(57)【要約】【課題】一般的な構造の流体圧シリンダのシリンダ本体を採用可能で且つピストンロッドの始動後所定ストローク移動するまでの駆動力を増強可能な複数ピストン型流体圧シリンダを提供する。【解決手段】ピストンロッド(31)が退入動作開始後の所定ストロークまで強化された駆動力を出力する複数ピストン型油圧シリンダ(1) は、シリンダ本体(2) と、主ピストン(30)とピストンロッド(31)とを有するピストン部材(3) と、シリンダ孔(20)内で主ピストン(30)とロッド側端壁(22)の間に、少なくとも１組の駆動力強化用の第１副シリンダ機構(4) とを備え、第１副シリンダ機構(4) は、主ピストン(30)よりも小径の副ピストン(40)と、遊動可能な副シリンダ部材(41)とを有し、第１の流体圧給排ポート(5) から供給する油圧を主ピストン(30)のロッド側と副ピストン(40)のロッド側に受圧可能に構成された。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドが退入動作開始後の所定ストロークまで第１駆動力を出力し、その後第１駆動力よりも小さな第２駆動力を出力する複数ピストン型流体圧シリンダであって、
シリンダ孔が形成されたシリンダ本体と、
前記シリンダ孔に装着された主ピストンと、この主ピストンから延びロッド側端壁のロッド孔を挿通して外部へ延びるピストンロッドとを有するピストン部材と、
前記シリンダ孔内で主ピストンとロッド側端壁の間に、少なくとも１組の駆動力強化用の第１副シリンダ機構を設け、
前記第１副シリンダ機構は、
主ピストンよりも小径の副ピストンであって前記ピストンロッドに固定された副ピストンと、前記ピストンロッドに液密摺動自在に外嵌された端壁部と、この端壁部の外周部から副ピストン側へ所定長さ延びて副ピストンに液密摺動自在に外嵌された副シリンダ部とを有する遊動可能な副シリンダ部材とを有し、
第１の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンのロッド側と副ピストンのロッド側に受圧可能に構成したことを特徴とする複数ピストン型流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記主ピストンのロッド側と反ロッド側に主復動流体圧室と主往動流体圧室が夫々形成され、
前記副ピストンのロッド側と反ロッド側に副復動流体圧室と副往動流体圧室が夫々形成され、
前記第１の流体圧給排ポートに連通され且つ前記主復動流体圧室と１又は複数の前記副復動流体圧室とを連通する第１連通路が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の複数ピストン型流体圧シリンダ。
【請求項３】
第２の流体圧給排ポートから前記主往動流体圧室に流体圧を供給可能に構成し、
前記主往動流体圧室と１又は複数の前記副往動流体圧室を連通する第２連通路が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の複数ピストン型流体圧シリンダ。
【請求項４】
ピストンロッドが進出動作開始後の所定ストロークまで第３駆動力を出力し、その後第３駆動力よりも小さな第４駆動力を出力する複数ピストン型流体圧シリンダであって、
シリンダ孔が形成されたシリンダ本体と、
前記シリンダ孔に装着された主ピストンと、この主ピストンから延びロッド側端壁のロッド孔を挿通して外部へ延びるピストンロッドとを有するピストン部材と、
前記主ピストンとヘッド側端壁の間に、前記主ピストンから延びた延長ピストンロッドと、少なくとも１組の駆動力強化用の第２副シリンダ機構を設け、
前記第２副シリンダ機構は、
主ピストンよりも小径の副ピストンであって前記延長ピストンロッドに固定された副ピストンと、前記延長ピストンロッドに液密摺動自在に外嵌された端壁部とこの端壁部の外周部から副ピストン側へ所定長さ延びて副ピストンに液密摺動自在に外嵌された副シリンダ部とを有する遊動可能な副シリンダ部材とを有し、
第２の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンの反ロッド側と副ピストンの反ロッド側に受圧可能に構成したことを特徴とする複数ピストン型流体圧シリンダ。
【請求項５】
前記主ピストンとヘッド側端壁の間に、前記ピストンから延びた延長ピストンロッドと、少なくとも１組の駆動力強化用の第２副シリンダ機構を設け、
前記第２副シリンダ機構は、
主ピストンよりも小径の副ピストンであって前記延長ピストンロッドに固定された副ピストンと、前記延長ピストンロッドに液密摺動自在に外嵌された端壁部とこの端壁部の外周部から副ピストン側へ所定長さ延びて副ピストンに液密摺動自在に外嵌された副シリンダ部とを有する遊動可能な副シリンダ部材とを有し、
第２の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンの反ロッド側と副ピストンの反ロッド側に受圧可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の複数ピストン型流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数ピストン型流体圧シリンダに関し、特に中子を駆動する中子シリンダに好適の複数ピストン型流体圧シリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳型内にセットされる中子は鋳型内で冷えて凝固した金属と密着しているため、中子シリンダにより中子を引き抜く際の引き抜き開始時に大きな抵抗が作用し、中子が凝固金属から一旦分離した後では軽い引き抜き力で引き抜くことができる。
【０００３】
