增压输出稳定化装置的制作方法

1.本发明涉及一种与流体的增压装置组合的增压输出稳定化装置。


背景技术：

2.以往，已知一种对作为从压缩机供给的一次压力的空气增压，并且将其作为规定的二次压力输出的增压装置。
3.作为这样的增压装置，例如在日本特开2018
‑
084270号公报记载了在增压用缸体的两侧配设了驱动用缸体的增压装置。如该文献所述，从增压装置输出的增压后的流体通常以贮存于外部的箱体，并且从该箱体向流体压力设备供给的方式被使用。
4.然而，在流体压力设备所使用的流体的量大幅超过增压装置的排出流量的情况下，贮存于箱体内的压力流体被迅速地消耗，箱体内的压力在短时间内大幅下降。因此，有无法以充分的压力向流体压力设备供给流体的担忧。另外，除了增压装置的动作速度变大，压力流体的消耗量增大以外，还有增压装置的寿命降低的担忧。


技术实现要素：

5.本发明以上述事项为背景，其目的在于提供一种能够以稳定的状态输出增压装置的二次压力的增压输出稳定化装置。
6.本发明所涉及的增压输出稳定化装置与针对一次压力输出规定的二次压力的流体的增压装置连接，具备：第一缸体，在该第一缸体的内部具有通过第一活塞被划分出的第一室和第二室；第二缸体，在该第二缸体的内部具有通过第二活塞被划分出的第三室和第四室；以及活塞杆，该活塞杆将第一活塞和第二活塞彼此连结，一次压力被向第一室供给，并且二次压力被向第四室供给，并且压力流体从第四室被向外部取出。
7.根据上述增压输出稳定化装置，从第二气缸的第四室被向外部取出的压力流体被维持在接近由增压装置设定的二次压力的压力，并且能够以稳定的压力输出。另外，由于能够使增压装置的动作速度变缓慢，因此能够实现压力流体的消耗量减少，并且能够实现增压装置的长寿命化。
8.本发明所涉及的增压输出稳定化装置具有将第一活塞和第二活塞连结的结构，增压装置的一次压力作用于该第一活塞，增压装置的二次压力作用于该第二活塞，由于压力流体从被供给二次压力的室被向外部取出，因此能够以稳定的状态输出增压装置的二次压力。另外，由于增压装置的动作速度变缓慢，因此压力流体的消耗量降低，并且增压装置的耐久性提高。
9.通过参照附图来说明的以下的实施的方式能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
10.图1是表示与本发明所涉及的增压输出稳定化装置组合的增压装置的例子的图。
11.图2是本发明的第一实施方式所涉及的增压输出稳定化装置的俯视图。
12.图3是图2的增压输出稳定化装置的侧视图。
13.图4是沿图2的增压输出稳定化装置的iv
‑
iv线的剖视图。
14.图5是在图2的增压输出稳定化装置位于规定的动作位置时的与图4对应的图。
15.图6是在图2的增压输出稳定化装置位于其他动作位置时的与图4对应的图。
16.图7是表示从图2的增压输出稳定化装置输出的流体的流量与压力的关系的图。
17.图8是本发明的第二实施方式所涉及的增压输出稳定化装置和增压装置的主视图。
18.图9是本发明的第二实施方式所涉及的增压输出稳定化装置的沿ix
‑
ix线的剖视图。
具体实施方式
19.以下，首先对与本发明所涉及的增压输出稳定化装置组合的流体的增压装置的例子进行说明，接着列举多个优选的实施方式并参照附图而对本发明所涉及的增压输出稳定化装置进行说明。此外，被使用的流体是压缩空气等压力流体。
20.(增压装置的例子)
21.如图1例示的那样，与本发明所涉及的增压输出稳定化装置组合的流体的增压装置70具备中心体72；夹着中心体72而在其两侧连续设置的一对缸体74a、74b；在这些缸体74a、74b内滑动的活塞76a、76b以及连结这些活塞76a、76b的杆78。在中心体72设置有入口端口80、出口端口82以及排出端口84，入口端口80与未图示的流体供给源(压缩机)连接。
22.缸体74a、74b通过活塞76a、76b被划分为内侧的增压室86a、86b和外侧的驱动室88a、88b。增压室86a、86b经由设置于中心体72的入口止回阀90a、90b而与入口端口80连通，并且经由出口止回阀92a、92b而与出口端口82连通。驱动室88a、88b与设置于中心体72的切换阀94连接，用于切换切换阀94的推杆96a、96b向增压室86a、86b内突出。另外，增压装置70具备用于调节出口端口82的流体的二次压力的调速器98。
