JP3089100B2 - 往復動形アクチュエータの駆動制御装置 - Google Patents

往復動形アクチュエータの駆動制御装置

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JP3089100B2
JP3089100B2 JP04168916A JP16891692A JP3089100B2 JP 3089100 B2 JP3089100 B2 JP 3089100B2 JP 04168916 A JP04168916 A JP 04168916A JP 16891692 A JP16891692 A JP 16891692A JP 3089100 B2 JP3089100 B2 JP 3089100B2
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佳寿 菅田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばダイヤフラムポ
ンプの駆動に用いられる往復動形アクチュエータの駆動
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、水などの流体を給排するため
にダイヤフラムポンプが用いられている。
【0003】図3はダイヤフラムポンプ5を駆動するた
めの従来の制御装置80を示す回路図である。ダイヤフ
ラムポンプ5は、駆動ロッド11の両端にそれぞれダイ
ヤフラムピストン12a,12bが設けられ、各ダイヤ
フラムピストン12a,12bによってその外側の流体
給排室13a,13bと内側の空気室14a,14bと
に仕切られ、これら2つの空気室14a,14bに交互
に圧縮空気を供給することによって、駆動ロッド11及
びダイヤフラムピストン12a,12bを往復移動さ
せ、流体給排室13a,13bの内外へ流体の給排を行
うように構成されたものである。
【0004】制御装置80は、パイロット作動方式の2
位置のメインバルブ81、及び駆動ロッド11の移動と
ともにスプールが移動して切り換わる補助バルブ82か
ら構成されている。
【0005】メインバルブ81は、径大のピストンを有
する第1パイロット室81aと、径小のピストンを有す
る第2パイロット室81bとが設けられている。第2パ
イロット室81bには、供給ポートASから供給される
圧縮空気がパイロット流路84を介して常時供給され、
第1パイロット室81aには、補助バルブ82の動作位
置に応じて、供給ポートASからの圧縮空気が供給され
又は大気に開放されるようになっている。
【0006】したがって、図3に示すように駆動ロッド
11がストロークの中間点にある状態で、供給ポートA
Sに圧縮空気を供給すると、圧縮空気が第2パイロット
室81bに供給されてメインバルブ81が図に示す位置
に切り換わり、圧縮空気が空気室14aに供給され、ダ
イヤフラムピストン12aが図の右方向(矢印M1方
向)に押されて移動する。
【0007】ダイヤフラムピストン12aの移動によっ
て、そのストローク端付近で補助バルブ82が切り換わ
ると、圧縮空気がパイロット流路83を経て第1パイロ
ット室81aに供給され、これによってメインバルブ8
1が切り換わる。
【0008】そうすると、次には、空気室14bに圧縮
空気が供給され、ダイヤフラムピストン12bが図の左
方向に押されて移動する。そのストローク端付近で補助
バルブ82が切り換わると、第1パイロット室81aの
圧縮空気が大気に排出されて圧力が低下し、メインバル
ブ81が上述とは逆に切り換わって図3に示す状態とな
る。
【0009】これらの動作を繰り返すことによって、ダ
イヤフラムポンプ5は連続的に往復作動して流体を流体
給排室13a,13bの内外へ給排する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ダイヤフラ
ムピストン12aが右端に位置して第1パイロット室8
1aに圧縮空気が供給されている状態から、駆動ロッド
11が左方向への移動を開始すると、補助バルブ82は
その途中で全ポートを閉止するように切り換わり、第1
パイロット室81aには圧縮空気が供給されなくなる。
【0011】そのような状態においては、第1パイロッ
ト室81a及びパイロット流路83内に閉じ込められた
圧縮空気の残圧によってメインバルブ81が作動状態を
