(57)【要約】【課題】流体圧シリンダの往復動作において、双方向ポンプを使用した場合であっても他に圧力源を要することなく、大流量を流すことができること。【解決手段】第１、２、３のポートを有し、第２のポートが第１または第３のポートのいずれかに連通するように切り換えられる２つの切換弁装置１１Ａ，Ｂを用い、遮断弁２４が一体的に設けられ、遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ流出側が第３のポートに連通され、流体圧シリンダ１２は、往動側高速用シリンダ室ＡＡ、往動側高出力用シリンダ室ＢＡ、復動側高速用シリンダ室ＣＡ、復動側高出力用シリンダ室ＤＡを備え、切換弁装置１１Ａの第４のポートが往動側高速用シリンダ室ＡＡに、第２のポートが往動側高出力用シリンダ室ＢＡにそれぞれ連通し、切換弁装置１１Ｂの第４のポートが復動側高速用シリンダ室ＣＡに、第２のポートが復動側高出力用シリンダ室ＤＡにそれぞれ連通する。【選択図】図７
2008057732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の切換弁装置および第２の切換弁装置を制御することによって流体圧シリンダが高速または低速で往復動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、
前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置は、それぞれ、
第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換えられるものであって、
外部から供給される圧流体を遮断するための遮断弁が一体的に設けられており、
前記遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ、
前記遮断弁の流出側が前記第３のポートに連通されており、
前記流体圧シリンダは、
往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室と、復動駆動するために設けられた、第３のシリンダ室および前記第３のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第４のシリンダ室と、を備え、
前記第１の切換弁装置の第４のポートが前記第１のシリンダ室および圧流体を供給するための双方向ポンプの一方の出力ポートに、第２のポートが前記第２のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続され、
前記第２の切換弁装置の第４のポートが前記第３のシリンダ室および前記双方向ポンプの他方の出力ポートに、第２のポートが前記第４のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続されてなる、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
【請求項２】
第１の切換弁装置および第２の切換弁装置を制御することによって流体圧シリンダが高速または低速で往復動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、
前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置は、それぞれ、
第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換えられるものであって、
往復移動可能な移動弁体と、
前記移動弁体が一方の移動端にあるときに、前記移動弁体の移動路の一部を流路の一部とし前記第２のポートと前記第１のポートとを連通するように設けられた、第１の流路と、
前記移動弁体が他方の移動端にあるときに、前記移動弁体に設けられた内部流路を流路の一部とし前記第２のポートと前記第３のポートとを連通するように設けられた、第２の流路と、
前記移動弁体を前記一方の移動端側に付勢する付勢部材と、を有し、
前記移動弁体には、前記内部流路における前記第３のポート側から前記第２のポート側への流れのみを許容する第１のチェック弁が設けられ、
前記第３のポートに流体圧が加えられたときに、前記流体圧によって前記移動弁体が前記他方の移動端に移動して前記第１の流路を閉じ、前記第１の流路が閉じられた後に前記第１のチェック弁が開となって前記第２の流路を開けるように構成されており、
さらに、外部から供給される圧流体を遮断するための遮断弁が一体的に設けられ、
前記遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ、
前記遮断弁の流出側が前記第３のポートに連通されており、
前記流体圧シリンダは、
往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室と、復動駆動するために設けられた、第３のシリンダ室および前記第３のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第４のシリンダ室と、を備え、
前記第１の切換弁装置の第４のポートが前記第１のシリンダ室に、第２のポートが前記第２のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続され、
前記第２の切換弁装置の第４のポートが前記第３のシリンダ室に、第２のポートが前記第４のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続されてなる、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
【請求項３】
前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置には、それぞれ、
前記第２の流路内の圧流体を前記第４のポートへ逃がすための第２のチェック弁が設けられてなる、