上記のような中子を駆動する種々の中子シリンダが実用化されているが、中子シリンダに適した流体圧シリンダの１例が特許文献１に開示されている
【０００４】
特許文献１の培力機構付きシリンダ装置は、ピストンロッドが退入動作開始後の所定ストロークまで駆動力を増強するため、ロッド側端壁に、大径孔と小径孔を形成し、大径孔と小径孔にピストンロッドに外嵌された大径部と小径部とを有する補助ピストン部材を装着し、シリンダ装置のピストン部材を退入駆動する際に補助ピストン部材も同方向へ退入駆動させ、ピストンロッドが進出限界位置から所定ストローク退入するまで、補助ピストン部材の駆動力をピストンロッドに付加するように構成されている。尚、このシリンダ装置には、ピストンロッドを進出駆動する動作の最終段階において駆動力を倍力する倍力機構も組み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１２１７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の培力機構付きシリンダ装置では、ロッド側端壁に大径孔と小径孔を形成し、そこに補助ピストン部材を組み込むため、シリンダ装置のシリンダ本体の構造が複雑化し、特殊構造のシリンダ本体となりその汎用性が低くなる。しかも、倍力機構も組み込むため、シリンダ装置の構造が複雑化する。
【０００７】
本発明の目的は、一般的な構造の流体圧シリンダのシリンダ本体を採用可能な複数ピストン型流体圧シリンダであって、ピストンロッドの始動後所定ストローク移動するまでの駆動力を増強可能な複数ピストン型流体圧シリンダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の複数ピストン型流体圧シリンダは、ピストンロッドが退入動作開始後の所定ストロークまで第１駆動力を出力し、その後第１駆動力よりも小さな第２駆動力を出力する複数ピストン型流体圧シリンダであって、シリンダ孔が形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ孔に装着された主ピストンと、この主ピストンから延びロッド側端壁のロッド孔を挿通して外部へ延びるピストンロッドとを有するピストン部材と、前記シリンダ孔内で主ピストンとロッド側端壁の間に、少なくとも１組の駆動力強化用の第１副シリンダ機構を設け、前記第１副シリンダ機構は、主ピストンよりも小径の副ピストンであって前記ピストンロッドに固定された副ピストンと、前記ピストンロッドに液密摺動自在に外嵌された端壁部とこの端壁部の外周部から副ピストン側へ所定長さ延びて副ピストンに液密摺動自在に外嵌された副シリンダ部とを有する遊動可能な副シリンダ部材とを有し、第１の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンのロッド側と副ピストンのロッド側に受圧可能に構成したことを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、ピストンロッドが最大限進出した状態で、第１の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンのロッド側と副ピストンのロッド側に受圧させて退入駆動させると、主ピストンから発生する駆動力と副ピストンから発生する駆動力とが重畳してピストンロッドに作用し、増強された第１駆動力が出力される。
【００１０】
そのピストンロッドが所定ストローク退入すると、第１副シリンダ機構の副ピストンが副シリンダ部材の端壁部に当接して副ピストンと副シリンダ部材と主ピストンとが一体的に移動し始め、副シリンダ部材がロッド側端壁から離隔し、副ピストンと副シリンダ部材にはロッド側と反ロッド側から等しい流体圧が作用するため、ピストン部材は主ピストンに作用する流体圧により駆動される。こうして、ピストンロッドが所定ストローク退入してからは、第１副シリンダ機構の駆動力が発生しなくなり、通常の増強されない第２駆動力を出力する。
【００１１】
一般的な流体圧シリンダのシリンダ本体と同様のシリンダ本体を採用可能であるため、シリンダ本体の汎用性を維持することができるうえ、シリンダ孔内で主ピストンとロッド側端壁の間に組み込まれる第１副シリンダ機構は、主に副ピストンと副シリンダ部材で構成されるため構造が簡単で安価に製作可能である。
【００１２】
請求項２の複数ピストン型流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記主ピストンのロッド側と反ロッド側に主復動流体圧室と主往動流体圧室が夫々形成され、前記副ピストンのロッド側と反ロッド側に副復動流体圧室と副往動流体圧室が夫々形成され、前記第１の流体圧給排ポートに連通され且つ前記主復動流体圧室と１又は複数の前記副復動流体圧室とを連通する第１連通路が形成されたことを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、第１の流体圧給排ポートから第１連通路を介して主復動流体圧室と１又は複数の副復動流体圧室とに流体圧を供給してピストン部材を退入駆動でき、主復動流体圧室と１又は複数の副復動流体圧室とを連通状態に保持することができる。
【００１４】
請求項３の複数ピストン型流体圧シリンダは、請求項２の発明において、第２の流体圧給排ポートから前記主往動流体圧室に流体圧を供給可能に構成し、前記主往動流体圧室と１又は複数の前記副往動流体圧室を連通する第２連通路が形成されたことを特徴としている。上記の構成によれば、第２の流体圧給排ポートから主往動流体圧室に流体圧を供給し、その流体圧を第２連通路を介して１又は複数の前記副往動流体圧室に供給してピストン部材を進出駆動することができ、主往動流体圧室と１又は複数の前記副往動流体圧室を連通状態に保持することができる。
