(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体制御弁（１０）であって、
吸入口（２２）、吐出口（２６）、および排出口（３０）を有する弁ハウジング（１２）と、
開き位置と閉じ位置との間で前記弁ハウジング（１２）に対し可動な弁スプール組立体（１４）であって、該弁スプール組立体（１４）が前記開き位置の時、前記吸入口（２２）が前記吐出口（２６）と連通し、該弁スプール組立体（１４）が前記閉じ位置の時、前記吐出口（２６）が前記排出口（３０）と連通する弁スプール組立体（１４）と、
前記弁スプール組立体（１４）と関連し、前記弁スプール組立体（１４）が前記閉じ位置から開き位置へ動かされた時、前記吸入口（２２）と吐出口（２６）との間の全連通が行われるのを遅延させる装備とを備え、
前記遅延装備が、
前記弁スプール組立体（１４）上に摺動可能に設置されたピストン（５６）であって、前記弁スプール組立体（１４）が最初に前記閉じ位置から開き位置へと動かされる時、前記吸入口（２２）と吐出口（２６）との間の全連通を遮断するピストン（５６）と、
前記吸入口（２２）と吐出口（２６）との間に設置されたバイパス通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）であって、前記弁スプール組立体（１４）が最初に前記閉じ位置から開き位置へ動かされる時開かれ、流体を前記吸入口（２２）から吐出口（２６）へある特定の流量で流通させるバイパス通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）とを備え、
前記吐出口（２６）の流体圧力がある特定の値に達した時、前記ピストン（５６）が動かされて前記吸入口（２２）と吐出口（２６）との間の全連通を行わせる、流体制御弁。
【請求項２】
前記特定流量が調節可能である、請求項１の流体制御弁。
【請求項３】
前記弁スプール組立体（１４）を前記開き位置または閉じ位置に解放可能に固定するための保持装備（４２，８４）をさらに備える、請求項１の流体制御弁。
【請求項４】
前記弁スプール組立体（１４）を前記閉じ位置に錠止するための装備（４４，４６）をさらに備える、請求項１の流体制御弁。
【請求項５】
流体制御弁（１０）であって、
吸入口（２２）、吐出口（２６）、および排出口（３０）を有する弁ハウジング（１２）と、
開き位置と閉じ位置との間で前記弁ハウジング（１２）に対し可動な弁スプール組立体（１４）と、
前記吐出口（２６）を排出口（３０）に接続する、前記弁ハウジング（１２）内に延在する第１通路（２８，３２）と、
前記吸入口（２２）を吐出口（２６）に接続する、前記弁ハウジング（１２）内に延在する第２通路（２４，２８）と、
前記吸入口（２２）を吐出口（２６）に接続する、前記弁スプール組立体（１４）内に延在する第３通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）と、
前記弁スプール組立体（１４）上に摺動可能に設置されたピストン（５６）とを備え、
前記弁スプール組立体（１４）が前記閉じ位置から開き位置へ動かされた時、前記ピストン（５６）が前記第２通路（２４，２８）を閉じ、さらに前記第３通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）を開き、前記ピストン（５６）は前記弁スプール組立体（１４）が前記開き位置へ動かされた後の特定の時間前記第３通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）を開いている、流体制御弁。
【請求項６】
前記特定時間が前記第３通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）内に設置されたオリフィス（７０，１１２）によって制御される、請求項５の流体制御弁。
【請求項７】
前記オリフィス（７０，１１２）が調節可能である、請求項６の流体制御弁。
【請求項８】
前記特定時間が調節可能である、請求項５の流体制御弁。
【請求項９】
前記弁スプール組立体（１４）を前記閉じ状態に錠止するための装備（４４，４６）をさらに備える、請求項５の流体制御弁。
