JP2545150B2

JP2545150B2 - シリンダロック装置

Info

Publication number: JP2545150B2
Application number: JP2037992A
Authority: JP
Inventors: 鐸二小堀; 孝二石井; 元一高橋; 淳一平井; 義憲安達; 直幹丹羽; 茂有木; 俊明亀井; 武治鎮目
Original assignee: Kajima Corp; Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; KYB Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPH03186602A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は例えば構造物のフレームとフレームから切り
離されたブレースあるいは耐震壁などの耐震要素との間
に設置され、シリンダに対するピストンロッドの移動を
自由、拘束の間で切り替えることにより、フレームと耐
震要素との接合状態を変化させ、フレームの剛性を可変
としたり、あるいは機械の防振装置として利用されるシ
リンダロック装置に関するものである。

〔従来の技術〕

建物内にモータ、工作機械などの振動源がある場合、
防振ゴムなどを振動源と床面との間に配設して防振する
のが一般的である。

しかしながら、振動源の振動数が建物の固有周期に近
い時には建物が共振したり、また振動源の振動が急速に
生ずるような場合には、従来のような防振機構では建物
の揺れを止めることが困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第17図に示すように建物内のあるフロアにモータ、工
作機械などの振動源Ｖがある場合、建物の振動障害を防
止する手段として、そのフロアの下階の壁やブレースな
どの耐震要素Ｒと上階の梁Ｂとの間に両者を固定、また
は解放し得る装置を設置し、この装置のオン、オフの切
り替えにより下階のフレームの剛性を変化させ、振動源
Ｖとの共振を避ける方法が考えられる。

このような装置としては、振動源の振動特性が激しく
変化する場合にも、また振動源の振動が急速に生じるよ
うな場合にも、対応できるように応答性良く切り換えら
れるものが要求される。

本発明は、このような要請に鑑みてなされたもので、
その目的は、大流量の圧油を高速で流し、あるいは大流
量の圧油を瞬間的に遮断し、応答性良くオン、オフの可
能なシリンダロック装置を提供することにある。

また、もう１つの目的はこのようなシリンダロック装
置において、その適用条件に応じて、単にオン、オフの
切換えによる固定状態、フリー状態の実現だけでなく、
装置に種々の減衰性能を持たせることである。

さらに、もう１つの目的はこのようなシリンダロック
装置において、その作動における信頼性の向上およびメ
ンテナンスの容易さを実現することである。

〔課題を解決するための手段〕

以下、本発明のシリンダロック装置を第１図の概要図
および第２図の油圧回路図を参照して説明する。

本発明のシリンダロック装置は第１図に示すように、
シリンダ本体１内の両ロッド形のピストン２の両側（以
下、第１図における左右両側をそれぞれ左、右として説
明する）に油圧室６を設け、この左右の油圧室６内の圧
油を切換弁12により閉止または流動させることにより、
ピストン２を固定または左右移動自在としたものであ
る。

左右の油圧室６には、それぞれ油圧室内の圧油の流出
を阻止する流出阻止用チェック弁８および油圧室への圧
油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁９が設けられ
ている。左右の流出阻止用チェック弁８はシリンダ本体
１に沿って設けた流入用流路10により連結され、一方、
左右の流入阻止用チェック弁９はシリンダ本体１に沿っ
て設けた流出用流路11により連結され、流入用流路10と
流出用流路11とを切換弁12を介して接続し、切換弁12に
より、両流路10,11の連結、遮断を切り換えるようにな
っている。

また、本願発明では、切換弁12について、弁体の一端
側に入口ポート14と出口ポート15を、他端側に背圧ポー
ト16を設け、入口ポート14を流出用流路11に連通させる
とともに、出口ポート15を流入用流路10に連通させ、背
圧ポート16側にシャットオフ弁18を設け、このシャット
オフ弁18の開閉により入口ポート14と出口ポート15間を
開閉させる構成としているため、応答性良く大流量の圧
油を高速で流し、また遮断することができる。

このような切換弁12としては、例えば第１図に示すよ
うに絞り28を有し、スプリング32で付勢されたカートリ
ッジ31からなり、背圧と付勢力により閉となるカートリ
ッジ型切換弁などが使用できる。

第２図および後述する第16図の油圧回路図ではこれを
小径部13aと大径部13bを有するピストン13の移動により
開閉し、受圧面積差により閉となるピストン型切換弁に
置き換えて示している。

