JP2002031101A - シリンダ装置の冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温環境下で使用される油圧シリンダを水冷
方式とせずに作動油自体で冷却する方法を提供し、油圧
シリンダのシール部材の劣化を防止する。 【解決手段】 複動シリンダ1の前方シリンダ室11と後
方シリンダ室12をリリーフ弁32とチェック弁33とオリフ
ィス31を直列に介在させたバイパス回路30で接続する。
リリーフ弁32のクラッキング圧力はロッドの後退時にお
ける最大負荷状態での前方シリンダ室11の圧力よりも大
きく設定されており、チェック弁33はリリーフ弁32の開
により開となる。ピストン3の後退限において、前方シ
リンダ室11の圧力を前記クラッキング圧力よりも大きく
してリリーフ弁32を開とし、新たな作動油を供給して前
方シリンダ室11の作動油の全部又は一部をバイパス回路
30を通じて後方シリンダ室12からドレイン26側へ流出さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリンダ装置の冷却
方法に係り、特にダイカストマシン等の高温環境下で使
用される複動式シリンダ装置に適用され、シリンダ装置
の加熱によってシール部材が劣化することを防止するた
めの合理的な冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ダイカストマシンでは、キャ
ビティに金型とその駆動用油圧シリンダを組み込んでお
き、キャビティを閉じた状態で溶湯又は半溶融合金を注
入し、油圧シリンダで金型を圧入して鋳込む方法が採用
されている。そして、自動車用のフレーム部品等のよう
に複雑な形状で比較的大きな成形品を製造するためのダ
イカストマシンになると、キャビティには多数の金型と
油圧シリンダが複雑な機構で組み込まれる。

【０００３】ところで、ダイカストでは溶湯や半溶融合
金の温度が数百度であり、当然に金型と油圧シリンダの
温度もそれに近い温度に加熱されるため、油圧シリンダ
は苛酷な高温環境下での使用に耐えるものでなければな
らず、その設計に際しては常に温度条件が考慮される。

【０００４】しかし、油圧シリンダの本体材料や作動油
は耐高温性を備えていても、シリンダの各所に適用され
るシール部材はゴム製や樹脂製であり、耐熱性に優れた
素材のものが使用されるが、装置の稼動時には高温での
温度サイクルを受け、また非稼動時には常温に戻るた
め、如何にしてもその劣化が進行する。

【０００５】特に、ロッドカバーは溶湯側からの輻射熱
を直接的に受けるためにロッドカバーとロッドやシリン
ダチューブとの間のシール部材の劣化の進行が著しく、
それらシール箇所での油漏れが発生し易く、メンテナン
ス上でも比較的短期間での交換を余儀なくされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、ダイカ
ストマシンの金型駆動用の油圧シリンダでは耐熱性に優
れたシール部材を適用していてもその寿命が短く、油漏
れが発生する度にダイカストマシンの稼動を停止させて
シール部材の交換作業が行われているのが現状である。
その場合、ダイカストマシンの温度が低下するのを待っ
て交換作業を行うのでは稼動効率が著しく低下するた
め、高温状態のままで油圧シリンダを取り外して分解す
るという現場作業となり、必然的にその作業は危険を伴
う。尚、油圧シリンダ自体を水冷構造にすることも考え
られるが、当然にシリンダが大型化し、前記のように多
数のシリンダが複雑な機構で組み込まれるダイカストマ
シンには不適な場合が多く、水漏れ事故も発生し易いこ
とから水冷方式は採用し難い。

【０００７】また、前記のシール部材の問題点とは別
に、キャビティに金型とその駆動用油圧シリンダを組み
込んで初期駆動させる際や修理後に再駆動させる際には
シリンダ内に空気が存在することになるため、それを完
全に排出させるための空気抜き工程が不可欠である。従
来から、この空気抜き工程は、予め油圧シリンダのシリ
ンダ室から外部へ通じた空気抜き弁を設けておき、初期
駆動や再駆動の際に作動油を注入した時にその空気抜き
弁を通じて排気させるものであるが、空気抜き弁を設け
ることは当然に部品点数の増加となってコスト高になる
と共に、空気抜き弁の部分が油漏れの原因なることも多
く、油圧シリンダの信頼性の低下要因ともなる。