【請求項１０】
流体制御弁（１０）であって、
吸入口（２２）、吐出口（２６）、および排出口（３０）を有する弁ハウジング（１２）と、
前記吐出口（２６）を排出口（３０）に接続する、前記弁ハウジング（１２）内に延在する第１通路（２８，３２）と、
前記吸入口（２２）を吐出口（２６）に接続する、前記弁ハウジング（１２）内に延在する第２通路（２４，２８）と、
開き位置と閉じ位置との間で前記弁ハウジング（１２）に対し可動な弁スプール組立体（１４）であって、該弁スプール組立体（１４）が前記閉じ位置の時、前記第２通路（２４，２８）が閉じられ、そして前記第１通路（２８，３２）が開かれ、該弁スプール組立体（１４）が前記開き位置の時、前記第１通路（２８，３２）が閉じられる弁スプール組立体（１４）と、
前記弁スプール組立体（１４）上に摺動可能に設置されたピストン（５６）であって、該ピストン（５６）は開き位置と遮断位置との間で可動であり、前記弁スプール組立体（１４）が最初に前記開き位置へ動かされる時、前記ピストン（５６）は前記遮断位置に置かれて前記第２通路（２４，２８）を閉じるピストンと、
前記吸入口（２２）を吐出口（２６）に接続する、前記弁スプール組立体（１４）内に延在する第３通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）であって、前記ピストンが前記遮断位置にある時開かれて、前記吐出口（２６）の流体圧力増大が前記第２通路（２４，２８）が開かれる場合よりも遅い率になるような特定流量の流体を前記吸入口（２２）と吐出口（２６）との間に流通させる第３通路（２４，２８，６６，７４，９６，９８）とを備え、
前記吐出口（２６）の流体圧力がある特定の圧力に達した時、前記ピストン（５６）が前記遮断位置から開き位置へ動かされて前記第２通路（２４，２８）を開く、流体制御弁。
【請求項１１】
前記吐出口（２６）の流体圧力増大率がオリフィス（７０，１１２）によって制御される、請求項１０の流体制御弁。
【請求項１２】
前記オリフィス（７０，１１２）が調節可能である、請求項１１の流体制御弁。
【請求項１３】
前記吐出口（２６）の流体圧力増大率が調節可能である、請求項１０の流体制御弁。
【請求項１４】
前記弁スプール組立体（１４）を前記閉じ位置に錠止するための装備（４４，４６）をさらに備える、請求項１０の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空圧回路で使用するための流体制御弁に関する。特に本発明は、流体圧力が最初に空圧回路に導入されるときに軟始動（ｓｏｆｔ  ｓｔａｒｔｕｐ）が必要である空圧回路で使用するための安全閉止弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製造会社では、機械を制御し、工具を操作し、またその他の様々な製造作業を行うのにエアシリンダやその他の空気作動装置を使用する。これらの装置のあるものは単一方向だけに空気作動され、戻りはバネや装置の自重によって行われ、そして他のものは双方向とも空気作動されるが、いずれもその装置の制御は空気弁によって行われる。そこである場合、例えば装置の点検や保守をしなければならないような場合には、装置への圧縮空気の送給を遮断する必要が生じる。圧縮空気の送給を遮断する場合、通常の注意事項として、だれかが装置で作業している間の再起動を防ぐため遮断弁を錠止しなければならない。空気作動装置では、装置への圧縮空気の送給をロックアウト弁により遮断し、そして下流側に蓄積または残留している空気を排出することによって、点検や保守に従事しているものを保護しなければならない。点検や修理が終った後再び圧縮空気が装置へ送給されるが、このとき圧縮空気の送給を一度に全システム圧力で行えば、制御される装置の危険を伴なう急激な移動を起すことになる。
【０００３】
