空气平衡装置 【技术领域】
本发明涉及通过使被搬运物体的重量与向气缸供给的压力进行抵抗而吊起被搬运物体的空气平衡装置。
背景技术
现在，众所周知，如特开平10-30609号公报中所述，采用了把被搬运物体的重量作用到由隔膜分开的反作用室中的构造，该装置根据由重量变化引起的压力室的压力变化，切换主阀，从压力源向气缸的作用室供给空气，或把作用室向大气开放以控制作用室的内压，使被搬运物体的重量和气缸的作用力平衡，从而吊起被搬运物体。
但是，所述现有的装置在升降被搬运物体时，使活塞克服气缸中密封部件等的滑动阻力而滑动，如果不增减作用室的体积，主阀就无法进行开关，因此存在升降操作沉重，操作困难地问题。另外，现有技术的感知压力变动的主阀的开闭，由于为防止发生差动(平衡时上升下降的阻力差)而进行放气(主阀的开闭以把现有的两位置双出口阀通过放气来减少差动的影响为主)，在不断地泄放空气的状态下进行，所以存在大量浪费能量的问题。另外，由于设置多种阀而使装置复杂。
【发明内容】
本发明的课题是提供操作容易，并且利用简单的结果可以与被搬运物体平衡的空气平衡装置。
为达到本发明的目的，本发明为解决上述问题采取以下技术措施。
本发明的空气平衡装置具有调压阀，其把与被搬运物体升降的气缸的作用室连接的给排流路的压力调整到抵抗所述被搬运物体重量的压力，使所述气缸的作用力与被搬运物体的重量平衡。
设置有在平衡时使所述给排流路和控制流路连通和在升降驱动时使所述给排流路与引导流路连通的切换阀的同时，在所述升降驱动时，通过可变节流阀向所述给排流路供给或排出压缩空气，使所述被搬运物体升降的升降阀机构。
另外，在位于支点销附近，可摆动地支承的摆杆部件上安装所述气缸。
另外，在支点销附近，设置通过从所述控制流路导入的引导压，向所述摆杆部件施加的与所述被搬运物体重量同方向作用力的恢复力机构，同时还设置靠压力机构，其将作用力通过来自连通所述引导流路的气瓶导入的压缩空气施加到所述摆杆部件，该作用力使所述被搬运物体重量和所述恢复力机构作用力平衡。
另外，所述调压阀对应由所述摆杆部件摆动产生的作用力和由从所述控制流路导入的引导压的作用力，通过所述给排流路和所述控制流路与所述切换阀供给或排出压缩空气。
所述升降阀机构也可以设置有：利用导入引导压，通过可变节流阀连通压力源和所述给排流路的上升阀；利用导入引导压，通过可变节流阀连通大气与所述给排流路的下降阀。另外，所述靠压力机构也可以设置与所述气瓶连通的靠压室，通过导入靠压室中压缩空气压的作用力将作用力施加到所述摆杆部件。
【附图说明】
图1是本发明一实施例的空气平衡装置的概略结构图；
图2是本发明第二实施例的空气平衡装置的主要部分概略结构图；
图3是本发明第三实施例的空气平衡装置的主要部分概略结构图；
图4是本发明第四实施例的空气平衡装置的主要部分概略结构图；
图5是本实施例调压阀的剖面图；
图6是另一实施例调压阀的剖面图；
图7是其它实施例调压阀的剖面图。
【具体实施方式】
以下根据附图详细说明本发明的实施方式。
如图1所示构成如下，1为被搬运物体，悬吊并支承在气缸2上。在气缸2的气缸套4中可以滑动地插入活塞6。当压缩空气供给由气缸套4和活塞6构成的作用室8时，就能使活塞6上升的作用力起作用。另外，在与活塞6为一体的杆6a上安装有挂钩9，能够使被搬运物体1悬挂在挂钩9上。
在作用室8中，连接给排流路10的一端，在给排流路10中安装辅助气瓶12。给排流路10的另一端与切换阀14连接。切换阀14是引导操作式的，具有与给排流路10和引导流路16连通的升降驱动位置14a和与给排流路10和控制流路18连通的平衡位置14b。
在给排流路10与压力源20连通的高压流路22连接的同时，还与和大气相通的低压流路24连接在高压流路22中，安装上升阀26和可变节流阀28。上升阀26具有通过上升用引导流路27导入引导压时，与高压流路22连通的开位置26a，和不导入引导压排气时截断高压流路22的闭合位置26b。
在低压流路24安装下降阀30和可变节流阀32。下降阀30具有通过下降用引导流路导入引导压时，与低压流路24连通的开位置30a，和没有导入引导压排气时，截断低压流路24的闭位置30b。另外，在本实施例，由上升阀26、可变节流阀28、下降阀30、可变节流阀32构成升降阀机构。
上升用引导流路27和下降用引导流路31通过往复阀34与靠压用引导流路36连接。靠压用引导流路36以把切换阀14切换到升降驱动位置14a，并向切换阀14导入引导压的方式连接。另外，在切换阀14中，也和将切换阀14切换成平衡位置14b并导入引导压的平衡用引导流路37连接。