狭い取付スペースに配設できるようにするためには、
第１図に示すように、シリンダ本体１内にチューブ５を
設け、シリンダ本体１の内側とチューブ５外周間に流入
用流路10を形成することが考えられ、その場合、チュー
ブ５の両側にチェック弁8,9をそれぞれ設け、流出用流
路11はシリンダ本体１の側部に設けることができる。

また、流入用流路10あるいは流出用流路11には、油の
圧縮および温度変化による容積変化を補うなどを目的と
して、アキュムレータ30を設けるのが良い。

〔作用〕

両ロッドシリンダ方式で、シリンダ本体１に２つの油
の流路10,11、チェック弁8,9、切換弁12を設けたことに
より、通路長さを短くすることができ、また通路面積が
大きくとれ、通路抵抗が減少することにより、大流量の
圧油を高速で流し、また瞬間的に遮断することができ
る。また、背圧式の切換弁を使用しているため、瞬時に
開閉でき、前述の構造とあいまって応答速度を極めて早
くすることができる。

次に、前述した第２図の油圧回路における作動状態に
ついて説明する。

（１）フリー状態Ｉ（第３図参照）シャットオフ弁18は開状態であり、ピストン２の左方
向への移動により油圧室6L内の圧油がチェック弁9L、流
出用流路11を通って切換弁12のピストン13を押し上げ
る。チェック弁8L,9Rは圧油により閉止されているた
め、流入用流路10、チェック弁8Rを介して切換弁12から
の圧油が流れる。これにより油圧室6Lから油圧室6Rへ圧
油が流れ、外力によりピストン２が左方向に移動する。

このとき入口ポート14と出口ポート15は、ピストン13
の移動により瞬時に連通し、圧油を高速、大流量で流す
ことができる。

（２）フリー状態II（第４参照）シャットオフ弁18は開状態であり、ピストン２の右方
向への移動により油圧室6R内の圧油がチェック弁9R、流
出用流路11を通ってピストン13を押し上げた後（チェッ
ク弁8R,9Lは圧油により閉止）、流入用流路10、チェッ
ク弁8Lを介して流れる。これにより油圧室6Rから油圧室
6Lへ圧油が流れ、外力によりピストン２が右方向に移動
する。

流出阻止用チェック弁８は、シリンダから出た圧油が
必ず切換弁12の入口ポート14から入るように設置されて
いる。

（３）ロック状態（第５図参照）シャットオフ弁18を閉状態とする。このような状態で
ピストン２に左方向の外力が加わると、切換弁12までの
油圧が上がり、ピストン13を押し上げようとするが、バ
イパス流路17を介して大径部側へ前記圧油がかかり、さ
らにシャットオフ弁18により流出が阻止されているた
め、ピストン13の大径部13b側と小径部13a側とが同じ油
圧力となる。

この状態で、大径部13bと小径部13aの受圧面積差によ
り、小径部側への力が勝り、ピストン13が弁閉じ状態で
固定される。

第６図および第７図はフリー状態（第６図）からロッ
ク状態（第７図）への移行を示したものであり、バイパ
ス流路17は圧油が充満しており、シャットオフ弁18を閉
じるだけで圧力が伝達されるため、応答性良く瞬時に切
換弁12を閉じることができる。

また、同一の圧油の受圧面積差でピストン13を作動さ
せるため、高圧で大流量であっても容易に切換弁12を閉
じることができる。

〔実施例〕

以下、本発明をより具体的な実施例に基づいて説明す
る。

第８図〜第15図は本発明の一実施例を示したもので、
第16図はその油圧回路図である。

第８図に示すようにシリンダ本体１内には環状間隙ｓ
をおいて円筒状チューブ５を配設し、このチューブ５内
に両ロッド形のピストン２を、そのピストンロッド３が
側部カバー４から突出するように、摺動自在に挿入す
る。さらに、ピストン２の左右に形成された油圧室６と
カバー４との間に弁体７を配設し、この弁体７の油圧室
側に、油圧室内の圧油の流出を阻止する流出阻止用チェ
ック弁８を設け、カバー側に油圧室内への圧油の流入を
阻止する流入阻止用チェック弁９を設ける。

なお、第８図は上半分を縦断面、下半分を平面および
水平断面で示したものであり、上述したチェック弁8,9
はシリンダ本体１と直角な断面において、多数所定間隔
をおいて設けられている。

