JP6559047B2 - インターロック装置および気体圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、複動式シリンダを備える気体圧装置、また、これに使用可能なインターロック装置に関する。

特許文献１に記載のスライド弁は、少なくとも、例えば異なる気圧（真空度）の２つの空間の間を仕切る仕切バルブとして利用される。このスライド弁は、例えば中立弁体およびこの中立弁体に設けられた可動弁部を備える。スライド弁は、中立弁部を駆動する複動式の回転駆動エアシリンダと、可動弁部を駆動する単動式エアシリンダ（閉塞解除エアシリンダ）とを備える。中立弁部が弁箱の第１開口部を塞ぐように位置し、かつ、可動弁部が、弁箱の内面（の被シール面）に、当該可動弁部に設けられた枠部を当接させることで、弁箱の第１開口部が閉塞される（例えば、特許文献１の要約、明細書段落［０１３８］等参照。）。

スライド弁は、空気圧のシーケンス回路（空気圧回路）により駆動される。この空気圧回路に設けられる駆動シリンダとして、上記のように、単動式の閉塞解除エアシリンダおよび複動式の回転駆動エアシリンダが使用される。複動式エアシリンダが使用されるため、空気圧回路は、スライド弁の開動作のための、圧縮空気の供給口となるOPENポートと、スライド弁の閉動作のための、圧縮空気の供給口となるCLOSEポートとを備える。ちなみに、このスライド弁はノーマリクローズド型の弁である。

OPENポートが大気圧状態であって、CLOSEポートからこの空気圧回路に圧縮空気が供給されている状態では、中立弁体が第１開口部に対面し（第１開口部を覆い）、かつ、可動弁部がシール状態にある。この状態では、回転駆動エアシリンダのピストンが収縮状態にあり、かつ、単動式の閉塞解除エアシリンダが非動作状態（バネ力によって閉塞している状態）にある（特許文献１の図１６参照）。なお、この非動作状態では、圧縮空気の供給が停止され、大気解放されても、当該バネ力により閉塞状態が維持される。

一方、CLOSEポートが大気圧状態であって、OPENポートからこの空気圧回路に圧縮空気が供給されている状態では、可動弁部が非シール状態にあり、中立弁体が第１開口部を覆わない（開いた）状態にある。この状態では、回転駆動エアシリンダのピストンが伸長状態にあり、かつ、単動式の閉塞解除エアシリンダが動作状態（バネ力に抗してピストンが作動している状態）にある（特許文献１の図１８参照）。

特開2012-251623号公報

例えば、上記スライド弁の設置時やメンテナンス時、あるいは上記空気圧回路のメンテナンス時に、作業者が手動で、CLOSEポートが大気解放されている状態で、OPENポートから空気圧回路内に圧縮空気を供給する場合がある。本来、このような作業者の操作は規制されているが、作業者の知識が不十分な場合に、そのような操作が行われる場合がある。

具体的には、OPENポートから圧縮空気が供給され、圧縮空気が、回路内に設置されたスピードコントローラや複動式のエアシリンダに供給されると、次のような問題が発生する。CLOSE側の回路が大気解放の状態では、CLOSE側の回路によるエアクッションがほとんど作用しない。例えば、エアシリンダ内の残圧が実質的にない状態では、スピードコントローラのエアクッション機能が実質的に無効となってしまう。特に、エアシリンダの弁体が大型化すると圧縮空気により加速された弁体が速度エネルギーを慣性として溜め込み、ストロークエンドにて、そのエネルギーを一気に放出する結果となり、これによりスライド弁が破壊されるおそれがある。弁体が比較的小型であれば、慣性が小さいので問題はないが、それが大型されてくると、構造だけでは、当該問題をカバーできなくなる。このように、CLOSE側の回路が大気解放の状態で、OPENポートからの圧縮空気が供給されると、回路内の機器が故障するおそれがある。

本発明の目的は、複動式の気体圧シリンダを利用する気体圧駆動回路において、２つの供給ポートのうち一方の供給ポートが解放された状態で、他方の供給ポートから圧縮気体が供給された場合であっても、回路内に機器に悪影響を与えないインターロック装置、およびこれを備える気体圧装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るインターロック装置は、第１路、第２路、第１パイロット路、第１切替弁、第３路、第１チェック弁、および圧力調整弁を具備する。
前記第１路は、第１供給ポートおよび第１出力ポートを有する。
前記第２路は、第２供給ポートおよび第２出力ポートを有する。
前記第１パイロット路は、前記第２路に接続されている。
前記第１切替弁は、前記第１パイロット路に接続され、前記第２路からの圧縮気体により前記第１路を開操作する。
前記第１チェック弁は、前記第１パイロット路に設けられ、前記第２路への流れを遮断する。
前記第３路は、前記第１チェック弁と前記第１切替弁との間の前記第１パイロット路に接続されている。
前記圧力調整弁は、前記第３路に設けられている。

第１パイロット路、第１チェック弁、第３路、および圧力調整弁の機能により、第２供給ポートが解放された状態において、たとえ第１供給ポートが解放されていたとしても、第１切替弁は第１路を閉操作しているので、第２路側へ圧縮気体が供給されない。これにより、例えば装置の設置時またはメンテナンス時の作業者の誤操作があった場合でも、このインターロック装置に接続される回路内の機器に悪影響が及ぶことを回避できる。

前記インターロック装置は、前記第１路からの圧縮気体により、前記第１切替弁の前記第１路の開操作を保持する自己保持回路をさらに具備してもよい。
第１供給ポートを介して第１路内が圧縮気体が供給され、第１路内が圧縮状態にある場合、第１パイロット路において第２路からの圧縮気体が解放された状態でも、第１切替弁による開操作を保持することができる。

