JP2011112178A

JP2011112178A - Fluid pressure actuator

Info

Publication number: JP2011112178A
Application number: JP2009270226A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Seto; 宏樹瀬戸; Kenji Matsumura; 賢司松村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2011-06-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent destruction of equipment by providing an accumulator closest to an actuator. <P>SOLUTION: A bag body 2 made of an elastic material and enclosed with gas is fitted and incorporated inside the actuator 1, for example, in a recessed part provided on an end plate 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、油圧、空気圧等の流体圧作動系において、サージ圧を吸収するための圧力吸収体を内部に備えたアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator provided with a pressure absorber for absorbing surge pressure in a fluid pressure operating system such as hydraulic pressure or pneumatic pressure.

油圧、空気圧等の流体圧作動系は、ポンプ等の圧力源、作動を制御する制御弁、作動源であるアクチュエータその他で構成される。アクチュエータとしては直線運動を行う流体圧シリンダや回転運動を行う油圧モータ、ポンプなどがあり、これらに接続された機器を任意の方向に運動させる。 The fluid pressure operation system such as hydraulic pressure and air pressure includes a pressure source such as a pump, a control valve for controlling the operation, an actuator as an operation source, and the like. Actuators include fluid pressure cylinders that perform linear motion, hydraulic motors that perform rotational motion, pumps, and the like, and devices connected thereto move in any direction.

ところで流体圧で作動する機器に外力等が作用した場合に、これがアクチュエータに伝達され、内部の流体が急激に圧縮されて流体圧系の内部にサージ圧（瞬間的な高圧）が発生することがある。本発明者らの検証によれば、サージ圧の発生により、シリンダのケーシングコーナ部に過大な圧力が発生して材料の疲労破壊が発生する原因となっている。またアクチュエータ自身ばかりでなく配管系や制御弁を破壊したり、プランジャや配管継手のオイルシールの寿命を低下させる原因となっているので好ましくない。 By the way, when an external force or the like acts on a device that operates with fluid pressure, this is transmitted to the actuator, and the internal fluid is suddenly compressed to generate surge pressure (instantaneous high pressure) inside the fluid pressure system. is there. According to the verification by the present inventors, excessive pressure is generated in the casing corner portion of the cylinder due to the generation of surge pressure, which causes the fatigue failure of the material. Further, not only the actuator itself but also the piping system and the control valve are destroyed, and the life of the oil seal of the plunger and the piping joint is shortened.

そこで一般に流体圧系内にアキュムレータを備えることにより、サージ圧を吸収することが行われている。アキュムレータとしては縦向きのシリンダにウェイトや圧力流体室等を接続したピストン型と、窒素ガスを封入したゴム袋の弾性体の袋をボンベ形のシェルに納めたブラダ（Bladder、袋の意）型がよく用いられる。ピストン型の一例は特許文献１に、ブラダ型の一例は特許文献２に記載されている。しかしこれらのアキュムレータは、いずれのタイプも設置場所が限定され、一般に制御弁等を集中して配置した液体圧ユニット内かその近傍となるため、肝心のアクチュエータからはやや距離が離れている。したがってアキュムレータとアクチュエータとを結ぶ配管が長くなり、配管径も設備制約上、十分大きくすることができない。それ故、流体の配管内での抵抗により応答が遅れ、アキュムレータとアクチュエータとを結ぶ配管自身やその継ぎ目に対してサージ圧を吸収する効果が及ばない。特許文献３には油圧ポンプと制御弁の中間配管にバイパスを設け、ここに一種のピストン型アキュムレータを設けることが記載されているが、やはり制御弁とアクチュエータ間に対しては効果を発揮できない。 In general, therefore, surge pressure is absorbed by providing an accumulator in the fluid pressure system. The accumulator is a piston type in which a weight, pressure fluid chamber, etc. are connected to a vertical cylinder, and a bladder type in which an elastic bag of rubber bag filled with nitrogen gas is housed in a cylinder-shaped shell. Is often used. An example of a piston type is described in Patent Document 1, and an example of a bladder type is described in Patent Document 2. However, these accumulators have a limited installation location, and are generally located in or near a liquid pressure unit in which control valves and the like are centrally arranged, so that they are slightly apart from the essential actuators. Therefore, the pipe connecting the accumulator and the actuator becomes long, and the pipe diameter cannot be made sufficiently large due to equipment restrictions. Therefore, the response is delayed due to the resistance of the fluid in the pipe, and the effect of absorbing the surge pressure on the pipe itself connecting the accumulator and the actuator and the joint thereof is not achieved. Patent Document 3 describes that a bypass is provided in an intermediate pipe between a hydraulic pump and a control valve, and a kind of piston type accumulator is provided here. However, the effect cannot be exerted between the control valve and the actuator.

