JP2008064256A

JP2008064256A - シリンダ・バルブユニット

Info

Publication number: JP2008064256A
Application number: JP2006244734A
Authority: JP
Inventors: Hisataka Kato; 久隆加藤
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】集中配管及び集中配線を可能とし、しかも配置スペースを効率化することが可能な最適な配置構成とすることにある。
【解決手段】略直方体状に形成された樹脂製のマニホールド１６の上面の一端部側に複数のシリンダ２０を５連且つ３段に設け、前記マニホールド１６の上下面に該マニホールド１６の軸線方向に沿って複数の電磁弁２２を連設し、前記上下面と直交するマニホールド１６の一側面５０に軸線方向に沿って所定長だけ延在するように配線基板２４を装着し、しかも、前記マニホールド１６の上面の中間部に形成された凹部５８内にコネクタ２６を前記配線基板２４と連結して設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、マニホールドに対して複数のシリンダ及びバルブ（電磁弁）等が設けられ、所定のバルブの駆動作用下にマニホールドに形成された流体通路を介してシリンダに圧力流体を供給することにより、選択されたシリンダを駆動制御することが可能なシリンダ・バルブユニットに関する。

従来から、例えば、マニホールド上に複数の電磁弁が連設して搭載された、いわゆる電磁弁マニホールドを用いて複数のシリンダ中の中から任意に選択されたシリンダに対して圧力流体を供給することにより、各シリンダを駆動制御することが知られている。

この場合、電磁弁マニホールドは、ブロック体によって形成されたマニホールドに対して複数の電磁弁が水平方向に沿って複数個並列に配置された状態で一体的に組み付けて構成されるが、複数のシリンダとは別体で設けられ、マニホールドとシリンダとを接続する複数の配管（例えば、チューブ等）によって前記複数のシリンダに対して圧力流体が供給される。

また、特許文献１には、プレート状に形成されたマニホールドと、前記マニホールドの上面の一方に並設された一組のシリンダと、前記マニホールドの上面の他方に併設された制御用シリンダ及び電磁弁からなる制御弁とを有するガスシリンダ制御システムが開示されている。

このガスシリンダ制御システムでは、マニホールドに対して一組のシリンダ、制御用シリンダ及び制御弁が一体的に組み付けられて構成され、リード線を介して制御弁に送給される制御信号によってソレノイドを励磁することにより、制御弁がオフ状からオン状態に切り換えられ、前記制御弁に接続されたエアー配管によって供給されたエアがマニホールド内に形成された流体通路を介して所定のシリンダに導入されるように構成されている。

米国特許第５１７０６２７号明細書

しかしながら、前記特許文献１に開示されたガスシリンダ制御システムでは、例えば、１５個等の多数の複動シリンダ（ピストンが収装される一方又は他方のシリンダ室に対して圧力流体を供給することにより前記ピストンを往復動作させるシリンダ）をマニホールド上に配設すると仮定した場合、１個の複動シリンダに対して２個の電磁制御弁（３ポート）が必要となるため合計３０個の電磁制御弁を配設するためのスペースが必要となると共に、１個の複動シリンダに設けられた一組のポートに対してそれぞれ圧力流体を供給するために前記３０個の電磁制御弁とそれぞれ接続される３０本の流体通路をマニホールド内に形成する必要があり、マニホールドを含むシステムの全体構成が大型化するという問題がある。

また、前記特許文献１に開示されたガスシリンダ制御システムでは、各電磁制御弁に対して外部コントローラからの制御信号を送給するために少なくとも６０本の電気配線を配置する必要があり、電気信号の配線スペースを確保するためにシステムの全体構成がさらに大型化するという問題がある。

さらに、複数のシリンダ、バルブ及び電磁制御弁以外に、例えば、多数の電磁弁が電気的に接続される配線基板、外部コントローラと電気的に接続するためのコネクタ等を設けた場合、さらにシステムを構成する要素が増大するために小型化に最適な配置構成を鋭意検討する必要がある。

