JP3845600B2

JP3845600B2 - シリンダロッドの固縛装置

Info

Publication number: JP3845600B2
Application number: JP2002152025A
Authority: JP
Inventors: 謙二佐藤
Original assignee: カヤバシステムマシナリー株式会社
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: JP2003343518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧シリンダ等において、シリンダチューブに対するシリンダロッドの移動を係止するシリンダロッドの固縛装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
重量物を駆動する油圧シリンダの場合、油圧シリンダにかかる荷重変化伴ってシリンダチューブ内の作動油に体積変化が生じ、シリンダチューブに対してシリンダロッドが移動することが避けられない。
【０００３】
このシリンダロッドの移動を抑えるため、ピストンの受圧面積を大きくすると、装置の大型化を招くという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、シリンダチューブに対するシリンダロッドの移動を係止するシリンダロッドの固縛装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、シリンダチューブに対するシリンダロッドの移動を係止するシリンダロッドの固縛装置に適用する。
【０００６】
そして、シリンダロッドの外周面に対峙する円筒状の金属製変形チューブと、この変形チューブのまわりに形成される圧力室とを備え、変形チューブが薄肉円筒状の座屈筒部と、この座屈筒部の両端に形成される環状のつば部とを有し、座屈筒部は圧力室に導かれる圧力によって内側に膨らむ座屈変形をして多数の膨出部分がシリンダロッドの外周面に押し付けられる構成とした。
そして、圧力室に導かれる圧力によって変形チューブが座屈変形する構成としたことを特徴とするものとした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、変形チューブの外周面に対峙する圧力変形規制部を備えたことを特徴とするものとした。
【０００９】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、圧力室に所定の圧力が導かれると、変形チューブが内側に膨らみ、この変形チューブの膨出部分がシリンダロッドの外周面に押し付けられ、シリンダロッドの外周面を固縛する。このため、圧力室に導かれる圧力を調節することにより、全ストロークに渡ってシリンダチューブに対するシリンダロッドの移動を係止することができる。
【００１０】
そして、変形チューブ自体で圧力室を画成することが可能となり、構造の簡素化がはかれる。そして、変形チューブを金属によって形成することが可能となり、その表面剛性を確保され、十分な耐久性が得られる。
【００１１】
第２の発明によると、変形チューブが圧力変形規制部に当接することによって変形チューブが過大に変形することを規制する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すように、油圧シリンダ１０は、円筒状のシリンダチューブ１２と、このシリンダチューブ１２の内側に図示しないピストンによって画成される油室１４と、ピストンに結合されシリンダチューブ１２の一端から突出するシリンダロッド１１と、シリンダチューブ１２に対してシリンダロッド１１を摺動可能に支持するシリンダヘッド１３とを備える。油室１４は図示しない油圧回路に接続され、ピストンに与える油圧力によってシリンダロッド１１を移動させ、油圧シリンダ１０を伸縮作動させる。
【００１５】
油圧シリンダ１０は、シリンダチューブ１２に対するシリンダロッド１１の移動を係止するシリンダロッド１１の固縛装置１３０を備え、油圧シリンダ１０の伸縮作動を停止させる。固縛装置１３０はシリンダチューブ１２の開口端側に設けられ、シリンダロッド１１を挿通させている。
【００１６】
