JPS5891901A - 空圧操作式液体シリンダ装置のピストン同調方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明は、空気圧によシ液圧シリンダのピストンを往復
駆動させて圧力液体を発生させる空圧操作式シリンダと
、このシーリングで発生された圧力液体で駆動されるア
クチュエータである液体シリンダとからなる空圧操作式
液体シリンダ装置に関し、特に液圧シリンダのピストン
が復動端に達した時に、液体シリンダのピストンもスト
ローク鼾端まで復動する、ように、両ピストンの一往復
を同調させる方法に関す本。

（ｂ）技術の背景 □　一般に液体シリンダを駆動する場合に、電動モータ
等で液体ポンプを駆動して圧力液体を発生させ、この圧
力液体を方向切換弁で切換えて液体シリンダに供給し、
ピストンの往復動を行なわせ、配管内の絞り弁で速度を
調節し、リリーフ弁によって液圧を調整している。

しかし、液体ポンプで発生した液圧は、液体が非圧縮性
であるため、ポンプの脈動を液体シリンダに伝えて振動
等の悪影響を及ぼす。また、液体シリンダが停止してい
る場合は、ポンプから液体シリンダに導入された液圧が
熱エネルギーに変換され、液温の上昇による粘度低下で
液体シリンダの速度が変化し、機械精度等に悪影響を及
ぼすことになる。

そこで、空気圧を利用して液圧を発生させる空圧操作式
シリンダにより、上記問題を解決することが提案されて
いる。例えば、空気圧を動力源とする増圧エアシリンダ
で液圧を発生させて液体シリンダを駆動することにより
、上記液体ポンプで発生する問題を解決することができ
る。即ち、増圧エアシリンダは空気圧によって作ｌされ
るため、液体シリンダが停止していても動力源である空
気る。また、液体ポンプのように脈動による液体シリン
ダの振動がないほか、液温上昇のおそれもない。

（ｃ）従来技術と問題点 このように、増圧エアシリンダ等の空圧操作式シリンダ
に液体シリンダを接続して駆動させ、ワークの固定や加
工等の作業を行なわせる場合に、配管接続部の漏れや継
続使用による消耗で液が減少し、液体シリンダのピスト
ンの確実な往復動が困難になってくる。即ち、液体シリ
ンダのピストンが復動中に、液が不足していると、空圧
操作式シリンダから液体シリンダに送られる圧力液体は
、液体シリンダのピストンがストローク終端に達する前
に供給停止となり、ピストンは完全に戻ることができな
い。このため、空圧操作式シリンダと液体シリンダの両
ピストンの復動停止位置がずれてしまうので、次に空圧
操作式シリンダから圧力液体を液体シリンダに送りピス
トンを前進させると、スタート位置のずれからピストン
の正常な送り量を得ることができず、繰返しの操作で誤
差が蓄積されてし１い、確実な往復動をさせることがで
きない。

（ｄ）発明の目的 そこで本発明は、空圧操作式シリンダと液体シリンダと
からなる空圧操作式液体シリンダ装置において、空圧操
作式シリンダの液圧シ゛リング内のピストンが復動端に
達したときには、液体シリンダのピストンも復動端に達
するように、各シリンダの一往復を同調させてピストン
の確実な往復動ができるようにすることを目的とする。

（ｅ）発明の構成 そのために本発明は、空気圧を動力源として液圧シリン
ダのピストンが往復駆動されて圧力液体を発生する空圧
操作式シリンダと、このシリンダで発生された圧力液体
で駆動されるアクチュエータである液体シリンダとから
なる空圧操作式液体シリンダ装置において、液圧シリン
ダの、ピストンで仕切られた二つのピストン室に液体タ
ンクを接続して連通し、ピストンの往復動による前記両
ピストン室の液体の過不足分を給排している。即ち、液
圧シリンダの二つのピストン室と液体シリンダのピスト
ンで仕切られた二つのピストン室とを互いに接続して連
通し、これら互いに接続された２組のピストン室同士の
うちの少なくとも一方の組の互いに接続されたピストン
室同士の給排量に差を設けている。その差は、液圧シリ
ンダのピストン室の給排量が、液体シリンダのピストン
室の給排量よりも大となるように設定し、液圧シリンダ
のピストン往動時には、その差の液体を液体タンクから
液圧シリンダの復動側ピストン室に供給させている。液
圧シリンダのピストン復動時には、復動側ピストン室に
液体シリンダの排出量より大の液体が桂動時に吸入され
ているので、液体シリンダのピストンは復動ストローク
終端まで移動される。