請求項２記載の流体圧シリンダ装置。
【請求項４】
第１の切換弁装置および第２の切換弁装置を制御することによって流体圧シリンダが高速または低速で往復動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、
前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置は、それぞれ、
第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換えるものであって、
チューブと、
前記チューブの一端を閉じる第１のカバーと、
前記チューブの他端を閉じる第２のカバーと、
前記チューブおよび前記第１のカバーの内部を軸方向に往復移動可能な移動弁体と、
前記移動弁体が前記第２のカバー側の移動端にあるときに、前記移動弁体の移動路の一部を流路の一部とし前記第２のポートと前記第１のポートとを連通するように設けられた、第１の流路と、
前記移動弁体が前記第１のカバー側の移動端にあるときに、前記移動弁体に設けられた内部流路を流路の一部とし前記第２のポートと前記第３のポートとを連通するように設けられた、第２の流路と、
前記移動弁体を前記２のカバー側に付勢するバネ部材と、を有し、
前記移動弁体は、
前記第１のカバー側の移動端に設けられた弁座に当接して前記第１の流路を閉じるポペット弁体と、
前記ポペット弁体と一体に設けられて前記内部流路における前記第３のポート側から前記第２のポート側への流れのみを許容する第１のチェック弁と、を有し、
常時は前記バネ部材の付勢によって前記ポペット弁体が前記弁座から離れて前記第１の流路が開かれており、
前記第３のポートに流体圧が加えられたときに、前記流体圧により前記移動弁体が移動し前記ポペット弁体が前記弁座に当接して前記第１の流路を閉じ、前記第１の流路が閉じられた後に前記第１のチェック弁が開となって前記第２の流路を開けるように構成されており、
さらに、外部から供給される圧流体を遮断するための遮断弁が一体的に設けられ、
前記遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ、
前記遮断弁の流出側が前記第３のポートに連通されており、
前記流体圧シリンダは、
往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室と、復動駆動するために設けられた、第３のシリンダ室および前記第３のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第４のシリンダ室と、を備え、
前記第１の切換弁装置の第４のポートが前記第１のシリンダ室に、第２のポートが前記第２のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続され、
前記第２の切換弁装置の第４のポートが前記第３のシリンダ室に、第２のポートが前記第４のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続されてなる、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の切換弁装置および第２の切換弁装置を制御することによって流体圧シリンダが高速または低速で往復動するように構成される流体圧シリンダ装置に関する。本発明は、例えば、金型の型締め装置、圧入装置、カシメ機、刻印装置などに利用される。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プレス装置の金型の型締めなどのために油圧シリンダが用いられる。金型の型締めは、生産の効率化のために、金型がワークに当たるまでは金型を高速で移動させ、金型がワークに当たった後に、高出力で金型をワークに押し付けるのが一般的である。そのようなプレス装置に使用される油圧シリンダは、金型を移動させる時は比較的小さな出力でよく、押し付け時にのみ高出力が必要となる。したがって、金型の移動用と加圧用とにそれぞれ専用の油圧シリンダを設けるか、または、ロッドに移動用として受圧面積の小さなラムを内蔵させるなどして金型の移動時の高速化を実現している。
【０００３】
いずれの場合においても、高速での移動時には加圧用のシリンダ室の容積増加に対してタンクから直接に圧油を補給する必要があり、加圧時には、加圧用の圧油がタンクに逃げないようにする必要がある。さらに、金型を型締めから待機位置まで復帰させるときには、加圧用のシリンダ室の大量の圧油がタンクに排出されるようにしておく必要がある。
【０００４】
これらの要求に対して、移動用と加圧用の油圧シリンダを別個に備えた場合には、例えば、図１１に示されるような、低圧損で大流量の得られるプロフィル弁８１を使用した油圧シリンダ装置８が提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
また、本出願人は、１つの流体圧シリンダによって高速駆動と高出力駆動を行うことができる流体圧シリンダ装置を先に提案して公開した（特許文献１）。
【０００６】
その流体圧シリンダ装置は、流体圧シリンダと、流体圧シリンダを往復駆動するために流体を給排する２つの給排ポートを有した双方向ポンプと、双方向ポンプを正方向および逆方向のいずれかに選択的に回転駆動するモータとを有する。流体圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内を摺動するピストンと、シリンダチューブの両端面を閉塞するカバーと、ピストンに連結されて一方の前記カバーを貫通するロッドとを有する。流体圧シリンダの往動側のシリンダ室は、復動側のシリンダ室である復動側シリンダ室とほぼ同じ有効受圧面積を有する高速用シリンダ室と、残りの有効受圧面積を有する高出力用シリンダ室とに区分されており、双方向ポンプから供給される流体を、選択的に高出力用シリンダ室に供給するように切り換えるためのバルブが設けられている。
