JPH0341685B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力系統の回路しや断器に用いられる
流体圧駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置としては、差動ピストン形シリンダ
の小受圧面側を流体圧源に直接連通すると共に、
その大受圧面側に主制御弁により制御された流体
圧を作用させるようにした流体圧駆動装置があ
り、この種の装置としては例えば特開昭54−
74524号公報に記載されているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、主制御弁を切換えるときに高
圧流体源、制御される流体室およびタンクポート
は一時的に連通し、圧力流体の流体圧源からタン
クポートへの吹き抜け量が大きいばかりでなく、
流体圧の切換時間が比較的に長くなる欠点があ
る。特にシリンダの切換を短時間で行う場合に
は、機器を小型にするため流体圧を高くする程切
換時間が長くなる傾向が大となる恐れがある。

本発明の目的は、操作シリンダに作用する流体
圧の切換時間を短縮すると共に、切換時に生ずる
圧力流体の消費量を低減することのできる流体圧
駆動装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、流体圧源と、前記流体圧源の圧力
流体を動作媒体として指令を受けて動作する主制
御弁と、小受圧面側が前記流体圧源に連通され、
大受圧面側に前記主制御弁により制御された圧力
流体が作用する差動ピストン形操作シリンダとを
備えた流体圧駆動装置において、前記流体圧源と
前記主制御弁とを連通する第１の流路と、前記主
制御弁と前記操作シリンダの大受圧面側圧力室と
を連通する第２の流路とを結ぶ流路に前記第２の
流路から前記第１の流路へは流体が自由に流れる
が前記第１の流路から前記第２の流路へはパイロ
ツト指令が入つたときのみ流体が流れるパイロツ
ト操作形逆止弁を設けたことにより達成される。

〔作用〕

パイロツト操作形逆止弁は、第２の流路から第
１の流路へは流体を自由に流すが、第１の流路か
ら第２の流路へは流体をパイロツト圧が作用した
ときのみ流れるように動作する。これにより主制
御弁で第１の流路から第２の流路への制御流量を
小さくでき、このことは流体圧源、第２の流路、
及びタンクとを同時に連通する時間を短縮でき、
高圧流体の無駄な流出量を小さくできる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面について説明す
る。第１図において、１は駆動力を発生する差動
ピストン形操作シリンダで、この操作シリンダ１
のボデイ１ａ内には、両側にピストン突出部３
ａ，３ｂを有し、かつピストンロツド４ａ，４ｂ
に直結するピストン３が摺動自在に収納され、こ
のピストン３の一方側（上方側）に流体室２ａ，
２ｂが、他方側（下方側）に流体室２ｃ，２ｄが
それぞれ形成されている。その流体室２ａは流路
４４を介してアキレムレータ１０と流体圧源６に
連通し、流体室２ｂは逆止弁１２と流路４４を介
してアキユムレータ１０と流体圧源６に連通して
いる。流体室２ｃは逆止弁１３と流路４７を介し
て主制御弁５に連通し、また流体室２ｄは流路４
７を介して主制御弁５に連通している。

上記逆止弁１２，１３はそれぞれ流体室２ａか
ら同２ｂへの流れおよび流体室２ｄから同２ｃへ
の流れが自由であるが、逆方向の流れは阻止され
るので、ピストン突出側３ａまたは３ｂが流体室
２ａまたは２ｄ内に挿入されると、流体室２ｂか
ら同２ａへの流体流れまたは流体室２ｄから同２
ｃへの流体流れは絞られるため、ピストン３はそ
のストローク終端において円滑に減速される。

一方、ピストン３の起動時には、流体は逆止弁
１２または１３を介して流体室２ａから同２ｂへ
または流体室２ｄから同２ｃへそれぞれ円滑に流
れるから、ピストン３は急速に加速される。した
がつて上部ピストンロツド４ａに連結されている
しや断部１１の接触子１１ａは、その上部ピスト
ンロツド４ａの上下動により閉路または開路され
る。

主制御弁５は、流体圧源６に連通する流路４
５、操作シリンダ１に連通する流路４７およびタ
ンク１４に連通する流路４９の相互間を接続およ
びしや断する作用を行う。図では流路４５と同４
７は連通した状態にあるが、この状態は単に狭い
隙間を介した程度の連通であつて、流体を積極的
に流すための連通ではない。

