(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの流体圧シリンダ又は複数の連動する流体圧シリンダにおけるピストンを往復動させることで出力圧を継続的に供給可能な流体圧増減圧機であって、
前記１つの流体圧シリンダ又は複数の連動する流体圧シリンダにおける複数の圧力室から、少なくとも１つの入力用圧力室と、少なくとも１つの出力用圧力室とを切り替え可能に選択する制御装置と、
前記入力用圧力室と入力とを連通させ、且つ、前記出力用圧力室と出力とを連通させる流れ制御弁と、
を備え、
前記入力用圧力室には入力圧が適用され、
前記出力用圧力室では、前記入力用圧力室の受圧面積が前記出力用圧力室の受圧面積より大きい場合に、出力圧として、入力圧より高い圧力が生成され、前記入力用圧力室の受圧面積が前記出力用圧力室の受圧面積より小さい場合に、出力圧として、入力圧より低い圧力が生成される、
流体圧増減圧機。
【請求項２】
前記入力と前記出力とを直結可能な入出力直結切換弁を備える、
請求項１に記載の流体圧増減圧機。
【請求項３】
入力圧に対する出力圧の比である圧力変換比が複数の段で設定され、
前記複数の段のそれぞれにおける圧力変換比の並びが等差数列又は等比数列を形成する、
請求項１又は２に記載の流体圧増減圧機。
【請求項４】
前記１つの流体圧シリンダ又は複数の連動する流体圧シリンダにおけるピストンの位置を検出するピストン位置検出部を備える、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の流体圧増減圧機。
【請求項５】
前記複数の連動する流体圧シリンダは、それぞれのピストンを一体的に移動させる共通のロッドを有する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の流体圧増減圧機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧シリンダを用いた流体圧増減圧機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低圧の空気を用いて高圧の水を生成する高水圧供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この高水圧供給装置は、一次側空圧アクチュエータのピストンと二次側水圧アクチュエータのピストンとを１本のピストンロッドを介して連結し、一次側空圧アクチュエータと二次側水圧アクチュエータとを連動可能にする。そして、低圧の空気で一次側空圧アクチュエータのピストンを往復摺動させることによって、二次側水圧アクチュエータのピストンを同時に往復摺動させ、固定の圧力変換比で低圧の空気から高圧の水を連続的に生成できるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７８２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の高水圧供給装置は、空気の圧力よりも高い圧力の水を生成するのみであり、空気圧よりも低い圧力の水を生成することができない。
【０００５】
上述の点に鑑み、本発明は、出力圧として、入力圧より高い圧力、及び、入力圧より低い圧力を選択的に且つ継続的に供給可能な流体圧増減圧機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る流体圧増減圧機は、１つの流体圧シリンダ又は複数の連動する流体圧シリンダにおけるピストンを往復動させることで出力圧を継続的に供給可能な流体圧増減圧機であって、前記１つの流体圧シリンダ又は複数の連動する流体圧シリンダにおける複数の圧力室から、少なくとも１つの入力用圧力室と、少なくとも１つの出力用圧力室とを切り替え可能に選択する制御装置と、前記入力用圧力室と入力とを連通させ、且つ、前記出力用圧力室と出力とを連通させる流れ制御弁とを備え、前記入力用圧力室には入力圧が適用され、前記出力用圧力室では、出力圧として、入力圧より高い圧力、及び、入力圧より低い圧力が選択的に生成される。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、本発明は、出力圧として、入力圧より高い圧力、及び、入力圧より低い圧力を選択的に且つ継続的に供給可能な流体圧増減圧機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係る油圧増減圧機の構成例を示す油圧回路図である。
【図２】図１の油圧回路図の動作状態を示す図（その１）である。
【図３】図１の油圧回路図の動作状態を示す図（その２）である。
【図４】図１の油圧回路図の動作状態を示す図（その３）である。
【図５】本発明の実施例に係る油圧増減圧機の別の構成例を示す油圧回路図である。
【図６】本発明の実施例に係る油圧増減圧機のさらに別の構成例を示す油圧回路図である。
【図７】図１の油圧増減圧機が実現可能な圧力変換比を説明する図である。
【図８】圧力変換比の分布を説明する図である。
