JPS61127906A - 二段式シリンダ装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、鍛造・鋳造加工機械、製鉄［Ｓ＋＋連機械
、運ｍ機械、その他多くの分野において利用されるべき
二段弐ンリング装置に係る。

従来の技術 鍛造、鋳造、製鉄業等の５ｇ連機械においては、その重
要な要素としてシリンダ装置が用いられているが、加圧
流体の供給によって単に一定のストロークだけ一定の圧
力で作動する通常のシリンダだけでは作動時間等に不利
不便があり、二段式シリンダ装置の採用が要望されてい
る。特にこの二段式シリンダ装置のうちでも、作業用ロ
ッドを第１段階で比較的長いストローク分だけ軽圧・高
速で送り出し、第２段階で比較的短いストローク分だけ
強圧で送りだし、その後また迅速に初期の状態に戻すこ
とができる機能を有したものが求められることが多い、
この種のシリンダ装置に係る従来技術として、特公昭５
６−４８００８の「二段式シリンダ装置」がある、この
「二段式シリンダ装ご」は第１０図に示されるものであ
り、この装置によれば、ポート１０１から加圧流体をロ
ッド１０２の中を通じてシリンダ室１０３へ供給するこ
とによりピストン１０４を押圧し、作動筒体１０５の中
をピストン・ロッド１０２．１０４を送り出しくこの場
合、シリンダ室１０６内の流体はポートｌＯ７から流出
せしめる）１次に、ポート１０８から加圧流体をシリン
ダ室１０９へ供給することにより、ピストン装置０を押
圧し、シリンダ本体装置１の中をピストン装置０を作動
させて、作動筒体１０５を押圧し、ロフト１０２を送り
出して（この場合、シリンダ室装置２の流体はポー）装
置３から流出せしめる）ロッド１０２の送り出しを完了
し、逆にロッド１０２の引き込みは、ポートｔｏ７．ｔ
１３から加圧流体を供給し、ポート１０１．１０８から
流体を流出せしめて行なうことができ、もって、前記の
要望される機能を実現できることになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、特公昭５６−４８００８の「二役弐ンリ
ング装置」において、小型のものでもロッドの作動スト
ロークを大さくとれるという利点はあるが　次のような
問題点が指摘される。

Ｃロッドに加圧流体の供給用ボート及び内部流路を形成
しなければならず、製造が面倒になるだけでなく　当然
のことながらロッドは作動時に最も動きの頻繁な部分で
あり、加圧流体の供給用ポートへ接続するパイプは相当
の長さを有した柔軟性のあるものでなければならず、そ
の接続部はストロークの繰返しによって流体漏れを生じ
易くな譬る。この後者の問題点については、作動筒体に
設けられるポートに関しても同様のことがいえる。

・多　作動筒体の軸外周面をシリンダ本体との摺動面と
しているため、同外周面に塵や汚れが付着して、摺動面
を傷付けて流体漏れの原因となり易い。

■　ピストン七２個独立して構成されていること及び作
動筒体もシリンダ本体と摺動させていること等から構成
が複雑化し限挿摺動部が多く、完全ソールを必要とされ
る部分が多くなる。

この発明は、二段式シリンダ装置に要求される前記の機
能を効率的に果すと共に、作動部分にポートを設けるこ
となく、一本のロフトのみがストロークするようにして
、上記のような問題点を解消した二段式シリンダ装置を
搗供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この発明の基本的構成を図面を用いつつ説明する。第１
図はこの発明の基本概念を示すものである。同図におい
て、１は駆動体であり。

ロット２に小径ピストン３と大径ピストン４とが一定の
間隔を置いて取り付けられたものからなる。５は駆動用
シリングであり、前記の駆動体１の小径ピストン３が嵌
挿される小径シリンダ部６と駆動体１の大径ピストン４
が嵌挿される大径シリンダ部７とからなり、小径シリン
グ部６の一端は大径シリング部７の内部に連結されてい
る。８は調整シリングであり、大径シリンダ部７の第１
シリンダ室９とＺ２シリンダ室１０とを連結する流路装
置．１２の途中に設けられ　内部にフローティングピス
トン１３が嵌挿されている。そして、小径シリング部６
の第１シリンダ室１４に通じる第１ボート１５、大径シ
リンダ部７の第１シリンダ室９に通じる第２ポート１６
．及び大径シリング部７の第２シリンダ室１０に通じる
第３ボート１７が設けられており、各ボートはそれぞれ
流体ＲＪ８に速値されている。

