JP6720736B2 - 油圧シリンダ用油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、油圧シリンダに用いられる油圧シリンダ用油圧回路に関するものである。

従来、油圧シリンダに用いられる油圧シリンダ用油圧回路として、例えば図６に示す油圧回路が知られている（特許文献１）。特許文献１の油圧回路は、図６に示すように、Ａ、Ｂ、Ｐ及びＲの４ポートを有する方向切替弁１１０と、方向切替弁１１０のＡポートと油圧シリンダ１０２のヘッド側油室１０２ｂとを接続する第１の管路１１２と、方向切替弁１１０のＢポートと油圧シリンダ１０２のロッド側油室１０２ａとを接続する第２の管路１１４と、方向切替弁１１０のＰポートと油圧源１０４とを接続する第３の管路１１６と、方向切替弁１１０のＲポートと作動油タンク１０６とを接続する第４の管路１１８と、第１の管路１１２と第２の管路１１４とを互いに接続する接続管路１２０と、第２の管路１１４から分岐して形成され、油圧シリンダ１０２のロッド側油室１０２ａと作動油タンク１０６とを接続する戻り管路１２２とを備えている。

また、特許文献１の油圧回路は、接続管路１２０に設けられたシーケンス弁１２４と、戻り管路１２２に設けられたアンロード弁１２６と、第２の管路１１４に設けられたチェック弁１２８と、アンロード弁１２６のパイロットポートと第１の管路１１２とを接続するパイロット管路１３０と、シーケンス弁１２４の内部の漏れ流体を第２の管路１１４に排出するための排出管路１３２とを更に備えている。シーケンス弁１２４は、油圧シリンダ１０２のロッド側油室１０２ａの内部圧力が所定の設定作動圧力になると開作動して、ロッド側油室１０２ａの作動油がヘッド側油室１０２ｂに向かって流動する差動回路を形成するよう構成されている。アンロード弁１２６は、油圧シリンダ１０２のヘッド側油室１０２ｂの内部圧力が所定の設定作動圧力になると開作動して、油圧シリンダ１０２のロッド側油室１０２ａの圧力を無負荷状態とするよう構成されている。チェック弁１２８は、第２の管路１１４における接続管路１２０及び戻り管路１２２の接続位置と排出流路１３２の接続位置との間に設けられ、Ｂポートからロッド側油室１０２ａに向かう方向の流動のみを許容するよう構成されている。

以上の構成を備える特許文献１の油圧回路は、方向切替弁１１０の切替操作により、油圧シリンダ１０２のシリンダロッド１０３ｂの停止、前進（下降）及び後退（上昇）を切り替えることが可能である。

具体的には、特許文献１の油圧回路では、方向切替弁１１０を中立位置に切り替え、Ａ、Ｂ及びＲポートを互いに連通させることにより、シーケンス弁１２４、アンロード弁１２６及びチェック弁１２８がいずれも閉状態となる。これにより、ロッド側油室１０２ａからの作動油の排出が阻止されるため、油圧シリンダ１０２のシリンダロッド１０３ｂは、停止する。

また、特許文献１の油圧回路では、方向切替弁１１０を一方の片側位置に切り替え、Ａポート及びＰポート並びにＢポート及びＲポートをそれぞれ連通させることにより、油圧源１０４から油圧シリンダ１０２のヘッド側油室１０２ｂに向けて作動油が送給され、油圧シリンダ１０２のピストン１０３ａを前進方向に押圧する。その後、ロッド側油室１０２ａの内部圧力が増大し、シーケンス弁１２４の設定作動圧力を上回ると、シーケンス弁１２４が開作動し、ロッド側油室１０２ａの作動油がヘッド側油室１０２ｂに向かって流動する差動回路が形成される。これにより、シリンダロッド１０３ｂが低圧かつ高速で前進する。その後、シリンダロッド１０３ｂが低圧かつ高速で前進している状態において、シリンダロッド１０３ｂが被加工物に接触し、ヘッド側油室１０２ｂの内部圧力がアンロード弁１２６の設定作動圧力を上回ると、アンロード弁１２６が開作動し、ロッド側油室１０２ａの作動油が作動油タンク１０６に排出される。これにより、ロッド側油室１０２ａが無負荷状態となり、シーケンス弁１２４が閉作動して差動回路が解除されるため、シリンダロッド１０３ｂの前進が高圧かつ低速の前進に切り替わる。

さらに、特許文献１の油圧回路では、方向切替弁１１０を他方の片側位置に切り替え、Ａポート及びＲポート並びにＢポート及びＰポートをそれぞれ連通させることにより、油圧源１０４から油圧シリンダ１０２のロッド側油室１０２ａに向けて作動油が送給されると共に、ヘッド側油室１０２ｂの作動油が作動油タンク１０６に排出される。これにより、油圧シリンダ１０２のシリンダロッド１０３ｂは、後退する。

