JPH0735106A - エアシリンダ駆動制御回路及び流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】速やかにピストンを移動開始させることができ
る差圧をつくれるエアシリンダ駆動制御回路及び流量制
御弁を提供する。 【構成】ピストンロッド３を収縮させるには、方向切換
弁５をｂ位置に切換え、エア供給源Ｐと第２給排通路４
ｂを連通させる。この時、ヘッド側シリンダ室１ａ内の
エアは第１給排通路４ａに設けられた絞り弁１２によっ
てエアの排出が規制されるので、第２主管路内の圧力に
よってリリーフ弁１１を開放させる。その結果、ピスト
ン２を作動開始させるのに充分な圧力Ｐａと圧力Ｐｂと
の差圧が速やかに生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエアシリンダ駆動制御回
路及び流量制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアシリンダに高圧のエアを供給
しピストンの移動速度制御するエアシリンダ駆動制御回
路が種々提案されている。図４はエアシリンダ５１のピ
ストン５２を低速度で往復動させるようにした駆動制御
回路を示す。この回路は、エアシリンダ５１内のピスト
ン５２によって区画された２室、即ち、ヘッド側シリン
ダ室５１ａとロッド側シリンダ室５１ｂと方向切換弁５
３とをそれぞれ給排通路５４ａ，５４ｂで接続する。方
向切換弁５３の他端はエア供給源Ｐと消音器Ｓに接続さ
れている。

【０００３】各給排通路５４ａ，５４ｂには、それぞれ
絞り弁５５ａ，５５ｂが設けられ、そのそれぞれの絞り
弁５５ａ，５５ｂに対して逆止弁５６ａ，５６ｂが並列
に接続されている。各逆止弁５６ａ，５６ｂは方向切換
弁５３によって給排通路５４ａ，５４ｂがエア供給側に
なった時には順方向となるように接続されている。

【０００４】そして、図４に示すようにピストン５２を
復動（ピストンロッド５２ａを収縮）するために方向切
換弁５３が切り換えられると、エア供給源Ｐからの高圧
のエアが方向切換弁５３及び給排通路５４ｂの逆止弁５
６ｂを介してロッド側シリンダ室５１ｂに供給される。
一方、ヘッド側シリンダ室５１ａ内のエアは給排通路５
４ａの絞り弁５５ａ及び方向切換弁５３を介して排出さ
れる。

【０００５】そして、給排通路５４ａの絞り弁５５ａの
絞り量に基づいてエアは排出される。この絞り量はピス
トン５２の移動速度（往復速度）を決定する。つまり、
絞り量が大きいほどピストン５２の移動速度（往復速
度）は低速となる。そして、図５にこの時のヘッド側シ
リンダ室５１ａの内圧Ｐａとロッド側シリンダ室５１ｂ
の内圧Ｐｂに対するピストン５２の変位を示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すように、方向切換弁５３が切り換えられた時からピ
ストン５２が移動開始するのに要する時間（この場合、
４．４秒）が非常に長かった。これは、ピストン５２を
低速で復動させるために、給排通路５４ａの絞り弁５５
ａが設けられ、その絞り弁５５ａにてヘッド側シリンダ
室５１ａのエアの排出が制限され、その内圧Ｐａが速や
かに低下しない。即ち、ピストン５２を復動開始させる
のに充分な内圧Ｐｂと内圧Ｐａとの差圧が生じるのに時
間が要するからである。

【０００７】そこで、絞り弁５５ａと逆止弁５６ａを並
列に接続した空圧回路を例えば実開昭５３─６２５８８
に示す圧力調整弁に置き換えて実施することが考えられ
る。この圧力調整弁５８は図６に示すように弁５８ａと
その弁５８ａに対して絞り弁５８ｂと逆止弁５８ｃの直
列回路が並列に接続された構成である。そして、絞り弁
５５ａに相当する弁５８ａはそれぞれ上流側となったそ
の上流側の圧力に基づいて開閉する弁である。