本発明は、前記の種々の点を鑑みてなされたものであり、集中配管及び集中配線を可能とし、しかも配置スペースを効率化することが可能な最適な配置構成とすることにより多数のシリンダ及びバルブ等の構成要素を一体的に組み付けて小型化を図ることが可能なシリンダ・バルブユニットを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、略直方体状のブロック体からなり、内部に圧力流体が流通する複数の流体通路が形成されたマニホールドと、
前記マニホールドの幅広な第１の側面の一端部側に設けられる複数のシリンダと、
前記マニホールドの幅広な第１の側面又は前記第１の側面と略平行で幅広な第２の側面のいずれか一方又はその両側面に該マニホールドの軸線方向に沿って連設される複数の電磁弁と、
前記第１及び第２の側面と直交する幅狭な第３の側面に前記マニホールドの軸線方向に沿って所定長だけ延在するように装着され、端子ブロックを介して前記複数の電磁弁と電気的に接続される配線基板と、
前記第１の側面の中間部に形成された凹部内に前記配線基板の一側面と連結されて設けられ、複数のコネクタピンを有するコネクタと、
を備えることを特徴とする。

本発明では、例えば、外部コントローラからの電気信号がコネクタ、配線基板及び端子ブロックを介して所定の電磁弁に入力されて前記所定の電磁弁が付勢される。所定の電磁弁の付勢作用下に圧力流体がマニホールドの連通路を経由して所定のシリンダに供給され、前記所定のシリンダのピストンロッドが進退動作する。

本発明によれば、略直方体状に形成されたマニホールドの幅広な第１の側面の一端部側に複数のシリンダを設け、前記マニホールドの幅広な第１の側面又は前記第１の側面と略平行で幅広な第２の側面のいずれか一方又はその両側面に該マニホールドの軸線方向に沿って複数の電磁弁を連設し、前記第１及び第２の側面と直交する幅狭な第３の側面に前記マニホールドの軸線方向に沿って所定長だけ延在するように配線基板を装着し、しかも、前記マニホールドの第１の側面の中間部に形成された凹部内にコネクタを前記配線基板の一側面と連結して設けることにより、集中配線を可能とし、しかも配置スペースが効率化された最適な配置構成とすることができる。従って、本発明では、このような各種構成要素の最適な配置構成とすることによりシリンダ・バルブユニットの小型化を達成することができる。

さらに、本発明によれば、樹脂製の複数のプレートが積層されて一体的に結合されることによりマニホールドが製造される。その際、中間に介装されたプレートの積層面に溝部が形成され、前記溝部が積層される他のプレートとの間で閉塞されることにより、複数のシリンダに対して圧力流体をそれぞれ供給するための複数の流体通路が形成される。従って、本発明では、複数の流体通路をマニホールドの狭小な内部空間内に効率的に配置して、集中配管を達成することができる。

本発明では、集中配管及び集中配線を可能とし、しかも複数のシリンダ及び電磁弁、配線基板、コネクタ等の各種構成要素をマニホールドに対して最適な配置構成とすることにより、配置スペースの効率化を図り、小型化を達成することができる。

本発明に係るシリンダ・バルブユニットについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１〜図３において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るシリンダ・バルブユニットを示す。

このシリンダ・バルブユニット１０は、基本的に、一端部側の上部に傾斜面１２が形成され他端部側の上面に圧力流体供給ポート１４が形成された略直方体状のブロック体からなるマニホールド１６と、横方向に５個連設され且つ縦方向に所定間隔離間して３段に配置され進退自在なピストンロッド１８がそれぞれ設けられた１５個のシリンダ２０と、各シリンダ２０を駆動させる３０個の電磁弁２２と、前記電磁弁２２を制御する電気信号を送給するための配線基板２４及び複数のコネクタピンを有するコネクタ２６とから構成される。

前記シリンダ・バルブユニット１０は、後述するように、マニホールド１６の所定の側面に対して、複数のシリンダ２０及び電磁弁２２と、配線基板２４及びコネクタ２６とがそれぞれ一体的に組み付けられることにより、装置全体が小型化されて構成されたものである。

マニホールド１６は、例えば、アクリル樹脂等の樹脂製材料によって形成された複数枚のプレートが積層されて一体的に結合され、その内部には所定の電磁弁２２と所定のシリンダ２０とを連通させる複数の流体通路が設けられる。

本実施の形態では、例えば、マニホールド１６の上面を形成する第１プレート１６ａと、中間の第２プレート１６ｂと、マニホールド１６の下面を形成する第３プレート１６ｃとからなる３枚の第１〜第３プレート１６ａ〜１６ｃ（図４参照）を、例えば、半導体レーザにより樹脂溶着することによって一体的に結合しているが、溶着に限定されるものではないと共に、積層枚数も３枚に限定されるものではなく複数枚であればよい。

また、以下の説明では、一体的に結合されたマニホールド１６を溶着前の第１〜第３プレート１６ａ〜１６ｃに分離して流体通路の構成を便宜上説明しているが、一体的に結合されたマニホールド１６が３枚の第１〜第３プレート１６ａ〜１６ｃに分解されるものでないことは勿論である。

