(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エア圧源と、このエア圧源から供給されるエア圧を減圧して元圧を出力するレギュレータと、このレギュレータより出力された元圧を減圧して制御圧を出力する圧力制御器とを備えた圧力供給装置において、
上記レギュレータとしてパイロットレギュレータが用いられ、このパイロットレギュレータは、上記圧力制御器からフィードバックされる制御圧をパイロット圧として導入することにより、上記元圧を制御圧に追従させることを特徴とするテスト圧供給装置。
【請求項２】
上記パイロットレギュレータは、中空のボデイを備え、このボデイには、入力ポートと、入力ポートに連なる入力室と、出力ポートと、出力ポートに連なる出力室と、パイロットポートと、パイロットポートに連なるパイロット室が形成されるとともに、上記入力室と出力室との間に主弁座が設けられており、
さらに上記パイロットレギュレータは、上記出力室とパイロット室とを仕切るダイヤフラム手段と、上記主弁座に対峙する主弁部を有するとともに上記ダイヤフラム手段に連携された弁手段と、この弁手段を主弁部が主弁座から離れる方向に付勢するスプリングとを備え、
上記弁手段は、上記スプリングの付勢力と、パイロット室における上記パイロット圧と出力室における上記元圧の差に伴うダイヤフラム手段の変形に応じて移動し、上記主弁部と主弁座との間の隙間の流通断面積を調節することを特徴とする請求項１に記載の圧力供給装置。
【請求項３】
上記ボデイには、調節ネジが螺合されており、この調節ネジと上記弁手段との間に上記スプリングが介在されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力供給装置。
【請求項４】
上記ダイヤフラム手段は第１，第２のダイヤフラムを有し、これらダイヤフラム間にはリリーフ室が形成され、このリリーフ室はボデイに形成されたリリーフポートを介して大気に開放されており、
上記弁手段は、第１，第２ダイヤフラムに取り付けられたバネ受け部材と、弁体とを備え、このバネ受け部材は、出力室とリリーフ室とを連ねる連通路と、この連通路の出力室側の端に形成された副弁座とを有し、上記弁体は、上記主弁部に加えて、上記副弁座に接離する副弁部を有し、
上記スプリングは、上記バネ受け部材を上記弁体に向かって付勢し、ひいてはバネ受け部材を介して弁体の主弁部を主弁座から離す方向に付勢し、
さらに、他のスプリングが装備され、当該他のスプリングは、上記主弁部，副弁部が主弁座，副弁座にそれぞれ近づく方向に上記弁体を付勢することを特徴とする請求項２または３に記載の圧力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テスト圧等として用いられるエア圧を供給する圧力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力に応じてワークが正常に作動するか否かをテストする場合、このワークに精密なテスト圧を供給する必要がある。
図５に従来のテスト圧供給装置（圧力供給装置）の構成を示す。この装置は、エア圧源１と、エア圧源１から供給されるエア圧Ｐ１を減圧して元圧Ｐ２を出力するレギュレータ２と、レギュレータ２からの元圧Ｐ２を減圧してテスト圧Ｐ３（制御圧）をワーク４に向けて出力する圧力制御器３とを備えている。なお、符号５は圧力計を示す。
【０００３】
上記構成において、圧力制御器３によりテスト圧Ｐ３を何段階かに変更しながらワーク４の作動テストを行う場合、テスト圧Ｐ３の変化にも拘わらず圧力制御器３の元圧Ｐ２は不変である。
そのため、テスト圧Ｐ３が元圧Ｐ２に近い場合には、テスト圧Ｐ３を精度よく制御できるが、テスト圧Ｐ３が低くなると、元圧Ｐ２とテスト圧Ｐ３の差が大きくなるためにテスト圧Ｐ３の精度が悪化するという問題があった。
【０００４】
