JP2006258188A - Hydraulic cylinder device, and method for control thereof - Google Patents

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Taizo Shimomura
泰造 下村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydraulic cylinder device, capable of setting drive force in the first drive stroke of a piston rod to be small, and drive force in the second drive stroke to be large, and achieving simple constitution and advantageous cost. <P>SOLUTION: This device is provided with a main cylinder 2, a first and a second pistons 3 and 4 slidably inserted into the main cylinder 2 for engagement separately from each other, a first piston rod 5 connected to the first piston 3, a restraining means 6 to set the second piston inoperable in a releasable way, and a drive circuit 7. The drive circuit 7 actuates the first piston 3 through the second piston 4 for a prescribed first stroke S at low pressure, and supplies working fluid between the second piston 4 set inoperable by the restraining means 6 and the first piston 3 so as to further actuate the first piston 3 for a prescribed second stroke α. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流体圧シリンダ装置及びその制御方法に関するものである。   The present invention relates to a fluid pressure cylinder device and a control method thereof.

流体圧シリンダを使用する作業機械には、スポット溶接やワークのクランプ等のように、ロッドの駆動ストロークの前半は大きな駆動力を必要とせず、駆動ストロークの後半において大きな駆動力を必要とするものがある。この場合、ロッドの駆動ストロークの前半から大きな駆動力を出力することは、エネルギーの無駄であり、省エネルギーの観点から好ましいことではない。   Work machines that use fluid pressure cylinders, such as spot welding and workpiece clamping, do not require a large driving force in the first half of the rod driving stroke, but require a large driving force in the second half of the driving stroke. There is. In this case, outputting a large driving force from the first half of the rod driving stroke is a waste of energy and is not preferable from the viewpoint of energy saving.

従来、前記の如き問題を解決するための手段として、下記特許文献１に記載されているように、ロッドの駆動ストローク前半の駆動力を小さくし、駆動ストローク後半の駆動力を大きくすることが可能な、省エネルギー型の流体圧シリンダ装置が提案されている。
特開平１１−１６６５０６号公報 Conventionally, as described in Patent Document 1 below, as a means for solving the above problems, it is possible to reduce the driving force in the first half of the driving stroke of the rod and increase the driving force in the second half of the driving stroke. An energy-saving fluid pressure cylinder device has been proposed.
JP-A-11-166506

しかしながら、前記従来の提案のものは、大径、小径の二つのシリンダが軸方向に沿って連設してあり、且つ、小径ピストンのロッドが大径ピストンを気液密かつ相対摺動可能に貫通している構成を必要とする等、シリンダ装置自体の構成が複雑であるので、コスト上不利となる等の問題があった。   However, in the conventional proposal, two cylinders of large diameter and small diameter are connected in the axial direction, and the rod of the small diameter piston makes the large diameter piston gas-liquid-tight and relatively slidable. Since the configuration of the cylinder device itself is complicated, such as requiring a penetrating configuration, there is a problem in that it is disadvantageous in terms of cost.

そこで本発明は、ピストンロッドの駆動ストローク前半の駆動力を小さくし、駆動ストローク後半の駆動力を大きくすることが可能であり、且つ、構成が簡単でコスト上も有利な流体圧シリンダ装置を提案しようとするものである。   Therefore, the present invention proposes a fluid pressure cylinder device that can reduce the driving force in the first half of the driving stroke of the piston rod, increase the driving force in the second half of the driving stroke, and has a simple configuration and is advantageous in terms of cost. It is something to try.

前記課題を解決するため、本発明に係る流体圧シリンダ装置は、メインシリンダと、該メインシリンダ内にそれぞれ独立して摺動自在に嵌挿された第一及び第二のピストンと、前記第一のピストンに連結された第一のピストンロッドと、前記第二のピストンを作動不能にせしめる解除操作自在な拘束手段と、前記第二のピストンを介して前記第一のピストンを所定の前半ストロークだけ作動せしめるとともに、前記拘束手段で作動不能とされた前記第二のピストンと前記第一のピストンとの間に作動流体を供給して該第一のピストンを所定の後半ストロークだけさらに作動せしめる駆動回路と、を備えたものである（請求項１）。   In order to solve the above problems, a fluid pressure cylinder device according to the present invention includes a main cylinder, first and second pistons slidably inserted into the main cylinder, and the first piston. A first piston rod connected to the piston, a restraining means that allows the second piston to be inoperable, and a first front stroke through the second piston by a predetermined first half stroke. A drive circuit that operates and supplies a working fluid between the second piston and the first piston, which are disabled by the restraining means, to further operate the first piston by a predetermined second half stroke. (Claim 1).

前記流体圧シリンダ装置においては、まず、前記駆動回路によって、前記第二のピストンを介して、前記第一のピストンを前記所定の前半ストロークだけ、所定の全ストロークの途中位置まで作動せしめる。次に、前記拘束手段によって前記第二のピストンを作動不能にせしめ、その状態のままで、前記駆動回路によって、前記第一のピストンと前記第二のピストンとの間に作動流体を供給する（請求項４）。これにより、前記第一のピストンが、前記途中位置からさらに前記所定の後半ストロークだけ作動せしめられ、前記所定の全ストロークの作動が完了する。   In the fluid pressure cylinder device, first, the first piston is operated by the drive circuit to the middle position of the predetermined full stroke by the predetermined first half stroke through the second piston. Next, the second piston is made inoperable by the restraining means, and a working fluid is supplied between the first piston and the second piston by the drive circuit in that state. Claim 4). As a result, the first piston is further operated from the midway position by the predetermined second half stroke, and the operation of the predetermined full stroke is completed.

