JPH0341132Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案は、小吐出量の油圧ポンプを使用して
高速作動を実現する復動シリンダ装置に関する。

〈従来の技術〉 例えば油圧プレス機等に使用するシリンダとし
ては、大きな加圧力を必要とする関係上、油室断
面の大きいものが使用されるが、このように油室
の大なるものは、その作動に大量の圧油を要する
ため作動速度が遅く、作業効率上好ましくない。
もとより、油室への油供給を行う油圧ポンプを大
型（大吐出量）化して圧油の供給速度を高めてや
れば、高速作動も可能ではあるが、大型ポンプは
それ自身高価である他、弁（方向切換弁，安全弁
等）や配管等、他の油圧回路要素の大型化を来た
し回路全体を大型かつ高価なものにするばかりで
なく、運転費も高くつき、実用上都合が悪い。

〈考案が解決しようとする問題点〉 作動の高速化を、油圧ポンプの大型化を避けつ
つ実現するものとして、従来より、サブタンクを
利用する方法が知られている。これは第２図に示
すように、両ロツド形復動シリンダのピストンロ
ツド（主ピストンロツド）２の内部に小径のパイ
ロツトピストンロツド７を装備しそのロツド後端
７ｃをシリンダ本体１に対し固定して２重構造の
シリンダＡを構成し、該シリンダ本体１内の油室
（主油室）４に接続する油路２９にプレフイル弁
（パイロツトチエツク弁の一種）３０を介してサ
ブタンク３１を設け、このサブタンク３１にシリ
ンダに対するある水頭高さＨを与えておく。シリ
ンダの伸張時、主ピストンロツド２内の油室（パ
イロツト油室）８に油を供給して主ピストンロツ
ド２の作業側２ａを送り出し、このとき減圧され
る主油室４に対しサブタンク３１の油を自重で補
給するものである。このサブタンク方式は、断面
積の小さいパイロツト油室８への給油でシリンダ
を作動させるから、小吐出量の油圧ポンプで高速
作動が実現できるとともに、この高速作動による
主油室４の異常減圧やエア混入といつた事態も回
避されるものである。

ところでこの方式は、サブタンク３１からシリ
ンダ本体１に至る油路２９を形成する配管やプレ
フイル弁３０に圧力損失の小さい大径のものを使
用する必要があり、例えばシリンダ本体１の内径
ｄが200mmで200mm／秒の速度で作動させようとす
ると、配管、弁は４インチサイズ用が必要とな
り、装置の大型化、高コスト化のおそれがある。
それに、この方式はシリンダの往復作動のうちの
一行程（図の例では伸張行程）についてのみ有効
で、両行程の高速作動は実現不可である。

本考案は、往復作動の両行程とも高速作動が可
能であり、しかも油圧ポンプをはじめ、配管や弁
に大型のものを必要とせず、装置全体をコンパク
トに構成できるばかりでなく、コスト的にも設備
費、運転費がともに安上りな高速作動シリンダ装
置の提供を目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案のシリンダ装置は、シリンダ自体の基本
構造は前出第２図に示した高速作動形の２重構造
を採用し、これに、その前後の主油室を油路で互
いに連絡し該油路に両主油室のそれぞれに対応し
てパイロツトチエツク弁を設けるとともにその両
チエツク弁の間から分岐させた油路にパイロツト
チエツク弁を介して蓄圧器を付設してなる蓄圧回
路と、上記３つのパイロツトチエツク弁のパイロ
ツト圧力を同時に操作する切換弁を備えるパイロ
ツト操作回路とを設けたもので、２重構造シリン
ダのパイロツト油室に対する給油操作で主ピスト
ンロツドを伸張或いは収縮させ、このとき前記蓄
圧回路のパイロツトチエツク弁を開き同回路を通
じて両主油室の増圧側から減圧側へ圧油の移動を
行わせることにより、その両方の作動行程で高速
作動に基づく主油室の減圧による異常事態の発生
を防止するようにした点を特徴とする。

〈実施例〉 以下、本考案を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本考案の一実施例を係るシリンダ装置
（シリンダ（断面）と油圧回路）を示す図である。