【図９】本発明の実施例に係る油圧増減圧機における油圧アクチュエータの各圧力室の受圧面積の間の関係を説明する図である。
【図１０】油圧アクチュエータの別の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る油圧増減圧機１００を示す油圧回路図である。油圧増減圧機１００は、主に、油圧シリンダ１、２と、ピストンロッド３と、３つの近接センサ４Ｃ、４Ｌ、４Ｒと、制御装置５と、流れ制御弁６Ｈ、６Ｒ、７Ｒ、７Ｈと、入出力直結切換弁８とを備える。なお、以下では、油圧シリンダ１、２、及びピストンロッド３の組み合わせを油圧アクチュエータと称する。
【００１１】
油圧シリンダ１は、流体圧シリンダの１例であり、円柱状のヘッド側圧力室１Ｈと円筒状のロッド側圧力室１Ｒとを隔てる円柱状のピストン１Ｐを有する。同様に、油圧シリンダ２は、流体圧シリンダの１例であり、円柱状のヘッド側圧力室２Ｈと円筒状のロッド側圧力室２Ｒとを隔てる円柱状のピストン２Ｐを有する。油圧シリンダ１のピストン１Ｐと油圧シリンダ２のピストン２Ｐとは、ピストンロッド３を介して連結され、油圧シリンダ１及び油圧シリンダ２のそれぞれの内部を一体的に摺動する。
【００１２】
本実施例では、油圧シリンダ１のシリンダ内径は、油圧シリンダ２のシリンダ内径よりも小さい。また、ピストンロッド３のロッド径は、ピストン１Ｐとの連結部からピストン２Ｐとの連結部にわたって一定である。ロッド径を一定にすることは、油圧シリンダ１と油圧シリンダ２との間の距離を短縮する効果がある。ピストンロッド３の一部を油圧シリンダ１内にも油圧シリンダ２内にも進入させることができるためである。なお、ピストンロッド３のロッド径は、ピストン１Ｐとの連結部とピストン２Ｐとの連結部とで異なるものであってもよい。ロッド径を異ならせることは、ロッド側圧力室１Ｒ、２Ｒの受圧面積をより柔軟に設定できるようにする効果がある。
【００１３】
近接センサ４Ｌは、油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈの体積が許容最小値になったことを検出するためのセンサである。具体的には、油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈ側の端部に設置される近接センサ４Ｌは、ピストン１Ｐが所定距離範囲内に接近したことを検出することによって、ピストン１Ｐが油圧シリンダ１の一端に達したことを検出する。近接センサ４Ｒは、油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈの体積が許容最小値になったことを検出するためのセンサである。具体的には、油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈ側の端部に設置される近接センサ４Ｒは、ピストン２Ｐが所定距離範囲内に接近したことを検出することによって、ピストン２Ｐが油圧シリンダ２の一端に達したことを検出する。近接センサ４Ｃは、ピストン１Ｐの位置が油圧シリンダ１のストローク中央位置から見て油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈの側にあり、ピストン２Ｐの位置が油圧シリンダ２のストローク中央位置から見て油圧シリンダ２のロッド側圧力室２Ｒの側にあるのか、或いは、ピストン１Ｐの位置が油圧シリンダ１のストローク中央位置から見て油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒの側にあり、ピストン２Ｐの位置が油圧シリンダ２のストローク中央位置から見て油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈの側にあるのかを検出するためのセンサである。具体的には、油圧シリンダ１と油圧シリンダ２との間に設置される近接センサ４Ｃは、ピストンロッド３の所定位置にある部材が所定距離範囲内に接近したことを検出することによって、ピストン１Ｐが油圧シリンダ１のストローク中央位置から見て何れの側にあり、ピストン２Ｐが油圧シリンダ２のストローク中央位置から見て何れの側にあるのかを検出する。
【００１４】
なお、油圧増減圧機１００は、３つの近接センサ４Ｌ、４Ｒ、４Ｃの代わりに、ピストンロッド３の位置を継続的に測定可能な１つのポテンショメータを採用してもよい。
【００１５】
制御装置５は、油圧増減圧機１００の動きを制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータである。具体的には、制御装置５は、所望の出力圧に応じて、流れ制御弁６Ｈ、６Ｒ、７Ｒ、７Ｈ、及び、入出力直結切換弁８の動きを制御する。所望の出力圧は、作動油の供給先に応じて決定され、例えば、図示しない入力装置を介した操作者の入力に応じて決定される。また、制御装置５は、近接センサ４Ｌ、４Ｒ、４Ｃの出力に基づいて流れ制御弁６Ｈ、６Ｒ、７Ｒ、７Ｈの動きを制御する。ピストン１Ｐ、２Ｐ、及びピストンロッド３を往復動させながら、所望の出力圧を供給先に継続的に供給できるようにするためである。
