(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブと、シリンダチューブ内に同軸上に組み込んだロッドと、シリンダチューブ内周面との間に間隔を持たせた状態で、ロッドに同軸上に設けた円板状の受圧プレートと、シリンダチューブ端部に、シリンダチューブの軸線と平行に配置して形成した給排通路と、給排通路に摺動自在に組み込んだピストン部材と、ピストン部材の先端と受圧プレートとの間に介在させたホルダと、ピストン部材の先端に形成した球面部と、ホルダに形成し、ピストン部材の先端の球面部を受ける球面状の座面と、ピストン部材の軸方向に形成した連絡通路と、ホルダの受圧プレートに当接する面に形成し、上記連絡通路に連通する圧力ポケットと、圧力ポケットと連絡通路との連通途中に設けた絞りとを備え、給排通路に作動油が導かれると、その作動油の一部が、連絡通路から絞りを介して圧力ポケットに導かれるとともに、絞りの上流側圧力がピストン部材に作用して、このピストン部材に推力が発生する構成にしたことを特徴とする油圧シリンダ装置。
【請求項２】
シリンダチューブ端部に複数の給排通路を形成するとともに、これら給排通路を、カバーチューブの軸線を中心とする円上に位置させて、等間隔に配置したことを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高速で往復運動させるのに適した油圧シリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３、４に、従来例の油圧シリンダ装置を示す。
図３に示すように、筒状のカバーチューブ１内にロッド２を同軸上に組み込んでいる。そして、このロッド２に設けたピストン３を、カバーチューブ１内周面に対して摺動させるようにしている。したがって、カバーチューブ１内には、このピストン３によって区画された圧力室４と圧力室５とが形成される。
上記ピストン３の摺動面には、環状溝６を形成している。そして、これら環状溝６内に作動油を溜めることで、ピストン３の摺動が滑らかになるようにしている。
【０００３】
カバーチューブ１の図面右端にはカバー７を取り付け、このカバー７の内周面にロッド２を貫通させている。そして、このカバー７に形成した給排ポート８及び給排通路９を介して、圧力室４に作動油を導いたり、圧力室４の作動油を排出したりするようにしている。
さらに、カバー７の内周面には拡径部１０を形成し、この拡径部１０に筒状ケース１１を固定している。そして、この筒状ケース１１の内周面に、ロッド２を摺動自在に貫通させている。
【０００４】
このようにした筒状ケース１１の内周面には、図４に示すように、その周方向に等間隔に配置した３つの圧力ポケット１２を形成している。そして、これら圧力ポケット１２を、絞り部材１３を設けた通路１４を介して、筒状ケース１１の外周面に開口させている。さらに、カバー７の拡径部１０内周面には、上記通路１４の開口位置に対応させて環状凹部１５を形成している。
したがって、図４に示すように、環状凹部１５に外部から作動油が導かれると、この作動油が、絞り部材１３及び通路１４を介して、各圧力ポケット１２に導かれることになる。
【０００５】
また、図３に示すように、カバーチューブ１の図面左端にもカバー１６を取り付け、このカバー１６の内周面にロッド２を貫通させている。そして、このカバー１６に形成した給排ポート１７及び給排通路１８を介して、圧力室５に作動油を導いたり、圧力室５の作動油を排出したりするようにしている。
さらに、カバー１６の内周面には拡径部１９を形成し、この拡径部１９に筒状ケース２０を固定している。そして、この筒状ケース２０の内周面に、ロッド２を摺動自在に貫通させている。
ただし、この筒状ケース２０には、前述した圧力ポケット１２や絞り部材１３を設けた通路１４を形成していない。
【０００６】
上記油圧シリンダ装置では、圧力室４、５のうちいずれか一方に作動油を導き、いずれか他方の作動油を排出することで、ピストン３を摺動させるが、そのサイクルを、例えば５Ｈｚ以上の高サイクルとし、高速で往復運動させている。
ここで、ピストン３はカバーチューブ１内周面に摺動自在となっているものの、実際問題として、これらピストン３とカバーチューブ１内周面との間には、わずかではあるがクリアランスが存在する。また、ロッド２とカバー７、１６の内周面との間にも、わずかではあるがクリアランスが存在する。そのため、そのクリアランス範囲で、ロッド２が傾いたり、偏心したりすることがある。