【００１５】
請求項４の複数ピストン型流体圧シリンダは、ピストンロッドが進出動作開始後の所定ストロークまで第３駆動力を出力し、その後第３駆動力よりも小さな第４駆動力を出力する複数ピストン型流体圧シリンダであって、シリンダ孔が形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ孔に装着された主ピストンと、この主ピストンから延びロッド側端壁のロッド孔を挿通して外部へ延びるピストンロッドとを有するピストン部材と、前記主ピストンとヘッド側端壁の間に、前記主ピストンから延びた延長ピストンロッドと、少なくとも１組の駆動力強化用の第２副シリンダ機構を設け、前記第２副シリンダ機構は、主ピストンよりも小径の副ピストンであって前記延長ピストンロッドに固定された副ピストンと、前記延長ピストンロッドに液密摺動自在に外嵌された端壁部とこの端壁部の外周部から副ピストン側へ所定長さ延びて副ピストンに液密摺動自在に外嵌された副シリンダ部とを有する遊動可能な副シリンダ部材とを有し、第２の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンの反ロッド側と副ピストンの反ロッド側に受圧可能に構成したことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、ピストンロッドが最大限退入した状態で、第２の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンの反ロッド側と副ピストンの反ロッド側に受圧させて進出駆動させると、進出動作開始後の所定ストロークまでは主ピストンから発生する駆動力と副ピストンから発生する駆動力とが重畳してピストンロッドに作用し、増強された第３駆動力を出力する。
【００１７】
前記所定ストローク進出後は、副ピストンが副シリンダ部材の端壁部に当接して副ピストンと副シリンダ部材と主ピストンとが一体的に移動し始め、副シリンダ部材がヘッド側端壁から離隔し、副ピストンと副シリンダ部材には反ロッド側とロッド側から等しい流体圧が作用するため、ピストンロッドは主ピストンに作用する流体圧により駆動される。こうして、ピストンロッドが所定ストローク進出してからは、第２副シリンダ機構の駆動力が発生しなくなり、通常の増強されない第４駆動力で駆動される。その他、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１８】
請求項５の複数ピストン型流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記主ピストンとヘッド側端壁の間に、前記ピストンから延びた延長ピストンロッドと、少なくとも１組の駆動力強化用の第２副シリンダ機構を設け、前記第２副シリンダ機構は、主ピストンよりも小径の副ピストンであって前記延長ピストンロッドに固定された副ピストンと、前記延長ピストンロッドに液密摺動自在に外嵌された端壁部とこの端壁部の外周部から副ピストン側へ所定長さ延びて副ピストンに液密摺動自在に外嵌された副シリンダ部とを有する遊動可能な副シリンダ部材とを有し、第２の流体圧給排ポートから供給する流体圧を主ピストンの反ロッド側と副ピストンの反ロッド側に受圧可能に構成したことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、ピストンロッドが所定ストローク退入動作する間は、増強された第１駆動力を出力し、その後ピストンロッドが退入動作する間は、増強されない第２駆動力を出力し、ピストンロッドが最大限退入した状態から所定ストローク進出動作する間は、増強された第３駆動力を出力し、その後ピストンロッドが進出動作する間は、増強されない第４駆動力を出力する。つまり、請求項１，４の作用効果と同様の作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以上説明したような種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１の複数ピストン型油圧シリンダの平面図である。
【図２】図１の油圧シリンダ（ピストンロッド最大限進出）の縦断面図である。
【図３】図２の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図４】図２の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図５】図２の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図６】図２の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図７】図２の油圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図８】第１変更形態に係る油圧シリンダの図２相当図である。
【図９】第２変更形態に係る油圧シリンダの図２相当図である。
【図１０】実施例２の複数ピストン型油圧シリンダの縦断面図である。
【図１１】図１０の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図１２】図１０の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図１３】図１０の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図１４】図１０の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図１５】図１０の油圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図１６】実施例３の複数ピストン型油圧シリンダの縦断面図である。
