JP2003054836A - 圧縮流体の増圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小型且つ安価で、省エネも可能な圧縮
流体の増圧装置を提供する。 【解決手段】 シリンダ１８内を仕切って形成される複
数のシリンダ室２３ａ，２３ｂにピストンロッド２０で
連結されたピストン１９ａ，１９ｂを各々挿入し、各シ
リンダ室に圧縮流体を導入する複数の入口２５ａ，２５
ｂと、最もシリンダ他端側に位置するシリンダ室２３ｂ
から流体を排出する出口２７とを設けた増圧シリンダ１
７を備える。増圧シリンダ１７は、供給圧より高圧の圧
縮流体が要求されるときに、複数のピストン１９ａ，１
９ｂに同一の供給圧を作用させ、その倍力効果により高
圧の圧縮流体を得る。エアタンクを必要としないので小
型となり、高圧要求時のみ作動するので無駄なエネルギ
を必要とせず、省エネが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮流体の増圧装置
に係り、特に、紡糸巻取機への適用に好適な圧縮流体の
増圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紡糸巻取機においては、並列された複数
のボビンに挿通されてこれらボビンを中心側から同時に
且つ一斉に把持又は解放する長軸状のボビンホルダが設
けられる。このボビンホルダはボビンを回転駆動するた
めの回転軸でもあり、巻取作業時には全てのボビンを一
括把持してそれらを回転させる。またボビン交換作業時
にはボビンの回転を停止させ、全てのボビンを同時解放
する。これによってボビンの取り外し、交換が可能にな
る（実開平２−３１２７２号公報等参照）。

【０００３】ボビンホルダを把持又は解放状態にするた
めに、ボビンホルダの内部にエアシリンダが設けられ、
このエアシリンダのピストンはバネにより常時把持側に
付勢され、これによりボビンホルダは通常把持状態とな
る。そしてエアシリンダに外部から圧縮エアが供給され
ると、ピストンがバネ力に抗じて解放側に移動し、ボビ
ンホルダは解放状態となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高速巻取り
を行おうとした場合充分なボビン把持力が必要で、その
ためにはバネの力を強化しなければならない。しかしこ
うすると、バネ力に対抗するための高い空気圧も必要と
なる。

【０００５】この場合、工場の汎用圧縮エア自体の圧力
を高めるのは現実的ではない。そこで実開平２−３１２
７２号公報では、その汎用圧縮エアを増圧弁によって増
圧し、ボビンホルダのエアシリンダに供給するようにし
ている。しかし、この増圧弁は圧縮空気を増圧して一旦
エアタンクに蓄圧し、エアタンクからエアシリンダへの
圧力供給によりタンク圧力が低下した場合は再度エアタ
ンクに圧力を補充するというものである。このため、か
かる増圧弁はエアタンクを備えた比較的大型のものとな
っており、広い設置スペースが必要になると共に、価格
も比較的高価であるという問題がある。

【０００６】また、エアタンクへの圧力補充のためボビ
ン把持状態のときも増圧弁は作動しているが、エアシリ
ンダを作動させるのはボビンを解放させるときだけであ
り、本来増圧弁の作動時間もこの解放時間の間だけで良
いはずである。従って従来の増圧弁は必要以上に長時間
作動状態となるもので、省エネの観点からも好ましくな
かった。

【０００７】そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案
され、その目的は、比較的小型且つ安価で、省エネも可
能な圧縮流体の増圧装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、供給源から供
給される所定圧力の圧縮流体を増圧して供給先に供給す
る圧縮流体の増圧装置であって、シリンダ内を仕切って
形成される複数のシリンダ室と、各シリンダ室に各々挿
入される複数のピストンと、これらピストン同士を連結
するピストンロッドと、各ピストンのシリンダ一端側に
臨む各押圧面に圧縮流体の圧力が作用するよう各シリン
ダ室毎に圧縮流体を導入する複数の入口と、その圧力作
用によって移動されたピストン群により圧縮された最も
シリンダ他端側に位置するシリンダ室の流体を供給先に
向けて排出するための出口とを含む増圧シリンダを備え
たものである。

【０００９】この増圧シリンダは、供給圧より高圧の圧
縮流体が要求されるときに、複数のピストンに同一の供
給圧を作用させ、その倍力効果により高圧の圧縮流体を
得るようにしている。エアタンクを必要としないので小
型となり、高圧要求時のみ作動するので無駄なエネルギ
を必要とせず、省エネが可能になる。