このチェック弁8,9は弁体をばねで付勢し、圧油を一
方向のみ流す構造であり、各流出阻止用チェック弁８
は、それぞれ連通孔19を介してチューブ５の外周の環状
間隙ｓに連通させ、この環状間隙ｓを圧油の流入用流路
10としている。

流入阻止用チェック弁９は、側部カバー４（側部カバ
ー４自体、複数の部材で構成されている）に形成した収
納溝20に配置されており、弁体７の内周に形成した環状
溝21、連通孔22を介して油圧室６と連通させる。

また、使用される油中のエアー抜きを容易にするた
め、第８図に示されるように、シリンダ本体１には、シ
リンダ本体１の内側に複数配置された流入阻止用チェッ
ク弁９の内、最上部の流入阻止用チェック弁位置に対応
する位置、すなわち弁体７に形成した最上部の連通孔22
および側部カバー４に形成した最上部の収納溝21位置に
おいて、これらと連通するエアー抜き孔23,24を形成
し、エアーの溜まりやすい位置からエアー抜きできるよ
うにしている。

さらに、シリンダ本体１の一側には、シリンダ本体１
の左右に跨がる付属部材25を取付け、この付属部材25に
圧油の流出用流路11をピストン軸方向に設け、流出用流
路11とチェック弁９の収納溝20をシリンダ本体１に形成
した連通孔26および付属部材25側のポート27を介して連
通させる。

第10図および第11図は付属部材25の中央に設けられた
切換弁12部分を示したもので、絞り28を有し、スプリン
グ32で付勢されたカートリッジ31からなり、下側に入口
ポート14、側方に出口ポート15が形成され、背圧とスプ
リング32の付勢力により切換弁12を閉じるようになって
いる。絞り28（第16図の油圧回路図におけるバイパス流
路17の絞り28に相当）を介して連通する入口ポート14と
背圧ポート16の背圧ポート16側の流路29にはシャットオ
フ弁18が設けられ、シャットオフ弁18を開くことによ
り、背圧が小さくなり、カートリッジ31が上方へ移動
し、すなわち切換弁12が開き、シリンダ本体１を貫通す
る流路33（第１図参照）を通して、シリンダ本体１内の
流入用流路10に向けて圧油が流れる。

第12図は第10図のシャットオフ弁18部分を拡大して示
したもので、ソレノイド18a（第16図の油圧回路図参
照）で閉じ、ばね41で開状態に復帰する二位置切換弁で
あり、パルス幅変調制御により高速開閉する。切換弁12
の背圧側からの流路29のシャットオフ弁18近傍の位置に
は拡径部42を設け、その部分に環状のフィルター43を取
付けることにより、シャットオフ弁18の目詰まりを防止
し、切換え不良の減少、信頼性の向上を図っている。ま
た、拡径部42を設けて、表面積の大きなフィルター43を
用いることにより、メンテナンスの面でもフィルター43
の交換回数を減らすことができる。

第13図は第８図のＩ−Ｉ断面の詳細を示したもので、
付属部材25のポート27から流出用流路11へかけての流路
にバイパス流路51を設け、本発明のシリンダロック装置
が前述したフリーの状態にあるときにも、減衰効果を付
加できるようにしてある。すなわち、流出用流路11の端
部を構成するパイプ52をその軸回りに回動可能とし、側
面の貫通孔53とポート27を一致させた状態では、圧油が
直接ポート27から流出用流路11へ流れ込むのに対し、パ
イプ52を回動させて第13図の２点鎖線の位置にすると、
圧油はバイパス流路51を経由して流出用流路11へ流れ込
む。このバイパス流路51にはニードル弁54が設けられて
おり、同図に示すようにニードル弁54を押し込むと、圧
油の流入に対する抵抗が大きくなり、逆に引込めると圧
油に対する抵抗が小さくなる。このようにして、シリン
ダロック装置がフリーの状態においても、必要に応じ装
置にある程度の抵抗力、すなわち減衰効果を与えること
ができ、ニードル弁54の押し込み量を調整することによ
り、その減衰性を調整することができる。

