JPH0619679B2

JPH0619679B2 - 圧力制御方法

Info

Publication number: JPH0619679B2
Application number: JP61283650A
Authority: JP
Inventors: 日良与志井口
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS63136114A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、大容量の空気タンクの圧力を短時間に高精
度で調整することができる圧力制御方法に関する。

従来技術およびその問題点従来、圧力制御方法としては、つぎのようないくつかの
方法があった。

従来例１（第７図参照）一般に大容量の空気タンク(71)の圧力を短時間に昇圧ま
たは降圧させるには、大型減圧弁(72)へのパイロット圧
として、小型減圧弁(73)の二次圧を制御する方法が採用
されていた。

しかしこの方法では、作動中に空気圧が変動するような
場合、例えばプレスにおけるスライドバランスシリンダ
用の空気タンクの場合には（後述する第６図参照）、圧
力上昇の度に空気タンク(71)の空気が減圧弁から放出さ
れてしまう。

そこでこの点を克服するために、第８図（従来例２）に
示すような特殊な構造を有する装置が案出された。

従来例２（第８図参照）この装置では、第８図(a) に示すように、メインレギュ
レータ(81)と空気タンク(82)の間に逆止弁(83)と三方マ
スタ弁(84)が設けられ、パイロットレギュレータ(85)の
二次圧の分岐ラインが三方マスタ弁(84)のパイロットポ
ート(88)に接続され、同ラインにバランス弁(86)が設け
られている。

まず空気タンク(82)の圧力を上昇させるには、第８図
(b) に示すように、パイロットレギュレータ(85)の二次
圧（パイロット圧）を圧力計(87)を見ながら所定の指令
値に設定する。メインレギュレータ(81)への二次圧によ
って同レギュレータ(81)が開かれ、空気供給源からの高
圧空気が逆止弁(83)を経て三方マスタ弁(84)に導かれ
る。パイロットレギュレータ(85)の二次圧の一部は、分
岐ラインによってバランス弁(86)を経て三方マスタ弁(8
4)のパイロットポート(88)に導かれ、三方マスタ弁(84)
を作動させて、メインレギュレータ(81)からの高圧空気
を空気タンク(82)に供給させる。

逆に、空気タンク(82)の圧力を降下させるには、第８図
(c) に示すように、パイロットレギュレータ(85)の二次
圧を圧力計(87)を見ながら所定の指令値まで下げる。バ
ランス弁(86)が切換って三方マスタ弁(84)への二次圧が
系外へ放出され、その結果三方マスタ弁(84)が作動し
て、空気タンク(82)の空気が三方マスタ弁(84)から系外
へ放出される。これと同時に空気タンク(82)の空気がリ
ードポート(89)からバランス弁(86)のダイヤフラムの上
側区画室(86a) へ徐々に放出される。

この区画室(86a) の圧力が下側区画室(86b) に導入され
るパイロットレギュレータ(85)の二次圧と等しくなる
と、バランス弁(86)は再び切換って元に戻り、三方マス
タ弁(84)が作動して、空気タンク(82)の圧力が新たに設
定されたメインレギュレータ(81)の指令値になる。この
状態は第８図(a) に示すバランス状態である。

上記構成の装置を用いてプレスを運転する場合、第８図
(a) に示すように、三方マスタ弁(84)は運転中常にメイ
ンレギュレータ(81)と空気タンク(82)を連通した状態を
保つ。したがって空気タンク(82)の空気は三方マスタ弁
(84)から系外へ放出されることがない。またクッション
時に空気タンク(82)の圧力が上昇した場合でも、逆止弁
(83)によって逆流が阻止され、圧力が保持される。

なお、バランス弁(86)に隣接する逆止弁(75)はバランス
弁(86)のダイヤフラムの上側区画室(86a) の空気が、バ
ランス弁(86)の切換え時に放出するのを防ぐ役目を果た
す。またメインレギュレータ(81)へのライン上の逆止弁
(76)は同じく上側区画室(86a) の空気がメインレギュレ
ータ(81)へ流れるのを防ぐ役目を果たす。

