JP2007170468A - 流量制御弁およびこれを用いた流体圧駆動機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型であり、簡素な構造で、２個の流体圧駆動機器の作動のタイミングを制御する為の流量制御弁の提供と、この流量制御弁を組み込んだ流体圧駆動機器を提供すること。
【解決手段】本体内に各流体機器側接続部への流体経路を隔てる為のボールを、ニードルの軸方向に往復動自在に封入しているニードルを挿入してあり、流体源側接続部から流体が供給された場合には、まずニードル内部のボールが第２の流体機器側接続部への流体通路を塞ぎ、別の流体通路を通り第１の流体機器側接続部へ流れ、第１の流体機器側接続部に接続された流体圧駆動機器に流体が満たされると、本体とニードル先端による絞り部を通り、第２の流体機器側接続部へ流れ、２個の流体機器側接続部の作動のタイミングをずらすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、２個の流体機器への流体の流れを制御する流量制御弁およびこれを用いた流体圧駆動機器に関するものである。

通常、流体圧駆動機器の制御を行う場合、流体圧駆動機器１個に対し、電磁弁等の方向制御弁を１個使用するのが一般的であり、複数の流体圧駆動機器を１個の方向制御弁で制御しようとすると各流体圧駆動機器はほぼ同時に駆動する為、同一の動作をする流体圧駆動機器を同一のタイミングで駆動することはできるが、個々の流体圧駆動機器の駆動のタイミングを調整する事は出来ない。

ただ、２個の流体圧駆動機器を１個の方向制御弁で制御する際に、図８に示すように一方の流体圧駆動機器Ｓ１のみに速度制御弁ＳＣをメーターイン接続すると、流体を供給した場合に速度制御弁ＳＣを取付けていない流体圧駆動機器Ｓ２のみが作動し、当該流体圧駆動機器Ｓ２が停止した後に、他方速度制御弁ＳＣを取付けた流体圧駆動機器Ｓ１が作動するという事は知られている。尚、図８中、符号Ａは流体源、Ｖは方向制御弁である。

しかし本来、速度制御弁はその名の通り流体圧駆動機器の作動速度を制御する事を目的としている為、流体の供給口・吐出口は一対であり、前記のような作動のタイミングをずらす為には別途配管を分岐させる必要があった。
特開平８−４９１０号公報 特開平８−１８９５０３号公報

また、シリンダボディに並列配置した二つのシリンダにおけるピストンロッドを圧力流体の給排によって交互に作動させ、しかも、一方のピストンロッドが作動してストロークエンドの近くに達したときに他方のピストンロッドを復帰させるようにしたエスケープメントシリンダは、従来から知られている（例えば、実用新案登録第２５１４７８３号公報参照）。この既知のエスケープメントシリンダにおいては、第１のピストンロッドが作動してストロークエンドの近くに達したときに、両シリンダ間に設けた連通路により、その第１のピストンロッドを作動させている圧力流体を、他方のシリンダにおけるピストンロッドを復帰させる側の圧力室に導入し、その圧力流体によって該ピストンロッドを復帰させるようにしている。

このような構成のエスケープメントシリンダにおいては、連通路による圧力流体の適切な導入により、上述したように、一方のピストンロッドが作動してストロークエンドの近くに達したときに他方のピストンロッドを復帰させる、という所期の動作を行わせることができるが、一方のピストンロッドがストロークエンドの近くに達したときに、そのピストンロッドを駆動している圧力流体の一部を他方のシリンダに導入するので、その時点で一時的にピストンロッドを作動させる流体圧力が低下して、ピストンロッドの推力が低下するという問題がある。また、一方のピストンロッドを駆動している間は、他方のシリンダのピストンロッドに流体圧力が作用せず、そのピストンロッドに外力が作用したときには、その外力でピストンが動いてしまうという問題がある。

これらの問題を解決するために、例えば、特開平１１−８２４２０号公報や特開平２００１−１１６０１３号公報に開示されているように、上記一方のピストンロッドが駆動され、あるいは復帰動作を行っている間は、他方のピストンロッドを機械的にロックできるようにしているが、ピストンロッドのロック機構部を搭載することによりシリンダボディが大きくなり、小型化が望まれる。