【００１０】ここで、上記シリンダ室と、上記ピストン
と、上記入口との数が二つであり、上記シリンダ室がシ
リンダ一端側に位置する第一シリンダ室とシリンダ他端
側に位置する第二シリンダ室とからなり、上記ピストン
が上記第一シリンダ室に挿入される第一ピストンと上記
第二シリンダ室に挿入される第二ピストンとからなり、
上記入口が上記第一シリンダ室に開口される第一入口と
上記第二シリンダ室に開口される第二入口とからなって
もよい。この場合、上記供給源及び上記第一入口を結ぶ
ための第一管路と、上記供給源及び上記第二入口を結ぶ
ための第二管路と、上記第一管路に設けられた第一電磁
弁と、上記出口及び上記供給先を結ぶための第三管路
と、上記供給源及び上記第三管路を結ぶための第四管路
と、上記第四管路に設けられたチェック弁と、上記第三
管路において上記第四管路との合流部と上記供給先との
間に設けられた第二電磁弁とをさらに備えてもよい。

【００１１】また、上記供給先が、紡糸巻取機のボビン
ホルダを把持又は解放状態にするための流体シリンダで
あってもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１３】図４に示すように、本実施形態に係る紡糸
巻取機１においては、回転制御式モータ（図示せず）に
よって長軸状のボビンホルダ２が直接駆動されるように
なっている。

【００１４】図５に示すように、ボビンホルダ２は、上
記モータに連結された回転筒３の外周に、変形し易い断
面形状のゴムリング４及び押動リング５を各複数個交互
に挿通し、また、回転筒３の先端部外周にキャップ状部
材６を挿通し、キャップ状部材６の端面でゴムリング４
及び押動リング５の端面を次々と押圧できるようになっ
ている。回転筒３内にはエアシリンダ７（流体シリン
ダ）が設けられ、エアシリンダ７のピストン８とキャッ
プ状部材６とがピストンロッド９により互いに固定され
る。ピストンロッド９の外周にピストン８を常時把持側
（図中右側）に付勢するためのバネ、ここでは複数の皿
バネ１０が設けられる。また回転筒３の内部にはエアシ
リンダ７に連通するエア通路１１が設けられ、エア通路
１１からエアシリンダ７内に導入される圧縮エア（圧縮
流体）によりピストン８が押され、皿バネ１０の力に対
抗してピストン８が解放側（図中左側）に移動できる。
ゴムリング４及び押動リング５の外周に複数のボビンが
軸方向に並列して挿通される。図ではボビンのうち芯を
なす紙管１２のみを示す。

【００１５】巻取作業時、ボビンホルダ２を把持状態
（チャック状態）にするときは、エアシリンダ７に圧縮
流体を供給せずエアシリンダ７を非作動状態にすると共
に、皿バネ１０によってピストン８を把持側に押圧し、
これによってピストンロッド９を介してキャップ状部材
６を把持側に押圧する。するとゴムリング４及び押動リ
ング５が次々と押圧され、このうちゴムリング４が変形
して回転筒３の外周面と紙管１２の内周面とに密着す
る。これにより回転筒３とボビンとが互いに連結された
状態となり、回転筒３の回転によりボビンが回転駆動さ
れる。

【００１６】一方、ボビンの交換作業時、ボビンホルダ
２を解放状態（レリーズ状態）にするときは、回転筒３
の回転を停止し、エアシリンダ７に圧縮エアを供給して
エアシリンダ７を作動状態にする。すると皿バネ１０の
力に抗じてピストン８が解放側に移動し、これによって
ピストンロッド９を介してキャップ状部材６も解放側に
移動する。するとゴムリング４及び押動リング５に付加
されていた押圧力が解放され、ゴムリング４が元の形状
に復帰する。これによって回転筒３とボビンとの連結が
解除され、回転筒３からボビンを取り外すことができ
る。

【００１７】このように、エアシリンダ７が圧縮流体の
供給先となり、エアシリンダ７に圧縮流体を供給すれば
ボビンホルダ２が解放状態となり、エアシリンダ７から
圧縮流体を排出すればボビンホルダ２が把持状態とな
る。