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｕｋｅｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｊａｐａｎｅｓｅ／ｐｄｆ／Ｅ４０７．ｐｄｆ
【特許文献１】特開２００２−１４７４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１で提案されたようなプロフィル弁８１を使用する方式を、双方向ポンプにより実施しようとすると、双方向ポンプが同一方向に回転する場合であっても移動時と押し付け時でプロフィル弁の開閉を行う必要があり、プロフィル弁８１を動作させるパイロット圧を発生させるためのポンプを別途準備しなければならないという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１の流体圧シリンダ装置では、高速用シリンダ室と復動側シリンダ室との有効受圧面積を等しくする必要があるので、それだけ油圧シリンダの設計に制約が加わり、製造コストを押し上げるという問題がある。
【０００９】
本出願人は、双方向ポンプを使用した場合であっても他に圧力源を要することなく、大流量を流すことができ、且つ流体圧シリンダの設計を制約することのない切換弁装置およびそれを用いた流体圧シリンダ装置を先に特願２００５−６７１３９として提案した。
【００１０】
本発明は、先に提案した流体圧シリンダ装置に対して、往動駆動する場合でも復動駆動する場合でもいずれの場合でも高速または高出力のいずれかに切り換えることのできるように改良したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る装置は、第１の切換弁装置および第２の切換弁装置を制御することによって流体圧シリンダが高速または低速で往復動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置は、それぞれ、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換えられるものであって、外部から供給される圧流体を遮断するための遮断弁が一体的に設けられており、前記遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ、前記遮断弁の流出側が前記第３のポートに連通されており、前記流体圧シリンダは、往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室と、復動駆動するために設けられた、第３のシリンダ室および前記第３のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第４のシリンダ室と、を備え、前記第１の切換弁装置の第４のポートが前記第１のシリンダ室および圧流体を供給するための双方向ポンプの一方の出力ポートに、第２のポートが前記第２のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続され、前記第２の切換弁装置の第４のポートが前記第３のシリンダ室および前記双方向ポンプの他方の出力ポートに、第２のポートが前記第４のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続されてなる。
【００１２】
他の形態によると、前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置は、それぞれ、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換えられるものであって、往復移動可能な移動弁体と、前記移動弁体が一方の移動端にあるときに、前記移動弁体の移動路の一部を流路の一部とし前記第２のポートと前記第１のポートとを連通するように設けられた、第１の流路と、前記移動弁体が他方の移動端にあるときに、前記移動弁体に設けられた内部流路を流路の一部とし前記第２のポートと前記第３のポートとを連通するように設けられた、第２の流路と、前記移動弁体を前記一方の移動端側に付勢する付勢部材と、を有し、前記移動弁体には、前記内部流路における前記第３のポート側から前記第２のポート側への流れのみを許容する第１のチェック弁が設けられ、前記第３のポートに流体圧が加えられたときに、前記流体圧によって前記移動弁体が前記他方の移動端に移動して前記第１の流路を閉じ、前記第１の流路が閉じられた後に前記第１のチェック弁が開となって前記第２の流路を開けるように構成されており、さらに、外部から供給される圧流体を遮断するための遮断弁が一体的に設けられ、前記遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ、前記遮断弁の流出側が前記第３のポートに連通されており、前記流体圧シリンダは、往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室と、復動駆動するために設けられた、第３のシリンダ室および前記第３のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第４のシリンダ室と、を備え、前記第１の切換弁装置の第４のポートが前記第１のシリンダ室に、第２のポートが前記第２のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続され、前記第２の切換弁装置の第４のポートが前記第３のシリンダ室に、第２のポートが前記第４のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続されてなる。
【００１３】
好ましくは、前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置には、それぞれ、前記第２の流路内の圧流体を前記第４のポートへ逃がすための第２のチェック弁が設けられてなる。
【００１４】
