JPH05119846A - 空圧容器内圧力の自動調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空圧容器内の圧力を高速で昇圧しかつ高精度で
一定圧にコントロールする。 【構成】設定圧力値（Ｐｓ）と検出圧力値（Ｐｉ）とを
比較して高圧空気源（５）と空圧容器（２Ｓ）との間に
配設された圧力調整手段（１６）をコントロールしつつ
空圧容器内圧力（Ｐｃ）を調整する構成の空圧容器内圧
力の自動調整装置において、圧力調整手段（１６）を大
容量のＯＮ−ＯＦＦ電磁弁（１７）と小容量の電空レギ
ュレータ（１８）とを並列接続して形成し、設定圧力値
（Ｐｓ）以下の予め設定された切替圧力値（Ｐα）に到
達するまでは該ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁（１７）を用いて空
圧容器（２Ｓ）内の圧力（Ｐｃ）を急速に昇圧しかつ到
達後は該電空レギュレータ（１８）を用いて高精度調圧
するように両者（１７，１８）を切替えて自動調整する
圧力調整制御手段（２０）を設けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空圧容器内の圧力を所
定値に自動調整する空圧容器内圧力の自動調整装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】産業機械には、空圧容器に所定圧力空気
を充填し、その空気圧力を利用して各種作用を発揮させ
る場合が多い。例えば、プレス機械の場合には、ダイク
ッション装置やバランサー等である。

【０００３】図５に、空圧容器がダイクッション装置の
シリンダ装置１（シリンダ室２Ｓ）である自動圧力調整
装置を示す。同図において、１はダイクッション装置
で、シリンダ２，ピストン３（ピストンロッド４）とか
らなり、シリンダ室２Ｓ内の空気圧力（クッション圧）
Ｐｃによって上方へ向ういわゆるしわ押え力Ｆを発生さ
せるものである。１０は、空気圧力Ｐｃを所定値にコン
トロールする自動圧力調整装置で、給排気手段１１と圧
力調整手段１５とからなる。

【０００４】この給排気手段１１は、２ポジションの電
磁弁からなり、ソレノイド１１ＳＬｕｐ（１１ＳＬｄ
ｎ）を励磁することによってポジションＰ１（Ｐ２）に
切替えると、速度調整手段１２を介して、シリンダ室２
Ｓ内に給気（排気）し、内圧Ｐｃを昇圧（減圧）するこ
とができる。つまり、ダイクッション装置１（ピストン
３）を上昇（下降）できる。

【０００５】一方、圧力調整手段１５は、３ポジション
の電磁弁からなり、ソレノイド１５ＳＬｉ（１５ＳＬ
ｄ）を励磁することによってポジションＰ１（Ｐ３）に
切替えると、給排気手段１１側へ高圧空気源５から圧力
空気を供給（排出）できる。なお、ポジションＰ２は中
立である。

【０００６】したがって、図６に示す圧力調整手段１９
で電磁弁（１５）を切替えすれば、シリンダ室２Ｓの内
圧Ｐｃを所定値にコントロールできる。すなわち、圧力
設定器３０で設定圧力値Ｐｓをセットし、昇降指令スイ
ッチ６を操作して上昇指令信号Ｕを入力すると、圧力調
整手段１９は圧力検出器７で検出した圧力Ｐｉと設定圧
力値Ｐｓとを比較して、Ｐｉ＜Ｐｓの場合、給気信号Ｓ
ｕｐを出力して電磁弁（１１）をポジションＰ１に切替
える、とともに昇圧信号Ｓｉを出力して電磁弁（１５）
をポジションＰ１に切替える。