【００１８】ここで、巻取速度を高速にした場合など、
強い把持力を必要とする場合には皿バネ１０の力を増大
し、これに伴ってエアシリンダ７に供給する圧力も高め
なければならない。そこで、本実施形態では以下のよう
な増圧装置が設けられている。

【００１９】図４に示すように、紡糸巻取機１が設置さ
れる工場に、図示しない汎用圧縮エアの供給源が設置さ
れ、この供給源から圧縮エアが主供給管路１２によって
紡糸巻取機１付近まで送られ、さらに巻取機導入管路１
３によって紡糸巻取機１に導入される。導入された圧縮
エアはヘッダ１４に入り、用途別の管路に分岐される。
このうち一つの管路１５がボビンホルダ２のエア通路１
１及びエアシリンダ７に接続される。この管路１５の途
中に増圧装置１６が設けられる。この増圧装置１６はボ
ビンホルダ２の外部、特に紡糸巻取機１のケーシングの
内部に設けられる。

【００２０】図３に示すように、増圧装置１６は、供給
源から供給される圧力Ｐ１の圧縮エアを増圧し、圧力Ｐ
２として、供給先であるボビンホルダ２のエアシリンダ
７に供給するものである。そして増圧装置１６は特に、
従来の増圧弁に比べ大変簡易な構成である増圧シリンダ
１７を備えている。

【００２１】図１及び図２に示すように、増圧シリンダ
１７は、長円筒状のシリンダ１８と二つのピストン１９
ａ，１９ｂとピストンロッド２０とを備える。シリンダ
１８の一端側（図１の右側）と他端側（図１の左側）と
の開放端は、それぞれ四角形状の第一端板２１ａと第二
端板２１ｂとで閉止される。シリンダ１８の内部は、そ
の長手方向の中間に位置される仕切壁２２によって二室
に等しく仕切られ、一端側に第一シリンダ室２３ａ、他
端側に第二シリンダ室２３ｂが形成される。

【００２２】第一シリンダ室２３ａ及び第二シリンダ室
２３ｂにはそれぞれ第一ピストン１９ａ及び第二ピスト
ン１９ｂが摺動自在に挿入される。これら第一ピストン
１９ａ及び第二ピストン１９ｂはピストンロッド２０に
よって連結され、互いにシリンダ軸方向にシリンダ長の
半分程度離間される。これら第一ピストン１９ａ及び第
二ピストン１９ｂはそれぞれ対応する第一シリンダ室２
３ａ及び第二シリンダ室２３ｂ内を同時に、且つ全スト
ローク長に亘ってストロークすることができる。ピスト
ンロッド２０はその両端部が第一ピストン１９ａ及び第
二ピストン１９ｂの中心部に同軸に固定され、且つ仕切
壁２２の中心部の挿通穴２４に摺動自在に挿通される。

【００２３】第一シリンダ室２３ａ及び第二シリンダ室
２３ｂの一端側の端部をなす第一端板２１ａ及び仕切壁
２２に、それぞれ第一シリンダ室２３ａ及び第二シリン
ダ室２３ｂに圧縮エアを導入するための第一入口２５ａ
及び第二入口２５ｂが設けられる。これら第一入口２５
ａ及び第二入口２５ｂから導入された圧縮エアは、第一
ピストン１９ａ及び第二ピストン１９ｂのシリンダ一端
側に臨む第一押圧面２６ａ及び第二押圧面２６ｂに作用
し、第一ピストン１９ａ及び第二ピストン１９ｂを他端
側に押圧移動させる。

【００２４】第二シリンダ室２３ｂの他端側の端部をな
す第二端板２１ｂに、両ピストンの移動により圧縮され
た第二シリンダ室２３ｂのエアを排出するための出口２
７が設けられる。即ち、出口２７は、第二ピストン１９
ｂの他端側に位置する第二シリンダ室２３ｂのエアを排
出するためのものである。

【００２５】第一入口２５ａ、第二入口２５ｂ及び出口
２７には、後述する管路をなす配管を接続させるための
管継手２８が設けられる。本実施形態で配管は空圧用ビ
ニルホースであり、管継手２８はホースニップルであ
る。一方、仕切壁２２には、第一ピストン１９ａの他端
側に位置する第一シリンダ室２３ａを大気開放し、外部
と呼吸させるための給排気口２９が設けられる。給排気
口２９にはフィルタを兼用したサイレンサ３０が設けら
れる。なお、各摺動部及びシール箇所に適宜シール部材
３１が配設され、第一端板２１ａ及び第二端板２１ｂに
増圧シリンダ１７の固定に用いるボルト穴４０が一対ず
つ設けられる。

