JP6367645B2 - Bellows pump device - Google Patents
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Description
本発明は、ベローズポンプ装置に関する。 The present invention relates to a bellows pump device.
半導体製造や化学工業等において、薬液や溶剤等の移送流体を送給させるためのポンプとして、ベローズポンプが使用される場合がある。
このベローズポンプは、例えば、特許文献1に記載されているように、ポンプヘッドの左右方向(水平方向)の両側にポンプケースを連結して2つの空気室を形成し、各空気室の内部にそれぞれ左右方向に伸縮可能な一対のベローズを設け、各空気室に交互に加圧空気を供給することによって各ベローズを収縮又は伸長させるように構成されている。ベローズポンプには、各空気室に供給する加圧空気を適正な空気圧に調整する機械式レギュレータが接続されている。
In semiconductor manufacturing, chemical industry, etc., a bellows pump may be used as a pump for feeding a transfer fluid such as a chemical solution or a solvent.
In this bellows pump, for example, as described in
ポンプヘッドには、各ベローズの内部と連通する移送流体の吸込通路と吐出通路とが形成され、さらに、吸込通路及び吐出通路に対する一方向への移送流体の流れを許容し、他方向への移送流体の流れを阻止するチェックバルブが設けられている。吸込通路用のチェックバルブは、ベローズの伸長により開くことによって吸込通路からベローズ内への移送流体の流れを許容し、ベローズの収縮により閉じることによって、当該ベローズ内から吸込通路への移送流体の流れを阻止するように構成されている。また、吐出通路用のチェックバルブは、ベローズの伸長により閉じることによって、吐出通路からベローズ内への移送流体の流れを阻止し、ベローズの収縮により開くことによって、ベローズ内から吐出通路への移送流体の流れを許容するように構成されている。 The pump head is formed with a suction passage and a discharge passage for the transfer fluid communicating with the inside of each bellows. Further, the pump head allows a flow of the transfer fluid in one direction with respect to the suction passage and the discharge passage, and is transferred in the other direction. A check valve is provided to block fluid flow. The check valve for the suction passage allows the flow of the transfer fluid from the suction passage into the bellows by being opened by the extension of the bellows, and the flow of the transfer fluid from the inside of the bellows to the suction passage by being closed by the contraction of the bellows. Is configured to prevent. The check valve for the discharge passage is closed by the extension of the bellows to prevent the flow of the transfer fluid from the discharge passage into the bellows, and is opened by the contraction of the bellows to transfer the fluid from the inside of the bellows to the discharge passage. It is comprised so that the flow of may be permitted.
一対のベローズは、タイロッドにより一体に連結されており、一方のベローズが収縮して吐出通路へ移送流体を吐出すると、これと同時に他方のベローズが強制的に伸長して吸込通路から移送流体が吸い込まれる。また、前記他方のベローズが収縮して吐出通路へ移送流体を吐出すると、これと同時に前記一方のベローズが強制的に伸長して吸込通路から移送流体が吸い込まれるようになっている。 The pair of bellows are integrally connected by a tie rod. When one bellows contracts and discharges the transfer fluid to the discharge passage, the other bellows is forcibly extended at the same time and the transfer fluid is sucked from the suction passage. It is. Further, when the other bellows contracts to discharge the transfer fluid to the discharge passage, at the same time, the one bellows is forcibly extended and the transfer fluid is sucked from the suction passage.
上記構成のベローズポンプでは、ベローズの外側に形成された空気室に加圧空気を供給してベローズを収縮させるとき、その収縮が進むに従ってベローズを収縮させるのに必要な応力が増加するため、空気室に供給する加圧空気の空気圧を上昇させる必要がある。しかし、加圧空気の空気圧を調整する機械式レギュレータは、空気室の空気圧を上昇させるために一時的にバルブを開ける制御を行うことができない。このため、図12に示すように、各ベローズが収縮している間に、移送流体の吐出圧力が徐々に落ち込む現象(図中の破線で囲んだ部分)が発生し、これが脈動の原因となっていた。 In the bellows pump configured as described above, when pressurized air is supplied to the air chamber formed outside the bellows to contract the bellows, the stress necessary to contract the bellows increases as the contraction proceeds. It is necessary to increase the air pressure of the pressurized air supplied to the chamber. However, a mechanical regulator that adjusts the air pressure of the pressurized air cannot perform control to temporarily open the valve in order to increase the air pressure of the air chamber. For this reason, as shown in FIG. 12, while each bellows is contracting, a phenomenon occurs in which the discharge pressure of the transfer fluid gradually drops (a portion surrounded by a broken line in the figure), which causes pulsation. It was.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ベローズの収縮動作時において移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができるベローズポンプ装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the bellows pump apparatus which can reduce that the discharge pressure of a transfer fluid falls at the time of contraction operation | movement of a bellows.
本発明のベローズポンプ装置は、密閉された空気室に加圧空気を供給することで前記空気室内に配置されたベローズを収縮動作させて移送流体を吐出するとともに、前記空気室から加圧空気を排出することで前記ベローズを伸長動作させて移送流体を吸入するベローズポンプ装置であって、前記ベローズの収縮動作時において、前記空気室に供給する加圧空気の空気圧を、前記ベローズの収縮特性に対応して上昇させるように、前記空気圧を制御する電空レギュレータを備えていることを特徴とする。 The bellows pump device according to the present invention supplies compressed air to a sealed air chamber to cause the bellows disposed in the air chamber to contract and discharge a transfer fluid, and to supply pressurized air from the air chamber. A bellows pump device that draws out a transfer fluid by extending the bellows by discharging, and when the bellows contracts, the air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber is changed to the contraction characteristics of the bellows. An electropneumatic regulator for controlling the air pressure is provided so as to increase correspondingly.
上記のように構成されたベローズポンプ装置によれば、ベローズの収縮動作時において、空気室に供給される加圧空気の空気圧は、電空レギュレータによりベローズの収縮特性に対応して上昇するため、ベローズが収縮するに従って空気室における加圧空気の空気圧を上昇させることができる。これにより、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。 According to the bellows pump device configured as described above, the air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber rises corresponding to the contraction characteristics of the bellows by the electropneumatic regulator during the contraction operation of the bellows. As the bellows contracts, the air pressure of the pressurized air in the air chamber can be increased. Thereby, it can reduce that the discharge pressure of a transfer fluid falls while the bellows is shrink | contracting.
前記電空レギュレータは、単位時間ごとに以下の式を用いて前記空気圧を制御するのが好ましい。
P=at+b
ただし、Pは前記空気圧、aは圧力増加係数、tは前記ベローズの収縮経過時間、bは初期空気圧である。
この場合、ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを効果的に低減することができる。
It is preferable that the electropneumatic regulator controls the air pressure using the following formula every unit time.
P = at + b
Where P is the air pressure, a is the pressure increase coefficient, t is the elapsed time of contraction of the bellows, and b is the initial air pressure.
In this case, it is possible to effectively reduce the drop in the discharge pressure of the transfer fluid while the bellows is contracted.
上記ベローズポンプ装置において、前記ベローズは、互いに独立して伸縮自在な第1ベローズ及び第2ベローズからなり、前記第1ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第1駆動装置と、前記第2ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第2駆動装置と、前記第1ベローズの伸縮状態を検知する第1検知手段と、前記第2ベローズの伸縮状態を検知する第2検知手段と、前記第1及び第2検知手段の各検知信号に基づいて、前記第1ベローズが最収縮状態となる手前で前記第2ベローズを最伸長状態から収縮させるとともに、前記第2ベローズが最収縮状態となる手前で前記第1ベローズを最伸長状態から収縮させるように、前記第1及び第2駆動装置を駆動制御する制御部と、をさらに備えているのが好ましい。 In the bellows pump device, the bellows is composed of a first bellows and a second bellows that can be expanded and contracted independently of each other, and the first bellows continuously expands and contracts between the most extended state and the most contracted state. A first driving device; a second driving device that continuously expands and contracts the second bellows between a most extended state and a most contracted state; a first detection unit that detects the expanding and contracting state of the first bellows; Based on the second detection means for detecting the expansion / contraction state of the second bellows and the respective detection signals of the first and second detection means, the second bellows is most extended before the first bellows is in the most contracted state. A controller that drives and controls the first and second drive devices so that the first bellows is contracted from the most extended state before the second bellows is in the most contracted state. Preferably comprises La.