前記流体圧シリンダ装置によれば、前記第一のピストンの前記所定の前半ストロークの作動を低圧駆動で行い、前記第一のピストンの前記所定の後半ストロークの作動を高圧駆動で行うことにより、前記第一のピストンロッドを駆動させるためのエネルギーを可及的に節約することができる。また、前記流体圧シリンダ装置によれば、前記従来のものと比較して構成が簡単であるので、コスト上も有利となる。   According to the fluid pressure cylinder device, the predetermined first half stroke operation of the first piston is performed by low pressure driving, and the predetermined second half stroke operation of the first piston is performed by high pressure driving. Energy for driving the first piston rod can be saved as much as possible. Further, according to the fluid pressure cylinder device, the configuration is simpler than that of the conventional device, which is advantageous in terms of cost.

なお、本発明において、前記所定の前半ストローク及び後半ストロークは、前後半が均等のストロークであるということではなく、所定の全ストロークの内で、前記流体圧シリンダ装置が所定の作業を行う上で大きな駆動力が必要とされる最終段階の小さなストロークのみを、前記所定の後半ストロークとすればよい。   In the present invention, the predetermined first-half stroke and second-half stroke do not mean that the first and second half-strokes are equal strokes, but the predetermined operation of the fluid pressure cylinder device within a predetermined total stroke. Only the small stroke at the final stage where a large driving force is required may be used as the predetermined second half stroke.

好適な実施の一形態として、前記駆動回路が、前記拘束手段の駆動機能をも備えたものとすることもできる（請求項２）。このようにすれば、構成及び作用が集約的となり、好適である。   As a preferred embodiment, the drive circuit may also have a drive function of the restraining means (claim 2). In this way, the configuration and operation become intensive, which is preferable.

好適な実施の一形態として、前記第二のピストンに連結された第二のピストンロッドを備え、前記拘束手段は、前記第二のピストンロッドを拘束する解除操作自在なものであり、前記駆動回路は、サブシリンダと、該サブシリンダ内に摺動自在に嵌挿されたサブピストンと、前記サブシリンダの第一の隔室への作動流体の供給により前記サブピストンが作動して前記拘束手段により前記第二のピストンロッドが拘束されるように前記サブピストンと前記拘束手段とを互いに連結する連結手段と、前記第二のピストンロッドの内部に形成されるとともに前記第二のピストンをその軸線方向に貫通する貫通路と、該貫通路と前記第一の隔室とを互いに連通せしめる連通路と、を備えたものとすることもできる（請求項３）。   As a preferred embodiment, a second piston rod connected to the second piston is provided, and the restraining means is capable of releasing operation to restrain the second piston rod, and the drive circuit The sub-cylinder, the sub-piston slidably inserted in the sub-cylinder, and the sub-piston is operated by the supply of the working fluid to the first compartment of the sub-cylinder. A connecting means for connecting the sub-piston and the restraining means to each other so that the second piston rod is restrained; and an inside of the second piston rod, and the second piston is axially oriented. And a communication path that allows the through path and the first compartment to communicate with each other (Claim 3).

この場合、まず、前記駆動回路によって、前記第二のピストンを介して、前記第一のピストンを前記所定の前半ストロークだけ、所定の全ストロークの途中位置まで作動せしめる。次に、前記駆動回路によって、前記第一の隔室へ作動流体を供給し、前記サブピストンと前記連結手段とを介して前記第二のピストンロッドを前記拘束手段により拘束せしめる。そして、その拘束後も前記第一の隔室への作動流体の供給を継続し、前記連通路と前記貫通路とを介して前記第一のピストンと前記第二のピストンとの間に作動流体を供給する（請求項５）。これにより、前記第一のピストンが、前記途中位置からさらに前記所定の後半ストロークだけ作動せしめられ、前記所定の全ストロークの作動が完了する。   In this case, first, the first piston is operated by the drive circuit to the middle position of the predetermined full stroke by the predetermined first half stroke through the second piston. Next, working fluid is supplied to the first compartment by the drive circuit, and the second piston rod is restrained by the restraining means via the sub-piston and the connecting means. And even after the restraint, the supply of the working fluid to the first compartment is continued, and the working fluid is interposed between the first piston and the second piston via the communication passage and the through passage. (Claim 5). As a result, the first piston is further operated from the midway position by the predetermined second half stroke, and the operation of the predetermined full stroke is completed.

前記実施の形態に係る流体圧シリンダ装置によれば、前記第一の隔室に作動流体を供給することで、前記拘束手段によって前記第二のピストンロッドが拘束されて、前記第二のピストンが作動不能となり、前記第一の隔室への作動流体の供給をさらに継続することで、前記第一のピストンが前記途中位置からさらに作動せしめられる。すなわち、前記拘束手段の作動と前記第一のピストンの前記所定の後半ストロークの作動という互いに異なる二つの作動が、前記第一の隔室に作動流体を供給するだけで制御される。よって、構成及び作用が合理的となり、好適である。   According to the fluid pressure cylinder device according to the embodiment, by supplying a working fluid to the first compartment, the second piston rod is restrained by the restraining means, and the second piston is The operation becomes impossible and the supply of the working fluid to the first compartment is further continued, whereby the first piston is further operated from the midway position. That is, two different operations, namely, the operation of the restraining means and the operation of the predetermined second half stroke of the first piston, are controlled only by supplying a working fluid to the first compartment. Therefore, the configuration and operation are rational and preferable.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施の一形態に係る流体圧シリンダ装置の流体圧回路図である。   FIG. 1 is a fluid pressure circuit diagram of a fluid pressure cylinder device according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、本実施の形態に係る流体圧シリンダ装置１は、メインシリンダ２と、該メインシリンダ２内にそれぞれ独立して摺動自在に嵌挿された第一及び第二のピストン３，４と、前記第一のピストン３に連結された第一のピストンロッド５と、前記第二のピストン４を作動不能にせしめる解除操作自在な拘束手段６と、前記第一及び第二のピストン３，４を作動せしめるための流体圧回路（駆動回路）７と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a fluid pressure cylinder device 1 according to the present embodiment includes a main cylinder 2 and first and second pistons slidably inserted into the main cylinder 2 independently. 3, 4, a first piston rod 5 connected to the first piston 3, a restraining means 6 capable of releasing operation to make the second piston 4 inoperable, and the first and second And a fluid pressure circuit (drive circuit) 7 for operating the pistons 3 and 4.

