JP2008256157A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を少なくし、しかも製造時の組立て工数を減らすことで、流体圧シリンダを低コストで提供する。
【解決手段】流体圧シリンダ１は、シリンダチューブ３の内部２に挿入されるピストン４、及びシリンダチューブ３から突出する先端部５を一体形成した軸状体から成るピストンロッド６を備える。ピストン４は、銅合金が外周面に溶着され、パッキン溝７にピストンパッキン８が嵌め込まれている。先端部５がシリンダチューブ３の一端から突出し、スリーブ９の内面９１で支承されている。スリーブ９の内面９１にロッドパッキン９４，９５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダチューブ内に供給される流体の圧力に基づき、シリンダチューブから突出したピストンロッドを動作させる流体圧シリンダに関する。

以下に述べる流体圧シリンダを構成する要素は、特に断らない限り円筒形又は円柱形である。図５は、従来の流体圧シリンダ１００を示している。流体圧シリンダ１００はピストン４０をピストンロッド５０の基端部に接合している。ピストンロッド５０の先端部はシリンダチューブ３００の一端から突出している。シリンダチューブ３００の内部２は、図中のピストン４０の上側がピストン室となり下側がロッド室となる。ピストン室及びロッド室には、ポート２０，３０からそれぞれ流体が導入される。符号４０１，４０２はＶパッキンから成るピストンパッキンを指している。以後、流体圧シリンダ１００に適用するピストンパッキンを単にＶパッキンと称する。

図６（ａ）に示すように、Ｖパッキン４０１は、そのリップをピストン室に向けており、ピストン室に導入される流体がロッド室に漏れるのを防止する。Ｖパッキン４０２は、そのリップをロッド室に向けており、ロッド室に導入される流体がピストン室に漏れるのを防止する。更に、Ｖパッキン４０１，４０２が矢印Ｓで指した軸方向に滑動するのを規制するために、ピストン４０の外周に、Ｖパッキン４０１，４０２の間に突出するランド部材４０３を設け、図５に示すように、ランド部材４０３と、銅合金製の滑接リング４０４，４０５との間に、Ｖパッキン４０１，４０２をそれぞれ挟んでいる。ここに述べたＶパッキン４０１，４０２、ランド部材４０３、及び滑接リング４０４，４０５は、ピストンロッド５０の基端部にボルト５０１で締付けられたピストンパッキン押えリング５０２によりピストンロッド５０に結束されている。

一方、シリンダチューブ３００の一端には、銅合金製のブッシュ９０が設けられている。符号９０１は、Ｖパッキンから成るロッドパッキンを指している。以後、流体圧シリンダ１００に適用するロッドパッキンを単にＶパッキンと称する。図６（ｂ）に示すように、Ｖパッキン９０１は、そのリップを図中の上方へ向けており、ロッド室に導入される流体がシリンダチューブ３００から漏出するのを防止する。また、Ｖパッキン９０１が軸方向に滑動するのを規制するために、ブッシュ９０と、銅合金が内面に溶着された嵌入筒材９０２との間にＶパッキン９０１を挟んでいる。ここに述べた、ブッシュ９０、Ｖパッキン９０１、及び嵌入筒材９０２は、シリンダチューブ３００の一端に押え板ボルト９０３で締付けられた押え板９０４によりシリンダチューブ３００に結束されている。

更に、押え板９０４の口縁には、シリンダチューブ３００の内部２へ埃等が侵入するのを防止するために、ダストシール９０５が設けられている。嵌入筒材９０２は、押え板９０４と共にダストシール９０５を、シリンダチューブ３００に対して位置決めする役割も果たす。符号９０６は、Ｖパッキン９０１のピストンロッド５０への初期接触力を調整するために用いるシムを指している。
特開平８−４７１１号公報 特開２００５−３３７４４０号公報

上記のボルト５０１及び押え板ボルト９０３は実際には数十本に達する。このようにボルトが多い分、流体圧シリンダ１００の部品点数が増加し、流体圧シリンダ１００を製造するときに、多数のボルトの締付けに手間取るという問題がある。流体圧シリンダ１００を適切に組立てるためには、多数のボルト５０１、押え板ボルト９０３、及びヘッドカバー３７の取付用ボルト３８を均一なトルクで締付けなければならない。これには熟練を要する。更に、ピストン４０を上記の通り複数の部材で構成しているため、Ｖパッキン４０１，４０２、ランド部材４０３、滑接リング４０４，４０５、及びピストンパッキン押えリング５０２が不可欠であることに加え、ブッシュ９０、Ｖパッキン９０１、嵌入筒材９０２、及び押え板９０４が不可欠である。これら多くの部品が、流体圧シリンダ１００の製造コストを高騰させている。

