JP2007046671A - 水道圧シリンダ、及び水道圧シリンダ装置 - Google Patents
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Abstract
作動流体として水道水を使用し、該水道水の圧力を増圧して作動する水道圧シリンダ、及び水道圧シリンダ装置の提供である。
【解決手段】
上側ロッドカバー7の両側に、軸心同一にして設けられた上下の各シリンダCa,Cb を取付け、上側シリンダCaを構成する上側ロッドRaが下降されたとき、該上側ロッドRaが、前記上側ロッドカバー7のパッキン挿入溝16aに取付けられた下側ロッドパッキン26の摺動リング26bに挿通されることによって、水封入空間W内の水道水が密封されるように構成し、前記上側ロッドRaが前記水封入空間W内の水道水を加圧しながら下降させることにより、下側シリンダCbを構成する下側ロッドRbを増圧させて突出させる。
【選択図】 図7
Description
Q:水道水の流量
P0 :水道水の圧力
P1 :増圧室で増圧された圧力
A1 :第1シリンダのピストン及びロッドの総受圧面積
A21:第2シリンダのピストンの受圧面積
A22:第2シリンダのロッドの断面積
V1 :第1シリンダのロッドの突出速度
V2 :第2シリンダのロッドの突出速度
L0 :シリンダの全ストローク
L1 :第1シリンダの部分ストローク
L2 :第2シリンダの部分ストローク
D1 :第1シリンダのピストンの直径
D21:第2シリンダのピストンの直径
D22:第2シリンダのロッドの直径
F:ロッドの押圧力
第1シリンダの送りポートから水道水を流入させると、ピストンのリング状の受圧面、及びロッドの筒部の先端の底面である受圧面(この二つの受圧面の和は、ピストンを通常の中実構造にした場合の受圧面積に等しい)に、水道水の圧力がそれぞれ作用して、第1シリンダのロッドは、速度V1 〔=Q/A1 =4Q/(π×D1 2)〕で早送りされる。また、第1シリンダのロッドは、戻しポートからの水道水の排出をON・OFFする方向切換弁がOFFとなった時点で停止されるため、第1シリンダのロッドの早送りの部分ストロークL1 を自在に制御できる。
第1シリンダが早送り端に達した状態において、水道圧(P0)により第2シリンダを作動させると、密封手段により第1シリンダ内に形成された増圧室内の圧力(P1)は、〔P0 ×(A21/A22)=P0 ×(D21/D22)2〕となって増圧されると共に、第1シリンダのロッドは、〔V1 ×(A22/A1)=V1 ×(D22/D1)2 〕の速度で遅送りされる。そして、シリンダのロッド(第1シリンダのロッドと同じ)の前進端においては、〔P1 ×A1 =P0 ×(A1 ×A21/A22)〕の押圧力Fで被加工物が押圧される。また、第2シリンダのロッドは、戻しポートからの水道水の排出をON・OFFする方向切換弁がOFFとなった時点で停止されるので、増圧状態であるシリンダ全体の加圧時(作業時)における第1シリンダの遅送りの部分ストロークL2 を自在に制御できる。
加工終了後においては、第1及び第2の各シリンダの各戻しポートに水道水を同時に流入させて、第2シリンダのロッドが戻った後には、第1シリンダのロッドは、早戻りされる。
シリンダ全体の全ストロークL0 は、(L1 +L2)となって、第1及び第2の各シリンダの送りポート、及び戻しポートに連結されている方向切換弁の制御によって、シリンダ全体の全ストロークL0(=L1 +L2)を自在に変更できる。また、シリンダ全体の全ストロークL0 が一定の場合でも、シリンダの加圧力を利用する作業の種類によって、第1及び第2の各シリンダによる部分ストロークL1,L2 を自在に分配して、作業目的を達成できる。例えば、全ストロークL0 のうち早送りの部分ストロークL1 の割合を大きくすると、シリンダの1往復に要する時間を短くできる。
