JPH0754626Y2 - 空気圧駆動油圧ポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、複動型空気圧シリンダの作動によって油圧を
発生させる空気圧駆動油圧ポンプに関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の空気圧駆動油圧ポンプは、第４図に示す
ように、空気圧シリンダ11の両空気室の所定位置と空気
圧操作方向制御弁10のパイロット作動室15,16とを、直
接パイロット通路で連通して構成されている。

詳しくは、空気室21に、空気圧源20から空気圧操作方向
制御弁10を通って供給される圧縮空気によって、ピスト
ン１が空気室23方向に移動し、ピストン１のパッキン18
aがパイロット空気孔13を通過した時、空気室21の空気
がパイロット空気として空気圧操作方向制御弁10のパイ
ロット作動室15に供給される。これによって、空気圧操
作方向制御弁10のスプール弁が移動して弁位置が切り換
わり、圧縮空気は空気室23に供給され、ピストン１は空
気室21方向へ運動方向を転換することになる。この繰り
返しにより、ピストン１は連続往復運動を行い、ピスト
ン１に設けられた油圧プランジヤ2,3によって油圧を発
生する。そして、所定の油圧に達した時、すなわち、ピ
ストン部の空気圧による力と油圧プランジャ部の油圧に
よる力が同一になったときに、ピストン１は停止する。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、ピストン部の空気圧による力と油圧プラ
ンジャ部の油圧による力との差が微少である場合、ピス
トン１は断続的に極めて微少な移動を行う。このため、
ピストン１のパッキン18a,18bがパイロット空気孔13,14
を通過する時、パイロット空気孔13,14は絞られた状態
が持続することになる。この時、空気圧操作方向制御弁
10のパイロット作動室15,16に作用するパイロット空気
の圧力は、パイロット空気孔13,14が絞られているため
に低下し、空気圧操作方向制御弁10のスプール弁の位置
を瞬間的に切り換えることができず、スプール弁は断続
的に微少な移動を行う。

このようなスプール弁の運動のために、空気圧操作方向
制御弁10の中央に位置する空気圧源ポートが閉鎖された
り、あるいは、空気圧源ポートと排気ポートとが連通さ
れてしまうことがあり、このため、空気圧シリンダ11に
空気が供給されなくなり、ピストン１が停止し、空気圧
駆動油圧ポンプが作動しなくなるという問題があった。

本考案は、低圧のパイロット空気を高圧のパイロット空
気に増幅し、空気圧操作方向制御弁の切り換えを適切に
行なうことによって、正常な運転がなされる空気圧駆動
油圧ポンプを提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、複動型空気圧シリン
ダの作動によって油圧を発生させる空気圧駆動油圧ポン
プにおいて、空気圧シリンダの両空気室と空気圧操作方
向制御弁のパイロット作動室との間に、低圧のパイロッ
ト空気で作動可能なポペット弁をそれぞれ設け、該ポペ
ット弁のパイロット作動室と前記空気圧シリンダの空気
室の所定位置とをそれぞれ接続し、それぞれの前記ポペ
ット弁の入力ポートと高圧の空気圧源とを接続し、出力
ポートと前記空気圧操作方向制御弁の所定のパイロット
作動室とを接続してなることを、構成上の特徴としてい
る。

（作用） ピストンのパッキンがパイロット空気孔を通過する時、
パイロット空気孔が絞られた状態になって低圧のパイロ
ット空気が出力された場合でも、ポペット弁が作動し、
高圧のパイロット空気が空気圧操作方向制御弁のパイロ
ット作動室に供給される。従って、空気圧操作方向制御
弁は瞬間的に切り換わり、空気圧駆動油圧ポンプは常に
正常に作動する。

（実施例） 以下、実施例について図面を参照して説明する。

第１図には、本考案の空気圧駆動油圧ポンプの一実施例
を示す。11は空気シリンダであり、この空気圧シリンダ
内でピストン１が往復運動を行う。

また、ピストン１の両側には油圧プランジャ2,3が設け
られており、油圧シリンダ4,5内を往復運動する。油圧
シリンダ４には、油吸込通路24及び油吐出通路26が接続
され、それぞれ吸込チェック弁６及び吐出チェック弁８
が設けられていて、また、油圧シリンダ５には、油吸込
通路25及び油吐出通路27が接続され、それぞれ吸込チェ
ック弁７及び吐出チェック弁９が設けられている。これ
らの油吐出通路26及び油吐出通路27は結合されて、油吐
出口22へ導かれている。そして、空気シリンダ11を内包
するように形成されたケーシング28内には、所定量のオ
イルが注入されている。

