具有位置檢測功能的換向閥的製作方法
2023-09-19 19:18:20
專利名稱：具有位置檢測功能的換向閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及能檢測閥塞等閥部件動作位置的具有位置檢測功能的換向閥。
日本實開平2-66784號公報揭示了利用磁性體檢測閥塞切換動作的換向閥。該公知的換向閥，在閥塞的外周安裝了磁性體，在閥殼上安裝上磁傳感器，當閥塞移動到一方切換位置時，磁性體接近磁傳感器，該磁傳感器開，當移動到另一方切換位置時，磁性體遠離磁傳感器，該磁傳感器關，是利用磁傳感器的開、關來檢測閥塞的切換。
但是，上述現有的換向閥，是在閥塞到達行程終端時，使磁傳感器輸出開或關檢測信號的方式，所以，雖然可檢測在行程終端的閥塞位置，但是不能檢測行程中的閥塞位置。因此，當閥塞在行程中因某種異常而不能靈活規則地動作時，不能檢測其異常，不能在故障或事故發生前採取適當的對策，在維護、管理方面存在問題。
而且，上述磁傳感器，通常是在磁通密度超過一定值時開，在低於另一定值時關，所以，在閥塞的驅動行程中，當因磁性體的接近使磁通密度大於一定值時，即使閥塞到達行程終端前磁傳感器也開，反之，在閥塞的回覆行程中，當因磁性體的遠離而使磁通密度低於一定值時，在閥塞到達回復終端前磁傳感器也關。因此，例如在磁傳感器開或關的瞬間，當閥塞因某種原因停止在該位置時，從磁傳感器只輸出顯示「閥塞已完全切換」的開·關信號，而不能檢測其異常。
另外，上述的現有換向閥，由於在閥塞外周的作動流體流路中設置了磁性體，所以該磁性體與作動流體直接接觸，如果作動流體中含有水分、化學霧沫或金屬粉那樣的磁性體粒子等，則與它們接觸後該磁性體會生鏽、腐蝕，或吸附微細粒子，引起磁力減弱，從而導致檢測精度降低，或者因吸附微細粒子而導致閥部件的動作不靈活等。
本發明的目的是提供能檢測閥部件在全行程中的動作位置、具有位置檢測功能的換向閥。
本發明的另一目的是，在上述換向閥中，防止構成位置檢測機構的部件與作動流體接觸，排除該作動流體的影響，保持良好的位置檢測精度和動作穩定性。
為了實現上述目的，本發明的換向閥，其特徵是，使具有磁性刻度的檢測頭與閥部件同步地移動，並且把讀取上述磁性刻度的磁傳感器固定地設在閥殼部分上。
根據上述構造的本發明換向閥，通過讀取與閥部件一起移動的磁性刻度，從磁傳感器輸出脈衝狀的檢測信號，計數該信號，可檢測閥部件在全行程中的動作位置。因此，從各動作位置和動作時間的關係中，可判斷閥部件是否正常動作，可在故障或事故發生前採取適當的對策。
本發明中，上述檢測頭最好配設在位於閥部件端部的呼吸室那樣的、與流體流路隔開的位置。
這樣，可防止磁性刻度與作動流體直接接觸，即使作動流體中含有水分、化學霧沫或金屬粉那樣的磁性體粒子等，該磁性刻度也不會與它們接觸而生鏽、腐蝕或吸附磁性體粒子，防止因磁力減弱而導致位置檢測精度降低，防止因吸附了微細粒子而導致閥部件的動作失靈等。
根據本發明的一實施例，上述檢測頭的構造是在圓柱形基材的外面設有磁性刻度，該檢測頭同軸地安裝在上述閥部件的端部。
根據本發明的另一實施例，換向閥，在上述閥部件的至少一端側，具有藉助先導流體壓的作用而動作並切換該閥部件的活塞，該活塞和閥部件通過上述檢測頭相互相接。
圖1是表示本發明換向閥第1實施例的斷面圖。
圖2是圖1的要部放大圖。
圖3是表示閥塞和檢測頭的連接方法的要部斷面圖。
圖4是閥塞的整體立體圖。
圖5是表示本發明第2實施例的要部斷面圖。
圖6是表示磁傳感器的檢測信號的曲線圖。
圖7是將來自磁傳感器的檢測信號分割得到的脈衝信號圖。
下面，參照
實施例。
圖1表示本發明換向閥的第1實施例。圖中所示的換向閥，是用一個先導閥2切換主閥1的單先導式換向閥。
上述主閥1是5孔口閥，包含由非磁性體材料構成的閥殼4。該閥殼4由長方體形的第1部件4a、第2部件4b和第3部件4c構成。第2部件4b連接在第1部件4a的一端，兼作為安裝先導閥2用的連接器。第3部件4c連接在第1部件4a的另一端，起端蓋的作用。
在上述第1部件4a的上下任一面上，設有供給口P和2個排出口E1、E2，在另一面上設有2個輸出口A、B，在第1部件4a的內部，設有這些各孔口的沿軸線方向並排開口的閥孔5，在該閥孔5內收容著可滑動的流路切換用閥部件即閥塞6。