当該技術において、圧縮空気で駆動される装置の制御弁と圧縮空気送給システムとの間に、ピストン、スプール、またはポペット作動される流体制御弁を備えることはよく知られている。この流体制御弁ではそのピストンが通常的に閉じ位置の方へバネ偏倚され、そしてピストンの周囲に絞られたバイパス通路（ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ  ｂｙ−ｐａｓｓ  ｒｏｕｔｅ）が備えられ、弁の吐出口へ通じている。このような構成によって、流体制御弁が開かれた最初のときに流体が全システム圧力で弁を流通するのが防止される。ピストン周囲の絞られたバイパス通路が流体制御弁の吐出側の空気圧力を緩っくりと上昇させるので、その弁はこれにより制御される装置を安全に作動する。流体制御弁の吐出側の空気圧力がある所定の値に達すると弁は全開し、そこで弁を通して通常操作のための全圧力の流体が送給される。
【０００４】
そのような流体制御弁のあるものにおいては、絞りバイパスが、弁にドリルで明けた小さな孔の形にされている。このような流体制御弁では全システム圧力を送給するタイミングの微細な調節を行うことができず、従ってその利用性は制約される。流体制御弁の他のものは絞りバイパスの調節が可能である。しかし流体制御弁の調節可能なものは製造コストが高くなり、また組立てや修理が複雑になることが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで軟始動特性をもった流体制御弁の不断の開発が、所要の操作調節が可能であり、そして低コストで製造できると共に、操作、保守、修理が簡単であるような流体制御弁へ向けられるのである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、所要の調節可能な軟始動特性を有する流体制御弁を提供する。本発明は、軟始動特性を備えない開閉弁（ｏｎ／ｏｆｆ  ｖａｌｖｅ）で使用される弁ハウジングと同じ弁ハウジングを使用する。しかし軟始動特性無し開閉弁の弁スプールは、弁の作動時に操作する可動のピストン／シール組立体（ｐｉｓｔｏｎ／ｓｅａｌ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を組込んだ弁スプールに変えられる。弁のハンドルが「開き（ｏｎ）」位置へ引かれたときでも、その可動ピストン／シール組立体が、弁ハウジング内の「吸入（ｉｎ）」から「吐出（ｏｕｔ）」への流路を「再遮断（ｒｅｂｌｏｋｉｎｇ）」する。絞られたバイパス通路が下流側の圧力レベルを緩っくりと増大させ、この圧力レベル増大は、この下流側圧力がピストン／シール組立体を流体制御弁の全開位置へ動かすまで行われる。
【０００７】
以下に添付図面と関連して続ける詳細な記述から当業者には本発明のその他の長所と目的が明らかになろう。
【０００８】
【発明の実施形態】
図１において、本発明による軟始動性能を備えた流体制御弁が全体的に符号１０で指示される。この流体制御弁１０は弁ハウジング１２と弁スプール組立体１４を備える。
【０００９】
図１と図２に示されるように、弁ハウジング１２は錠止フランジ１８と、長手方向に延在するボア２０を有し、このボア２０は、吸入室２４を介して吸入口２２と、吐出室２８を介して吐出口２６と、そして排出室３２を介して排出口３０と連通している。吸入口２２は圧縮空気送給源に接続され、吐出口２６は空気操作される装置の負荷ラインに接続され、そして排出口３０は外気に通じるマフラまたは同様な装置に接続される。ボア２０は、室３２と２８との間に置かれる第１密封面３４、室２８と２４との間に置かれる第２密封面３６、および室２４と外気との間に置かれる第３密封面３８を有する。ボア２０からハウジング１２内へ環状溝４０が延びて保持バネ４２の座を形成する。保持バネ４２は弁スプール組立体１４と協働して流体制御弁１０を閉じ位置または開き位置に解放可能に保持する。錠止フランジ１８に孔４４が設けられ、パドロック４６または同様なものを受入する。パドロック４６は弁スプール組立体１４と協働して流体制御弁１０を閉じ位置に錠止する。密封面３４，３６，３８は弁スプール組立体１４と協働して、流体制御弁１０が閉じ位置のときには吸入口２２内の流体圧力を遮断し、そして吐出口２６を排出口３０に接続し、そして流体制御弁１０が開き位置のときには排出口３０を遮断し、そして吸入口２２を吐出口２６に接続する。
【００１０】