液体シリンダのビス十ンがストローク終端に達したら、
液圧シリンダの復動側ピストン室に残った余剰液体をピ
艮トン室から排出することにより、液圧シリンダのピス
トンを復動ストローク終端まで移動させ、圧力液体を発
生する液圧シリンダとアクチュエータである液体シリン
ダの両ピストンを復動ストローク終端まで移動させて、
−往復を同調させる方法を採っている。

（ｆ）発明の効果 このように本発明によれば、空気圧で液圧シリンダを駆
動して液圧を発生する空圧操作式シリンダと液圧で駆動
される液体シリンダとからなる空圧操作式液体シリンダ
装置において、往動時に液圧シリンダに液体シリンダの
排出液体とは別に液体タンクから液体を供給するので、
復動時には、液体シリンダのピストンは常にストローク
終端まで移動される。また、液圧シリンダのピストン室
内の余剰液体は排出されるので、やはりストローク終端
まで移動され、両ピストンの一往復が同調する。したが
って、ピストンのスタート位置が常に一定しているので
、液体シリンダのピストンを確実に往復動させることが
できる。

また、液体は空圧操作式シ・リングの一動作ごとにタン
クに一度戻るので、液中に気泡が発生してもタンクから
大気に放出され、気泡抜きの操作も必要ない。さらに、
液量の確認や補充も容易に行なうことができる。

（ｇ）発明の実施例 次の本発明方法の実施例を図に基づいて詳細に説明する
。第１図は、本発明方法を実施するための空圧操作式液
体シリンダ装置の一例を示す縦断面図である。１は、増
圧された圧力液体を発生する空圧操作式シリンダで、空
気圧によって駆動される空圧シリンダ２と圧力液体を発
生する液圧シリンダ３とからなっている。空圧シリンダ
２中には空圧ピストン２１が内蔵されており、液圧シリ
ンダ３中に内蔵された液圧ピストン６１とはロッド２１
′によって互いに連結され連動する。空圧ピストン２１
で仕切られた空圧シリンダ２のピストン室２２ａ　・２
２ｂは、それぞれポートＰＩ−Ｐ２により切換弁ＳＶを
介して空気圧源Ｓに接続されており、切換弁ＳＶの操作
で空気圧を各ピストン室２２ａ・２２ｂに給排してピス
トン２１を駆動する。液圧シリンダ３の、液圧ピストン
３１で仕切うれたピストン室３２ａ−３２ｂには、それ
ぞれ２組のボー）Ｐ３　　・Ｐ４およびボー）Ｐｓ　　
・Ｐｓがあけられている。一方の組のボー）Ｐ３　　・
Ｐ４はアクチーエータである液体シリンダ４に接続され
、他方の組のポートＰ５　・Ｐｓはパイロットチェック
弁およびチェック弁６を介して液体タンクＴに接続され
ている。