また、ケーシングから前方へ突出した状態で、開閉動する一対のフィンガーとケース内に装着され、それぞれのフィンガーに連結され、フィンガーのの開閉方向と同一方向へ往復摺動する一対の異径ピストンを備えるシリンダを配置した。流体圧駆動開閉チャックに於いて、ピストンに流体圧を供給し、フィンガーを開閉動作させる時、一対のシリンダの大径ピストン側のストロークを決定することにより、フィンガーの開又は閉の停止位置を決めることができる流体圧駆動用開閉チャックは従来から知られている（例えば、特開平９−２９５２９３号公報参照）。この既知の流体圧駆動用開閉チャックは、フィンガーが連結片を介して直接ピストンの動作と連動しており一対のピストンの直径を変えることで大径ピストンの動作によりフィンガー閉位置（又は開位置）を決定する事ができる。大径ピストンと連結した片側のフィンガーは物品の大きさに関わらず一定閉位置（又は開位置）に停止し、物品の位置を一定にそろえることができる。又、ボトムキャップにネジや位置決め用エアーシリンダを大径ピストン側シリンダ端に装着することにより、大径ピストンに係るフィンガーの停止位置を自由に調整できる。なおかつ、チャック自身に備えるネジ又は位置決め用シリンダにより物品の把む時の位置を調整することができる。

しかし、このような構成の流体圧駆動開閉チャックは、大径ピストンに係るフィンガーの停止位置を調整することができるが、小径ピストンに係るフィンガーと大径ピストンに係るフィンガーの動作を、制御することはできない。たとえば大径ピストンの動作によりフィンガー閉位置を調整する流体圧駆動開閉チャックに於いて、閉作動を行う場合に、図１１に表されるように小径ピストンが大径ピストンよりも早く動き出すと、（２）把持される物品は小径ピストンに係るフィンガーによって、小径ピストンのストローク端まで押され、その後（３）推力の差により大径ピストンに係るフィンガーによって大径ピストンに係るフィンガーの停止位置まで押し戻される。これにより把持される物品に必要以上の衝撃が掛かり、破損するなどの問題があった。
なお、小径ピストンと大径ピストンが全く同時に動き出したとしても、物品を把持した状態のフィンガーの停止位置までの各フィンガーの移動距離によっては、前記の状況が起こるため、閉動作時には大径ピストンが停止位置まで移動した後に小径ピストンが動き出すような構造が望まれている。
また、開作動を行う場合には、大径ピストンが小径ピストンよりも早く動き出すと、（４）把持されている物品は小径ピストンに係るフィンガーによって、小径ピストンのストローク端まで押されることになり、大径ピストンに係るフィンガーの停止位置によって物品の位置が決定しても無意味になってしまうため、開作動時においては小径ピストンが停止位置まで移動した後に大径ピストンが動き出すような構造が望まれている。

また、これら２個の流体圧シリンダ等を有する流体圧駆動機器において前記のような動作をさせる最も確実な方法は、各流体圧シリンダ等それぞれを方向制御弁で制御することであるが、方向制御弁が余計に必要になり、配管等も余計に必要になる。また、各流体圧シリンダ等を前記のように速度制御弁を用いて作動のタイミングをずらして制御すれば方向制御弁は１個で済むが、各流体圧シリンダ等それぞれに流体の供給口を設ける必要があり、流体圧駆動機器として流体の供給口を共通にすることが難しく、流体圧駆動機器と速度制御弁を一体に配設すると速度制御弁の構造が複雑になった。

小型であり、簡素な構造で、２個の流体圧駆動機器の作動のタイミングを制御する為の流量制御弁の提供と、この流量制御弁を組み込んだ流体圧駆動機器を提供することを課題とする。

ブロック状の本体に１個の流体源側接続部と２個の流体機器側接続部が設けてあり、前記本体内に、流体源側・流体機器側接続部全てを連通する流体経路を有し、各流体機器側接続部への流体経路を隔てる為のボールをニードルの軸方向に往復動自在に封入しているニードルを挿入してある。

また、本発明の流体圧駆動機器は、前記した本発明の流量制御弁と流体圧駆動機器を一体構造としたものである。

流体源側接続部から流体が供給された場合には、まずニードル内部のボールが第２の流体機器側接続部への流体通路を塞ぎ、別の流体通路を通り第１の流体機器側接続部へ流れ、第１の流体機器側接続部に接続された流体圧駆動機器に流体が満たされると、本体とニードル先端による絞り部を通り、第２の流体機器側接続部へ流れ、第１及び第２の流体機器側接続部から流体が供給された場合には、ニードル内部のボールは流体通路を塞ぐことなく、流体源側接続部に流れることにより、流体源側接続部から流体が供給された場合にのみその流量を制御し、２個の流体機器側接続部の作動のタイミングをずらすことができる。