【図１７】図１６の油圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図１８】図１６の流体圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図１９】図１６の流体圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図２０】図１６の流体圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図２１】図１６の流体圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図２２】実施例４の複数ピストン型油圧シリンダの縦断面図である。
【図２３】図２２の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図２４】図２１の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図２５】図２１の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図２６】図２１の油圧シリンダのピストンロッド退入時の作動説明図である。
【図２７】図２１の油圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図２８】図２１の油圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【図２９】図２１の油圧シリンダのピストンロッド進出時の作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
実施例１の複数ピストン型油圧シリンダ１について図１〜図６に基づいて説明する。
この複数ピストン型油圧シリンダ１は、鋳型の中子を駆動するのに好適のものであり、シリンダ本体２と、ピストン部材３と、第１副シリンダ機構４とを備えている。尚、以下の説明において、「油圧」は油の圧力ではなく、圧縮油（加圧油）を意味する。
【００２４】
シリンダ本体２は、シリンダ孔２０を有する鉛直のシリンダ部２１と、ロッド側端壁２２と、 ヘッド側端壁２５等を有し、シリンダ本体２には第１油圧給排ポート５と、第２油圧給排ポート６が形成されている。第１油圧給排ポート５と第２油圧給排ポート６は油圧供給源５６に接続されている。
【００２５】
ロッド側端壁２２は平面視にて矩形の厚板状に形成され、このロッド側端壁２２はシリンダ部２１の上端に一体的に形成されている。このロッド側端壁２２は、端壁本体２３と、シリンダ孔２０の上端を閉塞する環状部材２４とを有する。端壁本体２３の４隅近傍部には、この油圧シリンダ１を外部の部材に４本のボルトで取付ける為の鉛直なボルト孔２３ａが形成されている。
【００２６】
環状部材２４の上部の雄ネジ部２４ｂが端壁本体２３のネジ孔に螺合されている。環状部材２４には、ピストン部材３の第１ロッド部３１ａが挿通するロッド孔２４ａが形成され、環状部材２４の外周部にはシール部材２４ｃが装着され、ロッド孔２４ａの内周部にはシール部材２４ｄとダストシール２４ｅが装着されている。但し、ロッド側端壁２２の構造は上記の構造に限定されるものではない。ヘッド側端壁２５は、シリンダ部２１の下端に一体的に形成されている。尚、ロッド側端壁２２及び／又はヘッド側端壁２５をシリンダ部２１と別体の部材で構成し、ボルト等やネジ機構でシリンダ部２１に結合する構造を採用してもよい。
【００２７】
ピストン部材３は、シリンダ孔２０に装着された主ピストン３０と、この主ピストン３０から上方へ延びロッド孔２４ａを挿通して外部へ延びるピストンロッド３１とを有する。ピストンロッド３１は、ロッド孔２４ａを挿通して上方へ延びる第１ロッド部３１ａと、主ピストン３０と一体的に形成され且つ副ピストン４０及び第１ロッド部３１ａの下端にボルト３２で結合された第２ロッド部３１ｂとを有する。主ピストン３０の外周部にはシール部材３０ａが装着されている。
【００２８】
シリンダ孔２０内で主ピストン３０とロッド側端壁２２の間に、少なくとも１組の駆動力強化用の第１副シリンダ機構４が設けられている。この第１副シリンダ機構４は、副ピストン４０と副シリンダ部材４１とを有する。副ピストン４０は、主ピストン３０よりも小径に形成され、副ピストン４０は第１ロッド部３１ａの下端部に一体的に形成されている。副ピストン４０は副シリンダ部材４１の副シリンダ孔４２に油密摺動自在に装着されている。
【００２９】
副シリンダ部材４１は、第２ロッド部３１ｂに油密摺動自在に外嵌された端壁部４１ａと、この端壁部４１ａの外周部から副ピストン４０側へ所定長さ延びて副ピストン４０に油密摺動自在に外嵌された副シリンダ部４１ｂとを有する上下方向に遊動可能なものである。副シリンダ部４１ｂの外径はシリンダ孔２０よりも小径に形成され、副シリンダ部４１ｂの鉛直方向の長さに応じて副シリンダ部４１ｂの径方向の厚さは小さく形成されている。副シリンダ部４１ｂの上端はロッド側端壁２２の下面に当接可能である。
【００３０】
前記ボルト３２は主ピストン３０と第２ロッド部３１ｂに形成されたボルト挿通孔３２ａを縦に貫通して、ボルト３２の上端側部分が副ピストン４０と第１ロッド部３１ａのネジ穴に螺合され、６角穴付きのボルト頭部３２ｂは、主ピストン３０に形成された収容穴に収容されている。副ピストン４０の外周部にはシール部材４０ａが装着されている。第２ロッド部３１ｂの上端の環状凸部が副ピストン４０の下端の凹部に内嵌されている。
