JPH01295006A - 複動シリンダの残圧を利用した圧力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、複動シリンダの動作中に必要な圧力と、停止
時に必要な圧力との差圧を有効に利用する複動シリンダ
の残圧を利用した圧力変換装置に関するものである。

（従来の技術〉 物体を移動させるために使用される複動シリンダに供給
する必要圧力は、当該物体の移動時と停止時とでは異な
っている。即ち、ピストンロッドが出入動作中は、当該
ロッドに連結されている負荷物体の慣性抵抗や複動シリ
ンダの排気側にある空気の流出抵抗などが加わって高い
圧力を必要とするが、停止時にはこれらの抵抗がなくな
り、静荷重の保持に必要な圧力だけでよい。

複動シリンダの作動が水平方向であったり、負荷の静止
摩擦抵抗が十分大きがったり、あるいはロック機横付の
複動シリンダの場合などでは、作動時に必要な供給圧力
と停止時の必要供給圧力とでは大きな圧力差があり、従
来はこの差圧は残圧としてそのまま捨てるか、利用され
ないで次回の作動までシリンダ内に保有されていた。

一方、工場内には−の空気圧源から供給される一般用圧
力による使用端のほかに、前記一般用圧力よりも高圧の
作動圧力等を必要とする使用端も少なくなく、従来はか
かる高圧使用箇所においては、別途の高圧用コンプレッ
サなどで昇圧する必要があった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら工場内に多数使用されているこれらの複動
シリンダの残圧をすべて大気中に放出したのではエネル
ギー経済上甚だ無駄であり、また次回の作動時の排出抵
抗力となって二重にエネルギーを無駄にするものであっ
た。

また、一般工場で使用する圧力以上の高圧使用端におい
て、別途に高圧用コンプレッサを設けると、設備費が嵩
み、余分の動力を消費してコスト高を招くという問題点
があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、簡単な回路で複動シリンダの残圧をうまく利用す
ることにより、余剰エネルギーの回収を図るのみならず
、更に進んで、−ｉ用圧力以上の高圧使用端に高庄空気
を供給することを可能ならしめる等複動シリンダの残圧
を利用した圧力変換装置を提供することを目的とするも
のである。

〈課題を解決するための手段） 以上の問題点を解決するために、本発明の要旨とすると
ころは、入側ポートに空気圧源がらの圧力空気を受け出
側ポートを複動シリンダのキャップ側及びヘッド側の各
ポートに連通させる切換操作を行う切換弁と、前記複動
シリンダの前記両ポートに接続され該複動シリンダの動
作中には該複動シリンダに対し閉位置にあり且っ該複動
シリンダの動作停止時には該複動シリンダの前記両ポー
ト中の少なくとも加圧側のポートに対し開位置となる残
圧供給弁と、大径ピストン及び小径ピストンを内蔵し駆
動室側に前記残圧供給弁を経て前記複動シリンダの残圧
を受け圧力変換室で圧力変換させた圧力空気を送出する
圧力変換器と、該圧力変換器による変換動作終了時に前
記駆動室を所定圧力に開放する開放弁とを備えたことを
特徴とする複動シリンダの残圧を利用した圧力変換装置
にある。

（作用） 切換弁を一方に切換えると、複動シリンダのピストンロ
ッドは出動作もしくは入動作を始める。

圧力空気は加圧側に入り、ピストンを隔てた反対側から
は空気が排出される。この間残圧供給弁は複動シリンダ
に対して閉位置にある。

複動シリンダのピストンがストロークエンドに来て、リ
ミットスイッチなどによる検出結果に基づいて信号が発
せられると、切換弁は中間位置となり、当該複動シリン
ダへの圧力供給ポートを遮断する。

一方、前記信号により残圧供給弁はこれまで加圧側であ
った複動シリンダのポートに連通ずる位置に切換わる。

そしてこの残圧は、残圧供給弁を通って圧力変換器の駆
動室に供給される。

圧力変換器の圧力変換室側には空気圧源から圧力空気が
供給されていて、前記駆動室内に供給された残圧によっ
てピストンが押し動がされ、圧力変換器のピストンが動
作し、圧力変換室内の圧力変換した圧力空気を送出する
。

圧力変換室から送出される圧力空気は空気タンクなどに
貯えられ、使用端に供給される。

圧力変換器のピストンがストロークエンドに達し、圧力
空気の送出が止まると、残圧供給弁の出口側に設けた開
放弁が開き、残った残圧は大気に開放され、駆動室内及
び残圧回路内を所定圧力にする。

