JP5741979B2 - 二段エアコントロールバルブ - Google Patents

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Description

本発明はエアコントロールバルブに係り、特に真空移送システムにおいて圧縮空気の供給及び遮断を制御するために使われるバルブに関するものである。
真空移送システムは、高速で供給される圧縮空気として作用する真空ポンプと前記真空ポンプによって排気されるグリッパーとを含んでなり、前記真空ポンプ及びグリッパーの内部で発生する負圧によって対象物を保持すれば、ロボット手段によって所定の位置に移送させるように構成されている。
当然前記圧縮空気は適宜供給及び遮断され、本発明はその制御を行うバルブに関するものである。
前記システムに使われている通常のエアコントロールバルブは、バルブを駆動させる電磁バルブのオン／オフによって往復動作するピストンによって出口が開閉するように構成されている。すなわち、バルブケーシングの入口に供給された圧縮空気の一部が電磁バルブを通じて通路内のピストンを押圧するようになり、バルブオンの状態では後方に移動させて出口を開放させ、バルブオフの状態では前方に移動させて出口を閉鎖させるように構成されている。
前述した構造のエアコントロールバルブが真空移送システムに一般的に使われている。しかし、これには次のような問題点がある。
第一に、圧縮空気の供給及び遮断のためだけに前記電磁バルブとコントロールバルブを動作させる前記バルブ構造は単純反復的な移送作業には適していない。この構造は、頻繁なオン／オフの動作によってまず電力の消耗が高いだけでなく、要素の寿命を縮め、かつ誤動作を引き起こすことができるからである。このためにバルブオンの状態をずっと維持すれば、移送作業がなだらかではなく、さらに相当なエネルギーの浪費するのは言うまでもない。
第二に、前記エアコントロールバルブはただ電磁バルブのオン／オフによって動作するので、例えば前記電磁バルブが正常動作しない場合が発生すれば、システムの統制が完全に不可能となる問題点がある。
第三に、真空移送システムにおいて圧縮空気の供給及び遮断は実質的に真空ポンプまたは排気空間の真空度によって決定される必要がある。すなわち、エアコントロールバルブは、前記真空度が十分な水準に到逹すれば供給を遮断するように動作しなければならない。しかし、前記構造のコントロールバルブは単に電気的信号によって動作するので、システム上の動作精密性が落ちることが事実である。
本発明は前述した従来のエアコントロールバルブの問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、二段コントロール（ｔｗｏ−ｓｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）を備え、それぞれ電気的及び空圧的信号によって動作するようにすることによって：
動作安全性を確保することができ；
エネルギー効率及び動作精密性を向上させることができる；
エアコントロールバルブを提供しようとするものである。
本発明のエアコントロールバルブは：
一側の入口及び他側の出口を連結するように圧縮空気通路が形成された中空円筒形ハウジング、前記通路の中間部の内壁に装着され、左右通路の間にパスを提供するストッパー、及び前記ハウジングの外面に付着される電磁バルブを含む本体と；
前記入口と前記ストッパーの間を移動しながら前記パスを開閉する中空型第１ピストン、及び前記通路の前記入口側から前記電磁バルブを経た後、前記第１ピストンの外面上の左側及び右側に延びる流路で、前記第１ピストンの外面に形成した突出部により前記左側及び右側に延びる流路が区画されている第１流路を含む第１コントロール部と；
前記ストッパーと前記出口の間を移動しながら前記出口を開閉する中空型第２ピストン、及び前記第２ピストンの外面上の左側及び右側に延びる流路で、前記第２ピストンの外面に形成した突出部により前記左側及び右側に延びる流路に区画され、前記右側に延びる流路が前記第２ピストンの外面に形成した通孔を介して前記通路に連通すると共に、前記左側及び右側に延びる流路が前記ハウジングの外部に設けた空圧バルブに連通する第２流路を含む第２コントロール部と；を含み、
