JPH0353483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は定速で作動する多段形複動油圧シリン
ダ装置に関する。

複数の可動シリンダがテレスコープ式に往復動
する多段形複動油圧シリンダは、長いストローク
を必要としながら取付スペースに制約がある場合
に頻繁に用いられる。しかしこの種シリンダにお
いては、往動時または復動時の各作動中に複数の
可動シリンダの作動速度が一定せず、したがつて
作動する可動シリンダの切替わり時にシリンダ及
び負荷に衝撃が発生するため用途に限界があつ
た。

本発明は、上述の点に鑑みて成されたもので、
比較的簡単な構成にもかかわらず複数の可動シリ
ンダが確実に順次作動すると共に各可動シリンダ
がほぼ一定の速度で作動する多段形複動油圧シリ
ンダ装置を提供するものである。

以下本発明の実施例を説明すると、第１図はこ
の発明に使用する多段形油圧シリンダの実施例で
あつて、基本シリンダ１内に、ピストン２，３を
それぞれ基端部側に有する可動シリンダ４，５を
順次嵌装し、第一可動シリンダ４のピストン２に
その軸方向に貫通路６を設けて各可動シリンダ
４，５の往動側油室７，８を相互に連通させ、一
方同じく第一可動シリンダ４のピストン２の中央
に軸方向に延びる送通管９を突設し、ピストン２
の半径方向には流通路１０を設け、また第二可動
シリンダ５のチユーブ５ａにはピストン３との接
続部付近においてチユーブ５ａ内外を連通する複
数の流通孔１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を絞
り孔１５より相当大きな面積で設けて各可動シリ
ンダ４，５の復動側油室１２，１３を相互に連通
させてある。

ここにおいて、第一可動シリンダ４のピストン
２には、その半径方向に設けた流通路１０の外周
への開口部分に対応して円環状の凹溝１４を設け
てあり、この凹溝１４と復動側流体室１２とを連
通する絞り孔１５をピストン２に一箇所または複
数箇所設けてある。一方基本シリンダ１のチユー
ブ１ａの両端部には肉厚部１ｂと取付部１ｃを形
成してあり、両肉厚部１ｂにはそれぞれヘツド側
給排ポート１６及びロツド側給排ポート１７が設
けてある。このロツド側給排ポート１７は、復動
側流体室１２内へロツド側端より若干ヘツド側寄
り位置に開口しており、第一可動シリンダ４がロ
ツド側すなわち図の上方へ移動した場合におい
て、ピストン２がロツド側端へ当接する若干手前
でクツシヨン作用が行われるとともに、第二可動
シリンダ５への流路の切替えが行われる。即ち第
一可動シリンダ４がロツド側端（第１図の上方
端）に移動したときに、ピストン２に設けた流通
路１０が直接に（尤も凹溝１４を介し）ロツド側
給排ポート１７に連結されるようになつている。
したがつてこの状態では該ポート１７は流通路１
０、送油管９及び後述の流通孔１１（１１ａ〜１
１ｃ）を介して絞り孔１５より相当大きな面積で
第二可動シリンダ５の復動側油室１３に直接的に
連通状態にある。

また、第二可動シリンダ５のチユーブ５ａに設
けた流通孔１１は１１ａ，１１ｂ，１１ｃと示す
ように、軸方向に複数個併設されており、ピスト
ン側から順次径大となつている。したがつて第二
可動シリンダ５が往動してピストン３がロツド側
端に達する若干手前において流通孔１１の１１
ｃ，１１ｂが径大のものから順次ロツドカバー４
ａに嵌入して閉塞され、なお１１ａは閉塞されな
い状態で、復動側流体室１３の排出流路が絞られ
てクツシヨン効果が得られる。

さて、第一可動シリンダ４のピストン２には、
往動側流体室７に面する側中央にクツシヨンボス
１８を形成し、ヘツドカバー１ｄにはクツシヨン
ボス１８と微少間〓を有して嵌合するクツシヨン
穴１９を設けてある。クツシヨンボス１８は円柱
状物の端面中央に凹所１８ａを有しかつピストン
２との接続部分が径小となつた形状で、このクツ
シヨンボス１８の軸方向長さはクツシヨン穴１９
の深さよりも長くしてあり、さらに凹所１８ａか
ら外周方向へ貫通する貫通孔１８ｂと、貫通孔１
８ｂと往動側流体室７とに貫通する径小の絞り孔
１８ｃとを有している。したがつてピストン２が
復動してクツシヨンボス１８がクツシヨン穴１９
へ嵌入すると、クツシヨン穴１９内の流体は絞り
孔１８ａによつて排出流路が絞られてクツシヨン
効果が得られるとともにクツシヨンボス１８先端
がクツシヨン穴１９の底部に当接してストツパの
作用をなす。