【００１６】
流れ制御弁６Ｈは、油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈに流出入する作動油の流れを制御するための弁である。流れ制御弁６Ｒは、油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒに流出入する作動油の流れを制御するための弁である。流れ制御弁７Ｒは、油圧シリンダ２のロッド側圧力室２Ｒに流出入する作動油の流れを制御するための弁である。流れ制御弁７Ｈは、油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈに流出入する作動油の流れを制御するための弁である。
【００１７】
具体的には、流れ制御弁６Ｈは、管路Ｃ１１と管路Ｃ１とを通じて、入力としての作動油の供給源ＳＲに接続され、管路Ｃ２１と管路Ｃ２とを通じて、出力としての作動油の供給先ＳＤに接続され、管路Ｃ３１と管路Ｃ３とを通じて作動油タンクに接続される。また、流れ制御弁６Ｈは、管路Ｃ１Ｈを通じて油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈに接続される。流れ制御弁６Ｒは、管路Ｃ１２と管路Ｃ１とを通じて供給源ＳＲに接続され、管路Ｃ２２と管路Ｃ２とを通じて供給先ＳＤに接続され、管路Ｃ３２と管路Ｃ３とを通じて作動油タンクに接続される。また、流れ制御弁６Ｒは、管路Ｃ１Ｒを通じて油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒに接続される。流れ制御弁７Ｒは、管路Ｃ１３と管路Ｃ１とを通じて供給源ＳＲに接続され、管路Ｃ２３と管路Ｃ２とを通じて供給先ＳＤに接続され、管路Ｃ３３と管路Ｃ３とを通じて作動油タンクに接続される。また、流れ制御弁７Ｒは、管路Ｃ２Ｒを通じて油圧シリンダ２のロッド側圧力室２Ｒに接続される。流れ制御弁７Ｈは、管路Ｃ１４と管路Ｃ１とを通じて供給源ＳＲに接続され、管路Ｃ２４と管路Ｃ２とを通じて供給先ＳＤに接続され、管路Ｃ３４と管路Ｃ３とを通じて作動油タンクに接続される。また、流れ制御弁７Ｈは、管路Ｃ２Ｈを通じて油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈに接続される。
【００１８】
入出力直結切換弁８は、油圧増減圧機１００の入力と出力を直結させるか否かを切り換える弁である。
【００１９】
具体的には、入出力直結切換弁８は、管路Ｃ２５及び管路Ｃ１を通じて供給源ＳＲに接続され、管路Ｃ２６及び管路Ｃ２を通じて供給先ＳＤに接続される。なお、油圧増減圧機１００は、入出力直結切換弁８を省略してもよい。
【００２０】
次に、図２及び図３を参照しながら、油圧増減圧機１００の動きについて説明する。なお、図２は、矢印ＡＲ１で示す方向にピストンロッド３を移動させながら、所定の増圧比で入力圧より高い出力圧を供給先ＳＤに供給する状態を示す図である。また、図３は、矢印ＡＲ２で示す方向にピストンロッド３を移動させながら、図２の場合と同じ所定の増圧比で入力圧より高い出力圧を供給先ＳＤに供給する状態を示す図である。
【００２１】
図２において、油圧増減圧機１００の制御装置５は、流れ制御弁６Ｒに対して制御信号を送信し、管路Ｃ１Ｒと管路Ｃ３２とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁７Ｒに対して制御信号を送信し、管路Ｃ２Ｒと管路Ｃ３３とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁７Ｈに対して制御信号を送信し、管路Ｃ２Ｈと管路Ｃ１４とを連通させる。なお、制御装置５は、管路Ｃ１Ｈと管路Ｃ２１とを連通させるために、流れ制御弁６Ｈに対しては制御信号を送信しない。
【００２２】
その結果、図２の黒い太線で示すように、供給源ＳＲからの作動油は、管路Ｃ１、Ｃ１４、及びＣ２Ｈを通ってヘッド側圧力室２Ｈに流入し、所定の入力圧でピストン２Ｐを矢印ＡＲ１で示す方向に押す。すると、ヘッド側圧力室１Ｈ内の作動油は、所定の増圧比で入力圧より高い出力圧を発生させ、管路Ｃ１Ｈ、Ｃ２１、及びＣ２を通って供給先ＳＤに至る。この場合、ヘッド側圧力室２Ｈが入力用圧力室となり、ヘッド側圧力室１Ｈが出力用圧力室となる。
【００２３】
なお、所定の増圧比は、ピストン２Ｐの受圧面積に対するピストン１Ｐの受圧面積の比に対応する。この場合、ピストン２Ｐの受圧面積は、ピストン２Ｐの円形表面の面積に対応し、ピストン１Ｐの受圧面積は、ピストン１Ｐの円形表面の面積に対応する。
【００２４】
また、ロッド側圧力室２Ｒ内の作動油の一部は、管路Ｃ２Ｒ、Ｃ３３、Ｃ３、Ｃ３２、及びＣ１Ｒを通ってロッド側圧力室１Ｒに流入する。ピストン１Ｐが矢印ＡＲ１の方向に移動し、ロッド側圧力室１Ｒの体積が増大することによって生じる作動油の不足を補うためである。なお、ロッド側圧力室２Ｒ内の作動油の残りの部分は、管路Ｃ２Ｒ、Ｃ３３、及びＣ３を通って作動油タンクに排出される。この場合、ロッド側圧力室１Ｒ及びロッド側圧力室２Ｒのそれぞれにおける作動油が出力圧に影響を与えることはない。
