JP2018179074A - 増圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供給される流体圧力の低下等により切換弁が中立位置に停止しても容易に再起動することができる増圧装置を提供する。【解決手段】増圧装置１０は、センターユニット２０を挟んで設けられる一対のシリンダ１２ａ、１２ｂと、一対のシリンダの内部にそれぞれ配設されるピストン１４ａ、１４ｂと、一対のピストンを連結するピストンロッド２６を備え、シリンダはピストンによって画成される駆動室３４ａ、３４ｂと増圧室３６ａ、３６ｂとを有し、ピストンと当接することによって切り換えられる切換弁１８と、供給ポート４５と一対の駆動室の一方とを接続する流路に配設されるリセット弁９８を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ピストンの往復動作によって圧力流体を増圧して出力する増圧装置に関する。

従来から、センターユニットを挟んでその両側に連設されたシリンダと、これらのシリンダ内を摺動するピストンと、これらのピストンを一体に往復動させるロッドを備えた増圧装置が知られている。この増圧装置では、シリンダがピストンによって内側の増圧室と外側の駆動室に区画されており、切換弁から一方のシリンダの駆動室に圧縮空気が供給されピストンが摺動すると、該一方のシリンダの増圧室の圧縮空気が増圧されて出力される。そして、ピストンのストローク終端近くにおいて切換弁が切り換わり、今度は、他方のシリンダの駆動室に圧縮空気が供給され、該他方のシリンダの増圧室の圧縮空気が増圧されて出力される。この動作を繰り返すことで、連続的に圧力流体を増圧して出力することができる。

本出願人は、このような増圧装置の切換弁について、パイロット室に給排される空気により作動して駆動用の圧縮空気を一対の駆動室に切り換えて出力する主弁と、ピストンの押圧により作動してパイロット室に空気を給排するパイロット弁から構成することを提案している（特許文献１参照）。

特開平１０−２６７００２号公報

本発明は、前記の提案に関連してなされたものであり、供給される流体圧力の低下等により切換弁が中立位置に停止しても容易に再起動することができる増圧装置を提供することを目的とする。

本発明に係る増圧装置は、センターユニットと、センターユニットを挟んで設けられる一対のシリンダと、一対のシリンダの内部にそれぞれ配設されるピストンと、一対のピストンを連結するピストンロッドと、圧力流体が供給される供給ポートと、増圧された圧力流体が出力される出力ポートと、圧力流体が排出される排出ポートとを備え、シリンダはピストンによって画成される駆動室と増圧室とを有し、ピストンと当接することによって切り換えられ、一対の駆動室の一方または他方を供給ポートに連通するとともに一対の駆動室の他方または一方を排出ポートに連通する切換弁と、供給ポートと一対の駆動室の一方とを接続する流路に配設されるリセット弁を備えることを特徴とする。

上記の増圧装置によれば、供給される流体圧力の低下等により切換弁が中立位置に停止しても容易に再起動することができる。

上記の増圧装置において、切換弁は、センターユニットに組み込まれ、ピストンと当接可能な一対のプッシュロッドと一対のプッシュロッドにより摺動せしめられるスプールを備えるのが好ましい。これによれば、切換弁の構成を機械的に作動させる簡素なものとすることができる。

また、リセット弁は、供給ポートと一対の駆動室の一方との間で連通と遮断を切り換え可能であり、手動により連通位置に切り換えることができる常閉弁として構成されているのが好ましい。これによれば、切換弁が中立位置に停止しても増圧装置を手動で確実に再起動することができる。

この場合、リセット弁は、一方の駆動室の流体圧力をパイロット圧として連通位置に切り換わるように動作するものであってもよい。これによれば、切換弁が中立位置に停止しても、一方の駆動室の流体圧力が所定値より大きいときは、切換弁が作動して増圧装置が再起動する。

さらに、リセット弁は、センターユニットに組み込まれるのが好ましい。これによれば、リセット弁配置のための流路構成を簡単なものとすることができる。

本発明に係る増圧装置は、供給ポートと一対の駆動室の一方とを接続する流路に配設されるリセット弁を備えるもので、供給される流体圧力の低下等により切換弁が中立位置に停止しても容易に再起動することができる。

本発明の第１の実施形態に係る増圧装置の正面図である。 図1の増圧装置の右側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３の一部拡大図である。 回路図を用いた図1の増圧装置の全体概略図である。 回路図を用いた本発明の第２の実施形態に係る増圧装置の全体概略図である。

