JPWO2014080664A1 - 間欠エア吐出装置 - Google Patents
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Abstract
主弁42は給気ポート45と連通ポート48とを連通させる充填位置、および吐出ポート47と連通ポート48とを連通させる吐出位置に作動する。給排用パイロット弁51の給排用パイロット室52は、給排用パイロット流路53により連通ポート48に接続される。復帰用パイロット弁61の復帰用パイロット室62は、復帰用パイロット流路63により給気ポート45に接続される。主弁42が給排用パイロット室52の圧力により吐出位置に切り換えられたときに、給排用パイロット室52の空気が吐出流路46に吐出される。
Description
本発明は、圧縮空気を間欠的に被吐出物に向けて吐出する間欠エア吐出装置に関する。
圧縮空気を種々の対象物に間欠的に吐出するために、間欠エア吐出装置が使用されており、間欠エア吐出装置は、空気供給源から給気配管により供給された圧縮空気を間欠的つまりパルス状に吐出する。供給配管に流路を開閉する電磁弁を設け、電磁弁の開閉動作をタイマにより制御すると、電磁弁やタイマに電力を供給する必要がある。
電磁弁を設けることなく、流路を開閉する主弁と、この主弁を作動するパイロット弁とを有するパイロット操作式の切換弁を用いると、電磁弁を用いることなく、間欠的に空気つまりエアを吐出させることができる。
例えば、容器外壁にピストンにより間欠的に衝撃力を加えるようにした高圧空気の間欠供給装置が特許文献1に記載されている。図5はこの間欠供給装置の概略構造を示す空気圧回路図であり、この間欠供給装置は、空気供給源10に接続された供給流路11と、吐出口12を有する吐出流路13とを有している。供給流路11と吐出流路13との間には、パイロット操作式の切換弁14が設けられている。この切換弁14には、パイロット弁15が設けられている。パイロット弁15のパイロット室16と吐出流路13との間には、パイロット流路17が接続されている。パイロット流路17には、絞り弁18と逆止弁19とが並列となって設けられている。逆止弁19はパイロット室16から吐出流路13に向かう流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。
図5に示されるように、切換弁14が供給流路11と吐出流路13とを連通させる位置となると、空気供給源10からの空気が吐出口12に吐出される。それと同時に、絞り弁18を介してパイロット流路17によりパイロット室16に、空気が供給される。絞り弁18により設定された時間が経過すると、パイロット室16に加わる空気圧により切換弁14は切りかわって、供給流路11と吐出流路13との連通を遮断する。このように、パイロット弁15は、吐出流路からパイロット室16に供給された空気の圧力が高まると、吐出口12からの空気の吐出を停止するように切り替わる。吐出停止直後には、吐出流路13内の空気とパイロット室16内の空気は、切換弁14を通過して外部に排出されるとともに、空気の一部が吐出口12から排出される。
特許文献2には、粉粒体貯溜容器にピストンの衝撃力を加えて粉粒体の排出を促進するようにした間欠加撃装置が記載されている。この間欠加撃装置は、上述した特許文献1と同様のパイロット操作式の切換弁を有している。加撃装置本体には、供給流路の吐出口が接続される給排口と、パイロット流路に接続される蓄圧室とが設けられており、パイロット弁の弁室には給排口と蓄圧室を介して空気が供給される。弁体に取り付けられたピストンを駆動するときには、蓄圧室から空気がピストンに供給され、給排口からは空気が切換弁を介して外部に排出される。