【００２６】図３に示すように、上流側の管路１５ａと
第一入口２５ａ及び第二入口２５ｂとが第一管路３２ａ
及び第二管路３２ｂで結ばれ、第一管路３２ａには第一
電磁弁３３が設けられる。一方、下流側の管路１５ｂと
出口２７とが第三管路３４で結ばれる。上流側の管路１
５ａと第三管路３４とが第四管路３５で結ばれ、第四管
路３５にはチェック弁３６が設けられる。チェック弁３
６は上流側から下流側に向かう圧縮エアの流れのみを許
容し、逆方向の流れを禁止する。第三管路３４及び第四
管路３５の合流部３７と、下流側の管路１５ｂとの間に
第二電磁弁３８が設けられる。

【００２７】さて、本実施形態におけるボビンホルダ２
の把持・解放は以下のようにして行う。なお第一ピスト
ン１９ａの一端側に位置する第一シリンダ室２３ａを
「第一押圧室Ｒ１１」、第一ピストン１９ａの他端側に
位置する第一シリンダ室２３ａを「第一被押圧室Ｒ１
２」、第二ピストン１９ｂの一端側に位置する第二シリ
ンダ室２３ｂを「第二押圧室Ｒ２１」、第二ピストン１
９ｂの他端側に位置する第二シリンダ室２３ｂを「第二
被押圧室Ｒ２２」とする。

【００２８】図１及び図３に示すのは通常の把持状態で
あり、このとき第一電磁弁３３及び第二電磁弁３８は両
方OFFである。こうなると第二電磁弁３８により第三管
路３４が閉とされ、ボビンホルダ２のエアシリンダ７が
大気開放されてボビンホルダ２が把持状態となる。また
第一電磁弁３３により第一管路３２ａが閉とされ、第一
押圧室Ｒ１１が大気開放される。第一被押圧室Ｒ１２も
給排気口２９により大気開放されるため、結局第一ピス
トン１９ａは何等力を受けずフリーとなる。

【００２９】一方、第二押圧室Ｒ２１には第二管路３２
ｂを通じて圧力Ｐ１の圧縮エアが常時導入される。また
第二被押圧室Ｒ２２の圧力がＰ１以下ならばチェック弁
３６が開き、第四管路３５及び第三管路３４を通じて圧
力Ｐ１の圧縮エアが第二被押圧室Ｒ２２に導入される。
結局、第二押圧室Ｒ２１と第二被押圧室Ｒ２２とは両方
圧力Ｐ１となり、第二ピストン１９ｂは両側から等しい
圧力Ｐ１を受けてバランス状態となる。

【００３０】次に、ボビンホルダ２を解放したいとき
は、第一電磁弁３３及び第二電磁弁３８を両方同時にON
する。すると第一電磁弁３３により第一管路３２ａが開
とされ、第一押圧室Ｒ１１に圧力Ｐ１の圧縮エアが導入
される。第二押圧室Ｒ２１には元々圧縮エアが導入され
ているため、結局、第一ピストン１９ａ及び第二ピスト
ン１９ｂの第一押圧面２６ａ及び第二押圧面２６ｂがそ
れぞれ圧力Ｐ１を受けて押圧される。この押圧側の力は
第一押圧面２６ａ及び第二押圧面２６ｂの受圧面積の和
に圧力Ｐ１を乗じた値となる。前述の把持状態に比べ、
第一ピストン１９ａの第一押圧面２６ａが圧力を受ける
分押圧側の力が大きくなり、第一ピストン１９ａ及び第
二ピストン１９ｂは第二被押圧室Ｒ２２の圧力Ｐ１に抗
じて他端側に移動する。

【００３１】この移動によりＰ１であった第二被押圧室
Ｒ２２の圧力が増圧され、Ｐ１より高い圧力Ｐ２とな
る。するとチェック弁３６の下流側が上流側より高圧と
なるので、チェック弁３６が閉となり、以降第二被押圧
室Ｒ２２への圧力Ｐ１の供給が断たれる。第二電磁弁３
８は第三管路３４を開とし、これにより第二被押圧室Ｒ
２２の圧力Ｐ２は出口２７及び第三管路３４を通じてボ
ビンホルダ２のエアシリンダ７に供給される。こうして
供給圧Ｐ１より高い圧力Ｐ２の圧縮エアをエアシリンダ
７に供給することができ、皿バネ１０の力が大きい場合
でもボビンホルダ２を解放することが可能となる。

