(57)【要約】  【課題】  磁気センサー付電磁弁を、本体と一体的に設けた検出ブロックにスプールに直結された検出片の変位を磁気センサーにより検出可能な構造にする。  【技術手段】  本体１２とソレノイド部１４ａ、１４ｂとの間に検出ブロック１３ａ、１３ｂを設け、検出ブロック１３ａ、１３ｂに本体１２に摺動自在に嵌挿されたスプール１２に直結したロッド部２６ａ、２６ｂを設ける。ロッド部２６ａ、２６ｂには、検出ブッロク１３ａ、１３ｂにガイドされた検出片２３ａ、２３ｂを設け、該検出片２３ａ、２３に対向して検出ブロック１３ａ、１３ｂに磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂを設ける。ソレノイド部１４ａ、１４ｂの励磁によりスプール１２が変位した際、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂにより検出片２３ａ、２３ｂの変位を検出し、スプール１２が変位したことを確認できる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を形成する本体と、
前記本体に液蜜的に摺動自在に支持され前記流体通路を連通、遮断するランドを有するスプール部材と、
前記スプール部材を変位させるソレノイド部材と、
前記本体と前記ソレノイド部材との間に設けられた検出ブロック部材と、
前記スプール部材の変位を検出する位置検出機構と、
を備え、
前記位置検出機構により該スプール部材の変位を検出することを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項２】
請求項１記載の位置検出器付電磁弁において、
前記スプール部材は、前記ランドを備える中央部と、前記検出ブロック部材に延在し該検出ブロックに挿通されたロッド部とを備えることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項３】
請求項１または２記載の位置検出器付電磁弁において、
前記検出ブロック部材は、貫通穴を介して前記本体および前記ソレノイド部材に一体的に取り付けられていることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置検出器付電磁弁において、
前記位置検出機構は、前記検出ブロック部材の外方に変位可能に設けられた調整プレートに取着する位置検出器と、該検出ブロック部材および該調整プレートの一端部側に螺着された位置調整ねじ部材と、該検出ブロック部材および該調整プレートの他端部側に装着された弾性体とを備えることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項５】
請求項２記載の位置検出器付電磁弁において、
前記ロッド部は、前記検出ブロック部材の貫通穴に挿通され前記位置検出器に対向して中径部に係合して設けられた検出片と、前記中径部の端部に形成され前記ソレノイド部材に係合する小径部とを備えることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項６】
請求項５記載の位置検出器付電磁弁において、
前記検出片の径は、前記中径部よりも大であることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項７】
請求項５記載の位置検出器付電磁弁において、
前記検出片の径は、前記中径部よりも小であることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項８】
請求項５記載の位置検出器付電磁弁において、
前記検出片は、前記位置検出器に近接して設けられていることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の位置検出器付電磁弁において、
前記位置検出器は、磁気形近接センサーであることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の位置検出器付電磁弁において、
前記位置検出機構は、磁性体金属板により覆われていることを特徴とする位置検出器付電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁弁に関し、さらに詳細には、マグネットと磁気センサーとを利用してスプールの変位位置を検出する位置検出器付電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネットの励磁によりスプールが変位して圧力流体をアクチュエータ、例えば、油圧シリンダに流出入させる電磁弁においては、該電磁弁に流出入する圧力流体中に含有する切り屑等の異物によりスプールの切換動作不良が発生し、機械の安全保護のため電動機を直ちに停止させる必要がある。
このため、電磁弁のスプールの切換動作を検出することは、機械の安全を確保するために必要不可欠なことである。
【０００３】
