JPH08121404A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧と低圧の油圧源の切換が行えて消費エネ
ルギの節減が図れ、またその切換が負荷に応じて自然に
行えて制御系が簡素な構成で済むようにする。位置制御
や速度制御も簡易とする。 【構成】 ケーシング１内に設けたピストン４ａ付きの
ロッド４を中空とし、内部にスプール７を設ける。スプ
ール７はモータ２の駆動でボールねじ３を介して進退さ
せる。このスプール７に追従してピストン４ａが移動す
るように、ピストン４ａの両側の流体室８ｄ，８ｅへ油
圧供給を行う低圧側流路１２およびその方向制御弁Ｖ_L
を設ける。この構成において、高圧流体の流入口１ｈを
設け、スプール７のピストン４ａとの位置偏差が所定値
以上になると高圧側流入口１ｈを低圧側流路１２に連通
させる高圧側流路１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パンチプレス等の工
作機械や、物流機械、各種の産業機械等に使用される位
置決め制御および速度制御の容易な省エネルギ型の流体
圧シリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】油圧シリ
ンダの使用形態として、待機位置から加圧位置までの接
近区間では、軽負荷で高速で移動させ、加圧位置では大
加圧力が望まれる場合がある。例えば、パンチプレスで
は、パンチ工具が上昇待機位置からワークに接触するま
での接近区間では高速で下降させて加工のサイクルタイ
ムの短縮を図ることが望まれる。ワークとの接触後は、
打ち抜き力を得るために大きな加圧力が必要となる。こ
のような油圧シリンダの使用形態の場合、油圧源が一系
統であると、大加圧力の不要な高速動作時にも、打ち抜
き力が得られるだけの高圧の油圧供給が行われることに
なり、消費エネルギの無駄が多い。

【０００３】このため、油圧源を低圧と高圧の２系統設
け、所定ストローク位置に達すると油圧源の切換を行う
ことが考えられている。しかし、このような制御を可能
とするには制御系が複雑になる。特に、パンチプレスで
は、板厚等が種々変わる場合には油圧源の切換タイミン
グを板厚に合わせて調整する必要があり、制御が難し
い。また、ストローク位置によって油圧源の切換を行う
場合、例えばパンチプレスで空打ちを行う場合のように
加圧力を必要としない場合であっても、所定ストローク
位置に達すると高圧に切り換わることになり、十分なエ
ネルギの節減が図れない。

【０００４】一方、油圧シリンダの位置決め制御や速度
制御を高精度に行う場合、一般に油圧サーボバルブが用
いられている。しかし、油圧サーボバルブによっても期
待する精度を得ることは難しく、また油圧系が複雑にな
る。このようなサーボバルブの問題点を解消するものと
して、油圧シリンダの内部にモータで進退駆動されるス
プールを設け、スプールに追従してピストンを動作させ
るものが提案されている（例えば実公昭５８−１０００
４号公報、特開平６−７４２０２号公報）。しかし、こ
のようなスプール追従型の油圧シリンダにおいても、２
系統の油圧源を用いるには、前記と同様な切換手段を別
に必要とし、制御系が複雑となる。

【０００５】この発明の目的は、高圧と低圧の油圧源の
切換が行えて消費エネルギの節減が図れ、また前記切換
が負荷に応じて自然に行えて制御系が簡素で済み、さら
に位置制御や速度制御も簡易に行える流体圧シリンダを
提供することである。この発明の他の目的は、低圧から
高圧への切換タイミングの調整を可能とすることであ
る。この発明のさらに他の目的は、ポート数を少なく
し、外部の配管系を簡素にすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の流体圧シリン
ダの前提構成を説明する。ケーシング内にピストン付き
のロッドを設け、このロッドを中空として内部にスプー
ルを移動自在に設ける。スプールに追従してピストンが
移動するように、ケーシングの作動流体の流入口および
吐出口とピストンの両側の流体室とを前記スプールで選
択的に連通させる。この構成において、前記ケーシング
に高圧流体の流入口を設け、前記スプールのピストンと
の位置偏差が所定値以上になると前記スプールで開かれ
て前記高圧側の流入口を前記流路に連通させる高圧側流
路を設けたことを特徴とする。