図１と図３に示されるように、弁スプール組立体１４は、スプール本体５０、ハンドル５２、排出スプール・セグメント５４、ピストン５６、および調節ステム５８を備える。スプール本体５０は全体的に円筒形の部材で、これの一方の端にステム部分６０を有する。このステム部分６０がプラグ部分６２に合わさる個所に半径方向の肩部６４が形成される。スプール本体５０は、ステム部分６０とプラグ部分６２とを貫通して軸方向に延在するボア６６を有する。ボア６６は、ステム部分６０の端に設けられた第１ネジ付き部分６８、肩部６４の近くでボア６６の中央部に設けられた段付き部分７０、およびプラグ部分６２の端に設けられた第２ネジ付き部分７２を有する。図３に示されるように肩部６４から一対の傾斜した通孔７４がボア６６内へ延在する。
【００１１】
プラグ部分６２の外面に、シールリング７８が嵌込まれる第１環状シール溝７６、シールリング８２が嵌込まれる第２環状シール溝８０、および一対の環状溝８４が形成され、これら一対の環状溝８４はバネ４２と合わさって流体制御弁１０を閉じ位置または開き位置に解放可能に保持する。プラグ部分６２の、ステム部分６０の反対側の端にハンドル５２が取付けられ、ロールピン８６によって保持される。ロールピン８６は、スプール本体５０のプラグ部分６２に形成されたスロット９０とハンドル５２に貫通する孔８８に押込めて通される。ハンドル５２は、スプール本体５０がハウジング１２のボア２０に挿入された後でスプール本体５０に取付けられる。調節ステム５８へのアクセス用の孔９２がハンドル５２を貫通する。
【００１２】
排出スプール・セグメント５４は、ボア６６のネジ付き部分６８にネジ込まれるボルト９４によってステム部分６０の、プラグ部分６２の反対側の端に固定される。スプール・セグメント５４を貫通して孔９６が延在し、この孔９６は、ステム部分６０を貫通してボア６６に交差する孔９８と合わせられる。スプール・セグメント５４の外面に環状溝１００が形成され、シールリング１０２が嵌込まれる。
【００１３】
ピストン５６は肩部６４と排出スプール・セグメント５４との間でスプール本体５０のステム部分６０上に摺動可能に嵌合される。ピストン５６と排出スプール・セグメント５４との間にバネ１０４が置かれてピストン５６を肩部６４の方へ偏倚する。ピストン５６の外面に環状溝１０６が形成され、シールリング１０８が嵌込まれる。
【００１４】
ハンドル５２のボア９２とスプール本体５０のボア６６とを通って調節ステム５８が延在する。この調節ステム５８は、ボア６６のネジ付き部分７２内にネジ係合する部分１１０を有する。ステム５８のボア６６内に置かれる端はテーパ付きヘッド１１２を有し、このテーパ付きヘッド１１２はボア６６の段付き部分７０と協働して流体制御弁１０の調節可能バイパスの可変オリフィスを作る。バイパス流が、ステム５８の長さに沿って存在する間隙を通って外気へ漏洩するの防ぐためステム５８上にシール１１４が設けられる。テーパ付きヘッド１１２の反対側のボア９２内にあるステム５８の端にスロット１１６が形成され、ステム５８を回わすのに使われる。このステム５８の回転によってオリフィス、バイパス・オリフィス、またはバイパス流れ面積を調節することができる。すなわちステム５８の回転によりボア６６の段付き部分７０に対するテーパ付きヘッド１１２の位置が調節される。そしてこれにより、本発明の軟始動操作が行われるときの圧力増大率が調節される。
【００１５】
流体制御弁１０の閉じ位置が図１に示される。このとき弁スプール組立体１４は完全に弁ハウジング１２内へ挿入される。この挿入の行程は、ハウジング１２の半径方向に延在する端１２０にハンドル５２が接触することによって限定される。吸入口２２は、シール８２が密封面３６に接触し、そしてシール７８が密封面３８に接触していることによって遮断される。排出スプール・セグメント５４のシールリング１０２は非密封位置になっているので吐出口２６は排出口３０へ開かれ、従って吐出口２６から排出口３０の外気への自由な流れが可能である。ピストン５６は肩部６４に隣接しており、そこで吐出口２６から圧縮空気は排出口３０へ自由に流れることができる。図１に示されるように、錠止フランジ１８の孔４４にパドロック４６を差込むことによって流体制御弁１０をこの閉じ位置に錠止することができる。パドロック４６は、ハンドル５２に設けられた環状溝１２２内へ延びる。流体制御弁１０にパドロック４６が取付けられると弁スプール組立体１４がハウジング１２に対して動けなくなるので、流体制御弁１０の開きはできなくなる。
