JPH06117419A - ニューマチック・アクチュエータを用いた作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 防爆エリアに設置する場合でも、応答性や精
度を悪くすることがなく、電気部品や電線を簡易な構成
で防爆構造とするようにした。 【構成】 アクチュエータ本体１に加圧流体の給排用の
配管２，３を取付けると共に、アクチュエータ本体１内
に電磁弁２５，３３やセンサ６等の電気部品を取付けて
ある。電気部品との信号の伝送あるいは通電を行うため
に電気部品とコントローラ８とに接続される電線７をア
クチュエータ本体１内及び供給用配管２内に配線してあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加圧流体の導入によ
り作動するニューマチック・アクチュエータを用いた作
業装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加圧流体を導入することにより作動する
ニューマチック・アクチュエータは、電動モータや液圧
シリンダを用いる装置に比べ、重量も軽く運動が滑らか
で位置決めが確実に行えるなど、従来のアクチュエータ
にない数多くの優れた特徴を有している。

【０００３】このような、ニューマチック・アクチュエ
ータを危険領域で使用する場合、図９に示すように、ア
クチュエータ本体１に加圧流体を給排するための配管１
００を長くして電磁弁１０１，センサ１０２及び電線１
０３を危険領域から遠ざけ非危険領域に設置するように
していた。１つのアクチュエータ本体１に対し２つの電
磁弁１０１を用い、一方の電磁弁１０１は加圧流体供給
源１０４に、他方の電磁弁１０１は排気ポート１０５に
夫々接続されている。電線１０３はコントローラ１０６
に接続され、コントローラ１０６により電磁弁１０１や
センサ１０２を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】耐圧・内圧防爆構造に
するには、電磁弁を耐圧構造のケース等で囲む必要もあ
った。あるいは、本質防爆構造にするには、電磁弁１０
１あるいは図示しないセンサ等の電気部品を防爆エリア
内に設けるために電磁弁１０１あるいは図示しないセン
サ等の電気部品へ供給する電流値を制限し、かつ防爆バ
リア第３種接地以上のアースが必要となる。防爆を考慮
する場合、従来のニューマチック・アクチュエータの構
造では、上述のように配管１００を長くしなければなら
ず、そのために電磁弁１０１が開閉し、その圧力がアク
チュエータ本体１に伝わるには多くの時間を要し、フィ
ードバックゲインを大きくすることができなかった。従
って、アクチュエータ本体の応答性も精度も悪くなる。
フィードバックゲインを大きくすると、その時間遅れの
為に振動が発生し、安定性も悪くなる。

【０００５】そこで、この発明は、防爆エリアに設置す
る場合でも、応答性や精度を悪くすることがなく、簡易
な構成で電気部品を防爆構造にすることが可能なニュー
マチック・アクチュエータを用いた作業装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明は、加圧流体の供給により作動するニュー
マチック・アクチュエータを用いた作業装置において、
アクチュエータ本体に加圧流体の給排用の配管を取付け
ると共に、アクチュエータ本体内に電磁弁やセンサ等の
電気部品を取付け、電気部品との信号の伝送あるいは通
電を行うために電気部品と電源とに接続される電線をア
クチュエータ本体内及び供給用配管内に配線したもので
ある。

【０００７】

【作用】この発明では、例えばアクチュエータ本体内に
電磁弁を設け、アクチュエータ本体内に圧縮空気を供給
すると、内圧防爆構造となる。したがって、特別に防爆
構造にするためのケースや管等は必要でなくなる。ま
た、配管が長くなっても電磁弁が内部に設置されている
ので応答性に優れ、精度も良いニューマチック・アクチ
ュエータとすることが可能である。

【０００８】

【実施例】以下に、この発明の好適な実施例を図面を参
照にして説明する。

【０００９】図１において、アクチュエータ本体１には
供給用配管２と排気用配管３とが接続してあり、これら
は加圧流体供給源４と排気ポート５とに夫々接続してあ
る。アクチュエータ本体１内にはセンサ６と電磁弁２
５，３３とが設けてあり、これらに接続される電線７は
アクチュエータ本体１内から供給用配管２内に配線され
ている。配管２内の電線７はコントローラ８に接続して
ある。配管２内から電線７を取り出す位置はアクチュエ
ータ本体１から離れた安全領域であって、その取り出し
位置で加圧流体が漏出しないように手当しておく。ま
た、アクチュエータ本体１及び供給用配管２の内部圧力
は外気圧よりも高く、仮りに漏出が生じ外気圧との差が
５mmHg以下になった場合には保護回路によりコントロー
ラ８からの電流の供給等を停止させるようにしておく。
このような保護回路を設けることにより内圧防爆構造と
なる。

