(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁部材と、
前記電磁弁部材に液密に係合されたポンプ部材と、
を備えた電磁ポンプにおいて、
前記電磁弁部材は、磁界を発生させる電磁コイルと、外部磁路となるコイルボビン、リングとを備えるコイル本体と、磁界が付与されると固定鉄心の機能を有するストッパに吸引される可動鉄心であるプランジャと、前記プランジャを支持し、かつ該プランジャに磁界を付与するためのガイドと、該ガイドからストッパにプランジャを介して磁界が流れるように溶接した非磁性材とを備えるスリーブ本体と、前記ストッパに摺動自在に嵌挿され前記プランジャに一体的に形成されるロッドとから形成され、
前記ポンプ部材は、前記ストッパの一端部に形成される突出部にねじ結合し前記コイル本体に一体になるポンプ本体と、前記ポンプ本体に摺動自在に設けられ前記ロッドの同軸上に配設されたピストン部材と、一端が前記ピストン部材に係合するリテーナに支持され他端が前記ポンプ本体に螺着したボス部に摺動自在に嵌挿されたピストン軸に支持されており、弾発力の調整により前記ピストン部材に作用する前記電磁コイルの励磁による吸引力を制御し、前記電磁コイルの非励磁時に前記ピストン部材の復帰力を調整するばね部材と、前記突出部と前記ポンプ本体との間に形成されたピストン室と、前記ポンプ本体の端面に開口し該ポンプ本体に螺着したボス部により形成されたポンプ室と、前記ポンプ本体に設けられた吸入路と、前記吸入路の途中に設けられた吸入逆止弁と、前記ポンプ本体に設けられた吐出路と、前記吐出路の途中に設けられた吐出逆止弁とから形成され、
前記ポンプ本体の一側にはアクチュエータの圧力を保持するパイロットチェク弁が積重され、
前記パイロットチェック弁には前記アクチュエータの作動方向を切り換える方向切換弁が積重され、
前記吸入路が前記パイロットチェック弁及び前記方向切換弁の戻りラインに接続され、
前記吐出路が前記パイロットチェック弁及び前記方向切換弁の圧力ライン、ＡまたはＢラインに接続され、
前記電磁ポンプ、前記パイロットチェック弁及び前記方向切換弁が互いに積重されて前記戻りライン、前記圧力ライン、前記ＡまたはＢラインを有するサブプレートに取り付けられたこと特徴とする電磁ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ポンプに関し、さらに詳細には電磁コイルの操作により液体を吐出することができる電磁ポンプの省エネに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械などにおいてチャッキングやクランプ等に使用する油圧装置では、可変ポンプ５を使用しているが、クランプ時や待機状態も常に可変ポンプ５及び電動モータ４が定常回転しているため、エネルギー損失が大きい。更なる省エネを行うため、電動モータ４にインバータ３を付け、電動モータ４の回転数制御を行い、無駄な流量を吐出させず、吐出流量が不要なときは電動モータ４の回転数を下げ、省エネを図っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８０２５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１ではインバータにより電動モータの回転数を制御し省エネを図っているが、電動モータは低回転でありながら回転しているためエネルギー損失が発生しており、実際の仕事である圧力保持時の回路リーク量の補充と電動モータの入力を考慮すると、エネルギーの損失が大きい。また、インバータやコントローラ、ドライバーなどのコストも問題となってくる。
さらに、特許文献１ではシリンダは１個となっているが、複数個使用する場合には逆止弁等により圧力保持、制御が複雑になってくる。