前記自己保持回路は、第２パイロット路と、第２チェック弁と、第２切替弁とを有していてもよい。
前記第２パイロット路は、前記第１チェック弁の出力側と前記第１切替弁との間の、前記第１パイロット路の第１の位置と、前記第１切替弁の出力側の、前記第１路の第２の位置との間に接続されている。
前記第２チェック弁は、前記第２パイロット路に設けられ、前記第１の位置から前記第２の位置への流れを遮断する。
前記第２切替弁は、前記第１路からの圧縮気体により前記第３路を閉操作する。
第２切替弁による第３路の閉操作により、第２パイロット路内の圧縮気体が第１切替弁に作用してその開操作を保持することができる。

前記インターロック装置は、前記第２路からの圧縮気体により前記第３路を閉操作する第３切替弁をさらに具備してもよい。
第２供給ポートを介して第２路内が圧縮気体が供給され、第２路内が圧縮状態にある場合、第３切替弁の閉操作により、第１パイロット路内の圧縮気体が第１切替弁に作用してその開操作を保持することができる。

本発明の一形態に係る気体圧装置は、複動式シリンダを含む気体圧駆動回路と、前記気体圧駆動回路に接続可能な上述のインターロック装置とを具備する。
前記気体圧駆動回路は、前記第１出力ポートと前記複動式シリンダの第１ポートとの間に接続された第１供給路と、前記第２出力ポートと前記複動式シリンダの第２ポートとの間に接続された第２供給路とを有していてもよい。

本発明の他の形態に係る気体圧装置は、複動式シリンダと、第１供給路と、第２供給路と、切替パイロット路と、切替弁と、チェック弁と、解放路と、バイパス路と、３方切替パイロット路と、３方切替弁とを具備する。
前記複動式シリンダは、第１ポートおよび第２ポートを有する。
前記第１供給路は、第１供給ポートを有し、前記第１ポートに接続されている。
前記第２供給路は、第２供給ポートを有し、前記第２ポートに接続されている。
前記切替パイロット路は、前記第２供給路に接続されている。
前記切替弁は、切替パイロット路に接続され、前記第２供給路からの圧縮気体により前記第１供給路を開操作する。
前記チェック弁は、前記第２供給ポートと、前記第２供給路への前記切替パイロット路の接続位置との間に設けられ、前記第２供給ポートへの流れを遮断する。
前記解放路は、前記チェック弁の入力側および出力側の間に、前記チェック弁に並列に接続されている。
前記バイパス路は、前記切替弁を迂回して前記第１供給路に接続されている。
前記３方切替パイロット路は、前記第１供給路に接続されている。
前記３方切替弁は、前記３方切替パイロット路に接続され、前記第１供給路からの圧縮気体により、前記第１供給路、前記解放路、および前記バイパス路を開操作する。

切替パイロット路、チェック弁、および、解放路を閉塞している３方切替弁の機能により、切替パイロット路に圧縮空気が供給されている時に切替弁が第１供給路を開操作することができる。つまり、第２供給ポートが解放された状態において、たとえ第１供給ポートが解放されていたとしても、切替弁は第１供給路を閉操作しているので、第２供給路側へ圧縮気体が供給されない。これにより、例えば装置の設置時またはメンテナンス時の作業者の誤操作があった場合でも、気体圧駆動回路内の機器に悪影響が及ぶことを回避できる。

前記気体圧装置は、接続路と、前記接続路に設けられた接続路チェック弁と、前記第１供給路に接続されたポートを有する単動式シリンダとをさらに具備してもよい。
前記第１供給路は、第１主路と、第２主路とを有していてもよい。
前記第１主路は、前記複動式シリンダの前記第１ポートに接続された前記３方切替弁の出力側で前記接続路に接続されている。
前記第２主路は、前記切替弁の出力側で前記第１供給路が前記第１主路とともに分岐するようにして前記単動式シリンダの前記ポートに接続され、前記３方切替パイロット路が接続され、前記３方切替パイロット路と前記単動式シリンダの前記ポートとの間に前記接続路が接続されている。
前記接続路チェック弁は、前記第２主路から前記第１主路への流れを遮断するように構成されていてもよい。

前記気体圧装置は、気体圧装置前記第１供給路および前記第２供給路のうち少なくとも一方に設けられたスピードコントローラをさらに具備してもよい。
このように、スピードコントローラが設けられる気体圧装置であっても、スピードコントローラが有効に機能する。

以上、本発明によれば、複動式シリンダを利用する気体圧駆動回路において、２つの供給ポートのうち一方の供給ポートが解放された状態で、他方の供給ポートから圧縮気体が供給された場合であっても、回路内に機器に悪影響を与えることがない。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る気体圧装置の回路の構成を示す図である。 図２は、図１に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、複動式シリンダのピストンを収縮する方向に駆動する動作を示す。 図３は、図１に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、図２の後、単動式シリンダのピストンを伸長する方向に駆動する動作を示す。 図４は、図１に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、図３の直後の状態を示す。 図５は、図１に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、図４の後、複動式シリンダのピストンを収縮する方向に駆動する動作を示す。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る気体圧装置の回路の構成を示す図である。 図７は、図６に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、複動式シリンダのピストンを収縮する方向に駆動する動作を示す。 図８は、図６に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、図７の後、単動式シリンダのピストンを伸長する方向に駆動する動作を示す。 図９は、図６に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、図８の直後の状態を示す。 図１０は、図６に示す気体圧装置の動作を説明するための図であり、図９の後、複動式シリンダのピストンを収縮する方向に駆動する動作を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

１．第１の実施形態

図１は、本発明の第１の実施形態に係る気体圧装置の回路の構成を示す図である。本実施形態では、気体として、典型的には空気が利用される。

気体圧装置１００は、気体圧駆動回路（以下、単に、駆動回路と言う。）５０と、この駆動回路５０に接続可能なインターロック装置７０とを備える。駆動回路５０は、典型的には、上記特許文献１に開示された「スライド弁」を駆動する空気圧回路（シーケンス回路）に相当する回路である。このスライド弁は、いわゆる振り子式ゲート弁である。

