(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディに配設された供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが連通路によってそれぞれボディの内孔に連通された電磁弁において、
ボディの内孔に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側とを連通させる複数個の連通孔が外側スプールに形成され、外側スプール及び内側スプールの各外周にそれぞれ複数個のランドが形成されており、
上記外側スプール及び内側スプールは、それぞれ、ボディの内孔における一方と他方の端部切換位置に移動可能に形成され、
上記外側スプール及び内側スプールの移動位置の組合せにより、
供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、排気ポートＲＡが閉鎖される切換位置Ｉと、
出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＡ及び排気ポートＲＡがともに閉鎖される切換位置IIと、
出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＢ及び排気ポートＲＢがともに閉鎖される切換位置III と、
供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、排気ポートＲＢが閉鎖される切換位置IVと、
の４つの切換位置を有する、
ことを特徴とする省エネルギ駆動用電磁弁。
【請求項２】
ボディに配設された供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが連通路によってそれぞれボディの内孔に連通された電磁弁において、
ボディの内孔に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側とを連通させる複数個の連通孔が外側スプールに形成され、外側スプール及び内側スプールの各外周にそれぞれ複数個のランドが形成されており、
上記外側スプール及び内側スプールは、それぞれ、ボディの内孔における一方と他方の端部切換位置に移動可能に形成され、
上記外側スプール及び内側スプールの移動位置の組合せにより、
供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲとが連通する切換位置Ｉと、
出力ポートＢと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＡが閉鎖される切換位置IIと、
出力ポートＡと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＢが閉鎖される切換位置III と、
供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲとが連通する切換位置IVと、
の４つの切換位置を有する、
ことを特徴とする省エネルギ駆動用電磁弁。
【請求項３】
上記外側スプール及び内側スプールを駆動するソレノイドＡ・Ｂを有し、
上記切換位置Ｉが、ソレノイドＡを励磁し、ソレノイドＢを消磁したときに切り換えられる位置であり、
切換位置IIが、上記切換位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁することにより切り換えられる位置であり、
上記切換位置IVが、ソレノイドＢを消磁し、ソレノイドＡを励磁することにより切り換えられる位置であり、
上記位置III が、上記切換位置IVでソレノイドＡ・Ｂを消磁することにより切り換えられる位置である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の省エネルギ駆動用電磁弁。
【請求項４】
ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿入された第１・第２ピストンがともに外側スプールの端部に連結され、
第１・第２ピストンの装着孔と内側スプールの端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着され、
第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成され、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室が形成され、第１・第２シリンダ室に流入するパイロット用の圧縮空気によって第１・第２ピストン・外側スプールが操作され、かつ第１・第２シリンダ室に流入する圧縮空気が内側スプールの端部に作用して内側スプールも操作する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の省エネルギ駆動用電磁弁。
