JPS609853Y2 - フロ−コントロ−ラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 一般の空気圧回路において、第６図のように通常の速度
制御弁をメータアウト制御で使用する場合、アクチュエ
ータのシリンダ内で気水密に摺動するピストンの両側と
も大気圧となっている状態で、片側に圧力が供給され空
気の圧縮性によって生ずるピストンが暴走する例は非常
に多く、このため治具や装置を破損したり、人身事故に
まで及ぶことが経験されている。

又従来このピストンの暴走を防止するため第７図のよう
に通常の速度制御弁をメータイン制御で使用していた。

この方法によると、ピストンがストロークエンドに到達
後、メータイン制御のため圧力が除々に供給されること
による圧力伝達時間の遅れがあり、シリンダとして必要
な力を得るまで時間がかかるという欠点があった。

さらに第８図のようにロンド側管路の圧力を復帰するの
に必要最小限の圧力に減圧して、空気消費量の節減を計
るため、圧力調整弁２４、チェック弁２５、速度制御弁
２６．２７等により構成された制御回路がとられていた
。

この方法は、方向切換弁２８を切換えシリンダ２９のピ
ストン３０が左方へ移動する場合、シリンダのロード側
の室３１内には、圧力調整弁２４により減圧された圧力
ＰＲが供給され、ヘッド側の室３２内の圧力ＰＨは、速
度制御弁２７の可変絞り３３を通り方向切換弁２８から
排気されるため徐々に圧力降下する。

従ってピストンが左方へ動くためには、負荷やピストン
３０の受圧面積差等を無視した場合、およそ、ＰＨ＜Ｐ
Ｒにならなければならないのであるが、圧力ＰＨは、可
変絞り３３で絞られているため徐々に圧力降下するので
方向切換弁２８を切換えてからピストンが動き始めるま
での時間すなわち始動時間が長くかかるという欠点があ
った。

ここにおいて、この考案の目的は、第１にはメータアウ
ト制御、メータイン制御が可能でシリンダ内の圧力が大
気圧になっている状態ではメータイン制御によりピスト
ンの暴走を防止しく第９図参照）、第２には、通常の速
度制御弁をメータインで使用する場合での圧力伝達時間
の遅れを圧力制御弁の急速給気の作用により補ってタイ
ムロスを防止し、第３には、ピストン前後の圧力差によ
る始動時間の遅れを圧力制御弁の急速排気の作用により
タイムロスを防止できるようなフローコントローラーを
提供しようとするものである。

次にこの考案を図面に示す実施例について説明する。

先ず、第１図において、本体１には圧縮空気の出入口用
のポート２，３が設けられ、これらポート２，３をむす
ぶ通路４内に連なる通孔７があり、この通孔７を狭窄す
る絞り弁５と、この絞り弁５に対してパラレルな作用関
係のチェック弁６とが配設される。

前記絞り弁５は前記本体１に形成した通孔７に挿通され
るニードル８と、このニードル８を回動によって進退さ
せるねじ棒９と、このねじ棒９の一端に形成したハンド
ル１０とから戊り、このノ＼ンドル１０の回動によって
ニードル８の開度を調節した状態は、前記ねじ棒９にね
じ嵌合したロックナツト１１を本体１に向けてしめつけ
ることによって維持されるのである。

なお、１２は通口であって、ニードル１０と通孔７との
間に形成される狭窄通路を通路４と連通させるものであ
る。

前記絞り弁５に対してパラレルな作用関係に配設される
チェック弁６は弁体１３と、前記本体１にねじ込まれる
調圧スクリュウ１４と、これら弁体１３と調圧スクリュ
ウ１４との間に縮設される調圧スプリング１５とから戒
り、前記本体１に形成した弁座１６に銃座する弁体１３
のポート３側への受圧面１７の面積Ａと、この弁体１３
の途中に形成したポート２側への受圧面１８の面積Ａ′
との関係において、後者すなわち受圧面１８の方が受圧
面１７より大となるようにしである。