他の形態によると、第１の切換弁装置および第２の切換弁装置を制御することによって流体圧シリンダが高速または低速で往復動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、前記第１の切換弁装置および前記第２の切換弁装置は、それぞれ、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換えるものであって、チューブと、前記チューブの一端を閉じる第１のカバーと、前記チューブの他端を閉じる第２のカバーと、前記チューブおよび前記第１のカバーの内部を軸方向に往復移動可能な移動弁体と、前記移動弁体が前記第２のカバー側の移動端にあるときに、前記移動弁体の移動路の一部を流路の一部とし前記第２のポートと前記第１のポートとを連通するように設けられた、第１の流路と、前記移動弁体が前記第１のカバー側の移動端にあるときに、前記移動弁体に設けられた内部流路を流路の一部とし前記第２のポートと前記第３のポートとを連通するように設けられた、第２の流路と、前記移動弁体を前記２のカバー側に付勢するバネ部材と、を有し、前記移動弁体は、前記第１のカバー側の移動端に設けられた弁座に当接して前記第１の流路を閉じるポペット弁体と、前記ポペット弁体と一体に設けられて前記内部流路における前記第３のポート側から前記第２のポート側への流れのみを許容する第１のチェック弁と、を有し、常時は前記バネ部材の付勢によって前記ポペット弁体が前記弁座から離れて前記第１の流路が開かれており、前記第３のポートに流体圧が加えられたときに、前記流体圧により前記移動弁体が移動し前記ポペット弁体が前記弁座に当接して前記第１の流路を閉じ、前記第１の流路が閉じられた後に前記第１のチェック弁が開となって前記第２の流路を開けるように構成されており、さらに、外部から供給される圧流体を遮断するための遮断弁が一体的に設けられ、前記遮断弁の流入側が第４のポートとして設けられ、前記遮断弁の流出側が前記第３のポートに連通されており、前記流体圧シリンダは、往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室と、復動駆動するために設けられた、第３のシリンダ室および前記第３のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第４のシリンダ室と、を備え、前記第１の切換弁装置の第４のポートが前記第１のシリンダ室に、第２のポートが前記第２のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続され、前記第２の切換弁装置の第４のポートが前記第３のシリンダ室に、第２のポートが前記第４のシリンダ室に、それぞれ連通するように接続されてなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、双方向ポンプを使用した場合であっても他に圧力源を要することなく、大流量を流すことができ、且つ流体圧シリンダの設計を制約することがなく、しかも往動駆動する場合でも復動駆動する場合でもいずれの場合でも高速または高出力のいずれかに切り換えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の一実施形態の切換弁装置１１の常時における状態を示す断面正面図、図２は切換弁装置１１の一部を断面して示す平面図、図３は図１におけるソレノイド弁２４を取り外した状態を示す右側面図、図４は移動弁体２５の部分断面図、図５は切換弁装置１１の切り換え動作途中の状態を示す図１に対応する図、図６は切換弁装置１１の切り換え動作後の状態を示す図１に対応する図、図７は油圧シリンダ装置１の回路図、図８は油圧シリンダ装置１の断面図である。
【００１７】
図１ないし図３に示すように、切換弁装置１１は、第１カバー２１、チューブ２２、第２カバー２３、ソレノイド弁２４、移動弁体２５、およびバネ２６などからなる。
【００１８】
第１カバー２１は、金属材料からなり、形状が略直方体である。第１カバー２１の一方の端面２１１には、断面が円形の穴２１２が開口している。穴２１２には、後述するように移動弁体２５のポペット弁体２５９が摺動可能に挿入されている。したがって、穴２１２はポペット弁体２５９の移動路であり、ポペット弁体２５９が穴２１２の底部に設けられた弁座２１４に当接したときに穴２１２を閉塞する（図５および図６を参照）。
【００１９】
穴２１２の開口部の近傍には、穴２１２よりも径の大きいバネ受け部２１３が設けられる。さらに、穴２１２の開口部に、バネ受け部２１３よりも径の大きな径大部２１５が設けられる。径大部２１５にはチューブ２２が嵌め込まれる。
【００２０】
また、第１カバー２１には、穴２１２に連通して上面に開口する穴２１９、および穴２１２に連通して下面に開口する穴２２０が設けられる。穴２１９の開口部は第１ポートＰＴ１であり、穴２２０の開口部は第２ポートＰＴ２である。第１ポートＰＴ１、穴２１９、穴２１２、穴２２０、および第２ポートＰＴ２からなる流路が、第１流路ＲＲ１である。
【００２１】
第２カバー２３は、金属材料からなり、形状が略直方体である。第２カバー２３の一方の端面２３１には、断面が円形の穴２３２が開口している。穴２３２には、チューブ２２が嵌め込まれる。第２カバー２３には、上面から底面に貫通する穴２３４が設けられ、また、穴２３４と交差して連通するように、一方の端面２３１の穴２３２から他方の端面２３５に貫通する穴２３８が設けられる。
【００２２】
穴２３８の端面２３５への開口部には、ソレノイド弁２４がネジ込まれて取り付けられている。ソレノイド弁２４は、図７に示すように、チェック弁を内蔵した遮断位置と連通位置とに切り換わる２位置２方向弁である。ソレノイド弁２４の弁部２４２によって、穴２３４と穴２３８とが連通されまたは遮断される。つまり、ソレノイド弁２４のソレノイドがオフのときには、穴２３４から穴２３８に向かう流路は閉じられており、ソレノイドがオンすると、穴２３４から穴２３８に向かう流路が開かれる。
【００２３】