端壁部４１ａは副ピストン４０と同程度の厚さを有し、端壁部４１ａに形成されたロッド孔４１ｃに第２ロッド部３１ｂが油密摺動自在に挿通し、ロッド孔４１ｃの内周部にはシール部材４１ｄが装着されている。
【００３１】
図２、図３に示すように、シリンダ孔２０内において主ピストン３０のロッド側と反ロッド側に主復動油圧室２６ａと主往動油圧室２６ｂが夫々形成されている。副シリンダ部材４１内において副ピストン４０のロッド側と反ロッド側に副復動油圧室４２ａと副往動油圧室４２ｂが夫々形成されている。
【００３２】
第１の油圧給排ポート５がロッド側端壁２２に形成され、この第１の流体圧給排ポート５に連通され且つ主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ａとを連通する第１連通路５０が形成されている。第１連通路５０は、第１の油圧給排ポート５に連なるように環状部材２４の下部の外周部に形成された環状通路５０ａと、この環状通路５０ａを副復動油圧室４２ａに連通させるように環状部材２４の下端部に溝状に形成された径方向通路５０ｂと、副シリンダ部材４１の外周面とシリンダ孔２０の内周面の間の筒状通路５０ｃとを含む。このように、第１の油圧給排ポート５から供給する油圧を、主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ａに供給して主ピストン３０のロッド側と副ピストン４０のロッド側に受圧可能に構成してある。
【００３３】
第２の油圧給排ポート６は、主往動油圧室２６ｂに油圧を供給可能にヘッド側端壁２５に形成され、主往動油圧室２６ｂと副往動油圧室４２ｂを連通する第２連通路６０が形成されている。第２連通路６０は、主ピストン３０と第２ロッド部３１ｂに貫通状に鉛直に形成された貫通通路６０ａと、第２ロッド部３１ｂの上端部に形成された径方向通路６０ｂとを有する。
【００３４】
次に、上記の複数ピストン型油圧シリンダ１の作用、効果について説明する。
図２に示すピストンロッド伸長状態からピストン部材３を下降駆動する際には、第１の油圧給排ポート５から油圧を供給し、第２の油圧給排ポート６をドレン圧にすると、この油圧シリンダ１は図２〜図６に示すように動作する。ここで、本願の図面において、圧縮状態の油圧を灰色で表示し、ドレン圧の油を白色で表示する。
【００３５】
図２〜図４に示すように、第１の油圧給排ポート５から供給された油圧は主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ａに充填され、主往動油圧室２６ｂと副往動油圧室４２ｂはドレン圧となる。そのため、主ピストン３０及び副ピストン４０がロッド側に油圧を受圧し、ピストン部材３が下降駆動される。このとき、主ピストン３０の駆動力に加えて副ピストン４０の駆動力も出力されるため、ピストン部材３は大きな第１駆動力を出力する。尚、主ピストン３０のロッド側に作用する油圧による駆動力をＰとし、副ピストン４０のロッド側の油圧による駆動力をＱ（但し、Ｑ＜Ｐ）とすると、第１駆動力＝（Ｐ＋Ｑ）である。
【００３６】
その後、図４のように、副ピストン４０が副シリンダ孔４２内で最大限下降して副ピストン４０が副シリンダ部材４１の端壁部４１ａに当接すると、副往動油圧室４２ｂが消滅する。その状態からピストン部材３が更に下降すると、副シリンダ部材４１の上端がロッド側端壁２２から離隔し、図５に示すように、副シリンダ部材４１及び副ピストン４０の上下両面に等しい油圧が作用するため、副ピストン４０は下降駆動力を発生しなくなり、主ピストン３０が出力する第２駆動力のみでピストン部材３が下降駆動される。この第２駆動力は、第２駆動力＝Ｐである。
【００３７】
つまり、ピストンロッド３１が図２に示す所定ストロークＳだけ下降するまでは、この油圧シリンダ１は第１駆動力を出力し、その後、第１駆動力よりも小さな第２駆動力を出力する。尚、所定ストロークＳは副シリンダ孔４２内における副ピストン４０の最大ストロークに等しい。そのため、中子を溶着金属から分離する際には大きな第１駆動力でピストン部材３を駆動でき、その後は、第１駆動力よりも小さな第２駆動力でピストン部材３を駆動することができる。
【００３８】
次に、図６に示す退入状態からピストン部材３を進出駆動する場合、第１の油圧給排ポンプ５をドレン圧にし、第２の油圧給排ポート６に油圧を供給し、主往動油圧室２６ｂと副往動油圧室４２ｂに油圧を供給する。
【００３９】
すると、図７に示すように、副シリンダ部材４１が下降して主ピストン３０に当接し、その当接状態を保持したまま、主ピストン３０を含むピストン部材３と副ピストン４０と副シリンダ部材４１とが上昇駆動されて図２に示す状態になる。この場合の上昇駆動力は、主ピストン３０の下面に作用する油圧力とほぼ等しい大きさになる。
【００４０】
この油圧シリンダ１では、一般的な油圧シリンダのシリンダ本体と同様のシリンダ本体２を採用可能であるため、シリンダ本体２の汎用性を維持することができるうえ、シリンダ孔２０内で主ピストン３０とロッド側端壁２２の間に組み込まれる第１副シリンダ機構４は、主に副ピストン４０と副シリンダ部材４１で構成されるため構造が簡単で安価に製作可能である。
【００４１】
第１の油圧給排ポート５から第１連通路５０を介して主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ａに油圧を供給してピストン部材３を退入駆動でき、主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ａを連通状態に保持することができる。
【００４２】
第２の油圧給排ポート６から主往動油圧室２６ｂに油圧を供給し、その油圧を第２連通路６０を介して副往動油圧室４２ｂに供給してピストン部材３を進出駆動することができ、主往動油圧室４２ｂと副往動油圧室４２ｂを連通状態に保持することができる。
