JP2005069297A - 流体アクチュエータ用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体アクチュエータ用制御装置の小型化及び軽量化を実現することができ、その取り扱い性を向上させることができる。
【解決手段】流体アクチュエータ用制御装置１０は、直方体状のベース１１と、第１の切換電磁弁としての開閉切換電磁弁１２と、第２の切換電磁弁としての速度切換電磁弁１３とを備えている。開閉切換電磁弁１２及び速度切換電磁弁１３は、ベース１１の上面１１ａに並設されるとともに、それらが一体的に組み付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアシリンダ等の流体アクチュエータの駆動制御に用いられる流体アクチュエータ用制御装置に関するものである。

従来、バスや鉄道等の車両では、自動扉が開閉する際の衝撃を緩和するため、開閉動作の終端部でクッション性を持たせるようにエアシリンダの駆動制御が行われている。このような自動扉の開閉動作を行うために、クッション機構を備えた流体アクチュエータ用制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の発明では、流体アクチュエータ用制御装置は、エア供給路とエア排出路との接続を選択的に切換える第１の切換電磁弁を２個備え、クッション作動時と、クッション作動時以外のピストンの速度を調節する第１及び第２の速度調節弁をそれぞれ２個ずつ備え、前記両速度調節弁を交互に切換える第２の切換電磁弁を１個備えている。従って、流体アクチュエータ用制御装置は、３個の切換電磁弁と４個の絞り弁とからなるクッション機構によりエアシリンダの駆動制御を行っている。
特開平８−２５９７７号公報

しかしながら、上記構成によると、切換電磁弁や速度調整弁等、流体アクチュエータ用制御装置を構成する機器の数が多いことから、全体として大型化し、取り扱い性が良くないという問題があった。そのため、車両の自動扉付近の限られた空間では、同装置を設置するためのスペースを十分に確保することができず、作業者にとって、取付け作業がしにくくなっていた。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型化及び軽量化を実現することができ、取り扱い性を向上させることができる流体アクチュエータ用制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、流体圧によって往復移動可能な移動体を有する流体アクチュエータに設けられたポートに対し、圧力供給源からの流体が供給される流体供給路と、流体アクチュエータからの流体が排出される流体排出路との接続を選択的に切換える第１の切換電磁弁と、前記流体排出路上に設けられ、前記移動体がストロークエンド付近以外に位置するときに前記移動体の速度を調節する第１の速度調節弁と、前記流体排出路上に設けられ、前記移動体がストロークエンド付近に位置するときに前記移動体の速度を調節する第２の速度調節弁と、前記第１の速度調節弁及び前記第２速度調節弁のうちいずれか一方に選択的に切換える第２の切換電磁弁とを備えたことをその要旨とする。

この構成にすれば、流体アクチュエータ用制御装置は、同装置を構成する切換電磁弁や速度調整弁等の機器の数を減らすことができ、全体として小型化及び軽量化を図ることができる。よって、流体アクチュエータ用制御装置の設置スペースが確保し易くなり、作業者にとって、同装置の取付け、又は取り外し等の作業が容易になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流体供給路上に設けられ、前記流体アクチュエータ内の流体圧に応じて前記圧力供給源から供給される流体の流量を制限する流量制御弁を備えたことをその要旨とする。

この構成にすれば、流体アクチュエータ内の流体圧に応じて、圧力供給源から供給される流体の流量が制限されることから、同流体アクチュエータ内における流体圧の急激な上昇を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第２の切換電磁弁は、前記流体供給路を備えたベースに対し着脱離可能となっていることをその要旨とする。

この構成にすれば、既存の機器に対し、大幅な設計変更をすることなく、第２の電磁弁を容易に装着したり、取り外したりすることが可能となる。よって、流体アクチュエータ用制御装置は、その汎用性が高くなるとともに、仕様変更にも容易に対応することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第１の切換電磁弁に設けられ、前記流体アクチュエータに対し流体の供給又は排出がなされる出力ポートと、前記第１の速度調節弁と、前記第２の速度調節弁とが同一方向に向けて配置されていることをその要旨とする。