特許文献3には、エア等の気体をアウトポートから間欠的に流出するようにした間欠作動バルブが記載されている。この間欠作動バルブは、インポートとアウトポートとの間の主弁口を開閉する親ポペット弁体と、この親ポペット弁体内に組み込まれる子ポペット弁体とを有している。親ポペット弁体の背面側の外側ピストン区画室は絞り用通路によりインポートに連通される。外側ピストン区画室に連通して親ポペット弁体には副弁口が設けられ、子ポペット弁体は副弁口を開閉する。親ポペット弁体が主弁口を閉じた状態のもとで、外側ピストン区画室に供給された空気の圧力が高まると、子ポペット弁体が副弁口を開放する。これにより、親ポペット弁体が主弁口を開放し、インポートからの空気がアウトポートに流出し、副弁口は子ポペット弁体により閉じられる。副弁口が子ポペット弁体により閉じられると、親ポペット弁体が外側ピストン区画室の圧力により主弁口を閉じ、アウトポートからの空気の流出が遮断される。主弁口が閉じられた状態のもとで外側ピストン区画室に供給された空気の圧力が高まると、上述のように、インポートからの空気がアウトポートに流出することになり、主弁口の開閉動作が繰り返されて、アウトポートから間欠的に気体が吐出される。この間欠作動バルブにおいても、アウトポートに接続される吐出流路から気体が外部に吐出される。
特許文献4には、切削加工物の切粉や塗装表面の塵埃等にエアを吹き付けて塵埃等を除去するためのエア吐出装置が記載されている。このエア吐出装置を示すと、図6に示す構造であり、図7は図6の空気圧回路図である。
図6および図7に示されるように、このエア吐出装置は、装置本体としてのバルブケース25を有している。空気供給源20に供給流路21により接続される給気ポート22と、吐出流路23が接続される吐出ポート24が、そのバルブケース25に形成されている。主弁26がバルブケース25内に設けられており、主弁26は、給気ポート22と吐出ポート24を連通させる状態と連通を遮断する状態とに開閉動作する。バルブケース25と主弁26とにより切換弁が構成されている。主弁26の一端部には第1のパイロット弁27が設けられ、他端部には第2のパイロット弁28が設けられており、第2のパイロット弁28は第1のパイロット弁27よりも大径となっている。第1のパイロット弁27のパイロット室29は第1のパイロット流路31により給気ポート22に接続され、第2のパイロット弁28のパイロット室32は第2のパイロット流路33により吐出ポート24に接続されている。逆止弁34と絞り弁35が、並列となって第2のパイロット流路33に設けられている。逆止弁34は、吐出ポート24からパイロット室32に向かう空気の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。
図6および図7に示されるように、主弁26が給気ポート22と吐出ポート24の連通を遮断した状態のもとで、空気供給源20からの空気がパイロット室29に供給されると、第1のパイロット室29によりパイロット弁27に加えられる推力によって、主弁26は給気ポート22と吐出ポート24とを連通させる状態に駆動される。これにより、空気供給源20からの空気が吐出流路23に供給され、吐出流路23の先端の吐出口36から空気が吐出されるとともにパイロット室32内の空気も吐出流路23に排出される。吐出流路23から空気が吐出されると、吐出ポート24に連通する第2のパイロット流路33によりパイロット室32に空気が供給される。これにより、主弁26は給気ポート22と吐出ポート24とを遮断する状態に駆動され、吐出流路23からの空気の吐出が停止される。このように、第2のパイロット弁28は吐出流路23からパイロット室32に供給された空気の圧力が高まると、吐出口36からの空気の吐出を停止するように作動する。このようにして、空気供給源20からの空気は吐出口36から間欠的に吐出される。
上述のように、吐出流路から空気を間欠的に吐出するようにした従来の間欠エア吐出装置においては、主弁つまり切換弁は、空気供給源からの空気を吐出流路に吐出する状態と、吐出を停止する状態とに切換動作する。図5に示された間欠供給装置においては、吐出口12に空気が吐出されているときに、空気がパイロット室16に供給される。その結果、パイロット弁15は供給流路11と吐出流路13との連通を遮断する。続いて、パイロット室16内の空気は吐出口12に排出される。これに対し、図6および図7に示されたエア吐出装置においては、空気供給源20からパイロット室29に供給された空気によって、主弁26が給気ポート22と吐出ポート24とを連通させる状態に切り換えられると、吐出口36から空気が吐出されるとともにパイロット室32内の空気も吐出口36から吐出される。したがって、図6および図7に示されたエア吐出装置においては、図5に示した間欠供給装置と相違して、パイロット室32の全ての空気も吐出口36からの吐出空気として吐出される。