【請求項５】
上記切換位置Ｉが、第１シリンダ孔の第１シリンダ室に圧縮空気が供給され、かつ第２シリンダ孔の第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、
上記切換位置IIが、上記切換位置Ｉで第１・第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、
上記切換位置IVが、第２シリンダ室に圧縮空気が供給されかつ第１シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、
上記位置III が、位置IVで第１・第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置である、
ことを特徴とする請求項４に記載の省エネルギ駆動用電磁弁。
【請求項６】
第１ピストン又は第２ピストンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小径部の外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の環状溝に係合し、位置III・位置IVのときボールが他方の環状溝に係合する請求項４記載の省エネルギ駆動用電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンのストローク端への移動に必要最低限の空気をエアシリンダへ供給し、必要以上の空気の供給を停止する機能をもたせた省エネルギ駆動用電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の供給停止弁（２位置２ポート切換弁，開閉弁）88を備えた省エネルギ機能を有する空気圧駆動システム（実開昭５５−１７７５５９号公報参照）の回路図である。空気圧源80は電磁切換弁81の供給ポートＰに連通され、電磁切換弁81の出力ポートＡは供給停止弁88を備えた配管87を介してエアシリンダ82のヘッド側シリンダ室84に連通されている。エアシリンダ82のロッド側シリンダ室83は配管86を介して電磁切換弁81の出力ポートＢに連通され、配管87と供給停止弁88のパイロット室との間は、スピードコントローラ（チェック弁と可変絞り弁を並列に接続したもの）89を介在させた配管によって連通されている。
【０００３】
電磁切換弁81が図６に示す位置IIにあるとき、圧縮空気は空気圧源80から電磁切換弁81の供給ポートＰ・出力ポートＢから配管86を通ってエアシリンダ82のロッド側シリンダ室83に流入する。ヘッド側シリンダ室84は配管87、供給停止弁88（開位置）、電磁切換弁81の出力ポートＡ・排気ポートＲＡを通って排気される。従って、ピストン85は急速に後退移動し、ピストン85がストローク後端に達するまでロッド側シリンダ室83には圧縮空気が流入するので、後退のストロークにおいては省エネルギは行われない。
【０００４】
電磁切換弁81を位置Ｉに切り換えると、圧縮空気は空気圧源80から電磁切換弁81の圧力ポートＰ・出力ポートＡ、配管87、供給停止弁88（開位置）を通ってエアシリンダ82のヘッド側シリンダ室84に流入する。ロッド側シリンダ室83の空気は配管86、電磁切換弁81の出力ポートＢ・排気ポートＲＢを通って大気に排気される。ピストン85は前進移動を開始し、供給停止弁88（開位置）のパイロット室にはスピードコントローラ89により制御された圧縮空気が徐々に流入する。ピストン85が所定のストロークに達したとき、供給停止弁88が閉位置に切り換えられ、ヘッド側シリンダ室84への圧縮空気の供給が停止される。従って、その後の残ストロークは、ヘッド側シリンダ室84内の封入空気が膨張し、膨張により圧力が低下（例えば０．５ＭＰａから０．２ＭＰａへ）しつつ、そしてピストン85が減速しながら前進移動を行い、減速緩衝の効果を発揮してタイミングよく停止する。前進のストロークにおいては、供給停止弁88が切り換えられて、圧縮空気の供給が停止されるときから移動停止に至るストロークの分の圧縮空気が節約されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６の従来例においては、電磁切換弁81の他に供給停止弁88とスピードコントローラ89を必要とし、しかも前進移動のみでなく後退移動時にも省エネルギの効果を発揮させるためには、配管86にも供給停止弁88とスピードコントローラ89を配設する必要がある。このように、多数の部品を組み合わせるので、組立の手数と多数の部品の費用を必要とし、コスト高となった。
