JP4224836B2

JP4224836B2 - オールエアバランサ装置

Info

Publication number: JP4224836B2
Application number: JP25504598A
Authority: JP
Inventors: 和夫小川
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: JP2000086199A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重体の荷重を空気圧に変換して、荷重をバランスさせる力を作用させ、作業者の僅かな力によって荷重体を自由に上下方向へ移動させるオールエアバランサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の流体圧バランサ装置（特開平５−１７８５９８号公報参照）である。流体圧シリンダ２のピストンロッド10に荷重−流体圧変換器１が吊り下げられ、荷重−流体圧変換器１の荷重受軸12に荷物13が吊下可能にされている。作動流体は流体圧源14から流体入口15を通って荷重−流体圧変換器１の内部に流入し、荷重−流体圧変換器１によって荷物13の荷重が流体圧に変換され、変換された流体は流体出口16から圧力調整弁３に導入される。圧力調整弁（パイロット式減圧弁）３では、流体圧源14からの作動流体を荷重−流体圧変換器１の検出流体圧に調整して、流体圧シリンダ２の作動室（ロッド側室）18に流入させる。
【０００３】
荷重受軸12に荷物13を吊り下げると、荷重受軸12に下向きの荷重が作用し、荷重がばね19の弾発力及びピストン20の下側に働く力より大きいときは、ピストン20が下方へ移動し、弁体21が押し下げられ、弁体21のシート面（上面）が第１弁座22から離れる。作動流体が、流体入口15から弁体21のシート面と第１弁座22との隙間及び連通孔23を通ってピストン20の下側の流体室24に流入し、更に流体出口16から圧力調整弁３に流入する。荷物13の荷重をＷ、流体室24の圧力をＰ、ピストン20の下面の有効面積をＳとすると、ＰＳ＜Ｗのときは弁体21のシール面が第１弁座22から離れて流体室24に流体が流入し続ける。流体室24に流体が流入してＰＳ＝Ｗとなると、弁体21のシール面が第１弁座22に接触し、流体室24に流体が流入されない。
【０００４】
ＰＳ＞Ｗのときは、ピストン20が上方へ移動し、第２弁座25が弁体21のシート面から離れ、第１弁座22は弁体21のシール面に接触し続ける。流体室24内の流体は、連通孔23を通り、第２弁座25と弁体21のシート面との間の間隙、荷重受軸12の小径部と弁体21の中心孔との間の間隙、荷重受軸12の大径部と挿通孔26との間の間隙を通って外部へ放出される。流体室24の流体が排出されてＰＳ＝Ｗとなると、弁体21のシール面が第２弁座25に接触し、流体室24の流体は排出されない。このようにして、荷物13の荷重に比例した流体圧力が流体室24に発生し、この流体圧力は開閉弁４、パイロット設定通路17を通ってパイロット調整弁29のパイロットピストン30に作用する。
【０００５】
圧力調整弁３のパイロット調整弁29は流体室24の圧力に応じた開度に開弁され、パイロット調整弁29の出力流体がパイロット流体室33に導入される。駆動ピストン32は、パイロット流体室33の流体圧力による力が、二次流体室34の流体圧力による力及び弁ばね35の弾発力よりも大きいとき、主弁36を開弁させる。そして、流体圧シリンダ２の作動室18の作動流体が流体室24の作動流体の圧力と等しい圧力になったとき、主弁36が閉弁される。
【０００６】
流体圧シリンダ２の作動室18の流体圧力による力が、荷物13の荷重と平衡して作動ピストン11が停止したとき、開閉弁４を閉じ、パイロットピストン30には荷物13の荷重と平衡した前記の一定圧力を継続して作用させるようにする。この状態で荷物13を手で持って上方へ移動させると、作動室18の流体圧力が低下して駆動ピストン32が下降し、主弁36が開弁する。従って、作動室18の流体圧力が流体室24の流体圧力と等しくなるまで、作動流体が流体圧源14から主弁36を通って作動室18に流入される。反対に、荷物13を手で持って下方へ移動させると、作動室18の流体圧力が上昇して駆動ピストン32が上昇し、リリーフ弁37が開弁し、主弁36が閉弁する。従って、作動室18の流体圧力が流体室24の流体圧力と等しくなるまで、流体室24の作動流体がリリーフ弁37を通って外部に放出される。