また、２個の流体圧シリンダ等を有する流体圧駆動機器の流体源側接続部を前記流体制御弁と同様の形状に成形すれば、前記ニードルをそのまま搭載し一体構造とすることができ、２個の流体圧シリンダ等の作動のタイミングをずらすことができる。

図１〜図３により、本発明の実施の形態第１について説明する。ブロック状の本体１に１個の流体源側接続部８ａと２個の流体機器側接続部８ｂ、８ｃが設けてあり、本体１に、流体源側・流体機器側接続部全てを連通する流体経路９ａ、９ｂ、９ｃ、９dを有し、各流体機器側接続部を隔てる為のボール４をニードル２の軸方向に往復動自在なようにケース３を用いて封入しているニードル２を螺入している。流体源側接続部８ａから流体が供給された場合には、図１に示すように、流体はシール部材６で確保された経路を経て流体経路９ａを通り、ニードル２内部のボール４をケース３に押付ける。これにより流体機器側接続部８ｃへの流体通路９dを塞ぐ為、流体は流体通路９ｂを通り流体機器側接続部８ｂへ流れる。この時、本体１とニードル２の先端のケース３の間には隙間１０が存在する為、この隙間１０を通り流体機器側接続部８ｃへ流体が流れるようにも思われるが、隙間１０が流体機器側接続部８ｃの流路より一定上に狭い場合、流体はより流れやすい方に優先的に流れる性質がある為、流体は隙間１０を通らず流体機器側接続部８ｂに流れる。
ここで、より確実に流体通路９dを塞ぐためにはボール４の材質はゴムを使用する事が望ましいが、金属や樹脂等の材質を使用しても用を成すことができる。
隙間１０の面積はニードル２の本体１へのねじ込み量により調整可能となっており、調整後のニードル２はナット５で締結する。

流体機器側接続部８ｂに接続された流体圧駆動機器に流体が満たされると、図２に示すように、流体は隙間１０を通り、流体機器側接続部８ｂへ流れる。このようにして流体機器側接続部８ｂ、８ｃに接続された流体圧駆動機器の作動のタイミングをずらすことが出来る。図９は実施例の流体回路図であり、方向制御弁Ｖが切り替ることで流体源Ａからの流体が本発明の流量制御弁ＦＣの流体源側接続部８ａから供給されると、流体機器側接続部８ｂから流体圧シリンダＳ１に供給され、流体圧シリンダＳ１のロッドが前進し、前進端に到達した時点で流体機器側接続部８ｃから流体圧シリンダＳ２に供給され、流体圧シリンダＳ２のロッドが前進する。
尚、図１０に示すように流体機器側接続部８ｂに流体圧駆動機器Ｓ１では無く流体圧タンクＴを接続した場合も流体は同様の流れ方をし、流体圧タンクＴに流体が満たされる間の時間流体機器側接続部８ｃの作動開始が遅延する為、流体源と流体機器側接続部８ｃに接続した流体圧駆動機器間のオンディレイタイマ−として使用することが出来る。

流体機器側接続部８ｂ、８ｃから流体が供給された場合には、図３に示すように、流体機器側接続部８ｂから供給された流体は流体経路９ｂ→９ａの順に通り、流体機器側接続部８ｃから供給された流体はボール４をニードル２側へ押付けることにより流体通路９dを確保し、流体経路９d→９ｃ→９ｂ→９ａの順に通り、共に流体源側接続部８ａへ流れる。

図４により、本発明の実施の形態第２について説明する。実施の形態第２において、実施の形態第１と同じ構成の部材には実施の形態第１と同一の符号を用い、その説明は簡略にする。実施の形態第２は、実施の形態第１と同じく本体１１に流体機器側接続部８ｂ、８ｃを備えているが、流体源側接続部８ａはニードル１２の後端部に備えている。また、実施の形態第１では流体源側接続部８ａと流体経路９ａの間の経路を確保していたシール部材６が不要になり、これらにより本体の形状を小型・軽量にすることができる。

図５により、本発明の実施の形態第３について説明する。実施の形態第３は、実施の形態第１又は実施の形態第２のニードル内部にスプリング１３を配設したものであり、図５は実施の形態第２にスプリング１３を配設した状態を示しており、実施の形態第２と同じ構成の部材には実施の形態第２と同一の符号を用い、その説明は簡略にする。実施の形態第１又は実施の形態第２に於いて、流体源側接続部、流体機器側接続部の何れからも流体が供給されていない状態では、ボール４はニードル１２内部で摺動自在に存在し、流体源側接続部から流体が供給されるとケース３側に押されて流体経路９ｄを塞ぐが、この時若干の流体が流体経路９ｄに漏れる恐れがある。これを防止する為にスプリング１３にてボール４をケース３に押し付ける事で、流体源側接続部、流体機器側接続部の何れからも流体が供給されていない状態でも流体経路９ｄを塞ぎ、漏れを防止することができる。

