JP2005525521A - 水／油圧、空気圧及び／又はオレオ式空気圧シリンダの閉筒方法並び手段 - Google Patents

Abstract

円筒状管体と、その両端にそれぞれ固定された底部と頭部と、内部のピストンと、ピストンと一体的になったロッドとを含んで構成されるジャッキや水/油圧、空気圧及び/又はオレオ式空気圧シリンダの製造方法が開示されている。頭部と底部をジャッキの管体に螺合又は溶接を利用せずに固定させるため、管体の両端に制御下で塑性変形を発生させて局部的に変形させ、底部と頭部のそれぞれに提供される少なくとも１本の特殊溝に挿入されるように底部と頭部のそれぞれに内側放射突起する少なくとも１本のリングを発生させてそれらをロック状態とするものであり、塑性変形は管体と底部との間、並びに管体と頭部との間のメカニカルシールを確実に提供し、塑性変形は管体と、管体に挿入された頭部を回転させるローリング手段によって提供される。

Description

本発明は水/油圧、空気圧及びオレオ式空気圧シリンダ（気筒）の製造方法に関する。本発明は特に機械的“回転”手段によるシリンダ“閉筒”方法に関する。

現在、起重機（ジャッキ）や水/油圧、空気圧またはオレオ式空気圧シリンダは、シリンダ自身の筒体に手間とコストをかけて底部と頭部とを溶接している。その溶接作業中には局部的に高温となることで材質の内部引張変形の問題が発生する。

例えば鋳造や積層法による他のシリンダ閉筒方法は、２０％程度の不良品を出す塑性変形領域でのクラッキングや、７０％程度の不良品を出す塑性変形の不均質性によるロッキング及びメカニカルシール不良が関与する重大な欠点を含んでいる。

本発明の主たる目的は製造法の改良であり、水/油圧、空気圧及びオレオ式空気圧シリンダの改良された閉筒工程の提供である。

本発明の目的は、溶接や螺合工程を、メカニカルローリング（物理的回転）手段による塑性変形処理で置換した方法の提供で達成される。

上述の方法の適用手段も本発明の目的の１つである。

本発明の基本概念は、頭部と底部をシリンダ（ジャッキ）の筒体と結合させる際に螺合及び/又は溶接手段を利用せずに筒体の“閉筒”を行うことである。

この方法は、特殊装置の利用によるローリング法によって制御下“塑性”変形を実行させる特殊ロッキング/閉筒方法の手段によって簡単で安価に提供される。

本発明によれば、前述の弱点を克服するため、特殊な、好適には複ローラ形状ヘッドを備えた回転機によって処理の無駄を大きく減少させたメカニカルローリングが提供される。

本発明のさらなる理解は本発明の非限定的添付図面を利用した以下の詳細な説明で提供されよう。

本発明は、ジャッキ及び水/油圧、空気圧並びにオレオ式空気圧シリンダの製造工程で、螺合及び溶接工程を特殊な回転工程で置換させる。

ジャッキ（図１と図２）は底部１、管体４、ピストン２、ロッド３及び頭部５を含んでいる。

底部１と頭部５は管体４に永久固定される必要があり、底部１はシリンダあるいはジャッキの閉鎖部材であり、頭部５は使用液体または気体で押されてロッドをスライドさせる。ロッド３はピストン２と一体である。

ピストン２は管体４内で自由にスライドでき、ピストン２に提供された特殊溝６に挿入されたＯリングガスケットＧ等でシール状態とされている。

ガスケットＧ及び溝６と同様なシール構造はロッド３と頭部５との間並びに底部１と管体４との間及び頭部５と管体４との間のシールにも利用されている。

前述したように、ジャッキの製造には現在、頭部を管体に結合させ、底部を管体に結合させる技術である螺合と溶接の２つの異なる技術を利用したいくつかの異なる方法が利用されている。実際には、両方の技術は、底部を管体に固定し、頭部を管体に固定させるために利用できる。実際には、底部の管体への固定には溶接が利用され、頭部の内管への固定には螺合が利用される。

