JP2003270010A - 流量設定装置及び流量計測器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】取付け姿勢を自由に設定することができ、小型
化を図ることができる。 【解決手段】一次側流路１５から供給される圧力流体が
二次側流路１６で一定となるように減圧制御する減圧弁
１４が設けられ、この減圧弁１４の下流側にオリフィス
１７が設けられている。減圧弁１４とオリフィス１７と
の間の流路上には、圧力検出センサ１８が設けられてい
る。そして、この圧力検出センサ１８によって圧力が検
出されると、コントローラ２０に記憶された圧力流体の
特性データに基づいて流量が算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエアシリン
ダ等の流体圧機器に圧力流体を一定量で供給し、その圧
力流体の流量を表示する流量設定装置及び流量計測器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の流量設定装置としては、例え
ば、図９（ａ），（ｂ）に示すものがある。この流量設
定装置５１では、一次側流路５２から二次側流路５３に
流れる圧力流体の量を調節するための絞り弁（図示しな
い）を備えている。絞り弁の絞り量は、調節ノブ５４を
回動操作することにより調節される。

【０００３】従来の流量設定装置５１は、二次側流路５
３に流れる圧力流体の量を表示するのに面積式流量計５
４を備えている。この面積式流量計５４は、鉛直に設置
されたテーパ管５５を有している。テーパ管５５は、流
体の通過面積を変化させるために、下端（上流端）から
上端（下流端）に向かうに従って径が小さくなるように
形成されている。テーパ管５５の内部には球状のフロー
ト（浮子）５６が設けられている。テーパ管５５の下端
から上端に圧力流体が吹き上げられると、流量に比例し
てフロート５６が浮遊し、その上下の差圧がバランスし
た位置で静止する。そして、フロート５６が静止してい
る位置を、テーパ管５５の外周面に付された流量を表示
する目盛りで読み取ることにより、二次側流路５３に流
れる圧力流体の流量が計測される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の流量
設定装置は、テーパ管５５内に吹き上げられる圧力流体
の動圧力によってフロート５６を浮き上がらせる構造を
有していることから、流量設定装置５１の取付け姿勢が
自ずと限定されることとなる。すなわち、テーパ管５５
が鉛直方向（重力方向）を向けて流量設定装置５１を取
り付けなければ、圧力流体の流量を計測することができ
ない。それに加え、長尺状のテーパ管５５を使用してい
るため、流量設定装置５１全体が大型化するという問題
もある。更に、圧力流体の流量を計測するのに、浮き上
がっているフロート５６の位置をテーパ管５５に付され
た目盛りで読みとっているため、目盛り付近でしか正確
に流量を把握することができない。

【０００５】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的は、
取付け姿勢を自由に設定することができ、小型化が可能
になる流量設定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（請求項１の発明…実施
形態１，２に対応）請求項１に記載の発明では、一次側
流路から供給される圧力流体を二次側流路で一定となる
ように減圧制御するレギュレータと、前記レギュレータ
よりも下流側に設けられたオリフィスと、前記レギュレ
ータとオリフィスとの間を流れる圧力流体の圧力を検出
する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によって検出さ
れる圧力とその圧力に応じた流量との関係を設定した特
性データを有し、この特性データに基づいて圧力流体の
流量を算出する流量算出手段とを備えたことを要旨とす
る。

【０００７】この構成とすれば、レギュレータとオリフ
ィスとの間を流れる圧力流体の圧力が圧力検出手段によ
って検出されると、流量算出手段は、特性データに基づ
いて圧力流体の流量を算出する。流量が算出されると
き、圧力流体の圧力によって浮き上がらせるフロート等
を用いていないことから、流量設定装置を任意の取付け
姿勢で設置することができる。しかも、圧力流体を通す
細長いテーパ管等のような部材を必要としないことか
ら、小型化することができる。

【０００８】（請求項２の発明…実施形態１、２に対
応）請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の流量
設定装置において、前記特性データは、オリフィスの孔
径の違いに応じて複数種類設けられ、これらの特性デー
タは選択手段によって選ばれることを要旨とする。