【０００７】前記高圧側流路には、前記スプールとピス
トンの位置偏差の発生から前記流体室の流体圧が高圧流
体の流体圧に切り換わるまでの過程の時定数を変更させ
る時定数変更手段を設けても良い。この時定数変更手段
は、スプールに設けた切欠状凹部や、流路途中に設けた
絞り流路等で構成される。前記高圧側流路における前記
スプールによる開閉部分から前記流体室側の流路に連通
する流路部分は、流体圧シリンダの内部に設けても良
い。

【０００８】

【作用】この構成の流体圧シリンダは、前記各流入口に
低圧および高圧の油圧源を各々接続し、スプールをサー
ボモータおよび送りねじ等で移動させて使用する。スプ
ールがロッドに対する中立位置にあるときは、流体室側
流路である低圧側流路および高圧側流路は共にスプール
で閉じられており、ロッドは停止状態にある。スプール
をいずれかの方向に移動させると、低圧側流路は、スプ
ールの移動方向と反対側にある流体室が低圧側流入口に
連通し、この流入口から供給される低圧の作動流体圧で
ピストンがスプールの移動方向へ移動させられる。ピス
トンがスプールに対する中立位置まで移動すると、低圧
側流路が閉じられ、ピストンが止まる。スプールが移動
し続けると、これに追従してピストンも移動し続ける。
スプールを逆方向に移動させた場合も、同様な動作とな
る。ここで、スプールを所定方向に移動させているとき
に、ロッドの外部に大きなな負荷がある場合は、スプー
ルの動きに追従できず、スプールが先行する。その結
果、先行幅が所定の位置偏差を超えると、高圧側流路が
スプールで開かれ、低圧側流路に連通する。このため、
流体室には高圧の作動流体圧が流入し、ロッドは高圧の
流体圧で移動する。

【０００９】高圧側流路に時定数の変更手段を設けた場
合は、ピストンを動作させる速度等に応じて、低圧と高
圧の切換タイミングを適正な値に調整することができ
る。高圧側流路を低圧側流路に連通させる流路部分を流
体圧シリンダの内部に設けた場合は、ケーシングの外部
に開口するポート数が少なくなり、外部に設ける配管系
を簡素にできる。

【００１０】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明する。ケーシング１は、後部が小径、前部が大
径となった段付きの円筒形状をしており、その小径部分
にロッド４を摺動自在に嵌合させ、大径部分にロッド４
の外周に設けられたピストン４ａを摺動自在に嵌合させ
てある。ピストン４ａはロッド４に一体に設けられたも
のである。ピストン４ａにより、ケーシング１の大径部
内の空間が第１および第２の流体室８ｄ，８ｅに仕切ら
れている。ロッド４は前端が閉じられた中空軸に形成さ
れ、前端がケーシング１の端壁の開口から摺動自在に突
出している。ロッド４は、本体部分とその内周面に密着
状態に固定された流路形成用のスリーブ９とからなり、
このスリーブ９内に後述の方向制御弁Ｖ_Lおよび開閉弁
Ｖ_H の弁体となるスプール７が摺動自在に嵌合してい
る。

【００１１】スプール７は中空の軸状に形成されて、内
部にボールねじ等からなる送りねじ３が挿入され、後端
に送りねじ３のナット６が取付けられている。送りねじ
３は、基端がケーシング１の端壁の開口から突出し、前
記端壁に設置されたモータ２の出力軸と連結されてい
る。スプール７の後端には、ボールねじ３に対する共回
りを防止する回り止め手段として、ロッド４のスリーブ
９に設けられたガイド溝９ｆに軸方向移動自在に係合す
る係合突部７ｒが設けてある。したがって、スプール７
は、モータ２で送りねじ３を正逆に回転させることによ
り、ナット６と共に進退する。モータ２はサーボモータ
等からなり、回転位置検出手段５を有している。回転位
置検出手段５には、アブソリュート式またはインクリメ
ンタル式のロータリエンコーダ、パルスコーダ、誘導型
移送シフト式位置センサ等が使用される。