この発明における、もう１つの発明は、第１図において
調整シリング８が描かれている上側に記号をもって示す
ように、調整シリンダ８の代りに大径シリング部７の第
１ノリング室９から第２シリング室１０への方向に流れ
を限定するチェック弁１９を設けたものである。この第
２番目の発明は、ｔｔｉ記のように調整フリツク８がチ
ェック弁１９に代った箇所以外は第１番目の発明と同一
の構成を有している。

作用 この発明の作動状態を第２図から第８図を用いて説明す
る。各図は、第１図と同様に基本概念を示す構成図であ
る。

第２図は作動開始時を示す、この段階においては、ロッ
ト２は最も引き込まれた状態にあり、小径ビスロン３及
び大径ビストノ４はそれぞれ小径シリンダ部６及び大径
シリンダ部７の中で右側に位置している。また、フロー
ティングピストン１３は、調整シリンダ８の中で最も大
径シリンダ部７の：ｊＳ２ンリンダ室１０からの流路１
２寄り、即ち図においては醇も左側に富った位置にある
。そして、第１ボート１５には加圧流体が供給され、第
２ボート１６は閉鎖状態とされ、第３ポート１７は開放
状態とされる。

第３図は、第１ポー）１５から小径／す／ダ部６の第１
シリンダ室１４への加圧流体の供給しこより、小径ピス
トン３が左方向へ押圧されて駆動体ｌが高速作動中の段
階を示す、この段階において、ロット２が距離ΔＸだけ
動くとき。

小径シリング部６の１ｌｌＧ２シリンダ室２０と大径シ
リング部７の第１ンリング室９の容量の和（即ち、小径
ピストン３と大径ピストン４の間の容量）の変化は、小
径シリンダ部６の内径をＤ　大径シリンダ部７の内径を
Ｄとすると、＋ハ・π・　（ｏｊ−ｃ＋’、ｌ　・ΔＸ
で与えられ、一方、大径シリンダ部７の第２シリ７ダ室
ＩＯの容量の変化は、−Ｈφπ・Ｄ＝・ΔＸで与えられ
る。

但し、前記の式の各符合は、（−）は減少を、（＋）は
増加を示す、ところで、Ｄ）Ｄであるから　この場合当
然に小径ピストン３と大径ビストノ４の間には流体が流
路装置を通じて流入することになり、一方、大径シリン
ダ部７の第２ンリンダ室１０からは流路１２及びポーＦ
１７から流体が流出することになる。従って、調整シリ
ンダ１３の中でフローティングピストン１３は右側へ移
動してバランスを保とうとする。ここで、フローティン
グピストン１３の移動量は、前記の大径ピストン４の両
側に生じる容量のアンバランス及び調整シリンダ８の容
量によって決まり、前者が後者に比較して相対的に大き
い場合にはフローティングピストン１３は調整シリンダ
８の中を右側へ最大限移動し、逆に前者が後者に比較し
て相対的に大きい場合にはフローティングビストノ１３
は調整シリング８の中の途中まで移動して止ることにな
る。

尚、７０−テイ／グピストン１３が調整ン（ノンダ８の
中を最大限移動してもアンバランスを解消できないとき
には、当然にボー）１７から流体は流出することになる
。ここで、調整シリンダ８の代わりにチェック弁１９が
用いられている場合には、チェック弁１９は大径シリン
ダ部７の第１ソリンダ室９から第２シリツタ室１０への
方向に流れを限定するものであることから、調整ンリン
ダ８の場合と同様にアンバランスを解消すべく流体を移
動させる。

いずれにしても、この段階においては、流°体を迅速に
移動させて、駆動体ｌ即ちロッド２を軽圧・高速で送り
出すことができ、これはポート１７以外に大径ピストン
４の両側の流体のアンバランスを調整シリンダ８または
チェック弁１９を介して迅速に調整せしめていることに
よる。

第４図は、第３図に示した段階が進行して、駆動体１全
体が一定ストローク分だけ送り出された状態を示し、こ
の状態から後はロッド２が強圧で送り出されることが求
められる。この強圧ｆ′Ｆ−肋開始時開始時−ト１５か
らは前段階と同様に加圧流体が供給されていると共に、
前段階では閉鎖状態にあったポート１６からも加圧流体
が供給されるようになる。尚、ポート１７は前段階と同
様開放状態にある。この段階においては、小径シリンダ
部６のｉｌシリンダ室１４と第２シリンダ室２０．及び
大径シリンダａｉ７゛の第１シリンダ室９に加圧流体が
供給される結果、まず：調整シリンダ８の流路装置側の
室が加圧状態になり、フローティングピストン１３が調
整シリンダ８の中を左側へ迅速に移動する。