【０００７】ここに、高圧空気源５からの高圧空気は、
両電磁弁（１５，１１…ポジションＰ１，Ｐ１）を通し
てシリンダ室２Ｓ内に給気され、内圧Ｐｃを図７に示す
ように急速に昇圧する。そして、Ｐｉ＞Ｐｓとなると、
電磁弁（１５）に減圧信号Ｓｄを出力してソレノイド１
５ＳＬｄを励磁しポジションＰ３に切替える。再びＰｉ
＜Ｐｓとなると、昇圧信号Ｓｉを出力してポジションＰ
１に切替える。よって、内圧（クッション圧）Ｐｃを、
図７に示す如く、設定圧力値Ｐｓを中心に変動圧△Ｐ内
で一定にコントロールできる。

【０００８】一方、ダイクッション装置１（ピストン
３）を金型交換作業のために下降させる場合において、
昇降指令スイッチ６を逆に操作して下降指令信号Ｄを圧
力調整手段１９に入力すると、電磁弁（１５）は中立と
されかつ排気信号Ｓｄｎでソレノイド１１ＳＬｄｎを励
磁して電磁弁（１１）はポジションＰ２に切替えられ
る。したがって、シリンダ室２Ｓ内の空気は、ポジショ
ン２からサイレンサを通して大気放出される。ここに、
内圧Ｐｃを減圧しクッション装置１を下降できる。な
お、図５中の１３は安全弁１４付のバッファタンクであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構造
によると、電磁弁（１５）をＯＮ−ＯＦＦつまり給気昇
圧および排気減圧して圧力容器（２Ｓ）の内圧Ｐｃをコ
ントロールするものであるから、その変動圧△Ｐを小さ
くすることができず、一層の高精度化要請を満すことが
できない。また、電磁弁（１５）を頻繁にＯＮ−ＯＦＦ
しなければならないので、その寿命が短くなる。高圧空
気の消費も増大する。

【００１０】これに対して、電磁弁（１５）を小容量と
することが考えられるが、この場合にはシリンダ室２Ｓ
内を設定圧力値Ｐｓ近傍に昇圧する迄の時間が長くなっ
てしまい、いま一方の高速化要請を達成できない。

【００１１】すなわち、従来構造では、相反する高速性
と高精度内圧調整とをともに満足させることができな
い。

【００１２】ここに本発明の目的は、空圧容器内圧力の
昇圧を高速に行えかつ設定圧力値に高精度調整できる空
圧容器内圧力の自動調整装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、設定圧力値と
検出圧力値とを比較して高圧空気源と空圧容器との間に
配設された圧力調整手段をコントロールしつつ空圧容器
内圧力を設定圧力に調整する構成の空圧容器内圧力の自
動調整装置において、前記圧力調整手段を大容量のＯＮ
−ＯＦＦ電磁弁と小容量の電空レギュレータとを並列接
続して形成し、前記設定圧力値以下の予め設定された切
替圧力値に到達するまでは該ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁を用い
て前記空圧容器内の圧力を急速に昇圧し、かつ到達後は
該電空レギュレータを用いて高精度調圧するようにＯＮ
−ＯＦＦ電磁弁と電空レギュレータとを切替えて自動圧
力調整する圧力調整制御手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】上記構成による本発明では、設定圧力値と切替
圧力値を予めセットして調整運転に入る。すると、圧力
調整制御手段は、空圧容器内圧が切替圧力値となる迄、
大容量のＯＮ−ＯＦＦ電磁弁を制御して高圧空気を空圧
容器内に供給する。したがって、高速昇圧できる。かく
して、空圧容器内圧が切替圧力値に到達すると、今度は
大容量のＯＮ−ＯＦＦ電磁弁から小容量の電空レギュレ
ータに切替え、この電空レギュレータをアナログ的に駆
動制御して内圧を設定圧力値となるようにコントロール
する。したがって、オーバーシュート，アンダーシュー
トなく高精度調整できる。空気消費量も小さくてすむ。
よって、高速昇圧と高精度内圧コントロールとの双方を
満足できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本自動調整装置は、図１，図２に示す如く、基本
的構成（１，１１等）が従来例（図５）と同じとされる
が、圧力調整手段（１５）をＯＮ−ＯＦＦ電磁弁１７と
電空レギュレータ１８とからなる新規な構造１６とし、
かつ圧力調整制御手段２０で両者１７，１８を切替コン
トロールして高速昇圧と高精度内圧コントロールとを達
成できるように形成されている。