本発明に係る増圧装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１ないし図４及び図６において、参照符号１０は、本発明の第１の実施形態に係る増圧装置を示す。本実施形態の増圧装置は、圧力流体（圧縮空気）の供給源である図示しないコンプレッサと、増圧された圧縮空気により作動する図示しないアクチュエータとの間に配設される。

この増圧装置１０は、図３に示されるように、一対のシリンダチューブ（シリンダ）１２ａ、１２ｂ及び一対のピストン１４ａ、１４ｂを含むシリンダ機構と、一対のシリンダチューブ１２ａ、１２ｂの間に設けられ、調整弁１６及び切換弁１８が組み込まれるセンターユニット２０を有する。

各シリンダチューブ１２ａ、１２ｂは筒状に形成され、その端部がエンドプレート２２ａ、２２ｂにより閉塞される。各ピストン１４ａ、１４ｂはシリンダチューブ１２ａ、１２ｂの内部に変位自在に配設され、各ピストン１４ａ、１４ｂの外周面には環状溝を介してピストンパッキン２４が装着される。

図４に示されるように、一対のピストン１４ａ、１４ｂはピストンロッド２６により相互に一体的に連結される。センターユニット２０は、その中央部に軸線方向（矢印ＡＢ方向）に沿って貫通したロッド孔２８を有し、該ロッド孔２８にはピストンロッド２６が軸線方向に沿って変位自在に挿通されている。

図３に示されるように、各シリンダチューブ１２ａ、１２ｂの内部にはピストン１４ａ、１４ｂが挿通されるシリンダ室３０ａ、３０ｂが形成され、シリンダ室３０ａ、３０ｂと平行して流体通路３２ａ、３２ｂが形成されている。各流体通路３２ａ、３２ｂは、シリンダ室３０ａ、３０ｂから分離して形成され、エンドプレート２２ａ、２２ｂが装着されるシリンダチューブ１２ａ、１２ｂの端部側でシリンダ室３０ａ、３０ｂに連通している。

各シリンダ室３０ａ、３０ｂは、ピストン１４ａ、１４ｂとエンドプレート２２ａ、２２ｂとの間に設けられ、圧力流体が給排される駆動室３４ａ、３４ｂと、ピストン１４ａ、１４ｂとセンターユニット２０との間に設けられ、圧力流体を増圧する増圧室３６ａ、３６ｂとに区画される。各流体通路３２ａ、３２ｂは、それぞれ第１通路３８ａ、３８ｂを介してシリンダ室３０ａ、３０ｂの駆動室３４ａ、３４ｂと連通している。

シリンダチューブ１２ａ、１２ｂの外側において、一方のエンドプレート２２ａから他方のエンドプレート２２ｂに向けて複数のタイロッド４０が挿通され、該タイロッド４０の他方のエンドプレート２２ｂから突出する端部にナット４２が締め付けられる。これにより、センターユニット２０は、一方のシリンダチューブ１２ａと他方のシリンダチューブ１２ｂとの間に保持される。センターユニット２０は、センターボデイ４４とセンターボデイ４４の軸線方向（矢印ＡＢ方向）両端に取り付けられる一対のサイドプレート４６を含む。

センターボデイ４４は、コンプレッサからの圧力流体が供給される供給ポート４５と、増圧された圧力流体がアクチュエータに向けて出力される出力ポート４７と、圧力流体が排出される排出ポート４８を有する。供給ポート４５は、一対の増圧室３６ａ、３６ｂに連通するセンターボデイ４４内の導入通路５０に接続される（図４参照）とともに、切換弁１８を介して一対の流体通路３２ａ、３２ｂのいずれか一方に連通するセンターボデイ４４内の供給通路５２に接続されている（図３参照）。供給通路５２には、出力ポート４７の圧力がフィードバックされる調整弁１６が設けられており、作業者がセンターボデイ４４の上部に設けられたハンドル５４を回転させることにより、圧力流体の流量を調整することができる。

