JPH03260403A

JPH03260403A - 可変速型シリンダ

Info

Publication number: JPH03260403A
Application number: JP5591290A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Ishise; 文彦石瀬; Kazuo Tabata; 田畑　和夫
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1991-11-20
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JP2671229B2

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１本発明は、ピストンロットの作動速度を変えることので
きる可変速型シリンダに関する。

［従来の技術］従来、油圧シリンダあるいは空気圧シリンダとして使用
されるシリンダは、第２図に示したように両端をロッド
ヘット３１ａとシリンダヘッド３１ｂで施蓋されたチュ
ーブ３１と、該チューブ３１内に摺動可能に収容され、
かつチューブ３１内を伸側室４２と縮側室４３とに画成
するピストン３３と、該ピストン３３に一端が固定され
他端がロッドヘッド３１ａを貫通して外部に突出するピ
ストンロット３２とから構成され、チューブ３１内の各
室４２と４３に流体を交互に給排することにより、ピス
トン３３を介してピストンロッド３２が移動するように
なっている。

このようなシリンダに置いては、伸側室４２の断面積Ａ
Ｉは円形であり、縮側室４３の断面積Ａ２はリング上と
なり、圧力Ｐ、流量Ｑの流体圧が上記各室４２．４３に
交互に流入したとき、伸時にはＦＨ＝Ａ＋　ｘＰ、ｖｌ
　＝Ｑ／Ａｚ　となり、推力Ｆ１と速度Ｖｌが得られる
。縮時にはＦ２＝Ａ２　ｘＰ、Ｖ２　＝Ｑ／Ａｍの推力
Ｆ２と速度Ｖ２が得られ、断面積の大きさＡ、＞Ａｘの
関係から当然Ｆ　＋　＞　Ｆ　２　、　Ｖ＋　＜Ｖｚと
なる。

［発明が解決しようとする課題］しかるに上記従来のシリンダにおいては、チューブ３１
内に画成された伸側室４２と縮側室４３の断面積Ａ１．
Ａ２が常に一定なため、圧力Ｐ及び流量Ｑが一定であれ
ば伸時及び縮時の推力Ｆ１．Ｆｚ及び速度Ｖ　＋　、　
Ｖ　２は常に一定となる。

そのため、特に推力を必要としない場合であって速度を
速めたいときにも、ピストンロッド３２の速度を速くす
ることができない。

この問題を解決するために従来の油圧システムでは可変
ポンプを用い、低圧時に流量Ｑを増加させているが、チ
ューブ３１の断面積が一定のためピストンロッド３２の
最大速度は流量の最大値Ｑｍａｘにより決定され、その
最大速度を可変とすることができなかった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、ピ
ストンロッドの作動速度を随時切換変速できるようにし
た可変速型シリンダを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明の可変速型シリンダは
、片ロット形シリンダにおいて、管状のチューブ両端がそ
れぞれロッドヘット及びシリンダヘッドで施蓋されると
共に、前記ロッドヘット及びシリンダヘッドには貫通孔
が設けられたシリンダケースと、前記チューブ内を２室
に画成するピストンと、該ピストンに一端が固着され、
他端が前記ロッドヘットの貫通孔を摺動自在にかつシー
ル状態で貫通し、かつ軸心を通る中空室が前記ピストン
に固着された一端で開放されたピストンロッドと、パイ
プ状で、前記ピストンロッド内の中空室に一方の解放端
がピストン側から挿入され、他方の解放端が前記シリン
ダヘッドに固定されたインナーロッドと、空圧・油圧等
のパワーユニットに接続され、シリンダヘッド側ポート
及びロッドヘッド側ポートにそれぞれ接続された伸側管
路及び縮側管路と、前記インナーロッドの他方の開放端
と前記伸側管路及び縮側管路とをそれぞれ切換え接続す
る２位置切換弁とよりなり、前記インナーロッドはその
外周を前記ピストンロッドの解放端でシールされている
ことを特徴とする第１の請求項と、前記インナーロッドはその外周をピストンロッドの中空
室内壁との間に摺動自在にシールされていることを特徴
とする第２の請求項とより成る。

［作　用］通常時はピストンロットの中空部と伸側管路が連通して
いるため、伸時にはパワーユニットからの流体はチュー
ブ内の伸側室とピストンロッドの中空部に流入し、また
縮時には縮側室に流入するので、ピストンロッドは通常
のシリンダと同じ推力及び速度で動く。