この場合、第1ベローズ及び第2ベローズを互いに独立して伸縮自在とし、制御部において、第1ベローズが最収縮状態となる手前で第2ベローズを最伸長状態から収縮させるとともに、第2ベローズが最収縮状態となる手前で第1ベローズを最伸長状態から収縮させるように駆動制御するようにしたので、一方のベローズの収縮(吐出)から伸長(吸い込み)への切り換えタイミングにおいて、他方のベローズは既に収縮して移送流体を吐出しているので、前記切り換えタイミングにおいて吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。その結果、ベローズポンプ装置の吐出側の脈動を低減することができる。 In this case, the first bellows and the second bellows can be expanded and contracted independently from each other, and in the control unit, the second bellows is contracted from the maximum extension state before the first bellows is in the maximum contraction state, and the second bellows is Since the first bellows is driven and controlled to contract from the maximum stretched state before reaching the most contracted state, at the switching timing from contraction (discharge) to expansion (suction) of one bellows, the other bellows Since the transfer fluid is already contracted and discharged, it is possible to reduce the drop in discharge pressure at the switching timing. As a result, pulsation on the discharge side of the bellows pump device can be reduced.
本発明のベローズポンプ装置によれば、ベローズの収縮動作時において移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。 According to the bellows pump device of the present invention, it is possible to reduce the drop in the discharge pressure of the transfer fluid during the bellows contraction operation.
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
[ベローズポンプの全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係るベローズポンプ装置の概略構成図である。本実施形態のベローズポンプ装置は、例えば半導体製造装置において薬液や溶剤等の移送流体を一定量供給するときに用いられる。このベローズポンプ装置は、ベローズポンプ1と、当該ベローズポンプ1に加圧空気(作動流体)を供給するエアコンプレッサ等の空気供給装置2と、前記加圧空気の空気圧を調整する機械式レギュレータ3及び2個の第1及び第2電空レギュレータ51,52と、2個の第1及び第2切換バルブ4,5と、ベローズポンプ1の駆動を制御する制御部6とを備えている。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[Overall configuration of bellows pump]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a bellows pump device according to an embodiment of the present invention. The bellows pump device according to the present embodiment is used, for example, when supplying a certain amount of transfer fluid such as a chemical solution or a solvent in a semiconductor manufacturing apparatus. This bellows pump device includes a
図2は、本発明の実施形態に係るベローズポンプの断面図である。
本実施形態のベローズポンプ1は、ポンプヘッド11と、このポンプヘッド11の左右方向(水平方向)の両側に取り付けられる一対のポンプケース12と、各ポンプケース12の内部において、ポンプヘッド11の左右方向の側面に取り付けられる2個の第1及び第2ベローズ13,14と、各ベローズ13,14の内部において、ポンプヘッド11の左右方向の側面に取り付けられる4個のチェックバルブ15,16と、を備えている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the bellows pump according to the embodiment of the present invention.
The
[ベローズの構成]
第1及び第2ベローズ13,14は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)やPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素樹脂により有底筒形状に形成され、その開放端部に一体形成されたフランジ部13a,14aはポンプヘッド11の側面に気密状に押圧固定されている。第1及び第2ベローズ13,14の各周壁は蛇腹形状に形成され、互いに独立して水平方向に伸縮可能に構成されている。具体的には、第1及び第2ベローズ13,14は、後述する作動板19の外面がポンプケース12の底壁部12aの内方側面に当接する最伸長状態と、後述するピストン体23の内方側面がポンプケース12の底壁部12aの外方側面に当接する最収縮状態との間で伸縮するようになっている。
第1及び第2ベローズ13,14の底部の外面には、ボルト17及びナット18により作動板19が連結部材20の一端部とともに固定されている。
[Composition of bellows]
The first and
An
[ポンプケースの構成]
ポンプケース12は、有底円筒状に形成されており、その開口周縁部は、対応するベローズ13(14)のフランジ部13a(14a)に気密状に押圧固定されている。これにより、ポンプケース12の内部には、気密状態が保持された吐出側空気室21が形成されている。
ポンプケース12には吸排気ポート22がそれぞれ設けられており、吸排気ポート22は、切換バルブ4(5)、電空レギュレータ51(52)及び機械式レギュレータ3を介して空気供給装置2に接続されている(図1参照)。これにより、空気供給装置2から機械式レギュレータ3、電空レギュレータ51(52)及び切換バルブ4(5)及び吸排気ポート22を介して吐出側空気室21の内部に加圧空気を供給することで、ベローズ13(14)が収縮するようになっている。
[Configuration of pump case]
The
The
また、各ポンプケース12の底壁部12aには、前記連結部材20が水平方向に摺動可能に支持されており、この連結部材20の他端部にはピストン体23がナット24により固定されている。ピストン体23は、前記底壁部12aの外方側面に一体に設けられた円筒状のシリンダ体25の内周面に対して、気密状態を保持しながら水平方向へ摺動可能に支持されている。これにより、前記底壁部12a、シリンダ体25、及びピストン体23とによって囲まれた空間は、気密状態が保持された吸込側空気室26とされている。
Further, the connecting
前記シリンダ体25には吸込側空気室26に連通する吸排気口25aが形成されており、この吸排気口25aは、前記切換バルブ4(5)、電空レギュレータ51(52)及び機械式レギュレータ3を介して空気供給装置2に接続されている(図1参照)。これにより、空気供給装置2から機械式レギュレータ3、電空レギュレータ51(52)及び切換バルブ4(5)及び吸排気口25aを介して吸込側空気室26の内部に加圧空気を供給することで、ベローズ13(14)が伸長するようになっている。
各ポンプケース12の底壁部12aの下方には、移送流体の吐出側空気室21への漏洩を検知するための漏洩センサ40が取り付けられている。
The
A
なお、本実施形態のベローズポンプ装置では、吸込側空気室26の内部全体に加圧空気が充填されるまでの時間は、吐出側空気室21の内部全体に加圧空気が充填されるまでの時間よりも短くなっている。つまり、ベローズ13(14)が最収縮状態から最伸長状態まで伸長する伸長時間(吸込時間)は、当該ベローズ13(14)が最伸長状態から最収縮状態まで収縮する収縮時間(吐出時間)よりも短くなっている。
In the bellows pump device according to the present embodiment, the time until the entire inside of the suction
以上の構成により、図2左側の吐出側空気室21が形成されたポンプケース12と、図2左側の吸込側空気室26を形成するピストン体23及びシリンダ体25とにより、第1ベローズ13を最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第1エアシリンダ部(第1駆動装置)27が構成されている。
また、図2右側の吐出側空気室21が形成されたポンプケース12と、図2右側の吸込側空気室26が形成されたピストン体23及びシリンダ体25とにより、第2ベローズ14を最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第2エアシリンダ部(第2駆動装置)28が構成されている。
With the above configuration, the first bellows 13 is formed by the
Further, the second bellows 14 is extended most by the
