JP2010043662A - Fluid pressure cylinder device - Google Patents
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Description
本発明は、両端がカバーで閉塞されたシリンダチューブの内周面を摺動するピストンを有した流体圧シリンダ装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic cylinder device having a piston that slides on the inner peripheral surface of a cylinder tube whose ends are closed by a cover.
従来より、自動化機械、工作機械、建設機械、その他の産業用機械に、油圧シリンダ、水圧シリンダ、または空気圧シリンダなどの流体圧シリンダ装置が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, fluid pressure cylinder devices such as hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, and pneumatic cylinders are used in automation machines, machine tools, construction machines, and other industrial machines.
特に油圧シリンダにおいて、ピストンとシリンダチューブとの間のシール性を得るために、ピストンに2つのUパッキンを設けることが多い。2つのUパッキンを互いに外向きに設けることによって、高圧に対しても確実なシールが行われる。 Particularly in a hydraulic cylinder, in order to obtain a sealing property between the piston and the cylinder tube, the piston is often provided with two U packings. By providing the two U-packings outwardly, reliable sealing is performed even against high pressure.
しかし、このような油圧シリンダにおいて、Uパッキンによるシール性が極めて高いため、2つのUパッキンの間には作動油がほとんど侵入することがない。そのため、2つのUパッキンとシリンダチューブとの間が無潤滑の状態となり易く、安定した潤滑油膜の形成が行われない。そのため、Uパッキンの摩耗が激しい。 However, in such a hydraulic cylinder, since the sealing performance by the U packing is extremely high, the hydraulic oil hardly enters between the two U packings. Therefore, the two U-packings and the cylinder tube are likely to be in a non-lubricated state, and a stable lubricating oil film is not formed. For this reason, the U packing is heavily worn.
また、ピストンとシリンダチューブとの間の摺動面も同様に潤滑不足となり易く、ピストンおよびシリンダチューブの摺動面を損傷する可能性がある。 Similarly, the sliding surface between the piston and the cylinder tube is likely to be insufficiently lubricated, which may damage the sliding surfaces of the piston and the cylinder tube.
なお、Uパッキン以外のパッキンを用いた場合も同様な問題が生じる可能性がある。 A similar problem may occur when a packing other than the U packing is used.
従来において、このような問題を解消するために、シリンダチューブに給油孔を設けてピストンとシリンダチューブとの間を潤滑させる機構が提案されている(特許文献1,2)。
Conventionally, in order to solve such a problem, a mechanism has been proposed in which an oil supply hole is provided in a cylinder tube to lubricate between the piston and the cylinder tube (
また、シリンダチューブの内周面に付着した潤滑剤をシールパッキンの方に向かって掻き集めるための潤滑剤保持パッキンを設けることも提案されている(特許文献3)。
しかし、特許文献1および2の装置では、シリンダチューブの外周面に給油装置などを設ける必要があり、これが流体圧シリンダ装置を大型化させてしまうとともに、面倒なメンテナンスが必要となる。
However, in the devices of
また、特許文献3の装置では、ピストンにマグネットを設けた場合などのように長いピストンに対して潤滑剤を供給する場合には有効であるが、Uパッキンそれ自体に潤滑を与えるためには余り有効ではない。 Further, the device of Patent Document 3 is effective when supplying a lubricant to a long piston, such as when a magnet is provided on the piston, but it is not enough to provide lubrication to the U packing itself. It is not valid.
また、Uパッキンのリップを丸くすることによってUパッキンによる潤滑油膜の掻き取り作用を少なくする方法が考えられるが、この場合には油漏れが多くなるという問題がある。 Further, there is a method of reducing the scraping action of the lubricating oil film by the U packing by rounding the lip of the U packing, but in this case, there is a problem that oil leakage increases.
また、ピストンとシリンダチューブとの間にグリースを充填しておいた場合には、一定の時間は効果があるが、時間の経過ととともにその効果が減少してやがて喪失する。 In addition, when grease is filled between the piston and the cylinder tube, it is effective for a certain period of time, but the effect decreases with the passage of time and is eventually lost.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ピストンに設けられるシールのための2つのパッキンおよびピストンとシリンダチューブとの間の摺動のための潤滑油を、簡単な構造によって供給できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can provide two packings for sealing provided on the piston and lubricating oil for sliding between the piston and the cylinder tube with a simple structure. The purpose is to do so.