維持することとなるが、そのような残圧は時間の経過と
ともに低下する。
【0012】したがって、供給ポートASからの圧縮空
気の流量が少なく、ダイヤフラムポンプ5及びメインバ
ルブ81の移動速度又は切り換わり速度が極めて遅い場
合には、第1パイロット室81a内の残圧の低下によっ
て、第1パイロット室81a側からの推力と第2パイロ
ット室81b側からの推力とがメインバルブ81の切り
換え途中において平衡し、その結果メインバルブ81の
スプールの移動が途中で停止してしまうおそれがある。
【0013】そうすると、メインバルブ81は、いずれ
のポートをも閉止した状態で停止することとなり、ダイ
ヤフラムポンプ5及び補助バルブ82も停止状態とな
り、全体が全くの作動停止状態となってしまう。
【0014】また、上述のように、第1パイロット室8
1aの残圧が時間の経過により低下するという要因の外
に、供給ポートASから比較的低い圧力(例えば3kg
/cm2 )の圧縮空気を供給して運転を行い、第1パイ
ロット室81aにその圧力が残圧として残った状態で運
転を停止し、次にそれよりも高い圧力(例えば5kg/
cm2 )の圧縮空気を供給して運転を再開しようとした
場合にも、上述と同様な状態が発生する恐れがあり、そ
の結果再起動が不可能になる恐れがあった。
【0015】このような圧力差は、例えばダイヤフラム
ポンプ5を無負荷で運転した後に停止し、次にダイヤフ
ラムポンプ5に負荷をかけて運転を再開しようとして場
合にも発生する。
【0016】また、上述のように完全な停止状態に至ら
ない場合であっても、パイロット圧の変動によってメイ
ンバルブ81の動作が不安定になり、ダイヤフラムポン
プ5の作動不良が発生し易かった。
【0017】本発明は、上述の問題に鑑み、ダイヤフラ
ムポンプなどに用いられる往復動形アクチュエータの作
動停止又は作動不良などが発生しない駆動制御装置を提
供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る装
置は、上述の課題を解決するため、2つの空気室に交互
に圧縮空気を供給することによってピストンが往復移動
するように構成された往復動形アクチュエータのための
駆動制御装置であって、前記各空気室に圧縮空気を交互
に供給するための、スプールを一方の作動位置に強制的
に切り換えるためのメインパイロット室と前記メインパ
イロット室にパイロット圧が供給されないときに前記ス
プールを他方の作動位置に切り換えるためのパイロット
操作部とを有したパイロット作動方式の2位置のメイン
バルブと、前記メインパイロット室へのパイロット圧を
制御するための、前記ピストンの両ストローク端におい
てそれぞれ作動する第1及び第2のリミットバルブと、
前記第1のリミットバルブの作動により発生するパイロ
ット圧を前記メインパイロット室に供給し且つ当該パイ
ロット圧を保持するとともに、前記第2のリミットバル
ブの作動により発生するパイロット圧によってその保持
が解除される保持回路部材とを有して構成される。
【0019】
【作用】ピストンの一方のストローク端において第1の
リミットバルブが作動すると、圧縮空気が保持回路部材
に供給され、メインパイロット室に圧縮空気が供給され
てメインバルブが切り換わるとともに、保持回路部材の
保持動作によってその状態が保持される。
【0020】これによってピストンが逆方向に移動す
る。ピストンの他方のストローク端において第2のリミ
ットバルブが作動すると、保持回路部材の自己保持が解
除され、メインパイロット室の圧縮空気が大気に排出さ
れて圧力が低下し、メインバルブが上述とは逆方向に切
り換わる。
【0021】これらの動作を繰り返すことによって、メ
インバルブのスプールが2位置の間を往復移動し、往復
動形アクチュエータの2つの空気室に圧縮空気が交互に
供給され、ピストンの往復駆動が行われる。
【0022】
【実施例】図1は本発明に係る制御装置2の回路図であ
る。図1において、制御装置2は、メインバルブ21、
第1のリミットバルブ22、第2のリミットバルブ2
3、保持回路部材24、可変絞り弁25などから構成さ
れている。
【0023】メインバルブ21は、各空気室14a,1
4bに圧縮空気を交互に供給するためのパイロット作動
方式の2位置のバルブであり、スプール21cを一方の
作動位置に強制的に切り換えるためのメインパイロット