アクチュエータである液体シリンダ４には、ピストン４
１内４１′を備えたピストン４１が内蔵されている。こ
のピストン４１で仕切られたヘッド側ピストン室４２ａ
ＫはボートＰ７があけられておシ、ロッド側ピストン室
４２ｂにはボー）Ｐｓがあけられている。これらボート
Ｐ７　・Ｐｓは、それぞれ液圧シリンダ６のボー）Ｐ３
　　・Ｐ４に接続され、圧力液体を給排される。ピスト
ン４１内には弁室４３が設けられ、この弁室４６からヘ
ッド側ピストン室４２ａに連通する弁孔４４ａと、ロッ
ド側ピストン室４２ｂに連通する弁孔４４ｂがあけられ
ている。弁室４３内には、二つの球状弁体′４５ａ・４
５ｂが内蔵されており、閉止バネ４６によって、弁体４
５ａＵ弁孔４４ａを、弁体４５ｂｆｌ弁孔４４ｂを閉止
する方向に弾圧され、２つのチェック弁を構成している
。即ち、弁孔４４ａと弁体４５ａによって液体はヘッド
側ピストン室４２ａから弁室４３へのみ流通可能となっ
ており、弁孔４４ｂと弁体４５ｂによって液体はロッド
側ピストン室４２ｂから弁室４５へのみ流通可能となっ
ている。また、ヘッド側ピストン室４２ａのヘッド側内
面には、弁孔４４ａを開放する弁体押棒４７が設けられ
ている。弁体押棒４７は、ピストン４１が復動してヘッ
ド側ストロークの終端まで移動したときに、弁孔４４ａ
内に空間を設けて挿通され、弁体４５ａを閉止バネ４６
のバネ圧に抗して押戻し、ヘッド側ピストン室４２ａと
弁室４５を連通させる。

液体シリンダ５の他の一組のボー）Ｐ５　　・Ｐｓは、
パイロットチェック弁５およびチェック弁６を介して液
体タンクＴに接続されている。パイロットチェック弁５
は、ボー）Ｐ５に接続された弁室５１内の弁体５２が、
弁孔５５を閉止する方向に閉止バネ５４で弾圧されてい
て、弁孔５３と接続された液体タンクＴからボートＰ５
方向への流通のみを許容する。また、ボー）Ｐｓからの
液体の圧力で駆動されるパイロットピストン５５は、弁
孔５３内に空間を設けて挿通された弁体押棒５６を備え
ている。この弁体押棒５６は、パイロットピストン５５
がボー）Ｐｓからの圧力で駆動されると、弁体５２を押
して弁孔５３を開放させ、液体タンクＴ側とポートＰ５
側を連通させる。

ボートＰ６とパイロットチェック弁５の弁孔５３間には
、チェック弁６が設けられている。このチェック弁６は
、弁孔５５側からボー）Ｐａ側へのみ流通可能に設けら
れておシ、液圧シリンダ６のピストン３１がヘッド側に
移動（往動）するときに開き、液体タンクＴから液体を
ロンド側シリンダ室５２ｂに流入させる。

以上の構成からなる本発明方法による空圧操作式シリン
ダ装置の動作を説明する。図において液圧シリンダ６の
ピストン５１の径をＣ１０ンド２１′の径ｆｉ−ｄ、空
圧シリンダ２のピストン２１の径をｅとする。また、液
体シリンダ４のピストン４１の径を０１０ツド４１′の
径をＤとする。図において、液圧シリンダ６と液体シリ
ンダ４の各ロッド側ピストン室３２ｂおよび４２ｂの関
係は、Ｃ２−ｄ２＞Ｃ２−Ｄ”　　・・・・・・・・・
−１一式となっており、この関係において、両ピストン
６１・４１およびロッド２１′・４１′はｃ　（Ｃ・・
・・・・・・・２式 ｄ（Ｄ　　　　　　　　・・・・・・・・・６式となる
ように構成されている。この空圧操作式液体シリンダ装
置の各ピストンの往復動を■往動と■復動に分けて説明
する。

■往動 図の状態で、空気圧源Ｓからの空気圧を切換弁Ｓｖによ
り切換えて、ボー）Ｐ２かうヘッド側ピストン室２２ｂ
に供給すると、空圧ピストン２１は矢印ａ！方向に移動
して液圧ピストン３１を前進（往動）させ、液圧シリン
ダ３のヘッド側ピストン室５２ａの液体は、ボー）Ｐｓ
からボートＰ７を通シ、液体シリンダ４のヘッド側ピス
トン室４２ａＫ流入し、ピストン４１を矢印ａ２方向へ
前進（往動）させる。このとき、液圧シリンダのピスト
ン室５２ａの液体は、空圧シリンダ２のピストン室２２
ｂに流入した空気圧の（ｉ）２倍に増圧され、液体シリ
ンダ４のピストン４１を前進（往動）させる。液体シリ
ンダ３のピストン室４２ａに流入した圧力流体は、弁体
４５ａを押し開いて弁室４３内にも流入するが、もう一
つの弁体４５ｂを弁孔４４ｂに押圧閉止する。従って、
液体はロッド側ピストン室４２ｂに流出できず、ピスト
ン４１をａ２方向へ前進（往動）させる。

