JP2007092875A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で簡単な構造によって弁体の回転停止位置にかかわらずエアシリンダを常に同じ状態で停止させることができる振動発生装置を提供する。
【解決手段】供給源から供給される気体の給排経路をロータリバルブ２の弁体２１の回転運動によって切換えることによりエアシリンダ３のピストンロッド３１を往復作動させ、この前進動作と後退動作によって対象物に打撃を与えて振動を発生させる振動発生装置１において、ロータリバルブ２とエアシリンダ３との間には、弁体２１の回転停止時において弁体２１の回転停止位置にかかわらずエアシリンダ３のロッド室３ｃもしくはヘッド室３ｂに気体を供給してエアシリンダ３を後退状態もしくは前進状態で保持する安全バルブ４が介装されている。安全バルブ４は、弁体２１の回転停止時において電磁切換弁の切換操作によってエアシリンダ３のロッド室３ｃもしくはヘッド室３ｂに気体を供給するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアシリンダのピストンロッドの往復動作によって対象物に打撃を与えて振動を発生させる振動発生装置に関するものである。

従来、供給源から供給される気体の給排経路をロータリバルブの弁体の回転運動によって切換えることによりエアシリンダを往復作動させ、この前進動作と後退動作によって対象物に振動を与える振動発生装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−３８１０４号公報

しかしながら、上記従来の振動発生装置では、エアシリンダの往復動作を停止させる場合において、当該エアシリンダはロータリバルブの弁体が回転停止した位置に応じた状態で保持されることになる。つまり、この場合エアシリンダは弁体が回転停止した位置に応じて後退状態もしくは前進状態の各状態を適宜にとり、その状態から再稼動することになる。従って、安全性の面などからエアシリンダを常に同じ状態で停止させる必要がある場合には、このままの構成では適用することができないという問題があった。

また、ロータリバルブの弁体を回転駆動させるモータとしてサーボモータやパルスモータを用い、このモータをフィードバック制御することによって弁体の回転停止位置を制御してエアシリンダを前進状態もしくは後退状態の何れかで常時保持することも可能であるが、高価なモータが必要になるとともに制御系が複雑になり生産コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、安価で簡単な構造によって弁体の回転停止位置にかかわらずエアシリンダを常に同じ状態で停止させることができる振動発生装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明の振動発生装置は、供給源から供給される気体の給排経路をロータリバルブの弁体の回転運動によって切換えることによりエアシリンダを往復作動させ、この前進動作と後退動作によって対象物に打撃を与えて振動を発生させる振動発生装置において、上記ロータリバルブとエアシリンダとの間には、前記弁体の回転停止時において当該弁体の回転停止位置にかかわらずエアシリンダのロッド室もしくはヘッド室に気体を供給してエアシリンダを後退状態もしくは前進状態で保持する安全バルブが介装されたものである。

請求項２に係る発明の振動発生装置は、前記安全バルブは、前記弁体の回転停止時において電磁切換弁の切換操作によって前記エアシリンダのロッド室もしくはヘッド室に気体を供給するように構成されたものである。

請求項３に係る発明の振動発生装置は、前記ロータリバルブが汎用モーターによって回転されるものである。

本発明によれば、特殊なモータを用いることなく一般的な汎用モータによって複雑な制御系を必要とせず、安全バルブを介装しただけの安価で簡単な構成によって、作動停止時において電動モータの駆動停止に伴う弁体の回転停止位置にかかわらず、エアシリンダを常に後退状態もしくは前進状態で保持することができる振動発生装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の振動発生装置を示している。

振動発生装置１は、ロータリバルブ２と、エアシリンダ３と、これらロータリバルブ２とエアシリンダ３の間に介装された安全バルブ４とからなり、上記ロータリバルブ２の弁体２１の回転運動によってエア供給源Ａ（図７参照）から供給されるエア（気体）の給排経路を切換えることによりエアシリンダ３のピストンロッド３１を往復作動させ、このピストンロッド３１の前進動作と後退動作によって対象物に打撃を与えて振動を発生させるようにしたもので、以下詳説する。

上記ロータリバルブ２は、バルブ本体２ａ内に介装されたスリーブ２２と、このスリーブ２２内にその軸心を中心にして回転自在に設けられた弁体２１とを備えている。

上記バルブ本体２ａには、その上部に排気路２３が形成されるとともに、下部に給気路２４が形成されている。そして、排気路２３は図２に示すように一側面上部に形成された排気ポート２３ａを通じて外部に連通され、一方、給気路２４は図２に示すように他側面下部に形成された給気ポート２４ａを通じて前記エア供給源Ａに連通されている。

また、バルブ本体２ａ内の左右両側部には給排路２５、２６が形成されており、これら給排路２５、２６はバルブ本体２ａの底部に形成された各ポート２５ａ、２６ａを通じて安全バルブ４に連通されている。

上記スリーブ２２は、図２及び図３に示すようにその上面に前記排気路２３と当該スリーブ２２内とを連通させる排気孔２２ａが形成されるとともに、下面に前記給気路２４と当該スリーブ２２内とを連通させる給気孔２２ｂが形成され、さらに左右側面に前記給排路２５、２６と当該スリーブ２２内とを連通させる給排孔２２ｃ、２２ｄが形成されている。

