JPS62196402A - 電気−液圧シリンダ - 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 本発明は電動モータの回転角度に比例した距離だけピス
トンが直線運動を行う電気−液圧シリンダに関するもの
であり、特に液圧シリンダの作動液の流出入を制御する
制御弁の改良に関するものである。

従来の技術 電気−液圧シリンダの一種に実開昭６０−７９００１号
公報に記載されたものがある。これは、液圧シリンダの
ピストンにそれの中心線に平行なスプール孔と、そのス
プール孔の内周面に開口する複数のポートとを形成し、
スプール孔にスプールを摺動可能に嵌合するとともに、
そのスプールに螺合した送りねじを液圧シリンダのハウ
ジングに回転可能にかつ軸方向に移動不能に支持させ、
送りねじをステンピングモーク等の電動モータにより回
転させるようにしたものである。

電動モータが送りねじを回転させることによりスプール
が送られ、ピストンに形成されたポート相互の連通状態
が変わり、ピストンの両側の液圧室に対する作動液の流
出入が生じて、ピストンが移動させられる。そして、こ
のピストンの移動によって各ポートの連通状態が当初の
状態に復帰したときピストンが停止する。すなわち、ス
プールの移動にピストンが追従するのであり、電動モー
タの回転角度に比例した距離だけピストンが直線運動を
行うのであって、電動モータの回転角度を制御すること
によってピストンロッドを所望の長さだけ正確に伸縮さ
せることができるのである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のように送りねじによってスプール
を送る場合には、螺合部の摩耗によってスプールの送り
精度が悪くなり、結局、液圧シリンダの作動精度が低下
してしまうという問題があった。

また、スプールの送りにポールねじを使用することも行
われているが、この場合には送り機構が高価となるうえ
、小形の電気−液圧シリンダを製造することが困難であ
るという問題もあった。

問題点を解決するための手段 本発明は、送りねじ自体にスプールの機能をも果たさせ
ることによって、上記の問題を解決するために為された
ものである。

すなわち、本発明に係る電気−液圧シリンダは、少なく
とも一方の端面から伸び出たピストンロッドを有するピ
ストンを、シリンダハウジングに液密かつ摺動可能に嵌
合することにより、そのピストンの前記ピストンロッド
側に第一液圧室を、反対側に第二液圧室を形成し、少な
くとも第一液圧室に液圧源に接続すべき高圧ポートを設
け、前記ピストンにそのピストンの中心線に平行なスプ
ール孔とそのスプール孔の内周面に開口する第一ポート
および第二ポートとを形成するとともに、そのスプール
孔に、前記シリンダハウジングにより回転可能に支持さ
れ、外周に螺旋状のランドを有する螺旋スプールを摺動
可能に嵌合して、それらスプール孔、第一ポートおよび
第二ポートの一つがタンクに、残る二つが前記第一液圧
室および第二液圧室にそれぞれ連通するとともに前記螺
旋スプールの回転に伴ってそれら相互の連通状態が変わ
ることにより、前記第一液圧室および第二液圧室に対す
る作動液の流入、流出を制御する三方弁を構成し、かつ
、前記螺旋スプールに電動モータを連結したものである
。

本発明の一態様においては、前記ピストンが片側にのみ
ピストンロッドを有するものとされ、前記高圧ポートが
前記第一液圧室にのみ設けられ、前記第一ポートが前記
第一液圧室に、前記スプール孔が前記第二液圧室に、そ
して前記第二ポートが前記タンクに接続されるべきタン
クポートにそれぞれ連通させられる。また、別の態様に
おいては、前記ピストンが両側にピストンロッドを有す
　　・るものとされ、前記第一液圧室および第二液圧室
にそれぞれ高圧ポートが設けられ、前記第一ポートおよ
び第二ポートがそれぞれ前記第一液圧室および第二液圧
室に、また、前記スプール孔が前記タンクに接続される
べきタンクポートに連通させられる。