【００１６】なお、従来例（図５）と共通する部分につ
いては同一の符号を付し、その説明を簡略または省略す
る。

【００１７】さて、圧力調整手段１６は、図１に示す如
く、高圧空気源５と内圧容器２Ｓ（詳しくは、給排気手
段１１）との間に配管８，９で並列接続された大容量の
ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁１７と小容量の電空レギュレータ１
８とから形成されている。この実施例では、配管８が１
Ｂであるのに対して配管９を１／２Ｂとしている。

【００１８】ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁１７は、ソレノイド１
７ＳＬを励磁（ＯＮ）してポートＰ１に切替えると高圧
空気を給排気手段１１に給気でき、ＯＦＦするとポート
Ｐ２でブロックする構成である。

【００１９】一方、電空レギュレータ１８は、図２に示
す制御信号ＣＯＮＴでレギュレータ１８ＲＧをコントロ
ールすることにより、通過空気量を微調整できる構成で
ある。この実施例では、０〜１０．０Ｖの制御信号ＣＯ
ＮＴにより、０〜１０Ｋｇ／ｃｍ² ｇの圧力調整ができ
る。

【００２０】ここに、圧力調整制御手段２０は、図２に
示す如く、演算，比較，実行指令等を司るＣＰＵ２１，
図３に示す調圧プログラムを含む各種プログラムや各種
固定データを格納するＲＯＭ２２，各種データを一時記
憶するＲＡＭ２３，入出力ポート２４・２５等を含み形
成されている。なお、２６は表示器で内圧Ｐｃの現在値
を読取ることができる。

【００２１】入力ポート２４には、圧力設定器３０（設
定圧力値Ｐｓ），切替圧力設定器３１（設定切替圧力値
Ｐα），圧力検出器７（検出圧力値Ｐｉ），昇降指令ス
イッチ６（上昇指令信号Ｕ，下降指令信号Ｄ）が接続さ
れている。一方、出力ポート２５には、ＯＮ−ＯＦＦ電
磁弁１７（ソレノイド１７ＳＬ），Ｄ／Ａ変換器１９を
介する電空レギュレータ１８，給排気手段１１（ソレノ
イド１１ＳＬｕｐ，１１ＳＬｄｎ）が接続されている。

【００２２】ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁１７は、昇圧信号Ｓｉ
でソレノイド１７ＳＬを励磁すると、ポジションＰ１に
切替えられる。電空レギュレータ１８は、制御デジタル
信号ＤＧをＤ／Ａ変換器１９でアナログ信号に変換した
上記制御信号ＣＯＮＴによって流量調整される。給排気
手段１１（１１ＳＬｕｐ，１１ＳＬｄｎ）については従
来例と同じである。

【００２３】なお、圧力検出器７は、０〜１０Ｋｇ／ｃ
ｍ² ｇで０〜１０Ｖ（あるいは４〜２０ｍＡ）の検出信
号（Ｐｉ）を出力する。圧力設定器３０は最小圧力〜１
０．０Ｋｇ／ｃｍ² ｇを設定するデジタルスイッチから
形成され、設定圧力値Ｐｓは最小電圧〜１０Ｖとして圧
力調整制御手段２０に入力される。

【００２４】また、切替圧力設定器３１は、デジタルス
イッチからなり、設定圧力値Ｐｓに対する比率（０．１
〜０．９）をセットするものとされている。すなわち、
この切替圧力値（Ｐα）を間接的にセットするものとさ
れている。但し、この切替圧力値Ｐαは上記ＲＯＭ２２
あるいはＲＡＭ２３に記憶させておくようにしても実施
できる。