【０００９】この構成にすれば、所定条件に応じた最適
な特性データが選択手段によって選定される。そのた
め、オリフィスの孔径の違いに応じた流量設定装置を用
意する必要がないので、流量設定装置の共通化を図るこ
とが可能になり、低コスト化に貢献する。

【００１０】（請求項３の発明…実施形態１、２に対
応）請求項３に記載の発明によると、請求項１又は２に
記載の流量設定装置において、前記二次側流路を流れる
圧力流体の圧力を検出する背圧検出手段と、前記圧力検
出手段によって検出される圧力、及び前記背圧検出手段
によって検出される圧力の差を演算する演算手段と、前
記演算手段によって演算される差圧が所定のしきい値よ
りも大きいか否かを比較する比較手段と、前記比較手段
による結果に基づいて、オリフィスよりも下流側の流路
で目詰まりが起きているかを判定する目詰まり判定手段
とを備えたことを要旨とする。

【００１１】この構成にすれば、圧力検出手段によって
検出される圧力と、背圧検出手段によって検出される圧
力との差が演算手段によって演算され、演算された差圧
がしきい値よりも大きいかが比較手段によって比較され
る。そして、この比較結果が大きいと判定される場合に
は、判定手段によりオリフィスよりも下流側の流路で目
詰まりが生じていると判定される。よって、流量設定装
置の異常を検出することができる。

【００１２】（請求項４の発明…実施形態２に対応）請
求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項
に記載の流量設定装置において、前記圧力検出手段は、
圧力流体を流通するためのチューブを介してレギュレー
タから離間配置されるとともに、同圧力検出手段は、流
量算出手段によって算出される圧力流体の流量を表示す
る流量表示器と一体化されていることを要旨とする。

【００１３】この構成にすれば、流量表示器はチューブ
の長さ分だけレギュレータから離間配置されることとな
り、流量を遠隔表示することが可能になる。 （請求項５の発明…実施形態３に対応）請求項５に記載
の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量
設定装置において、前記レギュレータが複数設けられ、
それらのレギュレータは共通流路を有するマニホールド
ベースの設置面に連設され、マニホールドベースに設け
られた共通ポートは前記共通流路を介して各レギュレー
タに通じていることを要旨とする。

【００１４】この構成にすれば、レギュレータのマニホ
ールド化が図られることで、流量設定装置が小型化する
とともに、特定の箇所から共通流路を介して各レギュレ
ータに流体を供給することができるので、配管数が少な
くなる。

【００１５】（請求項６の発明…実施形態１〜３に対
応）請求項６に記載の発明では、圧力流体の圧力を検出
する圧力検出手段と、この圧力検出手段によって検出さ
れる圧力と流量との関係を設定した特性データを有し、
この特性データに基づいて圧力流体の流量を算出する流
量算出手段とを備えたことを要旨とする。

【００１６】この構成とすれば、圧力検出手段によって
圧力流体の圧力が検出されると、流量算出手段は、特性
データに基づいて検出された圧力から流量を算出する。
流量が算出されるとき、圧力流体の圧力によって浮き上
がらせるフロート等を用いていないことから、流量設定
装置を任意の取付け姿勢で設置することができる。しか
も、圧力流体を通す細長いテーパ管等のような部材を必
要としないことから、小型化することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した第１実施形態について、図面を参照して説明
する。

【００１８】図１（ａ），（ｂ）、図２に示すように、
流量設定装置１１は、圧力流体が流れる流路１２上に設
けられている。そして、流量設定装置１１の内部に設け
られたレギュレータとしての減圧弁１４によって、一次
側流路１５から二次側流路１６に排出される圧力流体の
圧力が一定となるように減圧制御される。減圧弁１４の
上部には圧力調節部１４ａが設けられ、これを図示しな
い治具で回動操作することにより減圧弁１４の設定圧が
変更される。なお、圧力流体としては、エアや窒素ガス
等があげられる。もちろん、流体の種類としては任意に
変更することが可能である。