穴２３４の下面への開口部は第４ポートＰＴ４である。穴２３４の上面への開口部はプラグ２３９によって閉塞され、穴２３４に連通して穴２３２に開口する穴２３６が設けられる。穴２３４のプラグ２３９で閉塞された側には、穴２３６から穴２３４に向かう方向にのみ自由流となるようにチェック弁体２３７が設けられる。チェック弁体２３７によって第２のチェック弁ＣＨ２が構成される。
【００２４】
なお、上の説明でも理解できることであるが、穴２３６に入った流体は、弁部２４２の開閉状態のいかんに係わらず、穴２３４を経由して第４ポートＰＴ４に流出することができる。
【００２５】
また、第２カバー２３には、移動弁体ガイド２７が装着される。移動弁体ガイド２７は、円柱状のガイド部２７１および円板状のフランジ部２７２からなる。フランジ部２７２は、第２カバー２３の穴２３２に嵌入する。移動弁体ガイド２７の中央部には、軸芯に沿って、穴２３８に連通する穴２７５が設けられる。穴２７５の穴２３８に開口する部分が第３ポートＰＴ３である。フランジ部２７２には、穴２３６に連通する穴２７６が設けられる。
【００２６】
チューブ２２は、金属材料からなり、断面が円環状である。チューブ２２は、一端面が第１カバー２１の径大部２１５に嵌入して閉じられ、他端面が第２カバー２３の穴２３２に嵌入して閉じられている。チューブ２２の他端面と第２カバー２３との間には、上に述べた移動弁体ガイド２７のフランジ部２７２が挟まれて保持される。
【００２７】
これら、第１カバー２１、チューブ２２、および第２カバー２３は、図２および図３に示すように、４本のタイボルト２９によって互いに締め付けられて一体化されている。なお、第１カバー２１とチューブ２２の外周面、第２カバー２３とチューブ２２の外周面との間は、それぞれパッキンによってシールされている。
【００２８】
移動弁体２５は、第１カバー２１およびチューブ２２の内部を軸方向に往復移動可能に設けられている。
【００２９】
図４によく示されるように、移動弁体２５は、本体２５１、保持栓２５２、弁体ガイド２５３、チェック弁体２５４、およびバネ２５５からなる。本体２５１の端部にポペット弁体２５９が形成される。
【００３０】
本体２５１は、金属材料からなり、外形が略円柱状である。本体２５１の内周面２５６には、移動弁体ガイド２７のガイド部２７１が挿入され、本体２５１はガイド部２７１の外周面に対して軸方向に摺動可能である。なお、ガイド部２７１の外周にはＯリング２７４が装着され、ガイド部２７１の外周面と内周面２５６との間がシールされている。
【００３１】
本体２５１の軸方向の中間部の内周面２５６には、隔壁２５８が設けられる。隔壁２５８には、内周面２５６の径よりも径小の弁孔２５７が設けられる。弁孔２５７の周縁は弁座となっている。
【００３２】
本体２５１の一端には径大の鍔部２６３が設けられ、鍔部２６３とバネ受け部２１３との間にバネ２６が圧縮された状態で装着される。バネ２６によって、移動弁体２５は、常時において図１の右端に位置するように付勢される。右端が本発明における一方の移動端に相当する。
【００３３】
本体２５１の他端にはポペット弁体２５９が形成される。ポペット弁体２５９は、その外周部分が本体２５１の他の部分よりも径大となって、そこにランド部２６０が形成されている。ランド部２６０は、第１カバー２１の穴２１２の内径に略等しい外径を有し、穴２１２の内周面に対して摺動可能である。ランド２６０部よりもさらに端の部分はテーパ状に形成されており、テーパ状の部分が弁座２１４に当接して穴２１２を閉塞する。このように、ポペット弁体２５９が第１カバー２１の側の移動端に設けられた弁座２１４に当接したときに、上に述べた第１の流路ＲＲ１が閉じられる。
【００３４】
本体２５１のランド部２６０が設けられた部分の内周面には、ネジ穴２６１が形成され、ネジ穴２６１に保持栓２５２がネジ込まれ、これによって本体２５１の一方の端面が閉塞されている。
【００３５】
保持栓２５２には、その内側の端面に、断面が円形の穴２６５が設けられる。穴２６５には、基台部２６７および弁ガイド部２６６からなる弁体ガイド２５３が嵌まり込んで位置決めされている。
【００３６】
弁体ガイド２５３に設けられた円形の穴２６８には、弁体２５４の脚部２７０が摺動可能に挿入される。弁体ガイド２５３の基台部２６７と弁体２５４の頭部２６９との間に、バネ２５５が圧縮された状態で装着される。
【００３７】
弁体２５４は、バネ２５５によって、頭部２６９が隔壁２５８の弁座に当接するように付勢される。本体２５１の隔壁２５８の近傍において、本体２５１の内外を連通する４つの穴２６２，２６２…が、周方向に互いに９０度おきに設けられる。
【００３８】
これら、弁体２５４、隔壁２５８、およびバネ２５５によって、第１のチェック弁ＣＨ１が構成される。
【００３９】
移動弁体２５の内部に形成される流路は、本発明における内部流路に相当する。つまり、ガイド部２７１の穴２７５、弁孔２５７、および穴２６２などによって内部流路が形成される。第１のチェック弁ＣＨ１は、この内部流路において、第３ポートＰＴ３の側から第２ポートＰＴ２の側への流れのみを許容する。この内部流路を含み、第２ポートＰＴ２と第３ポートＰＴ３とを連通する流路が第２の流路ＲＲ２である。
【００４０】
切換弁装置１１は、定常時、つまり第３ポートＰＴ３に流体圧が加わっていない場合は、図１に示すように、移動弁体２５はバネ２６で付勢されて右端に位置し、第１の流路ＲＲ１は開き、第２の流路ＲＲ２は閉じた状態である。動作時、つまり第３ポートＰＴ３に流体圧が加わると、移動弁体２５は左方に移動し、図５に示すようにポペット弁体２５９が弁座２１４に当接し、第１の流路ＲＲ１を閉じる。この間において、第１のチェック弁ＣＨ１は閉じた状態を維持する。つまり、弁体２５４の移動する圧力の方が移動弁体２５の移動する圧力よりも大きくなるように、バネ２５５およびバネ２６の強さが調整されている。具体的には、例えば、弁体２５４は０．３ＭＰａで動作し、移動弁体２５は０．１５ＭＰａで動作する。
【００４１】
