JP3145754U

JP3145754U - エアーシリンダ装置

Info

Publication number: JP3145754U
Application number: JP2008004497U
Authority: JP
Inventors: 清太郎坂本
Original assignee: 清太郎坂本
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2018-07-02

Abstract

【課題】往復移動するに必要とする圧縮空気以外に過給される圧縮空気の消費量を削減し、作動効率を高めることができるエアーシリンダ装置を提供する。
【解決手段】圧力発生装置４から供給される圧縮空気をシリンダ２前後のエアー供給ポートＡ，Ｂに供給する圧力供給管路に圧力制御機器５と切換え制御弁６とを備え、一定圧力に設定した圧縮空気を切換え制御弁６の切換えによりフルストロークで往復移動するピストンＰの前進端または後退端を検出する検出手段と、圧力供給管路にあって切換え制御弁６とシリンダ２の前後に設けたエアー供給ポートＡ，Ｂとの間に夫々一対の遮断弁８ａ，８ｂを有し、切換え制御弁６の切換えにより、開放状態の遮断弁８ａ，８ｂを介して一方のエアー供給ポートから供給された圧縮空気により往復移動するピストンＰの前後移動端を検出手段により検出し、これにより、直ちに何れかの遮断弁を遮断させてピストンＰの移動を停止させる。
【選択図】図１

Description

本考案は、エアーシリンダ装置に係り、フルストロークで往復移動するピストンの移動端部をそれぞれ検出し、エアーシリンダへ必要以上の圧縮空気の供給を制限するようにしたエアーシリンダ装置に関する。

従来、工業生産設備に使用されるエアーシリンダ装置は、圧力発生装置で発生する圧縮空気は、圧力供給管路に備えた圧力制御機器により一定圧力に設定され、切換え制御弁の切換えによりシリンダ前後のポートに供給することで、ピストンに往復移動する動作を与えている。

上記のエアーシリンダ装置は、安定動作が最優先されるために圧縮空気圧を高めに設定するのが設計条件とされている。このため、機械的負荷は変化するが、その中でエアーシリンダの任意な位置決め動作中は負荷の変化に対応でき安定動作が確保される。

エアーシリンダの場合、動作中は設定圧力以下で動作するが、ピストンがストローク端部に到達しても圧縮空気は供給され続けるので、エアーシリンダ内の圧縮空気は上昇が続くため必要以上の空気量が消費されることとなる。

このような点から必要以上の圧縮空気の供給を制限できるエアーシリンダ装置が要望されていた。この種のエアーシリンダ装置は、エアーシリンダを工業生産設備としてシャーリングマシンの逆板押え装置の駆動として使用したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

上記のエアーシリンダ装置は、テーブルに設けた固定刃に隣接して移動自在な逆抑え部材を設け、この逆抑え部材に対向してラムにより移動自在な可動刃を設け、ラムの加工ストロークよりも長い逆板押え部材を備えたブレーキ付きエアーシリンダが設けられる。

そして、このブレーキ付きエアーシリンダに、これを作動せしめる制御回路を設けて、エアー制御部中に、ラムが下降するときにブレーキ付きエアーシリンダの押上げ室からエアーの流出を抑制する流出制御機能を備えた上昇用電磁切換弁を設け、圧縮空気を１回毎に排出することなく蓄圧することで、エアー消費量を大幅に削減するようにしてある。
特開２０００−２６３３１７号公報

上記の特許文献１によると、上記ラムの上下移動端を検知する検出器（例えばリミットスイッチ等）を設け、上記検出器の検出信号を入力する制御部にはタイマを備え、各電磁切換弁のソレノイドのＯＮ，ＯＦＦを制御している。

エアー制御回路は、エアーコンプレッサの吐出側に逆止弁を介して一定圧に設定自在な高圧レギュレータが設けられ、この高圧レギュレータより分岐して第１の管路と第２の管路とが設けられ、第１の管路と第２の管路には上昇用電磁切換弁とブレーキ用電磁切換弁が設けられ、第１の管路は、上昇用電磁切換弁を介してブレーキ付きエアーシリンダの押上室と押下室へチェック弁付き絞り弁を介して切換自在に通じており、第２の管路は、ブレーキ用電磁切換弁を介してブレーキ付きエアーシリンダのブレーキ部へ通じている。

