JPS5844886B2 - 定速多段シリンダ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は定速多段シリンダー装置に関するものである。

油等の流体により作動する定速多段シリンダー装置は、
ストロークが長く最短長が小さく、シかもロッド速度が
定速であるので非常に有用であり、多くの分野で広く使
用されている。

昭和３９年特許出願公告第２７１９号公報には、テレス
コープ式等速油圧シリンダーに逆止弁を設けることが記
載されている。

逆止弁は各段のシリンダーのピストンに設けられて、そ
のシリンダー外の空間をそのシリンダー内の空間に外か
ら内の方向にだけ連通させるものである。

最終段油圧シリンダー内に嵌合したラムロッドには閉止
弁を有する排気孔が設けである。

従って、この油圧シリンダーの使用中にいずれかあるい
は全てのシリンダー内の油が漏油し減少したとき、ある
いはシリンダー内に空気が侵入したときには、排気孔の
閉止弁を開いてシリンダーに圧力油を送入すれば、シリ
ンダーに対する油補給作業および空気排出作業を同時に
行なうことができる。

一般に油圧シリンダーに於ては、シリンダー内面とピス
トンとの間の摺動部、およびシリンダーと内側シリンダ
ー外面との間の摺動部での油の漏洩は不可避のものであ
る。

またピストンに設けられた逆止弁に於ても油の漏洩は不
可避である。

このような不可避の漏れのために、上述の如き構成の等
速油圧シリンダーに於ては、油のシリンダー外部への漏
れおよび各段のシリンダー間の漏れのために、各シリン
ダー内の油の合計量が減少したり、いずれかのシリンダ
ー内の油量が減少あるいは増大したりして、シリンダー
が所望の最低あるいは最高位置にまで降下あるいは上昇
できなくなる。

また各段に夫々空気抜き口を設けたシリンダーの場合、
特定の段の空気抜き作業を行なった場合にもその段から
油が外部に漏れてしまうので上述したと同様の不都合が
生ずる。

このような各段のシリンダーに於ける油量の変化が起っ
た場合、各段のシリンダーに移動量あるいは移動範囲の
変化が生じ、いずれか一つあるいは複数の段がその段か
ら見て隣接上段に対して最高位置に達したときにも他の
段のシリンダーがまだその行程の途中にあって最高位置
に達しない状態が起こる。

例えば上述の油漏れのために最終段プランジャーが、そ
のプランジャーと組合わされたシリンダーに対して最高
位置まで到達してしまいそれ以上動けなくなったが、他
の中間シリンダーはなお上昇し得るような場合である。

このような状態ではシリンダー装置全体の高さはまだ最
高に達していないので油圧は第１段シリンダーに供給さ
れ続け、第１段シリンダー内の油圧が通常運転時の油圧
よりも高くなる。

この第１段シリンダーに於ける通常運転時に対して増大
した油圧は、直列型多段シリンダーに於る増圧作用とし
て公知の如く、各ピストンの両側の有効面積の比の積に
比例して大きくなり、最終段プランジャーを押し上げる
油圧が正常運転時の数倍にも達する。

このような異常高圧は、シリンダー強度が充分でない場
合には危険な事故の原因となる。

またこのような異常高圧を考慮してシリンダー装置を設
計することは極めて不利である。

上述の異常高圧は、先に説明した油の漏れだけでなく、
伺等かの外力によりシリンダー装置のプランジャーある
いは中間シリンダーが止められた場合にも発生する。

従って本発明の目的は、簡単で信頼性の高い構成により
上述の如き異常高圧の発生を防いだ定速多段シリンダー
装置を得ることである。

次に添附図面に示す本考案の実施例に沿って本考案を説
明する。

図に於て、定速多段シリンダー装置は、端板１により閉
された閉端と、環状体２を有して開いた開端と、閉端の
近傍に設けられて図示してない油圧ポンプ等の圧力流体
源に接続できる給排口３とを有する略々円形の中空筒形
のシリンダー４を備えている。

シリンダー４内にはその開端から円筒形の中空筒形の中
間シリンダー装置５が挿入されている。

中間シリンダー装置５は、図示の例では第１．第２およ
び第３中間シリンダー６．７および８を備えた３段のシ
リンダー装置であるが、単段のものでも、任意の段数の
多段のものでも良い。