【００１９】減圧弁１４には、孔径が可変不能なオリフ
ィス１７が内蔵されている。減圧弁１４には流量計測器
２６が取り付けられている。この流量計測器２６は、圧
力検出手段としての圧力検出センサ１８を備えている。
圧力検出センサ１８は、流量設定装置１１内において、
減圧弁１４とオリフィス１７との間の内部流路２１上に
設けられている。そして、圧力検出センサ１８は、減圧
弁１４とオリフィス１７との間を流れる圧力流体の圧力
を検出し、その検出信号をコントローラ２０に出力す
る。

【００２０】二次側流路１６上には背圧検出手段として
の背圧検出センサ１９が設けられている。この背圧検出
センサ１９は、二次側流路１６を流れる圧力流体の圧力
を検出し、その検出信号をコントローラ２０に出力す
る。コントローラ２０は、両センサ１８，１９によって
検出される圧力の差を演算し、その差圧がコントローラ
２０に記憶されたしきい値よりも大きいか否かを比較す
る。そして、この比較結果に基づいて、コントローラ２
０は流路１２の目詰まりを判定する。従って、本実施形
態では、コントローラ２０によって演算手段、比較手
段、目詰まり判定手段が構成されている。

【００２１】コントローラ２０は、流量計測器２６の各
部の動作を制御するとともに、流量計測器２６の動作に
必要な各種の制御プログラムを記憶している。コントロ
ーラ２０には、図３に示す圧力と流量との関係を示す特
性データ２２，２３が記憶されている。この特性データ
２２，２３の縦軸には圧力検出センサ１８によって検出
される圧力が設定され、横軸にはその圧力に応じた流量
が設定されている。そして、流量算出手段としてのコン
トローラ２０は、圧力検出センサ１８から検出信号が入
力されたとき、その圧力に応じて流路１２を流れる圧力
流体の流量を算出する。

【００２２】ここで、オリフィス１７を通過する圧力流
体の速度が音速以上であることを条件として、圧力流体
の圧力と流量とが比例する関係が成立する。又、コント
ローラ２０は、オリフィス１７の孔径に応じた複数種類
の特性データ２２，２３を記憶している。本実施形態に
おいて、オリフィス１７の孔径（直径）が１．３ｍｍと
１．０ｍｍとに応じた圧力流体の特性データ２２，２３
が設定されている。特性データ２２，２３を複数設定し
たのは、流量設定装置１１に使用されるオリフィス１７
に応じた最適な特性データ２２，２３を選択すること
で、圧力流体の流量の計測精度を向上させるためであ
る。それとともに、１つの流量計測器２６で、孔径が異
なるオリフィス１７を装着した複数種類の減圧弁１４に
対応させるためである。

【００２３】減圧弁１４には、流路１２に流れる圧力流
体の流量を表示する流量表示器２４が一体的に設けられ
ている。そして、コントローラ２０は、特性データ２
２，２３に基づいて圧力センサ１８の圧力値から算出さ
れた流量を流量表示器２４に表示する。本実施形態にお
いて、液晶ディスプレイ等からなり、流量が数字で表示
される。この流量表示器２４には、オリフィス１７に応
じた最適な特性データ２２，２３を切り換える切換ボタ
ン２５が設けられている。この切換ボタン２５の操作に
基づき、コントローラ２０は、前記複数ある特性データ
２２，２３から１つを選択する。従って、本実施形態で
は、コントローラ２０によって選択手段が構成されてい
る。

【００２４】次に、上記のように構成された流量設定装
置１１の作用について説明する。切換ボタン２５を操作
し、流量設定装置１１に使用されているオリフィス１７
の孔径に応じた特性データ２２，２３を選択しておく。
ここでは、特性データ２２が選択されたものとする。こ
の状態で、一次側流路１５から圧力流体が減圧弁１４に
供給されると、所定の圧力でもって圧力流体が二次側流
路１６に排出される。一次側流路１５を流れる圧力流体
の圧力が圧力検出センサ１８によって検出されると、コ
ントローラ２０は、選定された特性データ２２に基づい
て流路１２上の流量を算出し、その流量を流量表示器２
４に表示する。そして、流量表示器２４に表示される流
量を見ながら、減圧弁１４に設けられた圧力調節部１４
ａを回動操作して内部流路２１の圧力流体の圧力を変更
することで、所望の流量に調節する。

