(57)【要約】      （修正有） 【課題】吐出量可変ポンプの吐出量により送油量が制御され、高速オンオフ弁により戻油量が制御される油圧シリンダと、サーボ弁によって制御される出力荷重の小さい油圧シリンダとを組み合わせることにより、応答性に優れ、しかも、油圧の損失の少ない油圧シリンダの制御装置を提供する。【解決手段】油圧シリンダの制御装置は、吐出量可変ポンプ１３の吐出量により送油量が制御され、高速オンオフ弁１４により戻油量が制御されるメインシリンダ１０と、サーボ弁２２により制御されメインシリンダ１０よりも出力荷重の小さいサブシリンダ２０とを備えている。制御装置は、実際の出力値が目標値となるようにサブシリンダ２０を制御し、前記吐出量可変ポンプ１３の吐出量と前記高速オンオフ弁１４による戻油量は、前記サブシリンダ２０に作用する負荷により制御されている。【選択図】図１
2008240849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出量可変ポンプの吐出量により送油量が制御され、高速オンオフ弁により戻油量が制御されるメインシリンダと、サーボ弁により制御され、前記メインシリンダよりも出力荷重の小さいサブシリンダとからなる油圧シリンダの制御装置であって、
前記制御装置は、前記油圧シリンダの実際の出力値が目標値となるようにサーボ弁を制御し、前記吐出量可変ポンプの吐出量と前記高速オンオフ弁による戻油量を、前記サブシリンダに作用する負荷が減少するように制御することを特徴とする油圧シリンダの制御装置。
【請求項２】
前記サブシリンダに作用する負荷は、サブシリンダの押側ポートに設けた圧力センサと引側ポートに設けた圧力センサとにより検出することを特徴とする請求項１に記載の油圧シリンダの制御装置。
【請求項３】
前記吐出量可変ポンプはインバータ駆動油圧ポンプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧シリンダの制御装置。
【請求項４】
前記高速オンオフ弁はパルス幅制御により開閉制御されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の油圧シリンダの制御装置。
【請求項５】
前記メインシリンダと前記サブシリンダとは一体に構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の油圧シリンダの制御装置。
【請求項６】
前記サブシリンダは、前記メインシリンダのピストンロッドに形成されていることを特徴とする請求項５に記載の油圧シリンダの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧シリンダの制御装置に関し、特に、建築、土木分野等で行われている構造物載加試験機等に用いられる高圧の油圧シリンダの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築、土木分野等の構造物載加試験機において試験体に圧縮荷重や引張荷重を負荷する手段としてはサーボ弁によって制御される油圧シリンダが用いられていた。油圧シリンダをサーボ弁によって制御すると、位置制御や荷重制御を正確に行うことができ、しかも高応答性に優れているため、サーボ弁による油圧シリンダの制御は、油圧シリンダロッドの先端に取り付けた試験体に圧縮負荷や引張負荷を繰り返し作用させて、試験体における荷重と変位の関係を試験する構造物載加試験に適している。しかし、サーボ弁による油圧シリンダの制御は、油圧シリンダを作動させるために必要な吐出量を瞬時に供給できるように、油圧ポンプを常時駆動しておく必要があるため、リリーフ弁から噴出する油や摺動部の摩擦等により油温が上昇し、液圧エネルギーが熱エネルギーに変わり動力損失を生じると共に、また、油圧機器の耐久性を損なうことになる。高圧（例えば、５０ＭＰａ以上）の圧油で作動する油圧シリンダの制御にサーボ弁を使用した場合は、油圧機器の耐久性を一層損なうことになるし、多くのエネルギーを一層無駄にする。
【０００３】