第1エアシリンダ部27のシリンダ体25には、一対の近接センサ29A,29Bが取り付けられ、ピストン体23には各近接センサ29A,29Bにより検知される被検知板30が取り付けられている。被検知板30は、ピストン体23とともに往復動することで、近接センサ29A,29Bに交互に近接することにより検知される。
A pair of
近接センサ29Aは、第1ベローズ13の最収縮状態を検知する第1最収縮検知部であり、第1ベローズ13が最収縮状態のときに被検知板30を検知する位置に配置されている。近接センサ29Bは、第1ベローズ13の最伸長状態を検知する第1最伸長検知部であり、第1ベローズ13が最伸長状態のときに被検知板30を検知する位置に配置されている。各近接センサ29A,29Bの検知信号は制御部6に送信される。本実施形態では、上記一対の近接センサ29A,29Bにより、第1ベローズ13の伸縮状態を検知する第1検知手段29が構成されている。
The
同様に、第2エアシリンダ部28のシリンダ体25には、一対の近接センサ31A,31Bが取り付けられ、ピストン体23には各近接センサ31A,31Bより検知される被検知板32が取り付けられている。被検知板32は、ピストン体23とともに往復動することで、近接センサ31A,31Bに交互に近接することにより検知される。
Similarly, a pair of
近接センサ31Aは、第2ベローズ14の最収縮状態を検知する第2最収縮検知部であり、第2ベローズ14が最収縮状態のときに被検知板32を検知する位置に配置されている。近接センサ31Bは、第2ベローズ14の最伸長状態を検知する第2最伸長検知部であり、第2ベローズ14が最伸長状態のときに被検知板32を検知する位置に配置されている。各近接センサ31A,31Bの検知信号は制御部6に送信される。本実施形態では、一対の近接センサ31A,31Bにより、第2ベローズ14の伸縮状態を検知する第2検知手段31が構成されている。
The
空気供給装置2によって生成された加圧空気は、第1検知手段29の一対の近接センサ29A,29Bが被検知板30を交互に検知することで、第1エアシリンダ部27の吸込側空気室26と吐出側空気室21とに交互に供給される。これにより、第1ベローズ13は連続して伸縮動作する。
The compressed air generated by the air supply device 2 is detected by the pair of
また、前記加圧空気は、第2検知手段31の一対の近接センサ31A,31Bが被検知板32を交互に検知することで、第2エアシリンダ部28の吸込側空気室26と吐出側空気室21とに交互に供給される。これにより、第2ベローズ14は連続して伸縮動作する。その際、第2ベローズ14の伸長動作は主に第1ベローズ13の収縮動作時に行われ、第2ベローズ14の収縮動作は主に第1ベローズ13の伸長動作時に行われる。このように、第1ベローズ13及び第2ベローズ14は、交互に伸縮動作を繰り返すことで、各ベローズ13,14の内部への移送流体の吸込と吐出とが交互に行われ、当該移送流体が移送されるようになっている。
Further, the pressurized air is detected by the pair of
[ポンプヘッドの構成]
ポンプヘッド11は、PTFEやPFA等のフッ素樹脂から形成されている。ポンプヘッド11の内部には、移送流体の吸込通路34と吐出通路35とが形成されており、この吸込通路34及び吐出通路35は、ポンプヘッド11の外周面において開口し、当該外周面に設けられた吸込ポート及び吐出ポート(いずれも図示省略)に接続されている。吸込ポートは移送流体の貯留タンク等に接続され、吐出ポートは移送流体の移送先に接続される。また、吸込通路34及び吐出通路35は、それぞれポンプヘッド11の左右両側面に向けて分岐するとともに、ポンプヘッド11の左右両側面において開口する吸込口36及び吐出口37を有している。各吸込口36及び各吐出口37は、それぞれチェックバルブ15,16を介してベローズ13,14の内部と連通している。
[Configuration of pump head]
The
[チェックバルブの構成]
各吸込口36及び各吐出口37には、チェックバルブ15,16が設けられている。
吸込口36に取り付けられたチェックバルブ15(以下、「吸込用チェックバルブ」ともいう)は、バルブケース15aと、このバルブケース15aに収容された弁体15bと、この弁体15bを閉弁方向に付勢する圧縮コイルバネ15cとを有している。バルブケース15aは有底円筒形状に形成されており、その底壁にはベローズ13,14の内部に連通する貫通孔15dが形成されている。弁体15bは、圧縮コイルバネ15cの付勢力により吸込口36を閉鎖(閉弁)し、ベローズ13,14の伸縮に伴う移送流体の流れによる背圧が作用すると吸込口36を開放(開弁)するようになっている。
これにより、吸込用チェックバルブ15は、自身が配置されているベローズ13,14が伸長したときに開弁して、吸込通路34からベローズ13,14内部に向かう方向(一方向)への移送流体の吸引を許容し、当該ベローズ13,14が収縮したときに閉弁して、ベローズ13,14内部から吸込通路34に向かう方向(他方向)への移送流体の逆流を阻止する。
[Check valve configuration]
Each
The check valve 15 (hereinafter also referred to as “suction check valve”) attached to the
As a result, the
吐出口37に取り付けられたチェックバルブ16(以下、「吐出用チェックバルブ」ともいう)は、バルブケース16aと、このバルブケース16aに収容された弁体16bと、この弁体16bを閉弁方向に付勢する圧縮コイルバネ16cとを有している。バルブケース16aは有底円筒形状に形成されており、その底壁にはベローズ13,14の内部に連通する貫通孔16dが形成されている。弁体16bは、圧縮コイルバネ16cの付勢力によりバルブケース16aの貫通孔16dを閉鎖(閉弁)し、ベローズ13,14の伸縮に伴う移送流体の流れによる背圧が作用するとバルブケース16aの貫通孔16dを開放(開弁)するようになっている。
A check valve 16 (hereinafter also referred to as “discharge check valve”) attached to the
これにより、吐出用チェックバルブ16は、自身が配置されているベローズ13,14が収縮したときに開弁して、ベローズ13,14内部から吐出通路35に向かう方向(一方向)への移送流体の流出を許容し、当該ベローズ13,14が伸長したときに閉弁して、吐出通路35からベローズ13,14内部に向かう方向(他方向)への移送流体の逆流を阻止する。
As a result, the
[ベローズポンプの動作]
次に、本実施形態のベローズポンプ1の動作を図3及び図4を参照して説明する。なお、図3及び図4においては第1及び第2ベローズ13,14の構成を簡略化して示している。
図3に示すように、第1ベローズ13が収縮し、第2ベローズ14が伸長した場合、ポンプヘッド11の図中左側に装着された吸込用チェックバルブ15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第1ベローズ13内の移送流体から圧力を受けて各バルブケース15a,16aの図中右側にそれぞれ移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が閉じるともに、吐出用チェックバルブ16が開き、第1ベローズ13内の移送流体が吐出通路35からポンプ外へ排出される。
[Bellows pump operation]
Next, operation | movement of the bellows pump 1 of this embodiment is demonstrated with reference to FIG.3 and FIG.4. 3 and 4 show the configurations of the first and second bellows 13 and 14 in a simplified manner.
As shown in FIG. 3, when the first bellows 13 contracts and the second bellows 14 extends, the valve bodies of the
一方、ポンプヘッド11の図中右側に装着された吸込用チェックバルブ15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第2ベローズ14による吸引作用によって各バルブケース15a,16aの図中右側にそれぞれ移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が開くとともに、吐出用チェックバルブ16が閉じ、吸込通路34から第2ベローズ14内に移送流体が吸い込まれる。
On the other hand, the
次に、図4に示すように、第1ベローズ13が伸長し、第2ベローズ14が収縮した場合、ポンプヘッド11の図中右側に装着された吸込用チェックバルブ15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第2ベローズ14内の移送流体から圧力を受けて各バルブケース15a,16aの図中左側に移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が閉じるともに、吐出用チェックバルブ16が開き、第2ベローズ14内の移送流体が吐出通路35からポンプ外へ排出される。
Next, as shown in FIG. 4, when the first bellows 13 is extended and the second bellows 14 is contracted, the
一方、ポンプヘッド11の図中左側に装着された吸込用チェックバルブ15及び吐出用チェックバルブ16の各弁体15b,16bは、第1ベローズ13による吸引作用によって各バルブケース15a,16aの図中左側に移動する。これにより吸込用チェックバルブ15が開くとともに、吐出用チェックバルブ16が閉じ、吸込通路34から第1ベローズ13内に移送流体が吸い込まれる。
以上の動作を繰り返し行うことで、左右のベローズ13,14は、交互に移送流体の吸引と排出とを行うことができる。
On the other hand, the
By repeating the above operation, the left and right bellows 13 and 14 can alternately suck and discharge the transfer fluid.