23.当该增压装置70的活塞76a经由切换阀94并通过向一侧的驱动室88a供给的压力流体向图1的左方向移动时，一侧的增压室86a的压力流体被增压，通过出口止回阀92a从出口端口82输出。此时，另一侧的驱动室88b内的压力流体经由切换阀94从排出端口84排出。并且，当在该行程末端附近活塞76a按压推杆96a时，切换阀94被切换而向另一侧的驱动室88b供给压力流体。
24.由此，活塞76b向图1的右方向移动，另一侧的增压室86b的压力流体被增压，通过出口止回阀92b从出口端口82输出。此时，一侧的驱动室88a内的压力流体经由切换阀94从排出端口84排出。然后，当在该行程末端附近活塞76b按压推杆96b时，切换阀94被切换为图示的状态。增压装置70重复进行上述的一系列动作，直到出口端口82的流体的压力到达设定了的二次压力。
25.(第一实施方式)
26.接着，参照图2～图7对本发明的第一实施方式所涉及的增压输出稳定化装置10进行说明。
27.如图4所示，增压输出稳定化装置10由串联地连接的第一缸体12和第二缸体14构
成。第一缸体12具有长方体状的第一缸体管12a和滑动自如地配设于在第一缸体管12a形成的圆形的缸体孔内的圆形的第一活塞12b。第二缸体14具有长方体状的第二缸体管14a和滑动自如地配设于在第二缸体管14a形成的圆形的缸体孔内的圆形的第二活塞14b。
28.第一活塞12b通过第一螺母17a连结固定于活塞杆16的一端侧，第二活塞14b通过第二螺母17b连结固定于活塞杆16的另一端侧。因此，第一活塞12b和第二活塞14b与活塞杆16一同在轴向上一体地移动。第一活塞12b的外径比第二活塞14b的外径大。
29.在第一缸体管12a与第二缸体管14a之间设置有矩形板状的中间罩18。在第一缸体管12a的从中间罩18离开的一侧的端部设置有矩形板状的第一端部罩20，在第二缸体管14a的从中间罩18离开的一侧的端部设置有矩形板状的第二端部罩22。当第一活塞12b位于与第一端部罩20抵接的位置(参照图5)时，由第一活塞12b、第二活塞14b以及活塞杆16构成的组装体(以下，称为“活塞组装体”)能够在与第一活塞12b和中间罩18抵接的位置(参照图6)之间移动。
30.第一缸体管12a通过从第一端部罩20侧插入并拧入中间罩18的四个螺栓23a而被夹持在第一端部罩20与中间罩18之间。第二缸体管部14a通过从第二端部罩22侧插入并拧入中间罩18的四个螺栓23b而被夹持在第二端部罩22与中间罩18之间(参照图3)。
31.第一缸体管12a的缸体孔内通过第一活塞12b被划分成第一端部罩20侧的第一室24a和中间罩18侧的第二室24b。第二缸体管14a的缸体孔内通过第二活塞14b被划分成中间罩18侧的第三室26a和第二端部罩22侧的第四室26b。
32.如图2及图4所示，在第一端部罩20的一个侧面设置有与上述的流体供给源连接的一次压力供给端口28。来自流体供给源的压力流体在被向增压装置70的入口端口80供给的同时，也被向该一次压力供给端口28供给。因此，经由一次压力供给端口28被向第一缸体12的第一室24a供给的流体的压力与向增压装置70的入口端口80供给的流体的压力(增压装置70的一次压力)相同。
33.在中间罩18的一个侧面设置有向大气开放的第一呼吸端口30，在与该侧面相对的中间罩18的另一个侧面设置有向大气开放的第二呼吸端口32。第一缸体12的第二室24b经由第一呼吸端口30而向大气开放，第二缸体14的第三室26a经由第二呼吸端口32而向大气开放。
34.在第二端部罩22的一个侧面设置有通过未图示的配管与增压装置70的出口端口82连接的二次压力供给端口34。从增压装置70输出的压力流体经由二次压力供给端口34被向第二缸体14的第四室26b供给。二次压力供给端口34的流体的压力与增压装置70的出口端口82的流体的压力(增压装置70的二次压力)相同。另外，在与设置有二次压力供给端口34的侧面相对的第二端部罩22的侧面设置有输出端口36，第二缸体14的第四室26b的压力流体能够从输出端口36被向外部取出，并且向未图示的流体压力设备供给。
35.在第一端部罩20设置有空间20a，该空间20a使一次压力供给端口28与第一缸体12的第一室24a连通，并且能够收容第一螺母17a。在第二端部罩22设置有空间22b，该空间22b使二次压力供给端口34和输出端口36与第二缸体14的第四室26b连通。
36.在此，将第一室24a的压力，即增压装置70的一次压力设为p1，将作用于活塞组装体的力平衡的情况下的第四室26b的压力设为p2’
，将通过增压装置70设定的二次压力设为p2。p2’
能够基于p1、第一活塞12b的截面积以及第二活塞14b的截面积求得。
