(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルと、前記電磁コイルの中心孔の一端部に配置される第１のコアと、前記電磁コイルの中心孔の他端部で前記第１のコアの端面へ向かって往復動されるプランジャと、前記電磁コイルの中心孔の他端部に配置されると共に、前記プランジャの移動を案内する案内孔を有する第２のコアと、前記プランジャに設けられた弁体と、前記弁体により開閉される弁座を含むボディと、前記電磁コイル、前記第１のコア及び前記プランジャを収容するためのボンネットとを備え、前記ボンネットに前記電磁コイル、前記第１のコア及び前記プランジャを収容すると共に、そのボンネットの開口内側に前記第２のコアを固定することにより、前記第１のコアと前記第２のコアとの間のコイル深さを所定値に設定するようにした電磁弁の組立方法において、
前記コイル深さと同寸の高さの突出部を有するワーク台治具に前記第２のコアを挿入する第１の工程と、
前記ワーク台治具に、ウエーブワッシャと、予め前記第１のコアを前記ボンネットの内部に固定したボンネット組立と、予めコイル巻線をコイルボビンに巻き付けて樹脂でモールドしたコイル組立とを、該コイル組立が前記ボンネット組立内に挿入されるように、重ね合わせる第２の工程と、
押さえ治具により前記ボンネット組立を前記ワーク台治具に押さえ付けることにより、前記ボンネットの裾部を前記第２のコアの外周に嵌合させ、前記第１のコアと前記ワーク台治具の突出部とを互いに接触させる第３の工程と、
前記押さえ治具により前記ボンネット組立を押さえ付けた状態で、かしめ治具により前記ボンネットの裾部外周を圧縮して、該ボンネットを前記第２のコアの外周に形成された周溝にかしめる第４の工程と、
を備えた電磁弁の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、少量の薬液等の液体の流通を制御するために使用される小型の電磁弁の組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、少量の薬液等の流通を制御するための小型の電磁弁が、医療機器や理化学機器等に用いられている。このような小型電磁弁として、例えば図９に示すような電磁弁１００がある。この電磁弁１００は、電磁コイル１０１が組み込まれたアクチュエータ部Ａと、流路１１１が形成されたボディＢとからなり、ボディＢには流路１１１に通じる入力ポート１０２及び出力ポート１０３がそれぞれ外部に開口している。
【０００３】
アクチュエータ部Ａにおいて、電磁コイル１０１の中心孔１０１ａの両端部には、第１のコア１０５、第２のコア１０６がそれぞれ配置されている。第１のコア１０５は、電磁コイル１０１の図中上端面を覆うと共に、その突出部１０５ａが中心孔１０１ａ内に挿入される。第２のコア１０６は、電磁コイル１０１の図中下端面を覆い、その中央部に設けられた案内孔１０６ａには、プランジャ１０４が往復動可能に設けられる。
【０００４】
プランジャ１０４は、案内孔１０６ａ内において上下方向に摺動可能に案内され、バネ１０７により下方へ付勢されている。さらに、プランジャ１０４の下端部には、弁体を構成するダイアフラム１０８がその中央に設けられた突出部１０８ａを介して固定され、プランジャ１０４と共に上下動するようになっている。ダイアフラム１０８の外縁部はボディＢと第２のコア１０６の間に挟みこまれて固定されている。
【０００５】
従って、電磁コイル１０１が消磁されてプランジャ１０４がバネ１０７により下方へ付勢されることにより、ダイアフラム１０８がボディＢに設けられた弁座１０９に当接して流路１１１が閉鎖される。また、電磁コイル１０１が励磁されてプランジャ１０４がバネ１０７に抗して上方へ移動することにより、ダイアフラム１０８が弁座１０９から離れて流路１１１が開放される。
【０００６】