詳しくは後述するが、前記駆動回路７は、前半行程として、前記第二のピストン４を介して前記第一のピストン３を所定の前半ストロークＳだけ作動せしめる。続いて、前記駆動回路７は、後半行程として、前記拘束手段６で作動不能とされた前記第二のピストン４と前記第一のピストン３との間に作動流体を供給して、該第一のピストン３を所定の後半ストロークαだけ作動せしめる。前記所定の前半ストロークＳと前記所定の後半ストロークαの合計値が、前記第一のピストン３の所定の全ストロークとなる。   As will be described in detail later, the drive circuit 7 operates the first piston 3 for a predetermined first half stroke S via the second piston 4 as the first half stroke. Subsequently, the driving circuit 7 supplies a working fluid between the second piston 4 and the first piston 3 which are disabled by the restraining means 6 as the second half stroke. The piston 3 is operated by a predetermined second half stroke α. The total value of the predetermined first half stroke S and the predetermined second half stroke α is a predetermined total stroke of the first piston 3.

前記流体圧シリンダ装置１は、油圧式、空気圧式、水圧式等、いかなる形式のものとすることもできる。   The fluid pressure cylinder device 1 may be of any type such as a hydraulic type, a pneumatic type, a hydraulic type, or the like.

前記メインシリンダ２は、その全長にわたって一様な内径を有するシリンダチューブ８と、該シリンダチューブ８の両端部に配設された第一のロッドカバー９及び第二のロッドカバー１０を備えている。   The main cylinder 2 includes a cylinder tube 8 having a uniform inner diameter over its entire length, and a first rod cover 9 and a second rod cover 10 disposed at both ends of the cylinder tube 8.

前記第一のピストン３は、前記メインシリンダ２内において、前記第一のロッドカバー９側に配設され、前記第二のピストン４は、前記第二のロッドカバー１０側に配設されている。前記第一のピストン３及び前記第二のピストン４は、前記メインシリンダ２の軸線方向に沿って気液密に摺動自在であり、しかも、それぞれ別々に摺動自在となっている。   The first piston 3 is disposed on the first rod cover 9 side in the main cylinder 2, and the second piston 4 is disposed on the second rod cover 10 side. . The first piston 3 and the second piston 4 are slidable in a gas-liquid tight manner along the axial direction of the main cylinder 2 and are slidable separately.

前記第一のピストンロッド５は、前記第一のロッドカバー９を気液密に摺動自在に貫通し、前記メインシリンダ２の外部（図１の例では、左外方）へと延び出している。前記第一のピストンロッド５は、前記メインシリンダ２の外部において、対象物Ｗに対して押す、掴む等の所定の作業を行う作業部材１１に作動上連結されている。そして、前記第一のピストン３が前記メインシリンダ２内を摺動することにより、前記第一のピストンロッド５によって、前記作業部材１１に対して所定の駆動力が伝達される。   The first piston rod 5 penetrates the first rod cover 9 slidably in a gas-liquid tight manner, and extends to the outside of the main cylinder 2 (to the left outside in the example of FIG. 1). Yes. The first piston rod 5 is operatively connected outside the main cylinder 2 to a work member 11 that performs a predetermined work such as pushing or gripping the object W. Then, as the first piston 3 slides in the main cylinder 2, a predetermined driving force is transmitted to the working member 11 by the first piston rod 5.

前記第二のピストン４には、前記第一のピストンロッド５とは反対の方向へと延びる第二のピストンロッド１２が連結されている。該第二のピストンロッド１２は、前記第二のロッドカバー１０を気液密に摺動自在に貫通し、前記メインシリンダ２の外部（図１の例では、右外方）へと延び出している。   A second piston rod 12 extending in the direction opposite to the first piston rod 5 is connected to the second piston 4. The second piston rod 12 penetrates the second rod cover 10 slidably in a gas-liquid-tight manner, and extends to the outside of the main cylinder 2 (in the example of FIG. 1, right outward). Yes.

前記メインシリンダ２において、前記第一のピストン３と前記第一のロッドカバー９との間には、第一の隔室（メイン側第一隔室）１３が形成され、前記第二のピストン４と前記第二のロッドカバー１０との間には、第二の隔室（メイン側第二隔室）１４が形成されている。また、前記第一のピストン３と前記第二のピストン４との間には、中間隔室１５が形成されている。   In the main cylinder 2, a first compartment (main-side first compartment) 13 is formed between the first piston 3 and the first rod cover 9, and the second piston 4 A second compartment (main-side second compartment) 14 is formed between the second rod cover 10 and the second compartment. An intermediate space 15 is formed between the first piston 3 and the second piston 4.

前記拘束手段６は、前記第二のピストン４を作動不能にせしめるための解除操作自在なものであり、例えば、前記メインシリンダ２の外部において前記第二のピストンロッド１２を締付け保持して拘束する解除操作自在なクランプ等を採用することができる。   The restraining means 6 can be freely released to make the second piston 4 inoperable. For example, the restraining means 6 tightens and holds the second piston rod 12 outside the main cylinder 2 to restrain it. A clamp that can be freely released can be used.