切換弁が切換わると、ピストンロッドの中空部と縮側管
路が連通ずるため、伸時には流体は伸側室のみに流入す
るが、インナーロッドの分だけ伸側室の断面積が減少し
ているためピストンロットの推力は減少するが、速度は
速くなる。また縮時にはパワーユニットからの流体は縮
側室とピストンロッドの中空部に流入するが、縮側室の
断面積の方がピストンロッドの中空部の断面積より大き
いためピストンロッドは縮む方向に動く。そのときピス
トンロッドの中空室の流体も縮側管路に放出されるため
、操作流量に合流して縮側室に流入し、ピストンロッド
の縮み速度は速くなる。

［実施例］第１ａ図は本発明の一実施例として油圧シリンダを示し
たものである。

図中、１はチューブでその両端はシール１４を設けたロ
ッドヘッド１ａ及びシリンダヘッド１ｂにより施蓋され
、チューブ１．ロッドヘッド１ａ及びシリンダヘッドｌ
ｂでシリンダケース２０を形成する。該チューブ１内に
は伸側室１２および縮側室１３を画成するピストン３が
摺動可能に収容されており、そのピストン３に一端が開
口した中空状のピストンロッド２の一端がナツト５によ
り固定され、ピストンロッド２の他端はロッドヘッド１
ａを貫通して外部に突出しており、ピストンロッド２の
外周はシール１４によりシールされている。

４はパイプ状のインナーロッドで、その一端はピストン
ロッド２の中空部にシールケース６およびシール７を介
して摺動可能に挿入され、ピストンロット２内に中空室
１６を画成している。またインナーロッド４の他端は、
シリンダヘット１ｂを貫通しており、シリンダヘットキ
ャップ１ｃにより、前記シリンダヘッド１ｂに固定され
ている。

第２の請求項は第１ａ図におけるナツト５及びシール７
をなくし、インナーロッド４の外周をピストンロッド２
の内壁とすり合せ程度の嵌合状態にし、インナーロッド
４の外周とピストンロッド２の内壁の間に摺動自在にシ
ールするものである。

そして、上記中空室１６はインナーロッド４の中空部４
ａ及びシリンダヘットキャップＩＣに設けた油路１１を
介して、該油路１１の出口部に取り付けた２位置の電磁
切換弁１０に連通している。この電磁切換弁１０は、通
常時（ＯＦＦ時）には油路１１と伸側管路９とを連通さ
せ（第１図）、外部信号１５による通電時（ＯＮ時）に
は油路１１と縮側管路８とを連通させるものである。

この実施例では、電磁切換弁１０はシリンダヘットキャ
ップ１ｃに直接取り付けであるが、シリンダヘットキャ
ップ１ｃをなくし、電磁切換弁１０をシリンダヘット１
ｂに直接取り付けるか、シリンダヘッドｌｂ内に組み込
むこともできるし、また！磁切換弁１０をシリンダへッ
トキャップ１ｃに直接取り付けずに別に切り離し、油路
１１と電磁切換弁１０のポートを管路で連結しても良い
。

次に、この油圧シリンダの作動を説明する。

なお、チューブ１内の断面積をＡＩ、インナーロッド４
と中空室１６の断面積をそれぞれＡ。

（第１Ｃ図）とすると、伸側室１２の断面積はＡＩ　　
ＡＩ−（第１ｃ図）となり、また縮側室１３の断面積は
従来型（第２図）と同じ＜Ａ２（第１ｂ図）とする。

まず第１ａ図のように切換弁１ｏがＯＦＦの通常時にお
いては、油路１１と伸側管路９とが連通しているため、
伸時には流体は伸側室１２と中空室１６とに流入して断
面積Ａ　ＩＡ　＋−と断面積Ａ、とに圧力が作用する結
果、（ＡＩ　　Ａｘ−）ＩＡ　＋　−＝　Ａ　＋となり
、結局、従来型シリンダ（第２図）と同じ推力及び速度
でピストンロット２は左方へ移動する。このとき縮側室
１３の流体は縮側管路８へ排出される。

また縮時には流体は縮側室１３に流入して断面積Ａ２に
圧力が作用しピストンロッド２は右方へ移動する。この
とき伸側室１２及び中空室１６の流体は、伸側管路９に
排出される。このように通常時においては、ピストンロ
ッド２は従来型シリンダと同じ推力及び速度で動く。

