JPS6343603B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリンダピストンの運動エネルギー
を利用して被打撃物を打撃する作業機、例えば油
圧ブレーカ、杭打機、打抜きプレスの流体圧シリ
ンダの制御装置に関する。

シリンダピストンの仕事のエネルギーは、ピス
トン作動行程とピストンの受圧面積とピストンに
作用する流体圧の積で与えられる。ところで、ピ
ストンの作動行程と受圧面積はシリンダの大きさ
により定まるが、流体圧はピストン負荷によつて
発生するので、例えば油圧ブレーカのようにピス
トンが不死点近くで負荷を受ける場合には、その
時点で流体圧が発生するに過ぎず、この状態での
行程量はわずかであるから、その入力運動エネル
ギーは非常に小さい。従つて、それから発生する
出力運動エネルギーも小さなものとなる。

例えば特開昭48−36574号公報記載の流体圧作
動モータは、モータ本体部にチゼルを打撃するピ
ストンを収納したピストンシリンダとその後方に
スプールを収納したスプールシリンダを備え、ピ
ストンシリンダにはピストンのランドを挟んでチ
ゼル側に交番圧力ピストンチヤンバを、反対側に
定圧ピストンチヤンバを配設し、この定圧ピスト
ンチヤンバとスプールシリンダの定圧スプールチ
ヤンバには常時流体圧が導かれている。ピストン
は交番圧力ピストンチヤンバに定圧スプールチヤ
ンバから流体圧が導かれると後退し、交番圧力ピ
ストンチヤンバがスプールを介して流体排出口に
連通すると前進する。このピストンの前進限及び
後退限はピストンの作動に伴つて作動するスプー
ルが所定位置に到達すると流路が切換わることに
よつて与えられる。従つて、このモータではピス
トンの行程量を調整することができない。このた
め、ピストンの行程端が寸法的に規定される結
果、ピストンの行程端位置に対してストツパや被
加工物の位置を設定しなければならないため、そ
の位置設定に時間と人手を要し、且つ作業能率が
低下する。また、ピストンが往復運動を開始する
最低作動圧力を規定するものがないから、ピスト
ンが被打撃物に当つた時点で負荷圧が発生するに
過ぎない。このため、前述の如く、油圧ブレーカ
のようにピストンが下死点近くで負荷を受ける場
合には、負荷をうけた状態での行程量がわずかな
ために出力運動エネルギーは小さく、従つて打撃
能力が低い。

これに対し打撃行程の最初からピストンに大き
な負荷圧を作用せしめた油圧ブレーカ（特開昭50
−52677号）が提案されている。このものは第４
図に示す如く、シリンダ本体５１に嵌挿したピス
トン５２の一側にばね５３を介装し、他側に切換
弁５４によつて油圧源５５からの作動流体を供給
してばね５３を圧縮しピストン後退限において作
動流体をタンク５６へ逃すことにより、ピストン
５２はばね５３に押されてチゼル５７を叩くもの
である。しかし乍ら、大きな打撃力を得るために
は強くて大きなばねが必要となるため、組立や打
撃力の調整が困難となり、しかも大きなばねを収
容する室が必要となるからシリンダ全体が大型と
なる欠点がある。

そこで本発明では、純液圧的手段により被加工
物側の行程端（下限）位置を無段階に変え得るよ
うにして、ストツパや被加工物の位置がピストン
の下限位置に関係なく設定できるようにすると共
に、ピストンの上限位置を可変とすることに加え
てピストンの打撃行程当初からピストンの負荷圧
力を高めることによつて作業条件に適した高能率
の仕事を実現できるシリンダ制御装置の提供を目
的とする。