これに対して、特許文献４には、サージ圧の発生源に近いアクチュエータそのものにアキュムレータを取り付けるという提案が記載されている。これを図面により簡単に説明する。 On the other hand, Patent Document 4 describes a proposal to attach an accumulator to an actuator itself that is close to a source of surge pressure. This will be briefly described with reference to the drawings.

図４はアクチュエータに相当する斜板式可変容量ピストンポンプ（以下斜板ポンプと略す）の断面図で、５は斜板ポンプ、５０はその本体（ケーシング）、５１は斜板、５２はピストン、５３はその底部に設けられたパイロット孔、５４はパイロット孔の出口に設けられた絞り孔、５５はその外側に設けられた脈動低減装置で、これまで説明したアキュムレータに相当する。５５１は脈動低減装置のシリンダ部材、５５２は反射板、５５３はシリンダ室、５５４はばね室である。 4 is a cross-sectional view of a swash plate type variable displacement piston pump (hereinafter abbreviated as a swash plate pump) corresponding to an actuator. 5 is a swash plate pump, 50 is a main body (casing), 51 is a swash plate, 52 is a piston, 53 Is a pilot hole provided at the bottom, 54 is a throttle hole provided at the outlet of the pilot hole, and 55 is a pulsation reducing device provided outside thereof, which corresponds to the accumulator described so far. 551 is a cylinder member of the pulsation reducing device, 552 is a reflection plate, 553 is a cylinder chamber, and 554 is a spring chamber.

ピストンポンプの圧力脈動が発生すると、圧力脈動はパイロット孔５３からシリンダ室５５３に伝達され、ばね室５５４のばね力を調整することにより反射板５５２から逆相の波形が発生し、脈動波形と合成されて圧力脈動を低減させる。 When the pressure pulsation of the piston pump is generated, the pressure pulsation is transmitted from the pilot hole 53 to the cylinder chamber 553, and by adjusting the spring force of the spring chamber 554, a reverse phase waveform is generated from the reflection plate 552, which is combined with the pulsation waveform. To reduce pressure pulsation.

図５は同じ特許文献４に記載の他の実施例を示す斜板ポンプの部分断面図で、この実施例の脈動低減装置５６はシリンダ部材５５１の内部に袋体５７を内蔵しており、油圧が袋体５７内に流入することにより脈動を低減させる。 FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a swash plate pump according to another embodiment described in Patent Document 4, and a pulsation reducing device 56 according to this embodiment has a bag body 57 built in a cylinder member 551, and is hydraulic. Flows into the bag body 57 to reduce pulsation.