そして、この７０−ティングピストン１３の移動によっ
て流路１２から流出してゆく流体は、大径シリンダ部７
の第２シリンダ室からポート１７を通じて流出される。

尚、調整シリンダ８の代りにチェック弁１９が使用され
ている場合においては、前記加圧流体のポート１６及び
１５からの供給によっても、チェック弁１９は大径シリ
ンダ部７の第１シリンダ室９から第２シリンダ室ｌＯへ
の方向に流れを限定するものであることから、流路装置
及び１ｚには流体が流れず、即に駆動体ｌに対して左方
向への強圧作動力が作用することになる（第５図の状態
と同一）。

このようにして、フローティングピストン１３が調整シ
リンダ８の中を最も左側まで移動し１強圧ｒｒ−勅に移
った状態が第５図に示される。７０−ティングピストン
１３がこのように移動すると、調整シリンダ８の流路１
２への接続部は閉鎖されることになり、小径ピストン３
と大径ピストン４の間にある加圧流体は逃場がなくなる
ことになり、大径シリンダ部７の第１シリング室９＠に
高圧が生じ、大径ピストン４を強圧作動させる。この時
の全圧力は、摩擦を無視すると、加圧流体の作動圧力を
ｐ、大径ピストン４の有効面積をＳとすると３ｅｐで与
えられる。けだし、小径ピストン３の両側有効面積は等
しく、小径シリンダ部６内の第１シリンダ室１４と第２
シリンダ室２０の加圧流体の圧力の強さはｐであり、結
局小径ピストン３へ作用する力の合力は零になり、前記
の力Ｓ−ｐのみが作動力として作用することになるから
である。ところで、大径シリンダ部７の中を大径ピスト
ン４が移動することにより、過剰となる大径シリノブ部
７のｉ２シリンダ室１０内の流体はポート１７七通じて
流出する。尚、調整シリンダ８の代りにチェック弁１９
が使用されている場合には、既に第４図の段階で強圧作
動が開始されており、この第５図においても同状態が！
！続していることになる。

第６図は、前段階における強圧作動が完了して、駆動体
ｌが最も送り出された状態を示す。

即ち、大径シリンダ部７の中で大径ピストン４が最も左
側へ押圧されていった状態を示し、この状態に至るまで
小径シリンダ部６の：ＪＳｔシリンダ室１４へはポート
１５を通じて、小径ピストン３と大径ピストン４との間
へはポート１６を通じて加圧流体がされる。また、前段
階からこの段階に至るまで、７０−ティングピストン１
３はｙＡ！！！シリンダ８の中で左側に寄ったまま移動
することはない、尚、調整シリンダ８の代りにチェック
弁１９が使用されている場合においても、この段階では
同様である。

第７図は、Ｊ：記一連の駆動体ｌの送り出し過程、即ち
ロッド２の突き出し過程による所定の抑圧作業が完了し
、駆動体ｌを元の状態に戻すＬ２階を示す、この段階に
おいては、ポート１７は開放されて加圧流体が供給され
、−方ボート１５．１６は開放されて、それぞれ小径シ
リンダ部６のｉｌシリンダ室１４及び小径ピストン３と
大径ピストン４の間の流体を流出させるため　駆動体１
は迅速に右側へ移動して元の第２図の状態へ戻る。この
時、第３図において説明したと同様、ロッド２が距離Δ
Ｘだけ動くとき、小径シリンダ部６の第２シリンダ室２
０と大径シリンダ部７の第１シリンダ室９の容量の和（
即ち、小径ピストン３と大径ピストン４の間の容量）の
変化は一％・π・　＜Ｄｉ−ｙ＋：＋’、１　・ΔＸで
与えられ、一方、大径シリンダ７の第２シリンダ室ｌＯ
の容量の変化は、千載・π・Ｄコ・ΔＸで与えられるが
、大径シリンダ部７の第２シリンダ室１０へはポート１
７から流体が供給され　／装置径ピストン３と大径ピス
トン４の間の過剰になる流体はポート１６を通じて一定
の弱い抵抗を受けながら流出されるため、調整シリンダ
８の中でフローティングピストン１３は移動することは
殆どない、尚、２Ｅ整シリンダ８の代りにチェック弁１
９が使用されている場合においても　この段階における
駆動体１を動かすための圧力は弱いものでたり、チェッ
ク弁１９、が１ｌｌｌｉ方向に圧力がかかった場合であ
っても一定゛の抵抗を示すため、ポート１７から供給さ
れる流体はチェック弁１９を通過することなく、大径シ
リンダ部７の第２シリンダ室１０において大径ピストン
４を右側へ押圧することになる。

