(57)【要約】【課題】空気圧シリンダを、動作途中であって、動作端よりも手前で動作速度を低下させ、低下後の速度で動作端に達するようにする可変速空気圧動作機構を、簡単なしくみで構築し、また、既設の空気圧系統に可変速機能を追設しようとする場合も含め、設備費、改造費を安く抑えられ、しかも、空気圧配管内に残圧が残らないようにする。【解決手段】通気と中立と逆方向通気を切替可能な非励磁時中立状態の電磁弁にて駆動される空気圧シリンダに通ずる配管の流路の途中に、通気と中立を切替可能な非励磁時通気状態の電磁弁を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧シリンダを用いて物体を動作させる空気圧動作機構であって、通気と中立と逆方向通気を切替可能な非励磁時中立状態の電磁弁にて駆動される空気圧シリンダに通ずる配管の流路の途中に、通気と中立を切替可能な非励磁時通気状態の電磁弁を設けることにより、該空気圧シリンダの動作速度を可変としたことを特徴とする空気圧シリンダを用いた可変速空気圧動作機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気圧シリンダを用いた可変速空気圧動作機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧、水圧、空気圧などの流体の圧力でシリンダを動作させる機構は、シリンダの断面積を大きくすることで、パスカルの原理により、大きな力を得ることができることから、世の中に広く用いられている。
【０００３】
非圧縮性流体である油圧や水圧の方が、より大きな力を発揮できるとともに、動作応答性、停止精度ともよく、さらに、油圧の場合は配管の腐食防止にも適している。しかし、これら液圧の場合、配管系統全体を閉じた系にして、動作用の流体を回収し、漏出防止を図らなければならない面倒がある。
【０００４】
それに比べ、空気圧は、液圧に比べれば、発揮できる力が小さく、空気という圧縮性流体を用いている関係で、その分、動作応答性、停止精度の点で若干劣る、という弱点はあるものの、配管系統全体を閉じた系にする必要まではなく、動作用の流体を回収し、漏出防止する設計も不要であるため、発揮できる力が足りる限度においては、設備費が安くて済み、メンテナンスも楽であるという利点がある。
【０００５】
ところで、重量が数トンと大きい物体を動作させるのに空気圧シリンダが用いられることがあるが、該空気圧シリンダが動作端まで動作したときに、その物体は急停止させられることになるから、それに伴うシリンダの破損や、その物体が付近の別の物体に衝突（慣性によるオーバーランや、振れによるものも含む）することによる破損を防止する目的で、空気圧シリンダを、動作途中であって、動作端よりも手前で動作速度を低下させ、低下後の速度で動作端に達するようにしたい、という技術的要求がある。空気圧シリンダにクッション機構が設けられたものも一般に用いられているが、その作用では十分でない。
【０００６】
空気圧シリンダの動作速度を低下させる速度調整は、一般的に、空気圧シリンダから排気される側の配管の流路の途中に設けられた、絞り弁と逆止弁からなる速度調整弁によって、空気圧シリンダから排出される空気の流量を調整することにより行われる。
【０００７】
空気圧シリンダの動作速度を、動作途中であって、動作端よりも手前で動作速度を低下させる方法としては、特許文献１のように、液圧式速度制御装置により、動作中のエアシリンダのピストンロッドに、液の粘性により負荷を加えることで動作速度を低下させる方法がある。
【０００８】
特許文献２には、図３を参照しつつ説明するが、圧力エア供給源１０と空気圧シリンダ１１との間に介在された３位置切り換え可能な駆動切り換え用電磁弁１２と、駆動切り換え用電磁弁１２に対して並列関係をもって圧力エア供給源１０と空気圧シリンダ１１との間に介在されたクッション切り換え用電磁弁１５と、クッション切り換え用電磁弁１５の第１の切り換え位置に対する第１の排気ポート１５ｄに接続された第１の排気圧調整弁１６Ａと、クッション切り換え用電磁弁１５の第２の切り換え位置に対する第２の排気ポート１５ｅに接続された第２の排気圧調整弁１６Ｂとを備え、駆動切り換え用電磁弁１２の第１の方向切り換え位置では第２の排気ポート１５ｅを大気接続すると共に、第２の方向切り換え位置では第１の排気ポート１５ｄを大気接続し、駆動切り換え用電磁弁１２の中立位置では駆動切り換え用電磁弁１２を介した前記両排気ポート１５ｄ、１５ｅの大気接続を遮断するようにした空気圧シリンダの速度制御装置が記載されている。
【０００９】
なお、後述の実施例にて登場する金属板コイルのコイル巻き不揃い修正装置に関する特許文献３をここで引用しておく。
