(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にソレノイドコイルが巻き付けられ、鉄心収容孔が形成されるボビンと、
前記鉄心収容孔の一端部側に固定される固定鉄心と、
前記鉄心収容孔の他端部側に軸方向に摺動自在に設けられ、流路を開閉する弁体が取り付けられる可動鉄心と、
前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に前記鉄心収容孔内に突出して前記ボビンに形成され、前記固定鉄心に向かう前記可動鉄心の移動を規制するストッパと、
前記固定鉄心と前記可動鉄心との少なくともいずれか一方の端部に形成され、前記ストッパよりも短い軸方向長さを備える小径鉄心と、
前記鉄心収容孔の外側に配置されるとともに前記可動鉄心の端部に取り付けられ、前記可動鉄心を前記固定鉄心から離れる方向に付勢するばね部材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、
前記可動鉄心に嵌合され、第１の流路を開閉する第１の弁体として前記弁体が設けられる嵌合スリーブと、
前記第１の弁体に対向して配置され、第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に向けて突出して前記嵌合スリーブに一体に形成され、先端が前記第２の弁体に接触する複数本のピンと、
前記嵌合スリーブに一体に形成され、前記ばね部材を支持するばね受け部と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、前記可動鉄心の先端面から軸方向に突出するくびれ部の先端に係合部を設け、前記係合部が嵌合する大径孔と前記くびれ部が嵌合する小径孔とを前記嵌合スリーブに形成し、前記嵌合スリーブを前記可動鉄心に押し込むことで前記係合部により前記嵌合スリーブを前記可動鉄心に取り付けることを特徴とする電磁弁。
【請求項４】
請求項３記載の電磁弁において、前記大径孔に前記第１の弁体を収容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、電磁力により開閉が制御される電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気圧源からの圧縮空気により空気圧シリンダなどの空気圧機器を駆動する際に、空気圧源と空気圧機器とを接続する配管には、空気圧機器に圧縮空気を供給制御するための電磁弁が装着される。
【０００３】
この電磁弁としては、実開平６−７１９８０号公報に開示されるように、ソレノイドコイルへの通電により駆動される可動鉄心によって弁体を直接駆動するようにしたタイプの直動式と、実開平７−１６００６号公報に開示されるように、可動鉄心によりパイロット弁体を駆動してパイロット流路を開閉し、パイロット流体によって主弁軸をさせるようにしたタイプの間接作動式とがある。いずれのタイプにあっても、ソレノイド部には、固定される固定鉄心、軸方向に移動自在に装着される可動鉄心、および鉄心の外周部に巻き付けられるソレノイドコイルが設けられる。
【０００４】
ソレノイドコイルに通電を行うと、鉄心は磁化され、固定鉄心に向けて可動鉄心が吸引されて移動する。一方、ソレノイドコイルの通電を遮断すると、鉄心の磁化は解除され可動鉄心に装着されるばね部材の反発力により、可動鉄心は吸引前の位置に戻される。このような可動鉄心に弁体を連動させ、流路に開口する弁座に対して作動させるようにすると、ソレノイドコイルの通電および通電遮断を制御することによって流路の開放および閉塞を制御することができる。
【０００５】
また、１つのソレノイド部を駆動することにより２つの流路を開閉する電磁弁として、実開平６−７１９８０号公報に開示されるように、軸方向に対面して配置される２つの流路を２つの連動する弁体で挟み込むものがある。このような電磁弁は、可動鉄心に固定される第１の弁体と、２つの流路を介して第１の弁体に対面する第２の弁体とを有しており、第２の弁体には可動鉄心との間に配置されるプランジャピンなどが当接することにより可動鉄心の動作が伝達される。２つの流路は一方が開放されるときには他方が閉塞され、一方が閉塞されるときには他方が開放されることにより、作動流体の供給が制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電磁弁は、ソレノイドコイルに通電を行うと、吸引される可動鉄心が固定鉄心に衝突することで軸方向の移動が規制される。このため、鉄心同士の衝突により鉄心が摩耗されソレノイド部の耐久性が低下するおそれがある。また、吸引中は鉄心同士が接触しているため、鉄心に残留磁気が発生し易くソレノイドコイルの通電を遮断し、吸引を解除したときの応答性を悪化するおそれがある。