液体シリンダ４のロッド側ピストン室４２ｂの液体は、
液圧シリンダ３のロッド側ピストン室３２ｂに流入する
。しかし、１式によって液体シリンダ４のピストン４１
の前進（往動）距離は、液圧ピストン３１の前進（往動
）距離よシ少なく、また３式の通り、液圧シリンダ乙の
ロッド側ピストン室３２ｂの体積増加量（吸入量）は、
液体シリンダ４のロッド側ピストン室４２ｂの体積減少
量（排出量）より多いので、ピストン室５２ｂは負圧と
なる。このため、チェック弁６が開かれ、液体タンクＴ
から液体がチェック弁６を介して液体シリンダ５のロッ
ド側ピストン室３２ｂに流入する。

■復動 切換弁Ｓｖを切換えて、空気圧を空圧シリンダ２のボー
トＰＩからロッド側ビス、トン室２２ａに供給すると、
空圧ピストン２１は矢印ａ３方向に移動して液圧ピスト
ン３１を後進（復動）させる。

このため、液圧シリンダ３のロッド側ピストン室３２ｂ
の液体は、（ｅ”−ｄ”）倍に増圧されて、２−ｄ２ ボートＰ６からはチェック弁６とパイロットチェック弁
５のパイロットピストン５５に作用し、ボートＰ４から
はボー）Ｐｓを介して液体シリンダ４のロッド側ピスト
ン室４２ｂに流入してピストン４１に作用する。

ボー）Ｐｓから流出する液体は、チェック非ろによって
液体タンクＴへの流出を阻止され、パイロットチェック
弁５のパイロットピストン５５のみに作用する。パイロ
ットピストン５５は図において右に移動し、弁体押棒５
６によって弁体５２を押し、弁孔５３を開孔する。従っ
て、液圧シリンダのヘッド側ピストン室３２．および液
体シリンダ４のヘッド側ピストン室４２ａと液体タンク
Ｔは連通ずる。

ボートＰ４からボー）Ｐｓ　を介して液体シリンダ４の
ロッド側シリンダ室４２ｂに流入した圧力液体は弁体４
５ｂを押し開いて弁室４３に流入するが、弁体４５ａで
ヘッド側ピストン室４２ａへの流出を阻止される。この
ため、液体の圧力はロッド側シリンダ室４２ｂのみに作
用し、ピストン４１を矢印ａ４方向へ後進（復動）させ
る。

液体シリンダ４のピストン４１後進（復動）時には、ヘ
ッド側ピストン室４２ａの液体はボートＰ７よシ流出す
るが、１式に示すように、液体シリンダ４のヘッド側ピ
ストン室４２ａの排出量の方が、液圧シリンダ３のヘッ
ド側ピストン室３２ａの吸入量よシ多い。従って、液体
は液圧シリンダ３のヘッド側ピストン室５２ａに流入す
る−と共に、一部の液体はボートＰ５より流出し、ボー
トＰ６からの圧力で開かれているパイロットチェック弁
５を介して、液体タンクに排出される。

こうして液体シリンダ４のピストン４１が後進（復動）
を続け、ストローク終端に達すると、ヘッド側ピストン
室４２．に設けた弁体押棒４７がヘッド側の弁体４５ａ
を押して開き、ロッド側ピストン室４２ｂとヘッド側ピ
ストン室４２ａを連通させる。このとき、液圧シリンダ
３のロッド側ピストン室３２ｂには、ピストン３１前進
（往動）時に液体タンクＴから余分の液体が流入してい
るので、ピストン３１は完全にストローク終端まで戻っ
ていない。この余剰液体は、液体シリンダ４のピストン
４１内の弁孔４４ｂ→弁室４６→弁孔４４ａを通シ、ヘ
ッド側ピストン室４２ａからポー）Ｐ７　　・ポー）Ｐ
３　を介して液圧シリンダ４のヘッド側ピストン室５２
ａに流入する。このため、液圧シリンダ５のピストン３
１は、ストローク終端まで後進（復動）する。ただし、
液圧シリンダ４のヘッド側ピストン室３２ａの吸入量は
、ロッド側ピ嘔トン室３２ｂの排出量よシも多い（。２
＞　Ｃ２−ｄｚ　）ので、その差の液体が液体タンクＴ
からパイロットチェック弁５を介してヘッド側ピストン
室５２ａに流入する。