まずシリンダＡそのものは、シリンダ本体１
と、該本体に嵌合する主ピストンロツド２と、該
主ピストンロツドの内部に同軸的に装着されたパ
イロツトピストンロツド７と、該パイロツトピス
トンロツドをシリンダ本体１に対し固定化する固
定フレーム３２からなる２重構造をなす。

主ピストンロツド２は、いわゆる両ロツド形で
あり、図では左側のロツド２ａがプレス等の作業
に関与する作業側になつている。シリンダ本体１
に対しては、長手方向中央部位にあるピストン２
ｂがシリンダ本体の内腔に嵌合してその前後に主
油室３，４（作業ロツド側の３を前室、反対側４
を後室とする）を形成し、かつピストン両側のロ
ツド２ａ，２ｃがシリンダ本体の前後フランジ１
ｄ，１ｄを貫通してそれぞれ外部に臨む形になつ
ている。

シリンダ本体１は、その前後に上記前主油室３
と後主油室４のそれぞれに通じる２つずつの油ポ
ート５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂが穿設してある。

パイロツトピストンロツド７は、先端に小径の
ピストン７ｂを備え、前記主ピストンロツド２に
対しその後端７ｃ側が主ピストンロツドの反作業
側２ｃ端から突出する状態で内装されている。上
記パイロツトピストン７ｂは主ピストンロツド２
に設けた内腔に嵌合してその前後にパイロツト油
室８，９（シリンダ本体２の場合に準じてロツド
部側９を後室、反対側８を前室とする）を形成し
ている。

上記前後のパイロツト油室８，９に対しては、
そのそれぞれに通じる油孔１０，１１が主ピスト
ンロツド２とパイロツトピストンロツド７に軸方
向に沿つて穿設されている。

固定フレーム３２は、前記パイロツトピストン
ロツド７の、外部に突出する後端７ｃとシリンダ
本体１の後面１ｅとにまたがつて取付けられ、パ
イロツトピストンロツド７のシリンダ本体１に対
する相対位置関係を固定化している。

シリンダＡの構造は以上のとおりであり。次に
油圧回路としては、まず主油室３，４に対する給
油回路Ｂと、パイロツト油室８，９に対する同じ
く給油回路Ｃとが設けてある。

Ｂ回路は、３位置電磁切換弁１２（第１の切換
弁）を備え、その２次側のポートＡ，Ｂが各々前
後の主油室３，４に油路１３，１４で連結されて
おり、上記切換弁１２は主油室３，４への給油状
態（給油、排出および停止）を制御する。

Ｃ回路の方も同じことで、３位置電磁切換弁１
５（第２の切換弁）を備え、その２次側のポート
Ａ，Ｂがそれぞれ前後のパイロツト油室８，９へ
至る油孔１０，１１に油路１６，１７で接続し、
切換弁１５はパイロツ油室８，９に対する給油状
態を制御する。

本考案では、このような構造を更に、蓄圧回路
Ｄが設けられ、それにパイロツト操作回路Ｅが付
設される。

蓄圧回路Ｄは、前記主油室３，４に対し設けら
れる。この回路は、前記給油回路Ｂが接続するの
とは別の、前後主油室の油ポート６ａ，６ｂを油
路１８で相互に連絡し、その油路１８の上記両ポ
ート６ａ，６ｂの近くにパイロツトチエツク弁２
０，２１，（２０を第１、２１を第２とする）が
設けてある。そして更にその油路１８の、上記２
つのパイロツトチエツク弁２０，２１の間から別
の油路１９を分岐させ、この分岐路にパイロツト
チエツク弁２２（第３とする）を介して蓄圧器２
３を設けた形である。第１、第２のチエツク弁２
０，２１は、それぞれ対応する主油室３，４側か
らの流れを阻止するように、また第３チエツク弁
２２は蓄圧器２３からの流れを止める方向に設け
てある。

この３つのパイロツトチエツク弁２０，２１，
２２に対し、共通のパイロツト操作回路Ｅが設け
てある。このＥ回路は、３位置電磁切換弁１２
（第３の切換弁）を備え、その２次側のＢのポー
トが各弁２０，２１，２２のパイロツトポートと
パイロツトライン２５で接続している。切換弁２
４が中立位置ロでは、パイロツト圧力が働かず各
チエツク弁２０，２１，２２は本来の逆流阻止機
能を果しているが、切換弁がハ位置に切換ると、
パイロツト圧力の作用によりその働きがなくなり
油路が開放されることになる。