特開昭５４−１５８５８３号公報

しかしながら、特許文献１の油圧回路では、差動回路が方向切替弁１１０の二次側において形成されると共に、差動回路内にシーケンス弁１２４を配置し、シーケンス弁１２４の開動作によって差動回路を成立させる構成となっているため、シリンダロッド１０３ｂを前進させる際に、ロッド側油室１０２ａの内部圧力（パイロット圧）がシーケンス弁１２４の設定作動圧力を上回らない限り差動回路が成立しない。このような油圧回路では、負荷変動に伴ってロッド側油室１０２ａの内部圧力に変動が生じた際に、シーケンス弁１２４の意図しない閉作動と開作動が繰り返し行われるおそれがあり、これにより、差動回路の成立が不安定になるため、シリンダロッド１０３ｂの前進移動速度が不安定になるおそれがあるという問題がある。

また、特許文献１の油圧回路は、方向切替弁１１０の二次側において差動回路を形成する構成となっているため、差動回路を成立させるための圧力制御機器（シーケンス弁１２４）と、差動回路を解除させるための圧力制御機器（アンロード弁１２６）とが必要となる。このような油圧回路では、圧力制御機器を少なくとも２つ用いる必要があるため、回路構成が複雑になると共に設備コストが高価格化するおそれがあるという問題がある。また、特許文献１の油圧回路では、両圧力制御機器（シーケンス弁１２４、アンロード弁１２６）の作動バランスを高精度に設定及び調整する必要があるため、設置及びメンテナンス作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で差動回路と非差動回路とを自動で切り替えることが可能であり、かつ、差動回路の成立中におけるシリンダロッドの移動速度を安定化させることが可能な油圧シリンダ用油圧回路を提供することにある。

本発明に係る油圧シリンダ用油圧回路は、中空状に形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ本体の内部空間を第１油室及び第２油室に仕切るピストンと、前記ピストンから前記第１油室及び前記第２油室の少なくとも一方側に向けて伸びるシリンダロッドとを有する油圧シリンダに用いられる油圧シリンダ用油圧回路であって、前記ピストンを前記第２油室から第１油室に向かう方向に移動させる際に、作動油の油圧源と前記第２油室とを接続する作動油管路と、前記作動油管路の連通状態と非連通状態とを切り替え可能に構成された方向切替弁と、前記第１油室から排出された作動油を前記作動油管路に合流させる差動用管路と、前記差動用管路から分岐して形成され、前記第１油室から排出された作動油を作動油タンクに排出させる差動解除管路と、前記差動用管路における前記差動解除管路の分岐点と前記作動油管路の合流点との間に設けられ、前記第１油室から前記作動油管路に向かう作動油の流動を許容し、かつ、前記作動油管路から前記第１油室に向かう作動油の流動を阻止するよう構成されたチェック弁と、前記差動解除管路に設けられ、該差動解除管路の連通状態及び非連通状態を切り替え可能に構成された外部パイロット式シーケンス弁と、前記第２油室側の作動油の圧力を前記外部パイロット式シーケンス弁に作用させる差動解除パイロット管路とを備え、前記差動用管路は、前記方向切替弁と前記油圧源との間において、前記作動油管路に接続されており、前記外部パイロット式シーケンス弁は、前記差動解除パイロット管路を介して付与された前記第２油室側の作動油の圧力が所定のパイロット圧以上である間、前記差動解除管路を連通状態とするよう構成されており、前記方向切替弁により前記作動油管路が連通状態とされ、かつ、前記外部パイロット式シーケンス弁により前記差動解除管路が非連通状態とされた際に、前記差動用管路及び前記作動油管路によって、前記第１油室の作動油が前記第２油室に向かって流動する差動回路が形成され、前記方向切替弁により前記作動油管路が連通状態とされ、かつ、前記外部パイロット式シーケンス弁により前記差動解除管路が連通状態とされた際に、前記差動解除管路によって、前記第１油室の作動油が前記作動油タンクに向かって流動する非差動回路が形成されるよう構成されていることを特徴とする。

本発明に係る油圧シリンダ用油圧回路において、前記方向切替弁は、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート及びＴポートを有し、少なくともＰポートが閉塞される第１の状態と、Ａポート及びＰポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＴポートが接続される第２の状態と、Ａポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが接続される第３の状態とを切り替え可能に構成されており、前記作動油管路は、前記油圧源と前記Ｐポートとを接続するＰポート管路と、前記Ａポートと前記第２油室とを接続するＡポート管路とを備え、前記差動用管路は、前記第２油室と前記Ｐポート管路とを接続するよう構成され、前記油圧シリンダ用油圧回路は、前記差動用管路と前記Ｂポートとを接続するＢポート管路と、前記Ｔポートと前記作動油タンクとを接続するＴポート管路と、前記Ｂポート管路に設けられ、前記Ｂポートから前記第１油室又は前記差動用管路に向かう作動油の流動を許容し、かつ、前記第１油室又は前記差動用管路から前記Ｂポートに向かう作動油の流動を阻止するよう構成された第２チェック弁とを更に備えることが好ましい。

