CN1141396A - 流体压力作动器的驱动回路 - Google Patents

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Abstract

一种流体压力作动器的驱动回路，该驱动回路11由压缩机2、与该压缩机2的吸入口2b连接的低压气缸13、与输出口2a连接的高压气罐12、用于将该高压气罐12内的压缩气体供给作动器5的高压流路17、以及用于将从作动器5的排出气体回收至低压气罐13中的低压流路18构成闭式回路。采用本发明，可使从作动器5排出的压缩气体循环地再使用。

Description

流体压力作动器的驱动回路
本发明涉及利用空气等的压缩气体驱动气缸等的流体压力作动器的驱动回路，更详细地说，是涉及根据放出方式不耗费压缩气体的省能量型的驱动回路。
图2表示公知的流体压力作动器的驱动回路的一例，该驱动回路1具有压缩空气的压缩机2、与该压缩机的输出口2a连接的贮存压缩气体用的贮气罐3、换向阀7、连接上述贮气罐3和换向阀7的供给口P的流路6；压缩机2的吸气口2b，通过吸气过滤器4与外界大气连通，换向阀7的输出口A和B通过输出流路6a和6b分别与作为流体压力作动器一个例子的流体压力气缸5的压力腔5a和5b连通，在输出流路6a和6b中，设置并列设有单向阀和可变节流阀的速度控制器8，8。
上述换向阀7具有供给口P、输出口A和B及排出口R、电磁线圈7a，7b，它是作为PAB接合的三位五通阀而构成的。该换向阀7，在电磁线圈7a和7b的励磁都消除的中间位置上，供给口P与输出口A和B连通，当电磁线圈7a励磁时，供给口P与输出口A以及输出口B与排出口R连通，当电磁线圈7b励磁时，供给口P与输出口B以及输出口A与排出口R连通。
图2中的符号M为驱动压缩机2的电机，符号9为与排出口R连接的消音器。
上述的驱动回路1，当电磁线圈7a和7b的励磁都消除，换向阀7位于图示的中间位置时，由电机M驱动压缩机2之后，通过吸气过滤器4从压缩机2的吸气口2b吸入的外界大气由压缩机2压缩，流入贮气罐3中；流入贮气罐3中的空气通过流路6、换向阀7的供给口P及输出口A和B、输出流路6a和6b供给至流体压力气缸5的压力腔5a和5b中。
在这种情况下，由于压力腔5a和5b的空气压力相等，流体压力气缸5停止在所希望的位置上。
当通过电磁线圈7a的励磁，使供给口P与输出口A，输出口B与排出口R分别连通时，压力腔5b的空气由排出口R通过消音器9向外部排出，与此同时，由于贮气罐3的压缩空气供给至压力腔5a中，则活塞和活塞杆在图中向左运动，其速度由空气排出侧的速度控制器8的可变节流阀来控制。
当使电磁线圈7b励磁，同时消除电磁线圈7a的励磁时，由于供给口P与输出口B连通，并且输出口A与排出口R连通，则活塞和活塞杆在图中向右运动，其速度由空气排出侧的速度控制器8的可变节流阀来控制。
但是，上述公知的驱动回路1，由于要将从流体压力作动器5排出的压缩空气每次都从换向阀7的排出口R向外部放出，压缩空气的消耗量大，能量大量消耗，存在着消耗动力大的问题。另外，由于在放出的空气中含有冷凝水或油雾，尘埃等，当将这种空气放出至外部时，会使工作环境受到污染，这也是问题。
本发明的主要课题在于提供一种驱动回路，该驱动回路通过使从流体压力作动器排出的压缩气体不放出至外部，而循环再使用，可消除压缩气体的不必要的消耗，减少动力消耗，同时可以防止伴随气体放出而环境污染。
本发明的另一课题在于提供与流体压力作动器的自动运转相适应的驱动回路。
本发明再一个课题在于提供管道安装工作容易的流体压力作动器的驱动回路。