【０００８】しかしながら、弁５８ａは調整圧は調整す
ることができるが、１つの弾性体で行っているため、一
方の上流側に対する調整圧が決まると必然的に他方の上
流側に対する調整圧が決定されてしまう。その結果、調
整圧を種々変更して使用することは困難であって、速や
かにピストンを移動開始させるための調整圧を決定する
ことは他方の調整圧を犠牲にする使い方は、圧力調整弁
５８の本来の使用ではない。また、弁５８ａが何らかの
原因で故障し動作不能になった場合、ヘッド側シリンダ
室５１ａにエアを供給することはできず、エアシリンダ
は作動不能となる問題があった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、速やかにピストンを移動開始させる
ことができる差圧をつくることができるエアシリンダ駆
動制御回路及び流量制御弁を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
エアシリンダ内のピストンによって区画された２室と方
向切換弁とをそれぞれ給排通路で接続し、各給排通路に
それぞれ絞り弁を設けたエアシリンダ駆動制御回路にお
いて、各給排通路に、方向切換弁の切り換えによってエ
ア供給側になった時には順方向に、エア排出側になった
時には逆方向になるように逆止弁を前記絞り弁に対して
並列に接続し、少なくとも一方の給排通路に前記絞り弁
に対して上流側の圧力をリリーフ圧として設定されるリ
リーフ弁を並列に接続したことをその要旨とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、弁本体にそれぞれ
１つの給排口を有し互いに隔壁を挟んで第１主管路と第
２主管路を形成し、その隔壁に両管路を連通する第１の
通路と第２の通路を形成し、第１の主管路側に第１の通
路を開閉する逆止弁を配設するとともに、第２の通路の
開口部に挿通されるニードル弁を配設した流量制御弁に
おいて、前記隔壁に両管路を連通する第３の通路を形成
し、その第３の通路に弁座を設けるとともに、弾性部材
にて弾性支持され第１の主管路内の圧力に応じてその弾
性力に抗して弁座を開閉するダイヤフラムを第１の主管
路に設けたことをその要旨とする。

【００１２】

【作用】従って、請求項１記載の発明によればエアシリ
ンダが収縮されるとき、絞り弁によって、ヘッド側シリ
ンダ室に接続された給排通路に滞留した圧力をリリーフ
圧としてリリーフ弁を開放する。その結果、方向切換弁
がエアシリンダ収縮位置に切り換えられてからエアシリ
ンダが収縮開始するまでの時間を短縮することができ
る。

【００１３】請求項２記載の発明はエアシリンダが収縮
されるとき、絞り弁によって、ヘッド側シリンダ室に通
じる第２主管路に滞留した圧力が、弾性部材にて弾性支
持されたダイヤフラムにかかる。そして、前記圧力が前
記弾性部材の弾性力より大きくなるとダイヤフラムは押
し上げられ、弁座を開放する。その結果、方向切換弁が
エアシリンダ収縮位置に切り換えられてからエアシリン
ダが収縮開始するまでの時間を短縮することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図３に従って説明する。図１はエアシリンダ１のピスト
ン２を低速度で往復動させるようにした駆動制御回路を
示す。エアシリンダ１の内部には、ピストン２がエアシ
リンダ１の内周壁に密接しながらその長手方向（図１の
左右方向）にスライド移動可能に収容され、このピスト
ン２にはピストンロッド３が図１の右側に突設されてい
る。ピストン２の左右両側には、ピストン２によってヘ
ッド側シリンダ室１ａとロッド側シリンダ室１ｂが区画
形成されている。ヘッド側シリンダ室１ａには第１給排
通路４ａが、ロッド側シリンダ室１ｂには第２給排通路
４ｂが、それぞれ接続されている。そして、前記両給排
通路４ａ，４ｂは方向切換弁５に接続されている。方向
切換弁５の他端はエア供給源Ｐと消音器Ｓに接続されて
いる。

【００１５】前記方向切換弁５は２位置５ポート型の電
磁切換弁であって、電磁ソレノイド６の消磁状態におい
てはバネ７の押圧付勢力によりホームポジションである
ｂ位置に切換え保持されるようになっている。また、電
磁ソレノイド６の励磁状態においてはａ位置に切換えら
れるようになっている。

【００１６】方向切換弁５は、ａ位置では、第１給排通
路４ａとエア供給源Ｐとを連通させるとともに、第２給
排通路４ｂと消音器Ｓとを連通させるようになってい
る。また、ｂ位置では、第１給排通路４ａと消音器Ｓと
を連通させるとともに、第２給排通路４ｂとエア供給源
Ｐとを連通させるようになっている。

【００１７】前記第２給排通路４ｂには、絞り弁８が設
けられるとともにその絞り弁８に対して逆止弁９が並列
に接続されている。この逆止弁９は方向切換弁５によっ
て第２給排通路４ｂがエア供給側になった時には順方向
となるように接続されている。

【００１８】前記第１給排通路４ａには、流量制御弁１
０が設けられている。流量制御弁１０はリリーフ弁１１
と絞り弁１２と逆止弁１３とがそれぞれ並列に接続され
ることにより構成されている。この逆止弁１３は方向切
換弁５によって第１給排通路４ａがエア供給側になった
時には順方向となるように接続されている。