そこで、図６に示すように、エア圧源１と圧力制御器３との間に、異なる元圧Ｐ２を出力する複数個（図示例では２個）のレギュレータ２Ａ、２Ｂを並列に設け、切換弁６によりテスト圧Ｐ３に応じた最適な元圧Ｐ２を選択できるようにした装置も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６の構成とした場合、切換弁６を必要とし、またレギュレータ２Ａ、２Ｂの数が増えるため、部品点数が多く、装置が大型化するとともにコストが上昇する。しかも、テスト圧を変更する段数が多くなればなるほど、一層大型，高コストとなる。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮し、部品点数が少なくコンパクトな構成で安価であり、しかも、制御圧の変更に拘らず高い精度で制御圧を供給できる装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、エア圧源と、このエア圧源から供給されるエア圧を減圧して元圧を出力するレギュレータと、このレギュレータより出力された元圧を減圧して制御圧を出力する圧力制御器とを備えた圧力供給装置において、
上記レギュレータとしてパイロットレギュレータが用いられ、このパイロットレギュレータは、上記圧力制御器からフィードバックされる制御圧をパイロット圧として導入することにより、上記元圧を制御圧に追従させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧力供給装置において、上記パイロットレギュレータは、中空のボデイを備え、このボデイには、入力ポートと、入力ポートに連なる入力室と、出力ポートと、出力ポートに連なる出力室と、パイロットポートと、パイロットポートに連なるパイロット室が形成されるとともに、上記入力室と出力室との間に主弁座が設けられており、さらに上記パイロットレギュレータは、上記出力室とパイロット室とを仕切るダイヤフラム手段と、上記主弁座に対峙する主弁部を有するとともに上記ダイヤフラム手段に連携された弁手段と、この弁手段を主弁部が主弁座から離れる方向に付勢するスプリングとを備え、上記弁手段は、上記スプリングの付勢力と、パイロット室における上記パイロット圧と出力室における上記元圧の差に伴うダイヤフラム手段の変形に応じて移動し、上記主弁部と主弁座との間の隙間の流通断面積を調節することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の圧力供給装置において、上記ボデイには、調節ネジが螺合されており、この調節ネジと上記弁手段との間に上記スプリングが介在されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の圧力供給装置において、上記ダイヤフラム手段は第１，第２のダイヤフラムを有し、これらダイヤフラム間にはリリーフ室が形成され、このリリーフ室はボデイに形成されたリリーフポートを介して大気に開放されており、上記弁手段は、第１，第２ダイヤフラムに取り付けられたバネ受け部材と、弁体とを備え、このバネ受け部材は、出力室とリリーフ室とを連ねる連通路と、この連通路の出力室側の端に形成された副弁座とを有し、上記弁体は、上記主弁部に加えて、上記副弁座に接離する副弁部を有し、上記スプリングは、上記バネ受け部材を上記弁体に向かって付勢し、ひいてはバネ受け部材を介して弁体の主弁部を主弁座から離す方向に付勢し、さらに、他のスプリングが装備され、当該他のスプリングは、上記主弁部，副弁部が主弁座，副弁座にそれぞれ近づく方向に上記弁体を付勢することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１はテスト圧供給装置（圧力供給装置）の基本的な構成を示す。このテスト圧供給装置は、前述した従来装置と同様に、エア圧源１と、ワーク４にテスト圧Ｐ３（制御圧）を出力する圧力制御器３とを備えており、圧力計５も備えている。
【００１１】