そこで、上昇用電磁切換弁を制御部からの信号によりＯＮにして、押上室内にエアーを供給して加圧したままの状態とし、ブレーキ用電磁切換弁をＯＦＦにしてブレーキ部を開放状態とする。次に、ラムが下降中は上昇用電磁切換弁はＯＦＦとなり、第１の管路は閉じられた状態であるので、押上室のエアーは圧縮されて加圧力が増加し、押下室のエアーが負圧にならないようにエアーは、チェック弁付き絞り弁を通って押下室内へ補給される。

可動刃が下死点に至った時に検出器からの信号を受けた制御部は、ブレーキ用電磁切換弁をＯＮとし、ピストンロッドにブレーキをかけて逆板押え部材をその位置で停止させる。

逆板押え部材が上昇中は、タイマが一定時間経過するとブレーキ用電磁切換弁をＯＦＦにすると、押圧室にはエアーが蓄圧されているので特にエアーを供給しなくとも、逆板押え部材は上昇する。

上昇用電磁切換弁がＯＦＦの状態では、押下室にも高圧レギュレータの設定圧が作用し、押圧室内の圧力もピストンロッドの上昇につれて設定圧に近ずくが、ピストンロッドの断面積分押圧室が広いので、ピストンロッドは上昇端部付近まで上昇し、上昇端を検出器が検知すると、上昇用電磁切換弁はＯＮとなるので押上室のみに設定圧がかかり、完全にピストンロッドは上昇する。

このような構成とすることで、特許文献１に係るエアーシリンダ装置のエアー消費量Ｑ２は、従来のエアー消費量Ｑ１に比し、１／２０となる。

然しながら、特許文献１では、エアーシリンダ装置としてブレーキ付きエアーシリンダが使用されており、このエアーシリンダは、押下室にブレーキ部を設け、ブレーキ用電磁切換弁の切換えによりブレーキ部を作用させてピストンロッドにブレーキをかけて、その上昇位置及び下降位置を位置決めするように構成されている。

このような構成となるシリンダでは、特殊構造のブレーキ付きエアーシリンダが使用されることからブレーキ部を作動させるブレーキ用電磁切換弁が必要となるので、コスト高になるだけでなく、ピストンロッドの上昇位置及び下降位置の位置決め調整に手間がかかる問題を有している。

そこで、特殊構造のシリンダを用いずに、往復移動するピストンの移動端部において必要以上に供給される圧縮空気の消費量を無くすようにしたエアーシリンダ装置が要望されていた。

本考案の目的とするところは、工業生産設備に使用されるエアーシリンダのピストンを往復移動するに必要とする圧縮空気以外に過給される圧縮空気の消費量を削減し、エアーシリンダの作動効率を高めることができるエアーシリンダ装置を提供するにある。

上記の目的を解決するために、本考案の請求項１に記載のエアーシリンダ装置は、圧力発生装置４から供給される圧縮空気をシリンダ２前後のエアー供給ポートＡ，Ｂに供給する圧力供給管路に圧力制御機器５と切換え制御弁６とを備え、上記圧力制御機器５により一定圧力に設定した圧縮空気を上記切換え制御弁６の切換えによりピストンＰをフルストロークで往復移動するエアーシリンダ装置１において、上記エアーシリンダ装置１は、往復移動する上記ピストンＰの前進端または後退端を検出する検出手段と、上記圧力供給管路にあって上記切換え制御弁６と上記シリンダ２の前後に設けたエアー供給ポートＡ，Ｂとの間に夫々一対の遮断弁８ａ，８ｂを有して成り、
上記切換え制御弁６の切換えにより、開放状態の遮断弁８ａ，８ｂを介して一方のエアー供給ポートから供給された圧縮空気により往復移動するピストンＰの前後移動端を上記検出手段により検出し、これにより、直ちに上記何れかの遮断弁を遮断させて上記ピストンＰの移動を停止させるようにしたことを特徴とするエアーシリンダ装置である。
上記のエアーシリンダ装置によれば、圧力発生装置４から供給される圧縮空気は、圧力制御機器５により一定圧力に設定されて切換え制御弁６の切換えによりピストンＰをフルストロークで往復移動し、その前後移動端は検出手段によって検出される。切換え制御弁６の切換えにより、開放状態の遮断弁８ａ，８ｂを介して一方のエアー供給ポートから供給された圧縮空気により移動するピストンＰの移動端が上記検出手段により検出されると、直ちに何れかの遮断弁を遮断させてピストンＰの移動が停止せしめられる。