【０００７】
以上のように、開閉弁４を閉じることにより、作動室18の流体圧力による力と荷物13の荷重と平衡した時の一定圧力を維持することができる。そのため、荷重−流体圧変換器１のピストン20と流体圧シリンダ２の作動ピストン11の有効面積を等しくしておけば、荷物13に僅かな力を加えるだけで、荷物13を上下方向へ任意に移動させることができる。
従来の流体圧バランサ装置では、作動ピストン11が荷物13の荷重と平衡して停止したとき、開閉弁４を閉じ、パイロットピストン30には荷物13の荷重と平衡した一定圧力を継続して作用させるようにする。そして、荷物13の上下方向の移動の終了後に開閉弁４を開くこととなり、荷物13の上下方向の移動の毎に開閉弁４を閉じたり、開いたりする操作が必要である。また、従来の流体圧バランサ装置では、圧力調整弁３に駆動ピストン32とポペット式のリリーフ弁37を用いているので、応答性が悪く、流体室24に応じた圧力を出力するのに相当の時間を要する。荷重−流体圧変換器１もピストン20を用いているので、荷重を圧力に変換するのに相当の時間を要する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オールエアバランサ装置において、エアシリンダの作動室の空気圧力による力と荷物の荷重とが平衡したとき、開閉弁等の機器を操作することなく、荷物に手で小さな力を加えるだけで、荷物を上下方向へ任意に移動できるようにすることを第１の課題とする。本発明は、減圧弁（圧力調整弁）及び荷重−空気圧変換器の応答性及び安定性を向上させて、オールエアバランサ装置の平衡に要する時間を短縮して、オールエアバランサ装置の操作性能を向上させることを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、エアシリンダのピストンロッドに荷重−空気圧変換器が吊り下げられ、荷重−空気圧変換器の唯一のフィードバック室に隣接する唯一のダイヤフラムに荷重体の荷重が作用するように構成され、荷重−空気圧変換器によって荷重が空気圧に変換されて荷重−空気圧変換器の二次圧室に導入され、荷重−空気圧変換器の二次圧室が配管を介してパイロット操作式減圧弁のパイロット室に連通され、パイロット操作式減圧弁の二次側室がエアシリンダの作動室に連通されたオールエアバランサ装置において、荷重−空気圧変換器の二次圧室とパイロット操作式減圧弁のパイロット室とを連通させる配管に圧力伝達時間遅延機器を接続し、荷重−空気圧変換器のボディの外面に環状のガイドが往復動及び回動可能状態に係合され、伝達板によって前記ダイヤフラムとガイドとが連結され、ガイドに荷重体を吊り下げるようにされて、荷重−空気圧変換器の軸方向の荷重のみがダイヤフラムに伝達され、パイロット操作式減圧弁において、第２ダイヤフラムの上面の前記パイロット室にパイロット圧力が導入され、第２ダイヤフラムの下面の第２フィードバック室にフィードバック圧力が導入され、第２ダイヤフラムによってノズル背圧室の内部に連通するノズルに対向するフラッパが変位されて、第１ダイヤフラムの上面の絞りを介して圧力空気が供給されるノズル背圧室のノズル背圧が制御され、第１ダイヤフラムの下面にフィードバック圧力が作用し、第１ダイヤフラムに固定されたステムによって二次側室の排気及び給気が制御され、荷重−空気圧変換器において、唯一のダイヤフラムの上面に荷重が作用し、唯一のダイヤフラムの下面にフィードバック圧力が作用し、唯一のダイヤフラムに固定されたブリード金具によって二次圧室の給気及び排気が制御されることを特徴とするものである。
本発明に係るオールエアバランサ装置は、上記構成において、前記圧力伝達時間遅延機器が絞り及びエアタンクを直列に接続して構成されものとし、また、上記構成において前記荷重−空気圧変換器のダイヤフラムの有効受圧面積とエアシリンダのピストンの有効受圧面積とが等しくされたものとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明のオールエアバランサ装置の実施の形態を示す。