また、本発明に係る本発明に係る油圧シリンダ用油圧回路は、前記方向切替弁が前記第３の状態の際に、前記Ａポート管路及び前記Ｔポート管路によって、前記第２油室の作動油が前記作動油タンクに向かって流動する排出管路が形成されるよう構成されることが好ましい。

本発明に係る本発明に係る油圧シリンダ用油圧回路において、前記油圧シリンダは、前記ピストンから前記第１油室に向けて伸びる前記シリンダロッドを有する片ロッド式の油圧シリンダであるとしても良いし、前記ピストンから前記第２油室に向けて伸びる前記シリンダロッドを有する片ロッド式の油圧シリンダであるとしても良いし、前記ピストンから前記第１油室及び前記第２油室に向けてそれぞれ伸びる前記シリンダロッドを有する両ロッド式の油圧シリンダであるとしても良い。

本発明によれば、簡易な構成で差動回路と非差動回路とを自動で切り替えることが可能であり、かつ、差動回路の成立中におけるシリンダロッドの移動速度を安定化させることが可能な油圧シリンダ用油圧回路を提供することができる。

本発明の実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路の構成を概略的に示す図である。 本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路における、シリンダロッドを停止させる際の回路構成を概略的に示す図である。 本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路における、シリンダロッドを低圧高速で前進させる際の回路構成（差動回路）を概略的に示す図である。 本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路における、シリンダロッドを高圧低速で前進させる際の回路構成（非差動回路）を概略的に示す図である。 本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路における、シリンダロッドを後退させる際の回路構成を概略的に示す図である。 従来の油圧シリンダ用油圧回路の構成を概略的に示す図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、図１に示すように、例えば、中空状に形成されたシリンダ本体４と、シリンダ本体４の内部空間を第１油室（ロッド側油室）４ａ及び第２油室（ヘッド側油室）４ｂに仕切ると共に、シリンダ本体４内を前進又は後退するピストン６と、ピストン６から第１油室４ａ側に向けて伸びるシリンダロッド（動力伝達軸）８とを有する片ロッド式の油圧シリンダ２を駆動するために用いられるものである。

具体的には、油圧シリンダ用油圧回路１は、図１に示すように、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート及びＴポートを有する方向切替弁１０と、方向切替弁１０のＡポートと第２油室４ｂとを接続するＡポート管路１２と、方向切替弁１０のＴポートと作動油タンク３２とを接続するＴポート管路１４と、油圧源（ポンプ）３４と方向切替弁１０のＰポートとを接続するＰポート管路１６と、Ｐポート管路１６から分岐して形成され、Ｐポート管路１６と第１油室４ａとを接続する差動用管路１８と、差動用管路１８の分岐点（管路合流点）２３から分岐して形成され、差動用管路１８と方向切替弁１０のＢポートとを接続するＢポート管路２０と、同じく差動用管路１８の分岐点２３から分岐して形成され、差動用管路１８とＴポート管路１４とを接続する差動解除管路２２とを備えている。なお、本実施形態においては、説明を簡単にするために、Ｂポート管路２０及び差動解除管路２２が、共に、分岐点２３から分岐して形成されるものとしたが、これら２管路が必ずしも、共通の分岐点２３から分岐して形成される必要はない。また、本実施形態において、これら各管路は、種々の公知の配管を適宜用いることが可能であるため、その詳細な説明を省略する。

また、油圧シリンダ用油圧回路１は、図１に示すように、差動用管路１８に設けられた第１チェック弁２４と、Ｂポート管路２０に設けられた第２チェック弁２６と、差動解除管路２２に設けられた外部パイロット式シーケンス弁２８と、Ａポート管路１２から分岐して形成され、Ａポート管路１２と外部パイロット式シーケンス弁２８のパイロットポート（図示せず）とを接続する差動解除パイロット管路３０と、差動解除管路２２における外部パイロット式シーケンス弁２８の上流側（一次側）の作動油の圧力を計測して表示する圧力計３１とを更に備えている。なお、本実施形態において、差動解除パイロット管路３０及び圧力計３１は、種々の公知の配管及び構成を適宜用いることが可能であるため、その詳細な説明を省略する。

方向切替弁１０は、Ａポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが閉塞される第１の接続状態（中立位置の状態）と、Ａポート及びＰポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＴポートが接続される第２の接続状態（ソレノイドａを励磁させた状態）と、Ａポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが接続される第３の接続状態（ソレノイドｂを励磁させた状態）とを電磁操作によって切り替え可能に構成された、所謂Ａ−Ｔ接続型の三位置弁（ソレノイドバルブ）である。本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、第１の接続状態において、油圧シリンダ２のシリンダロッド８が停止状態となり、第２の接続状態において、油圧シリンダ２のシリンダロッド８が前進状態となり、第３の接続状態において、油圧シリンダ２のシリンダロッド８が後退状態となるよう構成されている。油圧シリンダ用油圧回路１の動作の詳細については、後述する。