为了解决上述课题，本发明提供了一种流体压力作动器的驱动回路，其特征在于：具有用于压缩气体的压缩机、通过第1换向阀可以切换地与上述压缩机的吸入口连接的气体源和低压气罐、与上述压缩机的输出口连接的、贮存由该压缩机压缩的气体的高压气罐、用于将上述高压气罐内的压缩气体供给作动器的高压流路、用于将上述作动器排出的排出气体回收至低压气罐中的低压流路、以及使上述高压流路和低压流路与上述作动器连接的第2换向阀。
根据本发明的具体构成方式，上述高压气罐和低压气罐具有除去气体中的水份的除湿功能和除去尘埃或油雾等异物的过滤器功能。
根据本发明的最佳的具体结构方式，在上述高压流路和低压流路之间连接着将高压气罐内的压缩气体减压至设定压力并且供给至低压气罐的减压阀。在这种情况下，希望上述低压气罐具有压力开关，该压力开关在该低压气罐内的压力达到由减压阀调定的设定压力时，使第1换向阀切换，并使压缩机的吸入口离开气体源与低压气罐连接。
本发明的驱动回路最好通过将各构成零部件组装在一个箱体内而单元化。
在具有上述结构的本发明的驱动回路中，在从气体源或低压气罐吸入至压缩机中的气体被压缩机压缩，并贮存在高压气罐中之后，通过高压流路和第2换向阀供给到流体压力作动器，以驱动该流体压力作动器。一方面，从该流体压力作动器排出的气体通过第2换向阀和低压流路流入低压气罐中，由于再次被压缩机吸入和压缩，不会排放至外部，而可以循环地再使用。
因此，本发明的驱动回路，由于没有压缩气体的不必要的消耗，是非常节省能量的，另外，由于污染的气体不放出至外部，不会污染工作环境。
另外，在本发明中，通过将减压阀连接在高压流路和低压流路之间，作为运转的准备阶段，可以预先将压缩气体充满包含高压气罐和低压气罐的整个驱动回路，构成闭式回路，可以从这个状态开始流体压力作动器的运转。即，当开始用第1换向阀使气体源与压缩机连接，由压缩机压缩从该气体源输入的气体，并供给高压气罐和高压流路，这样，该高压流路中的压缩气体被减压阀减压至设定压力后，流入低压流路和低压气罐，充满整个驱动回路。当上述低压气罐达到设定压力时，由第1换向阀使该低压气罐与压缩机连接，形成闭式回路，流体压力作动器的运转从这个状态开始。上述第1换向阀的切换是由与低压气罐连接的压力开关自动进行的。
这样，利用本发明的驱动回路，可以高效自动地使流体压力作动器运转。
再者，本发明的驱动回路，由于通过将各构成零件组装在一个箱体内而实现单元化，在设置时，只需在第2换向阀和流体压力作动器之间进行外部管路安装即可，由于不需要安装其他的管路，因此安装管路的工作非常简单。
对附图简单说明如下：
图1为表示有关本发明的驱动回路的一个实施例的构成图。
图2为公知的驱动回路的构成图。
下面，对本发明进行详细的说明。
图1所示为本发明的驱动回路的一个实施例，这个驱动回路11具有用于压缩空气的压缩机2、与该压缩机2的输出口2a连接并且贮存由该压缩机压缩的空气的高压气罐12、通过第1换向阀14可以切换地与上述压缩机2的吸入口2b连接的气体源(大气)4和低压气罐13、用于将上述高压气罐12内的压缩空气供给流体压力气缸5的高压流路17、用于将从上述流体压力气缸5排出的压缩空气回收到低压气罐13中的低压流路18和用于将这些高压流路17和低压流路18与上述流体压力气缸5连接的第2换向阀15，具有减压阀20的连通流路19连接在上述高压流路7和低压流路18之间。
在上述高压气罐12和低压气罐13中，哪一个都可在其内部设有从空气中除去水分的除湿机器和除去空气中的冷凝水或油雾、尘埃等异物的过滤器机器中的一个或两个。