しかしながら、パイロット室32に連通された第2のパイロット流路33は吐出流路23に接続されており、パイロット流路33が吐出流路から分岐した流路となっているので、パイロット室32の圧力の上昇時間は、二次側流路の影響つまり吐出流路23の長さや空気消費量の影響を受けることになる。このため、吐出流路23が長くパイロット流路33の圧力が高い場合や、空気消費量が少なくてパイロット流路の圧力が高い場合には、切換弁つまり主弁26は短時間で切り換わることになる。これに対し、吐出流路23が短い場合や空気消費量が多い場合には、パイロット室32の圧力上昇に時間がかかることになり、主弁26が切換動作しなくなることもあり、切換動作の精度が悪くなるとともに動作が安定しない。
一方、吐出流路23に接続された二次側のパイロット流路33からパイロット室32に供給された空気によりパイロット弁28を作動させると、空気供給源20からの空気が吐出口36から吐出されるときに、同時にパイロット室32の空気も吐出され、切換弁が切り換わって空気供給源からの空気の吐出が停止した後も、パイロット室32の空気が吐出し続けることになる。その吐出時間は、パイロット室等の容積により決まる。このように、流路の切換動作を行うパイロット弁28を駆動するパイロット室32に、二次側の吐出流路23から空気を供給するようにすると、吐出口36から吐出されるパルス状の空気の波形はシャープな波形とならない。
図5に示した間欠供給装置においても、パイロット室16に空気を供給するパイロット流路17が吐出流路13に接続されているので、吐出口12から吐出される空気にはパイロット室16の空気の一部が入り込んでしまい、吐出口12からシャープな波形の空気を吐出させることができない。また、図5に示した間欠供給装置において、図6や図7に示したエア吐出装置と同様に、パイロット室16の圧力上昇時間は、二次側流路つまり吐出流路13の影響を受ける。
本発明の目的は、空気を吐出させる際には、空気供給源からの空気が吐出される期間と、その後に続くパイロット室の空気のみが吐出される期間の、2つの期間によることなく、シャープなパルス状の波形の空気を安定して吐出し得るようにすることにある。
本発明の間欠エア吐出装置は、空気を間欠的に吐出する間欠エア吐出装置であって、空気供給源に接続される給気ポートと連通ポートとを連通させる充填位置、および吐出流路に接続される吐出ポートと前記連通ポートとを連通させる吐出位置に作動する主弁と、前記連通ポートに給排用パイロット流路により接続される給排用パイロット室を有し、当該給排用パイロット室の圧力により前記主弁を前記吐出位置に駆動する給排用パイロット弁と、復帰用パイロット室を有し、当該復帰用パイロット室の圧力により前記主弁を前記充填位置に駆動する復帰用パイロット弁とを有し、前記主弁が前記給排用パイロット室の圧力により前記吐出位置に切り換えられたときに、前記給排用パイロット室内の空気を前記吐出流路に吐出することを特徴とする。
間欠エア吐出装置においては、主弁は給排用パイロット室に供給された空気により駆動され、主弁を駆動するために使用された給排用パイロット室の空気が吐出流路から吐出される。このように、空気供給源からまず給排用パイロット室に空気を供給し、主弁の切換動作に利用された空気が全てパルス状に吐出する空気として利用される。これにより、吐出口からはシャープな波形の空気がパルス状に安定して吐出される。さらに、外部に不要に排出される空気がないので、空気供給源から供給される空気を全て吐出空気として利用することができ、間欠エア吐出装置の作動効率を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1および図2に示されるように、この間欠エア吐出装置40はパイロット操作式の切換弁41を有している。切換弁41は、図6に示した従来のエア吐出装置と同様に、バルブハウジング39内に切換移動自在に設けられる主弁42を有している。切換弁41には、空気圧ポンプ等からなる空気供給源43に給気流路44により接続される給気ポート45と、吐出流路46が接続される吐出ポート47とが設けられ、さらに連通ポート48が設けられている。給気ポート45には、空気供給源43からの圧縮空気が給気流路44により供給される。