【０００８】そこで、本発明は、高温環境下で使用され
る複動式シリンダ装置において、作動油を循環させるこ
とでシリンダの高温化を抑制してシール部材の劣化を防
止し、併せて空気抜き弁を設けることなく空気抜き工程
を実行させることが可能になるシリンダ装置の冷却方法
を提供することを目的として創作された。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複動シリ
ンダ装置の前方シリンダ室と後方シリンダ室をリリーフ
弁が介在したバイパス回路で接続すると共に、前記リリ
ーフ弁のクラッキング圧力をロッドの後退時における最
大負荷状態での前方シリンダ室の圧力よりも大きく設定
しておき、ピストンの後退限において、前方シリンダ室
の圧力を前記クラッキング圧力よりも大きくして前記リ
リーフ弁を開状態とし、前方シリンダ室の作動流体の全
部又は一部を前記バイパス回路を通じて後方シリンダ室
からドレイン側へ流出せしめることを特徴としたシリン
ダ装置の冷却方法に係る。

【００１０】本発明によれば、ピストンが後退限に達し
た状態で、前方シリンダ室の圧力をバイパス回路のリリ
ーフ弁のクラッキング圧力より大きくすると、リリーフ
弁が開状態となり、前方シリンダ室に作動流体供給源側
から新たな作動流体が供給されると共に、それまで前方
シリンダ室に内在した作動流体がバイパス回路を通じて
後方シリンダ室へ流入し、後方シリンダ室はドレインに
接続されているためにシリンダ外へ流出する。したがっ
て、シリンダ装置の作動状態で、ピストンが後退限に達
する度にシリンダ内の作動流体の全部又は一部を新たに
供給される作動流体に入れ替えることができ、シリンダ
装置の熱量を作動流体で吸収してドレイン側へ排出させ
るために、ロッドの突き出し／引き込み工程の繰り返し
中にシリンダ装置の温度上昇を自動的に抑制できる。
尚、リリーフ弁のクラッキング圧力がロッドの後退時に
おける最大負荷状態での前方シリンダ室の圧力よりも大
きく設定されているため、ロッドの引き込み工程では前
方シリンダ室と後方シリンダ室が通じることはなく、ま
た前進時にはリリーフ弁は閉状態となっており、動作中
は通常の複動シリンダ装置として機能する。尚、バイパ
ス回路は必ずしもシリンダの外部に構成する必要はな
く、シリンダチューブとヘッドカバーに内蔵させる構成
であってもよい。

【００１１】第２の発明は、複動シリンダ装置のシリン
ダチューブとヘッドカバーの内部に前方シリンダ室と後
方シリンダ室を接続するバイパス回路を構成し、前記バ
イパス回路はヘッドカバー内の経路中に機械作動形チェ
ック弁を介在させており、前記機械作動形チェック弁は
そのポペットが後退限に達する直前のピストンの押圧力
によって強制的に閉状態から開状態へ移行せしめられる
機構を具備した弁であって、ピストンの後退限におい
て、前方シリンダ室の作動流体の全部又は一部を前記バ
イパス回路を通じて後方シリンダ室からドレイン側へ流
出せしめることを特徴としたシリンダ装置の冷却方法に
係る。

【００１２】この発明では、第１の発明がリリーフ弁に
よってバイパス回路の開閉制御を行っているのに対し
て、機械作動形チェック弁を後退限に達する直前のピス
トンの押圧力で開放することによってバイパス回路を連
通させる方式を採用している。リリーフ弁を用いた場合
には、圧力オーバライド(クラッキング圧力と全量圧力
の差)が大きくなるとチャタリング等の不安定状態が発
生するが、この発明では機械的な開閉制御によるために
安定した開閉動作が実現できる。また、複動シリンダに
バイパス回路が内蔵された構成となり、回路の引き回し
スペースを確保する必要がない。

【００１３】第３の発明は、複動シリンダ装置の前方シ
リンダ室と後方シリンダ室をリリーフ弁が介在したバイ
パス回路で接続すると共に、前記リリーフ弁のクラッキ
ング圧力をロッドの前進時における最大負荷状態での後
方シリンダ室の圧力よりも大きく設定しておき、ピスト
ンの前進限において、後方シリンダ室の圧力を前記クラ
ッキング圧力よりも大きくして前記リリーフ弁を開状態
とし、後方シリンダ室の作動流体の全部又は一部を前記
バイパス回路を通じて前方シリンダ室からドレイン側へ
流出せしめることを特徴としたシリンダ装置の冷却方法
に係る。

【００１４】この発明は、前記の第１及び第２の発明が
ピストンの後退限で作動流体の入れ替えが実行されるの
に対して、ピストンの前進限で入れ替えを行うようにし
たものであり、主に複動シリンダ装置がロッドの前進時
に所要作業を行う場合に適用され、リリーフ弁が逆の作
動方向になるが、原理的には第１の発明と同様である。