本発明は、一つの部品である省エネルギ駆動用電磁弁によって、ピストンの移動方向を制御するとともに、エアシリンダへピストンのストロークに必要最低限の空気を供給し、必要以上の空気の供給を停止できるようにすることを第１の課題とし、高速起動及び緩衝停止ができるようにすることを第２の課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１の省エネルギ駆動用電磁弁は、ボディに配設された供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが連通路によってそれぞれボディの内孔に連通された電磁弁において、ボディの内孔に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側とを連通させる複数個の連通孔が外側スプールに形成され、外側スプール及び内側スプールの各外周にそれぞれ複数個のランドが形成されており、上記外側スプール及び内側スプールは、それぞれ、ボディの内孔における一方と他方の端部切換位置に移動可能に形成され、上記外側スプール及び内側スプールの移動位置の組合せにより、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、排気ポートＲＡが閉鎖される切換位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポートＲＢとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＡ及び排気ポートＲＡがともに閉鎖される切換位置IIと、出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、供給ポートＰ、出力ポートＢ及び排気ポートＲＢがともに閉鎖される切換位置III と、供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲＡとが連通し、排気ポートＲＢが閉鎖される切換位置IVとの４つの切換位置を有することを特徴とするものである。
また、上記課題を解決するための本発明の第２の省エネルギ駆動用電磁弁は、ボディに配設された供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが連通路によってそれぞれボディの内孔に連通された電磁弁において、ボディの内孔に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、外側スプールの内側と外側とを連通させる複数個の連通孔が外側スプールに形成され、外側スプール及び内側スプールの各外周にそれぞれ複数個のランドが形成されており、上記外側スプール及び内側スプールは、それぞれ、ボディの内孔における一方と他方の端部切換位置に移動可能に形成され、上記外側スプール及び内側スプールの移動位置の組合せにより、供給ポートＰと出力ポートＡとが連通するとともに出力ポートＢと排気ポートＲとが連通する切換位置Ｉと、出力ポートＢと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＡが閉鎖される切換位置IIと、出力ポートＡと排気ポートＲとが連通し、供給ポートＰ及び出力ポートＢが閉鎖される切換位置III と、供給ポートＰと出力ポートＢとが連通するとともに出力ポートＡと排気ポートＲとが連通する切換位置IVとの４つの切換位置を有することを特徴とするものである。
上記構成を有する本発明の省エネルギ駆動用電磁弁の好ましい実施形態においては、上記外側スプール及び内側スプールを駆動するソレノイドＡ・Ｂを有し、上記切換位置Ｉが、ソレノイドＡを励磁し、ソレノイドＢを消磁したときに切り換えられる位置であり、切換位置IIが、上記切換位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁することにより切り換えられる位置であり、上記切換位置IVが、ソレノイドＢを消磁し、ソレノイドＡを励磁することにより切り換えられる位置であり、上記位置III が、上記切換位置IVでソレノイドＡ・Ｂを消磁することにより切り換えられる位置であるものとして構成される。
また、上記省エネルギ駆動用電磁弁は、ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿入された第１・第２ピストンがともに外側スプールの端部に連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内側スプールの端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着され、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成され、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室が形成され、第１・第２シリンダ室に流入するパイロット用の圧縮空気によって第１・第２ピストン・外側スプールが操作され、かつ第１・第２シリンダ室に流入する圧縮空気が内側スプールの端部に作用して内側スプールも操作するものとして構成することもできる。