【００２５】
その後、ピストン１Ｐが油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈ側の端部に達したことを近接センサ４Ｌが検出すると、制御装置５は、所望の出力圧の供給が継続されるよう、流れ制御弁６Ｈ、６Ｒ、７Ｒ、７Ｈの状態を図３に示す状態に切り換える。
【００２６】
図３において、油圧増減圧機１００の制御装置５は、流れ制御弁６Ｈに対して制御信号を送信し、管路Ｃ１Ｈと管路Ｃ３１とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁６Ｒに対する制御信号の送信を中止し、管路Ｃ１Ｒと管路Ｃ２２とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁７Ｒに対して制御信号を送信し、管路Ｃ２Ｒと管路Ｃ１３とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁７Ｈに対して制御信号を送信し、管路Ｃ２Ｈと管路Ｃ３４とを連通させる。
【００２７】
その結果、図３の黒い太線で示すように、供給源ＳＲからの作動油は、管路Ｃ１、Ｃ１３、及びＣ２Ｒを通ってロッド側圧力室２Ｒに流入し、図２の場合と同じ入力圧でピストン２Ｐを矢印ＡＲ２で示す方向に押す。すると、ロッド側圧力室１Ｒ内の作動油は、図２の場合と同等の所定の増圧比で入力圧より高い出力圧を発生させ、管路Ｃ１Ｒ、Ｃ２２、及びＣ２を通って供給先ＳＤに至る。この場合、ロッド側圧力室２Ｒが入力用圧力室となり、ロッド側圧力室１Ｒが出力用圧力室となる。
【００２８】
なお、所定の増圧比は、ピストン２Ｐの受圧面積に対するピストン１Ｐの受圧面積の比に対応する。この場合、ピストン２Ｐの受圧面積は、ピストン２Ｐの円形表面の面積からピストンロッド３の円形断面の面積を差し引いた面積（円環部分の面積）に対応する。また、ピストン１Ｐの受圧面積は、ピストン１Ｐの円形表面の面積からピストンロッド３の円形断面の面積を差し引いた面積（円環部分の面積）に対応する。これにより、図２の場合と同等の増圧比が実現される。
【００２９】
また、ヘッド側圧力室２Ｈ内の作動油の一部は、管路Ｃ２Ｈ、Ｃ３４、Ｃ３、Ｃ３１、及びＣ１Ｈを通ってヘッド側圧力室１Ｈに流入する。ピストン１Ｐが矢印ＡＲ２の方向に移動し、ヘッド側圧力室１Ｈの体積が増大することによって生じる作動油の不足を補うためである。なお、ヘッド側圧力室２Ｈ内の作動油の残りの部分は、管路Ｃ２Ｈ、Ｃ３４、及びＣ３を通って作動油タンクに排出される。この場合、ヘッド側圧力室１Ｈ及びヘッド側圧力室２Ｈのそれぞれにおける作動油が出力圧に影響を与えることはない。
【００３０】
その後、ピストン２Ｐが油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈ側の端部に達したことを近接センサ４Ｒが検出すると、制御装置５は、所望の出力圧の供給が継続されるよう、流れ制御弁６Ｈ、６Ｒ、７Ｒ、７Ｈの状態を図２に示す状態に切り換える。
【００３１】
このように、油圧増減圧機１００は、図２に示す状態と図３に示す状態とを交互に繰り返しながら、所定の増圧比で入力圧より高い出力圧を継続的に供給先ＳＤに供給することができる。
【００３２】
また、油圧増減圧機１００は、矢印ＡＲ１で示す方向にピストンロッド３を移動させる際に、ヘッド側圧力室２Ｈを入力用圧力室とし、ヘッド側圧力室１Ｈを出力用圧力室とする。そして、矢印ＡＲ２で示す方向にピストンロッド３を移動させる際に、ロッド側圧力室２Ｒを入力用圧力室とし、ロッド側圧力室１Ｒを出力用圧力室とする。その結果、油圧増減圧機１００は、ピストンロッド３が何れの方向に移動する場合であっても、同等の増圧比で入力圧よりも高い出力圧を継続的に供給できるようにする。しかしながら、油圧増減圧機１００は、入力用圧力室及び出力用圧力室として１又は複数の別の圧力室を選択しながら、減圧となる比率を含む所定の圧力変換比で入力圧と異なる出力圧を継続的に供給できるようにしてもよい。
【００３３】
なお、制御装置５は、ピストン１Ｐ、２Ｐの移動を開始させる際には、ピストン１Ｐ、２Ｐの現在の位置情報を考慮し、ピストンストロークが大きく取れる方に先ずピストン１Ｐ、２Ｐの移動を開始させるようにする。
【００３４】
次に、図４を参照しながら、入出力直結切換弁８の動きについて説明する。なお、図４は、ピストンロッド３を移動させずに、供給源ＳＲの入力圧をそのまま出力圧として供給先ＳＤに供給する状態を示す図である。
【００３５】
図４において、制御装置５は、流れ制御弁６Ｈに対して制御信号を送信し、管路Ｃ１Ｈと管路Ｃ３１とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁６Ｒに対して制御信号を送信し、管路Ｃ１Ｒと管路Ｃ３２とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁７Ｒに対して制御信号を送信し、管路Ｃ２Ｒと管路Ｃ３３とを連通させる。また、制御装置５は、流れ制御弁７Ｈに対して制御信号を送信し、管路Ｃ２Ｈと管路Ｃ３４とを連通させる。これらの制御は、供給源ＳＲ又は供給先ＳＤからの作動油が、ヘッド側圧力室１Ｈ、２Ｈ、及び、ロッド側圧力室１Ｒ、２Ｒに流入しないようにするためである。