前記弁体２１は、スリーブ２２の内面に対して所定のクリアランスも持ってその両端に介装された各ベアリング２７を介して回転自在に支持されている。この弁体２１の一端には伝達軸２８を介して電動モータＭの出力軸Ｍ１が連結されており、この電動モータＭの回転駆動により弁体２１を図２において反時計周りの方向に回転させるようにしている。

具体的には、弁体２１がスリーブ２２に対して図２に示す状態に配置されているときには、給気路２４と給排路２５とを給気孔２２ｂ、給排孔２２ｃを通じて連通させるとともに、排気路２３と給排路２６とを排気孔２２ａ、給排孔２２ｄを通じて連通させている。そして、弁体２１がこの状態から反時計周りの方向に回転することで、図４に示すような給排孔２２ｃ、２２ｄを閉塞する状態を経て、図５に示すように給気路２４と給排路２６とを給気孔２２ｂ、給排孔２２ｄを通じて連通させるとともに、排気路２３と給排路２５とを排気孔２２ａ、給排孔２２ｃを通じて連通させるようにしており、さらに弁体２１が回転することで図６に示すような給排孔２２ａ、２２ｂを閉塞する状態を経て図２に示す状態に再び戻る。

即ち、弁体２１がスリーブ２２に対して１８０°回転することで排気路２３、給気路２４と各給排路２５、２６との連通を上述したように随時切換え、これによりエアシリンダ３の往復動作を１回行うようにしている。従って、弁体２１が１回転（３６０°）すればエアシリンダ３のピストンロッド３１が２往復し、当該弁体２１が連続回転することによってこれが繰返えし行われることになる。

エアシリンダ３は、シリンダ本体３ａ内に摺動自在にピストン３２が設けられ、このピストン３２にピストンロッド３１がその一端をシリンダ本体３ａから外部に突出配置した形で一体的に設けられており、当該エアシリンダ３のピストンロッド３１の往復作動時にはヘッド室３ｂが安全バルブ４を介して給排路２５に、ロッド室３ｃが同じく安全バルブ４を介して給排路２６にそれぞれ連通するようになっている。

安全バルブ４は、スプール４１の軸方向への移動によって以下のように切換わるように構成されている。即ち、安全バルブ４は、スプール４１の軸方向への移動によって図７の図記号で示すように２位置に切換わるように構成されており、図７におけるパイロット操作圧の供給状態ではロータリバルブ２の給排路２５、２６とヘッド室３ｂ、ロッド室３ｃとを連通させ、図７における常時の状態ではロータリバルブ２の給排路２５、２６とヘッド室３ｂ、ロッド室３ｃとの連通を遮断してエア供給源Ａから供給されるエアを給気ポート４２（図１参照）を通じてロッド室３ｃに導入するようにしている。なお、図１に示す符号４３は安全バルブ４に設けられた排気ポートである。

そして、この安全バルブ４は、図７に示すように電磁切換弁５の切換操作によって上述した流路に切換わるようになっている。

具体的には、電磁切換弁５は、励磁状態と消磁状態に切換えられ、ソレノイド５１の励磁によって図７においてエア供給源Ａから供給されるエアを安全バルブ４のパイロット圧操作ポートに導入してスプール４１を図１に示すように右側に移動させることで安全バルブ４をパイロット圧操作の流路に切換えるようにしている。また、ソレノイド５１の消磁によって図７において安全バルブ４のパイロット圧操作ポートへのパイロット操作圧の供給を阻止してパイロット圧を排気することによりスプール４１をスプリング４１ａの付勢力によって図１において左側に移動させることで安全バルブ４を常時の状態に切換えるようにしている。

そして、このように構成した振動発生装置１によるエアシリンダ３のピストンロッド３１の往復動作は次のようにして行われる。

まず、電磁切換弁５を励磁することによって安全バルブ４にパイロット圧を供給し、安全バルブ４をパイロット操作圧が供給された状態に切換えてロータリバルブ２の弁体２１を電動モータＭによって回転させる。このような弁体２１の回転により、給排路２５、２６とヘッド室３ｂ、ロッド室３ｃとの連通が順次切換わることで、エア供給源Ａから供給されるエアをヘッド室３ｂに供給するとともにロッド室３ｃから排気してピストンロッド３１を前進させる動作と、エアをロッド室３ｃに供給するとともにヘッド室３ｂから排気してピストンロッド３１を後退させる動作とを交互に繰返して行い、これによりピストンロッド３１を往復作動させる。

