JP2017089820A - 配管 - Google Patents

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聡 山中
Satoshi Yamanaka
聡 山中
杉山 聡
Satoshi Sugiyama
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Abstract

【課題】シリンダ内のピストンの移動速度を高精度に調節できるようにする。
【解決手段】本発明は、シリンダ2とピストン3とにより構成されるエアシリンダ1のシリンダ2内にエアを供給してピストン3を上昇又は下降させるためにシリンダ2とエア供給源9とを連通させる配管5であって、配管5の内部に、内部容積を小さくする容積低減部6を備え、ピストン3がシリンダ2内を移動するときに、配管5内の容積が低減されたエア通過容積部10をエアが通過するため、エアシリンダ1から離れた位置にスピードコントローラ7を配設しても、シリンダ2内のピストン3の移動速度を高精度に調節することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、エアシリンダを構成するシリンダに接続され流体の流量を調整することができる配管に関する。
シリンダ内にエアを供給してピストンを上昇又は下降させるエアシリンダ等のエア動作機構は、ピストンの動作速度を調節するために、絞り弁(例えば、スピードコントローラ)を用いて、シリンダから排気されるエアの流量を調節する制御(メータアウト)をしたり、シリンダ内に給気されるエアの流量を調節する制御(メータイン)をしたりしている。
シリンダ内においてピストンを水平方向に動作させる場合には、メータアウト又はメータインのいずれかによってエアの流量を調節している。一方、ピストンを上下方向に動作させる場合には、ピストンに連結される部品及びピストンの重量か下降方向に加わるため、メータアウトによってピストンの移動速度を調節している。
ここで、スピードコントローラをエアシリンダに直接取り付けると、シリンダ内から排気されるエアの排気量を調節できるため、シリンダ内におけるピストンの下降動作が安定する。しかし、エアシリンダが、例えば加工装置の加工室内に配設されている場合は、ピストンのスピード調節のために加工室を開けたりカバーを取外したりしなければならず、速度調節が困難である。そのため、シリンダに配管を接続し、シリンダから離れた位置にスピードコントローラを取り付けると、ピストンの速度調節を容易に行うことができる(例えば、下記の特許文献1を参照)。
特開2009−115258号公報
しかし、配管を介してシリンダから離れた位置にスピードコントローラを取り付けると、シリンダからスピードコントローラまでの配管内の容積が変動する(大きくなる)ため、スピードコントローラによる速度調節を精度よく行うことができないという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、シリンダ内のピストンの移動速度を高精度に調節できるようにすることを目的とする。
本発明は、シリンダとピストンとにより構成されるエアシリンダの該シリンダの内部にエアを供給して該ピストンを上昇又は下降させるために該シリンダとエア供給源とを連通させる配管であって、該配管の内部に、内部容積を小さくする容積低減部を備える。
本発明にかかる配管は、その内部に、内部容積を小さくする容積低減部を備えるため、
配管が長くなることにともなう配管内の容積の増大を抑制することができる。そのため、シリンダから離れた位置に、例えばスピードコントローラを配設しても、ピストンの移動速度を高精度に調節することができる。
エアシリンダ及び配管の第1例の構成を示す断面図である。 図1のa−a’線断面図である。 配管の第2例を示す断面図である。 配管の第3例を示す断面図である。
図1に示す配管5,5aは、シリンダ2とピストン3とにより構成されるエアシリンダ1のシリンダ2の内部にエアを供給してピストン3を上下方向(Z軸方向)に上昇又は下降させるために、エアシリンダ1とエア供給源9とを連通させる配管である。