またこの切換弁２４の２次側Ａのポートには、
前記蓄圧回路Ｄの油路１８に至る油路２６が接続
されている。この油路２６は、前記２つ切換位置
ロ，ハではブロツクされて機能しないが、もう１
つのイ位置に切換わると油路１８，１９を介して
蓄圧器２３に圧油を送り込む。すなわち第３の切
換弁２４は、パイロツト操作のみならず、蓄圧回
路Ｄそのものへの給油にも関与する構造である。

以上のような構成になる本考案のシリンダ装置
は、シリンダＡの伸張、収縮作動を次のようにし
て行わせる。

・伸張行程 まずはじめに、第３の切換弁２４をSol.（ソレ
ノイド）５を励磁（オン）してイ位置に切換え、
油圧源２７からの圧油を油路２６，１８，１９を
経て蓄圧器２３へ供給して、作動の準備をする。
この際、圧油は油ポート６ａ，６ｂからシリンダ
Ａの主油室３，４にも流入するが、別に問題はな
い。

準備完了後、第２の切換弁１５のSol.3をオン
して油圧源２８からの圧油を油路１６より油孔１
０を通して前パイロツト室８へ供給するようにす
る。この際、同時に第３の切換弁２４をSol.6オ
ンでハ位置に切換えてやり、Ｄ回路の３つのパイ
ロツトチエツク弁２０，２１，２２を開放にす
る。

前パイロツト油室８への給油が進む過程におい
て、パイロツトピストンロツド７が固定であるた
めに主ピストンロツド２がシリンダ本体１に対し
前方（作業ロツド２ａ側）へ高速移動して伸張す
る。このとき、前主油室３内の圧油は主ピストン
２ｂにより圧縮されて油ポート６ａより流出し、
開かれた第１チエツク弁２０→油路１８→第２チ
エツク弁２１を経て油ポート６ｂから後主油室４
に導かれる。ここで、図示の如く後主油室４の断
面積が前主油室３のそれよりも大きいとすると、
前主油室３から送り込まれる油量だけでは後主油
室４は満たされないことになるが、その不足分は
蓄圧器２３より第３チエツク弁２２→油路１９を
経て供給される形となる。

主ピストンロツド２が伸張を終えたところで、
前記Sol.3およびSol.6をオフにして、前パイロツ
ト油室８への給油を停止するとともに、３つのパ
イロツトチエツク弁２０，２１，２２を本来の逆
止め状態に戻してやる。

しかるのち、第１の切換弁１２のSol.2をオン
して油圧源３３からの圧油を油路１４→油ポート
５ｂを経て後主油室４へ供給し、主ピストン２ｂ
を加圧して作業側ロツド２ａをプレス等、任意の
作業に寄与させる。

・収縮行程 まず第２の切換弁１５のSol.4をオンして、圧
油を油路１７→油孔１１を通して後パイロツト油
室９へ供給するとともに、前記同様第３の切換弁
２４をSol.6オンでハ位置にして３つのチエツク
弁２０，２１，２２を開放とする。

後パイロツト油室９への給油とともに、主ピス
トンロツド２が後方へ高速移動して収縮する。こ
の過程において、後主油室４の油は主ピストン２
ｂに加圧されて油ポート６ｂから流出し、前記と
は逆の経路、第２チエツク弁２１→油路１８→第
１チエツク弁２０を辿つて油ポート６ａより前主
油室３に導入される。ただし、断面積が後主油室
４の方が大きいとすると、後主油室４から流出す
る圧油の一部が余剰となるが、これは油路１９に
流れ込み蓄圧器２３の方へ貯蔵される。

主ピストンロツド２の収縮終了後、前記Sol.4
およびSol.6をオフにして、後パイロツト油室９
への給油を止めるとともに、３つのチエツク弁２
０，２１，２２を元の状態に復帰させ、その上で
第１の切換弁１２のSol.1をオンにして圧油を油
路１３を経、油ポート５ａより前主油室３へ供給
し、主ピストン２ｂの加圧を行う。