在上述閥塞6的外周設有若干個密封部件7，這些密封部件7把連接上述各孔口間的流路相互劃分開，在閥塞6的兩端部外周，分別設有端部密封部件8，該密封部件8將該閥塞6的端部所面臨的呼吸室9和一部分的流路之間阻斷。圖中10是使閥塞6的滑動穩定化的導環。
在第2部件4b和第3部件4c上，在閥塞6的兩端面臨的位置，分別形成活塞室11a、11b。形成在第2部件4b上的第1活塞室11a的直徑較大，大直徑的第1活塞12a可滑動地收容在其中。形成在第3部件4c上的第2活塞室11b的直徑較小，小直徑的第2活塞12b可滑動地收容在其中。這些活塞之中的第2活塞12b，與閥塞6的端面直接相接，而第1活塞12a通過檢測頭21與閥塞6的端面相接，上述檢測頭21構成位置檢測機構20的一部分。
在上述各活塞12a、12b的背面側、即與閥塞6相接面的相反側部分，分別形成第1先導壓力室13a和第2先導壓力室13b，各活塞12a、12b與閥塞6的端面之間，分別形成向外部開放的上述呼吸室9、9，這些壓力室13a、13b與呼吸室9、9之間，被安裝在活塞12a、12b外周的活塞密封墊15、15氣密地阻斷。
位於大直徑的第1活塞12a側的第1壓力室13a，藉助先導流路16a、16b，通過上述先導閥2和手動操作機構17與供給口P連通，位於小直徑的第2活塞12b側的第2壓力室13b，通過先導流路16c常時地與上述供給口P連通。
在上述先導閥2關閉的狀態，先導流體未供給第1壓力室13a時，第2活塞12b被供給到第2壓力室13b的先導流體壓推壓，所以，閥塞6如圖1所示地位於移動到左側的第1切換位置。從該狀態上述先導閥2成為開放時，流體供給到第1壓力室13a，由於2個活塞12a、12b的受壓面積差，作用在第1活塞12a上的流體壓作用力大於作用在第2活塞12b上的流體壓作用力，所以，閥塞6被該第1活塞12a推壓而移動到右側，成為第2切換位置。
上述手動操作機構17，通過壓下操作子17a使先導流路16a、16b彼此直接連接，使第1壓力室13a與供給口P連通，該操作狀態與先導閥2開放時相同。
上述先導閥2，是通過向螺線管通電而開閉先導流路的電磁操作式先導閥，其構造和作用與公知的先導閥相同，其具體說明從略。
在上述換向閥上，設有用於檢測閥塞6的動作位置的上述位置檢測機構20。該位置檢測機構20包括安裝在閥塞6上的檢測頭21和磁傳感器22，該磁傳感器22固定地安裝在閥殼4側的一定位置上，用於讀取檢測頭21上的磁性刻度23。
從圖2至圖4可知，上述檢測頭21的構造是在基材24的外面具有磁性刻度23。該磁性刻度23是以一定的間距(例如0．8mm間距)沿軸線方向交替地配置磁性部23a和非磁性部23b而構成的。在上述閥塞6端部的面臨呼吸室9的位置，用貫通該檢測頭21的接頭25將檢測頭21與閥塞6同軸地安裝著。上述基材24是與閥塞6的端部同徑或比其稍小直徑的圓筒形。
形成上述磁性刻度23時，可以採用由非磁性體構成的基材24，在其外面以一定間隔埋入磁性體。或者相反地，也可以採用由磁性體構成的基材24，在其外面以一定間隔埋設非磁性體。另外，在埋入上述磁性體或非磁性體時，可以將圖示的環狀物卷繞基材24全周地埋入，也可以把形成為短線狀物僅局部地埋入基材24外面的所需區域。
因此，把上述檢測頭21設置在面臨呼吸室9(該呼吸室9被端部密封部件8與作動流體的流路隔斷)的位置，可防止磁性刻度23與作動流體接觸，即使作動流體中含有水分或化學霧沫或金屬粉那樣的磁性體粒子等，該磁性刻度23也不會與它們接觸而生鏽、腐蝕或吸附磁性體粒子，可防止因磁力減弱而導致檢測精度降低，也防止因吸附微細粒子而導致閥塞6的動作不靈活。
上述磁傳感器22在形成於閥殼4的第1部件4a的收容室26內，接近磁性刻度23地安裝著，這樣可在閥塞6的全行程中檢測檢測頭21上的磁性刻度23。這時，也可以使上述收容室26的前端，在比端部密封部件8靠近呼吸室9側的位置朝閥孔5開口，使磁傳感器22與磁性刻度23直接相對。這樣，即使使收容室26在與呼吸室9相通的位置朝閥孔5內開口，作動流體也不會洩漏。
上述磁傳感器22，最好採用以磁力使電阻值變化的磁阻元件，該磁傳感器通過導線22a與信號處理電路27連接。該信號處理電路27包含放大電路和分割電路等，用下述原理檢測閥塞的位置。上述放大電路將來自磁傳感器22的讀取信號放大。上述分割電路分割放大了的信號，作為脈衝信號輸出。另外，該信號處理電路27如圖所示，可安裝在閥殼4上的適當位置。