【０００７】
また、可動鉄心を吸引前の位置に作動させるばね部材を装着するため、従来の電磁弁の可動鉄心にはばね受け部が形成されていた。このばね受け部を鉄心本体より大径に形成すると、可動鉄心を製造する際の切削量が多くなる一方、切削量を減らすため、ばね受け部を鉄心本体より小径となる溝として形成すると、ばね部材のコイル直径より大径となる鉄心本体を通す必要があり、ばね部材の組み付けが困難となる。また、複数のプランジャピンなどを用いて２つの弁体を作動させる電磁弁にあっては、部品点数が増加しており組立作業が煩雑になるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、ソレノイド部の耐久性および応答性が向上する電磁弁を提供することにある。
【０００９】
本発明の目的は、製造時の組立性が向上する電磁弁を低コストにて提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁弁は、外周面にソレノイドコイルが巻き付けられ、鉄心収容孔が形成されるボビンと、前記鉄心収容孔の一端部側に固定される固定鉄心と、前記鉄心収容孔の他端部側に軸方向に摺動自在に設けられ、流路を開閉する弁体が取り付けられる可動鉄心と、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に前記鉄心収容孔内に突出して前記ボビンに形成され、前記固定鉄心に向かう前記可動鉄心の移動を規制するストッパと、前記固定鉄心と前記可動鉄心との少なくともいずれか一方の端部に形成され、前記ストッパよりも短い軸方向長さを備える小径鉄心と、前記鉄心収容孔の外側に配置されるとともに前記可動鉄心の端部に取り付けられ、前記可動鉄心を前記固定鉄心から離れる方向に付勢するばね部材とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の電磁弁は、前記可動鉄心に嵌合され、第１の流路を開閉する第１の弁体として前記弁体が設けられる嵌合スリーブと、前記第１の弁体に対向して配置され、第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に向けて突出して前記嵌合スリーブに一体に形成され、先端が前記第２の弁体に接触する複数本のピンと、前記嵌合スリーブに一体に形成され、前記ばね部材を支持するばね受け部とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の電磁弁は、前記可動鉄心の先端面から軸方向に突出するくびれ部の先端に係合部を設け、前記係合部が嵌合する大径孔と前記くびれ部が嵌合する小径孔とを前記嵌合スリーブに形成し、前記嵌合スリーブを前記可動鉄心に押し込むことで前記係合部により前記嵌合スリーブを前記可動鉄心に取り付けることを特徴とする。
【００１４】
本発明の電磁弁は、前記大径孔に前記第１の弁体を収容することを特徴とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態である電磁弁を示す断面図である。この電磁弁は間接作動式の電磁弁であり、空気圧機器を作動制御するために適用される。図１に示すように、この電磁弁は一端部に空気圧機器に圧縮空気を供給する主弁部１０を有し、他端部にはパイロットブロック１１ａとソレノイド部１１ｂとからなり、主弁部１０を作動制御するパイロット弁ユニット１１を有している。
【００１７】