第一可動シリンダ４のピストン２と基本シリン
ダ１のヘツドカバー１ｄとの間に形成した上述の
クツシヨン装置と同様のものを、第二可動シリン
ダ５のピストン３と第一可動シリンダ４のピスト
ン２との間に形成してある。ただし、ピストン２
には円環状の送通管９を突設しこの送通管９がピ
ストン３を貫通しているので、ピストン３には円
環状のクツシヨンボス２０を、またピストン２に
はこれに嵌合するクツシヨン穴２１を形成してあ
り、クツシヨンボス２０には径小の絞り孔２０ａ
を設けてある。

ところで、各可動シリンダ４，５の復動側油室
の面積及び送通管９の面積を考慮することによつ
て、各復動側有効断面積を略同一にすることがで
きる。しかし現実には材料寸法または加工誤差等
の関係から全く同一にすることは困難であり、ま
たその必要がなく、通常数パーセントの面積の差
異は許容されるが、少なくとも第二可動シリンダ
５の復動側油室１３が第一可動シリンダ４の復動
側油室１２よりも若干大きく取り、出力差で順次
作動を確実にするのが好ましい。

次に油圧回路について説明すると第２図におい
て、多段形複動油圧シリンダ２２の往動側油室
７，８に通じるヘツド側給排ポート１６及び復動
側油室１２，１３に通じるロツド側給排ポート１
７は、それぞれ方向切換弁２３に接続してあり、
かつロツド側給排ポート１７と方向切換弁２３と
の間には、二個の圧力補償付流量制御弁２４ａ，
２４ｂを互いに逆方向に直列接続したものを介在
させている。この圧力補償付流量制御弁２４ａ，
２４ｂは、回路圧力が変化してもほぼ一定の流量
を保つもので、外部からその流量を自調整できる
ようになつている。また逆止弁を内蔵しており、
一方向へは自由流となる。したがつてこられ二個
を互いに逆方向に直列接続することによつて、正
逆各流れ方向の流量をそれぞれ別個に自調整する
ことができる。

また方向切換弁２３には、適宜減圧弁２５を介
して油圧ポンプ２６を、適宜逆止弁２７を介して
油タンク２８を、それぞれ接続してある。減圧弁
２５は、ヘツド側給排ポート１６に供給する圧力
を制限するものであり、往動時の出力を少なくし
てシヨツクレスにしたいとき、あるいは復動時の
出力を大きくしたい時にポンプ圧を上げた場合の
安全弁として使用することができ、また逆止弁２
７は自由流れ方向のクラツキング圧力を利用して
一定の背圧を発生させて順次作動をより確実にす
ることもできる。符号２９はリリーフ弁である。
したがつて方向切換弁２３を切換えることによつ
て、各給排ポート１６，１７には選択的に油圧源
または油タンクが接続されるとともにその時の流
量は圧力補償付流量制御弁２４ａ，２５ｂにより
制御され、回路圧力が変化してしも常にほぼ一定
の調整された流量が流れる。

ここに用いた方向切換弁２３は、４ポート３位
置のものであるが、上述した機能を満たすもので
あればこれに限定されず、例えば５ポート３位置
のもの、４ポート２位置のものまたは３ポート２
位置を二個使用してもよい。

多段形複動シリンダ２２の各可動シリンダ４，
５の動作順序については、往動時は第一可動シリ
ンダ４の往動側油室７と第二可動シリンダ５の往
動側油室８との有効断面積の差異、即ち出力差に
より第一可動シリンダ４がまず往動し、次に第二
可動シリンダ５が順次往動する。