エアシリンダ40がピン44を介して天井等に揺動可能に吊り下げられ、エアシリンダ40のピストンロッド42に第１ロッド45を介して荷重−空気圧変換器50が吊り下げられている。荷重体47は、荷重−空気圧変換器50のダイヤフラム51に連結された第２ロッド46に吊り下げられるようになっている。圧力空気は空気圧源60から入口ポート52を通って荷重−空気圧変換器50の内部に流入し、荷重−空気圧変換器50によって荷重体47の荷重が空気圧に変換される。変換された圧力空気は、出口ポート53から配管54、絞り80及びエアタンク81からなる圧力伝達時間遅延機器を介してパイロット操作式減圧弁90のパイロットポート95を通ってパイロット室83に流入される。減圧弁90では、空気圧源60から入口ポート92を通って流入される圧力空気を、荷重−空気圧変換器50の出力圧力と同一又は比例した圧力に調整して、出口ポート93を通ってエアシリンダ40の作動室（ロッド側室）43に流入させる。
【００１１】
図２に示すように、荷重−空気圧変換器50には上方からボンネット56、スペーサ57、ボディ58及びバルブガイド59がある。ボンネット56は略逆碗状で中心部に中央孔が形成され、スペーサ57は略環状で、ボンネット56の下端面とスペーサ57の上端面とによってダイヤフラム51の周縁部が挟持され、ボンネット56とスペーサ57とは複数個のボルト62Ａによって連結されている。ボディ58の上端の環状部分が複数個のボルト62Ｂによりスペーサ57の下端面に連結され、ボディ58の下端部の中央ねじ孔63にバルブガイド59の雄ねじ部が螺合されている。ボンネット56の左右上端部には平行な平面があり、この平面に板状体を略逆Ｕ字状に折り曲げた吊り金具64の下端部が当接され、吊り金具64の下端部とボンネット56の平面とは複数個の六角穴付ボルト61Ａによって固定されている。吊り金具64の上端はナットによって第１ロッド45に連結されている。
【００１２】
ボンネット56の中央孔の環状溝にブッシュ65が装着され、ブッシュ65の内部にフランジ付の中空シャフト66が摺動自在に挿入されている。ダイヤフラム51の中央孔にはブリード金具67の上側突出部（上側筒状部）が挿入され、この上側突出部にはダイヤフラムシェル68の中央孔が嵌合され固定され、ダイヤフラム51の中央部分がブリード金具67とダイヤフラムシェル68によって挟持されている。中空シャフト66の下端のフランジはダイヤフラムシェル68の上面に固定され、中空シャフト66の内面にはボルト孔66Ａが上下方向に貫通して形成されている。吊り金具64の板状体よりも幅狭で長い板状体を、略逆Ｕ字形に折り曲げて第１伝達板69が形成され、第１伝達板69の中央部に上部挿通孔69Ａが形成されている。第１伝達板69の上部挿通孔69Ａを中空シャフト66のボルト孔66Ａの上に位置させ、六角穴付ボルト61Ｂを上部挿通孔69Ａに挿通しボルト孔66Ａに螺合して、第１伝達板69の上部が中空シャフト66の上端面に連結されている。図２において、二点鎖線で示された第１伝達板69は左右に延びているが、実際には前後方向に延び、上面視で第１伝達板69が吊り金具64と略直角に交差している。
【００１３】
第１伝達板69の両下端部の内側には長方形の第２伝達板70が当接され、複数個のボルト62Ｃによって第２伝達板70が第１伝達板69の両下端部に連結されている。第２伝達板70の中央部のボルト孔70Ａには、下方から第２ロッド46の上端が螺合され、ナットによって緩め止めされている。第２伝達板70の上面に環状のガイド71が当接され、第２伝達板70とガイド71は複数個のボルト62Ｄによって連結されている。ガイド71の上部内周に環状切欠溝71Ａが形成され、環状切欠溝71Ａに玉軸受72の外輪が嵌合され固定され、玉軸受72の内輪はボディ58の下端部の小径部58Ａに摺動自在に嵌合されている。
【００１４】