[切換バルブの構成]
図1において、第1切換バルブ4は、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21及び吸込側空気室26への加圧空気の給排を切り換えるものであり、例えば一対のソレノイド4a,4bを有する三位置の電磁切換弁からなる。各ソレノイド4a,4bは制御部6から指令信号を受けて励磁されるようになっている。なお、本実施形態の第1切換バルブ4は、三位置の電磁切換弁からなるが、中立位置を有しない二位置の電磁切換弁であっても良い。
[Configuration of switching valve]
In FIG. 1, the
第1切換バルブ4は、両ソレノイド4a,4bが消磁状態のときには中立位置に保持されており、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21(吸排気ポート22)及び吸込側空気室26(吸排気口25a)への加圧空気の供給は遮断され、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21及び吸込側空気室26は、いずれも大気と連通して開放されている。
The
また、第1切換バルブ4は、ソレノイド4aが励磁されると、図中の下位置に切り換わり、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21に加圧空気が供給される。その際、第1エアシリンダ部27の吸込側空気室26は大気と連通して開放されている。これにより、第1ベローズ13を収縮させることができる。
Further, when the
さらに、第1切換バルブ4は、ソレノイド4bが励磁されると、図中の上位置に切り換わり、空気供給装置2から第1エアシリンダ部27の吸込側空気室26に加圧空気が供給される。その際、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21は大気と連通して開放されている。これにより、第1ベローズ13を伸長させることができる。
Further, when the
第2切換バルブ5は、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21及び吸込側空気室26への加圧空気の給排を切り換えるものであり、例えば一対のソレノイド5a,5bを有する三位置の電磁切換弁からなる。各ソレノイド5a,5bは制御部6から指令信号を受けて励磁されるようになっている。なお、本実施形態の第2切換バルブ5は、三位置の電磁切換弁からなるが、中立位置を有しない二位置の電磁切換弁であっても良い。
The second switching valve 5 switches the supply and discharge of pressurized air from the air supply device 2 to the discharge
第2切換バルブ5は、両ソレノイド5a,5bが消磁状態のときには中立位置に保持されており、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21(吸排気ポート22)及び吸込側空気室26(吸排気口25a)への加圧空気の供給は遮断され、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21及び吸込側空気室26は、いずれも大気と連通して開放されている。
The second switching valve 5 is held in a neutral position when both
また、第2切換バルブ5は、ソレノイド5aが励磁されると、図中の下位置に切り換わり、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21に加圧空気が供給される。その際、第2エアシリンダ部28の吸込側空気室26は大気と連通して開放されている。これにより、第2ベローズ14を収縮させることができる。
Further, when the
さらに、第2切換バルブ5は、ソレノイド5bが励磁されると、図中の上位置に切り換わり、空気供給装置2から第2エアシリンダ部28の吸込側空気室26に加圧空気が供給される。その際、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21は大気と連通して開放されている。これにより、第2ベローズ14を伸長させることができる。
Furthermore, when the solenoid 5b is excited, the second switching valve 5 switches to the upper position in the figure, and pressurized air is supplied from the air supply device 2 to the suction
図1において、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21(吸排気ポート22)と第1切換バルブ4との間には、第1急速排気弁61が吐出側空気室21に隣接して配置されている。第1急速排気弁61は、加圧空気を排出する排気口61aを有しており、第1切換バルブ4から吐出側空気室21への加圧空気の流れを許容するとともに、吐出側空気室21から流れ出た加圧空気を排気口61aから排出するようになっている。これにより、吐出側空気室21内の加圧空気を、第1切換バルブ4を介することなく、第1急速排気弁61から迅速に排出することができる。
In FIG. 1, a first quick exhaust valve 61 is adjacent to the discharge
同様に、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21(吸排気ポート22)と第2切換バルブ5との間には、第2急速排気弁62が吐出側空気室21に隣接して配置されている。第2急速排気弁62は、加圧空気を排出する排気口62aを有しており、第2切換バルブ5から吐出側空気室21への加圧空気の流れを許容するとともに、吐出側空気室21から流れ出た加圧空気を排気口62aから排出するようになっている。これにより、吐出側空気室21内の加圧空気を、第2切換バルブ5を介することなく、第2急速排気弁62から迅速に排出することができる。
Similarly, a second
なお、各エアシリンダ部27,28の吸込側空気室26(吸排気口25a)と、対応する切換バルブ4,5との間には急速排気弁は配置されていない。吸込側に急速排気弁を取り付けた場合、吐出側に急速排気弁を取り付けた場合と同様の効果が得られるが、その効果は吐出側ほど大きくない。そのため、吸込側の急速排気弁は、コスト面より実施例としては設置していない。
In addition, the quick exhaust valve is not arrange | positioned between the suction side air chamber 26 (intake /
[制御部の構成]
制御部6は、第1検知手段29及び第2検知手段31(図2参照)の検知信号に基づいて、各切換バルブ4,5を切り換えることで、ベローズポンプ1の第1エアシリンダ部27及び第2エアシリンダ部28の各駆動を制御するものである。
図5は、制御部6の内部構成を示すブロック図である。制御部6は、第1及び第2算出部6a,6bと、第1及び第2決定部6c,6dと、駆動制御部6eとを有している。
[Configuration of control unit]
The
FIG. 5 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
第1算出部6aは、一対の近接センサ29A,29Bの各検知信号に基づいて、第1ベローズ13における最収縮状態から最伸長状態までの第1伸長時間、及び最伸長状態から最収縮状態までの第1収縮時間を算出するものである。具体的には、第1算出部6aは、近接センサ29Aの検知終了時点から近接センサ29Bの検知時点までの経過時間を第1伸長時間として算出する。また、第1算出部6aは、近接センサ29Bの検知終了時点から近接センサ29Aの検知時点までの経過時間を第1収縮時間として算出する。
Based on the detection signals of the pair of
第2算出部6bは、一対の近接センサ31A,31Bの各検知信号に基づいて、第2ベローズ14における最収縮状態から最伸長状態までの第2伸長時間、及び最伸長状態から最収縮状態までの第2収縮時間を算出するものである。具体的には、第2算出部6bは、近接センサ31Aの検知終了時点から近接センサ31Bの検知時点までの経過時間を第2伸長時間として算出する。また、第2算出部6bは、近接センサ31Bの検知終了時点から近接センサ31Aの検知時点までの経過時間を第2収縮時間として算出する。
Based on the detection signals of the pair of
第1決定部6cは、算出された前記第1伸長時間及び第1収縮時間に基づいて、最伸長状態の第1ベローズ13が収縮動作を開始する時点から、当該収縮動作により第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第2ベローズ14が収縮動作を開始する時点までの第1時間差を決定する。
本実施形態の第1決定部6cは、例えば、以下の式を用いて第1時間差を決定する。
第1時間差=(第1伸長時間+第1収縮時間)/2
Based on the calculated first extension time and first contraction time, the first determination unit 6c starts the contraction operation of the first bellows 13 in the most extended state, and the first bellows 13 is moved by the contraction operation. The first time difference until the time when the second bellows 14 in the most extended state starts the contraction operation before reaching the most contracted state is determined.
The 1st determination part 6c of this embodiment determines a 1st time difference using the following formula | equation, for example.
