(57)【要約】【課題】  回転対象体を精度良く一定角度ずつ回動させるとともに、耐久性に優れ、小型化が可能な防爆型定角度回転装置を提供する。【解決手段】  供給されるエアーによって直線方向に往復移動をするとともに一対のガイドピン５９を有するスライドテーブル５８ａと、一対のガイドピン５９の間に配設されてスライドテーブル５８ａの往復移動により一定方向に間欠的に回動される間欠回動カム６０と、間欠回動カム６０の回動動作に連動する回転対象体５２とを備え、間欠回動カム６０には、ガイドピン５９が当接して間欠回動カム６０を回動させる傾斜面６０ａが、周方向に一定角度ごとに複数設けられ、間欠回動カム６０は、傾斜面６０ａを押圧したガイドピン５９が移動方向を反転させる際に、回動動作が停止されるとともに、前記傾斜面６０ａとは異なる他の傾斜面が他方のガイドピン５９に対して臨む姿勢となる。【選択図】図１
2006220205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されるエアーによって所定の直線方向に往復移動をするとともに一対の突起部を有する移動体と、前記一対の突起部の間に配設されて前記移動体の往復移動により前記突起部が両側から交互に当接することで一定方向に一定角度ずつ間欠的に回動される間欠回動カムと、前記間欠回動カムの回動動作に連動して間欠的に回動される回転対象体とを備え、前記間欠回動カムには、前記突起部が当接してさらに移動することで押圧されて前記間欠回動カムを回動させる傾斜面が、周方向に一定角度ごとに複数設けられ、前記間欠回動カムは、前記傾斜面を押圧した突起部が移動方向を反転させる際に、前記回動動作が停止されるとともに、前記傾斜面とは異なる他の傾斜面が他方の突起部に対して臨む姿勢となることを特徴とする防爆型定角度回転装置。
【請求項２】
間欠回動カムと回転対象体との間に、前記回転対象体の回動角度を前記間欠回動カムの回動角度よりも小さくする歯車機構が介装されていることを特徴とする請求項１記載の防爆型定角度回転装置。
【請求項３】
回転対象体は、外周の凹凸によって前記凹凸を検知する複数の検知装置を介して複数のエアー操作型切換弁を開閉させ、前記複数のエアー操作型切換弁に接続されている複数のエアーアクチュエータを作動させることを特徴とする請求項１または２記載の防爆型定角度回転装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の防爆型定角度回転装置を備えたことを特徴とする防爆型エアー制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防爆型定角度回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充填容器としてのボンベに可燃性の高圧ガスを充填する高圧ガス充填装置は既に知られている。この種の高圧ガス充填装置においては、ガスの充填工程を自動で行う形式のものがあり、その自動充填工程は次のように行われている。
【０００３】
図７に示すように、まず、計量装置１を内蔵した計量台部２上に、空のボンベ３を搬入させ、搬入されたボンベ３が転倒しないようにチャッキング装置４によりチャッキングさせる。チャッキングが完了するとボンベ３の上端に設けられた容器バルブ５に対して充填ユニット６を図中の仮想線にて示すように下降させ、充填ユニット６の充填ノズル７を容器バルブ５の充填口８に結合させる。
【０００４】
充填ノズル７と充填口８との結合が終わると、容器バルブ５のハンドル９を回して容器バルブ５におけるガス供給路の充填弁を開放させ、ボンベ３に高圧ガスの充填を開始する。そして、計量装置１がボンベ３の重量からボンベ３に充填された高圧ガスの量が定量に達したことを検出すると、容器バルブ５のハンドル９を上記とは逆に回して前記充填弁を閉鎖させ、充填ノズル７を容器バルブ５の充填口８から引き離すとともに、充填ユニット６を上昇させてボンベ３を搬出可能な状態とし、そして、チャッキング装置４による前記チャッキング状態を解除してボンベ３を搬出させている。
【０００５】
このような自動充填工程では、図示は省略しているが、ボンベチャッキング用エアーシリンダ、充填ユニット昇降用エアーシリンダ、充填ノズル出退用エアーシリンダ、充填弁切換用エアーシリンダ、ボンベ搬出用エアーシリンダなどの多数のエアーアクチュエータが用いられている。
【０００６】
法規上、可燃性の高圧ガスをボンベに充填する作業場では、上記のエアーアクチュエータを作動させる際には、電気回路の接点などで発生する電気火花によって周囲雰囲気が点火されないようにするための防爆措置をとる必要がある。
【０００７】
この防爆措置として、例えば電気火花が発生するおそれのある電気回路の接点などの箇所をあらかじめ定められた寸法以上の厚さを有する金属容器内に収容し、容器内部の雰囲気と容器外部の雰囲気とを連通する隙間の寸法を定められた寸法以下とした状態で隔離し、容器内において電気火花が発生して爆発が起こっても、この爆発が外部の雰囲気にまで及ばないようにした耐圧防爆構造がある。
【０００８】
このような耐圧防爆構造の場合では、容器内における上記接点などで電気火花が発生して容器内で爆発が起こっても、容器外部の雰囲気への点火を確実に防止することができるので、所望の大きさの電流を使用することができ、上記のエアーアクチュエータを問題なく作動させることができるが、電気火花が発生するおそれのある箇所の全てを厚肉の金属容器で覆う必要があり、コストがかかってしまうという問題がある。
【０００９】
これに対抗すべく用いられるのが本質安全防爆構造である。これは、電気火花が発生するおそれのある箇所を金属容器で覆わない代わりに、電気火花が発生しても、その火花のエネルギーが爆発性ガスの最低点火エネルギーよりも下回るように、使用する電流を極めて小さくするもので、耐圧防爆構造に比べて低コストで、なおかつ爆発自体を防止するため信頼性の高い防爆措置を施すことができるという利点がある。