従来例３（第９図参照）第９図に示す装置では、可変抵抗器やディジタルスイッ
チで構成された空気圧設定器(91)が制御回路(92)に接続
されている。制御回路(92)によって空気圧設定器(91)か
ら来る信号と、空気タンク(98)から来るフィードバック
信号とが比較される。フィードバック信号は空気タンク
(98)の空気圧／電流変換器(95)によって電気信号に変換
されたものである。空気圧設定器(91)の設定指令値が空
気タンク(98)の圧力より高い場合には、給気用電磁弁(9
3)が開に励磁され、空気供給源から高圧空気が逆止弁(9
7)および流量調整弁(96)を介して空気タンク(98)に供給
される。逆止弁(97)は、空気タンク(98)の圧力が空気供
給源の圧力より高い場合に、空気の逆流を防止する役目
を果たす。逆に空気圧設定指令値が空気タンク(98)の圧
力より低い場合には、排気用電磁弁(94)が開に励磁さ
れ、空気タンク(98)の空気が流量調整弁(96)を介して系
外に放出される。空気圧設定指令値と空気タンク(98)の
圧力が等しい場合には、給気用電磁弁(93)と排気用電磁
弁(94)はいずれも閉じられ（無励磁）、給気および排気
がともに遮断される。

上記構成の場合、つぎのような問題があった。

a)空気圧設定指令値信号およびフィードバック信号はい
ずれも電気信号であるため、電線の断線や接続不良が生
じた場合には、あたかも空気圧設定指令値と実際の空気
タンク(98)の圧力とに差圧が生じたような状態になる。
そのため給気用および排気用電磁弁(93)(94)が開に励磁
され、誤動作の原因となる。

b)上記誤動作を防止するには、制御回路(92)内に電線の
断線監視回路や異常値監視回路を追加する必要がある
が、この場合制御回路(92)が複雑となり、コスト高をま
ねく。

c)最近の制御技術では、アナログ信号をディジタル信号
に変換してから演算処理をし、制御動作を行なわせてい
るが、この場合、アナログ／ディジタル変換時間および
演算処理時間の制約があるため、制御回路(92)が追従で
きるように、流量調整弁(96)によって空気タンク(98)の
給気および排気速度を制限する必要がある。

d)プレス運転時のように（後述する第４図および第６図
参照）、空気タンク(98)の圧力が常に変動している場
合、制御回路(92)に何らかのインターロックを設けない
限り給気および排気が繰返し生じるため、この装置は使
用できない。またプレス運転中の空気消費による空気圧
低下分を空気タンク(98)に充圧する必要がある。そのた
め空気タンク(98)の空気圧低下時には、第４図における
プレスのスライドが上死点付近でのみ給気可能となる必
要があるが、この場合制御回路(92)におけるインターロ
ック回路がはなはだ複雑なものとなる。

問題点の解決手段この発明は、上記諸問題をことごとく解決することを目
的とする。

この発明による圧力制御方法は、基準空気圧発生体と被
空気圧制御体の間に昇圧指令用差圧検出器と降圧指令用
差圧検出器を設け、空気供給源と被空気圧制御体の間に
被空気圧制御体昇圧操作用の空気供給制御弁を設け、被
空気圧制御体に被空気圧制御体降圧操作用の空気放出制
御弁を設け、基準空気圧発生体の空気圧の方が被空気圧
制御体の空気圧よりも高い場合には、昇圧指令用差圧検
出器からの信号によって空気供給制御弁を作動させて空
気供給源から被空気圧制御体へ高圧空気を供給し、基準
空気圧発生体の空気圧の方が被空気圧制御体の空気圧よ
りも低い場合には、降圧指令用差圧検出器からの信号に
よって空気放出制御弁を作動させて被空気圧制御体の空
気を放出することにより、基準空気圧発生体の空気圧に
即応して被空気圧制御体の空気圧を調整し、降圧指令用
差圧検出器と直列に降圧調整禁止インターロック信号ス
イッチを設け、被空気圧制御体に接続された空気圧作動
機器の運転中は同スイッチをオフとすることによって、
降圧指令用差圧検出器がオンでも空気放出制御弁を空気
が放出するように作動させないことを特徴とする圧力制
御方法である。