電磁弁のスプールの動作状態を確認する方法としては、一般的に、ソレノイドコイルのインジケータライトの利用が考えられる。この方法は、目視で簡単にソレノイドコイルの通電状態を確認することができるが、スプールの変位を直接検知していないため圧力流体中に含有する異物によるスプールの切換動作不良が発生しても、ソレノイドコイルのインジケータライトは正常に表示されるので、機械の安全確保に手段としては信頼することができる。
【０００４】
そこで、従来、磁気センサーを利用してスプールの変位を直接検知できるようにした磁気センサー付切換弁が存在する。
特許文献１に記載されている技術は、検出用のマグネット２２（特許文献１記載の符号）をスプール１１（特許文献１記載の符号）に直結する第２エンドブロック１５ａ（特許文献１記載の符号）に取り付け、スプール１１の変位を直接検出することが可能である。
この特許文献１において、マグネット２２の取付部は、作動流体が通過する部位と分離され、マグネット２２が流体にさらされない構造となっているので、作動流体中の異物、例えば切り屑がマグネットに吸着されることが少ない。
【０００５】
そして、ケーシング１２（特許文献１記載の符号）とエンドブロック１４（特許文献１記載の符号）との間には、ケーシング１２と分離した検出用ブロック１５（特許文献１記載の符号）が設けられるため、スプール１１の構造を若干変更することにより磁気センサー付切換弁の構成が可能である。
【特許文献１】特開２００２−１１５７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すような磁気センサー付切換弁は、ケーシングと検出用ブロックとを分離可能な構造にしたため、スプールにシールを設ける必要がある。このため、スプールに摺動抵抗が発生して切換弁の切換性能が低下する。
さらに、ケーシングと検出用ブロックとを分離可能な構造にすると、これらのシール部分の構造が複雑になり、かつ油浸形切換弁に適する構造にすることができないため、切換弁としての耐久性が低下する。すなわち、切換弁のシール部分の摩耗が発生する。
また、外部で発生する磁束に対する磁気センサーの保護機構が備えられていないので、磁気センサーの近傍で切換弁が作動した際、他の切換弁で発生する磁束により磁気センサーが誤動作することがあった。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するため、貫通穴を介してケーシングと検出用ブロックとを一体的に設けることにより、シール部分の構造が簡素化され油浸形電磁弁に対応可能な位置検出器付電磁弁を提供することを目的とする。
さらに、本発明は磁気センサーに隣接する他の電磁弁等の作動により磁束が発生しても誤動作を回避する位置検出器付電磁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】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体通路を形成する本体と、
前記本体に液蜜的に摺動自在に支持され前記流体通路を連通、遮断するランドを有するスプール部材と、
前記スプール部材を変位させるソレノイド部材と、
前記本体と前記ソレノイド部材との間に設けられた検出ブロック部材と、
前記スプール部材の変位を検出する位置検出機構と、
を備え、
前記位置検出機構により該スプール部材の変位を検出することを特徴とする。
本発明によれば、前記位置検出機構の位置調整ができるので、前記スプール部材の変位に応じて該位置検出機構がセンサー信号を出力することが可能になり、より安全性の高い位置検出器付電磁弁を提供することができる。
【０００９】
上述の構成を有する位置検出付電磁弁において、前記スプール部材が前記ランドを備える中央部と、前記検出ブロック部材に延在し該検出ブロックに挿通されたロッド部とを備えると、スプール部材を一体的に形成することができ、製作費を低減することができる。
【００１０】
さらに、検出ブロック部材は、貫通穴を介して前記本体および前記ソレノイド部材に一体的に取り付けられていると、これらの部材が液密的になりスプール部材のシールが不要になり、該スプール部材の切換時の応答を向上させることができるのでよい。
この場合、前記本体および前記ソレノイド部材は、従前の部品を流用することができ、容易に位置検出器対電磁弁に構成することが可能である。
【００１１】
さらに、本発明によれば、前記位置検出機構は、前記検出ブロック部材の外方に変位可能に設けられた調整プレートに取着する位置検出器と、該検出ブロック部材および該調整プレートの一端部側に螺着された位置調整ねじ部材と、該検出ブロック部材および該調整プレートの他端部側に装着された弾性体とを備えることにより、位置検出機構の作動位置を容易に調整することができるのでよい。
【００１２】
さらにまた、前記ロッド部は、前記検出ブロック部材の貫通穴に挿通され前記位置検出器に対向して中径部に係合して設けられた検出片と、前記中径部の端部に形成され前記ソレノイド部材に係合する小径部とを備えると、前記貫通穴に前記位置検出器を設ける必要がなく作動流体中の切り屑等の異物が吸着による作動不良を回避することができる。