その結果、この弁体１３はポート２からの受圧によって
のみ開通し、逆方向の流れは阻止される。

上記構成から成るフローコントローラにおいて、メータ
インに使用する場合は、ポート３を入口側（切換弁側）
に、ポート２を出口側（アクチュエータ側）とし、メー
タアウトに使用する場合は、ポート２を入口側（切換弁
側）に、ポート３を出口側（アクチュエータ側）とする
。

なお、フリーフローの際は、ポート３が出口側となる。

第９図はアクチュエータのピストンの暴走の第１の対策
として、上記構成のフローコントローラ３４をシリンダ
３５のピストン３６に連結したロッド３７に作業ストロ
ローフ（Ｇ表示）を行わせる場合に、メータイン制御の
態様でスピードコントローラによるメータアウト制御に
組み合わせを実施した例である。

この図において、方向切換弁３８とシリンダ３５との間
の管路３９，４０のうち、ピストン３６のヘッド側の室
４１に連通する管路３９に前記フローコントローラ３４
を前記第１のポート３を方向切換弁３８側に、ポート２
をシリンダ３５側に接続し、フローコントローラ３４と
方向切換弁３８との間に速度制御弁４２をメータアウト
に接続するのである。

なお、シリンダ３５内のロッド側の室４３に連通する管
路４０には、速度制御弁４４をメータアウトに配設すれ
ばよい。

上記構成によりシリンダ３５のヘッド側の室４１、ロッ
ド側に室４３が共に大気圧の状態において、作業ストロ
ーク時、方向切換弁３８の切換作動により圧力源４５か
ら方向切換弁３８を経て、管路３９内に入った圧縮空気
は、速度制御弁４２をフリーフローで流れ、ポート３へ
導入される。

ポート３へ導入された圧縮空気は弁体１３によりチェッ
クされるため、前記絞り弁５によって流量を調整されて
前記室４１に徐々に入り、ピストン３６を介してロッド
３７を押動かす。

この作業ストロークにおいては、前記室４３が大気圧の
場合には前記絞り弁５によりメータイン制御されるため
ピストンの暴走は起らない。

また、前記室４３に加圧されている状態から作業ストロ
ークを行わせる場合は、上記と同様、ポート３からの圧
縮空気は前記絞り弁５を通り前記室４１に徐々に流入し
、圧力が上昇し、ポート２の圧力が上昇するため、前記
調圧スプリング１５の力に抗して弁体１３が押し下げら
れ全開状態となり、フローコントローラ３４はフリーフ
ローで室４１内に流入する。

従って前記室４３内の圧力は速度制御弁４４にて流量を
調整され方向切換弁３８から排気されるのでメータアウ
ト制御されるのである。

作業終了後の復帰ストローク（Ｇ’表示）では、方向切
換弁３８の切換作動動により管路４０を通り、速度制御
弁４４からフリーフローで前記室４３内に供給される。

このとき、排出側に当る室４１内の圧縮空気は、フロー
コントローラ３４内において、弁体１３を押し開くので
フリーフローとなり、速度制御弁４２により、流量調整
され、すなわちメータアウト制御されて排出されるので
ある。

前記室４１内の圧力をＰＨ，室４３内の圧力をＰＲとし
て作業ストローク時における各室４１．４３内の圧力が
大気圧の場合、作業ストローク時における室４３内に加
圧されている場合および復帰ストローク時の各室４１．
４３内の圧力及びピストンのストロークと時間との関係
を示すのがそれぞれ第１０図及第１１図及び第１２図テ
アって、第１０図において、ａはピストンの動きを示し
、ＰＨ，ＰＲを以って各室４１．４３内の圧力の推移を
示す。

ここにおいて、点線Ｐ’Ｈ。Ｐ’Ｒで示したのが第６図
における通常の速度制御弁４６，４７をメータアウトで
使用した場合でのシリンダ４８のヘッド側４９、ロード
側室５０それぞれの圧力曲線であって、また、ａ′はピ
ストン５１の動きを不味この考案によるものと比較して
、圧力変化は急変し不安定な状態を提し、ピストンの動
きは急速に短時間で変化する。

すなわちピストンが高速で暴走していることを示してい
る。

一方第１１図、第１２図の場合のようにそれぞれ前記各
室４３．４１に圧力が加わっている状態においては、従
来の第６図の実施例と本考案とは同じように安定した制
御の様態を示している。

