JPS5934881B2 - 油圧シリンダ装置における圧油の漏洩防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、油圧シリンダ装置において供試体の荷重速度
を定速でなすためにシリンダからの圧油の漏洩を防止す
る漏洩防止装置に関する。

第１図は、材料試験機用の油圧シリンダ装置を示すもの
であり、上方に開口３が位置するように基板１上に配設
されたシリンダ２内にはラム４が移動自在に配設されて
いる。

このラム４の下方には、ラム４の下端面５と、シリンダ
２の下端面６および内周面７とによりシリンダ室８が形
成されており、このシリンダ室８は主管路９により油タ
ンク１０と接続している。

この主管路９には、モータ１１により駆動されるポンプ
１２と、圧力補償回路および高圧安全弁を備えた流量調
整弁１３とが介装されており、この流量調整弁１３は、
そのハンドル１４の操作により、シリンダ室８へ供給す
る圧油の量の制御およびシリンダ室８から油タンク１０
への圧油の還流をなすように作動する。

そして、前記シリンダ室８への圧油の供給により、ラム
４はシリンダ２内を上昇し、ラム４の上方に位置する供
試体１５に荷重指示計１６に示される荷重Ｆを与える。

この荷重Ｆによりシリンダ室８には荷重Ｆに比例した内
圧Ｐａが発生する。

流量調整弁１３には、前述したように圧力補償回路が内
蔵されているから、ハンドル１４のある一定位置、つま
り流量調整弁１３のある一定の開度に対して、シリンダ
室８の内圧Ｐａの大小に関係な（常に一定の差圧△Ｐを
もって、その開度に比例した流量をシリンダ室８に供給
する。

すなわち、流量調整弁１３内の後述する補助管路１７ど
の分岐点１８の圧力は、シリンダ室８の内圧Ｐａの大小
にかかわりな（常にＰａ十△Ｐに保持されることになる
。

流量調整弁１３の機能は前述した通りであるから、ハン
ドル１４をある一定位置に調整しておけば、本来ならそ
の開度に比例したシリンダ室８内への圧油の流入量によ
りラム４を介して供試体１５はたとえばＪＩＳ Ｚ２
２４１の５項に示す荷重速度で時間に対し直線的に荷重
が増加する。

ところが、シリンダ２の内周面７とラム４の外周面１９
との間には、シリンダ２およびラム４の相対運動を可能
ならしめるための間隙があり、この間隙はシリンダ室８
の内圧Ｐａによるシリンダ壁の弾性変形により内圧Ｐａ
が増大するにつれて次第に太き（なる。

したがって、内圧Ｐａが増大するにつれて、シリンダ室
８から前記間隙を介して外部へ漏洩する制御不能な圧油
は増大し、供試体１５の荷重Ｆは次第に直線的に増加し
な（なり、この荷重増加率の鈍化は材料試験に悪影響を
与えるものであるため良好な試験結果を得るためには避
けなげればならない。

このため、従来から、第１図に示すように、ラム４の中
間部に対向するシリンダ２の内周面７に環状溝２０を形
成して、この環状溝２０に前記流量調整弁１３０分岐点
１８から補助管路１７を介して圧油を供給し、環状溝２
０に内圧Ｐｂを発生せしめている。

前記分岐点１８の圧力はシリンダ室８の内圧Ｐａより△
Ｐだげ高（、また、補助管路１７には半固定絞り２１が
介装されているので、環状溝２０からシリンダ２および
ラム４間の上部の間隙より開口３を介して大気に抜ける
圧油を除いても環状溝２０内はかなりの高圧となる。

したがって、シリンダ室８および環状溝２０間における
シリンダ２およびラム４間の間隙内では内圧Ｐａに内圧
Ｐｂが対向し、シリンダ室８から漏洩する圧油の量は減
少する。

しかしながら、前記間隙内の圧油の流量抵抗は内圧Ｐｂ
の３乗に反比例するので、半固定絞り２１をい（ら調整
しても内圧ＰａとＰｂはある特定の値でしか一致せず、
その他の圧力においては、圧油がシリンダ室８から漏洩
するか、あるいはシリンダ室８へ流入してしまい、流体
パツキンとしての用をなさず、供試体１５に対する荷重
速度の直線性低下が生じ、またハンドル１４を操作して
流量調整弁１３を閉じ供試体１５の荷重Ｆを一定に保持
しようとしても、荷重変動が生じ、正確な測定結果が得
られなかった。