また、ピストン４０が流体の圧力を受けながら進退を繰り返すときの振動、或いはピストン４０及びピストンロッド５０に加わる衝撃荷重の影響でボルト５０１，９０３，３８が緩み、シリンダチューブ３００又はピストン４０を構成する複数の部材の結束が緩む惧れがある。また、ボルト５０１の頭部に穿孔し、その頭部に通したワイヤでボルト５０１同士の緩み止めをしているが、これにより流体圧シリンダ１００を製造するための工数が著しく増加するという問題がある。

また、ダストシール９０５がその機能を果たすには、ピストンロッド５０とダストシール９０５とのそれぞれの幾何学的中心が一致しなければならない。ダストシール９０５がピストンロッド５０に対して偏心すると、両者の間に埃等が侵入する隙間ができる。しかしながら、ダストシール９０５は、押え板９０４と共に嵌入筒材９０２によってシリンダチューブ３００に位置決めされるので、流体圧シリンダ１００を製造するときに、ダストシール９０５をピストンロッド５０に正確に位置決めしようとするが、部品点数が多く難しい。

本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、部品点数の少ない流体圧シリンダを提供し、しかも製造工程を減らすことで、流体圧シリンダの低コスト化を実現することを目的とする。

本発明は、シリンダチューブに挿入されるピストンと、前記シリンダチューブから突出するピストンロッドとを備える流体圧シリンダに係るものであって、前記ピストンロッドは、先端部及び基端部を有し、前記先端部を前記シリンダチューブから突出させ、前記基端部の外径を前記先端部より拡張することにより、前記ピストンを前記基端部に一体成形した軸状体であることを特徴とする。

更に、本発明に係る流体圧シリンダは、前記ピストンに銅合金が溶着され、前記ピストンが、前記シリンダチューブに滑り接触することを特徴とする。

更に、本発明に係る流体圧シリンダは、前記ピストンにパッキン溝を形成し、前記パッキン溝に嵌め込まれたピストンパッキンが、前記シリンダチューブの内部をピストン室とロッド室とに隔て、且つ、前記ピストン室に導入される流体と、前記ロッド室に導入される流体とを遮断することを特徴とする。

更に、本発明に係る流体圧シリンダは、銅合金が内面に溶着されたスリーブを、前記シリンダチューブに着脱自在に取付け、前記ピストンロッドの先端部を、前記スリーブの内面で支承することを特徴とする。

更に、本発明に係る流体圧シリンダは、前記スリーブの内面にパッキン溝を形成し、前記ピストンロッドの先端部と前記スリーブとの間を密閉するロッドパッキンが、前記パッキン溝に嵌め込まれたことを特徴とする。

本発明に係る流体圧シリンダは、ピストンをピストンロッドに一体形成しているので、振動又は衝撃荷重を受けても、従来のようなピストンを構成する複数の部材の結束が緩むという不具合が起こらない。このため、ワイヤでボルト同士を緩み止めするという手間を省くことができる。また、当該流体圧シリンダを構成する部材が少ない分、これらの接続箇所も少なくて済むので、当該流体圧シリンダを組立てるのに要するボルトの本数を最小限とし、ボルトの締付け工数及びその時間を節約することができる。

更に、ピストンの外周面に銅合金が溶着され、ピストンの外周面をシリンダチューブに滑り接触させる一方、ピストンロッドの先端部を、シリンダチューブに着脱自在に取付けたスリーブの内面で支承することができる。また、ピストンのパッキン溝に嵌め込まれたピストンパッキンにより、ピストン室に導入される流体と、ロッド室に導入される流体とを遮断できるので、Ｖパッキンを使用することがなく、Ｖパッキンの滑動を規制するための部材が不要である。一方、スリーブのパッキン溝に嵌め込まれたロッドパッキンが、ピストンロッドの先端部とスリーブとの間を密閉するので、上記と同様にＶパッキンを使用することがなく、Ｖパッキンの滑動を規制するための部材が不要である。

従って、本発明に係る流体圧シリンダによれば、その部品点数を少なくし、製造時の組立て工数も少なくできるという利点が得られる。しかも、流体圧シリンダの製造コストを低減することができる。また、本発明に係る流体圧シリンダによれば、ピストンパッキンをピストンの所定の位置にボルトを使用することなく取付けることができ、同様にボルトを使用することなく、ロッドパッキンをスリーブの所定の位置に取付けられる。このため、多数のボルトを均一に締付けるような熟練技がなくても、当該流体圧シリンダを高い信頼性で組立てることができる。

