JP3917954B2

JP3917954B2 - シリンダ取付構造

Info

Publication number: JP3917954B2
Application number: JP2003183017A
Authority: JP
Inventors: 真史太田
Original assignee: 石川島芝浦機械株式会社
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005016638A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダの取付構造、より詳しくは、シリンダチューブ及びピストンロッドよりなるシリンダの取付部に、貫通孔を有したジョイントボールを介して該シリンダを軸支し、該ピストンロッドと該シリンダチューブの間に長さを検知するセンサを配置した、シリンダの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、油圧シリンダや空圧シリンダ等のシリンダチューブ及びピストンロッドの取付部の構造は、伸縮時にシリンダの両端の取付部に無理な負荷がかからないように球形のジョイントボールを介装して、三次元的に回動できるようにしていた。例えば、農用トラクタのシリンダ取付部の場合、トラクタの後部に三点リンク式作業機装着装置を介して、作業機を装着していた。
【０００３】
詳しくは、図６、図７に示すように、油圧ケース４の両側より後方にリフトアーム２を突出し、ロアリンク１とリフトアーム２の間に左右いずれか一方にリフトリンク、他方に油圧シリンダ３を介装し、ロアリンク１後端に装着した作業機が水平に、或いは任意の角度に傾倒できるように油圧シリンダ３を伸縮して制御していた。そして、この油圧シリンダ３はピストンロッド３ａの先端にロアリンク１を枢結し、シリンダチューブ３ｂのヘッド側に球形のジョイントボール１２を介して、リフトアーム２の枢支軸２ａに枢結していた。
【０００４】
前記ジョイントボール１２は、ジョイントホルダ１１が油圧シリンダ３のシリンダヘッド側のシリンダチューブ３ｂに溶接固定され、該ジョイントホルダ１１の中心軸側にジョイントボール１２が三次元的に回転自在に収納され、該ジョイントボール１２の中央の軸孔にリフトアーム２の枢支軸２ａが挿入され、該枢支軸２ａ端部に嵌装したピン１４にて抜け止めされていた。そして、ピストンロッド３ａとシリンダチューブ３ｂの間に長さを検知するセンサ７が配置されて伸縮量を検知していた。
【０００５】
しかし、このような構成では、油圧シリンダ３のピストンロッド３ａがロアリンク１にピンにより枢支されており、該ピストンロッドが、ピストンロッド３ａの軸心回りに回動することはほとんどないが、シリンダチューブ３ｂはジョイントホルダ１１及びジョイントボール１２を介して枢支軸２ａにより連結されているので、シリンダチューブ３ｂの軸心回りにわずかではあるが回動可能となっている。この場合、シリンダチューブ３ｂが軸心回りに回動すると、油圧シリンダ３が伸縮していないにもかかわらず、センサ７が伸長して油圧シリンダ３が伸びたことを検知することになる。
【０００６】
このため、図示しないコントローラが、油圧シリンダ３が伸張したものと判断して、水平制御の場合であっても、油圧シリンダ３を縮小させるという誤動作を起こしてしまう。この種の誤動作は、頻繁に起こると振動となったりして、作業精度に悪影響を与えるばかりでなく、センサ７が捻じられて故障の原因ともなっていた。
【０００７】
そこで、図６、図７に示すように、球形のジョイントボール１２に穴をあけ、ジョイントホルダ１１を介してピン１５を打ち込む解決策が示されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、油圧シリンダ３のシリンダチューブ３ｂとピストンロッド３ａの軸心周りの回転が規制できるようになった。
【０００８】
【特許文献１】