前記駆動回路７は、流体圧供給源１６と、該流体圧供給源１６と前記メイン側第一隔室１３とを互いに連通せしめるメイン側第一供給管路１７と、該メイン側第一供給管路１７に介装された電磁開閉式等のメイン側第一供給制御弁１８と、前記メイン側第一隔室１３内の作動流体を排出せしめるメイン側第一排出管路１９と、該メイン側第一排出管路１９に介装された電磁開閉式等のメイン側第一排出制御弁２０と、前記流体圧供給源１６と前記メイン側第二隔室１４とを互いに連通せしめるメイン側第二供給管路２１と、該メイン側第二供給管路２１に介装された電磁開閉式等のメイン側第二供給制御弁２２と、前記メイン側第二隔室１４内の作動流体を排出せしめるメイン側第二排出管路２３と、該メイン側第二排出管路２３に介装された電磁開閉式等のメイン側第二排出制御弁２４と、を備えている。   The drive circuit 7 includes a fluid pressure supply source 16, a main side first supply pipe 17 that allows the fluid pressure supply source 16 and the main side first compartment 13 to communicate with each other, and the main side first supply pipe. A main-side first supply control valve 18 such as an electromagnetic opening / closing type interposed in the passage 17, a main-side first discharge pipe 19 for discharging the working fluid in the main-side first compartment 13, and the main side A main-side second discharge control valve 20 such as an electromagnetic open / close type that is interposed in the first discharge pipe 19 communicates with the fluid pressure supply source 16 and the main-side second compartment 14. The working fluid in the supply side 21, the main side second supply control valve 22 such as an electromagnetic opening / closing type interposed in the main side second supply line 21, and the main side second compartment 14 is discharged. The main side second discharge pipe 23 and the main side second discharge pipe 23 are interposed. Includes a main side second discharge control valve 24 of the solenoid-operated, etc., the.

また、前記駆動回路７は、本実施の形態では、サブシリンダ２５と、該サブシリンダ２５内に摺動自在に嵌挿されたサブピストン２６と、前記サブシリンダ２５の第一の隔室（サブ側第一隔室）２７への作動流体の供給により前記サブピストン２６が作動して前記クランプ６により前記第二のピストンロッド１２が拘束されるように前記サブピストン２６と前記クランプ６とを作動上互いに連結する連結手段２８と、前記第二のピストンロッド１２の内部にその軸線方向に沿って形成されるとともに前記第二のピストン４をその軸線方向に貫通する貫通路２９と、該貫通路２９と前記サブ側第一隔室２７とを互いに連通せしめる連通路３０と、を備えている。   In the present embodiment, the drive circuit 7 includes a sub-cylinder 25, a sub-piston 26 that is slidably inserted into the sub-cylinder 25, and a first compartment (sub-sub) of the sub-cylinder 25. The sub-piston 26 and the clamp 6 are actuated so that the sub-piston 26 is actuated by supplying the working fluid to the first side compartment 27) and the second piston rod 12 is restrained by the clamp 6. Connecting means 28 for connecting each other, a through passage 29 formed in the second piston rod 12 along its axial direction and penetrating the second piston 4 in its axial direction, and the through passage 29 and a communication passage 30 for allowing the sub-side first compartment 27 to communicate with each other.

前記サブシリンダ２５は、シリンダチューブ３１と、該シリンダチューブ３１の両端部に配設されたヘッドカバー３２及びロッドカバー３３を備えている。前記サブシリンダ２５において、前記サブピストン２６と前記ヘッドカバー３２との間には、前記サブ側第一隔室２７が形成され、前記サブピストン２６と前記ロッドカバー３３との間には、第二の隔室（サブ側第二隔室）３４が形成されている。前記サブピストン２６には、前記連結手段の構成要素として、前記ロッドカバー３３を気液密に摺動自在に貫通するサブピストンロッド３５が連結されている。   The sub-cylinder 25 includes a cylinder tube 31 and a head cover 32 and a rod cover 33 disposed at both ends of the cylinder tube 31. In the sub-cylinder 25, the sub-side first compartment 27 is formed between the sub-piston 26 and the head cover 32, and a second side is formed between the sub-piston 26 and the rod cover 33. A compartment (sub-side second compartment) 34 is formed. The sub piston 26 is connected to the sub piston 26 as a component of the connecting means. The sub piston rod 35 penetrates the rod cover 33 slidably in a gas-liquid tight manner.

前記駆動回路７はまた、前記サブシリンダ２５を駆動するための流体圧回路として、前記流体圧供給源１６と前記サブ側第一隔室２７とを互いに連通せしめるサブ側第一供給管路３６と、該サブ側第一供給管路３６に介装された電磁開閉式等のサブ側第一供給制御弁３７と、前記サブ側第一隔室２７内の作動流体を排出せしめるサブ側第一排出管路３８と、該サブ側第一排出管路３８に介装された電磁開閉式等のサブ側第一排出制御弁３９と、前記流体圧供給源１６と前記サブ側第二隔室３４とを互いに連通せしめるサブ側第二供給管路４０と、該サブ側第二供給管路４０に介装された電磁開閉式等のサブ側第二供給制御弁４１と、前記サブ側第二隔室３４内の作動流体を排出せしめるサブ側第二排出管路４２と、該サブ側第二排出管路４２に介装された電磁開閉式等のサブ側第二排出制御弁４３と、を備えている。   The drive circuit 7 also has a sub-side first supply pipe line 36 that allows the fluid pressure supply source 16 and the sub-side first compartment 27 to communicate with each other as a fluid pressure circuit for driving the sub-cylinder 25. A sub-side first supply control valve 37 such as an electromagnetic opening / closing type interposed in the sub-side first supply pipe 36, and a sub-side first discharge for discharging the working fluid in the sub-side first compartment 27. A pipe 38, a sub-side first discharge control valve 39 such as an electromagnetic open / close type interposed in the sub-side first discharge pipe 38, the fluid pressure supply source 16, and the sub-side second compartment 34 A sub-side second supply conduit 40 that communicates with each other, a sub-side second supply control valve 41 such as an electromagnetic opening / closing type interposed in the sub-side second supply conduit 40, and the sub-side second compartment A sub-side second discharge conduit 42 for discharging the working fluid in 34, and the sub-side second discharge conduit 42. A sub-side second discharge control valve 43 of the solenoid-operated or the like which is interposed, and a.

