JPS62201797A - 流体制御装置 - Google Patents

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〕 この発明は変動荷重量に応じたシリンダー出力を得、コ
ントローラに小さな外力を与えるだけで荷重体トの移動
を容易に行うことの出来る装置に関する。

〔従来の技術〕

従来変動する荷重ｌ°を受けるシリンダーに、その変動
荷重量に応じた出力を自動的に発生させる為には、１気
的に処理する方法と流体自体の出力を利用したものとに
大別されるが、流体制御装置としては、特許１０５６０
７５号に示される様に、比較的複雑な回路構成と運転手
順とを必要とした為にその装置の製作には比較的多くの
費用を必要とし、かつ操作には相応の注意と熟練を必要
とし亦消費エネルギー量も比較的多かった。

〔発明が解決しようとした問題点〕

この発明は変動荷重を受けるシリンダー出力を常時その
変動荷重ｔＫ対応してコントロールすることによって、
裏作上の複雑さ、費用の多大さ、操作上のスイッチ動作
、調圧作業等のわずられしさ、等を改善し、より安価に
製作出来、安全で、操作が容易で、消費エネルギーのよ
り少い荷重移動装置及び加圧装置等を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明を荷重積替装置として実施した例にもとづいて
説明丁ねば次の通りである。

第１図に示すものは公知のシリンダー装置におけるピス
トン１１に連係した場合の一例を示す４のである。ピス
トン１１の先端には出力伝達体２またる剛性体又はフレ
キシブルな物体を介してケース８が接続されており、内
部にはボックス４が荷重方向に対して自由に移動可能な
方法で取付けられている。ボックス４は流体人口１２を
有し、弁５、流体通路２、流体出入口１３と、気密シー
ルされた伸縮性のある隔壁６を持っており、吊具１４を
介して荷重体ｌに接合している。隔壁６は受け１５を介
してケース８に固定されている。このとき弁５と流体通
路３との位置関係により弁先端部が上又は水平に向いて
いる場合は、弁５の移動をスムーズに行うためバネ１６
が設けられており、他にバネ３２、バネ受９及び押し荷
重調整用押しネジ１０が設けられている。亦受け７には
流体通路５が設けられ、大気中にケースに設けられた穴
２６によって大気圧開放されている。

〔作用〕

従って荷重体が地上１７に接しているとき、丁られち荷
重量Ｏのときはボックス４にかかる荷重はボックス４及
び吊具１４のみであり、その荷重量に応じた量の荷重方
向力を持っている。

しかし弁５は受け７を介してケース８に受けられている
為、荷重方向への移動は規制されている。その為通路２
は開となり、流体人口１２を経て、第１室１８に待機し
ている圧力流体は第２室１９に流入し、パイプ２０を経
て、シリンター−２１のピストン側又はヘッド側の指定
されたボートに流入すると同時に、隔壁６、受け７を介
してケース８に作用する。これはピストン１１の生ずる
推力と隔壁６を介してブロック４の生ずる反荷重方向の
推力とが比例関係にあることを示す。比例状態に入ると
ブロック４は浮き上り、流体通路２は閉となる。このと
きシリンダー２１にはその圧力に比例し次推力をもって
反荷重方向に作用する。もしここでピストン１１と隔壁
６との受圧面積が同一であれば、滑車の原理に於ける又
はテコの原理に於ける１：ｌの力関係を伝達する装置に
於ては、出力伝達体２２を介してケース８の反荷重方向
力とボックス４との反荷重方向力とは一致する。これは
比例した出力関係の中の１つの関係であり、滑を 関係は荷重体１の荷重が１００％生じている場合、すな
わち地上からはなれている場合も亦同様になる。次にケ
ース８に反荷重方向の微小は外力を加えた場合の作用は
以下に述べる通りである。ケース８に加えられた微小な
反荷重方向力はピストンに反荷重方向の推力を生じ、そ
の程度に応じて、シリンダー内容積を増大しようとする
能力が生じる。これはシリンダー内圧の低下能力として
同時に隔壁６にも伝達される。