実用新案登録第２５４８９９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のこのような方法では（ピン１５をジョイントホルダ１１に溶接などで固定し、ピン１５とジョイントホルダ１１がジョイントボール１２に対して回動可能とした場合）、ピン１５と前記ジョイントボール１２の貫通孔の摩擦が大きいものとなっていた。また、ジョイントホルダ１１に装着する前に該ジョイントボール１２に加工を行う必要があった。このため、ジョイントボール１２の加工が複雑となり、経済的ではなかった。また、ジョイントホルダ１１に装着したあとに加工を施すことが不可能であり、センサ７を取付ける油圧シリンダ３と、センサ７を取付けない油圧シリンダ３に共通の部品を使用できず、コスト高となっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
請求項１においては、シリンダチューブ（３ｂ）とピストンロッド（３ａ）よりなる油圧シリンダ（３）の基部の取付部を、ジョイントボール（１２）を介して、リフトアーム（２）の枢支軸（２ａ）に軸支し、該ピストンロッド（３ａ）と該シリンダチューブ（３ｂ）との間に、伸縮長さを検知するセンサ（７）を配置したシリンダ取付構造において、前記シリンダチューブ（３ｂ）の端部にジョイントホルダ（１１）を溶接固定し、該ジョイントホルダ（１１）の中心側にジョイントボール（１２）を三次元的に回転自在に収納し、該ジョイントボール（１２）の中央の貫通孔（１２ａ）に、前記枢支軸（２ａ）を挿入し、該ジョイントホルダ（１１）の左右両側を挟み込むように、平面視『コ』の字型に成形したブラケット（１６）を設け、該ブラケット（１６）の挟み込むように曲げた両側に、ジョイントホルダ（１１）の外側面に枢支する貫通孔（１６ａ・１６ａ）を設け、該貫通孔（１６ａ・１６ａ）にピン（１７・１７）を挿入し、該ブラケット（１６）をジョイントホルダ（１１）に対して回動自在に枢支し、該ブラケット（１６）の中央部に、前記枢支軸（２ａ）を挿入する貫通孔（１６ｂ）を設け、該貫通孔（１６ｂ）を枢支軸（２ａ）に挿通し、該ブラケット（１６）の貫通孔（１６ｂ）と枢支軸（２ａ）との係合により、前記油圧シリンダ（３）の軸心を中心とし、軸心方向に垂直な方向への回転を規制すべく構成したものである。
【００１２】
請求項２においては、請求項１記載のシリンダ取付構造において、前記ブラケット（１６）に設けた枢支軸（２ａ）を挿入する貫通孔（１６ｂ）の径の大きさは、該ジョイントボール（１２）の枢支軸（２ａ）の貫通孔（１２ａ）の径よりも、大きく成形したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、農用トラクタの後部に三点リンク式作業機装着装置を介して作業機を装着する場合について、本発明の実施の形態を説明する。本実施例では、シリンダを油圧シリンダ３とし、該油圧シリンダ３をトラクタ後部のリフトアーム２に連結した場合について説明する。
【００１４】
図１はシリンダ取付部の後面図、図２は同じく一部断面平面図、図３は同じく平面図、図４はシリンダ取付部の別実施例をしめす一部断面平面図、図５は同じく側面図、図６リフトアームに油圧シリンダを連結した従来の連結構造を示す後面図、図７は同じくシリンダの軸心周りに回動した状態を示す側面図である。
【００１５】
まず、図１乃至図３を参照しながら、シリンダ取付構造について説明する。油圧シリンダ３のシリンダチューブ３ｂにピストンを固定したピストンロッド３ａ（図７参照）を出退自在に収納し、該シリンダチューブ３ｂの基部側先端にジョイントボール１２を収納したジョイントホルダ１１を溶接固定している。該ジョイントホルダ１１はリング状に構成され、該ジョイントホルダ１１内に嵌入されているジョイントボール１２は略球状に構成されている。
【００１６】
そして、ジョイントボール１２の中心にはジョイントボール貫通孔１２ａが開口され、リフトアーム２後端より側方へ突出した枢支軸となる枢支軸２ａが挿入され、枢支されている。ジョイントボール１２は枢支軸２ａに貫通したピン１４により抜け止めされている。この状態では、ジョイントボール１２に対して、ジョイントホルダ１１は３次元的に回動することが可能である。
【００１７】