前記メインシリンダ２側及び前記サブシリンダ２５側の双方において、前記各制御弁１８，２０，２２，２４，３７，３９，４１，４３の作動は、マイクロコンピュータ等を含む制御装置４４によって自動制御される。   The operation of each control valve 18, 20, 22, 24, 37, 39, 41, 43 on both the main cylinder 2 side and the sub cylinder 25 side is automatically controlled by a control device 44 including a microcomputer. The

図１の例では、前記メインシリンダ２側と前記サブシリンダ２５側とで、単一の前記流体圧供給源１６を共用しているが、勿論、それぞれのシリンダごとに別々に流体圧供給源を配設することもできる。   In the example of FIG. 1, the main fluid pressure supply source 16 is shared by the main cylinder 2 side and the sub cylinder 25 side, but of course, a separate fluid pressure supply source is provided for each cylinder. It can also be arranged.

また、図１の例では、前記メインシリンダ２側と前記サブシリンダ２５側のそれぞれにおいて、前記第一供給制御弁１８，３７と前記第一排出制御弁２０，３９とが別体に配設され、同様に、前記第二供給制御弁２２，４１と前記第二排出制御弁２４，４３も、互いに別体のものとして配設されているが、他の実施の形態として、前記メインシリンダ２側と前記サブシリンダ２５側のそれぞれにおいて、前記第一供給制御弁１８，３７の機能と前記第一排出制御弁２０，３９の機能とを併有する単一の三ポート三位置式の第一切換弁（制御弁）を採用し、同様に、前記第二供給制御弁２２，４１の機能と前記第二排出制御弁２４，４３の機能とを併有する単一の三ポート三位置式の第二切換弁（制御弁）を採用することもできる。   In the example of FIG. 1, the first supply control valves 18 and 37 and the first discharge control valves 20 and 39 are separately provided on the main cylinder 2 side and the sub cylinder 25 side, respectively. Similarly, the second supply control valves 22 and 41 and the second discharge control valves 24 and 43 are also arranged separately from each other, but as another embodiment, the main cylinder 2 side And a single three-port three-position first switching valve having both the functions of the first supply control valves 18 and 37 and the functions of the first discharge control valves 20 and 39 on each of the sub-cylinder 25 side. (Control valve), and similarly, a single three-port three-position second switching having both the functions of the second supply control valves 22 and 41 and the functions of the second discharge control valves 24 and 43 A valve (control valve) can also be employed.

さらに、図１では図示を省略しているが、前記駆動回路７には、圧力制御弁や流量制御弁等、流体圧回路において必要な種々の要素が介装されている。   Further, although not shown in FIG. 1, the drive circuit 7 is provided with various elements necessary for the fluid pressure circuit such as a pressure control valve and a flow rate control valve.

前記連結手段２８は、前記サブピストンロッド３５と、該サブピストンロッド３５と前記クランプ６とを所定の態様で互いに連結するコネクタ４５と、を備えている。ここで、前記所定の態様とは、次のような条件を満たすような連結関係を言う。すなわち、前記サブ側第一隔室２７への作動流体の供給により、前記サブピストン２６が一方向に作動して、前記クランプ６により前記第二のピストンロッド１２が拘束される一方、前記サブ側第二隔室３４への作動流体の供給により、前記サブピストン２６が他方向に作動して、前記クランプ６による前記第二のピストンロッド１２の拘束が解除されるような連結関係である。したがって、本実施の形態では、前記サブシリンダ２５を含む前記駆動回路７は、前記第一及び第二のピストン３，４の駆動回路であるとともに、前記クランプ６の駆動回路としての機能も有している。このようにすれば、構成及び作用が集約的なものとなり、好適である。   The connecting means 28 includes the sub-piston rod 35 and a connector 45 that connects the sub-piston rod 35 and the clamp 6 to each other in a predetermined manner. Here, the predetermined mode refers to a connection relationship that satisfies the following conditions. That is, by supplying the working fluid to the sub-side first compartment 27, the sub-piston 26 operates in one direction, and the second piston rod 12 is restrained by the clamp 6, while the sub-side By the supply of the working fluid to the second compartment 34, the sub piston 26 is operated in the other direction, and the restraint of the second piston rod 12 by the clamp 6 is released. Therefore, in the present embodiment, the drive circuit 7 including the sub-cylinder 25 is a drive circuit for the first and second pistons 3 and 4 and also has a function as a drive circuit for the clamp 6. ing. In this way, the configuration and operation become intensive, which is preferable.

前記流体圧シリンダ装置１によれば、前記第一のピストン３の前記所定の全ストローク（Ｓ＋α）のロッド伸び出し方向への作動が、前記所定の前半ストロークＳと前記所定の後半ストロークαの二段階の動作として行われる。   According to the fluid pressure cylinder device 1, the operation of the first piston 3 in the rod extending direction of the predetermined full stroke (S + α) is the two of the predetermined first half stroke S and the predetermined second half stroke α. This is done as a staged operation.

但し、前半、後半とは言っても、前後半が均等なストロークということではなく、前記所定の全ストローク（Ｓ＋α）の内で、前記作業部材１１が前記対象物Ｗに対して所定の作業を行う上で大きな駆動力が必要とされる最終段階の小さなストロークのみが、前記所定の後半ストロークαとされれば良い。前記所定の後半ストロークαの具体的な数値又は割合については、前記メインシリンダ２の長さ、あるいは、前記作業部材１１の種類や作業内容等に応じて、適宜に決定される。   However, the first half and the second half are not equal strokes, but the working member 11 performs a predetermined work on the object W within the predetermined full stroke (S + α). Only the small stroke at the final stage, which requires a large driving force for the execution, may be the predetermined latter half stroke α. The specific numerical value or ratio of the predetermined second half stroke α is appropriately determined according to the length of the main cylinder 2, the type of the work member 11, the work content, or the like.

次に、前記流体圧シリンダ装置１の作動について具体的に説明する。   Next, the operation of the fluid pressure cylinder device 1 will be specifically described.