First time difference = (first extension time + first contraction time) / 2
第2決定部6dは、算出された前記第2伸長時間及び第2収縮時間に基づいて、最伸長状態の第2ベローズ14が収縮動作を開始する時点から、当該収縮動作により第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第1ベローズ13が収縮動作を開始する時点までの第2時間差を決定する。
本実施形態の第2決定部6dは、例えば、以下の式を用いて第2時間差を決定する。
第2時間差=(第2伸長時間+第2収縮時間)/2
Based on the calculated second extension time and second contraction time, the second determining
For example, the
Second time difference = (second extension time + second contraction time) / 2
駆動制御部6eは、決定された前記第1及び第2時間差に基づいて、前記第1及び第2駆動装置を駆動制御する。具体的には、駆動制御部6eは、最伸長状態の第1ベローズ13が収縮動作を開始した時点から前記第1時間差が経過した時点で、最伸長状態の第2ベローズ14の収縮動作を開始させるとともに、最伸長状態の第2ベローズ14が収縮動作を開始した時点から前記第2時間差が経過した時点で、最伸長状態の第1ベローズ13の収縮動作を開始させるように、第1及び第2エアシリンダ部27,28を駆動制御する。
The drive control unit 6e controls the drive of the first and second drive devices based on the determined first and second time differences. Specifically, the drive control unit 6e starts the contraction operation of the second bellows 14 in the maximum extension state when the first time difference elapses from the time when the first bellows 13 in the maximum extension state starts the contraction operation. At the time when the second time difference elapses from the time when the second bellows 14 in the most extended state starts the contraction operation, the first and second first bellows 13 are started to contract in the maximum extension state. 2 Drive control of the
図1に示すベローズポンプ装置は、電源スイッチ8と、スタートスイッチ9と、停止スイッチ10とをさらに備えている。
電源スイッチ8は、ベローズポンプ1への通電をオンオフ操作する操作指令を出力するものであり、その操作指令は制御部6に入力される。スタートスイッチ9は、ベローズポンプ1を駆動させる操作指令を出力するものであり、その操作指令は制御部6に入力される。停止スイッチ10は、第1ベローズ13及び第2ベローズ14をいずれも最収縮状態としたスタンバイ状態とする操作指令を出力するものである。
The bellows pump device shown in FIG. 1 further includes a
The
[ベローズポンプの駆動制御]
図6は、制御部6が行うベローズポンプ1の駆動制御の一例を示すタイムチャートである。電源スイッチ8がオフのとき、第1及び第2切換バルブ4、5(図1参照)は、中立位置に保持されている。したがって、電源スイッチ8がオフのとき、ベローズポンプ1の第1及び第2エアシリンダ部27,28の空気室21,26は大気に連通しているため、両空気室21,26内が大気圧でバランスした状態となるように、第1ベローズ13及び第2ベローズ14は、前記スタンバイ状態から少し伸長した位置で保持されている。
[Drive control of bellows pump]
FIG. 6 is a time chart showing an example of drive control of the bellows pump 1 performed by the
ベローズポンプ1の駆動を開始させるときは、作業者によって電源スイッチ8をオン操作した後、停止スイッチ10をオン操作し、第1ベローズ13及び第2ベローズ14をスタンバイ状態まで移動させる。具体的には、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4a及び第2切換バルブ5のソレノイド5aを励磁させ、第1ベローズ13及び第2ベローズ14を同時に最収縮状態まで収縮させる。これにより、第1ベローズ13及び第2ベローズ14はスタンバイ状態に保持される。なお、このスタンバイ状態において、近接センサ29A.31Aは、それぞれ被検知板30,32を検知したオン状態となる。
When starting to drive the bellows pump 1, the operator turns on the
次に、作業者によりスタートスイッチ9がオン操作されると、駆動制御部6eは、最初に第1ベローズ13の第1伸長時間及び第1収縮時間と、第2ベローズ14の第2伸長時間及び第2収縮時間とを算出するための制御を実行する。
具体的には、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させ、第1ベローズ13を最収縮状態(スタンバイ状態)から最伸長状態まで伸長させる。これと同時に、駆動制御部6eは、第2切換バルブ5のソレノイド5aを消磁させるとともにソレノイド5bを励磁させ、第2ベローズ14も最収縮状態(スタンバイ状態)から最伸長状態まで伸長させる。
Next, when the
Specifically, the drive control unit 6e demagnetizes the
第1ベローズ13が最収縮状態から最伸長状態まで伸長するとき、第1算出部6aは、近接センサ29Aがオフになった時点(t1)から、近接センサ29Bがオンになる時点(t2)までの時間をカウントし、第1ベローズ13の第1伸長時間(t2−t1)を算出する。
同様に、第2ベローズ14が最収縮状態から最伸長状態まで伸長するとき、第2算出部6bは、近接センサ31Aがオフになった時点(t1)から、近接センサ31Bがオンになる時点(t2)までの時間をカウントし、第2ベローズ14の第2伸長時間(t2−t1)を算出する。
When the first bellows 13 extends from the most contracted state to the most extended state, the first calculating unit 6a starts from the time (t1) when the
Similarly, when the second bellows 14 extends from the most contracted state to the most extended state, the second calculating unit 6b starts from when the
次に、駆動制御部6eは、所定時間(t3−t2)経過後、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させ、第1ベローズ13のみを最伸長状態から最収縮状態まで収縮させる。
その際、第1算出部6aは、近接センサ29Bがオフになった時点(t3)から、近接センサ29Aがオンになる時点(t4)までの時間をカウントし、第1ベローズ13の第1収縮時間(t4−t3)を算出する。
Next, after a predetermined time (t3-t2) has elapsed, the drive control unit 6e demagnetizes the
At that time, the first calculation unit 6a counts the time from the time (t3) when the
そして、第1決定部6cにおいて、算出された第1伸長時間及び第1収縮時間に基づいて第1時間差が決定される。本実施形態では、第1決定部6cは、以下の式を用いて第1時間差を算出する。
第1時間差=(第1伸長時間+第1収縮時間)/2=((t2−t1)+(t4−t3))/2
Then, the first determination unit 6c determines the first time difference based on the calculated first extension time and first contraction time. In this embodiment, the 1st determination part 6c calculates a 1st time difference using the following formula | equation.
First time difference = (first extension time + first contraction time) / 2 = ((t2−t1) + (t4−t3)) / 2
次に、駆動制御部6eは、第1ベローズ13が最収縮状態まで収縮した時点(t4)と同時に、第2切換バルブ5のソレノイド5bを消磁させるとともにソレノイド5aを励磁させ、第2ベローズ14を最伸長状態から最収縮状態まで収縮させる。
その際、第2算出部6bは、近接センサ31Bがオフになった時点(t4)から、近接センサ31Aがオンになる時点(t6)までの時間をカウントし、第2ベローズ14の第2収縮時間(t6−t4)を算出する。
Next, the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5b of the second switching valve 5 and excites the
At that time, the second calculation unit 6b counts the time from the time (t4) when the
そして、第2決定部6dにおいて、算出された第2伸長時間及び第2収縮時間に基づいて第2時間差が決定される。本実施形態では、第2決定部6dは、以下の式を用いて第2時間差を算出する。
第2時間差=(第2伸長時間+第2収縮時間)/2=((t2−t1)+(t6−t4))/2
Then, the
Second time difference = (second extension time + second contraction time) / 2 = ((t2-t1) + (t6-t4)) / 2
なお、以降において、第1算出部6a及び第1決定部6cにより、第1ベローズ13が1往復するたびに、上述のように第1伸長時間及び第1収縮時間が算出され、その算出された第1伸長時間及び第1収縮時間に基づいて第1時間差が決定される。
同様に、第2算出部6b及び第2決定部6dにより、第2ベローズ14が1往復するたびに、上述のように第2伸長時間及び第2収縮時間が算出され、その算出された第2伸長時間及び第2収縮時間に基づいて第2時間差が決定される。
In the following, each time the first bellows 13 reciprocates once by the first calculation unit 6a and the first determination unit 6c, the first extension time and the first contraction time are calculated as described above. A first time difference is determined based on the first extension time and the first contraction time.