本発明の実施形態の流体圧シリンダ装置は、両端がカバーで閉塞されたシリンダチューブの内周面を摺動するピストンを有した流体圧シリンダ装置であって、前記ピストンには、前記シリンダチューブとの間をシールするための、第1のパッキンおよび第2のパッキンが互いに距離をあけて設けられ、かつ、前記第1のパッキンと第2のパッキンとの中間に第3のパッキンが設けられており、前記シリンダチューブには、その少なくとも一方のストローク端において、内径が拡張されかつ前記パッキンが滑らかに移動可能な径大部が設けられ、前記ピストンが前記ストローク端に移動したときに、前記第1のパッキンまたは前記第2のパッキンのいずれかと前記シリンダチューブとの間におけるシール性が前記径大部によってなくなるように、かつ、前記第3のパッキンと前記シリンダチューブとの間におけるシール性がなくならないように、前記径大部の位置および寸法が選定されている。 A fluid pressure cylinder device according to an embodiment of the present invention is a fluid pressure cylinder device having a piston that slides on an inner peripheral surface of a cylinder tube closed at both ends by a cover, and the piston includes the cylinder tube and A first packing and a second packing are provided at a distance from each other, and a third packing is provided between the first packing and the second packing. The cylinder tube is provided with a large-diameter portion whose inner diameter is expanded and the packing can be smoothly moved at at least one stroke end, and when the piston moves to the stroke end, The large diameter portion eliminates the sealing performance between either the first packing or the second packing and the cylinder tube. And, as is not lost sealability between the said cylinder tube and said third packing, the position and dimensions of the large-diameter portion is selected.
例えば、前記第1のパッキンおよび第2のパッキンは、いずれもそれぞれの外側から内側に向かう方向にシール性が発揮されるように装着されたUパッキンである。 For example, each of the first packing and the second packing is a U-packing that is mounted so that the sealing performance is exhibited in the direction from the outside toward the inside.
また、第3のパッキンは、Oリングである。 The third packing is an O-ring.
好ましくは、前記径大部は、前記第1のパッキンまたは第2のパッキンとの間において隙間を形成する円筒面と、前記円筒面と前記シリンダチューブの他の部分とを滑らかに接続するテーパ面と、を有する。 Preferably, the large-diameter portion includes a cylindrical surface that forms a gap between the first packing and the second packing, and a tapered surface that smoothly connects the cylindrical surface and the other portion of the cylinder tube. And having.
本発明によると、ピストンに設けられるシールのための2つのパッキンおよびピストンとシリンダチューブとの間の摺動のための潤滑油を、簡単な構造によって供給することができる。 According to the present invention, the two packings for sealing provided on the piston and the lubricating oil for sliding between the piston and the cylinder tube can be supplied by a simple structure.
図1は本発明の一実施形態の流体圧シリンダ装置1の正面断面図、図2は図1の流体圧シリンダ装置1の要部を拡大して示す図である。
FIG. 1 is a front sectional view of a fluid
図1に示すように、流体圧シリンダ装置1それ自体は複動型の公知のものである。本実施形態において、流体圧シリンダ装置1は、ピストンのシールのための構造およびシールへの給油のための構造に特徴を有するので、それらについて詳しく説明する。
As shown in FIG. 1, the fluid
流体圧シリンダ装置1は、円筒状のシリンダチューブ11、シリンダチューブ11の内周面を摺動するピストン12、ピストン12に連結されたピストンロッド13、ヘッドカバー14、ロッドカバー15、およびブシュ16などからなる。
The fluid
ヘッドカバー14およびロッドカバー15には、内部のシリンダ室CA,CBに圧油を供給するためのポートPT1,2が設けられている。これらシリンダチューブ11、ヘッドカバー14、およびロッドカバー15は、4本のタイロッド17,17…とナット18,18…とによって締結されて一体化されている。