另外，在上述低压流路18上，在比与上述连通流路19的连通部分更靠近第2换向阀15的位置上设置了速度控制器8。
上述的第1换向阀14具有供给口14P，吸气口14R和输出口14A，它是作为通过电磁线圈14a的通与断来使输出口14A转换连通吸气口14R和供给口14P的常开型的三通电磁阀而构成的，上述供给口14P与低压气罐13，吸气口14R通过过滤器4a与气体源4，输出口14A与压缩机2的吸入口2b分别连接。
上述第2换向阀15具有与高压流路17连接的供给口P、与输出流路6a和6b连接的输出口A和B、与低压流路18连接的排出口R及电磁线圈(ソレノイド)15a和15b，它是作为PAB接合的三位置五通阀而构成的。该第2换向阀15，当电磁线圈15a和15b都断开时，处于图1的中间位置，供给口P与输出口A和B连通，与此同时，排出口R关闭，通过使电磁线圈15a或15b接通，可使输出口A和B与供给口P或排出口R连通。
图1中的符号M为驱动压缩机2的定速或速度可变的电机。符号22为压力开关，当检测出低压气罐13的压力上升至设定压力时，使电磁线圈14a励磁，使第1换向阀14的供给口14P与输出口14A连通。
为了使高压侧的空气压力大致保持一定，在高压气罐12中设置压力开关23，在该高压气罐12内的空气压力降低到一定的压力以下的情况下，最好利用这个压力开关23使电机M接通。
再者，在图1中，标以与图2同样符号的零部件具有与图2中所示零部件相同的结构和作用。
上述驱动回路11构成，最好是通过将整体组装在一个箱体中而实现单元化，安装在希望的位置，并与流体压力气缸5连接。其结果，不但操纵容易，而且当设置时的管路安装，因为只要在连接第2换向阀15和流体压力气缸5的输出流路6a和6b上进行即可，因此，作业非常简单。
下面，说明上述实施例的驱动回路11的动作。
(运转准备)
在上述第1换向阀14和第2换向阀15都处在断开的状态时，第1换向阀14的输出口14A与吸气口14R连通，与此同时，第2换向阀15的供给口P与输出口A和B连通，而且当压缩机2停止工作时，高压流路17和低压流路18及连通流路19均为大气压力。
当利用电机M，从上述状态驱动上述压缩机2时，该压缩机2通过过滤器4a和第1换向阀14，吸入外界空气，并将空气压缩。由该压缩机2压缩的空气贮存在高压气罐12中，在该高压气罐12内，其压力的波动被吸收，并在除去了冷凝水或油雾、尘埃等异物之后，通过高压流路17、第2换向阀15的供给口P、输出口A和B以及输出流路6a和6b供给至流体压力气缸5的二个压力腔5a和5b中。
在这种情况下，由于上述流体压力气缸5的压力腔5a和5b的空气压力相等，该流体压力气缸5停止在所希望的位置上。
另外，高压流路17内的压缩空气由连通流路19中的减压阀20减压至设定压力(例如，3公斤力/厘米2)，并从低压流路18流入低压气罐13，且贮存在该气罐13中，与此同时，在该气罐中，消除波动、除去冷凝水、润滑油雾和尘埃等。
当上述低压气罐13内的压力达到上述减压阀20决定的设定压力时，压力开关22输出信号，使第1换向阀14的电磁线圈14a励磁，该第1换向阀14切换至图示的位置，供给口P和输出口14A连通，低压气罐13与压缩机2的吸入口2b连接，这样，运转准备完毕。
(作动器的运转)
当利用设在图中没有示出的操作板上的操纵开关，使第2换向阀15的电磁线圈15a励磁时，该换向阀15的输出口A与供给口P连通，与此同时，输出口B与排出口R连通，高压气罐12的压缩空气从输出流路6a供给至压力腔5a，同时，由于压力腔5b的空气通过输出流路6b和低压流路18流入低压气罐13，流体压力气缸5在图中向左运动。在这种情况下，活塞和活塞杆的移动速度可以通过由速度控制器8的可变节流阀调节排气流量来进行调整。