ダイヤフラム51の上側には排気室75が形成され、排気室75はボンネット56のブリード通路56Ａを介して大気に連通され、またダイヤフラム51の下側にはフィードバック室76が形成されている。ボディ58の中央部には上方から順に小径孔58Ｂ、二次圧室58Ｃ及び一次圧室58Ｄが形成され、一次圧室58Ｄは中央ねじ孔63に接続されている。小径孔58Ｂの環状溝にＯリング73が装着され、Ｏリング73の上部にＯリング抑え74が固定されて、Ｏリング73の抜け出しが防止されている。ブリード金具67の中央部には上下方向に連通孔67Ａが形成され、連通孔67Ａの上方は中径孔を介して排気室75に連通されている。ブリード金具67には下端に突出した筒状部67Ｂがあり、連通孔67Ａの下端は段差部を介して筒状部67Ｂの内面（連通孔67Ａより大径）に連通され、この段差部が排気側弁座67Ｃとなっている。筒状部67Ｂはボディ58の小径孔58Ｂに挿入され、Ｏリング73と摺動自在に嵌合している。
【００１５】
バルブガイド59の中央の装着孔59Ａには、バルブガイド77が装着され、バルブガイド77はキャップによって抜け止めされている。バルブガイド77の上部盲孔には給気用の弁体78の下方部が摺動自在に嵌合され、上部盲孔と弁体78との間はＯリングにより密封されている。弁体78の上端部にはフランジ部があり、このフランジ部の下面とバルブガイド59の上面との間にスプリングが装着され、弁体78がスプリングによって上方へ付勢されている。二次圧室58Ｃの下端部に環状の流入側弁座79が固定され、流入側弁座79の下面に弁体78のシールが当接自在に配設され、流入側弁座79と弁体78のシールとによって給気制御弁85が構成されている。弁体78の中央部に上下方向に貫通した貫通孔が形成され、貫通孔にステム49の下端小径部が嵌合されて固定されている。ステム49は流入側弁座79の内部空間に挿入され、ステム49の上端部はブリード金具67の排気側弁座67Ｃに当接可能に配置され、ステム49の上端部と排気側弁座67Ｃとによって排気制御弁86が構成されている。
【００１６】
ボディ58の入口ポート52は環状のストレーナ55を介して一次圧室58Ｄに連通され、ボディ58の出口ポート53はフィードバック管（静圧管）82を介してフィードバック室76に連通され、かつボディ58の連通路58Ｅを通して二次圧室58Ｃに連通されている。ステム49の内部には連通路が形成され、この連通路によりバルブガイド77の上部盲孔（弁体78の下方室）内と二次圧室58Ｃとが連通されている。ブリード金具67には横向きの小穴67Ｅが形成され、小穴67Ｅの外方部はフィードバック室76に連通され、小穴67Ｅの内方部はオリフィスを介して連通孔67Ａに連通されている。この小穴67Ｅを通してフィードバック室76内の空気がきわめてゆっくり外部に排気され、それに伴い給気制御弁85が微小量開かれ、次に圧力が上昇し過ぎて排気制御弁86が微小量開かれ、こうして荷重−空気圧変換器50の感度が向上する。ダイヤフラム51が押し下げられて弁体78が下方に移動し、弁体78のシールと流入側弁座79との間に間隙ができる（給気制御弁85が開）と、一次圧室58Ｄと二次圧室58Ｃとが連通される。ダイヤフラム51が押し上げられて、ブリード金具67の排気側弁座67Ｃとステム49の上端部との間に間隙ができる（排気制御弁86が開）と、二次圧室58Ｃが大気に連通される。
【００１７】
次に荷重−空気圧変換器50の機能について説明する。
荷重ゼロの初期位置において、空気圧源60からの圧力空気は荷重−空気圧変換器50の入口ポート52を通って一次圧室58Ｄに流入している。初期力（荷重がゼロのときの力）がダイヤフラム51の上面に作用し、フィードバック室76の圧力は初期力とバランスした圧力（初期圧力）となっている。初期圧力は荷重ゼロを意味し、このとき給気制御弁85及び排気制御弁86は閉鎖されている。
【００１８】
第２ロッド46に荷重Ｗが作用する（荷重Ｗが増加する）と、ダイヤフラム51が下方に変位し、ステム49・弁体78を押し下げ、給気制御弁85が開かれる。圧力空気が一次圧室58Ｄから流入側弁座79と弁体78との間の隙間を通って二次圧室58Ｃ、連通路58Ｅ、出口ポート53に流れ、二次側の信号圧力が上昇する。上昇した信号圧力空気は、フィードバック管82を通ってフィードバック室76に流入する。フィードバック室76に流入した信号圧力はダイヤフラム51の下面に作用して、荷重Ｗによる下方への力に対抗する。信号圧力が荷重Ｗに見合った値になると、ダイヤフラム51が荷重Ｗと対応したバランス位置に変位し、給気制御弁が閉鎖する。
【００１９】
