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】レギュレーターとは？
⇩本記事は以下の方にオススメです⇩
初心者機械設計者
エア配管を勉強がてら
まかされたけど
レギュレーターが
わからない。
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
レギュレーターとは
減圧弁のことです。
使用用途や注意などを
解説します。
①レギュレーターの概要
レギュレーターとは、
エアの圧力を減圧調整するものです。
エアシステムを構築する上で、
ほぼ必須のものです
用途は、以下のためです。
- 減圧によるエア機器の保護
- 減圧により、装置側のエア圧の圧力降下を防ぐ
このうち、
減圧によるエア機器の保護
についてですが
工場エアのエア圧は0.7MPa程度だそうです。
たしかに、耐圧が0.7MPa以下の製品については、
減圧の必要があります。
（例 電空レギュレーターなど）
しかし、
0.7MPa程度であれば、十分に耐えうるエア機器が
多いのも事実です。
実際に調べてみるとわかりますが、
エアシリンダーなどの耐圧は1.0MPaとかです。
なので、メインは
減圧により、装置側のエア圧の圧力降下を防ぐ
と言う目的だと思います。
これについて、次章より解説します。
②減圧により、装置側のエア圧の圧力降下を防ぐ
概要
本章では、レギュレーターのメインの役割である
減圧により、装置側のエア圧の圧力降下を防ぐ
上記の目的について解説しますが、その前に
- エア圧の圧力降下とは何か？
- エア圧とはどういったものか？
を解説します。
まずエア圧の圧力降下とは
圧力降下とは、
装置全体のエア圧が低下してしまうことです。
圧力降下が起きると
エアシリンダーなどの出力の低下などが起きます。
そのため、
エアシステムに圧力センサーを設置して
圧力降下した場合、動作不良を起こす前に
非常停止をしてアラーム発砲をさせるのが一般的です。
なので
圧力降下＝装置の非常停止
となります。
圧縮エアの基礎知識
圧力の違いは、エアの量の違いでもあります。
つまり工場エア（0.7MPa）のほうが
レギュレーターで減圧した装置側エア(0.5MPa)よりも
エアの量が多いことを意味します。
以下の記事を御参照ください。
減圧による
圧力降下の防止
お客様の工場エアが供給されるエア圧は
0.7MPa程度らしいです。
工場エア圧そのままの0.7MPaで
装置を運用すると・・・
例えばエアシリンダーは耐圧的にはＯＫでしょう。
しかし、エア圧はエアの量でもあるので
装置側のエアシリンダーの駆動などで
エア消費が多くなることになります。
結果として
装置側全体のエアの圧力降下が起きる可能性が
あります。
そこで、あえて装置側のエア圧を
工場エア(0.7MPa)よりも
装置側のエア圧を減圧(0.5MPa)させることにより、
工場エアより低いエア圧での
エアシリンダーの駆動により、
エアを消費しても、元圧からのエア圧（＝エアの量）
に余裕があるため元圧からレギュレーターの調圧ができ、
容易に圧量降下をしないようにできます。
つまり、装置側のエア圧を一定
にできます。
③レギュレーター解説
以下の図のように
圧力計とつまみがついていて
つまみで圧力を調整して圧力計で確認します。
つまり、レギュレーター一つで
エアの圧力管理とエアの圧力調整が
できます
④レギュレーターの設置の注意点
使用圧力で考える
レギュレーターの設置検討の際には、
使用するエア機器の使用圧力と耐圧
（厳密に言うとエア流量も）を確認します。
その確認した内容をもとに
基本的には、同じ使用エア圧のものは、
以下のように
一つのレギュレーターで制御すればいいです。
しかし、ここで注意が必要ですが
レギュレーターから出る配管は一本です。
このことは、
一つのレギュレーターから供給されるエアの量には
限界がある
ということを意味します。
ですので、例えば以下のように
一つのレギュレータに多くのエアシリンダーを
組み込むんだ場合、
それぞれのエアシリンダーが違うタイミングで
動くのであれば問題ありません。
しかし、これら多くのエアシリンダーが
- 大出力径で長ストローク
- 同じタイミングで動いてしまう
上記の条件に２つともあてはまってしまうと
そのレギュレーター以下のライン
（今回の例では8本のエアシリンダ）
で圧力降下が起きてしまう危険性があります。
多くのエアシリンダーを
動作させるには・・
前項の多くのエアシリンダーを動作させる場合
同じタイミングでの動作になるのであれば
以下のように分ける必要があります。
マニホールド電磁弁であれば
吸排気ブロックも追加しましょう。
⑤実際のレギュレーター設置検討は？
実際の設置検討方法ですが
―正規の方法はー
レギュレーターのエア流量から
エアシリンダーの動作タイミングや
エア消費量を計算して、やるんでしょうね。
―しかし、実際にはー
実際の設計では、以下の不確定要素があります。
- エアシリンダーの本数や出力径が
設計の検討段階における設計変更や仕様変更
などにより、変更する場合があります。
（エア消費量の変更） - デバックや動作調整の段階で
エアシリンダーの動作タイミングが変更する場合が
あります。
上記の不確定要素がある中で、
そこまで精密に設計する時間もなければ
意味もありません。
従ってカンです。
機械設計者
大出力径で
長いストロークの
エアシリンダーが多いな
と感じたからレギュレーターを追加すればいいです。
経験を積んで設計者としてのカンを
研ぎ澄ましていくのみです。
⑥レギュレーターの種類
レギュレーターにも以下のような
種類があります。
- 精密レギュレーター
精密にエア圧を設定できる。 - 電空レギュレーター
精密かつ制御でエア圧を変更できる。
⑦まとめ
- レギュレーターはエア機器に必須
- レギュレーターで減圧させることにより
圧力降下を防ぎ、エア圧を一定にできる。 - 工場エアそのままで使うと
圧力降下が起こる可能性がある。
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。
