JPH03186602A

JPH03186602A - シリンダロック装置

Info

Publication number: JPH03186602A
Application number: JP3799290A
Authority: JP
Inventors: Takuji Kobori; 小堀　鐸二; Koji Ishii; 石井　孝二; Genichi Takahashi; 元一高橋; Junichi Hirai; 淳一平井; Yoshinori Adachi; 安達　義憲; Naomiki Niwa; 直幹丹羽; Shigeru Ariki; 茂有木; Toshiaki Kamei; 俊明亀井; Takeji Shizume; 鎮目　武治
Original assignee: Kajima Corp; Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; KYB Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1991-08-14
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2545150B2

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〕本発明は例えば構造物のフレームとフレームから切り離
されたプレースあるいは耐震壁などの耐震要素との間に
設置され、シリンダに対するピストンロッドの移動を自
由、拘束の間で切り替えることにより、フレームと耐震
要素との接合状態を変化させ、フレームの剛性を可変と
したり、あるいは機械の防振装置として利用されるシリ
ンダロック装置に関するものである。

〔従来の技術〕

建物内にモータ、工作機械などの振動源がある場合、防
振ゴムなどを振動源と床面との間に配設して防振するの
が一般的である。

しかしながら、振動源の振動数が建物の固有周期に近い
時には建物が共振したり、また振動源の振動が急速に生
ずるような場合には、従来のような防振機構では建物の
揺れを止めることが困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１７図に示すように建物内のあるフロアにモータ、工
作機械などの振動源Ｖがある場合、建物の振動障害を防
止する手段として、そのフロアの下階の壁やプレースな
どの耐震要素Ｒと上階の梁Ｂとの間に両者を固定、また
は解放し得る装置を設置し、この装置のオン、オフの切
り替えにより下階のフレームの剛性を変化させ、振動源
Ｖとの共振を避ける方法が考えられる。

このような装置としては、振動源の振動特性が激しく変
化する場合にも、また振動源の振動が急速に生じるよう
な場合にも、対応できるように応答性良く切り換えられ
るものが要求される。

本発明は、このような要請に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、大流量の圧油を高速で流し、あるいは大流量
の圧油を瞬間的に遮断し、応答性良くオンオフの可能な
シリンダロック装置を提供することにある。

また、もう１つの目的はこのようなシリンダロック装置
において、その適用条件に応じて、単にオン、オフの切
換えによる固定状態、フリー状態の実現だけでなく、装
置に種々の減衰性能を持たせることである。

さらに、もう１つの目的はこのようなシリンダロック装
置において、その作動における信頼性の向上およびメン
テナンスの容易さを実現することである。

〔課題を解決するための手段〕

以下、本発明のシリンダロック装置を第１図の概要図お
よび第２図の油圧回路図を参照して説明する。

本発明のシリンダロック装置は第１図に示すように、シ
リンダ本体１内の両ロッド形のピストン２の両側（以下
、第１図における左右両側をそれぞれ左、右として説明
する）に油圧室６を設け、この左右の油圧室６内の圧油
を弁により閉止し、あるいは流動させることにより、ピ
ストン２を固定し、あるいは左右移動自在としたもので
ある。

左右の油圧室６にはそれぞれ油圧室内の圧油の流出を阻
止する流出阻止用チェック弁８および油圧室への圧油の
流入を阻止する流入阻止用チェック弁９が設けられてい
る。左右の流出阻止用チェック弁８はシリンダ本体１に
沿って設けた流入用流路１０により連結され、一方、左
右の流入阻止用チェック弁９はシリンダ本体ｌに沿って
設けた流出用流路１１により連結され、流入用流路１０
と流出用流路１１とを切換弁１２を介して接続し、切換
弁１２により、両流路１０．１１の連結、遮断を切り換
えるようになっている。

また、切換弁１２を弁体の一端側に入口ボート１４と出
口ポー）１５を有し、他端側に背圧ポー）１６を有する
切換弁とし、入口ポート１４と背圧ポート１６を連結し
、背圧ポート１６側に圧油の流出を阻止し得るシャット
オフ弁１８を設けることにより、応答性良く大流量の圧
油を高速で流し、また遮断することができる。

このような切換弁１２としては、例えば第１図に示すよ
うに絞り２８を有し、スプリング３２で付勢されたカー
トリッジ３１からなり、背圧と付勢力により閉となるカ
ートリッジ型切換弁などが使用できる。第２図および後
述する第１６図の油圧回路図ではこれを小径部１３ａと
大径部１３ｂを有するピストン１３の移動により開閉し
、受圧面積差により閉となるピストン型切換弁に置き換
えて示している。