１．１）駆動回路の構成

駆動回路５０は、少なくとも複動式シリンダ１１を備え、また、例えば単動式シリンダ１３も備える。

複動式シリンダ１１は、第１ポート１１１および第２ポート１１２を備える。第１ポート１１１は、第１供給路３０に接続され、第２ポート１１２は、第２供給路４０に接続されている。第１供給路３０から第１ポート１１１を介して複動式シリンダ１１内に供給される圧縮空気により、ピストン１１ａは伸長方向（図１において右方向）に駆動される。第２供給路４０から第２ポート１１２を介して複動式シリンダ１１内に供給される圧縮空気により、ピストン１１ａは収縮方向（図１において左方向）に駆動される。

単動式シリンダ１３は、第１供給路３０に接続された１つのポート１３ｂを備える。単動式シリンダ１３は、第１供給路３０から当該ポート１３ｂを介してシリンダ内に供給される圧縮空気により、バネの付勢力に抗してピストン１３ａを押圧するように構成されている。

上記したように、この駆動回路５０には図示しないスライド弁が接続されている。スライド弁は、第１弁部および第２弁部を備えている。

第１弁部は、上記複動式シリンダ１１により、弁箱に設けられた特定の軸を中心に回転するように駆動される。これにより弁箱に設けられた開口部が開閉される。第１弁部は、例えば特許文献１に開示されたスライド弁の中立弁部に相当する。第１弁部は、例えば図１において、ピストン１１ａの伸長方向の駆動により、開口部を開くように駆動され、また、ピストン１１ａの収縮方向に駆動により、開口部を閉じるように駆動される。

第２弁部は、上記単動式シリンダ１３により駆動され、第１弁部に搭載されている。単動式シリンダ１３が非駆動状態（図１に示す状態）で、第１弁部が開口部を閉じている状態で、第２弁部は、上記バネ力により、開口部をシールするように構成されている。例えば、図示しないが、弁箱の開口部の周囲に設けられた被シール面に、弁体（例えば円環状の可動枠）が当接して開口部がシールされる。

この単動式シリンダ１３のピストン１３ａが上記圧縮空気により駆動されることで、第２弁部は開口部を非シール状態とする。具体的には、上記弁体が被シール面から離接されるように駆動される。例えば、第２弁部は、例えば特許文献１に開示されたスライド弁の円環状エアシリンダに相当し、第２弁部の機構は単動式シリンダ１３の機構と一体化されている。

この駆動回路５０は、OPEN接続ポート３０ａおよびCLOSE接続ポート４０ａを備える。具体的には、第１供給路３０がOPEN接続ポート３０ａを有し、第２供給路４０がCLOSE接続ポート４０ａを有する。OPEN接続ポート３０ａおよびCLOSE接続ポート４０ａには、インターロック装置７０のOPEN出力ポート７１ｂおよびCLOSE出力ポート７２ｂがそれぞれ接続される。

第１供給路３０は、第１主路３１および第２主路３２を有する。第１主路３１は、複動式シリンダ１１の第１ポート１１１に接続されている。第２主路３２は、第１供給路３０が分岐点Ｘで分岐するようにして単動式シリンダ１３のポート１３ｂに接続されている。

第１主路３１には、分岐点Ｘから複動式シリンダ１１にかけて、２方切替弁（２チャンネル２方弁）２０およびスピードコントローラ１５が、順に設けられている。

第２主路３２には、分岐点Ｘから単動式シリンダ１３にかけて、スピードコントローラ１７、チェック弁２３、およびメンテナンススイッチ２５が、順に設けられている。また、第２主路３２には、リミッタスイッチ弁１９が、リミッタスイッチ操作路３４によってチェック弁２３に並列に接続されている。さらに、第２主路３２には、上記２方切替弁２０に接続された２方切替パイロット路２８が接続されている。

第１主路３１と第２主路３２との間には、接続路３５が接続されている。接続路３５の一端（第１主路３１側）は、スピードコントローラ１５と２方切替弁２０との間に接続されている。接続路３５の他端（第２主路３２側）は、チェック弁２３と２方切替パイロット路２８との間に接続されている。接続路３５には、第２主路３２から第１主路３１への流れを遮断する接続路チェック弁２２が設けられている。

第２供給路４０には、CLOSE接続ポート４０ａから複動式シリンダ１１にかけて、チェック弁２１およびスピードコントローラ１６が、順に設けられている。チェック弁２１は、CLOSE接続ポート４０ａから複動式シリンダ１１への流れを許容する（その逆の流れを遮断する）機能を有する。２方切替弁２０は、解放路４２によってこのチェック弁２１に並列に接続されている。スピードコントローラ１５、１６、１７としては、クッション機能（圧力調整弁）付きのものを用いることができる。

２方切替弁２０は、第２主路３２からの圧縮空気により、バネ力に抗して、第１主路３１および解放路４２を開操作（導通）するように構成されている。

図１に示すように複動式シリンダ１１のピストン１１ａが収縮状態にあるとき、つまり、弁箱の開口部が閉じた状態にあるとき、そのピストン１１ａが、リミッタスイッチ弁１９を押圧する。この押圧状態では、リミッタスイッチ弁１９をバネ力に抗して、リミッタスイッチ操作路３４を開操作している状態を維持する。

１．２）インターロック装置の構成

インターロック装置７０は、OPEN供給ポート（第１供給ポート）７１ａおよびOPEN出力ポート（第１出力ポート）７１ｂを有する第１路７１を備える。また、インターロック装置７０は、CLOSE供給ポート７２ａ（第２供給ポート）およびCLOSE出力ポート（第２出力ポート）７２ｂを有する第２路７２を備える。