【０００７】
上記従来例では、ロッド２が傾いたり、偏心したりするのを、次のようにして防いでいる。
前述したように、筒状ケース１１の内周面に３つの圧力ポケット１２を形成し、これら圧力ポケット１２に、環状凹部１５から作動油を導いている。
ロッド２がカバーチューブ１と同軸上にあれば、ロッド２の外周面と筒状ケース１１の内周面との間のクリアランス２１は、その周方向すべてにおいて等しくなっている。したがって、３つの圧力ポケット１２は、そのクリアランス２１を介して互いに連通し、すべての圧力ポケット１２が同圧となっている。そして、これら圧力ポケット１２の圧力が、ロッド２の外周面に均等に作用して、このロッド２を筒状ケース１１に対して同芯となるよう支持することになる。
【０００８】
上記の状態から、例えば、外力等によってロッド２が傾いたとする。ロッド２が傾けば、具体的には図示しないが、このロッド２の一方側の外周面が筒状ケース１１の内周面に近づくとともに、他方側の外周面が筒状ケース１１の内周面から離れることになる。
そのため、ロッド２の外周面が近づく側では、筒状ケース１１の内周面との間のクリアランス２１が狭くなり、逆に、ロッド２の外周面が離れる側では、筒状ケース１１の内周面との間のクリアランス２１が広くなる。
【０００９】
したがって、ロッド２の外周面が近づく側の圧力ポケット１２は、密閉された状態となり、その圧力ポケット１２の圧力は高くなる。逆に、ロッド２の外周面が離れる側の圧力ポケット１２は、開放された状態となり、その圧力ポケット１２の圧力は低くなる。
このようにしてロッド２の周方向において圧力分布が変化するので、ロッド２の外周面が近づく側の圧力ポケット１２の圧力作用が、ロッド２の傾きに対して抗力を発揮することになり、このロッド２を筒状ケース１１に対して同芯となるよう矯正することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の油圧シリンダ装置では、複数の圧力ポケット１２の圧力バランスによって、ロッド２を筒状ケース１１に対して同芯となるよう支持するが、それでもなお、ロッド２が傾いたり、偏心したりすることがある。
ところが、そのロッド２の傾きや偏心がわずかであっても、ピストン３がカバーチューブ１の内周面に押し付けられてしまう。そして、ピストン３がカバーチューブ１内周面に押し付けられると、摺動抵抗が大きくなってしまう。特に、高速で往復運動させるときには、摺動抵抗が少しでも大きくなると、その往復運動に大きな影響がでてしまうことになる。
一方、摺動抵抗を小さくするため、ピストン３とカバーチューブ１内周面との間のクリアランスを大きくしておくと、両圧力室４、５間で圧力漏れが生じ、油圧シリンダ装置としての機能が低下してしまうことになる。
この発明の目的は、ロッドが傾いたり、偏心したりしても、摺動抵抗が大きくなることのない油圧シリンダ装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、シリンダチューブと、シリンダチューブ内に同軸上に組み込んだロッドと、シリンダチューブ内周面との間に間隔を持たせた状態で、ロッドに同軸上に設けた円板状の受圧プレートと、シリンダチューブ端部に、シリンダチューブの軸線と平行に配置して形成した給排通路と、給排通路に摺動自在に組み込んだピストン部材と、ピストン部材の先端と受圧プレートとの間に介在させたホルダと、ピストン部材の先端に形成した球面部と、ホルダに形成し、ピストン部材の先端の球面部を受ける球面状の座面と、ピストン部材の軸方向に形成した連絡通路と、ホルダの受圧プレートに当接する面に形成し、上記連絡通路に連通する圧力ポケットと、圧力ポケットと連絡通路との連通途中に設けた絞りとを備え、給排通路に作動油が導かれると、その作動油の一部が、連絡通路から絞りを介して圧力ポケットに導かれるとともに、絞りの上流側圧力がピストン部材に作用して、このピストン部材に推力が発生する構成にした点に特徴を有する。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、シリンダチューブ端部に複数の給排通路を形成するとともに、これら給排通路を、カバーチューブの軸線を中心とする円上に位置させて、等間隔に配置した点に特徴を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１、２に、この発明の油圧シリンダ装置の一実施例を示す。以下では、上記従来例との相違点を中心に説明するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１に示すように、ロッド２には、上記従来例のようにピストン３でなく、同軸上に配置した円板状の受圧プレート２２を設けている。この受圧プレート２２は、ピストン３のようにカバーチューブ１内周面に対して摺動させるのではなく、カバーチューブ１内周面との間に間隔を持たせたものである。したがって、カバーチューブ１内には、上記従来例のように区画された圧力室４、５が形成されるのではなく、一つの室２３が形成されることになる。