【００２５】次に、本実施例の作用を図３，図４を用い
て説明する。まず、圧力設定器３０に図４に示す目標値
たる設定圧力値Ｐｓをセットする。続いて、切替圧力設
定器３１に設定切替圧力値Ｐαをセットする。この設定
切替圧力値Ｐαは、設定圧力値Ｐｓが高圧（低圧）とな
る程に大きく（小さく）することが望ましい。この例で
は、設定切替圧力値Ｐαを０．９にセットするものとす
る。

【００２６】昇降指令スイッチ６を操作して上昇指令信
号Ｕを出力する。すると、圧力調整制御手段２０は、図
３のＳＴ１０でＹＥＳ判断すると、昇圧信号Ｓｉと給気
信号Ｓｕｐを出力して、電磁弁１７のソレノイド１７Ｓ
Ｌと給排気手段（電磁弁）１１のソレノイド１１ＳＬｕ
ｐとを図４に示すようにＯＮする（ＳＴ１１，１２）。
ソレノイド１１ＳＬｄｎはＯＦＦである。

【００２７】したがって、大容量のＯＮ−ＯＦＦ電磁弁
１７は、図１に示す如くポジションＰ１に切替えられ、
かつ給排気手段（電磁弁）１１はポジションＰ１に切替
えられるから、高圧空気が空圧容器たるシリンダ室２Ｓ
内に給気される。つまり、内圧Ｐｃは図４に見られるよ
うに急昇圧される。

【００２８】かくして、圧力検出器７で検出したシリン
ダ室２Ｓ内の圧力Ｐｉが設定圧力値Ｐｓの９０％相当圧
（Ｐｓ×Ｐα）つまり（Ｐｓ×０．９）と等しくなる
（ＳＴ１３のＹＥＳ）と、圧力調整制御手段２０は昇圧
信号Ｓｉを遮断しソレノイド１７ＳＬをＯＦＦし、かつ
Ｄ／Ａ変換器１９を介してアナログの制御信号ＣＯＮＴ
を出力し電空レギュレータ１８（１８ＲＧ）をコントロ
ールする（ＳＴ１４）。設定圧力値Ｐｓを目標値，検出
信号Ｐｉをフィードバック信号として制御信号ＣＯＮＴ
のレベルが決められる。

【００２９】ここに、図４に示す如く、昇圧されクッシ
ョン装置１（３）が上昇されかつ上昇位置においてシリ
ンダ室２Ｓ内の圧力（クッション圧）Ｐｃは設定圧力値
Ｐｓに一定にコントロールされる。アナログ制御である
からオーバーシュート，アンダーシュートが微小で高精
度である。これは、下降指令信号Ｄが入力される迄、継
続してコントロールされる。

【００３０】その後、昇降指令スイッチ６から下降指令
信号Ｄが入力される（ＳＴ１５のＹＥＳ）と、圧力調整
制御手段２０は給気信号Ｓｕｐを遮断（ソレノイド１１
ＳＬｕｐがＯＦＦ）し、かつ排気信号ＳＬｄｎを出力
（ソレノイド１１ＳＬｄｎをＯＮ）する（ＳＴ１６，１
７）。この場合、制御信号ＣＯＮＴは出力されず、ま
た、ソレノイド１７ＳＬはＯＦＦのままである。したが
って、シリンダ室２Ｓ内の空気は、給排気手段（電磁
弁）１１のポジションＰ２を通して大気に急排気され、
クッション装置１（３）を急速に下降できる。

【００３１】しかして、この実施例によれば、圧力調整
手段１６を配管８，９で並列接続した大容量のＯＮ−Ｏ
ＦＦ電磁弁１７と小容量の電空レギュレータ１８とから
形成し、切替圧力値Ｐαによって両者１７，１８を切替
えて圧力調整する圧力調整制御手段２０を設けた構成で
あるから、空圧容器（２Ｓ）の内圧Ｐｃを急昇圧できる
とともに設定圧力値Ｐｓに高精度圧力調整できる。