図1に示すように、エアシリンダ1を構成するピストン3の端部には、昇降部材4が接続されており、昇降部材4には、例えば、被加工物の表面に接触して表面変位を測定するための測定子4aが連結されている。シリンダ2には、シリンダ2内にエアを給気するとともにシリンダ2からエアを排気する接続口21,22が形成されている。そして、接続口21からシリンダ2内にエアを給気することにより、ピストン3を空間20において上昇させることができ、接続口22からシリンダ2内にエアを給気することにより、ピストン3を空間20において下降させることができる。
配管5,5aは、ピストン3の上下方向に対して直交する方向(X軸方向)に延在している。配管5の一端は、コネクタ23を介してシリンダ2の接続口21に連結されている。一方、配管5の他端は、ピストン3の上下方向の移動速度を調節するためのスピードコントローラ7に接続されている。また、配管5aの一端は、コネクタ23を介してシリンダ2の接続口22に連結されている。一方、配管5aの他端は、スピードコントローラ7と同様の構成のスピードコントローラ7aに接続されている。スピードコントローラ7,7aは、切換えバルブ8を介してエア供給源9に連通している。
ピストン3の上下方向の移動速度の調節は、給気する側の配管5のスピードコントローラ7または配管5aのスピードコントローラ7aでエアの流量を絞る制御(メータイン)によって行ってもよいが、ピストン3の移動速度の制御性をより安定させるためには、排気される側の配管5のスピードコントローラ7または配管5aのスピードコントローラ7aでエアの流量を絞る制御(メータアウト)によって行う方が好適である。
配管5の内部に、配管内の空間の容積を小さくする容積低減部6が配管5の延在方向と平行に配設されている。容積低減部6は、例えば、円柱状のワイヤから構成されており、配管5の内部空間の一部を占有する。その結果、配管5の内部には、容積低減部6によって容積が低減されたエア通過容積部10が形成される。エア通過容積部10は、図2に示すように、配管5の内部空間のうち、容積低減部6によって容積が小さくなった空間、すなわち、容積低減部6の側面60と配管5の内周面50との間に形成される空間である。このように構成される配管5では、容積が低減されたエア通過容積部10をエアが通過する構成となっている。
図1の例に示すエアシリンダ1では、ピストン3の下降時に接続口21から排気されるエアの流量が、ピストン3の上昇時に接続口22から排気されるエアの流量よりも多いことから、少なくともシリンダ2の下方側に連結された配管5の内部に容積低減部6を備えているが、この構成に限定されるものではなく、シリンダ2の上方側に連結された配管5aの内部にも容積低減部6を備えるようにしてもよい。
次に、エアシリンダ1を用いて昇降部材4を昇降させる動作について説明する。エアシリンダ1によって、昇降部材4を下降させるときは、図1に示すように、切換えバルブ8によってエア供給源9とシリンダ2の接続口22とを連通させ、配管5aを通じて接続口22からシリンダ2の空間20に所定の流量のエアを給気することにより、ピストン3を空間20においてZ軸方向に下降させ、昇降部材4を所望の位置まで下降させる。
ここで、シリンダ2内におけるピストン3の下降速度を調節するため、スピードコントローラ7によってメータアウトを行う。すなわち、スピードコントローラ7で接続口21から配管5に排気されるエアの流量を絞ることにより、ピストン3の下降によって圧縮され接続口21から配管5を通じて排気されるエアの流量を調節する。このとき、配管5内に排気されるエアは、容積低減部6によって容積が低減されたエア通過容積部10を通過するため、スピードコントローラ7によるピストン3の移動速度の調節を妨げない。
エアシリンダ1によって、昇降部材4を上昇させるときは、切換えバルブ8によってエア供給源9とシリンダ2の接続口21とを連通させ、配管5を通じて接続口21からシリンダ2の空間20に所定の流量のエアを給気することにより、ピストン3を空間20においてZ軸方向に上昇させ、昇降部材4を所望の位置まで上昇させる。ピストン3の上昇時においても、ピストン3の上昇速度を調節するために、スピードコントローラ7aでメータアウトを行う。すなわち、スピードコントローラ7aで接続口22から配管5aに排気されるエアの流量を絞ることにより、ピストン3の上昇によって圧縮され接続口22から配管5aを通じて排気されるエアの流量を調節する。配管5a内にも容積低減部6を備える場合は、スピードコントローラ7aによるピストン3の移動速度の調節を妨げない。