【００３６】
その上で、制御装置５は、入出力直結切換弁８に対して制御信号を送信し、管路Ｃ２５と管路Ｃ２６とを連通させることによって、管路Ｃ１と管路Ｃ２とを連通させる。
【００３７】
このように、油圧増減圧機１００は、供給源ＳＲの入力圧をそのまま出力圧として供給先ＳＤに供給することができる。
【００３８】
また、上述の実施例では、油圧増減圧機１００は、供給源ＳＲから供給先ＳＤに作動油が流れるようにし、入力圧（管路Ｃ１における圧力）の変化に応じて出力圧（管路Ｃ２における圧力）を変化させるが、供給先ＳＤから供給源ＳＲに作動油が流れるようにし、出力圧（管路Ｃ２における圧力）の変化に応じて入力圧（管路Ｃ１における圧力）を変化させてもよい。
【００３９】
次に、図５を参照しながら、油圧増減圧機の別の構成例１００Ａについて説明する。なお、図５は、油圧増減圧機１００Ａの構成例を示す油圧回路図であり、図１に対応する。
【００４０】
油圧増減圧機１００Ａは、流れ制御弁６Ｒを省略し、油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒを作動油タンクに直接接続した点で、図１の油圧増減圧機１００と相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略しながら、相違部分を詳細に説明する。
【００４１】
図５に示すように、油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒは、管路Ｃ１Ｒ、Ｃ３２、及びＣ３を通じて常に作動油タンクに接続される。そのため、供給源ＳＲからの作動油がロッド側圧力室１Ｒに流入することはなく、ロッド側圧力室１Ｒ内の作動油が供給先ＳＤに至ることもない。
【００４２】
この構成により、油圧増減圧機１００Ａは、ロッド側圧力室１Ｒを入力用圧力室又は出力用圧力室として選択できないため、油圧増減圧機１００に比べ、実現可能な圧力変換比の数が少なくなる。しかしながら、油圧増減圧機１００Ａは、限られた数の圧力変換比を用いる場合には、油圧増減圧機１００よりも簡易な構成により、油圧増減圧機１００と同等の動きを実現させることができる。
【００４３】
なお、図５では、ロッド側圧力室１Ｒを常に作動油タンクに接続する構成が採用されるが、ロッド側圧力室１Ｒの代わりに、ヘッド側圧力室１Ｈ、２Ｈ、又はロッド側圧力室２Ｒの何れか一つを常に作動油タンクに接続する構成が採用されてもよい。
【００４４】
次に、図６を参照しながら、油圧増減圧機の別の構成例１００Ｂについて説明する。なお、図６は、油圧増減圧機１００Ｂの構成例を示す油圧回路図であり、図１に対応する。
【００４５】
油圧増減圧機１００Ｂは、流れ制御弁６Ｒを省略し、油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒを管路Ｃ２Ｒに直接接続した点で、図１の油圧増減圧機１００と相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略しながら、相違部分を詳細に説明する。
【００４６】
図６に示すように、油圧シリンダ１のロッド側圧力室１Ｒは、管路Ｃ１Ｒ及びＣ２Ｒを通じて常にロッド側圧力室２Ｒに接続される。そのため、供給源ＳＲからの作動油が専らロッド側圧力室１Ｒに流入することはなく、供給源ＳＲからの作動油がロッド側圧力室１Ｒに流入する際には、必ずロッド側圧力室２Ｒにも供給源ＳＲからの作動油が流入する。また、ロッド側圧力室１Ｒ内の作動油が専ら供給先ＳＤに至ることもなく、ロッド側圧力室１Ｒ内の作動油が供給先ＳＤに至る際には、必ずロッド側圧力室２Ｒにもロッド側圧力室１Ｒからの作動油が流入する。
【００４７】
この構成により、油圧増減圧機１００Ｂは、ロッド側圧力室１Ｒを単独で入力用圧力室又は出力用圧力室として選択できないため、油圧増減圧機１００に比べ、実現可能な圧力変換比の数が少なくなる。しかしながら、油圧増減圧機１００Ｂは、限られた数の圧力変換比を用いる場合には、油圧増減圧機１００よりも簡易な構成により、油圧増減圧機１００と同等の動きを実現させることができる。
【００４８】
なお、図６では、ロッド側圧力室１Ｒを常にロッド側圧力室２Ｒに接続する構成が採用されるが、その代わりに、ロッド側圧力室１Ｒを常に１又は複数の別の圧力室に接続する構成が採用されてもよい。また、ロッド側圧力室１Ｒを常にロッド側圧力室２Ｒに接続する代わりに、ヘッド側圧力室１Ｈ、２Ｈ、又はロッド側圧力室２Ｒの何れか一つを常に１又は複数の別の圧力室に接続する構成が採用されてもよい。
【００４９】