第１中間シリンダー６は、シリンダー４の内周面上で流
体封止関係を維持しつつ滑動できるピストン部材９によ
り閉ざされた閉端と、シリンダー４の環状体２の内周面
に対して流体封止関係を維持しつつ滑動できるように環
状体２から突出し、先端に環状体１０を有する開端とを
備えている。

ピストン部材９の外周面は第１中間シリンダー６の外周
面よりも径方向外側にあり、シリンダー４の開端の環状
体２の内周面はシリンダー４の内周面よりも内側にある
。

従ってシリンダー４の閉端と第１中間シリンダー４の閉
端との間には、端板１、ピストン部材９およびシリンダ
ー４の円周壁により囲まれた空間１１が形成され、各シ
リンダーの円筒壁間には、環状空間１２が形成されてい
る。

第２中間シリンダー７は、第１中間シリンダー６と同様
の構造であって、ピストン部材１３、環状体１４を備え
、第１中間シリンダー６の閉端と第２中間シリンダー７
の閉端との間に空間１５を、また円筒壁間に環状空間１
６を有している。

第３中間シリンダー８は、第１および第２中間シリンダ
ー６および７と同様の構造で、ピストン部材１７および
環状体１８を備え、第２中間シリンダー７との間に空間
１９および環状空間２０を形成している。

第３中間シリンダー８内には、その開端である環状体１
８の開口に対して流体封止関係を維持しつつ滑動できる
ようにラムロッド２１が挿入されている。

このロッド２１は第３中間シリンダー８とロッド２１と
の間に空間２２を形成している。

第１中間シリンダー６の閉端近傍即ち図示の例ではピス
トン部材９に近い円筒壁には、流体連通孔２３が設けら
れている。

この流体連通孔２３は第１中間シリンダー６の閉端と第
２中間シリンダー７の閉端との間の空間１５を、第１中
間シリンダー６の外周の環状空間１２に連通させている
。

第１中間シリンダー６のピストン部材９には、空間１５
を空間１１に連通させるための連通孔２４が設けられ、
連通孔２４内にはばねで閉位置に偏倚された逆止弁２５
とこの逆止弁２５に固着されて逆止弁２５を図示の最低
位置で強制的に開くためのロッド即ち開弁装置２６とが
設けである。

第２中間シリンダー７および第３中間シリンダー８にも
同様の流体連通孔２７．２８が設けられ、また連通孔２
９，３０、逆止弁３１，３２および開弁装置３３，３４
が設けられている。

連通孔、逆止弁および開弁装置で構成された逆止弁装置
は図には全て開位置で示されている。

本発明の定速多段シリンダー装置は、各中間シリンダー
６．７および８の閉端即ちピストン部材９．１３および
１１に、圧力調整弁装置３５゜３６および３７を夫々備
えている。

これら圧力調整弁装置３５．３６および３７は、中間シ
リンダー装置５の閉端の内側流体圧力が外側流体圧力よ
りも所定値以上大きくなったときに開いて、閉端の内側
から外側へ流体圧力を逃がすものである。

圧力調整弁装置３５，３６および３７は全て同じ構造の
もので良い。

従ってここでは第１中間シリンダー６に設けられた圧力
調整弁装置３５についてだけ説明する。

圧力調整弁装置３５はピストン部材９を貫通して延びて
第１中間シリンダー６の内側と外側とを連通させる連通
孔３８と、この連通孔３８内に設けられた弁座３９と、
弁座３９に対して開位置および閉位置に可動の球状弁４
０と、弁４０を閉位置に偏倚する圧縮はね４１とを備え
ている。

この圧縮ばね４１の偏倚力を適当に選択して、先に述べ
た異常高圧がシリンダー内に発生したとき圧力調整弁装
置３５，３６および３７が開いて高圧力を低圧側に逃が
すようにしである。

