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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
わかりやすい電磁弁の仕組みと原理 基礎編
⇩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
エア配管系統図を頼まれたけど
エアシリンダーやエアブローの動作に使う
電磁弁って何だ？
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
直動のポペット式の
２ポート弁をモデルに
役割と動作原理をわかりやすく説明します
①結論
電磁弁とは
主にエアや液体を流すバルブを電気的に開閉する機器です
電磁弁は 流体の自動弁やエア機器を駆動させるために必要なもので
機械には ほぼ必須のものです
原理は簡単で 後述するノーマルクローズというタイプの場合
スプリングで弁を閉じ 電磁石の要領でバルブの開閉を行います
また今回は電磁弁の基本原理を御理解いただきたいので
直動式ポペット式の２方向弁をモデルに電磁弁開閉の仕組みと
電磁弁のエア配管記号を以下の手順で解説します
②電磁弁の基本的な仕組み
注意点
以下で電磁弁の基本的な仕組みを説明しますが
説明のモデルは直動ポペット式の２方向弁を使います
| 直動式 | ➡ | コイルの通電による電磁力のみでバルブの開閉を行う方式 |
|---|---|---|
| ポペット式 | ➡ | 弁座にプランジャーが垂直に駆動する方式 |
| ２方向弁 | ➡ | 流体を通すか 通さないかの2択式バルブ |
＜補足 ２方向弁は液体やエアブローなどに用います＞
なぜ直動ポペット式の２方向弁を使い解説するかというと
電磁弁の仕組みを解説する上で シンプルでわかりやすいからです
注意点として
実際に使う電磁弁は 特に エアシリンダー駆動用のものは
内部パイロット スプール式 5方向弁です
エアブロー用のものでも 有効断面積の関係から
内部パイロット スプール式 ３方向弁を使うかもしれません
ノーマルクローズタイプ
ノーマルクローズとは 通電していない状態でバルブが閉じているタイプです
図1を御参照ください
| 非通電時 | ➡ |
図のように スプリングによりプランジャーが 弁座に押し付けられて 流路が閉じ 流体の流れが止まります |
|---|---|---|
| 通電時 | ➡ |
通電すると 図のように コイルに電流が流れ固定鉄心が電磁石となります すると プランジャーが 電磁石化した固定鉄心に吸い寄せられ 流路が開き流体が流れます |
よって
停電などにより電力の供給が止まると自動的にバルブが閉じます
ノーマルオープンタイプ
ノーマルオープンとは 通電していない状態でバルブが開いているタイプです
図2を御参照ください
| 非通電時 | ➡ |
図のように スプリングでプランジャーが 上に押し上げられ 流路が開いていて 流体が流れます |
|---|---|---|
| 通電時 | ➡ |
通電すると 図のように コイルに電流が流れ固定鉄心が電磁石となります すると プランジャーが 電磁石化した固定鉄心の同極反発で押し下げられて 流路が閉じ 流体の流れが止まります |
よって
停電などにより電力の供給が止まると自動的にバルブが開きます
③ノーマルクローズとノーマルオープンの使い分け
直動型の電磁弁の特徴として ずっと通電していると
コイルが焼き切れたり スプリングが変形して戻らなくなって
しまったりといったケースが稀にあります
ですので 以下のように使い分けましょう
| ノーマル クローズ |
➡ |
●常時閉だが 必要な時だけ開くバルブ ●停電時や装置停止時に必ず止まって欲しいバルブ |
|---|---|---|
| ノーマル オープン |
➡ |
●常時開だが 必要な時だけ閉じるバルブ ●停電時に開いていても問題ないバルブ |
④電磁弁記号とその見方
エア配管系統図を作成するときの電磁弁の記号です
ノーマルクローズとノーマルオープンをそれぞれ記載しました
ノーマルクローズの例でいうと
向かって右側⇒スプリングの絵がありますが 非通電時でスプリング駆動をして
流路がシャットされているという図になっています
向かって左側⇒電磁石の絵があります 通電時 電磁石が磁力化し
バルブが開いているという図になっています
⑤まとめ
- 電磁弁とは 電磁石とスプリングを利用した 流体制御機器です
- 一般的にノーマルクローズは
非通電時スプリングにより 流路を常時シャットしています
通電時に電磁石により 流路をオープンします - ノーマルオープンは
非通電時 スプリングにより 流路を常時オープンしています
通電時に電磁石により 流路をシャットします - それぞれ メリット デメリットがあり 使い分けます
⑥応用知識
以下は 電磁弁の種類についての解説記事集となります
本記事は以上です
最後までお読み頂きありがとうございます