図2に示されるように、主弁42は、給気ポート45と連通ポート48とを連通させる充填位置「a」と、吐出ポート47と連通ポート48とを連通させる吐出位置「b」とに作動する。
主弁42の一端部には、給排用パイロット弁51が設けられている。この給排用パイロット弁51に推力を加える給排用パイロット室52は、給排用パイロット流路53により連通ポート48に接続されている。バルブハウジング39には、給排用パイロット流路53が接続される給排ポート52aが設けられている。この給排用ポート52aは給排用パイロット室5に連通している。したがって、主弁42が充填位置「a」となると、空気供給源43からの圧縮空気は、給排用パイロット流路53により給排用パイロット室52に供給される。給排用パイロット流路53には、逆止弁54が設けられた吐出流路部55と、可変絞り弁56が設けられた給気流路部57とが並列となって接続されている。逆止弁54は給排用パイロット室52から連通ポート48に向かう空気の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する。給気流路部57は、可変絞り弁56により吐出流路部55よりも絞られており、吐出流路部55よりも通気抵抗が高められている。
主弁42の他端部には、復帰用パイロット弁61が設けられている。この復帰用パイロット弁61に推力を加える復帰用パイロット室62は、復帰用パイロット流路63により給気流路44に接続されている。したがって、主弁42が吐出位置「b」となると、給排用パイロット室52内に充填された空気のみが吐出流路46に吐出され、給排用パイロット室52内の空気が吐出流路46の先端の吐出口64から被吐出物に吹き付けられる。
復帰用パイロット弁61の外径D1は、給排用パイロット弁51の外径D2よりも小径に設定されている。したがって、給排用パイロット室52と復帰用パイロット室62とに供給される空気の圧力が同一であっても、復帰用パイロット弁61の駆動力は給排用パイロット弁51の駆動力よりも小さくなっており、給排用パイロット弁51の駆動力つまり推力は復帰用パイロット弁61の駆動力よりも大きくなっている。
次に、図1および図2に示した間欠エア吐出装置40のエア吐出動作について、図3を参照しつつ説明する。なお、図3においては、空気が流れている部分が太線で示されている。
復帰用パイロット室62は空気供給源43に常時連通した状態となっている。復帰用パイロット弁61に加えられる推力により、図3(A)に示されるように、主弁42が充填位置「a」となると、給気ポート45と連通ポート48とが連通し、空気供給源43からの空気が給排用パイロット室52に供給される。給排用パイロット室52に供給される空気は、可変絞り弁56により流路が絞られている。給排用パイロット室52に供給される空気の圧力は、徐々に給気ポート45の圧力と同一の圧力にまで高められる。給排用パイロット室52の圧力が高められると、復帰用パイロット弁61の駆動力よりも給排用パイロット弁51の駆動力が大きくなるので、主弁42は図3(B)に示されるように、吐出位置「b」に切り換えられる。充填位置「a」から吐出位置「b」への切換時間は、可変絞り弁56により給気流路部57の絞り量を調整することにより設定される。
これにより、給排用パイロット室52に充填されていた空気は、給排用パイロット流路53と切換弁41を介して吐出流路46に流れ、吐出口64から吐出される。このときには、給排用パイロット室52の空気は、吐出流路部55と給気流路部57との両方を介して吐出口64に向かう。吐出流路部55と給気流路部57との合計の流路断面積は大きいから、給排用パイロット室52に充填されていた空気は、吐出口64からは短時間でパルス状となって吐出される。図3(C)は、吐出口64からの給排用パイロット室52内の空気の吐出が完了した状態を示す。
給排用パイロット室52の空気が吐出口64から吐出されて、給排用パイロット室52の圧力が低下すると、主弁42は復帰用パイロット弁61の駆動力により、図3(A)に示されるように、充填位置「a」に切り換えられる。これにより、図3(A)〜図3(C)に示される間欠エア吐出動作が自動的に繰り返されて、吐出口64から連続的にパルス状の空気が吐出される。