【００１０】
しかしながら、本質安全防爆構造の場合、エアーアクチュエータを作動させる程度に大きな電流を使用することができないばかりか、使用可能な微弱電流では、エアーアクチュエータをエアー信号により作動させるための電磁弁の開閉すら直接に行うことができない。したがって、本質安全防爆構造においては、微弱電流による電気信号を爆発の危険を伴わないエアー信号に変換したうえで、このエアー信号に基づいてそれぞれのエアーアクチュエータへの駆動エアーの供給をオン−オフし、これらのエアーアクチュエータを作動させなければならない。
【００１１】
上記の本質安全防爆構造を採用したうえで、それぞれのエアーアクチュエータをガスの自動充填工程の順序に従って作動させる防爆型エアー制御装置が、本出願人が出願した特許出願である特許文献１に記載されている。以下、この装置を図８に基づいて説明する。
【００１２】
この防爆型エアー制御装置１０は、図８に示すように、ガス充填現場に設置された充填機における本体部内に、発生する電気火花のエネルギーが爆発性ガスの最低点火エネルギーよりも下回るように変換する安全保持器１１と、この安全保持器１１に接続されたマイクロコンピュータ１２と、このマイクロコンピュータ１２に接続されているとともに、マイクロコンピュータ１２からの電気信号がコイル１３ａに通電されるたびに永久磁石１３ｃの磁界に作用してコイル１３ａに取り付けられた突起１３ｂを突出させるボイスコイルモータ１３と、マイクロコンピュータ１２からの電気信号により突起１３ｂがエアーギャップ１４ａに対して出退することで、制御エアー１５が通過・遮断、すなわち制御エアー１５がオン−オフされて電気信号をエアー信号に変換するエアーセンサ１４と、エアーセンサ１４を通過した制御エアー１５を増幅するエアーアンプ１６と、このエアーアンプ１６から増幅された制御エアーが供給される防爆型定角度回転装置１７とを設けている。なお、防爆型定角度回転装置１７は、図７に示すように、防爆型エアー制御装置１０内の中央部に配置されている。また、図８における１８ａ〜１８ｃは、エアー源を示しており、エアー源１８ａから供給されるエアーよりもエアー源１８ｂから供給されるエアーのほうが強く、さらに、エアー源１８ｂから供給されるエアーよりもエアー源１８ｃから供給されるエアーのほうが強くなっていて、制御エアー１５を増幅するようにされている。
【００１３】
この防爆型定角度回転装置１７は、エアーアンプ１６により増幅された制御エアーが、マイクロコンピュータ１２の電気信号に基づいてＰＸ、ＰＹと交互に供給されるたびに、一定角度（例えば１５度）ずつ回転対象体２０を間欠的に回動させるインデックスモータ１９と、インデックスモータ１９と同軸に固定された回転軸２０ｃと、この回転軸２０ｃに一体的に固定されている回転対象体２０とを有し、この回転対象体２０は、前記回転軸２０ｃに一体的に固定された多数枚のカム板２０ａを有する。
【００１４】
エアーアンプ１６が、マイクロコンピュータ１２の電気信号に基づき、インデックスモータ１９に制御エアーをＰＸ、ＰＹと交互に供給する構成としては、例えば図９に示すようなものがある。
【００１５】
図９において、７０、７１、７２は流路切換弁、７３、７４、７５はエアー流路、７６、７７はエアー流路の分岐部、７８はエアー源であり、それぞれが図示のように接続されている。流路切換弁７０、７１、７２は、図示のように見て上下に配置された流路パターン７９a、７９ｂがパイロット操作部８０ａ、８０ｂをエアーまたはばね圧により押すことで切換可能な構成とされている。なお、流路切換弁７０のパイロット操作部８０ｂは、このパイロット操作部８０ｂに対応する位置に配置されている付勢ばね８１により、パイロット操作部８０ｂを押す方向に付勢されている。また、図示において、実線にて示すエアー流路は、エアーが通っている状態を示し、破線にて示すエアー流路は、エアーが通っていない状態を示している。
【００１６】
まず、図９（ａ）に示すように、流路切換弁７０におけるパイロット操作部８０ａに対し、マイクロコンピュータ１２の電気信号に基づいたエアー信号が供給される（エアー信号がＯＮになる）と、流路切換弁７０におけるパイロット操作部８０ａは付勢ばね８１の付勢力に抗して押され、エアー源７８と流路切換弁７０における流路パターン７９ａとが連通される。そしてエアー源７８から供給されているエアーは、エアー流路７３内を流れ、流路切換弁７１におけるパイロット操作部８０ｂを押す。これにより、流路切換弁７１における流路パターン７９ｂとエアー流路７４とが連通される。
【００１７】
そして、エアー信号が供給されなくなる（エアー信号がＯＦＦになる）と、図９（ｂ）に示すように、付勢ばね８１の付勢力により流路切換弁７０におけるパイロット操作部８０ｂが押圧されて、流路パターン７９ａと流路パターン７９ｂとが切り換えられ、エアー源７８と流路切換弁７０における流路パターン７９ｂとが連通される。そして、エアー源７８から供給されているエアーは、エアー流路７４内を流れて分岐部７６において分岐され、一方は制御エアーＰＸとしてインデックスモータ１９に供給され、他方は流路切換弁７２のパイロット操作部８０ｂを押す。これにより、流路切換弁７２における流路パターン７９ｂとエアー流路７５とが連通される。
【００１８】
そして、流路切換弁７０におけるパイロット操作部８０ａに対して、エアー信号が再びＯＮになると、図９（ｃ）に示すように、流路切換弁７０におけるパイロット操作部８０ａは付勢ばね８１の付勢力に抗して押され、エアー源７８と流路切換弁７０における流路パターン７９ａとが連通される。そしてエアー源７８から供給されているエアーは、エアー流路７５内を流れ、流路切換弁７１におけるパイロット操作部８０ａを押す。これにより、流路切換弁７１における流路パターン７９ａとエアー流路７４とが連通される。
【００１９】