次に方向切換弁２３の切換えによる多段形複動
油圧シリンダ２２の復動時には、前述のように第
一可動シリンダ４がロツド側端（第１図の上方
端）に移動したときにピストン２に設けた流通路
１０がロツド側給排ポート１７に直結され、該ポ
ート１７と第二可動シリンダ５の復動側油室１３
に直接的に連通状態にあるため、該ロツド側給排
ポート１７からの圧力はまず流通路１０を通つて
流通孔１１より上記復動側油室１３に伝達され、
これによつてまず第二可動シリンダ５が復動を開
始する。この第二可動シリンダ５の復動開始によ
り第一及び第二可動シリンダ４，５の往動側油室
７，８に背圧が発生する。即ち、この種多段形シ
リンダにあつては、各段のシリンダが切り替わり
時にシヨツクがあるため速度が速くならないよう
に一般にヘツド側の給排ポート１６を少し小さい
目に形成して背圧が立ちやすいようになつてお
り、これがために各可動シリンダ４，５の復動時
には往動側油室７，８に背圧が発生しやすいこと
になる。更に、復動時には第二可動シリンダ５及
び第一可動シリンダ４の復動作動中に復動側油室
７及び８にはそれぞれの大量の排出流による配管
途上または方向切替弁等の管路抵抗からも背圧が
発生し、この場合第一の可動シリンダ４に負荷す
る背圧による出力が有効断面積の差異により第二
の可動シリンダ５のそれよりも大きいことによつ
て、より確実に第二可動シリンダ５が復動し、次
に第一可動シリンダ４が順次復動することにな
る。

更に往動時に第一可動シリンダ４から第二可動
シリンダ５に切替わるとき、および復動時に第二
可動シリンダ５から第一可動シリンダ４に切替わ
るとき、各可動シリンダ４，５のロツド側油室
７，８対ヘツド側油室１２，１３の有効受圧面積
比率の差異により往動圧力または復動圧力に圧力
変化をきたし、通常の絞り弁ではこれによつて復
動側油室１２，１３の圧油の流出入量が変動し、
上記切替後に移動速度の変化をきたす恐れがある
が、これを阻止するために本発明では復動側油室
１２，１３に通ずる回路中に、正逆各流れ方向の
流量をそれぞれ別個に自調整可能な圧力補償付流
量制御弁２４ａ，２４ｂを介在するようになつて
いる。なお、往動時において往動側油室への流量
は径大側の往動側油室７の有効断面積とその速度
の積に合わせた単位流量に適宜設定する。そして
復動時には復動側油室１２，１３に通ずる回路の
圧力補償付流量制御弁２４ａ，２４ｂにより復動
側油室１２，１３からの流出量を一定量に規制す
る。このため、第一可動シリンダ４の往動から第
二可動シリンダ５の往動に切り換わる際に、両者
の大きな背圧力の変化を圧力補償しながら一定量
を流出する。往動側油室に圧油が流入する単位流
量は上記のように径大側の往動側油室７の流入量
に合わせているため、径小側の往動側油室８に流
入し得ない圧油は、回路中の周知のリリーフ弁２
９によつてリリーフされることになり、従つて、
両往動側油室７，８への流量は変化しながら、各
可動シリンダ４，５を全ストローク中等速に保つ
ことができる。

なお、往動側回路に圧力補償付流量制御弁を設
ければ、各可動シリンダの移動速度を等速にする
ことができない。即ち、各可動シリンダ４，５の
復動側油室１２，１３は前述のように有効断面積
は略同一であるが、これに対し往動側油室８の有
効断面積は、径大側の油室７の有効断面積に比べ
て約２分の１〜2.5分の１だけ小さくなつており、
もし往動側油室７，８への圧油流入量を圧力補償
付流量制御弁によつて流量を一定に制御すれば、
径小側可動シリンダ５は径大側可動シリンダ４に
比べて２倍から2.5倍に速度が上昇し等速に作動
することが出来ない。