特開２００５−３２５９３１号公報JP 2005-325931 A 特公平６−１７６８１号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-17681 特開２００５−２０１３２３号公報JP 2005-201323 A 特開２００６−３４８９１１号公報JP 2006-348911 A

特許文献１〜３に記載のアクチュエータから離れた位置に設けたアキュムレータでは、中間の配管部分の損傷を防ぐことができない。特許文献４に記載の脈動低減装置は、アクチュエータに一体となるように取り付けられるので前記の問題点はないが、取り付けがパイロット孔を介してピストンと連結させた構造であり、脈動低減装置自身を保護する機能ではないため、急激な圧力変動で過大な油圧脈動がパイロット孔、絞り孔、袋体等に流入するとそれぞれの係合部、または脈動低減装置自身が損傷するおそれがある。 The accumulator provided at a position away from the actuators described in Patent Documents 1 to 3 cannot prevent damage to an intermediate pipe portion. The pulsation reducing device described in Patent Document 4 is attached to the actuator so as to be integrated with the actuator, but there is no such problem. However, the attachment is connected to the piston through a pilot hole, and the pulsation reducing device itself is attached. Since it is not a function to protect, if excessive hydraulic pulsation flows into the pilot hole, throttle hole, bag body, etc. due to sudden pressure fluctuations, there is a risk that the respective engaging portions or the pulsation reducing device itself will be damaged.

本発明はこのような問題点を解消し、アクチュエータそのものに脈動低減機能を付与させることを目的とする。 An object of the present invention is to eliminate such problems and to provide a pulsation reducing function to the actuator itself.

本発明は、アクチュエータ内部の流体圧に接する部分に設けられた凹部に、圧力を受けて収縮する圧力吸収体を嵌合して内蔵させたことを特徴とする流体圧アクチュエータであり、望ましくは前記圧力吸収体が、弾性材よりなり、気体を封入した袋体である前記の流体圧アクチュエータであり、さらに望ましくは前記凹部がアクチュエータのエンドプレートに設けられているか、ピストンの受圧面に設けられている前記の流体圧アクチュエータである。 The present invention is a fluid pressure actuator characterized in that a pressure absorber that contracts under pressure is fitted in a recess provided in a portion in contact with the fluid pressure inside the actuator, The pressure absorber is the fluid pressure actuator which is a bag body made of an elastic material and enclosing gas, and more preferably, the concave portion is provided on the end plate of the actuator or provided on the pressure receiving surface of the piston. Said fluid pressure actuator.

本発明によれば、サージ圧に起因する流体圧系設備の破壊が減少し、メンテナンス負荷が削減されるという、すぐれた効果を奏する。 According to the present invention, there is an excellent effect that the destruction of the fluid pressure system equipment due to the surge pressure is reduced and the maintenance load is reduced.

本発明実施例のアクチュエータの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the actuator of an Example of this invention. 本発明実施例における袋体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the bag body in this invention Example. 本発明の他の実施例のアクチュエータの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the actuator of the other Example of this invention. 従来の技術におけるアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the actuator in a prior art. 同じく従来の技術におけるアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the actuator in a related art similarly.

本発明の好ましい実施例を図面により説明する。図１は、実施例のアクチュエータの要部を示す断面図で、この実施例ではアクチュエータは流体圧（油圧）シリンダである。１はアクチュエータ（シリンダ）、１１はシリンダ１の本体（筒体）、１２はエンドプレート、１０はエンドプレート１２に設けられた流体圧配管、２はエンドプレート１２に設けられた凹部に嵌合して内蔵させた袋体である。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of an actuator according to an embodiment. In this embodiment, the actuator is a fluid pressure (hydraulic) cylinder. 1 is an actuator (cylinder), 11 is a main body (cylinder) of the cylinder 1, 12 is an end plate, 10 is a fluid pressure pipe provided on the end plate 12, and 2 is fitted in a recess provided on the end plate 12. This is a built-in bag.

図２は袋体２の斜視図で、２１は太鼓状の本体、２２は封入弁である。本体はゴム、樹脂等の弾性材よりなる。封入弁２２は本体２１の内部に窒素ガス、空気等の気体を封入するための逆止弁である。表面に突き出さないよう、ややくぼんだ面に取り付けるとよい。 FIG. 2 is a perspective view of the bag body 2, 21 is a drum-shaped main body, and 22 is a sealing valve. The main body is made of an elastic material such as rubber or resin. The sealing valve 22 is a check valve for sealing a gas such as nitrogen gas or air inside the main body 21. It should be attached to a slightly concave surface so that it does not protrude from the surface.

