JPH0750418B2 - 空気圧レギユレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気圧機器に供給される空気圧を調整する空
気圧レギュレータに係り、特に２ポート電磁弁を利用し
て供給空気圧調整を可能にした空気圧レギュレータに関
する。

〔従来の技術〕

従来、空気圧機器に一定圧力の空気を供給するための空
気圧レギュレータとしては、第３図に示す方式のものが
知られている。これは昭和60年５月28日に「昭和60年春
季油圧講演会」で発表されたものである。

第３図において、１は空気圧レギュレータを構成するメ
インバルブで、このメインバルブ１の供給ポート1aは第
１の２ポート電磁弁２を介して空気圧源３に接続され、
そしてメインバルブ１の吐出ポート1bは絞り４を介して
図示しない空気圧機器（アクチュエータなど）に接続さ
れるようになっていると共に、メインバルブの開閉等に
よる圧力変動を吸収するサージタンク５が接続されてい
る。また、メインバルブ１の排気ポート1cには第２の２
ポート電磁弁６が接続されている。７は上記メインバル
ブ１の吐出圧力を検出する圧力センサで、この圧力セン
サ７により検知された吐出圧力はアナログ信号に変換さ
れ、さらにA/D変換器８によりディジタル量に変換され
てマイクロコンピュータ９に伝送されるようになってい
る。

マイクロコンピュータ９は予め設定された目標の圧力
と、圧力センサ７で検知された現在の吐出圧力とを比較
し、その差に応じたパルス幅の信号を出力し、これによ
り上記第１又は第２の２ポート電磁弁２又は６を駆動し
て、吐出圧力を設定値に制御する。即ち、現在の吐出圧
力がマイクロコンピュータ９に設定された目標圧力より
低い場合には、目標値との差に比例したパルス幅の信号
を第１の２ポート電磁弁２に出力し、これを開動作させ
る。次に、該電磁弁２を閉じて、一定時間後の吐出圧力
をマイクロコンピュータ９にて比例する。従って、吐出
圧力が目標圧力に近づくに伴い、電磁弁２の開パルス幅
が狭くなる。又、電磁弁２の動作の結果、吐出圧力が目
標値よりも高くなると、今度は第２のポート電磁弁６が
上記と同様の動作をして余分な供給空気を排出し、目標
圧力に近づくように制御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の空気圧レギュレータでは、供給，排
気用の２ポート電磁弁によりダイレクトに圧力制御する
ものであるため、２ポート電磁弁2,6には、アクチュエ
ータへの供給流量に見合った大きさのものが必要となる
と共に、大流量の場合には電磁弁に大形のものが必要に
なり、耐久性に問題が生じる。

又、電磁弁の開閉による圧力変動をサージタンク５で吸
収するようにしているが、脈動が生じ易く、これを生じ
にくくするには大きな容量のサージタンクが必要にな
り、そして大きな容量のサージタンクを用いると、応答
遅れが生じる問題がある。さらに又、吐出圧力が目標圧
力より高くなると、２ポート電磁弁６により供給空気を
排出するため、この２ポート電磁弁６にはリリーフ能力
をもった大きな容量のものが必要になると共に、空気消
費量も大きい問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、供給，排気用２ポート電磁弁の小形，小容量化を可
能にすると共に、微小圧力変動をなくし、かつ応答遅れ
を小さくした空気圧レギュレータを提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る空気圧レギュレータは、供給空気圧制御の
ための給気及び排気弁機構を有するメインバルブと、こ
のメインバルブの給気及び排気弁機構を操作するパイロ
ット弁機構と、上記メインバルブからの吐出圧力を検知
する圧力センサと、この圧力センサからの検知信号と設
定値との偏差に応じたパルス信号を送出する制御手段
と、この制御手段からの信号により開閉動作されると共
に上記パイロット弁機構に加わるパイロット圧給気及び
排気制御を行なう２ポート電磁弁とから構成したもので
ある。