好ましい実施モードにおいては、差圧検出器としては差
圧スイッチが用いられ、空気供給および空気放出制御弁
としては電磁弁が用いられ、被空気圧制御体としては空
気タンクが用いられる。

作用上記の構成において、基準空気圧発生体と被空気圧制御
体の間に差圧スイッチなどの差圧検出器を設けて、空気
圧力差を接点信号によって直接検出し、空気供給源と被
空気圧制御体の間に空気供給源から被空気圧制御体への
給気を目的とした電気的空気供給制御弁と、被空気圧制
御体に同制御体からの排気を目的とした電気的空気放出
制御弁とをそれぞれ設け、基準空気圧と被空気圧制御体
の間に空気圧力差が存在する場合には、電気的空気供給
制御弁または電気的空気放出制御弁を作動させることに
よって、被空気圧制御体の空気圧を基準空気圧に調整さ
せている。この発明による圧力制御方法はこのような構
成であるため、被空気圧制御体の調圧が安定した動作で
短時間でかつ高精度に行なわれる。

実施例この発明の一実施例として圧力制御装置を第１図に示
し、その作動を第２〜６図によって詳細に説明する。

第１図において、(1) は基準空気圧発生体で、空気タン
ク(6) の空気圧設定の指令値を減圧弁などで設定するも
のである。(2) は昇圧指令用差圧スイッチで、その高圧
(H) 側が１次側空気圧Ｐ１側すなわち基準空気圧発生体
(1) 側に、低圧(L) 側が２次側空気圧Ｐ２側すなわち空
気タンク(6) 側にそれぞれ接続されており、空気圧がＰ
１＞Ｐ２である場合に差圧スイッチ(2) の接点がオンと
なる。(3) は降圧指令用差圧スイッチで、前記差圧スイ
ッチ(2) とは逆に、Ｌ側が１次側空気圧Ｐ１側すなわち
基準空気圧発生体(1) 側に、Ｈ側が２次側空気圧Ｐ２側
すなわち空気タンク(6) 側にそれぞれ接続されており、
空気圧がＰ１＜Ｐ２である場合に差圧スイッチ(3) の接
点がオンとなる。これら差圧スイッチ(2)(3)は各々制御
回路(7) に接続されている。(4) は昇圧操作用電磁弁
で、空気圧がＰ１＞Ｐ２である場合に制御回路(7) によ
って開に励磁され、空気供給源からの高圧空気が同弁
(4) を経て空気タンク(6) に供給される。(5) は降圧操
作用電磁弁で、空気圧がＰ１＜Ｐ２である場合に制御回
路(7) によって開に励磁され、空気タンク(6) の空気が
同弁(5) を経て系外に放出される。(7) は制御回路で、
その一例が後述する第５図に示してある。(8) は空気タ
ンク(6) に接続される空気圧作動機器で、一例としてプ
レスのスライドバランスシリンダが挙げられる（後述す
る第６図参照）。第１図は１次側空気圧Ｐ１と２次側空
気圧Ｐ２が等圧で平衡している状態を示す。

第３図は、第１図における降圧指令用差圧スイッチ(3)
を例として、差圧スイッチの一般的な構造およびその作
動を示すものである。同図において、Ｌ側空気室(22)に
はＬ側空気入口(21)から１次側空気圧Ｐ１が供給されて
おり、Ｈ側空気室(24)にはＨ側空気入口(23)から２次側
空気圧Ｐ２が供給されている。Ｌ側空気室(22)とＨ側空
気室(24)とはダイヤフラム(25)によって仕切られてい
る。ダイヤフラム(25)のＬ側空気室(22)側にはバネ(26)
の圧縮量によって定まる荷重が加えられている。バネ(2
6)の圧縮量は検出差圧調整ネジ(27)によって調整され
る。またマイクロスイッチ(29)の作動は、ダイヤフラム
(25)の動きと連動して作動するマイクロスイッチ押棒(2
8)によって制御されるようになっている。したがって１
次側空気圧Ｐ１≧２次側空気圧Ｐ２の場合には降圧指令
用差圧スイッチ(3) は第３図(a) の状態にあり、マイク
ロスイッチ(29)の接点はオフとなっている。