室21a、メインパイロット室21aに圧縮空気(パイ
ロット圧)が供給されないときにスプールを他方の作動
位置に切り換えるためのパイロット操作バネ21bを有
している。
【0024】なお、パイロット操作バネ21bと並列的
に、その推力を補助するためのパイロット室が設けら
れ、供給ポートASと接続される場合もある。また、パ
イロット操作バネ21bに代えてパイロット室が設けら
れる場合もある。いずれの場合も、メインパイロット室
21aに正規のパイロット圧が加わった場合には、メイ
ンパイロット室21aの側の推力が大きくなる。
【0025】第1のリミットバルブ22は、常時は閉状
態にあるが、図1のダイヤフラムポンプ5の駆動ロッド
11が右側のストローク端(図のI位置)にあるときに
作動し、これによって供給ポートASからの圧縮空気を
流路35に供給するものである。
【0026】第2のリミットバルブ23は、常時は閉状
態にあって流路36に圧縮空気を供給していないが、図
1のダイヤフラムポンプ5の駆動ロッド11が左側のス
トローク端(図のII位置)にあるときに作動し、流路3
6に圧縮空気を供給するものである。
【0027】保持回路部材24は、圧縮空気で作動する
オア素子31及びアンド素子32からなっている。アン
ド素子32の流路36に圧縮空気(パイロット圧)が供
給されていない状態で、オア素子31の流路35に圧縮
空気が供給されると、アンド素子32の出力である流路
37に圧縮空気が供給されるとともに、その出力がオア
素子31に入力されて自己保持が行われる。
【0028】したがって、その状態で、その後に流路3
5の圧縮空気が停止して圧力が低下しても、流路37に
は圧縮空気が供給され続ける。その状態で、流路36に
圧縮空気が供給されるとアンド素子32の出力は無くな
り、その結果、自己保持も解除される。
【0029】このような保持回路部材24は、上述のよ
うに流体素子を組み合わせることによって実現可能であ
るが、図2に示すように、保持回路バルブ24aとして
一体に構成することも可能である。
【0030】すなわち、図2に示す保持回路バルブ24
aにおいて、流路35からの圧縮空気によって主弁体4
2が圧縮バネに抗して作動すると、供給ポートASから
の圧縮空気が流路37に出力されるとともに、流路35
からの圧縮空気が停止した場合には流路46からの圧縮
空気によって切換え弁体44が上方へ押しつけられて弁
室45に圧縮空気が供給され、当該主弁体42の作動が
自己保持される。
【0031】流路36からの圧縮空気によってリセット
弁体43が圧縮バネに抗して作動すると、供給ポートA
Sからの圧縮空気が閉止されるとともに、弁室45の圧
縮空気が流路48から排出され、主弁体42が復帰して
流路37は流路49を経て大気に開放される。
【0032】次に、可変絞り弁25は、供給ポートAS
からメインバルブ21を介してダイヤフラムポンプ5に
供給される圧縮空気の流量を絞って調整するためのもの
であり、この調整によっては、メインパイロット室21
aへ供給される圧縮空気の流量に影響を与えない。
【0033】次に、上述のように構成された制御装置2
の動作を説明する。ダイヤフラムポンプ5の駆動ロッド
11がストロークの中間点にある状態で、供給ポートA
Sに圧縮空気を供給すると、圧縮空気がメインバルブ2
1を経て空気室14aに供給され、ダイヤフラムピスト
ン12aが図の右方向(矢印M1方向)に押されて移動
する。
【0034】ダイヤフラムピストン12aの移動によっ
て、そのストローク端付近で第1のリミットバルブ22
が作動すると、圧縮空気が流路35を経て保持回路部材
24のオア素子31に供給され、保持回路部材24の上
述の動作によって流路37を介してメインパイロット室
21aに圧縮空気が供給され且つそれが自己保持され
る。これによってメインバルブ21が切り換わる。
【0035】そうすると、次には、空気室14bに圧縮
空気が供給され、ダイヤフラムピストン12bが図の左
方向に押されて移動する。この途中で、第1のリミット
バルブ22の作動は停止するが、保持回路部材24は自
己保持によって流路37に圧縮空気を供給し続ける。
【0036】駆動ロッド11のストローク端付近で第2
のリミットバルブ23が作動すると、保持回路部材24
の自己保持が解除され、流路37及びメインパイロット