Similarly, each time the second bellows 14 reciprocates once by the second calculation unit 6b and the
一方、駆動制御部6eは、第2ベローズ14が最収縮状態となる前に、第1ベローズ13の駆動を開始する。具体的には、駆動制御部6eは、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前の時点(t5)で、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させる。これにより、第1ベローズ13は、最収縮状態から伸長動作を開始する。
なお、第1ベローズ13が伸長動作を開始してから所定時間(t6−t5)後に、第2ベローズ14は最収縮状態となり、近接センサ31Bがオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第2ベローズ14をしばらく最収縮状態のまま保持しておく。
On the other hand, the drive controller 6e starts driving the first bellows 13 before the second bellows 14 is in the most contracted state. Specifically, the drive control unit 6e demagnetizes the
The second bellows 14 is in the most contracted state after a predetermined time (t6-t5) after the first bellows 13 starts to extend, and the
その後、第1ベローズ13が最伸長状態となった時点(t7)で、近接センサ29Bがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、所定時間(t8−t7)経過後、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させる。これにより、第1ベローズ13は、最伸長状態から収縮動作を開始する。
また、駆動制御部6eは、ソレノイド4aを励磁させた時点(t8)から、上記で決定された第1時間差のカウントを開始する。
Thereafter, when the
The drive control unit 6e starts counting the first time difference determined above from the time point (t8) when the
そして、第1ベローズ13が収縮動作を開始してから所定時間(t9−t8)が経過すると、駆動制御部6eは、第2切換バルブ5のソレノイド5aを消磁させるとともにソレノイド5bを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が収縮動作をしている間に、第2ベローズ14は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
その際、第2ベローズ14が最伸長状態となった時点(t10)で、近接センサ31Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第2ベローズ14を最伸長状態のまま保持しておく。
When a predetermined time (t9-t8) elapses after the first bellows 13 starts to contract, the drive control unit 6e demagnetizes the
At that time, when the second bellows 14 reaches the maximum extension state (t10), the
次に、駆動制御部6eは、第1時間差(t11−t8)が経過すると、第2切換バルブ5のソレノイド5bを消磁させるとともにソレノイド5aを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で、第2ベローズ14は最伸長状態から収縮動作を開始する(図8参照)。
また、駆動制御部6eは、ソレノイド5aを励磁させた時点(t11)から、上記で決定された第2時間差のカウントを開始する。
Next, when the first time difference (t11−t8) has elapsed, the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5b of the second switching valve 5 and excites the
Moreover, the drive control part 6e starts the count of the 2nd time difference determined above from the time (t11) which excited the
第2ベローズ14が収縮動作を開始した後は、第1ベローズ13が最収縮状態となった時点(t12)で、近接センサ29Aがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が収縮動作をしている間に、第1ベローズ13は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
その際、第1ベローズ13が最伸長状態となった時点(t13)で、近接センサ29Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第1ベローズ13を最伸長状態のまま保持しておく。
After the second bellows 14 starts contracting operation, when the
At that time, when the first bellows 13 reaches the maximum extension state (t13), the
次に、駆動制御部6eは、第2時間差(t14−t11)が経過すると、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で、第1ベローズ13は最伸長状態から収縮動作を開始する(図7参照)。
また、駆動制御部6eは、ソレノイド4aを励磁させた時点(t14)から、直前に決定された第1時間差のカウントを開始する。この直前に決定された第1時間差は、第1ベローズ13の直前の1往復動作によって算出された第1伸長時間(t7−t5)及び第1収縮時間(t12−t8)に基づいて決定されたものである。
Next, when the second time difference (t14−t11) has elapsed, the drive control unit 6e demagnetizes the
Moreover, the drive control part 6e starts the count of the 1st time difference determined immediately before from the time (t14) which excited the
第1ベローズ13が収縮動作を開始した後は、第2ベローズ14が最収縮状態となった時点(t15)で、近接センサ31Aがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、第2切換バルブ5のソレノイド5aを消磁させるとともにソレノイド5bを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が収縮動作をしている間に、第2ベローズ14は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
その際、第2ベローズ14が最伸長状態となった時点(t16)で、近接センサ31Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第2ベローズ14を最伸長状態のまま保持しておく。
After the first bellows 13 starts the contraction operation, when the
At that time, when the second bellows 14 reaches the maximum extension state (t16), the
次に、駆動制御部6eは、上記直前に決定された第1時間差(t17−t14)が経過すると、第2切換バルブ5のソレノイド5bを消磁させるとともにソレノイド5aを励磁させる。これにより、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で、第2ベローズ14は最伸長状態から収縮動作を開始する。
また、駆動制御部6eは、ソレノイド5aを励磁させた時点(t17)から、直前に決定された第2時間差のカウントを開始する。この直前に決定された第2時間差は、第2ベローズ14の直前の1往復動作によって算出された第2伸長時間(t10−t9)及び第2収縮時間(t15−t11)に基づいて決定されたものである。
Next, when the first time difference (t17−t14) determined immediately before has elapsed, the drive control unit 6e demagnetizes the solenoid 5b of the second switching valve 5 and excites the
Moreover, the drive control part 6e starts the count of the 2nd time difference determined immediately before from the time (t17) when the
第2ベローズ14が収縮動作を開始した後は、第1ベローズ13が最収縮状態となった時点(t18)で、近接センサ29Aがオフからオンに切り換わると、駆動制御部6eは、第1切換バルブ4のソレノイド4aを消磁させるとともにソレノイド4bを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が収縮動作をしている間に、第1ベローズ13は最収縮状態から最伸長状態まで伸長する。
その際、第1ベローズ13が最伸長状態となった時点(t19)で、近接センサ29Bはオフからオンに切り換わるが、駆動制御部6eは、第1ベローズ13を最伸長状態のまま保持しておく。
After the second bellows 14 starts contracting operation, when the
At that time, when the first bellows 13 reaches the maximum extension state (t19), the
次に、駆動制御部6eは、上記直前に決定された第2時間差(t20−t17)が経過すると、第1切換バルブ4のソレノイド4bを消磁させるとともにソレノイド4aを励磁させる。これにより、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で、第1ベローズ13は最伸長状態から収縮動作を開始する。
Next, when the second time difference (t20−t17) determined immediately before has elapsed, the drive control unit 6e demagnetizes the
これ以降、駆動制御部6eは、上述のように、直前に決定された第1及び第2時間差に基づいて、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で第1ベローズ13を最伸長状態から収縮させるとともに、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14を最伸長状態から収縮させるようにベローズポンプ1を駆動制御する。
したがって、移送流体の吐出負荷などによって第1及び第2収縮時間(吐出時間)や第1及び第2伸長時間(吸込時間)に変動があっても、その変動に追従して最適なタイミングでベローズポンプ1を駆動制御することができる。
Thereafter, as described above, the drive control unit 6e moves the first bellows 13 from the most extended state before the second bellows 14 is in the most contracted state based on the first and second time differences determined immediately before. The bellows pump 1 is driven and controlled so that the second bellows 14 is contracted from the maximum extension state before the first bellows 13 is in the maximum contraction state.