作用 上記のように構成された電気−液圧シリンダにおいては
、電動モータの停止中は螺旋スプールが第一および第二
のポートを閉塞しており、第一および第二〇液圧室に対
する作動液の流出入が無く、液圧シリンダは停止してい
る。その状態から電動モータが回転させられ、螺旋スプ
ールが回転ずれば、第一ポートと第二ポートとのいずれ
かが開き、第一液圧室と第二液圧室とのいずれかからタ
ンクへの作動液の流出を許容するため、ピストンが移動
する。

ピストンは再び第一ポートおよび第二ポートの両方が螺
旋スプールによって閉塞される状態となるまで移動する
。したがって、電動モータを一定速度で回転し続けさせ
れば、液圧シリンダのピストンロッドはその速度に比例
した速度で伸長あるいは収縮することとなり、電動モー
タの回転角度を精度良く制御すればピストンロッドを精
度よく伸縮させることができる。

例えば、ピストンが片側にのみピストンロッドを備えた
ものである場合には、螺旋スプールを回転させて第一液
圧室と第二液圧室とを連通させれば両液圧室に等しい液
圧が作用する状態となり、受圧面積の差によってピスト
ンはピストンロッド側へ移動させられることとなる。ま
た、第二液圧室をタンク側へ連通させれば、第二液圧室
の液圧が低下してピストンは第二液圧室側へ移動するこ
ととなる。

また、ピストンが両側にピストンロッドを備えたもので
ある場合には、螺旋スプールの回転によって第一液圧室
と第二液圧室とのいずれかがタンクに連通させられ、両
液圧室に液圧差が生じてピストンが低圧の液圧室側へ移
動することとなる。

発明の効果 本発明に係る電気−液圧シリンダにおいては、上記のよ
うに螺旋状のランドを備えた螺旋スプールの回転によっ
て第一ポートおよび第二ポートの開閉が行われ、螺旋ス
プールの回転がピストンの直線運動に変換されるため、
従来の電気−液圧シリンダにおけるようなスプールと送
りねじとの螺合部がなく、したがって螺合部の摩耗に基
づいて液圧シリンダの作動精度が低下することがない。

また、螺旋スプールがスプールと送りねじとの両方の機
能を果たすため、スプールと送りねじとを別個に設ける
場合に比較して構造が簡単となり、小形の電気−液圧シ
リンダを製造することが容易となる効果も得られる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図において、１０はシリンダハウジングであり、シ
リンダチューブ１２．ヘッドカバー１４およびロッドカ
バー１６から成っている。このシリンダハウジング１０
内にはピストン１８が摺動可能に嵌合されており、その
ピストン１８の一端面から延び出たピストンロッド２０
がロッドカバー１６を油密に貫通してシリンダハウジン
グ１０の外部へ突出している。その結果、ピストン１８
を間に挟んで第一油圧室としてのロンド側室２２と第二
油圧室としてのヘッド側室２４とが形成されている。ロ
ンド側室２２はロッドカバー１６に形成された高圧ポー
トとしてのポンプポート２６を経て油圧源としてのポン
プ２８に接続されるようになっている。

上記ピストン１８およびピストンロッド２０の内部には
、ヘッド側室２４側から有底のスプール孔４０が形成さ
れており、このスプール孔４０に螺旋スプール４２が摺
動可能に嵌合されている。

螺旋スプール４２は円形断面の軸の外周に螺旋状のラン
ド４４が形成されたものであり、ヘッドカバー１４に固
定されたベアリングハウジング４６およびべ了リング４
Ｂを介してシリンダハウジング１０によって回転可能か
つ軸方向に移動不能に支持されている。螺旋スプール４
２の先端には、スプール孔４０に実質的に油密に嵌合す
るプラグ部５０が形成されており、このプラグ部５０に
よってスプール孔４０内の空間がヘッド側室２４と連通
した部分と、それから遮断された部分とに分けられてい
る。そして、このヘッド側室２４から遮断された部分が
螺旋スプール４２の中心に形成された油通路５２を経て
前記ベアリングハウジング４６内の油室５４と連通させ
られており、この油室５４はタンクポート５６において
タンク５８に接続されるようになっている。