このようにして、ＮＩＡ動体１は第８図に示すように最
も右側へ送られて２元の第２図の状態の位置関係に戻り
、同図に示すような弁の切換えによって、再び上記の段
階を復元することができる。

実施例 次にこの発明の実施例を第９図を用いて説明する。２１
は駆動体であり、ｃ１ｙド２２に小径ピストン２３と大
径ピストン２４とが一定の間隔を置いて取り付けられた
ものからなる。２５は駆動用シリンダであり、前記の駆
動体？■の小径ピストン？３が嵌挿される小径シリンダ
部２６と駆動体ｚ１の大径ピストン２４が嵌挿される大
径シリンダ部２７とからなり、小径シリンダ部２６の一
端は大径シリンダ部２７の内部に連結されている。２８
は調整シリンダであり、大径シリンダｇｌ（２７の第１
シリンダ室２９と第２ンリンダ室３０とを連結する流路
３１．３２の途中に設けられ、内部にフローティングピ
ストン３３が嵌挿されている。そして、小径シリンダ部
２６のｉｆシリンダ室室番４通じる第１ボート３５．大
径シリンダ部２７の第１ンリノダ室２９に通じる第２ポ
ート３６．及び大洋シリンダ部ｚ７の第２シリンダ室３
０に通じる第３ポート３７が設けられており、各ポート
はそれぞれ流体源３８に連通されている。

この流体源３８の構成の仕方としては、図に示すように
４ポ一ト２位置切換弁３９及び？ポート２位置切換弁４
０を組合せることにより構成する。そして、これらの弁
の切換えは手動によってもよいが、答弁３９．４０をｉ
ｔ＆ｉ弁としておきロッド４１の位置をマイクロスイッ
チ等により検出し、その電気信号に基づき自動的に切換
えられるようにしておいてもよい。

尚１．ｌｌｆｆ１シリング２８はｗＡ動用シリンダ２５
の側部に単一で取り付けられているが、必要であれば調
整シリンダ２８の容量を増加させるため複数本取り付け
てもよい。

この調整シリンダ２８を装着する代りにその位置にｙＳ
９図において２Ｉｉ整ンリノダ２８が描かれている上側
に示すように、大径７リング部２７の第１シリ／ダ室２
９から第２シリング室３０への方向に流れを限定するチ
ェック弁４２を設けた調整回路として構成しても２ＩＩ
ｌ整シリンダ２８の場合とほぼ同様な機能を果させるこ
とができる。

これらの実施例における二段式シリンダ装置の作動状態
については既に第２図から第８図をもって説明したもの
と同様である。

即ち、まず４ボ一ト２位置切換弁３９を３９ａに、２ポ
一ト２位置切換弁４０を４０ａにセ、トシロット２２を
一定のストローク分だけｆｉｆ（＝・高速作動させ、次
に２ポ一ト２位否切換；ｐ　４０のみを４０ｂに切換え
て強圧作動させて口・ト２２を最も突き出た状態まで送
り出しその後４ボート２位置切換弁３９のみを３９ｂに
切換えてロット２２を元の状ｊ志へ戻し、１サイクルを
終える。

発明の効果 この発明は、ロットにボートを形成することなく、駆動
用シリンダに設けられた３箇所のボートに対する加圧流
体の供給・流出を適宜切換えることによりロットの二段
作動を可能とする。このため、ロッド等の駆動部に加圧
流体供、装置合用のパイプを接続しな場合のように流体
漏れ等の故障が生じることを防止できる。

駆動体が単一体として構成されているため。

全体の構成が簡単なものになり、完全シール部を極力少
ｔくすることができる。

また　ロッドを軽圧・高速で送り出す段階において、従
来技術では流体の流出ポート及びパイプか狭いために単
位時間当りの流出量に限界があり１．高速の送り出しを
妨げる原因になっていたか　ごの発明では調整シリンダ
（、：より流体の逃げ場全一時的に確保で、きるため高
速性を向玉さゼることかでき、ロットによる加工作業時
間の短縮を図ることがでさる。