【特許文献１】特開平０９−１０８９６６号公報
【特許文献２】実開平０５−０５８９０３号公報
【特許文献３】特開平０６−０１５３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のような方法では、空気圧系統の他に液圧式速度制御装置などの液圧系統を必要とするため、液圧系統については閉じた系にする必要があり、動作用の油圧油を回収し、漏出防止する設計が必要となり、結局、設備費が高くつき、メンテナンスも大変になる。
【００１１】
また、特許文献２のような装置では、空気圧配管内に残圧が残るため、たとえ、空気圧供給源であるポンプやコンプレッサーなどが停止していたとしても、結露などにより間違って動作スイッチの回路が短絡し、少なくとも一つの電磁弁が動作した場合に、空気圧シリンダを動作させたくないにもかかわらず動作してしまい、安全上の問題がある。
【００１２】
さらに、既設の空気圧系統に可変速機能を追設しようとした場合に、バルブスタンドの全面更新あるいは大幅改造が必要になるなど、改造費が高くつく、という問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明では、通気と中立と逆方向通気を切替可能な非励磁時中立状態の電磁弁にて駆動される空気圧シリンダに通ずる配管の流路の途中に、通気と中立を切替可能な非励磁時通気状態の電磁弁を設けることにより、空気圧シリンダの動作速度を可変とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、空気圧シリンダを、動作途中であって、動作端よりも手前で動作速度を低下させ、低下後の速度で動作端に達するようにする可変速空気圧動作機構を、簡単なしくみで構築でき、また、既設の空気圧系統に可変速機能を追設しようとする場合も含め、設備費、改造費を安く抑えられ、しかも、空気圧配管内に残圧が残らないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示す金属板コイルのコイル巻き不揃い修正装置に適用した場合を例に、同図１を用いて以下説明する。空気圧シリンダ１１の前進時には、通気と中立と逆方向通気を切替可能な非励磁時中立状態の電磁弁１２（いわゆるＤＳ３Ｐ：Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｏｌｅｎｏｉｄ  ３−Ｐｏｓｉｔｉｏｎの形式）を１２ａ側すなわち通気状態側に励磁することによって、空気圧シリンダ１１のヘッド側１１ａに空気が流入する。空気圧シリンダのロッド側１１ｂの空気は流量調整弁１３Ｂの内の、絞り弁１３Ｂ−ａを通って大気に向け排出される。このとき同時に流量調整弁１８の内の、絞り弁１８−ａを通っても大気に向け排出される。ちなみに、流量調整弁１３Ｂ、１８の流量を調整することによって、結果的に速度のレベルも調整できる。
【００１６】
図１では空気圧シリンダ１１が前進して金属板コイルのコイル巻き不揃いをいよいよ修正しようとする様子を描いているが、最初は空気圧シリンダ１１は後退限にあり、その状態から空気圧シリンダ１１は（正確には、そのロッドが）前進を開始する。
【００１７】
空気圧シリンダ１１が前進を続けて磁石式の近接スイッチを用いた速度切り替え位置センサＬにストライカＳがＯＮすると、図示しない制御装置にその信号が伝送され、それを受けた制御装置の側では、通気と中立を切替可能な非励磁時通気状態の電磁弁１７（いわゆるＳＳ２Ｐ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｏｌｅｎｏｉｄ  ２−Ｐｏｓｉｔｉｏｎの形式）に向け指令を送り、電磁弁１７が１７ａ側すなわち中立状態側に励磁する。すると、空気圧シリンダ１１のロッド側の空気は流量調整弁１３Ｂの内の、絞り弁１３Ｂ−ａを通ってのみ大気に向け排出されるようになる。このように、速度切り替え位置センサＬのＯＮ／ＯＦＦで空気の排出側の配管の総断面積を変化させることで、高速→低速の速度切り替え（可変速）を可能にする。
【００１８】
各電磁弁１２、１７の電源を落とす、あるいは何らかのトラブルで停電する、などした場合、電磁弁１２、１７とも非励磁の状態となるが、非励磁の状態だと、電磁弁１２は中立の状態すなわち１２ｃが配管と挿通することになり、電磁弁１７は１７ｂ側すなわち通気状態側が配管と挿通することになる。
【００１９】
このため、空気圧シリンダ１１のヘッド側１１ａとロッド側１１ｂの圧力が、空気圧シリンダ１１が動作しない状態になるような、つりあいの状態になり、しかも、空気圧シリンダ１１のロッド側１１ｂは大気圧と同じ圧力になる。
【００２０】