そこで、サーボ弁を用いないで油圧シリンダを制御する構造物載加試験機が特許文献１で提案されている。この構造物載加試験機における油圧シリンダの制御装置は、図４に示すように油圧シリンダ６１、インバータ駆動の吐出量可変ポンプ６２、電磁切換弁６３、高速オンオフ弁６４から構成されている。そして、荷重センサ（ロードセル）６８を介して油圧シリンダ６１のロッドに試験体Ｗを取付固定し、電磁切換弁６３を切り換えて圧油を油圧シリンダ６１の押側ポート６１ａに送油することにより試験体Ｗに圧縮荷重を負荷することができ、インバータ駆動による吐出量可変ポンプ６２の出力を増して圧油の圧力を高めることにより試験体Ｗに負荷される圧縮荷重を増加することができる。また、負荷した圧縮荷重を除圧して減少する場合は、高速オンオフ弁６４をパルス幅制御によって開閉し、押側ポート６１ａから油圧シリンダ６１内の圧油をタンク６７に戻すことにより圧縮荷重を徐々に減少させる。そして、圧力センサ７０により検出した押側ポート６１ａの圧力が０（ゼロ）の近傍になると、電磁切換弁６３を切り換えて、引側ポート６１ｂに送油することにより試験体Ｗに引張荷重を作用させることができる。このようにして、油圧シリンダ６１のロッドの先端に取り付けた試験体Ｗに圧縮負荷と引張負荷を繰り返し作用させて試験体Ｗにおける荷重と変位の関係を試験している。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−９６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４に示されている油圧シリンダの制御装置は、油圧シリンダ６１を作動させる必要があるときのみインバータ駆動による吐出量可変ポンプ６２を駆動させて油圧シリンダ６１を作動させればよいので、エネルギーを無駄にすることが少なく、また、電磁切換弁６３等の油圧機器の耐久性を損なうこともない。
【０００６】
電磁切換弁６３等による油圧シリンダ６１の制御は、油圧が比較的高い領域（５ＭＰａ以上）では油圧の剛性が高いため、電磁切換弁６３や高速オンオフ弁６４等の油圧機器の流量制御に対して油圧シリンダ６１の荷重（または変位）が応答性良く変化し、油圧シリンダ６１から圧油を抜いて圧縮荷重を減少する過程でも、油圧シリンダ６１の出力荷重（または変位）は目標荷重変化（図５のＢ）と同様にほぼ時間に比例して変化する（図５のＣ）。しかしながら、低圧域では、油圧の剛性が低いことと、特に油圧シリンダ６１から圧油を抜いて圧縮荷重を減少する過程では制御が依存する油圧シリンダ６１内の圧縮エネルギーが小さいため、荷重制御でも変位制御でも追従性が悪い。そのため、電磁切換弁６３を切り換えて油圧シリンダ６１を、ゼロ荷重付近（低圧力領域）を正（圧縮）荷重から負（引張）荷重（または負荷重から正荷重）へ移行する過程（具体的には３ＭＰａ以下）では、図５のＰに示すように、油圧シリンダ６１の応答が悪く目標とする荷重に速やかに変化せず、油圧シリンダ６１を精度良く制御することができない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、吐出量可変ポンプの吐出量により送油量が制御され、高速オンオフ弁により戻油量が制御される油圧シリンダと、サーボ弁によって制御される出力荷重の小さい油圧シリンダとを組み合わせることにより、応答性に優れ、しかも、エネルギーの損失の少ない油圧シリンダの制御装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の油圧シリンダの制御装置は、吐出量可変ポンプの吐出量により送油量が制御され、高速オンオフ弁により戻油量が制御されるメインシリンダと、サーボ弁により制御され、前記メインシリンダよりも出力荷重の小さいサブシリンダとからなり、前記制御装置は、前記油圧シリンダの実際の出力値が目標値となるようにサーボ弁を制御し、前記吐出量可変ポンプの吐出量と前記高速オンオフ弁による戻油量を、前記サブシリンダに作用する負荷が減少するように制御することを特徴としている。
【０００９】