前記第一のピストンロッド５の往き行程時の作動は、次の通りである。前記駆動回路７において、前記メイン側第一供給制御弁１８と前記メイン側第二排出制御弁２４とを共に閉じた状態で、前記メイン側第二供給制御弁２２と前記メイン側第一排出制御弁２０とを共に開くと、前記メイン側第二隔室１４へ作動流体が供給されるとともに、前記メイン側第一隔室１３から作動流体が排出されるので、前記第二のピストン４が、図１において左方へ向けて作動し、該第二のピストン４を介して、前記第一のピストン３も一体となって、前記所定の前半ストロークＳだけ左方へ向けて作動する。前記第一のピストン３の前記所定の前半ストロークＳの作動が完了したら、前記メイン側第二供給制御弁２２と前記メイン側第一排出制御弁２０とを共に閉じる。前記第一のピストン３の前記所定の前半ストロークＳの作動中は、前記サブシリンダ２５側の前記各制御弁３７，３９，４１，４３は、すべて閉じられたままである。   The operation of the first piston rod 5 during the forward stroke is as follows. In the drive circuit 7, the main side second supply control valve 22 and the main side first discharge control are closed with both the main side first supply control valve 18 and the main side second discharge control valve 24 closed. When the valve 20 is opened together, the working fluid is supplied to the main-side second compartment 14 and the working fluid is discharged from the main-side first compartment 13, so that the second piston 4 is 1, the first piston 3 is also integrated with the first piston 3 via the second piston 4 and is operated toward the left by the predetermined first half stroke S. When the operation of the predetermined first half stroke S of the first piston 3 is completed, both the main side second supply control valve 22 and the main side first discharge control valve 20 are closed. During the operation of the predetermined first half stroke S of the first piston 3, all the control valves 37, 39, 41, 43 on the sub cylinder 25 side remain closed.

次いで、前記駆動回路７において、前記サブ側第二供給制御弁４１と前記サブ側第一排出制御弁３９とを共に閉じた状態で、前記サブ側第一供給制御弁３７と前記サブ側第二排出制御弁４３とを共に開くと、前記サブ側第一隔室２７へ作動流体が供給されるとともに、前記サブ側第二隔室３４から作動流体が排出されるので、前記サブピストン２６が、図１において上方へ向けて作動する。これにより、前記サブピストンロッド３５を介して、前記クランプ６によって前記第二のピストンロッド１２が拘束される。この拘束により前記サブピストン２６のそれ以上の作動は不能となるので、その後も前記サブ側第一隔室２７への作動流体の供給を継続すると、前記連通路３０と前記貫通路２９とを介して、前記第一のピストン３と前記第二のピストン４との間の前記中間隔室１５へと、前記サブ側第一隔室２７から作動流体が流入する。そこで、前記メイン側第一排出制御弁２０を開くと、前記第一のピストン３が、残りの前記所定の後半ストロークαだけ作動し、前記所定の全ストローク（Ｓ＋α）の作動が完了する。   Next, in the drive circuit 7, the sub-side first supply control valve 37 and the sub-side second second control valve 41 and the sub-side first discharge control valve 39 are both closed. When the discharge control valve 43 is opened together, the working fluid is supplied to the sub-side first compartment 27 and the working fluid is discharged from the sub-side second compartment 34. In FIG. 1, it operates upward. Thereby, the second piston rod 12 is restrained by the clamp 6 via the sub piston rod 35. This restriction prevents further operation of the sub-piston 26, and if the supply of the working fluid to the sub-side first compartment 27 is continued thereafter, the communication passage 30 and the through-passage 29 are interposed. Then, the working fluid flows from the sub-side first compartment 27 into the intermediate space 15 between the first piston 3 and the second piston 4. Therefore, when the main-side first discharge control valve 20 is opened, the first piston 3 is operated for the remaining predetermined second half stroke α, and the operation for the predetermined full stroke (S + α) is completed.

なお、前記所定の前半ストロークＳと、前記所定の後半ストロークαは、前記駆動回路７の切り換えを瞬時に行うことにより、可及的に切れ間のない連続した工程として行うこともできる。   The predetermined first-half stroke S and the predetermined second-half stroke α can be performed as a continuous process as continuous as possible by switching the drive circuit 7 instantaneously.

前記流体圧シリンダ装置１によれば、前記第一のピストン３の前記所定の前半ストロークＳの作動を低圧駆動で行い、前記第一のピストン３の前記所定の後半ストロークαの作動を高圧駆動で行うことにより、前記第一のピストンロッド５を駆動させるためのエネルギーを可及的に節約することができる。   According to the fluid pressure cylinder device 1, the predetermined first half stroke S of the first piston 3 is operated by low pressure driving, and the predetermined second half stroke α of the first piston 3 is operated by high pressure driving. By doing so, energy for driving the first piston rod 5 can be saved as much as possible.

次に、前記第一のピストンロッド５の戻り行程時の作動は、次の通りである。まず、前記駆動回路７において、前記メイン側第二供給制御弁２２、前記メイン側第一排出制御弁２０、前記メイン側第二排出制御弁２４、前記サブ側第一供給制御弁３７、前記サブ側第二供給制御弁４１、及び前記サブ側第二排出制御弁４３を共に閉じた状態で、前記メイン側第一供給制御弁１８と前記サブ側第一排出制御弁３９を開くと、前記第一のピストン３が、前記所定の後半ストロークα分だけ、図１において右方へ戻るように作動せしめられる。この時、前記中間隔室１５内の作動流体は、前記貫通路２９、前記連通路３０、前記サブ側第一隔室２７及び前記サブ側第一排出制御弁３９を介して、前記サブ側第一排出管路３８から排出される。排出が完了したら、前記メイン側第一供給制御弁１８と前記サブ側第一排出制御弁３９とを共に閉じる。   Next, the operation of the first piston rod 5 during the return stroke is as follows. First, in the drive circuit 7, the main side second supply control valve 22, the main side first discharge control valve 20, the main side second discharge control valve 24, the sub side first supply control valve 37, the sub When the main side first supply control valve 18 and the sub side first discharge control valve 39 are opened with both the side second supply control valve 41 and the sub side second discharge control valve 43 closed, the first One piston 3 is actuated so as to return to the right in FIG. 1 by the predetermined second half stroke α. At this time, the working fluid in the intermediate space 15 passes through the through passage 29, the communication passage 30, the sub side first compartment 27, and the sub side first discharge control valve 39. It is discharged from one discharge line 38. When the discharge is completed, both the main side first supply control valve 18 and the sub side first discharge control valve 39 are closed.