この構成にすれば、第１の電磁弁に設けられた出力ポートと、第１及び第２速度調節弁とが同一方向に向けて配置されているため、流体アクチュエータ用制御装置を設置した場合に生じるデッドスペースを小さく抑えることができる。よって、流体アクチュエータ用制御装置の設置スペースがより一層確保し易くなり、作業者にとって、同装置の取付け、調整、取り外し等の作業がより一層容易になる。

本発明によれば、小型化及び軽量化を実現することができ、取り扱い性を向上させることができる。

以下、本発明を、バス等の車両の自動扉を作動制御する流体アクチュエータ用制御装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１、図２、図９に示すように、流体アクチュエータ用制御装置１０は、直方体状のベース１１と、第１の切換電磁弁としての開閉切換電磁弁１２と、第２の切換電磁弁としての速度切換電磁弁１３とを備えている。開閉切換電磁弁１２及び速度切換電磁弁１３は、ベース１１の上面１１ａに並設されるとともに、それらが一体的に組み付けられている。

図４、図９に示すように、ベース１１には、流体供給ポート１４及び流体供給路としてのエア供給路１６が形成されている。ベース１１内では、流体供給ポート１４に導入されたエアタンク１からの圧縮エアが、エア供給路１６を介して開閉切換電磁弁１２に供給される。エア供給路１６上には、同エア供給路１６を開閉する流量制御弁としての飛出防止切換弁１８が配設されている。

飛出防止切換弁１８には、エア供給路１６と比べ有効断面積の小さい流路２０が形成されている。飛出防止切換弁１８は、ベース１１の側面に突設された筒体２２内の調圧スプリング２３により、エア供給路１６を閉じる方向（図４に示すＡ方向）に常時付勢されている。図５（ａ）に示すように、調圧スプリング２３により付勢された飛出防止切換弁１８は、流体アクチュエータとしてのエアシリンダ２内のエア圧が所定値よりも低いとき、エア供給路１６を閉じるとともに、その有効断面積を小さくすることでエアの流量を制限している。一方、図５（ｂ）に示すように、飛出防止切換弁１８は、エアシリンダ２内のエア圧が所定値以上であるとき、調圧スプリング２３の付勢力に抗してエア供給路１６を開放する。

ベース１１内には、エア供給路１６から分岐したバイパス流路２５が形成されている。バイパス流路２５上にはチェック弁２６が配設されており、チェック弁２６は、チェック弁カバー２８に保持されたチェック弁スプリング２９によってバイパス流路２５を閉じる方向（図４に示すＢ方向）に常時付勢されている。チェック弁２６は、流体供給ポート１４よりも上流側に配設された残圧排気弁３を操作することにより開閉する。残圧排気弁３は、車室内に設けられており、例えば、非常時やメインテナンス時に、自動扉を手動で開閉する際に操作される。残圧排気弁３が操作されると、図６に示すように、チェック弁２６は、チェック弁スプリング２９の付勢力に抗してバイパス流路２５を開放する。そして、エアシリンダ２内の圧縮エアがバイパス流路２５を介して大気に放出される。

図１、図２、図４、図９に示すように、エア供給路１６は、ベース１１の上面１１ａに配設された開閉切換電磁弁１２に接続されている。開閉切換電磁弁１２の上面１２ａには、圧縮エアをエアシリンダ２に給排する出力ポート３１，３２が突設されるとともに、同上面１２ａからリード線１２ｂが引き出されている。