切換弁が他の方向に切換わって複動シリンダが前述の方
向と逆の方向に作動した後停止したときは、残圧供給弁
は前述とは逆の方に切換わっで同様の作用を行う。

（実施例） 以下本発明の第１実施例について、鉛直方向に沿って配
置された複動シリンダを用い増圧する場合を例として図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明に係る複動シリンダの残圧を利用した圧
力変換装置の第１実施例を示す回路図である。

複動シリンダの残圧を利用した圧力変換装置１０は、複
動シリンダ２０と、当該複動シリンダ２０の動作方向を
切換える切換弁３０と、複動シリンダ２０の残圧を供給
する残圧供給弁４０と、残圧を受けて作動し、昇圧させ
た圧力空気を送出する圧力変換器５０と、残圧をこの場
合の所定圧力である大気圧に開放する開放弁６０とを備
えている。

複動シリンダ２０は、シリンダ体２１と、当該シリンダ
体２１内に、圧力を受けて摺動するピストン２２と、当
該ピストン２２に連結したピストンロッド２３とを有し
、キャップ側ポート２４と、ヘッド側ポート２５とを備
えている。

ピストンロッド２３は、下端に負荷物体Ｗが連結してあ
り、ストロークエンドを検知するリミットスイッチ６１
．６２が当該負荷物体Ｗの位置に対応させて設けである
。

切換弁３０は、５ボ一ト三位置切換弁のクローズドセン
タ形であって、入側ポートＰ１が逆止弁６３を介して空
気圧源Ｓに、出側ポートｃ１が複動シリンダ２０のヘッ
ド側ポート２５に、出側ポートＣ２がキャップ側ポート
２４に夫々連通しており、ポートＲＩ及びＲ２が共に大
気圧に開放されている。

切換弁３０の切換手段は、図示していないがソレノイド
、手動その他いずれでもよい。

残圧供給弁４０は、３ボ一ト三位置切換弁のクローズド
センタ形であり、入側ポートＤ１及び入側ポートＤ２が
夫々複動シリンダ２ｏのヘッド側ポート２５及びキャッ
プ側ポート２４に連通しており、出側ポートＰ２が圧力
変換器５ｏに至る残圧管路６４に連通している。

残圧供給弁４０も操作手段は、図示していないが、例え
ばソレノイドを用いて操作する。

圧力変換器５０は、大径シリンダ体り１ａ内にあって駆
動室５１内に残圧を受ける大径ピストン５２と、当該大
径ピストン５２に連結ロッド５３で連結され小径シリン
ダ体り４ａ内にあって圧力変換室５４内に高圧を発生さ
せる小径ピストン５５とを備え、大径ピストン５２と小
径ピストン５５と連結ロッド５３とでピストンブロック
５６を形成している。

圧力変換室５４の出口ポートには一対の逆止弁６５及び
６６が接続してあり、一方の逆止弁６５は管路１１を通
じて空気圧源Ｓがらの圧力を圧力変換室５４に供給し、
他方の逆止弁６６は圧力変換室５４内で昇圧された高圧
空気を送り出すためのものである。そしてこの高圧側管
路１２には高圧空気タンク１３が接続して設けてあり、
高圧空気タンク１３の出口側が管路１４を通じて切換弁
３０の入側ポートＰ１に連通している。

一方、前記残圧管路６４には残圧を検知する圧力スイッ
チ６７とソレノイド作動型の開放弁６゜が設けである。

次に、本発明の上記実施例に係る複動シリンダの残圧を
利用した圧力変換装置の作用について説明する。

ピストンロッド２３が第１図において実線で示すように
突出し切った状態から、動作を開始するものとすると、
切換弁３０が、中央位置がらＢで示す位置に切換わり、
作動圧力は入側ポートＰ！から出側ポートＣ１を通って
、複動シリンダ２゜のヘッド側ポート２５に送入されピ
ストンロッド２３は入動作をする。

この間、残圧供給弁４０は中央位置を保っている。

ピストンロッド２３が入りきって２点鎖線で示す位置に
達し、負荷物体Ｗがリミットスイッチ６］に至ると、こ
のリミットスイッチ６１の信号で切換弁３０は中央位置
に復帰し、圧力空気の供給は停止される。そして一方、
前記リミットスイッチ６１の信号により残圧供給弁４ｏ
は位置Ａに切換えられる。

シリンダ２０のヘッド側には上記作動中の高い空気圧が
そのまま残圧として残っているから、残圧供給弁４０の
上記切換えによって前記残圧はポート２５から残圧供給
弁４ｏの入側ポートＤ。