【００１２】この流体圧シリンダ内の流路を説明する。
ケーシング１は、大径部の周壁に低圧作動流体の流入口
１ａを有し、小径部の周壁に吐出口１ｂ、高圧作動流体
の流入口１ｈ、および連通口１ｋが順次後方へ並んで形
成されている。低圧側の流入口１ａからスプール７を介
して両流体室８ｄ，８ｅに連通する各部の流路の流路
群、および両流体室８ｄ，８ｅから吐出口１ｂに連通す
る各部の流路の流路群により、流体室側流路である低圧
側流路１２が構成される。また、高圧側の流入口１ｈか
らスプール７を介して連通口１ｋに連通する各部の流路
の流路群と、連通口１ｋから低圧側流入口１ａに接続し
た外部流路１４によって高圧側流路１３が構成される。
低圧側の流入口１ａおよび高圧側の流入口１ｈは、油圧
ユニット２０の低圧側油圧源Ｐ_L および高圧側油圧源Ｐ
_H に外部流路２１，２２でそれぞれ接続され、吐出口１
ｂは油圧ユニット２０のタンクに外部流路２３で接続さ
れる。

【００１３】低圧側流路１２を説明する。ケーシング１
は、吐出口１ｂを含む内壁面に環状の溝を有し、この環
状溝とロッド４の外周面との間に形成される環状の空間
が作動流体を吐出口１ｂへ導くための流路１ｃとなる。
ロッド４の周壁には作動流体を流路１ｃに導くための流
路４ｆとなるスリット状の開口部を有する。ピストン４
ａは、作動流体を第１および第２の流体室８ｄ，８ｅに
導くための環状の流路４ｃ，４ｄ，４ｅを有すると共
に、その外周上に環状の溝を有する。この環状溝とケー
シング１との間に形成される環状の空間が、流入口１ａ
から流入する作動流体をピストン４ａ内の流路４ｃに導
くための流路４ｂとなる。ロッド４の内部に設けられた
スリーブ９は、周壁に流路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９
ｅとなる開口部を有し、これらの流路は各々スプール７
の外周に開口する。流路９ｃ，９ｄ，９ｅは、流路４
ｃ，４ｄ，４ｅに整合する断面形状の開口で構成されて
いる。流路９ｄは、流路４ｄを介して第１の流体室８ｄ
に連通している。流路９ｅは流路４ｅを介して第２の流
体室８ｅに連通する。

【００１４】スプール７の外周面には複数の環状溝が形
成され、各環状溝とスリーブ９との間に形成される環状
の空間が、それぞれ作動流体の流路７ａ，７ｄ，７ｅと
なる。スプール７の流路７ｄ，７ｅの間は、幅狭の環状
突条となる。スプール７の中空部分は前端側に開口した
流路７ｂとなり、スプール７の前端とロッド４の前端内
壁面との間に形成される空間が流路７ｃとなる。スプー
ル７は、その周壁に流路７ａと流路７ｂを接続するため
の流路７ｆとなる開口部を有する。流路７ａは、ロッド
４の流路９ａに常時連通する。スプール７の流路７ｄ
は、流路９ｄ，４ｄを介して第１の流体室８ｄに常時連
通し、流路７ｅは流路９ｅ，４ｅを介して第２の流体室
８ｅに常時連通する。図１のようにスプール１に対して
ロッド４が中立位置にある定常状態では、低圧側の流入
口１ａに連通した流路９ｃは、スプール７の流路７ｄと
流路７ｅとの間の環状突条によって閉じられる。スプー
ル７がロッド４に対して軸方向にずれると、そのずれ方
向に応じて流路９ｃは流路７ｄおよび７ｅのいずれか一
方と連通する。また、前記中立位置では、スプール７の
流路７ｄ，７ｅは、ロッド４のスリーブ９における流路
９ａ，９ｂと非連通状態にあり、スプール７がいずれか
の方向にずれると、そのずれ方向に応じて流路７ｄが流
路９ａに連通し、または流路７ｅが流路９ｂに連通す
る。前記方向制御弁Ｖ_L は、この低圧側流路１２におけ
るロッド４のスリーブ９の各流路９ａ〜９ｅと、スプー
ル７の各流路７ａ〜７ｅ，７ｆによって構成される。