【００４３】
ここで、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記第２連通路６０を、第２ロッド部３１ｂの上半部においてボルト３２の外周側に形成した環状通路と、この環状通路を主往動油圧室２６ｂに連通させるように主ピストン３０及び第２ロッド部３１ｂに形成した傾斜通路とで構成してもよい。
【００４４】
２）図８に示す複数ピストン型油圧シリンダ１Ａにおいては、ピストン部材３Ａに、前記第１ロッド部３１ａと第２ロッド部３１ｂとを一体化したピストンロッド３１Ａを設け、副ピストン４０Ａを上記のピストンロッド３１Ａと一体的に形成してもよい。
【００４５】
上記のピストンロッド３１Ａの下端部分に、主ピストン３０Ａの中心部の軸孔３０ｂに嵌入される軸部３１ｃが形成され、この軸部３１ｃの下半部にネジ軸が形成され、このネジ軸にナット３１ｄを螺合することで、主ピストン３０がピストンロッド３１Ａに連結されている。第２連通路６０Ａが、ピストンロッド３１Ａの下部に形成した鉛直通路６０ｃと、この鉛直通路６０ｃの上端を副往動油圧室４２ｂに連通させる傾斜通路６０ｄとで構成されている。
【００４６】
３）図９に示す複数ピストン型油圧シリンダ１Ｂにおいては、図８と同様の構造において、上記の軸部３１ｃの下半部のネジ軸が省略され、止め輪３１ｅを用いて主ピストン３０Ｂがピストン部材３Ｂのピストンロッド３１Ｂに連結されている。
【実施例２】
【００４７】
実施例２に係る複数ピストン型油圧シリンダ１Ｃについて、図１０〜図１５に基づいて説明する。但し、実施例１と同様の部材に同様の符号を付して説明を省略する。
図１０，図１１に示すように、この油圧シリンダ１Ｃにおいては、シリンダ孔２０内において、主ピストン３０とロッド側端壁２２の間に、２組の第１副シリンダ機構４Ｃ，４Ｄが設けられている。
【００４８】
この油圧シリンダ１Ｃは、第１副シリンダ機構４Ｃと、第１副シリンダ機構４Ｄを有する。第１副シリンダ機構４Ｃは、副ピストン４０ｃと副シリンダ部材４１Ｃとを有し、第１副シリンダ機構４Ｄは、副ピストン４０ｄと副シリンダ部材４１Ｄとを有する。尚、副ピストン４０ｃ，４０ｄと副シリンダ部材４１Ｃ，４１Ｄは、実施例１のものと同様のものである。
【００４９】
この油圧シリンダ１Ｃのピストン部材３Ｃのピストンロッド３１Ｃは、第１ロッド部３１ｃと、第２ロッド部３１ｄと、第３ロッド部３１ｅとで構成されている。第２，第３ロッド部３１ｄ，３１ｅに形成されたボルト挿通孔３２ｃにボルト３２を挿通させ、そのボルト３２の上端部分を第１ロッド３１ｃの下端部分に形成されたネジ孔に螺合することで、第１〜第３ロッド部３１ｃ〜３１ｅが一体的連結されている。
【００５０】
実施例１の副シリンダ部材４１と同様に、副シリンダ部材４１Ｃは、端壁部４３ａと副シリンダ部４３ｂと副シリンダ孔４３ｃを有し、副シリンダ部材４１Ｄは、端壁部４４ａと副シリンダ部４４ｂと副シリンダ孔４４ｃとを有する。副シリンダ部材４１Ｃの端壁部４３ａが第２ロッド部３１ｄに油密摺動自在に外嵌され、副ピストン４０ｃが副シリンダ部材４１Ｃの副シリンダ孔４３ｃに油密摺動自在に装着されている。副シリンダ部材４１Ｄの端壁部４４ａが第３ロッド部３１ｅに油密摺動自在に外嵌され、副ピストン４０ｄが副シリンダ部材４１Ｄの副シリンダ孔４４ｃに油密摺動自在に装着されている。
【００５１】
主ピストン３０のロッド側と反ロッド側に主復動油圧室２６ａと主往動油圧室２６ｂが夫々形成され、副ピストン４０ｃ，４０ｄのロッド側に副復動油圧室４２ｃ，４２ｅが夫々形成され、副ピストン４０ｃ，４０ｄの反ロッド側に副往動油圧室４２ｄ，４２ｆが形成されている。
【００５２】
第１の油圧給排ポート５に連通された第１連通路５０Ｃであって、主復動油圧室２６ａと２つの副復動油圧室４２ｃ，４２ｅを連通させる第１連通路５０Ｃが形成されている。
この第１連通路５０Ｃは、環状部材２４の下部の外周側の環状通路５０ａと、環状部材２４の下端部に溝状に形成された径方向通路５０ｂと、副シリンダ部材４１Ｃ，４１Ｄの外周面とシリンダ孔２０の内周面との間の環状通路５０ｃと、副シリンダ部材４１Ｃ，４１Ｄの端壁部４３ａ，４４ａの下端部に溝状に形成された径方向通路５０ｄ，５０ｅとで構成されている。
【００５３】
主往動油圧室２６ｂを副往動油圧室４２ｄ，４２ｆに連通させる第２連通路６０Ｃが形成されている。この第２連通路６０Ｃは、第２ロッド部３１ｄに貫通状に形成された貫通通路６０ｃと、第２ロッド部３１ｄの上端部に形成された径方向通路６０ｄと、第３ロッド部３１ｅに貫通状に形成された貫通通路６０ｅと、第３ロッド部３１ｅの上端部に形成された径方向通路６０ｆとを有する。
【００５４】
次に、油圧シリンダ１Ｃの作用、効果について説明する。
図１０に示すように、ピストンロッド３１Ｃが伸長した伸長状態から、第２の油圧給排ポート６をドレン圧に保持して、第１の油圧給排ポート５に油圧を供給すると、図１１、図１２に示すように、ピストンロッド３１Ｃが所定ストローク下降するまでは、主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ｃ，４２ｅが拡大していく。尚、この所定ストロークは実施例１の所定ストロークＳと同様のものである。
【００５５】
このとき、主ピストン３０のロッド側と副ピストン４０ｃ，４０ｄのロッド側に油圧を受圧するため、ピストンロッド３１Ｃは大きな第１駆動力で下降駆動される。尚、主ピストン３０のロッド側に作用する駆動力をＰとし、１つの副ピストン４０ｃ，４０ｄのロッド側に作用する駆動力をＱ（但し、Ｑ＜Ｐ）とすると、第１駆動力＝（Ｐ＋２Ｑ）である。
【００５６】