図４に示されるように、導入通路５０と各増圧室３６ａ、３６ｂとの間には、導入通路５０から増圧室３６ａ、３６ｂに向かう流体の流れを許容し、増圧室３６ａ、３６ｂから導入通路５０に向かう流体の流れを阻止する第１チェック弁５６ａ、５６ｂが設けられる。出力ポート４７は、一対の増圧室３６ａ、３６ｂに連通するセンターボデイ４４内の導出通路５８に接続される。該導出通路５８と各増圧室３６ａ、３６ｂとの間には、増圧室３６ａ、３６ｂから導出通路５８に向かう流体の流れを許容し、導出通路５８から増圧室３６ａ、３６ｂに向かう流体の流れを阻止する第２チェック弁６０ａ、６０ｂが設けられる。第１チェック弁５６ａ、５６ｂ及び第２チェック弁６０ａ、６０ｂは、サイドプレート４６によってセンターボデイ４４に組み込まれる。

図５に示されるように、切換弁１８は、サイドプレート４６によってセンターボデイ４４に組み込まれるバルブボデイアセンブリ６２と、バルブボデイアセンブリ６２内で摺動するスプール６４と、各増圧室３６ａ、３６ｂ内に突出する一対のプッシュロッド６６ａ、６６ｂを備える。バルブボデイアセンブリ６２は、筒状のスリーブ６８とスリーブ６８の両側に配置される一対のサイドバルブボデイ７０を含む。

スリーブ６８には、入口ポート７２が軸線方向（矢印ＡＢ方向）中央に設けられるとともに、入口ポート７２から軸線方向に距離を隔てて入口ポート７２の両側に出口ポート７６ａ、７６ｂが設けられる。入口ポート７２は供給通路５２に接続され、各出口ポート７６ａ、７６ｂは、それぞれ第２通路７４ａ、７４ｂを介して流体通路３２ａ、３２ｂに接続される。また、サイドバルブボデイ７０内には、排出ポート４８に接続される一対の排気通路７８が設けられる。センターボデイ４４とバルブボデイアセンブリ６２との間には、これら入口ポート７２、出口ポート７６ａ、７６ｂ、排気通路７８の相互間を気密に保つシール部材８０が設けられている。

スプール６４は筒状に形成され、スプール６４の外周には、スリーブ６８の内周面に摺接する第１ランド部８２及び第２ランド部８４が設けられている。スプール６４がバルブボデイアセンブリ６２内で右方（矢印Ａ方向）に摺動すると、第１ランド部８２が左方の出口ポート７６ｂと入口ポート７２との間に位置するとともに、第２ランド部８４が右方の出口ポート７６ａと右方の排気通路７８との間に位置する。以下、この状態をスプール６４ないし切換弁１８が「第１位置」にあるという（図６参照）。スプール６４がバルブボデイアセンブリ６２内で左方（矢印Ｂ方向）に摺動すると、第１ランド部８２が左方の排気通路７８と左方の出口ポート７６ｂとの間に位置するとともに、第２ランド部８４が入口ポート７２と右方の出口ポート７６ａとの間に位置する。以下、この状態をスプール６４ないし切換弁１８が「第２位置」にあるという。これにより、一対の出口ポート７６ａ、７６ｂに対して供給通路５２と排気通路７８とを切り換えることが可能となっている。

各プッシュロッド６６ａ、６６ｂは、サイドバルブボデイ７０の中央に軸線方向（矢印ＡＢ方向）に沿って貫通した挿通孔内に移動自在に挿通され、プッシュロッド６６ａ、６６ｂとサイドバルブボデイ７０との間にはシール部材８６が設けられている。各プッシュロッド６６ａ、６６ｂは、増圧室３６ａ、３６ｂ側に突出する端部においてピストン１４ａ、１４ｂと当接可能である。

スプール６４の内周面には、軸線方向の所定長さにわたって内方に突出する小径部８８が設けられることで、一対の段部９０が形成されている。一対のプッシュロッド６６ａ、６６ｂの相対向する端部はスプール６４内に挿入され、各プッシュロッド６６ａ、６６ｂは、該端部に形成された第１フランジ部９２においてスプール６４の段部９０と係合可能である。各プッシュロッド６６ａ、６６ｂには軸線方向中央寄りの箇所に第２フランジ部９４が形成されており、第２フランジ部９４がサイドバルブボデイ７０に当接することで、プッシュロッド６６ａ、６６ｂの増圧室３６ａ、３６ｂ側への移動が規制されている。一対のプッシュロッド６６ａ、６６ｂの相対向する端部間には戻しばね９６が設けられる。