狭い取付スペースに配設できるようにするためには、第
１図に示すように、シリンダ本体１内にチューブ５を設
け、シリンダ本体１の内側とチューブ５外周間に流入用
流路１０を形成することが考えられ、その場合、チュー
ブ５の両側にチェック弁８．９をそれぞれ設け、流出用
流路１１はシリンダ本体１の側部に設けることができる
。

また、流入用流路１０あるいは流出用流路１１には、油
の圧縮および温度変化による容積変化を補うなどを目的
として、アキュムレータ３０を設けるのが良い。

〔作　用〕

両ロッドシリンダ方式で、シリンダ本体１に２つの油の
流路１０，１１、チェック弁８，９、切換弁１２を設け
たことにより、通路長さを短くすることができ、また通
路面積が大きくとれ、通路抵抗が減少することにより、
大流量の圧油を高速で流し、また瞬間的に遮断すること
ができる。また、背圧式の切換弁を使用することで、瞬
時に開閉でき、前述の構造とあいまって応答速度を極め
て早くすることができる。

次に、前述した第２図の油圧回路における作動状態につ
いて説明する。

（１）フリー状態Ｉ　（第３図参照）シャットオフ弁１８は開状態であり、ピストン２の左方
向への移動により油圧室６Ｌ内の圧油がチェック弁９Ｌ
、流出用流路１１を通って切換弁１２のピストン１３を
押し上げる。チェック弁８Ｌ、９Ｒは圧油により閉止さ
れているため、流入用流路１０、チェック弁８Ｒを介し
て切換弁１２からの圧油が流れる。これにより油圧室６
Ｌから油圧室６Ｒへ圧油が流れ、外力によりピストン２
が左方向に移動する。

このとき入口ポート１４と出口ポート１５は、ピストン
１３の移動により瞬時に連通腰圧油を高速、大流量で流
すことができる。

（２）フリー状態■（第４参照）シャットオフ弁１８は開状態であり、ピストン２の右方
向への移動により油圧室６Ｒ内の圧油がチェック弁９Ｒ
，流出用流路１１を通ってピストン１３を押し上げた後
（チェック弁８Ｒ，９Ｌは圧油により閉止）、流入用流
路１０．チェック弁８Ｌを介して流れる。これにより油
圧室６Ｒから油圧室６Ｌへ圧油が流れ、外方によりピス
トン２が右方向に移動する。

流出阻止用チェック弁８は、シリンダから出た圧油が必
ず切換弁１２の入口ポート１４から入るように設置され
ている。

（３）　　ロック状態（第５図参照）シャットオフ弁１８を閉状態とする。このようす状態で
ピストン２に左方向の外力が加わると、切換弁１２まで
の油圧が上がり、ピストン１３を押し上げようとするが
、バイパス流路１７を介して大径部側へ前記圧油がかか
り、さらにシャットオフ弁１８により流出が阻止されて
いるため、ピストン１３の大径部１３ｂ側と小径部１３
ａ側とが同じ油圧力となる。

この状態で、大径部１３ｂと小径部１３ａの受圧面積差
により、小径部側への力が勝り、ピストン１３が弁閉じ
状態で固定される。

第６図および第７図はフリー状態（第６図）からロック
状態（第７図）への移行を示したものであり、バイパス
流路１７は圧油が充満しており、シャットオフ弁１８を
閉じるだけで圧力が伝達されるため、応答性良く瞬時に
切換弁１２を閉じることができる。

また、同一の圧油の受圧面積差でピストンｔ３を作動さ
せるため、高圧で大流量であっても容易に切換弁１２を
閉じることができる。

〔実施例〕

以下、本発明をより具体的な実施例に基づいて説明する
。

第８図〜第１５図は本発明の一実施例を示したもので、
第１６図はその油圧回路図である。

第８図に示すようにシリンダ本体１内には環状間隙Ｓを
おいて円筒状チューブ５を配設し、このチューブ５内に
両ロッド形のピストン２を、そのピストンロッド３が側
部カバー４から突出するように、摺動自在に挿入する。

さらに、ピストン２の左右に形成された油圧室６とカバ
ー４との間に弁体７を配設し、この弁体７の油圧室側に
、油圧室内の圧油の流出を阻止する流出阻止用チェック
弁８を設け、カバー側に油圧室内への圧油の流入を阻止
する流入阻止用チェック弁９を設ける。