【００１０】配管２，３として使用される材質は、硬い
鋼管でも良いし、柔らかいウレタン材料等のチューブで
も良い。

【００１１】アクチュエータ本体１は、図２に示すよう
に、両端開口を閉鎖部材１０，１１にて封止合着したゴ
ム状弾性体よりなる管状体１２を備えている。管状体１
２の閉鎖部材１０，１１への取付けは、かしめキャップ
１３，１４で図っている。管状体１２の外周には編組み
補強構造１５を設けてある。この編組み補強構造１５
は、管状体１２の内圧充填による最大膨径時においてい
わゆる静止角（５４°４４′）に至るような編組み構造
をしており、有機又は無機質高張力繊維類、例えば芳香
族ポリアミド繊維（ケブラー：商品名）や極細金属ワイ
ヤの如きフィラメントの撚り又は無撚りの束などが適合
する。管状体１２は、ゴム又はゴム状弾性材料がエアー
不透過性、可撓性の面で重宝に活用されるが、均等材
料、例えば各種のプラスチック材料で代替しても良い。

【００１２】閉鎖部材１０，１１はそれぞれ図３及び図
４に示す構造をしており、加圧流体供給源４より供給さ
れる加圧流体をフィッティング１６，孔１７を経てアク
チュエータ本体１の内部空洞１８に導く部材を導入側閉
鎖部材１０，内部空洞１８から孔１７，フィッティング
１６を経て加圧流体を外方に導く部材を排出側閉鎖部材
１１とする。図３に示したように導入側閉鎖部材１０
は、フィッティング１６及び供給用配管２を介して供給
源４に連結された閉鎖部材本体１９と、この本体１９
に、例えば螺着により一体に固着したハウジング２０を
有する。閉鎖部材本体１９は、本体の軸線に同心に平行
に延在する弁座部材２１と、この弁座部材を平行に貫通
すると共に、フィッティング１６の貫通孔に開口する導
入口を有する連通路としての孔１７とを有し、弁座部材
２１は端部に弁座２１ａを有する。弁座２１ａに対向し
て球状の弁体２２を配置する。なお弁座２１ａは弁体２
２に実質的に線接触するよう円錐状表面を有するのが良
い。ハウジング２０は、閉鎖部材本体１９に離間した側
で、弁体２２を介して連通路としての孔１７に連通しハ
ウジング２０の半径方向に貫通して加圧流体を内部空洞
１８に導く排出口２３を有すると共に、弁座２１ａの軸
線方向に偏移可能であって、弁体２２を弁座方向に押圧
する絞り調整部材２４を内蔵する。絞り調整部材２４は
磁性材料で形成し、好適には絞り調整部材２４とハウジ
ング２０との間に、例えばウレタンフォームのような低
弾性のシートを配設し、絞り調整部材２４及び弁体２２
の自励振動を阻止するようにする。また弁体２２は鋼球
を用いても良いが、プラスチック、好適にはアセタール
樹脂よりなる弁体を用い、一方弁座２１ａは弁体２２と
の接触を考慮したならば、アルミナ質または炭化ケイ素
質のセラミックで形成するのが耐摩耗の点からも有利で
ある。

【００１３】弁座部材２１の周囲に電磁石２５を配設す
る。なお電磁石２５は、ハウジング２０の内周面に固着
した遮蔽板２６に保持固着する。絞り調整部材２４に対
向する遮蔽板２６の部分を開口し、電磁石２５に作用す
る電気信号に対応して絞り調整部材２４を弁座２１ａ方
向に偏移させるようにする。

【００１４】排出側閉鎖部材１１は、図４に示したよう
に閉鎖部材本体２７と、この本体２７に、例えば螺着に
より一体に固着したハウジング２８とを備える。ハウジ
ング２８は本体２７の軸線に同心に平行に延在する弁座
部材２９と、この弁座部材２９を平行に貫通すると共
に、管状体１２の内部空洞１８に開口する導入口を有す
る連通路としての孔１７とを有し、弁座部材２９は端部
に弁座２９ａを有する。この弁座２９ａに対向して球状
の弁体３０を配設する。弁座２９ａは、導入側閉鎖部材
１０の弁座２１ａと同様に弁体３０と実質的に線接触す
るよう円錐状表面を有するのが良い。閉鎖部材本体２７
は、弁体３０を介して連通路としての孔１７に連通し本
体２７の半径方向に貫通して加圧流体をアクチュエータ
本体１の外方に排出する排出口３１を有すると共に、弁
座２９ａの軸線方向に偏移可能であって弁体３０を弁座
２９ａの方向に押圧する絞り調整部材３２を内蔵する。
なお絞り調整部材３２は磁性材料で形成するのは勿論、
弁体３０、弁座２９ａも導入側閉鎖部材１０のものと等
しいか、あるいは同等の材料で形成する。

【００１５】弁座部材２９の周囲に電磁石３３を配設す
る。この電磁石３３は本体２７の内周面に固着した遮蔽
板３４に保持固着する。絞り調整部材３２に対向する遮
蔽板３４の部分を開口し、電磁石３３に作用する電気信
号に対応して絞り調整部材３２を弁座方向に偏移させる
ようにする。