其次，当在消除上述第2换向阀15的电磁线圈5a的励磁的同时，使电磁线圈15b励磁，这样供给口P与输出口B连通，输出口A与排出口R连通，由此压缩空气从高压流路17供给至压力腔5b，压力腔5a的空气通过低压流路18排出至低压气罐13，流体压力气缸5在图中向右运动。
因此，利用上述第2换向阀15的切换，流体压力气缸5可以往复运动。
当把电磁线圈15a和15b的励磁都消除时，由于第2换向阀15回复至中间位置，压力腔5a和5b的空气压力相同，流体压力气缸5停止工作。
在上述结构的驱动回路中，由于流体压力气缸5的往复运动，从压力腔5a和5b中交替排出的压缩空气不放出至外部，而是通过低压流路18，在略微低压化的状态下回收至低压气罐13中，再从吸入口2b吸入压缩机2中进行压缩，由此来循环地再利用。
因此，与将排出空气向外部放出消耗掉的以往结构比较，可使电机消耗的动力大约为一半。其结果，可以达到省能源的目的，同时还可以选用小型而价格便宜的压缩机2和电机M。另外，由于排出空气不向外部放出，可以防止伴随放出而产生噪声，而且不会造成由排出空气中含有的水分或冷凝水，油雾，尘埃等引起的工作环境污染。
上述实施例的第1换向阀14和第2换向阀15都是电磁线圈驱动的电磁阀，但本发明的换向阀14、15不仅仅限于这种电磁阀，例如也可以用空气压力或其他的机械的操纵力进行切换的装置。
另外，关于第2换向阀15，可以采用ABR连接来代替PAB连接，或者可以采用三通或四通阀。
再者，驱动上述压缩机2的装置不仅仅限于定速或速度可变的电机，也可以用其他原动机来驱动。
此外，在本发明的驱动回路中，驱动的流体压力作动器不只是限于上述的气缸，也可以是其他的作动器，再者，作为驱动介质，也可以不用上述的压缩空气，而用其他的气体。
由以上的说明可知，本发明的驱动回路，由于从流体压力作动器排出的压缩空气不向外部排出，而是回收至低压气罐并再利用，因此能量消耗量极少，不会由于排出含有异物的气体而造成环境污染。
另外，由于与流体压力作动器的自动运转相适应，在设置作动器时，可以只在第2换向阀和流体压力作动器之间进行外部管路的安装、因此安装管路的作业也非常简单。

Claims (5)

1.一种流体压力作动器的驱动回路，其特征在于包含：用于压缩气体的压缩气机；通过第1换向阀可以切换地与上述压缩机的吸入口连接的气体源和低压气罐；与上述压缩机的输出口连接，并贮存由该压缩机压缩的气体的高压气罐；用于将上述高压气罐内的压缩气体供给至作动器的高压流路；用于将从上述作动器排出的排出气体回收在低压气罐中的低压流路；以及用于使上述高压流路和低压流路与上述作动器连接的第2换向阀。
2.如权利要求1所述的驱动回路，其特征在于：上述高压气罐和低压气罐具有除去气体中的水份的除湿功能和除去尘埃或油雾等异物的过滤器功能。
3.如权利要求1或2中所述的驱动回路，其特征在于：在上述高压流路和低压流路之间，连接着使高压气罐内的压缩气体减压至设定压力，并供给至低压气罐的减压阀。
4.如权利要求3所述的驱动回路，其特征在于：上述低压气罐具有压力开关，当该低压气罐内的压力变为由减压阀调定的设定压力时，该压力开关切换第1换向阀，使压缩机的吸入口从气体源脱离并与低压气罐连接。
5.如权利要求3中所述的驱动回路，其特征在于：通过将除作动器以外的各个构成零部件组装在一个箱体内而成为单元化的产品。
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