従ってボックス４の荷重方向移動能力が生じる　　２が
、ボックス４には、ボックス４、吊具１４、荷重体ｌの
合計重力が作用しており前述の定荷重関係下における、
シリンダー２１とボックス４との出力比例関係にもどろ
うとする。この微小な力をケース８に与えつづければ荷
重体１の上昇が連続的に得られる。荷重体１の下降を要
する時には逆の動作により逆の経路をたどった出力比例
動作をする。次に荷重体１が接地を始めてから完了する
迄、すなわち、荷重体荷重量が１００％から０％に変化
し、又は地上から浮上る迄、すなわちＯ〜１００％迄の
過程については、上記の荷重体の上昇、下降原理の微分
動作であり、容易に類すい出来ると同時に実験によって
も立証され次。このコントローラはその構造上の特徴に
より、高所から低所へ荷重体の移動をするときは、その
荷役作業を行うことにより、流体エネルギを増大させ、
同一高さの場所間における荷役作業の場合は、継続必要
エネルギーｔはほぼ０で作動する。これには流体人口１
２に接続されたパイプ２３の途中にアキュームレーター
２４と、減圧弁２５を設け、ピストン１１の出力が出力
伝達体２２に係り得る最大荷重と同一となる圧力に減圧
弁２５を調整すればよい。ケース８に設けられた握り２
７を反荷重方向へ操作すれば、前述の通り、荷重は浮上
し、荷重方向へ操作し次場合は第二室１９の圧力が第１
室１８の圧力以上になり、弁５け微小な出力のバネ１６
に抗して上昇し、通路２は開となる。一方通路３は第二
室と通路１５との差圧とによって閉の状態を保つためシ
リンダー２１内の流体は通路２を経てアキュームレータ
ー２４にもどされる。従って流体エネルギーは再使月可
能な状態となる。

〔実施例〕

次にシリンダーをこの制御装置を介して荷重体の下に設
置し、シリンダー２１に作用する荷重を制御する場合を
第２図に基いて説明すると次の通りである。第２図に於
いて、第１図に示す各部分と対応する部分は第１図と同
じ符号及び名称とし次。

荷重体ｌはボックス４の中に組込まれたピストン弁３１
に支持されている。バネ１６は弁５の重力のみを支え得
る程度の強度とした場合、荷重体１はピストン弁３１、
弁５を下方向に押し、弁５の底部はボックス４の底部に
押しつけられる。その押しつけられる荷重量は荷重体ｌ
、ピストン弁３１との和である。ボックス４に付属する
弁５、バネ１６、握り２７等の重ｔはバネ３６で受は無
重力化するものとする。

ここでエアー源より減圧弁２５、パイプ２３、流体人口
１２を経て第１室１８に導入された圧縮空気は弁５がボ
ックス４の底部に押しつけられているので、流体通路２
を経第２室１９へ導入され、ピストン弁３１に作用し浮
上態を生じさせると同時に流体出入口１３バイブ２０を
経て指定されたシリンダーボート３０へ導入され、シリ
ンダー２１の推力の発生となる。第１室１８から第２室
１９への圧縮空気の流入は流体通路２が開いている間中
続行されるが、第２室て弁５も上昇する。これは流体通
路３を間にした第２室１９と、大気開放されている流体
通路１５との差圧により、無重力什されている弁５がピ
ストン弁３１に吸着している為である。従って流体通路
２は閉となり、第１室１８から第２室１９への圧縮空気
の流入は止まる。このとき、ピストン弁３１と、ピスト
ン１１との受圧面積が等しければ、荷重体ｌとピストン
弁３１との荷重量の和はシリンダー２１中のピストン１
１の持つ推力と一致する。すなわちバランス状態になる
。荷重体１の荷重量が変化した場合、このバランス状態
はくづれる。先ず荷重体の荷Ｘｔが減じ次場合は今迄の
ピストン１１の推力及びピストン弁３１の推力は荷重量
以上になるのであるから、ピストン弁３１、及びピスト
ン１１は上昇する。しかし、ピストン弁３１が上昇する
ことによって、流体通路３は開となり圧力流体は大気開
放されつづけ、第２室１９及びシリンダー２１の内圧は
減少しつづけ、これはピストン弁３１が下がる迄、すな
わちピストン弁３１の推力が荷重体を支えされなくなる
迄放出される。支えきれなくなるとピストン弁３１は下
がり、流体通路１５からの流体の流出が止まる。すなわ
ち新しいバランス状態に入ったのである。荷重体ｌの荷
重量が増大した場合は第２室の圧力によって生じている
ピストン弁３１！ の推力が荷重量の増大に抗し呼れず、下がり流体通路２
が開となり、第１室１８から第２室１９への流体補給が
なされ、これは第２室の圧力上昇を生じ、ピストン弁３
１の推力の増加をまねく。この推力が荷重体の増加した
荷重量に抗してピストン弁３１を押し上げると流体通路
２は閉となり、新らたなバランス状態になる。