また主制御弁５の一端（図の右端）には、流路
６５，４５，４４を介して流体圧源６に連通する
受圧部６０および主制御弁５の切換により高圧流
体が流路７３を介して供給または排出される受圧
部６２が設けられ、主制御弁５の他端（図の左
端）には、流路６７を介して第１パイロツト弁
（しや断用パイロツト弁）７に連通する受圧部６
１および流路６９を介して第２パイロツト弁（投
入用パイロツト弁）８に連通する受圧部６３が設
けられている。図示の状態では、受圧部６０には
流体圧源６から直接に高圧流体が作用し、受圧部
６１には第１パイロツト弁７を介して流体圧源６
からの高圧流体が作用するが、受圧部６２，６３
には高圧流体は作用していない。

各受圧部６０〜６３に高圧流体がそれぞれ作用
する圧力Ｆを受圧部の記号を添字として表わす
と、受圧部６０，６１に作用する力F₆₀、F₆₁は
F₆₁＞F₆₀の関係にあつて、主制御弁５はブロツク
５ａの位置を保持している。いま第１パイロツト
弁７に第１指令（しや断指令）を与えると、受圧
部６１に作用する圧力流体が排出され、その受圧
部６１の力F₆₁はF₆₁＝０となる。このため主制御
弁５はブロツク５ｂの位置に切換えられ、流路４
５と同４７がしや断されると同時に、流路４７と
同４９は接続し、操作シリンダ１の流体室２ｃ，
２ｄ内の流体がタンク１４へ排出されると同時
に、流路４５と同７３は接続されて受圧部６２へ
高圧流体が供給される。第１パイロツト弁７への
第１指令の解除により、受圧部６１へ高圧流体が
供給されても、主制御弁５の各受圧部６０〜６２
に作用する力がF₆₁＜F₆₀＋F₆₂となるように設定
すれば、主制御弁５はブロツク５ｂの位置を保持
する。

次に第２パイロツト弁８に第２指令（投入指
令）が与えられると、受圧部６３に高圧流体が供
給される。この際、主制御弁５の各受圧部６０〜
６３に作用する力関係がF₆₁＋F₆₃＞F₆₀＋F₆₂とな
るように設定すれば、主制御弁５はブロツク５ｂ
の位置からブロツク５ａの位置に切換えられるの
で、流路４７と同４９とをしや断すると同時に、
流路４７と同４５を接続し、操作シリンダ１の流
体室２ｄへ高圧流体を供給すると同時に、流路４
５と同７３をしや断して受圧部６２に作用する流
体を排出する。したがつて第２パイロツト弁８へ
の第２指令が解除されても、主制御弁５はブロツ
ク５ａの位置を保持される。

流路４５，４７間に設けられたパイロツト操作
形逆止弁は、流路４７，４７′から流路４５′，４
５へ流体を自由に流すが、その逆方向への流れを
阻止し、パイロツト圧が供給されたときにのみ流
路４５，４５′から流路４７′，４７への流れを可
能とする。パイロツト圧は第２パイロツト弁８か
ら流路６９′を介して供給される。逆止弁９のパ
イロツト圧が作用したときの開度は、外部から機
械的に調整可能に構成されているので、パイロツ
ト圧が作用したときの流路４５から同４７への流
量を調整することができる。

第１、第２パイロツト弁７，８はフオースモー
タあるいはソレロイドなどで駆動される方向切換
弁であり、その第１パイロツト弁７は基準状態で
流体圧源６からの高圧流体を流路４５，６４，６
７を介して主制御弁５の受圧部６１へ供給し、指
令を受けているときに受圧部６１の流体をタンク
１４へ排出する。第２パイロツト弁８は基準状態
で主制御弁５の受圧部６３およびパイロツト操作
形逆止弁９の受圧部を流路６９′，６９を経てタ
ンク１４へ連通させ、指令を受けているときに各
受圧部へ高圧流体を供給する。

第２図は主制御弁５およびパイロツト操作形逆
止弁９の一実施例の具体的構成を示したもので、
その両弁５，９は並列に設置して一体に構成され
ているが、両弁５，９を別体に形成してボルトな
どで締結して一体としてもよい。

主制御弁５はバルブボテイ５１と、このバルブ
ボデイ５１内に摺動自在に収納されたスプール５
２とからなり、このスプール５２は受圧部６０を
設けたポペツト５３および受圧部６１，６３を設
けたポレツト５４を備えている。バルブボデイ５
１とスプール５２との間には、５個の流体室５
５，５６，５７，５８，５９が構成されている。
受圧部６０はスプール５２の位置に応じて、第１
図に示す受圧部６０，６２を組合せた作用を行
う。またその受圧部６０はポペツト５３の右側端
に構成され、かつ流路４５を介して流体圧源６に
連通する流体室５５に面している。

