JP2000192909A - 油圧シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロッドが傾いたり、偏心したりしても、摺動
抵抗が大きくなることのない油圧シリンダ装置を提供す
ることである。 【解決手段】 給排通路２４、３３に作動油が導かれる
と、その作動油の一部が、連絡通路３０から絞り３２を
介して圧力ポケット３１に導かれるとともに、その絞り
３２の上流側の圧力がピストン部材２６、３４に作用し
て、このピストン部材２６、３４に推力が発生する構成
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高速で往復運動
させるのに適した油圧シリンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３、４に、従来例の油圧シリンダ装置
を示す。図３に示すように、筒状のカバーチューブ１内
にロッド２を同軸上に組み込んでいる。そして、このロ
ッド２に設けたピストン３を、カバーチューブ１内周面
に対して摺動させるようにしている。したがって、カバ
ーチューブ１内には、このピストン３によって区画され
た圧力室４と圧力室５とが形成される。上記ピストン３
の摺動面には、環状溝６を形成している。そして、これ
ら環状溝６内に作動油を溜めることで、ピストン３の摺
動が滑らかになるようにしている。

【０００３】カバーチューブ１の図面右端にはカバー７
を取り付け、このカバー７の内周面にロッド２を貫通さ
せている。そして、このカバー７に形成した給排ポート
８及び給排通路９を介して、圧力室４に作動油を導いた
り、圧力室４の作動油を排出したりするようにしてい
る。さらに、カバー７の内周面には拡径部１０を形成
し、この拡径部１０に筒状ケース１１を固定している。
そして、この筒状ケース１１の内周面に、ロッド２を摺
動自在に貫通させている。

【０００４】このようにした筒状ケース１１の内周面に
は、図４に示すように、その周方向に等間隔に配置した
３つの圧力ポケット１２を形成している。そして、これ
ら圧力ポケット１２を、絞り部材１３を設けた通路１４
を介して、筒状ケース１１の外周面に開口させている。
さらに、カバー７の拡径部１０内周面には、上記通路１
４の開口位置に対応させて環状凹部１５を形成してい
る。したがって、図４に示すように、環状凹部１５に外
部から作動油が導かれると、この作動油が、絞り部材１
３及び通路１４を介して、各圧力ポケット１２に導かれ
ることになる。

【０００５】また、図３に示すように、カバーチューブ
１の図面左端にもカバー１６を取り付け、このカバー１
６の内周面にロッド２を貫通させている。そして、この
カバー１６に形成した給排ポート１７及び給排通路１８
を介して、圧力室５に作動油を導いたり、圧力室５の作
動油を排出したりするようにしている。さらに、カバー
１６の内周面には拡径部１９を形成し、この拡径部１９
に筒状ケース２０を固定している。そして、この筒状ケ
ース２０の内周面に、ロッド２を摺動自在に貫通させて
いる。ただし、この筒状ケース２０には、前述した圧力
ポケット１２や絞り部材１３を設けた通路１４を形成し
ていない。

【０００６】上記油圧シリンダ装置では、圧力室４、５
のうちいずれか一方に作動油を導き、いずれか他方の作
動油を排出することで、ピストン３を摺動させるが、そ
のサイクルを、例えば５Ｈｚ以上の高サイクルとし、高
速で往復運動させている。ここで、ピストン３はカバー
チューブ１内周面に摺動自在となっているものの、実際
問題として、これらピストン３とカバーチューブ１内周
面との間には、わずかではあるがクリアランスが存在す
る。また、ロッド２とカバー７、１６の内周面との間に
も、わずかではあるがクリアランスが存在する。そのた
め、そのクリアランス範囲で、ロッド２が傾いたり、偏
心したりすることがある。

【０００７】上記従来例では、ロッド２が傾いたり、偏
心したりするのを、次のようにして防いでいる。前述し
たように、筒状ケース１１の内周面に３つの圧力ポケッ
ト１２を形成し、これら圧力ポケット１２に、環状凹部
１５から作動油を導いている。ロッド２がカバーチュー
ブ１と同軸上にあれば、ロッド２の外周面と筒状ケース
１１の内周面との間のクリアランス２１は、その周方向
すべてにおいて等しくなっている。したがって、３つの
圧力ポケット１２は、そのクリアランス２１を介して互
いに連通し、すべての圧力ポケット１２が同圧となって
いる。そして、これら圧力ポケット１２の圧力が、ロッ
ド２の外周面に均等に作用して、このロッド２を筒状ケ
ース１１に対して同芯となるよう支持することになる。