【００１５】高圧側流路１３につき説明する。ケーシン
グ１の内壁面には、高圧側流入口１ｈを含む環状溝およ
び連通口１ｋを含む環状溝が形成され、これら環状溝と
ロッド４との間の空間が各々流路１ｍ，１ｎとなる。ロ
ッド４は、各流路１ｍ，１ｎに連通する流路４ｈ，４ｋ
が、スリーブ９を貫通してスプール７の周面に達する開
口として設けられている。スプール７には、ロッド４の
前記開口４ｋに常時連通する幅の環状溝が形成され、こ
の環状溝とロッド４のスリーブ内面との間の空間で流路
７ｈが形成される。流路７ｈのロッド前端側の縁部とロ
ッド４の流入口１ｈ側の流路４ｈとの軸方向距離Ｗは、
スプール７のロッド４に対する中立位置からの所定の位
置偏差に設定される。この所定の位置偏差となる軸方向
距離Ｗは、高圧の作動流体をピストン４ａの加圧力とし
て作用させるタイミングや負荷，油圧等に応じて定めら
れる。前記開閉弁Ｖ_H は、高圧側流路１３におけるロッ
ド４の流路４ｈと、スプール７の流路７ｈによって構成
される。前記連通口１ｋに接続した外部流路１４は、低
圧側の流入口１ａに接続された外部流路２１の中間に接
続され、その接続部よりも上手側に、逆止弁２４が設け
られる。

【００１６】なお、ケーシング１の後端付近には、ロッ
ド４のストローク位置を検出する直線位置検出手段１０
が埋め込み状態に設けてある。直線位置検出手段１０に
は、例えばロッド４の周面に設けた磁気目盛り部と、こ
の磁気目盛り部を検出するコイルアッセンブリとからな
る位相シフト方式の位置検出器等が使用される。直線位
置検出手段１０には、コネクタ１１を介して各種の信号
が入出力される。

【００１７】図３は油圧ユニット２０の構成例を示す。
低圧側油圧源Ｐ_L は、可変容量型のポンプ３１を用い、
ポンプ吐出口と継手３２との間に、比例電磁式のリリー
フ弁３３と、逆止弁３４と、アキュームレータ３５とが
順に接続してある。高圧側油圧源Ｐ_H は、高圧小容量の
ポンプ３６を用い、ポンプ吐出口と継手３７との間に、
比例電磁式のリリーフ弁３８と、逆止弁３９と、アキュ
ームレータ４０とが順に接続してある。両ポンプ３１，
３６は共通のモータ４４で同時駆動される。戻り側の継
手４１は、フィルタ４３を介してタンク４２に接続され
る。

【００１８】次に、上記構成の動作を説明する。図１に
示すように、スプール７がロッド４に対する中立位置に
あるときは、低圧側の流路１２および高圧側流路１３は
共にスプール７で閉じられており、ロッド４は停止状態
にある。すなわち、低圧側流入口１ａの流路９ｃは、前
記のようにスプール７の流路７ｄ，７ｅ間の環状突部で
閉じられ、高圧側流入口１ｈの流路４ｈもスプール７の
周面で閉じられている。この状態から、図２のようにス
プール７が軸方向を右側に移動すると、流路９ｃと流路
７ｄとが接続され、油圧ユニット２０の低圧側油圧源Ｐ
_L からの作動流体は、流入口１ａ、流路４ｂ，４ｃ，９
ｃ，７ｄ，９ｄ，４ｄの順で第１の流体室８ｄに流れ込
む。一方、第２の流体室８ｅの作動流体は、流路４ｅ，
９ｅ，７ｅ，９ｂ，７ｃ，７ｂ，７ｆ，７ａ，９ａ，４
ｆ，１ｃ、吐出口１ｂの順番で油圧ユニット２０の戻り
側に流れ込む。これによって、ピストン４ａは第１の流
体室８ｄの作動流体の圧力を受け、ロッド４がスリーブ
９と共に右方向に移動して行く。この移動により、スプ
ール７の流路７ｄと流路７ｅとの間の環状突部によって
流路９ｃが閉じられると、その時点でロッド４は停止す
る。

【００１９】逆に、スプール７が軸方向の左側に移動し
て流路９ｅと流路７ｅとが連通すると、油圧ユニット２
０の低圧側油圧源Ｐ_L からの作動流体は、流入口１ａ，
流路４ｂ，４ｃ，９ｃ，７ｅ，９ｅ，４ｅの順番で第２
の流体室８ｅに流れ込む。一方、第１の流体室８ｄの作
動流体は、流路４ｄ，９ｄ，７ｄ，９ａ，４ｆ，１ｃ、
吐出口１ｂの順番で油圧ユニット２０に戻る。これによ
って、ピストン４ａは第２の流体室８ｅの作動流体の圧
力を受け、ロッド４を左方向に移動させるようになる。
ロッド４の移動によってスプール７の流路７ｄ，７ｅ間
の環状突部で流路９ｃが閉じられると、ロッド４は停止
する。