その後、図１２の状態からピストンロッド３１Ｃが少しでも下降すると、図１３、図１４に示すように、副シリンダ部材４１Ｃがロッド側端壁２２から離隔し、副ピストン４０ｃ，４０ｄと副シリンダ部材４１Ｃ，４１Ｄでは、上下両面に等しい油圧が作用するため、副ピストン４０ｃ，４０ｄは駆動力を発生しなくなり、主ピストン３０に作用する油圧力（第２駆動力）でピストンロッド３１Ｃが下降駆動される。この第２駆動力は、第２駆動力＝Ｐである。図１４はピストンロッド３１Ｃが最大限下降した状態を示す。
【００５７】
図１４の状態から、ピストンロッド３１Ｃを上昇駆動する場合は、第１の油圧給排ポート５をドレン圧とし、第２の油圧給排ポート６に油圧を供給する。
すると、図１５に示すように、副シリンダ部材４１Ｃ，４１Ｄが下降して副往動油室４２ｄ，４２ｆが最大限拡大した状態になり、その状態を保持したまま、主ピストン３０を含むピストン部材３Ｃと副ピストン４０ｃ，４０ｄと副シリンダ部材４１Ｃ，４１Ｄとが上昇駆動されて図１０に示す状態になる。この場合の上昇駆動力は、主に副ピストン４０ｃに作用する油圧力と、主ピストン３０の中心側部分と外周近傍部に作用する油圧力であるが、この油圧力は主ピストン３０の下面に作用する油圧力とほぼ等しい大きさになる。
【００５８】
この実施例２の油圧シリンダ１Ｃによれば、上記のようにピストンロッド３１Ｃを退入駆動する初期（所定ストロークまで）に、格段に大きな第１駆動力でピストンロッド３１Ｃを下降駆動することができる。その他、実施例１の油圧シリンダ１と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００５９】
実施例３に係る複数ピストン型油圧シリンダ  について、図１６〜図２１に基づいて説明する。但し、実施例１と同様の部材に同様の符号を付して説明を省略する。  
この油圧シリンダ１Ｄは、ピストン部材３Ｄのピストンロッド３１Ｄが進出動作開始後の所定ストロークまで第３駆動力を出力し、その後第３駆動力よりも小さな第４駆動力を出力する複数ピストン型油圧シリンダである。
【００６０】
この油圧シリンダ１Ｄは、シリンダ孔２０が形成されたシリンダ本体２と、ピストン部材３Ｄとを備え、ピストン部材３Ｄは、シリンダ孔２０に装着された主ピストン３０と、この主ピストン３０から延びロッド側端壁２２のロッド孔２４ａを挿通して外部へ延びるピストンロッド３１Ｄとを有する。主ピストン３０とヘッド側端壁２５の間に、主ピストン３０からヘッド側端壁２５側へ延びた延長ピストンロッド３１ｆと、少なくとも１組の駆動力強化用の第２副シリンダ機構４Ｅが設けられている。
【００６１】
第２副シリンダ機構４Ｅは、主ピストン３０よりも小径の副ピストン４０ｅであって延長ピストンロッド３１ｆの先端部に固定された副ピストン４０ｅと、上下方向に遊動可能な副シリンダ部材４１Ｅとを有する。
副シリンダ部材４１Ｅは、延長ピストンロッド３１ｆに油密摺動自在に外嵌された端壁部４５ａと、この端壁部４５ａの外周部から副ピストン４０ｅ側へ所定長さ延びて副ピストン４０ｅに油密摺動自在に外嵌された副シリンダ部４５ｂと、副シリンダ孔４５ｃとを有する。この副シリンダ部４５ｂの外径は、シリンダ孔２０の内径よりも小さい。
【００６２】
延長ピストンロッド３１ｆの下端部分に軸部３１ｃが形成され、この軸部３１ｃが副ピストン４０ｅの中心部の軸孔に嵌入され、副ピストン４０ｅが止め輪３１ｅにより軸部３１ｃに連結されている。主ピストン３０のロッド側と反ロッド側に主復動油圧室２６ａと主往動油圧室２６ｂが夫々形成されている。副シリンダ部４５ｂ内で副ピストン４０ｅ  のロッド側と反ロッド側に副復動油圧室４２ｇと副往動油圧室４２ｈが夫々形成されている。
【００６３】
第１の油圧給排ポート５から主復動油圧室２６ａ及び副復動油圧室４２ｇに油圧を供給可能にするため、環状部材２４の下部の外周側の環状通路５０ａと、環状部材２４の下面に溝状の径方向通路５０ｂが形成され、主ピストン３０とピストンロッド３１Ｄと延長ピストンロッド３１ｆに主復動油圧室２６ａと副復動油圧室４２ｇを連通させる連通通路５０ｇが形成されている。第２の油圧給排ポート６から主往動油圧室２６ｂに油圧を供給可能に構成されている。
【００６４】
この油圧シリンダ１Ｄの作用、効果について説明する。
図１６に示すように、ピストンロッド３１Ｄが退入し、副シリンダ部材４１Ｅがヘッド側端壁２５に当接している状態から、ピストンロッド３１Ｄを伸長させる場合、第１の油圧給排ポート５をドレン圧に保持し、第２の油圧給排ポート６から主往動油圧室２６ｂと副往動油圧室４２ｈに油圧を供給し、主ピストン３０の反ロッド側と副ピストン４０ｅの反ロッド側に受圧させる。
【００６５】
すると、図１６〜図１８に示すように、主往動油圧室２６ｂと副往動油圧室４２ｈとが拡大していき、ピストンロッド３１Ｄが所定ストローク上昇するまで（図１８の状態になるまで）は、第３駆動力を出力する。この場合の主ピストン３０の駆動力（円形の下面全面に受圧するものとして）をＦとし、副ピストン４０ｅの駆動力（環状部分に受圧するものとして）をＧ（但し、Ｇ＜Ｆ）とすると、第３駆動力は、第３駆動力＝（Ｆ＋Ｇ）である。
【００６６】
その後、図１８のように副往動油圧室４２ｈが最大限拡大した状態から、ピストンロッド３１Ｄが少しでも上昇すると、副シリンダ部材４１Ｅがヘッド側端壁２５から離隔して図１９のような状態になり、第４駆動力が出力される。このとき、副シリンダ部材４１Ｅと副ピストン４０ｅのうちの延長ピストンロッド３１ｆよりも外径側部分では、その上下両面に等しい油圧が作用するため、前記駆動力Ｇは発生しなくなり、前記駆動力Ｆのみ出力する。
【００６７】
つまり、このときの第４駆動力は、主ピストン３０の反ロッド側の円形の下面全面に作用する油圧力に等しい。この第４駆動力は、第４駆動力＝Ｆである。
このように、ピストンロッド３１Ｄの上昇時、上昇開始から所定ストローク上昇するまでは、大きな第３駆動力を出力し、所定ストローク上昇後は、通常の大きさの第４駆動力を出力する。