Ａポート管路１２及びＰポート管路１６は、上述の第２の接続状態の際に、方向切替弁１０のＡポートとＰポートとが連通されることにより、協同して、油圧源３４と第２油室４ｂとを接続する作動油管路１１を形成するよう構成されている（図３及び図４参照）。

差動用管路１８は、方向切替弁１０と油圧源３４との間において作動油管路１１に接続されており、上述の第２の接続状態で、かつ、外部パイロット式シーケンス弁２８が非連通（閉）状態の際に、第１油室４ａから排出された作動油を作動油管路１１に合流させるよう構成されている（図３参照）。

差動解除管路２２は、上述の第２の接続状態で、かつ、外部パイロット式シーケンス弁２８が連通（開）状態の際に、第１油室４ａから排出された作動油を作動油タンク３２に排出させるよう構成されている（図４参照）。

Ａポート管路１２及びＴポート管路１４は、上述の第３の接続状態の際に、方向切替弁１０のＡポートとＴポートが連通されることにより、協同して、第２油室４ｂの作動油が作動油タンク３２に向かって流動する排出管路１３を形成するよう構成されている（図５参照）。

差動解除パイロット管路３０は、Ａポート管路１２における作動油の圧力、すなわち、第２油室４ｂの圧力（ヘッド圧）をパイロット圧として外部パイロット式シーケンス弁２８のパイロットポートに作用させることが可能に構成されている。

第１チェック弁２４は、差動用管路１８におけるＢポート管路２０及び差動解除管路２２の分岐点２３よりもＰポート管路１６側に設けられ、第１油室４ａからＰポート管路１６に向かう作動油の流動を許容し、かつ、Ｐポート管路１６から第１油室４ａに向かう作動油の流動を阻止するよう構成されている。第２チェック弁２６は、Ｂポート管路２０に設けられ、方向切替弁１０のＢポートから差動用管路１８に向かう作動油の流動を許容し、かつ、差動用管路１８から方向切替弁１０のＢポートに向かう作動油の流動を阻止するよう構成されている。これら第１チェック弁２４及び第２チェック弁２６は、ボールチェックバルブ等の調整機能等の無い簡素かつ安価な公知の逆止弁を用いることが可能であるが、これに限定されるものではない。例えば、流動を阻止する圧力を調整可能なパイロット式チェック弁等の特殊な逆止弁を採用することも可能である。

外部パイロット式シーケンス弁２８は、差動解除管路２２に設けられ、差動解除パイロット管路３０を介してパイロットポートに付与されるＡポート管路１２（第２油室４ｂの圧力（ヘッド圧））の作動油の圧力に応じて、差動解除管路２２の連通状態と非連通状態とを切り替え可能に構成されている。具体的には、外部パイロット式シーケンス弁２８は、Ａポート管路１２における作動油の圧力（すなわち、第２油室４ｂの圧力（ヘッド圧））が、予め設定されたパイロット圧（すなわち、外部パイロット式シーケンス弁２８の設定作動圧力）未満である間は、差動解除管路２２を非連通状態とするよう構成されている。また、外部パイロット式シーケンス弁２８は、Ａポート管路１２における作動油の圧力が、予め設定されたパイロット圧以上である間は、差動解除管路２２を連通状態とするよう構成されている。

外部パイロット式シーケンス弁２８の作動条件となるパイロット圧は、例えば、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１をダイカストマシンや射出成形機の製品押出装置用の油圧シリンダや、金型の部分加圧用スクイズピンや可動中子の駆動用の油圧シリンダ等に用いる場合には、シリンダロッド８が被対象物に接触したことにより受ける圧力に準じて設定することができる。なお、シリンダロッド８が被対象物に接触したことにより受ける圧力等は、実測や計算により特定することが可能である。

このような外部パイロット式シーケンス弁２８は、種々の公知の外部パイロット式シーケンス弁を適宜用いることが可能である。例えば、弁体と、該弁体を流路の遮断方向に付勢するスプリングと、該スプリングを押し戻す方向にパイロット圧を作用させるパイロットポートとを有し、パイロット圧がスプリングの付勢力を上回り、弁体が流路を開放する位置まで押し戻されることにより、流路を連通状態とさせるよう構成された一般的な外部パイロット式シーケンス弁を用いることが可能である。

本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、以上の構成を備えることにより、方向切替弁１０が上述の第２の接続状態（すなわち、Ａポート及びＰポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＴポートが接続された状態）で、かつ、差動解除管路２２が非連通状態の際に、差動用管路１８及び作動油管路１１（Ｐポート管路１６及びＡポート管路１２）によって、第１油室４ａの作動油が第２油室４ｂに向かって流動する差動回路が形成されるよう構成されている（図３参照）。また、油圧シリンダ用油圧回路１は、方向切替弁１０が上述の第２の接続状態で、かつ、差動解除管路２２が連通状態の際に、差動解除管路２２によって、第１油室４ａの作動油が作動油タンク３２に向かって流動する非差動回路が形成されるよう構成されている（図４参照）。