ここで、ピストン１には、Ｏリング18a及び18bの外周に
テフロン等の材質の樹脂ピストンリング19a及び19bが装
着されている（第３図参照）。この樹脂ピストンリング
19a,19bは、シリンダ壁に対する摺動抵抗が小さいこと
と、パイロット空気孔13,14等の凹部を通過する際に、
摩耗したり、破損したりすることがなく、高い耐久性を
有する効果を持つものである。

空気圧シリンダ11の両カバーには、圧縮空気給排気用の
ポート29,30が設けられ、空気通路A,Bをそれぞれ介して
空気圧操作方向制御弁10に接続されている。この空気圧
操作方向制御弁10には、空気通路Ｃを介して空気圧源20
が接続され、さらに、大気開放部にそれぞれマフラー3
1,32が設けられた空気通路D,Eが接続されている。この
空気圧源20は、高圧の圧縮空気を発生させる装置であ
る。

また、空気圧操作方向制御弁10は、２位置５ポートの形
式を有し、第１図において、ピストン１が左方向（空気
室23方向）への移動時においては、空気圧源20からの空
気通路Ｃを空気通路Ａに接続すると共に、空気通路Ｂを
空気通路Ｅに接続し、一方、ピストン１が右方向（空気
室21方向）へ移動する時には、空気通路Ｃを空気通路Ｂ
に接続すると共に、空気通路Ａを空気通路Ｄに接続す
る。

空気圧操作方向制御弁10を駆動するパイロット空気は、
以下の様な回路構成によって供給されている。ピストン
１の運動方向の転換時において、ピストン１の樹脂ピス
トンリング19a,19bが丁度通過した位置の後方にパイロ
ット空気孔13,14が設けられ、それぞれパイロット通路
a,bを介して、ポペット弁33,34のパイロット作動室39,4
0に接続されている。さらに、空気圧源20からのパイロ
ット通路c,dがそれぞれポペット弁33,34の入力ポート3
5,36に接続されると共に、出力ポート37,38にはパイロ
ット通路e,fがそれぞれ接続され、空気圧操作方向制御
弁10のパイロット作動室15,16と連通している。

第２図に示すポペット弁33は、低圧パイロット空気に対
しても充分な切換応答性を持っている。すなわち、パイ
ロット空気に対して、受圧面積が大きくかつ非常に薄い
ゴム膜で形成されたダイヤフラム41を有し、パイロット
空気が低圧である場合でも、ダイヤフラム41が作動し、
ポペット42が駆動される。また、ポペット42は軽量なプ
ラスチックで形成されているので、リターンスプリング
43の設定値を弱くでき、また、ポペット42と弁体との間
には摺動抵抗がないので、ポペット42を駆動する力は小
さくて済む。なお、ポペット弁33と34の構造及び作動原
理は同一である。