流体室５６はポペツト５３，５４間に形成さ
れ、流路４７を介して操作シリンダ１の流体室２
ｄに連通し、流体室５７はポペツト５４の周囲に
形成され、流路４９を介してタンク１０（第１
図）に連通している。流体室５８はスプールラン
ド５４ａに設けた受圧部６１に面し、流路６７を
介して第１パイロツト弁７（第１図）に連通して
いる。流体室５９はスプールランド５４ａに設け
た受圧部６３に面し、流路６９を介して第２パイ
ロツト弁８（第１図）に連通している。

スプール５２が第２図に示すように右位置にあ
るとき、ポペツト５４は流体室５６と同５７をし
や断し、ポペツト５３とバルブボデイ５１との間
の隙間ｙを介して流体室５５と同５６は連通され
ている。一方、スプール５２が左方向に隙間ｙよ
り大きいｘ（ｘ＞ｙ）だけ変位すると、ポペツト
５３は弁座に密着して流体室５５と同５６とをし
や断すると共に、ポペツト５４は弁座から離脱し
て流体室５６と同５７とを連通する。ポペツト５
４の流体室５６に面する端面５４ｂとスプールラ
ンド５３ａとの断面積の差が第１図に示す受圧部
６０に相当する。また、二点鎖線で示すポペツト
５３が弁座に密着し、流体室５６に面する端面５
３ｂとポペツト５４の端面５４ｂとの差が第１図
に示す受圧部６２に相当する。なぜなら、ポペツ
ト５３は図示の状態では流体室５５，５６から同
じ圧力を受け端面５４ｂとスプールランド５３ａ
との断面積に相当する面積で流体室５５側から押
えている。即ち、受圧部６０を構成する。また、
端面５３ｂと５４ｂの断面積に相当する面積は流
体室５５，５６から同じ圧力を受けているので力
を生じない。即ち、受圧部６２が大気圧に開放さ
れていると同等である。ポペツト５３が二点鎖線
の状態でなると流体室５６が大気圧、流体室５５
が高圧となりこの面積に力を生じて受圧部６２の
作用をする。

逆止弁９は、弁ボデイ９１と、この弁ボデイ９
１内に摺動自在に収納されたポペツト９２と、こ
のポペツト９２に付勢する押しばね９３と、ポペ
ツト９２の変位量Ｚを調整するストツパ９４とに
より構成されている。弁ボデイ９１とポペツト９
２との間には流体室９５，９６が設けられ、その
ポペツト９２は通常時、押しばね９３により弁座
に密着し、流路４７′と流体室９６とをしや断し
ている。またポペツト９２は主制御弁５の流体室
５６に連通する流路４７′から流体室９６および
流路４５′を介して流体室５５への流れを自由に
するが、その逆方向の流れを阻止するように作用
する。流体室９５は流路６９′，６９を介して第
２パイロツト弁８に連通している。この流路６
９′に設けた絞り７０により（第１図参照）、ポペ
ツト９２の動作速度は制御される。このポペツト
９２にはランド部９２ａが設けられ、ポペツト９
２がＺだけストロークする間は、流路４７′と流
体室９６とを積極的に連通させず、ポペツト９２
と弁ボデイ９１との間の狭い隙間で連通させるよ
うに構成されている。

次に上記のような構成からなる本実施例の作用
について説明する。

第１図に示す状態にある場合、第１、第２パイ
ロツト弁７，８はばね力により基準状態に保持さ
れ、主制御弁５の受圧部６０，６１には流体圧源
６からの圧力流体が作用し、受圧部６２，６３は
大気に開放されているため、第２図の受圧部６２
に相当する面積はポペツト５３の両側から同一の
圧力を受けるので力を生じない。それ故、第１図
の大気開放と同等の作用をする。主制御弁５はブ
ロツク５ａすなわちスプール５２が右方向に位置
する（F₆₁＞F₆₀）。パイロツト操作形逆止弁９は
第２図に示すように、ポペツト９２が閉状態にあ
るので、操作シリンダ１の流体室２ａ，２ｂには
流体圧源６の高圧流体が流路４４を経て直接に流
入するが、同流体室２ｃ，２ｄには高圧流体が流
路４５、主制御弁５の狭い隙間ｙおよび流路４７
を経て流入し、ピストン３を上方に押し上げるか
らロツド４ａを介して接触子１１ａが閉路する。

