本体
１２    ピストンシリンダ
２１    シリンダ（実施例１）
２２    ピストン
２３    ゴムクッション（実施例１）
２５    加圧室
３２    オリフィス
４１    弁座
４２    ダイアフラム弁体
４３    入力ポート
４４    出力ポート
５１    シリンダ（実施例２）
５３    ゴムクッション（実施例２）
６１    シリンダ（実施例３）
６３    ゴムクッション（実施例３）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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