本発明の油圧シリンダの制御装置では、土木分野等の構造物載加試験機等において、吐出量可変ポンプと高速オンオフ弁とにより出力荷重が制御されるメインシリンダと、サーボ弁により制御されメインシリンダより出力荷重の小さいサブシリンダとによって試験体等に荷重を負荷するように構成したことにより、試験体等に大きい圧縮荷重を負荷する場合には、吐出量可変ポンプと高速オンオフ弁を制御することによってメインシリンダの出力荷重又は変位によって試験体等に荷重を負荷又は試験体等を変位し、目標荷重又は変位になると吐出量可変ポンプと高速オンオフ弁を停止することができるので、エネルギーの無駄を少なくすることができるし、サブシリンダの出力荷重は小さいのでサーボ弁等の耐久性も損なわれない。また、油圧シリンダの出力負荷が０近傍の低圧状態の場合には、サーボ弁によって制御されるサブシリンダによって油圧シリンダを精度良く速やかに制御することができる。
【００１０】
本発明の油圧シリンダの制御装置は、具体的には、サブシリンダに作用する負荷を、サブシリンダの押側ポートに設けた圧力センサと引側ポートに設けた圧力センサとにより検出しており、吐出量可変ポンプはインバータ駆動油圧ポンプであり、高速オンオフ弁はパルス幅制御により開閉制御されている。
【００１１】
本発明の油圧シリンダの制御装置は、メインシリンダとサブシリンダとが一体に構成されていることを特徴としており、具体的には、サブシリンダがメインシリンダのピストンロッドに形成されている。本発明の油圧シリンダの制御装置では、メインシリンダとサブシリンダとから出力される出力荷重は、メインシリンダのピストンロッドから出力されるので、試験体等に捩れが生じてもピストンロッドが回転することで吸収することができ、油圧シリンダの破損等を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、サーボ弁により制御されたサブシリンダによって油圧シリンダの実際の出力値が目標値となるように制御しているので、油圧シリンダがゼロ荷重付近（低圧力領域）においても油圧シリンダを応答性良く高精度に制御することができ、しかも、メインシリンダの出力荷重は、サブシリンダに作用する負荷を減少させるように制御されており、メインシリンダの吐出量可変ポンプと高速オンオフ弁は油圧シリンダの実際の出力値が目標値になると停止することができ、しかも、サブシリンダの圧油の圧力を低いものとすることかできるので、エネルギーの無駄やサーボ弁等の耐久性を損なうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る油圧シリンダの制御装置について図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る油圧シリンダの制御装置を材料負荷試験機に適用した実施形態を示す油圧回路図である。材料負荷試験機は、作動板１に取り付けられている取付体３に試験体Ｗを取り付け、メインシリンダ１０とサブシリンダ２０からなる油圧シリンダによって試験体Ｗに圧縮荷重や引張荷重を負荷するものである。作動板１と取付体３の間には荷重センサ（ロードセル）２が設けられており、荷重センサ２は試験体Ｗに実際に負荷されている荷重を検知してその信号を制御装置３３に出力する。取付体３には、取付体３の変位量を検出する変位計４が設けられており、変位計４は取付体３の実際の変位量を検出してその信号を制御装置３３に出力する。
【００１４】
油圧シリンダの制御装置は、電磁切換弁で制御されるメインシリンダ１０とサーボ弁で制御されるサブシリンダ２０，２０を備え、メインシリンダ１０とサブシリンダ２０のそれぞれのピストンロッド１１，２１が試験体Ｗに荷重を負荷させる作動板１に連結されている。
【００１５】
メインシリンダ１０は、複動型のシリンダであり、押側ポート１０ａに油路１６ａが接続され、引側ポート１０ｂに油路１６ｂが接続されており、吐出量可変ポンプ１３からの圧油が電磁切換弁１２を介して供給されることによりピストンロッド１１が往復動する構成となっている。電磁切換弁１２は制御装置３３によって制御される。吐出量可変ポンプ１３は、入力電圧に対応してポンプ回転数を可変し得るインバータ駆動油圧ポンプで構成されており、制御装置３３によって制御されてポンプ回転数を可変することによりメインシリンダ１０への油圧の圧力を可変する。