【００１５】また、前記の第１及び第３の発明におい
て、バイパス回路をリリーフ弁とそのリリーフ弁が開状
態で開放されるチェック弁との直列回路で構成しておけ
ば、リリーフ弁のクラッキング圧力を安定化でき、リリ
ーフ弁の不安定動作を防止することができる。更に、バ
イパス回路にオリフィスを直列に挿入しておくことで、
作動流体がバイパス回路を突発的に流れることを防止
し、安定した作動流体の入れ替えを実現できる。

【００１６】第４の発明は、複動シリンダ装置のピスト
ンの内部にリリーフ弁を介在させて前方シリンダ室と後
方シリンダ室を接続する内蔵回路を構成すると共に、前
記リリーフ弁のクラッキング圧力をロッドの後退時にお
ける最大負荷状態での前方シリンダ室の圧力よりも大き
く設定しておき、ピストンの後退限において、前方シリ
ンダ室の圧力を前記クラッキング圧力よりも大きくして
前記リリーフ弁を開状態とし、前方シリンダ室の作動流
体の全部又は一部を前記内蔵回路を通じて後方シリンダ
室からドレイン側へ流出せしめることを特徴としたシリ
ンダ装置の冷却方法に係る。

【００１７】また、第５の発明は、複動シリンダ装置の
ピストンの内部にリリーフ弁を介在させて前方シリンダ
室と後方シリンダ室を接続する内蔵回路を構成すると共
に、前記リリーフ弁のクラッキング圧力をロッドの前進
時における最大負荷状態での後方シリンダ室の圧力より
も大きく設定しておき、ピストンの前進限において、後
方シリンダ室の圧力を前記クラッキング圧力よりも大き
くして前記リリーフ弁を開状態とし、後方シリンダ室の
作動流体の全部又は一部を前記内蔵回路を通じて前方シ
リンダ室からドレイン側へ流出せしめることを特徴とし
たシリンダ装置の冷却方法に係る。

【００１８】前記の第１から第３の発明がリリーフ弁を
外部のバイパス回路やシリンダチューブ・ヘッドカバー
内に設けていたが、何れも後退限又は前進限でのみ前方
シリンダ室と後方シリンダ室とを流通させて作動流体を
入れ替えることでシリンダの冷却を行うものであり、ピ
ストンが十分な厚みを有していれば、この第４及び第５
の発明のようにリリーフ弁をピストンへ内蔵させる方式
も採用できる。その場合には、当然に、シリンダ装置の
外部にスペースを確保する必要はなく、またシリンダチ
ューブ・ヘッドカバーについても定格以上の厚みを要求
されない。

【００１９】更に、リリーフ弁を、作動流体の流入側の
孔に押圧される鋼球と、前記鋼球に押圧力を付与する皿
バネ積層体と、作動流体の流出側のネジ孔に螺着されて
皿バネ積層体を圧縮した状態で固定する止めネジとで構
成し、皿バネ積層体の収容部の内径を各皿バネが変形し
た際にもその周囲に流路が確保できる大きさに形成して
おき、また、止めネジにおける皿バネとの当接面に溝を
形成すると共に、その溝と作動流体の流出側とを連通す
る孔を形成しておけば、ピストンの厚みを十分に確保で
きないような場合にあっても、リリーフ弁を合理的に内
蔵させることが可能になり、止めネジの孔をオリフィス
として利用できる。尚、ピストンの厚みに余裕があれ
ば、チェック弁も直列に挿入することも可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の「シリンダ装置の
冷却方法」に係る実施形態を、図面を用いて詳細に説明
する。 [実施形態１]先ず、図１はダイカストマシンに組み込ま
れる金型駆動用の複動シリンダ及びその駆動系とバイパ
ス回路の油圧回路を示す。同図において、1は複動シリ
ンダであり、2はロッド、3はピストン、4はロッドカバ
ー、5はシリンダチューブ、6はヘッドカバー、7は第１
ポート、8は第２ポートを示し、通例の複動シリンダと
しての構成を有している。また、21は前記複動シリンダ
1に対する駆動系油圧回路であって、複動シリンダ1の各
ポート7,8はそれぞれメータイン回路22,23を介在させて
４ポート３位置切換え弁24に接続されており、その切換
え弁24にはポンプ25とドレイン26が接続されている。

【００２１】この実施形態での特徴は、複動シリンダ1
におけるピストン3で区画された前方シリンダ室11と後
方シリンダ室12との間に、バイパス回路30が構成されて
いる点にあり、そのバイパス回路30はオリフィス31とリ
リーフ弁32とチェック弁33を直列に介在させている。そ
して、リリーフ弁32のクラッキング圧力は、複動シリン
ダ1がロッド2を引き込む際の最大負荷に対応して前方シ
リンダ室11に発生する圧力よりも大きく設定されてお
り、当然にポンプ25の定格油圧はそれよりも大きくなっ
ている。