【００２０】このように、ロッド４は、スプール７が移
動すればそれに応じて移動し、スプール７が停止すれば
その停止位置で停止する。スプール７を移動させ続ける
と、ロッド４はスプール７に追従して移動し続ける。し
たがって、スプール７の移動位置を位置決め制御するこ
とによって、ロッド４の移動を制御することができる。
スプール７の位置決め制御および速度制御は、サーボモ
ータ２の制御によって行え、そのためサーボボルブ等を
使用するものに比べて制御が簡単で精度良く行える。

【００２１】ここで、スプール７を図の右方向に移動さ
せているときに、図２に示すようにロッド４が障害物１
９に当たるなどして大きなな負荷が作用した場合は、ス
プール７の動きに追従できず、スプール７が先行する。
その結果、先行幅が所定の位置偏差（図１の距離Ｗ）を
超えると、高圧側流入口１ｈの流路４ｈがスプール７の
流路７ｈに連通して高圧側流路１３が開かれ、流路４
ｋ、連通口１ｋ、および外部流路１４を介して高圧側流
路１３が低圧側流路１２に連通する。低圧側油圧源Ｐ_L
は、流路途中の逆止弁２４において高圧の流体圧で遮断
される。このため、第１の流体室８ｄには高圧側油圧源
Ｐ_H の高圧の作動流体が流入し、ロッド４は高圧の流体
圧で移動する。このように、低負荷時には低圧の流体供
給で済み、高負荷時のみ高圧の流体供給が行われること
になり、消費エネルギが節減される。しかも、低圧と高
圧の切換にセンサ類や電気的制御手段を必要とせず、制
御系統が簡易な構成で済む。

【００２２】油圧ユニット２０は、前記のように高圧と
低圧の二つの油圧源Ｐ_H ，Ｐ_L が準備され、流体流量は
この流体圧シリンダの全動作行程に必要な量が確保され
る。油圧切換り時の瞬時大流量もアキュームレータ３
５，４０等で確保される。この結果、大負荷時に必要な
高圧の油圧源Ｐ_H と、通常の高速，低負荷時に必要な低
圧の油圧源Ｐ_L とは分離され、大負荷時に必要な油圧源
Ｐ_H とそれ以外に必要な油圧源Ｐ_L は各々別の圧力を維
持することが可能となり、流体圧と流量の積に比例する
エキルギ総量は、全回路を高圧にした場合に比べて低減
させることができる。また、一般に高圧で大流量の油圧
システムは騒音も大きくなるが、上記の省エネルギ型の
油圧回路を構成することよって、低騒音が可能となる。

【００２３】図５ないし図７は、この発明の他の実施例
を示す。この実施例は、図１の実施例と次の箇所を異な
らせたものであり、その他の構成は図１の実施例と同じ
である。すなわち、この例は、高圧回路１３におけるス
プール７の流路７ｈから低圧流路１２に連通させる流路
部分である流路９ｈを、ロッド４のスリーブ９内に設け
た設けたものである。この流路９ｈは軸方向孔とし、そ
の先端は、低圧側流路１２における第１の流体室８ｄか
らスプール１２の周面に開通する流路９ｄに続いてい
る。したがって、図１の実施例における外部流路１４と
連通口１ｋおよび流路４ｋは省かれている。

【００２４】また、この実施例では、スプール７の流路
７ｈを形成する環状溝の開口縁の一部に切欠状凹部７ｇ
が設けてある。切欠状凹部７ｇは、前記環状溝における
ロッド４の流路４ｈ側の開口縁に設けられたものであ
り、図７（Ｂ）に示すように、大きさの異なる複数種類
のものが周方向に並べて設けてある。各切欠状凹部７ｇ
は、Ｖ字状断面に形成されて流路７ｈの溝内壁側が深く
なるものとしてある。また、各切欠状凹部７ｇは、互い
に軸方向長さｄ、深さ、および幅、等の大きさが異なる
ものとしてある。これらの切欠状凹部７ｇは、流体圧シ
リンダの組立時にスプール７のロッド４に対する回転方
向の位置を調整することにより、いずれかの選択された
切欠状凹部７ｇのみをロッド４の流路４ｈと対応する周
方向位置に配置する。これら複数の切欠状凹部７ｇによ
り、時定数変更手段が構成される。なお、これらの切欠
状凹部７ｇの形状は、一定深さで軸方向に延びる溝状と
しても良い。また、ロッド４の回り止め用のガイド溝９
ｆは、スプール７の回転位置が、任意の切欠状凹部７ｇ
がロッド４の流路４ｈと対応可能となるように、周方向
複数箇所に設けておく。