本発明の特徴は、エア圧源１と圧力制御器３との間に、レギュレータとしてパイロットレギュレータ２Ｘを設けた点にある。このパイロットレギュレータ２Ｘは、エア圧源１からのエア圧Ｐ１を入力する入力ポート１１と、元圧Ｐ２を出力する出力ポート１２とを有するとともに、圧力制御器３からフィードバックされたテスト圧Ｐ３を入力するパイロットポート１５を有している。図において、このフィードバック通路を符号７で示す。
【００１２】
上記パイロットレギュレータ２Ｘは、入力ポート１１に入力されたエア圧Ｐ１を減圧して元圧Ｐ２を出力するが、パイロットポート１５から入力されたテスト圧をパイロット圧として導入することにより、この減圧の度合いをパイロット圧に対応して調節し、テスト圧Ｐ３に応じた元圧Ｐ２を出力して圧力制御器３に供給することができる。すなわち、元圧Ｐ２はテスト圧Ｐ３が高いほど高くなり低いほど低くなり、テスト圧Ｐ３よりある程度高いレベルを常に維持できる。その結果、圧力制御器３は、テスト圧Ｐ３が低い場合でも過度に減圧せずに済み、高精度のテスト圧Ｐ３を出力することができる。また、パイロットレギュレータ２Ｘはテスト圧が何段階に変化しようとも、１個で対応することができ、その結果、装置は、部品点数が少なく、小型で安価となる。
【００１３】
図２はワーク４の容積が大きい場合に用いられる装置を示す。この装置は、パイロットレギュレータ２Ｘと圧力制御器３との間にサージタンク８を設けるとともに、圧力制御器３とワーク４との間に絞り９ａを介在させている。これにより、圧力供給開始時や、テスト圧上昇時に、パイロットレギュレータ２Ｘの正常動作を可能にする。また、ハンチング防止のために、フィードバック通路７にも絞り９ｂを設けている。
【００１４】
次に、図１，図２の装置に用いられるパイロットレギュレータ２Ｘの具体的構成例を図３を参照しながら詳述する。
このパイロットレギュレータ２Ｘは中空のボデイ１０を備えている。このボデイ１０は、上から順に配置された４つの部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄをボルト１９で連結して構成されている。部材１０ｂは筒形状をなし、その上端開口が平板形状の部材１０ａにより塞がれている。部材１０ｃは環状をなし、部材１０ｄは複雑な内部構造を有するブロックからなる。
【００１５】
上記ボディ１０の部材１０ｄには、前述した入力ポート１１、出力ポート１２が形成されている。また、部材１０ｂには、パイロットポート１５が設けられ、部材１０ｃにはリリーフポート１６が設けられている。
【００１６】
上記部材１０ｂ，１０ｃ間には、ダイヤフラム２１（第１ダイヤフラム）が介在されており、部材１０ｃ，１０ｄ間には、他のダイヤフラム２２（第２ダイヤフラム）が介在されている。これらダイヤフラム２１，２２によりダイヤフラム手段２０が構成されている。
【００１７】
入力ポート１１は、部材１０ｄの下部に形成された入力室３１に連なり、出力ポート１２は、部材１０ｄの上部に形成された出力室３２に連なっている。入力室３１と出力室３２との間には主弁座３３が設けられている。
上記パイロットポート１５は、部材１０ａ，１０ｂとダイヤフラム２１によって画成されたパイロット室３５に連なっている。上記リリーフポート１６は、部材１０ｃとダイヤフラム２１，２２によって画成されたリリーフ室３６に連なっている。
上記パイロット室３５とリリーフ室３６は、ダイヤフラム２１によって仕切られている。出力室３２とリリーフ室３６は、ダイヤフラム２２によって仕切られている。
【００１８】
上記ダイヤフラム２１，２２の中央部には、バネ受け部材４０が取り付けられている。このバネ受け部材４０は、ダイヤフラム２１，２２の変形に伴って上下動するようになっている。バネ受け部材４０には、出力室３２とリリーフ室３６とを連通させるための連通路４１が形成されている。この連通路４１の下端（出力室３２に臨む端）には、副弁座４２が形成されている。
【００１９】