〔発明の作用〕

本発明においては、制御手段から送出されるパルス信号
が給気又は排気用２ポート電磁弁に印加されることによ
り、給気用２ポート電磁弁が開閉動作すると、その開動
作による空気圧パルスがパイロット圧としてパイロット
弁機構に供給され、これによりメインバルブを操作して
吐出圧力が設定圧になるよう圧力制御する。そして、吐
出圧力が設定圧より高くなると、排気用２ポート電磁弁
が開閉動作してパイロット弁機構のパイロット圧力がパ
ルス状に排気され、これによりメインバルブを操作して
の吐出圧力を設定圧になるように制御する。このため、
２ポート電磁弁が小形，小容量化され、かつ応答遅れの
少ない空気圧レギュレータを可能にする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図及び第２図について説明
する。

第１図は、本発明に係る空気圧レギュレータの全体のシ
ステム構成図を示す。図において、20は空気圧機器への
圧力制御を行なうメインバルブ、21はメインバルブ20を
構成する弁筐体で、この弁筐体21は図示しない空気圧源
が接続される供給ポート21a,図示しない空気圧機器が接
続される吐出ポート21b及びこの吐出ポート21bに弁筐体
内部で連通される排気ポート21cを有し、上記供給ポー
ト21aと吐出ポート21b間を結ぶ通路22内には、これに形
成した給気口23を開閉する給気弁体24が配設され、この
給気弁体24はばね25によって給気口23を常時閉じる方向
に付勢されている。又、上記吐出ポート21bと排気ポー
ト21c間を連通する排気口26には、これを開閉する排気
弁体27が摺動可能に嵌合され、そして、この排気弁体27
の一端は上記給気弁体24に係合され、両者は互いに連動
するようになっていると共に、排気弁体27の他端は、弁
筐体21内に設けた弁操作用のダイヤフラム28に一体に連
結されている。29は上記弁筐体21内に上記ダイヤフラム
28により区画されたダイヤフラム室で、このダイヤフラ
ム室29の流出入口29aには、これに加わるパイロット圧
を制御する空気圧パルス供給用の２ポート電磁弁30及び
排気用の２ポート電磁弁31が接続されている。

又、32は吐出ポート21b側、即ち空気圧機器に供給され
る吐出圧力を検知して電気信号に変換する圧力センサ
で、この圧力センサ32から出力されるアナログ量の電気
信号はA/D変換器33に入力されるようになっており、そ
してA/D変換器33によりディジタル量に変換された吐出
圧力情報はマイクロコンピュータ34に入力される。マイ
クロコンピュータ34は、設定圧力と吐出圧力とを比較
し、その差に応じたパルス幅の信号を演算送出するもの
で、この信号は上記２ポート電磁弁31,32に出力され、
これら電磁弁30,31を開閉動作することによって上記ダ
イヤフラム室29内のパイロット圧を制御し、これに応じ
て動作するダイヤフラム28により給気弁体24,排気弁体2
7を操作して吐出圧力が設定圧力になるように圧力制御
するものである。

次に、上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。

今、空気圧機器の負荷変動などにより吐出圧力Ｐが設定
圧力Prより低下したとすると、このときの吐出圧力Ｐは
圧力センサ32により電圧に変換され、A/D変換器33によ
りディジタル量に変換された後、マイクロコンピュータ
34に送出される。ここで、上記検知圧力値は予め設定さ
れている設定値と比較され、その差に比例したパルス幅
（パルス周波数でも良い）の信号に変換され、このパル
ス信号を給気用の２ポート電磁弁30に出力する。する
と、２ポート電磁弁30は励磁されてオフセット位置30a
側に切り換えられ、パルス幅に応じた時間開動作するこ
とでパルス状の空気圧をパイロット圧としてダイヤフラ
ム室29に供給する。これに伴いダイヤフラム室29内の圧
力が上昇するため、ダイヤフラム28を第１図において下
方へ変位させ、その変位量に相当して排気弁体27を押し
下げる。これに伴い、排気弁体27と連動する給気弁体24
が下方に動き、給気口23の開度を大きくして、供給ポー
ト21aから吐出ポート21b側への供給空気圧を増加させ
る。このときの吐出圧力は圧力センサ32により検知され
A/D変換器33を介してマイクロコンピュータ34に取り込
まれて、再び設定値と比較され、その差に応じたパルス
幅の信号を２ポート電磁弁30に印加する。