なお、第８図は上半分を縦断面、下半分を平面および水
平断面で示したものであり、上述したチェック弁８．９
はシリンダ本体１と直角な断面において、多数所定間隔
をおいて設けられている。

このチェック弁８，９は弁体をばねで付勢し、圧油を一
方向のみ流す構造であり、各流出阻止用チェック弁８は
、それぞれ連通孔１９を介してチューブ５の外周の環状
間隙Ｓに連通させ、この環状間隙Ｓを圧油の流入用流路
１０としている。

流入阻止用チエ”）り弁９は、側部カバー４　（側部カ
バ−４自体、複数の部材で構成されている）に形成した
収納溝２０に配置されており、弁体７の内周に形成した
環状溝２１、連通孔２２を介して油圧室６と連通させる
。

また、使用される油中のエアー抜きを容易にするため、
第８図に示されるように、シリンダ本体ｌには、シリン
ダ本体１の内側に複数配置された流入阻止用チェック弁
９の内、最上部の流入阻止用チェック弁位置に対応する
位置、すなわち弁体７に形成した最上部の連通孔２２お
よび側部カッく−４に形成した最上部の収納溝２１位置
において、これらと連通ずるエアー抜き孔２３．２４を
形成し、エアーの溜まりやすい位置からエアー抜きでき
るようにしている。

さらに、シリンダ本体１の一側には、シリンダ本体ｌの
左右に跨がる付属部材２５を取付け、この付属部材２５
に圧油の流出用流路１１をピストン軸方向に設け、流出
用流路１１とチェック弁９の収納溝２０をシリンダ本体
１に形成した連通孔２６および付属部材２５側のポート
２７を介して連通させる。

第１０図および第１１図は付属部材２５の中央に設けら
れた切換弁１２部分を示したもので、絞り２８を有し、
スプリング３２で付勢されたカートリッジ３１からなり
、下側に入口ポート１４、側方に出口ポート１５が形成
され、背圧とスプリング３２の付勢力により切換弁１２
を閉じるようになっている。絞り２８　（第１６図の油
圧回路図におけるバイパス流路１７の絞り２８に相当）
を介して連通ずる入口ボート１４と背圧ポート（６の背
圧ポート１６側の流路２９にはシャットオフ弁１８が設
けられ、シャットオフ弁１８を開くことにより、背圧が
小さくなり、カートリッジ３Ｉが上方へ移動し、すなわ
ち切換弁１２が開き、シリンダ本体１を貫通する流路３
３（第１図参照）を通して、シリンダ本体ｌ内の流入用
流路１０に向けて圧油が流れる。

第１２図は第１０図のシャットオフ弁１８部分を拡大し
て示したもので、ソレノイド１８ａ（第１６図の油圧回
路図参照）で閉じ、ばね４１で開状態に復帰する二位置
切換弁であり、パルス幅変調制御により高速開閉する。

切換弁１２の背圧側からの流路２９のシャットオフ弁１
８近傍の位置には拡径部４２を設け、その部分に環状の
フィルター４３を取付けることにより、シャットオフ弁
１８の目詰まりを防止し、切換え不良の減少、信頼性の
向上を図っている。また、拡径部４２を設けて、表面積
の大きなフィルター４３を用いることにより、メンテナ
ンスの面でもフィルター４３の交換回数を減らすことが
できる。

第１３図は第８図のＩ−Ｉ断面の詳細を示したもので、
付属部材２５のポート２７から流出用流路１１へかけて
の流路にバイパス流路５１を設け、本発明のシリンダロ
ック装置が前述したフリーの状態にあるときにも、減衰
効果を付加できるようにしである。すなわち、流出用流
路１１の端部を構成するパイプ５２をその軸回りに回動
可能とし、側面の貫通孔５３とポート２７を一致させた
状態では、圧油が直接ポート２７から流出用流路１１へ
流れ込むのに対し、パイプ５２を回転させて第１３図の
２点鎖線の位置にすると、圧油はバイパス流路５１を経
由して流出用流路１１へ流れ込む。

このバイパス流路５１にはニードル弁５４が設けられて
おり、同図に示すようにニードル弁５４を押し込むと、
圧油の流入に対する抵抗が大きくなり、逆に引込めると
圧油に対する抵抗が小さくなる。このようにして、シリ
ンダロック装置がフリーの状態においても、必要に応じ
装置にある程度の抵抗力、すなわち減衰効果を与えるこ
とができ、ニードル弁５４の押し込み量を調整すること
により、その減衰性を調整することができる。