前記スプール孔４０のヘッド側室２４例の部分はピスト
ン１８に圧入されてその一部を成すスリーブ５９によっ
て形成されており、他の部分よりやや小径とされて、こ
の部分において螺旋スプール４２と実質的に油密に嵌合
している。このスリーブ５９には第２図に示すように第
一ポート６０および第二ポート６２が前記螺旋スプール
４２のランド４４のリード角に等しい角度側いた長大と
して形成されている。これらの第一ポート６０および第
二ポート６２２はピストン１８に形成された油通路６４
．６６によって前記ロンド側室２２と油通路５２とにそ
れぞれ連通させられており、螺旋スプール４２が第１図
において左に回転させられるとき、第二ポート６２は閉
じたままで第一ボー　１−６０が開き、逆に右に回転さ
せられる場合には第二ポート６２が開くように形成され
ている。

すなわち、ピストン１８と螺旋スプール４２とによって
、第一ポート６０．第二ポート６２およびスプール孔４
０のヘッド側室２４への開口部を三つのポートとする三
方弁６８が構成されているのである。

前記ベアリングハウジング４６には、ステ・ノピングモ
ータ７０が固定されており、その出力軸７２が軸継手７
４によって螺旋スプール４２に連結されている。

以上のように構成された電気−油圧シリンダにおいて、
ステッピングモータ７２が停止させられている間は第一
ポート６０および第二ポート６２がランド４４によって
閉塞されているため、口・ノド側室２２およびヘッド側
室２４に対する作動油の流出入が無く、ピストン１８は
停止している。

この状態においては、ロンド側室２２の油圧がピストン
１８を後退させようとする力と、へ・ノド側室２４の油
圧がピストン１８を前進させようとする力とが釣り合う
ようにヘッド側室２４の油圧がロンド側室２２の油圧よ
り低く保たれているのである。

この状態においてピストンロッド２０にそれを収縮させ
る向きの外力が加えられた場合にはピストン１８が僅か
に後退するが、それに伴って第一ボー１−６０が開き、
ヘッド側室２４に作動油が流入してその油圧が上昇する
ためピストン１８が押し戻されて元の位置に復帰する。

ピストンロッド２０に逆向きの力が加えられた場合にも
同様であって、ピストンロッド２０は外力に抗して所定
の位置に保たれることとなる。

そして、ステッピングモータ７０が左に回転させられれ
ば、第二ポート６２は閉じたままで第一ポート６０が開
かれる。したがって、ロンド側室２２から油通路６４お
よびスプール孔４０を経て作動油がヘッド側室２４に流
入し、ヘッド側室２４内の油圧が上昇する。その結果、
ピストン１８に対する力の均衡が破れ、ピストン１８は
ロンド側室２２側へ移動する。このピストン１８の前進
は第一ポート６０が閉じるまで続くのであり、結局、ス
テッピングモータ７０を所定角度回転させれば、その回
転角度に比例する距離だけピストン１８が前進すること
となる。

逆に、ステッピングモータ７０が右に回転させられれば
、第一ポート６０は閉じたままで、第二ポート６２が開
かれ、ヘッド側室２４がタンク５８に連通させられる。

そのため、ヘッド側室２４から作動油が流出してヘッド
側室２４の油圧が低下し、ピストン１８に対する力の均
衡が破れてピストン１８は後退する。この後退も第二ポ
ート６２が閉じるまで続くのであり、ピストン１８はス
テッピングモータ７０の回転角度に比例した距離だけ後
退することとなる。

以上の説明から明らかなように、螺旋スプール４２がス
プール孔４０内で単に回転させられることによりピスト
ン１８が前進、後退させられて、ピストンロッド２０が
伸長、収縮させられるのであり、螺旋スプール４２とピ
ストン１８とは螺合されているわけではないため、従来
の送りねじを使用した電気−油圧シリンダにおけるよう
に送りねしおよびナンドの摩耗によってピストン１８の
作動精度が低下することがない。