エアシリンダ２は、移動体としてのピストン５により仕切られた圧力作用室６，７を備え、各圧力作用室６，７には、圧縮エアの給排が行われるポート６ａ，７ａが設けられている。開閉切換電磁弁１２の出力ポート３１，３２は、エアチューブやエア配管等を介して、各圧力作用室６，７のポート６ａ，７ａに接続されている。また、エアシリンダ２の付近には、ピストン５がストロークエンド付近に移動したことを検知するためのリミットスイッチ８ａ，８ｂが設置されている。本実施形態では、リミットスイッチ８ａが設置される側のストロークエンドにピストン５が到達したとき自動扉が完全に閉じ、リミットスイッチ８ｂが設置される側のストロークエンドにピストン５が到達したとき自動扉が完全に開くこととする。

開閉切換電磁弁１２は、２位置５ポート弁であって、非励磁状態にあるとき、エア供給路１６と圧力作用室６とが連通し、流体排出路としてのエア排出路３４と圧力作用室７とが連通した状態に切換えられている。一方、開閉切換電磁弁１２は、励磁状態にあるとき、エア供給路１６と圧力作用室７とが連通し、エア排出路３４と圧力作用室７とが連通した状態に切換えられている。運転手が図示しない開閉スイッチを操作したとき、開閉切換電磁弁１２の出力ポート３１，３２のうち一方が給気用に他方が排気用に交互に切換えられ、自動扉の開閉動作が交互に行われる。エア排出路３４上には速度切換電磁弁１３が配設されている。

図３、図７、図９に示すように、速度切換電磁弁１３は、その上面１３ａに一対の貫通孔３８を備え、貫通孔３８に挿通された固定ネジ３９により、ベース１１の上面１１ａにネジ固定されている。また、ベース１１の速度切換電磁弁１３の取付位置には、固定ネジ３９が螺合されるネジ孔４０と連通路４１とが形成されている。連通路４１の開口部には、ゴム製のシールパッキン４３が装着されており、このシールパッキン４３を介して、連通路４１と速度切換電磁弁１３内に形成された連通路４４とが気密に接続されている。

速度切換電磁弁１３は、電磁コイル４６とプランジャ４７とを備え、プランジャ４７の端部には弁体４８が連結されている。プランジャ４７と弁体４８とからなるシャフト状の構造体が、プランジャバネ５０と弁バネ５１とによって両支持されるとともに、軸線方向に沿って往復移動可能となっている。弁体４８が往復移動することにより、エアシリンダ２から排出された圧縮エアの流れを、連通路４４から分岐した排気流路４５ａと４５ｂとに交互に切換えている。尚、ベース１１の連通路４１、速度切換電磁弁１３の連通路４４及び連通路４４から分岐した排気流路４５ａと４５ｂは、それぞれ、エアシリンダ２からの圧縮エアが排出されるエア排出路３４の一部を構成するものである。

図１、図２、図７に示すように、速度切換電磁弁１３の上面１３ａにおいて、第１の速度調節弁としての開閉速度調節弁５４と第２の速度調節弁としてのクッション作動弁５５とが突設されるとともに、同上面１３ａからリード線１３ｂが引き出されている。開閉速度調節弁５４は、連通路４４から分岐した排気流路４５ｂと連通するように配置され、クッション作動弁５５は、連通路４４から分岐した排気流路４５ａ連通するように配置されている。開閉速度調節弁５４及びクッション作動弁５５は、それぞれエアシリンダ２から排出される圧縮エアを大気に放出するための排気口５４ａ，５５ａを備えている。開閉速度調節弁５４及びクッション作動弁５５の内部には、通気性を有する消音エレメント５４ｂ，５５ｂ設けられ、これら消音エレメント５４ｂ，５５ｂは、前記排気口５４ａ，５５ａを塞ぐように配置されている。