次に、第２ロッド46に作用する荷重Ｗが減少すると、フィードバック室76内の圧力により、ダイヤフラム51・ブリード金具67が上方に変位し、排気側弁座67Ｃがステム49の上端から離れ、排気制御弁86が開く。信号圧力空気が出口ポート53から連通路58Ｅ、二次圧室58Ｃ、排気制御弁86（排気側弁座67Ｃとステム49の上端との隙間）、連通孔67Ａ、排気室75を通ってブリード通路56Ａに流れ、信号圧力が低下する。低下した信号圧力の空気は、フィードバック管82を通ってフィードバック室76に流入し、ダイヤフラム51の下面に作用して、荷重Ｗと対抗する。信号圧力が減少した荷重Ｗに見合った値になると、ダイヤフラム51が小さくなった荷重と対応したバランス位置に変位し、排気制御弁86が閉じる。
以上のとおり、荷重Ｗの変化に追従して信号圧力が変化し、荷重Ｗに見合った信号圧力になったとき、ダイヤフラム51がバランス位置に変位し、給気制御弁85及び排気制御弁86が閉じる。
【００２０】
図３に示すように、ノズルフラッパ方式のパイロット操作式減圧弁90では、弁ボディ101 の下側に下カバー102 が螺合され、弁ボディ101 の上側に第１ダイヤフラム107 、下スペーサ103 、上スペーサ104 、第２ダイヤフラム108 及び上カバー105 が順次に重ねられて連結されている。上カバー105 の上面には第４ダイヤフラム110 及びフランジ付のスプリングケース150 のフランジ部151 が載置され、フランジ部151 及び第４ダイヤフラム110 が複数個のボルト152 によって上カバー105 に固定されている。弁ボディ101 には上下左右を区画する中央部隔壁100 が形成され、中央部隔壁100 によって上方の第１フィードバック室113 と右方の入口室（一次側室）111 と左方の出口室（二次側室）112 とが区画されている。弁ボディ101 の右側には入口ポート92が開口され、左側には出口ポート93が開口されており、入口ポート92及び出口ポート93は入口室111 及び出口室112 にそれぞれ連通されている。
【００２１】
中央部隔壁100 の中心孔には、排気用ステム115 が摺動自在で気密状態に挿通され、かつ入口室111 と出口室112 とを連通・遮断させるための給気用弁座116 が形成されている。下カバー102 の下端に排気ポート94が開口され、排気ポート94の上方に弁ガイド孔117 が形成され、弁ガイド孔117 には断面略Ｔ字状の給気弁体118 の中空弁軸119 が摺動自在で気密状態に挿通されている。給気弁体118 はスプリング120 によって上方に付勢され、給気弁体118 のシール部が給気用弁座116 に押圧されると、入口室111 と出口室112 との間が遮断される。給気弁体118 の中空弁軸119 の上端部が排気用弁座121 となり、排気用ステム115 の下端部が排気用弁座121 に接触することにより、排気ポート94と出口室112 との連通が遮断される。このように、給気用弁座116 、給気弁体118 及びスプリング120 によって給気弁138 が構成され、排気用弁座121 と排気用ステム115 とによって排気弁137 が構成されている。
【００２２】
第１ダイヤフラム107 の中央部の上下は金属製のシェルによって挟持され、シェルの中央部に排気用ステム115 の上端が連結されている。弁ボディ101 の中央部隔壁100 と第１ダイヤフラム107 との間に第１フィードバック室113 が形成され、第１フィードバック室113 は第１フィードバック通路124 によって出口室112 に連通されている。下スペーサ103 には上下を隔てる隔壁127 が形成され、隔壁127 と第１ダイヤフラム107 との間にノズル背圧室128 が形成されている。ノズル背圧室128 は下スペーサ103 中の固定絞り130 、給気通路129 Ｂ、第１ダイヤフラム107 の連通穴、弁ボディ101 の給気通路129 Ａを介して入口室111 ・入口ポート92に連通されている。
【００２３】
