JP3863676B2 - 圧力制御弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シリンダ等のアクチュエータの変位速度を制御することが可能な圧力制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、特に電子・電気産業等において、小物品等を搬送するために空気圧アクチュエータ、例えば、シリンダが広範に用いられている。前記シリンダにおいて、シリンダチューブのシリンダ室に沿って直線状に往復運動するピストンの変位速度を制御する場合、前記シリンダ室内に圧力流体を供給する供給側通路を流通する圧力流体の流量を制御するメータイン回路1(図18参照)と、前記シリンダ室内から圧力流体が排出される排出側通路を流通する圧力流体の流量を制御するメータアウト回路2(図19参照)とが一般的に知られている。
【0003】
なお、図11および図12中、参照数字3は、チェック弁4および可変絞り弁5から構成される速度制御弁を示し、参照数字6は切換用電磁弁を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小物品等の搬送等のために、例えば、シリンダ等の空気圧アクチュエータを低速で駆動させた場合、前記速度制御弁が組み込まれたメータイン回路では、変位状態と停止状態とが間欠的に繰り返され、この結果、時間と変位量の特性曲線が階段状となる、いわゆるスティックスリップ現象が発生するという不具合がある。
【0005】
一方、前記速度制御弁が組み込まれたメータアウト回路では、シリンダの駆動を長時間停止した後の再始動時にピストンが固着して該ピストンがシリンダ室に沿って急速に変位する、いわゆる飛び出し現象が発生するという不具合がある。
【0006】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、スティックスリップ現象や飛び出し現象の発生を阻止し、アクチュエータの変位速度を低速で安定して制御することが可能な圧力制御弁を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、アクチュエータの各ポートに第1速度制御弁および第2速度制御弁がそれぞれ並列に接続され、前記アクチュエータから排出される排気圧を制御する圧力制御弁であって、
円筒状に形成された弁ボデイと、
前記弁ボデイの側部に一体的に連結される電磁弁用ボデイと、
前記弁ボデイの両端部に形成された開口部をそれぞれ閉塞する一組のキャップ部材と、
前記弁ボデイの内部に対称に配置され、前記アクチュエータから排出される圧力流体の圧力を、予め設定された所定圧以上に保持する最低圧力保持機能を有する第1リリーフ弁及び第2リリーフ弁と、
前記電磁弁用ボデイの内部に配置され、圧力流体を供給する流路を切り換える切換用電磁弁と、
を備え、
前記第1リリーフ弁および前記第2リリーフ弁は、同一構成からなり、それぞれ、貫通孔が設けられ前記弁ボデイの内部に形成された室に沿って摺動する変位部材と、一端部にテーパ部が設けられ他端部に前記変位部材に当接して前記貫通孔を閉塞するピン部材が設けられたバルブガイドと、前記変位部材に係着され前記バルブガイドを一方向に向かって押圧する第1ばね部材と、前記テーパ部に係着され前記バルブガイドを前記一方向と反対側の他方向に向かって押圧する第2ばね部材とを有し、
前記弁ボデイには、前記切換用電磁弁と前記第1速度制御弁および第2速度制御弁とをそれぞれ連通させる一組の第1通路と、圧力流体供給源から供給された圧力流体を前記切換用電磁弁に導出する第2通路と、前記切換用電磁弁の切換作用下に該切換用電磁弁から前記室に対して圧力流体を導入する第3通路と、前記第1リリーフ弁と前記第2リリーフ弁とを連通させる連通路とが設けられ、
前記第1リリーフ弁および前記第2リリーフ弁は、前記第2通路および前記連通路を介して圧力流体供給源に連通するように設けられることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、アクチュエータから排出される圧力流体の圧力を予め設定された所定圧力以上に保持しているため、飛び出し現象やスティックスリップ現象の発生が防止される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧力制御弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0010】