このように、主弁42を駆動するための給排用パイロット室52の空気が吐出口64から吐出されるようにしたので、切換動作終了後のパイロット室内の空気が外部に排出されることがなく、空気供給源43から供給される空気の全てを間欠的に吐出される空気として利用することができる。しかも、充填動作の時間は可変絞り弁56の絞り量だけで決まり、吐出流路46の長さや太さの影響を受けない。つまり、充填動作の時間を一定に維持することができるとともに、吐出空気の波形はシャープな波形となる。
図4は、図1〜図3に示した間欠エア吐出装置の吐出空気の波形を、従来例と比較して示す切換動作特性図である。図4に示されるように、図1〜図3に示した間欠エア吐出装置の切換弁41が吐出位置「b」から充填位置「a」に切り換えられると、空気供給源43からの空気が給排用パイロット室52に充填される。充填が完了すると、切換弁41が吐出位置「b」に切り換えられる。このときの吐出空気の波形は、給排用パイロット室52内の空気のみが吐出口64から吐出されるので、図4に示されるようにシャープとなる。これに対し、従来例においては、吐出口12,36から空気供給源からの空気とパイロット室の空気とが吐出されるので、図4に示されるように、吐出口12,36からの吐出空気はシャープな波形とならない。なぜならば、図5に示した従来例においては、吐出停止直後には、吐出流路13内の空気とパイロット室16内の空気は、切換弁14を通過して外部に排出されるとともに、空気の一部が吐出口12から排出されるからである。また、図6および図7に示した従来例においては、主弁26が給気ポート22と吐出ポート24とを連通させる状態に切り換えられると、吐出口36から空気が吐出されるとともにパイロット室32内の空気も吐出口36から吐出されるからである。
この間欠エア吐出装置は、ピストンにより間欠的に容器に対して衝撃力を加える場合に適用することができるとともに、切削加工物の切粉な塗装表面の塵埃等に空気を吹き付けて塵埃等を除去する場合等に適用することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
この間欠エア吐出装置は、対象物に対して圧縮空気を間欠的に吹き付けるために使用される。
Claims (4)
- 空気を間欠的に吐出する間欠エア吐出装置であって、
空気供給源に接続される給気ポートと連通ポートとを連通させる充填位置、および吐出流路に接続される吐出ポートと前記連通ポートとを連通させる吐出位置に作動する主弁と、
前記連通ポートに給排用パイロット流路により接続される給排用パイロット室を有し、当該給排用パイロット室の圧力により前記主弁を前記吐出位置に駆動する給排用パイロット弁と、
復帰用パイロット室を有し、当該復帰用パイロット室の圧力により前記主弁を前記充填位置に駆動する復帰用パイロット弁とを有し、
前記主弁が前記給排用パイロット室の圧力により前記吐出位置に切り換えられたときに、前記給排用パイロット室内の空気を前記吐出流路に吐出することを特徴とする間欠エア吐出装置。 - 請求項1記載の間欠エア吐出装置において、前記復帰用パイロット弁の駆動力は前記給排用パイロット弁の駆動力よりも小さいことを特徴とする間欠エア吐出装置。
- 請求項1または2記載の間欠エア吐出装置において、前記給排用パイロット流路は、前記給排用パイロット室から前記連通ポートに向かう空気の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁が設けられた吐出流路部と、当該吐出流路部に並列に接続され、前記吐出流路部よりも絞られた給気流路部とを有することを特徴とする間欠エア吐出装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の間欠エア吐出装置において、前記復帰用パイロット室と前記給気ポートとを復帰用パイロット流路により接続し、前記空気供給源からの空気を前記復帰用パイロット室に供給することを特徴とする間欠エア吐出装置。
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