隔壁127 の中央にはノズル132 が配設され、ノズル132 の内孔は隔壁127 の中央孔を介してノズル背圧室128 に連通されている。隔壁127 の上側にはノズルを囲んだ環状突起133 が形成され、環状突起133 と上スペーサ104 の開口周辺部とによって第３ダイヤフラム109 が挟持されている。第３ダイヤフラム109 の中央孔には逆Ｔ字形でフランジ付のシャフト135 が下側から挿入され、シャフト135 の軸部には下側シェル157 の中央孔、第２ダイヤフラム108 の中央穴、上側シェル156 の中央孔、第４ダイヤフラム110 の中央穴及び下ばね受座144 が順次に嵌合されている。上カバー105 には中央孔105 Ａが形成され、上側シェル156 の上側筒状突起は中央孔105 Ａの内部に位置している。シャフト135 の上端のねじ部にはナットが螺合され、第３ダイヤフラム109 がシャフト135 のフランジ部と下側シェル157 の下側環状突起とによって挟持されている。同様に、第２ダイヤフラム108 が下側シェル157 と上側シェル156 とによって挟持され、第４ダイヤフラム110 が上側シェル156 の上側筒状突起の上端面と下ばね受座144 とによって挟持されている。
【００２４】
第２ダイヤフラム108 と第３ダイヤフラム109 との間に第２フィードバック室114 が形成され、第２フィードバック室114 は、上スペーサ104 中の第２フィードバック通路125 Ｃ、下スペーサ103 の第２フィードバック通路125 Ｂ、第１ダイヤフラム107 の連通孔、弁ボディ101 の第２フィードバック通路125 Ａを介して出口ポート93に連通されている。第２ダイヤフラム108 と第４ダイヤフラム110 との間にはパイロット室83が形成され、上カバー105 にパイロットポート95が形成され、パイロット室83はパイロットポート95に連通されている。下スペーサ103 の隔壁127 ・環状突起133 と第３ダイヤフラム109 との間にブリード室141 が形成され、ブリード室141 はブリード通路140 を介して大気に連通されている。下ばね受座144 と上ばね受座145 との間に零調スプリング146 が装着され、上ばね受座145 の位置は調節ねじ147 によって調節され、シャフト135 が下方に付勢されている。シャフト135 の下端とノズル132 との間にボール状のフラッパ131 が配置され、フラッパ131 とノズル132 とによってノズル−フラッパが構成されている。
【００２５】
図１、図３及び図４により、ノズルフラッパ方式の減圧弁90の動作原理について説明する。空気圧源60からの圧力空気が減圧弁90の入口ポート92、給気通路129 Ａ・129 Ｂ、固定絞り130 を通ってノズル背圧室128 に流入している。設定圧力に調整された圧力空気が、減圧弁90の出口ポート93からエアシリンダ40の作動室43に流れるようにされている。荷重−空気圧変換器50から流入される空気圧（入力信号圧力）が上昇すると、パイロット室83内の空気圧が上昇して第２ダイヤフラム108 が押し下げられ、フラッパ131 がノズル132 を閉じる。ノズル背圧室128 のノズル背圧が上昇して第１ダイヤフラム107 が押し下げられ、排気用ステム115 が給気弁体118 を押し下げ、給気弁138 が開く。一次側の圧力空気が給気弁138 を通って二次側へ流れ、二次側の圧力空気が第１フィードバック室113 に流入して第１ダイヤフラム107 を押し上げ、ノズル背圧室128 のノズル背圧と対抗しようとする。同時に、二次側の圧力空気が第２フィードバック室114 に流入して第２ダイヤフラム108 を押し上げ、パイロット室83の入力信号圧力と対抗しようとする。そして、二次側の圧力空気が設定圧力（入力信号により設定）となったとき、給気弁138 及び排気弁137 が閉じ、フラッパ131 がノズル132 から僅かだけ離れ、ノズル132 から出た空気はブリード通路140 を通って排気される。
【００２６】
二次側の圧力空気が設定圧力以上に上昇すると、第２フィードバック室114 及び第１フィードバック室113 の圧力が上昇し、第２ダイヤフラム108 が押し上げられてノズル背圧室128 のノズル背圧が下がる。第１ダイヤフラム107 が押し上げられ、排気用ステム115 が上昇し、給気弁138 が閉じ、排気弁137 が開いて二次側の圧力空気が排気ポート94から排気される。二次側の圧力空気が設定圧力になると、給気弁138 及び排気弁137 が閉じる。二次側の圧力空気が設定圧力以下に下降すると、上昇時とは動作が逆になる。
入力信号圧力が変化した場合には、二次圧が新たな設定圧力になるとバランスし、給気弁138 及び排気弁137 が閉じる。図４は減圧弁の機能を示すブロック線図である。ノズルフラッパ方式の減圧弁90では、フラッパ131 の僅かな変位に対してノズル背圧が精密かつ迅速に応答し、二次側の空気圧の応答特性（感度）が良く精度が高い。