OPEN供給ポート７１ａおよびCLOSE供給ポート７２ａは、例えば図示しない５方弁に接続される。５方弁は、例えば１つの入力ポート、この入力ポートに接続される２つの出力ポート、およびこれら２つの出力ポートにそれぞれつながる２つの排気ポートを有する。上記２つの出力ポートが、OPEN供給ポート７１ａおよびCLOSE供給ポート７２ａに接続される。５方弁は、例えば電磁弁で構成される。

５方弁の操作により、あるタイミングで２つの出力ポートのうち一方が入力ポートに接続され、またそれとは別のタイミングで他方の出力ポートが入力ポートに接続される。この操作により、OPEN供給ポート７１ａおよびCLOSE供給ポート７２ａを介して同時に、インターロック装置７０に圧縮空気が供給されることはなく、片方ずつから圧縮空気がインターロック装置７０に供給される。なお、５方弁の代わりに、１つの排気ポートを有する４方電磁弁が用いられる場合もある。

第１路７１には第１切替弁７３が設けられている。第１切替弁７３には、第１チェック弁７５を介して第２路７２に接続された第１パイロット路８１が接続されている。第１チェック弁７５は、第２路７２への流れを遮断する機能を有する。第１パイロット路８１を通る第２路７２からの圧縮空気により、第１切替弁７３は、バネ力に抗して第１路７１を導通させる。

第１切替弁７３の出力側から、第１パイロット路８１へ合流するように第２パイロット路８２が設けられている。具体的には、第２パイロット路８２は、第１パイロット路８１上の第１の位置８１ａと、第１路７１上の第２の位置７１ｃとの間に接続されている。第１の位置８１ａは、第１チェック弁７５の出力側と第１切替弁７３との間の点である。第２の位置７１ｃは、第１切替弁７３の出力側とOPEN出力ポート７１ｂとの間の点である。第２パイロット路８２には、第１の位置８１ａから第２の位置７１ｃへの流れを遮断する第２チェック弁７６が設けらている。

第１チェック弁７５と、第１パイロット路８１の第１の位置８１ａとの間には、減圧路（第３路）８３の一端が接続されている。減圧路８３には、圧力調整弁としての絞り弁（または可変絞り弁）７９が設けられている。

減圧路８３の、上記一端と絞り弁７９との間には、この減圧路８３を開閉する第２切替弁７７および第３切替弁７８が設けらている。第２切替弁７７には第１路７１からのパイロット路が接続されている。第２切替弁７７は、第１路７１からの圧縮空気により、バネ力に抗して減圧路８３を閉操作（遮断）する機能を有する。第３切替弁７８には第２路７２からのパイロット路が接続されている。第３切替弁７８は、第２路７２からの圧縮空気により、バネ力に抗して減圧路８３を遮断する機能を有する。

１．３）気体圧装置の動作

次に、以上のように構成された気体圧装置１００の動作を説明する。図２〜５は、その動作における気体圧装置１００の空気圧の状態を順に示す図である。これらの図において、太線で示した路が、圧縮空気が供給されている路を示す。細線（太線でない通常の太さの線）で示した路が、大気圧、または実質的に大気圧に近い状態の路を示す。

気体圧装置１００の非動作状態または初期状態は、図１に示されている。この気体圧装置１００は、例えばノーマリクローズド型の装置である。すなわち、非動作状態では、すべての路が大気圧の状態で、図示しないスライド弁において、第１弁部が閉状態となっており、かつ、第２弁部がシールされた状態となっている。

図２は、図１に示す状態と同じ状態を示しており、図１と図２とで異なる点は、図２では、CLOSE供給ポート７２ａから第２路７２および第２供給路４０に圧縮空気が供給されている点である。

図２に示すように、CLOSE供給ポート７２ａから第２路７２に圧縮空気が供給されると、インターロック装置７０では、第２路７２から第１パイロット路８１へ圧縮空気が供給される。これにより、第１チェック弁７５が開くので、第１切替弁７３がバネ力に抗して動作し、第１路７１が開状態となる。第１路７１は、開状態であり大気解放されている。また、第２路７２からの圧縮空気により、第３切替弁７８が減圧路８３を遮断する。

駆動回路５０では、第２供給路４０の圧縮空気により、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが収縮状態にある。シリンダ内の斜線は、圧縮空気が供給されていることを示す。

図３に示すように、図２の状態から、CLOSE供給ポート７２ａが大気解放されるとともに、OPEN供給ポート７１ａから圧縮空気が供給される。そうすると、第１路７１から第２パイロット路８２へ圧縮空気が供給されるので、第１パイロット路８１は、そのまま圧縮空気の状態を維持する。したがって、第１切替弁７３は、そのまま第１路７１の開状態を保持する。

図３では、第２路７２が大気解放されるので、第３切替弁７８がバネの復元力で減圧路８３を導通させる。また、この導通とともに、第１路７１からの圧縮空気により、第２切替弁７７が減圧路８３を遮断する。図３では、第２切替弁７７の操作状態が変わる直前の状態、つまり、減圧路８３を遮断する直前の状態を示している。第２切替弁７７による閉操作と、第３切替弁７８による開操作とは、実質的に同時に行われる。そして次の図４に示すように、第２切替弁７７により減圧路８３が遮断される。

ここで、第２切替弁７７による閉操作と第３切替弁７８による開操作のタイミングの差があってもよい。この場合、どちらの操作が先であってもよい。第２切替弁７７および第３切替弁７８により同時に減圧路８３が開状態となっている（図３参照）ようなわずかな期間があったとしても、絞り弁７９が設けられているため、減圧路８３が急激に大気解放されないようになっている。

駆動回路５０では、図３に示すように、第１供給路３０からの圧縮空気により、バネ力に抗して２方切替弁２０が切り替えられようとする。図３では、２方切替弁２０が切り替えられる直前の状態が示されている。次の図４に示すように、この２方切替弁２０の切り替えにより、第１供給路３０の第１主路３１（および解放路４２）が開状態となる。また、第１供給路３０（第２主路３２）の圧縮空気は、単動式シリンダ１３へ供給され、ピストン１３ａをバネ力に抗して押圧し、伸長させる。これにより、図示しないスライド弁の第２弁部が非シール状態となる。