を経て出側ポートＰ２に至り、残圧管路６４を通って圧
力変換器５０の駆動室５１に送り込まれる。そして大径
ピストン５２を押圧し、予め空気圧源から送り込まれて
いた圧力変換室５４内の圧力空気を小型ピストン５５に
よって一層高く昇圧し、逆止弁６６を経て高圧空気タン
ク１３内に送り込む。

大径ピストン５２の動作が終了し、残圧管路６４内の圧
力が所定圧力になったときに、圧力スイッチ６７がこれ
を検知して信号を発し、残圧供給弁４０を中央位置に切
換え、開放弁６０を開いて大気圧に開放し、残圧管路６
４内が大気圧になったことを示す図示しない圧力センサ
ーの信号により当該開放弁６０を再び閉じ、次回の作動
に備える。

一方、残圧管路６４内が低圧になったことで、逆止弁６
５がら空気圧源Ｓの空気が圧力変換器５０の圧力変換室
５４内に供給され、ピストンブロック５６を、図におい
て左端側に移動させ、これも次回の動作のための準備が
完了する。

ピストンロッド２３が入りきった状態で、今度は切換弁
３０がＡの位置に切換わると、キャップ側ポート２４を
通じて圧力空気が供給され、ロッド２３は突出しストロ
ークエンドに達すると、リミットスイッチ６２の信号で
切換弁３０は中央位置に復帰し、同時に残圧供給弁４０
の方は位置Ｂに切換わって入側ポートＤ２から残圧が供
給され、以後の作用は前述と同様である。

高圧空気タンク１３からの高圧は、本実施例では切換弁
３０の入側ポート側に供給されるようになっているが、
これはあくまで一実施例に過ぎず、前記高圧空気タンク
１３から分岐して夫々必要な使用端末に結合することも
可能である圧力変換器５０の作動終了を残圧管路６４に
設けた圧力スイッチ６７によって検知するのに代えて、
圧力変換器５０のピストンブロック５６の作動を直接近
接スイッチ等で検出してもよい。

第２図は本発明の第２実施例に係る圧力変換装置を示す
回路図である。

この第２実施例の場合、切換弁７０は５ボ一ト三位置切
換弁のニゲシーストセンタ形であり、残圧供給弁８０は
三位直切換弁のクローズドセンター形であり、開放弁６
０には流量及び圧力調整のための絞り９１及びリリーフ
弁９０が接続されている。第１実施例の場合と同一の部
分は同一符号で表示して説明を省略する。

切換弁７０は、二つのポートＱ　＋　、　Ｑ　２を複動
シリンダ２０の夫々ヘッド側ポート２５及びキャップ側
ポート２４に接続し、他の二つのポートＥ１゜Ｅ２を残
圧供給弁８０に接続し、中央のポートＬ　Ｏを空気圧源
Ｓに接続してあり、ソレノイドＳ、、Ｓ２が設けである
。切換弁７０は中央位置でポートＥ、、Ｅ２が複動シリ
ンダ２０のヘッド側ポート２５及びキャップ側ポート２
４に連通ずる。

残圧供給弁８０にはソレノイドＳ３．Ｓ４、開放弁６０
にはソレノイドＳ５が設けである。

次に、本発明の第２実施例に係る圧力変換装置の動作に
ついて説明する。

例えば、複動シリンダ２０のピストンロッド２３が第２
図において実線にて示す下方のストロークエンドにある
状態から動作を開始するものとする。

ソレノイドＳ、、Ｓ２．Ｓ５をオンに、切換弁７０を位
ｉＡに、残圧供給弁８０を位２Ｂに、開放弁６０を開位
置にすると、空気圧源ＳからポートＥ。及びポートＱ１
を通じて圧力空気がヘッド側ポート２５に至り、この圧
力空気によりピストンロッド２３を入動作させる。