37.为了将从第四室26b被取出的流体的压力维持在接近于通过增压装置70设定的二次压力p2的值，优选的是，p2’
尽可能是接近p2的值。另外，在活塞组装体移动至第四室26b的容积成为最小之后，为了使得第四室26b的容积能够恢复，p2’
需要为p2以下。
38.本实施方式所涉及的增压输出稳定化装置10基本上是如上述那样构成的，以下对其作用进行说明。将从第一室24a到第四室26b的压力均与大气压力相等，且活塞组装体在图4所示的位置静止时的状态作为初始状态。在该初始状态，增压装置70不工作。另外，将输出端口36与流体压力设备连接起来的未图示的流路是由未图示的电磁阀关闭的。
39.从上述初始状态开始，通过切换未图示的切换阀，将来自流体供给源的压力流体朝向增压装置70和增压输出稳定化装置10供给。由此，在具有一次压力p1的压力流体被向增压装置70的入口端口80供给的同时，具有一次压力p1的压力流体也被向增压输出稳定化装置10的一次压力供给端口28供给，该压力流体被从一次压力供给端口28向第一缸体12的第一室24a供给。
40.另外，当向增压装置70的入口端口80供给一次压力时，增压装置70开始工作，被增压了的压力流体从增压装置70的出口端口82朝向增压输出稳定化装置10的二次压力供给端口34供给。当增压装置70工作恒定时间以上时，经由二次压力供给端口34而被供给了压力流体的第二缸体14的第四室26b的压力到达通过增压装置70设定的二次压力p2，用于保持上述的活塞组装体的平衡的压力p2’
上升。由此，活塞组装体移动至第一活塞12b与第一端部罩20抵接，在第二缸体14的第四室26b贮存有具有通过增压装置70设定的二次压力p2的压力流体(参照图5)。
41.当从在第二缸体14的第四室26b贮存了具有二次压力p2的压力流体的状态起打开将输出端口36和流体压力设备连接起来的流路时，贮存于第四室26b的压力流体从输出端口36被朝向流体压力设备供给。当贮存于第四室26b的压力流体从输出端口36被取出时，为了保持施加于活塞组装体的力的平衡，第一活塞12b从第一端部罩20离开，活塞组装体向第二活塞14b接近第二端部罩22的方向移动。
42.由此，第四室26b的容积缩小而压力降低被抑制。第四室26b的压力至少被维持成不成为p2′
以下。当第四室26b的压力低于由增压装置70设定的二次压力p2时，虽然增压装置70进行工作，但是其动作速度相对缓慢。这样，活塞组装体移动而第四室26b的容积缩小，并且一边从增压装置70的出口端口82向第四室26b补充具有二次压力p2的压力流体，一边从第四室26b取出压力流体，能够以稳定的压力朝向流体压力设备送出压力流体。
43.在第一活塞12b位于第一端部罩20与中间罩18的中间位置的状态下，当流体压力设备的压力流体的使用状态停止时，由于具有二次压力p2的压力流体是从增压装置70的出口端口82向第四室26b供给的状态，因此活塞组装体移动至第一活塞12b与第一端部罩20抵接。由此，第四室26b的容积恢复至最大。
44.在流体压力设备的压力流体的使用量极大的状态持续且贮存于第四室26b的压力流体被迅速消耗时，活塞组装体移动至第一活塞12b与中间罩18抵接，从而第四室26b的容积成为最小(参照图6)。在该情况下，虽然实际上仅增压装置70进行工作，但是如果在流体压力设备中的压力流体的使用量减少或变为零，则第四室26b的容积将再次恢复。
45.图7是关于尺寸不同的两个增压装置，分别表示在设置了增压输出稳定化装置的情况和未设置的情况下，被取出的压力流体的流量与压力的关系的图。横轴表示流量，纵轴
表示压力。以虚线连接圆点表示单独使用小型的增压装置的情况、以实线连接圆点表示在小型的增压装置组合增压输出稳定化装置的情况。以虚线连接三角点表示单独使用中型的增压装置的情况，以实线连接三角点表示在中型的增压装置组合增压输出稳定化装置的情况。
46.从图7可知，当组合增压输出稳定化装置时，流量增大时的压力降低被抑制。另外，即使是小型的增压装置，如果并用增压输出稳定化装置，也能够使小型的增压装置获得与大一号的增压装置相同的能力。
47.根据本实施方式所涉及的增压输出稳定化装置10，具有将第一活塞12b和第二活塞14b连结的结构，增压装置70的一次压力作用于该第一活塞12b，增压装置70的二次压力作用于该第二活塞14b，由于压力流体从被供给二次压力的第四室26b被向外部取出，因此能够以接近增压装置70的二次压力的稳定的压力而输出。另外，由于增压装置70的动作速度变缓，因此从排出端口84排出的压力流体的量减少，从而压力流体的消耗量降低，增压装置70的耐久性提高。