図７、図９に示すように、速度切換電磁弁１３は、２位置３ポート弁であって、励磁状態にあるとき、エア排出路３４と開閉速度調節弁５４とが連通した状態に切換えられている。このとき、ストロークエンド付近以外にピストン５が位置しており、開閉速度調節弁５４の排気口５４ａからの排気量に応じて、同ピストン５の移動速度が調節されている。一方、ストロークエンド付近に位置するピストン５をリミットスイッチ８ａ，８ｂが検知したとき、速度切換電磁弁１３は非励磁状態になる。このとき、エア排出路３４とクッション作動弁５５とが連通した状態に切換えられ、同クッション作動弁５５の排気口５５ａからの排気量に応じて、ピストン５の移動速度が減速するように調節される。

次に、流体アクチュエータ用制御装置１０の動作態様について、図７〜図９を用いて説明する。
（自動扉が閉じられている場合）
図９に示すように、開閉切換電磁弁１２は非励磁状態であって、エア供給路１６と圧力作用室６とが連通し、エア排出路３４と圧力作用室７とが連通した状態に切換えられており、エアシリンダ２のピストン５は閉側のストロークエンドにて停止している。又、速度切換電磁弁１３は非励磁状態であって、エア排出路３４とクッション作動弁５５とが連通した状態に切換えられている。図７、図８（ａ）に示すように、弁体４８は、プランジャバネ５０の付勢力により、クッション作動弁５５に連通する排気流路４５ａを開く方向（図８（ａ）に示すＡ方向）に付勢されている。
（自動扉が開く場合）
運転手が開閉スイッチをオン操作すると、開閉切換電磁弁１２が励磁することにより、エア供給路１６と圧力作用室７とが連通し，エア排出路３４と圧力作用室６とが連通した状態に切換えられる。すると、圧力作用室７に圧縮エアが供給され、圧力作用室６から圧縮エアが排出されることで、エアシリンダ２のピストン５は開側のストロークエンドに向かって移動する。このとき、速度切換電磁弁１３も励磁状態とされ、プランジャ４７が電磁コイル４６に吸着される。すると、弁体４８は、開閉速度調節弁５４に連通する排気流路４５ｂを開く方向（図８（ｂ）に示すＢ方向）に引っ張られる。それにより、エアシリンダ２からの圧縮エアの排出先が、クッション作動弁５５から開閉速度調節弁５４に切換えられるため、自動扉は、開閉速度調節弁５４の絞り量に応じて所定の速度で開く。

開側のストロークエンド付近において、リミットスイッチ８ｂがピストン５を検知すると、速度切換電磁弁１３は非励磁にされる。すると、弁体４８は、図８（ａ）に示すＡ方向に付勢され、エアシリンダ２からの圧縮エアは、排気流路４５ａ及びクッション作動弁５５を介して大気に放出される。このため、自動扉は、クッション作動弁５５の絞り量に応じてゆっくりと開く。自動扉が完全に開くと、リミットスイッチ８ｂはリセットされるが、速度切換電磁弁１３は非励磁状態を保つ。
（自動扉が閉じる場合）
運転手が開閉スイッチをオフ操作すると、開閉切換電磁弁１２が非励磁状態に戻るため、エア供給路１６と圧力作用室６とが連通し、エア排出路３４と圧力作用室７とが連通した状態に切換えられる。すると、圧力作用室６に圧縮エアが供給され、圧力作用室７から圧縮エアが排出されることで、エアシリンダ２のピストン５は閉側のストロークエンドに向かって移動する。このとき、速度切換電磁弁１３は励磁状態とされ、エアシリンダ２からの圧縮エアは、排気流路４５ｂ及び開閉速度調節弁５４を介して大気に放出される。このため、自動扉は、開閉速度調節弁５４の絞り量に応じて所定の速度で開く。