次に、図７を参照しながら、油圧増減圧機１００が実現可能な圧力変換比について説明する。なお、図７（Ａ）は、図１に示す油圧増減圧機１００の油圧シリンダ１、２、及びピストンロッド３の拡大図であり、図７（Ｂ）は、油圧シリンダ１、２の詳細を示す仕様表である。また、図７（Ｃ）は、油圧増減圧機１００が実現可能な圧力変換比の詳細を示す表であり、図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）における圧力変換比とその段の関係を示すグラフである。
【００５０】
図７（Ｂ）で示すように、ヘッド側圧力室１Ｈの受圧面積は、ロッド側圧力室１Ｒの受圧面積の約２．０倍である。また、ロッド側圧力室２Ｒの受圧面積は、ロッド側圧力室１Ｒの受圧面積の約１．７倍であり、ヘッド側圧力室２Ｈの受圧面積は、ロッド側圧力室１Ｒの受圧面積の約３．３倍である。なお、ロッド側圧力室１Ｒの受圧面積は、ヘッド側圧力室１Ｈの表面積からピストンロッド３の断面積を差し引いた面積（円環部分の面積）である。同様に、ロッド側圧力室２Ｒの受圧面積は、ヘッド側圧力室２Ｈの表面積からピストンロッド３の断面積を差し引いた面積（円環部分の面積）である。
【００５１】
このような条件の下、図７（Ｃ）に示すように、油圧増減圧機１００は、ピストン１Ｐ、２Ｐを左方向に移動させる場合に、−５段から５段まで０段を含め合計で１１段の圧力変換比を設定可能とする。同様に、油圧増減圧機１００は、ピストン１Ｐ、２Ｐを右方向に移動させる場合にも、−５段から５段まで０段を含め合計で１１段の圧力変換比を設定可能とする。なお、正値で示す段は増圧の際の段を表し、負値で示す段は減圧の際の段数を表し、０段は入出力を直結した際の段を表す。したがって、図７（Ｃ）は、油圧増減圧機１００が、左右の移動方向のそれぞれにおいて、増圧のための５つの段と、減圧のための５つの段と、入出力を直結するための１つの段とを有することを示す。
【００５２】
また、図７（Ｃ）は、例えば、ピストン移動方向が左の場合の−５段の圧力変換比（０．４９０）は、入力用圧力室にロッド側圧力室１Ｒが選択され、出力用圧力室にヘッド側圧力室１Ｈが選択された場合に実現されることを示す。また、図７（Ｃ）は、例えば、ピストン移動方向が右の場合の−５段の圧力変換比（０．５１０）は、入力用圧力室にロッド側圧力室２Ｒが選択され、出力用圧力室にヘッド側圧力室２Ｈが選択された場合に実現されることを示す。
【００５３】
また、図７（Ｃ）は、左右のピストン移動方向における対応する段のそれぞれの圧力変換比が同等になるという特性を示す。例えば、ピストン移動方向が左の場合の−３段の圧力変換比（０．７４５）は、ピストン移動方向が右の場合の対応する段である−３段の圧力変換比（０．７４６）と同等になる。この特性は、ピストン移動方向を左右で切り換えた場合であっても所望の出力圧が継続的に供給されることを確保する上で必要となる。
【００５４】
図７（Ｄ）は、左右のピストン移動方向における対応する段のそれぞれの圧力変換比が同等になるという特性をより分かり易く示すための図であり、実線の推移は、ピストン移動方向が右の場合の圧力変換比の推移を示し、点線の推移は、ピストン移動方向が左の場合の圧力変換比の推移を示す。図７（Ｄ）に示すように、左右のピストン移動方向における対応する段のそれぞれの圧力変換比は、同等であることを維持しながら、段が上がるにつれて増大するように設定される。
【００５５】
また、図７では、１１段という奇数の段数が設定されるが、偶数の段数が設定されてもよい。その場合、入出力を直結した際の段である０段を省略することによって偶数の段数が実現されてもよい。
【００５６】
次に、図８を参照しながら、圧力変換比の望ましい分布について説明する。なお、図８は、増圧のための３つの段と、減圧のための３つの段と、入出力を直結するための１つの段とを有する油圧増減圧機１００における圧力変換比の望ましい分布を説明するための図である。また、図８は、圧力変換比の望ましい分布として等差型及び等比型があることを示す。なお、圧力変換比の分布は、左右のピストン移動方向のそれぞれで同等の分布となるように設定される。
【００５７】
等差型は、隣り合う２つの段のそれぞれの圧力変換比の差が同等になるように圧力変換比を分布させる方式を意味し、圧力変換比の並びが等差数例を形成する。なお、図中の"ａ"は、公差に相当する。
【００５８】
また、等比型は、隣り合う２つの段のそれぞれの圧力変換比の比が同等になるように圧力変換比を分布させる方式を意味し、圧力変換比の並びが等比数例を形成する。なお、図中の"ｅ"は、公比に相当する。
【００５９】
等差型及び等比型の何れを採用する場合であっても、設計者は、最初に、最大圧力変換比と最小圧力変換比とを決定する。そして、設計者は、最大圧力変換比と最小圧力変換比との間に設定される段の数を決定した上で、公差ａ又は公比ｅを決定することによって、油圧増減圧機１００における圧力変換比の分布を決定する。
【００６０】
次に、図９を参照しながら、圧力変換比の並びを実現する上で必要とされる各圧力室の受圧面積の間の関係について説明する。
【００６１】
図９（Ａ）は、図１を用いて説明した、入力用圧力室又は出力用圧力室として採用され得る圧力室が４室ある場合（以下、「４室型」とする。）における、各圧力室の受圧面積の間の関係を示す。