【００３２】また、設定圧力値Ｐｓの一定圧力制御は、
小容量の電空レギュレータ１８でアナログコントロール
として行われるので、応答性が早くかつ空気消費（排
出）量も少なくてよい。

【００３３】さらに、切替圧力設定器３１で設定切替圧
力値Ｐαを任意に選択設定できるから、オーバーシュー
トなく高速で昇圧できる。

【００３４】なお、以上の実施例では、圧力調整制御手
段２０を、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等を含
むマイクロコンピュータから構成したが、その構成は上
記例示に限定されない。例えば、ロジック回路，シーケ
ンサ，アナログ回路等から構成しても実施できる。ま
た、圧力調整制御手段（２０）は切替動作等のみを行わ
せ、各信号発生，電空レギュレータ１８のコントロール
は別個のコントローラ等を用いて実施することもでき
る。

【００３５】また、切替圧力設定器３１は、圧力設定器
３０でセットした設定圧力値Ｐｓのパーセント（０．１
〜０．９）でセットするものとされていたが、例えば圧
力値を直接セットする等の方式としてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、圧力調整手段を大容量
のＯＮ−ＯＦＦ電磁弁と小容量の電空レギュレータとを
並列接続して形成し、設定圧力値以下の予め設定された
切替圧力値に到達するまでは該ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁を用
いて空圧容器内の圧力を急速に昇圧しかつ到達後は該電
空レギュレータを用いて高精度調圧するように両者を切
替えて自動調整する圧力調整制御手段を設けた構成であ
るから、空圧容器内の圧力を急昇圧できかつ設定圧力値
に高精度でコントロールできる。また、空気消費量も少
なくてよく取扱も簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す系統図である。

【図２】同じく、主に圧力調整制御手段を説明するため
のブロック図である。

【図３】同じく、動作を説明するためのフローチャート
である。

【図４】同じく、動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図５】従来例を示す系統図である。

【図６】同じく、主に圧力調整手段を説明するためのブ
ロック図である。

【図７】同じく、動作と問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ ダイクッション装置 ２ シリンダ ２Ｓ シリンダ室（空圧容器） ３ ピストン ５ 高圧空気源 ６ 昇降指令スイッチ ７ 圧力検出器 ８，９ 配管 １０ 自動圧力調整装置 １１ 給排気手段 １３ バッファタンク １５ 従来の圧力調整手段 １６ 圧力調整手段 １７ ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁 １８ 電空レギュレータ １９ 圧力調整手段 ２０ 圧力調整制御手段 ３０ 圧力設定器 ３１ 切替圧力設定器 Ｐｓ 設定圧力値 Ｐα 切替圧力値 Ｐｉ 検出圧力値 Ｐｃ 空圧容器内圧力値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設定圧力値と検出圧力値とを比較して高
   圧空気源と空圧容器との間に配設された圧力調整手段を
   コントロールしつつ空圧容器内圧力を設定圧力に調整す
   る構成の空圧容器内圧力の自動調整装置において、 前記圧力調整手段（１６）を大容量のＯＮ−ＯＦＦ電磁
   弁（１７）と小容量の電空レギュレータ（１８）とを並
   列接続して形成し、前記設定圧力値（Ｐｓ）以下の予め
   設定された切替圧力値（Ｐα）に到達するまでは該ＯＮ
   −ＯＦＦ電磁弁（１７）を用いて前記空圧容器内の圧力
   （Ｐｃ）を急速に昇圧し、かつ到達後は該電空レギュレ
   ータ（１８）を用いて高精度調圧するように両者（１
   ７，１８）を切替えて自動圧力調整する圧力調整制御手
   段を設けたことを特徴とする空圧容器内圧力の自動調整
   装置。