次に外部信号１５により切換弁１０に通電した場合には
、油路１１は縮側管路８に連通する。

従って、伸時には流体は伸側室１２にのみ流入して断面
積Ａｌ−Ａ、、に圧力が作用するため、ピストンロット
２の推力は通常時に比べ減少するが、伸速度はＡＩ　／
Ａ、−Ａ、、の比だけ速くなる。このとき縮側室１３の
流体圧は縮側管路８に排出される。なお、中空室１６内
には縮側管路８から油を吸い込むため、負圧にはならな
い。

また縮時には流体圧は縮側管路８から縮側室１３及び中
空室１６に流入し、Ａ、には断面積Ａ２と反対方向の圧
力が作用する。このとき生ずる力は、それぞれＦＡ２＝
ＰＸＡ２及びＦＡｌ１１＝Ｐ　ｘ　Ａ　ｒ　ａであるが
、Ａ２　＞Ａ１．であるためＦＡ２＞Ｆ　ＡＩＭとなり
ピストンロッド２は右方へ動くことになる。これにより
中空室１６の油は逆に縮側管路８に放出され、操作流量
Ｑに合流して縮側室１３に再生流入する。従って縮時に
は、通常時に比べ推力はＡ２−Δ、／Ａ２の比だけ減少
するが、速度はＡ　２　／Ａ　２−　Ａ　Ｉ−の比だけ
速くなる。

なお、切換弁は前記電磁切換弁１０に限られるものでは
なく、油圧または空圧切換弁等、外部信号により流路が
切換わるものであればよい。また、手動で流路が切換わ
るものであっても良い。

［発明の効果］以上のように本発明の可変速型シリンダによれば次のよ
うな効果を達成することができる。

（］）外部信号により切換弁を切換えることにより、通
常の作動速度よりも速い速度でピストンロッド即ちシリ
ンダを作動させることができ、作業の高速化、能率化を
図ることができる。

（２）外部信号によりシリンダの作動速度を随時切換変
速できるため、負荷に応じた変速操作が可能となり操作
性が向上する。

（３）変速時の縮操作持においては、ピストンロットの
中空室の流体が縮側室に再生流入するため省エネルギー
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の可変速型シリンダの一実施例を示す
断面図、第１ｂ図及び第１ｃ図はそれぞれ同可変速型シ
リンダの縮側室及び伸側室の面積を示す図、第２図は従
来のシリンダの断面図である。１・・・チューブ、１ａ・・・ロットヘッド、１ｂ・・
・シリンダヘッド、ｌｃ・・・シリンダへットキャップ、２・・・ピストンロッド、３・・・ピストン、４・・・
インナーロッド、４ａ・・・中空部、７．１４・・・シ
ール、８・・・縮側管路、９・・・伸側管路、１０・・
・電磁切換弁、１２・・・伸側室、１３・・・縮側室、
１５・・・外部信号、１６・・・中空室、２０・・・シ
リンダケース。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）片ロッド形シリンダにおいて、管状のチューブ両端がそれぞれロッドヘッド及びシリン
ダヘッドで施蓋されると共に、前記ロッドヘッド及びシ
リンダヘッドには貫通孔が設けられたシリンダケースと
、前記チューブ内を２室に画成するピストンと、該ピスト
ンに一端が固着され、他端が前記ロッドヘッドの貫通孔
を摺動自在にかつシール状態で貫通し、かつ軸心を通る
中空室が前記ピストンに固着された一端で開放されたピ
ストンロッドと、パイプ状で、前記ピストンロッド内の
中空室に一方の解放端がピストン側から挿入され、他方
の解放端が前記シリンダヘッドに固定されたインナーロ
ッドと、空圧・油圧等のパワーユニットに接続され、シリンダヘ
ッド側ポート及びロッドヘッド側ポートにそれぞれ接続
された伸側管路及び縮側管路と、前記インナーロッドの
他方の開放端と前記伸側管路及び縮側管路とをそれぞれ
切換え接続する２位置切換弁とよりなり、前記インナーロッドはその外周を前記ピストンロッドの
解放端でシールされていることを特徴とする可変速型シ
リンダ。
（２）第１の請求項において、前記インナーロッドはそ
の外周をピストンロッドの中空室内壁との間に摺動自在
にシールされていることを特徴とする可変速型シリンダ
。