一方すでに開放弁６０の開により逆止弁６５がら空気圧
源Ｓの空気が圧力変換器５０の圧力変換室５４内に供給
され、ピストンブロック５６が残圧管路側に移動してい
る。

ピストンロッド２３が２点鎖線で示すように、−Ｅ方の
ストロークエンドに達すると、負荷物体Ｗによりリミッ
トスイッチ６１がオンとなり、ピストンロッド２３が停
止し、ソレノイドＳ１と８４をオフとし、切換弁７０と
残圧供給弁８０を中央位置にする。次にソレノイドＳ３
をオンＳ５をオフにして複動シリンダ２０のヘッド側圧
力がポートＦｌ、Ｑ３を経て、残圧管路６４を通じて圧
力変換器５０の駆動室５１へ送出され、圧力変換器５０
が作動し、複動シリンダ２０のヘッド側圧力が下がって
行く。そして負荷物体Ｗをそのままの位置に保持するた
めにのみ必要な最低限の所定圧力になると、これを検出
する圧力スイッチ６７からの信号でソレノイドＳ３をオ
フにソレノイドＳ５をオンにする。複動シリンダ２０は
ピストンロッド２３の上方のストロークエンドの位置を
保持し、残圧管路６４の圧力は、開放弁６０、絞り９１
、リリーフ弁９０を通じて大気圧力に開放されるととも
に、逆止弁６５を通じて圧力空気が圧力変換室５４に送
り込まれ、圧力変換器５０はリセットされる。

残圧管路６４内が大気圧になったことを示す図示しない
圧力センサーの信号によりＳ５はオフとなり開閉弁６０
は閑となる。

次工程としてソレノイドＳ２．Ｓ３をオンにし、空気圧
源ＳからポートＥＯ及びポートＱ２を通じ、圧力空気が
キャップ側ポート２４に至り、この圧力空気によりピス
トンロッド２３を出動作させる。

即ち、複動シリンダ２０のヘッド側圧力空気は切換弁７
０及び残圧供給弁８０を経て、残圧管路６４と通じて圧
力変換器５０の駆動室５１へ送出され、圧力変換器５０
が作動し、複動シリンダ２０のヘッド側圧力が下がって
行く。この間ソレノイドＳ５はオフであり、開放弁６０
が閉位置にある。

此の操作に於て複動シリンダの動作速度が維持出来ない
場合は、ソレノイドＳ５をオンにして。

絞り９１、及びリリーフ弁９０を夫々調整し動かせる事
で、ピストンロッド２３を所要のスピードでス１−ロー
クエンド迄動作させる事が出来る。その後の動作は前述
と同様である。

なお、本発明は、増圧の場合に限らず圧力変換器をもっ
て空気を減圧する場合にも適用可能であり、複動シリン
ダのピストンロッドが鉛直に限らず任意の方向に沿って
動作するものであってもよい。

（発明の効果） 本発明は上述の如く構成され、複動シリンダの作動時と
停止時との必要圧力の差、即ち残圧を簡単な回路構成で
抽出し圧力変換器に導き、高圧などを得るようにしたか
ら、工場の動力節約に寄与するところ大であるばかりで
なく、一般用空気源よりも高い圧力の使用端に低コスト
の高圧空気を供給することを可能ならしめるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る複動シリンダの残圧
を利用した圧力変換装置を示す回路図、第２図は本発明
の第２実施例に係る圧力変換装置を示す回路図である。 Ｐｌ・・・入側ポート、Ｃ，、Ｃ２・・・出側ポート、
Ｓ・・・空気圧源、Ｗ・・・負荷物体、１０・・・圧力
変換装置、２０・・・複動シリンダ、２２・・・ピスト
ン、２３・・・ピストンロッド、２４・・・キャップ側
ポート、２５・・・ヘッド側ポート、３０・・・切換弁
、４０・・・残圧供給弁、５０・・・圧力変換器、５１
・・駆動室、５２・・・大径ピストン、５４・・・圧力
変換室、５５・・・小径ピストン、５６・・・ピストン
ブロック、５　ｏ・・・開放弁、６４・・・残圧管路、
７０・・切換弁、８０・・・残圧供給弁、９０・・リリ
ーフ弁、９１・・・絞り。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入側ポートに空気圧源からの圧力空気を受け出側ポート
   を複動シリンダのキャップ側及びヘッド側の各ポートに
   連通させる切換操作を行う切換弁と、前記複動シリンダ
   の前記両ポートに接続され該複動シリンダの動作中には
   該複動シリンダに対し閉位置にあり且つ該複動シリンダ
   の動作停止時には該複動シリンダの前記両ポート中の少
   なくとも加圧側のポートに対し開位置となる残圧供給弁
   と、大径ピストン及び小径ピストンを内蔵し駆動室側に
   前記残圧供給弁を経て前記複動シリンダの残圧を受け圧
   力変換室で圧力変換させた圧力空気を送出する圧力変換
   器と、該圧力変換器による変換動作終了時に前記駆動室
   を所定圧力に開放する開放弁とを備えたことを特徴とす
   る複動シリンダの残圧を利用した圧力変換装置。