JPH02266105A - 流体圧シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、負荷に応して自動的に差動回路を構成するこ
とのできる流体圧シリンダ装置に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

従来より、複動形の油圧シリンダの使用方法の１つとし
て差動回路がある。

差動回路では、ピストンの両側のシリンダ室が互いに連
通され、受圧面積の小さい方のシリンダ室から大きい方
のシリンダ室に圧油が流入し、その分ピストンの移動速
度が速くなる。したがって、通常の回路と差動回路とを
切り換えることによって、例えば無負荷のときには差動
回路によって早送りを行い、負荷が増大したときに通常
の回路により大出力で負荷を押圧し、これによって作業
の能率を上げるために用いられる。つまり、差動回路は
、差動回路のみで用いられることは少なく、通常の回路
とを切り換えて用いられることが多い。

差動回路を用いるために、従来の油圧シリンダでは、電
磁切換え弁を用いて差動回路を構成するとともに、差動
回路と通常の回路との切り換え位置を検出するためのリ
ミットスイッチを設けておき、油圧シリンダのピストン
ロッドがそのリミットスイッチを作動させたときに上述
の電磁切換え弁を切り換えるように構成されていた。

したがって、リミットスイッチを適当な位置に取り付け
る必要があること、また、リミットスイッチの信号によ
って電磁切換え弁を切り換えるための電気制御回路が必
要であることなどから、構成か複雑となり、コスト高と
なっていた。

また、リミットスイッチによって差動回路が切り換えら
れるので、必ずしも負荷の状態と一致して切り換えられ
ることがなく１、例えば負荷が加わる手前において未だ
無負荷の状態であっても通常の回路に切り換えられ、通
常の回路に切り換えられてから負荷が加わるまでの間が
低速となって無駄な時間を要してしまい、その分サイク
ルタイムが長くなるという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑み、電気制御回路を用いなく
ても、差動回路と通常の回路とが負荷の状態に応して自
動的に切り換えられ、作動の無駄な時間が発生しない流
体圧シリンダ装置を径供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため、請求項１の発明は、シリン
ダチューブと、前記シリンダチューブの両端を閉塞する
シリンダカバーと、前記シリンダチューブ内を摺動する
ピストンと、前記ピストンに連結され前記シリンダカバ
ーの内の少なくとも一方を貫通するピストンロッドとを
有し、シリンダチューブ内に、ピストンの受圧面積がよ
り大きい大シリンダ室と、ピストンの受圧面積がより小
さい小シリンダ室とが形成されてなる流体圧シリンダ装
置において、前記小シリンダ室と流体排出口との間には
、当該小シリンダ室に一定以上の背圧を発生させるため
の背圧発生弁が設けられ、前記ピストンには、前記大シ
リンダ室と前記小シリンダ室との間を連通させ又は遮断
するための切換え弁が設けられ、前記切換え弁は、前記
大シリンダ室に圧流体が供給され且つその圧力が一定以
下である場合に連通状態となり、前記小シリンダ室に一
定以上の圧力が発生したときに遮断状態となるように構
成される。

請求項２の発明は、上述の構成に加え、前記切換え弁は
、前記ピストン内に設けられ、前記大シリンダ室及び前
記小シリンダ室にそれぞれ連通ずる弁孔を有する弁室と
、前記弁室内を移動し、定以上の圧力によってそれぞれ
の前記弁孔を閉塞することが可能な弁体とを有して構成
される。

請求項３の発明は、上述の構成に加え、前記弁室には、
小シリンダ室側の弁孔を閉塞する方向に前記弁体を付勢
するバネ部材が設けられており、自由状態において突出
して前記弁体の小シリンダ室側の面を押圧するとともに
、小シリンダ室内の圧力が一定以上になったときにおい
て収縮し前記弁体が小シリンダ室側の前記弁孔を閉塞す
ることを可能にするパイロントスプールが設けられて構
成される。

〔作　用〕

大シリンダ室に圧流体が供給されているときに、大シリ
ンダ室内の圧力が一定以下であれば、切換え弁が連通状
態となって差動回路が構成される。

背圧発生弁は、小シリンダ室に背圧を発生させ、その背
圧が一定以上になると、切換え弁が切り換わって大シリ
ンダ室と小シリンダ室とが遮断状態となり、差動回路が
解除されて通常の回路となる。