次に、圧力媒体が水道水であることに起因する特有の効果を、油圧シリンダとの対比で説明する。(1)水圧機のように、パスカルの原理を主体にした液体増圧原理のみによって、小さな水道圧を増圧しているために、油圧シリンダにおける油圧ポンプの運転時の連続騒音等が一切なく、静かな環境において静粛に運転を行える。(2)圧力媒体として容易に得られる水道水を利用しているため、請求項1の発明の水道圧シリンダを使用したプレス装置等の各種装置の設置場所の制約は殆どないと共に、使用後の水道水は、そのまま排水しても環境保全上問題とならないため、使用済の圧力媒体の処理が簡単である。(3)圧力媒体が水道水であって、電気等の火災の発生の原因となるものを一切使用していないので、火災の発生の恐れが全くない。(4)駆動源として、電気を必要とするモータ、石油資源を必要とするエンジン等と異なって、蓄積された雨水等の水位差により自然に発生する「水道圧」を利用しているために、モータ、エンジン等と異なって駆動源を得るために環境を破壊する恐れがない(環境保全に寄与する)と共に、コストの面からも低廉なエネルギーである。
Ca:上側シリンダ(第2シリンダ)
Cb:下側シリンダ(第1シリンダ)
E:プレス装置(水道圧シリンダ装置)
K1 〜K6 :方向切換弁
LS1,LS2 :リミットスイッチ(停止位置決めセンサ)
Ra:上側ロッド(第2シリンダのロッド)
Rb:下側ロッド(第1シリンダのロッド)
W:水封入空間(増圧室)
7:上側ロッドカバー(第1及び第2の各シリンダの接続部)
9:上側ピストン(第2シリンダのピストン)
13:上側ピストン送りポート
14:上側ピストン戻しポート
16:ロッド挿通孔(第2シリンダのロッドの挿通孔)
16a:パッキン挿入溝
17:下側ピストン送りポート(送りポート)
22:下側ピストン(第1シリンダのピストン)
26:下側ロッドパッキン(密封手段)
26a:Oリング
26b:摺動リング
28:ピストン進入孔(筒状部)
31:下側ピストン戻しポート
36:水道圧源
37:送り管(管路)
43:分岐管(管路)
45:戻し管(管路)
46:逆止弁(密封手段)
Claims (5)
- 水道圧を増圧させて作動する水道圧シリンダであって、
圧力水通路を有するピストンに、先端部を除く基端から所定長の部分を筒状に形成したロッドが連結された早送り用の第1シリンダと、
前記第1シリンダに対して直列配置され、かつ互いに連通された状態で一体化されて、第1シリンダのロッドの筒状部に自身のロッドが所定の隙間を有して挿入される増圧用の第2シリンダと、
第2シリンダの作動により、前記第2シリンダのロッドが第1シリンダのロッドの筒状部に挿入された増圧作動時において、送りポートから流入されて第1シリンダのピストンに作用する圧力水を密封して増圧室を形成する密封手段と、
を備え、
第1シリンダの作動によりロッドを所定位置まで早送りさせた後に、第2シリンダの作動により、前記密封手段により密封された増圧室内の圧力水の圧力を増圧させて遅送りさせる構成であることを特徴とする水道圧シリンダ。 - 前記密封手段は、第1及び第2の各シリンダの接続部に形成された第2シリンダのロッドの挿通孔の内周面に設けられたパッキンであって、
前記パッキンは、前記挿通孔の内周面に形成された環状のパッキン挿入溝の奥側に挿入配置される弾性を有するOリングと、該Oリングの外側に挿入配置される耐磨耗性の高い材質から成る摺動リングとから成ることを特徴とする請求項1に記載の水道圧シリンダ。 - 第1及び第2の各シリンダの各ポートに接続された各方向切換弁は、逆止弁を用いた構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水道圧シリンダ。
- 水道圧源と、請求項1に記載の水道圧シリンダと、前記水道圧源と前記水道圧シリンダの各ポートとを接続する各管路に組み込まれた必要個数の方向切換弁と、前記水道圧シリンダのロッドの中間停止位置及び突出端停止位置を定めるために、シリンダ本体に装着された各停止位置決めセンサとを備えていることを特徴とする水道圧シリンダ装置。
- 水道圧シリンダを構成する第1及び第2の各シリンダの戻しポートには、1本の前記管路が途中で分岐されてそれぞれ接続され、第1及び第2の各シリンダの各ロッドは、同時に戻る構成であることを特徴とする請求項4に記載の水道圧シリンダ装置。
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