第２図（ａ）がこのときの２ポート電磁弁30に印加され
る入力信号の波形を示したもので、この図から明らかな
ように吐出圧力が設定圧力Prに近づくに従い、入力信号
のパルス幅が減少し、これと共に２ポート電磁弁30を通
してダイヤフラム室29内に供給される空気圧パルス幅も
小さくなり、設定圧力Prに見合った平衡状態に移行し、
空気圧機器への空気圧を一定に制御することになる。な
お、第２図（ａ）において、パルス信号のオフ時間τは
一定である。

次に、吐出圧力Ｐが設定圧力Prにより高くなった場合に
ついて述べる。この場合も上記と同様に圧力センサ32に
よる検知圧力に基づいてマイクロコンピュータ34で両者
の差が演算され、その差に応じたパルス幅の信号が第２
図（ｂ）に示すように出力され、このパルス信号を排気
側の２ポート電磁弁31に印加し、これをパルス幅に応じ
た時間，一定時間隔で励磁して開放することにより、ダ
イヤフラム室29のパイロット圧を大気に排出する。これ
により吐出圧力は設定圧力Prに制御されることになる。

なお、設定圧力Prを増加、あるいは減少させる場合も同
様の動作が行なわれる。

このようにメインバルブ20に対する圧力制御のための制
御指令を２ポート電磁弁30,31で空気圧パルスに変換
し、これをパイロット圧としてダイヤフラム室29に加
え、各弁体を操作するようにしたので、圧力制御の直線
性が良く、正確な圧力制御が可能になると共に、２ポー
ト電磁弁が小形，小容量のもので良く、しかも電磁弁3
0,31にはパイロット圧が使用され、従来のように供給空
気圧を直接制御するものでないため、小形であっても耐
久性が十分に得られる。

又、吐出圧力が設定圧力よりも高くなったとき、パイロ
ット操作形の排気弁体27により排気するため、排気用の
２ポート電磁弁31が小形，小容量のものであってもリリ
ーフ能力の大きく取ることができる。さらに又、ダイヤ
フラム室29がサージタンクの役割を発揮し、かつダイヤ
フラム28,排気弁体27のシール用オーリングなどが微小
圧力変動を防止し、従って従来のようなサージタンクが
不能になる。又、メインバルブのパイロット弁として機
能するダイヤイフラム室29の容量が小さいので、応答遅
れも小さくできる。

なお、上記実施例では２ポート電磁弁30,31により制御
されるパイロット弁をダイヤフラム28及びダイヤフラム
室29により構成した場合について述べたが、これに限定
されるものではない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、圧力制御を行なうメイン
バルブに給気及び排気で一定の圧力供給を司るパイロッ
ト弁を組み込み、このパイロット弁に対するパイロット
圧の給気，排気を、２ポート電磁弁で得られる空気圧パ
ルスにより行なうようにしたので、２ポート電磁弁の小
形，小容量化が可能となり、微小圧力変動のないかつ応
答遅れの小さい空気圧レギュレータを容易に提供し得る
と言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気圧レギュレータの一例を示す
全体のシステム構成図、第２図は第１図における２ポー
ト電磁弁への入力信号波形を示す図、第３図は従来にお
ける空気圧レギュレータのシステム構成図である。 20……メインバルブ、24……給気弁体、27……排気弁
体、28……ダイヤフラム、29……ダイヤフラム室、30…
…給気用２ポート電磁弁、31……排気用２ポート電磁
弁、32……圧力センサ、33……A/D変換器、34……マイ
クロコンピュータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給空気圧制御のための給気及び排気弁機
   構を有するメインバルブと、このメインバルブの給気及
   び排気弁機構を操作するパイロット弁機構と、上記メイ
   ンバルブからの吐出圧力を検知する圧力センサと、この
   圧力センサからの検知信号と設定値との偏差に応じたパ
   ルス信号を送出する制御手段と、この制御手段からの信
   号により開閉動作されると共に上記パイロット弁機構に
   加わるパイロット圧給気及び排気制御を行なう２ポート
   電磁弁とから構成したことを特徴とする空気圧レギュレ
   ータ。
2. 【請求項２】パイロット弁機構が、ダイヤフラムとこれ
   により区画され給気及び排気用２ポート電磁弁に連通す
   るダイヤフラム室とから構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の空気圧レギュレータ。