本発明では、ジョイントボール１２に、リフトアーム２の枢支軸２ａが貫通するためのジョイントボール貫通孔１２ａが直径方向に形成されており、ジョイントホルダ１１に装着されるブラケット１６に枢支軸２ａを貫通し、その内面に、ジョイントボール貫通孔１２ａの一端が接触して配置される。このため、油圧シリンダ３の軸心方向に垂直な方向（以下、油圧シリンダの軸心を中心とした回動方向をＺ方向という。）のみ、ジョイントホルダ１１の回転を規制できる。なお、後述するピン１７を中心とした回動方向をＸ方向とし、枢支軸２ａを中心とした回動方向をＹ方向とする。
【００１８】
つまり、図２に示すように、該ブラケット１６は鋼板等のプレートを、ジョイントホルダ１１の左右両側を適度な大きさで挟み込むように平面視コの字型に折り曲げ成形する。
【００１９】
ブラケット１６の中央の平面部分には貫通孔１６ｂが貫通して形成され、前記ジョイントボール貫通孔１２ａを貫通した枢支軸２ａが貫通孔１６ｂを貫通してピン１４にて抜け止めされる。貫通孔１６ｂの大きさは、ジョイントボール貫通孔１２ａの径よりも若干大きく成形されている。
【００２０】
そして、前記ブラケット１６の両側には小径の貫通孔１６ａ・１６ａが成形され、ジョイントホルダ１１の側面にも略同じ径のピン穴１１ａ・１１ａが成形される。該ピン穴１１ａ・１１ａはジョイントボール１２取付後に成形したものでも良いし、あらかじめ同軸上に貫通孔を設けておいても良い。
【００２１】
該ピン穴１１ａ・１１ａ及び貫通孔１６ａ・１６ａは同一軸心上となるように成形されており、このピン穴１１ａ・１１ａと貫通孔１６ａ・１６ａにそれぞれピン１７・１７を差し込み固定し、ブラケット１６はピン１７・１７に軸支されることによって、油圧シリンダ３はＺ方向には回動規制されるが、Ｘ方向とＹ方向には回動ができるようにしている。つまり、ブラケット１６とジョイントホルダ１１は、枢支軸２ａを中心にＹ方向に回動自在であり、ジョイントホルダ１１は、ピン１７・１７を中心にジョイントボール１２の外周でＸ方向に回動自在であるが、Ｚ方向に対しては、枢支軸２ａがブラケット１６の貫通孔１６ｂにより規制されるため、回動することができないのである。
【００２２】
ここで、図２では、ピン１７・１７はブラケット１６に溶接などにて固定されており、ジョイントホルダ１１側にピン１７・１７を回動可能とするためのピン穴１１ａ・１１ａをあけることとしているが、別の実施例として、図４、図５に示すように、ジョイントホルダ１１側にスプリングピン１７ａ等を打ち込み、ジョイントホルダ１１とスプリングピン１７ａを固定して、ブラケット１６がジョイントホルダ１１に対して回動可能となるように、ブラケット１６側に貫通孔１６ａ・１６ａをあけてもよい。また、図示しないネジ等をジョイントホルダ１１側に螺装固定し、ブラケット１６をネジで枢支する構成とすることもできる。
【００２３】
以上より、図１乃至図３のように、該ジョイントボール１２が収納されるジョイントホルダ１１の外側と、ジョイントボール１２を軸支する枢支軸２ａとにブラケット１６を係合し、該ブラケット１６の回動を一方向のみ規制したので、油圧シリンダ３の回転方向を規制して、センサ７の検出精度を向上させることができ、センサ７の故障防止にもなる。また、回転方向の規制が従来よりも容易なものとなり、経済性も向上する。加えて、ジョイントボール１２加工後に規制手段を設けることが可能となり、製作上の自由度も増す。
【００２４】
また、前記ブラケット１６をコの字型に成形し、中央に枢支軸２ａを挿通する貫通孔１６ｂを設け、該ブラケット１６の両側にジョイントホルダ１１に枢支する貫通孔１６ａ・１６ａを設けたので、油圧シリンダ３の回転方向を規制して、センサ７の検出精度を向上させることができ、センサ７の故障防止にもなる。また、回転方向の規制が従来よりも容易なものとなり、経済性も向上する。加えて、ジョイントボール１２加工後に規制手段を設けることが可能となり、製作上の自由度も増す。
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００２５】