本発明の第1の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路10を図1に示す。
【0011】
このアクチュエータ制御回路10は、メータイン制御方式を採用し、小物品等のワークWを搬送する空気圧シリンダ(以下、単にシリンダという)12と、前記シリンダ12の供給通路14側に設けられる第1速度制御弁16と、前記シリンダ12の排気通路18側に設けられる第2速度制御弁20と、圧力流体供給源22からの圧力流体(圧縮空気)を第1速度制御弁16と第2速度制御弁20とに切り換えて供給する切換用電磁弁(切換手段)24とを含む。
【0012】
なお、前記第1速度制御弁16および第2速度制御弁20は、それぞれ同一の構成要素からなり、チェック弁4と可変絞り弁5とを備える。
【0013】
さらにアクチュエータ制御回路10は、第1速度制御弁16と切換用電磁弁24との間の供給通路14に介装された第1圧力制御弁26と、第2速度制御弁20と切換用電磁弁24との間の排気通路18に介装された第2圧力制御弁28とを有する。この場合、前記第1速度制御弁16と第1圧力制御弁26とは直列に接続され、同様に、第2速度制御弁20と第2圧力制御弁28とは直列に接続されている。なお、前記第1圧力制御弁26および第2圧力制御弁28は、最低圧力保持手段として機能するものである。
【0014】
前記第1圧力制御弁26および第2圧力制御弁28は、それぞれ同一の構成要素からなり、チェック弁30と、リリーフ弁32とを備える。前記第1圧力制御弁26は、シリンダ室34aへ圧力流体を供給する際にフリーフローとなり、前記第2圧力制御弁28は、シリンダ室34bから圧力流体を排気する際に排気圧が設定圧以下に低下しないように保持する機能を有する。
【0015】
ここで、第1圧力制御弁26(第2圧力制御弁28)の構成について以下詳細に説明する。
【0016】
第1圧力制御弁26は、図2に示されるように、略円筒状に形成され、一端部に図示しないチューブを介して切換用電磁弁24に接続される第1ポート100と、他端部に第1速度制御弁16を介してシリンダ12に接続される第2ポート102とが設けられた弁ボデイ104を含む。前記第1ポート100および第2ポート102には、図示しないチューブを接続するための管継手機構106が設けられる。
【0017】
前記弁ボデイ104の略中央部には、該弁ボデイ104の軸線と略直交する方向に延在し一端部に環状凹部を介してチェック弁108が装着された第1円筒部材110が設けられ、前記第1円筒部材110の一端部に形成された孔部には貫通孔112を有する第2円筒部材114が連結される。
【0018】
前記チェック弁108は、第1ポート100から供給された圧縮空気の押圧作用によって舌片116が内側に撓曲することにより、第1ポート100から供給された圧縮空気をフリーフローの状態で第2ポート102に向かって流通させるとともに、第2ポート102から供給された圧縮空気の押圧作用によって舌片116が弁ボデイ104の内壁面に接触し第2ポート102から第1ポート100への圧縮空気の流通を阻止する機能を営む。換言すると、第1ポート100から第2ポート102への方向には圧縮空気が自由流れとなるが、前記とは反対に第2ポート102から第1ポート100への方向には前記チェック弁108のチェック作用下にその流通が阻止される。
【0019】
前記第2円筒部材114の貫通孔112内には、弁ボデイ104の軸線と略直交する方向に変位するピストン118が摺動自在に設けられ、前記ピストン118は、ばね部材120の弾発力によって着座部122に着座することにより第1ポート100と第2ポート102との連通を遮断する。この場合、チェック弁108が装着された第1円筒部材110の一端部には、その内壁面によって第2ポート102に連通する室124が形成され、前記室124はピストン118が着座部122に着座することにより、第1ポート100との連通が遮断された状態にある。
【0020】