本発明は、このような従来のものにおける欠点を除去し
、シリンダ室からの圧油の漏洩を完全に防止し得るよう
にした油圧シリンダ装置における圧油の漏洩防止装置を
提供することを目的としてなされたもので、スプールロ
ッドの両端にシリンダ室の内圧および環状溝の内圧を受
ける弁室を形成し、環状溝の内圧がシリンダ室の内圧よ
り小さいときに環状溝にシリンダ室の内圧より高圧の圧
油を供給するための調圧弁を前記補助管路に介装し、シ
リンダ室および環状溝間の間隙を完全な流体パツキンと
なし、供試体の荷重安定をなすようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例により説明する。

なお、前述した従来のものと同一の構成については、図
面中に同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２図は本発明の実施例を示すものであり、補助管路１
７には調圧弁２２が介装されている。

この調圧弁２２は、第３図に詳示するように、弁本体２
３内には、該弁本体２３の長手方向に間隔を隔てた４つ
の弁室２４，２５，２６，２７が形成されており、隣位
の弁室２４と２５、弁室２５と２６、弁室２６と２７は
それぞれ同軸的に配設された円形の通路２８，２９，３
０により連通している。

これらのうち中央の通路２９は他の通路２８．３０より
多少小径とされている。

前記弁室２４，２５，２６，２７および通路２８゜２９
．３０内には、両端の弁室２４，２７内に両端部を突出
させるような長さのスプールロッド３１が軸線方向に移
動し得るように配設されている。

このスプールロッド３１ば、前記通路２８゜３０を閉塞
する２つの大径部３２，３３の間に前記通路２９よりさ
らに小径の小径部３４が形成されたものであり、この小
径部３４と前記の一方の大径部３３とはテーパ部３５を
介して連続している。

そして、前記弁室２４，２７内にはスプールロッド３１
０両端を押圧する等しいばね定数のばね３６，３７が配
設されており、両ばね３６゜３７により付勢されたスプ
ールロッド３１が中立位置にあるとき、このスプールロ
ッド３１のテーパ部３５から大径部３３が通路２９に入
り、この通路２９を閉塞する。

第２図に戻って、弁室２４は、荷重指示計１６を備えた
管路３８によりシリンダ室８と連通しており、また、弁
室２５は補助管路１７の上流側、弁室２６は補助管路１
７の下流側とそれぞれ連通している。

さらに、弁室２７は管路３９を介して補助管路１７の下
流側と連通している。

そして、前記スプールロッド３１は、シリンダ室８の内
圧Ｐａが環状溝２０の内圧Ｐｂより高くなると、弁室２
４，２７の内圧に差圧が生じるため右側に移動し、弁室
２５，２６を連通せしめて環状溝２０へ圧油を供給する
ように作用する。

この結果、環状溝２０の内圧Ｐｂが高（なり、シリンダ
室８の内圧Ｐａと等しくなると、弁室２４，２７の内圧
が等シ（なり、スプールロッド３１は左側に移動して通
路２９を閉じ、環状溝２０への圧油の供給を停止する。

前述した構成によれば、シリンダ室８の内圧Ｐａと環状
溝２０の内圧Ｐｂとが等しいと、調圧弁２２のスプール
ロッド３１は中立位置にあり、通路２９を閉じて環状溝
２０への圧油の供給を止める。

この状態においてもバンドル１４で定まる流量調整弁１
３の開度により供試体１５に所定の荷重速度で荷重Ｆを
与えるようにシリンダ室８の内圧Ｐａの増加は続いてお
り、したがって、シリンダ室８の内圧Ｐａは環状溝２０
の内圧Ｐｂより高くなる。

すると、スプールロッド３１が右側へ移動して環状溝２
０へ圧油を供給し始める。

この環状溝２０へは分岐点１８より圧油が供給されてお
り、この分岐点１８の油圧はシリンダ室８の内圧Ｐａよ
りも△Ｐだけ高いので、環状溝２０の内圧Ｐｂの上昇率
はシリンダ室８の内圧Ｐａのそれよりも犬となる。

したがって、シリンダ室８および環状溝２０の内圧Ｐａ
、Ｐｂはすぐに等圧になり、スプールロッド３１は左側
に移動して、そのテーパ部３５により通路２９を閉じ、
環状溝２０への圧油の供給を停止する。

このように、調圧弁２２はシリンダ室８および環状溝２
０の内圧Ｐａ、Ｐｂに差圧を生せしめないようにそのス
プールロッド３１を移動するので、シリンダ室８および
環状溝２０間における圧油の流通、すなわちシリンダ２
およびラム４間の間隙内の圧油の流通がな（なり、流体
パツキンが完全になる。