前記ハウジングは、一側の前記入口を含む第１ボディーと他側の前記出口を含む第２ボディーとが対向結合してなり、
前記ストッパーは、前記第１ボディーに挿入される第１ストッパーと前記第２ボディーに挿入される第２ストッパーとが対向結合してなる。
本発明によるエアコントロールバルブは電気シグナル及び空圧シグナルによって二段に動作するように設計されたバルブである。そして、このバルブは実際に真空移送システムに適用され、真空ポンプまたは排気空間に到逹した真空度によって圧縮空気のコントロールが決定されるように設計される。したがって、従来の電気シグナルバルブに比べ、動作安全性を確保することができ、さらにエネルギー効率及び動作精密性を向上させることができる効果がある。
本発明によるエアコントロールバルブの斜視図である。 図２のＡ−Ａ線についての断面図である。 本発明によるエアコントロールバルブの作用を説明する図である。 本発明によるエアコントロールバルブの他の作用を説明する図である。 本発明のエアコントロールバルブに適用された空圧バルブの例示図である。
以上に開示した本発明の特徴及び効果は、以下に添付図面に基づいて説明する実施例の記載からより明らかになるであろう。図２以下の図において、符号１００は本発明によるエアコントロールバルブを示す。
図１及び図２を参照すれば、本発明のエアコントロールバルブ１００は、本体１０、第１コントロール部２０及び第２コントロール部３０を含む。
前記本体１０は、中空円筒形ハウジング１１、前記ハウジング１１の内部に配置されるストッパー１２、及びハウジング１１の外部に配置される電磁バルブ１３を含む。具体的に、前記ハウジング１１は一側の入口１４から他側の出口１５まで連通する圧縮空気通路１６が形成されたものである。さらに、ストッパー１２が前記通路１６の中間部に装着され、この装着によって区分される左右通路１６ａ、１６ｂの間に小幅のパス１７を提供する。
前記ハウジング１１は一側の前記入口１４を含む第１ボディー１１ａと他側の前記出口１５を含む第２ボディー１１ｂとが対向結合してなるものである。もちろん、他の実施例においては、一体的に構成されることもできるが、その場合には、前記通路１６が深くなって加工が非常に難しくて不良が発生する可能性が高い。したがって、この実施例においては、前記ハウジング１１を２部分に分けて構成することで、加工が容易になるのはもちろんのこと、大きさ及び厚さをかなり減らすことができる利点がある。
また、前記ストッパー１２は前記第１ボディー１１ａに挿入される第１ストッパー１２ａと前記第２ボディー１１ｂに挿入される第２ストッパー１２ｂとが対向結合してなるものである。本実施例のこの構造も一体的に構成する場合、加工が難しい問題を克服するためのものであり、さらにハウジング１１内のストッパー１２、第１コントロール部２０及び第２コントロール部３０などの組立て及び形成が難しい問題を克服するためのものである。
前記電磁バルブ１３はハウジング１１の外面に付着されて第１コントロール部２０の流路の一部を提供し、その流路の開閉を制御する通常の電磁バルブである。
前記第１コントロール部２０は、ハウジング１１の通路１６にスライド移動可能に配置される中空型第１ピストン２１と、前記第１ピストン２１を移動させるために設けられる第１流路２２とを含む。具体的に、前記第１ピストン２１は左側通路１６ａにおいて入口１４と第１ストッパー１２ａの間に配置され、左右に移動しながら前記パス１７を開閉するようになる。第１ピストン２１が中空型、特に円筒状であることはピストンそのものが圧縮空気の流れを邪魔することはできないからである。
左右通路１６ａ、１６ｂを連通させるパス１７は前記ストッパー１２の縁部に形成されており、前記第１ピストン２１が移動してその端部が前記ストッパー１２に接触すれば前記パス１７がシーリングされるように構成されている。
前記第１流路２２は前記通路１６の入口１４側から前記第１ボディー１１ａ壁を通り電磁バルブ１３を経た後、第１ピストン２１の外面上の左側及び右側に延びる。ここで‘左側’、‘右側’は第１ピストン２１の互いに反対の移動方向に理解されなければならない。図面を見れば、前記第１ピストン２１の外面には突出部２３が形成されている。本実施例において前記左側及び右側はこの突出部２３を基準とする。