【００１６】
吐出量可変ポンプ１３と電磁切換弁１２との間の油路１７ａには、メインシリンダ１０の圧油をタンク７に戻す高速オンオフ弁１４が戻油路１７ｃを介して配置されており、この高速オンオフ弁１４は、制御装置３３のパルス幅制御（ＰＷＭ）により開閉されて、メインシリンダ１０からタンク７への戻油量を制御する。また、油路１７ａには圧力変換器で構成された第１圧力センサ１５が設けられており、吐出量可変ポンプ１３からの圧油の圧力を検知してその出力信号を制御装置３３に出力する。
【００１７】
サブシリンダ２０は、メインシリンダ１０より小さい出力荷重（メインシリンダ１０の出力荷重の約１／１０）を出力する両軸の複動型のシリンダであり、試験体Ｗに偏った荷重が負荷されないようにメインシリンダ１０の周りに複数設けられている。サブシリンダ２０は、押側ポート２０ａに油路２８ａが接続され、引側ポート２０ｂに油路２８ｂが接続されており、油圧ポンプ２３からの圧油がサーボ弁２２を介して供給されることによりピストンが往復動する。
【００１８】
サーボ弁２２は、油圧ポンプ２３からの圧油をサブシリンダ２０の押側ポート２０ａに送油し、引側ポート２０ｂからサブシリンダ２０内の圧油をタンク７に戻す押側位置２２Ａと、全てを遮断する停止位置２２Ｂと、油圧ポンプ２３からの圧油をサブシリンダ２０の引側ポート２０ｂに送油し、押側ポート２０ａからサブシリンダ２０内の圧油をタンク７に戻す引側位置２２Ｃとを備えている。そして、サーボ弁２２は、制御装置３３により制御され、サーボ弁２２を作動させるサーボ弁指令値に応じて圧油の流量を連続的に可変する。
【００１９】
サブシリンダ２０の押側ポート２０ａに連通している油路２８ａには、圧力変換器で構成された第２圧力センサ２４ａが設けられており、押側ポート２０ａの圧力を検知してその信号を制御装置３３に出力し、また、サブシリンダ２０の引側ポート２０ｂに連通している油路２８ｂには、圧力変換器で構成された第３圧力センサ２４ｂが設けられており、引側ポート２０ｂの圧力を検知してその信号を制御装置３３に出力している。さらに、油路２８ａには、油路２８ｃを介して第１電磁弁２７ａが設けられ、油路２８ｂには、油路２８ｄを介して第２電磁弁２７ｂが設けられている。第１，２電磁弁２７ａ，２７ｂは、サブシリンダ２０をオンロード状態あるいはオフロード状態に切り換えるとともに、サブシリンダ２０に過負荷が発生したときにサブシリンダ２０内の圧油をタンク７に戻す安全弁としても機能する。図１において、１３ａは定量供給ポンプ、１８ａ，１８ｂ，２５はリリーフ弁であり、１９はチェックバルブであり、２６は作動油を冷却するためのクーラである。
【００２０】
図２は、メインシリンダ１０及びサブシリンダ２０を制御する制御装置３３の内部ブロック構成を示している。制御装置３３は、メインシリンダ１０作動を制御するメインシリンダ制御手段３４とサブシリンダ２０作動を制御するサブシリンダ制御手段３５とからなる。メインシリンダ制御手段３４は、吐出量可変ポンプ１３のインバータモータを制御する吐出量可変ポンプ制御手段３６、高速オンオフ弁１４の開閉を制御する高速オンオフ弁制御手段３７及び電磁切換弁１２を制御する電磁切換弁制御手段３８を備えている。
【００２１】
第２圧力センサ２４ａと第３圧力センサ２４ｂとからの出力信号は増幅器で増幅されて差分器４１に入力される。差分器４１は、第２圧力センサ２４ａと第３圧力センサ２４ｂとの差分信号を算出し、吐出量可変ポンプ制御手段３６、高速オンオフ弁制御手段３７、電磁切換弁制御手段３８及びサブシリンダ制御手段３５の電磁弁制御手段３９に出力する。吐出量可変ポンプ制御手段３６は、差分器４１から入力された差分信号に基づいて第２圧力センサ２４ａで検出する圧力と第３圧力センサ２４ｂで検出する圧力とが同じになるように吐出量可変ポンプ１３の吐出量を制御する。高速オンオフ弁制御手段３７は、差分器４１から入力された差分信号に基づいて第２圧力センサ２４ａで検出する圧力と第３圧力センサ２４ｂで検出する圧力とが同じになるように高速オンオフ弁１４の開閉のためのパルス幅を制御する。すなわち、吐出量可変ポンプ制御手段３６と高速オンオフ弁制御手段３７とは、サブシリンダ２０の押側ポート２０ａの圧力と引側ポート２０ｂの圧力とが同じになるように、すなわち、サブシリンダ２０に作用する負荷が０に減少するように吐出量可変ポンプ１３と高速オンオフ弁１４とを制御する。