次に、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１の動作について、図２〜図５を用いて説明する。図２は、シリンダロッド８を停止させる際の回路構成を示す図であり、図３は、シリンダロッド８を低圧高速で前進させる際の回路構成（差動回路）を示す図であり、図４は、シリンダロッド８を高圧低速で前進させる際の回路構成（非差動回路）を示す図であり、図５は、シリンダロッド８を後退させる際の回路構成を示す図である。

まず、シリンダロッド８を停止させるためには、図２に示すように、電磁操作（ソレノイドａ，ｂの励磁の解除）により方向切替弁１０を中立位置とさせ、上述の第１の接続状態（すなわち、Ａポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが閉塞された状態）とする。これにより、方向切替弁１０によってＰポートが閉塞されると共に、第１チェック弁２４、第２チェック弁２６及び外部パイロット式シーケンス弁２８によって各管路１８，２０，２２が閉塞されるため、第１油室４ａ及び第２油室４ｂに対する作動油の流出入が阻止され、シリンダロッド８が停止状態となる。なお、第１チェック弁２４は、油圧源３４から付与される作動油の圧力により、閉塞状態が維持される。

次に、シリンダロッド８を前進させるためには、図３に示すように、電磁操作（ソレノイドａの励磁）により方向切替弁１０を中立位置から一方の片側位置（図３中の右側）に切り替え、上述の第２の接続状態（すなわち、Ａポート及びＰポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＴポートが接続された状態）とする。これにより、作動油管路１１が形成され、油圧源３４から送給された作動油がＰポート管路１６及びＡポート管路１２を介して第２油室４ｂに流入し、ピストン６を前進方向に押圧する。

ここで、Ａポート管路１２における作動油の圧力（すなわち、第２油室４ｂの圧力（ヘッド圧））が予め設定されたパイロット圧以上となるまでは、外部パイロット式シーケンス弁２８によって差動解除管路２２の非連通（閉）状態が維持されると共に、第２チェック弁２６によってＢポート管路２０が閉塞されている。このため、この状態では、ピストン６の前進に伴って第１油室４ａから排出された作動油が、差動用管路１８を介してＰポート管路１６に合流し、油圧源３４から送給された作動油と共に第２油室４ｂに送給される差動回路が形成される。すなわち、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、方向切替弁１０自体が差動回路に含まれているため、方向切替弁１０を一方の片側位置に切り替えるだけで、差動回路が成立する。そして、このように差動回路が形成されることにより、第２油室４ｂ側の作動油の圧力が予め設定されたパイロット圧に到達するまでの間、シリンダロッド８を低圧高速で前進させることができる。

具体的には、差動回路の成立によって、第２油室４ｂ側に送給される作動油の流量が増量されるため、増量された作動油の流量に比例して、シリンダロッド８の前進速度が増速される。すなわち、差動回路成立中のシリンダロッド８の前進速度は、油圧源３４から吐出させる作動油の流量Ｑ１と、差動回路により第１油室４ａから第２油室４ｂに戻される作動油の流量Ｑ２との合計流量Ｑにより決定されるため、差動回路が形成されていない状態（第１油室４ａから排出された作動油が作動油タンク３２に排出される場合）のシリンダロッド８の前進速度よりも、増量された作動油の流量Ｑ２分、前進速度が高速となる。なお、差動回路により増量される作動油の流量Ｑ２は、油圧シリンダ２のシリンダブースト比（第２油室４ｂ側のピストン６の面積と、第１油室４ａ側のピストン６の面積（第２油室４ｂ側のピストン６の面積−シリンダロッド８の断面積）との比率）、すなわち、油圧シリンダ２の仕様によって決定される。

一方、差動回路が形成される場合には、第１油室４ａと第２油室４ｂとの間が閉回路となり、第１油室４ａ（ロッド側油室）側に背圧が生じるため、シリンダロッド８の前進力は、「（第２油室４ｂ側のピストン６の面積−シリンダロッド８の断面積）×作動油の圧力」となり、シリンダロッド８の断面積分、差動回路が形成されていない状態（第１油室４ａから排出された作動油が作動油タンク３２に排出される場合）の前進力よりも低下する。このため、差動回路が形成されている間は、シリンダロッド８の移動速度は高速となるものの、前進力（押圧力）は低圧となる。