閉側のストロークエンド付近において、リミットスイッチ８ａがピストン５を検知すると、速度切換電磁弁１３は非励磁にされる。すると、弁体４８は、図８（ａ）に示すＡ方向に付勢され、エアシリンダ２からの圧縮エアは、排気流路４５ａ及びクッション作動弁５５を介して大気に放出される。このため、自動扉は、クッション作動弁５５の絞り量に応じてゆっくりと閉じる。自動扉が完全に閉じると、リミットスイッチ８ａはリセットされるが、速度切換電磁弁１３は非励磁状態を保つ。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）流体アクチュエータ用制御装置１０は、開閉切換電磁弁１２と、速度切換電磁弁１３と、開閉速度調節弁５４と、クッション作動弁５５とを備え、これらを一体的に組み付けることにより構成されている。このため、切換電磁弁や速度調節弁等の機器の数を従来よりも減らすことができ、流体アクチュエータ用制御装置１０は、全体として小型化及び軽量化を図ることができる。よって、流体アクチュエータ用制御装置１０の設置スペースが確保し易くなり、作業者にとって、同装置１０の取付け、調整、取り外し等の作業が容易になる。従って、流体アクチュエータ用制御装置１０の取り扱い性を向上させることができる。

（２）エア供給路１６上には飛出防止切換弁１８が配設されているため、エアシリンダ２内のエア圧に応じて、圧力供給源としてのエアタンク１から供給される圧縮エアの流量を制限することができる。このため、エアシリンダ２内の残圧が低い状態で、エアタンク１から圧縮エアを供給した場合に、飛出防止切換弁１８が作動することによって、エアシリンダ２内におけるエア圧の急激な上昇を防止することができる。よって、ピストン５の急激な作動が防止されることから、非常時やメインテナンス等における作業を安全に行うことができる。

（３）開閉切換電磁弁１２及び速度切換電磁弁１３は、ベース１１の上面１１ａに並設されるとともに、それらの上面１２ａ、１３ａには、出力ポート３１，３２と、開閉速度調節弁５４と、クッション作動弁５５とが同一方向に向けて配置されている。このため、流体アクチュエータ用制御装置１０を設置した場合に生じるデッドスペースを小さく抑えることができる。よって、流体アクチュエータ用制御装置１０の設置スペースが、より一層確保し易くなる。

（４）速度切換電磁弁１３は、固定ネジ３９によりベース１１の上面１１ａにネジ固定されている。このため、既存の装置に対し、固定ネジ３９のネジ孔を形成するだけで、速度切換電磁弁１３を取付けることが可能となる。つまり、既存の装置に対し、大幅な設計変更をすることなく、速度切換電磁弁１３を容易に装着したり、取り外したりすることができる。よって、流体アクチュエータ用制御装置１０は、その汎用性が高くなるとともに、仕様変更にも容易に対応することが可能となる。

（５）開閉速度調節弁５４及びクッション作動弁５５の内部には消音エレメント５４ｂ，５５ｂ設けられているため、排気口５４ａ，５５ａから排出される圧縮エアが消音エレメント５４ｂ，５５ｂを通過することにより、圧縮エアが排出されるときに生じるノイズが低減される。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・本実施形態において、開閉切換電磁弁１２は、２位置５ポート弁のシングルソレノイドであったが、消費電力を低減するために、開閉切換電磁弁１２をダブルソレノイドに変更してもよい。

・本実施形態において、速度切換電磁弁１３は、２本の固定ネジ３９によりベース１１の上面１１ａにネジ固定されていたが、速度切換電磁弁１３の上面１３ａの四隅に貫通孔３８を形成し、４本の固定ネジ３９を用いて、同速度切換電磁弁１３をベース１１の上面１１ａにネジ固定してもよい。

・本実施形態において、ピストン５がストロークエンド付近に移動したことを検知するため、リミットスイッチ８ａ，８ｂが設置されていたが、例えば、非接触式の近接スイッチ等、任意の検知スイッチを設置してもよい。

・本実施形態において、開閉速度調節弁５４及びクッション作動弁５５の絞り量を調節することにより、自動扉の開閉速度が調整されていたが、開閉速度調節弁５４及びクッション作動弁５５の絞り量を固定にして、速度調整作業を不要にしてもよい。