【００２２】
電磁切換弁制御手段３８には、第１圧力センサ１５からの出力信号が増幅器で増幅されて入力され、第１圧力センサ１５で検出したメインシリンダ１０内の圧力がゼロ近傍になると電磁切換弁１２を切り換える。
【００２３】
サブシリンダ制御手段３５は、サーボ弁制御手段４０と電磁弁制御手段３９とを備えている。減算器４２には目標荷重設定手段５ａで設定された目標荷重と荷重センサ２からの信号が増幅されて入力され、減算器４２は目標荷重から荷重センサ２からの信号を減算して制御選択スイッチ４４に出力する。また、減算器４３には目標変位設定手段５ｂで設定された目標変位と変位計４からの信号は増幅されて入力され、減算器４３は目標変位から変位計４からの信号を減算して制御選択スイッチ４４に出力する。
【００２４】
サーボ弁制御手段４０は、制御選択スイッチ４４で荷重制御が選択された場合は、減算器４２からの減算値に基づいて、荷重センサ２で測定する実際の荷重が目標荷重になるようにサーボ弁２２を制御し、制御選択スイッチ４４で変位制御が選択された場合は、減算器４３からの減算値に基づいて、変位計４で測定される実際の変位が目標変位となるようにサーボ弁２２を制御する。
【００２５】
電磁弁制御手段３９は、第１、第２電磁弁２７ａ，２７ｂを制御するものであり、第１、第２電磁弁２７ａ，２７ｂを切り換えてサブシリンダ２０をオンロード状態、又はオフロード状態に切り換えるとともに、第２圧力センサ２４ａと第３圧力センサ２４ｂとの差分信号に基づく押側ポート２０ａの圧力Ｐ１と引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２との差が所定値を超えた場合、すなわち、メインシリンダ１０の故障等によりサブシリンダ２０に過負荷が生じた場合には、第１、第２電磁弁２７ａ，２７ｂを切り換えて、サブシリンダ２０内の圧油を逃がしてサブシリンダ２０、サーボ弁２２等の破損を防止する。
【００２６】
次に、本発明の油圧シリンダの制御装置において、荷重制御によって油圧シリンダの作動を制御する場合について説明する。取付体３に試験体Ｗを取り付け、制御選択スイッチ４４を荷重制御に切り換え、目標荷重設定手段５ａで試験体Ｗを圧縮する目標荷重を設定し、第１、第２電磁弁２７ａ，２７ｂを切り換えてサブシリンダ２０をオンロード状態にする。
【００２７】
サーボ弁制御手段４０は、荷重センサ２で検知された試験体に負荷されている実際の荷重と目標荷重との差に応じたサーボ弁指令値をサーボ弁２２へ出力し、サーボ弁２２を押側位置２２Ａに切り換える。油圧ポンプ２３からの圧油は押側ポート２０ａに送油され、押側ポート２０ａと引側ポート２０ｂとの差圧によってサブシリンダ２０のピストンが押側に移動して試験体Ｗを圧縮する。このとき、押側ポート２０ａの圧力Ｐ１が第２圧力センサ２４ａによって検知され、引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２が第３圧力センサ２４ｂによって検知され、吐出量可変ポンプ制御手段３６は、押側ポート２０ａの圧力Ｐ１と引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２とが同じになるように、吐出量可変ポンプ１３の吐出量を増加するよう制御し、試験体Ｗを圧縮するメインシリンダ１０の出力荷重が増加される。そして、荷重センサ２によって検出される試験体Ｗに負荷している実際の圧縮荷重が設定した目標荷重になるまで、サーボ弁制御手段４０によってサーボ弁２２が制御されてサブシリンダ２０が作動され、それに応じて吐出量可変ポンプ１３の吐出量が増加してメインシリンダ１０に出力荷重が増加される。このように制御することにより、試験体Ｗへの圧縮荷重はメインシリンダ１０からの出力荷重によって負荷されることになる。
【００２８】