次に１次側空気圧Ｐ１と２次側空気圧Ｐ２がＰ１＜Ｐ２
の関係になれば、同差圧スイッチ(3) は第３図(b) の状
態になり、マイクロスイッチ押棒(28)によってマイクロ
スイッチ(29)の接点はオンとなる。第３図(C) はこれら
１次側空気圧Ｐ１、２次側空気圧Ｐ２とマイクロスイッ
チ(29)の接点の関係を示す。同図において、ΔＰ１は検
出差圧調整ネジ(27)によって調整可能な不感帯圧力範囲
を示す。またＰdif はマイクロスイッチ接点のオン時お
よびオフ時におけるヒステリシスによって発生する差圧
を示す。

他方、昇圧指令用差圧スイッチ(2) では、１次側空気圧
Ｐ１がＨ側空気室(24)に、２次側空気圧Ｐ２がＬ側空気
室(22)にそれぞれ接続されているため、降圧指令用差圧
スイッチ(3) とは逆の動作、すなわち１次側空気圧Ｐ１
＞２次側空気圧Ｐ２の場合にマイクロスイッチ(29)の接
点がオンとなる。

次に第２〜６図に基いて上記構成の圧力制御装置の作動
を説明する。第４図において、ａ点から基準空気圧を増
加して行くと、１次側空気圧Ｐ１が２次側空気圧Ｐ２よ
りもΔＰ３の圧力分増加したｂ点において、昇圧指令用
差圧スイッチ(2) の接点がオンとなる。そして第５図に
おいて調圧インターロック信号スイッチＳＷ１がオンで
あれば、昇圧操作用電磁弁(4) が開に励磁されるため、
第２図(a) のように、空気供給源からの高圧空気が空気
タンク(6) に供給される。この結果２次側空気圧Ｐ２が
上昇し、第４図において差圧がΔＰ４になったｃ点にて
昇圧指令用差圧スイッチ(2) の接点がオフとなると同時
に、昇圧操作用電磁弁(4) が無励磁すなわち閉となる。
こうして２次側空気圧Ｐ２が整定される。

その後、ｄ点において、第６図に示すプレスの運転を行
なうと、スライド(61)が上死点から下降するにつれてス
ライドバランスピストン(62)も下降し、スライドバラン
スシリンダ(63)内の空気が圧縮されて、２次側空気圧Ｐ
２が上昇し、ｅ点にて降圧指令用差圧スイッチ(3) の接
点がオンとなる。その後スライド(61)が下死点から上昇
して行き、ｆ点で降圧指令用差圧スイッチ(3) の接点は
オフとなる。このようにプレス運転中は２次側空気圧Ｐ
２がｃ点での整定圧よりも上昇する。このためプレスの
運転前にｄ点にて、第５図における降圧調整禁止インタ
ーロック信号スイッチＳＷ２をオフにし、これによって
ｅ−ｆ間にて降圧指令用差圧スイッチ(3) の接点がオン
になっても降圧操作用電磁弁(5) を開に励磁させないよ
うにし、空気タンク(6) の空気が系外に放出するのを防
止する。

