JP2004225791A - Hydraulic cylinder and impact tester having the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば衝撃試験機に用いて好適な油圧シリンダおよびその油圧シリンダを有する衝撃試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
高速衝撃試験機は、油圧シリンダを高速駆動することで試験機治具を試験片に衝突させて破壊し、衝突時のデータから試験片の衝撃破壊特性等を得るものである(例えば、特許文献1参照)。油圧シリンダのシリンダチューブとピストンロッドとの間には、油漏れを防ぐためにパッキンが設けられ、ピストンロッドはこのパッキンを摺動しつつ伸縮する。
【0003】
【特許文献1】
特公平7−54290号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般に油圧シリンダでは、ピストンロッドがパッキンを摺動する際、パッキンで掻き落とされなかった油(パッキンを通過した油)が油膜としてピストンロッドの表面に付着する。この油膜の厚さは、ピストンロッドの伸縮速度が速いほど厚くなることが知られている。高速衝撃試験機では、試験片に衝撃を与えるためピストンロッドを高速で伸張させる一方、戻しは低速で収縮しているため、伸張と収縮とで油膜の厚さが異なり、その膜厚差分の油が外部に漏れるという不都合がある。
【0005】
本発明の目的は、簡単な構成で油漏れを抑制可能な油圧シリンダおよびその油圧シリンダを有する衝撃試験機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る油圧シリンダは、シリンダチューブと、このシリンダチューブに対して伸縮するピストンロッドと、シリンダチューブとピストンロッドとの隙間を塞いで油漏れを防ぐ第1のシール部材と、ピストンロッドが摺動する摺動部を有し、第1のシール部材よりもピストンロッド先端側に設けられ、シリンダチューブとピストンロッドとの隙間を塞ぐ第2のシール部材とを備え、ピストンロッド伸張時には、摺動部が第2のシール部材のシール性を増す方向の力をピストンロッドから受け、ピストンロッド収縮時には摺動部が第2のシール部材のシール性を緩和する方向の力を受けるよう第2のシール部材の形状を定める。
請求項2の発明では、第2のシール部材のうち摺動部に至る面は、ピストンロッド先端側の面がピストンロッドの伸縮方向に対して鋭角をなすテーパー面とされ、かつピストンロッド基端側の面が伸縮方向に対して鈍角をなすテーパー面とされる。
請求項3の発明に係る衝撃試験機は、上述した油圧シリンダと、この油圧シリンダの伸縮を制御する制御装置とを備え、油圧シリンダの伸張により試験片に衝撃を与えるよう構成したものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1,図2により本発明を高速衝撃試験機の油圧シリンダに適用した場合の一実施形態を説明する。
まず図1により高速衝撃試験機の基本構成を説明する。試験片TPが載置される支持台1の上方には油圧シリンダ10が配置され、油圧シリンダ10は、シリンダチューブ14内を昇降する復動式のピストン11と、上下のピストンロッド12,13とを有する。下部ピストンロッド12はシリンダチューブ14から下方に突出され、その先端には試験機治具2が試験片TPと対向するように取り付けられる。荷重検出器3は、試験片TPにかかる荷重を検出して制御装置4に入力する。
【0008】
シリンダチューブ14の下部と下部ピストンロッド12との間には、ゴム製で円環状のUパッキン(第1のシール部材)20およびダストシール(第2のシール部材)30が設けられ、下部ピストンロッド12はこれらのUパッキン20およびダストシール30を摺動しつつ伸縮する。Uパッキン20はシリンダ室内の油が外部に漏れないようシールするものであり、ダストシール30は本来はシリンダ室内に塵埃が侵入しないようにするものである。本実施形態では、ダストシール30にも油漏れ防止機能を持たせているが、その詳細については後述する。
【0009】
油圧シリンダ10の上部ピストンロッド13は、ピストン11の変位量を検出する例えば静電容量式の変位検出器5に挿通され、変位検出器5の検出信号は変位信号として制御装置4に入力される。流量切換弁6は、ピストン11の移動速度、すなわち試験片TPに対する衝撃破壊のための速度を例えば1mm/s〜20m/sの範囲で任意に切換えるものである。アキュムレータ7は、不図示の油圧ポンプからの吐出圧を畜圧する。
【0010】
試験片TPを支持台1に支持し、流量切換弁6によりピストン11の移動速度を設定してから油圧シリンダ10の上部シリンダ室に油を供給すると、ピストン11が下降して下側ピストンロッド12が伸張し、試験治具2が試験片TPに衝突してこれを破壊する。制御装置4は、荷重検出器3および変位検出器5の各出力を読み込み、これらのデータを処理して試験片の衝撃破壊特性等を得る。
【0011】
ところで、下部ピストンロッド12がUパッキン20を摺動する際、Uパッキン20で掻き落とされずに通過した油が油膜としてピストンロッド12の表面に付着する。その油膜の厚さは、ピストンロッド12の移動速度や油の粘度、Uパッキン20の接触圧力分布等によって変わるが、特に速度に着目すると、油膜の厚さはピストンロッド速度の平方根にほぼ比例して厚くなることが分かっている。