即ち、請求項１に示す如く、シリンダチューブ（３ｂ）とピストンロッド（３ａ）よりなる油圧シリンダ（３）の基部の取付部を、ジョイントボール（１２）を介して、リフトアーム（２）の枢支軸（２ａ）に軸支し、該ピストンロッド（３ａ）と該シリンダチューブ（３ｂ）との間に、伸縮長さを検知するセンサ（７）を配置したシリンダ取付構造において、前記シリンダチューブ（３ｂ）の端部にジョイントホルダ（１１）を溶接固定し、該ジョイントホルダ（１１）の中心側にジョイントボール（１２）を三次元的に回転自在に収納し、該ジョイントボール（１２）の中央の貫通孔（１２ａ）に、前記枢支軸（２ａ）を挿入し、該ジョイントホルダ（１１）の左右両側を挟み込むように、平面視『コ』の字型に成形したブラケット（１６）を設け、該ブラケット（１６）の挟み込むように曲げた両側に、ジョイントホルダ（１１）の外側面に枢支する貫通孔（１６ａ・１６ａ）を設け、該貫通孔（１６ａ・１６ａ）にピン（１７・１７）を挿入し、該ブラケット（１６）をジョイントホルダ（１１）に対して回動自在に枢支し、該ブラケット（１６）の中央部に、前記枢支軸（２ａ）を挿入する貫通孔（１６ｂ）を設け、該貫通孔（１６ｂ）を枢支軸（２ａ）に挿通し、該ブラケット（１６）の貫通孔（１６ｂ）と枢支軸（２ａ）との係合により、前記油圧シリンダ（３）の軸心を中心とし、軸心方向に垂直な方向への回転を規制すべく構成したので、シリンダの回転方向を規制して、センサの検出精度を向上させることができ、センサの故障防止にもなる。
また、回転方向の規制が従来よりも容易なものとなり、経済性も向上する。
加えて、ジョイントボール加工後に規制手段を設けることが可能となり、製作上の自由度も増す。
【００２６】
請求項２に示す如く、前記ブラケット（１６）に設けた枢支軸（２ａ）を挿入する貫通孔（１６ｂ）の径の大きさは、該ジョイントボール（１２）の枢支軸（２ａ）の貫通孔（１２ａ）の径よりも、若干大きく成形したので、回転方向の規制が従来よりも容易なものとなり、経済性も向上する。
加えて、ジョイントボール加工後に規制手段を設けることが可能となり、製作上の自由度も増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリンダ取付部の一実施例を示す後面図。
【図２】同じく一部断面平面図。
【図３】同じく平面図。
【図４】シリンダ取付部の別実施例を示す一部断面平面図。
【図５】同じく側面図。
【図６】リフトアームに油圧シリンダを連結した従来の連結構造を示す後面図。
【図７】同じくシリンダの軸心周りに回動した状態を示す側面図。
【符号の説明】
３油圧シリンダ
７センサ
１１ジョイントホルダ
１１ａピン穴
１２ジョイントボール
１６ブラケット
１６ａ貫通孔
１６ｂ貫通孔
１７ピン

Claims

シリンダチューブ（３ｂ）とピストンロッド（３ａ）よりなる油圧シリンダ（３）の基部の取付部を、ジョイントボール（１２）を介して、リフトアーム（２）の枢支軸（２ａ）に軸支し、該ピストンロッド（３ａ）と該シリンダチューブ（３ｂ）との間に、伸縮長さを検知するセンサ（７）を配置したシリンダ取付構造において、前記シリンダチューブ（３ｂ）の端部にジョイントホルダ（１１）を溶接固定し、該ジョイントホルダ（１１）の中心側にジョイントボール（１２）を三次元的に回転自在に収納し、該ジョイントボール（１２）の中央の貫通孔（１２ａ）に、前記枢支軸（２ａ）を挿入し、該ジョイントホルダ（１１）の左右両側を挟み込むように、平面視『コ』の字型に成形したブラケット（１６）を設け、該ブラケット（１６）の挟み込むように曲げた両側に、ジョイントホルダ（１１）の外側面に枢支する貫通孔（１６ａ・１６ａ）を設け、該貫通孔（１６ａ・１６ａ）にピン（１７・１７）を挿入し、該ブラケット（１６）をジョイントホルダ（１１）に対して回動自在に枢支し、該ブラケット（１６）の中央部に、前記枢支軸（２ａ）を挿入する貫通孔（１６ｂ）を設け、該貫通孔（１６ｂ）を枢支軸（２ａ）に挿通し、該ブラケット（１６）の貫通孔（１６ｂ）と枢支軸（２ａ）との係合により、前記油圧シリンダ（３）の軸心を中心とし、軸心方向に垂直な方向への回転を規制すべく構成したことを特徴とするシリンダ取付構造。
請求項１記載のシリンダ取付構造において、前記ブラケット（１６）に設けた枢支軸（２ａ）を挿入する貫通孔（１６ｂ）の径の大きさは、該ジョイントボール（１２）の枢支軸（２ａ）の貫通孔（１２ａ）の径よりも、大きく成形したことを特徴とするシリンダ取付構造。