このようにして−往復が終了すると、液圧シリンダ３と
液体シリンダ４の両ピストン３１・４１は共に復動スト
ロークの終端まで移動して停止する。従って、ピストン
のスタートの際に、スタート位置が常に一定しているの
で、液体シリンダ４のピストン４１を確実に往復動させ
ることができ、誤差の蓄積もない。また、−動作ごとに
液体がタンクＴに戻るので、気泡抜きの手間もかからず
、液量の確認や補充も容易に行なえる。

第２図は、別の実施例を示す縦断面図である。

図において第１図と同一の部分には同一符号を付しであ
る。第１実施例においては、液体シリンダ４のヘッド側
ピストン室４２ａ内に設けた弁体押棒４７で、ピストン
４１内の弁体４５ａを押すことにより、液圧シリンダ３
の余剰液体を機械的にリリーフさせていたが、第２図に
示す実施例では圧力によシ余剰液体をリリーフさせる。

即ち、液体シリンダ７のピストンロンドア１′を備えた
ピストン７１で仕切られたヘッド側ピストン室７２ａと
ロッド側ピストン室７２ｂＦｉ、それぞれボートＰ７お
よびボー）Ｐｓにより液圧シリンダ３のボートＰ３およ
びポー）Ｐ４に接続されており、圧力液体を給排される
。ピストン７１には、第１実施例のように弁体４５ａ・
４５ｂ等からなるチェック弁は設けられていす、ピスト
ン室７２ａ・７２ｂを完全に遮断・分離している。

液圧シリンダのボー）Ｐ５Ｈパイロットチェック弁５の
弁室５１に接続され、弁孔５３を介して液体タンクＴに
接続されているのは第１実施例と同様である。チェック
弁６Ｆｉ、リリーフ弁８と一体に設けられている。チェ
ック弁６の弁室６１は、液圧シリンダ３のボートＰ６に
接続され、この弁室６１に内蔵された弁体６２により開
閉される弁孔６３は、パイロットチェック弁５の弁孔５
５に接続され、液体タンクＴと連通されている。チェッ
ク弁６の弁孔６３の一開孔端は、リリーフ弁８の弁室８
１に開孔している。リリーフ弁８の弁体８２は、先端が
円錐状をした円筒形をしておシ、調圧ネジ８３との間に
バネ８４を介在して、弁孔６３を閉止する方向に弾圧さ
れている。また、リリーフ弁の弁室８１は、液圧シリン
ダ３のボートＰ６に接続されておシ、さらにこの弁室８
１がらパイロットチェック弁５に接続されていて、パイ
ロットヒストン５５を駆動させる。この駆動で弁室５１
と弁孔５３を連通させる。

この構成による第２実施例の動作を説明する。

空圧シリンダ２のヘッド側シリンダ室２２ｂに空気圧を
供給すると、空圧ピストン２１は矢印ａ１方向に移動し
て液圧ピストン６１を前進（往動）させる。往動におい
ては、液圧シリンダ６のヘッド側ピストン室５２ａの液
体が増圧されて液体シリンダ７のヘッド側ピストン室７
２ａに流入し、ピストン７１を矢印ａ２方向へ前進（往
動）させる。液圧シリンダ３のロンド側ピストン室５２
ｂには、液体シリンダ７のロンド側ピストン室７２ｂの
排出液体と、チェック弁６を介して液体タンクＴから液
体が流入するのは第１実施例と同様である。