なお、プレス運転中に２次側空気圧Ｐ２が空気洩れによ
って低下し、ｇ点にて昇圧指令用差圧スイッチ(2) の接
点がオンになれば、昇圧操作用電磁弁(4) が開に励磁さ
れ、ｈ点での同差圧スイッチ(2) の接点がオフとなるま
で昇圧操作が自動的に行なわれる。そのため空気タンク
(6) 内の圧力は常に一定の範囲に自動調整される。また
プレスを停止させて上型(64)ないし下型(65)の交換を行
なう際に、空気タンク(6) の圧力の降圧調整を行なう必
要が生じた場合には、スライド(61)が上死点にある状態
でｉ点にて降圧調整禁止インターロック信号スイッチＳ
Ｗ２をオンにした後、ｊ点にて基準空気圧を低下させる
と、１次側空気圧Ｐ１が２次側空気圧Ｐ２よりもΔＰ１
の圧力分減少したｋ点にて降圧指令用差圧スイッチ(3)
の接点がオンとなると同時に、降圧操作用電磁弁(5) が
開に励磁され、空気タンク(6) 内の空気が系外へ放出さ
れる。これにより２次側空気圧Ｐ２が低下し、第４図に
おいて差圧がΔＰ２になったｍ点にて降圧指令用差圧ス
イッチ(3) の接点がオフになると同時に、降圧操作用電
磁弁(5) が無励磁すなわち閉となる。こうして２次側空
気圧Ｐ２が整定される。

以上説明した実施例によると、前記従来例による方法に
比べて、次のような数多くの利点がある。

1)２次側空気圧の調整を高精度に行なえる。

差圧スイッチとして一般に市販されているものは１次側
空気圧と２次側空気圧の差＝±０．０５〜０．１kg／cm
²程度の検出精度をもつため、この発明でも設定誤差＝
±０．１kg／cm²程度以下の高精度を得ることができ
る。

他方、従来例２では、メインレギュレータ(81)は通過流
量の大きい減圧弁で構成されているため、設定誤差を±
０．２〜０．３kg／cm²程度以下にするのが困難であ
る。また従来例２では空気通路に逆止弁(83)(75)(56)が
挿入されているため、逆止弁の開弁と閉弁によって差圧
が影響され、設定誤差がさらに増加することがある。

2)高速での昇圧ないし降圧動作を安定して行なわせるこ
とができる。

従来例１の大型減圧弁(72)や従来例２のメインレギュレ
ータ(81)を構成する通過流量の大きい減圧弁の場合、１
次側空気圧と２次側空気圧の差が大きい間は空気通路面
積は大きいが、この差が小さくなると空気通路面積が小
さくなるため、２次側空気圧が目標値に整定するまでに
長時間を要する。また減圧弁では１次側空気圧と２次側
空気圧の差によって通過流量が制御されるため、圧力差
や流量の変化によって減圧弁の内部機構に振動が生じや
すく、高流速で大流量の場合特にこの傾向が大きい。

これに対し、この発明では電磁弁が差圧スイッチによっ
て開閉制御されるため、２次側空気圧が目標値に達する
まで同一の空気通路面積が確保される。そのため２次空
気圧を短時間で目標値に整定できる。また減圧弁のよう
な振動の問題がないため、昇圧ないし降圧動作を安定し
て行なわせることができる。

さらに、より短時間でかつ一層高精度で調圧を行ないた
い場合は、第１図における２つの差圧スイッチ(2)(3)の
各差圧検出幅をいくぶん大きく設定し、２つの電磁弁
(4)(5)を急速粗調圧の目的で空気通過面積の大きい電磁
弁とし、さらに昇圧指令用差圧スイッチ(2) を並列に差
圧検出幅の同差圧スイッチ(2) より小さく設定した差圧
スイッチを、同様に降圧指令用差圧スイッチ(3) に並列
に差圧検出幅を同差圧スイッチ(3) より小さく設定した
差圧スイッチをそれぞれ追加する。そして昇圧時には、
差圧スイッチ(2) とその追加差圧スイッチとの接点がと
もにオンである場合は、昇圧操作用電磁弁(4) を連続的
に開に励磁して急速に昇圧を行なわせ、差圧スイッチ
(2) の接点がオフであってその追加差圧スイッチの接点
のみがオンである場合は、追加差圧スイッチの接点がオ
フとなるまで前記電磁弁(4) を間歇的に開に励磁（すな
わち短時間励磁後に一定時間無励磁、ついでさらに短時
間励磁後に一定時間無励磁）する。また降圧時機には、
差圧スイッチ(3) とその追加差圧スイッチとの接点状態
によって、降圧操作用電磁弁(5) を上記と同様に制御す
る。