气缸2的气缸套4在摆杆部件38的一端，通过销40可以摆动且安装为能调整位置。通过安装于顶部等上的悬挂部件42的支点销44，把摆杆部件38安装为可以摆动。
在该悬挂部件42上安装调压阀50的阀本体51。在阀本体51上与恢复力装置48组装成一体。调压阀50具有将控制流路18向大气开放的开放位置50a、截断控制流路18的截断位置50b和将控制流路18与连接着压力源20的高压流路49a连通的连通位置50c。在高压流路49a安装防止逆流的检查阀49b。
另外，图5说明表示所述调压阀50的具体结构。图1是用JIS标号表示调压阀50，图5是表示具体结构的剖面图。
在调压阀50的阀本体51中形成调压室52、供气室54、排气室56。在调压室52中连接控制流路18，在供气室54中连通高压流路49a。
调压室52和供气室54连通，其结构为：通过可滑动支承的供气阀体58，使调压室52和供气室54连通和阻断。另外，在调压室52中与向大气开放的排气室56连通，其结构为：通过可滑动支承的排气阀体60使调压室52和排气室56连通和阻断。
在阀本体51中，恢复力装置48设置为一体，恢复力装置48具有分隔在阀本体51中设置的收容孔62的膜片64。通过膜片64分隔收容孔62而形成控制室66。控制室66通过旁通流路68与控制流路18连通。
膜片64与杆70安装为一体，杆70与阀本体51贯通并向外突出，其前端与摆杆部件38接触。把膜片64的受压面积设为B，控制室66的压力设为p时，B×p的作用力作用在摆杆部件38上从支点销44距离b的位置。另外，该作用力所形成的作用是在支点销44附近，与被搬运物体1的作用力同方向。
设置在调压阀50上的阀杆72贯穿排气阀体60，其前端安装在膜片64上。通过导入控制室66的引导压的作用与杆70的后端触接。在杆70推压摆杆部件38时，通过阀杆72使排气阀体60滑动并形成切换到连通调压室52和排气室56的开放位置50a。另外，当杆70受到摆杆部件38的推压时，通过阀杆72使供气阀体58滑动，并形成切换到连通调压室52和供气室54的连通位置50c。
在悬挂部件42中安装有与恢复力装置48相对的靠压力机构74。靠压力机构74具有分隔在本体76上形成的收容孔78的膜片80，由膜片80分隔的收容孔78的一方形成靠压室82。在膜片80上杆84被安装为一体。杆84贯穿本体76向外部突出，其前端与摆杆部件38接触。在本实施例，由此构成作动器。
在本体76中，形成与靠压室82连通的导入口86，在导入口86与导入流路88的一端连接。在导入流路88的另一端与气瓶90连接，在导入流路88并列安装检查阀92和节流阀94。另外，引导流路16也通过检查阀92与气瓶90一侧的导入流路88连接。
把膜片80的受压面积设为C，靠压室82的压力设为p时，C×p的作用力作用在摆杆部件38上的从支点销44距离c的位置。另外，该作用力所形成的作用是在支点销44附近，与被搬运物体1的作用力同方向。
将销40和支点销44之间距离定为a，将作用室8的受压面积定为A，将作用室8的压力定为p，把被搬运物体的重量和挂钩9、杆6a、活塞6等升降物体的总重定为W，在作用室8、控制室66、靠压室82的各压力相等时，以下两式成立。
另外，为平衡施加到销40上的升降物体以外向下的重量(气缸4等重量)，在悬挂部件42和摆杆部件38之间配置弹簧96。
aA+bB＝cC ...(1)
W＝pA ...(2)
a＞b
以下说明所述空气平衡装置的动作。
首先，如图1所示，在挂钩9上悬挂被搬运物体1。然后，在驱动升降时，向上升用引导流路27供给引导压。这样，上升阀26切换到开位置26a，从压力源20来的压缩空气通过可变节流阀28、上升阀26、高压流路22、给排流路10供给作用室8。通过供给到作用室8中的压缩空气压的作用，通过活塞6、杆6a使被搬运物体1上升。此时，对应可变节流阀28设定的速度被搬运物体1上升。
另外，由于向上升用引导流路27供给引导流体，通过往复阀34、靠压用引导流路36，引导压导入切换阀14，切换阀14切换到升降驱动位置14a。这样，通过给排流路10、切换阀14、引导流路16将压缩空气供给气瓶90的同时，通过节流阀94将压缩空气供给靠压室82。
当被搬运物体1上升到规定高度以后，停止向上升用引导流路27供给引导流体并排气，则上升阀26切换到闭位置26b。这样，高压流路22被截断，由作用室8内的压力p产生的作用力与被搬运物体1的重量平衡(公式(2)成立)。另外由作用室8、给排流路10、引导流路16、导入流路88、气瓶90、靠压室82形成闭合回路，这些压力p都相等。