【００２５】この構成の場合、高圧側流路１２を低圧側
流路１３に連通させる流路９ｈがロッド４内に設けられ
ているため、ケーシング１の外周面に図１の例の連通口
１ｋ等のポートを設けることが不要となり、外部の配管
系を簡素にできる。また、このように連通孔１ｋが省け
るため、幅広の流路１ｍを設けて連通口１ｋをロッド４
の流路４ｋと常時連通させる構成が不要となり、略ロッ
ドストローク分だけ図１の例よりも流体圧シリンダの全
長を短くすることができる。また、この実施例ではスプ
ール７の流路７ｈに大きさの異なる複数の切欠状凹部７
ｇを設けたので、低圧から高圧への切換タイミングを調
整することができる。すなわち、大きな切欠状凹部７ｇ
を用いた場合は、スプール７とロッド４との位置偏差が
小さくても高圧の流体がスプール７の流路７ｈに流れ込
むことになり、前記の切換タイミングが速くなる。

【００２６】この切換タイミングにつき説明する。切欠
状凹部７ｇを設けない場合の低圧から高圧への切換タイ
ミングは、図６に示す流路間隔ｗによって決まる。この
流路間隔ｗは、スプール７の移動に追従してロッド４が
移動しているときにおけるスプール７の流路７ｈとロッ
ド４の流路４ｈとの距離である。この流路間隔ｗは、短
くするに従い、低圧から高圧への切換が速く行われるこ
とになるが、高速動作時はスプール７の動きに対してロ
ッド４の動きが大きく遅れるため、流路間隔ｗが小さい
と無負荷でも切り換わる可能性がある。そのため、高速
動作時は流路間隔ｗを長くしておく必要がある。一方、
ロッド４の動作速度は、この流体圧シリンダを使用する
機械やその運転形態等に応じて種々異なる。これに対し
て、この実施例では前記のように大きさの異なる複数の
切欠状凹部７ｇを設けておき、これを流体圧シリンダの
組立時に選択可能としたので、低速動作のみで良いとき
は小さな切欠状凹部７ｇを用い、あるいは切欠状凹部７
ｇを使用しないように設定しておくことで、最短時間で
油圧切換が行える。また、高速動作が必要なときは大き
な切欠状凹部７ｇを使用して無負荷での切換わりが生じ
ないようにすることができる。したがって、希望の切換
タイミングに応じて流路７ｈの溝幅の種々異なるスプー
ル７を準備する必要がない。

【００２７】この実施例では流体圧シリンダの組立時に
切欠状凹部７ｇの選択を行うようにしたが、図９の実施
例のようにケーシング１の外部から操作可能なスプール
角度調整手段６１を設ければ、運転中における油圧切換
が可能となる。同図のスプール角度調整手段６１は、ロ
ッド４のスリーブ９内に回転自在に嵌合させた回転止め
筒６２と、この回転止め筒６１に伝達機構６３を介して
回転を伝達する割出用のモータ６４とで構成される。伝
達機構６３は、回転止め筒６２に設けたギヤ６３ａと、
このギヤ６３ａに噛み合ってモータ６４で駆動されるギ
ヤ６３ｂとからなる。回転止め筒６２は、スプール７の
回転止め用の係合突部７ｒを軸方向移動自在に係合させ
るガイド溝９ｆを内壁面に設けたものである。その他の
構成は図５の実施例と同じである。この構成によると、
モータ６４でスプール７の回転角度を変えることができ
るので、例えばロッド４を高速で動作させるときは大き
な切欠状凹部７ｇが使用され、低速動作時は小さな切欠
状凹部７ｇが使用されるようにスプール７の回転角度を
運転中に調整することができる。そのため、ロッド４の
動作速度を途中で変えて運転する場合等でも、常にロッ
ド４の動作速度に対応する可能な範囲の最短の切換タイ
ミングとすることができる。