上記の目的を達成するための本発明の構成を実
施例に対応する第１図〜第３図を用いて説明す
る。

第１発明においては、３位置パイロツト切換弁
によりダブルロツド式複動シリンダを油圧源とタ
ンクに選択的に接続するようにしたシリンダ制御
装置において、中立位置において少くともポンプ
ポートとタンクポートを閉塞した３位置パイロツ
ト切換弁８，４０の一端の第１パイロツト室１９
をアキユムレータ３５を備えた油圧源側管路４に
連通し、他端の二つのパイロツト室２０，２１の
うち、第２パイロツト室２０は受圧面積を第１パ
イロツト室１９と等しくとり且つ絞り２４を介装
した通路２５によりタンク９につながる戻り管路
１０に接続すると共に、ダブルロツド式複動シリ
ンダ１，４１のピストンロツド１３の所定位置に
おいて油圧源側管路４と絞り２４の上流とを連通
する弁機構を設け、第３パイロツト室２１は受圧
面積を第１パイロツト室１９よりも小さくすると
共に油圧源側管路４につながる分岐路に配設した
シーケンス弁３１の出口ポートに接続し、この接
続箇所とタンク９とを結ぶ戻り通路３３に絞り３
４を介装している。

第２の発明においては、第１発明に加えて、ピ
ストンロツド１３の所定位置において油圧源側管
路４と通路２５の絞り２４の上流とを連通する弁
機構をピストンロツド１３作動方向に複数個並設
してピストン３６寄りの弁機構と絞り２４の上流
とをオンオフ弁２７を介して接続する。

いま、油圧源側管路４と通路２５の連通が断た
れていて３位置クローズドセンタ切換弁８，４０
が位置Ａにある状態では、ピストン３６は図にお
いて右行し（戻り行程）、ピストンロツド１３が
所定位置に達すると弁機構１４，１７，１８，３
８，３９により通路２５の絞り２４上流と油圧源
側管路４とが連通してパイロツト室２０にポンプ
液圧が作用するので、受圧面積の等しいパイロツ
ト室１９と２０のスプール押付力は等しい。この
場合シーケンス弁３１が弁閉ではパイロツト室２
１は略タンク圧となるから、３位置クローズドセ
ンタ切換弁８は両端のばね２２，２２により中立
ブロツク位置Ｂへ切換わる。このため、ピストン
３６の右行停止により（右行程端、上限）、ポン
プ液圧は上昇する。この圧力がシーケンス弁３１
の設定圧力を越えると、シーケンス弁３１が開き
絞り３４上流の液圧がパイロツト室２１に作用す
るため、３位置切換弁８，４０は位置Ｂから位置
Ｃへ切換わりピストン３６は方向変換して左行す
ることとなる（打撃行程）。この場合、ピストン
３６は打撃行程の最初からシーケンス弁３１の設
定圧と略等しい高圧をうけるため、大きな運動エ
ネルギーが生じる。

打撃工程においては、ピストン３６の左行で油
圧源側管路４と通路２５との連通が断たれるの
で、第２パイロツト室２０の液圧が低下すること
によりパイロツト室１９側のスプール押付力が第
２パイロツト室２０側のスプール押付力に打勝
ち、３位置クローズドセンタ切換弁８，４０は位
置Ｃから位置Ａへ切換わり、ピストン３６は反転
して右行して以下前述の動作を反復する。

なお、弁機構を複数個設ける第２発明ではピス
トン３６が右行する際、予めオンオフ弁２７をオ
ンにしておくと、オンオフ弁２７に接続する弁機
構の開により、またオンオフ弁２７をオフにして
おくとオンオフ弁２７と接続しない側の弁機構の
開により油圧源側管路４と通路２５の絞り２４上
流とが連通し、前述の如くピストン３６は右行を
停止する。従つて、オンオフ弁２７の操作でピス
トン３６の右行程端位置を選択できる。また、絞
り２４，３４の開度を変えることによつて打撃行
程におけるパイロツト室２０，２１の圧力低下速
度が変わるため、ピストンの反転位置を変えるこ
とができる。