以上の動作が連続に生じていることは、荷重体１の荷重
量が変動してもシリンダー２１のピストン１１の推力は
追随調圧され、常時バランス状態にあることを意味する
。次に、握り２７に上方向の小さな外力を与え次場合は
この外力はボックス４、出力伝達体２２を経てピストン
１１に伝えらね、シリンダー２１の容積増加を生じ内圧
は低下し、この低下はシリンダーボート３０、パイプ２
０、流体出入口１３を経て伝播し、第２室１９に伝えら
れ、ピストン弁３１の推力低下の同時発生を生じる。こ
のとき前述の作用で述べ文様に、ピストン弁３１は荷重
量に抗しきれず下がり、流体通路２が開となり圧力流体
がバランスする迄補給される。この動作を連続して行う
ことは、すなわちボックス４を介して荷重体１を上昇さ
せることになる。握り２７に下向きの小さな外力を与え
た場合は全く逆の動作が生じる。これらの連続し、複合
した荷重と操作力との関係に於て、荷重体の荷重量にか
かわらず荷１体の高さの位置変更を小さな操作力で冥施
することが出来ることは実験によっても実証された。

すなわち、流体人口１２より流入する圧力流体はピスト
ン１１に作用すると同時−にピストン弁３１に作用する
。荷重体１及びピストン弁３１との合計重量が弁５に直
接作用するが、弁５の重量はバネ３２によって受けられ
ている。

この構造に於ては第１図が、隔壁６を受けているに対し
て、ボックス４を受けて、ピストン弁３１を荷１方向に
自由移動可能な構造となっている。この構造における基
本的な流体の動作は第１図の場合と同様であるが、より
簡素化されているのは、第１図が吊る作業であるに対し
て、。

第２図は持上げる動作である為である。

更に本装置は流体押し力発生装置の制御装置としてもそ
の機能を発揮することを第３図に基いて説明するが、第
２図と同様符号名称については同機能を持つ部分には第
１図と同じ符号名称を用いることにする。

第３図は発明せる制御装置を油、空圧プレス装置等に採
用した例である。シリンダー２１は架台３３に固定され
、荷重体１は架台３３のテーブル上に置かれている。ピ
ストン１１の先端にボックス４が敗付けられ、シリンダ
ー２１との間をバネ２４が介して、ボックス４を無重力
化している。ボックス４の中にはバネ３５を介して無重
力化されたピストン弁３１、及び弁５が設けらね、第１
図、第２図と同様、第１室１８と第２室１９を区分して
いる％徴がある。

ここでピストン１１はシリンダー２１内に設けられたバ
ネ３７により無電力化されている。流体が流体入口より
流入し、第１室１８にあってもボックス４に外力を加え
ない限り弁５は作動しない、ボックス４に下向きの荷重
を加えると第２室１９及びシリンダー２１の内圧は下が
り、バネ３５に押された、ピストン弁３１は上昇し、流
体通路２が開となり圧力流体の流入が開始され新らたな
バランス状態に達する。ボックス４に加わえている小さ
な下向きの外力を保持するならば、すなわちバランス状
態を破る動作をつづけているとピストン１１は下がりつ
づけやがてピストン弁３１の先端が荷重体ＩＫ接する。