【００２２】この実施形態では、図１のように切換え弁
24を設定してロッド2の引き込み工程を実行させるとピ
ストン3が後退するが、その段階でロッド2に最大負荷が
発生したとしても前方シリンダ室11の圧力はリリーフ弁
32のクラッキング圧力を超えず、バイパス回路30は閉状
態になったままで、ロッド2が負荷に抗して引き込まれ
る。

【００２３】次に、ピストン3が後退限に達してロッド2
の引き込みが完了しても、ポンプ25はそのまま継続して
駆動せしめられ、前方シリンダ室11の圧力がポンプ25の
定格圧力まで増大する。そして、前方シリンダ室11の圧
力がバイパス回路30のリリーフ弁32のクラッキング圧力
を超えると、リリーフ弁32は開放され、直ちに全量圧力
状態になると共にチェック弁33も開放されてバイパス回
路30が連通する。その状態では、第１ポート7から新た
な作動油が前方シリンダ室11に流入すると共に、それま
で前方シリンダ室11に内在した作動油がバイパス回路30
を通じて後方シリンダ室12へ流入し、更にその状態では
第２ポート8がドレインに接続されているために後方シ
リンダ室12からドレイン側へ流出する。

【００２４】また、一般にリリーフ弁32の圧力オーバラ
イドを大きくとっているとチャタリング等の不具合が発
生するが、この場合には、チェック弁33が直列に挿入さ
れているためにそのような不安定動作を防止できる。更
に、オリフィス31が挿入されているため流量制限が図
れ、突発的に多量の作動油がドレイン側へ流出してしま
うことも防止できる。尚、図１ではオリフィス31を固定
オリフィスとしているが、可変オリフィスとすれば流量
の調整が可能になる。

【００２５】一方、切換え弁24の切換えによりロッド2
の突き出し工程を実行させる際にはチェック弁33とリリ
ーフ弁32の閉状態が維持され、作動油はバイパス回路30
を流れないために、通常の複動シリンダでの突き出し工
程と同様になる。

【００２６】ところで、ダイカストマシンに組み込まれ
る金型駆動用のシリンダでは、ロッドカバー4側が溶湯
からの直接的に輻射熱を受けて高温となり、またマシン
の成形工程の繰り返しによって温度サイクルがあると共
に、マシンの非稼動時には常温に戻るため、シール部材
の劣化が早く進行する。特に、図１における41,42,43で
示すロッドカバー4側のシール部材の劣化が著しく、同
箇所における油漏れが頻繁に発生する。従来の複動シリ
ンダでは、各ポートを通じて各シリンダ室に流入／流出
せしめられる作動油は駆動系油圧回路を往復するだけで
あって、各シリンダ室と略同一の温度状態のままで流入
／流出を繰り返す。したがって、複動シリンダに対する
冷却要素はなく、複動シリンダは高温状態のまま長期間
にわたって継続的に作動することになる。

【００２７】それに対して、この実施形態によれば、ピ
ストン3が後退限に達する度にバイパス回路30を通じて
作動油を循環させることが可能となり、作動油の供給源
側から常温状態にある作動油が複動シリンダ1へ流入
し、作動油によって複動シリンダ1の熱量を奪って外部
へ流出させることができる。即ち、通常の引き込み／突
き出し工程を実行しながら、作動油を冷却媒体として用
いて複動シリンダ1の温度を低下させることができる。
特に、ピストン3が後退限にある状態で前方シリンダ室1
1へ新たな作動油が流入するため、ロッドカバー4とシリ
ンダチューブ5の冷却効率が高くなり、前記のシール部
材41,42,43の劣化を防止する上で有効である。

【００２８】尚、ピストン3が後退限にある状態で、バ
イパス回路30を通じてどの程度の量の作動油を循環させ
るかは時間条件で任意に設定できるが、シール部材41,4
2,43の劣化を防止するためにロッドカバー4側の温度を
どの程度に保つべきかが基準となり、ダイカストマシン
での製品製造プロセスが許せば一回毎に複動シリンダ1
内の全ての作動油を入れ替えてもよく、また一部を入れ
替えるようにしてもよい。また、この実施形態では、結
果的に作動油がポンプ25側(作動油供給源側)から複動シ
リンダ1を通じてドレイン26側へ一方的に流れるため、
作動油供給源側とドレイン側の容量にもよるが、適宜、
ドレイン26側から作動油供給源側へ直接戻すことが必要
である。その際に、作動油を冷却するような過程を設け
ておけば、前記の冷却効果は更に有効となる。