【0012】
本実施形態のような高速衝撃試験機では、試験片TPに衝撃力を加えるためにピストンロッド12は高速(例えば、最高20m/s)で伸長される一方、戻すときには低速(例えば、10cm/s)で収縮されるから、収縮時における膜厚は伸張時と比べて大幅に薄くなる。このとことは、その膜厚差に相当する量の油が収縮時にUパッキン20で外側に掻き落とされることを意味し、掻き落とされた油は、他に何らの措置も講じなければ漏れ油として外部に流れてしまう。
【0013】
そこで本実施形態では、Uパッキン20よりもピストンロッド先端側にダストシール30を設けることで、上記速度差に起因する油漏れを防止している。図2から分かるように、ダストシール30は、符号31で示す部分がピストンロッド12の表面と接触し、この部分をピストンロッド12が摺動する。その摺動部31に至る上下の面32,33のうち、ピストンロッド先端側の面32はピストンロッド12の伸縮方向に対して鋭角をなすテーパー面とされ、またピストンロッド基端側の面33は伸縮方向に対して鈍角をなすテーパー面とされている。
【0014】
このように面32,33の角度を定めた場合、ピストンロッド12の伸張時に摺動部31に発生する力は、摺動部31がピストンロッド12の周面に押される方向の力、つまりダストシール30のシール性を増す方向の力として作用する。このためピストンロッド12が高速で伸張してもダストシール30によって掻き落とされる油量が多く、ピストンロッド12に付着する油膜の厚さは薄くなる。
【0015】
一方、ピストンロッド12の収縮時に摺動部31に発生する力は、摺動部31がピストンロッド12の周面から離れる方向の力、つまりダストシール30のシール性を緩和する方向の力として作用する。したがって、ピストンロッド12の収縮速度が低速であっても、ダストシール30によって掻き落とされる油量は少なく、多くの油はダストシール30を通過してシリンダチューブ14側に戻る。
【0016】
このように本実施形態のダストシール30は、ピストンロッド12が伸張する際の油膜の厚さを薄くする作用と、ピストンロッド12が収縮する際の油膜の掻き落とし量を減らす作用という2つの作用をもたらし、それらの相乗効果により油漏れ量を最小限に減らすことが可能となる。
【0017】
因みに油圧シリンダに用いられるダストシールは、塵埃の侵入防止という本来の機能を優先して上述とは上下逆に、つまりテーパー面32がピストンロッド12に対して鈍角を、かつ面33が鋭角をなすように配置されるのが普通である。この配置では、ダストシールが逆に油漏れ量を助長する方向に作用するため、高速衝撃試験機のように伸縮に速度差がある場合には不向きである。本実施形態では、ダストシール30を通常とは上下逆に装着することで、伸縮に速度差がある場合でも油漏れ量を最小限に抑えることが可能となる。
【0018】
ここで、ダストシール30を通常と逆に装着することで、本来の防塵効果は多少低下するおそれがある。しかし、防塵効果が完全に損なわれるわけではなく、また衝撃試験をクリーンルームで行うようにすれば問題はない。防塵効果を多少犠牲にしてでも油漏れを抑制できる効果は大きい。
【0019】
なお、第2のシール部材は上述のようなダストシールに限定されず、ピストンロッド伸張時には摺動部がシール性を増す方向の力をピストンロッドから受け、収縮時には摺動部がシール性を緩和する方向の力を受けるようなものであればよい。また衝撃試験機の油圧シリンダを例に挙げたが、ピストンロッドの伸張速度が収縮速度よりも速くなるよう制御されるものであれば、衝撃試験機以外の装置に用いられる油圧シリンダにも本発明を適用できる。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、油漏れを防止用の第1のシール部材の他に第2のシール部材を設け、ピストンロッド伸張時には、第2のシール部材のシール性が増し、収縮時には第2のシール部材のシール性が緩和されるようにしたので、ピストンロッドの伸縮に速度差がある場合でも油漏れ量を最小限に抑えることが可能となる。特に衝撃試験機は、油圧シリンダのピストンロッド伸縮の速度差が大きいため、本発明を適用する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における高速衝撃試験機の要部を示す概略図。
【図2】高速衝撃試験機の油圧シリンダのシール部分を示す拡大図。
【符号の説明】
1 支持台
2 試験治具
3 荷重検出器
4 制御装置
5 変位検出器
10 油圧シリンダ
11 ピストン
12,13 ピストンロッド
14 シリンダチューブ
20 Uパッキン
30 ダストシール
31 摺動部
32 下面(テーパー面)
33 上面(テーパー面)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic cylinder suitable for use in, for example, an impact tester and an impact tester having the hydraulic cylinder.