また、エアシリンダ３のピストンロッド３１の往復動作を停止させる場合には、電動モータＭの駆動を停止して弁体２１の回転を停止させるとともに、ソレノイド５１の消磁により電磁切換弁５の流路が切換わり、安全バルブ４を常時の流路に切換える。このように安全バルブ４を常時の流路に切換えることで、ロータリバルブ２を通じてエアシリンダ３へのエアの供給が停止されるとともに、エア供給源Ａから供給されるエアが給気ポート４２を通じてロッド室３ｃに供給され、これによりエアシリンダ３はピストンロッド３１が後退した状態で保持される。つまり、上述した本発明の振動発生装置１では、作動停止時においてエアシリンダ３のピストンロッド３１は必ず後退状態で保持されることになり、再稼動時にはこの後退状態から往復動作を開始する。

ところで、この振動発生装置１は、エアシリンダ３のピストンロッド３１を対象物に対峙して配置し、当該ピストンロッド３１を単位時間当たり複数回往復動作させて対象物を打撃することで対象物に所望の振動を発生させることができる。

以上説明したように振動発生装置１を構成することで、特殊なモータを用いることなく一般的な汎用モータによって複雑な制御を必要とせず、安全バルブ４を介装しただけの安価で簡単な構成によって、作動停止時において電動モータＭの駆動停止に伴う弁体２１の回転停止位置にかかわらず、エアシリンダ３を常に後退状態で保持することができる振動発生装置を提供することができる。

また、安全バルブ４を電磁切換弁５で切換え操作することにより、これら安全バルブ４やエアシリンダ３及びロータリバルブ２から隔離した位置に電磁切換弁５を配置することが可能であり、設置状況に応じた最適な箇所に各部材を組み付けることができる。

図８は、振動発生装置１の適用例を示しており、ここでは中心偏析やＶ偏析などの偏析を発生せず、内部品質の良好な鋳片を製造するための鋼の連続鋳造装置に振動発生装置１を適用したものを示している。

具体的には、図８において１１は、浸漬ノズル（図示せず）を経て溶鋼１２を注入する鋳型であって、この鋳型１１内で凝固殻を形成させる。凝固殻は、周囲に配置された複数のガイドロール１３により案内されながら徐々にその厚さを増加し、未凝固部を含む鋳片１５となり、未凝固部を含む鋳片および凝固完了した鋳片１５はピンチロール（図示せず）によって鋳造方向の下流側に引き抜かれるように構成されている。

そして、このような装置においては前記振動発生装置１を未凝固圧下の際に鋳片表面から打撃を付与するように配置している。このように鋳片内部に溶融金属が存在する状態で、鋳片外部から振動発生装置１によって打撃による振動を付与することにより、成長途中の柱状晶を破断し、柱状晶の成長を抑制し、微細な結晶組織とすることができる。さらに、最終凝固部近傍に打撃を付与して振動させることも可能であるため、生成した等軸晶にも振動を伝達することができ、等軸晶がブリッジングするのを防止することができる。

この場合、振動発生装置１では前記伝達軸２８を延長して電動モータＭをロータリバルブ２やエアシリンダ３等から隔離した位置に配置するとともに、電磁切換弁５も同様に隔離した位置に配置することで、電動モータＭや電磁切換弁５への高熱による悪影響を回避することができ、耐久性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。

例えば、振動発生装置１の作動停止時においてエアシリンダ３を後退状態で保持するように説明したが、図７において、ＰポートをＲポートに、ＲポートをＰポートにそれぞれ変更し、変更された新たなＰポートを供給源Ａに配管接続することにより、エアシリンダ３を前進状態で保持することもでき、振動発生装置１の使用者が適宜選定することができる。

また、振動発生装置１の適用例はあくまでも例示であって、この振動発生装置１をあらゆる分野の振動発生を要求する設備の装置に適用することができる。

本発明の振動発生装置を示す一部切欠の側面図である。 同じく振動発生装置を示す一部切欠の正面図である。 ロータリバルブにおける弁体とスリーブとを示す斜視図である。 スリーブに対する弁体の回転動作を示す正面から見た動作説明図である。 スリーブに対する弁体の回転動作を示す正面から見た動作説明図である。 スリーブに対する弁体の回転動作を示す正面から見た動作説明図である。 振動発生装置の構成を図記号で示した回路図である。 振動発生装置の適用例を示す図である。

符号の説明

１ 振動発生装置
２ ロータリバルブ
３ エアシリンダ
３ｂ ヘッド室
３ｃ ロッド室
４ 安全バルブ
５ 電磁切換弁
Ａ エア供給源
Ｍ 電動モータ

Claims (3)

1. 供給源から供給される気体の給排経路をロータリバルブの弁体の回転運動によって切換えることによりエアシリンダを往復作動させ、この前進動作と後退動作によって対象物に打撃を与えて振動を発生させる振動発生装置において、
   上記ロータリバルブとエアシリンダとの間には、前記弁体の回転停止時において当該弁体の回転停止位置にかかわらずエアシリンダのロッド室もしくはヘッド室に気体を供給してエアシリンダを後退状態もしくは前進状態で保持する安全バルブが介装されたことを特徴とする振動発生装置。
2. 前記安全バルブは、前記弁体の回転停止時において電磁切換弁の切換操作によって前記エアシリンダのロッド室もしくはヘッド室に気体を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。
3. 前記ロータリバルブが汎用モータによって回転されることを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。

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