【００２７】
本発明のオールエアバランサ装置の実施の形態の作用について説明する。
荷重−空気圧変換器50の第２ロッド46に荷重体47を吊り下げると、荷重−空気圧変換器50により荷重に応じた圧力が出力され、出力は出口ポート53から配管54、絞り80、エアタンク81を通って減圧弁90に伝達される。減圧弁90では荷重−空気圧変換器50の出力圧力と同一圧の圧力空気が出力され、エアシリンダ40の作動室43に流され、エアシリンダ40のピストン41はバランスして停止する。荷重−空気圧変換器50の可動部材の有効受圧面積、すなわちダイヤフラム51の下側の有効受圧面積が、エアシリンダ40のピストン41の下側の有効受圧面積と等しくされている。従って、荷重体47の荷重を変化させても、エアシリンダ40の作動室43には、荷重−空気圧変換器50の出力圧力と同一圧の圧力空気が流され、荷重とエアシリンダ40のピストン41に作用する力（作動室43の圧力）×（ピストン41の下側の有効受圧面積）が同一となり、ピストン41はバランスして停止する。
【００２８】
荷重−空気圧変換器50の出力圧力Ｐ₀でピストン41がバランスした状態のとき、作業者が荷重体47を手で持って上向きの小さな力を加えるとする。このとき、荷重−空気圧変換器50の出力圧力はＰ₀よりも低下するが、配管54に絞り80とエアタンク81からなる圧力伝達時間遅延機器が接続されているので、パイロット操作式減圧弁90のパイロット室83には所定の時間の範囲内で圧力Ｐ₀と同等の圧力が維持される。そして、荷重体47に上向きの力が加えられると、ピストン41の作動室43の圧力がＰ₀よりも低下し、この圧力低下が減圧弁90の二次側室112 に直ちに伝達される。減圧弁90のパイロット室83には圧力Ｐ₀と同等の圧力が維持されているので、作動室43の圧力を圧力Ｐ₀に上昇させようとして、減圧弁90から作動室43へ圧力空気が流される。従って、所定の時間の範囲内であれば、作業者が荷重体47を手で持って上向きの小さな力を加えている限り、エアシリンダ40の作動室43に圧力空気が流入して、ピストン41が上昇し、荷重体47も上昇する。
【００２９】
今度は、荷重−空気圧変換器50の出力圧力Ｐ₀でピストン41がバランスした状態のとき、作業者が荷重体47を手で持って下向きの小さな力を加えるとする。このとき、荷重−空気圧変換器50の出力圧力はＰ₀よりも上昇するが、配管54に絞り80とエアタンク81からなる圧力伝達時間遅延機器が接続されているので、パイロット操作式減圧弁90のパイロット室83には所定の時間の範囲内で圧力Ｐ₀と同等の圧力が維持される。そして、荷重体47に下向きの力が加えられると、ピストン41の作動室43の圧力がＰ₀よりも高くなり、この圧力上昇が減圧弁90の二次側室112 に直ちに伝達される。減圧弁90のパイロット室83には圧力Ｐ₀と同等の圧力が維持されているので、作動室43の圧力を圧力Ｐ₀に低下させようとして、作動室43の圧力空気が減圧弁90を通って大気に排出される。従って、所定の時間の範囲内であれば、作業者が荷重体47を手で持って下向きの小さな力を加えている限り、エアシリンダ40の作動室43の圧力空気が排気されて、ピストン41が降下し、荷重体47も降下する。
【００３０】
このように、荷重体47に上向き又は下向きの小さな力を加えると、その加えた力の方向にピストン41及び荷重体47を移動させることができる。そして、ピストン41の下側の有効受圧面積、エアタンク81の容量等を選定し、絞り80を調整することによって、必要な移動距離及び速度を設定することができる。例えば、工場の組立ラインにおいて、オールエアバランサ装置を用いて部品（荷重体47）が作業者に送られる場合、作業者はその部品をいきなり手で持ち、僅かな力を上方又は下方の移動させたい方向へ加えるだけで、その部品を所望の位置へ移動させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明においては、荷重−空気圧変換器の二次圧室とパイロット操作式減圧弁のパイロット室とを連通させる配管に圧力伝達時間遅延機器、例えば絞り及びエアタンクを直列に接続したものを接続した。従って、圧力伝達時間遅延機器により生ずる圧力伝達の遅延時間の範囲内で、荷重体に上方又は下方の小さな力を加えるだけで、荷重体を上方又は下方へ必要な距離だけ移動させることができる。そして、従来例のような開閉弁の操作の必要がないので、作業効率を向上させることができる。
