WO2014080664A1

WO2014080664A1 - 間欠エア吐出装置

Info

Publication number: WO2014080664A1
Application number: PCT/JP2013/069115
Authority: WO
Inventors: 啓佑松本; 丈二稲葉; 岡本　和也
Original assignee: 株式会社コガネイ
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2014-05-30
Also published as: JPWO2014080664A1

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

間欠エア吐出装置

　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。

特開昭６３－２５８７８７号公報特開２００７－１１８９５３号公報特開２００４－９２８６４号公報特開平７－１９０２２１号公報

　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。

一実施の形態である間欠エア吐出装置を示す断面図である。図１の空気圧回路図である。（Ａ）～（Ｃ）は図１および図２に示した間欠エア吐出装置の作動状態を示す空気圧回路図である。図１および図２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。従来の間欠供給装置を示す空気圧回路図である。他の従来のエア吐出装置を示す構造図である。図６の空気圧回路図である。

　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

　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。