図３に示されるように、センターボデイ４４に弁体１００とリセットボタン１０２を含むリセット弁９８が取り付けられている。リセット弁９８は、供給通路５２に接続した第３通路１０６と一方の流体通路３２ａに接続した第２通路７４ａとの間で連通と遮断を切り換え可能な常閉弁として構成されている。弁体１００がスプリング１０４の付勢力を受けることで、通常、リセット弁９８は遮断位置に切り換えられている。一方、作業者がリセットボタン１０２を押すと、弁体１００がリセットボタン１０２に押されスプリング１０４の付勢力に抗して移動する。これにより、第３通路１０６が第２通路７４ａに連通し、コンプレッサからの圧力流体が一方の駆動室３４ａに直接導入される。

本発明の第１の実施形態に係る増圧装置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。なお、図６に示されるように、切換弁１８が第１位置にあり、かつ、一方のピストン１４ａが一方のエンドプレート２２ａ側（矢印Ａ方向）に変位した状態を初期位置とする。

この初期位置では、スプール６４の第２ランド部８４が右方の出口ポート７６ａと右方の排気通路７８との間に位置しており、右方の出口ポート７６ａは入口ポート７２に連通している。すなわち、一方の流体通路３２ａは第２通路７４ａを介して供給通路５２に繋がっている。また、スプール６４の第１ランド部８２が左方の出口ポート７６ｂと入口ポート７２との間に位置しており、左方の出口ポート７６ｂは左方の排気通路７８に連通している。すなわち、他方の流体通路３２ｂは第２通路７４ｂを介して排気通路７８に繋がっている。

この初期位置において、図示しないコンプレッサから供給ポート４５へと圧力流体を供給することにより、該圧力流体が導入通路５０に流入し、第１チェック弁５６ａ、５６ｂを介して増圧室３６ａ、３６ｂに導入される。

供給ポート４５から供給された圧力流体の一部は、調整弁１６によって流量が調整された後、供給通路５２を通って切換弁１８へと流通する。そして、第１位置にある切換弁１８を通じて、圧力流体が一方の流体通路３２ａに供給され、さらに一方の駆動室３４ａへと供給される。

この駆動室３４ａに導入された圧力流体によってピストン１４ａがセンターユニット２０側（矢印Ｂ方向）へと押圧され、該ピストン１４ａによって増圧室３６ａの圧力流体が増圧される。この増圧した圧力流体が、第２チェック弁６０ａを通って導出通路５８から出力ポート４７へと導かれて出力される。

一方、ピストン１４ａと一体的に移動するピストン１４ｂの摺動により容積が小さくなる他方の駆動室３４ｂ内の圧力流体は、流体通路３２ｂと第１位置にある切換弁１８を通じて排気通路７８に至り、排出ポート４８から排出される。

そして、ピストン１４ａがセンターユニット２０側（矢印Ｂ方向）に変位した終端位置において、ピストン１４ａが切換弁１８のプッシュロッド６６ａに当接してこれを押圧する。これにより、プッシュロッド６６ａがその第１フランジ部９２においてスプール６４に係合し、スプール６４が第２位置へと移動する。すなわち、切換弁１８が第２位置に切り換わる。

今度は、供給通路５２に供給された圧力流体が第２位置にある切換弁１８を通じて他方の流体通路３２ｂ及び他方の駆動室３４ｂへと供給され、他方のピストン１４ｂがセンターユニット２０側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。これにより、増圧室３６ｂの圧力流体が増圧され、この増圧した圧力流体が第２チェック弁６０ｂを通って出力ポート４７から出力される。ピストン１４ｂがセンターユニット２０側（矢印Ａ方向）に変位した終端位置において、ピストン１４ｂがプッシュロッド６６ｂを押圧すると、再び切換弁１８が第１位置に切り換わり、駆動室３４ａに圧力流体が供給される。以下、同様にピストン１４ａ及びピストン１４ｂが一体となって往復運動を繰り返し、増圧された圧力流体が出力ポート４７から連続的に出力される。

ここで、供給される圧力流体の圧力が低かったり、増圧室３６ａ、３６ｂと駆動室３４ａ、３４ｂの圧力差が小さかったり、排出ポート４８に背圧がかかったりすることに起因して、ピストン１４ａ、１４ｂの推力が不十分となる場合がある。また、ピストン１４ａ、１４ｂまたは切換弁１８の摺動抵抗が大きくなる場合がある。