【０００８】上記の状態から、例えば、外力等によって
ロッド２が傾いたとする。ロッド２が傾けば、具体的に
は図示しないが、このロッド２の一方側の外周面が筒状
ケース１１の内周面に近づくとともに、他方側の外周面
が筒状ケース１１の内周面から離れることになる。その
ため、ロッド２の外周面が近づく側では、筒状ケース１
１の内周面との間のクリアランス２１が狭くなり、逆
に、ロッド２の外周面が離れる側では、筒状ケース１１
の内周面との間のクリアランス２１が広くなる。

【０００９】したがって、ロッド２の外周面が近づく側
の圧力ポケット１２は、密閉された状態となり、その圧
力ポケット１２の圧力は高くなる。逆に、ロッド２の外
周面が離れる側の圧力ポケット１２は、開放された状態
となり、その圧力ポケット１２の圧力は低くなる。この
ようにしてロッド２の周方向において圧力分布が変化す
るので、ロッド２の外周面が近づく側の圧力ポケット１
２の圧力作用が、ロッド２の傾きに対して抗力を発揮す
ることになり、このロッド２を筒状ケース１１に対して
同芯となるよう矯正することになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の油圧シリ
ンダ装置では、複数の圧力ポケット１２の圧力バランス
によって、ロッド２を筒状ケース１１に対して同芯とな
るよう支持するが、それでもなお、ロッド２が傾いた
り、偏心したりすることがある。ところが、そのロッド
２の傾きや偏心がわずかであっても、ピストン３がカバ
ーチューブ１の内周面に押し付けられてしまう。そし
て、ピストン３がカバーチューブ１内周面に押し付けら
れると、摺動抵抗が大きくなってしまう。特に、高速で
往復運動させるときには、摺動抵抗が少しでも大きくな
ると、その往復運動に大きな影響がでてしまうことにな
る。一方、摺動抵抗を小さくするため、ピストン３とカ
バーチューブ１内周面との間のクリアランスを大きくし
ておくと、両圧力室４、５間で圧力漏れが生じ、油圧シ
リンダ装置としての機能が低下してしまうことになる。
この発明の目的は、ロッドが傾いたり、偏心したりして
も、摺動抵抗が大きくなることのない油圧シリンダ装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、シリンダ
チューブと、シリンダチューブ内に同軸上に組み込んだ
ロッドと、シリンダチューブ内周面との間に間隔を持た
せた状態で、ロッドに同軸上に設けた円板状の受圧プレ
ートと、シリンダチューブ端部に、シリンダチューブの
軸線と平行に配置して形成した給排通路と、給排通路に
摺動自在に組み込んだピストン部材と、ピストン部材の
先端と受圧プレートとの間に介在させたホルダと、ピス
トン部材の先端に形成した球面部と、ホルダに形成し、
ピストン部材の先端の球面部を受ける球面状の座面と、
ピストン部材の軸方向に形成した連絡通路と、ホルダの
受圧プレートに当接する面に形成し、上記連絡通路に連
通する圧力ポケットと、圧力ポケットと連絡通路との連
通途中に設けた絞りとを備え、給排通路に作動油が導か
れると、その作動油の一部が、連絡通路から絞りを介し
て圧力ポケットに導かれるとともに、絞りの上流側圧力
がピストン部材に作用して、このピストン部材に推力が
発生する構成にした点に特徴を有する。

【００１２】第２の発明は、第１の発明において、シリ
ンダチューブ端部に複数の給排通路を形成するととも
に、これら給排通路を、カバーチューブの軸線を中心と
する円上に位置させて、等間隔に配置した点に特徴を有
する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１、２に、この発明の油圧シリ
ンダ装置の一実施例を示す。以下では、上記従来例との
相違点を中心に説明するとともに、同一の構成要素には
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。図１に
示すように、ロッド２には、上記従来例のようにピスト
ン３でなく、同軸上に配置した円板状の受圧プレート２
２を設けている。この受圧プレート２２は、ピストン３
のようにカバーチューブ１内周面に対して摺動させるの
ではなく、カバーチューブ１内周面との間に間隔を持た
せたものである。したがって、カバーチューブ１内に
は、上記従来例のように区画された圧力室４、５が形成
されるのではなく、一つの室２３が形成されることにな
る。

【００１４】図面右端のカバー７には給排ポート８を形
成し、この給排ポート８を、カバーチューブ１の軸線と
平行に形成した給排通路２４に連通させている。このカ
バー７には、図２に示すように、３つの給排通路２４を
形成し、これら給排通路２４を、カバーチューブ１の軸
線を中心とする円上に位置させて、等間隔に配置してい
る。そして、これら３つの給排通路２４を、連通通路２
５を介して互いに連通させている。