次に、この試験体Ｗに圧縮荷重を負荷した状態から引張荷重を負荷する場合について説明する。目標荷重設定手段５ａで試験体Ｗを引っ張る目標荷重を設定すると、サーボ弁制御手段４０は、荷重センサ２で検知された試験体Ｗに負荷されている実際の荷重と目標荷重との差に応じたサーボ弁指令値をサーボ弁２２へ出力し、サーボ弁２２を引側位置２２Ｃに切り換え、油圧ポンプ２３からの圧油が引側ポート２０ｂに送油され、押側ポート２０ａと引側ポート２０ｂとの差圧によってサブシリンダ２０のピストンが引側に移動され、作動板１を引っ張る。このとき、押側ポート２０ａの圧力Ｐ１が第２圧力センサ２４ａによって検知され、引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２が第３圧力センサ２４ｂによって検知され、高速オンオフ弁制御手段３７は、押側ポート２０ａの圧力Ｐ１と引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２とが同じになるように、高速オンオフ弁１４を開閉制御してメインシリンダ１０内の圧油を押側ポート２０ａからタンク７に戻す。
【００２９】
そして、試験体Ｗへの圧縮荷重が０近くになり、第１圧力センサ１５で検知する押側ポート１０ａの圧力が０近傍の所定の値になると、電磁切換弁制御手段３８は電磁切換弁１２を切り換え、吐出量可変ポンプ１３からの圧油がメインシリンダ１０の引側ポート１０ｂに送り込まれることになり、試験体Ｗがメインシリンダ１０によって引張荷重を受ける。吐出量可変ポンプ制御手段３６は、サブシリンダ２０の押側ポート２０ａの圧力Ｐ１と引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２とが同じになるように、吐出量可変ポンプ１３の吐出量を増加するよう制御し、試験体Ｗを引っ張るメインシリンダ１０の出力荷重が増加される。そして、荷重センサ２によって検出される試験体Ｗに負荷している実際の引張荷重が設定した目標荷重になるまで、サーボ弁制御手段４０によってサーボ弁２２が制御されてサブシリンダ２０が作動され、それに応じて吐出量可変ポンプ１３の吐出量が増加してメインシリンダ１０の出力荷重が増加される。このとき、第２圧力センサ２４ａで検知する押側ポート２０ａの圧力Ｐ１と第３圧力センサ２４ｂで検知する引側ポート２０ｂの圧力Ｐ２との差圧が所定値を超えた場合は、メインシリンダ１０の故障等によりサブシリンダ２０に過負荷が発生したものと判断し、第１電磁弁２７ａと第２電磁弁２７ｂを切り換えて、サブシリンダ２０内の圧油を逃がしてサブシリンダ２０、サーボ弁２２等の破損を防止する。また、吐出可変ポンプ制御手段３６、高速オンオフ弁制御手段３７は制御を打ち切る。一方、電磁切換弁制御手段３８は電磁切換弁１２の現状を維持し、メインシリンダ１０は圧力を保有する。こうして急激な試験体Ｗの荷重変動を抑える。
【００３０】
本実施形態では、メインシリンダ１０は吐出量可変ポンプ１３により作動されており、メインシリンダ１０が目標荷重になると吐出量可変ポンプ１３を停止することができるので、エネルギーが無駄にされることがない。また、メインシリンダ１０への圧縮荷重が減少されほぼ０近くにあるときは、サーボ弁２２によって制御されるサブシリンダ２０によって荷重制御されるので、油圧シリンダによって常に安定した荷重制御を行うことができる。上述では負荷制御における油圧シリンダの制御について説明したが、これは位置制御による場合も同様である。
【００３１】
図３は油圧シリンダの他の実施形態を示し、この実施形態の油圧シリンダでは、メインシリンダとサブシリンダが一体に組み込まれている。
【００３２】