以下本発明の実施例を図面について説明する。
第１図において、１は差動シリンダで、一方の液
室２は管路３，４により油圧源５に、他方の液室
６は管路７、中立ブロツク位置を有する３ポート
３位置クローズドセンタ切換弁８を介して油圧源
５に連通する管路４とタンク９に連通する戻り管
路１０に選択的に接続すると共に、被打撃物１１
側に位置するピストンロツド１２よりも小径とし
た他方のピストンロツド１３の先端部に環状溝１
４を形成する。この環状溝１４はケーシング１５
のピストンロツド１３嵌挿孔に形成されたピツチ
が環状溝１４の幅に等しい油室１６，１７，１８
の相隣る二つの油室を連通するためのものであ
る。

前記３ポート３位置クローズドセンタ切換弁８
（以下３位置切換弁という）は、スプールの一端
に第１パイロツト室１９を備え、他端に第１パイ
ロツト室１９と受圧面積の等しい第２パイロツト
室２０および第１パイロツト室１９の受圧面積よ
り小さい受圧面積をもつ第３パイロツト室２１を
備えると共に、スプール両端には、スプール両端
の押付力が等しいとき、スプールを中立ブロツク
位置Ｂで保持するためのばね２２を設けている。
しかして、第１パイロツト室１９は通路２３，３
０により管路３に連通し、第２パイロツト室２０
は絞り２４を介装せる通路２５により戻り管路１
０に接続すると共に、通路２５の絞り２４上流に
は、通路２６により右端の油室１８を、また、外
部指令信号であるパイロツト圧力をうけるとばね
４４に抗して閉位置から開位置に切換わるオンオ
フ弁２７を介装せる通路２８により左端の油室１
６を接続し、この油室１６と１８は、それぞれ環
状溝１４を介して連通する油室１７、通路２９を
経て管路３に接続する。即ち、油室１６，１７と
環状溝１４とで一つの弁機構を構成し、油室１
７，１８と環状溝１４とでいま一つの弁機構を構
成している。一方、第３パイロツト室２１は、管
路３に分岐管路３０を介して連通するシーケンス
弁３１の出口ポートに通路３２で接続し、この接
続箇所とタンク９とを結ぶ戻り通路３３に絞り３
４を介装する。