【００２９】[実施形態２]この実施形態は、前記のバイ
パス回路をシリンダチューブとヘッドカバーに内蔵させ
る点、及びバイパス回路はオリフィスと機械作動形チェ
ック弁を介在させている点に特徴があり、図２はその機
械作動形チェック弁の内蔵部分を示す。同図において、
51はシリンダチューブ、52はヘッドカバーであり、それ
らの内部には前方シリンダ室(図示せず)と後方シリンダ
室53とを接続するための通路54,55,56が形成されている
と共に、ヘッドカバー52内の通路55と通路56の間には機
械作動形チェック弁57が構成されている。尚、シリンダ
チューブ51内の通路54にはオリフィスが介装されている
が、同図においては省略してある。

【００３０】前記の機械作動形チェック弁57は、ヘッド
カバー52の後端面側から形成された座グリ孔の内部にス
リーブ58とポペット59とコイルバネ60を挿入し、封止板
61でコイルバネ60を圧縮してポペット59を前方へ付勢し
たものであって、スリーブ58にはポペット59が後退した
時にヘッドカバー52内の通路55と通路56を連通させる通
路が形成されており、その基本的構造は通常のチェック
弁と同様であるが、ポペット59の先端部には棒62が連設
されており、その棒62がスリーブ58の前方部とヘッドカ
バー52の内壁部を貫通して後方シリンダ室53へ僅かに突
出せしめられている点に特徴がある。

【００３１】したがって、ピストン63が後退限の近傍に
達すると、ピストン63が機械作動形チェック弁57の棒62
を押圧し、ポペット59がコイルバネ60の付勢力に抗して
後退するために前記チェック弁57が開状態となり、バイ
パス回路が開通して前方シリンダ室の作動油が後方シリ
ンダ室53へ流入し、ドレイン側へ排出されることにな
る。その結果、実施形態１の場合と同様に作動油を循環
させることで複動シリンダの冷却が可能になり、また、
実施形態１のようにバイパス回路を外部に構成する場合
と比較して余分なスペースをとらないために小型化が図
れ、更にリリーフ弁の制御と異なって機械作動形チェッ
ク弁57がピストン63の押圧力によって開閉制御されるた
めに、安定した動作が保証できるという利点を有してい
る。

【００３２】[実施形態３]この実施形態は図３(駆動系
の油圧回路は省略)に示され、複動シリンダ1とその駆動
系の油圧回路については実施形態１の場合と同様である
が、バイパス回路30’の構成が実施形態１のバイパス回
路30とは逆の関係になっている点に特徴がある。即ち、
この実施形態におけるリリーフ弁32’とチェック弁33’
は後方シリンダ室12側から前方シリンダ室11側へ作動油
を流通させるようになっており、ロッド2の突き出し工
程が完了してピストン3が前進限に達した状態でリリー
フ弁32’とチェック弁33’が開状態になる。

【００３３】したがって、図３に示す状態において、図
示されていないが４ポート３位置切換え弁24は図１の場
合とは逆の接続状態とされており、ピストン3が前進限
に達するとバイパス回路30’が連通して、作動油供給源
からポンプ25によって後方シリンダ室12へ供給される作
動油がバイパス回路30’を通じて前方シリンダ室11へ流
入し、その状態では第１ポート7がドレインに接続され
ているために前方シリンダ室11からドレイン側へ流出す
ることになる。そして、リリーフ弁32’のクラッキング
圧力はロッドの突き出し工程における最大負荷に対応し
た後方シリンダ室12の圧力よりも大きく設定されている
ために同工程でバイパス回路30’が連通することはな
く、また引き込み工程ではリリーフ弁32’の閉状態が維
持されることから、ピストン3が前進限に達した段階以
外では通常の複動シリンダとしての機能を発揮する。
尚、チェック弁33’によるリリーフ弁32’の作動安定化
機能及びオリフィス31’の流量制限機能は実施形態１の
場合と同様である。

【００３４】この実施形態によれば、ピストン3が前進
限に達して前方シリンダ室11の容積が最小になっている
状態で作動油の入れ替えが行われるため、必然的に前方
シリンダ室11内での作動油の流速が大きくなり、また作
動油はロッドカバー4の内壁面に沿って流れることにな
るため、ロッドカバー4側の熱量を効率的に奪うことが
できるという利点がある。

【００３５】[実施形態４]この実施形態は図４(駆動系
の油圧回路は省略)に示される。同図において、72はロ
ッド、73はピストン、74はロッドカバー、75はシリンダ
チューブ、76はヘッドカバー(シリンダチューブ75と一
体成形)、77は第１ポート、78は第２ポートを示し、通
例の複動シリンダ71としての構成を有している。この複
動シリンダ71の特徴は、ピストン73にリリーフ弁79が内
蔵されている点に特徴があり、そのリリーフ弁79の拡大
断面図は図５に示される。