すなわち、前記ピストン118は、ばね部材120の弾発力によって、常時、着座部122に着座するように下方側に向かって付勢された状態にあり、第2ポート102から室124に供給された圧縮空気の圧力がばね部材120の弾発力に打ち勝つことによりピストン118が着座部122から離間し、前記ばね部材120の弾発力と前記圧縮空気の圧力とが平衡することにより、所定の設定圧力に保持される。なお、前記ピストン118には、環状溝を介してシールリング126が装着されるとともに、一端部に着座部122に着座した際の衝撃を緩和する弾性部材128が装着されている。
【0021】
第2円筒部材114には、ロックナット130によって係止された調整ねじ132が設けられ、前記調整ねじ132のねじ込み量を増減させることにより、ピストン118を下方側に向かって押圧するばね部材120の弾発力を調整することができる。従って、調整ねじ132のねじ込み量を増減させてばね部材120の弾発力を調整することにより、シリンダ12からの排気圧を所定の最低圧力に設定することができる。
【0022】
シリンダ12のピストン36の変位速度は、第1速度制御弁16および第2速度制御弁20によって調整される。図18に示すメータイン回路と比較して、前記第1圧力制御弁26および第2圧力制御弁28を設けることにより、排気圧の下限値を高く設定することができる。
【0023】
第1の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路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。
【0024】
図示しないコントローラから入力される切換信号に基づいて切換用電磁弁24がオン状態となり、圧力流体供給源22から導出された圧縮空気は、供給通路14に連通する第1圧力制御弁26および第1速度制御弁16を経由して一方のシリンダ室34aに導入される。
【0025】
この場合、第1圧力制御弁26はフリーフローの状態にあり、前記第1圧力制御弁26を通過した圧縮空気は第1速度制御弁16によって所定の流量に絞られた後、一方のシリンダ室34aに導入される。第1圧力制御弁26では、第1ポート100から供給された圧縮空気の押圧作用によって舌片116が内側に撓曲することにより、第1ポート100から供給された圧縮空気をフリーフローの状態で第2ポート102に向かって流通させる機能を営む。
【0026】
従って、一方のシリンダ室34aに導入された圧縮空気の押圧作用下にピストン36が矢印A方向に沿って変位し、ワークWが搬送される。その際、他方のシリンダ室34bに残存する圧縮空気は、排気通路18に連通する第2速度制御弁20および第2圧力制御弁28を経由して大気中に排気される。この場合、第2速度制御弁20はフリーフローの状態にあり、前記第2速度制御弁20を通過した圧縮空気は第2圧力制御弁28によって予め設定された圧力値よりも低下しないように保持される。
【0027】
すなわち、フリーフローの状態にある第2速度制御弁20を通過した圧縮空気は第2圧力制御弁28の第2ポート102に導入され、前記第2ポート102に導入された圧縮空気はチェック弁108のチェック作用下にその流通が阻止されるとともに、該第2ポート102に連通する室124に供給される。この場合、第2ポート102から室124に供給された圧縮空気の圧力(排気圧)がばね部材120の弾発力に打ち勝つことによりピストン118が着座部122から離間し、前記ばね部材120の弾発力と前記圧縮空気の圧力とが平衡することにより、シリンダ12の排気圧が所定の設定圧力に保持される。換言すると、第2圧力制御弁28は、排気される圧縮空気の圧力を予め設定された圧力に保持する機能を営む。従って、第2圧力制御弁28により、排気圧の下限値を高く設定することができる。
【0028】
このようにして、スティックスリップ現象や飛び出し現象の発生を阻止して、シリンダ12のピストン36を低速で安定して変位させることができる。
【0029】
また、第1の参考例に係る圧力制御弁では、簡素な構成とすることにより小型化を図り製造コストを低減することができる。
【0030】
次に、始動時に発生するピストン36の固着による飛び出し現象について、メータアウト回路2による制御方式よりもメータイン回路1による制御方式のほうが有効であることを以下に数式を用いて説明する。
【0031】
ここでは、図3に示す空気圧シリンダ40の速度制御回路41に基づいて考察する。
【0032】