48.(第二实施方式)
49.接着，参照图8及图9对本发明的第二实施方式所涉及的增压输出稳定化装置40进行说明。在第二实施方式中，在来自流体供给源的压力流体除了向第一缸体的第一室供给，还向第二缸体的第三室供给等方面与第一实施方式不同。第二实施方式也与第一实施方式同样地作为与上述的增压装置70组合的装置来进行说明，但是被组合的增压装置并不限定于上述的增压装置70。
50.增压输出稳定化装置40由串联地连接的第一缸体42和第二缸体44构成。第一缸体42具有长方体状的第一缸体管42a和滑动自如地配设于在第一缸体管42a形成的缸体孔内的第一活塞42b。第二缸体44具有长方体状的第二气缸44a和滑动自如地配设于在第二缸体44a形成的缸体孔内的第二活塞44b。
51.第一活塞42b固定于活塞杆46的一端侧，第二活塞44b固定于活塞杆46的另一端侧。第一活塞42b和第二活塞44b与活塞杆46一同在轴向上一体地移动。第一活塞42b的外径和第二活塞44b的外径相同。
52.在第一缸体管42a与第二缸体管44a之间设置有中间罩48。在第一缸体管42a的从中间罩48离开的一侧的端部设置有第一端部罩50，在第二缸体管44a的从中间罩48离开的一侧的端部设置有第二端部罩52。增压装置70安装于第二端部罩52。由第一活塞42b、第二活塞44b以及活塞杆46构成的活塞组装体能够在第一活塞42b与第一端部罩50抵接的位置和第一活塞42b与中间罩48抵接的位置之间移动。
53.第一缸体管42a的缸体孔内通过第一活塞42b被划分为第一端部罩50侧的第一室54a和中间罩48侧的第二室54b。第二缸体管44a的缸体孔内通过第二活塞44b被划分为中间罩48侧的第三室56a和第二端部罩52侧的第四室56b。
54.在第一端部罩50设置有与流体供给源连接的一次压力供给第一端口58，在中间罩48设置有与流体供给源连接的一次压力供给第二端口60。来自流体供给源的压力流体在被向增压装置70的入口端口80供给的同时，被向一次压力供给第一端口58和一次压力供给第二端口60供给。因此，经由一次压力供给第一端口58向第一缸体42的第一室54a供给的流体的压力和经由一次压力供给第二端口60向第二缸体44的第三室56a的流体的压力与向增压
装置70的入口端口80供给的流体的压力(增压装置70的一次压力)相同。
55.在中间罩48设置有向大气开放的呼吸端口(未图示)，第一缸体42的第二室54b经由该呼吸端口而向大气开放。在第二端部罩52设置有与增压装置70的出口端口82直接连接的二次压力供给端口62。从增压装置70输出的压力流体经由二次压力供给端口62被向第二缸体44的第四室56b供给。二次压力供给端口62的流体的压力与增压装置70的出口端口82的流体的压力(增压装置70的二次压力)相同。另外，在第二端部罩52设置有输出端口64，第二缸体44的第四室56b的压力流体能够从输出端口64被向外部取出，并且向未图示的流体压力设备供给。此外，输出端口64设置在离开二次压力供给端口62的位置。
56.在此，将第一室54a和第三室56a的压力，即增压装置70的一次压力设为p1，将在作用于活塞组装体的力平衡的情况下的第四室56b的压力设为p2’
，将通过增压装置70设定的二次压力设为p2。p2’
能够基于p1、第一活塞42b和第二活塞44b的截面积以及活塞杆46的截面积求得。
57.为了将从第四室56b被取出的流体的压力维持在接近于通过增压装置70设定的二次压力p2的值，优选的是，p2’
尽可能是接近p2的值。另外，在活塞组装体移动至第四室56b的容积成为最小之后，为了使得第四室56b的容积能够恢复，p2’
需要为p2以下。
58.本实施方式所涉及的增压输出稳定化装置40是如以上那样构成的，由于其动作与上述的增压输出稳定化装置10相同，因此省略说明。
59.根据本实施方式所涉及的增压输出稳定化装置40，由于增压装置70的一次压力和二次压力作用于活塞组装体，并且压力流体从被供给二次压力的第四室56b被向外部取出，因此能够以接近增压装置70的二次压力的稳定的压力输出。另外，由于增压装置70的动作速度变缓，因此从排出端口84排出的压力流体的量减少，从而压力流体的消耗量减少，并且增压装置70的耐久性提高。
60.本发明所涉及的增压输出稳定化装置并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够采取各种结构，这是不言而喻的。