【００１５】上記各給排通路２４には、図１に示すよう
に、棒状のピストン部材２６を摺動自在に組み込むとと
もに、これらピストン部材２６の先端に、球面部２７を
形成している。また、上記受圧プレート２２のカバー７
側の面に、プレート状のホルダ２８を当接させるととも
に、このホルダ２８に球面状の座面２９を形成してい
る。そして、上記ピストン部材２６の球面部２７をホル
ダ２８の座面２９に当接させ、これらピストン部材２６
とホルダ２８とを互いに回動自在にしている。

【００１６】さらに、ピストン部材２６の軸方向には連
絡通路３０を形成している。また、ホルダ２８の受圧プ
レート２２に当接する面には、圧力ポケット３１を形成
している。そして、この圧力ポケット３１を、絞り３２
を介して、ピストン部材２６の連絡通路３０に連通させ
ている。なお、上記従来例と同じく、カバー７の内周面
に筒状ケース１１を固定するとともに、この筒状ケース
１１の内周面には、その周方向に等間隔に配置した３つ
の圧力ポケット１２を形成している。

【００１７】また、図１に示すように、図面左端のカバ
ー１６にも給排ポート１７を形成するとともに、具体的
には図示しないが、上記カバー７側の給排通路２４に対
向する位置に、互いに連通する３つの給排通路３３を形
成している。これら給排通路３３には、棒状のピストン
部材３４を摺動自在に組み込んでいる。また、上記受圧
プレート２２のカバー１６側の面に、プレート状のホル
ダ３５を当接させている。そして、ここでは図示しない
が、ピストン部材２６及びホルダ２８と同様に、ピスト
ン部材３４の先端の球面部をホルダ３５の座面に当接さ
せている。さらに、これらピストン部材３４及びホルダ
３５にも、ここでは図示しないが、前述した連絡通路３
０や圧力ポケット３１を形成している。

【００１８】なお、上記従来例と同じく、カバー１６の
内周面に筒状ケース２０を固定するが、この筒状ケース
２０には、ドレン通路３６を形成している。したがっ
て、カバーチューブ１内の室２３は、このドレン通路３
６を介してタンク圧に維持されることになる。以上述べ
た油圧シリンダ装置では、受圧プレート２２が、カバー
７側からはホルダ２８によって、また、カバー１６側か
らはホルダ３５によって、挟まれた状態となっている。

【００１９】次に、この実施例の油圧シリンダ装置の作
用について説明する。この油圧シリンダ装置では、給排
ポート８、１７のうちいずれか一方に作動油を導き、い
ずれか他方の作動油を排出する。そして、給排ポート
８、１７に対する給排の切換サイクルを、例えば５Ｈｚ
以上の高サイクルとし、高速で往復運動させるようにす
る。いま、例えば、給排ポート８に作動油を導き、か
つ、給排ポート１７の作動油を排出しているとする。給
排ポート８から給排通路２４に作動油が導かれると、そ
の作動油の一部が、ピストン部材２６に形成した連絡通
路３０から圧力ポケット３１に導かれる。そして、圧力
ポケット３１に導かれた作動油は、ホルダ２８と受圧プ
レート２２との間のクリアランス３７から室２３へとわ
ずかに漏れる。したがって、圧力ポケット３１には、圧
力が発生していることになる。

【００２０】上記のように作動油が絞り３２を通過する
とき、この絞り３２前後で差圧が発生し、上流側圧力が
ピストン部材２６に作用する。そして、その圧力作用に
よってピストン部材２６に推力が発生し、その推力が、
ホルダ２８を介して受圧プレート２２に作用する。した
がって、ロッド２を図面左方向に移動させることができ
る。なお、給排ポート１７に作動油を導き、かつ、給排
ポート８の作動油を排出する場合も、その作用は同じな
ので説明は省略する。

【００２１】このようにした油圧シリンダ装置でも、上
記従来例で説明したように、圧力ポケット１２の圧力に
よってロッド２を矯正し、このロッド２が傾いたり、偏
心したりするのを防止している。しかも、もし、ロッド
２が傾いたり、偏心したりしても、以下に述べるよう
に、摺動抵抗が大きくなることがない。まず、受圧プレ
ート２２とカバーチューブ１内周面との間に間隔を持た
せたので、ロッド２が傾いたり、偏心したりしても、こ
の受圧プレート２がカバーチューブ１内周面に押し付け
られることはなく、その間で摺動抵抗が大きくなるおそ
れがない。