上記本考案のシリンダ装置は、主ピストンロツ
ド２の作動時、Ｄ回路においては油路１８を通し
て主油室３，４の増圧側から減圧側へ圧油の移動
が生じるが、この移動は回路中の蓄圧器２３が与
える圧力のために、伸張、収縮の何れの行程でも
その高速作動に追随する速度で行われ、これによ
り主油室の異常減圧やエア混入といつた不都合な
事態は確実に回避されるものである。

本考案の装置においては、主ピストンロツド２
の作動は、小径のパイロツトピストンロツド７ｂ
に対する小断面のパイロツト油室８，９への給油
によるから、その高速作動にも小吐出量のポンプ
が使用できる。すなわち、Ｃ回路のポンプとして
は小型のポンプが使用できる。Ｂ回路、Ｅ（Ｄ）
回路についても、これらはもとより主ピストンロ
ツドの伸縮作動そのものとは直接関係ないから、
小型のポンプでよいことは言うまでもない。

〈考案の効果〉 上記の如く本考案の高速作動シリンダ装置は、
パイロツトピストンロツドをもつ２重構造のシリ
ンダを用い、蓄圧器を利用して、主ピストンロツ
ドの作動時前後を主油室間でその増圧側から減圧
側へ圧油を回すようにしたから、伸張、収縮の両
行程においてその高速作動に追随する減圧側の主
油室への圧油の供給により主油室の減圧に基づく
不都合の発生を防止し得、したがつてシリンダの
両行程とも高速作動が可能である。しかも油圧回
路に使用するポンプは全て小型ですみ、各種配
管、弁等も小径サイズが使用できるばかりでな
く、とくに蓄圧器の利用によつて従来サブタンク
方式に用いられていたような大径サイズの配管、
弁は全く不要となり、またシステムとしても、も
ともとシリンダ内部にある圧油を自らの中で移動
させるだけのきわめて合理的かつシンプルな構造
となつていることから、装置全体をコンパクトに
構成することができるとともに、イニシヤルコス
トも安上りであり、更に小型ポンプの使用でラン
ニングコストも低位に収まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る高速作動シリンダ装置に
ついてシリンダと油圧回路の一例を示す図、第２
図は従来のサブタンク方式による高速作動シリン
ダ装置の模式図である。 図中、１：シリンダ本体、２：主ピストンロツ
ド、３，４：主油室、５，６：油ポート、７：パ
イロツトピストンロツド、８，９：パイロツト油
室、１０，１１：油孔、１２：第１の切換弁、１
３，１４：油路、１５：第２の切換弁、１６，１
７：油路、１８，１９：油路、２０，２１，２
２：第１〜第３パイロツトチエツク弁、２３：蓄
圧器，２４：第３の切換弁、２５：パイロツトラ
イン、２６：油路、２７，２８，３３：油圧源，
２９：油路、３０：プレフイル弁、３１：サブタ
ンク，３２：固定フレーム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両ロツド形復動シリンダのピストンロツドを主
   ピストンロツド２とし、その内部に、頭部に小径
   ピストン７ｂを備えたパイロツトピストンロツド
   ７をその後端７ｃ側が主ピストンロツドの一端か
   ら突出するようにして装着し、その後端７ｃをシ
   リンダ本体１に対し固定してなる２重構造のシリ
   ンダＡにおいて、主ピストン２ｂ前後の主油室
   ３，４を油路１８により連絡し該油路に両主油室
   ３，４のそれぞれに対応してパイロツトチエツク
   弁２０，２１を設けるとともにその両弁の間から
   分岐させた油路１９にパイロツトチエツク弁２２
   をおいて蓄圧器２３を付設して蓄圧回路Ｄを構成
   し、この回路に上記３つのパイロツトチエツク弁
   ２０，２１，２２のパイロツト圧力を同時に操作
   する切換弁２４を備えたパイロツト操作回路Ｅを
   併設し、前記パイロツトピストン７ｂ前後のパイ
   ロツト油室８，９に対する給油操作により主ピス
   トンロツド２を作動させる際、前記３つのパイロ
   ツトチエツク弁２０，２１，２２を開いて蓄圧回
   路Ｄにより主油室３，４間で増圧側から減圧側へ
   圧油の移動を行わせるよう構成したことを特徴と
   する高速作動シリンダ装置。