【００６２】
４室型では、２つの油圧シリンダのうちヘッド側受圧面積が小さいほうの油圧シリンダのヘッド側受圧面積が、他方の油圧シリンダにおけるヘッド側受圧面積とロッド側受圧面積との差より大きくなるように、各圧力室の受圧面積が決定される。
【００６３】
具体的には、ヘッド側受圧面積が小さいほうの油圧シリンダ１のヘッド側受圧面積ＳＡが、油圧シリンダ２におけるヘッド側受圧面積ＳＤとロッド側受圧面積ＳＣとの差よりも大きくなるように、すなわち、ＳＡ＞（ＳＤ−ＳＣ）の関係が満たされるように、油圧シリンダ１、２のシリンダ内径、及びピストンロッド３のロッド径が決定される。
【００６４】
図９（Ｂ）は、図５を用いて説明した、入力用圧力室又は出力用圧力室として採用され得る圧力室が３室ある場合（以下、「３室型」とする。）における、各圧力室の受圧面積の間の関係を示す。
【００６５】
３室型では、ある方向にピストンを動かす際に入力用圧力室となる圧力室が２室（圧力室α及び圧力室γとする。）あり、その反対方向にピストンを動かす際に入力用圧力室となる圧力室が１室（圧力室δとする。）あるときに、圧力室αの受圧面積Ｓα、圧力室γの受圧面積Ｓγ、及び圧力室δの受圧面積Ｓδの関係がＳδ＞Ｓα且つＳδ＞Ｓγとなる。
【００６６】
具体的には、図９（Ｂ）において、右方向にピストン１Ｐ、２Ｐを動かす際に入力用圧力室となる油圧シリンダ１のヘッド側圧力室１Ｈ（圧力室αに相当）の受圧面積ＳＡ（受圧面積Ｓαに相当）及び油圧シリンダ２のロッド側圧力室２Ｒ（圧力室γに相当）の受圧面積ＳＣ（受圧面積Ｓγに相当）の何れもが、出力用圧力室となる油圧シリンダ２のヘッド側圧力室２Ｈ（圧力室δに相当）のヘッド側受圧面積ＳＤ（受圧面積Ｓδに相当）より小さくなるように、すなわち、ＳＤ＞ＳＡ且つＳＤ＞ＳＣの関係が満たされるように、油圧シリンダ１、２のシリンダ内径、及びピストンロッド３のロッド径が決定される。
【００６７】
図９（Ｃ）は、４室型において、図９（Ａ）のように２つの油圧シリンダの２つのロッド側圧力室を対向配置させる代わりに、２つのロッド側圧力室を並列配置した場合（以下、「２シリンダ並進型」とする。）における、各圧力室の受圧面積の間の関係を示す。なお、ピストン１Ｐとピストン２Ｐとはピストンロッド３ａを介して連結され、油圧シリンダ１、２のそれぞれの内部で、図の上下方向に一体的に並進する。
【００６８】
２シリンダ並進型では、２つの油圧シリンダのうちヘッド側受圧面積が小さいほうの油圧シリンダのロッド側受圧面積が、他方の油圧シリンダにおけるヘッド側受圧面積とロッド側受圧面積との差より大きくなるように、各圧力室の受圧面積が決定される。
【００６９】
具体的には、ヘッド側受圧面積が小さいほうの油圧シリンダ１のロッド側受圧面積ＳＢが、油圧シリンダ２におけるヘッド側受圧面積ＳＤとロッド側受圧面積ＳＣとの差よりも大きくなるように、すなわち、ＳＢ＞（ＳＤ−ＳＣ）の関係が満たされるように、油圧シリンダ１、２のシリンダ内径、及びピストンロッド３のロッド径が決定される。
【００７０】
次に、図１０を参照しながら、油圧アクチュエータの別の構成例について説明する。なお、図１０は、油圧アクチュエータの別の構成例を示す断面図である。
【００７１】
図１０（Ａ）は、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂのそれぞれにおける油圧アクチュエータである、油圧シリンダ１、２、及びピストンロッド３の組み合わせの代わりに採用され得る油圧シリンダ１ａの構成例を示す。
【００７２】
油圧シリンダ１ａは、流体圧シリンダの１例であり、３段円筒状の外形を有し、３段円柱状のピストン１Ｐａをその内部で図の左右方向に摺動可能に収容する。油圧シリンダ１ａの内壁とピストン１Ｐａとの間には４つの圧力室Ｐ１〜Ｐ４が形成され、４つの圧力室Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれは、流れ制御弁を介して供給源ＳＲ、供給先ＳＤ、及び作動油タンクのうちの１つに選択的に連通される。
【００７３】
同様に、図１０（Ｂ）は、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂのそれぞれにおける油圧アクチュエータの代わりに採用され得る油圧シリンダ１ｂの構成例を示す。
【００７４】
油圧シリンダ１ｂは、流体圧シリンダの１例であり、５段円筒状の外形を有し、５段円柱状のピストン１Ｐｂをその内部で図の左右方向に摺動可能に収容する。油圧シリンダ１ｂの内壁とピストン１Ｐｂとの間には６つの圧力室Ｐ１〜Ｐ６が形成され、６つの圧力室Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれは、流れ制御弁を介して供給源ＳＲ、供給先ＳＤ、及び作動油タンクのうちの１つに選択的に連通される。なお、流れ制御弁は、望ましくは、６つの圧力室Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれに対応するように６つ用意される。