併せて、調整シリンダを設けたものについては、強圧作
動開始時において先にフローティングピストンが調整シ
リンダの中を移動し、一種のアキュムレータ的効果を発
揮するため、軽圧・高速作動から強圧作動へ移行する際
に緩衝作用をなし、ロッドによる被加工体への衝撃力を
少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図は発明の基本概念を示す構成図、ｇＩ
Ｊ９図は実施例を示す断［ｉｌｉ図（但し、流体源の部
分は記号にて示しである）、第１０図は従来技術におけ
る二段式シリンダの断面因である。 各図中において、■・・駆動体　２・・・ロット３・・
・小径ピスト／、４・・・大径ピストン　５・・・駆動
シリンダ、６・・・小径シリフグ部、７・・・大径シリ
ツタ部、８・・・調整シリンダ、９・・・第１シリ／り
室、１０・・・第２シリンダ室、装置及び１２・・・流
路、１３・・・フローティングピストン、１４・・・’
ｆｓ　ｌシリンダ室、１５．１６及び１７・・・ボート
、　１８・・・流体源、１９・・・チェック弁、２０・
・・第２シリンダ室、２１・・・駆動体、２２・・・ロ
ット、２３・・・小径ピストン、２４・・・大径ピスト
ン、２５・・・駆動シリンダ、２６・・・小径シリンダ
部１２７・・・大径ソリンダ部、２８・・・：Ａ撃ンリ
ンダ　２９・・・第１シリンダ室、３０・・・第２シリ
ンダ室、３１及び３２・・・流路、３３・・・フローテ
ィングピストン、３４・・・第１シリツタ室、３５．３
６及び３７・・・ボート、３８・・・流体源　３９・・
・４ボ一ト２位置切換弁、４０・・・２ボ一ト２位置切
換弁、４１・・・ロット、４２・・・チェンク弁、１０
１・・・ボート、１０２・・・ロッド、１０３・・・シ
リンダ室、１０４・・・ピストン、１０５・・・作動筒
体、１０６・・・シリンダ室　１０７及び１０Ｂ・・・
ホード、１０９・・・シリンダ室、装置０・・・ピスト
ン、装置１・・・シリンダ本体、装置２・・・シリンダ
室、装置３・・・ボート　を示す。 代理人　弁理士　水　井　利　和 １−Ｍ動体 ２−　　ロッド ３−　　小ＪＩそピストン ４−　　大径ピストン ５−、！区勅シリンダ ６−　　小径シリンダ部 ７−　　大径シリンダ部 ８−−一和笥整シ　リ　ン　ダ ９−　　第１シリンタ゛室 １０−　　第２シソンダ室 装置−　　流５８− １２−　流路 １３−ｍ−７０−ティングピストン １４−　第１シリンダ室 １５−　ポート １６−−−ポート １７−−−ポート １８−一一流体；原 １９−　　チェック弁 ２０−　第２シリンダ′室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業用ロッドを第１段階で所定のストローク分だ
   け軽圧・高速で送り出し、第２段階で所定のストローク
   分だけ強圧で送りだし、その後また初期の状態に戻すこ
   とができるシリンダ装置において、ロッドに小径ピスト
   ンと大径ピストンとを一定の間隔を置いて取り付けた駆
   動体、同駆動体の小径ピストンと大径ピストンがそれぞ
   れ嵌挿される小径シリンダ部と大径シリンダ部とが連結
   構成された駆動用シリンダ、大径シリンダ部の第１シリ
   ンダ室と第２シリンダ室とを連結する流路の途中に設け
   られ、内部にフローティングピストンを嵌挿した調整シ
   リンダとからなり、小径シリンダ部の第１シリンダ室に
   通じる第１ポート、大径シリンダ部の第１シリンダ室に
   通じる第２ポート、及び大径シリンダ部の第２シリンダ
   室に通じる第３ポートが設けられ、各ポートがそれぞれ
   流体源に連通されるようにしたことを特徴とする二段式
   シリンダ装 置。
2. （２）作業用ロッドを第１段階で所定のストローク分だ
   け軽圧・高速で送り出し、第２段階で所定のストローク
   分だけ強圧で送りだし、その後また初期の状態に戻すこ
   とができるシリンダ装置において、ロッドに小径ピスト
   ンと大径ピストンとを一定の間隔を置いて取り付けた駆
   動体、同駆動体の小径ピストンと大径ピストンがそれぞ
   れ嵌挿される小径シリンダ部と大径シリンダ部とが連結
   構成された駆動用シリンダ、大径シリンダ部の第１シリ
   ンダ室と第２シリンダ室とを連結する流路を設 け、その途中に第１シリンダ室から第２シリンダ室への
   方向に流れを限定するチェック弁を設けた調整回路から
   なり、小径シリンダ部の第１シリンダ室に通じる第１ポ
   ート、大径シリンダ部の第１シリンダ室に通じる第２ ポート、及び大径シリンダ部の第２シリンダ室に通じる
   第３ポートが設けられ、各ポートがそれぞれ流体源に連
   通されるようにしたことを特徴とする二段式シリンダ装
   置。