【００２２】さらに、ホルダ２８、３５の圧力ポケット
３１には圧力が発生して、その圧力が、ホルダ２８、３
５を受圧プレート２２側から離す方向に作用している。
したがって、これらホルダ２８、３５は、受圧プレート
２２の面上を、ほとんど摺動抵抗のない状態で相対移動
することができる。また、ピストン部材２６、３４は、
上記ホルダ２８、３５に対して回動自在となっている。
したがって、ロッド２が傾いたり、偏心したりしても、
ホルダ２８、３５を受圧プレート２２の面上を自由に相
対移動させ、また、ピストン部材２６、３４を軸方向に
移動させつつ、これらピストン部材２６、３４をホルダ
２８、３５に対して回動させることができ、常にピスト
ン部材２６、３４をまっすぐな状態にしておくことがで
きる。そして、ピストン部材２６、３４をまっすぐな状
態にしておくことができれば、ピストン部材２６、３４
と給排通路２４、３３との間の摺動抵抗が大きくなるお
それがない。

【００２３】以上のように、ロッド２が傾いたり、偏心
したりしても、摺動抵抗が大きくならないので、高速で
往復運動させる場合でも、その往復運動をスムーズに行
なわせることができる。また、摺動抵抗が大きくならな
いので、ピストン部材２６、３４と給排通路２４、３３
との間のクリアランスを必要以上に大きくしておくこと
もなく、油圧シリンダ装置としての機能が低下すること
もない。なお、上記実施例では、カバーチューブ１及び
カバー７、１６が相まって、この発明でいうシリンダチ
ューブを構成する。そして、この発明でいうシリンダチ
ューブ端部を、カバー７、１６が構成することになる。

【００２４】

【発明の効果】第１の発明によれば、受圧プレートとシ
リンダチューブ内周面との間に間隔を持たせたので、ロ
ッドが傾いたり、偏心したりしても、この受圧プレート
がシリンダチューブ内周面に押し付けられることはな
く、その間で摺動抵抗が大きくなるおそれがない。しか
も、圧力ポケットに導かれた作動油によって、ホルダ
は、受圧プレートの面上を、ほとんど摺動抵抗のない状
態で相対移動することができる。また、ピストン部材
は、上記ホルダに対して回動自在となっている。したが
って、ロッドが傾いたり、偏心したりしても、ホルダを
受圧プレートの面上を自由に相対移動させ、また、ピス
トン部材を軸方向に移動させつつ、これらピストン部材
をホルダに対して回動させることができ、常にピストン
部材をまっすぐな状態にしておくことができる。そし
て、ピストン部材をまっすぐな状態にしておくことがで
きれば、ピストン部材と給排通路との間の摺動抵抗が大
きくなるおそれがない。

【００２５】第２の発明によれば、第１の発明におい
て、ピストン部材の推力が、受圧プレートに対して均一
に作用するので、ロッドをまっすぐに往復運動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の油圧シリンダ装置の一部断面図であ
る。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】従来例の油圧シリンダ装置の一部断面図であ
る。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【符号の説明】 １ カバーチューブ ２ ロッド ７、１６ カバー ２２ 受圧プレート ２４、３３ 給排通路 ２６、３４ ピストン部材 ２７ 球面部 ２８、３５ ホルダ ２９ 座面 ３０ 連絡通路 ３１ 圧力ポケット ３２ 絞り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダチューブと、シリンダチューブ
   内に同軸上に組み込んだロッドと、シリンダチューブ内
   周面との間に間隔を持たせた状態で、ロッドに同軸上に
   設けた円板状の受圧プレートと、シリンダチューブ端部
   に、シリンダチューブの軸線と平行に配置して形成した
   給排通路と、給排通路に摺動自在に組み込んだピストン
   部材と、ピストン部材の先端と受圧プレートとの間に介
   在させたホルダと、ピストン部材の先端に形成した球面
   部と、ホルダに形成し、ピストン部材の先端の球面部を
   受ける球面状の座面と、ピストン部材の軸方向に形成し
   た連絡通路と、ホルダの受圧プレートに当接する面に形
   成し、上記連絡通路に連通する圧力ポケットと、圧力ポ
   ケットと連絡通路との連通途中に設けた絞りとを備え、
   給排通路に作動油が導かれると、その作動油の一部が、
   連絡通路から絞りを介して圧力ポケットに導かれるとと
   もに、絞りの上流側圧力がピストン部材に作用して、こ
   のピストン部材に推力が発生する構成にしたことを特徴
   とする油圧シリンダ装置。
2. 【請求項２】 シリンダチューブ端部に複数の給排通路
   を形成するとともに、これら給排通路を、カバーチュー
   ブの軸線を中心とする円上に位置させて、等間隔に配置
   したことを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダ装
   置。