接し始めてもこの外力をボックス４に与えつづけると流
体通路２からの圧力流体の流入は続きピストンＩＩＫは
やがて強力な推力を持つに至る。ボックス４から手をは
なすと、すなわちボックス４に下向の外力を与えること
を止めると、バランス状態は保持され荷１体１１は強力
に押しつけられている。この押付は力を解除するには、
ボックス４に上向きの外力を与えて再度バランスを破る
操作によってしか生じないことは第２図、第３図の原蓉
と同様である。油空圧のプレス操作を小さな外力によっ
て行うことの出来る実施例である。

すなわち、ボックス４はピストン１１に固定されかつシ
リンダー２１にバネ３４で連結されている。亦ピストン
弁５はその自重量に相当する荷車のバネ３５により下か
ら受けられている。

今流体通路２より圧力流体が第　室に入って来ていると
き、ボックス４に微小な外力を与えるとボックス４は無
重力状態で上下に移動可能な°″、は第１図に於ける実
施例と同じである。次にピストン升先端が荷重体ｌに接
触し、加圧力が生ずると、これも亦その加圧荷重量に応
じてピストン２１の出力はバランスすることは第１図の
説明の通りである。亦ｗＪ１図に於てボックス４１荷重
方向へ一定の出力で押すバネ３２を介在させる墨により
ケース８、出力伝達体２２及び受け７等の荷重に対する
シリンダー出力を常時確保出来る。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したように、公知の流体シリンダ
ーに連係して取付けることにより、変動する荷重量に自
動的にバランスさせながら荷重体の移動及び加圧力の発
生を小さな操作力と任意のスピードで行うことが出来き
て製作上の費用も少く、特別なスイッチ等もなく、安全
かつ円滑に操作出来その運転コストの低下にも効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は本発明の流体制御装置のそ
れぞれ異なる実施例の説明図である。 １・・・・・・荷重体、４・・・・・・ボックス、５・
・・・・・弁、６・・・・・・隔壁、８・・・・・・ケ
ース、１１・・・・・・ピストン、１２・・・・・・流
体人口、１３・・・・・・流体出入口、２４・・・・・
・アキュームレーター、２９．３０・・・・・・シリン
ダーボート。 茅　？−（Ｚ 」≦　・・　ｌ（繁 晃　３　ビ ”　　ｌｌ＃、Ｊ≠ｊｒ、ｓ７　　　へ１手続補正書（
方式） ％式％ １、事件の表示　　昭和６１年特許願第０４４７５３号
２、発明の名称　　流体制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　　　有限会社　日　立　重機設計４、代理人 居所　（〒１０３）東京都中央区日本橋茅場町二丁目９
番５号日進ビル ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 図面の第１図、第２図及び第３図を別途提出の補正図面
（第１図、第２図及び第３図）の如く訂正する。 箒３０　　　　　補正図面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷重（１）の荷重変動及びケース（８）に加わる外
   力に対して、自動的に流体通路（２）及び（３）が開閉
   し、シリンダー（２１）に対する圧力流体の流出入をコ
   ントロールするボツクス（４）、弁（５）、隔壁（６）
   、受け（７）を持つことを特徴とする流体制御装置。 ２、ボツクス（４）で変動荷重を受ける構造を特徴とす
   る特許請求範囲第１項記載の流体制御装置。 ３、隔壁（６）及び受け（７）の代わりにピストン弁（
   ３１）を設えた構造を特徴とする特許請求範囲第１項記
   載の流体制御装置。 ４、隔壁（６）又はピストン弁（３１）で変動荷重を受
   ける構造を特徴とする特許請求範囲第１項又は第３項記
   載の流体制御装置。 ４、荷重方向に自由性を持つボツクス（４）に定荷重を
   かける為のバネ（３２）等を設けたことを特徴とする特
   許請求範囲第１項の流体制御装置。 ６、ボツクス（４）を直接ピストン（１１）に取付ける
   構造を特徴とする特許請求範囲第１項の流体制御装置。 ７、ボツクス（４）とシリンダー（２１）の間にバネ（
   ３４）を介在させた構造を特徴とする特許請求範囲第１
   項の流体制御装置。