特に溶接工程は工程時間は別にして、管体４に応力を加えて変形させ、シリンダまたはジャッキの平均使用寿命を短縮する。

本発明の回転手法は特殊な複ローラ形状ヘッドを備えたローリング機で実行される。ローラ形状ヘッドは管体に適性に作用し、均質で再現性があり、クラッキングを発生させず、所定の塑性変形を引き起させ、管体４と底部１及び管４体と頭部５との間に完璧なメカニカルシールを提供する。この目的で、底部と頭部にはそれぞれ外側環状溝７が提供される。そこに管体４の変形部位が整合する。

図２で示すように底部１の内側溝６と頭部５の内側溝はシール状態を提供する適当な材料で成るガスケットＧの設置部として作用する。対応する外側溝７は物理的回転工程での塑性変形で“シフト”する管体４の材料を受領する。

管体４の塑性変形は外側環状溝と、管体の軸側に放射状に突出する対応内側リングを形成する。そのリングは底部１と頭部５の両方に提供された対応環状溝７に挿入される。

有利には、利用される物理的工程は、管体４と、その両端に固定された構成要素（底部１と頭部５）との間の溝７内側で均質な接触を提供する。

処理品質はいくつかの管体サンプルに対する電子スキャン顕微鏡分析（ＳＥＭ）でチェックされている。ＳＥＭは外面、内面及び金属顕微鏡技術での観測用に準備された製造断面を対象とした。調査では外面のみに非常に小さなクラックの発生が発見されたが、深度は１０から２０μｍ以下であった。内面にはクラックは発生しなかった。図６は管体と底部又は頭部との結合部の拡大図である。

物理的ローリング手法は組立てされているシリンダを特殊な複合ローラ形状ヘッド（ＴＭ）に固定させて閉鎖することで実行される。この工程は冷却及び/又は高温条件下で行うことができ、圧力は多様で構わず、形状化ローラＲ１の非常に変動性が高い回転速度で実行が可能である。それらパラメータは、管体４のサイズと厚み、使用材料の特徴等を考慮して決定される。

それぞれのローリング工程の実行時間は数秒から最大５０から６０秒である。

以上の技術によって、７０％以上から０.１％以下に不良発生率を低下させて底部１と頭部５を管体４に固定させることができる。

２０００個のプロトタイプに対する実験データは、対象管体領域の構造的均等性、発生する塑性変形の寸法的反復性、及びロッキングシート（溝）７（図６）の完全で均質な“充填”に関する回転工程の完全反復性を示した。これら条件は最良の物理的及び水/油圧気密性（シール）を保証する。

製造されたプロトタイプに対する試験で、メカニカルシールと水/油圧シールは市場で入手できる現行の製品よりも良質であることが確認された。

さらに、本発明で得られた製品の平均使用寿命は現在知られたシリンダやジャッキよりも長い。なぜなら、管体４は溶接工程が介在しないために変形しないからである。

“ローリング”プロセス（工程）は次のように実行される。ローリング機の特殊複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）は管体４の領域に設置される。そこで塑性変形が発生し、外側環状溝と、管体４の軸方向に放射状に突起する管体４の内側環状突起とが対応する。

設置されると形状化ローラＲ１は均質で徐々に管体４に放射状に接近する。

この管体４の接近過程でローラＲ１はシリンダに対して放射状に対称的に移動し、同一の同時的回転移動をする。このように、底部１及び/又は頭部５をと共に自由自転する管体４と一体的に接触すると、ローリング機は、形状化ローラＲ１の適度な圧力によって局部的で所定の環状塑性変形を提供する（低温または高温）。