The
ピストン12は、ネジ21によってピストンロッド13にネジ込まれた後、セットネジ22によって固定されている。ピストンロッド13は、図1におけるピストン12よりも右側に突出してそこにヘッド側のクッションボス23が形成されている。また、図1におけるピストン12の左側には、ロッド側のクッションボス24が、リング25との間に挟まれて固定されている。ピストン12とピストンロッド13との間は、パッキン26、27によってシールが行われている。
The
図2をも参照して、ピストン12には、シリンダチューブ11との間をシールするための、2つのパッキン31,32が互いに距離をあけて設けられ、かつ、2つのパッキン31,32の中間にOリング33が設けられている。ピストン12には、これらパッキン31,32、Oリング33を装着するために、パッキン溝36,37,38が設けられている。2つのパッキン溝36,37は、ピストン12のそれぞれの端面から同じ距離だけ内側に寄った軸方向位置に設けられ、パッキン溝38は、ピストン12の軸方向の中央部に設けられている。
Referring also to FIG. 2, the
パッキン31,32は、いずれも、それぞれの外側から内側に向かう方向にシール性が発揮されるように装着されたUパッキンである。
Each of the
また、ピストン12には、2つのパッキン31,32の間において、その外周面に潤滑油を保持するための周溝34,35が設けられている。図2で分かるように、周溝34,35は、断面がV字形の溝である。
The
シリンダチューブ11には、両方のストローク端において、内径が拡張されかつパッキン31,32が滑らかに移動可能なように径大部41,42が設けられている。ピストン12がストローク端に移動したときに、2つのパッキン31,32のいずれかとシリンダチューブ11との間におけるシール性が、径大部41,42によってなくなるように、かつ、Oリング33とシリンダチューブ11との間におけるシール性がなくならないように、径大部41,42の位置および寸法が選定されている。
The
そして、径大部41,42は、それぞれ、2つのパッキン31,32の間において隙間を形成する円筒面41a,42aと、円筒面41a,42aとシリンダチューブ11の他の部分、つまり通常のシリンダ内周面11aとを滑らかに接続するテーパ面41b,42bとを有する。
The large-
このような径大部41,42は、例えば、シリンダチューブ11の内周面の両端部を旋盤などによって切削加工することによって形成される。通常、パッキン31,32は、その外側のリップ部がシリンダチューブ11の内周面(通常のシリンダ内周面11a)と所定の強さで接触し、これによってシール性が確保される。しかし、径大部41,42においては、パッキン31,32の外側のリップ部との間に隙間ができるようにし、シール性をなくすのである。しかし、パッキン31,32の浮き上がりをできるだけ抑え、パッキン31,32がパッキン溝36,37から脱落しないために、隙間はできるだけ小さい方がよい。
Such
その場合に、パッキン31,32のリップ部の張り代(シール状態と自由状態との差の寸法)を考慮して、例えば、円筒面41a,42aの直径を、通常のシリンダ内周面11aに対して、0.5mm〜2mm程度、より具体的には例えば1.3mm〜1.5mm程度大きくしておけばよい。また、ピストン12がストローク端よりも例えば5mm〜10mm程度手前に達したときにシール性がなくなるよようにしておけばよい。
In that case, considering the tension of the lip portions of the
また、ピストン12がストローク端に移動したときにおいて、径大部41,42がOリング33にかからないように、径大部41,42の軸方向の長さが選定されている。つまり、ピストン12がどのようなストローク位置であっても、Oリング33は、径大部41,42に入ることなく、通常のシリンダ内周面11aと接触してシール性を維持する。
Further, the axial lengths of the large-
なお、上に述べたように、テーパ面41b,42bは、円筒面41a,42aと通常のシリンダ内周面11aとを滑らかに接続する部分であり、直線的な円錐面であってもよく、また曲面であってもよい。テーパ面41b,42bの軸方向の寸法は、例えば、2mm〜5mm、より具体的には例えば3mm程度としておけばよい。
As described above, the
なお、シリンダチューブ11の端面は、ヘッドカバー14およびロッドカバー15にそれぞれ設けられた端面溝43に嵌入するように段部が形成され、かつ、その先端が端面溝43に装着されたパッキン44に押当してシールが行われている。
Note that the end surface of the
次に、上のように構成された流体圧シリンダ装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the fluid
図1および図2に示す状態では、ポートPT2から圧油が供給されてシリンダ室CBに圧油が充填されており、ピストン12は図の右側のストローク端に移動している。
In the state shown in FIGS. 1 and 2, the pressure oil is supplied from the port PT2 to fill the cylinder chamber CB with the pressure oil, and the
この状態では、パッキン32が、シリンダチューブ11の右側の端部に形成された径大部41に入っており、これによってパッキン32のシール性がなくなり、シリンダ室CAの圧油はパッキン32を通り越してOリング33にまで至り、Oリング33によってシールが行われる。したがって、圧油は周溝35に入り込んで、そこに貯留されることとなる。
In this state, the packing 32 is in the
この状態では、パッキン32の周囲の圧油は同じ圧力であるから、パッキン32の浮き上がりや脱落などは起こらない。 In this state, since the pressure oil around the packing 32 is the same pressure, the packing 32 is not lifted or dropped.