復動時に、液体シリンダ７のピストン７１が矢印ａ４方
向に後進してストローク終端に達すると、液体の圧力は
リリーフ弁８の弁体８２の円錐斜面８５に作用して、弁
孔６３を開孔させる。即ち、弁体８２の円錐斜面８５の
面積から弁孔６３の面積を減じた面積（＋π（，２＋　
ｇ２月に作用する液体の圧力が、バネ８４のバネ力より
大きくなると、弁体８２はバネ圧に抗して図において左
に移動され、弁室８１と弁孔６３を連通する。このため
、液圧シリンダ３の余剰液体は、ボー）Ｐ６からリリー
フ弁８を介してパイロットチェック弁５の弁孔５５を通
り、ヘッド側ピストン室５２ａに流入する。このとき、
液圧シリンダ６の両ピストン室３２ａおよび３２ｂの給
排量の差による液体が、液体タンクＴからヘッド側ピス
トン室５２ａに流入するのは第１実施例と同様である。

このように本実施例においては、液圧シリンダ６の余剰
液体を圧力によってリリーフさせ、液圧ピストン５１を
復動ストローク終端まで移動させているので、液体シリ
ンダ７と液圧シリンダ３の両ピストン７１・３１の一往
復が同調する。従って、常に両ピストンのスタート位置
を一定にし、ピストン７１を確実に往復動させることが
できる。

以上のように本発明は、空圧操作式シリンダの圧力液体
を発生する液圧シリンダと、この空圧操作式シリンダで
駆動されるアクチュエータである液体シリンダの、互い
に接続された２組のピストン室同士の、少なくとも一方
の組の互いに接続されたピストン室同士〇給排量を、液
圧シリンダのピストン室の方が液体シリンダのピストン
室の方より大となるように設定し、液圧シリンダのピス
トン往動時に、両ピストンの給排量の差の液体を液圧シ
リンダのピストン室に供給させ、復動時には、液体シリ
ンダのピストンがストローク終端に達すると、余剰液体
を排出させることによシ液圧ピストンを終端まで移動さ
せ、液圧シリンダと液体シリンダの両ピストンの一往復
を同調させている。このため、本発明によれば、両ピス
トンは一動作ごとにストロークの始めまで戻るので、ス
タート位置が一定し、液体シリンダのピストンを確実に
往復動させることができる。また、液体はシリンダの一
動作ごとにタンクに戻るので、発生した気泡の放出が自
動的に行なわれる。さらに、液量の確認や補充も容易に
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を実施するための空圧操作式液体シリン
ダ装置の縦断面図で、第１図は余剰液体を機械的にリリ
ーフさせる装置、第２図は液体圧力でリリーフさせる装
置を示す。 図において、２は空圧シリンダ、３は液圧シリンダ、４
は液体シリンダ、５はパイロットチェック弁、６はチェ
ック弁、７は液体シリンダ、８はＩＪ　ＩＪ−フ弁、Ｓ
は空気圧源、Ｓｖは切換弁、Ｔは液体タンクである。 特許出願人　　木　村　隆 代理人　弁理士　福島　康文

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空気圧により液圧シリン２°のピストンが往復駆動され
   て圧力液。体を発生する空圧操作式シリンダと、該シリ
   ンダで発生された圧力液体で駆動されるアクチュエータ
   である液体シリンダとから成る空圧操作式液体シリンダ
   装置においで、液圧シリンダのピストンで仕切られた二
   づのピストン室と液体タンクを接続して連通ずると共に
   、液圧シリンダの二つのピストン室と液体シーリングの
   ピストンで仕切られた二つのピストン室とを互いに接続
   して連通し、これら互いに接続された２組のピストン室
   同士の、少なくとも一方の組の互いに接続されたピスト
   ン室同士の給排量を、液圧シリンダのピストン室の給排
   量が液体シリンダのピストン室の給排量よりも大となる
   ように設定しミ液圧シリンダのピストン往動時に、両ピ
   ストンの給排量の差の液体を液体タンクから液圧シリン
   ダのピストン室に供給させ、液圧シリンダの←°ストア
   復動時に、液体シリンダのピストンがストローク端捷で
   復動すると、余剰の液体をピストン室から排出させるこ
   とを特徴とする空圧操作式液体シリンダ装置のピストン
   同調方法。　　　　Ｉ