【００３２】このように、本実施形態では、従来の増圧
弁のようなエアタンクを必要としないので、装置を小型
化し、設置スペースを狭小化することができる。また構
成が簡単で比較的安価にできる利点もある。さらに、解
放時の短時間のみ第一電磁弁３３及び第二電磁弁３８を
ONすればよいので、作動時間が大幅に短縮され、省エネ
が可能になる。

【００３３】なお、本発明の実施の形態は他にも様々な
ものが考えられる。例えば本実施形態の増圧シリンダは
二つのピストンを有するダブルピストン式であったが、
さらにピストン数を増加することも可能で、これにより
受圧面積が増しさらなる増圧効果、倍力効果が期待でき
る。また本実施形態は紡糸巻取機のボビンホルダへの適
用であったが、他のあらゆる機器にも適用可能で、用い
る流体もエアに限られない。ボビンホルダの構成も本実
施形態のものに限定されない。

【００３４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、比較的小
型且つ安価で、省エネも可能な圧縮流体の増圧装置を提
供できるという、優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る増圧シリンダを示す縦
断正面図である。

【図２】同側面図である。

【図３】本発明の実施形態に係る増圧装置の回路図であ
る。

【図４】紡糸巻取機の全体図である。

【図５】ボビンホルダの縦断面図である。

【符号の説明】

１ 紡糸巻取機 ２ ボビンホルダ ７ 流体シリンダ １７ 増圧シリンダ １８ シリンダ １９ａ 第一ピストン １９ｂ 第二ピストン ２０ ピストンロッド ２３ａ 第一シリンダ室 ２３ｂ 第二シリンダ室 ２５ａ 第一入口 ２５ｂ 第二入口 ２７ 出口 ３２ａ 第一管路 ３２ｂ 第二管路 ３３ 第一電磁弁 ３４ 第三管路 ３５ 第四管路 ３６ チェック弁 ３７ 合流部 ３８ 第二電磁弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給源から供給される所定圧力の圧縮流
   体を増圧して供給先に供給する圧縮流体の増圧装置であ
   って、シリンダ内を仕切って形成される複数のシリンダ
   室と、各シリンダ室に各々挿入される複数のピストン
   と、これらピストン同士を連結するピストンロッドと、
   各ピストンのシリンダ一端側に臨む各押圧面に圧縮流体
   の圧力が作用するよう各シリンダ室毎に圧縮流体を導入
   する複数の入口と、その圧力作用によって移動されたピ
   ストン群により圧縮された最もシリンダ他端側に位置す
   るシリンダ室の流体を供給先に向けて排出するための出
   口とを含む増圧シリンダを備えたことを特徴とする圧縮
   流体の増圧装置。
2. 【請求項２】 上記シリンダ室と、上記ピストンと、上
   記入口との数が二つであり、上記シリンダ室がシリンダ
   一端側に位置する第一シリンダ室とシリンダ他端側に位
   置する第二シリンダ室とからなり、上記ピストンが上記
   第一シリンダ室に挿入される第一ピストンと上記第二シ
   リンダ室に挿入される第二ピストンとからなり、上記入
   口が上記第一シリンダ室に開口される第一入口と上記第
   二シリンダ室に開口される第二入口とからなる請求項１
   記載の圧縮流体の増圧装置。
3. 【請求項３】 上記供給源及び上記第一入口を結ぶため
   の第一管路と、上記供給源及び上記第二入口を結ぶため
   の第二管路と、上記第一管路に設けられた第一電磁弁
   と、上記出口及び上記供給先を結ぶための第三管路と、
   上記供給源及び上記第三管路を結ぶための第四管路と、
   上記第四管路に設けられたチェック弁と、上記第三管路
   において上記第四管路との合流部と上記供給先との間に
   設けられた第二電磁弁とをさらに備えた請求項２記載の
   圧縮流体の増圧装置。
4. 【請求項４】 上記供給先が、紡糸巻取機のボビンホル
   ダを把持又は解放状態にするための流体シリンダである
   請求項１乃至３いずれかに記載の圧縮流体の増圧装置。