なお、参照数字42aおよび42bは絞り、参照数字43はピストンをそれぞれ示し、また、図中および数式中に示される記号は、以下の通りである。
【0033】
A:ピストンの受圧面積
F:静止摩擦力とクーロン摩擦力を含む外力
Fs:最大固着力
M:可動部質量
P:一方のシリンダ室34aの圧力
R:気体定数
T:空気の温度(絶対)
v:速度
Vc:シリンダ40の容積
x:変位量
b:粘性摩擦係数
kp:速度制御弁の圧力−流量係数
κ:空気の比熱比
ζ:減衰係数
ωn :固有周波数
添字:Hはヘッド側、Rはロッド側、aは大気圧状態をそれぞれ示す。
【0034】
先ず、始動時に発生する固着による飛び出し現象について考える。ピストン43が飛び出す直線には、次の(1)式で示す力平衡方程式が成立する。
【0035】
【数1】
【0036】
ここで、0は飛び出し直前の初期状態を表す。ピストン43が最大固着力Fsに打ち勝って飛び出し、再び平衡状態に到達する。ここで、クーロン摩擦力と動摩擦力を無視すると、前記(1)式は次の(2)式のようになる。
【0037】
【数2】
【0038】
飛び出し過程では、時間が短いので、シリンダ室34a、34b内の空気の流入と流出を無視し、さらに一方のシリンダ室34aと他方のシリンダ室34b内の状態変位を等温的とすれば、気体状態方程式により次の(3)式が得られる。
【0039】
【数3】
【0040】
ここで、符号xj は、ピストン43が飛び出してから再び平衡状態となるまでに移動したピストン43の変位量(飛び出し距離)を示す。
【0041】
非対称性を無視し、すなわちPa(AH −AR )=0とすれば、上記した(1)式〜(3)式より、飛び出し距離xj は次式のように表される。
【0042】
【数4】
【0043】
(4)式より、最大固着力Fsが小さいほど、排気側の初期圧力Proが高いほど、ヘッド側とロッド側の初期容積が小さいほど、飛び出し距離を小さくすることができる。この場合、図19に示すメータアウト回路2では、給気側がフリーフローとなるので、VH0≒∞、VR0≒Vcとなる。これに対して、図18に示すメータイン回路1では、給気側が絞られて、排気側がフリーフローとなるので、VH0≒0、VRO≒∞となる。よって飛び出し現象を防止する観点からは、メータイン回路1の方が望ましい。
【0044】
次に、スティックスリップ現象の発生を防止するための方法について考察する。
【0045】
通常、ピストン43の変位途中では可変絞り弁の開度が固定されているため、ピストン43の変位速度の変動は、主に摩擦力等の負荷外力の変化に起因するものと考えられる。ここでは、回路の速度と外力の間の伝達関数を導出し、ピストン43の変位速度に及ぼす外力変化の影響を調べる。
【0046】
水平状態に取り付けられたシリンダ40に対して、ピストン43の運動方程式は次の(5)式で与えられる。
【0047】
【数5】
【0048】
シリンダ室34a、34b内の空気温度は供給空気温度に等しく、またシリンダ室34a、34b内の状態変化は断熱的であると仮定し、さらに非対称性を無視すれば、ピストン43の変位速度vと外力Fの間の伝達関数は次の(6)式のように表される。
【0049】
【数6】
【0050】
ここで、sはLaplace 変数である。
【0051】
【数7】
【0052】
(6)式は、外力の変化とこれにより生ずるピストン43の変位速度の変化の伝達関数関係を表している。この(6)式より、外力に起因するピストンの変位速度の変化を小さくするためには、固有振動数ωn が高いほど望ましい。また、(7)式より、規格寸法が一定のシリンダ40に対して固有振動数ωn を高くするためには、排気側である他方のシリンダ室34b内の圧力を高く維持することが必要となる。
【0053】
以上の解析結果により、飛び出し現象を阻止するためにはメータイン制御が好ましく、排気側の初期圧力を高くすることが望まれる。また、スティックスリップ現象の発生を防止するためには、シリンダ室34a、34b内の圧力を高く維持することが有効であることがわかった。
【0054】
本発明の第1の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路10は、このような考察に基づいて構成された回路であり、第1圧力制御弁および第2圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路10を用いることにより、始動時におけるピストン36の固着による飛び出し現象やスティックスリップ現象が発生することを阻止することができる。
