JP2017089820A - 配管 - Google Patents

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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