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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
ポートが１つしかありません。
単動エアシリンダーについて、詳しくは
⇩こちらの記事を御参照願います⇩
なぜなら、排気すればスプリングで動作させるので
１ポートの以下により動作を切り替えます。
- 吸気
- 排気
吸排気により動作が切り替わる機器を制御する
電磁弁は３ポート弁となります。
従って、３ポート弁を使います。
②3ポート弁での動作原理（単動エアシリンダー編）
以下の条件の例で、
単動エアシリンダーの動作を解説します。
- ３ポート弁は、ノーマルクローズを使用
- 単動押し出しのエアシリンダー
３ポート弁については、以下の記事を
御参照お願いします。
電磁弁状態Ａ
ロッド押し出し
| 状態Ａ ロッド押出 |
3ポート弁がエア供給状態に切り替わる。 ⇩ ⇩ ポートに加圧され、 エアでロッドが押し出される （スプリングが縮む） |
|---|
電磁弁状態
ロッド引き込み
| 状態Ｂ ロッド引込 |
3ポート弁がエア排気状態に切り替わる。 |
|---|
２ポート弁での使用が
不可な理由
2ポート弁では、押出型シリンダーの場合
ロッド引き込み時に排気が不可能だからです。
2ポート弁では
エアを止めるだけで、常に加圧状態となってしまいます。
つまり、以下となってしまいます。
- 押出シリンダーの場合、スプリングによる引込が不可能
- 引込シリンダーの場合、スプリングによる押出が不可能
③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 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。
④3ポート弁での動作原理（エアバルブ編）
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 |
|---|
２ポート弁での使用が
不可な理由
３ポート弁の時と同じです。
2ポート弁では、ノーマルクローズの場合
弁CLOSEの時に、排気が不可能だからです。
2ポート弁では
エアを止めるだけで、常に加圧状態となってしまいます。
つまり、以下となってしまいます。
- ノーマルクローズの場合、弁CLOSEが不可能
- ノーマルオープンの場合、弁OPENが不可能
⑤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。