【００６８】
図２０の状態から、ピストンロッド３１Ｄを退入駆動する場合は、第２の油圧給排ポート６をドレン圧に切換え、第１の油圧給排ポート５に油圧を供給すると、図２１に示すように、副復動油圧室４２ｇが最大限拡大して、副シリンダ部材４１Ｅが主ピストン３０に当接状態となり、その状態を維持したまま、ピストン部材３Ｄが下降していき、図１６の状態になる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の作用、効果を奏する。
【実施例４】
【００６９】
実施例４に係る複数ピストン型油圧シリンダ１Ｅについて、図２２〜図２９に基づいて説明する。但し、実施例１、実施例３と同様の部材に同様の符号を付して説明を省略する。  この油圧シリンダ１Ｅは、実施例１の第１副シリンダ機構４と実施例３の第２副シリンダ機構４Ｅを組み込んだものであるので、それら第１副シリンダ機構４及び第２副シリンダ機構４Ｅと同様の部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００７０】
ピストン部材３Ｅのピストンロッド３１Ｅが、第１ロッド部３１ｇと、この第１ロッド部３１ｇの下方に延びる第２ロッド部３１ｈであって第１ロッド部３１ｇに螺合により連結された第２ロッド部３１ｈとを有し、第２ロッド部３１ｈの下端部に主ピストン３０が一体的に形成され、この主ピストン３０がシリンダ孔２０に装着されている。
【００７１】
主ピストン３０とロッド側端壁２２の間に少なくとも１組の第１副シリンダ機構４が装着されている。主ピストン３０とヘッド側端壁２５との間には、主ピストン３０の下側へ延びる延長ピストンロッド３１ｉと、少なくとも１組の第２副シリンダ機構４Ｅが設けられている。
【００７２】
この複数ピストン型油圧シリンダ１Ｅは、ピストンロッド３１Ｅの退入時には、図２２〜図２４に示すように、退入開始から所定ストロークまでは強化された第１駆動力を出力し、その後、図２５、図２６に示すように、強化されない第２駆動力を出力する。
ピストンロッド３１Ｅの伸長時には、図２７、図２８に示すように、伸長開始から所定ストロークまでは強化された第３駆動力を出力し、その後図２９に示すように強化されない第４駆動力を出力する。その他、実施例１，３と同様の作用、効果を奏する。
【００７３】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記実施例１〜４では、「流体圧」が「油圧」である複数ピストン型油圧シリンダに本発明を適用した場合を例にして説明したが、「流体圧」が「加圧エア」である複数ピストン型エアシリンダにも本発明を適用可能である。
【００７４】
２）前記実施例１〜４のシリンダ本体の長さは例示に過ぎず、シリンダ本体の長さは自由に設定することができる。また、主ピストン及び／又は副ピストンは、ピストンロッドと一体的に形成する必要はなく、ピストンロッドと別体に形成して種々の連結手段によりピストンロッドに連結する構造にしてもよい。
【００７５】
３）前記副シリンダ部の外周面とシリンダ孔の内周面との間の筒状通路をなくし、その筒状通路の代わりに１又は複数の縦溝状の通路を形成してもよい。
【００７６】
４）本発明の複数ピストン型流体圧シリンダでは、３組以上の第１副シリンダ機構を組み込むことも可能である。また、本発明の複数ピストン型流体圧シリンダでは、２組以上の第２副シリンダ機構を組み込むことも可能である。
【００７７】
５）本発明の複数ピストン型流体圧シリンダは、中子を駆動する中子シリンダ以外の種々の用途にも適用可能である。
６）その他、当業者ならば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加して実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００７８】
１，１Ｃ，１Ｄ      複数ピストン型油圧シリンダ
２      シリンダ本体
３，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ      ピストン部材
４，４Ｃ，４Ｄ      第１副シリンダ機構
４Ｅ                第２副シリンダ機構
５      第１の油圧給排ポート
６      第２の油圧給排ポート
２０    シリンダ孔
２２    ロッド側端壁
２４ａ  ロッド孔
２５    ヘッド側端壁
２６ａ  主復動油圧室
２６ｂ  主往動油圧室
３０    主ピストン
３１，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ    ピストンロッド
３１ｆ，３１ｉ    延長ピストンロッド
４０，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ    副ピストン
４１，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ    副シリンダ部材
４１ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ  端壁部
４１ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ  副シリンダ部
４２ｃ，４２ｅ      副復動油圧室
４２ｄ，４２ｆ      副往動油圧室
５０，５０Ｃ        第１連通路
６０，６０Ｃ        第２連通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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