即，上述磁傳感器22讀取與閥塞6一起移動的磁性刻度23後，從該磁傳感器22輸出具有圖6所示sin／cos波形的A相和B相這樣2相信號。這些波形的1個周期相當於磁性刻度23的1個間距。
上述信號被送到信號處理電路並被放大電路放大後，被分割電路分成若干，向圖未示控制器輸出圖7所示那樣的脈衝信號。用計數器計數該脈衝，可檢測出閥塞的動作位置。
例如，磁性刻度23用0．8mm間距刻度時，把來自磁傳感器22的信號放大並分割為1／8後，0．1mm／脈衝的90度相位差脈衝信號被輸出，所以，可用0．1mm的分解能檢測閥塞的位置。另外，把信號分割為1／20時，則可用0．04mm這樣的高分解能檢測閥塞的位置。
因此，把閥塞6正常動作時的動作時間與各動作位置的關係等、自動控制或維護管理等所需的數據，預先輸入到控制器內，將檢測結果與這些數據相比，可以判斷閥塞6的動作是否正常，這樣，在故障前檢測其先兆，可採取預防措施，可防止因故障或事故等引起機器長時間停止運轉。
另外，檢測出的閥塞6的動作位置及動作時間等，可在顯示裝置上用數值或曲線等顯示。
圖5表示本發明的第2實施例。該第2實施例與上述第1實施例的不同點是，在第1實施例中，是把磁傳感器22安裝在閥殼4的第1部件4a上。而該第2實施例中，是把傳感器安裝用的專用第4部件4b設在第1部件4a與第2部件4b之間，把磁傳感器22安裝在該第4部件4d上。
上述以外的構造和作用與第1實施例相同，其說明從略。
上述各實施例中，以閥塞作為閥部件作了說明。但閥部件並不限於該閥塞。例如也可以是提升式的閥部件。只要是至少在一端部具有在閥孔內滑動的滑動部和呼吸室、在該滑動部上具有把呼吸室與流體流路之間阻斷的端部密封部件者，均能適用本發明。
另外，關於換向閥的形式，不限於實施例中那樣的單先導式換向閥，也可以是雙先導式換向閥，或者是閥塞被電磁或機械驅動機構直接驅動的直動式換向閥。
如上所述，根據本發明，通過設置與閥部件同步移動的磁性刻度和讀取該磁性刻度的磁傳感器，可檢測閥部件全行程中的動作位置。
另外，由於把上述磁性刻度設置在與作動流體的流路隔開的部位，所以可防止該磁性刻度與作動流體接觸，即使作動流體中含有水分、化學霧沫或金屬粉那樣的磁性體粒子，該磁性刻度也不會生鏽、腐蝕或吸附磁性體粒子等，可保持良好的位置檢測精度和動作穩定性。
權利要求
1．具有位置檢測功能的換向閥，其特徵在於具有多個孔口；上述各孔口開口的閥孔；具有上述孔口和閥孔的閥殼；可滑動地收容在上述閥孔內的流體流路切換用閥部件；用於驅動上述閥部件的驅動機構；具有交替地配置著磁性部和非磁性部的磁性刻度、並且與上述閥部件同步移動的檢測頭；設在與上述檢測頭對應的閥殼部分上、用於讀取該檢測頭的磁性刻度的磁傳感器。
2．如權利要求1所述的換向閥，其特徵在於，上述檢測頭配設在與流體流路隔開的位置。
3．如權利要求1或2所述的換向閥，其特徵在於，上述檢測頭的構造是在圓柱形基材的外面設有磁性刻度，該檢測頭同軸地安裝在上述閥部件的端部。
4．如權利要求2所述的換向閥，其特徵在於，與上述流體流路隔開的檢測頭的設置部位，是形成在上述閥部件的端部所面臨的位置的呼吸室，上述檢測頭的構造是在圓柱形基材的外面設有磁性刻度，該檢測頭同軸地安裝在面臨閥部件的端部的上述呼吸室的位置。
5．如權利要求3或4所述的換向閥，其特徵在於，該換向閥在上述閥部件的至少一端側，具有藉助先導流體壓的作用而動作並切換該閥部件的活塞，該活塞和閥部件通過上述檢測頭相互相接。
全文摘要
本發明提供具有位置檢測功能的換向閥,該換向閥可檢測閥部件全行程中的動作位置。檢測頭21具有由磁性部23a和非磁性部23b構成的磁性刻度23,把該檢測頭21安裝在閥塞6的端部,把讀取上述磁性刻度23的磁傳感器22設置在與該磁性刻度23相向的閥殼4部分的固定位置上。
文檔編號F16K31/126GK1280260SQ00120489
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月12日 優先權日1999年7月12日
發明者林文也, 石川誠 申請人:速睦喜股份有限公司