そして、シリンダロッド８が低圧高速で前進している状態において、シリンダロッド８に目的とする負荷、例えば、シリンダロッド８が被対象物に接触したことにより受ける圧力等が作用し、第２油室４ｂ側の作動油の圧力が予め設定されたパイロット圧に到達すると、その圧力によって外部パイロット式シーケンス弁２８が連通状態となる。これにより、図４に示すように、第１油室４ａから排出された作動油が差動解除管路２２を介して作動油タンク３２に排出される。また、作動油タンク３２に向かう無負荷（略大気圧）の管路が形成されたことに伴い、第１チェック弁２４は、油圧源３４から付与される作動油の圧力によって閉塞状態となる。これにより、差動回路が解除されるため、シリンダロッド８の前進は、高圧低速の前進に切り替わる。なお、この場合の「低速」とは、差動回路が形成されている状態のピストン６（シリンダロッド８）の前進速度に対しての「低速」であって、速度制御を意図するものではない。この場合のピストン６（シリンダロッド８）の前進速度は、第２油室４ｂに送給される作動油の圧力と、シリンダロッド８に作用する目的とする負荷との差異の結果として生じる速度となる。

なお、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、シリンダロッド８の位置に関係なく、シリンダロッド８に付与される負荷が外部パイロット式シーケンス弁２８の設定作動圧力未満である間は差動回路が形成され、シリンダロッド８に外部パイロット式シーケンス弁２８の設定作動圧力以上の負荷が生じた時点で差動回路が解除されて非差動回路が形成される。このため、上述した差動回路が形成された後に非差動回路に切り替えられる態様（シリンダロッド８のストローク端で目的とする負荷が発生する態様）の他、例えば、非差動回路が形成された後に差動回路に切り替えられる態様（シリンダロッド８の移動直後に目的とする負荷が発生し、後に負荷が消滅する態様）や、差動回路が形成された後に非差動回路に切り替えられ、その後再度差動回路に切り替えられる態様（シリンダロッド８のストローク途中で目的とする負荷が発生する態様）等も実行することが可能である。

次に、シリンダロッド８を後退させるためには、電磁操作（ソレノイドａ，ｂの励磁の解除）により方向切替弁１０を中立位置に切り替えてシリンダロッド８を一度停止させた後、図５に示すように、電磁操作（ソレノイドｂの励磁）により方向切替弁１０を中立位置から他方の片側位置に切り替え、上述の第３の接続状態（すなわち、Ａポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが接続された状態）とする。これにより、Ｐポート管路１６、Ｂポート管路２０及び差動用管路１８の一部を介して油圧源３４から第１油室４ａに向けて作動油が送給されると共に、排出管路１３（Ａポート管路１２及びＴポート管路１４）を介して第２油室４ｂの作動油が作動油タンク３２に排出されるため、シリンダロッド８が後退する。

以上のとおり、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、第１油室４ａから排出された作動油を作動油管路１１に合流させる差動用管路１８が、方向切替弁１０と油圧源３４との間において作動油管路１１に接続されている。これにより、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、方向切替弁１０の二次側で差動回路を形成する構成ではなく、方向切替弁１０自体が差動回路に含まれることとなるため、方向切替弁１０を上述の第２の接続状態に切り替えるだけで、目的とする負荷がシリンダロッド８に作用するまで、差動回路が自動的に成立する。そして、差動回路が成立している間は、油圧源３４から吐出させる作動油の流量Ｑ１と、差動回路により第１油室４ａから第２油室４ｂに戻される作動油の流量Ｑ２との合計流量Ｑによりシリンダロッド８の前進速度が決定される。このため、差動回路成立中のシリンダロッド８の前進速度は、シリンダロッド８に作用する負荷が多少変動したとしても、その影響を受けず、第２油室４ｂに供給される作動油の合計流量Ｑに準じた移動速度が維持される。また、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、差動回路が成立している間は外部パイロット式シーケンス弁２８が非連通状態となっており、前進中のシリンダロッドに作用する負荷（作動油の圧力）の影響を受けない第１チェック弁２４及び第２チェック弁２６によって回路が構成されているため、差動回路成立中のシリンダロッド８の移動速度に影響を及ぼす要素が無い。以上のように、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、特許文献１の油圧回路のような、パイロット圧に基づく圧力制御機器（シーケンス弁１２４）の作動により差動回路が形成されるものではなく、目的とする負荷未満の負荷がシリンダロッド８に作用しても差動回路の成立に影響を与えないため、差動回路の成立中におけるシリンダロッドの移動速度を安定化させることが可能である。

また、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、１つの方向切替弁１０と、１つの外部パイロット式シーケンス弁２８と、２つのチェック弁（第１チェック弁２４、第２チェック弁２６）と、各種管路のみで、方向切替弁１０を除いて特別なセンサや電気的制御を用いることなく、目的とする負荷が生じていない状態における低圧高速駆動（差動回路成立）と、目的とする負荷が生じた状態における高圧低速駆動（非差動回路成立）とを、シリンダロッドの位置に寄らず、自動で切り替えることが可能な回路を構成することができる。このため、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１によれば、圧力制御機器を少なくとも２つ用いる必要がある特許文献１の油圧回路よりも、簡易かつ安価な構成とすることが可能である。また、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、特許文献１の油圧回路のような２つの圧力制御機器（シーケンス弁１２４、アンロード弁１２６）の作動バランスの設定及び調整が不要であるため、設置及びメンテナンス作業が容易であるという利点を有する。