移動弁体２５が左方の移動端に達して停止することによって内部流路の圧力が上昇すると、図６に示すように弁体２５４が移動して第１のチェック弁ＣＨ１が開く。これによって第２の流路ＲＲ２が開く。
【００４２】
なお、第３ポートＰＴ３に流体圧を加えるためには、第４ポートＰＴ４に圧流体を接続した状態で、ソレノイド弁２４のソレノイドをオンする。ソレノイドをオフすると、第３ポートＰＴ３に圧流体が流入しなくなるが、第２ポートＰＴ２から流体が流出しない状態であるときは、他に手だてをしない場合には内部流路の流体圧が低下しない。つまりその状態では、ソレノイドをオフしても移動弁体２５が復帰しない。
【００４３】
本実施形態の切換弁装置１１では、第４ポートＰＴ４の流体圧が低下したときに、第２のチェック弁ＣＨ２が開き、内部流路の圧流体は、穴２７６、２３６、第２のチェック弁ＣＨ２、および穴２３４を経由して第４ポートＰＴ４から流出する。これによって内部流路の圧力が低下し、移動弁体２５がバネ２６によって右方の移動端に復帰する（図１の状態）。
【００４４】
次に、切換弁装置１１の動作を、図７に示す油圧シリンダ装置１の動作とともに説明する。まず、油圧シリンダ装置１の回路の説明を行う。
【００４５】
なお、油圧シリンダ装置１においては、上に説明した切換弁装置１１が、第１の切換弁装置１１Ａおよび第２の切換弁装置１１Ｂとして２つ用いられている。そこで、第１の切換弁装置１１Ａおよび第２の切換弁装置１１Ｂについて、同じ構成要素には同じ符号を付すが、特に第１と第２とで区別する必要がある場合には、第１の切換弁装置１１Ａについてはその部材の要素の符号に「Ａ」を追加し、第２の切換弁装置１１Ｂについてはその部材の要素の符号に「Ｂ」を追加して示す。
【００４６】
また、第１の切換弁装置１１Ａについては、高速用シリンダ室を「ＡＡ」とし、高出力用シリンダ室を「ＢＡ」とする。第２の切換弁装置１１Ｂについては、高速用シリンダ室を「ＣＡ」とし、高出力用シリンダ室を「ＤＡ」とする。これら、シリンダ室ＡＡ、ＢＡ、ＣＡ、ＤＡは、それぞれ、本発明における第１のシリンダ室、第２のシリンダ室、第３のシリンダ室、第４のシリンダ室に相当する。
【００４７】
図７において、油圧シリンダ装置１は、２つの切換弁装置１１Ａ，１１Ｂ、油圧シリンダ１２、ポンプ１３、補給装置ＨＫ１、落下防止弁１４、およびコントローラ２０などからなる。
【００４８】
油圧シリンダ１２は、１台で金型の型締めにおける高速駆動と高出力駆動とを行うことができる。また、金型を緩めるときに、高出力駆動と高速駆動とを行うことができる。つまり、ロッド１２１を高速駆動するための往動側高速用シリンダ室ＡＡ、ロッド１２１を高出力駆動するための往動側高出力用シリンダ室ＢＡ、およびロッド１２１を戻すに当たって高速駆動するための復動側高速用シリンダ室ＣＡ、高出力駆動するための復動側高出力用シリンダ室ＤＡを有する。
【００４９】
また、各シリンダ室ＡＡ，ＢＡ，ＣＡ，ＤＡへの圧油の給排は、ポートＰＴＡ，ＰＴＢ，ＰＴＣ，ＰＴＤを経由して行われる。ポートＰＴＢに供給される圧油（圧流体）の圧力は、圧力センサによって検出され、その検出信号ＳＧＰはコントローラ２０に送られる。
【００５０】
ポンプ１３は、モータＭで正転駆動または逆転駆動されることにより両方向に吐出可能な双方向ポンプである。つまり、回転方向に応じて、給排ポートＰＡ，ＰＢのいずれか一方から圧油が吐出され、いずれか他方から吸入される。ポンプ１３から吐出される圧油の圧力は、例えば５〜２０ＭＰａ程度である。給排ポートＰＡ，ＰＢの間には、パイロットチェック弁１５，１６およびタンク１７からなる補給装置ＨＫ１が設けられている。
【００５１】
タンク１７は、往動側高速用シリンダ室ＡＡまたは往動側高出力用シリンダ室ＢＡと復動側高速用シリンダ室ＣＡまたは復動側高出力用シリンダ室ＤＡとの有効受圧面積の相違による圧油の過不足、回路の温度などによる容積変化分、および漏れによるロス分などを調整する圧油を収容する。
【００５２】
落下防止弁１４は、モータＭの停止などにより復動側高速用シリンダ室ＣＡの油圧が低下した場合に、ロッド１２１に取り付けられた金型等の重量により油圧シリンダ１２が往動側に自由落下するのを防止する。落下防止弁１４は、復動側高出力用シリンダ室ＤＡにも接続するように設けてもよい。
【００５３】
なお、図７の回路図はロッド１２１が下向きの場合に用いられるものであり、ロッド１２１が横向きである場合には落下防止弁１４は不要である。また、ロッド１２１が上向きの場合には、落下防止弁をポートＰＴＡ，ＰＴＢの２ヵ所に接続すればよい。
【００５４】
コントローラは、レゾルバなどの測長センサ１８および圧力センサから出力される検出信号ＳＧＬ，ＳＧＰ、図示しない設定信号および指令信号などに基づいて、油圧シリンダ１２が所定の動作を行うように、または所定の位置決めを行うように、モータＭの回転方向および回転速度などを制御する。
【００５５】
２つの切換弁装置１１は、いずれも、その第１ポートＰＴ１がタンク１７に接続されている。切換弁装置１１Ａの第２ポートＰＴ２は、油圧シリンダ１２のポートＰＴＢに接続され、切換弁装置１１Ａの第４ポートＰＴ４はポンプ１３の一方の給排ポートＰＡおよび油圧シリンダ１２のポートＰＴＡに接続される。
【００５６】
切換弁装置１１Ｂの第２ポートＰＴ２は、油圧シリンダ１２のポートＰＴＤに接続され、切換弁装置１１Ｂの第４ポートＰＴ４はポンプ１３の他方の給排ポートＰＢおよび油圧シリンダ１２のポートＰＴＣに接続される。
【００５７】
さて、モータＭによってポンプ１３が駆動され、給排ポートＰＡから圧油が出力されると、その圧油は油圧シリンダ１２のポートＰＴＡから往動側高速用シリンダ室ＡＡに入る。これによって、ロッド１２１が高速で移動し、金型を高速で移動させる。
【００５８】
その間において、切換弁装置１１Ａの第４の流路ＲＲ４には給排ポートＰＡからの圧油が供給されるが、ソレノイド弁２４のソレノイドがオフであるため、第３ポートＰＴ３には圧油が加わらない。したがって、第１の流路ＲＲ１は連通状態である（図１に示す状態）。
【００５９】