另一方面，在驱动升降时，向下降用引导流路31供给引导压时，下降阀30切换到开位置30a。这样，作用室8的压缩空气通过给排流路10、下降阀30、可变节流阀32、低压流路24排向大气中，被搬运物体1下降。此时，对应可变节流阀32设定的速度被搬运物体1下降。
另外，由于向下降用引导流路31供给引导流体，通过往复阀34、靠压用引导流路36，引导压导入切换阀14，切换阀14切换到升降驱动位置14a。这样，从气瓶90通过引导流路16、切换阀14、给排流路10、低压流路24、下降阀30、可变节流阀32，压缩空气排向大气中。
当被搬运物体1下降到规定高度以后，停止向下降用引导流路31供给引导流体并排气，下降阀30切换到闭位置30b。因此，低压流路24被截断，由作用室8内的压力p产生的作用力与被搬运物体1的重量平衡(公式(2)成立)。另外，由作用室8、给排流路10、引导流路16、导入流路88、气瓶90、靠压室82形成闭合回路，这些压力p相等。
在摆杆部件38，在支点销44附近，在对应被搬运物体1的重量的作用力和恢复力装置48的作用力的作用的同时，也受到与此相反的靠压力机构74的作用力的作用。摆杆部件38摆动时，切换调压阀50，控制室66的压力和作用室8的压力相等，所述的(1)式成立，摆杆部件38的支点销44附近的作用力平衡。
在不利用压缩空气压使被搬运物体1升降，而由操作人员直接抬起或下降被搬运物体1等处于平衡时，通过平衡用引导流路37将引导压供给切换阀14。因此，切换阀14切换到平衡位置14b，控制流路18和给排流路10连通。但此时如果控制流路18和引导流路16之间存在压力差，则会发生误动作(上升或下降)。此时，也可以把销40的位置沿长形孔移动进行变更，或者变更调压阀50的安装位置b，只要使所述(1)成立就可以。
在平衡时，在使被搬运物体1上升时，抬起被搬运物体1、气缸2等。由此，摆杆部件38围绕支点销44摆动，通过杆70调压阀50切换到连通位置50c。从压力源20，通过高压流路49a、调压阀50、控制流路18、给排流路10将压缩空气供给作用室8，提高作用室8的压力，使被搬运物体1上升。同时，通过控制流路18、旁通流路68压缩空气也供给控制室66，压力上升。在抬起被搬运物体1时，必须抵抗恢复力装置48的作用力来抬起，而通过摆杆部件38，可以用b/a轻的力抬起。
停止抬起时，接受由导入控制室66的供给压力p的作用力，通过杆70摆杆部件38围绕支点销44摆动。此时，调压阀50切换到开放位置50a，从控制室66来的压缩空气排放到大气中。
因此，控制室66内的压力下降。然后，达到所述(1)式成立的压力p时，摆杆部件38停止摇动，调压阀50切换到截断位置50b。另外，使作用室8内的压力p产生的作用力和被搬运物体1的重量平衡，上升停止。
另一方面，在使被搬运物体1、气缸2等下降时，摆杆部件38围绕支点销44摆动，通过控制室66内压力的作用，调压阀50切换到开放位置50a，作用室8内的压缩空气通过给排流路10、切换阀14、控制流路18、调压阀50向大气中排出，被搬运物体1下降。
停止下降时，接受导入靠压力机构74的靠压室82的压力p的作用力，通过杆84摆杆部件38围绕支点销44摆动。此时，通过杆70调压阀50切换到位置截断位置50b，然后，所述(1)式成立，摆杆部件38停止摇动。另外，使由作用室8内的压力p产生的作用力和被搬运物体1的重量的总重量W平衡，下降停止。
通过设置气瓶90，在用手使被搬运物体1升降时，使靠压力机构74的靠压室82内的压力变化小，并可以轻轻地摇动摆杆部件38。另外，在高压流路49a上设置检查阀49b，停止从压力源20供给压缩空气时，调压阀50的控制室66内的压力下降，切换到连通位置50c侧可防止被搬运物体1因自身重量而落下。进一步，通过设置辅助气瓶12、节流孔94，可以防止振(ヒビリ)动的发生。
以下，结合图2说明与所述实施例不同的第二实施例的空气平衡装置。另外，对于与所述实施例空气平衡装置相同的部件，赋予同一编号并省略具体的说明。以后也同样处理。
在本第二实施例中，气缸100的气缸套102水平固定，定滑轮104以可转动方式被气缸体102支承。在与活塞106成为一体的杆108可转动地支承着动滑轮110。将悬挂被运送体1的钢丝112挂跨在定滑轮104和动滑轮110上以后，钢丝112的前端固定安接在销40上。