室21aの圧縮空気が大気に排出されて圧力が低下し、
メインバルブ21が上述とは逆方向に切り換わる。
【0037】これらの動作を繰り返すことによって、ダ
イヤフラムポンプ5は連続的に往復作動して流体を流体
給排室13a,13bの内外へ給排する。上述したよう
に、保持回路部材24の自己保持動作によって、メイン
パイロット室21aには圧縮空気が供給される状態と圧
縮空気が大気へ排出される状態の2つの明確な状態のみ
が存在し、従来のような閉じ込められた圧縮空気の残圧
による作動状態が生じないので、メインバルブ21の動
作が確実であり、メインバルブ21のスプールが移動途
中で停止することがない。
【0038】したがって、どんな使用状況にあってもダ
イヤフラムポンプ5が作動停止し又は作動不良となる恐
れがなく、ダイヤフラムポンプ5を確実に作動又は起動
させることができる。
【0039】また、可変絞り弁25を調整することによ
って、ダイヤフラムポンプ5に供給する流量のみを調整
することができるので、制御装置2の作動に影響を与え
ることがなく、ダイヤフラムポンプ5の動作速度すなわ
ち流体の給排量(吐出量)を任意に調整することができ
る。
【0040】上述の実施例において、第1のリミットバ
ルブ22及び第2のリミットバルブ23は、ダイヤフラ
ムポンプ5に内蔵してもよいし、ダイヤフラムポンプ5
の外部に配置して適当なドグによって作動するようにし
てもよい。
【0041】上述の実施例においては、第2のリミット
バルブ23として常時開のバルブを用いたが、これに代
えて第1のリミットバルブ22と同様の常時閉のバルブ
を用いる場合には、その出力側にノット素子を追加接続
すればよい。第1のリミットバルブ22についても同様
である。
【0042】その他、メインバルブ21、リミットバル
ブ22,23、保持回路部材24、制御装置2、及びダ
イヤフラムポンプ5の構造、形状、寸法、材質などは、
本発明の主旨にしたがって種々変更することができる。
【0043】本発明は、ダイヤフラムポンプ以外の種々
の往復動形アクチュエータの駆動制御に用いることがで
きる。
【0044】
【発明の効果】本発明によると、往復動形アクチュエー
タの作動停止又は作動不良などが発生しない駆動制御装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御装置の回路図である。
【図2】制御装置に用いる保持回路バルブの実施例を示
す断面図である。
【図3】ダイヤフラムポンプを駆動するための従来の制
御装置を示す回路図である。
【符号の説明】
2 制御装置(駆動制御装置) 5 ダイヤフラムポンプ(往復動形アクチュエータ) 12a,12b ダイヤフラムピストン(ピストン) 14a,14b 空気室 21 メインバルブ 21a メインパイロット室 21b パイロット操作バネ(パイロット操作部) 22 第1のリミットバルブ 23 第2のリミットバルブ 24 保持回路部材 24a 保持回路バルブ(保持回路部材)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの空気室に交互に圧縮空気を供給する
    ことによってピストンが往復移動するように構成された
    往復動形アクチュエータのための駆動制御装置であっ
    て、 前記各空気室に圧縮空気を交互に供給するための、スプ
    ールを一方の作動位置に強制的に切り換えるためのメイ
    ンパイロット室と前記メインパイロット室にパイロット
    圧が供給されないときに前記スプールを他方の作動位置
    に切り換えるためのパイロット操作部とを有したパイロ
    ット作動方式の2位置のメインバルブと、 前記メインパイロット室へのパイロット圧を制御するた
    めの、前記ピストンの両ストローク端においてそれぞれ
    作動する第1及び第2のリミットバルブと、 前記第1のリミットバルブの作動により発生するパイロ
    ット圧を前記メインパイロット室に供給し且つ当該パイ
    ロット圧を保持するとともに、前記第2のリミットバル
    ブの作動により発生するパイロット圧によってその保持
    が解除される保持回路部材とを有してなることを特徴と
    する往復動形アクチュエータの駆動制御装置。
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