切換え弁の弁体は、弁室内を移動することによって、弁
孔を閉塞する遮断状態と、いずれの弁孔をも閉塞しない
連通状態とを切り換えるように作動する。

バネ部材は、小シリンダ室側の弁孔を閉塞する方向に弁
体を常時付勢する。

パイロットスプールは、自由状態において弁体を押圧し
て差動回路を構成可能とし、また、小シリンダ室内の圧
力が一定以上になったときに収縮し、これによって弁体
が小シリンダ室側の弁孔を閉塞して遮断状態にすること
を可能にする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明に係る流体圧シリンダ装置１の断面正面
図、第２図は流体圧シリンダ装置１の油圧回路図である
。

これらの図において、流体圧シリンダ装置１は、シリン
ダチューブ１１、シリンダチューブ１１の両端を閉塞す
るシリンダカバー１２．１３、シリンダチューブｌｌ内
を摺動するピストン１４、ピストン１４に連結され一方
のシリンダカバー１２を貫通するピストンロッド１５な
どから構成されている。

シリンダチューブ１１内には、ピストン１４の受圧面積
がより大きい大シリンダ室５１と、ピストンの受圧面積
がより小さい小シリンダ室５２とが形成されている。シ
リンダカバー１２．１３には、圧油を給排するだめのポ
ート２１．２２が設けられている。

シリンダカバー１２には、小シリンダ室５２とポート２
１との間において、小シリンダ室５２に一定以上の背圧
ＰＨを発生させるための背圧発生弁３１、及びポート２
１から小シリンダ室５２へ向かって自由流れとなるチエ
ツク弁３２が設けられている。ピストン１４には、大シ
リンダ室５１と小シリンダ室５２との間を連通させ又は
遮断するための切換え弁３３が設けられている。

背圧発生弁３１は、圧縮バネ６２によって弁座６４に押
しつけられた球状の弁体６３、及び圧縮バネ６２の圧縮
力を調整する調整ネジ６１からなっており、調整ネジ６
１を調整することにより、小シリンダ室５２に発生する
背圧ＰＨの大きさが調整される。つまり、本実施例の背
圧発生弁３１は、チエツク弁のクランキング圧力を利用
した一種の圧力調整弁又はリリーフ弁である。

チエツク弁３２は、圧縮バネ６９によって球状の弁体６
８を弁座６７に押しつける構造の公知のものである。

切換え弁３３は、ピストン１４に設けられた穴１４ａに
嵌入したバルブシー１−７１．７２、バルブシート７２
をピストン１４に固定するキャップ螺子７３、バルブシ
ート７１内を摺動可能なバルブスプール７４、バルブス
プール７４を第１図の右方向（矢印Ｍ１方向）へ付勢す
る圧縮バネ７５、穴１４ａと連続する穴１４ｂに摺動可
能に設けられたパイロットスプール７６、及び、パイロ
ットスプール７６をバルブスプール７４の方向（矢印Ｍ
２方向）へ押しつける圧縮バネ７７などから構成されて
いる。

バルブシー）７１　７２には、大シリンダ室５１又は小
シリンダ室５２に連通ずる弁孔８１，８２が設けられて
おり、バルブシート７１の内部には弁室８３が形成され
ている。

バルブスプール７４には、弁室８３内を自由に移動する
ことが可能なように連通穴８４が設けられており、バル
ブスプール７４が弁室８３内を左右のストローク端に移
動することによって、弁孔８１．８２を閉塞する。

つまり、バルブスプール７４がバルブシート７１に押し
つけられたときには、小シリンダ室５２から大シリンダ
室５１の方向に自由流となるチエツク弁として機能し、
バルブスプール７４がバルブシート７２に押しつけられ
たときには、大シリンダ室５１から小シリンダ室５２の
方向に自由流となるチエツク弁として機能し、バルブス
プール７４が弁室８３の中間位置にあるときは、大シリ
ンダ室５１と小シリンダ室５２との間を連通させる連通
路として機能する。

パイロントスブール７６は、弁孔８２内を貫通してバル
ブスプール７４をバルブシート７２に向かって押しつけ
るための軸部７６ａを有しており、圧力が零の自由状態
では、圧縮バネ７５よりも強い圧縮バネ７７により押さ
れて弁孔８１が閉塞されている。軸部７６ａの長さは、
パイロットスプール７６が穴１４ｂの底部に当接した状
態、すなわち矢印Ｍ１方向のストローク端にある状態に
おいて、バルブスプール７４が弁孔８２を閉塞すること
が可能な長さである。

