I. のコア機能電磁弁
ソレノイド バルブは電空変換の重要なコンポーネントとして、電気信号を空気圧信号に効率的に変換する責任を負います。{0}制御指令を受け取った後、ソレノイドバルブは圧縮空気の流れのリリース、停止、または流れ方向の変更を正確に行うことができ、それによって空気圧アクチュエータコンポーネントの動作方向の制御、ON/OFFスイッチ量制御、AND OR/NOT/AND論理制御を含む複数の機能を実現します。電磁制御方向切換弁は、さまざまな種類の電磁弁の中でも中核的な位置を占め、重要な役割を果たしています。
いいですね。電磁制御方向制御弁の動作原理
空気圧システムでは、電磁制御方向制御弁が重要な役割を果たします。空気流路の開閉を制御したり、圧縮空気の流れ方向を変更したりする役割を果たします。その中心的な動作原理は、電磁コイルによって生成される電磁力に依存しています。この力によりバルブコアが切り替わり、空気の流れを逆転させるという目的が達成されます。電磁制御部が方向制御弁を押すさまざまな方法に応じて、電磁制御方向制御弁は直動式とパイロット式の 2 つのタイプに分類できます。-直動式ソレノイド バルブは、電磁力を直接使用してバルブ コアを逆方向に駆動しますが、パイロット操作式方向制御バルブは、電磁パイロット バルブによって生成されるパイロット エア圧力に依存してバルブ コアを駆動し、反転を実現します。{8}}
図 1 は、3/2 (三方二{{5}位置) 直動ソレノイド バルブ (ノーマル オープン タイプ) の単純な断面図とその動作原理を示しています。-コイルに通電すると静止鉄心が電磁力を発生し、この力でバルブコアが上方に移動します。バルブコアが上昇するとガスケットが持ち上がり、ポート1と2が接続され、ポート2と3が遮断されます。この時点でバルブは吸気状態となり、シリンダーの動きを制御することができます。電源が遮断されると、バルブコアはスプリングの復元力によって元の状態に戻ります。つまり、ポート 1 と 2 が切断され、ポート 2 と 3 が接続されます。これにより、バルブは排気状態となる。
図 2 は、5/2 (5 方向 2- 位置) 直動ソレノイド バルブ (ノーマル オープン タイプ) の単純な断面図とその動作原理を示しています。-初期状態ではポート1、2から吸気、ポート4、5から排気が行われます。コイルに通電すると静止鉄心が電磁力を発生します。この力によりパイロットバルブが作動し、圧縮空気が空気通路を通ってバルブのパイロットピストンに入り、ピストンが始動します。ピストンの中央で、シール円形表面がチャネルを開きます。このとき、ポート1、4からエアが吸入され、ポート2、3からエアが排出されます。電源を遮断するとパイロット弁はスプリングの復元力により元の状態に戻ります。
次に電磁弁の働きについて説明します。電磁弁の機能はMとNの2つの数字で表され、M-パスN-位置電磁弁と呼ばれます。このうち「Nポジション」は方向制御弁の切換位置、つまりバルブの状態を表します。バルブ位置の数は N の値です。たとえば、2- 位置のバルブには 2 つの位置オプションがあります。つまり、2 つの状態があります。 3- 位置バルブには 3 つの位置オプションがあります。つまり、3 つの異なる状態があります。 「M パス」は、空気入口、空気出口、排気ポートを含むバルブの外部インターフェースの数を示します。経路の数は M の値です。
図 1 のバルブを例に挙げます。これは 3/2 直動ソレノイド バルブです。つまり、バルブには「オン」状態と「オフ」状態の 2 つの位置があります。同時に、3 つの空気ポートがあります。1 は吸気口、2 は排気口、3 は排気口です。
電磁弁エアウェイの解析
ガス経路図の左端では、通常、一番左の記号が下部のスプリングを表します。中央部分はバルブ本体で、ソレノイドバルブの種類を決定するための重要な情報が含まれています。たとえば、図の 2 つのボックスは、これが 2 位置電磁弁であることを示し、A/B/R/P/S はバルブ本体の穴の位置、つまり 5 方弁を表します。-したがって、このソレノイド バルブは 2-位置 5- ソレノイド バルブです。同様に、穴の数とボックスの数によって、電磁弁のビット数とパス数が決まります。
また、ガス経路図には、電源オフ時と電源オン時のガス経路の動作ルートも示されています。電源が遮断されると、空気経路は穴 P から入り、穴 A を通ってアクチュエータに作用し、穴 B を通って最後に穴 S から排出され、穴 R は閉じたままになります。電源投入時は穴Pからもエア経路が入りますが、この時エアは穴Bから排出され、アクチュエータに作用して穴Aを通り、最終的に穴Rから排出され、穴Sは閉じられます。