主弁部１０は直方体形状の主弁ブロック１０ａを有しており、主弁ブロック１０ａには一端から他端に貫通して長手方向に主弁孔１２が形成され、この主弁孔１２にそれぞれ開口する供給ポートＰ、２つの出力ポートＡ，Ｂ、および２つの排気ポートＲａ，Ｒｂが形成されている。主弁孔１２には複数のスプール弁体１３を有するスプール弁軸１４が軸方向に摺動自在に装着されており、この電磁弁は供給ポートＰからの圧縮空気をいずれか一方の出力ポートに切換供給し、他方の出力ポートの圧縮空気を排気することのできる５ポート電磁弁となる。
【００１８】
主弁ブロック１０ａの一端面にはエンドカバー１０ｂが取り付けられ、エンドカバー１０ｂとスプール弁軸１４の一端に形成されるピストン１５とにより圧力室１６が形成されている。主弁ブロック１０ａの他端面にはパイロットブロック１１ａが取り付けられ、パイロットブロック１１ａに形成されるピストン室１７には、スプール弁軸１４の他端に当接するピストン１８が軸方向に摺動自在に収容され、ピストン１８の一方面側に圧力室１９が形成されている。なお、ピストン１８の受圧面積はピストン１５に比して大きく設定されている。
【００１９】
このように形成される圧力室１６にパイロット流体を供給し圧力室１９内を排気すると、スプール弁軸１４は図１に示す右方向に駆動され、出力ポートＡと供給ポートＰとが連通し、出力ポートＢと排気ポートＲｂとが連通する。一方、圧力室１９にパイロット流体を供給すると、図１に示す左方向に駆動され、出力ポートＡと排気ポートＲａとが連通し、出力ポートＢと供給ポートＰとが連通する。なお、図１はスプール弁軸１４が右方向に駆動された状態を示す。
【００２０】
このようにパイロット流体を供給するため、主弁ブロック１０ａにパイロット流路２０とこの流路２０に開口するパイロットポート２１とが形成されており、パイロット流路２０の一端はエンドカバー１０ｂに連通され、図１に矢印２２で示す流路を経て圧力室１６に連通されている。
【００２１】
また、パイロットブロック１１ａには、パイロット流路２０の他端と連通する給気流路２３と、外部およびピストン室１７に連通する排気流路２４とが形成され、パイロットブロック１１ａの端面に弁室２５が形成されている。さらに、パイロットブロック１１ａには給気流路２３と弁室２５とを連通する連通孔２３ａと、排気流路２４と圧力室１９とを連通する連通孔２４ａとが形成されており、それぞれの連通孔２３ａ，２４ａを開閉するため、ソレノイドコイル２６の通電により固定鉄心２７に向けて吸引される可動鉄心２８がソレノイド部１１ｂに組み込まれている。
【００２２】
可動鉄心２８の先端には、ばね受け部３０ａと２本のピン３０ｂとが一体に形成される嵌合スリーブ３０が装着され、嵌合スリーブ３０には給気弁３１が装着されている。また、パイロットブロック１１ａには、圧力室１９と弁室２５を連通する２つの連通孔３２が形成され、この連通孔３２に案内されることにより嵌合スリーブ３０のピン３０ｂの先端が圧力室１９に配置され、圧力室１９に配置される排気弁３３にピン３０ｂの先端が当接する。さらに、嵌合スリーブ３０のばね受け部３０ａには、給気弁３１を連通孔２３ａに向けて付勢するばね部材３４が装着されており、排気弁３３には排気弁３３を連通孔２４ａに向けて付勢するばね部材３５が装着されている。
【００２３】
このように、それぞれの給気弁３１と排気弁３３とは嵌合スリーブ３０を介して可動鉄心２８と連動するようになっており、可動鉄心２８の作動により連通孔２３ａ，２４ａは開閉される。したがって、ソレノイドコイル２６に通電を行い可動鉄心２８が磁気力により吸引され後退移動すると、連通孔２３ａが開かれ連通孔２４ａが閉じられる。一方、ソレノイドコイル２６の通電を遮断し可動鉄心２８がばね部材３４のばね力により前進移動すると、連通孔２４ａが開かれ連通孔２３ａが閉じられることになる。なお、図１はソレノイドコイル２６の通電が遮断されている状態を示す。
【００２４】
パイロットポート２１にパイロット流体を供給した状態のもとでソレノイドコイル２６の通電を行うと、連通孔２４ａは閉じられ連通孔２３ａは開かれるため、パイロット流路２０より給気流路２３を経て案内されるパイロット流体は、弁室２５から連通孔３２を経て圧力室１９に案内されピストン１８を押圧する。このとき、圧力室１６にパイロット流路２０を経てパイロット流体が供給されているが、ピストン１５に比してピストン１８の受圧面積は大きく設定されるため、スプール弁軸１４は図１に示す左方向に摺動を行い、出力ポートＡと排気ポートＲａとが連通され、出力ポートＢと供給ポートＰとが連通される。
