tsurfの機械設計研究室

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エア機器であるレギュレーターの種類 電空レギュレーター

本ブログの御訪問ありがとうございます。
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

エア機器であるレギュレーターの種類 
電空レギュレーター

  

本記事は機械設計者の方にオススメです

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初心者機械設計者

電空レギュレーター?
(なんだろう?)

 

⇩本記事を読むと以下が わかります⇩

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管理人TSURF

電空レギュレーターの特徴
及び、その使い方を
解説します。

 

 

 

①結論

電空レギュレーターを御存知でしょうか?
制御的にエア圧を高精度に制御できる機器です。

電空レギュレーターには、以下の特徴があります

  • 電気的にエア圧を制御可能
    入力した電気信号に比例したエア圧を制御
    手動のレギュレーターと違い、装置運転中でも
    制御により、エア圧を変更可能

  • 圧力を高精度で維持できる
    電空レギュレーターの内部で エア圧のフィードバック制御を
    行っているので高精度

  • ブリードエアがない
    精密レギュレーターと比較した場合
    圧力調整時の排気はあっても常時捨てるエアがない

  • 低圧制御もできる
    通常のレギュレーターでは精度が落ちる
    低圧も高精度で実現できる。

 

 

②構造

簡単に説明すると 

内部に供給用の電磁弁と排気用の電磁弁及び 
圧力センサーが内蔵されています。

 

以下を比較し フィードバック制御を行います。

  • 入力信号
  • 内部に搭載された圧力センサーの信号

圧力の調整は、給排気用の電磁弁での圧供給と圧排気で行います。

 

 

③精密レギュレーターと
比較したメリット/デメリット

同じ高精度を維持できるレギュレーターである精密レギュレーター
と比較したメリット デメリットです。

 

=メリット=

  • ブリードエアがない
  • 一つのプロセスの中で 
    制御的にエア圧の変更が可能
  • かなりの低圧から制御可能

 

=デメリット=

  • 値段が高い
  • 電気が必要
  • 制御設計が必要

 

 

④使用用途

エアベアリング
アクチュエーターの推力制御

上記で解説した電空レギュレーターのメリットを
活かせるのはエアベアリングアクチュエーターの制御です。

 

エアベアリングアクチュエーターでのエア圧制御に使用
することにより、以下が可能となります。

  • 極低圧での動作も可能
  • その状態での押し付け力も簡単に算出可能

理由は エアベアリングアクチュエーターには、
内部のパッキンの摺動抵抗がないためです。

以下の記事をご参照ください。

 

 

通常のエアシリンダーだと・・

通常のエアシリンダーでは、あまり意味がありません。

理由としては、
内部のパッキンの摺動抵抗により

  • 最低動作圧以下だと作動しない
    従って弱い押し付け力ができない

  • 電空レギュレーターで制御しても押し付け力が
    計算により算出できない。

上記の状態となり、
電空レギュレーターのメリットが活かせません。

 

もっとも、通常のエアシリンダーでも、例えば

  • ワークAの搬送時は0.5MPaでのエア圧動作
  • ワークBの搬送時は0.3MPaでのエア圧動作

といったような大雑把なエア圧変更の制御に利用するのであれば
使用可能です。

 

 

⑤最低動作圧力比較

とある通常のエアシリンダーと
とあるエアベアリングACの最低動作圧の比較をします。

通常の
エアシリンダー
エアベアリング
アクチュエーター
0.05MPa
0.002MPa

 

 

とある通常のレギュレーターと
とある電空レギュレーターの最低設定エア圧の比較をします。

通常のレギュレーター 電空レギュレーター
0.05MPa
0.001MPa

 

電空レギュレーターとエアベアリングアクチュエーター
の組み合わせにより0.002MPaからの運用が可能ということです。

 

 

⑥押し付け力範囲比較

では、以下の2つで最低押し付け力の比較をします。

  • 通常のレギュレーターで圧力制御したエアシリンダー
  • 電空レギュレーターで圧力制御したエアベアリングAC

出力チューブ内径Φ6のもので比較します。
エア圧単位MPa=N/mm² です。

通常のレギュレーターでエア圧制御した
通常のエアシリンダーの最低制御出力
(出力チューブ内径Φ6mm ÷ 2)
² × 3.14 × 0.05N/mm
=1.4N (=144g)

 

電空レギュレーターでエア圧制御した
エアベアリングACの最低制御出力
(出力チューブ内径Φ6mm ÷ 2)² × 3.14 × 0.002N/mm
=0.057N (=5.8g)

 

上記の結果となりました。

 

電空レギュレーターで
エアベアリングアクチュエーターを制御した場合、
かなり小さいな押し付け力から制御可能であることがわかります。

繰り返しになりますが、
エアベアリングアクチュエーターは内部の摺動抵抗がないため
計算値によるリニアな押し付け力の管理が可能です。

 

 

しかし
エアシリンダー+通常のレギュレーターの場合
パッキンによる内部摺動抵抗があります。

従って計算値より、小さい値になると思いますが、
パッキンの摺動抵抗が不明ため、実際には不明です。

 

 

⑥まとめ

  • 電空レギュレーターは制御によってエア圧を変更できる機器
  • フィードバック制御により高精度にエア圧を管理可能
  • 同じ高精度、低圧管理の精密レギュレーターと比較した場合
  • 電空レギュレーターは制御でプロセス中にエア圧が変更できる
  • エアベアリングアクチュエーターと組み合わせると微小押し付け力が可能

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。

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