このように、本発明では、少なくとも配管5の内部に、配管内の内部容積を小さくする容積低減部6を備えることにより、例えば、シリンダ2内でピストン3が下降するときにシリンダ2の接続口21から配管5に排気されるエアが、容積が小さくなったエア通過容積部10を通過することから、エアシリンダ1から離れた位置にスピードコントローラ7を配設するために配管5が長くなっても、ピストン3の上下方向の移動速度を精度よく調節することができる。
図3に示す配管5bは、エアシリンダ1とエア供給源9とを連通させる配管の第2例である。配管5bの内部に、配管内の空間の容積を小さくする容積低減部の変形例として、例えば、四角柱状のワイヤから構成される容積低減部11が配設されている。
配管5bの内部には、容積低減部11によって低減されたエア通過容積部10aを有する。エア通過容積部10aは、配管5bの内部空間のうち、容積低減部11の側面110(図示の例では、4面)と配管5bの内周面50との間に形成された空間である。このエア通過容積部10aをエアが通過する構成となっている。このように構成される配管5bにおいても、配管5と同様に、スピードコントローラによるピストンの速度調節の精度を高めることができる。
図4に示す配管5cは、エアシリンダ1とエア供給源9とを連通させる配管の第3例である。配管5cの内部に、配管内の空間の容積を小さくする容積低減部の変形例として、例えば、中央に空洞121を設けた細管から構成される容積低減部12が配設されている。
配管5cの内部には、容積低減部12によって低減されたエア通過容積部10bを有する。エア通過容積部10bは、配管5cの内部空間のうち、容積低減部12の側面120と配管5cの内周面50との間に形成される空間である。このエア通過容積部10bをエアが通過する構成となっている。このように構成される配管5cにおいても、配管5と同様に、スピードコントローラによるピストンの速度調節の精度を高めることができる。なお、図示していないが、容積低減部12の両端部は、蓋などによって閉められており、空洞121が閉口している。
本実施形態に示した容積低減部6,11,12のX軸方向の長さは、特に限定されるものではないが、配管5,5a,5b及び5cの長さと同じに構成にすることが好ましい。これにより、配管全域で内部容積を小さくすることができる。また、容積低減部6,11,12の形状は、本実施形態に示した構成に限定されるものではない。
本実施形態に示した配管5,5a,5b及び5cの幅及び長さは特に限定されない。配管5,5a,5b及び5cでは、その配管内部に容積低減部6,11,12を備えるだけで、配管内の容積を小さくすることができることから、細い配管やこれに応じたコネクタを使用する必要がなく、従来の配管及びコネクタを効果的に使用することができる。
本実施形態に示した配管5,5a,5b及び5cは、研削装置や切削装置等の加工装置内において、エアの流量を制御する必要のある機構(例えば、チャックテーブル)に広く適用することができる。
1:エアシリンダ 2:シリンダ 20:空間 21,22:接続口 23:コネクタ
3:ピストン 4:昇降部材
5,5a,5b,5c:配管 50:内周面 6:容積低減部 60:側面
7,7a:スピードコントローラ
8:切換えバルブ 9:エア供給源
10,10a,10b:エア通過容積部
11:容積低減部 110:側面
12:容積低減部 120:側面 121:空洞

Claims (1)

  1. シリンダとピストンとにより構成されるエアシリンダの該シリンダの内部にエアを供給して該ピストンを上昇又は下降させるために該シリンダとエア供給源とを連通させる配管であって、
    該配管の内部に、内部容積を小さくする容積低減部を備える配管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019044006A1 (ja) 2017-08-30 2019-03-07 Smc株式会社 エアシリンダ用流体回路およびその設計方法
TWI673437B (zh) * 2017-08-30 2019-10-01 日商Smc股份有限公司 氣缸用流體迴路及其設計方法

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