【００２５】
一方、ソレノイドコイル２６の通電を遮断すると、連通孔２４ａは開かれ連通孔２３ａは閉じられるため、圧力室１９のパイロット流体は排気流路２４を経て外部に排気される。このとき圧力室１６に供給されるパイロット流体により、ピストン１５は押圧されスプール弁軸１４は図１に示す右方向に摺動を行い、出力ポートＡと供給ポートＰとが連通され、出力ポートＢと排気ポートＲｂとが連通される。
【００２６】
なお、弁室２５に向けて装着される押ボタン３６を押圧することにより、可動鉄心２８は図１に示す右方向に移動され、ソレノイドコイル２６に通電することができない状況であっても、出力ポートＡと排気ポートＲａとが連通され、出力ポートＢと供給ポートＰとが連通される。
【００２７】
図２は可動鉄心２８に装着される嵌合スリーブ３０を示す分解斜視図である。
図２に示すように、嵌合スリーブ３０を装着するために、ソレノイド部１１ｂに摺動自在に組み込まれる可動鉄心２８は、摺動部２８ａとくびれ部２８ｂとにより構成される。くびれ部２８ｂは摺動部２８ａの外径より小径に形成され、くびれ部２８ｂの先端には、くびれ部２８ｂよりも大きな外径を有する係合部２８ｃが形成されている。
【００２８】
このくびれ部２８ｂに装着される嵌合スリーブ３０は、弾性材料により形成されており、図２に破線で示すように、くびれ部２８ｂに対応する小径孔３０ｃが形成され、係合部２８ｃおよび給気弁３１を収容する大径孔３０ｄが小径孔３０ｃと連通するように形成されている。なお、前述したように嵌合スリーブ３０には可動鉄心２８を前進方向に付勢するばね部材３４を保持するためのばね受け部３０ａ、および排気弁３３を押圧するピン３０ｂが一体に形成されている。
【００２９】
このように、可動鉄心２８を前進移動させるばね部材３４のばね受け部３０ａを嵌合スリーブ３０に形成することにより、従来の電磁弁のように摺動部２８ａの外径よりも大径となるばね受けを形成する必要がなく、可動鉄心２８を加工する際の切削量を減少することができる。
【００３０】
また、可動鉄心２８と嵌合スリーブ３０とは別部材であるため、可動鉄心２８の摺動部２８ａの外径より小径のコイル直径を有するばね部材３４を使用する場合であっても、ばね部材３４の装着性が悪化することはない。ピン３０ｂが嵌合スリーブ３０に一体に形成されるため、部品点数が削減され組み付け性も向上される。係合部２８ｃが嵌合する大径孔３０ｄに給気弁３１が装着されるため、新たな装着部を設けることなく給気弁３１を保持することができる。
【００３１】
さらに、嵌合スリーブ３０は弾性変形するため、くびれ部２８ｂに押圧することで容易に嵌合することができるが、係合部２８ｃと大径孔３０ｄとが嵌合するため、引っ張り方向に力が加えられても外れることはない。
【００３２】
図３はソレノイド部１１ｂの一部を示す斜視図である。図１および図３に示すように、ソレノイド部１１ｂはソレノイドコイル２６が外周面に巻き付けられたボビン３７を有し、ボビン３７の鉄心収容孔３７ａには固定鉄心２７が固定され、同様に鉄心収容孔３７ａには固定鉄心２７に対面して可動鉄心２８が軸方向に摺動自在に装着されている。また、鉄心収容孔３７ａに突出するストッパ３８が形成され、これらの鉄心２７，２８はストッパ３８を挟んで対面している。可動鉄心２８の端部には、ストッパ３８に沿って形成される小径鉄心２８ｄが形成されており、小径鉄心２８ｄの軸方向長さはストッパ３８の軸方向長さに比して短く形成されている。
【００３３】
このようなソレノイド部１１ｂを有する電磁弁において、ソレノイドコイル２６に通電を行うと、固定鉄心２７に向けて可動鉄心２８が吸引される。図３に示すように、吸引されると可動鉄心２８はストッパ３８に当接することによって軸方向の移動が規制される。このとき、ストッパ３８に比べて小径鉄心２８ｄの軸方向長さは短く設定されるため、可動鉄心２８に形成される小径鉄心２８ｄと固定鉄心２７とが接触することはなく、鉄心２７，２８の接触による摩耗を防ぎソレノイド部１１ｂの耐久性を向上することができる。また、鉄心２７，２８の接触がないため、鉄心２７，２８に発生する残留磁気が抑制されソレノイドコイル２６の通電を遮断した際の応答性を向上することができる。