更に、上記本発明の省エネルギ駆動用電磁弁は、上記切換位置Ｉが、第１シリンダ孔の第１シリンダ室に圧縮空気が供給され、かつ第２シリンダ孔の第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、上記切換位置IIが、上記切換位置Ｉで第１・第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、上記切換位置IVが、第２シリンダ室に圧縮空気が供給されかつ第１シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であり、上記位置III が、位置IVで第１・第２シリンダ室の空気が排気されたときに切り換えられる位置であるものとして構成することができ、また、第１ピストン又は第２ピストンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小径部の外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の環状溝に係合し、位置III・位置IVのときボールが他方の環状溝に係合するものとして構成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本発明の省エネルギ駆動用電磁弁の実施の形態を示す。
図１は、省エネルギ駆動用電磁弁１とエアシリンダ２とを配管により連通させた回路図であって、本発明の電磁弁１の機能が記号によって示されている。なお、図１(a) は後記の連通路72、73がそれぞれ排気ポートＲＡ・ＲＢに連通された場合（５ポート４位置電磁切換弁）を示し、図１(b) は連通路72、73を内部通路によって合流させて排気ポートＲ（不図示）が連通させた場合（４ポート４位置電磁切換弁）を示す。ここでは、図１(a) を中心にして説明する。
【０００８】
図１(a) に示すように、電磁弁１は５ポート４位置電磁切換弁であって、圧縮空気の供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲＡ・ＲＢの５ポートが配設されている。位置Ｉにおいては、供給ポートＰが出力ポートＡに連通するとともに出力ポートＢが排気ポートＲＢに連通し、排気ポートＲＡは閉鎖されている。位置IIにおいては、出力ポートＢが排気ポートＲＢに連通し、出力ポートＡ・供給ポートＰ・排気ポートＲＡはともに閉じられている。位置III においては、出力ポートＡが排気ポートＲＡに連通し、出力ポートＢ・供給ポートＰ・排気ポートＲＢはともに閉じられている。位置IVにおいては、供給ポートＰが出力ポートＢに連通するとともに出力ポートＡが排気ポートＲＡに連通し、排気ポートＲＢは閉じられている。
【０００９】
図１(b) に示すように、電磁弁１’は４ポート４位置電磁切換弁であって、圧縮空気の供給ポートＰ、出力ポートＡ・Ｂ、排気ポートＲの４ポートが配設されている。位置Ｉにおいては、供給ポートＰが出力ポートＡに連通するとともに出力ポートＢが排気ポートＲに連通する。位置IIにおいては、出力ポートＢが排気ポートＲに連通し、出力ポートＡと供給ポートＰは閉じられている。位置III においては、出力ポートＡが排気ポートＲに連通し、出力ポートＢと供給ポートＰは閉じられている。位置IVにおいては、供給ポートＰが出力ポートＢに連通するとともに出力ポートＡが排気ポートＲに連通する。
【００１０】
図１(a) において、位置Ｉ〜IVは右側から左側に向かって隣接し、ソレノイドＡが右側に配設され、ソレノイドＢが左側に配設されている。ソレノイドＢを消磁（非通電）し、ソレノイドＡを励磁（通電）すると、電磁弁１は位置Ｉに切り換えられ、位置ＩでソレノイドＢの消磁を継続し、ソレノイドＡを消磁すると、電磁弁１は位置IIに切り換えられる。ソレノイドＡを消磁し、ソレノイドＢを励磁すると、電磁弁１は位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノイドＡの消磁を継続し、ソレノイドＢを消磁すると、電磁弁１は位置III に切り換えられる。図示のものでは、ソレノイドＡ・Ｂを制御すると、圧縮空気の流れが操作され、電磁弁１が切り換えられる。図１(b) の電磁弁１’についても同様である。なお、電磁弁１の出力ポートＡ，Ｂとエアシリンダ２とを接続する管路に、スピードコントローラを配設して、メータアウト回路又はメータイン回路となすことができる。