図 3 の右側は、電磁弁の動作において重要な役割を果たすコイルまたはパイロット小弁を一般に表しています。これらの気道図を解釈することで、電磁弁の動作原理とさまざまな条件下での気道の動作をより深く理解することができます。
図 4 に、空気圧ソレノイドバルブの電気回路図を示します。電磁弁の動作原理を理解するには電気回路図が鍵となります。コイルや接点、他の電気部品との接続関係をわかりやすく示しています。電気回路図を見ることで、ソレノイドバルブの電源ON/OFF時の電気的変化をより深く理解し、動作特性を把握することができます。
Iv.シングル-制御ソレノイド バルブとダブル-制御ソレノイド バルブの選択
シングル電気制御ソレノイドバルブは、その名のとおり、コイルが 1 つだけ装備されています。電源を入れると、状態が変化し、別の状態になります。電源が切れると自動的に元の状態に戻ります。この動作原理を図 5 に示します。対照的に、二重電気制御ソレノイド バルブには 2 つのコイルが装備されています。{4}}図 6 に示すように、さまざまなコイルの通電状態を制御することで、複数のスイッチを実現し、電源オフ後も以前の状態を維持できます。-。この機能の違いは、実際のアプリケーションにおけるさまざまな選択を直接決定します。
図 5 と図 6 は、シングル-制御ソレノイド バルブとダブル-制御ソレノイド バルブの動作原理を示しています。選択する際、バルブの反転時間が比較的短い場合は、単一の制御ソレノイド バルブで十分に対応できます。-ただし、整流時間が長い場合は、コイルに継続的に電源を投入する必要があり、長時間の電源投入によりコイルが加熱し、場合によっては焼損する可能性があります。-この状況を回避するには、ダブル制御バルブを選択できます。-さらに、停電後にリセット機能を実現する必要がある場合は、単一の電気制御ソレノイドバルブの方が適しています。停電後も現状を維持する必要がある場合は、二重制御電磁弁の方が適しています。-
V. パイロット-操作式ソレノイド バルブと直動式-ソレノイド バルブの違いと用途
ソレノイド バルブのタイプのうち、パイロット操作式と直動式-の 2 つのタイプが一般的です。それらは動作原理とアプリケーションシナリオが異なります。パイロット操作式ソレノイド バルブはパイロット穴を通じてガスと液体を切り替えますが、直動式ソレノイド バルブは圧力差に基づいてバルブ コアの動きを制御します。-この違いにより、2 種類のソレノイド バルブには、さまざまな産業上の要求に対応する際にそれぞれの利点があります。たとえば、迅速な応答と高感度が必要な状況では、直動式ソレノイド バルブの方が適している場合があります。-精密な制御とエネルギー消費の削減が必要な状況では、パイロット操作のソレノイド バルブが有利になる場合があります。{10}
直動式ソレノイド バルブの構造設計は比較的単純です。{0}その動作原理は主に電磁力に依存し、バルブコアを直接駆動して動作します。ただし、この設計には 2 つの大きな欠点もあります。まず、電磁力の需要が大きいため、それに応じて電磁石コイルの体積が増加し、エネルギー消費量が増加します。第二に、直動式ソレノイド バルブ-は圧力に比較的敏感です。圧力が特定の制限（通常は 0.7MPA 以上）を超えると、多くの直動式ソレノイド バルブは適切に機能できなくなります。{8}}これは主に、バルブコアに過度に高い圧力が作用し、電磁力によるバルブコアの作動が困難になるためです。それにもかかわらず、直動式ソレノイド バルブには、構造が簡単、価格が手頃、故障率が低いという利点もあります。
2. パイロット操作の電磁弁は独創的に設計されています。{1}従来の電磁力駆動を放棄し、代わりに空気圧を使用してバルブコアを駆動します。直径4mmを超える電磁弁は、通常パイロット弁とメイン弁から構成されます。ソレノイドバルブの電源がオンになると、パイロットバルブが開き、その出力信号によってメインバルブの開度を制御します。メインバルブは実際には空気圧制御バルブであり、その動作には 2 つの空気源 (1 つはメインバルブの空気源、もう 1 つはパイロットバルブの空気源) の調整された動作が必要であることに注意してください。
メインエア源が電磁弁の内部エア通路を介してパイロットバルブにエアを供給するタイプを内部パイロット形と呼びます。パイロットバルブに主ガス源とは独立したガス源からガスが供給される場合を外部パイロット形といいます。図8の左側は外部パイロット式電磁弁-の例を示し、右側は内部パイロット式電磁弁-の例を示しています。
内部リードと外部リードの物理的な比較を次の図に示します。