【００１４】
図面右端のカバー７には給排ポート８を形成し、この給排ポート８を、カバーチューブ１の軸線と平行に形成した給排通路２４に連通させている。このカバー７には、図２に示すように、３つの給排通路２４を形成し、これら給排通路２４を、カバーチューブ１の軸線を中心とする円上に位置させて、等間隔に配置している。そして、これら３つの給排通路２４を、連通通路２５を介して互いに連通させている。
【００１５】
上記各給排通路２４には、図１に示すように、棒状のピストン部材２６を摺動自在に組み込むとともに、これらピストン部材２６の先端に、球面部２７を形成している。また、上記受圧プレート２２のカバー７側の面に、プレート状のホルダ２８を当接させるとともに、このホルダ２８に球面状の座面２９を形成している。そして、上記ピストン部材２６の球面部２７をホルダ２８の座面２９に当接させ、これらピストン部材２６とホルダ２８とを互いに回動自在にしている。
【００１６】
さらに、ピストン部材２６の軸方向には連絡通路３０を形成している。また、ホルダ２８の受圧プレート２２に当接する面には、圧力ポケット３１を形成している。そして、この圧力ポケット３１を、絞り３２を介して、ピストン部材２６の連絡通路３０に連通させている。
なお、上記従来例と同じく、カバー７の内周面に筒状ケース１１を固定するとともに、この筒状ケース１１の内周面には、その周方向に等間隔に配置した３つの圧力ポケット１２を形成している。
【００１７】
また、図１に示すように、図面左端のカバー１６にも給排ポート１７を形成するとともに、具体的には図示しないが、上記カバー７側の給排通路２４に対向する位置に、互いに連通する３つの給排通路３３を形成している。
これら給排通路３３には、棒状のピストン部材３４を摺動自在に組み込んでいる。また、上記受圧プレート２２のカバー１６側の面に、プレート状のホルダ３５を当接させている。そして、ここでは図示しないが、ピストン部材２６及びホルダ２８と同様に、ピストン部材３４の先端の球面部をホルダ３５の座面に当接させている。
さらに、これらピストン部材３４及びホルダ３５にも、ここでは図示しないが、前述した連絡通路３０や圧力ポケット３１を形成している。
【００１８】
なお、上記従来例と同じく、カバー１６の内周面に筒状ケース２０を固定するが、この筒状ケース２０には、ドレン通路３６を形成している。したがって、カバーチューブ１内の室２３は、このドレン通路３６を介してタンク圧に維持されることになる。
以上述べた油圧シリンダ装置では、受圧プレート２２が、カバー７側からはホルダ２８によって、また、カバー１６側からはホルダ３５によって、挟まれた状態となっている。
【００１９】
次に、この実施例の油圧シリンダ装置の作用について説明する。
この油圧シリンダ装置では、給排ポート８、１７のうちいずれか一方に作動油を導き、いずれか他方の作動油を排出する。そして、給排ポート８、１７に対する給排の切換サイクルを、例えば５Ｈｚ以上の高サイクルとし、高速で往復運動させるようにする。
いま、例えば、給排ポート８に作動油を導き、かつ、給排ポート１７の作動油を排出しているとする。
給排ポート８から給排通路２４に作動油が導かれると、その作動油の一部が、ピストン部材２６に形成した連絡通路３０から圧力ポケット３１に導かれる。そして、圧力ポケット３１に導かれた作動油は、ホルダ２８と受圧プレート２２との間のクリアランス３７から室２３へとわずかに漏れる。したがって、圧力ポケット３１には、圧力が発生していることになる。
【００２０】
上記のように作動油が絞り３２を通過するとき、この絞り３２前後で差圧が発生し、上流側圧力がピストン部材２６に作用する。そして、その圧力作用によってピストン部材２６に推力が発生し、その推力が、ホルダ２８を介して受圧プレート２２に作用する。したがって、ロッド２を図面左方向に移動させることができる。
なお、給排ポート１７に作動油を導き、かつ、給排ポート８の作動油を排出する場合も、その作用は同じなので説明は省略する。