電磁コイル１０１、第１のコア１０５、第２のコア１０６、プランジャ１０４等は有底筒状のボンネット１１０に収容されている。ボンネット１１０の裾部の内周は、第２のコア１０６の外周に対して接着剤１１２により接着され、固定されている。また、アクチュエータ部ＡはボディＢに対してネジ止めされている。ここで、第１のコア１０５の下端面１０５ｂと、第２のコア１０６の底面１０６ｂとの距離をコイル深さＨと定義する。このコイル深さＨは、第１のコア１０５と第２のコア１０６の距離に相当するものであり、プランジャ１０４に作用する磁力の大きさやプランジャ１０４が移動できる距離を決定するものである。このことから、コイル深さＨは、弁体であるダイアフラム１０８の動きに影響を与えることになり、電磁弁１００としての開度及び応答性に影響を与えることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電磁弁１００では、第２のコア１０６とボンネット１１０との固定方法が接着剤１１２によるものであることから、接着剤１１２の劣化により第２のコア１０６の抜け強度が小さくなるおそれがあった。また、接着直後に第２のコア１０６が移動することや、使用中の外力によって第２のコア１０６に微小なずれが生じることで、コイル深さＨの調整精度が悪くなるおそれもあった。
【０００８】
これに対し、例えば、ボンネット１１０の開口端を第２のコア１０６の底面１０６ｂ側へＲかしめするという方法も考えられる。しかし、この場合には、第２のコア１０６の抜け強度は大きくなるものの、コイル深さＨの調整が困難になるおそれがある。ボンネット１１０の開口端のかしめ量の精度が出し難いからである。
【０００９】
またあるいは、ボンネット１１０の裾部の内周及び第２のコア１０６の外周にそれぞれ雄ねじ及び雌ねじを設け、それらを互いに締め付けて固定するという方法も考えられる。しかし、この場合には、第２のコア１０６の抜け強度は大きくなるものの、雄ねじ及び雌ねじの加工に手間がかかり、製造工程が複雑化するという問題があった。特に、精密なコイル深さＨを得るためには、ねじ加工に高い精度が要求されることになる。
【００１０】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コアによるコイル深さの高精度な調整が容易で、しかも、ボンネットに対するコアの抜け強度を比較的容易に確保することを可能にした電磁弁の組立方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電磁コイルと、電磁コイルの中心孔の一端部に配置される第１のコアと、電磁コイルの中心孔の他端部で第１のコアの端面へ向かって往復動されるプランジャと、電磁コイルの中心孔の他端部に配置されると共に、プランジャの移動を案内する案内孔を有する第２のコアと、プランジャに設けられた弁体と、弁体により開閉される弁座を含むボディと、電磁コイル、第１のコア及びプランジャを収容するためのボンネットとを備え、ボンネットに電磁コイル、第１のコア及びプランジャを収容すると共に、そのボンネットの開口内側に第２のコアを固定することにより、第１のコアと第２のコアとの間のコイル深さを所定値に設定するようにした電磁弁の組立方法において、前記コイル深さと同寸の高さの突出部を有するワーク台治具に前記第２のコアを挿入する第１の工程と、前記ワーク台治具に、ウエーブワッシャと、予め前記第１のコアを前記ボンネットの内部に固定したボンネット組立と、予めコイル巻線をコイルボビンに巻き付けて樹脂でモールドしたコイル組立とを、該コイル組立が前記ボンネット組立内に挿入されるように、重ね合わせる第２の工程と、押さえ治具により前記ボンネット組立を前記ワーク台治具に押さえ付けることにより、前記ボンネットの裾部を前記第２のコアの外周に嵌合させ、前記第１のコアと前記ワーク台治具の突出部とを互いに接触させる第３の工程と、前記押さえ治具により前記ボンネット組立を押さえ付けた状態で、かしめ治具により前記ボンネットの裾部外周を圧縮して、該ボンネットを前記第２のコアの外周に形成された周溝にかしめる第４の工程と、を備えたことを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、プランジャは第２のコアの案内孔に案内されて第１のコアの端面へ向かって往復動するので、第１のコアと第２のコアとの距離、すなわち、コイル深さによってプランジャの移動距離が決定される。