【００１１】
図２は電磁弁１の構造を示す断面図であって、図１(a) の位置IIに位置する状態を示している。電磁弁１では、ボディ11の両側にカバー12及びカバー13が配置され、不図示のボルトにより連結されている。ボディ11の内面には長手方向の全域にわたってボディ１１の内孔を形成するスリーブ15が形成され、カバー12・13にはスリーブ15よりも大径のシリンダ孔16（第１シリンダ孔）及びシリンダ孔17（第２シリンダ孔）がそれぞれ形成されている。シリンダ孔16のボディ11側（左側）は開口され、段差面18を介してスリーブ15に連通され、シリンダ孔16のソレノイドＡ側（右側）の壁には連通ポート20が形成されている。同様に、シリンダ孔17のボディ11側（右側）は開口され、段差面19を介してスリーブ15に連通され、シリンダ孔17のソレノイドＢ側（左側）の壁には連通ポート21が形成されている。
【００１２】
ボディ11のスリーブ15の内面には略円筒状の外側スプール23が摺動自在に嵌合され、外側スプール23の内孔に内側スプール24が摺動自在に嵌合されている。カバー12・13のシリンダ孔16・17にはピストン25（第１ピストン）及びピストン26（第２ピストン）がそれぞれ摺動自在に嵌合されている。ピストン25・26にはロッド部55・56が一体に形成され、ロッド部55・56の内側先端には内側向きの環状突起45・46が形成され、環状突起45・46の外側に隣接して中径部57・58及び小径部59・60が形成されている。外側スプール23の外周には、右側から順に５個のランド27〜31が形成され、ランドとランドとの間には通路となる小径部が形成されている。ランド28とランド29との間の小径部には外側スプール23の内側と外側とを連通させる連通孔32（同一円周上に複数個形成されている）が形成され、同様にランド29とランド30との間の小径部には、連通孔33が形成されている。内側スプール24の外周には右側から順に３個のランド34〜36が形成され、ランドとランドとの間には通路となる小径部が形成されている。なお、ランド27〜31，34〜36の幅及び位置は、本発明の機能を奏するための所定の長さとされている。ピストン25・26の外周面の環状溝にはＯリング50・51がそれぞれ装着され、ピストン25・26とシリンダ孔16・17との間をそれぞれ密封している。
【００１３】
ピストン25・26（ロッド部55・56を含む）には段付の連通孔39・40が軸線方向に向けてそれぞれ貫通しており、各連通孔39・40は軸方向外側の小径孔41・42と内側の大径の装着孔43・44から構成されている。ピストン25・26の内側先端の環状突起45・46は外側スプール23の内孔の両端部に圧入され、ピストン25・26と外側スプール23とが連結されている。ピストン25・26の中径部57・58の外径は外側スプール23のランド27・31の外径と同一であり、中径部57・58はスリーブ15内をランド27・31とともに摺動することができる。内側スプール24のランド34・36の外側面に装着孔がそれぞれ形成され、ランド34の装着孔とピストン25の装着孔43との間にリターンスプリング48が装着され、同様にランド36の装着孔とピストン26の装着孔44との間にリターンスプリング49が装着されている。
【００１４】
内側スプール24のランド34の外側面とピストン25の内側面と外側スプール23の内孔とで囲まれた空間を受圧室53（第１受圧室）と称し、同様に内側スプール24のランド36の外側面とピストン26の内側面と外側スプール23の内孔とで囲まれた空間を受圧室54（第２受圧室）と称することとする。リターンスプリング48とリターンスプリング49とは同一のバネ定数のものが用いられ、内側スプール24の両面が大気に連通しているとき、内側スプール24は中立位置に位置する。なお、内側スプール24及び外側スプール23はともに左右対称に形成されており、内側スプール24が中立位置にあるとき、ランド35が連通孔32と33との間を連通を遮断している。
【００１５】
図２に示すように、ボディ11には左側から順に排気ポートＲＡ、出力ポートＡ、供給ポートＰ、出力ポートＢ及び排気ポートＲＢが配設され、各ポートはそれぞれ連通路72、70、68、71、73を介してそれぞれスリーブ15の内面に連通され開口されている。連通路72、70、68、71、73の開口位置及び開口の大きさは、本発明の機能を奏するための所定の位置及び長さとされている。右側のカバー12のシリンダ孔16の内面でピストン25の右側がシリンダ室61（第１シリンダ室）となり、シリンダ室61は連通ポート20を介してソレノイド部63の制御弁に連通され、ピストン25の左側室は連通路66を介して大気に連通されている。同様に、左側のカバー13のシリンダ孔17の内面でピストン26の左側がシリンダ室62（第２シリンダ室）となり、シリンダ室62は連通ポート21を介してソレノイド部64の制御弁に連通され、ピストン26の右側室は連通路67を介して大気に連通されている。