【0055】
次に、アクチュエータ制御回路10による応答特性曲線を図4に示す。この場合、供給圧(ゲージ圧)を0.5Mpa、圧力制御弁26、28の設定圧(ゲージ圧)を0.3Mpa、制御速度を65mm/sにそれぞれ設定して実験を行った。
【0056】
図4から諒解されるように、ヘッド側のシリンダ室34aの圧力PH およびロッド側のシリンダ室34bの圧力PR がそれぞれ設定圧以上に保持されながら略均一的な変位速度で駆動されていることがわかる。
【0057】
次に、アクチュエータ制御回路10と、比較例に係るメータイン回路1(図18参照)およびメータアウト回路2(図19参照)とを用いて実験を行った。
【0058】
図5乃至図7は、空気圧シリンダ12のピストン36の変位速度を約1.7mm/sで連続駆動したときの応答特性曲線をそれぞれ示す。図5より、比較例に係るメータアウト回路2では、ピストン36の始動時に変位量xが急速に上昇する、いわゆる飛び出し現象が発生している。また、図6より、メータイン回路1では、ピストン36の変位途中に停止状態と変位状態とを間欠的に繰り返して階段状となるスティックスリップ現象が発生している。
【0059】
これに対して、図7に示されるように、アクチュエータ制御回路10では、前記飛び出し現象やスティックスリップ現象が発生せず、低速で安定してピストン36を変位させることができた。
【0060】
図8および図9は、速度1.3mm/sで作動している図示しないアクチュエータを、それぞれ2時間、16時間放置した後に再始動させた場合の最初のサイクル応答曲線を示している。図8および図9より、比較例に係るメータアウト回路2およびメータイン回路1では、放置後の応答に大きな飛び出し現象が発生しているのに対し、アクチュエータ制御回路10では、そのような飛び出し現象が発生しないことがわかる。
【0061】
以上の実験結果から、第1の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路10によれば、従来、回路に発生していた飛び出し現象やスティックスリップ現象を改善するために有効であることがわかった。
【0062】
次に、本発明の第2の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路50を図10に示す。なお、以下に示す実施の形態において、図1に示すアクチュエータ制御回路10と同一の構成要素には同一の参照数字を付し、その詳細な説明を省略する。
【0063】
この第2の参考例に係る圧力制御弁は、シリンダ12と切換用電磁弁24との間の供給通路14側に第1速度制御弁52と第1圧力制御弁54とが並列に且つ一体的に設けられた圧力制御弁Aと、排気通路18側に第2速度制御弁56と第2圧力制御弁58とが並列に且つ一体的に設けられた圧力制御弁Bとを有する。なお、圧力制御弁Aと圧力制御弁Bは、同一の構成要素から構成される。
【0064】
この場合、第1速度制御弁52および第2速度制御弁56を構成するチェック弁4および可変絞り弁5は、それぞれ直列に接続して構成され、また、第1圧力制御弁54および第2圧力制御弁58を構成するチェック弁30およびリリーフ弁32は、それぞれ直列に接続して構成されている。
【0065】
ここで、第2の参考例に係る圧力制御弁の構成について以下詳細に説明する。なお、図2に示す圧力制御弁と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0066】
圧力制御弁A(圧力制御弁B)は、図11に示されるように、内部に可変絞り弁5およびチェック弁(第1チェック弁)4が配設された円筒状の第1弁ボデイ200と、前記第1弁ボデイ200の軸線を回転中心として所定方向に回動自在に設けられ、内部にチェック弁30とリリーフ弁32が配設された第2弁ボデイ202と、前記第2弁ボデイ202の突起部204の軸線を回転中心として所定方向に回動自在に設けられた第3弁ボデイ206とを含む。
【0067】