なお図中、３５は管路４に配設されたアキユム
レータである。

本実施例は前記するような構成であるから、３
位置切換弁８が第１パイロツト室１９に作用する
ポンプ液圧により位置Ａに切換えられている図示
状態においては、シリンダ１の液室６は管路７、
３位置切換弁８、戻り管路１０を介してタンク９
に連通し、他方の液室２には常時ポンプ液圧が作
用しているので、ピストン３６は図において右行
している。ピストン右行中は通路２９と２５の連
通が断たれていて第２パイロツト室２０にポンプ
液圧は作用せず、また、ポンプ液圧がシーケンス
弁３１の設定圧以下では、シーケンス弁３４は閉
じているため第３パイロツト室２１は略タンク圧
となつている。ピストンロツド１３の環状溝１４
が油室１６と１７を連通すると、管路３の液圧が
オンオフ弁２７の入口ポートに導かれるが、オン
オフ弁２７がオフ位置ａにあると、ポンプ液圧は
第２パイロツト室２０に作用しないため３位置切
換弁８は依然位置Ａをとり、ピストン３６は引続
き右行する。ついで環状溝１４が油室１７と１８
を連通すると、通路２９と２５が連通し第２パイ
ロツト室２０にポンプ液圧が作用する。このため
第１パイロツト室１９のスプール押付力とパイロ
ツト室２０，２１の合計スプール押付力が等しく
なり、３位置切換弁８は両端のばね２２，２２に
より中立位置Ｂに切換わり、管路７，４および戻
り管路１０をそれぞれ閉塞するため、ピストン３
６の右行は停止し、アキユムレータ３５にポンプ
圧液が蓄えられると共にポンプ液圧が次第に上昇
する。ポンプ液圧がシーケース弁３１の設定圧を
越えると、シーケンス弁３１が開きポンプ圧液の
一部が絞り３４を通つてタンク３３へ戻ると共
に、絞り３４上流に発生しい液圧力が第３パイロ
ツト室２１に作用する結果、３位置切換弁８は位
置Ｂから位置Ｃへ切換わる。これによりピストン
３６はその両面にポンプ液圧をうけ、両面の受圧
面積差に基く差圧力により図において左行する。
この打撃工程では、ピストン３６に左行の当初か
ら油圧源５とアキユムレータ３５よりシーケンス
弁３１の設定圧と略等しい高圧の圧液が作用する
ので、ピストン３６は大きな運動エネルギーを得
て被打撃物１１に激突する。この打撃行程におい
て、ピストン３６の左行で環状溝１４が油室１８
から離れ油室１７と１８との連通を断つから、絞
り２４を介してタンク９に連通する第２パイロツ
ト室２０の液圧が低下する。また、シーケンス弁
３１が閉じると第３パイロツト室２１の液圧も低
下する。これによりパイロツト室１９側のスプー
ル押付力がパイロツト室２０，２１側のスプール
押付力に打ち勝つとき３位置切換弁８は位置Ａに
切換わるが、この切換わり速度は絞り２４，３４
の開度を調節することにより変えることができ
る。本実施例ではピストンロツド１２で被打撃物
１１を打撃した後に３位置切換弁８が位置Ｃから
位置Ａに切換わるように、予め絞り２４，３４の
開度を定めている。従つて、ピストン３６は被打
撃物１１を打撃した後反転して図において右行し
（戻り行程）、以下前述の動作を反復する。

なお、シーケンス弁３１がピストン右行中も開
いているときは、ポンプ液圧が第３パイロツト室
２１に作用しているので（第３パイロツト室２１
の受圧面積は第１パイロツト室１９に比べて小さ
い）、通路２５と２９が連通するピストン右行程
端においてパイロツト室２０，２１側の合計スプ
ール押付力がパイロツト室１９側スプール押付力
より大となるから、３位置切換弁８は位置Ａから
一挙に位置Ｃに切換わる。即ち、ピストン３６は
右行程端（上限）に達すると直ちに反転して左行
する。また、外部指令信号であるパイロツト圧力
によりオンオフ弁２７を位置ｂに切換えておく
と、油室１６と１７を環状溝１４で連通したとこ
ろで第２パイロツト室２０にポンプ液圧が作用
し、３位置切換弁８は位置Ａから位置Ｂまたは位
置Ｃに切換わる。従つて、オンオフ弁２７の操作
によりピストン上限を２通りに選択できピストン
を往復行程量と往復回数を変えることができる。

なおまた、本実施例においては、管路４にアキ
ユムレータ３５を配設しているが、シリンダ１は
供給油量が少くてすむダブルロツド式複動シリン
ダであるので、特にアキユムレータを設けなくて
も相当大きな運動エネルギーを得ることができ
る。

