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機械設計歴20年以上のtsurfと言います
今回は以下に関する記事です
単動エアシリンダーとエアバルブ ３ポート弁での動作
⇩本記事は機械設計初心者の方で以下の方にオススメです⇩
初心者機械設計者
なんで単動エアシリンダーや
エアバルブって
３ポート弁でしか動かないんだよ
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
どちらもスプリングが
内蔵されているからです
駆動原理と３ポート弁の動きを
絡めて解説します
①結論
単動エアシリンダーとエアバルブは
内部にスプリングが内蔵されているため ポートが１つしかありません
（詳しくは後述します）
従って
そのポートの吸排気で動作を切り替えます
１つのポートの吸排気が行える電磁弁は３ポート弁となります
⇩以下の記事を参照お願いします⇩
②単動エアシリンダーとは
概要
詳しくは ⇩こちらの記事を御参照願います⇩
速度制御の注意点
エアを供給する方向の動作の速度制御はメーターインです
スプリングリターン方向はメーターアウトです
よってメーターイン メーターアウトを併用します
③3ポート弁での動作原理（単動エアシリンダー編）
動作解説内容
３ポート弁での動作を
単動押し出しのエアシリンダーで説明します
状態Ａ ロッド押し出し
| 状態Ａ | ロッド押し出し | 3ポート弁がエア供給状態に切り替わる |
|---|---|---|
| ⇩ | ||
| エアでロッドが押し出される スプリングが縮む |
状態Ｂ ロッド引き込み
| 状態Ｂ | ロッド引き込み | 3ポート弁がエア排気状態に切り替わる |
|---|---|---|
| ⇩ | ||
| スプリングでロッドが引き込まれる |
２ポート弁での使用が不可な理由
ロッド引き込み状態の時に
エアシリンダーの加圧排気室のエアは排気されなくては
スプリングリターンできません
2ポート弁では排気が不可能で 3ポート弁でなくては排気ができません
もし操作電磁弁を間違って2ポート弁にしてしまうと
ロッドを引き込み状態にしたい場合
2ポート電磁弁ではエアを止めるだけで排気ができません
加圧排気室にエア圧が逃げずに留まってしまい
ロッドがが引き込み動作しないのです
④エアバルブとは
エアーで開閉するバルブのことです
３方向弁の電磁弁で駆動させます
以下 ノーマルクローズでのエア弁の図を添付しています
| 状態Ａ | 弁 ＯＰＥＮ |
駆動室が加圧されて |
|---|---|---|
| 状態Ｂ | 弁 ＣＬＯＳＥ | 駆動室が排気されているので プランジャーが スプリングで押されている |
電磁弁と比べたメリットは以下となります
- 液体を扱うことが可能
エアの密封度の確保のため機械室と流体室がダイヤフラム（図中赤）
で仕切られているので液体も可能となります
ダイヤフラムとは ゴムやテフロンでできた薄い膜です - エアを使うため 大流量のものでも省電力
エアバルブを操作させる電磁弁は 操作エアを吸排気するだけなので
小型のパイロット式 ３方向弁で可能 - 構造が単純で丈夫
電気の駆動系がないため 構造が単純です - エア弁の仕様によっては腐食性薬液も使用可
例えば 液体流路の材質がフッ素樹脂であれば 腐食性薬液も扱えます
つまり
大流量の液体を流す場合は必然的にエアバルブとなります
⑤3ポート弁での動作原理（エアバルブ編）
動作解説内容
３ポート弁での動作を
ノーマルクローズのエアバルブで説明します
状態A 弁ＯＰＥＮ
| 状態Ａ | 弁 ＯＰＥＮ | 3ポート弁がエア供給状態に切り替わる |
|---|---|---|
| ⇩ | ||
| エアでプランジャーが押し上げられる スプリングが縮む |
||
| ⇩ | ||
| 弁がＯＰＥＮ状態となる |
状態Ｂ 弁ＣＬＯＳＥ
| 状態Ｂ | 弁 ＣＬＯＳＥ | 3ポート弁がエア排気状態に切り替わる |
|---|---|---|
| ⇩ | ||
| スプリングでプランジャーが押し下げられる | ||
| ⇩ | ||
| 弁がＣＬＯＳＥ状態となる |
２ポート弁での使用が不可な理由
弁ＣＬＯＳＥ状態の時に
プランジャーとダイヤフラムの部屋は排気されなくては
スプリングリターンできません
2ポート弁では排気が不可能で 3ポート弁でなくては排気ができません
もし操作電磁弁を間違って2ポート弁にしてしまうと
バルブをＣＬＯＳＥ状態にしたい場合
2ポート電磁弁ではエアを止めるだけで排気ができません
プランジャーとダイヤフラムの部屋にエア圧が逃げずに留まってしまい
エアバルブが閉じないのです
⑥まとめ
- 単動エアシリンダーとエアバルブは３ポート弁で動作をさせます
- 単動エアシリンダーとエアバルブは２ポート弁で動作不可です
- 単動エアシリンダー エアバルブともに中にスプリングが内蔵されています
- エアの排気により スプリングが動作を始めます
- したがって 排気ができる３ポート弁でなくてはなりません
本記事は以上です
最後までお読みいただき ありがとうございます