さらに、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、方向切替弁１０として、中立位置の状態（第１の接続状態）においてＡポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが閉塞される、所謂「Ａ−Ｔ連通／Ｂ、Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁を用いている。一般に、シリンダロッド８を停止させた状態における第２油室４ｂ側（ヘッド側）の残圧は、停止状態のシリンダロッド８を前進させる際に意図しない急な前進を引き起こす可能性がある。これに対し、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１では、方向切替弁１０として「Ａ−Ｔ連通／Ｂ、Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁を用いることにより、シリンダロッド８の停止時に、Ｐポート及びＢポートの作動油圧力に寄らず、第２油室４ｂの作動油圧力（ヘッド圧）を確実にＴポート管路１４の作動油圧力まで減圧させることができ、これにより、停止状態のシリンダロッド８を前進させる際における意図しない急な前進を防止することができ、安全であるという利点を有する。

本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、例えば、ダイカストマシンや射出成形機の製品押出装置用の油圧シリンダや、金型の部分加圧用スクイズピンや可動中子の駆動用の油圧シリンダ等に好適に用いることが可能であるが、これに限定されるものではない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、ピストン６から第１油室４ａ側に向けてシリンダロッド８が伸びる片ロッド式の油圧シリンダ２に、本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１を採用し、シリンダロッド８の前進時に目的とする負荷が生じるまで差動回路が成立するものとして説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る油圧シリンダ用油圧回路１は、例えば、ピストン６から第２油室４ｂに向けてシリンダロッド８が伸びる片ロッド式の油圧シリンダに用いられても良いし、ピストン６から第１油室４ａ及び第２油室４ｂの双方に向けてシリンダロッド８が伸びる両ロッド式の油圧シリンダに用いられても良い。ピストン６から第２油室４ｂに向けてシリンダロッド８が伸びる片ロッド式の油圧シリンダに用いられる場合には、シリンダロッド８の後退時に目的とする負荷が生じるまで差動回路が成立し、シリンダロッド８に高い引張力が作用した際に差動回路が解除されることとなる。また、ピストン６から第１油室４ａ及び第２油室４ｂの双方に向けてシリンダロッド８が伸びる両ロッド式の油圧シリンダに用いられる場合には、シリンダロッド８の前進時及び後退時の双方において目的とする負荷が生じるまで差動回路が成立することとなる。

また、上述した実施形態では、方向切替弁１０として「Ａ−Ｔ連通／Ｂ、Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁を用いるものとして説明したが、これに限定されず、中立位置の状態において少なくともＰポートが閉塞されるタイプの方向切替弁であれば良い。このような方向切替弁としては、上述した「Ａ−Ｔ連通／Ｂ、Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁の他、例えば、「Ａ−Ｂ−Ｔ連通／Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁や、「ＡＢＰＴ全閉塞」タイプの方向切替弁等を例示することができる。

ここで、「Ａ−Ｂ−Ｔ連通／Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁は、特許文献１に記載の方向切替弁１１０と同様に、中立位置の状態において、Ａポート、Ｂポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｐポートが閉塞されるよう構成されている。このような「Ａ−Ｂ−Ｔ連通／Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁によっても、中立位置の状態においてシリンダロッド８を停止させることが可能である。なお、「Ａ−Ｂ−Ｔ連通／Ｐ閉塞」タイプの方向切替弁を用いる場合には、Ｔポート管路１４に他のアクチュエータ駆動等で流動が生じると、それが背圧となってロッド側とヘッド側の両方に作用し、その結果、ロッド側とヘッド側におけるピストン６の面積差に起因したシリンダロッド８の前進を引き起こすおそれがあるため、Ｔポート管路１４に、作動油タンク３２からの流動を防止するようチェック弁を追加配置することが好ましい。

また、「ＡＢＰＴ全閉塞」タイプの方向切替弁は、中立位置の状態において、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート及びＴポートの全てが閉塞されるよう構成されている。このような「ＡＢＰＴ全閉塞」タイプの方向切替弁では、シリンダロッド８を停止させた状態における第２油室４ｂ側（ヘッド側）の残圧に起因して、前進切替時に意図しない急な飛び出しが生じるおそれや、長時間の停止に伴う弁内のリークによりシリンダロッド８が少し前進するおそれがあるものの、中立位置の状態においてシリンダロッド８を停止させることが可能である。

さらに、上述した実施形態では、作動油管路の連通状態と非連通状態とを切り替える方向切替弁が、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート及びＴポートを有する三位置弁であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、同様の機能を発揮可能であれば、他種の方向切替弁としても良く、また、複数の切替弁により同様の機能を発揮させる構成としても良い。