【００３６】先ず、リリーフ弁79はピストン73における
ロッド72の軸と平行な方向へ形成した孔に内蔵せしめら
れている。そして、その孔は前方から小径区間81と弁装
填区間82と雌ネジ区間83とからなり、リリーフ弁79は、
小径区間81の孔部に対してその孔径よりも大きい径の鋼
球84を押圧させた態様で、その鋼球84と皿バネ積層体85
を弁装填区間82に内装せしめ、皿バネ積層体85を圧縮し
た状態でその背面を雌ネジ区間83に螺着された止めネジ
86で固定することにより組み付けられている。

【００３７】ここに、皿バネ積層体85は、図５(Ａ)に示
すように、２枚の皿バネを接合させたものを１セットと
して、隣接する各セットの表面同士又は裏面同士で当接
した態様で１０セット分直列に組み合わせたものであ
り、各皿バネの中央部分には孔が形成されているため、
最前方の皿バネセットの孔には鋼球84の一部が嵌るよう
になっている。また、弁装填区間82の内径は鋼球84と各
皿バネの外径よりも大きく形成されており、鋼球84が後
退して各皿バネが圧縮された状態においても、皿バネ積
層体85の外周部と弁装填区間82の内周面の間に隙間87が
確保されるようになっている。一方、止めネジ86は、図
５の(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、六角穴付止めネジを適
用しているが、その前端面側には溝88が形成されている
と共に、その軸心に沿って孔89が形成されている。

【００３８】ところで、圧縮状態で装填されている皿バ
ネ積層体85による鋼球84に対する付勢力は、図４で複動
シリンダ71がロッド72を引き込む際の最大負荷に対応し
て前方シリンダ室90に発生する圧力で鋼球84が後方へ押
圧される力よりも大きく設定されており、複動シリンダ
71が通常のストローク動作を行う工程ではリリーフ弁79
は閉状態を保つ。しかし、ピストン73が後退限に達して
ロッド72の引き込みが完了し、外部のポンプをそのまま
継続して駆動して前方シリンダ室90の圧力をポンプの定
格圧力まで増大させると、鋼球84が皿バネ積層体85の付
勢力に抗して後方へ移動してリリーフ弁79が開状態とな
り、前方シリンダ室90の作動油が(小径区間81の孔部)→
(隙間87)→(止めネジ86の溝88)→(止めネジ86の孔89)と
流れる。

【００３９】その結果、実施形態１の場合と同様に、前
方シリンダ室90と後方シリンダ室91が連通して、第１ポ
ート77から新たな作動油が前方シリンダ室90に流入する
と共に、それまで前方シリンダ室90に内在した作動油が
リリーフ弁79を通じて後方シリンダ室91へ流入し、更に
その状態では第２ポート78がドレインに接続されている
ために後方シリンダ室91からドレイン側へ流出すること
になる。即ち、ピストン73が後退限に達する度に作動油
の入れ替えが実行されることにより複動シリンダ71の熱
量が奪われて、その温度上昇を抑制することが可能にな
る。

【００４０】一般に、リリーフ弁ではポペットに対する
付勢力をコイルバネによって与えるが、この実施形態の
ように皿バネ積層体85で付勢力を与えるようにすると、
リリーフ弁79を小さいサイズで構成でき、小型シリンダ
でピストンに十分な厚みを確保できないような場合にも
対応することが可能になる。また、止めネジ86の孔89は
オリフィスとして実施形態１の場合と同様の流量制限機
能を有する。尚、この実施形態では、ピストン73が後退
限に達した段階で作動油の入れ替えを実行する場合につ
いて説明しているが、逆にピストン73が前進限に達した
段階で作動油の入れ替えを行うようにするには、実施形
態１と実施形態３の関係と同様に、前記のリリーフ弁79
を逆方向に構成しておけばよい。

【００４１】以上の実施形態１から実施形態４で説明し
たように、各実施形態の構成によれば、ピストンの後退
限や前進限で作動油を循環させることによって複動シリ
ンダの冷却が実現でき、それによってシール部材の劣化
を抑制できるという主目的を達成できるが、油圧シリン
ダを初期駆動させる際や修理後に再駆動させる際に不可
欠な空気抜き工程においても極めて有利になるという副
次的な効果も有している。即ち、実施形態１，２，４の
場合にあってはピストンを後退限に設定した状態で作動
油を第１ポートから継続的に供給し、また実施形態３の
場合にあってはピストンを前進限に設定した状態で作動
油を第２ポートから継続的に供給に供給すれば、自動的
に複動シリンダ内の空気がドレイン側へ排出されて空気
抜きが完了することになる。