また、本実施例ではシリンダロック装置が固定の状態に
おいても、第１１図に示すように切換弁１２に対するバ
イパス流路６１を設置、このバイパス流路６１における
抵抗をダイヤル式に８段階（第９図参照）に切換え、あ
る程度の幅で装置の減衰係数を選べるようにしている。

第１４図および第１５図はダイヤル式の切換えの構造の
詳細を示したものである。ダイヤル６２の把持部６３を
手動で回転させることにより、バイパス流路６１に介在
する円盤６４が回転する。第１１図および第１５図に示
すように、円盤６４にはその外周面に溝６５があり、円
盤６４の一側に開口する８つの接続口６６ａ〜６６ｈと
の間にそれぞれ流路抵抗の異なる８つの連結孔６７ａ〜
６７ｈが形成されている。この例では連結孔６７ａ〜６
７ｈに径の異なるパイプを詰め、流路径を変えることに
より、異なる８つの流路抵抗を実現している。ただし、
第９図のダイヤルの数字１に対応する連結孔６７ａは完
全に塞がれた状態であり、ダイヤルの数字８に対応する
連結孔６７ｈは詰め物がない状態である。この円盤６４
の接続口６６ａ〜６６ｈはダイヤル６２の回転により、
第１４図に示すデテント式の接続装置６８により、何れ
か■つが流出用流路１１と接続され、バイパス流路６１
の一部を形成することになる。

また第８図および第９図に示すように、シリンダ本体１
には、流入用流路１０に連通するアキュムレータ３０を
取付けている。これは、シリンダ内の圧油を（大気圧子
α）で加圧する油溜であり、漏れによる油の供給、気泡
の混入防止、ロック時の油の圧縮および温度変化による
容積変化の補充を行う。

例えば、本発明のシリンダロック装置を建物のフレーム
内に設置する場合において、■つのシリンダロック装置
のストロークを±５ｃｍと考え、ロック時に７０ｔの保
持力を発揮させるためには、内圧４００ｋｇ／ｃｍ’、
ピストンの断面積１７８ｃｍ２、とすると内容積は４１
程度となる。この場合において、温度変化による圧油の
膨張、収縮による圧力変化の緩和や、シリンダロック装
置のロック時の安定性、変位０点でのスリップ減少を考
えると、アキュムレータ３０の容量および圧力としては
、容量について１３０ｃｃ以上、圧力について５　ｋｇ
／ｃｍ２以上とするのが望ましい。

本発明のシリンダロック装置の適用方法の一つとしては
、上述のように建物のフレーム内に設置することにより
、フレームの剛性を可変とし、地震動に応じて建物の剛
性および減衰性を変化させて建物の振動を抑制すること
ができる。

なお、以上は建物に関して説明したが、第１８図に示す
ような機械防振装置として使用することもできる。

この場合、オンの時のバネ定数は、ｋ＝に、＋に２とな
り、オフの時のバネ定数は、ｋ＝に、＋に２／２となり
、バネ定数を切り換えて振動を制御できる。

〔発明の効果〕

前述のとおり、本発明に係るシリンダロック装置は、両
ロッドシリンダ方式で、シリンダに２つの油の流路、チ
ェック弁、切換弁を設け、また背圧式の切換弁で流路を
開閉するようにしたため、大流量の圧油を高速で流し、
あるいは大流量の圧油を瞬間的に遮断することができる
と共に、応答性良く瞬時にオン・オフを行うことができ
る。