中間の第２プレート１６ｂの上面及び下面には所定方向に所定長だけ延在する複数の溝部がそれぞれ形成され、前記第２プレート１６ｂが第１プレート１６ａと第３プレート１６ｃとの間に介装されて前記溝部が第１プレート１６ａ及び第３プレート１６ｃの平坦面によってそれぞれ閉塞されることにより、圧力流体（例えば、エア）を流通させる複数の流体通路である連通路２８が設けられる。この複数の連通路２８は、図４に示されるように、長方形状に形成された第２プレート１６ｂの軸線方向に沿って略平行に延在するように配置される。

第１プレート１６ａ及び第３プレート１６ｃには、その上下面を貫通する一組の小孔からなる第１ポート３０ａ及び第２ポート３０ｂが形成され、前記一組の第１ポート３０ａ及び第２ポート３０ｂは、前記マニホールド１６の中央部にその軸方向に沿って直線状に複数組連続するように配置される。前記第１ポート３０ａ及び第２ポート３０ｂは、後述するように、各電磁弁２２のインレットポート３２ａ及びアウトレットポート３２ｂとそれぞれ連通接続される（図７参照）。また、第１プレート１６ａ及び第３プレート１６ｃには、各電磁弁２２を取り付けるための取付用孔部３４が形成される（図４参照）。

さらに、第２プレート１６ｂには、第１プレート１６ａに形成された圧力流体供給ポート１４と連通する圧力流体供給用共通通路３６が軸線方向に沿って直線状に形成され、前記圧力流体供給用共通通路３６は、第１プレート１６ａの第１ポート３０ａに連通接続すると共に、終局的には各電磁弁２２のインレットポート３２ａとそれぞれ連通するように設けられる。

さらにまた、第３プレート１６ｃには、後述するシリンダブロック３７ａ〜３７ｃの一組のポート３８ａ、３８ｂにそれぞれ連通する一組の小孔４０ａ、４０ｂが上下面を貫通するように形成される（図６参照）。

なお、前記圧力流体供給用共通通路３６の内壁には、第２プレート１６ｂの表裏両面を貫通する小孔４１（図５参照）が設けられ、該圧力流体供給用共通通路３６によって第２プレート１６ｂの上面側及び下面側の連通路２８に対して圧力流体をそれぞれ供給することができる。

シリンダ２０は、例えば、アルミニウムの押し出し成形によって形成され、図示しないねじ部材等によって傾斜面１２と反対側のマニホールド１６の平坦面４２に所定間隔離間してそれぞれ固定された第１〜第３シリンダブロック３７ａ〜３７ｃを有し、前記各シリンダブロック３７ａ（３７ｂ、３７ｃ）には、それぞれ５個のシリンダ２０が連設されて構成される。

前記各シリンダブロック３７ａ（３７ｂ、３７ｃ）の内部には、図示しないシリンダ室に沿って摺動可能な図示しないピストンが収装され、前記ピストンには各シリンダブロック３７ａ（３７ｂ、３７ｃ）の外部に露呈し該ピストンと一体的に変位するピストンロッド１８が連結される。

この場合、シリンダ室は、ピストンによって一方のシリンダ室と他方のシリンダ室とに分割され、前記一方のシリンダ室と前記他方のシリンダ室とが、シリンダブロック３７ａ（３７ｂ、３７ｃ）の側面に形成された一組のポート３８ａ、３８ｂ及びマニホールド１６の流体通路（連通路２８）を介してそれぞれ一組の電磁弁２２に接続されている。

換言すると、単一のシリンダ２０のピストンロッド１８を伸長させる第１の電磁弁２２と、前記シリンダ２０のピストンロッド１８を退縮させる第２の電磁弁２２とからなる一組の電磁弁２２、２２が必要となり、本実施の形態では、横方向に５連、縦方向に３段からなる１５個のシリンダ２０が配置されているため、合計３０個の電磁弁２２がマニホールド１６の上面及び下面に該マニホールド１６の軸方向に沿って複数個連設される。

複数の電磁弁２２は、それぞれ、ソレノイド部と弁駆動部とを有する同一構成からなり、前記弁駆動部には、インレットポート３２ａ、アウトレットポート３２ｂ及び排気ポート３２ｃがそれぞれ形成され、前記インレットポート３２ａはマニホールド１６に形成された第１ポート３０ａに接続され、前記アウトレットポート３２ｂはマニホールド１６に形成された第２ポート３０ｂに接続される。電磁弁２２の排気ポート３２ｃは、図５及び図７に示されるように、マニホールド１６の表面に形成された段差部４６の切欠凹部４８に臨むように設けられているため、大気と連通状態にある。