そして、エアー信号が再びＯＦＦになると、図９（ｄ）に示すように、付勢ばね８１の付勢力により流路切換弁７０におけるパイロット操作部８０ｂが押圧されて、流路パターン７９ａと流路パターン７９ｂとが切り換えられ、エアー源７８と流路切換弁７０における流路パターン７９ｂとが連通される。そして、エアー源７８から供給されているエアーは、エアー流路７４内を流れて分岐部７７において分岐され、一方は制御エアーＰＹとしてインデックスモータ１９に供給され、他方は流路切換弁７２のパイロット操作部８０ａを押す。これにより、流路切換弁７２における流路パターン７９ａとエアー流路７５とが連通される。
【００２０】
そして、エアー信号が再びＯＮになると、図９（ａ）に示した状態に戻る。上記の図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す動作が、マイクロコンピュータ１２の電気信号に基づいたエアー信号のＯＮ−ＯＦＦの切り換えにより繰り返し行われることで、インデックスモータ１９に、制御エアーがＰＸ、ＰＹと交互に供給される。
【００２１】
また、それぞれのカム板２０ａの外周には径方向に突出する突起部２０ｂが形成されており、それぞれのカム板２０ａの外周部に対応する箇所には、カム板２０ａの突起部２０ｂが接触するメカニカルマイクロパイロット操作部（以下、マイクロパイロット操作部と記す）２１が配置されている。このマイクロパイロット操作部２１は、回転対象体２０の外周の凹凸、ここではカム板２０ａにおける突起部２０ｂが形成されていない箇所の外周面と突起部２０ｂが設けられている箇所の外周面とによって形成される回転対象体２０の外周の凹凸によって、それぞれオン−オフされ、後述するエアーバルブ２２の開閉動作の切換を行うエアーを出力−停止する。
【００２２】
それぞれのカム板２０ａの突起部２０ｂは、それぞれに対応するマイクロパイロット操作部２１をオンにするタイミングを設定するために、図示は省略するが、カム板２０ａの外周における所定の位置に、所定の周方向長さで形成されている。
【００２３】
インデックスモータ１９により回転対象体２０が原点位置から一定角度ずつ間欠的に回動するときに、この回動動作に伴ってマイクロパイロット操作部２１に前記突起部２０ｂが接触することで、このマイクロパイロット操作部２１がオンになり、そのマイクロパイロット操作部２１に接続されているエアーバルブ（エアー操作型切換弁）２２の開閉動作の切換を行う。
【００２４】
そして、このエアーバルブ２２により、このエアーバルブ２２に接続されているボンベチャッキング用エアーシリンダ、充填ユニット昇降用エアーシリンダ、充填ノズル出退用エアーシリンダ、充填弁切換用エアーシリンダ、ボンベ搬出用エアーシリンダなどのエアーアクチュエータ２３への駆動エアー供給のオン−オフの切り換えを行い、これにより、各エアーアクチュエータ２３をガスの自動充填工程の順序に従って作動させている。なお、回転対象体２０が１回転するごとに、１サイクルの充填工程が行われており、回転対象体２０が１５度きざみに回動するたびに、特許文献１における図２などに記載されているように、ボンベの搬入、ボンベのチャッキング、ガスの充填、チャッキングの解除、ボンベの搬出などといった多数の工程が所定の順序で自動で行われている。
【００２５】
上記において説明した防爆型定角度回転装置１７を、本出願人はより具体化し、図１０〜図１２に示すようなものを実用化した。以下、この実用化した具体例を、図１０〜図１３を参照しながら説明する。図１１は図１０に示す防爆型定角度回転装置３０の側面図であり、図１２は、図１０におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。なお、図１０〜図１２に示す防爆型定角度回転装置３０は、回転対象体３２が複数のレール部材４２を備えている（詳細は後述）ものである。
【００２６】
図１０〜図１２に示すように、防爆型定角度回転装置３０は、インデックスモータ３１と、インデックスモータ３１により一定角度ずつ、例えば１５度ずつ回動する回転対象体３２とを有し、この回転対象体３２はハウジング３３に収容されている。
【００２７】
インデックスモータ３１の回転割り出し部３４（詳細は後述）と、回転対象体３２とは同じ角度ずつ一体的に回動するように、回転軸３５に一体的に固定されており、この回転軸３５の一端および他端は、ベアリング３６を介してハウジング３３に回転自在に支持されている。
【００２８】
インデックスモータ３１は、ハウジング３３に取り付けられた支持台３７に固定されエアーアンプ１６から制御エアーがＰＸ、ＰＹと交互に供給されることでスライドテーブル３８ｃをガイドレール３８ｇに沿って水平方向（以下、Ｘ方向と記す）にスライドさせる第１のスライド部材３８と、スライドテーブル３８ｃの下面に固定され、スライドテーブル３８ｃとともにＸ方向にスライドし、両端部に、Ｘ方向と直交するＹ方向（図１１および図１２参照）に延びるガイド部３９ａが取り付けられたスライド板３９と、スライド板３９におけるガイド部３９ａにそれぞれ案内されたガイドレール４０ｃを有するとともにスライド板３９に伴ってＸ方向にスライドし、ガイド部３９ａに沿ってＹ方向にスライドして、後述する回転割り出し部３４を一定角度ずつ回動させて割り出しを行う第２のスライド部材４０と、この両方の第２のスライド部材４０の間の位置に配置されて回転対象体３２を一体的に回動させる回転割り出し部３４とを有する。
【００２９】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、第１のスライド部材３８の本体部３８ｈは中空状であり、この本体部３８ｈ内には、両端部にシールゴム３８ｄが取り付けられ制御エアーＰＸ、ＰＹを受けてこの本体部３８ｈ内をＸ１方向、Ｘ２方向に移動する栓体部３８ｅが配置されており、この栓体部３８ｅの中央部には、スライドテーブル３８ｃに設けられたジョイントシャフト３８ｆが嵌入されており、栓体部３８ｅのＸ方向への移動に伴って、スライドテーブル３８ｃがＸ１方向、Ｘ２方向に移動されるようになっている。
