JP2016050619A - 空圧機器の制御方法及び空圧機器の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮空気を利用した駆動装置において、より簡便で安価に利用できるシステムを提供する。
【解決手段】空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサで生成された圧縮空気を送給する配管と、この配管を介して供給された圧縮空気によって駆動する駆動装置と、この駆動装置のオンとオフとを切り替える切替装置とを備えた空圧機器の制御システムにおいて、切替装置には圧縮空気を利用して発電する発電手段を設けて、駆動装置よりも上流側の配管に介設するとともに、制御信号を生成する制御部と、この制御部で生成された制御信号を音波信号として配管内に出力する発振器と、配管内の音波信号を検出する検出器とを設けて、検出器から出力された信号に基づいて切替装置を操作することで駆動装置を駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空圧機器の制御方法及び空圧機器の制御システムに関し、特に空圧機器間で圧縮空気を送給する配管を利用して制御信号を伝達する空圧機器の制御方法及び空圧機器の制御システムに関する。

製造工場等においては、空圧アクチュエータのように、動力源として圧縮空気を利用した駆動装置が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照。）。特に、圧縮空気によって動作する駆動装置は、油圧駆動の装置や電気駆動の装置と異なり、火災の危険性が極めて小さく、また、比較的安価に導入できるという利点を有している。

特開２００４−０８４５４０号公報

しかしながら、工場における動力源を圧縮空気だけとすることは不可能であり、通常は、電力を利用した電気系の動力装置あるいは制御装置を利用しており、場合によっては油圧駆動の装置を利用することもある。

特に、圧縮空気を動力源として利用した装置であっても、バルブの開閉制御等のように制御が必要となる部分においては、電気回路による制御部を設けて制御している。そのため、制御部に電力を供給するための電気配線及びコンセント等の設置が必要であり、工場等での装置設置の際には、圧縮空気を導く空気用の配管だけでなく、電気系統の配線の設置が必要であり、設備設置の作業が複雑化するとともに、高コスト化するという問題があった。

本発明者らはこのような現状に鑑み、圧縮空気を利用した駆動装置において、より簡便で安価に利用できるシステムを開発すべく研究を行って、本発明を成すに至ったものである。

本発明の空圧機器の制御方法では、空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサで生成された圧縮空気を送給する配管と、この配管を介して供給された圧縮空気によって駆動する駆動装置と、この駆動装置のオンとオフとを切り替える切替装置とを備えた空圧機器を制御する制御方法において、切替装置には、圧縮空気を利用して発電する発電手段と、配管内の音波信号を検出する検出手段を設けて、駆動装置よりも上流側の配管に介設し、配管内を伝送させた音波信号によって切替装置を操作することで駆動装置を駆動制御するものである。

また、本発明の空圧機器の制御システムでは、空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサで生成された圧縮空気を送給する配管と、この配管を介して供給された圧縮空気によって駆動する駆動装置と、この駆動装置のオンとオフとを切り替える切替装置とを備えた空圧機器の制御システムにおいて、切替装置には圧縮空気を利用して発電する発電手段を設けて、駆動装置よりも上流側の配管に介設するとともに、制御信号を生成する制御部と、この制御部で生成された制御信号を音波信号として配管内に出力する発振器と、配管内の音波信号を検出する検出器とを設けて、検出器から出力された信号に基づいて切替装置を操作することで駆動装置を駆動制御するものである。

さらに、本発明の空圧機器の制御システムでは、発電手段には、少なくとも第１のバッテリと第２のバッテリを接続して、一方のバッテリを充電している場合に、他方のバッテリから電力を供給可能としていることにも特徴を有するものである。

本発明によれば、圧縮空気によって駆動する駆動装置の駆動制御のための信号を音波信号として圧縮空気を送給する配管を介して伝送できるので、駆動装置を制御するための電気的な制御信号を伝送する配線を不要とすることができる。さらに、駆動装置を切替制御する切替装置に圧縮空気を利用して発電する発電手段を設けていることで、外部の電源を用いることなく切替装置を駆動させることができる。

したがって、十分な容量の電気設備のない施設であっても導入可能であり、しかも、電気配線よりも取扱いの容易な圧縮空気用の配管の取り回しによって所望の設置が可能となり、設置自由度の高い空圧機器とすることができる。

本発明に係る空圧機器の説明図である。 切替装置の説明図である。

本発明の空圧機器の制御方法及び空圧機器の制御システムでは、圧縮空気によって駆動する空圧アクチュエータ等の駆動装置を制御する制御信号を、圧縮空気を送給する配管を利用して伝送しているものである。本発明者は、本発明の空圧機器の制御システムをＩＰＳ（Intelligent Pneumatic System）と呼んでいる。

すなわち、図１に示すように、一般的に空圧機器は、空気を圧縮するコンプレッサ10と、このコンプレッサ10で生成された圧縮空気を送給する配管20と、この配管20を介して供給された圧縮空気によって駆動する空圧アクチュエータ30等の駆動装置と、この駆動装置のオンとオフとを切り替える切替装置40を備えている。

本発明の空圧機器では、空圧アクチュエータ30を制御する制御信号を制御部50で生成し、この制御信号を配管20内に設けたスピーカ（図示せず）等の発振器によって音波信号として配管20内に出力している。図１中の符号51はマイクの信号出力線である。なお、制御部50自体にスピーカを設けて、信号出力線51を配管20と同じ配管で構成することで、制御部50から音波信号を直接的に出力してもよい。