ローラＲ１の回転移動と、管体４のドラッグ効果により（ローラに対して反対方向）その工程を容易にする。この容易化は、ロッキングによって底部１及び/又は頭部５の対応する溝７の内側方向への材料シフトを最良化並びに一定化させることで達成される。図５は分解図であり、頭部５での管体４により提供される変形を示す。

そのような工程は管体４の内外のクラック形成を回避させ、管体と端部要素との間のロッキング一体化を放射状及び/又は軸状スラック（緩み）を発生させずに提供する。

本発明の方法は次のように実行される。
１．底部１に提供された対応環状溝６内にガスケットＧを配置する；
２．ジャッキの管体４の第１端の所定位置に底部１を挿入する；
３．管体４の第１端に複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）を配置する；
４．管体４の外側筒面に形状化ローラＲ１を接近させ、同時的にローリングによって塑性変形を発生させる；
５．形状化ローラＲ１をシリンダから取り去る；
６．ロッド３と一体的に提供されたピストン２に提供された対応環状溝６内にガスケットＧを配置する；
７．頭部５の内外筒面に提供された対応環状溝６内にガスケットＧを配置する；
８．ジャッキの管体４の第２端での所定位置に、ロッド３が挿入されている頭部５と同様に管体４内にピストン２を挿入する；
９．第２端に関してステップ３と６を繰り返す。

もちろん、頭部５をまず固定して、底部１を固定することも可能である。

さらに、固定対象部材と、ロッド３と共にガスケットＧを有したピストン２とを対応する適正な場所に配置した後に、同時的にシリンダ（管体）４の２端に作用する２体の複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）を利用することも可能である。

解説した実施例（図３）では、好適には複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）は１２０°間隔で設置された３体の形状化ローラＲ１を提供して装置を自動センタリング方式とする。これで非対称及び/又はクラックを発生させる変形及び内部応力の発生を最低化し、負荷とストレスの均等性及び対称性を提供する。

いずれにしろ、３体以外のローラを利用しても構わない。

図４で示す本発明の別例では複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）は形状化リングマトリックスＭ１で置換されている。

その場合、望む塑性変形を提供しながら所定速度で回転してシリンダの管体４に徐々に接近する２体の半円リング（マトリックス）Ｍ１で成る形状化リングで塑性変形が発生する。

形状化ローラ（Ｒ１）に代わる本発明の塑性変形を発生させる頭部の別実施例は、１体の形状化ローラ（Ｒ１）と、塑性変形によるストレスに対向するスラストローラを利用する。

本発明を実施例を利用して解説したが、それら変形及び改良は本発明の範囲内である。

図１は本発明のジャッキ部材の概略分解図である。 図２は図１のジャッキの概略組立図である。 図３は塑性変形を実行工程の複ローラ形状ヘッドの斜視図である。 図４は本発明の塑性変形のための別方法を示す。 図５は変形後のジャッキヘッド端部を示す立体斜視断面図である。 図６は断面部の拡大写真図である。

Claims (11)

