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エアシリンダをバネのように使いたい
- エアシリンダで偏心カムのような機構を実現する方法についての質問です。
- エアシリンダのロッド先端が一定の押付け圧で偏心カムの表面に追従する仕組みを構築したいです。
- 縮む方向にカムが回った場合、エアシリンダ内のエアを抜いて縮ませるため、バルブの追加が必要かどうか知りたいです。
- 機械設計
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> エアシリンダをバネのように使いたい よく使用しますよ。 > ロッドが伸びる方向では問題ないですが、縮む方向にカムが回ったときはシリンダ内のエアを > 抜いてやらないと縮みませんよね？ ロッドが伸びる方向では問題ないですが の記述ですが、カムでの使用ではシリンダのロッドの スラスト（横方向）荷重が掛かるので、ガイド付き又はガイドを付けての使用となります。 また、縮む方向にカムが回ったときは…… の記述ですが、シリンダのINとOUTを切替えるバルブ とシリンダOUT（出）側ポートの間に、減圧弁をセットしますとエアを抜く必要がありません。 ◆ 減圧弁は、圧力調整が微細な精密減圧弁がベターで、縮む方向にカムが回ったとき シリンダ内のエア負荷（圧力）が上がった場合に、速やかに排気するリリーフタイプ がべたーです。 因って、リリーフタイプの精密レギュレターとなります。 ◆ シリンダのINとOUTを切替えるバルブは５ポートを３ポートのように使用して、 シリンダOUT（出）側ポートのみ接続し、シリンダIN（戻り）側ポートはオープン にします。（縮む方向でゴミが入るので、ゴミが入らない吸気可能な専用プラグを使用） となります。 この使用方法は、長さに対して力の変化がないメリットと、レギュレターによって簡単に 力の調節が可能というメリットがあるバネになります。 ｶﾞｲﾄﾞ付きｼﾘﾝﾀﾞ又はｶﾞｲﾄﾞを取り付けたｼﾘﾝﾀﾞ ←→ ┏━━━━━┳━━━━┓ ┃ ┣━━━━╋━━━━━━◎ 先端にｶﾑﾌｫﾛｱ ┗┯━━━━┻━━━┯┛ │ ░░ 息抜きができるﾌﾟﾗｸﾞ（ｺﾞﾐ対策） （ﾚｷﾞｭﾚﾀｰ） │ ﾘﾘｰﾌ特性が良いﾘﾘｰﾌﾎﾟｰﾄﾀｲﾌﾟ │ │ (ﾊﾞﾙﾌﾞ） マンガ絵にするとこんな感じかな？ 似た構造の使用方法に“エアバランサー”があります。 ┏━┓ ┃○┃ 引掛け用の穴（クレビスタイプ） ┣━┫ ┃ ┠░░ 息抜きができるﾌﾟﾗｸﾞ（ｺﾞﾐ対策） ┃ ┃ ┃ ┃ ┣┳┫ ┃┃┃ ┌──（ﾊﾞﾙﾌﾞ）──── ┃┃┃ │ ┃┃┃ │ ┃┃┠─（ﾚｷﾞｭﾚﾀｰ）─┘ ┗╋┛ ﾘﾘｰﾌ特性が良いﾘﾘｰﾌﾎﾟｰﾄﾀｲﾌﾟの精密ﾚｷﾞｭﾚﾀｰがﾍﾞﾀｰ ┃ 通常のﾚｷﾞｭﾚﾀｰは、ﾋﾟﾝﾎｰﾙのような排気穴なので排気特性が悪い ┃ ┃ ┃ ┃ ○ 輪に荷物を引掛けて運ぶ（重さに合わせてﾚｷﾞｭﾚﾀｰ圧を調整）
現在６０歳の設備設計者として、回答させて頂きます。 カムにカムフォロアを押し付けるときに、普通は「引っ張りばね」を 使いますが、カム軸の回転数とカムの形状によっては、カムフォロアが カム形状に追従できなくなります。 当方がよく使う方法は『複動シリンダ』を、シリンダロッドを引き込 む方向で、カムフォロアに負荷をかけます（ロッドの曲がり防止の為）。 負荷調整は「リリーフ機能付き」のレギュレータで行います。 エア シリンダの空いたポートには、ごみが入らないように「サイレンサ」を 組み付けます。 カムフォロアを組み付ける「アーム部分」とシリンダ ロッドとは「ロッドエンド」などで、無理がかからないようにします。 エアシリンダをバネの代わりに使うと、適度にダンパ機能が効いて、 スムースな動作ができます。 ただしバネに比べてコストがかかります ので、本当に必要な部分にのみ使うのが、肝要かと思います。
お礼
ご回答ありがとうございます。 「リリーフ機能付き」のレギュレータ 恥ずかしながら初めて聞きましたのでエア機器メーカーと 相談して早速選定しました。
技術の森ではじめて回答します。 答えになってないかもしれず、すみませんが、シリンダなどのメーカーに聞いてみてはいかがでしょうか。 以前、シリンダのトラブルで、そのトラブルに急速排気弁が有効かどうか聞いたことがありますが、それなりの情報を教えてくれました。 エアシリンダをバネのように使うのは、よく使用例として載っていますので、 皆さんの回答に出てくるような、チェック弁付レギュレータ、精密レギュレータ、電空レギュレータ、サブタンクなどの言葉を出して聞けば教えてくれそうな気がしますが･･･（上記の急速排気弁も使えるかもしれません） ところで、どんな用途で使うのですか？カムの耐久テストなら一定の押し付けではないし…？ 差しさわり無ければ教えてください。