例えば図示の如き４段シリンダーに於て、第１中間シリ
ンダー６のピストン部材９の外側即ち下側の有効面積（
ピストン部材９の全横断面面積）が５７２．６−で内側
即ち上側有効面積（ピストン部材９の全横断面面積から
第１中間シリンダー６の管状部材の横断面面積を引いた
もの）が２５８．４ｃｒｆｌ、第２中間シリンダー７の
ピストン部材１３の外側および内側有効面積が夫々２５
４．５−および１１１．４ｃｒｒｉ、第３中間シリンダ
ー８のピストン部材１７の外側および内側有効面積が夫
々１１３．１ｃｒ？１および２６．５ｃｒ？１で、プラ
ンジャー断面積が２８．３ｃｙｒａである場合、１，０
００に９の荷重を支持するために必要なシリンダー４内
の空間１１内の油圧は７ｋｇ／−であり、その時各段の
油圧は、空間１５で１１．４ｋｇ／ｃｒ？１、空間１９
で１７．１ ｋｇ／ｅｒａ 、空間２２で３ｓ、３ｋｇ
／−である。

一方、同じ条件でプランジャー２１だけが第３中間プラ
ンジャー８に対して最高位置になった場合には、第３中
間プランジャー８内の空間２２の圧力は、公知の如く、
各段のピストン部材両側の有効面積の比を掛は合わせた
ものであるが、この場合のピストン内側（上側）の有効
面積は各中間シリンダーの管状部材に対して径方向外側
のピストン部材の横断面面積だけとなるため、第１段即
ちシリンダー装置４内の空間１１内の油圧が７ｋｇ／ｃ
ｒ？ｉであるとすれば７ｋｇ／ｃｒｄ、５７２．６も↓
■呻、１１３．１ｃｎ’１２５８．４ａａ １１１．
４ｃｒｆｌ ２６．５ｃｒｆｌ＝ ７ｋｇ／ｃｒｄ
Ｘ ２．２１ Ｘ ２．２８ Ｘ ４．２３＝ ７ｋｇ
メ鰭Ｘ ２１．６＝１５１．２ｋｇ／ｃｒＡ となる。

この値は正常運転時の空間２２内の油圧３５、３ ｋｇ
／ｃＴ？１に対して約４．２８倍の大きさである。

上の空間１１内の７ｋｇ／−の圧力は１，０００ｋｇの
荷重を単に降下せぬように支持するだけの圧力であり、
実際には荷を上昇させるに要する力、効率等を考慮して
ｓ、 ｏ ｋｇ／−乃至１０．０ ｋｇ／ｃｒ？１の油
圧を用いる。

例えば１０．０ｋｇ／−の油を空間１１に供給すると、
正常運転時の空間２２の圧力は５０．４ｋｇ／−である
が、プランジャー２１だけが停止した場合には空間２２
内の圧力は約２１６に！ｇ／ｃｒ？１にもなる。

このとき、空間１５内の圧力は２２．１にグ／−１空間
１９内の圧力は５０．４ ｋｇ／ｅｒａである。

従って各中間シリンダー６．７および８のピストン部材
９，１３および１７の上下（内外）の圧力差は、夫々的
１２ｋｇ／ｃｒ？ｉ、２８ ｋｙ／−および１６６ ｋ
ｙ／ｅｒａとなる。

正常運転時のピストン部材９，１３および１７の上下の
圧力差は、夫々的６．３ｋｇ／ｃＡ、８．２ ｋｇ／ｃ
ｒＡおよび２６．Ｏｋｐ／−である。

従って、上述の異常圧力発生時に異常圧を逃がして圧力
を設計許容範囲内に維持するためには、圧力調整弁装置
３５，３６および３７を夫々的６、３ ｋｇ／ｃｒ＆、
８．２ ｋｙ／−および２６．０ ｋｇ／ｅｒａの圧力
差で開くように設定すれば良いが、夫々１０ｋｙ／ｅｒ
ａ、１０に９／ｃｒ？ｉおよび３０ｋｇ／ｃｒ？ｉとす
るのが望ましい。

上述の異常高圧は、プランジャー２１あるいはいずれか
の中間シリンダー６．７および８が伺等かの原因で停止
したときに発生するものであり、最高位置に達したとき
だけでなく伺等かの外力によって停止させられたときに
も発生する。

本発明によれば、上述の如き異常高圧は圧力調整弁装置
３５．３６および３７を通って逃がされ、各中間シリン
ダー６．７および８内の油圧は所定の設計値内に保たれ
るので、シリンダー装置が破損することが無い。