本発明は、上記の不具合を解決するためになされたもので、電磁コイルと流体を吸入・吐出するポンプ機構を有するポンプ本体とを一体にし、該ポンプ本体を積層できるバルブに取付けることにより、アクチュエータと切換電磁弁との間に取り付けが可能であり、クランプしているときは油圧ポンプ（電動機）を止め、圧力が低下すると作動させることにより、省エネを図ることができる電磁ポンプ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】
【０００４】
上記の課題を達成するために請求項１記載の発明は、
電磁弁部材と、
前記電磁弁部材に液密に係合されたポンプ部材と、
を備えた電磁ポンプにおいて、
前記電磁弁部材は、磁界を発生させる電磁コイルと、外部磁路となるコイルボビン、リングとを備えるコイル本体と、磁界が付与されると固定鉄心の機能を有するストッパに吸引される可動鉄心であるプランジャと、前記プランジャを支持し、かつ該プランジャに磁界を付与するためのガイドと、該ガイドからストッパにプランジャを介して磁界が流れるように溶接した非磁性材とを備えるスリーブ本体と、前記ストッパに摺動自在に嵌挿され前記プランジャに一体的に形成されるロッドとから形成され、
前記ポンプ部材は、前記ストッパの一端部に形成される突出部にねじ結合し前記コイル本体に一体になるポンプ本体と、前記ポンプ本体に摺動自在に設けられ前記ロッドの同軸上に配設されたピストン部材と、一端が前記ピストン部材に係合するリテーナに支持され他端が前記ポンプ本体に螺着したボス部に摺動自在に嵌挿されたピストン軸に支持されており、弾発力の調整により前記ピストン部材に作用する前記電磁コイルの励磁による吸引力を制御し、前記電磁コイルの非励磁時に前記ピストン部材の復帰力を調整するばね部材と、前記突出部と前記ポンプ本体との間に形成されたピストン室と、前記ポンプ本体の端面に開口し該ポンプ本体に螺着したボス部により形成されたポンプ室と、前記ポンプ本体に設けられた吸入路と、前記吸入路の途中に設けられた吸入逆止弁と、前記ポンプ本体に設けられた吐出路と、前記吐出路の途中に設けられた吐出逆止弁とから形成され、
前記ポンプ本体の一側にはアクチュエータの圧力を保持するパイロットチェク弁が積重され、
前記パイロットチェック弁には前記アクチュエータの作動方向を切り換える方向切換弁が積重され、
前記吸入路が前記パイロットチェック弁及び前記方向切換弁の戻りラインに接続され、
前記吐出路が前記パイロットチェック弁及び前記方向切換弁の圧力ライン、ＡまたはＢラインに接続され、
前記電磁ポンプ、前記パイロットチェック弁及び前記方向切換弁が互いに積重層されて前記戻りライン、前記圧力ライン、前記ＡまたはＢラインを有するサブプレートに取り付けられたこと特徴とする。
本発明によれば、前記電磁ポンプにバルブ部材を積み重ねすることにより、取付スペース及び空間スペースを大幅に縮小でき、かつ経済的である。電磁ポンプとバルブ部材とをスタッドボルトで締め付けるので、配管の組立時間が減少され、組立作業に熟練を要さず回路の組立が容易かつ迅速にできる。集中設置ができるため、保守点検、回路の追加及び変更が容易である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、クランプ回路などの使用において、別の配管を取り付けることなく、積層タイプの電磁ポンプが取付でき、それによりクランプ時に電動機を止めても、シリンダやバルブのリークによりクランプ力が低下した場合に電磁弁を通電することにより電磁ポンプから油を吐出するためクランプ力が保持できる。電磁ポンプは通電するときだけ電力を消費するので、電動機を常に回すときに対して省エネになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の形態に係る電磁ポンプについて図面により詳細に説明する。図１は、本発明の第一の実施の形態に係る電磁ポンプ３０の概略構造を示す縦断面図である。
図１に示すように、電磁ポンプ３０は、基本的には吸引力を発生する電磁弁（電磁弁部材）３１と、ポンプ部（ポンプ部材）３２とから構成されている。
【０００７】