【００４２】したがって、従来のようにシリンダチュー
ブに空気抜き弁を付設しておく必要がなく、特に、ダイ
カストマシンでその稼動を中断させて油圧シリンダの修
理を行って再駆動させるような場合には、高温環境下で
面倒な空気抜き作業を行わねばならないために危険な作
業を伴うが、各実施形態の方式によれば空気抜き工程が
作動油の連続的な供給だけで完了し、作業の安全性が確
保できるという利点がある。また、空気抜き弁が不要に
なることで、それに起因した油漏れ事故がなくなり、当
然に製造コストも低減化できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の「シリンダ装置の冷却方法」
は、以上の構成を有していることにより、次のような効
果を奏する。請求項１の発明は、高温環境下で使用され
る複動シリンダにおいて、そのピストンが後退限に達す
る度に内部の作動油の全部又は一部を入れ替えること
で、作動油を冷却媒体とした複動シリンダの冷却を可能
にする。それにより、複動シリンダに適用されているシ
ール部材の劣化を抑制してその寿命を長くし、シール部
材の劣化や破損に起因した油漏れに対する修理工事の回
数を大幅に減じることができる。また、この発明によれ
ば、複動シリンダの初期駆動や修理後の再駆動の際に必
要となる空気抜き工程が簡単になり、作業の安全性確保
や稼動効率の改善が図れる。請求項２の発明は、機械作
動形チェック弁を用いたことでバイパス回路の安定した
開閉動作を実現できると共に、バイパス回路をシリンダ
に内蔵させたことによって装置の小型化が図れ、またシ
リンダの設置条件が緩和される。請求項３の発明は、請
求項１と請求項２の発明がピストンの後退限で作動油の
入れ替えを行うのに対して、ピストンの前進限での入れ
替えを行い、特にロッドカバー側の効率的な冷却を可能
にする。請求項４の発明は、請求項１と請求項３の発明
において、バイパス回路をリリーフ弁とチェック弁の直
列回路としたことにより、リリーフ弁の安定した作動を
実現する。請求項５の発明は、バイパス回路にオリフィ
スを直列に挿入したことにより、作動油がバイパス回路
を突発的に流れることを防止し、安定的な作動油の入れ
替えを可能にする。請求項６及び請求項７の発明は、ピ
ストンにリリーフ弁を内蔵させたことにより、シリンダ
チューブやヘッドカバーの厚みを考慮することなく、請
求項１及び請求項３と同様の冷却方法を実行し得るシリ
ンダ装置を構成でき、その小型化と設置条件の緩和が図
れると共に製造も容易になる。請求項８の発明は、請求
項６及び請求項７の発明において、ピストンに小型化し
たリリーフ弁を合理的に内蔵させることが可能になり、
併せてオリフィスによる流量制限機能をも併有させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を説明するための複動シリ
ンダの断面図及びその駆動系とバイパス回路の油圧回路
図である。

【図２】本発明の実施形態２に係る機械作動形チェック
弁の内蔵部分を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態３を説明するための複動シリ
ンダの断面図及びそのバイパス回路の油圧回路図であ
る。