図１は袋体２をシリンダ１のエンドプレート１２に取り付けた例であるが、図３はピストンに取り付けた例を示すシリンダの要部の断面図である。シリンダには両作用、片作用の種類があり、さらに両作用にも片側が高圧（大出力）、反対側が小出力のものや、両側とも同一出力のものなどがあるが、袋体は出力側、大小ある場合は少なくとも高圧側に設けるのが効果的であることはいうまでもない。ピストンに取り付ける場合には図３に示すように袋体は中空リング状とすることが好ましい。袋体を内蔵させる凹部は１箇所とは限らず、サージ圧の衝撃を分散させるため、ピストンの両面とかシリンダ側壁の複数箇所に配置してもよい。 FIG. 1 is an example in which the bag body 2 is attached to the end plate 12 of the cylinder 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the cylinder showing an example in which the bag body 2 is attached to the piston. There are two types of cylinders: double action and single action, and both actions have high pressure (high output) on one side, small output on the opposite side, and the same output on both sides. Needless to say, if it is large or small, it is effective to provide at least the high-pressure side. When attaching to a piston, as shown in FIG. 3, it is preferable that a bag body is made into a hollow ring shape. In order to disperse the impact of the surge pressure, the concave portion in which the bag body is incorporated is not limited to one location, and may be arranged on both sides of the piston or a plurality of locations on the cylinder side wall.

以上説明したように、本発明のアキュムレータはアクチュエータの内部に設けられているので周囲の設備の制約を受けることがなく、省スペース化が実現できる。またこのようなアクチュエータは新規に製作することももちろん可能であるが、既存のものを簡単に改造して実現することもできる。 As described above, since the accumulator of the present invention is provided inside the actuator, it is possible to save space without being restricted by surrounding facilities. Such an actuator can of course be newly manufactured, but can be realized by simply modifying an existing one.

１シリンダ（アクチュエータ）
２、５７袋体
５斜板ポンプ
１０流体圧配管
１１本体（シリンダの）
１２エンドプレート
１３ピストン
１４ピストンロッド
２１本体（袋体の）
２２封入弁
５０本体（斜板ポンプの）
５１斜板
５２ピストン（斜板ポンプの）
５３パイロット孔
５４絞り孔
５５、５６脈動低減装置
５５１シリンダ部材
５５２反射板
５５３シリンダ室
５５４ばね室 1 Cylinder (actuator)
2, 57 Bag body 5 Swash plate pump 10 Fluid pressure piping 11 Body (cylinder)
12 End plate 13 Piston 14 Piston rod 21 Body (of bag)
22 Filling valve 50 Body (for swash plate pump)
51 Swash plate 52 Piston (for swash plate pump)
53 Pilot hole 54 Restriction hole 55, 56 Pulsation reducing device 551 Cylinder member 552 Reflecting plate 553 Cylinder chamber 554 Spring chamber

Claims

アクチュエータ内部の流体圧に接する部分に設けられた凹部に、圧力を受けて収縮する圧力吸収体を嵌合して内蔵させたことを特徴とする流体圧アクチュエータ。 A fluid pressure actuator characterized in that a pressure absorber that contracts by receiving pressure is fitted into a recess provided in a portion of the actuator in contact with fluid pressure.

前記圧力吸収体が、弾性材よりなり、気体を封入した袋体である請求項１に記載の流体圧アクチュエータ。 The fluid pressure actuator according to claim 1, wherein the pressure absorber is a bag body made of an elastic material and enclosing gas.

前記凹部がアクチュエータのエンドプレートに設けられている請求項１または２に記載の流体圧アクチュエータ。 The fluid pressure actuator according to claim 1, wherein the recess is provided in an end plate of the actuator.

前記凹部がピストンの受圧面に設けられている請求項１または２に記載の流体圧アクチュエータ。 The fluid pressure actuator according to claim 1, wherein the recess is provided on a pressure receiving surface of the piston.