アクチュエータのピストンの暴走の第２の対策として、
アクチュエータをメータイン制御する場合を線図的に示
したのが第２図である。

この図において、アクチュエータ１９のシリンダ２０の
内部を仕切るピストン２１に接続されるロンド側トに接
続する管路２２，２３に、それぞれこの考案のフローコ
ントローラ３４と通常の速度Ｍ御弁５３をメータイン制
御になるように図示のごとく介在させるのである。

すなわち、この場合、管路２２にフローコントローラ３
４をそのポート２が前記シリンダ２０側になるように接
続するのである。

この場合、ヘッド側の圧力をＰ□とし、ロッド側の圧力
をＰ２としたとき、シリンダ２０内でのピストン２２が
右方へ移動する動きと、シリンダ２０内の圧力Ｐ、及び
Ｐ２の変化をあられしたのが第３図である。

この図において、方向切換弁５４の切換作業により圧力
源５５から方向切換弁５４を経てフローコントローラ３
４のポート３へ導入された圧縮空気は弁体１３によりチ
ェックされるため前記絞り弁５によって流量制御されて
シリンダ２ｏのヘッド側の室５５に入りピストン２５を
右方を動かす。

このストロークにおいては、ロッド側の室５６が大気圧
の場合でもメータイン制御であるため絞り弁５により速
度制御され、ピストンの暴走は起らない。

ピストン２１がストロークエンドに到達すると前記室５
５の圧力は絞り弁５により流量を調整されて導入される
のでａ点まで徐々に上昇し、従って、ポート２側の圧力
も上昇するため前記調圧スプリング１５の力に抗して弁
体１３が押し下げられ弁体１３と弁座１６が開きポート
３側の圧縮空気はヘッド側の室５５内に急速に供給され
、ｂ点まで圧力上昇する。

ここにおいて、点線Ｐ□′で示したのが、第７図におけ
る通常の速度制御弁をメータインで用いた場合の圧力曲
線であって、この考案によるものと比較して、ピストン
がストロークエンドに達した後の圧力伝達時間は、この
考案のちに対して、通常の速度制御弁を用いたものでは
ちを要部すなわち、この考案のフローコントローラ３４
を用いるのと比較して１２−１１の圧力伝達おくれが生
じている。

次に、この考案のフローコントローラ３４を空気消費量
の節減により無駄なエネルギーを防止する目的でメータ
アウトに使用した状態を線図的に示したのが第４図であ
る。

この図において、方向切換弁５７とアクチュエータのシ
リンダ５８との間の管路５９，６０のうち、ピストン６
１のヘッド側の室６２に連通ずる管路５９に本案のフロ
ーコントローラ３４をメータアウトに接続する。

すなわち、この場合、前記第１図のポート２を方向切換
弁５７側に、ポート３をシリンダ５８側に接続するので
ある。

なお、シリンダ３２内のロッド側の室６３に連通ずる管
路６０には、圧力調整弁６４、チェック弁６５、速度制
御弁６６をそれぞれ図示のように配設するのである。

上記構成においてシリンダ５８のピストン６１が左方へ
移動する復帰ストロークに於いて、空気源６７からの圧
縮空気は方向切換弁５７を通り管路６０を介して室６３
に圧力調整弁６４で減圧された圧力により駆動され、こ
の場合、室６２内の圧縮空気は前記フローコントローラ
３４内において、前記室６２内の圧力が設定された調圧
スプリング１５の力に抗して弁体１３が押し下げられ、
弁体１３と弁座１６とが開き急速排気する。

急速排気されることにより前記室６２の圧力が低下する
と、弁体１３は調圧スプリング１５の力により押し上げ
られるため弁座１６に就座し、絞り弁５によってのみ流
量調整され、すなわちメータアウト制御されて排出され
るのである。