以上のように本発明によれば、基本シリンダ内
に、ピストンをそれぞれ基端部側に有する第一及
び第二の可動シリンダを順次嵌装し、これら両可
動シリンダのうち径大側の第一可動シリンダのピ
ストンに軸方向に貫通路を設けて第一及び第二の
可動シリンダの往動側油室を相互に連通させ、径
大側の第一可動シリンダのピストンに軸方向の送
油管及び半径方向の流通路を設け、且つ該第二可
動シリンダのシリンダチユーブのピストン側に内
外に連通する連通孔を設けて各可動シリンダの復
動側油室を相互に連通させると共に、その各可動
シリンダの復動側油室の有効断面積を略同一とし
てなるため、往動時には、径大側の第一可動シリ
ンダの往動側油室の有効断面積が、それより径小
側の第二可動シリンダの往動側油室の有効断面積
に比べて当然に大であり、なお且つ往動時の背圧
負荷側である各可動シリンダの復動側油室の有効
断面積は略同一であるから、まず第一可動シリン
ダから往動し、次にそれより径小の第二可動シリ
ンダが順次作動することができ、これにより順次
作動を確実に保障することが可能である。

更に本発明によれば、第一の可動シリンダのピ
ストンに設けた半径方向の上記流通路は該ピスト
ンがロツド側端に移動したときロツド側給排ポー
トに直結されるようになつているため、復動開始
時においては上記ロツド側給排ポートが径小側の
第二可動シリンダの復動側油室に直接的に連通さ
れた状態であり、したがつて該ロツド側給排ポー
トからの圧力はまず上記第二可動シリンダの復動
側油室に伝達されて該第二可動シリンダの復動が
開始され、しかも復動開始後は、可動シリンダの
往動側油室につながる比較的径小なロツド側ポー
トの抵抗や、圧油の流動によるそれぞれの排出流
量により配管途上または方向切替弁等の管路抵抗
による背圧による出力が往動側油室に発生し、こ
の場合径大側の第一可動シリンダの背圧が有効断
面積の差異により、それより径小側の第二可動シ
リンダのそれよりも大きいため、径小側の第二可
動シリンダが復動終端まで先に移動し、次にそれ
より径大側の第一可動シリンダが順次復動するこ
とになる。

このように本発明によれば、往動及び復動時に
各可動シリンダの順次作動を確実に保障すること
ができる。

しかも本発明によれば、上記往動側油室及び復
動側油室をそれぞれ油圧源または油タンクへ選択
的に接続する方向切替弁に接続するとともに、上
記復動側油室と上記方向切替弁との間に、正逆各
流れ方向の流量をそれぞれ別個に自調整可能な圧
力補償付流量制御弁を介在接続してなるため、上
記各可動シリンダの作動切替時の各復動側油室の
圧力変化を上記圧力補償付流量制御弁によつて圧
力補償しながらは各復動側油室に対する圧油流量
を常時一定に保ち、各可動シリンダを全ストロー
ク中等速に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例であつて、第１図は多段
形複動油圧シリンダの断面図、第２図は油圧回路
図である。 １……基本シリンダ、２，３……ピストン、４
……第一可動シリンダ、５……第二可動シリン
ダ、６……貫通路、７，８……往動側油室、９…
…送油管、１０……流通路、１１……流通孔、１
２，１３……復動側油室、２２……多段形複動油
圧シリンダ、２３……方向切換弁、２４ａ，２４
ｂ……圧力補償付流量制御弁、２６……油圧ポン
プ（油圧源）、２８……油タンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基本シリンダ内に、ピストンをそれぞれ基端
   部側に有する第一及び第二の可動シリンダを順次
   嵌装し、これら両可動シリンダのうち径大側の第
   一可動シリンダのピストンに軸方向に貫通路を設
   けて第一及び第二の可動シリンダの往動側油室を
   相互に連通させ、径大側の第一可動シリンダのピ
   ストンに軸方向の送油管及び半径方向の流通路を
   設け、且つ該第二可動シリンダのシリンダチユー
   ブのピストン側に内外に連通する連通孔を設けて
   各可動シリンダの復動側油室を相互に連通させる
   と共に、その各可動シリンダの復動側油室の有効
   断面積を略同一とし、第一の可動シリンダのピス
   トンに設けた半径方向の上記流通路は該ピストン
   がロツド側端に移動したときロツド側給排ポート
   に直結されるようになつており、上記往動側油室
   及び復動側油室をそれぞれ油圧源または油タンク
   へ選択的に接続する方向切換弁に接続するととも
   に、上記復動側油室と上記方向切換弁と間に、正
   逆各流れ方向の流量をそれぞれ別個に自調整可能
   な圧力補償付流量制御弁を介在接続してなる多段
   形複動油圧シリンダ装置。