従来の技術として既に述べた要素には、引続き同じ呼称又は同じ符号を用いるものとし、その説明又は図示は省略する。また、流体圧シリンダの姿勢、及びその用途は、以下の説明に限定されるものではない。

図１に示すように、流体圧シリンダ１は、シリンダチューブ３の内部２に挿入されたピストン４、及びシリンダチューブ３から突出する先端部５を一体形成した軸状体から成るピストンロッド６を備える。同図は、先端部５が下向きになる姿勢で流体圧シリンダ１を表している。これは、流体圧シリンダ１をスクラップシャーに適用する場合に、先端部５にカッターを取付け、同カッターの上方にシリンダチューブ３を配置するためである。

シリンダチューブ３は、その一端及び他端に、ロッドカバー３１、及びヘッドカバー取付けリング３２がそれぞれ溶接されている。ヘッドカバー３７は、ヘッドカバー取付けリング３２にボルト３８で締付けられ、シリンダチューブ３の他端を塞ぐものである。シリンダチューブ３の内部２の内周面２１はホーニング加工が施されている。ロッドカバー３１の側面には掛止部材３３が嵌入している。掛止部材３３は、スクラップシャーのフレーム３４にボルト３５で締付けられた保持部材３６に掛止めされ、シリンダチューブ３をフレーム３４に位置決めするものである。

ピストン４は、ピストンロッド６の基端部に相当する部位であり、銅合金が外周面に溶着された滑接部４１と、滑接部４１より外径の小さな縮径部４２と、滑接部４１を周回するよう形成された１条のパッキン溝７と、パッキン溝７に嵌め込まれたピストンパッキン８とを有する。図２に示すように、ピストン４は、滑接部４１の外周面を内周面２１との間に適度な小さな隙間をもたせた状態で、内周面２１に対して軸方向に滑り接触することができる。

ピストンロッド６を製造するとき、ピストン４及び先端部５を共通の鋼材から削り出せるので、これらを個別の材料から成形した後に両者を連結する手法に比較して、ピストン４及び先端部５のそれぞれの幾何学的中心を正確に一致させるのに有利である。また、スクラップシャーの稼動時に、ピストンロッド６が振動又は衝撃荷重を激しく受けることがあっても、ピストン４及び先端部５が連続した一本の軸状体であるため、これらの結束が緩むという不具合が起こることはなく、流体圧シリンダ１の信頼性が向上する。しかも、ピストン４及び先端部５をボルトで結束する構造ではないので、従来のようなボルトの緩み止めは全く不要である。

ピストンパッキン８は、その断面を略台形とした弾性リング８１と、弾性リング８１の内側に配置されたＯリング８２とを備える。弾性リング８１の材料として、Ｏリング８２を構成するニトリルゴムよりも耐磨耗性と摺動性に優れたポリテトラフルオロエチレンを主原料とする合成樹脂が挙げられる。ピストンパッキン８をパッキン溝７から取外した姿が図２の右側に表れている。弾性リング８１及びＯリング８２は、無端状であるが弾性に富む材質であるため、ピストンパッキン８をパッキン溝７に着脱する作業を行うときは、それぞれの直径を滑接部４１の外径よりも拡張できる。

また、ピストン４がシリンダチューブ３の内部２に挿入した状態で、内周面２１に密接する弾性リング８１が、図２の左側に表れている。この状態で、弾性リング８１はパッキン溝７の奥方へ向かって収縮し、Ｏリング８２は、その断面が楕円形になるよう圧縮され、弾性リング８１とパッキン溝７とに密接する。これにより、ピストン室に導入される流体と、ロッド室に導入される流体とを、ピストンパッキン８によって遮断できるので、従来のＶパッキン、従来のランド部材、滑接リング、ピストンパッキン押えリング、及びこれらを結束するボルトが不要である。

一方、シリンダチューブ３の一端にスリーブ９が設けられ、ピストンロッド６の先端部５が、スリーブ９の内面９１で支承されている。支承とは、ピストンロッド６に曲げ力、又は中心軸の直角方向の外力が加わっても、ピストンロッド６が傾くことのないように、先端部５を滑動自在に支持することを意味する。これを実現するために、スリーブ９の内面９１に銅合金を溶着し、先端部５がスリーブ９の内面９１に滑り接触するようにしている。

スリーブ９はシリンダチューブ３に着脱自在に取付けられている。即ち、図３に示すように、ロッドカバー３１の内側にスリーブ９が没入している。スリーブ９がロッドカバー３１から抜けないように、ロッドカバー３１の端面に押え板ボルト３９で締付けられた押え板３１０が、スリーブ９の頭部９２に突き当てられている。スリーブ９をシリンダチューブ３から取外すときは、押え板３１０を取外すだけで簡単に行える。符号３１２は、スリーブ９とロッドカバー３１との間を密閉するシール材を指している。