【００３０】
図１３（ａ）に示すように、エアーアンプ１６からエアー供給口３８ａに制御エアーＰＸが供給されたときには、制御エアーＰＸが栓体部３８ｅをＸ１方向に押圧して、この栓体部３８ｅがＸ１方向に移動し、これに伴って、栓体部３８ｅに取り付けられたスライドテーブル３８ｃが、ガイドレール３８ｇに沿ってＸ１方向にスライドする。また、図１３（ｂ）に示すように、エアーアンプ１６からエアー供給口３８ｂに制御エアーＰＹが供給されたときには、制御エアーＰＹが栓体部３８ｅをＸ２方向に押圧して、この栓体部３８ｅがＸ２方向に移動し、これに伴って、スライドテーブル３８ｃがガイドレール３８ｇに沿ってＸ２方向にスライドする。
【００３１】
また、図１０〜図１２に示すように、第２のスライド部材４０には、回転割り出し部３４に向けて突出する突出部４０ａと、下方に向けて突出するガイドピン４０ｂとが形成されており、ハウジング３３には、ガイドピン４０ｂをガイド溝４１ａに沿って斜め前方側と斜め後方側とにガイドするガイド部材４１が取り付けられている。
【００３２】
また、回転割り出し部３４は、図１０〜図１２に示すように、回転軸３５に固定された一対の円盤部３４ａの外周縁に複数の、例えば２４本のピン３４ｂが、周方向に１５度ずつの間隔をおいて回転軸３５と平行に立設されている。
【００３３】
回転対象体３２は、回転軸３５に固定された一対の円盤部３２ａの外周に複数の、例えば２４本のレール部材４２が、周方向に１５度ずつの間隔をおいて回転軸３５に沿って延設されている。
【００３４】
それぞれのレール部材４２における長さ方向の所定の位置には、長さ方向に沿って１列に配置されている複数のマイクロパイロット操作部２１に接触する突起状のピース部材４３が取り付けられており、このピース部材４３は、図８に示した防爆型定角度回転装置１７におけるカム板２０ａの突起部２０ｂと同様に、それぞれに対応するマイクロパイロット操作部２１をオンにするタイミングを設定するために、所定の位置に設けられている。
【００３５】
また、図１０に示しているマイクロパイロット操作部２１には、図示は省略するが、図８に示したマイクロパイロット操作部２１と同様に、エアーバルブ２２が接続されており、このエアーバルブ２２には、ボンベチャッキング用エアーシリンダ、充填ユニット昇降用エアーシリンダ、充填ノズル出退用エアーシリンダ、充填弁切換用エアーシリンダ、ボンベ搬出用エアーシリンダなどのエアーアクチュエータ２３が接続されている。
【００３６】
このような構成において、第１のスライド部材３８におけるエアー供給口３８ａに制御エアーＰＸが供給された後に、エアー供給口３８ｂに制御エアーＰＹが供給された際には、スライドテーブル３８ｃとともにスライド板３９がＸ方向（Ｘ２方向）にスライドし、これに伴って第２のスライド部材４０もＸ方向に移動する。
【００３７】
このとき、図１２に示すように、第２のスライド部材４０におけるガイドピン４０ｂがＸ方向に動いてガイド部材４１のガイド溝４１ａの壁面に接触するが、その際には、第２のスライド部材４０がスライド板３９に対して垂直なＹ方向にもスライド自在であるので、第２のスライド部材４０はＸ方向およびＹ方向に同時に変位し、第２のスライド部材４０はガイド溝４１ａの形状に沿って、図中の矢印Ａにて示す斜め方向に案内される。このように、第２のスライド部材４０が矢印Ａの方向にガイドされることに伴って、図１２のように見て右側となる第２のスライド部材４０における突出部４０ａも図中の矢印Ａ’で示すように斜め方向に変位するが、このとき、この第２のスライド部材４０における突出部４０ａがガイド部材４１によりガイドされつつ、回転割り出し部３４におけるピン３４ｂ、３４ｂの隙間４４に斜め方向から入り込んで突出部４０ａの進行方向側のピン３４ｂに当接し、このピン３４ｂを前記斜め方向側に押圧することで、回転割り出し部３４に右回りの回転力Ｆが付与される。
【００３８】
そして、突出部４０ａがこの隙間４４に斜め方向にさらに深く入り込むことで回転割り出し部３４がさらに回動し、突出部４０ａがこの隙間４４に入り切った所で、スライドテーブル３８ｃのＸ方向の移動が停止され、これに伴って、スライド板３９および第２のスライド部材４０が停止されて回転割り出し部３４の回動が停止する。ここでは、図１２のように見て右側となる第２のスライド部材４０についての動きを説明したが、前記右側となる第２のスライド部材４０が上記のように動くときには、図１２のように見て左側となる第２のスライド部材４０は、前記右側となる第２のスライド部材４０とは逆の動きになる。すなわち、前記左側となる第２のスライド部材４０が図中の矢印Ａにて示す斜め方向に案内されることで、回転割り出し部３４のピン３４ｂとピン３４ｂとの隙間４４に入り込んでいる突出部４０ａがその隙間４４からＸ方向に抜け出し、その後、前記左側となる第２のスライド部材４０は、仮想線にて示すように、ガイド部材４１におけるガイド溝４１ａに沿って斜め方向に移動し、前記右側となる第２のスライド部材４０の突出部４０ａがピン３４ｂとピン３４ｂとの隙間４４に入り切ると同時に、回転割り出し部３４から最も離れた位置まで戻る。
【００３９】
エアーアンプ１６からインデックスモータ３１に制御エアーがＰＸ、ＰＹと交互に供給されることで、上記のようにしてインデックスモータ３１における回転割り出し部３４が一定方向に一定角度ずつ間欠的に回動され、回転割り出し部３４と一体的に固定されている回転対象体３２も、回転割り出し部３４と同様に間欠的に回動する。
【００４０】