本考案の請求項２に記載のエアーシリンダ装置１２は、上記検出手段が、上記ピストンＰに取付けられたロッド１８，２０の先端に装着される長ドックＤ１，Ｄ２であって、上記長ドックＤ１，Ｄ２は、上記シリンダヘッド側のエアー供給ポートＢに圧縮空気を供給する第１遮断弁Ｖ１のアクチュエーターを作動すべく前方に配設された後端確認用検出部２２と、上記シリンダロッド側のエアー供給ポートＢに圧縮空気を供給する第２遮断弁Ｖ２のアクチュエーターを作動すべく後方に配設された前端確認用検出部２４とから成り、
上記第１、第２遮断弁Ｖ１，Ｖ２は、上記ピストンＰが移動する前端位置または後端位置に対応する前端確認用検出部２４または後端確認用検出部２２により何れかのアクチュエーターが作動したとき、上記何れかのエアー供給ポートへの圧縮空気の供給を遮断するメカバルブで構成されることを特徴とするエアーシリンダ装置である。
上記のエアーシリンダ装置１２によれば、圧縮空気の供給によって、ロッドの先端に装着される長ドックがピストンと共に往復移動して、ピストンＰが前端位置または後端位置に到達した時、上記長ドックＤ１，Ｄ２の前端確認用検出部２４または端確認用検出部２２によりメカバルブで構成される第１または第２遮断弁Ｖ１，Ｖ２のアクチュエーターが作動する。これにより、何れかのエアー供給ポートへの圧縮空気の供給を直ちに遮断させてピストンの移動が停止せしめられる。

請求項１に記載の考案によれば、開放状態の遮断弁を介して一方のエアー供給ポートから供給された圧縮空気により移動するピストンの移動端が検出手段により検出されると、直ちに何れかの遮断弁を遮断させてピストンの移動が停止せしめられるので、ピストンを往復移動するに必要とする圧縮空気以外に過給される圧縮空気の消費量を削減することができる。

請求項２に記載の考案によれば、ピストンが前端位置または後端位置に到達した時、長ドックの前端確認用検出部または端確認用検出部によりメカバルブで構成される第１または第２遮断弁のアクチュエーターが作動する。これにより、何れかのエアー供給ポートへの圧縮空気の供給を直ちに遮断させてピストンの移動が停止せしめられるようになっているので、電気的制御が不要となり省電力化が図られる。

次に、添付図面（図１〜図２）に従がい本考案の実施例を詳細に説明する。図１には、本考案に係るエアーシリンダ装置が示されている。図１は、エアーシリンダ装置を切換え作動するピストンの移動端における圧縮空気の圧力変動の試験説明図、図２は本考案に係るエアーシリンダ装置の一実施例であって検出手段の遮蔽弁にメカバルブを用いた例を示すエアー制御回路である。

図１において、１は工業生産設備などに使用されるエアーシリンダ装置であって、このエアーシリンダ装置１の圧力変動の試験を行うための装置として、圧力発生装置としてのエアーコンプレッサ４から供給される圧縮空気を後述するエアーシリンダ２前後のエアー供給ポートＡ，Ｂに供給するエアー制御回路としての圧力供給管路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２に圧力制御機器（レギュレータ５）と切換え制御弁６が用いて変動試験を行った。

上記レギュレータ５により一定圧力に設定した圧縮空気を上記切換え制御弁６（例えば電磁切換弁）の切換えにより上記エアーシリンダ２のヘッド側エアー供給ポート（Ａポート）またはエアーシリンダ２のロッド側エアー供給ポート（Ｂポート）に交互に供給し、ピストンＰをフルストロークで往復移動するようになっている。

上記切換え制御弁６とエアーシリンダ２のＡポート又はエアーシリンダ２のＢポートには、圧力供給管路Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ接続されており、これら圧力供給管路Ｌ１，Ｌ２には、往復移動する上記ピストンＰの前進端または後退端を検出する検出手段として、遮断弁８ａ，８ｂないし圧力計１０ａ，１０ｂがそれぞれ設けられている。

エアーシリンダ２のピストンＰは、切換え制御弁６の切換えによりフルストロークで上下に往復移動するようになっており、ピストンロッドＰには負荷Ｗが取付けられた状態となっており、図１ではピストンＰは上昇端まで移動した状態を示している。

そこで、ピストンロッドＰに負荷Ｗを掛けた状態で往復移動するピストンＰの移動端における圧縮空気の圧力変動を調べてみると、ピストンＰの往復移動中は、上昇または下降移動両方とも、レギュレータ５で設定された圧力よりも低圧で移動するが、上記遮断弁８ａ，８ｂが解放した状態ではピストンＰの移動端では動作停止後にレギュレータ５の設定圧力まで上昇する。ところが、ピストンＰの移動端においては、動作の停止と同時に遮断弁８ａ，８ｂを遮断すると動作の必要圧力で停止しその後の圧力上昇は起こらないことが判った。

