JPH05172120A - 多段油圧シリンダ - Google Patents

多段油圧シリンダ

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JPH05172120A
JPH05172120A JP35560591A JP35560591A JPH05172120A JP H05172120 A JPH05172120 A JP H05172120A JP 35560591 A JP35560591 A JP 35560591A JP 35560591 A JP35560591 A JP 35560591A JP H05172120 A JPH05172120 A JP H05172120A
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JP
Japan
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rod
cylinder chamber
piston
cylinder
cross
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JP35560591A
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Inventor
Fujio Someya
富士夫 染谷
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KOYO SEIKI KK
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KOYO SEIKI KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 供給する作動油の量を調整しなくても、1段
目のロッドが伸長する速度及び推進力と、2段目のロッ
ドが伸長する速度及び推進力とが同じにする。 【構成】 外シリンダ2の内部に、ピストンロッド12
を有する中空な第1ロッド4を設け、第1ロッドの内部
に第2ロッド5を設け、ピストンロッドの内部に貫通流
路13と連通流路14を形成し、貫通流路により第1ロ
ッドの基端側の第1シリンダ室19とピストンロッド先
端のサブピストン11の前方の第3シリンダ室24と連
通し、連通流路によりピストンロッドの周りの第5シリ
ンダ室25と第1ロッドの周りの第2シリンダ室20と
を連通し、外シリンダの第1ポートを第1シリンダ室
に、第2ポートを第2シリンダ室に連通し、第3,第4
シリンダ室の断面積の和と第1シリンダ室の面積を等し
くした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作動油の量を調整しな
くても各段のロッドがほぼ同じ速度、同じ力で伸びるよ
うにした多段油圧シリンダに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の多段油圧シリンダは、外シリンダ
内に中空な第1ロッドを設け、該第1ロッドの内部に第
1ロッドよりも小さな径の第2ロッドを設けて構成する
ことが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多段油圧シリンダは、作動油の量を調整しないで同じ量
を供給すると、断面積の大きな第1ロッドが伸びる際の
伸長速度が遅く、断面積の小さな第2ロッドが伸びる際
の伸長速度が速くなり、また、断面積の小さな第2ロッ
ドでは第1ロッド程大きな力を発生することができな
い。この様に、各段のロッドの伸長速度や力が異なる
と、装置の駆動源として不都合を生じることが少なくな
い。そこで、作動油の量を調整しなくても各段のロッド
がほぼ同じ速度、同じ力で伸びる多段油圧シリンダの開
発が望まれており、しかも、配管が簡素であって製造工
程が容易なものが望まれていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、基端が閉塞して先端が開放した外シリ
ンダの基端側に第1ポートを穿設して先端側に第2ポー
トを穿設し、該外シリンダの内周壁に摺接する中空の第
1ロッドのピストンと外シリンダの内側底面との間に第
1シリンダ室を形成して上記第1ポートと連通させ、第
1ロッドのピストンよりも先端側の外周面と外シリンダ
の内周面との間に第2シリンダ室を形成して上記第2ポ
ートに連通し、第1ロッドのピストンの中央部に、先端
にサブピストンを有するピストンロッドを突設し、第1