【００１６】
本発明の実施の形態の省エネルギ駆動用電磁弁１の作用について説明する。
図３(a) は電磁弁１が図１(a) の位置Ｉに位置するときの主要部の断面図であり、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略され、電磁弁１の右側に機能を示すブロックが併記されている。ソレノイド部64のソレノイドＢを消磁し、ソレノイド部63のソレノイドＡを励磁すると、シリンダ室62は大気に連通され、ソレノイド部63の不図示の制御弁が切り換えられて、シリンダ室61には連通ポート20を通してパイロット用の圧縮空気が供給される。シリンダ室61の圧力によりピストン25は内側（左側）向けてに付勢され、ピストン25は外側スプール23・内側スプール24・ピストン26とともに左方へ押し進められ、ピストン25が左端位置（ピストン25の大径部が段差面18に当接）に位置し、外側スプール23は左端位置に位置する。圧縮空気はシリンダ室61からピストン25の連通孔39を通って受圧室53に流入し、内側スプール24のランド34の外側面（外端面）を押圧する。ランド34の外側面に作用する力により、内側スプール24はリターンスプリング49の弾発力に抗して左方へ移動し、内側スプール24のランド36がピストン26の環状突起46に当接し、内側スプール24は左方位置で停止する。この位置は、図２の位置に対して、内側スプール24が所定距離だけ左側へ移動した位置に相当する。
【００１７】
電磁弁１が位置Ｉにあるとき、シリンダ作動用の圧縮空気は、供給ポートＰからボディ11の連通路68、外側スプール23の連通孔32、外側スプール23の内面と内側スプール24のランド34・35との間のパッセージを通り、外側スプール23の連通孔33、ボディ11の連通路70、出力ポートＡを通ってエアシリンダ２のヘッド側シリンダ室６に流入する（図１(a) も参照のこと。以下同様）。エアシリンダ２のロッド側シリンダ室７内の空気は、出力ポートＢ、連通路71を通り、スリーブ15内で外側スプール23のランド27と28との間のパッセージを通り、連通路73、排気ポートＲＢを通って大気に排気される。電磁弁１を位置Ｉに切り換えた所定時間後の始動圧力に達した時に、エアシリンダ２のピストン８は右方への移動（前進）を開始する。次に、ヘッド側（給気側）の圧力とロッド側（排気側）の圧力とがともに一定になり、時間とピストン位置とが比例してピストン８が急速に前進移動し、ピストン８が所定の設定位置に移動したとき、電磁弁１が位置Ｉから位置IIに切り換えられる。
【００１８】
図３(b) は電磁弁１が図１(a) の位置IIにあるときの主要部の断面図であり、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略され、右側に機能を示すブロックが併記されている。電磁弁１が位置Ｉにあるときに、ソレノイド部64のソレノイドＢの消磁を継続し、ソレノイド部63のソレノイドＡも消磁すると、シリンダ室61も大気に連通される。シリンダ室61・62がともに大気に連通され、ピストン25・26及び内側スプール24は空気圧によって付勢されることがないので、ピストン25・外側スプール23・ピストン26は位置Ｉの状態を維持し、リターンスプリング48・49の弾発力により内側スプール24が中立位置に戻される。
【００１９】
電磁弁１が位置IIにあるとき、排気ポートＲＡ、出力ポートＡ及び供給ポートＰは閉鎖されている。すなわち、排気ポートＲＡは連通路72を介してスリーブ15内に連通するが、スリーブ15の内面と外側スプール24の外周面とランド30・31との間に囲まれた空間によって閉鎖されている。出力ポートＡは連通路70、連通孔33を介して外側スプール23の内部に連通するが、外側スプール23の内周面と内側スプール24のランド35・36間の空間で封鎖されている。供給ポートＰは連通路68、連通孔32を介して外側スプール23内に連通するが、外側スプール23の内周面と内側スプール24のランド34・35間の空間で封鎖されている。そして、位置Ｉのときと同様に、出力ポートＢと排気ポートＲＢとは連通されている。従って、エアシリンダ２のヘッド側シリンダ室６への圧縮空気の供給は停止される。エアシリンダ２のロッド側シリンダ室７内の空気は、引き続き、出力ポートＢから排気ポートＲＢを通って大気に排気される。
【００２０】