図２に示すように、固縛装置１３０はシリンダチューブ１２にシリンダヘッド１３を介して固定される外ブロック１３１と、この外ブロック１３１内に介装される変形チューブ１４１と、外ブロック１３１と変形チューブ１４１の間に介装される内ブロック１５１と、外ブロック１３１の開口端に締結されるリテーナ１６１とを備える。外ブロック１３１は強度メンバであり、固縛装置１３０の本体をなす。環状のリテーナ１６１は複数のボルト１６２を介して外ブロック１３１に締結され、内ブロック１５１を外ブロック１３１との間で固定する。
【００１７】
金属製の変形チューブ１４１は、薄肉円筒状の座屈筒部１４２と、座屈筒部１４２の両端に環状のつば部１４３がそれぞれ機械加工によって形成される。座屈筒部１４２はその内径が１３０ｍｍ程度であるのに対して、その板厚ｔは例えば０．８ｍｍ程度に形成される。変形チューブ１４１の材質としては、例えばステンレス、アルミニウム、黄銅が用いられる。
【００１８】
外ブロック１３１と変形チューブ１４１の間に圧力室１４４が形成され、この圧力室１４４に導かれる油圧により座屈筒部１４２が内側に膨らむ座屈変形をしてシリンダロッド１１の外周面を固縛するようになっている。
【００１９】
外ブロック１３１と変形チューブ１４１の各つば１４３の間に２本のＯリング１４５が介装され、このＯリング１４５によって圧力室１４４の密封がはかられる。
【００２０】
外ブロック１３１には圧力室１４４に連通する油通路１３２が形成される。圧力室１４４は、図示しない油圧回路を介して高圧と低圧が選択的に導かれる。
【００２１】
内ブロック１５１は半環状に分割されており、外ブロック１３１と変形チューブ１４１の間に介装される。内ブロック１５１はその内周面が圧力変形規制部として座屈筒部１４２に隙間ｓを持って対峙している。内ブロック１５１には通孔１５２が形成され、この通孔１５２を介して圧力室１４４と油通路１３２が連通される。
【００２２】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００２３】
圧力室１４４が高圧が導かれると、圧力室１４４の油圧によって変形チューブ１４１の座屈筒部１４２が内側に膨らむ弾性変形した後に縦しま状に座屈変形し、この座屈筒部１４２の膨出部分がシリンダロッド１１の外周面に押し付けられ、シリンダチューブ１２に対するシリンダロッド１１の移動を係止する。
【００２４】
このとき、変形チューブ１４１は座屈筒部１４２に多数の縦しまが発生するまで加圧できる。この座屈圧力と接触時の弾性変形時の圧力の差が有効圧力ΔＰとなってシリンダロッド１１を圧縮する。シリンダロッド１１の剛性によりこの有効圧力ΔＰは少し低下する。この有効圧力ΔＰと変形チューブ１４１の有効面積Ａの積が接触力Ｆとなる。
【００２５】
例えば、弾性変形時の圧力が５０ｋｇｆ／ｃｍ²、座屈変形時の圧力が２０ｋｇｆ／ｃｍ²とすると、有効圧力ΔＰは次式で計算される。
ΔＰ≒（５０−２０）×０．８＝２４ｋｇｆ／ｃｍ² …（１）
変形チューブ１４１の内径を１３．１２ｃｍとし、有効座屈長さを３．０ｃｍとすると、有効面積Ａは次式で計算される。
Ａ≒１３．１２×（π／４）×３．０＝４０４ｃｍ² …（２）
全接触力Ｆは次式で計算される。
Ｆ＝ΔＰ×Ａ≒９７００ｋｇｆ…（３）
変形チューブ１４１とシリンダロッド１１の摩擦係数μを０．２とすると、係止力Ｆｓは次式で計算される。
Ｆｓ＝Ｆ・μ＝１９４０ｋｇｆ …（４）
したがって、係止力Ｆｓを２０００ｋｇｆ程度にすることが可能であり、シリンダロッド１１の固縛が十分に行える。
【００２６】
一方、圧力室１４４にタンク圧が導かれると、変形チューブ１４１の座屈筒部１４２は元の形状に戻り、シリンダロッド１１を固縛することが解除される。
【００２７】
変形チューブ１４１は圧力を受けて拡径するが、内ブロック１５１に当接するとそれ以上の変形が止められ、シリンダチューブ１２の内壁面の形状が維持される。この結果、変形チューブ１４１の過大な変形によって支障を来すことが回避される。
【００２８】
変形チューブ１４１自体が圧力室１４４を画成するため、構造の簡素化がはかれる。そして、変形チューブ１４１を金属によって形成することにより、その表面剛性を確保され、十分な耐久性が得られる。
【００２９】