在气缸100的作用室114的空间，通过给排流路10供给或排出压缩空气，使动滑轮110移动，可以用两倍的作用力使被搬运物体升降。因此，如下面(1a)、(2a)式所示，作用室8的受压面积是前面所述的实施例受压面积A的两倍，可以使被搬运物体1平衡。
在第二实施例，也与前面所述的实施例相同，通过抬起或下降被搬运物体1可以用轻的力使被搬运物体1升降，同时可以保持使被搬运物体1平衡的状态。
(A/2)×a+b×B＝c×C ...(1a)
p×A/2＝W ...(2a)
a＞b
另外，如图3所示的第三实施例，也可以设置增速机构120。在增速机构120采用螺纹机构122，在滚筒124上缠绕钢丝126，在钢丝126的前端安装的钩128上悬挂被搬运物体1。另外，将气缸体4安装在由摆杆部件38支承的框架230上，杆6a通过止推轴承134安装在滚筒124上。在此，L为螺柱的螺距，D为滚筒节圆直径，则下式成立。使用该增速机构120，通过靠压气缸2可以增速。
(L/πD)×A×a+b×B＝cC ...(1b)
(p×L×A)/(π×D)＝W ...(2b)
a＞b
进一步，如图4所示的第四实施例，也可以把被搬运物体1悬挂在围绕销140可以摆动支承的杠杆142上。此时，把气缸2的杆6a的前端与杠杆142连接。在此，设E为从销140到被搬运物体1的距离，e为从销140到杆6a的距离，则下式成立。由此，气缸2的推压侧也可以和被搬运物体1平衡。
(e/E)×A×a+b×B＝c×C.........(1c)
(e/E)×p×A＝W.........(2c)
a＞b
以下，参照图6说明另一实施例的调压阀150。
在调压阀150的阀本体151上，可滑动地支承阀体152。阀体152通过向在阀本体151上形成的阀座154落座和脱离，可形成连通及阻断高压流路49a和控制流路18的结构。阀体152由螺旋弹簧156向阀座154落座方向靠压。
在阀本体151形成收容孔158，收容孔158由膜片160分隔，一侧形成控制室162。在控制室162内阀体152的前端突出，阀体152的后端突出到阀本体151的外部。
在阀体152中，在其轴方向贯通形成排气孔164，排气孔164形成使控制室162与大气连通的结构。在阀体152的前端形成接触膜片160，可以关闭或打开排气孔164的结构。另外，控制室162内的膜片160的受压面积为B。调压室168与控制流路18连接，控制室162通过旁通路170与控制流路18连接。
在本实施例的150中，杆70受到摆杆部件38的推压，使阀体152滑动，从阀座154离开，通过调压室168切换到连接高压流路49a和控制流路18的连通位置50c(参见图1)。另外，导入控制室162内的引导压上升时，使膜片160离开阀体152的前端，将控制流路18通过旁通路170、控制室162切换到与排气孔164连通的开放位置50a(参照图1)。
以下，结合图7对另一实施例的调压阀180进行说明。
在调压阀180的阀本体181上，可滑动地支承滑阀182。通过滑阀182的滑动形成控制流路18和高压流路49a的连通及阻断的切换，以及控制流路18和大气的连通及阻断的切换。
另外，在滑阀182的一端形成控制室184，通过导入控制室184的导向压力的作用，形成使滑动滑阀182的作用力起作用的结构。控制室184形成成为受压面积B。控制室184通过旁通路192与控制流路18连接。
在滑阀182的两端侧分别放置有螺旋弹簧188、190。螺旋弹簧188、190，为使滑阀182成为阻断位置50b(参照图1)，将滑阀182从两侧压靠。另外，该螺旋弹簧108、110根据需要可以设置，也可以不设置。
在阀本体181中，在控制室184的对面可以滑动地插入杆70，形成为在推入杆70时使滑阀182滑动的结构。由此，切换到将控制流路18和高压流路49a连通的连通位置50c(参照图1)。另外，通过由导入控制室184的控制流路18的引导压的作用，使滑阀182滑动，切换成将控制流路18向大气开放的开放位置50a(参照图1)。
本发明不仅限于以上这些实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以实施各种形式。
以上所述的本发明的空气平衡装置在使用少量部件就可以平衡被搬运物体的同时，通过使用摆杆用较轻的力量对调压阀进行切换，不会随空气泄漏而浪费能量，由于减少了气缸的密封部件的滑动阻力，可以实现以很小的力量很容易地对被搬运物体进行升降操作的效果。