【００１９】次に、前記流量制御弁１０の具体的構成を
図２に基づいて説明する。流量制御弁本体１０ａには方
向切換弁５側に接続されるべき第１ポート１４が設けら
れ、第１ポート１４に連通するとともに流量制御弁本体
１０ａの下面を蓋体１５で閉塞することにより、第１主
管路１６が形成されている。流量制御弁本体１０ａの前
記第１ポート１４に対抗する側にはエアシリンダ１側に
接続されるべき第２ポート１７が設けられ、第２ポート
１７に連通する第２主管路１８は第１主管路１６に対し
て隔壁１９を介して並列に形成されている。

【００２０】第１主管路１６と第２主管路１８とを区画
する隔壁１９には、第２ポート１７側から第１ポート１
４側方向に向かって、順に第１通路２０，第２通路２
１，第３通路２２が設けられている。第３通路２２に
は、第２主管路１８側に突出するように隔壁１９に弁座
２３が嵌入されている。

【００２１】流量制御弁本体１０ａの上部で前記第１通
路２０に対応する位置には絞り弁１２が設けられてい
る。絞り弁１２の座体２４は流量制御弁本体１０ａに嵌
合され、座体２４には側面に雄ネジを切った弁軸２５が
螺入されている。弁軸２５の基端部２６には調整用溝２
７が設けられ、弁軸２５はＯリング２８をもって気密性
を保ち、前記第１通路２０まで延長されている。そし
て、弁軸２５の先端部２９は先細りの形状に形成され、
その一部が第１通路２０内に介在されている。

【００２２】従って、前記調整用溝２７にドライバの先
端等を係合して回動すると弁軸２５の先端部２９の高さ
位置が変化する。即ち、ドライバの回動量に基づいて第
１通路２０の開口面積が変化し、第１通路２０を流通す
るエアの流量を調節することができるようになってい
る。

【００２３】流量制御弁本体１０ａの上部で前記第２通
路２１に対応する位置には逆止弁１３が設けられてい
る。逆止弁１３の座体３０は流量制御弁本体１０ａに嵌
合され、座体３０の中心に凹設されたガイド部３１に
は、一端に開閉弁３２を有する弁軸３３がガイド部３１
に沿って摺動可能に挿入されている。そして、開閉弁３
２と座体３０の間にはバネ３４が介在され、バネ３４の
付勢力によって開閉弁３２は第２通路２１の開口端を常
に閉塞している。

【００２４】従って、第２通路２１においては、第１主
管路１６にエアが流入し、バネ３４の弾性力に対抗する
エア圧が開閉弁３２にかかると開閉弁３２が押し上げら
れる。そして、第１主管路１６と第２主管路１８は連通
され、エアは第１主管路１６から第２主管路１８へ流通
されるようになっている。また、開閉弁３２によって第
２通路２１が閉塞されているときは、第２主管路１８か
ら第１主管路１６へは、エアが流通されないようになっ
ている。

【００２５】流量制御弁本体１０ａの上部で前記第３通
路２２に対応する位置にはリリーフ弁１１が設けられて
いる。リリーフ弁１１の座体３５は流量制御弁本体１０
ａに嵌合され、流量制御弁本体１０ａの外側に突出する
ように形成されている。座体３５の内部には空洞３６が
設けられ、弾性を有するダイヤフラム３７で座体３５の
下面を閉塞する。空洞３６の内部にはダイヤフラム３７
に当接した状態に押圧弁３８が配設され、押圧弁３８に
はバネ３９を介してバネ受け４０が設けられている。

【００２６】一方、座体３５の上部からは側面に雄ねじ
を切った調節軸４１が螺入され、前記バネ受け４０に当
接されている。調節軸４１の頭部には調節用溝４２が設
けられ、この調節用溝４２にドライバ等を係合し回動す
ることによって前記押圧弁３８のダイヤフラム３７に対
する押圧力を調節するようになっている。また、押圧弁
３８はダイヤフラム３７を介して隔壁１９に嵌合された
前記弁座２３に当接されている。

【００２７】従って、第２主管路１８内のエアは、押圧
弁３８の押圧力に対抗するエア圧がダイヤフラム３７に
かかるとダイヤフラム３７がが押し上げられるととも
に、押圧弁３８が押し上げられ第１主管路１６と第２主
管路１８は連通される。そして、エアが第３通路２２を
通って第１主管路１６に流出すると第２主管路１８内の
エア圧は低下し、押圧弁３８の押圧力によって第３通路
２２は再び閉塞されるようになっている。