1. 円筒状管体（４）と、その両端にそれぞれ固定された底部（１）と頭部（５）と、内部のピストン（２）と、該ピストン（２）と一体的になったロッド（３）とを含んで構成されるジャッキや水/油圧、空気圧及び/又はオレオ式空気圧シリンダの製造方法であって、
   頭部（５）と底部（１）をジャッキの管体（４）に螺合又は溶接を利用せずに固定させるため、管体（４）の両端に制御下で塑性変形を発生させて局部的に変形させ、底部（１）と頭部（５）のそれぞれに提供される少なくとも１本の特殊溝（７）に挿入されるように底部（１）と頭部（５）のそれぞれに内側放射突起する少なくとも１本のリングを発生させてそれらをロック状態とするものであり、前記塑性変形は管体（４）と底部（１）との間、並びに管体（４）と頭部（５）との間のメカニカルシールを確実に提供し、該塑性変形は管体（４）と、管体（４）に挿入された頭部（５）を回転させるローリング手段によって提供されることを特徴とする方法。
2. 塑性変形はメカニカルローリングにより提供されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 底部（１）、頭部（５）、ピストン（２）及びロッド（３）のシール状態を確実にするため、底部（１）の外面とピストン（２）の外面、並びに頭部（５）の外面に提供された特殊溝（６）にガスケット（Ｇ）を設置することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 管体（４）の塑性変形は、外側環状溝と、管体（４）の軸方法に放射状に突起する対応内側リングとを発生させることで管体の全厚が関与し、該リングは底部（１）と頭部（５）の両方に提供された対応管状溝（７）に挿入されることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 組立てられたジャッキを少なくとも１体の複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）に作用させることでメカニカルローリングを提供し、該複ローラ形状ヘッドはジャッキの閉鎖工程を実行する形状化ローラ（Ｒ１）を含んでおり、塑性変形は低温でも高温でも可能であり、形状化ローラ（Ｒ１）の圧力と回転速度は限定されないことを特徴とする請求項２記載の方法。
6. 形状化ローラ（Ｒ１）は管体（４）に対して放射状に対称的に移動し、同時的同一回転移動し、底部（１）と頭部（５）と共に自由に自転する管体（４）と接触すると、複ローラ形状ヘッドは形状化ローラの圧力によって管体を局部的に塑性変形させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. Ａ：底部（１）に提供された対応環状溝（６）内にガスケット（Ｇ）を配置する；
   Ｂ：ジャッキの管体（４）の第１端の所定位置に底部（１）を挿入する；
   Ｃ：管体（４）の第１端に複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）を配置する；
   Ｄ：管体（４）の外側筒面に形状化ローラ（Ｒ１）を接近させ、同時的にローリングによって塑性変形を発生させる；
   Ｅ：形状化ローラ（Ｒ１）を管体（４）から取り去る；
   Ｆ：ロッド（３）と一体的に提供されたピストン（２）に提供された対応環状溝（６）内にガスケット（Ｇ）を配置する；
   Ｇ：頭部（５）の内外筒面に提供された対応環状溝（６）内にガスケット（Ｇ）を配置する；
   Ｈ：ジャッキの管体（４）の第２端での所定位置に、ロッド（３）が挿入されている頭部（５）と同様に管体（４）内にピストン２を挿入する；
   Ｉ：管体（４）の第２端に複ローラ形状ヘッド（ＴＭ）を配置する；
   Ｊ：管体（４）の外側筒面に形状化ローラ（Ｒ１）を接近させ、同時的にローリングによって塑性変形を発生させる；
   Ｋ：形状化ローラ（Ｒ１）を管体（４）から取り去る、
   ステップを含んで構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. ２体の複ローラ形状ヘッドが利用される場合、ステップＡ、Ｂ、ＦからＨが実行され、残りのＣからＥ、ＩからＫは同時的に実行されることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれかの方法に従ったジャッキや水/油圧、空気圧及び/又はオレオ式空気圧シリンダの製造装置であって、少なくとも２体の回転する形状化ローラ（Ｒ１）を含んだ複ローラ式ヘッドを含み、管体（４）の表面に同時的及び対称的に接近し、自由回転する管体（４）を回転させることを特徴とする装置。
10. 請求項１から８のいずれかの方法に従ったジャッキや水/油圧、空気圧及び/又はオレオ式空気圧シリンダの製造装置であって、同時的及び対称的に管体（４）の表面に接近する１体の形状化ローラ（Ｒ１）と、塑性変形により発生するストレスに対抗する１体以上のスラストローラとを含んでおり、前記形状化ローラ（Ｒ１）は自由回転する管体（４）を回転させることを特徴とする装置。
11. 装置を自己センタリングさせるように１２０°間隔で設置された３体の回転する形状化ローラ（Ｒ１）を含んでおり、非対称性及び/又はクラックを発生させる変形や応力を最低化させることで負荷やストレスを均等化及び対称化させることを特徴とする請求項９記載の装置。

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