【００２５】又、コントローラ２０は、両センサ１８，
１９によって検出される圧力の差がしきい値を越えてい
るかを比較し、越えている場合には二次側流路１６で目
詰まりが起きていると判定する。そして、その判定結果
をブザーやランプ等の報知手段（図示しない）を作動さ
せて作業者に知らせる。

【００２６】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。 （１） 流量計測器２６は、コントローラ２０に記憶さ
れた特性データ２２，２３に基づいて、流路１２に流れ
る圧力流体の流量が算出できるようになっている。その
ため、流量計測器２６の設定向きは重力方向に関係ない
ため、流量設定装置１１を任意の取付け姿勢で設置する
ことができる。しかも、従来技術で示した面積式流量計
に用いられる長尺状テーパ管等を必要としないので、流
量設定装置１１の小型化を図ることができる。

【００２７】（２） コントローラ２０には複数の特性
データ２２，２３が記憶されており、それらをオリフィ
ス１７の孔径に応じて選択できるようになっている。そ
のため、孔径が異なるオリフィス１７が装着されている
複数種類の流量設定装置１１に対し、１つ流量計測器２
６で対応することができる。従って、流量計測器２６の
共通化を図ることができ、結果として流量設定装置１１
の低コスト化につながる。しかも、オリフィス１７に応
じた最適な特性データ２２，２３が選択されて流量が計
測されるため、計測精度が高くなる。

【００２８】（３） 減圧弁１４とオリフィス１７との
間の流路上に配置された圧力検出センサ１８と、二次側
流路１６に配置された背圧検出センサ１９とによって検
出される圧力の差を演算することにより、オリフィス１
７等で目詰まりを起こしているかを判定することができ
る。

【００２９】（４） 目詰まりに使用される圧力検出セ
ンサ１８は、目詰まり用と流量計測用とを兼ねている。
従って、部品点数の減少に伴い、流量設定装置１１の構
造の簡素化を図ることができるとともに、流量設定装置
１１の低コスト化を図ることができる。

【００３０】（第２実施形態）第２実施形態を、前記実
施形態と異なる部分を中心に説明する。さて、この第２
実施形態では、図４，図５に示すように、流量計測器２
６と減圧弁１４とは離間されており、それらの間には圧
力流体を流通するためのチューブ３１が介在されてい
る。チューブ３１の一端は減圧弁１４に接続され、他端
は流量計測器２６に接続されている。流量計測器２６
は、チューブ３１の距離分だけ減圧弁１４から離間して
配置されている。このため、減圧弁１４から離れた箇所
で流量を表示させることができる。

【００３１】（第３実施形態）第３実施形態を、前記実
施形態と異なる部分を中心に説明する。図６〜図８に示
すように、ＤＩＮレール３５にはマニホールドベース３
６が固定金具３７によって固定されている。マニホール
ドベース３６には複数（本実施形態では２つ）の流量設
定装置１１が連設され、それぞれはネジ３７ａによって
マニホールドベース３６に固定されている。このマニホ
ールドベース３６の底面には、１つの共通給気ポート
（共通ポート）３８が設けられ、この共通給気ポート３
８はマニホールドベース３６内に形成された共通流路４
０を介して、各流量設定装置１１の減圧弁１４に連通し
ている。そして、共通給気ポート３８から圧力流体が供
給されると、各流量設定装置１１に圧力流体が供給さ
れ、それぞれの流量設定装置１１に設けられた流量計測
器２６の流量表示器２４に流量が表示される。

【００３２】従って、本実施形態の流量設定装置１１に
よれば、１つの共通給気ポート３８から複数の流量設定
装置１１に圧力流体を供給することができるので、配管
数を少なくすることができる。しかも、マニホールド化
したことで、複数の流量設定装置１１があっても全体的
に小型化する。

【００３３】（別の実施形態）本発明の実施形態は以下
のように変更してもよい。 ・ 前記実施形態では、オリフィス１７の孔径に応じた
複数種類の特性データ２２，２３を用いたが、１種類又
は３種類以上に変更してもよい。