次いで、前記サブ側第二供給制御弁４１と前記サブ側第一排出制御弁３９とを共に開くと、前記サブ側第二隔室３４へ作動流体が供給されるとともに、前記サブ側第一隔室２７から作動流体が排出されるので、前記サブピストンが、図１において下方へ向けて作動し、前記サブピストンロッド３５及び前記コネクタ４５を介して、前記クランプ６による前記第二のピストンロッド１２の拘束が解除される。拘束解除が完了したら、前記サブ側第二供給制御弁４１と前記サブ側第一排出制御弁３９とを共に閉じる。   Next, when both the sub-side second supply control valve 41 and the sub-side first discharge control valve 39 are opened, working fluid is supplied to the sub-side second compartment 34 and the sub-side first partition is also supplied. Since the working fluid is discharged from the chamber 27, the sub piston operates downward in FIG. 1, and the second piston rod 12 by the clamp 6 via the sub piston rod 35 and the connector 45. Will be released. When the restraint release is completed, both the sub-side second supply control valve 41 and the sub-side first discharge control valve 39 are closed.

最後に、前記駆動回路７において、前記メイン側第一供給制御弁１８と前記メイン側第二排出制御弁２４とを共に開くと、前記第一のピストン３と前記第二のピストン４とが一体となったままで、前記所定の前半ストロークＳ分だけ、図１の右方へと戻るように作動せしめられる。   Finally, in the drive circuit 7, when the main side first supply control valve 18 and the main side second discharge control valve 24 are both opened, the first piston 3 and the second piston 4 are integrated. In this state, the actuator is operated to return to the right in FIG. 1 by the predetermined first half stroke S.

いま、前記メインシリンダ２の内径（直径）をＤ（ｃｍ）、前記第一及び第二のピストンロッド３，４の外径（直径）をｄ（ｃｍ）、前記第二のピストン４の行程（前記第一のピストン３の前半ストローク）をＳ（ｃｍ）、前記第一のピストン３の後半ストロークをα（ｃｍ）、前記第二のピストン４の操作圧力（前記第一のピストン３の前半ストロークＳの操作圧力）をＰＬ、前記第一のピストン３の後半ストロークαの操作圧力をＰＨ（＞ＰＬ）とすると、前記第一のピストン３の全ストローク（前半ストロークＳ＋後半ストロークα）の作動に要する操作圧力エネルギーは、次式によって表すことができる。 Now, the inner diameter (diameter) of the main cylinder 2 is D (cm), the outer diameters (diameters) of the first and second piston rods 3 and 4 are d (cm), and the stroke of the second piston 4 ( The first half stroke of the first piston 3 is S (cm), the second half stroke of the first piston 3 is α (cm), and the operating pressure of the second piston 4 (the first half stroke of the first piston 3). S is the operating pressure of the first piston 3, and the operating pressure of the first piston 3 is P H (> P L ), so that the entire stroke of the first piston 3 (first half stroke S + second half stroke α) The operating pressure energy required for operation can be expressed by the following equation.

本実施の形態において必要とされる操作圧力エネルギー
＝［１／４（Ｄ２−ｄ２）×Ｓ×ＰＬ］＋
［１／４（Ｄ２−ｄ２）×α×ＰＨ］ ・・・式（１）
一方、前記第二のピストン４を備えておらず、第一のピストン３がその全ストローク（Ｓ＋α）を均一な高圧（ＰＨ）で作動せしめられる従来の流体圧シリンダ装置の場合には、全ストロークの作動に要する操作圧力エネルギーは、次の通りとなる。 Operation pressure energy required in the present embodiment = [1/4 (D 2 −d 2 ) × S × P L ] +
[1/4 (D 2 −d 2 ) × α × P H ] (1)
On the other hand, in the case of a conventional fluid pressure cylinder device that does not include the second piston 4 and that allows the first piston 3 to operate with its uniform stroke (S + α) at a uniform high pressure (P H ), The operating pressure energy required for the stroke operation is as follows.

従来装置において必要とされる操作圧力エネルギー
＝１／４（Ｄ２−ｄ２）×（Ｓ＋α）×ＰＨ ・・・式（２）
式（２）−式（１）＝Ｓ（ＰＨ−ＰＬ）
よって、本実施の形態のものによれば、Ｓ（ＰＨ−ＰＬ）分だけ、前記第一のピストンロッド５の往き行程時における操作圧力エネルギーが節約できることになる。この操作圧力エネルギーの節約量は、前記第一のピストン３の前半ストロークＳが長ければ長いほど大きくなり、且つ、前半ストロークＳと後半ストロークαの操作圧力の差（ＰＨ−ＰＬ）が大きければ大きいほど大きくなる。 Operation pressure energy is required in the conventional device = 1/4 (D 2 -d 2) × (S + α) × P H ··· formula (2)
Equation (2) - equation (1) = S (P H -P L)
Therefore, according to the present embodiment, the operating pressure energy in the forward stroke of the first piston rod 5 can be saved by S (P H −P L ). The saving amount of the operating pressure energy becomes larger as the first half stroke S of the first piston 3 becomes longer, and the difference (P H −P L ) between the operating pressures of the first half stroke S and the second half stroke α is larger. The bigger it is, the bigger it becomes.