また、本実施例ではシリンダロック装置が固定の状態
においても、第11図に示すように切換弁12に対するバイ
パス流路61を設け、このバイパス流路61における抵抗を
ダイヤル式に８段階（第９図参照）に切換え、ある程度
の幅で装置の減衰係数を選べるようにしている。第14図
および第15図はダイヤル式の切換えの構造の詳細を示し
たものである。ダイヤル62の把持部63を手動で回転させ
ることにより、バイパス流路61に介在する円盤64が回転
する。第11図および第15図に示すように、円盤64にはそ
の外周面に溝65があり、円盤64の一側に開口する８つの
接続口66a〜66hとの間にそれぞれ流路抵抗の異なる８つ
の連結孔67a〜67hが形成されている。この例では連結孔
67a〜67hに径の異なるパイプを詰め、流路径を変えるこ
とにより、異なる８つの流路抵抗を実現している。ただ
し、第９図のダイヤルの数字１に対応する連結孔67aは
完全に塞がれた状態であり、ダイヤルの数字８に対応す
る連結孔67hは詰め物がない状態である。この円盤64の
接続口66a〜66hはダイヤル62の回転により、第14図に示
すデテント式の接続装置68により、何れか１つが流出用
流路11と接続され、バイパス流路61の一部を形成するこ
とになる。

また第８図および第９図に示すように、シリンダ本体
１には、流入用流路10に連通するアキュムレータ30を取
付けている。これは、シリンダ内の圧油を（大気圧＋
α）で加圧する油溜であり、漏れによる油の供給、気泡
の混入防止、ロック時の油の圧縮および温度変化による
容積変化の補充を行う。

例えば、本発明のシリンダロック装置を建物のフレー
ム内に設置する場合において、１つのシリンダロック装
置のストロークを±5cmと考え、ロック時に70tの保持力
を発揮させるためには、内圧400kg/cm²、ピストンの断
面積178cm²、とすると内容積は４程度となる。この場
合において、温度変化による圧油の膨張、収縮による圧
力変化の緩和や、シリンダロック装置のロック時の安定
性、変位０点でのスリップ減少を考えると、アキュムレ
ータ30の容量および圧力としては、容量について130cc
以上、圧力について5kg/cm²以上とするのが望ましい。

本発明のシリンダロック装置の適用方法の一つとして
は、上述のように建物のフレーム内に設置することによ
り、フレームの剛性を可変とし、地震動に応じて建物の
剛性および減衰性を変化させて建物の振動を抑制するこ
とができる。

なお、以上は建物に関して説明したが、第18図に示す
ような機械防振装置として使用することもできる。

この場合、オンの時のバネ定数は、ｋ＝k₁＋k₂とな
り、オフの時のバネ定数は、ｋ＝k₁＋k₂/2となり、バネ
定数を切り換えて振動を制御できる。

〔発明の効果〕

前述のとおり、本発明に係るシリンダロック装置は、
両ロッドシリンダ方式で、シリンダに２つの油の流路、
チェック弁、切換弁を設け、また背圧式の切換弁で流路
を開閉するようにしたため、大流量の圧油を高速で流
し、あるいは大流量の圧油を瞬間的に遮断することがで
きると共に、応答性良く瞬時にオン・オフを行うことが
できる。