また、プランジャに設けられた弁体によってボディの弁座が開閉されるので、プランジャの移動距離が電磁弁としての開度及び応答性に影響を与えることになる。ここで、第１のコアはボンネットに収容されることから、第１のコアをボンネットに正確に位置決めすることができる。従って、コイル深さは第２のコアとボンネットとの位置関係によって決定されることになる。
この発明では、ボンネットの開口内側に第２のコアが嵌合されて同コアの周溝にボンネットがかしめられるだけなので、第２のコアがボンネットに対して機械的に正確に位置決めされる。しかも、周溝の深さ及びかしめ強度の設定によりかしめ量の管理が容易となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電磁弁の組立方法を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１には、本実施の形態に係る電磁弁１の断面図を示す。
【００１４】
電磁弁１の内部構造は従来のそれと同じであり、電磁コイル１１が組み込まれたアクチュエータ部Ａと、内部に流路４が形成されたボディＢとからなる。ボディＢには、流路４に通じる入力ポート２と出力ポート３が設けられ、流路４の途中には弁座５が設けられる。
【００１５】
アクチュエータ部Ａは、電磁コイル１１の中心孔１１ａにおいて往復動可能に設けられたプランジャ１２と、電磁コイル１１の上下両端部に配置された第１のコア１３及び第２のコア１４と、それらを覆うボンネット１５とを備える。第１のコア１３は円板部１３ａと、その中央から下方へ突出した突出部１３ｂとを含み、円板部１３ａが電磁コイル１１の図中上端部を覆い、突出部１３ｂが中心孔１１ａに挿入配置される。第２のコア１４は中心孔１４ａを有する略円環状をなし、電磁コイル１１の図中下端部を覆う。この中心孔１４ａにおいて、プランジャ１２の上下動が案内される。プランジャ１２は略円筒状をなし、その下端には本発明の弁体としてのダイアフラム１６が固定され、その上部には第１のコア１３との間に圧縮ばね１７が介装される。ダイアフラム１６は、プランジャ１２と共に上下動することにより弁座５を開放または閉鎖するものである。
【００１６】
さらに、第２のコア１４の外周面には周溝１４ｂが設けられ、この周溝１４ｂに対してボンネット１５の一部がかしめられている。また、第２のコア１４と電磁コイル１１の間には、ウェーブワッシャ１８が挟み込まれている。ここで、第１のコア１３の下端面１３ｃと、第２のコア１４の底面１４ｃとの距離をコイル深さＨと定義する。このコイル深さＨにより、アクチュエータ部Ａにおいてプランジャ１２が移動することのできる距離が決定される。
【００１７】
次に、電磁弁１の動作を説明する。図１には閉鎖状態の電磁弁１が示され、電磁コイル１１は消磁されている。プランジャ１２は圧縮ばね１７によって下方へ押し下げられ、従ってダイアフラム１６は弁座５を閉鎖しており、流路４は遮断されている。
【００１８】
ここで、電磁コイル１１が励磁されると、電磁コイル１１、第１のコア１３及び第２のコア１４で発生する磁力によってプランジャ１２が圧縮ばね１７に抗して引き上げられ、従ってダイアフラム１６の中央部が引き上げられる。このため、弁座５が開放され、両ポート２，３が流路４によって互いに連通する。
【００１９】
次に、電磁弁１の組立工程について説明する。ここでは、ボディＢの組立工程及びアクチュエータ部ＡとボディＢとの取付工程について説明を省略し、アクチュエータ部Ａの組立工程についてのみ説明するものとする。図２〜図６には、アクチュエータ部Ａの組み立てに関する各工程の断面図を示す。
【００２０】