【００３４】・ 前記第２実施形態に示したチューブ３
１によって流量表示器２４を減圧弁１４から離間した流
量設定装置１１をマニホールド化してもよい。 ・ 前記実施形態では、流量表示器２４に表示される流
量を見ながら、減圧弁１４に設けられた圧力調節部１４
ａを手動で回動操作して所望の流量に調節している。こ
の構成以外に、圧力調節部１４ａを正逆方向に回転する
モータを設ける。そして、このモータの駆動をコントロ
ーラ２０で制御することにより、あらかじめ設定された
流量に自動調節するようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、取付け姿勢を自由に設
定することができ、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は第１実施形態における流量設定装置の
正面図、（ｂ）は流量設定装置の側面図。

【図２】同じく流量設定装置の電気的構成を示すブロッ
ク図。

【図３】同じく特性データを示す図。

【図４】第２実施形態における流量設定装置の電気的構
成を示すブロック図。

【図５】同じく流量設定装置の側面図。

【図６】第３実施形態におけるマニホールド化した流量
設定装置の正面図。

【図７】同じくマニホールド化した流量設定装置の側面
図。

【図８】マニホールド化した流量設定装置の底面図。

【図９】（ａ）は従来技術における面積式流量計の正面
図、（ｂ）はその側面図。

【符号の説明】

１２…流路、１４…減圧弁（レギュレータ）、１５…一
次側流路、１６…二次側流路、１７…オリフィス、１８
…圧力検出センサ（圧力検出手段）、１９…背圧検出セ
ンサ（背圧検出手段）、２０…コントローラ（流量算出
手段、選択手段、演算手段、比較手段、目詰まり判定手
段）、２２，２３…特性データ、２４…流量表示器、３
１…チューブ、３６…マニホールドベース、３８…共通
給気ポート（共通ポート）、４０…共通流路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F030 CB04 CC11 CE24 CF05 5H307 AA18 BB01 DD11 DD13 EE02 FF12 GG01 JJ01 KK01 KK08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次側流路から供給される圧力流体を二
   次側流路で一定となるように減圧制御するレギュレータ
   と、 前記レギュレータよりも下流側に設けられたオリフィス
   と、 前記レギュレータとオリフィスとの間を流れる圧力流体
   の圧力を検出する圧力検出手段と、 前記圧力検出手段によって検出される圧力とその圧力に
   応じた流量との関係を設定した特性データを有し、この
   特性データに基づいて圧力流体の流量を算出する流量算
   出手段とを備えたことを特徴とする流量設定装置。
2. 【請求項２】 前記特性データは、オリフィスの孔径の
   違いに応じて複数種類設けられ、これらの特性データは
   選択手段によって選ばれることを特徴とする請求項１に
   記載の流量設定装置。
3. 【請求項３】 前記二次側流路を流れる圧力流体の圧力
   を検出する背圧検出手段と、 前記圧力検出手段によって検出される圧力、及び前記背
   圧検出手段によって検出される圧力の差を演算する演算
   手段と、 前記演算手段によって演算される差圧が所定のしきい値
   よりも大きいか否かを比較する比較手段と、 前記比較手段による結果に基づいて、オリフィスよりも
   下流側の流路で目詰まりが起きているかを判定する目詰
   まり判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の流量設定装置。
4. 【請求項４】 前記圧力検出手段は、圧力流体を流通す
   るためのチューブを介してレギュレータから離間配置さ
   れるとともに、同圧力検出手段は、流量算出手段によっ
   て算出される圧力流体の流量を表示する流量表示器と一
   体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１項に記載の流量設定装置。
5. 【請求項５】 前記レギュレータが複数設けられ、それ
   らのレギュレータは共通流路を有するマニホールドベー
   スに連設され、マニホールドベースに設けられた共通ポ
   ートは前記共通流路を介して各レギュレータに通じてい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
   の流量設定装置。
6. 【請求項６】 圧力流体の圧力を検出する圧力検出手段
   と、この圧力検出手段によって検出される圧力と流量と
   の関係を設定した特性データを有し、この特性データに
   基づいて圧力流体の流量を算出する流量算出手段とを備
   えたことを特徴とする流量計測器。