前記第２コントロール部３０は、ハウジング１１の通路１６にスライド移動可能に配置される中空型第２ピストン３１と、前記第２ピストン３１を移動させるために形成される第２流路３２とを含む。具体的に、前記第２ピストン３１は右側通路１６ｂにおいて出口１５と第２ストッパー１２ｂの間に配置され、左右に移動しながら前記出口１５を開閉するようになる。
前記第２ピストン３１は一側が塞がっており、閉鎖端部３３の側面には出口１５側支持段部３５を経て出口１５と連通する通孔３４が形成されている。そして、前記第２ピストン３１の閉鎖した端部３３が出口１５側に接触すれば前記出口１５がシーリングされるように構成されている。符号３６は前記第２ピストン３１の外部に同軸に配置されて第２ピストン３１を出口１５側に押圧するスプリングである。
前記第２流路３２は、前記通孔３４と連通する通路１６の出口１５側から前記第２ボディー１１ｂ壁を通り空圧バルブ４０を経た後、第２ピストン３１外面上の左側に延びる。図面を見れば、前記第２ピストン３１の外面にも突出部３７が形成されている。本実施例において、前記左側はこの突出部３７を基準とする。前記スプリング３６の一端が前記突出部３７を押圧して、第２ピストン３１の端部３３が出口１５側に接触している。
以上の構造となった本発明のエアコントロールバルブ１００は真空移送システムに適用されて、圧縮空気が真空ポンプに供給されることを許すとか遮断する。
図３を参照すれば、電磁バルブ１３のオン（ＯＮ）状態となれば、入口１４に供給された圧縮空気は第１流路２２を経て第１ピストン２１を左側に押圧して左側にスライド移動させる。この動作によってパス１７が開放し、よって圧縮空気は左側流路１６ａ及びパス１７を通過して右側流路１６ｂに流れる。この圧縮空気は続いて第２ピストン３１の通孔３４から排出される。
前記通孔３４から排出された圧縮空気は支持段部３５の抵抗によって後進し、スプリング３６の支持力より高い圧力で第２ピストン３１を押圧して左側にスライド移動させる。この動作によって出口１５が開放し、このような状態となれば、前記入口１４に供給される圧縮空気は左側流路１６ａ−パス１７−右側流路１６ｂ−通孔３４−出口１５の順に通過して真空ポンプに供給される。
前記供給された圧縮空気によって真空ポンプが動作すれば、真空ポンプとグリッパーで真空及び負圧が発生して移送対象物を吸着することができるものである。これまで空圧バルブ４０及び第２流路３２は閉鎖している。
図４を参照すれば、前記真空が一定水準に到逹すれば、その真空圧によって前記空圧バルブ４０が開放する。この際、通孔３４を通過した圧縮空気は第２流路３２を経て第２ピストン３１を左側から押圧して右側にスライド移動させる。この動作によって第２ピストン３１の端部３３が出口１５側に接触し、これによって前記出口１５が閉鎖するものである。この状態では前記電磁バルブ１３のオン（ＯＮ）にもかかわらず圧縮空気の供給が遮断される。もちろん、真空度が低下すれば、前記空圧バルブ４０及び第２流路３２は閉鎖して再び図３のような状態となる。
図３及び図４は電磁バルブ１３のオン（ＯＮ）状態で圧縮空気が供給または遮断される動作を示す。しかし、電磁バルブ１３のオフ（ＯＦＦ）状態となれば、図２に示すように、入口１４に供給された圧縮空気は第１流路２２を経て第１ピストン２１を左側から押圧して右側にスライド移動させる。この動作によってパス１７が閉鎖し、よって圧縮空気の供給は根本的に遮断される。
図５はこの実施例に適用された前記空圧バルブ４０の一例を示す。前記空圧バルブ４０は、ケーシング４１の内部に弾支され、真空圧によって上下に遊動するダイアフラム４２、一端が前記ダイアフラム４２に結合され、他端が下方に伸びるステム４３、及び前記ダイアフラム４２の遊動によって上下に移動するステム４３によって開閉するエア通路４５を持つ部材４４からなる。当然、前記エア通路４５は第２流路３２の一部をなす。
例えば、前記真空ポンプ内の真空が発生しなければ、スプリングの付勢力によって前記ステム４２がエア通路４４を塞げて閉鎖させる。図３がその状態である。前述したように、この状態で圧縮空気は続いて真空ポンプに供給される。この過程で真空が発生すれば、真空圧によってダイアフラム４２及びステム４３が上昇してエア通路４５及び第２流路３２を開放させる。図４がその状態である。前述したように、この状態となれば、圧縮空気はその供給が遮断されるものである。