図示の実施例に於ては、圧力調整弁装置３５゜３６およ
び３７を夫々方向の反対のポペット式の逆止弁装置２５
．３１および３２と組合わせて用いているが、これら圧
力調整弁装置を圧力調整弁装置３５乃至３１と同様の構
成で逆向きの逆止弁としても良く、また第２の逆止弁装
置を全く無くしても良い。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の異常高圧逃し圧力調整弁装置を備えた定速
多段シリンダー装置の断面図である。 ３・・・・・・給排口、４・・・・・・シリンダー、５
・・・・・・中間シリンダー装置、６・・・・・・第１
中間シリンダー、７・・・・・・第２中間シリンダー、
８・・・・・・第３中間シリンダー、９・・・・・・ピ
ストン部材、２１・・・・・・ロッド、３５．３６，３
７・・・・・・逆止弁装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 閉端、開端および上記閉端近傍に設けられて圧力流
   体源に接続され得る給排口を有する中空筒形のシリンダ
   ーと、 上記シリンダー内に挿入され、上記シリンダー内で流体
   封止関係を維持しつつ滑動し得るピストン部材により閉
   ざされた閉端、上記シリンダーの上記開端から流体封止
   関係を維持しつつ滑動可能に突出した開端、および上記
   閉端近傍に設けられて内外の空間を連通させる流体連通
   孔を有する中空筒形の中間シリンダー装置と、 一端が上記中間シリンダー装置内に挿入され、他端が上
   記中間シリンダー装置の上記開端に対して流体封止関係
   を維持しつつ滑動可能に突出したロンドとを備えた定速
   多段シリンダー装置に於て、上記中間シリンダー装置の
   上記閉端に設けられ、この閉端の内側流体圧力が外側流
   体圧力よりも所定値以上大きくなったとき開いてその閉
   端の内側からその閉端の外側に流体圧力を逃がす圧力調
   整弁装置を備えたことを特徴とする定速多段シリンダー
   装置。 ２ 上記中間シリンダー装置が、単一の中間シリンダー
   である特許請求の範囲第１項記載の定速多段シリンダー
   装置。 ３ 上記中間シリンダー装置が、入子式に組合わされた
   少なくとも２段の中間シリンダーを備え、各々の中間シ
   リンダーは開端と、ピストン部材により閉じた閉端と、
   この閉端近傍に設けられた流体連通孔とを備え、上記中
   間シリンダー装置の上記閉端は第１段中間シリンダーの
   上記閉端であり、上記中間シリンダー装置の上記開端は
   最終段中間シリンダーの上記開端であり、上記第１段中
   間シリンダーの上記開端は、上記シリンダーの開端から
   突出し、次段の中間シリンターを流体封止関係を維持し
   つつ滑動可能に受入れ、上記次段の中間シリンダーの上
   記ピストン部材は、前段の中間シリンダー内で流体封止
   関係を維持しつつ滑動し得るようにしてなる特許請求の
   範囲第１項あるいは第２項記載の定速多段シリンダー装
   置。 ４ 上記ロンドがラムロッドである特許請求の範囲第１
   項乃至第３項のいずれか記載の定速多段シリンダー装置
   。 ５ 上記ロンドが、上記ロンドの上記一端に上記中間シ
   リンダー装置内で流体封止関係を維持しつつ滑動可能な
   ピストン部材を備え、上記中間シリンダー装置が、上記
   中間シリンダー装置の上記開端近傍に給排口を備えた特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか記載の定速多
   段シリンダー装置。 ６ 上記中間シリンダー装置が、上記閉端に設けられ、
   上記閉端の外側流体圧力が内側流体圧力よりも所定値以
   上大きくなったとき開いてその閉端の外側から内側に流
   体を供給できるようにする逆止弁装置を備えた特許請求
   の範囲第１項乃至第５項のいずれか記載の定速多段シリ
   ンダー装置。 ７ 上記逆止弁装置が、上記中間シリンダー装置が上記
   シリンダーに対して所定位置まで近づいたとき上記逆止
   弁装置を強制的に開く開弁装置を備えた特許請求の範囲
   第６項記載の定速多段シリンダー装置。