第3弁ボデイ206の一端部には、図示しないチューブを介して切換用電磁弁24に接続される第1ポート100が設けられ、前記第1ポート100には前記チューブを係止する管継手機構106が配設される。なお、前記第3弁ボデイ206の内部には、第2弁ボデイ202の突起部204に設けられた通路208に連通する通路210が形成されている。
【0068】
第1弁ボデイ200の一端部にはシリンダ12のシリンダ室(34a、34b)に連通する第2ポート102が形成され、前記第2ポート102は該第1弁ボデイ200の内部に嵌挿された筒状部材212の貫通孔214に連通するように設けられている。前記筒状部材212の略中央部にはチェック弁4が装着され、このチェック弁4は、第1ポート100から第2ポート102側への圧縮空気の流通を阻止するとともに、第2ポート102から第1ポート100側への圧縮空気をフリーフローとする機能を営む。前記筒状部材212には第2ポート102から導入された圧縮空気をチェック弁4側に流通させる孔部216が形成され、第1弁ボデイ200には前記チェック弁4を通過した圧縮空気を第2弁ボデイ202側に向かって流通させる孔部218が形成されている。
【0069】
第1弁ボデイ200の上部側には、第1ポート100から供給された圧縮空気の流量を絞る可変絞り弁5が設けられる。この可変絞り弁5は、第2弁ボデイ202の突起部204の通路208に連通する通路220に臨む絞り用ねじ222と、前記絞り用ねじ222を所定の位置に固定するロックナット224とを有する。前記絞り用ねじ222の一端部には、通路220と貫通孔214とが連通する孔部226に挿入される挿入部228が設けられ、前記孔部226と挿入部228との間に形成されるクリアランスによって圧縮空気の流量が所定量に絞られる。また、前記絞り用ねじ222の他端部には、摘み部230が設けられる。従って、前記摘み部230を把持して絞り用ねじ222を所定方向に回動させてそのねじ込み量を調整することにより、前記クリアランス量を調整することができる。
【0070】
第2弁ボデイ202には、第1円筒部材232の外周面に装着されたチェック弁(第2チェック弁)30と、ばね部材234の弾発力によって着座部236に着座するピストン238が配設された第2円筒部材240を有するリリーフ弁32とが設けられる。第2の参考例に係る圧力制御弁は、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。
【0071】
切換用電磁弁24を介して圧力流体供給源22から供給された圧縮空気は、圧力制御弁Aの第1ポート100に導入される。この圧縮空気は、通路210および通路208を介してチェック弁30を通過した後、可変絞り弁5によって所定の流量に絞られ第2ポート102からシリンダ12の一方のシリンダ室34aに供給される。前記一方のシリンダ室34aに供給された圧縮空気の作用下にピストン36が矢印A方向に変位する。
【0072】
他方のシリンダ室34bから排気された圧縮空気は圧力制御弁Bの第2ポート102に導入され、チェック弁4を内方に撓ませて該チェック弁4を通過した圧縮空気は第1弁ボデイ200の孔部218を介してリリーフ弁32に導入される。リリーフ弁32では、チェック弁30のチェック作用下にその流通が遮断されるとともに、孔部218に連通する室124に供給される。この場合、孔部218を通じて室124に供給された圧縮空気の圧力(排気圧)がばね部材234の弾発力に打ち勝つことによりピストン238が着座部236から離間し、前記ばね部材234の弾発力と前記圧縮空気の圧力とが平衡することにより、シリンダ12の排気圧が所定の設定圧力に保持される。換言すると、圧力制御弁Bは、排気される圧縮空気の圧力を予め設定された圧力に保持する機能を営む。従って、圧力制御弁Bにより、排気圧の下限値を高く設定することができる。
【0073】
第2の参考例に係る圧力制御弁では、チェック弁4、可変絞り弁5、チェック弁30およびリリーフ弁32を一体的に構成することにより、装置全体を小型化し設置スペースを削減することができる。
【0074】
なお、その他の作用効果は、第1の参考例と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【0075】
次に、本発明の実施の形態に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路60を図12に示す。
【0076】