次に、図４に示すように、インターロック装置７０では、第２切替弁７７による減圧路８３の遮断により、減圧路８３および第１パイロット路８１が閉状態となる。これにより、第１切替弁７３による第１路７１の開状態が保持される。第２パイロット路８２、第２チェック弁７６、および第２切替弁７７により、第１切替弁７３の第１路７１の導通を保持する自己保持回路が構成される。

図４に示すように、上述のように２方切替弁２０が切り替えられ、第１供給路３０の第１主路３１が開状態となると、第１主路３１から圧縮空気が複動式シリンダ１１の第１ポート１１１に供給される。また、２方切替弁２０が切り替えられ、解放路４２が開状態となると、第２供給路４０が大気解放される。この２方切替弁２０の第１主路３１および解放路４２の導通により、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが伸長する方向に駆動される。これにより、図示しないスライド弁の第１弁部が開状態となる。

図４の状態では、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが伸長する方向に駆動されると、リミッタスイッチ弁１９が、バネの復元力により、リミッタスイッチ操作路３４を遮断する。これにより、次の図５に示すように、OPEN供給ポート７１ａが大気解放された場合でも、単動式シリンダ１３の非シール状態が維持される。

図５に示すように、OPEN供給ポート７１ａから第１路７１および第１供給路３０が大気解放されるとともに、CLOSE供給ポート７２ａから第２路７２および第２供給路４０に圧縮空気が供給される。そうすると、インターロック装置７０では、第２切替弁７７がバネの復元力により戻るが（図２参照）、第３切替弁７８が第２路７２からの圧縮空気により、減圧路８３を遮断しようとする。これにより、第１切替弁７３による第１路７１の開操作が保持される。

駆動回路５０では、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが収縮する方向に駆動される。また、２方切替弁２０がバネの復元力により戻り、第１主路３１および解放路４２が遮断される。したがって、複動式シリンダ１１の第１ポート１１１側に残っていた圧縮気体は、第１主路３１からは解放されない。しかし、図５に示すように、第２主路３２においてチェック弁よりOPEN供給ポート７１ａ側の路は大気解放される。したがって、接続路チェック弁２２が開き、複動式シリンダ１１の第１ポート１１１側に残っていた圧縮気体が、第１主路３１、接続路３５、第２主路３２（第１供給路３０）、および第１路７１を介して、OPEN供給ポート７１ａから排出される。

図５の状態の後、気体圧装置１００の状態は図２の状態に戻る。この場合、駆動回路５０では、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが収縮する方向に駆動されることで、リミッタスイッチ弁１９がバネ力に抗して動作し、リミッタスイッチ操作路３４を介して単動式シリンダ１３内が解放される（図２参照）。これにより、図示しないスライド弁において、第１弁部が閉操作され、第２弁部がシール操作される。

なお、以上の説明では、第１切替弁７３は常時開操作の状態とされた。しかし、インターロック装置７０内の各弁の設計等によっては、OPEN供給ポート７１ａおよびCLOSE供給ポート７２ａの交互の切り替え時に、第１切替弁７３が瞬間的に閉操作される場合もある。この場合でも、インターロック装置７０および駆動回路５０の全体的な動作への実質的な影響はない。

１．４）まとめ

１．４．１）インターロック装置が設けられていない駆動回路の問題点

次に、上記インターロック装置７０が設けられていない駆動回路５０の問題点について説明する。例えば、上記スライド弁の設置時やメンテナンス時、あるいは上記駆動回路５０のメンテナンス時に、作業者が手動で、CLOSE接続ポート４０ａが大気解放されている状態で、OPEN接続ポート３０ａから駆動回路５０内に圧縮空気を供給する場合がある。本来、このような作業者の操作は規制されているが、作業者の知識が不十分な場合に、そのような操作が行われる場合がある。

具体的には、OPEN接続ポート３０ａから圧縮空気が供給され、圧縮空気が、スピードコントローラ１７、１５や複動式シリンダ１１に供給されると、CLOSE側の回路が大気圧の状態では、CLOSE側の回路によるエアクッションがほとんど作用しない。したがって、その状態で、スピードコントローラ１７、１５や複動式シリンダ１１等の機器に、OPEN接続ポート３０ａからの圧縮空気が供給されると、それらの機器に圧縮空気による衝撃が加えられ、機器が故障するおそれがある。特に、複動式シリンダ１１の弁体が大型化すると圧縮空気により加速された弁体が速度エネルギーを慣性として溜め込み、ストロークエンドにて、そのエネルギーを一気に放出する結果となり、これによりスライド弁が破壊されるおそれがある。

１．４．２）本実施形態に係るインターロック装置の利点

本実施形態に係るインターロック装置７０は、上述した構成および動作により、以下の利点を有する。第１パイロット路８１、第１チェック弁７５、減圧路８３、および圧力調整弁の機能により、CLOSE供給ポート７２ａが解放された状態において、たとえOPEN供給ポート７１ａが解放されていたとしても、第１切替弁７３は第１路７１を閉操作しているので（図１参照）、第２路７２側へ圧縮気体が供給されない。これにより、例えば作業者の上述した誤操作があった場合でも、駆動回路５０内の機器に悪影響が及ぶことを回避できる。

また、本実施形態では、第２パイロット路８２、第２チェック弁７６、および第２切替弁７７により、第１切替弁７３の第１路７１の導通を保持する自己保持回路が構成される。これにより、OPEN供給ポート７１ａを介して第１路７１内が圧縮空気が供給され、第１路７１内が圧縮状態にある場合、第１パイロット路８１において第２路７２からの圧縮気体が解放された状態でも、第１切替弁７３による開操作を保持することができる（図４参照）。