前記電磁弁３１は、磁界を発生させる電磁コイル３４と、外部磁路となるコイルボビン３５、リング３６、３７とを備えるコイル本体３３と、磁界が付与されると固定鉄心の機能を有するストッパ３８に吸引される可動鉄心であるプランジャ３９と、前記プランジャ３９を支持し、かつ該プランジャ３９に磁界を付与するためのガイド４０と、該ガイド４０からストッパ３８にプランジャ３９を介して磁界が流れるように溶接した非磁性材４１とを備えるスリーブ本体４２から形成される。この場合、電磁コイル３４はコイルボビン３５に装着され、かつリング３６、３７とともにコイルボビン３５に嵌挿された状態で、金型（図示しない）にインサートされて射出成形機によりコイル本体３３が成形される。
【０００８】
前記ストッパ３８には、その軸心部に前記プランジャ３９と一体的に形成されるロッド４３が変位自在に嵌挿され、該ロッド４３の一端部（図１で左端部）がポンプ部３２に摺動自在に嵌挿されているピストン部材４９の一端部（図１で右端部）に当接している。
なお、コイル本体３３とスリーブ本体４２とを組付けるときは、該コイル本体３３の孔３３ａにスリーブ４４を挿入し、該スリーブ４４のボス部４５に形成されたねじ部４５ａに固定ナット４６が螺着されている。さらに、ストッパ３８の一端部に形成される突出部４７は、ポンプ部３２の本体（ポンプ本体）４８のピストン室５３に形成するねじ機構５９ａに接合される。
【０００９】
前記本体４８には、ピストン部材４９がロッド４３の同軸上に摺動自在に嵌挿され、該ピストン部材４９は一端部(図１で右端部)がロッド４３の一端部（図１で左端部）に当接され、他端部（図１で左端部）がリテーナ５０によりばね部材５１を介してピストン軸５２に接合されている。前記ピストン軸５２は、本体４８の端面に開口したポンプ室５４にねじ機構５９ｂに螺着したボス部５５に設けたねじ機構（図示しない）に進退自在に設けられ、該ピストン軸５２を軸心方向に変位させると、ばね部材５１の弾発力が調整される。よって、前記ばね部材５１の弾発力の調整によりピストン部材４９に作用する電磁弁３１の励磁による吸引力が制御されるとともに、該電磁弁３１の非励磁時おけるピストン部材４９の復帰力が調整される。
【００１０】
一方、ポンプ室５４には、本体４８に穿設され軸心方向に略直交して吸込路５６、吐出路５７が連通している。前記吸入路５６はバルブの戻り液体を通過するタンクポート６８に吸入逆止弁（圧力調整機構）６０を介して連通しており、前記吐出路５７は液体の供給先（図示しない）であるＡポート６６に接続されている。さらに、吐出路５７の途中には、吐出逆止弁（圧力調整機構）６２が設けられている。前記吐出逆止弁６２は、液体がポンプ室５４から吐出路５７に流れる際に開口し、液体が吸入路５６からポンプ室５４に流れるときに閉塞する。ここで、ポンプ室５４，吸入路５６、吐出路５７、吐出吸入弁６０によりポンプ機構６３が形成される。
また、ピストン室５３、タンクポート６８に連通した流路６４が接続される。前記流路６４は、ピストン部材４９が矢印ＸまたはＹ方向に変位した際、ポンプ室５３に収納された液体をタンクポート６８に流し、該ピストン室５３内の液体の圧力を下げる機能を有する。
参照符号６５は図示しない圧力供給源に接続する圧力ポートを示し、参照符号６７は、液体の供給先に連通するＢポートを示す。取付孔６９は、電磁ポンプ３０をサブプレート７４（図３参照）に取り付けるためのものである。
【００１１】
本発明の第一の実施の形態に係る電磁ポンプ３０は基本的には以上のように構成されるものであり、図２により電磁ポンプ３０の動作について説明する。
図２（Ａ）は、電磁コイル３４が非励磁（ＯＦＦ）の状態を示している。この状態では、ばね部材５１の弾発力によりピストン部材４９がリテーナ５０を介して矢印Ｘ方向に変位する。よって、ロッド４３がプランジャ３９とともに矢印Ｘ方向に変位する。そのとき、ポンプ室５４は、ピストン部材４９が矢印Ｘ方向に変位して引き込まれるので負圧の状態になり、タンクポート６８に充満された液体が吸入逆止弁６０を介して吸入路５６に吸い込まれポンプ室５４に充填される。