【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ことはいうまでもない。たとえば、図示する電磁弁は外部パイロット流体により作動する５ポート電磁弁であるが、供給ポートＰとパイロット流路２０とを連通させ内部パイロット式の電磁弁としても良く、５ポートに限定されるものではない。また、間接作動式の電磁弁に限らず、直動式の電磁弁に使用しても良い。
【００３５】
また、図示する嵌合スリーブ３０に一体に形成されるピン３０ｂは２本であるが、より多くのピン３０ｂを形成しても良い。さらに、可動鉄心２８に形成される小径鉄心２８ｄは固定鉄心２７に形成しても良く、接触することのない長さで可動鉄心２８および固定鉄心２７のそれぞれに形成しても良い。
【００３６】
図示するストッパ３８は環状に限定されるものではない。なお、嵌合スリーブ３０に装着される給気弁３１を排気弁として使用し、ピン３０ｂに当接する排気弁３３を給気弁として使用しても良いことはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ストッパにより固定鉄心と可動鉄心との接触を防ぐことにより、残留磁気を発生させることがなく電磁弁の応答性を向上することができる。
【００３８】
本発明によれば、ストッパの内周に沿う小径鉄心を形成し固定鉄心と可動鉄心との距離を短縮することにより、通電時の吸引力を大きく発生させることができる。
【００３９】
本発明によれば、可動鉄心を前進側に付勢するばね部材のばね受けを嵌合スリーブに形成し、可動鉄心に装着することにより、可動鉄心の加工時における切削量を減少することができ、ばね部材の装着性を向上することができる。
【００４０】
本発明によれば、嵌合スリーブに弁体を押圧する複数本のピンを一体に形成することにより、電磁弁の部品点数を削減することができる。
【００４１】
本発明によれば、可動鉄心のくびれ部に係合部を形成し、弾性材料による嵌合スリーブに大径孔を形成することにより、可動鉄心と嵌合スリーブとの結合を容易に行うことができる。
【００４２】
本発明によれば、大径孔に第１の弁体を収容することにより、加工を追加することなく第１の弁体を保持することができる。
【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断面図である。
【図２】図１の一部を示す分解斜視図である。
【図３】図１の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０      主弁部
１０ａ    主弁ブロック
１０ｂ    エンドカバー
１１      パイロット弁ユニット
１１ａ    パイロットブロック
１１ｂ    ソレノイド部
１２      主弁孔
１３      スプール弁体
１４      スプール弁軸
１５      ピストン
１６      圧力室
１７      ピストン室
１８      ピストン
１９      圧力室
２０      パイロット流路
２１      パイロットポート
２３      給気流路（流路，第１の流路）
２３ａ    連通孔
２４      排気流路（第２の流路）
２４ａ    連通孔
２５      弁室
２６      ソレノイドコイル
２７      固定鉄心
２８      可動鉄心
２８ａ    摺動部
２８ｂ    くびれ部
２８ｃ    係合部
２８ｄ    小径鉄心
３０      嵌合スリーブ
３０ａ    ばね受け部
３０ｂ    ピン
３０ｃ    小径孔
３０ｄ    大径孔
３１      給気弁（弁体，第１の弁体）
３２      連通孔
３３      排気弁（第２の弁体）
３４      ばね部材
３５      ばね部材
３６      押ボタン
３７      ボビン
３７ａ    鉄心収容孔
３８      ストッパ
Ａ，Ｂ    出力ポート
Ｐ        供給ポート
Ｒａ，Ｒｂ      排気ポート
【図１】
0004566485.tif 000002
【図２】
0004566485.tif 000003
【図３】
0004566485.tif 000004