【００１３】
さらにまた、前記検出片の径は、前記中径部よりも大きく、または前記中径部よりも小さくすると、前記ソレノイド部材が非励磁または励磁の状態で前記位置検出器を作動させることができるのでよい。
【００１４】
次の本発明によれば、前記検出片は、前記位置検出器に近接して設けられていると、前記位置検出器機構の応答性が良好に保持できるのでよい。
【００１５】
次の本発明によれば、前記位置検出器が磁気形近接センサーであると、前記スプール部材の変位を容易に検出することができるのでよい。
【００１６】
さらに本発明によれば、前記位置検出機構が磁性体金属板により覆われていると、該位置検出器機構に隣接するソレノイド部材の励磁による誤動作が防止できるのでよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、前記本体と前記検出ブロック部材は分離構造にすることなくこれらに前記スプール部材が設けられるので、電磁弁の性能を低下させることなく高圧、大流量まで使用することが可能である。これにより、油浸形電磁弁にも適用可能となるので、シールの劣化がなく耐久性を向上させることができる。
さらに、本発明によれば、本体およびソレノイド部材には、位置検出機構を備える前記検出ブロック部材を設ければよく、安価な位置検出器付電磁弁を提供することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、多連ブロックなど、複数の電磁弁を使用する場合でも、隣接するソレノイド部材の磁界の影響を受けることがないので誤動作の心配がなく、信頼性の高い位置検出器付電磁弁を提供することができる。
さらにまた、本発明によれば、位置検出機構の位置調整ができるので、スプール部材の変位に応じて該位置検出機構のセンサー信号を出力することが可能になり、より安全性の高い位置検出器付電磁弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の第１の実施の形態を示す位置検出器付電磁弁について図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す位置検出器付電磁弁１０の中立時の概略的構造を示す縦断面図である。
【００２０】
本発明の位置検出器付電磁弁１０は、左右に電磁コイル１１ａ、１１ｂを有する油浸形三位置電磁弁である。なお、位置検出器付電磁弁１０は非励磁であって、スプールが中立状態を示す。
位置検出器付電磁弁１０は、基本的には本体１２と、一端側が前記本体１２の両端面に嵌着された検出ブロック（検出ブロック部材）１３ａ、１３ｂと、前記検出ブロック１３ａ、１３ｂの他端側に取着されたソレノイド部（ソレノイド部材）１４ａ、１４ｂより構成される。
【００２１】
本体１２は、複数の流体通路１５と、前記流体通路１５に略直交する軸方向穴１６が形成される。前記流体通路１５は、図示しない油圧シリンダ等のアクチュエータに連通する供給ポート１８、１９と、図示しない油圧源に連通する圧力ポート２０と、図示しないタンク連通するタンクポート２１とを、備える。
前記軸方向穴１６には、スプール２２が軸方向に摺動自在に挿通される。スプール２２の中央部２２ａには、該スプール２２がソレノイド部１４ａ、１４ｂの励磁により軸方向に変位したときに供給ポート１８、１９、圧力ポート２０およびタンクポート２１を連通遮断する複数のランド２４、２５が形成されている。
【００２２】
さらに、前記スプール２２の中央部２２ａはその両端部側に延伸するロッド部２６ａ、２６ｂに一体的に設けられる。
前記中央部２２ａの軸部の直径は前記ロッド部２６ａ、２６ｂの軸部の直径よりも小さい。さらに、中央部２２ａとロッド部２６ａ、２６ｂとの接合部には、中央部２２ａの両端部、すなわち該中央部２２ａとロッド部２６ａ、２６ｂとの係合部を支持するガイド２７ａ、２７ｂが嵌着されている。前記ガイド２７ａ、２７ｂは、本体１２の両側面に装着されている。ガイド２７ａ、２７ｂには、軸方向穴３０ａ、３０ｂに圧力流体が供給される溝２８ａ、２８ｂが軸心方向に設けられている。
【００２３】
前記ロッド部２６ａ、２６ｂは、共に同一に構成されているので、ロッド部２６ａについて説明し、ロッド部２６ｂについては符号を付して説明を省略する。
ロッド部２６ａは、その中央部にランド２４、２５に略同径で磁気形近接センサー３６ａの検出片として機能する円柱状の大径部２３ａと、該大径部２３ａの両側に設けられた中径部３１ａ、３２ａと、該中径部３２ａの端部側が段付に形成された小径３３ａとを、備える。この場合、大径部３２ａの直径は、中径部３１ａ、３２ａの直径よりも大きく形成されている。さらに、小径部３３ａには、ばね部材２９ａが装着されている。
【００２４】
検出ブロック１３ａ、１３ｂは、共に同一に構成されているので、検出ブロック１３ａについて説明し、検出ブロック１３ｂについては符号を付して説明を省略する。