【００１２】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、電磁コイル３４を励磁（ＯＮ）にすると、プランジャ３９は、ストッパ３８に吸着されるため矢印Ｙ方向に変位する。よって、ピストン部材４９はロッド４３により押圧され、ばね部材５１がリテーナ５０により矢印Ｙ方向に撓む。これにより、ポンプ室５４は、ピストン部材４９が移動し始めたときは、ポンプ室５４内の液体が加圧され、該液体によって吐出逆止弁６２が開くので液体が吐出逆止弁６２、吐出路５７よりＡポート６６に吐出される。なお、ピストン部材４９が矢印Ｙ方向に移動を開始した際、ピストン室５３は流路６４によりタンクポート６８に連通しているので、該ポンプ室５３の背圧上昇が回避される。
【００１３】
図２（Ｃ）は、電磁コイル３４の励磁完了状態を示している。この状態では、プランジャ３９がストッパ３８に吸引され、ロッド４３がピストン部材４９を介してばね部材５１を矢印Ｙ方向に撓み、電磁コイル３４の吸引力とばね部材５１の弾発力とポンプ室５４の圧力によるピストン部材４９に働く力とが平衡に確保されている。
電磁コイル３４を非励磁にすると、プランジャ３９が矢印Ｘ方向に変位する。よって、ピストン部材４９はばね部材５１の弾発力によりロッド４３と協動する。これにより、ポンプ室５４は負圧なり、該ポンプ室５４は吸入路５６に連通している吸入逆止弁６０を介してタンクポート６８からポンプ室５４に液体が充填される。
【００１４】
図３は、電磁ポンプ３０（図１参照）と、シリンダ７５（図４参照）の作動方向を切り換える方向切換弁（バルブ部材）７２と、前記シリンダ７５の圧力を保持するパイロットチェック弁（バルブ部材）７３とを、積み重ね図示しないねじ部材によりサブプレート７４に取り付けた積層弁７０の外形図を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【００１５】
図４は、積層弁７０を使用してシリンダ７５によりワーク７６がクランプ、アンクランプされる油圧回路図８０を示し、圧力源７７のポンプ（図示しない）により圧力流体が電磁弁７２の切り換え動作でシリンダ７５によりワーク７６をクランプしている状態を示している。このとき、電磁弁７２は中立位置でシリンダ７５のＡポート、ＢポートがＴポートに連通している。
そこで、シリンダ７５によりワーク７６をクランプしている状態で圧力源７７のポンプを停止するとシリンダ７５またはパイロットチェック弁７３からの圧力流体のリークによりクランプ力が低下する。このとき、圧力流体のリークによる圧力低下を圧力センサ７８で感知し、電磁ポンプ３０に通電して該電磁ポンプ３０の励磁動作により圧力液体がＡポート６６（図１参照）に入り、該圧力流体の圧力が上昇しワーク７６のクランプが保持される。
なお、シリンダ７５またはパイロットチェック弁７３のリーク量が明確になっているのであれば、圧力センサ７８は不要で、定期的に電磁ポンプ３０へ通電することにより圧力が保持できる。そのとき、電磁ポンプ３０の圧力は前記したように、電磁コイル３４（図１参照）の吸引力がばね部材５１（図１参照）の弾発力とピストン部材４９の面積にかかる圧力による力と釣り合うようばね部材５１の弾発力を設定すると、通電しても圧力が上がっていると、プランジャ３９はストッパ３８に吸引されず、吐出圧が異常に上がることはない。
【００１６】
図５は、図４の油圧回路図の動作状態を示すタイムチャートである。図５（Ａ）において波形５Ａ〜５Ａ３は、シリンダ７５によりワーク７６にクランプ力が付与されてから解除されるまでの時間とクランプ圧力との相関関係を示し、図５（Ｂ）に示す波形５Ｂ１〜５Ｂ３は、波形５Ａの状態における電磁ポンプ３０の消費電力の時間経過における変位状態を示す。
さらに、図５（Ｃ）に示す波形５Ｃ１、５Ｃ２は、波形５Ａの状態における圧力源７７の電動機（図示しない）の回転数の時間経過における変位状態を示し、図５（Ｄ）の波形５Ｄ１、５Ｄ２は、波形５Ａの状態における電動機の消費電力の時間経過における変位状態を示す。