油圧シリンダ１２のロッド１２１が往動すると、これによって往動側高出力用シリンダ室ＢＡの容積が増加する。その増加分の圧油は、タンク１７から、切換弁装置１１Ａの第１ポートＰＴ１、第１の流路ＲＲ１、および第２ポートＰＴ２を通り、ポートＰＴＢを経由して往動側高出力用シリンダ室ＢＡに補給される。また、給排ポートＰＡから吐出される圧油量と復動側高速用シリンダ室ＣＡおよび復動側高出力用シリンダ室ＤＡから排出される圧油量の差分は、補給装置ＨＫ１から補充される。
【００６０】
ロッド１２１の往動によって金型が型締め位置までくると、ロッド１２１の移動が停止する。コントローラ２０は、その状態になっことを検知し、ソレノイド弁２４のソレノイドをオンする。
【００６１】
なお、ロッド１２１の移動が停止したことを検知する方法として、例えば、測長センサ１８によるロッド１２１の位置の検出信号ＳＧＬを用いる。その他、タイマーによる経時信号、給排ポートＰＡの圧力の上昇を検知した信号、外部からの検知信号など、種々の信号を用いることも可能である。
【００６２】
ソレノイドをオンすることにより、給排ポートＰＡからの圧油が切換弁装置１１Ａの第４のポートＰＴ４から第３のポートＰＴ３に流入し、移動弁体２５を移動させ、第１の流路ＲＲ１を閉じる（図５に示す状態）。そして、第１のチェック弁ＣＨ１が開き、これによって第２の流路ＲＲ２が連通する（図６に示す状態）。第２の流路ＲＲ２の連通によって、給排ポートＰＡからの圧油が、第４ポートＰＴ４、第３ポートＰＴ３、第２の流路ＲＲ２、および第２ポートＰＴ２を通り、ポートＰＴＢを経由して往動側高出力用シリンダ室ＢＡに流入する。これによって、油圧シリンダ１２が高出力駆動を行って金型による型締めが行われる。
【００６３】
型締めが終わると、具体的には例えば型締めに要する時間が経過すると、コントローラ２０はソレノイド弁２４のソレノイドをオフするとともに、モータＭを逆転駆動する。ポンプ１３の給排ポートＰＢから圧油が出力され、その圧油は、切換弁装置１１Ｂの制御状態に応じて、油圧シリンダ１２のポートＰＴＣから復動側高速用シリンダ室ＣＡに入り、またはポートＰＴＤから復動側高出力用シリンダ室ＤＡに入る。これによってロッド１２１が高速でまたは高出力で復動する。
【００６４】
このとき、切換弁装置１１Ａは、第２のチェック弁ＣＨ２が開き、内部流路の圧油が第４ポートＰＴ４から給排ポートＰＡに、またはタンク１７に戻る。これによって移動弁体２５が復帰し、第２の流路ＲＲ２が閉じ、第１の流路ＲＲ１が開く。
【００６５】
したがって、油圧シリンダ１２の往動側高出力用シリンダ室ＢＡ内の圧油は、第１の流路ＲＲ１を通ってタンク１７に戻る。
【００６６】
なお、切換弁装置１１Ａおよび１１Ｂは、その動作が互いに対称であるので、油圧シリンダ装置１の復動時の切換弁装置１１Ｂの動作については上に述べた切換弁装置１１Ａの往動時の動作と同じである。
【００６７】
このように、油圧シリンダ装置１に切換弁装置１１Ａ，１１Ｂを用いることによって、ポンプ１３の他に圧油原を設けることなく、１つの油圧シリンダ１２で往復のいずれにおいても高速駆動と高出力駆動とを行うことができる。油圧シリンダ装置１の全体をコンパクトにすることができる。また、油圧シリンダ装置１の全体を一体化することも容易であり、一体化されたコンパクトな油圧シリンダ装置１とすることができる。油圧シリンダ１２の各シリンダ室の有効受圧面積を等しくする必要がなく、油圧シリンダ１２の設計の自由度が高い。それだけ製造コストを低くできる。
【００６８】
また、切換弁装置１１Ａ，１１Ｂは、第１の流路ＲＲ１が常時開の状態であるので、大量の圧油を流すことができ、ロッド１２１を高速で移動させることができる。油圧シリンダ装置１の回路構成が簡単になり、動作も安定である。切換弁装置１１Ａ，１１Ｂの構造も簡単であり全体をコンパクトにすることができる。
【００６９】
次に、油圧シリンダ１２の具体的な構造の例を説明する。
【００７０】
図８において、油圧シリンダ装置１は、ロッド１２１、ピストン１２２、シリンダチューブ１２３、シリンダカバー１２４，１２５、ブシュ１２６、フランジ１２７などを有する。
【００７１】
ロッド１２１には穴１３１が設けられており、穴１３１内に、小ピストン１３２が摺動可能に設けられている。小ピストン１３２は、第２チューブ１３３によってシリンダカバー１２４に支持されて固定されている。ロッド１２１と一体となって移動するピストン１２２の内周面には、内側ピストン部材１３４が設けられ、内側ピストン部材１３４の内周面が第２チューブ１３３の外周面との間で密に摺動する。
【００７２】
小ピストン１３２、内側ピストン部材１３４、ロッド１２１、および第２チューブ１３３によって囲まれた空間が、復動側高速用シリンダ室ＣＡである。
【００７３】
また、第２チューブ１３３の内側には、第３チューブ１３５が設けられ、第３チューブ１３５のほぼ中心部を上に述べた測長センサ１８が貫通している。第３チューブ１３５と測長センサ１８との間の空間は、往動側高速用シリンダ室ＡＡに連通する流路となっており、ポートＰＴＡに供給された圧油は、この流路を通って往動側高速用シリンダ室ＡＡに流入する。
【００７４】
また、ポートＰＴＣに供給された圧油は、第２チューブ１３３の内周面と第３チューブの外周面との間の空間を通り、第２チューブ１３３に設けられた穴１３６から復動側高速用シリンダ室ＣＡに流入する。
【００７５】
また、ポートＰＴＢに供給された圧油は、シリンダカバー１２４に設けられた穴１３７を通って往動側高出力用シリンダ室ＢＡに流入する。ポートＰＴＤに供給された圧油は、シリンダカバー１２５とロッド１２１の外周面との間隙を通って復動側高出力用シリンダ室ＤＡに流入する。
【００７６】
なお、油圧シリンダ１２は、実際には多くの部材がネジや嵌合などによって結合されまたは位置決めされ、必要に応じてパッキンによってシールが行われ、また摺動面に適当な摺動材が装着されて組み立てられている。
【００７７】