この場合、第１パイロツト弁７に指令を与える
と、主制御弁５の受圧部６１の圧力流体は排出さ
れ、受圧部６０の油圧力によりスプール５２は左
方向に高速度で移動される。この際、主制御弁５
の流体室５５，５６，５７は瞬間的に連通する
が、隙間ｙが小さいため、流体圧源６からタンク
１４へ流れる流体の量は微小である。スプール５
２が動作して主制御弁５の隙間ｙを閉じると、主
制御弁５の流体室５６の流体は排出されるから圧
力は急速に低下する。このため操作シリンダ１の
流体室２ｃ，２ｄの流体は、流路４７、主制御弁
５の流体室５６および流路４９を経てタンク１４
へ急速に排出されるので、ピストン３の下降によ
りロツド４ａも同様に下降して接触子１１ａを開
路する。スプール５２が切換わると、受圧部６２
にも圧力流体が作用するため、第１パイロツト弁
７が第１図に示す基準状態に復帰し、流路６７を
経や圧力流体が受圧部６１に作用しても、この力
F₆₁は力（F₆₀＋F₆₂）より小さいから、スプール
５２の位置は切換つた位置に保持される。

次に第２パイロツト弁８に指令を与えると、主
制御弁５の受圧部６３に圧力流体が作用し、ブロ
ツクは位置５ｂから５ａに切換えられる。すなわ
ちスプール５２は右方向に移動は、スプール５２
のストローク終端付近で流体室５５，５６，５７
は互に連通し、流体圧源５からの高圧流体がタン
ク１４へ排出されるときがあるが、これは主制御
弁５の隙間ｙが小さいから短時間で終了し、その
流量も微量である。

一方、第２パイロツト弁８からのパイロツト圧
は流路６９′、絞り７０を介してパイロツト操作
形逆止弁９にも送られ、そのポペツト９２を右方
向へ押圧して高圧流体を操作シリンダ１の流体室
２ｄへ供給する。この場合、ポペツト９２のラン
ド部９２ａの長さおよび絞り７０の調整によりポ
ペツト９２の動作を調整し、スプール５２の動作
がほぼ完了した時点で流路４５′と流路４７′とを
連通させるようにする。

逆止弁９を流れる流量は、調整ボルト９４を介
してポペツト９２の移動量Ｚを調整することによ
り任意に選定することが可能である。第２パイロ
ツト弁８が復帰してパイロツト圧が排除されて
も、受圧部６１の圧力F₆₁は受圧部６０の圧力F₆₀
より大であるため、主制御弁５のスプール５２は
切換えられた位置を保持し、逆止弁９はばね９３
の力で復帰して流路４５′と同４７′をしや断す
る。この際、操作シリンダ１の流体室２ｄは、主
制御弁５の狭い隙間ｙを介して流体圧源６に連通
しているため、万一、パツキンなどからの少量の
油もれがあつても、流体室２ｄの圧力は低下しな
いから、ピストン３は同位置に維持される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発によれば、主制御弁の
切換時における流体圧源とタンクとの連通時間を
極めて短時間にすると共に、パイロツト操作形逆
止弁も主制御弁と協調して動作させることによ
り、流体圧源とタンクとを流通させることなく流
量を制御することができる。したがつて操作シリ
ンダ内の流体室の制御されるべき流体圧の変化も
極めて短時間に行われ、そのピストンを急速に加
速できるばかりでなく、流体圧源からタンクへの
圧力流体の無駄な流出がなくなるから、補助流体
源としてのアキユムレータの小型化をはかること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体圧駆動装置の一実施例を
示す流体圧回路図、第２図は同実施例の主制御弁
およびパイロツト操作形逆止弁の具体的構成を示
す断面図である。 １……差動ピストン形操作シリンダ、２ａ〜２
ｄ……流体室、３……ピストン、５……主制御
弁、６……流体圧源、７，８……第１，第２パイ
ロツト弁、９……パイロツト操作形逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体圧源と、前記流体圧源の圧力流体を動作
   媒体として指令を受けて動作する主制御弁と、小
   受圧面側が前記流体圧源に連通され、大受圧面側
   に前記主制御弁により制御された圧力流体が作用
   する差動ピストン形操作シリンダとを備えた流体
   圧駆動装置において、前記流体圧源と前記主制御
   弁とを連通する第１の流路と、前記主制御弁と前
   記操作シリンダの大受圧面側圧力室とを連通する
   第２の流路とを結ぶ流路に前記第２の流路から前
   記第１の流路へは流体が自由に流れるが前記第１
   の流路から前記第２の流路へはパイロツト指令が
   入つたときのみ流体が流れるパイロツト操作形逆
   止弁を設けたことを特徴とする流体圧駆動装置。