しかも、本実施例においては、第二ポート６２をタンク
５８に連通させるための油通路がピストン１８および螺
旋スプール４２内に形成されているため、全体を小形化
し得る利点がある。すなわち、ピストン１８の外周面に
環状溝を形成する一方、シリンダチューブ１２にタンク
ポートを形成して、ピストン１８の位置如何を問わずタ
ンクポートが環状溝に連通状態を保つようにすることに
よっても目的を達し得るのであるが、この場合には環状
溝をピストンの作動ストローク以上の幅を有するものと
することが必要であり、当然ピストンはそれ以上の長さ
を有するものとすることが必要であって、その分だけ電
気−油圧シリンダが長くなってしまう。それに対して、
本実施例においてはピストン１８の長さを作動ストロー
クより小さくすることが可能であるため、電気−油圧シ
リンダを小形化することが可能なのである。

本発明の別の実施例を第３図に示す。本実施例において
も、前記実施例と同一の機能を果たす部分には同一の符
号を使用することとする。

本実施例においては、ピストン１８からピストンロッド
２０のみならずピストンロッド８０ｔ、延び出させられ
て、ヘッドカバー１４を油密に貫通している。ピストン
ロッド８０はピストンロッド２０と外径が等しくされて
おり、そのためピストン１８のロッド側室２２側の受圧
面積とヘッド側室２４側の受圧面積とが等しくなってい
る。また、ヘッドカバー１４にもポンプポート２６が形
成され、ヘッド側室２４にもポンプ２８から直接作動油
が供給されるようになっている。なお、ポンプポート２
６に接続されるポンプ通路には、それぞれ絞り８２が設
けられる。

ピストン１８とピストンロッド２０．８０とに跨って有
底のスプール孔４０が形成されており、このスプール孔
４０はピストンロッド８０側において開口し、ベアリン
グハウジング４６内の油室５４と連通している。スプー
ル孔４０の長手方向の中間部はピストン１８に圧入され
たスリーブ５９によって形成されており、この部分が他
の部分より小径とされて螺旋スプール４２と実質的に油
密に嵌合している。スリーブ５９には第４図に示すよう
に第一ポート６０と第二ポート６２とが形成されている
。これらポート６０．６２は前記実施例におけるそれら
と同様のものであるが、本実施例においてはポート６０
．６２において螺旋スプール４２に作用する油圧力をバ
ランスさせ、かつ、作動油の流量を確保するために、螺
旋スプール４２の直径方向に隔たった位置にそれぞれ２
個ずつ形成されている。各ポート６０はそれぞれ液通路
６４によってロンド側室２２に連通させられ、ポート６
２はそれぞれ液通路６６によってヘッド側室２４に連通
させられている。２個ずつのポート６０と６２とはそれ
ぞれ同一の機能を果たすものであり、結局、本実施例に
おいてもポート６０゜６２とスプール孔４０の油室５４
への開口部とを三つのポートとし、螺旋スプール４２の
回転によってそれら三つのポート相互の連通状態が変わ
る三方弁６８が構成されているのである。

以上説明した部分以外は前記実施例と同様であるため詳
細な説明は省略し、続いて作動を説明する。

ステッピングモータ７０が停止している状態においては
、ボー）６０．６２が螺旋スプール４２によって閉塞さ
れており、ロンド側室２２とヘッド側室２４とには共に
ポンプ２８からの油圧が作用してピストン１８は停止し
ている。外力が作用してもピストン１８が所定の位置に
保たれることも前記実施例と同様である。

この状態からステッピングモータ７０が左に回転させら
れればポート６０が開いてロッド側室２２側の作動油が
タンク５８へ流出するため、ロンド側室２２に接続され
たポンプ通路に液の流れが生じ、絞り８２の絞り作用に
よってロンド側室２２の油圧が低下させられる。すなわ
ち、ピストン１８の両側に油圧差が生じるため、ピスト
ン１８はロッド側室２２側へ移動する。このピストン１
８の前進はポート６０が再び閉じた状態となるまで続く
。