よって、図１の空気圧系統全体に残圧が残らない状態になる。この点、従来の図３のものとは異なる。すると、結露などにより間違って動作スイッチの回路が短絡し、少なくとも一つの電磁弁が動作した場合などでも、空気圧シリンダが動作することはなく、安全になる。
【００２１】
ところで、図１には２つの空気圧シリンダが示されているが、以上の説明に登場しなかった空気圧シリンダの側も、以上の説明と同様なしくみにすることはいうまでもない。
【００２２】
なお、以上説明した実施の形態は、あくまで一例にすぎず、例えば、流量調整弁１３Ａ、１３Ｂ、１８などは、一つ以上、適宜省略したとしても、本発明は成立するし、制御装置を用いて自動制御しなくても、操作者が目視により速度を低速に切り替えるべき位置まで動作したと判断したら、電磁弁１７を１７ａ側が励磁するように手動操作するようにしても本発明は成立する。
【００２３】
あるいは、速度切り替え位置センサとしては、磁石式の近接スイッチのほか、機械式のリミットスイッチやレーザセンサ、光電管など、その他のセンサを用いることもできる。
【００２４】
さらに、本発明は、金属板コイルのコイル巻き不揃い修正装置１００に限らず、可変速空気圧動作機構全般に適用可能なことはいうまでもない。
【実施例】
【００２５】
本発明を、図１に示す金属板コイルのコイル巻き不揃い修正装置１００に適用した。本装置は金属板コイル３０の巻き取り時の端面の不揃い部をあて板２０（物体）で押えながら、同時にこのあて板を加振することで、コイル巻き不揃いを修正するものである。金属板コイル３０の幅寸法は６００ｍｍ〜２０００ｍｍの間で金属板コイル３０ごとに変化する。出来る限り短時間でコイル巻き不揃いを修正できるのが望ましい。
【００２６】
すなわち、最初、高速であて板２０を金属板コイル３０の端面に近づけ、動作途中であって、動作端よりも手前で動作速度を低下させ、低下後の速度で動作端に達するようにしたい。金属板コイル３０の端面を破損しないようにするために低速であて板２０を金属板コイル３０の端面に接触させる必要があるからである。
【００２７】
図１では、空気圧シリンダ１１の全動作ストロークを１６００ｍｍ（高速移動区間９００ｍｍ、低速移動区間７００ｍｍ）として、後退限から９００ｍｍの位置に速度切り替え位置センサＬを設けてある。ここではセンサとして非接触式の近接スイッチを用いているが、リミットスイッチ等の接触式センサを用いてもよい。空気圧系統は、通気と中立と逆方向通気を切替可能な非励磁時中立状態の電磁弁１２、流量調整弁１３Ａおよび１３Ｂの既設の基本空気圧系統に、通気と中立を切替可能な非励磁時通気状態の電磁弁１７および流量調整弁１８を追設したものを用いている。
【００２８】
既設の基本空気圧系統を構成する配管の側部に別な配管を接続し、既設の配管から分岐する形で流量調整弁１８、電磁弁１７を接続するだけで済んだため、簡単な改造で済み、改造費を安く抑えることができた。図３に示したような従来技術のものに改造したとしたら、圧力エア供給源１０と電磁弁１５を接続する配管および２つの排気圧調整弁１６Ａ、Ｂが必要になるため、より複雑な改造になり、もっと改造費が高くついたであろう。
【００２９】
空気圧は０．４ＭＰａとして、高速移動区間を３００ｍｍ／ｓ、低速移動区間を１００ｍｍ／ｓで移動可能なように流量調整弁１３Ｂおよび１８を調整した結果、所望の動作所要時間の目標である１０秒をクリアすることが出来た。図２に前進動作時の速度パターンを模式的に示す。
【００３０】
なお、空気圧シリンダの場合、空気が圧縮性流体であるため、動作中の速度変更により圧力ハンチングが発生する懸念があるが、本実施例程度の速度比（３：１程度）であれば、影響は小さく問題なかった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一つの実施の形態について説明する図。
【図２】本発明を適用した場合の動作時の速度パターンを模式的に示す図。
【図３】従来技術について説明する図。
【符号の説明】
【００３２】
１１  空気圧シリンダ
２０  あて板
Ｌ    速度切り替え位置センサ
Ｓ    ストライカ
１２  通気と中立と逆方向通気を切替可能な非励磁時中立状態の電磁弁
１３Ａ，１３Ｂ，１８  流量調整弁
１３Ａ−a、１３Ｂ−a、１８−a  絞り弁
１３Ａ−b、１３Ｂ−b、１８−b  逆止弁
１７  通気と中立を切替可能な電磁弁
３０  金属板コイル
１００  金属板コイルのコイル巻き不揃い修正装置（可変速空気圧動作機構）
【図１】
2006207712.tif 000003
【図２】
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【図３】
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