・本実施形態において、流体アクチュエータ用制御装置１０は、エアシリンダ２を駆動制御していたが、同装置１０を用いて、例えば、スライドテーブル、ロッドレスシリンダ等、任意のエア駆動機器を駆動制御してもよい。

・本実施形態において、流体アクチュエータ用制御装置１０は、バス等の車両の自動扉を作動制御するものとして具体化されていたが、例えば、同装置１０を、工作機械におけるワーク搬入扉や、家屋やビル等に設置された自動ドア等を作動制御するものとして具体化してもよい。

・本実施形態において、流体アクチュエータ用制御装置１０は、ベース１１上に速度切換電磁弁１３を備え、同速度切換電磁弁１３の上面１３ａに、開閉速度調節弁５４及びクッション作動弁５５が設けられていたが、これ以外の構成であってもよい。例えば、ベース１１上の速度切換電磁弁１３を取り外し、同ベース１１の連通路４１に開閉速度調節弁５４を直接取付け、クッション機能付きシリンダを駆動制御するように構成してもよい。

上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（１）前記第１の切換電磁弁と前記第２の切換電磁弁とが前記ベース上において並設されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の流体アクチュエータ用制御装置。

（２）前記第１の速度調節弁及び前記第２の速度調節弁には通気性を有する消音エレメントが設けられていることを特徴とする請求項１〜４及び技術的思想（１）のうちいずれか１項に記載の流体アクチュエータ用制御装置。

本実施形態における流体アクチュエータ用制御装置の斜視図。 同じく別の方向から見た場合の斜視図。 速度切換電磁弁がベースに取付けられる状態を示す斜視図。 ベースの部分断面図。 （ａ），（ｂ）は飛出防止切換弁の動作態様を説明するための図。 チェック弁の動作態様を説明するための図。 速度切換電磁弁の部分断面図。 （ａ），（ｂ）は速度切換電磁弁の動作態様を説明するための図。 本実施形態における流体アクチュエータ用制御装置を用いたエアシリンダ駆動回路の概要図。

符号の説明

１…エアシリンダ（アクチュエータ）、６ａ，７ａ…ポート、１０…流体アクチュエータ用制御装置、１１…ベース、１２…開閉切換電磁弁（第１の切換電磁弁）、１３…速度切換電磁弁（第２の切換電磁弁）、３１，３２…ポート（出力ポート）、２０…開閉速度調節弁（第１の速度調節弁）、２１…クッション作動弁（第２の速度調節弁）、２５…エア供給路（流体供給路）、３０…飛出防止切換弁、４５…エア排出路（流体排出路）。

Claims (4)

1. 流体圧によって往復移動可能な移動体を有する流体アクチュエータに設けられたポートに対し、圧力供給源からの流体が供給される流体供給路と、前記流体アクチュエータからの流体が排出される流体排出路との接続を選択的に切換える第１の切換電磁弁と、
   前記流体排出路上に設けられ、前記移動体がストロークエンド付近以外に位置するときに前記移動体の速度を調節する第１の速度調節弁と、
   前記流体排出路上に設けられ、前記移動体がストロークエンド付近に位置するときに前記移動体の速度を調節する第２の速度調節弁と、
   前記第１の速度調節弁及び前記第２速度調節弁のうちいずれか一方に選択的に切換える第２の切換電磁弁とを備えたことを特徴とする流体アクチュエータ用制御装置。
2. 前記流体供給路上に設けられ、前記流体アクチュエータ内の流体圧に応じて前記圧力供給源から供給される流体の流量を制限する流量制御弁を備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体アクチュエータ用制御装置。
3. 前記第２の切換電磁弁は、前記流体供給路を備えたベースに対し着脱離可能となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体アクチュエータ用制御装置。
4. 前記第１の切換電磁弁に設けられ、前記流体アクチュエータに対し流体の供給又は排出がなされる出力ポートと、前記第１の速度調節弁と、前記第２の速度調節弁とが同一方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の流体アクチュエータ用制御装置。

Images