図６により、本発明の実施の形態第４について説明する。エスケープメントシリンダのシリンダボディ３１の流体圧シリンダへの流体の供給口部に、前記の本発明の実施の形態第１、第２と同様の流体経路３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２dを配設しており、図１〜図５に記載の流体機器側接続部８ｂと流体経路３２ａ、３２d、流体機器側接続部８ｃと流体経路３２ｂ、３２ｃがそれぞれ相当する。また、ニードル１２、ケース３、ボール４、ナット５、シール部材７を組み合わせたタイミングニードルＴＮ１及びタイミングニードルＴＮ２をシリンダボディ３１の各供給口に装着している。
ここで、タイミングニードルＴＮ１の流体源側接続部から流体を供給すると流体は、まず流体経路３２ａを通りシリンダ室３３ａに溜まり、ピストン３４ａを押し出す。その後ピストン３４ａがエンドカバー３５ａに当り停止すると次に、流体経路３２ｂを通りシリンダ室３３dに溜まり、ピストン３４ｂを引き込む。この時シリンダ室３３ｂ、３３ｃにあった流体はそれぞれ流体経路３２ｃ、３２dを通り、タイミングニードルＴＮ２の流体源側接続部から放出される。
その後、流体の供給をタイミングニードルＴＮ１からタイミングニードルＴＮ２に切り替えると流体経路３２dを通りシリンダ室３３ｃに溜まり、ピストン３４ｂを押し出し、ピストン３４ｂがエンドカバー３５ｂに当り停止した後、流体経路３２ｃを通りシリンダ室３３ｂに溜まり、ピストン３４ａを引き込む。そのため、ピストン３４ａ、３４ｂはそれぞれ交互に作動し、しかも、一方のピストンロッドが作動してストロークエンドの近くに達したときに他方のピストンロッドを復帰させるようにしたエスケープメントシリンダを構成することができる。

図７により、本発明の実施の形態第５について説明する。流体圧駆動開閉チャックのケーシング４１に装着している、流体の供給口部付きのエンドカバー４６ａ、４６ｂに、前記の本発明の実施の形態第１、第２と同様の流体経路４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２dを配設しており、図１〜図５に記載の流体機器側接続部８ｂと流体経路４２ａ、４２d、流体機器側接続部８ｃと流体経路４２ｂ、４２ｃがそれぞれ相当する。また、ニードル１２、ケース３、ボール４、ナット５、シール部材７を組み合わせたタイミングニードルＴＮ１及びタイミングニードルＴＮ２をケーシング４１の各供給口に装着している。ケーシング４１内部に配設している一対のシリンダは径が異なり、ピストン４４ａの配設されているシリンダが小径側、ピストン４４ｂの配設されているシリンダが大径側になり、調整ネジ４７によってピストン４４ｂの、停止位置を調整することができ、各ピストンは特開平９−２９５２９３号公報の図１に示す状態のようにケーシングから前方へ突出した状態で、開閉動する一対のフィンガーと連結されており、かつ、調整ネジ４７によってフィンガー閉位置を調整できるように連結されている。

ここで、タイミングニードルＴＮ１の流体源側接続部から流体を供給すると流体は、まず流体経路４２ｂを通りシリンダ室４３ｃに溜まり、大径ピストン４４ｂを左方向に移動させる。その後大径ピストン４４ｂがエンドカバー４５ｂに取付けられた調整ネジ４７に当り停止すると次に、流体経路４２ａを通り小径ピストン４４ａの内部の流体経路４２ｅを通りシリンダ室４３ｂに溜まり、小径ピストン４４ａを右方向に移動させる。この動作により、大径ピストン４４ｂに係るフィンガーが停止位置まで移動した後に小径ピストン４４ａに係るフィンガーが移動し、物品を把持する。
その後、流体の供給をタイミングニードルＴＮ１からタイミングニードルＴＮ２に切り替えると流体経路４２ｃを通りシリンダ室４３ａに溜まり、小径ピストン４４ａを左方向に移動させ、小径ピストン４４ａがエンドカバー４５ａに当り停止した後、流体経路４２ｄ、４２ｆを通りシリンダ室４３ｄに溜まり、大径ピストン４４ｂを右方向に移動させる。この動作により、小径ピストン４４ａに係るフィンガーが物品から離れ、停止位置まで移動した後に大径ピストン４４ｂに係るフィンガーが移動する。