そして、回転対象体３２における、列状に並べられた各マイクロパイロット操作部２１に対向する位置のレール部材４２において、ピース部材４３が設けられている箇所では、このピース部材４３が対向するマイクロパイロット操作部２１に接触してマイクロパイロット操作部２１がオン状態とされ、ピース部材４３が設けられていない箇所では、これに対向するマイクロパイロット操作部２１がオフ状態とされることで、図８を用いて説明した場合と同様に、エアーバルブ２２の開閉動作の切換が行われ、これにより、各エアーバルブ２２に接続されている各エアーアクチュエータ２３を、特許文献１の図２に示すように、ガスの自動充填工程の順序に従って作動させている。
【特許文献１】特開平８−２４７３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４１】
図１０〜図１３を用いて説明した防爆型定角度回転装置３０においては、回転対象体３２を一定角度ずつ間欠的に回動させるべく、この回転対象体３２と同軸に固定されている回転割り出し部３４を一定角度ずつ間欠的に回動させており、その際には、回転割り出し部３４のピン３４ｂどうしの隙間４４に第２のスライド部材４０における突出部４０ａを斜め方向に入り込ませて回転割り出し部３４を間欠的に回動させるので、突出部４０ａが斜め方向からでも入り込みやすいように、この隙間４４を大きめにとっている。
【００４２】
このため、図１２に示すように、隙間４４に入り込んだ突出部４０ａとピン３４ｂとの周方向の隙間が大きくなり、この隙間の分だけ、回転割り出し部３４の回動角度にばらつきが生じてしまい、場合によっては、マイクロパイロット操作部２１のオン−オフの切り換えを設定どおりに行えないことがあり、各エアーアクチュエータ２３を的確に作動させることに関しての信頼性の低下を招いていた。
【００４３】
また、回転割り出し部３４と回転対象体３２とを一体的に固定して回動させる構成であるため、回転対象体３２を所定の角度ずつ回動させるべく、回転割り出し部３４を所定の角度ずつ回動させる必要があり、この回動角度が、１５度ずつといったように小さい場合には、多数のピン３４ｂが必要となるとともに、ピン３４ｂとピン３４ｂとの隙間４４も多数必要となり、必然的に回転割り出し部３４の大径化、これに伴う防爆型定角度回転装置３０の大型化を招くという問題もある。
【００４４】
また、回転割り出し部３４に回転力Ｆを付与するために、回転割り出し部３４におけるピン３４ｂに突出部４０ａを斜め方向に当接させているので、回転割り出し部３４が受ける衝撃が大きく、防爆型定角度回転装置３０を作動させたときに振動が発生し、装置の耐久性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４５】
そこで本発明はこのような問題を解決して、回転対象体を精度良く一定角度ずつ回動させるとともに、耐久性に優れ、小型化が可能な防爆型定角度回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、供給されるエアーによって所定の直線方向に往復移動をするとともに一対の突起部を有する移動体と、前記一対の突起部の間に配設されて前記移動体の往復移動により前記突起部が両側から交互に当接することで一定方向に一定角度ずつ間欠的に回動される間欠回動カムと、前記間欠回動カムの回動動作に連動して間欠的に回動される回転対象体とを備え、前記間欠回動カムには、前記突起部が当接してさらに移動することで押圧されて前記間欠回動カムを回動させる傾斜面が、周方向に一定角度ごとに複数設けられ、前記間欠回動カムは、前記傾斜面を押圧した突起部が移動方向を反転させる際に、前記回動動作が停止されるとともに、前記傾斜面とは異なる他の傾斜面が他方の突起部に対して臨む姿勢となるものである。
【００４７】
このような構成によると、間欠回動カムにおける傾斜面に、所定の直線方向に往復移動をする移動体の突起部を当接させることで、この当接させた突起部によりそのまま傾斜面を押圧させて間欠回動カムを回動させることができ、傾斜面を押圧した突起部が移動方向を反転させる際に間欠回動カムの回動動作を停止させて位置決めできるので、間欠回動カムを精度良く一定角度ずつ間欠的に回動させることができるとともに、これに伴い、間欠回動カムに連動した回転対象体を精度良く一定角度ずつ間欠的に回動させることができる。また、当接させた突起部によりそのまま傾斜面を押圧させて間欠回動カムを回動させるので、間欠回動カムを回動させる際に大きな衝撃が発生することを防止でき、防爆型定角度回動装置を作動させたときの振動の発生を防止して耐久性能を高めることができる。
【００４８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の防爆型定角度回転装置において、間欠回動カムと回転対象体との間に、前記回転対象体の回動角度を前記間欠回動カムの回動角度よりも小さくする歯車機構が介装されているものである。
【００４９】
このような構成によると、例えば、移動体における一対の突起部によって間欠的に回動される部材と回転対象体とが同軸に固定されて回転対象体の回動角度が設定されている場合に比べて、回転対象体の回動角度を細かく設定する場合であっても、移動体の１回の移動動作により間欠回動カムを大きな回転角度で回転させてもよく、したがって、間欠回動カムにおける傾斜面を形成する数を少なめに抑えることができて、直径の小さな間欠回動カムを採用することができ、ひいては防爆型定角度回転装置を小型化することができる。また、間欠回動カムを大きな角度で回転させても、その後、歯車機構を介して、回転対象体の回動角度を間欠回動カムの回動角度よりも小さく変換するので、容易かつ精度良く回転対象体を回動させることができる。
【００５０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の防爆型定角度回転装置において、回転対象体は、外周の凹凸によって前記凹凸を検知する複数の検知装置を介して複数のエアー操作型切換弁を開閉させ、前記複数のエアー操作型切換弁に接続されている複数のエアーアクチュエータを作動させるものである。