第２図および第３図に示すものは、それぞれ第
１図に示すものの変更実施例である。第２図に示
すものは、第１図のピストンロツド１３の環状溝
１４と油室１６，１７，１８からなる二つの弁機
構の代わりに、検出棒３７でロツド１３端を検出
して弁開となる二つの２ポート２位置切換弁３
８，３９をピストンロツド１３の長手方向に沿い
配設して入口ポートを通路２９を介して管路３に
接続しており、２ポート位置切換弁３９の出口ポ
ートは第１図で説明したオンオフ弁２７を介装し
た通路２８により、また２ポート２位置切換弁３
８の出口ポートは通路２６によりそれぞれ通路２
５の絞り２４上流に接続している。第３図に示す
ものは、第１図の３ポート位置クローズセンタ切
換弁８を４ポート３位置クローズセンタ切換弁４
０で置換し、これに伴いダブルロツド式複動シリ
ンダ４１の液室２は管路４２で液室６は管路７で
４ポート３位置クローズドセンタ切換弁４０（以
下３位置切換弁という）に接続したものである。
これらの実施例は第１図に示すものと同様の作用
効果を有する。なお、第３図に示すものは、シリ
ンダ４１の液室２と６の受圧面積を等しくするこ
とができる。即ち、第１図の３位置切換弁８で
は、液室２は常に管路３，４を介して油圧源５に
接続するので、３位置切換弁８を位置Ｃに切換え
てピストン３６を図において左行させるために
は、液圧６の受圧面積を液室２の受圧面積より大
きくする必要があつたが、第３図に示す３位置切
換弁４０の場合は、液室２，６のいずれも３位置
切換弁４０を介して油圧源５またはタンク９に接
続され、ピストン３６の左右いずれの方向の作動
においても、必ず一方の液圧は油圧源に、他方の
液室はタンクに接続するので、液室２と６の受圧
面積を等しくすることができる。液室２と６の受
圧面積を等しくすれば、３位置切換弁４０の中立
位置の流れの形として両アクチユエータポートの
み接続する所謂AB接続とすることができる。