この場合、前記ソレノイド部の励磁作用下に前記弁駆動部の図示しない弁体が変位し、電磁弁２２のインレットポート３２ａとアウトレットポート３２ｂとが連通することにより、マニホールド１６に形成された第１ポート３０ａと第２ポート３０ｂとを連通させることができる。

配線基板２４は、マニホールド１６の上面と直交する片側の一側面５０に沿って延在するように設けられ、前記配線基板２４には該マニホールド１６の軸方向に沿って複数のピン５２が植設される。前記配線基板２４のピン５２には端子ブロック５４が装着され、前記端子ブロック５４によって個々の電磁弁２２が前記配線基板２４と電気的に接続される。従って、前記マニホールド１６の上面に搭載された複数の電磁弁２２のソレノイド部及びマニホールド１６の下面に搭載された複数の電磁弁２２のソレノイド部は、各電磁弁２２に付設される端子ブロック５４を介して前記配線基板２４とそれぞれ電気的に接続される。

前記配線基板２４が装着されるマニホールド１６の片側の一側面５０は、上部に傾斜面１２を有するマニホールド１６の一端部側の片側の一側面５６と比較して水平方向に沿って所定長だけ窪んで形成され、前記片側の一側面５０に沿って連設される複数の電磁弁２２と前記一端部側の片側の一側面５６とが略面一に形成される。

この場合、配線基板２４をマニホールド１６の上面と直交する片側の一側面５０に沿って延在する帯状に形成することにより、マニホールド１６の軸方向に沿った上面及び下面に連設された複数の電磁弁２２に対して最短距離で電気的に接続することができ、設置スペースを狭小とすることができる。

マニホールド１６の上面の中間部には断面矩形状の凹部５８が形成され、前記凹部５８には前記配線基板２４と電気的に接続された複数のコネクタピンを有するコネクタ２６が配置される。この場合、コネクタ２６の上面と配線基板２４とは略面一に形成される。なお、マニホールド１６の上面に形成された断面矩形状の凹部５８を利用して図示しない雌コネクタを前記凹部５８に沿って水平方向に移動させることにより前記コネクタ２６と簡便に接続することができる。

本実施の形態に係るシリンダ・バルブユニット１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、コネクタ２６及び配線基板２４を介して図示しない外部コントローラから所定の電磁弁２２に制御信号を導出し、前記所定の電磁弁２２を付勢する。所定の電磁弁２２のソレノイド部の励磁作用下に図示しない弁体が変位して前記所定の電磁弁２２のインレットポート３２ａとアウトレットポート３２ｂとが連通する。

従って、電磁弁２２のインレットポート３２ａに連通接続されたマニホールド１６の第１ポート３０ａと電磁弁２２のアウトレットポート３２ｂに連通接続されたマニホールド１６の第２ポート３０ｂとがそれぞれ連通する（図７参照）。この場合、マニホールド１６の第１ポート３０ａは、圧力流体供給用共通通路３６と連通状態にあるため、圧力流体供給用共通通路３６に導入された圧力流体が電磁弁２２及びマニホールド１６の連通路２８を経由してシリンダブロック３７ｂ（３７ａ、３７ｃ）の一方のポート３８ｂ（３８ａ）を介して所定のシリンダ２０に供給され、前記所定のシリンダ２０のピストンロッド１８が進退動作する。

このように所定の電磁弁を付勢して所定のシリンダ２０のピストンロッド１８を進退動作させることにより、前記ピストンロッド１８に係合する他の機器に対して運動エネルギを伝達することができる。

本実施の形態では、略直方体状に形成された樹脂製のマニホールド１６の幅広な第１の側面（上面）の一端部側に複数のシリンダ２０を設け、前記マニホールド１６の幅広な第１の側面（上面）と略平行で幅広な第２の側面（下面）の両側面に該マニホールド１６の軸線方向に沿って複数の電磁弁２２を連設し、前記第１及び第２の側面と直交する幅狭な第３の側面（一側面５０）に前記マニホールド１６の軸線方向に沿って所定長だけ延在するように配線基板２４を装着し、しかも、前記マニホールド１６の第１の側面の中間部に形成された凹部５８内にコネクタ２６を前記配線基板２４の一側面と連結して設けることにより、集中配線を可能とし、しかも配置スペースが効率化された最適な配置構成とすることができる。