【００５１】
このような構成によると、防爆型定角度回転装置が、供給されたエアー信号に基づいて複数のエアーアクチュエータを作動させることができるので、例えば、周囲雰囲気が爆発性のガスであるような環境下においても、周囲雰囲気への点火を確実に防止して、爆発の発生を防止することができる。
【００５２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の防爆型定角度回転装置を備えたものである。
このような構成によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の防爆型定角度回転装置を備えたことで、防爆型定角度回転装置における間欠回動カムに連動した回転対象体を精度良く一定角度ずつ間欠的に回動させることができるので、回転対象体の外周の凹凸を検知する複数の検知装置、およびこれら複数の検知装置に接続されている複数のエアー操作型切換弁を介して、前記複数のエアー操作型切換弁に接続されている複数のエアーアクチュエータを的確に作動させることができ、信頼性の高い防爆型エアー制御装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００５３】
以上のように本発明によれば、移動体の突起部を間欠回動カムの傾斜面に当接させるとともに、この突起部によりそのまま傾斜面を押圧させて間欠回動カムを回動させる構成であるので、間欠回動カムおよび回転対象体を精度良く一定角度ずつ回動させることができる。また、間欠回動カムの傾斜面に当接させた突起部によりそのまま傾斜面を押圧させて間欠回動カムを回動させるので、間欠回動カムを回動させる際に大きな衝撃が発生することを防止して、防爆型定角度回動装置の耐久性能を高めることができるとともに信頼性も向上する。また、例えば、移動体における一対の突起部によって間欠的に回動される部材と回転対象体とが同軸に固定されて回転対象体の回動角度が設定されている場合に比べて、回転対象体の回動角度を細かく設定する場合であっても、移動体の１回の移動動作により間欠回動カムを大きな回転角度で回転させてもよく、したがって、間欠回動カムにおける傾斜面を形成する数を少なめに抑えることができて、直径の小さな間欠回動カムを採用することができ、ひいては防爆型定角度回転装置を小型化することができる。また、間欠回動カムを大きな角度で回転させても、その後、歯車機構を介して、回転対象体の回動角度を間欠回動カムの回動角度よりも小さく変換するので、容易かつ精度良く回転対象体を回動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明の実施の形態の防爆型定角度回転装置５０を、図１〜図６を参照しながら説明する。図２は図１に示す防爆型定角度回転装置５０の側面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。なお、図７〜図１３において説明したものと同様のものには同じ符号を付すことで、その詳細な説明を省略する。
【００５５】
本発明の防爆型定角度回転装置５０は、本出願人が出願した特許出願である前記特許文献１の実施例や、特許文献１の図６に示されているように、複数台の充填機２が回転テーブル上に配置され、搬入ラインから充填機２に搬入されたボンベ４に充填ノズルを連結して、搬出ラインに向かって回転テーブルが回転している間に高圧ガスを定量充填して、充填の完了したボンベを搬出ラインに送り出す充填設備において、前記図６に示すような、充填機２における指示計などを備えた本体内に設けられている。
【００５６】
そして、前記充填機２には、特許文献１の図３に示すような搬入ＯＫ信号発生用シリンダ、ボンベチャッキングシリンダ、充填ユニット昇降シリンダ、充填ユニット昇降微調用シリンダや、特許文献１の図４に示すようなバルブロック用シリンダ、ノズル押し出しシリンダ、バルブクランプ昇降シリンダ、特許文献１の図５に示すようなバルブクランプ回転用シリンダ、充填弁切換用シリンダ、ボンベ搬出用シリンダなどの各種のエアーアクチュエータが設けられており、本発明の防爆型定角度回転装置５０は、これらのエアーアクチュエータを、特許文献１の図２に示すようなタイミングで制御する防爆型エアー制御装置における定角度回転装置に代えて採用されているものである。なお、本発明の防爆型低角度回転装置５０以外の構成は、特許文献１の実施例における段落番号［０００９］から段落番号［００３５］に述べる構成、並びに特許文献１の図１〜図７に示した構成と同様であるので、本実施の形態では、防爆型定角度回転装置５０についてのみ説明し、防爆型定角度回転装置５０以外の構成については、特許文献１の実施例における前記箇所を参考にされたい。
【００５７】
本発明の防爆型定角度回転装置５０は、図１〜図３に示すように、インデックスモータ５１と、インデックスモータ５１により一定角度ずつ、例えば１５度ずつ間欠的に回動される回転対象体５２とを有し、この回転対象体５２はハウジング５３に収容されている。
【００５８】
回転対象体５２の一端には、歯車機構を構成する駆動側ギア５５および従動側ギア５６のギアのうちの従動側ギア５６が回転軸５４と一体的に固定され、この従動側ギア５６から他端側にかけては、例えば１９枚のカム板５７が回転軸５４と一体的に固定されており、この回転軸５４の一端および他端はベアリング３６を介してハウジング５３に回動自在に支持されている。これらのカム板５７の外周には、図６に示すように、突起部５７ａが形成されており、これにより、図１および図２に示すように、回転対象体５２の外周に凹凸が形成される。カム板５７における突起部５７ａは、この突起部５７ａに接触して回転対象体５２の外周の凹凸を検知する検知装置としてのマイクロパイロット操作部２１をオンにするタイミングを設定するために、カム板５７の外周における所定の位置に、所定の周方向長さで形成されている。したがって、カム板５７の形状は、図６に示した形状に限られるものではない。