【００７５】
同様に、図１０（Ｃ）は、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂのそれぞれにおける油圧アクチュエータの代わりに採用され得る油圧アクチュエータの構成例を示す。
【００７６】
図１０（Ｃ）の油圧アクチュエータは、３つの油圧シリンダ１ｃ１、１ｃ２、１ｃ３と、ピストンロッド３ｃとで構成される。
【００７７】
油圧シリンダ１ｃ１は、流体圧シリンダの１例であり、円柱状のヘッド側圧力室Ｐ１と円筒状のロッド側圧力室Ｐ２とを隔てる円柱状のピストン１Ｐｃ１を有する。また、油圧シリンダ１ｃ２は、流体圧シリンダの１例であり、円柱状のヘッド側圧力室Ｐ３と円筒状のロッド側圧力室Ｐ４とを隔てる円柱状のピストン１Ｐｃ２を有する。また、油圧シリンダ１ｃ３は、流体圧シリンダの１例であり、円柱状のヘッド側圧力室Ｐ５と円筒状のロッド側圧力室Ｐ６とを隔てる円柱状のピストン１Ｐｃ３を有する。
【００７８】
ピストン１Ｐｃ１、１Ｐｃ２、及び１Ｐｃ３は、ピストンロッド３ｃを介して互いに連結され、油圧シリンダ１ｃ１、１ｃ２、及び１ｃ３のそれぞれの内部を一体的に摺動する。６つの圧力室Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれは、流れ制御弁を介して供給源ＳＲ、供給先ＳＤ、及び作動油タンクのうちの１つに選択的に連通される。なお、流れ制御弁は、望ましくは、６つの圧力室Ｐ１〜Ｐ６のそれぞれに対応するように６つ用意される。また、圧力室Ｐ１と圧力室Ｐ５を共通の流れ制御弁で制御し、且つ、圧力室Ｐ２と圧力室Ｐ６を共通の流れ制御弁で制御してもよい。この場合、実質的に図９（Ｃ）に示す油圧増減圧機と等価な構成となる。
【００７９】
以上の構成により、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂは、１つの流体圧シリンダ又は複数の連動する流体圧シリンダにおける複数の圧力室から入力用圧力室及び出力用圧力室を切り替え可能に選択する。そして、制御装置５により流れ制御弁を制御し、選択した入力用圧力室と供給源ＳＲとを連通させ、且つ、選択した出力用圧力室と供給先ＳＤとを連通させる。その結果、出力圧として、入力圧より高い圧力、及び、入力圧より低い圧力を選択的に供給先ＳＤに継続的に供給することができる。また、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂは、油圧シリンダ１、２の使用により小型化が可能であり、また、減圧弁を用いて出力圧を調節する場合に比べ、エネルギ効率及び制御性を向上させることができる。
【００８０】
また、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂは、入出力直結切換弁により、入力圧に等しい出力圧を供給先ＳＤに継続的に供給することができる。
【００８１】
また、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂは、入力用圧力室として採用される少なくとも１つの圧力室と、出力用圧力室として採用される少なくとも１つの圧力室との組み合わせを複数用意する。これにより、複数段の圧力変換比を切り換え可能に用意できる。その結果、油圧増減圧機１００、１００Ａ、１００Ｂは、供給源ＳＲにおける圧力（入力圧）と、供給先ＳＤが必要とする圧力（出力圧）とが異なる場合にも、供給先ＳＤが必要とする出力圧を供給することができる。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００８３】
例えば、上述の実施例において、作動油は、空気、水等の他の流体で置き換えられてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ１〜１ｃ３、２・・・油圧シリンダ  １Ｈ、２Ｈ・・・ヘッド側圧力室  １Ｐ、１Ｐａ、１Ｐｂ、１Ｐｃ１〜１Ｐｃ３、２Ｐ・・・ピストン  １Ｒ、２Ｒ・・・ロッド側圧力室  ３、３ａ、３ｃ・・・ピストンロッド  ４Ｒ、４Ｌ、４Ｃ・・・近接センサ  ５・・・制御装置  ６Ｈ、６Ｒ、７Ｒ、７Ｈ・・・流れ制御弁  ８・・・入出力直結切換弁  １００、１００Ａ、１００Ｂ・・・油圧増減圧機
【図１】
0005972625.tif 000002
【図２】
0005972625.tif 000003
【図３】
0005972625.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005972625.tif 000006
【図６】
0005972625.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005972625.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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