以上説明した如く本発明によれば、シリンダピ
ストンの他方の行程端（下限）を３位置切換弁の
パイロツト室に通じる絞りで無段階に変え得るよ
うにしているので、ピストンの下限は寸法的に規
制されることがなくなり、被加工物等の位置がピ
ストンの行程端位置に関係なく設定可能となり、
作業上あるいは機械の設計上メリツトが大きい。
また、一方の行程端（上限）ではポンプ液圧がシ
ーケンス弁の設定圧力を越えると始めて３位置切
換弁を切換えてピストンを反転駆動するようにし
ているので、ピストン負液圧力を最初から高めて
おくことができ、このことによりピストンのスト
ローク速度、運動エネルギーを高め、被加工物に
当る時点での打撃能力を格段に高めることができ
る。しかして、３位置切換弁によるシリンダ制御
を純液圧的な構成によつて得ており、このため装
置の組立や打撃調整が比較的容易となり、しかも
３位置切換弁の一部のパイロツト圧にシーケンス
弁の２次圧を利用して弁類の数を減じているか
ら、コンパクトな構成となる。また、ピストンの
一方の行程端（上限）を外部指令で簡単に選択で
きるようにしているので、ピストンの往復動繰返
し回数およびピストンの運動エネルギーを選択で
き、作業条件に最も適した高能率の仕事を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の油圧回路図、第２
図は第１図のピストン位置検出用弁機構と異なる
いま一つの弁機構を用いた他の実施例の油圧回路
図、第３図は第１図の３ポート３位置切換弁を４
ポート３位置切換弁と置換した他の実施例の油圧
回路図、第４図は従来の油圧ブレーカの油圧系統
を含む断面図である。 １……差動シリンダ、５……油圧源、８……３
ポート３位置クローズドセンタ切換弁、１０……
戻り管路、１１……被打撃物、１４……環状溝、
１５……ケーシング、１６，１７，１８……油
室、１９……第１パイロツト室、２０……第２パ
イロツト室、２１……第３パイロツト室、２４，
３４……絞り、２７……オンオフ弁、３１……シ
ーケンス弁、３５……アキユムレータ、３６……
ピストン、３７……検出棒、３８，３９……２ポ
ート２位置切換弁、４０……４ポート３位置クロ
ーズドセンタ切換弁、４１……ダブルロツド式複
動シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３位置パイロツト切換弁によりダブルロツド
   式複動シリンダを油圧源とタンクに選択的に接続
   するようにしたシリンダ制御装置において、中立
   位置において少くともポンプポートとタンクポー
   トを閉塞した３位置パイロツト切換弁８，４０の
   一端の第１パイロツト室１９を油圧源側管路４に
   連通し、他端の二つのパイロツト室２０，２１の
   うち、第２パイロツト室２０は受圧面積を第１パ
   イロツト室１９と等しくとり且つ絞り２４を介装
   した通路２５によりタンクに接続すると共に、ダ
   ブルロツド式複動シリンダ１，４１のピストンロ
   ツド１３の所定位置において油圧源側管路４と通
   路２５の絞り２４の上流とを連通する弁機構を設
   け、第３パイロツト室２１は受圧面積を第１パイ
   ロツト室１９よりも小さくすると共に、油圧源側
   管路４につながる分岐路に配設したシーケンス弁
   ３１の出口ポートに接続し、この接続箇所とタン
   ク９とを結ぶ戻り通路３３に絞り３４を介装した
   ことを特徴とするシリンダ制御装置。 ２ ３位置パイロツト切換弁によりダブルロツド
   式複動シリンダを油圧源とタンクに選択的に接続
   するようにしたシリンダ制御装置において、中立
   位置において少くともポンプポートとタンクポー
   トを閉塞した３位置パイロツト切換弁８，４０の
   一端の第１パイロツト室１９を油圧源側管路４に
   連通し、他端の二つのパイロツト室２０，２１の
   うち、第２パイロツト室２０は受圧面積を第１パ
   イロツト室１９と等しくとり且つ絞り２４を介装
   した通路２５によりタンクに接続すると共に、ダ
   ブルロツド式複動シリンダ１，４１のピストンロ
   ツド１３の所定位置において油圧源側管路４と通
   路２５の絞り２４の上流とを連通する弁機構をピ
   ストンロツド１３作動方向に複数個並設してピス
   トン３６寄りの弁機構と絞り２４の上流とをオン
   オフ弁２７を介して接続し、第３パイロツト室２
   １は受圧面積を第１パイロツト室１９よりも小さ
   くすると共に、油圧源側管路４につながる分岐路
   に配設したシーケンス弁３１の出口ポートに接続
   し、この接続箇所とタンク９とを結ぶ戻り通路３
   ３に絞り３４を介装したことを特徴とするシリン
   ダ制御装置。 ３ 打撃工程の全区間、中立位置において少くと
   もポンプポートとタンクポートを閉塞した３位置
   パイロツト切換弁８，４０の第２パイロツト室２
   ０側の合計スプール押付力が第１パイロツト室１
   ９側の合計スプール押付力に打ち勝つように絞り
   ２４，３４の開度を選定した特許請求の範囲第１
   項記載のシリンダ制御装置。 ４ 油圧源側管路４にアキユムレータ３５を配設
   した特許請求の範囲第１項記載のシリンダ制御装
   置。 ５ 弁機構がピストンロツド１３に形成された環
   状溝１４と、ピストンロツド１３嵌挿孔に形成さ
   れ且つ環状溝１４により連通する二つの油室１
   ７，１８からなり、一方の油室１７を油圧源側管
   路４に、他方の油室１８を通路２５の絞り２４上
   流に連通した特許請求の範囲第１項記載のシリン
   ダ制御装置。 ６ 弁機構がピストンロツド１３との接触によつ
   て油圧源側管路４と通路２５の絞り２４上流とを
   連通する２ポート２位置切換弁３８である特許請
   求の範囲第１項記載のシリンダ制御装置。 ７ 打撃行程の全区間、中立位置において少くと
   もポンプポートとタンクポートを閉塞した３位置
   パイロツト切換弁８，４０の第２パイロツト室２
   ０側の合計スプール押付力が第１パイロツト室１
   ９側の合計スプール押付力に打ち勝つように絞り
   ２４，３４の開度を選定した特許請求の範囲第２
   項記載のシリンダ制御装置。 ８ 油圧源側管路４にアキユムレータ３５を配設
   した特許請求の範囲第２項記載のシリンダ制御装
   置。