【００５９】
また、複数のマイクロパイロット操作部２１のうち、例えば従動側ギア５６側の１４個のマイクロパイロット操作部２１Ａには、図１０〜図１２において説明した防爆型定角度回転装置３０と同様に、エアーバルブ（エアー操作型切換弁）２２が接続されて、各エアーアクチュエータ２３をガスの自動充填工程の順序に従って作動させることができるようになっている。また、残りの５つのマイクロパイロット操作部２１Ｂは、カム板５７における突起部５７ａにより回転対象体５２の現在の回動位置を検出するために用いられている。このように、回転対象体５２の現在の位置を検出することで、搬入したボンベに対して、現在、どの工程の作業が行われているのかを把握することができるとともに、トラブル等が発生して装置が停止した際には、どの工程でトラブルが発生したのかを把握することができる。なお、これらのマイクロパイロット操作部２１Ｂは、本質安全防爆構造において使用可能な微弱電流で作動させることができるため、電気火花が発生しても、周囲の雰囲気への点火には到らず、防爆に対しての信頼性が低下することはない。
【００６０】
インデックスモータ５１は、エアーアンプ１６から制御エアーがＰＸ、ＰＹと交互に供給されることで移動体としてのスライドテーブル５８ａをＸ方向に直線的にスライドさせるスライド部材５８と、スライドテーブル５８ａの下面に設けられている一対の突起部としての一対のガイドピン５９と、一対のガイドピン５９の間に配設されるとともにこの一対のガイドピン５９により間欠的に回動される間欠回動カム６０と、間欠回動カム６０と一体的に回動するように回転軸６１に固定されている駆動側ギア５５とを有する。なお、スライド部材５８は、図１３において説明した第１のスライド部材３８と同様の原理で、ガイドレール５８ｂに沿ってスライドテーブル５８ａをスライドさせるため、ここでは詳細な説明は省略する。また、上記においては、歯車機構が駆動側ギア５５と従動側ギア５６との２個のギアにより構成されている場合を説明しているが、これに限らず、２個以上の多数のギアを用いて歯車機構を構成しても良い。
【００６１】
間欠回動カム６０は、図４に示すように、ガイドピン５９の移動方向であるＸ方向に対して傾斜しているとともにガイドピン５９が当接する傾斜面６０ａと、ガイドピン５９の外周面に沿って接触可能なように円弧状に形成されているガイドピン保持面６０ｂとを、周方向に一定角度ごとに複数、例えば５箇所に有し、これにより、５つの突起部が径方向外側に向けてかつ同じ方向に湾曲しながら突出した、ゼネバ歯車のような形状になっている。
【００６２】
このような構成において、エアーアンプ１６からインデックスモータ５１に制御エアーＰＸ、ＰＹが交互に供給されたときには、図１〜図３に示すように、スライドテーブル５８ａがガイドレール５８ｂに沿ってＸ方向にスライドする。
【００６３】
このとき、制御エアーＰＸが供給された場合であると、図４に示すように、スライドテーブル５８ａに設けられた一対のガイドピン５９のうちの一方のガイドピン５９がスライドテーブル５８ａの移動に伴ってＸ１方向に移動し、このガイドピン５９における進行方向右側面が、間欠回動カム６０における傾斜面６０ａに当接する。そして、このガイドピン５９が、図中の一点鎖線Ａにて示すようにＸ１方向にさらに移動することで、この傾斜面６０ａをそのままＸ１方向に押圧して傾斜面６０ａの作用により間欠回動カム６０を図４のように見て左回りに回動させ、図中の二点鎖線Ｂにて示すようにガイドピン５９がこの位置よりもさらにＸ１方向に移動して、このガイドピン５９の側面が、間欠回動カム６０におけるガイドピン保持面６０ｂに、円弧状の広い範囲で接触する。このように、ガイドピン５９がガイドピン保持面６０ｂに円弧状の広い範囲で接触することで、間欠回動カム６０は回動方向およびその逆方向に対して位置決めされた状態となり、間欠回動カム６０の回動動作を確実に停止させることができ、間欠回動カム６０を精度良く一定の角度だけ回動させることができる。
【００６４】
また、図５に示すように、一方のガイドピン５９がガイドピン保持面６０ｂに接触したときには、間欠回動カム６０は、一方のガイドピン５９が当接した傾斜面６０ａとは異なる他の傾斜面６０ａが他方のガイドピン５９に対して臨む姿勢、すなわち、次に他方のガイドピン５９が移動して前記他の傾斜面６０ａに当接しつつ押圧した際には、間欠回動カム６０が、前記一方のガイドピン５９による回動方向と同じ方向にかつ同じ角度で回動する姿勢となっている。
【００６５】
次に、インデックスモータ５２に制御エアーＰＹが供給されて、スライドテーブル５８ａがＸ２方向に移動すると、上記と同様にしてガイドピン５９が間欠回動カム６０の傾斜面６０ａに当接して押圧し、間欠回動カム６０を同じ方向に一定角度だけ回動させる。
【００６６】
図５に示すように、インデックスモータ５１に制御エアーがＰＸ、ＰＹと交互に供給されることで、スライドテーブル５８ａがＸ１方向、Ｘ２方向に交互にスライドし、これに伴ってスライドテーブル５８ａに設けられた一対のガイドピン５９が間欠回動カム６０の
両側から交互に当接することで、この間欠回動カム６０を一定の方向に、かつ、一定の回動角度で間欠的に回動させる。
【００６７】
間欠回動カム６０が間欠的に回動されることで、この間欠回動カム６０の回転軸６１に固定されている駆動側ギア５５も同様にして間欠的に回動し、従動側ギア５６を介して回転対象体５２を一定の角度ずつ間欠的に回動させることができる。
【００６８】
このように、間欠回動カム６０は、スライドテーブル５８ａが１往復する間に、２回の回動動作を行い、これは間欠回動カム６０の５分の１回転であるので、間欠回動カム６０における１回の回動角度は３６度となり、駆動側ギア５５の歯数を２０、従動側ギア５６の歯数を４８とすると、回転対象体５２の１回の回動角度は、３６×２０／４８＝１５度となる。