往動側高出力用シリンダ室ＢＡは往動側高速用シリンダ室ＡＡよりも有効受圧面積が大きく、また、復動側高出力用シリンダ室ＤＡは復動側高速用シリンダ室ＣＡよりも有効受圧面積が大きい。したがって、往動時において、往動側高速用シリンダ室ＡＡに圧油を供給すると、出力は弱いが高速で駆動することができ、往動側高出力用シリンダ室ＢＡに圧油を供給すると、速度は遅いが高出力で駆動することができる。同様に、復動時において、復動側高速用シリンダ室ＣＡに圧油を供給すると、出力は弱いが高速で駆動することができ、復動側高出力用シリンダ室ＤＡに圧油を供給すると、速度は遅いが高出力で駆動することができる。
【００７８】
このように、油圧シリンダ１２は、ロッド１２１の内部に、第２チューブ１３３と第３チューブ１３５とを２重に設け、復動側高速用シリンダ室ＣＡ、それに連通する流路、および往動側高速用シリンダ室ＡＡに連通する流路をそれぞれ設けた。これによって、ロッド１２１の直径を大きくすることなく、往復動において出力を２段に切り換えることができる。また、往動側高速用シリンダ室ＡＡおよび復動側高速用シリンダ室ＣＡの有効受圧面積を小さくできるので、シリンダチューブ径の大きな油圧シリンダであっても高速時の速度を大きくすることができ、かつ高速時の流量が少なく、したがってタンク１７の容量を小さくすることが可能である。
【００７９】
なお、図には示していないが、図７におけるポンプ１３の給排ポートＰＢからの圧油の圧力を測定するための圧力センサを設けることによって、油圧シリンダ１２の復動時において高圧（高出力）に切り換えるタイミングを容易に得ることができる。その他、種々のセンサを設けてもよい。
【００８０】
次に、他の実施形態の油圧シリンダ装置１Ｂについて説明する。
【００８１】
図８は他の実施形態の油圧シリンダ装置１Ｂの正面図、図９は油圧シリンダ装置１Ｂの平面図である。
【００８２】
油圧シリンダ装置１Ｂは、上に説明した油圧シリンダ装置１の全体を一体化したものであり、その回路構成、機能、動作などについては、油圧シリンダ装置１と同じである。したがって、ここでは、各要素の機械的な配置および接続状態などについてのみ説明する。
【００８３】
図９および図１０に示すように、油圧シリンダ装置１Ｂは、モータＭＢ、切換弁装置１１Ｃ、油圧シリンダ１２Ｂ、ポンプ１３Ｂ、タンク１７Ｂ、および補給装置ＨＫ１Ｂなどからなる。
【００８４】
切換弁装置１１Ｃは、第１ポートＰＴ１Ｂが補給装置ＨＫ１Ｂの側に、第２ポートＰＴ２Ｂおよび第３ポートＰＴ３Ｂが油圧シリンダ１２Ｂの側になるように配置され、油圧シリンダ１２Ｂとタンク１７Ｂとに挟まれた状態で連結具３１Ｂａ，ｂにより連通されている。
【００８５】
油圧シリンダ１２Ｂには、軸心に測長センサ１８Ｂが備えられている。ポンプ１３Ｂは、モータＭＢとシャフトが直結され一体化され、ブラケットＳＴＢａ，ｂにより油圧シリンダ１２Ｂに固定されている。タンク１７Ｂには、補給装置ＨＫ１Ｂが構成されたマニホールドが内蔵されている。
【００８６】
このように、油圧シリンダ装置１Ｂは、全体がコンパクトで小型であり、一体化された油圧シリンダ装置１Ｂによって簡単に高速駆動と高出力駆動を行うことができ、使い勝手が極めて良好である。
【００８７】
上述の実施形態において、切換弁装置１１Ａ，１１Ｂには、それぞれソレノイド弁２４を一体的に設けたが、ソレノイド弁２４を別体で設け、それらの間を配管で接続してもよい。その場合には、切換弁装置１１Ａ，１１Ｂは、第３ポートＰＴ３が表面に露出するように構成すればよい。
【００８８】
その他、第１カバー２１、チューブ２２、第２カバー２３、ソレノイド弁２４、移動弁体２５、バネ２６、切換弁装置１１、油圧シリンダ１２、および油圧シリンダ装置１，１Ｂの全体または各部の構成、構造、材質、形状、寸法、個数などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００８９】
なお、本発明は、射出成型装置などにおける金型の型締め装置、圧入装置、カシメ機、刻印装置などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態の切換弁装置の常時における状態を示す断面正面図である。
【図２】切換弁装置の一部を断面して示す平面図である。
【図３】図１におけるソレノイド弁を取り外した状態を示す右側面図である。
【図４】移動弁体の部分断面図である。
【図５】切換弁装置の切り換え動作途中の状態を示す図１に対応する図である。
【図６】切換弁装置の切り換え動作後の状態を示す図１に対応する図である。
【図７】油圧シリンダ装置の回路図である。
【図８】油圧シリンダ装置の断面図である。
【図９】他の実施形態の油圧シリンダ装置の正面図である。
【図１０】油圧シリンダ装置の平面図である。
【図１１】従来のプロフィル弁を使用したシリンダ装置の回路図である。
【符号の説明】
【００９１】
１，１Ｂ  油圧シリンダ装置（流体圧シリンダ装置）
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  切換弁装置
１２，１２Ｂ  油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
１７，１７Ｂ  タンク
２１  第１カバー（第１のカバー）
２２  チューブ
２３  第２カバー（第２のカバー）
２５  移動弁体
２６  バネ（付勢部材）
ＣＨ１  第１のチェック弁
ＣＨ２  第２のチェック弁
ＲＲ１  第１の流路
ＲＲ２  第２の流路
ＰＴ１  第１ポート（第１のポート）
ＰＴ２  第２ポート（第２のポート）
ＰＴ３  第３ポート（第３のポート）
ＰＴ４  第４ポート（第４のポート）
ＡＡ  往動側高速用シリンダ室（第１のシリンダ室）
ＢＡ  往動側高出力用シリンダ室（第２のシリンダ室）
ＣＡ  復動側高速用シリンダ室（第３のシリンダ室）
ＤＡ  復動側高出力用シリンダ室（第４のシリンダ室）
【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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