本発明では、パイロット操作式減圧弁の変位−圧力変換機器としてノズルフラッパが用いられており、フラッパの僅かな変位に対して二次側の空気圧の応答特性（感度）が良く精度が高い。従って、エアシリンダへの給排気特性がよく、エアシリンダのピストンが迅速に作動し、しかも作動が正確である。
本発明では、荷重−空気圧変換器の可動部材としてダイヤフラムが用いられているので、可動部材としてピストンを用いたときよりも応答特性が良く、またノズルフラッパを用いたときのように敏感には応答しない。つまり、荷重−空気圧変換器の可動部材としてダイヤフラムを用いたことにより、安定性が向上することとなった。
本発明では、荷重−空気圧変換器のボディの外面にガイドが往復動及び回動可能状態に係合され、伝達板によって前記可動部材とガイドとが連結され、ガイドに荷重体を吊り下げるようにされ、荷重−空気圧変換器の軸方向の荷重のみが可動部材に伝達されるようにされた。従って、荷重体に加えられた力のうち、上下方向に向かう力のみが検出され、荷重−空気圧変換器が常に正常に作動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオールエアバランサ装置の実施の形態の回路図である。
【図２】図１の荷重−空気圧変換器の拡大図である。
【図３】図１のパイロット操作式減圧弁の拡大図である。
【図４】図３のパイロット操作式減圧弁の機能を示すブロック線図である。
【図５】従来のバランサ装置の回路図である。
【符号の説明】
40 エアシリンダ
41 ピストン
42 ピストンロッド
43 作動室
47 荷重体
50 荷重−空気圧変換器
51 ダイヤフラム（可動部材）
58Ｃ二次圧室
69 第１伝達板
70 第２伝達板
71 ガイド
76 フィードバック室
80 絞り
81 エアタンク
83 パイロット室
90 パイロット操作式減圧弁
131 フラッパ
132 ノズル

Claims

エアシリンダのピストンロッドに荷重−空気圧変換器が吊り下げられ、荷重−空気圧変換器の唯一のフィードバック室に隣接する唯一のダイヤフラムに荷重体の荷重が作用するように構成され、荷重−空気圧変換器によって荷重が空気圧に変換されて荷重−空気圧変換器の二次圧室に導入され、荷重−空気圧変換器の二次圧室が配管を介してパイロット操作式減圧弁のパイロット室に連通され、パイロット操作式減圧弁の二次側室がエアシリンダの作動室に連通されたオールエアバランサ装置において、
荷重−空気圧変換器の二次圧室とパイロット操作式減圧弁のパイロット室とを連通させる配管に圧力伝達時間遅延機器を接続し、
荷重−空気圧変換器のボディの外面に環状のガイドが往復動及び回動可能状態に係合され、伝達板によって前記ダイヤフラムとガイドとが連結され、ガイドに荷重体を吊り下げるようにされて、荷重−空気圧変換器の軸方向の荷重のみがダイヤフラムに伝達され、
パイロット操作式減圧弁において、第２ダイヤフラムの上面の前記パイロット室にパイロット圧力が導入され、第２ダイヤフラムの下面の第２フィードバック室にフィードバック圧力が導入され、第２ダイヤフラムによってノズル背圧室の内部に連通するノズルに対向するフラッパが変位されて、第１ダイヤフラムの上面の絞りを介して圧力空気が供給されるノズル背圧室のノズル背圧が制御され、第１ダイヤフラムの下面にフィードバック圧力が作用し、第１ダイヤフラムに固定されたステムによって前記二次側室の排気及び給気が制御され、
荷重−空気圧変換器において、唯一のダイヤフラムの上面に荷重が作用し、唯一のダイヤフラムの下面にフィードバック圧力が作用し、唯一のダイヤフラムに固定されたブリード金具によって前記二次圧室の給気及び排気が制御される、
ことを特徴とするオールエアバランサ装置。
前記圧力伝達時間遅延機器は絞り及びエアタンクを直列に接続して構成された請求項１記載のオールエアバランサ装置。
前記荷重−空気圧変換器のダイヤフラムの有効受圧面積とエアシリンダのピストンの有効受圧面積とが等しくされた請求項１又は２に記載のオールエアバランサ装置。