ロッドとピストンロッドの内外周壁面に第1ロッド内に
嵌装した中空の第2ロッドのピストンの外周面と内周面
とを夫々摺接して、ピストンロッドのピストンと第2ロ
ッドの先端内部間に第3シリンダ室を形成し、第2ロッ
ドのピストンと第1ロッドの内側底面間に第4シリンダ
室を形成し、ピストンロッドのサブピストンと第2ロッ
ドのピストンの内側面との間に第5シリンダ室を形成
し、上記ピストンロッドに貫通させて形成した貫通流路
により上記第1シリンダ室と第3シリンダ室との間を連
通し、第1シリンダ室を第1ロッドのピストンに設けた
孔を介して第4シリンダ室に連通し、ピストンロッドの
内部から第1ロッドの底部に形成した連通流路の一方の
開口部をピストンロッドのサブピストン側の側面に開口
して該連通流路を第5シリンダ室に連通させる一方、該
連通流路の他方の開口部を第1ロッドの基端側に開口し
て第2シリンダ室に連通し、第3シリンダ室の断面積と
第4シリンダ室の断面積との合計面積と、第1シリンダ
室の断面積とを等しくしたものである。
【0005】
【作用】第1ポートから作動油を第1シリンダ室内に圧
送すると、この作動油の圧力により第1ロッドが第2ロ
ッドとともに外シリンダに対して伸長し、第1ロッドの
伸長により第2シリンダ室の容積が減少すると、該第2
シリンダ室内の作動油が第2ポートから外シリンダの外
部に押し出される。第1ロッドが十分に伸長して第1シ
リンダ室の容積が最大になると、第1シリンダ室内作動
油がピストンロッドの貫通流路を通って第3シリンダ室
内に送られるとともに、第1ロッドのピストンに開設さ
れた孔を通って第4シリンダ室内に送られる。第3シリ
ンダ室と第4シリンダ室に作動油が送られると、これら
作動油の圧力により第2ロッドが第1ロッドに対して伸
長する。第2ロッドの伸長により第5シリンダ室の容積
が減少すると、第5シリンダ室内の作動油がピストンロ
ッド内の連通流路を通って第2シリンダ室内に一旦入
り、その後第2ポートから外シリンダの外部に押し出さ
れる。第2ロッドが伸長する場合、この第3シリンダ室
の断面積と第4シリンダ室の断面積との合計がほぼ第1
シリンダ室の断面積に等しいので、第1ロッドが伸長す
るときの速度と同様の速度で伸長し、また、伸長する力
も同様である。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1は、本発明の多段油圧シリンダの実施例で
ある2段油圧シリンダ1の概略断面図であり、基端(図
中右側)が閉塞して先端(図中左側)が開放した外シリ
ンダ2の内部に、基端にピストン3を有し、先端が開放
した中空の第1ロッド4を設け、該第1ロッド4の内部
に中空の第2ロッド5を設けてなる。
【0007】外シリンダ2は、底部近傍の側面に第1ポ
ート6を開設し、開口部から少し中央寄りの側面に第2
ポート7を開設し、内周壁の内径よりも小さな開口部内
周縁にはシール材8を設けてある。
【0008】第1ロッド4は、外シリンダ2の内周壁に
摺接するピストン3の外周縁にシール材9を、内周壁の
内径よりも小さな開口部内周縁にはダストシール10を
それぞれ有し、中空な内部の中央には先端にサブピスト
ン11を有するピストンロッド12を設け、該ピストン
ロッド12の内部に貫通流路13を軸方向に貫通させた
状態で形成し、また、ピストンロッド12の内部には連
通流路14を形成して、該連通流路14の一端をピスト
ンロッド12のサブピストン11近傍の側面に開口する
とともに、他端を底部の内部に半径方向の孔15を穿設
して第1ロッド4のピストン近傍の側面に開口してあ
る。なお、第1ロッド4のピストン3の近傍の外周面に
突条の第1ストッパ16を設け、ピストンロッド12の
サブピストン11近傍の外周面に突条の第2ストッパ1
7を設け、サブピストン11の外周面にはシール材18
を設けてある。
【0009】この様な構成からなる第1ロッド4を外シ
リンダ2内に、ピストン3のシール材9が外シリンダ2
の内周壁に摺接し、外シリンダ2の開口部のシール材8
が第1ロッド4の外周面に摺接する状態で設けると、第
1ロッド4のピストン3と外シリンダ2の内側底面との
間に第1シリンダ室19が形成され、該第1シリンダ室
19が上記第1ポート6と連通し、第1ロッド4のピス
トン3よりも先端側の外周面と外シリンダ2の内周壁と
の間に第2シリンダ室20が形成されて該第2シリンダ
室20が上記第2ポート7に連通する。
【0010】第2ロッド5は、先端が閉塞して基端が開
口した中空な部材で、開口基端側には中心に開口部を有
するピストン21を備え、該ピストン21の外周面と開