なお、環状溝２０から開口３への圧油漏洩は、シリンダ
室８の内圧Ｐａと環状溝２０の内圧Ｐｂとがバランスし
ているので、シリンダ２０作用に実用上影響をおよぼさ
ないことは明らかである。

第４図は本発明の圧油漏洩防止装置における調圧弁２２
ａの変形例を示すものであり、弁本体２３の弁室２６お
よび弁室２７間には通路４０゜４１を介して弁室４２が
形成され、この弁室４２はタンク１０（第２図）と連通
している。

一方、この弁室４２内に位置するスプールロッド３１は
小径部４３とされており、左側へはテーパ部４４を介し
て大径部へ連続している。

スプールロッド３１は、シリンダ室８の内圧Ｐａと環状
溝２０の内圧ＰｂとがＰａ＞Ｐｂ の状態にあるとき、
弁室２４．２７の差圧により中Ｖ位置から右側に移動し
て第４図に示す位置をとり、弁室２５，２６を連通せし
めて分岐点１８から環状溝２０へ圧油を供給するととも
に、弁室２６，４２間の通路４０を大径部４５で閉じ、
Ｐａ−Ｐｂになると中立位置へ復帰して通路２９も閉じ
る。

一方、流量調整弁１３を介して供試体１５の荷重Ｆを減
少し、Ｐａ＜Ｐｂ になるとスプールロッド３１は弁室
２４，２７の差圧により中立位置から左側へ移動し、テ
ーパ部４４で通路４０を開き弁室２６，４２を連通せし
めて環状溝２０をタンク１０へ連通させ、内圧Ｐａ、Ｐ
ｂを速やかに等圧にして弁室２４，２７の差圧零により
中立位置に戻される。

以上説明したように、本発明に係る圧油の漏洩防止装置
は、シリンダ室および環状溝の圧力を等圧に維持する調
圧弁を補助管路に介装したので、シリンダ室からの圧油
の漏洩を完全に防止することができ、下記の具体的な効
果を奏することができる。

（１）荷重増加率の鈍化が防止されるので、試験中流量
調整弁の修正動作が不要である。

（２）試験中流量調整弁を閉じることにより任意荷重の
一定保持が容易にできる。

（３）一般に、漏洩圧によるシリンダおよびラム間の間
隙の膨張をな（すためにはシリンダ剛性を高める必要が
あるが、本発明においては、シリンダ室および環状溝の
内圧がバランスしているので圧油の漏洩を防止でき、し
たがってシリンダ外形を小形にできる。

（４）本発明においては、圧油の漏洩を考慮する必要が
なく、耐圧さえ考慮すればよいので、作動油に低粘性の
ものを使用できるので、ラムの応答性が改善され、かつ
油圧部品も小形軽量にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧油の漏洩防止装置を示す説明図、第２
図は本発明に係る圧油の漏洩防止装置の実施例を示す説
明図、第３図は第２図の調圧弁の詳細を示す拡大断面図
、第４図は調圧弁の変形例を示す断面図である。 ２・・・・・・シリンダ、４・・・・・・ラム、８・・
・・・・シリンダ室、９・・・・・・主管路、１０・・
・・・・タンク、１２・・・・・・ポンプ、１３・・・
・・・流量調整弁、１７・・・・・・補助管路、２０・
・・・・・環状溝、２２，２２ａ・・・・・・調圧弁、
３１・・・・・・スプールロッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダと、このシリンダ内を移動し得るラムと、
   このラムの中間位置に対向するシリンダ内周面に形成さ
   れた環状溝と、この環状溝、および前記ラムの端面と前
   記シリンダの内周面および端面とにより形成されるシリ
   ンダ室に圧油を供給する油圧回路とを有し、この油圧回
   路はポンプからの圧油をシリンダ室に供給するための主
   管路に介装された流量調整弁を備え、この流量調整弁お
   よび前記ポンプ間の主管路からは前記環状溝へ圧油を供
   給するための補助管路が分岐している油圧シリンダ装置
   における圧油の漏洩防止装置において、スプールロンド
   の両端にシリンダ室の内圧および環状溝の内圧を受ける
   弁室を形成し、環状溝の内圧がシリンダ室の内圧より小
   さいときに環状溝にシリンダ室の内圧より高圧の圧油を
   供給するための調圧弁を前記補助管路に介装したことを
   特徴とする油圧シリンダ装置における圧油の漏洩防止装
   置。