【図４】本発明の実施形態４を説明するための複動シリ
ンダの断面図である。但し、ピストンについてはリリー
フ弁を内蔵する部分のみを破断面で表してある。

【図５】実施形態４におけるリリーフ弁の構成を示す拡
大断面図(Ａ)及び同図のＸ-Ｘ矢視断面図である。

【符号の説明】

1,71…複動シリンダ、2,72…ロッド、3,63,73…ピスト
ン、4,74…ロッドカバー、5,51,75…シリンダチュー
ブ、6,52,76…ヘッドカバー、7,77…第１ポート、8,78
…第２ポート、11,90…前方シリンダ室、12,53,91…後
方シリンダ室、21…駆動系油圧回路、22,23…メータイ
ン回路、24…４ポート３位置切換え弁、25…ポンプ、26
…ドレイン、30…バイパス回路、31,31’…オリフィ
ス、32,32’,79…リリーフ弁、33,33’…チェック弁、4
1,42,43…シール部材、54,55,56…通路、57…機械作動
形チェック弁、58…スリーブ、59…ポペット、60…コイ
ルバネ、61…封止板、62…棒、81…小径区間、82…弁装
填区間、83…雌ネジ区間、84…鋼球、85…皿バネ積層
体、86…止めネジ、87…隙間、88…溝、89…孔。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H081 AA02 AA03 BB02 CC06 DD33 DD37 HH10 3H089 AA90 BB21 CC01 DA02 DB03 DB13 DB33 DB46 DB49 GG02 JJ04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複動シリンダ装置の前方シリンダ室と後
   方シリンダ室をリリーフ弁が介在したバイパス回路で接
   続すると共に、前記リリーフ弁のクラッキング圧力をロ
   ッドの後退時における最大負荷状態での前方シリンダ室
   の圧力よりも大きく設定しておき、ピストンの後退限に
   おいて、前方シリンダ室の圧力を前記クラッキング圧力
   よりも大きくして前記リリーフ弁を開状態とし、前方シ
   リンダ室の作動流体の全部又は一部を前記バイパス回路
   を通じて後方シリンダ室からドレイン側へ流出せしめる
   ことを特徴としたシリンダ装置の冷却方法。
2. 【請求項２】 複動シリンダ装置のシリンダチューブと
   ヘッドカバーの内部に前方シリンダ室と後方シリンダ室
   を接続するバイパス回路を構成し、前記バイパス回路は
   ヘッドカバー内の経路中に機械作動形チェック弁を介在
   させており、前記機械作動形チェック弁はそのポペット
   が後退限に達する直前のピストンの押圧力によって強制
   的に閉状態から開状態へ移行せしめられる機構を具備し
   た弁であって、ピストンの後退限において、前方シリン
   ダ室の作動流体の全部又は一部を前記バイパス回路を通
   じて後方シリンダ室からドレイン側へ流出せしめること
   を特徴としたシリンダ装置の冷却方法。
3. 【請求項３】 複動シリンダ装置の前方シリンダ室と後
   方シリンダ室をリリーフ弁が介在したバイパス回路で接
   続すると共に、前記リリーフ弁のクラッキング圧力をロ
   ッドの前進時における最大負荷状態での後方シリンダ室
   の圧力よりも大きく設定しておき、ピストンの前進限に
   おいて、後方シリンダ室の圧力を前記クラッキング圧力
   よりも大きくして前記リリーフ弁を開状態とし、後方シ
   リンダ室の作動流体の全部又は一部を前記バイパス回路
   を通じて前方シリンダ室からドレイン側へ流出せしめる
   ことを特徴としたシリンダ装置の冷却方法。
4. 【請求項４】 前記バイパス回路が、前記リリーフ弁と
   そのリリーフ弁が開状態で開放されるチェック弁との直
   列回路で構成された請求項１又は請求項３に記載のシリ
   ンダ装置の冷却方法。
5. 【請求項５】 前記バイパス回路が、固定オリフィス又
   は可変オリフィスを含むこととした請求項１、請求項
   ２、請求項３、又は請求項４に記載のシリンダ装置の冷
   却方法。
6. 【請求項６】 複動シリンダ装置のピストンの内部にリ
   リーフ弁を介在させて前方シリンダ室と後方シリンダ室
   を接続する内蔵回路を構成すると共に、前記リリーフ弁
   のクラッキング圧力をロッドの後退時における最大負荷
   状態での前方シリンダ室の圧力よりも大きく設定してお
   き、ピストンの後退限において、前方シリンダ室の圧力
   を前記クラッキング圧力よりも大きくして前記リリーフ
   弁を開状態とし、前方シリンダ室の作動流体の全部又は
   一部を前記内蔵回路を通じて後方シリンダ室からドレイ
   ン側へ流出せしめることを特徴としたシリンダ装置の冷
   却方法。
7. 【請求項７】 複動シリンダ装置のピストンの内部にリ
   リーフ弁を介在させて前方シリンダ室と後方シリンダ室
   を接続する内蔵回路を構成すると共に、前記リリーフ弁
   のクラッキング圧力をロッドの前進時における最大負荷
   状態での後方シリンダ室の圧力よりも大きく設定してお
   き、ピストンの前進限において、後方シリンダ室の圧力
   を前記クラッキング圧力よりも大きくして前記リリーフ
   弁を開状態とし、後方シリンダ室の作動流体の全部又は
   一部を前記内蔵回路を通じて前方シリンダ室からドレイ
   ン側へ流出せしめることを特徴としたシリンダ装置の冷
   却方法。
8. 【請求項８】 前記内蔵回路のリリーフ弁が、作動流体
   の流入側の孔に押圧される鋼球と、前記鋼球に押圧力を
   付与する皿バネ積層体と、作動流体の流出側のネジ孔に
   螺着されて前記皿バネ積層体を圧縮した状態で固定する
   止めネジとからなり、前記皿バネ積層体の収容部の内径
   を各皿バネが変形した際にもその周囲に流路が確保でき
   る大きさとし、また、前記止めネジは皿バネとの当接面
   に溝が形成されていると共に、前記溝と作動流体の流出
   側とを連通する孔が形成されたものである請求項６又は
   請求項７に記載のシリンダ装置の冷却方法。