これにより比較的コンパクトな油圧装置で構造物の防
振化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシリンダロック装置の構造を機能的に
示した概要図、第２図は油圧回路図、第３図〜第７図は
その作動状態を示す油圧回路図、第８図は本発明のシリ
ンダロック装置の一実施例における具体的な構造を一部
切欠いて示した水平断面図（上半分は鉛直断面図）、第
９図はその正面図、第10図は切換弁位置の具体構造を示
す断面図、第11図は切換弁のバイパスに設けたダイヤル
切換式の固定オリフィス部分を示す断面図、第12図は第
10図のＡ部分の詳細を示す拡大図、第13図は流入用流路
に設けたニードル弁部分の詳細を示す断面図、第14図は
第11図のＢ部分の詳細を示す拡大図、第15図はダイヤル
切換式の固定オリフィス部分の詳細を第11図に対し直角
な方向から示した縦断面図、第16図は上記実施例におけ
る油圧回路図、第17図および第18図は本発明のシリンダ
ロック装置の適用例を示す概略図である。１……シリンダ本体、２……ピストン、３……ピストン
ロッド、４……カバー、５……チューブ、６……油圧
室、７……弁体、８……流出阻止用チェック弁、９……
流入阻止用チェック弁、10……流入用流路、11……流出
用流路、12……切換弁、13……ピストン、14……入口ポ
ート、15……出口ポート、16……背圧ポート、17……バ
イパス流路、18……シャットオフ弁、19……連通孔、20
……収納溝、21……環状溝、22……連通孔、23,24……
エアー抜き孔、25……付属部材、26……連通孔、27……
ポート、28……絞り、29……流路、30……アキュムレー
タ、31……カートリッジ、32……スプリング、33……流
路、41……ばね、42……拡径部、43……フィルター、51
……バイパス流路、52……パイプ、53……貫通孔、54…
…ニードル弁、61……バイパス流路、62……ダイヤル、
63……把持部、64……円盤、65……溝、66a〜66h……接
続口、67a〜67h……連結孔、68……接続装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋元一東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者平井淳一東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者安達義憲東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者丹羽直幹東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者有木茂東京都港区浜松町２丁目４番１号カヤバ工業株式会社内 (72)発明者亀井俊明神奈川県相模原市麻溝台1805―１カヤバ工業株式会社相模工場内 (72)発明者鎮目武治神奈川県相模原市麻溝台1805―１カヤバ工業株式会社相模工場内 (56)参考文献実公昭41−1858（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ本体内の両ロッド形ピストンの両
側に油圧室を設け、前記両油圧室内の圧油を切換弁によ
り閉止または流動させることにより、ピストンを固定ま
たは移動自在とするシリンダロック装置において、前記両油圧室に、油圧室内の圧油の流出を阻止する流出
阻止用チェック弁および油圧室への圧油の流入を阻止す
る流入阻止用チェック弁をそれぞれ設け、前記両油圧室の流出阻止用チェック弁をシリンダ本体に
沿って設けた流入用流路により連結し、前記両油圧室の
流入阻止用チェック弁をシリンダ本体に沿って設けた流
出用流路により連結し、前記切換弁は、弁体の一端側に入口ポートと出口ポート
を、他端側に背圧ポートを設け、前記入口ポートを流出
用流路に連通させるとともに、前記出口ポートを流入用
流路に連通させ、前記背圧ポート側にシャットオフ弁を
設け、当該シャットオフ弁の開閉により前記入口ポート
と出口ポート間を開閉させるようにしたことを特徴とす
るシリンダロック装置。
【請求項２】前記流入用流路は、前記シリンダ本体の内
側にチューブを設け、前記シリンダ本体と前記チューブ
との間の環状間隙により形成されている請求項１記載の
シリンダロック装置。
【請求項３】前記流出用流路は、前記シリンダ本体の一
側に前記シリンダ本体の前記両油圧室を跨がるように設
けた付属部材内に形成されている請求項２記載のシリン
ダロック装置。
【請求項４】前記流出阻止用チェック弁および前記流入
阻止用チェック弁は、それぞれ前記チューブまたは前記
シリンダ本体の内側に、所定間隔をおいて環状に複数配
置されている請求項３記載のシリンダロック装置。
【請求項５】前記シリンダ本体には、前記複数の流入阻
止用チェック弁の内、最上部の流入阻止用チェック弁位
置に対応する位置にエアー抜き孔が形成してあり、前記
最上部の流入阻止用チェック弁と前記油圧室または前記
流出用流路とを連通させる流路と連通させている請求項
４記載のシリンダロック装置。
【請求項６】前記シャットオフ弁はパルス幅変調制御に
よる高速開閉弁であり、前記背圧ポートから前記シャッ
トオフ弁へ向かう流路には拡径部を設け、該拡径部にフ
ィルターを設けた請求項１記載のシリンダロック装置。
【請求項７】前記流入用流路または前記流出用流路にア
キュムレータを設けたことを特徴とする請求項１記載の
シリンダロック装置。
【請求項８】前記流出用流路には流路切換可能なバイパ
ス流路を設け、該バイパス流路には前記切換弁が開状態
において流路の抵抗を可変とするニードル弁を設けてあ
る請求項１記載のシリンダロック装置。
【請求項９】前記切換弁に対し、流路抵抗が可変なバイ
パス流路を設け、前記切換弁が閉状態において前記切換
弁に対するバイパス流路の流路抵抗を変化させることに
より、シリンダーロック装置固定時の減衰係数を可変と
した請求項１または８記載のシリンダロック装置。