このアクチュエータ制御回路60は、シリンダ12と切換用電磁弁24との間に第1速度制御弁16および第2速度制御弁20をそれぞれ並列に接続するとともに、さらに切換用電磁弁24に連通する通路62に対して第1リリーフ弁32aおよび第2リリーフ弁32bをそれぞれ並列に接続して構成している。この結果、圧縮空気が供給される一方のシリンダ室34a内の圧力を予め一定値に保持することにより、圧縮空気が一方のシリンダ室34a内に充填される時間を短縮し、応答時間の遅れを防止することができる利点がある。
【0077】
ここで、前記第1リリーフ弁32aおよび第2リリーフ弁32bと切換用電磁弁24とを一体的に組み込んだ本発明の実施の形態に係る圧力制御弁300を図13に示す。
【0078】
この圧力制御弁300は、略円筒状に形成された弁ボデイ302と、前記弁ボデイ302の側部に一体的に連結される電磁弁用ボデイ304と、前記弁ボデイ302の両端部に形成された開口部をそれぞれ閉塞する一組のキャップ部材306とを有する。
【0079】
弁ボデイ302の内部には第1リリーフ弁32aおよび第2リリーフ弁32bがそれぞれ対称に配設される。従って、第1リリーフ弁32aの構成についてのみ説明し、第2リリーフ弁32bの対応する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。なお、前記第1リリーフ弁32aおよび第2リリーフ弁32bは、弁ボデイ302の略中央部に形成された連通路308によって連通するように設けられ、さらに、前記連通路308は、圧縮流体供給源22に連通するように設けられている。
【0080】
弁ボデイ302には、速度制御弁20と切換用電磁弁24とが連通する第1通路310と、圧縮流体供給源22から供給された圧力流体を内部に形成された室312を経由して切換用電磁弁24に導出する第2通路314と、切換用電磁弁24の内部に設けられたスプール316の切換作用下に切換弁用電磁弁24から弁ボデイ302内の室312に圧縮空気を導入する第3通路318とを有する。
【0081】
第1リリーフ弁32aは、一端部にテーパ部320が設けられ他端部に室322に沿って摺動する変位部材324に当接するピン部326が設けられたバルブガイド328と、前記変位部材324に係着されバルブガイド328を矢印D方向に向かって押圧する第1ばね部材330と、前記テーパ部320に係着されバルブガイド328を矢印C方向に向かって押圧する第2ばね部材332とを有する。前記第1ばね部材330は、調整ねじ334に螺合する受部材336によってその弾発力が調整自在に設けられている。従って、第1ばね部材330と第2ばね部材332との調圧作用下にバルブガイド328が略水平方向に沿って変位するように設けられている。
【0082】
なお、前記調整ねじ334には該調整ねじ334を回動中心として所定方向に回動するナット部材338が固着され、前記ナット部材338を回動させることにより調整ねじ334が一体的に回動しねじ込み量を増減させることができる。
【0083】
バルブガイド328のテーパ部320は着座部に着座するとともに、ピン部326は変位部材324に形成された貫通孔340を閉塞するように設けられている。従って、第3通路318から導入された圧縮空気の圧力が第1ばね部材330の弾発力に打ち勝つことにより、バルブガイド328のピン部326が変位部材324から離間し、変位部材324の貫通孔340から導出された圧縮空気は、排気ポート342から外部に排気される。
【0084】
このようにしてシリンダ12から排気された圧縮空気の排気圧を所望の最低設定圧力に保持することができる。
【0085】
なお、その他の作用効果は、上述した第1および第2の参考例と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【0086】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0087】
すなわち、アクチュエータに供給される圧力流体の流量をメータイン制御方式により制御し、アクチュエータから排出される圧力流体の圧力を予め設定された所定圧力以上に保持することにより、スティックスリップ現象や飛び出し現象の発生を阻止し、アクチュエータの変位速度を、例えば、低速からなる所定の速度で安定して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路の回路構成図である。