本発明の実施の一形態に係る流体圧シリンダ装置の流体圧回路図である。1 is a fluid pressure circuit diagram of a fluid pressure cylinder device according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 流体圧シリンダ装置
２ メインシリンダ
３ 第一のピストン
４ 第二のピストン
５ 第一のピストンロッド
６ 拘束手段（クランプ）
７ 駆動回路（流体圧回路）
１２ ピストンロッド
２５ サブシリンダ
２６ サブピストン
２７ 第一の隔室（サブ側第一隔室）
２９ 貫通路
３０ 連通路
Ｓ 所定の前半ストローク
α 所定の後半ストローク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid pressure cylinder apparatus 2 Main cylinder 3 1st piston 4 2nd piston 5 1st piston rod 6 Restraint means (clamp)
7 Drive circuit (fluid pressure circuit)
12 piston rod 25 sub cylinder 26 sub piston 27 first compartment (sub-side first compartment)
29 Through-passage 30 Communication passage S Predetermined first half stroke α Predetermined second half stroke

Claims (5)

メインシリンダ（２）と、該メインシリンダ（２）内にそれぞれ独立して摺動自在に嵌挿された第一及び第二のピストン（３，４）と、前記第一のピストン（３）に連結された第一のピストンロッド（５）と、前記第二のピストン（４）を作動不能にせしめる解除操作自在な拘束手段（６）と、前記第二のピストン（４）を介して前記第一のピストン（３）を所定の前半ストローク（Ｓ）だけ作動せしめるとともに、前記拘束手段（６）で作動不能とされた前記第二のピストン（４）と前記第一のピストン（３）との間に作動流体を供給して該第一のピストン（３）を所定の後半ストローク（α）だけさらに作動せしめる駆動回路（７）と、を備えている、流体圧シリンダ装置。   A main cylinder (2), first and second pistons (3, 4) inserted in the main cylinder (2) independently and slidably, and the first piston (3). The first piston rod (5) connected, the restraining means (6) capable of releasing operation for disabling the second piston (4), and the first piston (4) via the second piston (4). The first piston (3) is operated by a predetermined first half stroke (S), and the second piston (4) and the first piston (3) which are disabled by the restraining means (6) A fluid pressure cylinder device comprising a drive circuit (7) for supplying a working fluid therebetween to further actuate the first piston (3) by a predetermined second half stroke (α). 前記駆動回路（７）が、前記拘束手段（６）の駆動機能をも備えている、請求項１に記載の流体圧シリンダ装置。   The fluid pressure cylinder device according to claim 1, wherein the drive circuit (7) also has a drive function of the restraining means (6). 前記第二のピストン（４）に連結された第二のピストンロッド（１２）を備え、前記拘束手段（６）は、前記第二のピストンロッド（１２）を拘束する解除操作自在なものであり、前記駆動回路（７）は、サブシリンダ（２５）と、該サブシリンダ（２５）内に摺動自在に嵌挿されたサブピストン（２６）と、前記サブシリンダ（２５）の第一の隔室（２７）への作動流体の供給により前記サブピストン（２６）が作動して前記拘束手段（６）により前記第二のピストンロッド（１２）が拘束されるように前記サブピストン（２６）と前記拘束手段（６）とを互いに連結する連結手段（２８）と、前記第二のピストンロッド（１２）の内部に形成されるとともに前記第二のピストン（４）をその軸線方向に貫通する貫通路（２９）と、該貫通路（２９）と前記第一の隔室（２７）とを互いに連通せしめる連通路（３０）と、を備えている、請求項２に記載の流体圧シリンダ装置。   A second piston rod (12) connected to the second piston (4) is provided, and the restraining means (6) is freely operable to restrain the second piston rod (12). The drive circuit (7) includes a sub cylinder (25), a sub piston (26) slidably fitted in the sub cylinder (25), and a first space between the sub cylinder (25). The sub piston (26) is actuated by supplying the working fluid to the chamber (27) and the second piston rod (12) is restrained by the restraining means (6). A connecting means (28) for connecting the restraining means (6) to each other, and a penetration formed in the second piston rod (12) and penetrating through the second piston (4) in the axial direction thereof Path (29) and the penetration (29) and said first compartment (27) communicating passage (30) and allowed to the communication with each other, and a fluid pressure cylinder according to claim 2. 請求項１に記載の流体圧シリンダ装置（１）の制御方法であって、前記駆動回路（７）によって前記第二のピストン（４）を介して前記第一のピストン（３）を前記所定の前半ストローク（Ｓ）だけ作動せしめ、前記拘束手段（６）によって前記第二のピストン（４）を作動不能にせしめた状態で、前記駆動回路（７）によって前記第一のピストン（３）と前記第二のピストン（４）との間に作動流体を供給する、流体圧シリンダ装置の制御方法。   The method of controlling a fluid pressure cylinder device (1) according to claim 1, wherein the first piston (3) is moved to the predetermined piston via the second piston (4) by the drive circuit (7). In the state where only the first half stroke (S) is operated and the second piston (4) is disabled by the restraining means (6), the drive circuit (7) and the first piston (3) A control method of a fluid pressure cylinder device which supplies a working fluid between the second piston (4). 請求項３に記載の流体圧シリンダ装置（１）の制御方法であって、前記駆動回路（７）によって前記第二のピストン（４）を介して前記第一のピストン（３）を前記所定の前半ストローク（Ｓ）だけ作動せしめ、前記第一の隔室（２７）へ作動流体を供給して前記サブピストン（２６）と前記連結手段（２８）とを介して前記第二のピストンロッド（１２）を前記拘束手段（６）により拘束せしめ、その拘束後も前記第一の隔室（２７）への作動流体の供給を継続して、前記連通路（３０）と前記貫通路（２９）とを介して前記第一のピストン（３）と前記第二のピストン（４）との間に作動流体を供給する、流体圧シリンダ装置の制御方法。   The method of controlling a fluid pressure cylinder device (1) according to claim 3, wherein the first piston (3) is moved by the drive circuit (7) through the second piston (4) to the predetermined amount. Only the first half stroke (S) is operated, the working fluid is supplied to the first compartment (27), and the second piston rod (12) is connected via the sub-piston (26) and the connecting means (28). ) Is restrained by the restraining means (6), and after the restraint, the supply of the working fluid to the first compartment (27) is continued, and the communication passage (30) and the through passage (29) A control method for a fluid pressure cylinder device, in which a working fluid is supplied between the first piston (3) and the second piston (4) via a cylinder.
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