これら 2 種類の電磁弁、つまり内部パイロットと外部パイロットは、同じシステム内に共存することがよくあります。通常、社内パイロットはすでにほとんどの場合のニーズを満たすことができます。ただし、特定の状況では、外部のリーダーシップがさらに必要になります。例えば、メインバルブのガス源圧力が変動し、0.2MPAを下回る可能性がある場合や真空環境下では、パイロットバルブのガス源とメインバルブのガス源を共用することができないため、メインバルブが開かなくなる可能性があります。このとき、パイロットバルブに動力を供給するには、0.2MPAを超える圧力の独立したエア源が必要です。さらに、空気の入口と出口の間の圧力差が大きい場合、または主気道圧力が 1MPA を超える場合、内部パイロットはバルブコアに気道圧力を直接負荷することで構造体積を増やす必要がある場合があります。外部パイロットは、電磁弁を追加する必要がなく、パイロット ポートに 1 つのガス チャネルを直接導入することで問題を解決します。追加する必要があるのはエアパイプのみです。
結論として、パイロット操作のソレノイド バルブには、小型の電磁ヘッドと低消費電力という利点があります。{0}見た目も美しく、設置スペースも節約できます。その一方で、発熱が少なく、優れた省エネ効果があります。-さらに重要なのは、発熱が低いため、コイルが焼損する可能性が低く、長時間通電することができます。これは実際のアプリケーションでは特に重要です。例えば、SMCの一部のソレノイドバルブは電力を0.1Wまで低減しており、過熱することなく継続的に電力を供給できます。直動式ソレノイド バルブの電力範囲は 4{11}}20W で、電源投入時間は比較的短くなります。-さらに、頻繁に電源を入れると焼損の危険が生じます。-したがって、長時間または高周波数での電力供給が必要な状況では、パイロット操作の電磁弁が推奨されます。-実際、現在一般的に使用されている電磁弁のほとんどはパイロット操作設計を採用しています。-液体のみを通過させる電磁弁の中には、依然として直動式のものが一定の割合を占めています。これは主に、流体中の不純物が狭いパイロット バルブ チャネルを詰まらせる可能性があるという事実によるものです。
次に、3 種類の 3 タイプの 3 位置 5 方ソレノイド バルブ（中密封、中通気、中圧-、-中圧-）とその用途について詳しく説明します。このタイプの電磁弁は、二重の電気制御コイルを使用します。 2 つの電磁石のどちらも通電されていない場合、バルブ コアは両側のスプリングのバランスのとれた押しによって中央の位置にあります。この時点で、ソレノイドバルブ内のガス経路のオン-オフ状態によって、その特定のタイプ-が中間シール、中間ベント、または中圧かどうかが決まります。これら 3 つのタイプの原理と適用シナリオを 1 つずつ分析します。
1.中間シールの状態の解析: 2 つのコイルのどちらにも通電していない場合、シリンダの前室と後室の圧力はコイルが通電されていない後の状態に留まり、変化しません。-同時に、吸気ポートと排気ポートが両方とも閉じられます。ただし、この状態を長期間維持すると、微小な漏れにより徐々にバランスが崩れる場合があります。模式図を(図10)に示します。
ガスの圧縮性と、シリンダ、バルブ、ガス管継手などの空気圧部品は完全に漏れをなくすことができないため、シリンダを中間停止位置に長時間安定して維持することができません。{0}このバランス状態は時間の経過とともに徐々に崩れ、シリンダの位置決め精度が低下します。ただし、シリンダの位置決め精度がそれほど要求されず、停止時間が比較的短い作業条件では、中央の密閉シリンダの使用を検討できます。-
2.中吐出方式：2つのコイルがどちらも通電されていないときは、シリンダ前後室に圧力がなくなり、同時に吸気ポートも閉じた状態になります。このとき、シリンダの前室と後室の圧力は電磁弁の 2 つの排気ポートから排出されます。その動作原理は図 11 で参照できます。
中間{0}}密閉バルブと比較して、中間-放電回路設計では、より長い中間停止時間を実現できます。-シリンダーを垂直に動かす必要があるシナリオでは、中間停止時間は比較的長くなります。ただし、位置決め精度の要件はそれほど厳密ではないため、中間リリース回路は検討する価値があります。-
3. 中圧状態: 2 つのコイルのどちらも通電されていない場合、シリンダーの前室と後室の圧力は前のコイルが通電されていないときの状態に維持され、シリンダーの前室と後室の圧力が吸気端の圧力と一致するように継続的に圧力が加えられます。-この時点では、吸気口は開いていますが、排気口は閉じています。動作原理を図 12 に示します。
シリンダが軸方向の外部荷重を受けない場合、ピストンはバランスの取れた状態を維持し、ストローク中の任意の位置に正確に留まります。この回路の特性上、シリンダーは水平に設置する必要があります。したがって、高精度の位置決めが要求され、軸方向の外部負荷がかからない使用条件では、中圧バルブとダブルピストンロッドシリンダの組み合わせを推奨します。-