次に、エアーシリンダ装置の一実施例に付き図２を参照して説明する。尚、上記構成部分と同一構成部分については同一符号を使用して説明を省略する。

図２において、１２は本考案の一実施例に係るエアーシリンダ装置を示しており、このエアーシリンダ装置１２は、一つの切換え制御弁６により二つのシリンダの動作を切換え操作している。

上記エアーシリンダ装置１２は、エアーコンプレッサ４から供給される圧縮空気を一つの切換え制御弁６により切換えて第１エアーシリンダ１５のロッド側に設けたエアー供給ポートＢと、第２エアーシリンダ１６のヘッド側に設けたエアー供給ポートＡに供給されるようになっている。

第１エアーシリンダ１５のエアー供給ポートＢと切換え制御弁６を接続する圧力供給管路Ｌ３には、第１遮断弁としてのピストンＰの後端確認用プランジャーバルブＶ１が設けられ、第２エアーシリンダ１６のエアー供給ポートＡと切換え制御弁６を接続する圧力供給管路Ｌ４には、第２遮断弁としてのピストンＰの前端確認用プランジャーバルブＶ２が設けられている。

第１エアーシリンダ１５のピストンロッド１８先端には、長ドッグＤ１の先端が取付けられており、長ドッグＤ１の先端側上面には上記後端確認用プランジャーバルブＶ１を作動するアクチュエーターとなるプランジャー先端のローラが落込む検出溝２２が形成されている。

第２エアーシリンダ１６のピストンロッド２０先端には、長ドッグＤ２の後端が取付けられており、長ドッグＤ２の後端側上面には上記前端確認用プランジャーバルブＶ２を作動するアクチュエーターとなるプランジャー先端のローラが落込む検出溝２４が形成されている。

次に、上記エアーシリンダ装置１２の動作に付き説明する。先ず、切換え制御弁６は、ＰポートとＢポートが接続された状態にあって、一定圧に設定された圧縮空気は、開放状態の後端確認用プランジャーバルブＶ１を介して第１エアーシリンダ１５のエアー供給ポートＢに供給されるようになっており、ピストンＰが後退端まで移動して長ドッグＤ１先端の検出溝２２にプランジャーバルブＶ１のローラが落込むと図２に示すように第１遮断弁となる後端確認用プランジャーバルブＶ１が遮断し、その直後に圧縮空気の供給が停止される。

また、切換え制御弁６が切換えられて、ＰポートとＡポートが接続された状態になると、一定圧に設定された圧縮空気は、開放状態の後端確認用プランジャーバルブＶ２を介して第２エアーシリンダ１６のエアー供給ポートＡに供給されるようになっており、ピストンＰが前進端まで移動して長ドッグＤ２後端の検出溝２４にプランジャーバルブＶ２のローラが落込むと第２遮断弁となる前端確認用プランジャーバルブＶ２が遮断し、その直後に圧縮空気の供給が停止される。

尚、第１エアーシリンダ１５の後端にも図示しないエアー供給ポートＢがあって排気用として使用されるが、このエアー供給ポートＢは、圧力供給管路Ｌ４に接続することもでき、また、第２エアーシリンダ１６の前端にも図示しないエアー供給ポートＢがあって排気用として使用されるが、このエアー供給ポートＢは、圧力供給管路Ｌ３に接続することができる。

上記のエアーシリンダ装置の使用例として単一のエアーシリンダ２６をリフターに使用した場合に付き図３を参照して説明する。図３は本考案に係るエアーシリンダ装置を、リフターとして使用される単一のエアーシリンダに給、排気される圧縮空気の圧力変動を示すグラフ図である。

この使用例について、リフター動作時の給、排気における圧縮空気の圧力変動を測定すると図１に示されるように、切換え制御弁の切換によりロッド側のシリンダ室の排気が始まると同時にヘッド側のシリンダ室に圧縮空気が供給されると、ピストン間の圧力差により負荷Ｗを押し上げるに必要な推力が生ずる。

負荷Ｗが上昇を始めて加速域から定速度域に達した時点では差圧ΔＰは一定となり、上昇端に達した後、ロッド側のシリンダ室に供給される圧縮空気の圧力Ｐ１は、短時間で大気圧まで減圧される。