従って、本実施の形態は、このような各種構成要素の最適な配置構成とすることによりシリンダ・バルブユニット１０の小型化を達成することができる。

本実施の形態では、マニホールド１６を構成する中間の第２プレート１６ｂの上面及び下面、すなわち、第１プレート１６ａ及び第３プレート１６ｃとの積層面に溝部（長溝）を形成することにより、３０個の電磁弁２２と１５個のシリンダ２０の一組のポート３８ａ、３８ｂとをそれぞれ連通させる３０本の流体通路（連通路２８）をマニホールド１６の狭小な内部空間内に効率的に配置することができる。

また、本実施の形態では、マニホールド１６の内部に形成された多数の連通路２８の長さをそれぞれ実質的に同一長さに設定すると共に、シリンダ２０のシリンダ室の容積に対して単一の連通路２８における全体の配管容積を小さく設定することにより、圧力流体の連通路２８内における結露の発生を防止することができる。

さらに、従来技術では、樹脂製材料によって形成されたプレートの表面に機械加工等によって溝部（長溝）を形成した後、他のプレートを積層して一体的に結合するように設けてられていたのに対し、本実施の形態では、第２プレート１６ｂ自体を樹脂成形する際に前記第２プレート１６ｂの表裏両面に一体的に溝部（長溝）を形成した後、他の第１プレート１６ａ及び第３プレート１６ｃを積層して一体的に結合しているため、製造工程が簡素化されると共に、製造コストを低減することができる。

さらにまた、本実施の形態では、１５個のシリンダ２０を横方向に５個連設し且つ縦方向（マニホールド１６の軸線方向）に所定距離離間して３段に配置することにより、複数のシリンダ２０に対するメンテナンスを容易に遂行することができる。

本発明の実施の形態に係るシリンダ・バルブユニットの斜視図である。図１に示すシリンダ・バルブユニットを底面側から見た斜視図である。図１に示すシリンダ・バルブユニットの分解斜視図である。図１に示すシリンダ・バルブユニットを構成するマニホールドに形成された連通路を便宜的に説明するために、前記マニホールドを第１〜第３プレートに分割した状態の分解斜視図である。マニホールドに供給される圧力流体の流通経路を示すための第１〜第３プレートの他端部の一部省略拡大図である。マニホールドに供給される圧力流体の流通経路を示すための第１〜第３プレートの一端部の一部省略拡大図である。電磁弁とマニホールドとの間で圧力流体の流通経路を示すための一部断面側面図である。

符号の説明

１０…シリンダ・バルブユニット１４…圧力流体供給ポート
１６…マニホールド１６ａ〜１６ｃ…プレート
１８…ピストンロッド２０…シリンダ
２２…電磁弁２４…配線基板
２６…コネクタ２８…連通路
３０ａ、３０ｂ、３８ａ、３８ｂ…ポート３２ａ…インレットポート
３２ｂ…アウトレットポート３２ｃ…排気ポート
３６…圧力流体供給用共通通路３７ａ〜３７ｃ…シリンダブロック
４０ａ、４０ｂ、４１…小孔４６…段差部
４８…切欠凹部５０、５６…一側面
５２…ピン５４…端子ブロック
５８…凹部

Claims

略直方体状のブロック体からなり、内部に圧力流体が流通する複数の流体通路が形成されたマニホールドと、
前記マニホールドの幅広な第１の側面の一端部側に設けられる複数のシリンダと、
前記マニホールドの幅広な第１の側面又は前記第１の側面と略平行で幅広な第２の側面のいずれか一方又はその両側面に該マニホールドの軸線方向に沿って連設される複数の電磁弁と、
前記第１及び第２の側面と直交する幅狭な第３の側面に前記マニホールドの軸線方向に沿って所定長だけ延在するように装着され、端子ブロックを介して前記複数の電磁弁と電気的に接続される配線基板と、
前記第１の側面の中間部に形成された凹部内に前記配線基板の一側面と連結されて設けられ、複数のコネクタピンを有するコネクタと、
を備えることを特徴とするシリンダ・バルブユニット。
請求項１記載のユニットにおいて、
前記マニホールドは、樹脂製の複数のプレートが積層されて一体的に結合され、中間に介装されたプレートの積層面に溝部が形成され、前記溝部が積層される他のプレートとの間で閉塞されることにより、複数のシリンダに対して圧力流体をそれぞれ供給するための複数の流体通路が形成されることを特徴とするシリンダ・バルブユニット。