【００１７】
図５（Ｃ）に示すように圧力源７７の電動機が波形５Ｃ１により所定時間、所定回転数で回転すると、該電動機の回転により圧力源７７から圧力流体が電磁弁７２、パイロットチェック弁７３を介してシリンダ７５に付与され、図５（Ａ）に示すようにワーク７６に対し波形５Ａのようなクランプ圧力が付与される。
本発明では電動機の消費電力は図５（Ｄ）ように波形５Ｄ１のように、始動直後に一定時間、所定回転数を経た後、所定最高回転数になるまで上昇する。所定最高回転数経過後に下降を開始し、先の一定時間、所定回転数を経た後に、電動機を停止する。通常の回路では電動機を停止すると図５（Ａ）の波形５Ａの右下がりが続き、クランプ圧力が低下するため電動機を停止することができない。クランプを外すときは図５（Ｄ）に示す電動機の消費電力の波形５Ｄ２は、波形５Ｄ１と略同じなる。
【００１８】
図５（Ａ）において、クランプ圧力が波形５Ａの状態で保持されている際、保持状態の途中でシリンダ７５またはパイロットチェック弁７３からの圧力流体のリークにより波形５Ａに時間経過とともにクランプ圧力下降点５Ａ１〜５Ａ３が発生する。そこで、クランプ圧力下降点５Ａ１〜５Ａ３の圧力値を圧力センサ７８で感知し、電磁ポンプ３０に通電して該電磁ポンプ３０の励磁動作により圧力液体が供給されると該圧力流体の圧力が上昇しワーク７６のクランプが保持される。このとき、図５（Ｂ）に示すように電磁ポンプ３０の消費電力は波形５Ｂ１〜５Ｂ３のようになり、電磁ポンプ３０の通電時間も例えば、５０ｍｓ程度と短いため、消費電力は非常に小さい。
【００１９】
図６は、図４のパイロットチェック弁７３を設けない油圧回路図を示し、例えば電磁弁７２のリーク量を上回る圧力流体の流量を供給することにより、方向切換弁７２が中立位置でオールポートブロックの状態に保持する際は、前記パイロットチェック弁７３が不要である。
【００２０】
図７〜図９は、実際に設計した電磁ポンプ９０の概略構造を示す。図７〜図９中、図１の構成要素と同一構成要素は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る電磁ポンプの概略構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の電磁ポンプの動作説明図である。
【図３】（Ａ）は図１の電磁ポンプをサブプレートに取り付けて積層弁にした正面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図４】図３の積層弁を使用してシリンダを作動する油圧回路図である。
【図５】図４の電磁ポンプを使用した油圧回路のタイムチャート図である。
【図６】図３の積層弁を使用してシリンダを作動する他の油圧回路図である。
【図７】実際に設計した電磁ポンプの縦断面図である。
【図８】図７の縦断面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ矢視の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
３０，９０  電磁ポンプ
３１  電磁弁
３２  ポンプ部
３４  電磁コイル
４８  本体
５６  吸入路
５７  吐出路
６０  吐出逆止弁
６２  吸入逆止弁
６５  圧力ポート
６６  Ａポート
６７  Ｂポート
６８  タンクポート
【図１】
0004526082.tif 000002
【図２】
0004526082.tif 000003
【図３】
0004526082.tif 000004
【図４】
0004526082.tif 000005
【図５】
0004526082.tif 000006
【図６】
0004526082.tif 000007
【図７】
0004526082.tif 000008
【図８】
0004526082.tif 000009
【図９】
0004526082.tif 000010