まず、図２に示す第１の工程では、ワーク台２６に第２のコア１４をセットする。ここで、ワーク台２６は工具鋼で形成された治具であり、円盤状の土台部２６ａと、その中央に設けられた円柱状の突出部２６ｂとを有する。突出部２６ｂは、その外径が第２のコア１４の中心孔１４ａの内径に整合し、その長さがコイル深さＨに整合している。
【００２１】
次に、図３に示す第２の工程では、第２のコア１４をセットしたワーク台２６の上に、ウエーブワッシャ１８、コイル組立２１及びボンネット組立２０を順に重ね合わせる。このとき、コイル組立２１のリード線（図示せず）が、ボンネット組立２０の切り欠き２３から外へ出るようにセットする。図４にこれらを重ね合わせた状態を示す。図４に示すように、ウエーブワッシャ１８が有ることにより、第１のコア１３の突出部１３ｂとワーク台２６の突出部２６ｂとの間に所定の隙間２８が形成される。
【００２２】
ここで、第２の工程で使用されるボンネット組立２０及びコイル組立２１は、同工程に先立って予め組み立てられたものである。ボンネット組立２０は、ボンネット１５内に第１のコア１３を固定したものであり、第１のコア１３の上面に接着剤２２を塗布してボンネット１５の上端中央の孔１５ａに第１のコア１３の先端突出部１３ｄを挿入し接着する。さらに、先端突出部１３ｄをボンネット１５にかしめた後、表面に塗装を施す。ボンネット１５の裾部の一部には、コイル組立２１のリード線（図示せず）を通すための切り欠き２３が設けられている。コイル組立２１は、コイル巻線２４ａをコイルボビン２４ｂに巻くことによりコイル２４を作成し、さらに、それらをＰＢＴ樹脂で覆うことによりモールド２５を形成する。
【００２３】
次に、図５に示す第３の工程では、押さえ治具２９によりボンネット組立２０をワーク台２６へ押さえ付けることにより、ボンネット１５の裾部を第２のコア１４の外周に嵌合させると共に、ウエーブワッシャ１８を変形させて第１のコア１３の突出部１３ｂとワーク台２６の突出部２６ｂを互いに接触させる。このようにすることにより、第１のコア１３の下端面１３ｃと第２のコア１４の底面１４ｃとの距離を、ワーク台２６の突出部２６ｂと等しくし、この距離によってコイル深さＨを決定するようにする。
【００２４】
その後、図６に示す第４の工程では、押え治具２９によりボンネット１５を上方から押さえ付けた状態で、カシメリング３０によりボンネット１５の裾部外周を圧縮する。これにより、ボンネット１５の裾部外周の一部を第２のコア１４の周溝１４ｂに対してかしめる。このかしめ強度は、第２のコア１４のボンネット１５に対する引き抜き力が１１５７Ｎ（１１８ｋｇｆ）以上となるような大きさに相当する。
【００２５】
図７にかしめ部分を拡大して示す。カシメリング３０には、第２のコア１４の周溝１４ｂに対応する位置にかしめ用突起３０ａが設けられる。この突起３０ａが第２のコア１４に押し付けられることにより、ボンネット１５の裾部の一部が第２のコア１４の外周に沿ってその周溝１４ｂに貫入するようにかしめられる。このようにして、アクチュエータ部Ａが組み立てられる。
【００２６】
以上説明したように、この実施の形態の電磁弁１では、第２のコア１４の案内孔１４ａで案内されるプランジャ１２が、第１のコア１３の下端面１３ｃへ向かって往復動するようになっている。このため、第１のコア１３と第２のコア１４との距離、すなわち、コイル深さＨによってプランジャ１２の移動距離が決定されることになる。また、プランジャ１２の下端に固定されたダイアフラム１６により弁座５が開閉されることから、プランジャ１２の移動距離は電磁弁１としての開度及び応答性に影響を与えることになる。
ここで、第１のコア１３はボンネット１５に収容されその内側上端部に固定されることから、第１のコア１３をボンネット１５に正確に位置決めされることになる。従って、コイル深さＨは、結局、第２のコア１４とボンネット１５との位置関係により決定されることになる。
【００２７】