空圧アクチュエータ30を制御する制御信号は、一般的にオン状態とオフ状態のタイミングを指示する二値信号であるが、スピーカから音波信号として出力するために、例えば制御信号のオン状態では、所定周波数の音をスピーカから出力させ、制御信号のオフ状態では、無音あるいはオン状態とは異なる周波数の音をスピーカから出力させるように、制御部50で信号変換している。

切替装置40は、空圧アクチュエータ30よりも上流側の配管20に介設しており、切替装置40の上流側に配管20内を伝送されてきた音波信号を検出する検出器としてのマイク（図示せず）を設けている。図１及び図２中の符号41はマイクの出力配線である。

マイクの出力配線41は、切替装置40に設けた制御回路42に入力して、この制御回路42によって音波信号の元となっている制御信号を復調し、復調した制御信号を配管20に介設した制御バルブ43に入力している。図１及び図２中の符号44は制御信号配線である。

制御バルブ43は、制御信号に基づいてバルブのオン・オフ制御を行っており、制御バルブ43がオン状態の場合には、圧縮空気が空圧アクチュエータ30に送給されることで空圧アクチュエータ30が駆動する。一方、制御バルブ43がオフ状態の場合には、圧縮空気が空圧アクチュエータ30に送給されないことで空圧アクチュエータ30は停止した状態となる。

図１に示すように、コンプレッサ10には複数の空圧アクチュエータ30等の駆動装置を接続することができ、各駆動装置の上流側の配管20にはそれぞれ切替装置40を介設しておき、切替装置40ごとに特定の周波数の音でオン状態となるように調整しておくことで、複数の駆動装置を同時に制御できる。

このように、本発明では、切替装置40ごとに制御信号を伝送する配線を設ける必要がなく、圧縮空気を送給する配管20で駆動用の動力と制御用の信号とを伝送することができる。

また、切替装置40には、図２に示すように、圧縮空気を利用して発電する発電器45を発電手段として設けている。具体的には、発電器45は、モータ（図示せず）の回転軸に空気タービン（図示せず）の出力軸を連結して構成しており、空気タービンに圧縮空気を送給することで出力軸に回転を生じさせ、この出力軸の回転によってモータを回転させることで発電している。

空気タービンに送給する圧縮空気は、圧縮空気を送給している配管20に一端を接続した分岐配管21を介して送給しており、分岐配管21には切替バルブ46を介設して、発電器45による発電の必要がない場合には、切替バルブ46を閉じて発電器45への圧縮空気の送給を停止することで、圧縮空気の漏洩を防止している。

特に、発電器45には、第１バッテリ47-1と第２バッテリ47-2の２つのバッテリを接続して、一方のバッテリを充電している場合に、他方のバッテリから電力を供給可能として、交互に充電可能としている。したがって、第１バッテリ47-1または第２バッテリ47-2から、制御回路42や制御バルブ43及び切替バルブ46に駆動用の電力を安定供給できるとともに、安定的な充電を行うことができる。図２中の符号48は電力配線であり、49は発電器45で発電した電力を第１バッテリ47-1及び第２バッテリ47-2に送電する送電線である。

このように、切替装置40には発電手段を設けていることで、外部から電力供給を受けることなく、圧縮空気を利用して切替装置40を駆動させることができるので、本発明の空圧機器では、コンプレッサ10の駆動用電源と、制御信号を生成する制御部50を駆動させる電源があれば十分であり、電源設備が整っていない施設でも空圧機器を設置することができる。しかも、駆動装置側を電力レスとすることができるので、駆動装置の配置の自由度が高く、作業性に配慮した構成の空圧機器とすることができる。

10 コンプレッサ
20 配管
30 空圧アクチュエータ
40 切替装置
41 出力配線
42 制御回路
43 制御バルブ
44 制御信号配線
45 発電器
46 切替バルブ
47-1 第１バッテリ
47-2 第２バッテリ
48 電力配線
49 送電線
50 制御部
51 信号出力線

Claims (3)

1. 空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサで生成された圧縮空気を送給する配管と、この配管を介して供給された圧縮空気によって駆動する駆動装置と、この駆動装置のオンとオフとを切り替える切替装置とを備えた空圧機器を制御する制御方法において、
   切替装置には、圧縮空気を利用して発電する発電手段と、配管内の音波信号を検出する検出手段を設けて、駆動装置よりも上流側の配管に介設し、
   配管内を伝送させた音波信号によって切替装置を操作することで駆動装置を駆動制御する空圧機器の制御方法。
2. 空気を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサで生成された圧縮空気を送給する配管と、この配管を介して供給された圧縮空気によって駆動する駆動装置と、この駆動装置のオンとオフとを切り替える切替装置とを備えた空圧機器の制御システムにおいて、
   切替装置には圧縮空気を利用して発電する発電手段を設けて、駆動装置よりも上流側の配管に介設するとともに、
   制御信号を生成する制御部と、
   この制御部で生成された制御信号を音波信号として配管内に出力する発振器と、
   配管内の音波信号を検出する検出器と
   を設けて、検出器から出力された信号に基づいて切替装置を操作することで駆動装置を駆動制御する空圧機器の制御システム。
3. 発電手段には、少なくとも第１のバッテリと第２のバッテリを接続して、一方のバッテリを充電している場合に、他方のバッテリから電力を供給可能としている請求項２に記載の空圧機器の制御システム。

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