ヘッド側のシリンダ室に供給される圧縮空気の圧力Ｐ２は、供給元圧に達するまで供給が継続される。この場合、ピストンが上昇端（ストローク端）まで上昇してリフターの機能が終了した後にエアーシリンダ２６のヘッド側のシリンダ室に供給される圧縮空気の供給圧Ｐ３は無駄なエネルギーＥとなることが判る。

このように、本考案のシリンダ装置は、フルストロークで往復移動するピストンＰの前進端または後退端を検出手段により検出して遮断弁を作動させて圧縮空気の供給を直ちに停止させることで、ピストンを往復移動するに必要とする圧縮空気以外に過給される圧縮空気の消費量が２０％〜４０％削減することが可能となり、例えば、口径１００ｍｍのシリンダでピストンがストローク５００ｍｍを１０秒で１往復移動すると仮定すると、１日８時間稼働で５０ｋｗ〜６０ｋｗの電力を消費するが、この２０％〜４０％の消費電力を節約することができる。

本考案に係るエアーシリンダ装置を切換え作動するピストンの移動端における圧縮空気の圧力変動の試験説明図である。本考案に係るエアーシリンダ装置の一実施例であって検出手段の遮蔽弁にメカバルブを用いた例を示すエアー制御回路である。本考案に係るエアーシリンダ装置を、リフターとして使用される単一のエアーシリンダに給、排気される圧縮空気の圧力変動を示すグラフ図である。

符号の説明

１，１２エアーシリンダ装置
２エアーシリンダ
４エアーコンプレッサ（圧力発生装置）
５レギュレータ（圧力制御機器）
６切換え制御弁
８ａ，８ｂ遮断弁
１０ａ，１０ｂ圧力計
１５第１エアーシリンダ
１６第２エアーシリンダ
１８第１エアーシリンダのピストンロッド
２０第２エアーシリンダのピストンロッド
２２検出溝（後端確認用検出部）
２４検出溝（前端確認用検出部）
２６単一のエアーシリンダ
Ａ，Ｂエアー供給ポート
Ｄ１，Ｄ２長ドッグ
Ｅ無駄なエネルギー
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２圧力供給管路
Ｌ３，Ｌ４圧力供給管路
Ｐピストン
Ｖ１後端確認用プランジャーバルブ（第１遮蔽弁）
Ｖ２前端確認用プランジャーバルブ（第２遮蔽弁）

Claims

圧力発生装置４から供給される圧縮空気をシリンダ２前後のエアー供給ポートＡ，Ｂに供給する圧力供給管路に圧力制御機器５と切換え制御弁６とを備え、上記圧力制御機器５により一定圧力に設定した圧縮空気を上記切換え制御弁６の切換えによりピストンＰをフルストロークで往復移動するエアーシリンダ装置１において、
上記エアーシリンダ装置１は、往復移動する上記ピストンＰの前進端または後退端を検出する検出手段と、上記圧力供給管路にあって上記切換え制御弁６と上記シリンダ２の前後に設けたエアー供給ポートＡ，Ｂとの間に夫々一対の遮断弁８ａ，８ｂを有して成り、
上記切換え制御弁６の切換えにより、開放状態の遮断弁８ａ，８ｂを介して一方のエアー供給ポートから供給された圧縮空気により往復移動するピストンＰの前後移動端を上記検出手段により検出し、これにより、直ちに上記何れかの遮断弁を遮断させて上記ピストンＰの移動を停止させるようにしたことを特徴とするエアーシリンダ装置。
上記検出手段は、上記ピストンＰに取付けられたロッド１８，２０の先端に装着される長ドックＤ１，Ｄ２であって、上記長ドックＤ１，Ｄ２は、上記シリンダヘッド側のエアー供給ポートＢに圧縮空気を供給する第１遮断弁Ｖ１のアクチュエーターを作動すべく前方に配設された後端確認用検出部２２と、上記シリンダロッド側のエアー供給ポートＢに圧縮空気を供給する第２遮断弁Ｖ２のアクチュエーターを作動すべく後方に配設された前端確認用検出部２４とから成り、
上記第１、第２遮断弁Ｖ１，Ｖ２は、上記ピストンＰが移動する前端位置または後端位置に対応する前端確認用検出部２４または後端確認用検出部２２により何れかのアクチュエーターが作動したとき、上記何れかのエアー供給ポートへの圧縮空気の供給を遮断するメカバルブで構成されることを特徴とするエアーシリンダ装置。