以下、さらにポペット弁33について詳述する。

ポペット弁33は、バルブ本体100と、ポペット42とを備
えている。バルブ本体100は、低圧の空気が供給される
パイロット作動室39と、パイロット作動室39に連通した
受圧室101と、加圧室102と、加圧室と連通して空気圧源
20と接続される入力ポート35と、入力ポート35に供給さ
れた空気圧を加圧室102を介して外部に送出する出力ポ
ート37と、受圧室101と加圧室102との間に設けられたダ
イヤフラム41とを備えている。ポペット42は、加圧室10
2に往復運動可能に配置されている。また、ポペット42
は、ダイヤフラム41に対してほぼ交差する方向に配置さ
れた軸部42aと、ダイヤフラム41と対向して配置された
軸部の一端に連結された大径部42bと、入力ポート35に
対向して配置され軸部42aの他端に連結された小径部42c
とを備えている。バルブ本体100は、ポペットの軸部42a
に向けて、加圧室102内で伸びる環状突起部106を備えて
いる。この環状突起部106により、加圧室102は、大径部
42bが配置される第１の空気室102bと、軸部42aの略大部
分が配置される第２の空気室102aと、小径部42cが配置
される第３の空気室102cとに区画されている。環状突起
部106の先端と軸部42aとの間には、間隔が設けられてい
る。すなわち、軸部42aは、遊嵌された状態で組み込ま
れており、軸部42aと環状突起部106との間に、空気通路
が形成されている。環状突起部106の先端には、第１の
空気室102b側に突出してポペットの大径部42bと係合可
能な第１のシール部106aが形成されている。また、環状
突起部106の先端には、第３の空気室102c側に突出して
ポペットの小径部42cと係合可能な第２のシール部106b
が形成されている。入力ポート35の周縁部には、第３の
空気室102c側に突出して小径部42cと係合可能な第３の
シール部35aが形成されている。環状突起部106には、第
２の空気室102aと出力ポート37とを連通させる連通ポー
ト106cが形成されている。第３の空気室102cには、リタ
ーンスプリング43が配置されている。リターンスプリン
グ43は、ポペット42を、小径部42cが第２のシール部106
bに係合する方向へ付勢している。

次に、本考案の空気圧駆動油圧ポンプの作動について説
明する。

まず、ピストン１は左方向（空気室23方向）へ移動する
場合、空気室21へ圧縮空気が導入される。空気圧操作方
向制御弁10は、第１図に示す位置にあり、通路Ｃと通路
Ａとが接続され、空気圧源20からの圧縮空気がポート29
を通って空気室21へ導入されると共に、通路Ｂと通路Ｅ
とが接続されて、空気室23内の空気がポート30を通って
マフラー32から排気され、背圧が生じないようにしてい
る。この時、油圧シリンダ５内のオイルは、油圧プラン
ジャ３の左方向への運動により、吐出チェックバルブ９
を通り、油吐出通路27を経て、油吐出口22へ至る。一
方、油圧シリンダ４には、オイル吸込口から油吸込通路
24及び吸込チェックバルブ６を通って、オイルが吸い込
まれる。

ピストン１の左方向への移動終端において、樹脂ピスト
ンリング19aがパイロット空気孔13を通過し、パイロッ
ト空気孔13が空気室21に開口されると、空気室21内の空
気がパイロット空気孔13からパイロット通路ａを通っ
て、ポペット弁33のパイロット作動室39に供給される。
そして、ポペット弁33のダイヤフラム41が下方にたわ
み、それがポペット42を下方に駆動することによって、
入力ポート35と出力ポート37が連通され、パイロット通
路ｃとパイロット通路ｅが接続される。この時、空気圧
源20からの高圧の空気が、パイロット通路ｃからパイロ
ット通路ｅを通って、空気圧操作方向制御弁10のパイロ
ット作動室15に供給され、弁の位置を切り換える。これ
によって、通路Ｃと通路Ｂとが接続され、空気圧源20か
らの圧縮空気がポート30を通って空気室23へ導入される
と共に、通路Ａと通路Ｄとが接続されて、空気室21内の
空気がポート29を通ってマフラー31から排気されること
になり、ピストン１は、運動方向を右方向（空気室21方
向）へ転換する。この作動を繰り返すことによって、ピ
ストン１は往復運動を行い、油圧は連続吐出される。

この場合、パイロット空気孔13,14が絞られた状態とな
って、パイロット空気の出力が極めて低圧であったとし
ても、ポペット弁33,34が作動して、高圧のパイロット
空気を空気圧操作方向制御弁10のパイロット作動室15,1
6に供給することができる。従って、空気圧操作方向制
御弁10のスプールの位置は瞬時に切り換わり、空気圧シ
リンダ11には常に適切な空気が供給され、空気圧駆動油
圧ポンプは正常に運転が行われることになる。

すなわち、プランジャ２、３の負荷が高くなってピスト
ン１の移動速度が極端に遅くなり、パイロット空気孔1
3、14が絞られた状態になった場合でも、パイロット通
路ａ、ｂに空気の流れがあれば、ポペット42は切換えら
れる。この切換え過程において、ダイヤフラム41が下方
にたわみ、ポペット42がある程度下方に移動したとき、
入力ポート35、36から第２のシール部106bを経由して第
２の空気室102aに流入する空気量と、この第２の空気室
102aから第１のシール部106aを経由して第１の空気室10
2bへ流出する空気量との均衡が破れる状態となる。これ
により、連通ポート106cから出力ポート37、38へ空気が
流れるようになると、パイロット作動室15、16へ空気が
供給されることになり、空気圧操作方向制御弁10は切換
えを開始する。