シリンダ本体１０１のシリンダ１０２内には、ピストンロッド１０３が一体に形成されたピストン１０４が摺動自在に挿入されており、ピストンロッド１０３の先端には外部取付ネジ１０５が形成されている。ピストンロッド１０３とピストン１０４の内部には、開口２０１，２０２が形成されており、ピストンロッド１０３の開口２０２にはサブシリンダ用のピストン２０３が挿入されている。ピストン２０３に一体に形成されたピストンロッド２０４の端部はシリンダ本体１０１にナット２０５により固定されている。ピストン１０４の内部の開口２０１には、蓋部材２０６が螺合されてシール部材によってピストン２０４の外周面がシールされている。シリンダ本体１０１の側壁には押側ポート１０ａと引側ポート１０ｂが形成されている。ピストンロッド１０３の側壁には押側ポート２０ａが形成されており、また、ピストンロッド２０４には通路２０７が形成されており、シリンダ本体１０１の側壁に形成された引側ポート２０ｂからの圧油をピストンロッド１０３の開口２０２に送油されるように構成されている。
【００３３】
このように構成された油圧シリンダは、押側ポート１０ａと引側ポート１０ｂを吐出量可変ポンプ１３の圧油を切り換える電磁切換弁１２に接続し、また、押側ポート２０ａと引側ポート２０ｂをサーボ弁２２に接続する。電磁切換弁１２を切り換えて圧油を押側ポート１０ａに送油することによりピストン１０４が圧油によって押圧されてピストンロッド１０３が伸長し、また、サーボ弁で制御される圧油を押側ポート２０ａに送油することによりシリンダロッド１０３が伸長する。また、電磁切換弁１２からの圧油を引側ポート１０ｂに送油することによりピストン１０４が圧油によって引側に押圧されてピストンロッド１０３が短縮し、また、サーボ弁で制御される圧油を引側ポート２０ｂに送油することによりシリンダロッド１０３が短縮する。この油圧シリンダを図１で示す油圧シリンダの制御装置に適用した場合、ピストン２０３が押側ポート２０ａの圧油の受圧面積と引側ポート２０ｂの圧油の受圧面積とが異なるので、吐出量可変ポンプ制御手段３６と高速オンオフ弁制御手段３７は、第２圧力センサ２４ａで検知した押側ポート２０ａの圧力に押し受圧面積を掛けた値と、第３圧力センサ２４ｂで検知した圧力引側ポート２０ｂの圧力に引き受圧面積を掛けた値とが同じになるように吐出量可変ポンプ１３と高速オンオフ弁１４を制御する必要がある。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る油圧シリンダの制御装置を材料負荷試験機に適用した実施形態を示す油圧回路図。
【図２】本実施形態のメインシリンダとサブシリンダを制御する制御装置のブロック構成図。
【図３】メインシリンダとサブシリンダの他の実施形態を示す断面側面図。
【図４】従来の油圧シリンダの制御装置を示す油圧回路図。
【図５】従来の油圧シリンダの制御装置における油圧シリンダの作動状況を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１…作動板
２…荷重センサ（ロードセル）
３…取付体
４…変位計
５ａ…目標荷重設定手段、５ｂ…目標変位設定手段
７…タンク
１０…メインシリンダ
１０ａ…押側ポート
１０ｂ…引側ポート
１１…ピストンロッド
１２…電磁切換弁
１３…吐出量可変ポンプ、１３ａ…定量供給ポンプ
１４…高速オンオフ弁
１５…第１圧力センサ
１６ａ，１６ｂ，１７ａ…油路
１７ｃ…戻油路
１８ａ，１８ｂ…リリーフ弁
１９…チェックバルブ
２０…サブシリンダ
２０ａ…押側ポート、２０ｂ…引側ポート
２１…ピストンロッド
２２…サーボ弁
２３…油圧ポンプ
２４ａ…第２圧力センサ、２４ｂ…第３圧力センサ
２７ａ…第１電磁弁、２７ｂ…第２電磁弁
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，…油路
３３…制御装置
３４…メインシリンダ制御手段
３５…サブシリンダ制御手段
３６…吐出量可変ポンプ制御手段
３７…高速オンオフ弁制御手段
３８…電磁切換弁制御手段
３９…電磁弁制御手段
４０…サーボ弁制御手段
４１…差分器
４２，４３…減算器
４４…制御選択スイッチ
１０１…シリンダ本体
１０２…シリンダ
１０３…ピストンロッド
１０４…ピストン
１０５…外部取付ネジ
２０１，２０２…開口
２０３…ピストン
２０４…ピストンロッド
２０５…ナット
２０６…蓋部材
２０７…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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