１ 油圧シリンダ用油圧回路、２ 油圧シリンダ、４ シリンダ本体、４ａ 第１油室、４ｂ 第２油室、６ ピストン、８ シリンダロッド、１０ 方向切替弁、１１ 作動油管路、１２ Ａポート管路、１３ 排出管路、１４ Ｔポート管路、１６ Ｐポート管路、１８ 差動用管路、２０ Ｂポート管路、２２ 差動解除管路、２３ 分岐点、２４ 第１チェック弁、２６ 第２チェック弁、２８ 外部パイロット式シーケンス弁、３０ 差動解除パイロット管路、３１ 圧力計、３２ 作動油タンク、３４ 油圧源

Claims (6)

1. 中空状に形成されたシリンダ本体と、前記シリンダ本体の内部空間を第１油室及び第２油室に仕切るピストンと、前記ピストンから前記第１油室及び前記第２油室の少なくとも一方側に向けて伸びるシリンダロッドとを有する油圧シリンダに用いられる油圧シリンダ用油圧回路であって、
   前記ピストンを前記第２油室から第１油室に向かう方向に移動させる際に、作動油の油圧源と前記第２油室とを接続する作動油管路と、
   前記作動油管路の連通状態と非連通状態とを切り替え可能に構成された方向切替弁と、
   前記第１油室から排出された作動油を前記作動油管路に合流させる差動用管路と、
   前記差動用管路から分岐して形成され、前記第１油室から排出された作動油を作動油タンクに排出させる差動解除管路と、
   前記差動用管路における前記差動解除管路の分岐点と前記作動油管路の合流点との間に設けられ、前記第１油室から前記作動油管路に向かう作動油の流動を許容し、かつ、前記作動油管路から前記第１油室に向かう作動油の流動を阻止するよう構成されたチェック弁と、
   前記差動解除管路に設けられ、該差動解除管路の連通状態及び非連通状態を切り替え可能に構成された外部パイロット式シーケンス弁と、
   前記第２油室側の作動油の圧力を前記外部パイロット式シーケンス弁に作用させる差動解除パイロット管路と、
   前記差動解除管路における前記外部パイロット式シーケンス弁の前記分岐点側の作動油の圧力を計測して表示する圧力計と
   を備え、
   前記差動用管路は、前記方向切替弁と前記油圧源との間において、前記作動油管路に接続されており、
   前記外部パイロット式シーケンス弁は、前記差動解除パイロット管路を介して付与された前記第２油室側の作動油の圧力が所定のパイロット圧以上である間、前記差動解除管路を連通状態とするよう構成されており、
   前記方向切替弁により前記作動油管路が連通状態とされ、かつ、前記外部パイロット式シーケンス弁により前記差動解除管路が非連通状態とされた際に、前記差動用管路及び前記作動油管路によって、前記第１油室の作動油が前記第２油室に向かって流動する差動回路が形成され、
   前記方向切替弁により前記作動油管路が連通状態とされ、かつ、前記外部パイロット式シーケンス弁により前記差動解除管路が連通状態とされた際に、前記差動解除管路によって、前記第１油室の作動油が前記作動油タンクに向かって流動する非差動回路が形成されるよう構成されており、
   前記方向切替弁は、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート及びＴポートを有し、Ｐポート及びＢポートが閉塞される第１の状態と、Ａポート及びＰポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＴポートが接続される第２の状態と、Ａポート及びＴポートが接続され、かつ、Ｂポート及びＰポートが接続される第３の状態とを切り替え可能に構成されており、
   前記作動油管路は、前記油圧源と前記Ｐポートとを接続するＰポート管路と、前記Ａポートと前記第２油室とを接続するＡポート管路とを備え、
   前記差動用管路は、前記第１油室と前記Ｐポート管路とを接続するよう構成され、
   前記油圧シリンダ用油圧回路は、
   前記差動用管路と前記Ｂポートとを接続するＢポート管路と、
   前記Ｔポートと前記作動油タンクとを接続するＴポート管路と
   を更に備える
   ことを特徴とする油圧シリンダ用油圧回路。
2. 前記Ｂポート管路に設けられ、前記Ｂポートから前記第１油室又は前記差動用管路に向かう作動油の流動を許容し、かつ、前記第１油室又は前記差動用管路から前記Ｂポートに向かう作動油の流動を阻止するよう構成された第２チェック弁を更に備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧シリンダ用油圧回路。
3. 前記方向切替弁が前記第３の状態の際に、前記Ａポート管路及び前記Ｔポート管路によって、前記第２油室の作動油が前記作動油タンクに向かって流動する排出管路が形成されるよう構成されている
   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用油圧回路。
4. 前記油圧シリンダは、前記ピストンから前記第１油室に向けて伸びる前記シリンダロッドを有する片ロッド式の油圧シリンダである
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の油圧シリンダ用油圧回路。
5. 前記油圧シリンダは、前記ピストンから前記第２油室に向けて伸びる前記シリンダロッドを有する片ロッド式の油圧シリンダである
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の油圧シリンダ用油圧回路。
6. 前記油圧シリンダは、前記ピストンから前記第１油室及び前記第２油室に向けてそれぞれ伸びる前記シリンダロッドを有する両ロッド式の油圧シリンダである
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の油圧シリンダ用油圧回路。

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