Therefore, even if the first and second contraction times (discharge time) and the first and second extension times (suction time) vary depending on the discharge load of the transfer fluid, etc., the bellows follows the variation and is optimally timed. The
なお、本実施形態では、直前に決定された第1及び第2時間差を用いているが、上記吐出時間や吸込時間の変動が無い場合には、運転開始直後において最初に決定された第1及び第2時間差を用いてベローズポンプ1を駆動制御しても良い。この場合、第1及び第2ベローズ13,14の伸長動作と収縮動作の切り換えは、近接センサ29A,29B,31A,31Bを用いずに、タイマ等を用いて所定時間毎に切り換えるようにしても良い。
In this embodiment, the first and second time differences determined immediately before are used. However, if there is no change in the discharge time or the suction time, the first and first time differences determined immediately after the start of operation are used. The bellows pump 1 may be driven and controlled using the second time difference. In this case, the extension operation and the contraction operation of the first and second bellows 13 and 14 may be switched at predetermined intervals using a timer or the like without using the
ベローズポンプ1の駆動を停止させるときは、まず、作業者によって停止スイッチ10をオン操作する。この操作信号を受けた駆動制御部6eは、第1ベローズ13及び第2ベローズ14をスタンバイ状態へ移動させる。その際、駆動制御部6eは、第1ベローズ13及び第2ベローズ14のいずれか一方が伸長動作を行っている場合は、その伸長動作を停止させて、すぐに収縮動作を開始させる。そして、第1ベローズ13及び第2ベローズ14がスタンバイ状態となると、作業者によって電源スイッチ8をオフ操作する。
When stopping the driving of the bellows pump 1, first, the operator turns on the
[電空レギュレータの構成]
図1及び図2おいて、第1電空レギュレータ51は、機械式レギュレータ3と第1切換バルブ4との間に配置されている。また、第2電空レギュレータ52は、機械式レギュレータ3と第2切換バルブ5との間に配置されている。各電空レギュレータ51,52は、外部から予め設定される設定圧力に基づいて出力ポート(図示省略)から出力する空気圧を無段階に調整する機能を有している。
[Configuration of electro-pneumatic regulator]
1 and 2, the
本実施形態の第1電空レギュレータ51は、第1ベローズ13の収縮時において、第1エアシリンダ部27の吐出側空気室21に供給する加圧空気の空気圧を、第1ベローズ13の収縮特性に対応して上昇させるように当該空気圧を制御する。
また、第2電空レギュレータ52は、第2ベローズ14の収縮動作時において、第2エアシリンダ部28の吐出側空気室21に供給する加圧空気の空気圧を、第2ベローズ14の収縮特性に対応して上昇させるように当該空気圧を制御する。
The
The
[電空レギュレータの制御]
図9は、第1及び第2電空レギュレータ51,52の空気圧の制御の一例を示すグラフである。図9において、第1ベローズ13が伸長している伸長時間T1の間(伸長動作時)、第1電空レギュレータ51は、加圧空気の空気圧が常に一定の空気圧cとなるように制御する。そして、第1ベローズ13が収縮している収縮時間T2の間(収縮動作時)、第1電空レギュレータ51は、単位時間(例えば10ms)ごとに下記の式を用いて加圧空気の空気圧を制御する。
P=at+b
ただし、Pは出力ポートから出力される加圧空気の空気圧、aは圧力増加係数、tは第1ベローズ13の収縮経過時間、bは初期空気圧である。本実施形態では、圧力増加係数aは第1ベローズ13の収縮特性を示しており、上記初期空気圧bは、上記空気圧cよりも大きい値に設定されている。
[Control of electro-pneumatic regulator]
FIG. 9 is a graph showing an example of air pressure control of the first and second
P = at + b
Where P is the air pressure of the pressurized air output from the output port, a is the pressure increase coefficient, t is the elapsed time of contraction of the first bellows 13, and b is the initial air pressure. In this embodiment, the pressure increase coefficient a indicates the contraction characteristic of the first bellows 13, and the initial air pressure b is set to a value larger than the air pressure c.
同様に、第2ベローズ14が伸長している伸長時間T3の間(伸長動作時)、第2電空レギュレータ52は、加圧空気の空気圧が常に一定の空気圧cとなるように制御する。そして、第2ベローズ14が収縮している収縮時間T4の間(収縮動作時)、第2電空レギュレータ52は、単位時間(例えば10ms)ごとに上記式を用いて加圧空気の空気圧を制御する。ただし、この場合、tは第2ベローズ14の収縮経過時間であり、圧力増加係数aは第2ベローズ14の収縮特性を示している。
Similarly, during the extension time T3 during which the second bellows 14 is extended (during the extension operation), the
なお、本実施形態では、第1及び第2電空レギュレータ51,52がそれぞれ制御する際に用いる圧力増加係数a及び初期空気圧b,cは、いずれも同じ値に設定されているが、各電空レギュレータによって異なる値に設定されていても良い。
In this embodiment, the pressure increase coefficient a and the initial air pressures b and c used when the first and second
図10は、ベローズポンプ1から吐出される移送流体の吐出圧力を示すグラフである。図10に示すように、第1及び第2電空レギュレータ51,52が加圧空気の空気圧を上述のように制御することで、各ベローズ13,14が単独で収縮している間(図中の破線で囲む部分)は、ベローズポンプ1から吐出される移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。
さらに、上述のように、駆動制御部6eが第1及び第2時間差に基づいてベローズポンプ1を駆動制御することで、一方のベローズの収縮(吐出)から伸長(吸い込み)への切り換えタイミング(図中の実線で囲む部分)において、他方のベローズは既に収縮して移送流体を吐出しているので、前記切り換えタイミングにおいて吐出圧力が大きく落ち込むのを低減することができる。
したがって、第1及び第2電空レギュレータ51,52の制御と、駆動制御部6eの制御とを組み合わせることで、ベローズポンプ1の吐出側の脈動を効果的に低減することができる。
FIG. 10 is a graph showing the discharge pressure of the transfer fluid discharged from the bellows pump 1. As shown in FIG. 10, the first and second
Further, as described above, when the drive control unit 6e controls the bellows pump 1 based on the first and second time differences, the switching timing from the contraction (discharge) to the extension (suction) of one bellows (see FIG. In the portion surrounded by the solid line), the other bellows is already contracted to discharge the transfer fluid, so that it is possible to reduce the drop in the discharge pressure at the switching timing.
Therefore, the pulsation on the discharge side of the bellows pump 1 can be effectively reduced by combining the control of the first and second
以上、本実施形態のベローズポンプ装置によれば、ベローズ13(14)の収縮動作時において、吐出側空気室21に供給される加圧空気の空気圧は、電空レギュレータ51(52)によりベローズ13(14)の収縮特性に対応して上昇するため、ベローズ13(14)が収縮するに従って吐出側空気室21における加圧空気の空気圧を上昇させることができる。これにより、ベローズ13(14)が収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減することができる。
As described above, according to the bellows pump device of the present embodiment, when the bellows 13 (14) is contracted, the air pressure of the pressurized air supplied to the discharge-
また、電空レギュレータ51(52)は、単位時間ごとに上述の式を用いて空気圧を制御するため、ベローズ13(14)が収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを効果的に低減することができる。 In addition, since the electropneumatic regulator 51 (52) controls the air pressure using the above-mentioned formula every unit time, it is effective that the discharge pressure of the transfer fluid drops while the bellows 13 (14) is contracted. Can be reduced.