前記検出ブロック１３ａには、前述したように軸方向穴３０ａが軸方向穴１６と略軸心上に形成され、かつスプール２２の軸方向に変位を検出する位置検出機構３４ａが設けられる。この場合、軸方向穴（貫通穴）１６、３０ａは、互いにガイド２７ａの溝２８ａを介して連通されている。
【００２５】
前記位置検出機構３４ａは、軸方向穴３０ａに略直交して検出ブロック１３ａの凹部３５ａに収納された位置検出器、例えば磁気形近接センサー３６ａと、前記磁気形近接センサー３６ａをねじ部材３８ａにより固着するとともに、検出ブロック１３ａの凹部３９ａに取付けられた調整プレート４０ａと、前記調整プレート４０ａを軸心方向に変位可能に支持するもとともに、調整プレート４０ａをロックする位置調整部材４１ａとを、備える。
なお、調整プレート４０ａは、磁性体材料、非磁性体材料でも勿論よい。
【００２６】
磁気形近接センサー３６ａは、永久磁石と磁気スイッチ（いずれも図示しない）および永久磁石の磁束調整用のバランサーから構成されている。
前記磁気形近接センサー３６ａは、該近接センサー３６ａの検出面（底面）が金属体、例えば検出片２３ａから離間している場合には、磁気スイッチが作動しないようにバランサーが作動する。
一方、図１に示すように磁気形近接センサー３６ａが検出片２３ａに近接すると、前記近接センサー３６ａの内部の磁気バランスが崩れ、該近接センサー３６ａ内の磁石の磁束が磁気スイッチで検知される。
【００２７】
前記位置調整部材４１ａは、検出ブロック１３ａに軸心方向に延在して一側が該検出ブロック１３ａに螺合し、他側が検出ブロック１３ａに螺着される一対の位置調整ねじ部材４２ａと、前記位置調整ねじ部材４２ａに対向して設けられ検出ブロック１３ａに装填された一対の弾性体、例えばばね部材４３ａとを、備える。
これにより、前記位置検出機構３４ａは、ばね部材４３ａの弾発力により調整プレート４０ａが常時押圧された状態に維持され、かつ位置調整ねじ部材４２ａを回動させると検出ブロック１３ａが軸心方向に変位して調整プレート４０ａの位置、すなわち磁気形近接センサー３６ａの位置が調整される。
【００２８】
ソレノイド部１４ａ、１４ｂは、共に同一の構成を備えているので、ソレノイド部１４ａについて説明し、ソレノイド部１４ｂついては符号を付して説明を省略する。
前記ソレノイド部１４ａは、ガイド機能を有する固定鉄心４４ａが検出ブロック１３ａの側面に係合し、かつ該検出ブロック１３ａに螺着される。
前記固定鉄心４４ａには、ケーシング４６ａが溶接される。図３に示すように前記ケーシング４６ａは鉄製の段付中実部４７ａと、磁性体４８ａおよび非磁性体４９ａよりなるチューブ５０ａとを、備える。そして、前記段付中実部４７ａとチューブ５０ａとは溶接により一体的に形成される。
【００２９】
可動鉄心５１ａは、大径部の外周面がケーシング４６ａの内周面に摺動自在に嵌挿され、かつ小径部が固定鉄心４４ａに遊挿され、該小径部の端部がロッド部２６ａの小径部３３ａに当接するようになる。
樹脂材料よりなるコイルケース５３ａは、固定鉄心４４ａおよびケーシング４６ａに移動自在に装着され、樹脂製材料のナット５２ａにより段付中実部４７aに螺着されている。
前記コイルケース５３ａには、磁性体のコイルボビン５４ａと、前記コイルボビン５４ａに巻着されたコイル５５ａと、コイルボビン５４ａの側壁面に配設された磁性体のヨーク５６ａ、５７ａとを樹脂成形加工により一体的に形成されている。なお、コネクタ５８ａは、コイルケース５３ａにピン等により装着されている。
【００３０】
次に、位置検出器付電磁弁１０の動作について説明する。
図１において、ソレノイド部１４ａ、１４ｂは非励磁であって、スプール２２がばね部材２９ａの弾発力により矢印Ｘ方向に変位し、検出片２３ａが磁気形近接センサー３６ａに近接し、該近接センサー３６ａは作動状態に保持されている。
ソレノイド部１４ａのコイル５５aに通電すると、固定鉄心４４ａに吸引力が発生し可動鉄心５１ａは矢印Ｙ方向に変位を開始する。従って、ロッド４５ａが可動鉄心５１ａと協動し、該ロッド５１ａの先端部がロッド部２６ａの小径部３３ａに当接し、スプール２２がばね部材２９ａの弾発力に抗して矢印Ｙ方向に変位する。この結果、検出片２３ａが磁気形近接センサー３６ａから離間し、該近接センサー３６ａは作動状態を閉塞、すなわち非作動状態になる。
【００３１】
よって、磁気形近接センサー３６ａの非作動状態が確保されるとスプール２２が中立位置状態から矢印Ｘ方向に変位し該スプール２２のランド２４、２５が流体通路１５を連通または遮断する。
なお、コイル５５ａに通電した際、磁気形近接センサー３６ａが非作動状態になる位置、すなわち調整プレート４０ａの位置調整は、位置調整ねじ部材４２ａを操作して調整プレート４０ａを矢印Ｘまたは矢印Ｙ方向に変位させることにより行なわれる。
【００３２】
コイル５５ａの通電を遮断すると、固定鉄心４４ａに発生していた吸引力が消滅され、スプール２２はばね部材４３ａの弾発力により矢印Ｙ方向に変位し中立位置に戻る。