このような場合に、スプール６４が第１位置と第２位置とのちょうど中間の位置で停止したままの状態となることがある。このとき、第１ランド部８２は左方の出口ポート７６ｂと概ね重なる位置にあって、入口ポート７２と左方の出口ポート７６ｂとの間、及び左方の出口ポート７６ｂと左方の排気通路７８との間は、いずれも不完全な遮断状態となっていると考えられる。同様に、第２ランド部８４は右方の出口ポート７６ａと概ね重なる位置にあって、入口ポート７２と右方の出口ポート７６ａとの間、及び右方の出口ポート７６ａと右方の排気通路７８との間は、いずれも不完全な遮断状態となっていると考えられる。

上記の状態となったとき、作業者がリセットボタン１０２を押すと、コンプレッサからの圧力流体が一方の駆動室３４ａに直接導入される。これにより、一方のピストン１４ａがセンターユニット２０側へと押圧され、増圧装置１０が再起動する。

本実施形態に係る増圧装置１０によれば、手動により操作可能なリセット弁９８が供給ポート４５と一方の駆動室３４ａとを接続する流路に配設されているので、供給される流体圧力の低下等により切換弁１８が中立位置に停止しても容易に再起動することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る増圧装置１１０を図７に示す。増圧装置１１０は、リセット弁１１２に係る構成が第１の実施形態におけるリセット弁９８と異なる。なお、第１の実施形態に係る増圧装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

リセット弁１１２は、供給通路５２と一方の流体通路３２ａとの間で連通と遮断を切り換え可能な常閉弁として構成されるとともに、一方の流体通路３２ａ内の流体圧力がパイロット圧として作用している。すなわち、リセット弁１１２は、一方の流体通路３２ａ内の流体圧力が所定値より大きければ、連通位置に切り換わるように動作する。

また、作業者がリセットボタン１０２を押すことにより、供給通路５２と一方の流体通路３２ａを連通せしめ、コンプレッサからの圧力流体を一方の駆動室３４ａに直接導入することも可能である。

本実施形態に係る増圧装置１１０によれば、リセット弁１１２は、一方の駆動室３４ａの流体圧力をパイロット圧として連通位置に切り換わるように動作するので、切換弁１８が中立位置に停止しても、一方の駆動室３４ａの流体圧力が所定値より大きいときは、切換弁１８が作動して増圧装置１１０が再起動する。

本発明に係る増圧装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０、１１０…増圧装置
１２ａ、１２ｂ…シリンダチューブ（シリンダ）
１４ａ、１４ｂ…ピストン １８…切換弁
２０…センターユニット ２６…ピストンロッド
３４ａ、３４ｂ…駆動室 ３６ａ、３６ｂ…増圧室
４５…供給ポート ４７…出力ポート
４８…排出ポート ６４…スプール
６６ａ、６６ｂ…プッシュロッド ９８、１１２…リセット弁

Claims (5)

1. センターユニットと、前記センターユニットを挟んで設けられる一対のシリンダと、前記一対のシリンダの内部にそれぞれ配設されるピストンと、前記一対のピストンを連結するピストンロッドと、圧力流体が供給される供給ポートと、増圧された圧力流体が出力される出力ポートと、圧力流体が排出される排出ポートとを備える増圧装置であって、
   前記シリンダは前記ピストンによって画成される駆動室と増圧室とを有し、前記ピストンと当接することによって切り換えられ、前記一対の駆動室の一方または他方を前記供給ポートに連通するとともに前記一対の駆動室の他方または一方を前記排出ポートに連通する切換弁と、前記供給ポートと前記一対の駆動室の一方とを接続する流路に配設されるリセット弁を備える増圧装置。
2. 請求項１記載の増圧装置において、
   前記切換弁は、前記センターユニットに組み込まれ、前記ピストンと当接可能な一対のプッシュロッドと前記一対のプッシュロッドにより摺動せしめられるスプールを備える
   ことを特徴とする増圧装置。
3. 請求項１記載の増圧装置において、
   前記リセット弁は、前記供給ポートと前記一対の駆動室の一方との間で連通と遮断を切り換え可能であり、手動により連通位置に切り換えることができる常閉弁として構成されている
   ことを特徴とする増圧装置。
4. 請求項３記載の増圧装置において、
   前記リセット弁は、前記一方の駆動室の流体圧力をパイロット圧として連通位置に切り換わるように動作する
   ことを特徴とする増圧装置。
5. 請求項３記載の増圧装置において、
   前記リセット弁は、前記センターユニットに組み込まれる
   ことを特徴とする増圧装置。

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