なお、８５は弁孔８２及び穴１４ｂ内を小シリンダ室５
２と連通ずるための連通穴、８６は穴１４ｂの内の圧縮
バネ７７が装着されている室を外気と連通させるための
連通穴である。

次に、上述のように構成された流体圧シリンダ装置１の
作用について説明する。

なお、大シリンダ室５１の圧力をＰｌ、小シリンダ室５
２の圧力をＰ２とする。

背圧発生弁３１によって発生ずる背圧Ｐ　Ｈは、無負荷
であるとき（ピストンロッド１５の先端カワークＷに当
接していないとき）にピストン１４が移動可能な圧力（
無負荷作動圧力）よりも大きいことが必要であるため、
ここでは３０　Ｋ　ｇ／Ｃｍ２となるように調整ネジ６
１によって調整されている。

圧縮バネ７７の設定圧力は、背圧発生弁３１による背圧
ＰＨ以上の圧力によって弁孔８２がハルブスプール７４
によって閉塞されることが可能なようにパイロットスプ
ール７６の矢印Ｍ１方向への移動が行われるよう、背圧
発生弁３１と同程度である必要があり、ここでは３０Ｋ
ｇ／Ｃｍ２以上となるように設定されている。

圧縮バネ７５は、バルブスプール７４を摩擦抵抗に打ち
勝って矢印Ｍ１方向へ押しつけておく程度の力でよいの
で、ここでは０．５Ｋｇに設定されている。

ボート２１．２２に圧油が供給されていない場合、つま
り自由状態では、第１図及び第２図に示す状態である。

この状態において、ボート２２から圧油を供給すると、
圧油は大シリンダ室５１に流入する。なお、ボート２］
は油タンクに接続する。

大シリンダ室５１に圧油が流入すると、無負荷の状態で
、ピストン１４が矢印Ｍ１方向へ移動する。このとき、
大シリンダ室５１の圧力Ｐ１は無負荷作動圧力となり、
例えばｌ０ＫＨ／Ｃｍ２程度となる。そのため、バルブ
スプール７４は矢印Ｍ１方向へ押されて弁孔８１を開い
ているとともに、軸部７６ａの先端に当接して弁孔８２
をも開いている。つまり、バルブスプール７４ば弁室８
３内の中間位置にあり、切換え弁３３は連通路として機
能する。このため大シリンダ室５１と小シリンダ室５２
とは連通状態となる。

これによって、流体圧シリンダ装置１は差動回路により
作動し、ピストン１４が矢印Ｍ１方向へ移動するにつれ
て、小シリンダ室５２内の圧油は切換え弁３３を通って
大シリンダ室５１内へ流入する。

ピストンロッド１５がワークＷに当接すると、圧力Ｐ１
．Ｐ２が共に上昇し、その圧力によってパイロットスプ
ール７６が圧縮バネ７７に抗して矢印Ｍ１方向のストロ
ーク端まで移動し、バルブスプール７４は圧縮バネ７５
によって移動して弁孔８２を閉塞する。

これによって、大シリンダ室５１と小シリンダ室５２と
の間は遮断され、差動回路はなくなって通常の回路とな
る。

大シリンダ室５１内の圧力Ｐ１は、ビス（・ン１４をワ
ークＷによる負荷に打ち勝つだけの圧力、例えば、油圧
源の最高圧力の範囲内で、３０Ｋｇ／　Ｃｍ　”以上、
数百Ｋｇ／Ｃｒｒ＋２にまで上昇する。

小シリンダ室５２内の圧力Ｐ２は、背圧発生弁３１によ
って発生ずる背圧ＰＨ１つまり３０Ｋｇ／Ｃｍ２に等し
くなり、この圧力によって、パイロットスプール７６の
ストローク端位置の状態が維持される。

この状態で、ピストン１４が矢印Ｍ１方向へ移動を続行
する。

ワークＷの移動（押圧）が完了してボート２２からの圧
油の供給を停止すると、大シリンダ室５Ｉの圧力ＰＩは
低下し、圧力Ｐ２の残圧によってバルブスプール７４は
矢印Ｍ２方向へ移動する。

これによって、切換え弁３３は連通状態となり、小シリ
ンダ室５２の圧力Ｐ２も低下し、やがて圧力ＰＬ、Ｐ２
が零になり、バルブスプール７４は弁孔８１を閉塞する
初期の状態となる。