口部の内周縁にそれぞれシール材22,23を有する。
【0011】そして、この第2ロッド5を第1ロッド4
の中空内部に嵌装すると、第2ロッド5のピストン21
の外周縁のシール22が第1ロッド4の内周壁に摺接
し、ピストン21の開口部のシール材23がピストンロ
ッド12の外周面に摺接し、ピストンロッド12のサブ
ピストン11と第2ロッド5の先端内部間に第3シリン
ダ室24が形成され、第2ロッド5のピストンと第1ロ
ッド4の内側底面との間に第4シリンダ室25が形成さ
れ、サブピストン11と第2ロッド5のピストン21の
内側面との間に第5シリンダ室26が形成され、上記第
3シリンダ室24はピストンロッド12の貫通流路13
を介して第1シリンダ室19に、第4シリンダ室25は
第1ロッド4のピストン3に穿設した孔27を介して第
1シリンダ室19に、第5シリンダ室26はピストンロ
ッド12の連通流路14を介して第2シリンダ室20に
それぞれ連通する。
【0012】また、本実施例では、外シリンダ2の断面
積、即ち第1ロッド4が摺動する第1シリンダ室19の
断面積(S1)と、第2ロッド5の断面積、即ち第1ロ
ッド4のピストンロッド12のサブピストン11が相対
的に摺動する第3シリンダ室24の断面積(S2)と第
1ロッド4の中空内部の断面積、即ち第4シリンダ室2
5のリング状断面積(S3)との合計面積とをほぼ等し
く(厳密には第1シリンダ室19の断面積(S1)を極
く僅か大きく)設定してある。
【0013】なお、第1シリンダ室19の断面積(S
1)を、第3シリンダ室24の断面積と第4シリンダ室
25の断面積(S3)との合計面積よりも僅かに大き
く、即ち、第3シリンダ室24の断面積と第4シリンダ
室25の断面積との合計面積を、第1シリンダ室19の
断面積を超えない範囲で第1シリンダ室19の断面積に
近付けたのは、最初に第1ロッド4と第2ロッド5とが
共に伸長し、第1ロッド4が所定位置まで伸長した後に
第2ロッド5が伸長するようにしたためであり、伸長す
るロッドの順よりも伸長時の速度と伸長力の均一を重要
視する場合には、第1シリンダ室19の断面積(S1)
と、第3シリンダ室24の断面積(S2)と第4シリン
ダ室25のリング状断面積(S3)との合計面積とを等
しく設定してもよい。
【0014】上記した構成からなる2段油圧シリンダ1
を作動するには、図1に示すように、第1ポート6と第
2ポート7に油圧回路や切換弁28を介してポンプ29
を接続する。なお、本発明の多段油圧シリンダ1は、一
般的な使用態様では固定して装着する外シリンダ2に油
圧回路を接続するだけで、伸縮移動する第1ロッド4や
第2ロッド5に油圧回路の配管を直接接続する必要がな
いので、配管作業が容易であり、また、使用する配管も
フレキシブル管を使用する必要がないので、耐久性に優
れている。
【0015】上記した油圧回路において、切換弁28の
第1ソレノイド30を励磁すると、切換弁28中の流路
が変換することにより、ポンプ29の吐出側が第1ポー
ト6に連通するので、ポンプ29からの作動油が第1ポ
ート6から第1シリンダ室19内に供給される。第1シ
リンダ室19内に作動油が圧送されると、第2ロッド5
の先端に負荷が掛かっている状態では、第1ロッド4の
推進力が第2ロッド5の推進力よりも僅かに強いので、
第1ロッド4と第2ロッド5が共に伸長する。そして、
第1ロッド4と第2ロッド5とが一体的になって伸長す
ると、第1ロッド4のピストン3の摺動によって第2シ
リンダ室20の容積が減少するのが、第2シリンダ室2
0内の作動油は、第2ポート7から外シリンダ2の外部
に押し出され、オイルタンク側に戻される。この様にし
て第1ロッド4と第2ロッド5が共に伸長し、第1ロッ
ド4が十分に伸長して所定位置まで伸びると、受部とし
て機能する外シリンダ2の開口部に第1ストッパ16が
当接するので、この時点で第1ロッド4の伸長が停止す
る。
【0016】この状態になると、第1シリンダ室19内
に圧送された作動油がピストンロッド12内の貫通流路
13を通って第3シリンダ室24内に供給されると共
に、第1ロッド4のピストン3の孔27を介して第4シ
リンダ室25内にも供給される。第3シリンダ室24に
作動油が圧送されると、この作動油が第2ロッド5の先
端内部面を第3シリンダ室24の断面積(S2)に対応
した力で推進し、また、第4シリンダ室25に作動油が
圧送されると、この作動油が第2ロッド5のリング状ピ
ストン21を第4シリンダ室25の断面積(S3)に対
応した力で推進するので、第2ロッド5はこれら推進力
を合わせた力で伸長する。そして、第2ロッド5が十分