【００２１】
このようにした油圧シリンダ装置でも、上記従来例で説明したように、圧力ポケット１２の圧力によってロッド２を矯正し、このロッド２が傾いたり、偏心したりするのを防止している。
しかも、もし、ロッド２が傾いたり、偏心したりしても、以下に述べるように、摺動抵抗が大きくなることがない。
まず、受圧プレート２２とカバーチューブ１内周面との間に間隔を持たせたので、ロッド２が傾いたり、偏心したりしても、この受圧プレート２がカバーチューブ１内周面に押し付けられることはなく、その間で摺動抵抗が大きくなるおそれがない。
【００２２】
さらに、ホルダ２８、３５の圧力ポケット３１には圧力が発生して、その圧力が、ホルダ２８、３５を受圧プレート２２側から離す方向に作用している。したがって、これらホルダ２８、３５は、受圧プレート２２の面上を、ほとんど摺動抵抗のない状態で相対移動することができる。
また、ピストン部材２６、３４は、上記ホルダ２８、３５に対して回動自在となっている。
したがって、ロッド２が傾いたり、偏心したりしても、ホルダ２８、３５を受圧プレート２２の面上を自由に相対移動させ、また、ピストン部材２６、３４を軸方向に移動させつつ、これらピストン部材２６、３４をホルダ２８、３５に対して回動させることができ、常にピストン部材２６、３４をまっすぐな状態にしておくことができる。そして、ピストン部材２６、３４をまっすぐな状態にしておくことができれば、ピストン部材２６、３４と給排通路２４、３３との間の摺動抵抗が大きくなるおそれがない。
【００２３】
以上のように、ロッド２が傾いたり、偏心したりしても、摺動抵抗が大きくならないので、高速で往復運動させる場合でも、その往復運動をスムーズに行なわせることができる。
また、摺動抵抗が大きくならないので、ピストン部材２６、３４と給排通路２４、３３との間のクリアランスを必要以上に大きくしておくこともなく、油圧シリンダ装置としての機能が低下することもない。
なお、上記実施例では、カバーチューブ１及びカバー７、１６が相まって、この発明でいうシリンダチューブを構成する。そして、この発明でいうシリンダチューブ端部を、カバー７、１６が構成することになる。
【００２４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、受圧プレートとシリンダチューブ内周面との間に間隔を持たせたので、ロッドが傾いたり、偏心したりしても、この受圧プレートがシリンダチューブ内周面に押し付けられることはなく、その間で摺動抵抗が大きくなるおそれがない。
しかも、圧力ポケットに導かれた作動油によって、ホルダは、受圧プレートの面上を、ほとんど摺動抵抗のない状態で相対移動することができる。また、ピストン部材は、上記ホルダに対して回動自在となっている。
したがって、ロッドが傾いたり、偏心したりしても、ホルダを受圧プレートの面上を自由に相対移動させ、また、ピストン部材を軸方向に移動させつつ、これらピストン部材をホルダに対して回動させることができ、常にピストン部材をまっすぐな状態にしておくことができる。そして、ピストン部材をまっすぐな状態にしておくことができれば、ピストン部材と給排通路との間の摺動抵抗が大きくなるおそれがない。
【００２５】
第２の発明によれば、第１の発明において、ピストン部材の推力が、受圧プレートに対して均一に作用するので、ロッドをまっすぐに往復運動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の油圧シリンダ装置の一部断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】従来例の油圧シリンダ装置の一部断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
１          カバーチューブ
２          ロッド
７、１６    カバー
２２        受圧プレート
２４、３３  給排通路
２６、３４  ピストン部材
２７        球面部
２８、３５  ホルダ
２９        座面
３０        連絡通路
３１        圧力ポケット
３２        絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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