【００２８】次に、上記のように構成されたエアシリン
ダ駆動制御回路及び流量制御弁の作用について説明す
る。まず、初期状態においては、方向切換弁５の電磁ソ
レノイド６は消磁され、方向切換弁５はバネ７の押圧付
勢力によってホームポシションであるｂ位置に保持され
ている。また、この時のピストンロッド３は収縮した状
態にあり、ロッド側シリンダ室１ｂ内の圧力Ｐｂはヘッ
ド側シリンダ室１ａ内の圧力Ｐａより高くなっている。

【００２９】ピストンロッド３を伸長させるには、ま
ず、電磁ソレノイド６を励磁する。すると、方向切換弁
５はａ位置に切換えられ、エア供給源Ｐと第１給排通路
４ａが連通されるとともに消音器Ｓと第２給排通路４ｂ
が連通される。エア供給源Ｐより供給されたエアは第１
給排通路４ａに対して並列に接続された逆止弁１３を通
りヘッド側シリンダ室１ａ内に供給される。そして、ヘ
ッド側シリンダ室１ａ内にエアが供給されるとると圧力
Ｐａは圧力Ｐｂより高くなり、両圧力の差圧によってピ
ストン２はピストンロッド３の伸長方向へ移動する。

【００３０】一方、ロッド側シリンダ室１ｂ内のエアは
第２給排通路４ｂを通り消音器Ｓに排出されるが、第２
給排通路４ｂには絞り弁８が設けられているので、絞り
弁８の絞り量に基づいて、エアはゆっくりと消音器Ｓに
排出される。即ち、絞り弁８によってエアの排出が規制
されるので、ピストンロッド３の伸長は低速で行われ
る。

【００３１】次に、ピストンロッド３を収縮させるに
は、電磁ソレノイド６を消磁する。すると、方向切換弁
５がｂ位置に切換えられ、エア供給源Ｐと第２給排通路
４ｂが連通されるとともに第１給排通路４ａと消音器Ｓ
が連通される。エア供給源Ｐより供給されたエアは第２
給排通路４ｂに対して並列に接続された逆止弁９を通り
ロッド側シリンダ室１ｂ内に供給される。この時、ヘッ
ド側シリンダ室１ａ内のエアは第１給排通路４ａを通り
消音器Ｓに排出されるが、第１給排通路４ａに設けられ
た絞り弁１２によってエアの排出が規制されるので、図
２に示す第２主管路１８内の圧力Ｐｃは高くなる。

【００３２】しかし、圧力Ｐｃが、リリーフ弁１１に設
けられたバネ３９の押圧力より大きくなると、弁座２３
に当接されているダイヤフラム３７が押し上げられて第
１主管路１６と第２主管路１８が第３通路２２により連
通する。すると、第２主管路１８内に滞留していたエア
が第３通路を通り第１主管路１６に排出されるので、圧
力Ｐｃは速やかに低下する。即ち、ヘッド側シリンダ室
１ａの圧力Ｐａは速やかに低下し、ピストン２を作動開
始させるのに充分な圧力Ｐａと圧力Ｐｂとの差圧も速や
かに生じる。

【００３３】そして、圧力Ｐｃがバネ３９の押圧力より
小さくなると、ダイヤフラム３７は再び弁座２３に当接
し第３通路２２を閉鎖する。第３通路２２が閉鎖してい
る状態においては、エアは前記絞り弁１２により規制さ
れながら排出されるので、ピストン２はゆっくりとピス
トンロッド３の収縮方向へ移動する。

【００３４】また、図３には、ピストンロッド３の収縮
時の時間ｔに対する圧力Ｐａ，Ｐｂ及びピストン２の変
位量を示す。時間Ｔ１で方向切換弁５がｂ位置に切り換
えられると上述した作用により、ピストン２を移動開始
させるのに充分な圧力Ｐａと圧力Ｐｂの差圧が速やかに
生じる。なお、方向切換弁５が切り換えられた時からピ
ストン２が移動開始するのに要する時間は、この場合
０．７秒である。

【００３５】従って、本実施例では、流量制御弁１０内
に絞り弁１２，逆止弁１３に対して並列にリリーフ弁１
１を設けている。そのため、ピストン２は低速移動する
ものにも拘わらずピストンロッド３の収縮開始時におけ
る圧力Ｐａの低下の遅れを解消することができる。