[0002]
[Prior art]
The high-speed impact tester is designed to drive a hydraulic cylinder at a high speed so that a jig of the tester collides with a test piece and breaks the test piece, and obtains an impact breaking characteristic of the test piece from data at the time of the collision (for example, see Patent Document 1). 1). A packing is provided between the cylinder tube of the hydraulic cylinder and the piston rod to prevent oil leakage, and the piston rod expands and contracts while sliding on the packing.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 7-54290
[Problems to be solved by the invention]
Generally, in a hydraulic cylinder, when the piston rod slides on the packing, oil not scraped off by the packing (oil that has passed through the packing) adheres to the surface of the piston rod as an oil film. It is known that the thickness of the oil film increases as the expansion / contraction speed of the piston rod increases. In a high-speed impact tester, the piston rod is extended at a high speed in order to apply an impact to the test piece, while the return is contracted at a low speed, so the oil film thickness differs between extension and contraction. Is leaked to the outside.
[0005]
An object of the present invention is to provide a hydraulic cylinder capable of suppressing oil leakage with a simple configuration and an impact tester having the hydraulic cylinder.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The hydraulic cylinder according to the first aspect of the present invention includes a cylinder tube, a piston rod that expands and contracts with respect to the cylinder tube, a first seal member that closes a gap between the cylinder tube and the piston rod to prevent oil leakage, and a piston. A second seal member that has a sliding portion on which the rod slides and that is provided closer to the piston rod tip side than the first seal member, and that closes a gap between the cylinder tube and the piston rod; The sliding portion receives from the piston rod a force in the direction of increasing the sealing performance of the second seal member, and when the piston rod contracts, the sliding portion receives a force in the direction of relaxing the sealing performance of the second sealing member. 2. Determine the shape of the seal member.
According to the second aspect of the present invention, the surface of the second seal member that reaches the sliding portion is a tapered surface in which the surface on the distal end side of the piston rod forms an acute angle with respect to the direction of expansion and contraction of the piston rod, and the piston rod base end. The side surface is a tapered surface that forms an obtuse angle with respect to the direction of expansion and contraction.
An impact tester according to a third aspect of the present invention includes the above-described hydraulic cylinder and a control device that controls expansion and contraction of the hydraulic cylinder, and is configured to apply an impact to a test piece by extending the hydraulic cylinder.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a hydraulic cylinder of a high-speed impact tester will be described with reference to FIGS.
First, the basic configuration of the high-speed impact tester will be described with reference to FIG. A
[0008]
Between the lower part of the
[0009]
The
[0010]
When the test piece TP is supported on the support table 1 and the moving speed of the piston 11 is set by the flow
[0011]
By the way, when the
[0012]
In the high-speed impact tester of this embodiment, the
[0013]
Therefore, in the present embodiment, the oil leak caused by the speed difference is prevented by providing the
[0014]
When the angles of the
[0015]
On the other hand, the force generated in the sliding
[0016]
As described above, the
[0017]
By the way, the dust seal used for the hydraulic cylinder has a priority to the original function of preventing dust from entering, so that it is upside down as above, that is, the tapered
[0018]
Here, by mounting the
[0019]
The second seal member is not limited to the dust seal as described above. When the piston rod is extended, the sliding portion receives a force in the direction of increasing the sealing performance from the piston rod, and when contracted, the sliding portion relaxes the sealing performance. What is necessary is just to receive the force of a direction. Although the hydraulic cylinder of the impact tester has been described as an example, the present invention can also be applied to a hydraulic cylinder used in a device other than the impact tester as long as the extension speed of the piston rod is controlled to be faster than the contraction speed. Can be applied.
[0020]
【The invention's effect】
According to the present invention, a second sealing member is provided in addition to the first sealing member for preventing oil leakage, and when the piston rod is extended, the sealing property of the second sealing member is increased, and when the piston rod is contracted, the second sealing member is provided. Since the sealing properties of the members are reduced, it is possible to minimize the amount of oil leakage even when there is a speed difference in the expansion and contraction of the piston rod. In particular, since the impact tester has a large difference in the speed of expansion and contraction of the piston rod of the hydraulic cylinder, the effect of applying the present invention is large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a main part of a high-speed impact tester according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a seal portion of a hydraulic cylinder of the high-speed impact tester.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
33 Top surface (tapered surface)
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003013646A JP2004225791A (en) | 2003-01-22 | 2003-01-22 | Hydraulic cylinder and impact tester having the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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ID=32901921
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005095834A1 (en) * | 2004-04-01 | 2008-02-21 | 株式会社小松製作所 | Valve device |
CN114109960A (en) * | 2021-11-09 | 2022-03-01 | 刘铁军 | Anti-leakage hollow plunger hydraulic oil cylinder |
-
2003
- 2003-01-22 JP JP2003013646A patent/JP2004225791A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2005095834A1 (en) * | 2004-04-01 | 2008-02-21 | 株式会社小松製作所 | Valve device |
JP4641525B2 (en) * | 2004-04-01 | 2011-03-02 | 株式会社小松製作所 | Valve device |
CN114109960A (en) * | 2021-11-09 | 2022-03-01 | 刘铁军 | Anti-leakage hollow plunger hydraulic oil cylinder |
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