に伸長すると、第2ロッド5のピストン21の内側が第
2ストッパ17に当接し、停止する。
【0017】ここで、第3シリンダ室24の断面積(S
2)と第4シリンダ室25のリング状断面積(S3)と
の合計面積は、第1シリンダ室19の断面積(S1)と
ほぼ同様である。したがって、ポンプ29から供給され
る作動油の量が同じであっても、第1ロッド4と第2ロ
ッド5が一体的に伸長する際の速度、および推進力と、
その後第2ロッド5だけが伸長する際の速度、および推
進力とがほぼ同様となる。
【0018】この様にして伸長したロッド4,5を戻す
には、第2ソレノイド31を励磁することにより切換弁
28の流路を切り換えて、ポンプ29の吐出側を第2ポ
ート7に、第1ポート6をオイルタンク側に切り換え
る。このように油圧回路を切り換えると、第3シリンダ
室24内の作動油が連通流路14を通って第1シリンダ
室19に戻り、第4シリンダ室25の作動油が孔を介し
て第1シリンダ室19に戻り、第1シリンダ室19の作
動油は第1ポート6から外シリンダ2の外部に押し出さ
れてオイルタンクに戻されるので、第2ロッド5および
第1ロッド4がそれぞれ縮んで図1に示す初期状態に復
帰する。
【0019】第1ロッド4のピストンロッド12の内部
に貫通流路13と連通流路14を形成する場合、上記し
た実施例のように、細い孔を別個に穿設してもよいが、
管材を使用すると更に容易に形成することができる。例
えば、図2乃至図4に示すように、ピストンロッド12
の中心に貫通孔32を穿設し、この貫通孔32内に管材
33を装填して2つの流路を形成する。貫通孔32は、
図3に示すように、サブピストン11側の先端の内径を
他の部分よりも少し細く設定し、ピストン側の基端部分
は位置決め押圧部材34が嵌合できるように段階的に大
きな内径とする。管材33は、貫通孔32の先端細径部
分に嵌合する程度の外径を有する金属製管材を使用す
る。この管材33を貫通孔32内に挿入し、先端部分を
細径部分に嵌合するとともに、基端部分を嵌合した位置
決め押圧部材34を貫通孔32の基端大径部に嵌合し、
該位置決め押圧部材34を第1ロッド4の底部に固定す
ると、管材33が貫通孔32の中心(所定位置)に固定
され、先端部分と後端部分を除いた管材33の外周面と
貫通孔32の内周面との間に断面リング状の空隙が長手
方向に形成され、この空隙が連通流路14となり、管材
33の内部が貫通流路13となる。
【0020】そして、貫通孔32の細径部分にOリング
等のシール材35を設けて管材33の先端部分における
空隙を液密状に閉塞し、また、位置決め押圧部材34に
もOリング等のシール材36を設けて管材33の基端部
分における空隙を液密状に閉塞し、先端部分のシール材
35よりも基端側寄りのピストンロッド12に半径方向
の孔37を穿設して上記連通流路14の先端側を第5シ
リンダ室26に連通させ、第1ロッド4の底部内に半径
方向の孔15を穿設して連通流路14の基端側を第2シ
リンダ室20に連通させてある。
【0021】この様に、ピストンロッド12の内部に貫
通流路13と連通流路14との2つの流路を形成する場
合に、穿設した貫通孔32の内部に貫通孔32の内径よ
りも外径が細い管材33を挿入して該管材33の内部を
一方の流路とし、管材33の外周面と貫通孔32の内周
面との間のリング状空隙を他方の流路にすると、製造が
容易である。なお、図2中、16′は第1ロッド4の第
1ストッパ16が当接する受部であり、17′は第2ロ
ッド5用の第2ストッパ17が当接する受部である。ま
た、第1ロッド4の内周面と第2ロッド5の外周面との
間の空隙内には、第2ロッド5の伸縮時にダストシール
を通してエアーが出入りしているため、ベアリング部3
8の油切れによりビビリ振動が発生する虞れがある。そ
こで、第1ロッド4の先端部分にグリスニップル39を
設け、ベアリング部38にグリースを供給することによ
り上記振動の発生を抑制している。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、供給する
作動油の量が一定であっても、各ロッドの伸長速度が同
様であり、また、有効直径が小さい第2ロッドが単独で
伸長する場合にも有効直径が大きな第1ロッドと同様の
大きな推進力を発揮することができる。したがって、広
い用途に不都合なく使用することができる。また、本発
明の多段油圧シリンダは、外シリンダの第1ポートと第
2ポートに配管するだけでよいので、油圧回路の配管作
業が容易であり、また、フレキシブル管を使用する必要
もないので、各種装置に組み込んだ場合にも優れた耐久