お礼
回答ありがとうございます。 検討の結果精密レギュレータで行くことにしました。 設備については申し訳ありませんが情報開示できませんので ご了承願います。
バッファタンク(サブタンク)やアキュームレーターを併用すると 制御の安定が容易となると思う。 ※回答 2)さんのエアサスにも応用されている 回答 3)さんのご心配と同じく 問題はどの程度の追従速度が必要か・・・
お礼
ありがとうございました。
精密レギュレターで圧力コントロールすれば出来るよ
お礼
精密レギュレータというのを恥ずかしながら知りませんでした。 SMCの営業とも打合せしてこれで行くことにしました。 ありがとうございました。
>エアシリンダの入力側へ何かバルブをつければ可能なのでしょうか？ 減圧弁－－－[シリンダ]--→０ カムの回転速度とカムストロークにも拠よるでしょうけれど それらはどれくらいなんでしょう？ カム回転速度 ６００ＲＰＭ カムストローク ５００ｍｍ シリンダストローク５００ｍｍ とかならどうあがいてもエアシリンダではムリと思う カム回転速度 １ＲＰＭ カムストローク １００ｍｍ シリンダストローク１０００ｍｍ 程度なら減圧弁だけで可能と思う カム回転速度 １ＲＰＭ カムストローク ５００ｍｍ シリンダストローク５００ｍｍ とかなら減圧弁だけではムリかな？ 電磁弁で加圧と減圧を半ストローク以内で切替える必要が有ると思う
お礼
カム回転速度 １ＲＰＭ カムストローク １００ｍｍ シリンダストローク１０００ｍｍ 程度なら減圧弁だけで可能と思う これに近い感じです。 検討した結果精密レギュレータでやることにしました。 ありがとうございました。
エアダンパー、ショックアブソーバ、エアサス、空気バネという部品が、振動エネルギーを減衰する目的で使われます。 また金型に用いるガススプリングはミスミにあります。 http://jp.misumi-ec.com/ec/CategorySearchView/101_42000000_42020000.html 閉込めた気体／液体がシリンダー内を移動するとき絞ると摩擦が発生して（振動）エネルギーが熱に変わる→減衰効果。 液体は圧縮不可能なので、可能な気体がないとバネの復元力は出せない。 逆に密封性について、気体は難しく液体は易しいので併用する機構が多い。 普通のエアシリンダでは摩擦＝減衰が少ないので金属バネに近い特性にはなるが、エアー抜け対策が完全でないと思います。ガススプリングもストロークを越えるとエアー抜けが発生する。 次から次へと色んな意見が聞けて面白く、勉強になります。 エア機器の専門家は回路の一部でパーツ付加して考えておられるし、私は単体パーツとしか見ないし・・・ ショックアブソーバは振動衝撃吸収の基本要素。回路記号もシリンダそのもの。最近、振動に関する質問が増えてるが、知らない安直回答がチラホラ・・・ ガススプリングは金型の他に車リアハッチ用を知ってたが、選択肢の広いバネとして、もっと使われても良いナと思いました。 http://www.tokinaga.co.jp/prdct/gasspring/index.html http://www.mekatoro.net/mechatro_parts/vol3/pdf/p01-288.html
お礼
ありがとうございました。
逆流弁つきの減圧弁を間に入れてやれば下がります。 シリンダーが縮まる時の圧力上昇分は逃がしてくれます。 往復運動のダンパー兼スプリング代わりとして使用したことがありますが 特に問題なく使用できました。 ただエアシリンダーは剛性が無いので、シャフトがこじるとスムーズに 動作しない可能性があります。何かガイドを設けてやれば まず大丈夫かと思います。
お礼
ありがとうございます。 検討した結果精密ﾚｷﾞｭﾚｰﾀでやることにしました。 ロッドの剛性に関してはガイドつきの部品を介してますので 大丈夫かと思います。
![その他([技術者向] コンピューター) イメージ](https://gazo.okwave.jp/okwave/spn/images/related_qa/c205_1_thumbnail_img_sm.png)
お礼
ご回答ありがとうございます。 レギュレータのリリーフ特性というのは 今まで気にしたことがありませんでしたので メーカーに問い合わせて選定しました。