電磁弁１を位置Ｉから位置IIに切り換えると、ヘッド側シリンダ室６に封入された空気が膨張し、ロッド側シリンダ室７の空気は排気されるが、ヘッド側（給気側）の圧力とロッド側（排気側）の圧力とが変化する。すなわち、切換直後のヘッド側（給気側）及びロッド側（排気側）の圧力降下は急速であるが時間とともに緩慢となり、ピストン８の減速緩衝が行われてストローク端で停止する（そのように設定しておく）。電磁弁１を位置Ｉから位置IIに切り換えた後には、圧縮空気が供給されないので、電磁弁１切換後の残ストロークは圧縮空気を消費しない省エネルギ状態でピストン８の移動が行われることとなる。
【００２１】
電磁弁１を位置IVに切り換えると、電磁弁１は図４(a) に示す状態となり、空気は位置Ｉの時の概ね反対方向に流れ、ピストン８の移動が位置Ｉのときの反対方向になる。すなわち、圧縮空気は供給ポートＰ、出力ポートＢを通ってエアシリンダ２のロッド側シリンダ室７に流入し、ヘッド側シリンダ室６の空気は出力ポートＡ、排気ポートＲＡを通って排気され、ピストン８は後退移動する。ピストン８が所定位置に移動したとき、電磁弁１を位置IVから位置III に切り換えると、図４(b) に示す状態となる。このとき、ロッド側シリンダ室７への圧縮空気の供給が停止され、ロッド側シリンダ室７に封入された空気が膨張し、ヘッド側シリンダ室６の空気は排気される。従って、位置Ｉから位置IIへの切り換えのときと同様に、ピストン８の減速緩衝が行われ、電磁弁１の位置III への切換後の残ストロークは圧縮空気を消費しない省エネルギ状態でピストン８の移動が行われる。
【００２２】
図５は、図２〜図４の電磁弁１に位置止め装置（ディテント装置）を配設した電磁弁１Ａの主要部を示す。位置止め装置を配設したことにより、電磁弁１Ａがどのように傾斜して配置されていても、電磁弁１Ａの位置Ｉ〜IVを維持することができる。図５(a) は位置止め装置付の電磁弁１Ａが図１(a) の位置Ｉに位置するときの主要部の断面図であり、図５(b) は位置止め装置付の電磁弁１Ａが図１(a) の位置IVに位置するときの主要部の断面図である。図５(a) 及び図５(b) は、図３(a) 及び図４(a) に対応したもので、一部簡略に示され、ソレノイド部63・64は省略されている。なお、図５において、図２〜図４と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。電磁弁１Ａの位置Ｉ〜IVの切換操作は電磁弁１と同じである。
【００２３】
図５においては、シリンダ孔16・17の長さが図２のものよりも長く、ピストン25・26のロッド部55・56の長さも図２のものよりも長くされている。そして、ピストン26の小径部60の表面に断面Ｖ字状で軸心線に垂直な環状溝91・92が形成され、環状溝91と環状溝92とはピストン26の位置Ｉ・位置IIと位置III ・位置IVとの変位に相当する長さだけ離れている。ボディ11の左端部には半径方向に向けて挿通孔93が形成され、ボディ11の外部より挿通孔93に鋼製のボール94が半径方向に移動可能に挿入され、次いでスプリングが挿入され、ばね支持金具96が装着されている。ボール94は小径部60の外面に押圧されており、位置Ｉにおいては図５(a) に示すとおり環状溝91にボール94が係合し、位置IVにおいては図５(b) に示すとおり環状溝92にボール94が係合している。ボール94が環状溝91又は92に係合することにより、電磁弁１Ａがどのように傾斜しても、ピストン25・26及び外側スプール23が図５の位置に維持される。
【００２４】
電磁弁１Ａが図５(a) の位置Ｉにあるとき、シリンダ室61・62をともに大気に連通させると、ボール94が環状溝91に係合しており、かつピストン25・26は空気圧によって付勢されることがないので、ピストン25・外側スプール23・ピストン26は位置Ｉの状態を維持する。そして、受圧室53・54も大気に連通され、内側スプール24が空気圧によって付勢されることがないので、リターンスプリング48・49の弾発力により内側スプール24が中立位置に向けて戻され、電磁弁１Ａが位置IIに切り換えられる。電磁弁１Ａの傾斜が大きいときは、内側スプール24の自重が作用して、内側スプール24が厳密な中立位置には戻らないが、内側スプール24のランド35が外側スプール23の連通孔32・33以外の部分とのみ接触するように設定されているので、位置IIが維持される。図２の電磁弁１と同様に、電磁弁１Ａが図５(b) の位置IVから位置III に切り換えられ、図５(a) の位置Ｉから位置IIへの切換と同様に内側スプール24は中立位置に向かって戻される。
【００２５】