また、第1ベローズ13及び第2ベローズ14を互いに独立して伸縮自在とし、制御部6において、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14を最伸長状態から収縮させるとともに、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で第1ベローズ13を最伸長状態から収縮させるように駆動制御するようにしたので、以下の作用効果を奏する。すなわち、一方のベローズの収縮(吐出)から伸長(吸い込み)への切り換えタイミングにおいて、他方のベローズは既に収縮して移送流体を吐出しているので、前記切り換えタイミングにおいて吐出圧力が大きく落ち込むのを低減することができる。その結果、ベローズポンプ1の吐出側の脈動を低減することができる。
In addition, the first bellows 13 and the second bellows 14 can be expanded and contracted independently of each other, and in the
また、本実施形態のベローズポンプ装置は、ベローズポンプの吐出側にアキュムレータを取り付けたものに比べて、ベローズポンプ以外に他部材(アキュムレータ)を設置するスペースを確保する必要がないので、設置スペースが大幅に増加するのを抑制することができる。さらに、本実施形態のベローズポンプ装置は、従来のタイロッドで一対のベローズが連結されたベローズポンプと同様に、一対のベローズ13,14を用いて移送流体を吐出するため、流体の吐出量が減少することもない。
In addition, the bellows pump device according to the present embodiment does not need to secure a space for installing other members (accumulators) other than the bellows pump, as compared with the bellows pump having an accumulator attached to the discharge side thereof. A significant increase can be suppressed. Furthermore, the bellows pump device according to the present embodiment discharges a transfer fluid using a pair of
また、制御部6は、第1ベローズ13の第1伸長時間と第1収縮時間に基づいて決定された第1時間差を用いて、第1ベローズ13が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第2ベローズ14を収縮させるとともに、第2ベローズ14の第2伸長時間と第2収縮時間に基づいて決定された第2時間差を用いて、第2ベローズ14が最収縮状態となる手前で最伸長状態の第1ベローズ13を収縮させるように駆動制御することができる。これにより、第1ベローズが最収縮状態となる手前で第2ベローズを確実に収縮させることができるとともに、第2ベローズが最収縮状態となる手前で第1ベローズを確実に収縮させることができる。
In addition, the
また、制御部6は、ベローズポンプ1の運転開始直後に、第1及び第2ベローズ13,14の伸長時間及び収縮時間を予め算出してから駆動制御するため、運転開始前にこれらの伸長時間及び収縮時間が不明な場合であっても、第1ベローズ13(第2ベローズ14)が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14(第1ベローズ13)を確実に収縮させることができる。
Further, immediately after the start of the operation of the bellows pump 1, the
また、制御部6は、直前に決定された第1及び第2時間差に基づいて駆動制御するため、第1ベローズ13の第1伸長時間及び第1収縮時間(第2ベローズ14の第2伸長時間及び第2収縮時間)に変動があっても、その変動に追従して、第1ベローズ13(第2ベローズ14)が最収縮状態となる手前で第2ベローズ14(第1ベローズ13)を確実に収縮させることができる。
Moreover, since the
[変形例]
図11は、上記実施形態におけるベローズポンプ装置の変形例を示す概略構成図である。本変形例におけるベローズポンプ装置は、図示を省略するが、従来と同様に、左右一対のベローズをタイロッドにより一体に連結したものであり、各エアシリンダ部27,28には、吐出側空気室21と吸排気ポート22のみが形成されている。
これにより、一方の吐出側空気室21に加圧空気を供給すると、ベローズが収縮して移送流体が吐出され、これと同時に他方のベローズが強制的に伸長して吸込通路から移送流体が吸い込まれる。また、他方の吐出側空気室21に加圧空気を供給すると、前記他方のベローズが収縮して移送流体が吐出され、これと同時に前記一方のベローズが強制的に伸長して移送流体が吸い込まれる。
[Modification]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a modification of the bellows pump device in the embodiment. The bellows pump device in this modification is not shown in the figure, but a pair of left and right bellows are integrally connected by tie rods as in the prior art, and each
Accordingly, when pressurized air is supplied to one discharge-
各吸排気ポート22は、単体の切換バルブ7、単体の電空レギュレータ53及び機械式レギュレータ3を介して、空気供給装置2に接続されている。
切換バルブ7は、図示しない一対のソレノイドを励磁又は消磁することで、両エアシリンダ部27,28の吐出側空気室21のうちの一方に加圧空気を供給し、他方から加圧空気を排出するように、加圧空気の給排を切り換える。
Each intake /
The switching valve 7 excites or demagnetizes a pair of solenoids (not shown) to supply pressurized air to one of the discharge
電空レギュレータ53は、各ベローズの収縮動作時において、対応する吐出側空気室21に供給する加圧空気の空気圧を、収縮するベローズの収縮特性に対応して上昇させるように当該空気圧を制御する。その詳細については、上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。
The
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。例えば、本発明は、上記実施形態や変形例以外に、一対のベローズのうちの一方をアキュムレータに入れ替えて構成されたベローズポンプなど、他のベローズポンプにも適用することができる。
また、電空レギュレータ51〜53は、切換バルブ4,5,7の上流側に配置されているが、切換バルブ4,5,7の下流側に配置されていても良い。但し、この場合には、電空レギュレータ51〜53の一次側に、切換バルブ4,5,7を切り換えたときに生じる衝撃圧力が作用するので、電空レギュレータ51〜53の故障を防止するという観点では、切換バルブ4,5,7の上流側に電空レギュレータ51〜53を配置するのが好ましい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the invention described in the claims. For example, the present invention can be applied to other bellows pumps such as a bellows pump configured by replacing one of a pair of bellows with an accumulator, in addition to the above-described embodiments and modifications.
Moreover, although the
また、上記実施形態における第1及び第2検知手段29,31は、近接センサによって構成されているが、リミットスイッチ等の他の検知手段により構成されていても良い。また、第1及び第2検知手段29,31は、第1及び第2ベローズ13,14の最伸長状態と最伸縮状態とを検知しているが、他の伸縮状態を検知するようにしても良い。さらに、本実施形態における第1及び第2駆動装置27,28は、加圧空気によって駆動させているが、他の流体やモータ等により駆動するようにしても良い。
Moreover, although the 1st and 2nd detection means 29 and 31 in the said embodiment are comprised by the proximity sensor, you may be comprised by other detection means, such as a limit switch. Moreover, although the 1st and 2nd detection means 29 and 31 are detecting the maximum expansion state and the maximum expansion-contraction state of the 1st and 2nd bellows 13 and 14, you may make it detect another expansion-contraction state. good. Further, the first and
6 制御部
13 第1ベローズ(ベローズ)
14 第2ベローズ(ベローズ)
21 吐出側空気室(空気室)
27 第1エアシリンダ部(第1駆動装置)
28 第2エアシリンダ部(第2駆動装置)
29 第1検知手段
31 第2検知手段
51 第1電空レギュレータ(電空レギュレータ)
52 第2電空レギュレータ(電空レギュレータ)
53 電空レギュレータ
6
14 Second bellows (bellows)
21 Discharge side air chamber (air chamber)
27 1st air cylinder part (1st drive device)
28 Second Air Cylinder (Second Drive Device)
29 1st detection means 31 2nd detection means 51 1st electropneumatic regulator (electropneumatic regulator)
52 Second electropneumatic regulator (electropneumatic regulator)
53 Electropneumatic regulator
Claims (3)
前記ベローズの収縮動作時において、前記ベローズが収縮している間に移送流体の吐出圧力が落ち込むのを低減すべく、前記空気室に供給する加圧空気の空気圧を、前記ベローズの収縮特性に対応して上昇させるように、前記空気圧を制御する電空レギュレータを備えていることを特徴とするベローズポンプ装置。 By supplying pressurized air to the sealed air chamber, the bellows disposed in the air chamber is contracted to discharge the transfer fluid, and the compressed air is discharged from the air chamber to extend the bellows. A bellows pump device that operates and sucks a transfer fluid,
The air pressure of the pressurized air supplied to the air chamber corresponds to the contraction characteristics of the bellows in order to reduce the drop in the discharge pressure of the transfer fluid while the bellows contracts during the contraction operation of the bellows. A bellows pump device comprising an electropneumatic regulator for controlling the air pressure so that the air pressure is raised.
P=at+b
ただし、Pは前記空気圧、aは圧力増加係数、tは前記ベローズの収縮経過時間、bは初期空気圧である。 The bellows pump device according to claim 1, wherein the electropneumatic regulator controls the air pressure using the following formula every unit time.
P = at + b
Where P is the air pressure, a is the pressure increase coefficient, t is the elapsed time of contraction of the bellows, and b is the initial air pressure.
前記第1ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第1駆動装置と、
前記第2ベローズを最伸長状態と最収縮状態との間で連続して伸縮動作させる第2駆動装置と、
前記第1ベローズの伸縮状態を検知する第1検知手段と、
前記第2ベローズの伸縮状態を検知する第2検知手段と、
前記第1及び第2検知手段の各検知信号に基づいて、前記第1ベローズが最収縮状態となる手前で前記第2ベローズを最伸長状態から収縮させるとともに、前記第2ベローズが最収縮状態となる手前で前記第1ベローズを最伸長状態から収縮させるように、前記第1及び第2駆動装置を駆動制御する制御部と、をさらに備えている請求項1又は2に記載のベローズポンプ装置。 The bellows is composed of a first bellows and a second bellows that can be expanded and contracted independently of each other,
A first driving device that continuously expands and contracts the first bellows between the most extended state and the most contracted state;
A second driving device that continuously expands and contracts the second bellows between the most extended state and the most contracted state;
First detection means for detecting the expansion and contraction state of the first bellows;
Second detection means for detecting the expansion and contraction state of the second bellows;
Based on the detection signals of the first and second detection means, the second bellows is contracted from the most extended state before the first bellows is in the most contracted state, and the second bellows is in the most contracted state. The bellows pump device according to claim 1, further comprising a control unit that drives and controls the first and second drive devices so that the first bellows is contracted from the most extended state before the first bellows.
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