この後、空気圧操作方向制御弁10の中立位置通過の過程
でピストン１が一瞬停止するようなことがあっても、出
力ポート37、38からの空気流は、空気圧源20から入力ポ
ート35、36に直接流入してたものであるから、空気圧操
作方向制御弁10の切換えは完了するまで続行される。

したがって、空気圧シリンダ11には常に適切な空気が供
給され、空気圧駆動油圧ポンプは、ピストン１とプラン
ジャ２、３に働く左右の力が完全に均衡するまで正常に
運転を続行することができる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案の空気駆動油圧ポンプによれ
ば、ピストンに装着されたピストンリングがパイロット
空気孔を通過する時、パイロット空気孔が絞られた状態
になって、低圧のパイロット空気が出力された場合で
も、ポペット弁が作動し、高圧のパイロット空気が空気
圧操作方向制御弁のパイロット作動室に供給される。従
って、空気圧操作方向制御弁は瞬間的に切り換わり、空
気圧シリンダには常に適切な空気が供給されるため、空
気圧駆動油圧ポンプは正常な運転が行われる。

さらに、本考案によれば、シリンダに形成され且つピス
トンの移動により開閉されるパイロット空気孔を介し
て、空気室からの空気圧をポペット弁に導き、ポペット
弁が、この空気圧を受けたとき、空気圧源とパイロット
作動室とを接続し、これにより、空気圧操作方向制御弁
を切り換えるようにしたので、空気圧シリンダにパイロ
ット空気孔を形成した空気駆動油圧ポンプに、ポペット
弁を追加するだけで、空気駆動油圧ポンプが正常な運転
が常時行うことが可能となり、しかも、かかる空気駆動
油圧ポンプを安価に提供することができる。