【００３６】また、エアシリンダ１で作業を行う場合、
ピストンロッド３にかかる負荷の変動により目的の収縮
開始タイミングからずれてしまう可能性がある。本実施
例では、リリーフ弁１１に設けられた調節軸４１で押圧
弁３８の押圧力を調節することができるので、目的の収
縮開始タイミングからずれても簡単に修正することがで
きる。

【００３７】また、リリーフ弁１１が作動しない状態、
例えは長年使用し続けた場合故障する可能性もある。こ
の場合でも、リリーフ弁１１は絞り弁１２，逆止弁１３
に対して並列に設けられているので、絞り弁１２，逆止
弁１３だけで流量制御弁としての機能を果たすことがで
きる。

【００３８】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で以下のよう
に変更して具体化することもできる。 （１）リリーフ弁１１，絞り弁１２，逆止弁１３の配列
は並列であれば前記実施例に限定されない。例えばリリ
ーフ弁１１と絞り弁１２の位置を逆にしてもよいし、絞
り弁１２と逆止弁１３の位置を逆にしてもよい。勿論そ
の他の配列順序にしてもよい。

【００３９】（２）弁座２３，絞り弁１２の座体２４を
流量制御弁本体１０ａと一体形成してもよい。 （３）本実施例では消音器Ｓを２つ設けて、方向切換弁
５を２位置５ポート型としたが、消音器Ｓを１つにして
方向切換弁５を２位置４ポート型にしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、速
やかにピストンを移動開始させることができる差圧をつ
くることができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はエアシリンダの駆動制御回路示すブロッ
ク図である。

【図２】図２は流量制御弁を示す断面図である。

【図３】図３はピストンロッド収縮時の時間に対する各
圧力及びピストンの変位量を示す説明図である。

【図４】図４は従来のエアシリンダの駆動制御回路示す
ブロック図である。

【図５】図５は従来のエアシリンダの駆動制御回路にお
ける、ピストンロッド収縮時の時間に対する各圧力及び
ピストンの変位量を示す説明図である。

【図６】図６は従来の調整弁の空圧回路図である。

【符号の説明】

１…エアシリンダ、１ａ…ヘッド側シリンダ室、１ｂ…
ロッド側シリンダ室、２…ピストン、４ａ…第１給排通
路、４ｂ…第１給排通路、５…方向切換弁、８…絞り
弁、１０…流量制御弁、１０ａ…流量制御弁本体、１１
…リリーフ弁、１２…絞り弁、１３…逆止弁、１４…第
１ポート、１６…第１主管路、１７…第２ポート、１８
…第２主管路、１９…隔壁、２０…第１通路、２１…第
２通路、２２…第３通路、２３…弁座、３７…ダイヤフ
ラム、３９…バネ、４１…調節軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアシリンダ（１）内のピストン（２）
   によって区画された２室（１ａ，１ｂ）と方向切換弁
   （５）とをそれぞれ給排通路（４ａ，４ｂ）で接続し、
   各給排通路（４ａ，４ｂ）にそれぞれ絞り弁（８，１
   ２）を設けたエアシリンダ駆動制御回路において、 各給排通路（４ａ，４ｂ）に、方向切換弁（５）の切り
   換えによってエア供給側になった時には順方向に、エア
   排出側になった時には逆方向になるように逆止弁（９，
   １３）を前記絞り弁（８，１２）に対して並列に接続
   し、少なくとも一方の給排通路に前記絞り弁に対して上
   流側の圧力をリリーフ圧として設定されるリリーフ弁
   （１１）を並列に接続したことを特徴とするエアシリン
   ダ駆動制御回路。
2. 【請求項２】 弁本体（１０ａ）にそれぞれ１つの給排
   口（１４，１７）を有し互いに隔壁（１９）を挟んで第
   １主管路（１６）と第２主管路（１８）を形成し、その
   隔壁（１９）に両管路（１６，１８）を連通する第１の
   通路（２０）と第２の通路（２１）を形成し、第２の主
   管路（１８）側に第１の通路（２０）の開口部に挿通さ
   れるニードル弁（１２）を配設するとともに、第２の通
   路（２１）を開閉する逆止弁（１３）を配設した流量制
   御弁において、 前記隔壁（１９）に両管路（１６，１８）を連通する第
   ３の通路（２２）を形成し、その第３の通路（２２）に
   弁座（２３）を設けるとともに、弾性部材（３９）にて
   弾性支持され第２の主管路（１８）内の圧力に応じてそ
   の弾性力に抗して弁座（２３）を開閉するダイヤフラム
   （３７）を第２の主管路（１８）に設けたことを特徴と
   する流量制御弁。