【００６９】
このように、間欠回動カム６０と回転対象体５２との間に歯車機構としての駆動側ギア５５および従動側ギア５６を介装し、さらに、駆動側ギア５５の歯数を従動側ギア５６の歯数よりも少なく構成したことで、回転対象体５２の回動角度を間欠回動カム６０の回動角度よりも小さい角度に設定することができ、例えば、図１０に示した防爆型定角度回転装置３０ように、回転割り出し部３４と回転対象体３２とが同軸に固定されて同じ角度ずつ回動する場合に比べて、スライドテーブル５８ａの１回の移動動作により間欠回動カム６０を大きな回転角度で回転させてもよく、したがって、間欠回動カム６０における傾斜面６０ａを形成する数を少なめに抑えることができて、直径の小さな間欠回動カム６０を採用することができ、ひいては防爆型定角度回転装置５０を小型化することができる。また、間欠回動カム６０を大きな角度で回転させても、その後、歯車機構を介して、回転対象体５２の回動角度を間欠回動カム６０の回動角度よりも小さく変換するので、容易かつ精度良く回転対象体５２を回動させることができる。
【００７０】
上記のように、回転対象体５２を一定角度ずつ間欠的に回動させることで、各マイクロパイロット操作部２１に対向する位置のカム板５７において、突起部５７ａが設けられている箇所では、この突起部５７ａが、対向するマイクロパイロット操作部２１に接触してこのマイクロパイロット操作部２１がオン状態とされ、突起部５７ａが設けられていない箇所では、これに対向するマイクロパイロット操作部２１がオフ状態とされ、これにより、各エアーバルブ２２の開閉動作の切換が行われ、各エアーバルブ２２に接続されている各エアーアクチュエータ２３を、ガスの自動充填工程の順序に従って作動させることができる。
【００７１】
以上のように本発明によれば、間欠回動カム６０における傾斜面６０ａに、所定の直線方向に往復移動をするスライドテーブル５８ａに設けた一対のガイドピン５９を交互に当接させ、このガイドピン５９により傾斜面６０ａを押圧させることで、間欠回動カム６０を一定方向に一定角度ずつ回動させることができ、また、傾斜面６０ａを押圧したガイドピン５９がガイドピン保持面６０ｂに円弧状の広い範囲で接触することで、ガイドピン５９と間欠回動カム６０とのがたつきが防止されて間欠回動カム６０が回動方向に対して位置決めされ、この間欠回動カム６０の回動動作が停止される。これにより、間欠回動カム６０を精度良く一定角度ずつ間欠的に回動させることができ、これに伴い、間欠回動カム６０に連動した回転対象体５２を精度良く一定角度ずつ間欠的に回動させることができる。
【００７２】
また、当接させたガイドピン５９により傾斜面６０ａを押圧させることで、間欠回動カム６０は、この傾斜面６０ａがガイドピン５９から逃げる方向に回動されるので、間欠回動カム６０を回動させる際に大きな衝撃が発生することを防止でき、防爆型定角度回動装置５０を作動させたときの振動の発生を抑制して、防爆型定角度回転装置５０の耐久性能を高めることができるとともに信頼性も向上する。
【００７３】
さらに、回転対象体５２の回動角度を細かく設定する場合であっても、スライドテーブル５８ａの１回の移動動作により間欠回動カム６０を大きな回転角度で回転させてもよく、したがって、間欠回動カム６０における傾斜面６０ａを形成する数を少なめに抑えることができて、直径の小さな間欠回動カム６０を採用することができ、ひいては防爆型定角度回転装置５０を小型化することができる。また、間欠回動カム６０を大きな角度で回転させても、その後、歯車機構を介して、小さい回転角度に変換するので、容易かつ精度良く回転対象体５２を回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態の防爆型定角度回転装置を示す図である。
【図２】図１に示す防爆型定角度回転装置の側面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】間欠回動カムの回動動作を説明する図である。
【図５】一対のガイドピンにより間欠回動カムが一定方向に一定角度ずつ間欠的に回動される状態を示す図である。
【図６】カム板の形状の例を示す図である。
【図７】従来の高圧ガスの自動充填工程を説明する図である。
【図８】従来の防爆型エアー制御装置を示す図である。
【図９】制御エアーがＰＸ、ＰＹと交互に供給される構成を説明する図である。
【図１０】図８における防爆型定角度回転装置をより具体化した例を示す図である。
【図１１】図１０に示した防爆型定角度回転装置の側面図である。
【図１２】図１０におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図１３】第１のスライド部材におけるスライドテーブルがスライドする状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００７５】
５２    回転対象体
５８ａ  スライドテーブル
５９    ガイドピン
６０    間欠回動カム
６０ａ  傾斜面
【図１】
2006220205.tif 000003
【図２】
2006220205.tif 000004
【図３】
2006220205.tif 000005
【図４】
2006220205.tif 000006
【図５】
2006220205.tif 000007
【図６】
2006220205.tif 000008
【図７】
2006220205.tif 000009
【図８】
2006220205.tif 000010
【図９】
2006220205.tif 000011
【図１０】
2006220205.tif 000012
【図１１】
2006220205.tif 000013
【図１２】
2006220205.tif 000014
【図１３】
2006220205.tif 000015