ボデイ１０内には、通常、上記バネ受け部材４０と連動する弁体５０が収容されている。この弁体５０は、主弁部５１と、この主弁部５１から上方に延びるステム部５２と、このステム部５２の上端に形成された副弁部５３とを有している。主弁部５１は、上記主弁座３３の下方に配置され、この主弁座３３に対して接離するようになっている。副弁部５３は、副弁座４２の下方に配置され、この副弁座４２に対して接離するようになっている。
上記バネ受け部材４０と上記弁体５０により、弁手段６０が構成されている。
【００２０】
上記ボデイ１０の部材１０ａには、調節ネジ７０が螺合されており、この調節ネジ７０の下端面とバネ受け部材４０との間には、スプリング７１が介在されている。このスプリング７１は、バネ受け部材４０を下方に付勢し、ひいてはこのバネ受け部材４０の副弁座４２に当たっている弁体５０を下方に付勢する。
他方、上記ボデイ１０の入力室３１の下端開口は閉子７２によって閉じられており、この閉子７２と弁体５０との間に、スプリング７３が介在されている。このスプリング７３は、弁体５０を上方に付勢する。
【００２１】
次に、上記パイロットレギュレータ２Ｘの作用を説明する。パイロットレギュレータ２Ｘの初期状態において、調節ネジ７０は最上位に位置している。この時、スプリング７１の付勢力はゼロか極めて弱く、ダイヤフラム２１，２２は、ほぼ平担状態にある。また、弁体５０はスプリング７３の力で上方に付勢されており、その主弁部５１が主弁座３３に着座して入力ポート１１と出力ポート１２との間の連通を遮断し、また、副弁部５３が副弁座４２に着座して連通路４１を遮断し、ひいては出力ポート１２とリリーフポート１６との間の連通を遮断している。
【００２２】
次に、パイロットレギュレータ２Ｘを作動状態にセットする。最初は、圧力制御器３の出力を大気圧にしておく。そのため、パイロット室３５は大気圧となっている。この状態で、調節ネジ７０の螺合を進めることによりスプリング７１を圧縮すると、バネ受け部材４０を介して弁体５０が下方へ押され、主弁部５１が主弁座３３から離れる。その結果、エア圧源１からのエアが主弁部５１と主弁座３３との間の隙間を介して出力ポート１２へと流れる。この出力ポート１２の圧力すなわち元圧Ｐ２は、主弁部５１と主弁座３３との間の隙間での圧力損失により、入力ポート１２のエア圧Ｐ１より減圧されている。
【００２３】
上記の状態で入力されるエア圧Ｐ１と出力される元圧Ｐ２との関係は次式で表すことができる。
Ｆ＝Ｐ２・ＳB  ・・・（１）
ここでＦは、スプリング７１の下向きの力、ＳBはダイヤフラム２２の受圧面積である。
そして、上記元圧Ｐ２が、所定のセット圧ＰＳとなるように、調節ネジ７０の操作でスプリング７１の力Ｆを調節する。
これにより、上記式（１）は、下記のように書き換えることができる。
Ｆ＝ＰＳ・ＳB  ・・・（２）
このようにして、パイロットレギュレータ２Ｘのセット作業が終了する。
【００２４】
次に、圧力制御器３は、出力エア圧Ｐ３を所望のテスト圧になるように制御する。詳述すると、圧力制御器３は、まず上記セット圧ＰＳを受けて出力エア圧Ｐ３を上昇させる。これに伴い圧力制御器３の出力エア圧Ｐ３がパイロットレギュレータ２Ｘのパイロットポート１５へとフィードバックされ、パイロット室３５の圧力が上昇する。その結果、バネ受け部材４０が下方に押され、主弁部５１と主弁座３３との隙間の流通断面積が増大し、パイロットレギュレータ２Ｘの出力Ｐ２が上昇する。
【００２５】
圧力制御器３からテスト圧Ｐ３が出力された安定状態では、パイロットレギュレータ２Ｘの入力エア圧Ｐ１と出力エア圧Ｐ２（元圧）の関係は次式で表すことができる。
Ｐ２・ＳB＝Ｆ＋Ｐ３・ＳA  ・・・（３）
ここで、ＳAはダイヤフラム２１の受圧面積である。
上記式（３）に式（２）を代入することにより、次式が得られる。
Ｐ２・ＳB＝ＰＳ・ＳB＋Ｐ３・ＳA  ・・・（４）
上記式（４）を書き換えることにより、次式が得られる。
Ｐ２＝ＰＳ＋Ｐ３・（ＳA／ＳB）  ・・・（５）
【００２６】