従って、検出片２３ａは磁気形近接センサー３６ａに近接し、該近接センサー３６ａが作動状態になる。これにより、スプール２２は流通通路１５を連通または遮断する。
この磁気形近接センサー３６ａの出力接点状態をモニター（図示しない）により監視することにより、スプール２２の位置が中立状態に戻ったことを確認することができる。
【００３３】
この第１の実施の形態によれば、ソレノイド部１４ａに対し通電を止めてもスプール２２が中立位置に戻らない場合は、位置検出器付電磁弁１０の作動不良と判断して、例えば駆動源である電動機を停止して装置の安全動作を確保することができ、信頼性の高いシステムを構築することができる。
【００３４】
図１に示す位置検出器付電磁弁１０においては、ソレノイド部１４ａ、１４ｂが非励磁の状態で磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂが作動する。この場合、大径部である検出片２３ａの直径が中径部２９ａの直径よりも大きく形成されている。
一方、検出片２３ａの直径が中径部３１ａ、３２ａよりも小さくすると、ソレノイド１４ａ、１４ｂは励磁状態で磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂを作動させることができる。
【００３５】
図１に示す位置検出器付電磁弁１０は、本体１２にソレノイド部１４ａ、１４ｂを設けた場合について説明したが、該本体１２に前記ソレノイド部１４ａ、１４ｂのいずれか一方を設けた場合にも勿論適用できる。
【００３６】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る位置検出器付電磁弁６０の縦断面構造を示す。図２中、図１に示す同一構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
位置検出器付電磁弁６０は、検出ブロック１３ａ、１３ｂの上面、両側面に磁性金属板６１ａ、６１ｂを被覆し、該検出ブロック１３ａ、１３ｂにねじ部材（図示しない）により取着する。この場合、磁性体金属板６１ａ、６１ｂはその一部が本体１２に接合するように配設される。
これによって、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂはその周囲が磁性体金属板６１ａ、６１ｂを介して被覆される。
【００３７】
一方、磁性体金属板６１ａ、６１ｂがない状態、すなわち該検出ブロック１３ａ、１３ｂの上面、両側壁面を磁性体金属板６１ａ、６１ｂで被覆しない状態において、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂの近傍でソレノイド部１４ａ、１４ｂから発生する磁束は、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂを透過し、このときの磁束密度によっては、近接センサー３６ａ、３６ｂが誤動作を起こすことがある。
しかしながら、図２に示すように、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂが磁性金属板６１ａ、６１ｂにより被覆されることにより、ソレノイド部１４ａ、１４ｂで発生した磁束は磁性体金属板６１ａ、６１ｂを介して本体１２に通り、検出ブロック１３ａ、１３ｂよりソレノイド部１４ａ、１４ｂに戻る磁路を透過するため、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂを透過しないようになる。この結果、位置検出器付電磁弁６０はソレノイド部１４ａ、１４ｂによる誤動作を防止することができる。
【００３８】
図２に示す位置検出器付電磁弁６０において、磁性体金属板６１ａ、６１ｂは、ソレノイド部１４ａ、１４ｂ側、本体１２側を被覆しなくても磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂが誤動作せず、実用上支障ないこと実験により確認することができた。
磁性体金属板６１ａ、６１ｂの誤動作防止効果を、磁気形近接センサー３６ａ、３６ｂにより確認したが、汎用の磁気応用センサーでも同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出器付電磁弁の概略構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る位置検出器付電磁弁の概略構造を示す縦断面図である。
【図３】図１のＡ部拡大詳細図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、６０  位置検出器付電磁弁
１２  本体
１３ａ、１３ｂ  検出ブロック
１４ａ、１４ｂ  ソレノイド部
３４ａ、３４ｂ  位置検出機構
３６ａ、３６ｂ  磁気形近接センサー
６１ａ、６１ｂ  磁性体金属板
【図１】
2005256882.tif 000003
【図２】
2005256882.tif 000004
【図３】
2005256882.tif 000005