特に、第２切替弁７７による減圧路８３の閉操作により、第２パイロット路８２内の圧縮空気が第１切替弁７３に作用してその開操作を保持することができる。また、第２供給ポートを介して第２路７２内が圧縮気体が供給され、第２路７２内が圧縮状態にある場合、第３切替弁７８の閉操作により、第１パイロット路８１内の圧縮空気が第１切替弁７３に作用してその開操作を保持することができる。

１．４．３）作業者による他の誤操作に対する対策

本技術は、装置のメンテナンス時に、作業者が手動で、CLOSE接続ポート４０ａが大気解放されている状態で、OPEN接続ポート３０ａから駆動回路５０内に圧縮空気を供給する場合についての問題を解決するものである。

これに対し、OPEN接続ポート３０ａから圧縮空気が供給されている状態、かつ、CLOSE接続ポート４０ａが大気解放されている状態、すなわち、図４に示す状態において、OPEN接続ポート３０ａが大気解放された場合にも、本実施形態に係る気体圧装置１００は、それに対処可能である。

具体的には、図４に示す状態においてOPEN接続ポート３０ａが大気解放された場合、２方切替弁２０がバネの復元力により戻り、解放路４２および第１主路３１を遮断する。例えば、第１切替弁７３のクラッキング圧が２方切替弁２０のクラッキング圧のより高く設定されることにより、第１切替弁７３の閉塞状態が、２方切替弁２０の閉塞状態より長時間維持される。例えば、第１切替弁７３のクラッキング圧が例えば0.45MPaに設定され、２方切替弁２０のクラッキング圧が例えば0.3MPa（機能上最低限必要な圧力）に設定される。このような設計において、２方切替弁２０のスプール弁構造により、２方切替弁２０が閉操作されている状態が所定時間維持され、例えば、0.3MPaのクラッキング圧に設計された２方切替弁２０はその圧力を数分（例えば５分程度）維持することができる。つまり、２方切替弁２０は、図４の状態から閉操作を行った場合でも、複動式シリンダ１１側の第１主路３１において約0.3MPaGの圧縮空気を保持することができる。したがって、作業者は、その数分の間に、CLOSE接続ポート４０ａから圧縮空気を供給することにより、気体圧装置１００を安全に図５の状態に移行させることができる。

２．第２の実施形態

図６は、本発明の第２の実施形態に係る気体圧装置の回路の構成を示す図である。これ以降の説明では、上記第１の実施形態に係る気体圧装置１００が含む部材や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

２．１）気体圧装置の構成

この気体圧装置２００は、上記第１の実施形態に係る気体圧装置１００のインターロック装置７０と駆動回路５０とを一体的に構成した装置である。

気体圧装置２００は、OPEN供給ポート７１ａ（第１供給ポート）を有する第１供給路３０、CLOSE供給ポート７２ａ（第２供給ポート）を有する第２供給路４０を備える。第２供給路４０には、切替弁７３を切り替える切替パイロット路４９が接続されている。例えば切替パイロット路４９の一端は、複動式シリンダ１１の第２ポート１１２と、スピードコントローラ１６との間の位置に接続され、その他端は切替弁７３に接続されている。

第１供給路３０の切替弁７３の出力側には、３方切替パイロット路３８の一端が接続され、その他端に３方切替弁１２０（３チャンネル３方弁）に接続されている。また、第１供給路３０には、切替弁７３を迂回するバイパス路３９が接続されている。バイパス路３９の途中には、３方切替弁１２０が設けられ、バイパス路３９の端部は第１主路３１に接続されている。

第１供給路３０は、第１主路３１と、第１供給路３０における切替弁７３の出力側の分岐点Ｘから分岐する第２主路３２と、第１主路３１および第２主路３２を接続する接続路３５とを有する。

第１主路３１は、３方切替弁１２０およびスピードコントローラ１５を介して複動式シリンダ１１の第１ポート１１１に接続されている。第２主路３２は、単動式シリンダ１３のポート１３ｂに接続されている。

接続路３５の一端は、第１主路３１における、３方切替弁１２０とスピードコントローラ１５との間に接続され、接続路３５の他端は、第２主路３２における、３方切替パイロット路３８の接続位置と、チェック弁２３との間に接続されている。接続路３５には、第２主路３２から第１主路３１への流れを遮断する接続路チェック弁２２が設けられている。

３方切替弁１２０は、第１主路３１、バイパス路３９、および解放路４２を開閉する機能を有する。具体的には、３方切替弁１２０は、第１供給路３０（第２主路３２）からの圧縮空気により、バネ力に抗して、それら３つの路を開操作する機能を有する。

２．２）気体圧装置の動作

次に、以上のように構成された気体圧装置２００の動作を説明する。気体圧装置２００の非動作状態または初期状態は、図６に示されている。この気体圧装置２００は、例えば上記第１の実施形態と同様に、ノーマリクローズド型の装置である。図７、８、９および１０における複動式シリンダ１１および単動式シリンダ１３の動作は、図２、３、４および５における複動式シリンダ１１および単動式シリンダ１３の動作に対応する。

図７に示すように、CLOSE供給ポート７２ａから第２供給路４０に圧縮空気が供給されると、第２供給路４０から切替パイロット路４９へ圧縮空気が供給される。これにより、切替弁７３がバネ力に抗して動作し、第１供給路３０が開状態となる。この気体圧装置２００の状態では、第２供給路４０の圧縮空気により、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが収縮状態にある。

図８に示すように、図７の状態から、CLOSE供給ポート７２ａが大気解放されるとともに、OPEN供給ポート７１ａから圧縮空気が供給される。CLOSE供給ポート７２ａが大気解放されても、チェック弁２１の機能により、切替パイロット路４９の圧縮状態が維持されている。したがって、切替弁７３は、そのまま第１供給路３０の開状態を保持する（しかし、その直後に、後述するように切替弁７３は第１供給路３０を閉操作する）。