上記（５）式において、ＰＳは所定のセット圧であり、ＳA／ＳBは定数であるから、元圧Ｐ２はテスト圧Ｐ３とリニアな関係になることが分かる。したがって、テスト圧Ｐ３の段階的変動に元圧Ｐ２を追随させることができ、テスト圧Ｐ３の精度を向上させることができるのである。
【００２７】
ダイヤフラム２１，２２の受圧面積ＳA，ＳBを等しくすると、ＳA／ＳB＝１となり、上記（５）式は次式のように書き換えることができる。
Ｐ２＝ＰＳ＋Ｐ３  ・・・（６）
（６）式をグラフで表すと、図４に示すようになる。テスト圧Ｐ３を適宜に変更しても、元圧Ｐ２がテスト圧Ｐ３よりセット圧ＰＳ分だけ高くなるように変化する。なお、図４では、ＰＳ＝１Ｋｇ／ｃｍ2としている。
【００２８】
なお、パイロットレギュレータ２Ｘから出力される元圧Ｐ２が何らかの原因で急上昇した時には、スプリング７３に抗して弁体５０が下方に移動し、副弁部５３が副弁座４２から離れる。これにより、急上昇した元圧Ｐ２を連通路４１，リリーフポート１６を介して大気側へ逃がすことができる。それ故、テスト圧Ｐ３の高精度制御をより一層確実なものとすることができる。
【００２９】
エア圧源１からのエア圧とパイロットレギュレータ２Ｘの元圧の最高値との差が大きい場合には、両者の間に減圧用のレギュレータを配置してもよい。このレギュレータはエア圧源１の一部となる。
また、エア圧源は負圧のエア圧を発生するものであってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、圧力制御器へ元圧を供給するレギュレータとしてパイロットレギュレータを使用し、そのパイロット圧として圧力制御器の出力する制御圧をフィードバックさせるようにしたので、制御圧の高低に応じて、元圧を変動させることができ、圧力制御器から高精度の制御圧を出力することができる。また、部品点数も少なく、装置の小型化，低コスト化を図ることができる。
請求項２の発明によれば、元圧は、ダイヤフラム手段での受圧面積に起因する定数に制御圧を乗じた値に、スプリングによって決定されるセット圧を加算したレベルになるので、適性な元圧レベルを得ることができる。
請求項３の発明によれば、調節ネジにより上記セット圧を調節できる。
請求項４の発明によれば、元圧が何らかの原因で一時的に高くなった時には、弁体がスプリングに抗して移動して副弁部を副弁座から離すので、急上昇した元圧を大気側へ逃がすことができ、高精度の制御圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす圧力供給装置の回路構成を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態をなす圧力供給装置の回路構成を示す概略図である。
【図３】図１，図２の装置で用いられるパイロットレギュレータの詳細な構造を示す断面図である。
【図４】上記パイロットレギュレータから出力される元圧の特性の一例を示すグラフである。
【図５】従来の圧力供給装置の回路構成を示す概略図である。
【図６】従来の他の圧力供給装置の回路構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１  エア圧源
２Ｘ  パイロットレギュレータ
３  圧力制御器
１０  ボデイ
１１  入力ポート
１２  出力ポート
１５  パイロットポート
１６  リリーフポート
２０  ダイヤフラム手段
２１  第１ダイヤフラム
２２  第２ダイヤフラム
３１  入力室
３２  出力室
３３  主弁座
３５  パイロット室
３６  リリーフ室
４０  バネ受け部材
４１  連通路
４２  副弁座
５０  弁体
５１  主弁部
５３  副弁部
６０  弁手段
７０  調節ネジ
７１，７３  スプリング
Ｐ１  エア圧縮源からのエア圧
Ｐ２  元圧
Ｐ３  テスト圧（制御圧）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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