性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多段油圧シリンダの主要構造を表した断面図で
ある。
【図2】多段油圧シリンダの断面図である。
【図3】図2に示す管材の先端部分の取付構造の拡大図
である。
【図4】図2に示す管材の基端部分の取付構造の拡大図
である。
【符号の説明】
1 油圧シリンダ 2 外シリンダ 3 第1ロッドのピストン 4 第1ロッド 5 第2ロッド 6 第1ポート 7 第2ポート 11 第1ロッドのサブピストン 12 ピストンロッド 13 貫通流路 14 連通流路 19 第1シリンダ室 20 第2シリンダ室 21 第2ロッドのピストン 24 第3シリンダ室 25 第4シリンダ室 26 第5シリンダ室 28 切換弁 29 ポンプ 32 ピストンロッドに開設した貫通孔 33 管材 34 位置決め押圧部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基端が閉塞して先端が開放した外シリン
    ダの基端側に第1ポートを穿設して先端側に第2ポート
    を穿設し、該外シリンダの内周壁に摺接する中空の第1
    ロッドのピストンと外シリンダの内側底面との間に第1
    シリンダ室を形成して上記第1ポートと連通させ、第1
    ロッドのピストンよりも先端側の外周面と外シリンダの
    内周面との間に第2シリンダ室を形成して上記第2ポー
    トに連通し、 第1ロッドのピストンの中央部に、先端にサブピストン
    を有するピストンロッドを突設し、第1ロッドとピスト
    ンロッドの内外周壁面に第1ロッド内に嵌装した中空の
    第2ロッドのピストンの外周面と内周面とを夫々摺接し
    て、ピストンロッドのピストンと第2ロッドの先端内部
    間に第3シリンダ室を形成し、第2ロッドのピストンと
    第1ロッドの内側底面間に第4シリンダ室を形成し、ピ
    ストンロッドのサブピストンと第2ロッドのピストンの
    内側面との間に第5シリンダ室を形成し、 上記ピストンロッドに貫通させて形成した貫通流路によ
    り上記第1シリンダ室と第3シリンダ室との間を連通
    し、 第1シリンダ室を第1ロッドのピストンに設けた孔を介
    して第4シリンダ室に連通し、 ピストンロッドの内部から第1ロッドの底部に形成した
    連通流路の一方の開口部をピストンロッドのサブピスト
    ン側の側面に開口して該連通流路を第5シリンダ室に連
    通させる一方、該連通流路の他方の開口部を第1ロッド
    の基端側に開口して第2シリンダ室に連通し、 第3シリンダ室の断面積と第4シリンダ室の断面積との
    合計面積と、第1シリンダ室の断面積とを等しくしたこ
    とを特徴とする多段油圧シリンダ。
  2. 【請求項2】 第3シリンダ室の断面積と第4シリンダ
    室の断面積との合計面積を、第1シリンダ室の断面積を
    超えない範囲で第1シリンダ室の断面積に近付けたこと
    を特徴とする請求項1に記載の多段油圧シリンダ。
  3. 【請求項3】 ピストンロッドに軸方向の貫通孔を開設
    し、該貫通孔の内部に貫通孔の内径よりも外径が細い管
    材を挿通し、該管材と貫通孔との間に生じた隙間をピス
    トンロッドのサブピストン側先端部分と第1ロッドのピ
    ストン側の基端部分とにおいて閉塞して、管材の外周面
    と貫通孔の内周面との間の隙間を連通流路とするととも
    に管材の内部を貫通流路とし、ピストンロッドの周面に
    開設した孔を介して上記連通流路と第5シリンダ室とを
    連通し、第1ロッドの底部に開設した孔を介して連通流
    路と第2シリンダ室を連通したことを特徴とする請求項
    1または請求項2に記載の多段油圧シリンダ。
JP35560591A 1991-12-24 1991-12-24 多段油圧シリンダ Withdrawn JPH05172120A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102410278A (zh) * 2011-11-11 2012-04-11 三一重工股份有限公司 多级单作用液压缸及具有其的工程机械
CN105443497A (zh) * 2015-01-14 2016-03-30 徐州重型机械有限公司 芯管伸缩油缸、单缸插销液压系统及起重机

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