これら一連のピストンの動きに基づく、レバーと物品の動作を図１２で説明する。全開状態（１）から、（２）大径側レバーが移動し調整位置で停止する。その後（３）小径側レバーが移動し、物品を把持する。レバー開時には、まず（４）小径側レバーが開き、（５）大径側レバーが開く為、物品に必要以上の衝撃が掛かることも無く、物品の把持位置が最初の工程からずれることもない。

本発明に係る流体制御弁の実施の形態第１の内部構造であり、流体現側接続部から流体を供給したときの状態その１を示す図である 本発明に係る流体制御弁の実施の形態第１の内部構造であり、流体現側接続部から流体を供給したときの状態その２を示す図である 本発明に係る流体制御弁の実施の形態第１の内部構造であり、流体機器側接続部から流体を供給したときの状態を示す図である 本発明に係る流体制御弁の実施の形態第２の内部構造を示す図である 本発明に係る流体制御弁の実施の形態第３の内部構造を示す図である 本発明に係る流体制御弁を用いた流体圧駆動機器の実施の形態第４の内部構造を示す図である 本発明に係る流体制御弁を用いた流体圧駆動機器の実施の形態第５の内部構造を示す図である 従来の速度制御弁による流体圧駆動機器の制御を示す流体回路図である 本発明に係る流体制御弁を用いた２個の流体圧駆動機器の制御を示す流体回路図である 本発明に係る流体制御弁を用いた流体圧駆動機器のオンディレイタイマー制御を示す流体回路図である （１）〜（５）は従来の流体圧駆動開閉チャックによる物品の把持の順序を示す図である （１）〜（５）は本発明に係る流体制御弁を用いた流体圧駆動開閉チャックによる物品の把持の順序を示す図である

符号の説明

１、１１ 本体
２、１２ ニードル
３ ケース
４ ボール
５ ナット
６、７ シール部材
８ａ 流体現側接続部
８ｂ、８ｃ 流体機器側接続部
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 流体経路
１０ 隙間
１３ スプリング
３１ ボディ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ 流体経路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ シリンダ室
３４ａ、３４ｂ ピストン
３５ａ、３５ｂ エンドカバー
４１ ケーシング
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ 流体経路
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ シリンダ室
４４ａ 小径ピストン
４４ｂ 大径ピストン

４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ エンドカバー
４７ 調整ボルト

Claims (5)

1. ブロック状の本体に１個の流体源側接続部と２個の流体機器側接続部が設けてあり、前記本体内に、流体源側・流体機器側接続部全てを連通する流体経路を有し、各流体機器側接続部を隔てる為のボールを封入しているニードルを挿入し、流体源側接続部から流体が供給された場合には、まずニードル内部のボールが第２の流体機器側接続部への流体通路を塞ぎ、別の流体通路を通り第１の流体機器側接続部へ流れ、第１の流体機器側接続部に接続された流体圧駆動機器に流体が満たされると、本体とニードル先端による絞り部を通り、第２の流体機器側接続部へ流れ、第１及び第２の流体機器側接続部から流体が供給された場合には、ニードル内部のボールは流体通路を塞ぐことなく、流体源側接続部に流れるようにしてあることを特徴とする流量制御弁。
2. 請求項１の流量制御弁において、流体源側接続部をニードルの先端に設け、シール部材を省略すると共に本体の小型化を図ることを特徴とする流量制御弁。
3. 請求項１または２に記載の流量制御弁において、ニードル内部にスプリングを配設し、ボールをニードル先端のケース側に押し付けていることを特徴とする流量制御弁。
4. 請求項１から３に記載のいずれかの流量制御弁をシリンダボディに配設することにより、シリンダボディに並列配置した二つのシリンダにおけるピストンロッドを圧力流体の給排によって交互に作動させ、しかも、一方のピストンロッドが作動してストロークエンドの近くに達したときに他方のピストンロッドを復帰させるようにしたエスケープメントシリンダ。
5. 請求項１から３に記載のいずれかの流量制御弁をケーシングに配設することにより、ケーシングから前方へ突出した状態で、開閉動する一対のフィンガーとケース内に装着され、それぞれのフィンガーに連結され、フィンガーの開閉方向と同一方向へ往復摺動する一対の異径ピストンを備えるシリンダを配置した流体圧駆動開閉チャックに於いて、ピストンに流体圧を供給し、フィンガーを開閉動作させる時に各フィンガーの始動のタイミングをずらすことを特徴とする流体圧駆動開閉チャック。

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