次に、ボート２１から圧油を供給し、ボート２２を油タ
ンクに接続すると、圧油はチエツク弁３２を通って小シ
リンダ室５２に流入し、ピストン１４を矢印Ｍ２方向へ
移動させる。このとき、バルブスプール７４は小シリン
ダ室５２の圧力Ｐ２によって矢印Ｍ２方向に押され、切
換え弁３３は閉塞状態を維持する。

上述の実施例によると、ボート２２から圧油を供給する
と、ピストンロット川５がワークＷに当接しない無負荷
のときには、切換え弁３３が連通状態となって自動的に
差動回路に切り換わり、差動回路によってピストン１４
が高速で移動する。

ピストンロッド１５がワークＷに当接して負荷が加わる
と、切換え弁３３が遮断状態となり、自動的に差動回路
が解除されて通常の回路となり、ピストン１４は低速で
且つ高出力で移動する。

したがって、ピストン１４の作動に無駄がなく、そのサ
イクルタイムが従来に比較して短縮される。

また、流体圧シリンダ装置１には差動回路を構成するだ
めの切換え弁３３が内蔵されており、流体圧シリンダ装
置１に対しては圧油の給排を切り換えるだけでよいから
、差動回路を構成したり差動回路と通常の回路とを切り
換えたりするための油圧配管、電気配線、及び電気制御
回路が不要である。したがって、煩雑な作業が要らず使
用が容易であり、且つ低コストである。

上述の実施例において、バルブスプール７４として球状
のものを使用してもよい。背圧発生弁３１及び切換え弁
３３は、上述した以外の構造、寸法、形状とすることが
できる。背圧発生弁３１、圧縮バＺ、７５、圧縮バネ７
７の設定は、負荷の状態、流体圧シリンダ装置１の寸法
又は各部の状態などに応じて、上述した以外の種々の状
態に設定することできる。また、流体圧シリンダ装置ｌ
の構造は他の種々のものとすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によると、電気制御回路を用いなくても、差動回
路と通常の回路とが負荷の状態に応して自動的に切り換
えられ、作動の無駄な時間が発生しない流体圧シリンダ
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流体圧シリンダ装置の断面正面図
、第２図は流体圧シリンダ装置の油圧回路図である。 １・・・流体圧シリンダ装置、１】・・・シリンダカバ
ーフ、１２．１３・・・シリンダカバー、１４・・・ピ
ストン、１５・・・ピストンロッド、２１・・・ボー１
−（流体排出口）、３１・・・背圧発生弁、３３・・・
切換え弁、５１・・・大シリンダ室、５２・・・小シリ
ンダ室、７４・・・バルブスプール（弁体）　、７５・
・・圧縮ハ２（バネ部材）、７６・・・パイロットスプ
ール、８１　８２・・・弁孔、８３・・・弁室。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダチューブと、前記シリンダチューブの両
   端を閉塞するシリンダカバーと、前記シリンダチューブ
   内を摺動するピストンと、前記ピストンに連結され前記
   シリンダカバーの内の少なくとも一方を貫通するピスト
   ンロッドとを有し、 シリンダチューブ内に、ピストンの受圧面 積がより大きい大シリンダ室と、ピストンの受圧面積が
   より小さい小シリンダ室とが形成され てなる流体圧シリンダ装置において、 前記小シリンダ室と流体排出口との間には、当該小シリ
   ンダ室に一定以上の背圧を発生させるための背圧発生弁
   が設けられ、 前記ピストンには、前記大シリンダ室と前 記小シリンダ室との間を連通させ又は遮断するための切
   換え弁が設けられ、 前記切換え弁は、前記大シリンダ室に圧流 体が供給され且つその圧力が一定以下である場合に連通
   状態となり、前記小シリンダ室に一定以上の圧力が発生
   したときに遮断状態となるように構成され たことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
2. （２）前記切換え弁は、 前記ピストン内に設けられ、前記大シリン ダ室及び前記小シリンダ室にそれぞれ連通する弁孔を有
   する弁室と、 前記弁室内を移動し、一定以上の圧力によ ってそれぞれの前記弁孔を閉塞することが可能な弁体と を有したことを特徴とする流体圧シリンダ 装置。
3. （３）前記弁室には、小シリンダ室側の弁孔を閉塞する
   方向に前記弁体を付勢するバネ部材が設けられており、 自由状態において突出して前記弁体の小シ リンダ室側の面を押圧するとともに、小シリンダ室内の
   圧力が一定以上になったときにおいて収縮し前記弁体が
   小シリンダ室側の前記弁孔を閉塞することを可能にする
   パイロットスプールが設けられ てなることを特徴とする流体圧シリンダ装 置。