【００１６】
図４と図５において、パドロック４６が取外されて流体制御弁１０の開きが始まる。パドロック４６を取外すことにより、図４に示されるようにハンドル５２を引いて弁スプール組立体１４を作動位置へ動かすことができる。この作動位置において、シール８２は密封面３６に接触する吸入室２４の一方の側から、密封面３８に接触する吸入室２４の他方の側へ移動させられる。この移動によりスプール本体５０のプラグ部分６２は吸入室２４を通過するが、ピストン５６はこれのシール１０８が密封面３６に接触する位置に残っていて吸入口２２を吐出口２６と排出口３０の両方から遮断している。さらに排出セグメント５４が、これのシール１０２が密封面３４と接触するように動かされて、吸入口２２と吐出口２６の両方を排出口３０から遮断する。本発明の軟始動特性は通孔７４によって得られる。吸入口２２から吸入圧力空気が吸入室２４へ送給される。この圧力流体は通孔７４を通り、そしてステム５８のテーパ付き部分１１２とボア６６の段付き部分７０とによって形成される開口を通ってボア６６に流入する。圧力空気はボア６６を流下していき、そして孔９６と９８を通ってボア６６から出ていって、吐出口２６に接続した流体ラインを緩っくりと加圧し始める。吸入口２２から吐出口２６へ流れる圧力空気の流量は、スクリュドライバとスロット１１６を使用してネジ付きステム５８を回わすことにより調節できるテーパ付き部分１１２と段付き部分７０との間の開口によって制御される。この開口の寸法が吐出口２６に接続された負荷の加圧率を制御する。
【００１７】
ピストン５６は最初の内、吸入室２４へ送給された圧力空気のために低位置に保持されている。圧力空気がピストン５６の頂面に作用してピストン５６を低位置に保持するのである。ピストン５６のこの位置は、前記のバイパス・システムによって吐出室２８内に圧力が高まるまで、吸入室２４内の圧力によって維持される。吐出室２８内の圧力とバネ１０４の負荷との組合せの力が吸入室２４内の圧力を超えると、ピストン５６は、図４に示される位置から、流体制御弁１０が全開位置になった図５に示される位置へと動かされる。
【００１８】
図５の全開位置において、ピストン５６は肩部６４に直ぐ隣接する位置へ動かされている。吸入口２２は吐出口２６へ全開する。シール７８と８２が密封面３８に接触し、そしてシール１０２が密封面３４に接触する。
【００１９】
流体制御弁１０を閉じる場合には弁スプール組立体１４が図５の位置から図１の位置へ動かされる。これによって瞬間的に吸入口２２からの圧力空気の送給が遮断され、そして吐出口２６から排出口３０への圧力空気が解放される。
【００２０】
以上の詳細な記述によって本発明の好適な実施例を明らかにしてきたが、本発明は特許請求の範囲から外れずになお多くの変化形が可能なことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】閉じ位置にある本発明の流体制御弁の側面断面図である。
【図２】図１の流体制御弁の弁ハウジングの側面断面図である。
【図３】図１の流体制御弁の弁スプール組立体の側面断面図である。
【図４】作動された直後の位置にある図１の流体制御弁の側面断面図である。
【図５】全開位置にある図１の流体制御弁の側面断面図である。
【符号の説明】
１０  流体制御弁
１２  弁ハウジング
１４  弁スプール組立体
１８  錠止フランジ
２０  ボア
２２  吸入口
２４  吸入室
２６  吐出口
２８  吐出室
３０  排出口
３２  排出室
４６  パドロック
５０  スプール本体
５２  ハンドル
５４  排出スプール・セグメント
５６  ピストン
５８  調節ステム
６０  ステム部分
６２  プラグ部分
６６  ボア
７０  段付き部分
７４  傾斜通孔
９６  孔
９８  孔
１０４  バネ
１１２  テーパ付きヘッド
【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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