【００２８】なお、これら図５や図９の実施例における
切欠状凹部７ｇやスプール角度調整手段６１を設ける構
成は、図１の実施例においても、同様に適用することが
できる。また、この低圧から高圧への切換タイミング
は、図８の実施例で示すように、高圧側流路１３におけ
るスプール７による開閉部分から低圧側流路１２に連通
する流路９ｈに絞り弁等の絞り流路１６を設けることに
よっても調整できる。図８の実施例は、図５の実施例に
おいて、切欠状凹部７ｇを設ける代わりに絞り流路１６
を設けたものであり、この絞り流路１６が時定数変更手
段となる。絞り流路１６を設けることで、スプール７の
流路７ｈがロッド４の流路４ｈに連通して高圧の流体が
低圧側流路１３へ流れ込むときに、その流量が制限さ
れ、第１の流体室８ｄ内が完全に高圧に切り換わるまで
の時間が長くなる。図１の実施例のように外部流路１４
で高圧側流路１２から低圧側流路１３へ接続する場合
は、図４に示すように外部流路１４に絞り流路１７を設
ける。絞り流路１７には可変の絞り弁等が用いられる。

【００２９】なお、この発明において、低圧側流路１２
は前記各実施例の構成に限らず、各種の構成のものとす
ることができる。すなわち、低圧側流路１２は、スプー
ル７に追従してロッド４が移動するように、ケーシング
１の流入口１ａおよび吐出口１ｃとピストン４ａの両側
の流体室８ｄ，８ｅとをスプール７で選択的に連通させ
る構成であれば良い。前記各実施例はピストン４ａの両
側の流体室８ａ，８ｅにおける受圧面積を同じ大きさと
してあるが、ピストン４ａの両側の受圧面積を異なら
せ、加圧力の差で動作するものとしても良い。その場
合、前記受圧面積の小さい方の流体室にはピストン動作
時に常に作動流体の流体圧が作用するように低圧側流路
を構成しても良い。

【００３０】図１０は、この発明の流体圧シリンダを用
いたパンチプレスの一例を示す。このパンチプレスはタ
レット式のものであり、Ｃ字状のフレーム５１に上下の
タレット５２，５２が設置され、フレーム５１の上部に
設置した流体圧シリンダＡにより、パンチ加工位置Ｐで
上下タレット２のパンチ工具５３およびダイ工具５４に
よるパンチ加工が行われる。油圧シリンダＡは、前記各
実施例のいずれのものであっても良い。油圧シリンダＡ
のロッド４はラム５７に連結され、ラム５７を介してパ
ンチ工具５３を昇降せる。ラム５７はフレーム５１に設
けたガイド手段（図示せず）で昇降自在に支持してあ
る。板状のワーク６０は、テーブル５５上でワーク送り
機構５６により前後左右に送られる。油圧ユニット２０
は、低圧側油圧源Ｐ_L を大容量のものとし、高圧側油圧
源Ｐ_H を小容量のものとする。

【００３１】このように、この発明の流体圧シリンダＡ
をパンチプレスに用いた場合、図１１にラム速度曲線ｖ
を示すように、パンチ工具５３が上昇待機位置からワー
ク表面に当るまでは、低圧側油圧源Ｐ_L による大容量の
油圧供給で高速でラム５７が下降し、実際にパンチ工具
５３がワークＷに接して打ち抜く間は、打抜抵抗のため
に高圧側油圧源Ｐ_H に流路が切り替わって、その小容量
で高圧の作動油により低速で打ち抜きが行われる。パン
チプレスでは、ワークＷを打ち抜くときのラム速度によ
って騒音の発生が大きく影響される。そのため、ストロ
ーク途中において、実際の打抜区間は低速で、その他の
区間は高速で動作させることにより、騒音の低下とヒッ
トレートの向上とが望まれる。このような速度制御が、
この流体圧シリンダＡを用いることによって簡単に行え
る。また、打ち抜き時には大きな加圧力が必要であり、
その他の高速移動区間では大容量の油圧供給が望まれる
が、前記のように低圧側油圧源Ｐ_L と高圧側油圧源Ｐ_H
とが切り換えられるため、省エネルギで運転が行える。
しかも、ワーク６０の板厚ｔにかかわらずに、前記の油
圧供給の切換が自然に行われる。また、この流体圧シリ
ンダＡを用いることより、サーボモータ２の制御でラム
位置やその速度制御が行え、これによっても制御系が簡
単になる。流体圧シリンダＡとして、前記の時定数変更
手段である切欠状凹部７ｇや絞り流路１６，１７を有す
るものを用いた場合は、パンチ工具５３がワーク６０に
接した後に高圧の油圧供給による打抜動作が開始される
までのタイミングを適宜調整することができる。