3)高信頼性の装置を安価に提供できる。

従来例２では装置が特別な構造をなし複雑であり、また
従来例３では制御回路が複雑である。

これに対し、この発明では目的に適した電磁弁と差圧ス
イッチを選択することによって信頼性の高い圧力制御装
置を提供することができる。

4)圧力調整は差圧スイッチの接点のオン・オフによって
行なっている。そのため差圧スイッチからの電線が断線
しても装置は異常なく作動し、従来例３のように誤動作
が生じないため特別な安全対策を施す必要もない。

発明の効果この発明の圧力制御方法によれば、大容量の空気タンク
の調圧を短時間に高精度で行なうことができ、空気圧作
動機器の運転時に空気タンクの圧力が変動する場合で
も、不必要な給気や排気を生じることなく、かつ空気消
費による圧力低下が発生した場合でも自動的に規定圧ま
で充気できる。また装置の構成が簡単であるため、信頼
性が高くかつ装置を安価に製作することができる。

さらに、降圧指令用差圧検出器と直列に降圧調整禁止イ
ンターロック信号スイッチを設け、被空気圧制御体に接
続された空気圧作動機器の運転中は同スイッチをオフと
するので、降圧指令用差圧検出器がオンでも空気放出制
御弁を開かせず、被空気圧制御体すなわち空気タンクの
空気が系外に放出されるのを防止することができる。こ
の密閉空気により空気圧作動機器において、上下動する
上型の重量と釣り合うように空気圧を設定し、該上型を
駆動するクランクに掛かる負荷を小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図(a)(b)はこの発明の実施例を示すフ
ローシート、第３図(a)(b)は差圧スイッチの構造を示す
断面図、第３図(c) は差圧スイッチにおける時間と圧力
との関係を示すグラフ、第４図はこの発明の方法におけ
る時間と圧力の関係を示すグラフ、第５図はインターロ
ック信号スイッチと電磁弁の関係を示す回路図、第６図
はプレスの断面図、第７図は従来例１を示すフローシー
ト、第８図(a)(b)(c) は従来例２を示すフローシート、
第９図は従来例３を示すフローシートである。 (1) ……基準空気圧発生体、(2) ……昇圧指令用差圧ス
イッチ、(3) ……降圧指令用差圧スイッチ、(4) ……昇
圧操作用電磁弁、(5) ……降圧操作用電磁弁、(6) ……
空気タンク、(7) ……制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準空気圧発生体と被空気圧制御体の間に
昇圧指令用差圧検出器と降圧指令用差圧検出器を設け、
空気供給源と被空気圧制御体の間に被空気圧制御体昇圧
操作用の空気供給制御弁を設け、被空気圧制御体に被空
気圧制御体降圧操作用の空気放出制御弁を設け、基準空
気圧発生体の空気圧の方が被空気圧制御体の空気圧より
も高い場合には、昇圧指令用差圧検出器からの信号によ
って空気供給制御弁を作動させて空気供給源から被空気
圧制御体へ高圧空気を供給し、基準空気圧発生体の空気
圧の方が被空気圧制御体の空気圧よりも低い場合には、
降圧指令用差圧検出器からの信号によって空気放出制御
弁を作動させて被空気圧制御体の空気を放出することに
より、基準空気圧発生体の空気圧に即応して被空気圧制
御体の空気圧を調整し、降圧指令用差圧検出器と直列に
降圧調整禁止インターロック信号スイッチを設け、被空
気圧制御体に接続された空気圧作動機器の運転中は同ス
イッチをオフとすることによって、降圧指令用差圧検出
器がオンでも空気放出制御弁を空気が放出するように作
動させないことを特徴とする圧力制御方法。
【請求項２】電源スイッチとしての調圧インターロック
信号スイッチを設ける特許請求の範囲第１項記載の方
法。