これにより比較的コンパクトな油圧装置で構造物の防振
化を遠戚することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシリンダロック装置の構造を機能的に
示した概要図、第２図は油圧回路図、第３図〜第７図は
その作動状態を示す油圧回路図、第８図は本発明のシリ
ンダロック装置の一実施例における具体的な構造を一部
切欠いて示した水平断面図（上半分は鉛直断面図）、第
９図はその正面図、第１０図は切換弁位置の具体構造を
示す断面図、第１１図は切換弁のバイパスに設けたダイ
ヤル切換式の固定オリフィス部分を示す断面図、第１２
図は第１０図のＡ部分の詳細を示す拡大図、第１３図は
流入用流路に設けたニードル弁部分の詳細を示す断面図
、第１４図は第１１図のＢ部分の詳細を示す拡大図、第
１５図はダイヤル切換式の固定オリフィス部分の詳細を
第１１図に対し直角な方向から示した縦断面図、第１６
図は上記実施例における油圧回路図、第１７図および第
１８図は本発明のシリンダロック装置の適用例を示す概
略図である。１・・・シリンダ本体、２・・・ピストン、３−・・ピ
ストンロッド、４・・・カバー　５・・・チューブ、６
・・・油圧室、７・・・弁体、８・・・流出阻止用チェ
ック弁、９・・・流入阻止用チェック弁、■０・・・流
入用流路、１１・・・流出用流路、１２・・・切換弁、
１３・・・ピストン、１４・・・入口ポート、１５・・
・出口ポート、１６・・・背圧ポート、１７・・・バイ
パス流路、１８・・・シャットオフ弁、１９・・・連通
孔、２０・・・収納溝、２１・・・環状溝、２２・・・
連通孔、２３．２４・・・エアー抜き孔、２５・・・付
属部材、２６・・・連通孔、２７・・・ポート、２８・
・・絞り、２９・・・流路、３０・・・アキュムレータ
、３１・・・カートリッジ、３２・・・スプリング、３
３・・・流路、４１・・・ばね、４２・・・拡径部、４
３・・・フィルター　５１・・・バイパス流路、５２・
・・パイプ、５３・・・貫通孔、５４・・・ニードル弁
、６１・・・バイパス流路、６２・・・ダイヤル、６３
・・・把持部、６４・・・円盤、６５・・・溝、６６ａ
〜６６ｈ・・・接続口、７ａ〜６７ｈ・・・連結孔、８・・・接続装置第２図第図第図第図第図第図第１２図第４図第３図ヲ３第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダ本体内の両ロッド形ピストンの両側に油
圧室を設け、前記両油圧室内の圧油を弁により閉止し、
または流動させることにより、ピストンを固定し、また
は移動自在とするシリンダロック装置において、前記両油圧室に、油圧室内の圧油の流出を阻止する流出
阻止用チェック弁および油圧室への圧油の流入を阻止す
る流入阻止用チェック弁をそれぞれ設け、前記両油圧室の流出阻止用チェック弁をシリンダ本体に
沿って設けた流入用流路により連結し、前記両油圧室の
流入阻止用チェック弁をシリンダ本体に沿って設けた流
出用流路により連結し、前記流入用流路と流出用流路と
を両流路を連結かつ遮断し得る切換弁を介して接続した
ことを特徴とするシリンダロック装置。
（２）前記流入用流路は、前記シリンダ本体の内側にチ
ューブを設け、前記シリンダ本体と前記チューブとの間
の環状間隙により形成されている請求項１記載のシリン
ダロック装置。
（３）前記流出用流路は、前記シリンダ本体の一側に前
記シリンダ本体の前記両油圧室を跨がるように設けた付
属部材内に形成されている請求項２記載のシリンダロッ
ク装置。
（４）前記流出阻止用チェック弁および前記流入阻止用
チェック弁は、それぞれ前記チューブまたは前記シリン
ダ本体の内側に、所定間隔をおいて環状に複数配置され
ている請求項３記載のシリンダロック装置。
（５）前記シリンダ本体には、前記複数の流入阻止用チ
ェック弁の内、最上部の流入阻止用チェック弁位置に対
応する位置にエアー抜き孔が形成してあり、前記最上部
の流入阻止用チェック弁と前記油圧室または前記流出用
流路とを連通させる流路と連通させている請求項４記載
のシリンダロック装置。
（６）前記切換弁は、弁体の一端側に入口ポートと出口
ポートを有し、他端側に背圧ポートを有する切換弁とし
、この切換弁の入口ポートと背圧ポートを連結し、前記
背圧ポート側に圧油の流出を阻止し得るシャットオフ弁
を設けたことを特徴とする請求項１記載のシリンダロッ
ク装置。
（７）前記シャットオフ弁はパルス幅変調制御による高
速開閉弁であり、前記背圧ポートから前記シャットオフ
弁へ向かう流路には拡径部を設け、該拡径部にフィルタ
ーを設けた請求項６記載のシリンダロック装置。
（８）前記流入用流路または前記流出用流路にアキュム
レータを設けたことを特徴とする請求項１記載のシリン
ダロック装置。
（９）前記流出用流路には流路切換可能なバイパス流路
を設け、該バイパス流路には前記切換弁が開状態におい
て流路の抵抗を可変とするニードル弁を設けてある請求
項１記載のシリンダロック装置。
（１０）前記切換弁に対し、流路抵抗が可変なバイパス
流路を設け、前記切換弁が閉状態において前記切換弁に
対するバイパス流路の流路抵抗を変化させることにより
、シリンダーロック装置固定時の減衰係数を可変とした
請求項１または９記載のシリンダロック装置。