【図2】本発明の第1の参考例に係る圧力制御弁の縦断面構成図である。
【図3】メータイン制御方式およびメータアウト制御方式の説明に供される回路構成図である。
【図4】前記アクチュエータ制御回路の圧力およびピストンと時間との関係を示す特性曲線図である。
【図5】従来技術に係るメータアウト回路の圧力と時間との関係を示す特性曲線図である。
【図6】従来技術に係るメータイン回路の圧力と時間との関係を示す特性曲線図である。
【図7】前記アクチュエータ制御回路の圧力と時間との関係を示す特性曲線図である。
【図8】アクチュエータを2時間放置した後に再始動させた場合の最初のサイクル応答曲線を示す図である。
【図9】アクチュエータを16時間放置した後に再始動させた場合の最初のサイクル応答曲線を示す図である。
【図10】本発明の第2の参考例に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路の回路構成図である。
【図11】本発明の第2の参考例に係る圧力制御弁の縦断面構成図である。
【図12】本発明の実施の形態に係る圧力制御弁が組み込まれたアクチュエータ制御回路の回路構成図である。
【図13】本発明の実施の形態に係る圧力制御弁の縦断面構成図である。
【図14】図13に示す圧力制御弁の部分断面構成図である。
【図15】図14のXV−XV線に沿った縦断面図である。
【図16】図14のXVI−XVI線に沿った縦断面図である。
【図17】図14のXVII−XVII線に沿った縦断面図である。
【図18】従来技術に係るアクチュエータの制御方法を示すメータイン回路の回路構成図である。
【図19】従来技術に係るアクチュエータの制御方法を示すメータアウト回路の回路構成図である。
【符号の説明】
10、50、60…アクチュエータ制御回路
12…空気圧シリンダ 14…供給通路
16、20、52、56…速度制御弁
24…切換用電磁弁 26、28、54、58…圧力制御弁
30…チェック弁 32、32a、32b…リリーフ弁
34a、34b…シリンダ室 36、43、118…ピストン
100、102…ポート
104、200、202、206、302…弁ボデイ
108…チェック弁
110、114、232、240…円筒部材
120、330、332…ばね部材
132…調整ねじ 324…変位部材
Claims (1)
- アクチュエータの各ポートに第1速度制御弁および第2速度制御弁がそれぞれ並列に接続され、前記アクチュエータから排出される排気圧を制御する圧力制御弁であって、
円筒状に形成された弁ボデイと、
前記弁ボデイの側部に一体的に連結される電磁弁用ボデイと、
前記弁ボデイの両端部に形成された開口部をそれぞれ閉塞する一組のキャップ部材と、
前記弁ボデイの内部に対称に配置され、前記アクチュエータから排出される圧力流体の圧力を、予め設定された所定圧以上に保持する最低圧力保持機能を有する第1リリーフ弁及び第2リリーフ弁と、
前記電磁弁用ボデイの内部に配置され、圧力流体を供給する流路を切り換える切換用電磁弁と、
を備え、
前記第1リリーフ弁および前記第2リリーフ弁は、同一構成からなり、それぞれ、貫通孔が設けられ前記弁ボデイの内部に形成された室に沿って摺動する変位部材と、一端部にテーパ部が設けられ他端部に前記変位部材に当接して前記貫通孔を閉塞するピン部材が設けられたバルブガイドと、前記変位部材に係着され前記バルブガイドを一方向に向かって押圧する第1ばね部材と、前記テーパ部に係着され前記バルブガイドを前記一方向と反対側の他方向に向かって押圧する第2ばね部材とを有し、
前記弁ボデイには、前記切換用電磁弁と前記第1速度制御弁および第2速度制御弁とをそれぞれ連通させる一組の第1通路と、圧力流体供給源から供給された圧力流体を前記切換用電磁弁に導出する第2通路と、前記切換用電磁弁の切換作用下に該切換用電磁弁から前記室に対して圧力流体を導入する第3通路と、前記第1リリーフ弁と前記第2リリーフ弁とを連通させる連通路とが設けられ、
前記第1リリーフ弁および前記第2リリーフ弁は、前記第2通路および前記連通路を介して圧力流体供給源に連通するように設けられることを特徴とする圧力制御弁。
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