この実施の形態では、ボンネット１５に第２のコア１４を位置決めするのに、ボンネット１５の裾部の開口内側に第２のコア１４を嵌合させ、同コア１４の周溝１４ｂにボンネット１５の裾部の一部をかしめるだけでよい。従って、第２のコア１４がボンネット１５に対して機械的に正確に位置決めされる。このため、ボンネット１５に対する第２のコア１４の充分な抜け強度を比較的容易に確保することができるようになる。しかも、周溝１４ｂの深さ及びボンネット１５のかしめ強度を適宜に設定することにより、ボンネット１５のかしめ量の管理も容易となる。このため、第２のコア１４によるコイル深さＨの高精度な調整を容易に行うこともできるようになる。
【００２８】
つまり、前記従来の各電磁弁では、接着剤やＲかしめ、或いは、ねじの締め付けによって第２のコアをボンネットに固定しようとした。しかし、第２のコアの抜け強度の確保とコイル深さＨの調整精度の確保の容易化を両立させることは困難であった。これに対し、本実施の形態の電磁弁１によれば、上記かしめの方法を採用することにより、ボンネット１５に対する第２のコア１４の充分な抜け強度を比較的容易に確保することができ、しかも、コイル深さＨの高精度な調整を容易に行うことができるのである。このことから、従来の電磁弁に対する本実施の形態の電磁弁１の優位性は明らかである。
【００２９】
この実施の形態では、電磁弁１の組立工程において、ボンネット１５の内部に第１のコア１３、コイル組立２１、第２のコア１４をセットした状態で、押え治具２９によりボンネット１５をワーク台２６に押し付けている。従って、第１のコア１３の下端面１３ｃから第２のコア１４の底面１４ｃまでの距離を、ワーク台２６の突出部２６ｂの長さに機械的に合致させるだけで、コイル深さＨを正確に得ることができる。さらに、コイル深さＨを正確に合わせた状態で、ボンネット１５を第２のコア１４の周溝１４ｂにかしめるので、かしめ工程の途中やその工程の後にコイル深さＨがずれるようなこともない。
【００３０】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００３１】
前記実施の形態では、図８（ａ）に示すように、第２のコア１４の外周に形成される周溝１４ｂを断面四角形状としたが、図８（ｂ）に示すように断面Ｖ形状の周溝３１としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
上記したように請求項１に記載の発明によれば、ボンネットの開口内側に第２のコアを嵌合し、第２のコアの周溝にボンネットをかしめている。このため、コアによるコイル深さの高精度な調整を容易に図ることができ、ボンネットに対するコアの抜け強度を比較的容易に確保することができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態に係り、電磁弁を示す断面図である。
【図２】同じく、アクチュエータ部の組立て工程を示す断面図である。
【図３】同じく、組立て工程を示す断面図である。
【図４】同じく、組立て工程を示す断面図である。
【図５】同じく、組立て工程を示す断面図である。
【図６】同じく、組立て工程を示す断面図である。
【図７】同じく、かしめ部分を拡大して示す断面図である。
【図８】（ａ）は一実施の形態の周溝を、（ｂ）は別例の周溝を各々示す断面図である。
【図９】従来の電磁弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１      電磁弁
５      弁座
１１    電磁コイル
１１ａ  中心孔
１２    プランジャ
１３    第１のコア
１４    第２のコア
１４ａ  案内孔
１４ｂ  周溝
１５    ボンネット
１６    ダイアフラム（弁体）
Ｂ      ボディ
Ｈ      コイル深さ
【図１】
0004146973.tif 000002
【図２】
0004146973.tif 000003
【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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