【００３２】

【発明の効果】この発明の流体圧シリンダは、内蔵のス
プールの動作に追従してピストン付きのロッドを進退さ
せる流体圧シリンダにおいて、通常動作時は低圧の流体
圧で動作させ、高負荷等によってスプールのロッドに対
する位置偏差が所定以上になると、前記スプールで高圧
側流路を開いて低圧側流路に連通させるようにしたの
で、低負荷時には低圧の流体供給で済み、消費エネルギ
が節減される。しかも、低圧と高圧の切換にセンサ類や
電気的制御手段を必要とせず、制御系統が簡易な構成で
済む。請求項２の発明の場合は、高圧側流路に時定数の
変更手段を設けたので、低圧から高圧への切換タイミン
グを調整することができる。請求項３の発明の場合は、
高圧側流路の低圧側流路に連通させる流路部分を流体圧
シリンダの内部に設けたので、ケーシングの外部に開口
するポート数が少なくなり、外部に設ける配管系を簡素
にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる流体圧シリンダを
示す断面図である。

【図２】同流体圧シリンダの図１と異なる動作状態の断
面図である。

【図３】同流体圧シリンダに接続する油圧ユニットの回
路図である。

【図４】この発明の他の実施例にかかる流体圧シリンダ
の部分断面図である。

【図５】この発明のさらに他の実施例の流体圧シリンダ
の断面図である。

【図６】同流体圧シリンダの図５と異なる動作状態の断
面図である。

【図７】（Ａ）は同流体圧シリンダの部分拡大断面図、
（Ｂ）は同部分の周辺の斜視図である。

【図８】この発明のさらに他の実施例にかかる流体圧シ
リンダの部分断面図である。

【図９】この発明のさらに他の実施例にかかる流体圧シ
リンダの断面図である。

【図１０】この発明の流体圧シリンダを用いたパンチプ
レスの一例の破断側面図である。

【図１１】同パンチプレスのラム速度曲線の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…ケーシング、１ａ…低圧側の流入口、１ｂ…吐出
口、１ｈ…高圧側の流入口、１ｋ…連通口、２…モー
タ、３…送りねじ、４…ロッド、４ａ…ピストン、６…
ナット、７…スプール、７ｇ…切欠状凹部（時定数変更
手段）、８ｄ…第１の流体室、８ｅ…第２の流体室、９
…スリーブ、９ｈ…流路（流路部分）、１２…低圧側流
路（流体室側の流路）、１３…高圧側流路、１４…外部
流路、１６，１７…絞り流路（時定数変更手段）、１９
…障害物、２０…油圧ユニット、６１…スプール角度調
整手段、Ａ…流体圧シリンダ、Ｐ_L …低圧側油圧源、Ｐ
_H …高圧側油圧源、Ｖ_L …方向制御弁、Ｖ_H …開閉弁、
Ｗ…距離（所定の位置偏差）、ｗ…流路間隔

フロントページの続き (72)発明者 出戸 英幸 大阪府高槻市城北町１丁目14番17号 株式 会社エスジー大阪分室内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に設けたピストン付きのロ
   ッドを中空として内部にスプールを移動自在に設け、ス
   プールに追従してピストンが移動するように、ケーシン
   グの作動流体の流入口および吐出口とピストンの両側の
   流体室とを前記スプールで選択的に連通させる流路を設
   けた流体圧シリンダにおいて、前記ケーシングに高圧流
   体の流入口を設け、前記スプールのピストンとの位置偏
   差が所定値以上になると前記スプールで開かれて前記高
   圧側の流入口を前記流路に連通させる高圧側流路を設け
   た流体圧シリンダ。
2. 【請求項２】 前記高圧側流路に、前記スプールとピス
   トンの位置偏差の発生から前記流体室の流体圧が高圧流
   体の流体圧に切り換わるまでの過程の時定数を変更させ
   る時定数変更手段を設けた請求項１記載の流体圧シリン
   ダ。
3. 【請求項３】 前記高圧側流路における前記スプールに
   よる開閉部分から前記流体室側の流路に連通する流路部
   分が、流体圧シリンダの内部に設けられたものである請
   求項１記載の流体圧シリンダ。