図５ではピストン26のロッド部56に環状溝91・92を形成したが、ピストン25のロッド部55に環状溝91・92を形成してもよい。また、図５ではボディ11にボール94を配置したが、カバー12・13にボール94を配置することができる。電磁弁１Ａのその他の構成及び機能は電磁弁１と同様である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の省エネルギ駆動用電磁弁に空気圧源及びエアシリンダを接続し、位置Ｉに切り換えるとエアシリンダのピストンが高速起動して一方向に移動し、位置IVに切り換えるとピストンは高速起動して他方向に移動する。このように、本発明の省エネルギ駆動用電磁弁は一つの部品である省エネルギ駆動用電磁弁によって、ピストンの移動方向を制御することができる。
そして、位置Ｉ又は位置IVにあってピストンが所定ストローク移動したときに、位置Ｉを位置IIへ又は位置IVを位置III へ切り換えると、エアシリンダへの圧縮空気の供給が停止され、供給側のシリンダ室内に封入された空気が膨張し、排気側のシリンダ室の空気は排気される。従って、ピストンの移動は減速され、ピストンをストローク終端で緩衝停止させることができ、省エネルギ駆動用電磁弁を切り換える時期（ストローク）を調整することにより、移動時間や緩衝の程度を制御することができる。しかも、前記の位置II・位置III への切換後は空気の供給が停止された状態で、ピストンが移動するので、その間の圧縮空気の消費が節約され、ピストンのストロークに必要最低限の空気を供給し、必要以上の空気の供給を停止でき、省エネルギが実現する。
【００２７】
本発明では、ソレノイドＡを励磁し、ソレノイドＢを消磁するとき位置Ｉに切り換えられ、位置ＩでソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置IIに切り換えられる。また、ソレノイドＢを励磁し、ソレノイドＡを消磁するとき位置IVに切り換えられ、位置IVでソレノイドＡ・Ｂを消磁すると位置III に切り換えられる。このように、簡単な操作で省エネルギ駆動用電磁弁の位置を切り換えることができ、実用価値が高い。しかも、１個の省エネルギ駆動用電磁弁により、減速、緩衝停止、省エネルギの機能を発揮することができ、従来より部品コストも組立コストも低減し、経済的効果が大きい。
【００２８】
本発明では、ボディのスリーブ内に略円筒状の外側スプールが摺動自在に嵌合されるとともに外側スプールの内孔に内側スプールが摺動自在に嵌合され、そして、ボディの両側のカバー内に第１・第２シリンダ孔が形成され、第１・第２シリンダ孔内に移動可能に挿入された第１・第２ピストンがともに外側スプールの端部に連結され、第１・第２ピストンの装着孔と内側スプールの端部との間にリターンスプリングがそれぞれ装着され、第１・第２ピストンの軸線方向に連通孔が形成され、第１・第２シリンダの外側に第１・第２シリンダ室が形成されており、構成が比較的簡単で、組付けが容易であり、確実に操作される。また、第１ピストン又は第２ピストンの小径部の外周に２個の環状溝が形成され、ボディ側に半径方向移動可能に配設されたボールが、小径部の外面に押圧され、位置Ｉ・位置IIのときボールが一方の環状溝に係合し、位置III ・位置IVのときボールが他方の環状溝に係合するので、電磁弁が傾斜しても位置Ｉ〜IVが維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の省エネルギ駆動用電磁弁とエアシリンダとを配管により連通させた回路図であって、図１(a) は電磁弁が５ポート４位置電磁切換弁の場合を示し、図１(b) は電磁弁が４ポート４位置電磁切換弁の場合を示す。
【図２】図１(a) の電磁弁の構造を示す断面図である。
【図３】図３(a) は図２の電磁弁が位置Ｉにあるときの状態を示す断面図であり、図３(b) は位置IIにあるときの状態を示す断面図である。
【図４】図４(a) は図２の電磁弁が位置IVにあるときの状態を示す断面図であり、図４(b) は位置III にあるときの状態を示す断面図である。
【図５】図５(a) は位置止め装置付の電磁弁が位置Ｉにあるときの状態を示す断面図であり、図５(b) は位置IVにあるときの状態を示す断面図である。
【図６】従来の供給停止弁を備えた省エネルギ機能を有するシステムの空気圧回路図である。
【符号の説明】
１  省エネルギ駆動用電磁弁（電磁弁）
11  ボディ
12  カバー
13  カバー
15  スリーブ
16  第１シリンダ孔
17  第２シリンダ孔
23  第１スプール
24  第２スプール
25  第１ピストン
26  第２ピストン
32  連通孔
33  連通孔
39  連通孔
48  リターンスプリング
49  リターンスプリング
61  第１シリンダ室
62  第２シリンダ室
【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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