前記空圧バルブ４０が本発明に好適に使われることができる。ただ、本発明が前記空圧バルブの具体的な構造に限定されるものではなく、他の実施例では多様な設計の変更が可能であろう。
以上のように、本発明のエアコントロールバルブ１００によれば、圧縮空気は第１コントロール部２０及び第２コントロール部３０を含む二段のコントロールを経る。特に、１段階での電気シグナル制御及び２段階での空圧シグナル制御を経ることになる。したがって、動作の安全性及び精密性とエネルギー効率の面で優れた特徴がある。
１００ エアコントロールバルブ
１０ 本体
１１ ハウジング
１２ ストッパー
１３ 電磁バルブ
１４ 入口
１５ 出口
１６ 通路
１７ パス
２０ 第１コントロール部
２１ 第１ピストン
２２ 第１流路
２３ 突出部
３０ 第２コントロール部
３１ 第２ピストン
３２ 第２流路
３３ 端部
３４ 通孔
３５ 支持段部
３６ スプリング
３７ 突出部
４０ 空圧バルブ
４１ ケーシング
４２ ダイアフラム
４３ ステム
４４ 部材
４５ エア通路

Claims (6)

  1. 一側の入口及び他側の出口を連結するように圧縮空気通路が形成された中空円筒形ハウジング、前記通路の中間部の内壁に装着され、左右通路の間にパスを提供するストッパー、及び前記ハウジングの外面に付着される電磁バルブを含む本体と；
    前記入口と前記ストッパーの間を移動しながら前記パスを開閉する中空型第１ピストン、及び前記通路の前記入口側から前記電磁バルブを経た後、前記第１ピストンの外面上の左側及び右側に延びる流路で、前記第１ピストンの外面に形成した突出部により前記左側及び右側に延びる流路が区画されている第１流路を含む第１コントロール部と；
    前記ストッパーと前記出口の間を移動しながら前記出口を開閉する中空型第２ピストン、及び前記第２ピストンの外面上の左側及び右側に延びる流路で、前記第２ピストンの外面に形成した突出部により前記左側及び右側に延びる流路に区画され、前記右側に延びる流路が前記第２ピストンの外面に形成した通孔を介して前記通路に連通すると共に、前記左側及び右側に延びる流路が前記ハウジングの外部に設けた空圧バルブに連通する第２流路を含む第２コントロール部と；を含み、
    前記ハウジングは、一側の前記入口を含む第１ボディーと他側の前記出口を含む第２ボディーとが対向結合してなり、
    前記ストッパーは、前記第１ボディーに挿入される第１ストッパーと前記第２ボディーに挿入される第２ストッパーとが対向結合してなることを特徴とする、二段エアコントロールバルブ。
  2. 前記パスは前記ストッパーの縁部に設けられ、前記第１ピストンが移動して端部が前記ストッパーに接触すれば前記パスがシーリングされるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の二段エアコントロールバルブ。
  3. 前記第２ピストンは一側が塞がっており、閉鎖端部の側面には前記出口側支持段部を経てから前記出口と連通する通孔が形成され、前記第２ピストンが移動して前記閉鎖端部が前記出口側に接触すれば前記出口がシーリングされるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の二段エアコントロールバルブ。
  4. 前記第２流路は、前記右側に伸びる流路が前記第２ボディーの壁を通って前記通孔と連通し、前記ハウジングの外部に設けられた前記空圧バルブを介して前記右側に伸びる流路と連通される前記左側に伸びる通路が前記第２ボディーの壁を通って前記第２ピストンの外面上の左側に延びることを特徴とする、請求項３に記載の二段エアコントロールバルブ。
  5. 前記空圧バルブは真空圧によって開閉することを特徴とする、請求項１に記載の二段エアコントロールバルブ。
  6. 前記空圧バルブはケーシングの内部に弾支され、真空圧によって上下遊動するダイアフラム、一端が前記ダイアフラムに結合され、他端が下方に延びるステム、及び前記ステムの上下移動によって開閉する第２流路用エア通路を持つ部材を含むことを特徴とする、請求項５に記載の二段エアコントロールバルブ。
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