【００１６】図５に示す導入側閉鎖部材１０は、電磁石
２５及びこの電磁石２５を保持しハウジング２０に固着
する遮蔽板２６を球状の弁体２２を介して同心に配置す
る。そして絞り調整部材２４は、一端に磁性材料よりな
り電磁石２５の磁力が作用する吸着部分２４ａを有し、
他端には弁体２２に係合し吸着部分２４ａの偏移に関連
して弁体２２を弁座方向に押圧する係合部分２４ｂを有
し、遮蔽板２６に摺動自在に装着されている。また、本
実施例においても、ハウジング２０及び閉鎖部材本体１
９、ハウジング２０及び遮蔽部材２６はそれぞれ互いに
螺着し一体に構成したが、接着剤を用いることも可能で
あり、ハウジング２０及び閉鎖部材本体１９は分割せず
に一体に構成しても良い。なお符号３５は本体１９及び
ハウジング２０をシールする弾性リングである。

【００１７】図６に排出側閉鎖部材１１の変形例を示
す。導入側閉鎖部材１０と同様にハウジング２８に形成
した弁座２９ａに弁体３０を介して離間して対向して電
磁石３３及び電磁石３３を保持しハウジング２８に固着
する遮蔽板３４を閉鎖部材本体２７に同心に配置する。
絞り調整部材３２は、一端に吸着部分３２ａを、他端に
弁体３０に係合する係合部分３２ｂをそれぞれ有し、遮
蔽板３４に摺動自在に装着されている。本実施例では、
管状体１２の内部空洞１８に開口する導入孔を有する連
通路としての孔１７を、ハウジング２８の半径方向に貫
通して設け（図７参照）、弁座２９ａ及び弁体３０を経
て弁座部材２９，ハウジング２８，遮蔽板３４により画
成された空間内に流入した加圧流体をアクチュエータ本
体１の外方に導く排出口３１をハウジング２８の軸線方
向に設ける（図８参照）。

【００１８】このように構成した閉鎖部材１０，１１に
よりニューマチック・アクチュエータ内の加圧流体の圧
力は、それぞれの電磁石に作用する電流の大きさに対応
して調整できる。本実施例では、弁座，弁体，及び電磁
石を直線状に配置したので、閉鎖部材の半径方向の寸法
を小さくすることができ、しかもニューマチック・アク
チュエータ内部空洞に各ハウジングが突出する構成であ
るので、所要の膨径に要する加圧流体量が少なくて良
い。

【００１９】上述した図２ないし図８に示すいずれの電
磁弁２５，３３も電線７を接続してあり、電線７はアク
チュエータ本体１内を通り、供給用配管２内を通ってコ
ントローラ８に接続してある。図２ないし図８にはセン
サ６を図示していないが、アクチュエータ本体１内の適
宜個所に圧力センサや管状体１２の収縮長さを検知する
変位センサ等のセンサ６を設けることができる。さらに
は他の電気部品を設けることも可能である。

【００２０】電磁弁２５，３３やセンサ６等の電気部品
をアクチュエータ本体１内に取付けてあるため、内圧防
爆構造となる。すなわち、アクチュエータ本体１内は常
に加圧流体が充填された状態にあり（管状体１２の膨張
時のみならず縮小時でもアクチュエータ本体１内には加
圧流体が残存する）、加圧流体の存在によりアクチュエ
ータ本体１内は外気圧よりも高圧に保持されているた
め、高圧内の電気部品は内圧防爆構造となる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アクチュエータ本体内に電磁弁やセンサ等の電気部
品を取付け、電気部品との信号の伝送あるいは通電を行
うために電気部品とコントローラとに接続される電線を
アクチュエータ本体内及び供給用配管内に配線したの
で、防爆構造となる。従って、防爆構造にするために特
別なケースや管等を設ける必要は全くなくなる。また、
アクチュエータ本体内に電気部品が取付けてあるので、
応答性や精度を悪化させることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の全体概略図。

【図２】アクチュエータ本体の断面図。

【図３】供給側の閉鎖部材の断面図。

【図４】排出側の閉鎖部材の断面図。

【図５】供給側の閉鎖部材の他の例を示す断面図。

【図６】排出側の閉鎖部材の他の例を示す断面図。

【図７】図６Ａ−Ａ線断面図。

【図８】図７Ｂ−Ｂ線断面図。

【図９】従来の防爆エリアに設ける場合の全体の概略
図。

【符号の説明】

１ アクチュエータ本体 ２ 供給用配管 ３ 排出用配管 ４ 加圧流体供給源 ５ 排出ポート ６ センサ ７ 電線 ８ コントローラ １０，１１ 閉鎖部材 １２ 管状体 ２５，３３ 電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧流体の供給により作動するニューマ
   チック・アクチュエータを用いた作業装置において、 アクチュエータ本体に加圧流体の給排用の配管を取付け
   ると共に、 アクチュエータ本体内に電磁弁やセンサ等の電気部品を
   取付け、 電気部品との信号の伝送あるいは通電を行うために電気
   部品とコントローラとに接続される電線をアクチュエー
   タ本体内及び供給用配管内に配線したことを特徴とする
   ニューマチック・アクチュエータを用いた作業装置。