一方、ステッピングモータ７０が右に回転させられた場
合にはポート６２が開き、上記ポート６０が開いた場合
と同じ理由でピストン１８はヘッド側室２４側へ後退す
る。

すなわち、本実施例においてもステッピングモータ７０
を右回りあるいは左回りに回転させることによって、そ
の回転角度に比例した長さだけピストンロッド２０を伸
縮させ得るのである。

以上、本発明の２実施例を詳細に説明したが、これらは
文字通り例示であり、シリンダハウジング、ピストン、
三方弁等の構造を変更し、あるいはステッピングモータ
に変えてサーボモータを使用する等、当業者の知識に基
づいて種々の変形。

改良を施した態様で本発明を実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電気−油圧シリンダを
示す正面断面図であり、第２図は第１図の電気−油圧シ
リンダのスリーブを取り出して示す平面図である。第３
図は本発明の別の実施例である電気−油圧シリンダを示
す正面断面図であり、第４図は第３図の電気−油圧シリ
ンダのスリーブを取り出して示す平面図である。 １０ニジリンダハウジング １８：ピストン　　　　２０：ピストンロッド２２：ロ
ッド側室　　　２４：ヘソド側室２６：ポンプポート　
　４０ニスプール孔４２：螺旋スプール　　４４：ラン
ド ５２：油通路　　　　　５６：タンクポート５９ニスリ
ーブ　　　　６０：第一ポート６２：第二ポート　　　
６４：油通路 ６６：油通路　　　　　６８；三方弁 ７０ニスチツピングモータ ８０：ピストンロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方の端面から伸び出たピストンロッ
   ドを有するピストンを、シリンダハウジングに液密かつ
   摺動可能に嵌合することにより、そのピストンの前記ピ
   ストンロッド側に第一液圧室を、反対側に第二液圧室を
   形成し、少なくとも第一液圧室に液圧源に接続すべき高
   圧ポートを設け、前記ピストンにそのピストンの中心線
   に平行なスプール孔とそのスプール孔の内周面に開口す
   る第一ポートおよび第二ポートとを形成するとともに、
   そのスプール孔に、前記シリンダハウジングにより回転
   可能に支持され、外周に螺旋状のランドを有する螺旋ス
   プールを摺動可能に嵌合して、それらスプール孔、第一
   ポートおよび第二ポートの一つがタンクに、残る二つが
   前記第一液圧室および第二液圧室にそれぞれ連通すると
   ともに前記螺旋スプールの回転に伴ってそれら相互の連
   通状態が変わることにより、前記第一液圧室および第二
   液圧室に対する作動液の流入、流出を制御する三方弁を
   構成し、かつ、前記螺旋スプールに電動モータを連結し
   て、その電動モータによる螺旋スプールの回転角度に比
   例した長さだけ前記ピストンロッドが伸縮するようにし
   たことを特徴とする電気−液圧シリンダ。
2. （２）前記ピストンが片側にのみピストンロッドを有し
   、前記高圧ポートが前記第一液圧室にのみ設けられてお
   り、かつ、前記第一ポートが前記第一液圧室に、前記ス
   プール孔が前記第二液圧室に、そして前記第二ポートが
   前記タンクに接続されるべきタンクポートにそれぞれ連
   通させられている特許請求の範囲第１項記載の電気−液
   圧シリンダ。
3. （３）前記ピストンが両側にピストンロッドを有し、前
   記第一液圧室および第二液圧室にそれぞれ高圧ポートが
   設けられ、前記第一ポートおよび第二ポートがそれぞれ
   前記第一液圧室および第二液圧室に、また、前記スプー
   ル孔が前記タンクに接続されるべきタンクポートに連通
   させられている特許請求の範囲第１項記載の電気−液圧
   シリンダ。