図８に示すように、OPEN供給ポート７１ａからの圧縮空気は、第１主路３１の上流側、第２主路３２、およびバイパス路３９に供給される。第２主路３２への圧縮空気の供給により、３方切替弁１２０がバネ力に抗して動作しようとする。

次に図９に示すように、この３方切替弁１２０の切り替えにより、第１供給路３０の第１主路３１（および第２供給路４０に接続された解放路４２）が開状態となるとともに、バイパス路３９が第１主路３１に導通する。また、第１供給路３０（第２主路３２）の圧縮空気は、単動式シリンダ１３へ供給され、ピストン１３ａをバネ力に抗して押圧し、伸長させる。これにより、図示しないスライド弁の第２弁部が非シール状態となる。

図９に示すように、３方切替弁１２０の切り替えによって解放路４２が解放されることにより、切替パイロット路４９が解放される。その結果、切替弁７３はバネの復元力により、第１供給路３０を閉操作する。このように第１供給路３０が閉状態となっても、OPEN供給ポート７１ａ→バイパス路３９→３方切替弁１２０→第１主路３１→３方切替弁１２０→複動式シリンダ１１の順で、複動式シリンダ１１へ圧縮空気が供給される。複動式シリンダ１１のピストン１１ａが伸長する方向に駆動される。これにより、図示しないスライド弁の第１弁部が開状態となる。

図１０に示すように、OPEN供給ポート７１ａから第１供給路３０が大気解放されるとともに、CLOSE供給ポート７２ａから第２供給路４０に圧縮空気が供給される。この場合、図９の直後の状態では、３方切替弁１２０がバネの復元力により戻り、複動式シリンダ１１の第１ポート１１１に対して第１主路３１が遮断され、また、第１主路３１に対してバイパス路３９が遮断される。

したがって、複動式シリンダ１１の第１ポート１１１側に残っていた圧縮気体は、第１主路３１およびバイパス路３９からは解放されない。しかし、図１０に示すように、第２主路３２のチェック弁２３よりOPEN供給ポート７１ａ側の路は大気解放されるので、接続路チェック弁２２が開く。したがって、複動式シリンダ１１の第１ポート１１１側に残っていた圧縮気体が、接続路３５、第２主路３２（第１供給路３０）を介して、OPEN供給ポート７１ａから排出される。

図１０の状態により、複動式シリンダ１１のピストン１１ａが収縮する方向に駆動される。また、３方切替弁１２０がバネの復元力により戻り、解放路４２が遮断される。図１０の状態の後、気体圧装置２００の状態は図７の状態に戻る。すなわち、上記第１の実施形態と同様に、リミッタスイッチ弁１９の動作により、図示しないスライド弁において、第１弁部が閉操作され、第２弁部がシール操作される。

２．３）まとめ

以上のように、本実施形態によれば、切替パイロット路４９、チェック弁２１、および、解放路４２を閉塞している３方切替弁１２０の機能により、切替パイロット路４９に圧縮空気が供給されている時に切替弁７３が第１供給路３０を開操作することができる。CLOSE供給ポート７２ａが解放された状態において、たとえOPEN供給ポート７１ａが解放されていたとしても、切替弁７３は第１供給路３０を閉操作しているので（図６参照）、第２供給路４０側へ圧縮気体が供給されない。これにより、例えば作業者の上述した誤操作があった場合でも、気体圧装置内の機器に悪影響が及ぶことを回避できる。

また、上記第１の実施形態に係る気体圧装置１００と比較すると、本実施形態に係る気体圧装置２００では、第１の実施形態のように、第２切替弁７７、第３切替弁７８、絞り弁７９等の機器が用いられないので、装置の小型化を実現することができる。

また、作業者による他の誤操作（OPEN供給ポート７１ａから圧縮空気が供給されている状態、かつ、CLOSE供給ポート７２ａが大気解放されている状態、すなわち、図９に示す状態において、OPEN供給ポート７１ａが大気解放された場合）にも、本実施形態に係る気体圧装置２００は第１の実施形態と同様に対処可能である。すなわち、３方切替弁１２０が閉操作されている状態が所定時間維持される。例えばそのクラッキング圧は、例えば約0.3MPaGであり、３方切替弁１２０は、複動式シリンダ１１側の圧力を数分（例えば２分程度）維持することができる。したがって、作業者は、その数分の間に、CLOSE供給ポート７２ａから圧縮空気を供給することにより、気体圧装置２００を図１０の状態に移行させることができる。

３．他の種々の形態

本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

上記気体圧装置１００、２００は、複動式シリンダ１１および単動式シリンダ１３を両方備えていた。しかし、本発明は、少なくとも１つの複動式シリンダ１１を備える装置に適用可能である。この場合、図１、６に示す回路において、例えば第２主路３２が設けられない構成となる。

上記気体圧装置１００、２００の流体として空気が利用されたが、気体は、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体が利用されるようにしてもよい。

上記第１の実施形態では、圧力調整弁として絞り弁７９が用いられた。しかし、絞り弁７９の代わりに、大気圧より大きい所定の圧力に減圧路８３を維持するように構成された圧力調整弁が用いられてもよい。

上記各実施形態のように、スピードコントローラ１５〜１７は、第１供給路３０および第２供給路４０の両方にそれぞれ設けられることが望ましい形態である。しかし、スピードコントローラは、それらのうち一方にのみ設けられていてもよい。

上記各実施形態に係る気体圧装置１００、２００は、ノーマリクローズド型の装置であった。しかし、ノーマリオープンド型の気体圧装置にも、本発明を適用可能である。その場合、図１において、インターロック装置７０の第１路７１をCLOSE側の路とし、第２路７２をOPEN側の路として、このインターロック装置を駆動回路５０に接続すればよい。あるいは、図６において、第１供給路３０をCLOSE側の路とし、第２供給路４０をOPEN側の路とする構成を採用すればよい。