また、ピストンに樹脂ピストンリングを装着することに
よって、シリンダ壁に対する摺動抵抗が減少するため、
運転効率が向上し、さらに、樹脂ピストンリング自体
は、耐摩耗性に優れているため、空気圧駆動油圧ポンプ
のメインテナンス性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の空気圧駆動油圧ポンプの制御回路の
ブロック線図、第２図は、本考案に係わるポペット弁の
一実施例の断面図、第３図は、第１図のＩ部の拡大断面
図、第４図は、従来の空気圧駆動油圧ポンプの制御回路
のブロック線図である。 10……空気圧操作方向制御弁、11……空気圧シリンダ、
15,16……方向制御弁のパイロット作動室、19a,19b……
樹脂ピストンリング、20……空気圧源、21,23……空気
室、33,34……ポペット弁、35,36……入力ポート、37,3
8……出力ポート、39,40……ポペット弁のパイロット作
動室。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】空気シリンダ（11）内にピストン（１）を
   往復運動可能に設け、前記ピストン（１）により、前記
   空気シリンダ（11）内に前記ピストンを挟んで第１の空
   気室（21）と第２の空気室（23）とを形成し、空気圧操
   作方向制御弁（10）により前記空気室を選択的に加圧し
   て、前記ピストン（１）を往復運動させ、このピストン
   の往復運動により油圧を発生させる空気圧駆動油圧ポン
   プであって、 前記空気シリンダ（11）に、前記第１の空気室（21）に
   連通する第１のパイロット空気孔（13）と、前記第２の
   空気室（23）に連通する第２のパイロット空気孔（14）
   とを形成し、 前記ピストン（１）が前記第１の空気室側へ押圧された
   とき、前記第１の空気室（21）と前記第１のパイロット
   空気孔（13）との間は前記ピストン（１）により密閉さ
   れ、前記第２の空気室（23）と前記第２のパイロット空
   気孔（14）とは連通状態になり、 前記ピストンが前記第２の空気室側（23）へ押圧された
   とき、前記第２の空気室（23）と前記第２のパイロット
   空気孔（14）との間は前記ピストンにより密閉され、前
   記第１の空気室（21）と前記第１のパイロット空気孔
   （13）とは連通状態になり、 前記空気圧操作方向制御弁（10）は、パイロット作動室
   （15,16）を備えており、 前記パイロット作動室（15,16）は、空気圧が供給され
   ると、前記空気圧操作方向制御弁（10）の位置を切り換
   えており、 この切り換えにより、前記第１の空気室と第２の空気室
   とが、選択的に空気圧源と接続可能となっており、 前記空気圧操作方向制御弁（10）と前記第１のパイロッ
   ト空気孔（13）との間に、低圧で作動可能な第１のポペ
   ット弁（33）を設け、 前記空気圧操作方向制御弁（10）と前記第２のパイロッ
   ト空気孔（14）との間に、低圧で作動可能な第２のポペ
   ット弁（34）を設け、 前記ポペット弁（33,34）は、前記パイロット空気孔（1
   3,14）を介して前記空気室（21,23）から空気圧を受け
   たとき、前記空気圧源と前記パイロット作動室（15,1
   6）とを接続できるようになっていることを特徴とする
   空気圧駆動油圧ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１に記載した空気圧駆動油圧ポンプ
   において、 前記ポペット弁は、バルブ本体（100）と、ポペット（4
   2）とを備えており、 前記バルブ本体（100）は、低圧の空気が供給されるパ
   イロット作動室（39）と、該パイロット作動室に連通し
   た受圧室（101）と、加圧室（102）と、該加圧室と連通
   して空気圧源と接続される入力ポート（35）と、該入力
   ポートに供給された空気圧を前記加圧室を介して外部に
   送出する出力ポート（37）と、前記受圧室と前記加圧室
   との間に設けられたダイヤフラム（41）とを備えてお
   り、 前記ポペット（42）は、前記加圧室（102）に往復運動
   可能に配置されており、 また、前記ポペットは、前記ダイヤフラムに対してほぼ
   交差する方向に配置された軸部（42a）と、前記ダイヤ
   フラムと対向して配置された前記軸部の一端に連結され
   た大径部（42b）と、前記入力ポートに対向して配置さ
   れた前記軸部の他端に連結された小径部（42c）とを備
   えており、 前記バルブ本体は、前記ポペットの軸部（42a）に向け
   て、前記加圧室（102）内で伸びる環状突起部（106）を
   備えており、 前記環状突起部により、前記加圧室（102）は、前記大
   径部（42b）が配置される第１の空気室（102b）と、前
   記軸部（42a）の略大部分が配置される第２の空気室（1
   02a）と、前記小径部（42c）が配置される第３の空気室
   （102c）とに区画されており、 前記環状突起部（106）の先端と前記軸部（42a）との間
   には、間隔が設けられており、 前記環状突起部の先端に、前記第１の空気室（102b）側
   に突出して前記ポペットの大径部（42b）と係合可能な
   第１のシール部（106a）を形成すると共に、前記第３の
   空気室（102c）側に突出して前記ポペットの小径部（42
   c）と係合可能な第２のシール部（106b）を形成し、 前記入力ポート（35）の周縁部に、前記第３の空気室
   （102c）側に突出して前記小径部（42c）と係合可能な
   第３のシール部（35a）を形成し、 前記環状突起部に、前記第２の空気室（102a）と前記出
   力ポート（37）とを連通させる連通ポート（106c）を形
   成し、 前記ポペットを、前記小径部（42c）が前記第２のシー
   ル部（106b）に係合する方向へ付勢する付勢手段（43）
   を前記第３の空気室に配置したことを特徴とする空気圧
   駆動油圧ポンプ。
3. 【請求項３】請求項１に記載した空気圧駆動油圧ポンプ
   において、 前記ピストン（１）に、樹脂ピストンリングを装着した
   ことを特徴とする空気圧駆動油圧ポンプ。
4. 【請求項４】請求項２に記載した空気圧駆動油圧ポンプ
   において、 前記ダイヤフラムを、肉薄のゴム膜から形成したことを
   特徴とする空気圧駆動油圧ポンプ。
5. 【請求項５】請求項２に記載した空気圧駆動油圧ポンプ
   において、 前記ポペットを、プラスチックから構成したことを特徴
   とする空気圧駆動油圧ポンプ。