次に図３、図４に示す参考例を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００３０】
この固縛装置１３０は、シリンダロッド１１の外周面を固縛する金属製の変形チューブ１７１と、変形チューブ１７１を圧力室１４４に導かれる圧力によって締め付ける樹脂製の固縛チューブ１８１とを備える。
【００３１】
金属製の変形チューブ１７１は、所定幅の縦割り溝１７２が軸方向に沿って形成され、固縛チューブ１８１によって締め付けられることにより縦割り溝１７２の開口幅を縮小して縮径するようになっている。
【００３２】
変形チューブ１７１と軸方向に並んで円筒状のスペーサ１７３，１７４が設けられる。変形チューブ１７１はその両端が円筒状のスペーサ１７３，１７４によって挟持される。
【００３３】
固縛チューブ１８１はＭＣナイロンを材質として円筒状に機械加工によって形成され、外ブロック１３１との間に圧力室１４４が形成される。
【００３４】
外ブロック１３１と固縛チューブ１８１の間に２本のＯリング１４５が介装され、このＯリング１４５によって圧力室１４４の密封がはかられる。
【００３５】
圧力室１４４に油圧ポンプ１３５からの吐出圧が導かれると、固縛チューブ１８１が変形チューブ１７１を締め付け、変形チューブ１７１の内周面がシリンダロッド１１の外周面の外周面に押し付けられ、シリンダチューブ１２に対するシリンダロッド１１の移動が係止される。
【００３６】
変形チューブ１７１を金属によって形成することにより、その表面剛性が確保され、十分な耐久性が得られる。
【００３７】
変形チューブ１７１は縦割り溝１７２の開口幅を拡縮して変形することにより、その内周面の変形量を大きくすることが可能となり、シリンダロッド１１を確実に固縛することができる。変形チューブ１７１は１％程度の変形量を確保することができ、例えばその内径を１００ｍｍ程度とした場合に１ｍｍ程度の変形量を確保できる。
【００３８】
他の参考例として、図５に示すように、縦割り溝１７２を変形チューブ１７１の軸方向に対して傾斜するように形成しても良い。
【００３９】
この場合、変形チューブ１７１がその断面を円形に保ちながら変形することにより、その内周面の変形量を大きくすることが可能となり、シリンダロッド１１の筒部４２が樹脂材で形成された場合でも、シリンダロッド１１を確実に固縛することができる。
【００４０】
他の参考例として、図６に示すように、固縛チューブ１８２はフッ素樹脂を材質として円筒状に成形加工によって形成しても良い。外ブロック１３１に当接するリップ部１８３が一体形成され、圧力室１４４の密封がはかられる。
【００４１】
この場合、固縛チューブ１８２をフッ素樹脂で形成することにより、耐熱性、耐久性を高められるとともに、Ｏリングを廃止して構造の簡素化がはかれる。
【００４２】
なお、本発明の固縛装置は油圧シリンダに限らず、他の液圧シリンダあるいはエアシリンダ等にも適用できる。
【００４３】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す油圧シリンダの断面図。
【図２】同じく固縛装置の断面図。
【図３】参考例を示す固縛装置の断面図。
【図４】同じく変形チューブ等の斜視図。
【図５】さらに参考例を示す変形チューブ等の斜視図。
【図６】さらに参考例を示す固縛装置の断面図。
【符号の説明】
１０油圧シリンダ
１１ピストンロッド
１２シリンダチューブ
１３０固縛装置
１４１変形チューブ
１４２座屈筒部
１４４圧力室
１５１内ブロック（圧力変形規制部）

Claims

シリンダチューブに対するシリンダロッドの移動を係止するシリンダロッドの固縛装置において、前記シリンダロッドの外周面に対峙する円筒状の金属製変形チューブと、この変形チューブのまわりに形成される圧力室とを備え、前記変形チューブが薄肉円筒状の座屈筒部と、この座屈筒部の両端に形成される環状のつば部とを有し、前記座屈筒部は前記圧力室に導かれる圧力によって内側に膨らむ座屈変形をして多数の膨出部分が前記シリンダロッドの外周面に押し付けられる構成としたことを特徴とするシリンダロッドの固縛装置。
前記変形チューブの外周面に対峙する圧力変形規制部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダロッドの固縛装置。