以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。

１１…複動式シリンダ
１３…単動式シリンダ
１５〜１７…スピードコントローラ
２０…２方切替弁
２１…チェック弁
２２…接続路チェック弁
３０…第１供給路
３０ａ…OPEN接続ポート
３１…第１主路
３２…第２主路
３５…接続路
３８…３方切替パイロット路
３９…バイパス路
４０…第２供給路
４０ａ…CLOSE接続ポート
４２…解放路
４９…切替パイロット路
５０…駆動回路
７０…インターロック装置
７１…第１路
７１ａ…OPEN供給ポート（第１供給ポートに相当）
７１ｂ…OPEN出力ポート（第１出力ポートに相当）
７１ｃ…第２の位置
７２…第２路
７２ａ…CLOSE供給ポート（第２供給ポートに相当）
７２ｂ…CLOSE出力ポート（第２出力ポートに相当）
７３…第１切替弁、切替弁
７５…第１チェック弁
７６…第２チェック弁
７７…第２切替弁
７８…第３切替弁
７９…絞り弁
８１…第１パイロット路
８１ａ…第１の位置
８２…第２パイロット路
８３…減圧路
１００、２００…気体圧装置
１１１…第１ポート
１１２…第２ポート
１２０…３方切替弁

Claims (8)

1. 第１供給ポートおよび第１出力ポートを有する第１路と、
   第２供給ポートおよび第２出力ポートを有する第２路と、
   前記第２路に接続された第１パイロット路と、
   前記第１パイロット路に接続され、前記第２路からの圧縮気体により前記第１路を開操作する第１切替弁と、
   前記第１パイロット路に設けられ、前記第２路への流れを遮断する第１チェック弁と、
   前記第１チェック弁と前記第１切替弁との間の前記第１パイロット路に接続された第３路と、
   前記第３路に設けられた圧力調整弁と
   を具備するインターロック装置。
2. 請求項１に記載のインターロック装置であって、
   前記第１路からの圧縮気体により、前記第１切替弁の前記第１路の開操作を保持する自己保持回路
   をさらに具備するインターロック装置。
3. 請求項２に記載のインターロック装置であって、
   前記自己保持回路は、
   前記第１チェック弁の出力側と前記第１切替弁との間の、前記第１パイロット路の第１の位置と、前記第１切替弁の出力側の、前記第１路の第２の位置との間に接続された第２パイロット路と、
   前記第２パイロット路に設けられ、前記第１の位置から前記第２の位置への流れを遮断する第２チェック弁と、
   前記第１路からの圧縮気体により前記第３路を閉操作する第２切替弁とを有する
   インターロック装置。
4. 請求項３に記載のインターロック装置であって、
   前記第２路からの圧縮気体により前記第３路を閉操作する第３切替弁
   をさらに具備するインターロック装置。
5. 複動式シリンダを含む気体圧駆動回路と、前記気体圧駆動回路に接続可能なインターロック装置とを具備し、
   前記インターロック装置は、
   第１供給ポートおよび第１出力ポートを有する第１路と、
   第２供給ポートおよび第２出力ポートを有する第２路と、
   前記第２路に接続された第１パイロット路と、
   前記第１パイロット路に接続され、前記第２路からの圧縮気体により前記第１路を開操作する第１切替弁と、
   前記第１パイロット路に設けられ、前記第２路への流れを遮断する第１チェック弁と、
   前記第１チェック弁と前記第１切替弁との間の前記第１パイロット路に接続された第３路と、
   前記第３路に設けられた圧力調整弁とを有し、
   前記気体圧駆動回路は、
   前記第１出力ポートと前記複動式シリンダの第１ポートとの間に接続された第１供給路と、
   前記第２出力ポートと前記複動式シリンダの第２ポートとの間に接続された第２供給路とを有する
   気体圧装置。
6. 第１ポートおよび第２ポートを有する複動式シリンダと、
   第１供給ポートを有し、前記第１ポートに接続された第１供給路と、
   第２供給ポートを有し、前記第２ポートに接続された第２供給路と、
   前記第２供給路に接続された切替パイロット路と、
   切替パイロット路に接続され、前記第２供給路からの圧縮気体により前記第１供給路を開操作する切替弁と、
   前記第２供給ポートと、前記第２供給路への前記切替パイロット路の接続位置との間に設けられ、前記第２供給ポートへの流れを遮断するチェック弁と、
   前記チェック弁の入力側および出力側の間に、前記チェック弁に並列に接続された解放路と、
   前記切替弁を迂回して前記第１供給路に接続されたバイパス路と、
   前記第１供給路に接続された３方切替パイロット路と、
   前記３方切替パイロット路に接続され、前記第１供給路からの圧縮気体により、前記第１供給路、前記解放路、および前記バイパス路を開操作する３方切替弁と
   を具備する気体圧装置。
7. 請求項６に記載の気体圧装置であって、
   接続路と、
   前記接続路に設けられた接続路チェック弁と、
   前記第１供給路に接続されたポートを有する単動式シリンダとをさらに具備し、
   前記第１供給路は、
   前記複動式シリンダの前記第１ポートに接続された前記３方切替弁の出力側で前記接続路に接続された第１主路と、
   前記切替弁の出力側で前記第１主路から分岐して前記単動式シリンダの前記ポートに接続され、前記３方切替パイロット路が接続され、前記３方切替パイロット路と前記単動式シリンダの前記ポートとの間に前記接続路が接続された第２主路とを有し、
   前記接続路チェック弁は、前記第２主路から前記第１主路への流れを遮断するように構成される
   気体圧装置。
8. 請求項６または７に記載の気体圧装置であって、
   前記第１供給路および前記第２供給路のうち少なくとも一方に設けられたスピードコントローラ
   をさらに具備する気体圧装置。

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