前記室６２内の圧力をＰ□、室６３内の圧力をＰ２とし
て、復帰ストローク時に於ける各室６２．６３内の圧力
及びピストンが左方へ移動する動きの変化をあられした
のが第５図であって、第５図において、ｂはピストンの
動きをあられし、Ｐｌ、Ｐ２を以って各室６２．６３内
に圧力の推移をあられすものであって、点線ＰＨで示す
のは第８図においてヘッド側の室３２の管路に通常の速
度制御弁２７を使用した場合の前記Ｐ１に対応する圧力
曲線であって、これに対応するピストンの動きはｂ′で
示される。

すなわち、通常の速度制御弁２７を使用した場合には、
色というピストン停止時間があり、方向切換弁２８を切
換えてからピストンが動き始めるまでの時間が長くかか
り、これが作業にあたってのタイムロスとなるのである
。

このような本案による構成によれば、通常の速度制御弁
をメータアウト制御して、この考案のフローコントロー
ラをメータインで組み合わせることによりピストンの暴
走を防止し、またメータイン制御で使用することにより
圧力により応動する弁体の開閉によりメータイン制御の
欠点であるストロークエンドでの圧力伝達時間の遅れを
防止する。

またメータアウト制御の形で使用することにより前記弁
体の作動による急速排気により、ピストン前後の圧力差
による始動時間の遅れが解消出来る等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

図中、第１図はこの考案のフローコントローラの一実施
例の竪断面図、第２図はこの考案のフローコントローラ
をメータインに使用した場合の回路図、第３図は第２図
に示した回路構成におけるピストンのストロークとシリ
ンダ内の圧力の変化とを示す圧力一時間線図、第４図は
この考案のフローコントローラをメータアウトに使用し
た場合の回路図で、第５図は第４図に示した回路構成に
おけるピストンのストロークとシリンダ内の圧力の変化
とを示す圧力一時間線図、第６図は通常の速度制御弁を
メータアウト制御に使用した場合の従来例の回路図、第
７図は通常の速度制御弁をメータイン制御に使用した場
合の従来例の回路図、第８図は、空気消費量の節減を目
的とした従来例の回路図、第９図は、本案のフローコン
トローラをピストンの暴走防止を目的として使用した場
合の回路例で第１０図、第１１図、および第１２図は、
それぞれ、作業ストローク時でロンド側の室に加圧され
ていない場合、ロッド室に加圧されている場合、復帰ス
トロークでヘッド側の室に加圧されている場合での圧力
、ストローク一時間線図である。 なお図において、１・・・・・・本体、２，３・・・・
・・ポート、４・・・・・・通路、５・・・・・・絞り
弁、６・・・・・・チェック弁、７・・・・・・通孔、
８・・・・・・ニードル、９・・・・・・ねじ棒、ｉ
ｏ−−−−−−ハンドル、１１・・・・・・ロックナツ
ト、１２・・・・・・通口、１３・・・・・・弁体、１
４・・・・・・調圧スクリュウ、１５・・・・・・調圧
スプリング、１６・・・・・・弁座、１７，１８・・・
・・・受圧面、１９・・・・・・アクチュエータ、２０
・・・・・・シリンダ、２１・・・・・ゼストン、２２
．２３・・・・・・ｔＬ３４−−−−−−フローコント
ローラ、３５・・・・・・シリンダ、３６・・・・・・
ピストン、３７・・・・・・ロッド、３８・・・・・・
方向切換弁、３９，４０・・・・・・管路、４１・・・
・・・室、４２・・・・・・速度制御弁である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 空気の出入りのための二つのポート２，３と、これらポ
   ート２，３を連通させる通路４とを有する本体１と、こ
   の本体１内の通路４を狭窄する絞り弁５と、この絞り弁
   ５に対してパラレルな作用関係に配設されるチェック弁
   ６とからなり、メータインに使用される場合における出
   口側すなわちアクチュエータ側のポート２に対する前記
   チェック弁６の弁体１３の受圧面１８の面積が、メータ
   アウトに使用される場合における出口側すなわちアクチ
   ュエータ側及びフリーフロ一時の出口側のポート３に対
   する前記弁体１３の受圧面１７の面積よりも大であるよ
   うにして、ポート２側の圧力が所定圧力以下の場合は遮
   断弁とし、ポート２側の圧力が所定の圧力以上になると
   ポート２とポート３を導通させる機能を果たしうるよう
   にして成る、フローコントローラ。