ここに述べたスリーブ９の取付構造は、シリンダチューブ３に押え板３１０を直に位置決めするものではないので、従来の嵌入筒材は不要である。このため、押え板ボルト３９を緩めると、押え板３１０に取付けたダストシール３１１と先端部５との幾何学的中心が一致するように、先端部５に対して押え板３１０の位置を微調節することができる。押え板ボルト３９を締付けると、押え板３１０と共にダストシール３１１を適切な位置に固定することができる。また、上記の取付構造は、Ｖパッキンを使用しないので、シムによる調整も不要である。

更に、図４に示すように、スリーブ９の頭部９２には、その内側を周回するよう２条のパッキン溝９３が形成され、２条のパッキン溝９３にロッドパッキン９４，９５がそれぞれ嵌め込まれている。ロッドパッキン９４は、内向きのリップ９６を有する弾性リング９７の外側にＯリング９９を配置したものである。ロッドパッキン９５は、弾性リング９８の外側にＯリング９１０を配置したものである。

ロッドパッキン９４，９５は、弾性リング９７，９８が先端部５に密接した状態で、弾性リング９７，９８がパッキン溝９３の奥方へ向かって拡大し、Ｏリング９９，９１０は、その断面が楕円形になるよう圧縮され、弾性リング９７，９８とパッキン溝９３とに密接する。これにより、ロッドパッキン９４，９５は、ロッド室に導入された流体が先端部５とスリーブ９との間から漏れないように、シリンダチューブ３の一端を密閉することができる。図示の弾性リング９７，９８は互いの断面形状を違えているが、両者は同じものであっても良い。パッキン溝９３を１条とし、弾性リング９７，９８の何れか片方を省略しても良い。

また、ロッドパッキン９４，９５を交換するときは、ロッドカバー３１から押え板３１０を取外し、ロッドパッキン９４，９５をスリーブ９に伴なわせてロッドカバー３１から抜き出せば良い。弾性リング９７，９８及びＯリング９９，９１０は、無端状であるが弾性に富む材質であるため、ロッドパッキン９４，９５をパッキン溝９３に着脱する作業を行うときは、それぞれの直径をスリーブ９の内径よりも収縮させることができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。

本発明は、上記のスクラップシャーに限らず、剪断機械、鍛造機械、工作機械、又は製鉄機械等に用いられる流体圧シリンダに係る技術である。

本発明に係る流体圧シリンダの断面図。 本発明に係る流体圧シリンダに適用したピストンの要部を示す断面図。 本発明に係る流体圧シリンダに適用したシリンダチューブの一端付近を示す断面図。 図１のＡ部を示す断面図。 従来の流体圧シリンダの断面図。 （ａ）は図５のＢ部を示す断面図、（ｂ）は従来の流体圧シリンダに適用したシリンダチューブの一端付近を示す断面図。

符号の説明

１：流体圧シリンダ
２：内部
３：シリンダチューブ
４：ピストン（基端部）
５：先端部
６：ピストンロッド
７：パッキン溝
８：ピストンパッキン
９：スリーブ
９１：内面
９３：パッキン溝
９４，９５：ロッドパッキン

Claims (5)

1. シリンダチューブに挿入されるピストンと、前記シリンダチューブから突出するピストンロッドとを備える流体圧シリンダであって、
   前記ピストンロッドは、先端部及び基端部を有し、前記先端部を前記シリンダチューブから突出させ、前記基端部の外径を前記先端部より拡張することにより、前記ピストンを前記基端部に一体成形した軸状体であることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記ピストンに銅合金が溶着され、前記ピストンが、前記シリンダチューブに滑り接触することを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記ピストンにパッキン溝を形成し、前記パッキン溝に嵌め込まれたピストンパッキンが、前記シリンダチューブの内部をピストン室とロッド室とに隔て、
   且つ、前記ピストン室に導入される流体と、前記ロッド室に導入される流体とを遮断することを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダ。
4. 銅合金が内面に溶着されたスリーブを、前記シリンダチューブに着脱自在に取付け、前記ピストンロッドの先端部を、前記スリーブの内面で支承することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の流体圧シリンダ。
5. 前記スリーブの内面にパッキン溝を形成し、前記ピストンロッドの先端部と前記スリーブとの間を密閉するロッドパッキンが、前記パッキン溝に嵌め込まれたことを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。

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