この状態から、図示しない電磁弁などが切り替わり、ポートPT1から圧油が供給されると、圧油はシリンダ室CAに流入し、ピストン12を図の左側に向かって押す。このとき、圧油は、パッキン32によってシールされないが、Oリング33によってシールされ、圧油の吹き抜けは起こらない。
From this state, when a solenoid valve (not shown) is switched and pressure oil is supplied from the port PT1, the pressure oil flows into the cylinder chamber CA and pushes the
これにより、ピストン12が図の左方へ移動し、左側のストローク端に達すると、今度は、パッキン31が、シリンダチューブ11の左側の端部に形成された径大部42に入り、これによってパッキン31のシール性がなくなり、シリンダ室CBの圧油はパッキン31を通り越してOリング33にまで至り、Oリング33によってシールが行われる。したがって、圧油は周溝34に入り込んで、そこに貯留されることとなる。
As a result, when the
この状態において、再度ポートPT2から圧油が供給されると、圧油はシリンダ室CBに流入し、ピストン12を図の右側に向かって押す。このとき、圧油は、パッキン31によってシールされないが、Oリング33によってシールされ、圧油の吹き抜けは起こらない。これにより、ピストン12は図の右方へ移動する。
In this state, when pressure oil is supplied again from the port PT2, the pressure oil flows into the cylinder chamber CB and pushes the
このように、流体圧シリンダ装置1は、ポートPT1,2から圧油を供給することによって、通常の往復作動を行う。そして、左右のストローク端において、径大部41,42の存在によってパッキン31,32のシール性がなくなり、圧油がOリング33の位置まで到る。これによって、パッキン31,32、Oリング33、およびピストン12の外周面に、充分な潤滑油が供給されることとなる。
Thus, the fluid
したがって、2つのパッキン31,32およびOリング33とシリンダチューブ11との間、およびその他の境界面に、安定した潤滑油膜が形成され、パッキン31,32およびOリング33の摩耗が最小限に抑えられる。
Therefore, a stable lubricating oil film is formed between the two
また、ピストン12がどのようなストローク位置であってもOリング33によってシール性が維持されるので、流体圧シリンダ装置1をメータアウトによって使用した場合であっても吹き抜けなどが起こることがない。なお、Oリング33には油圧が作用するが、ストローク端における短い距離だけであるので、シール性において問題は生じない。
Further, since the sealing performance is maintained by the O-
また、径大部41,42に入った場合に、パッキン31,32の周囲の圧油の圧力は同じであるので、パッキン31,32のはみ出しや変形が生じない。
In addition, when the
また、従来において生じ易かったパッキン31,32間の蓄圧は、径大部41,42に入ることによって減圧され、これによる悪影響がなくなる。
Moreover, the pressure accumulation between the
しかも、シリンダチューブ11の端部に径大部41,42を設けるとともに、ピストン12にOリング33を追加するという、簡単な構造によって、それらの機能を実現することができる。
In addition, these functions can be realized by a simple structure in which the large-
パッキン31,32の寿命が延びるので、メンテナンスが容易となる。スティックスリップの少ない流体圧シリンダ装置1として適用することができる。
Since the lifetime of the
上の実施形態において、シリンダチューブ11の端部とヘッドカバー14およびロッドカバー15との間のシールの方法は、上に述べた以外の種々の方法または構造とすることができる。
In the above embodiment, the sealing method between the end of the
例えば、図3に示すように、シリンダチューブ11の端部の内周面との間でパッキン45によってシールを行ってもよい。この場合に、例えば、シリンダチューブ11の端部に近い位置に、端面にまで至らない径大部41Bを設けるようにすればよい。
For example, as shown in FIG. 3, sealing may be performed with a packing 45 between the inner peripheral surface of the end portion of the
上の実施形態において、パッキン31,32としてUパッキンを用いたが、これ以外に、Yパッキンなど、種々のパッキンを用いることができる。また、Oリング33に代えて、Xパッキン、その他の種々のパッキンを用いることが可能である。
In the above embodiment, U packings are used as the
また、上の実施形態では、両方のストローク端に径大部41,42を設けたが、いずれか一方にのみ径大部を設けてもよい。
In the above embodiment, the large-
上に述べた実施形態において、シリンダチューブ11、ピストン12、パッキン31,32、Oリング33、径大部41,42、または流体圧シリンダ装置1の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
In the embodiment described above, the
1 流体圧シリンダ装置
11 シリンダチューブ
12 ピストン
14 ヘッドカバー
15 ロッドカバー
31,32 パッキン(第1のパッキン、第2のパッキン)
33 Oリング(第3のパッキン)
34,35 周溝
41,42 径大部
41a,42a 円筒面
41b,42b テーパ面
DESCRIPTION OF
33 O-ring (third packing)
34, 35
Claims (5)
前記ピストンには、前記シリンダチューブとの間をシールするための、第1のパッキンおよび第2のパッキンが互いに距離をあけて設けられ、かつ、前記第1のパッキンと第2のパッキンとの中間に第3のパッキンが設けられており、
前記シリンダチューブには、その少なくとも一方のストローク端において、内径が拡張されかつ前記パッキンが滑らかに移動可能な径大部が設けられ、
前記ピストンが前記ストローク端に移動したときに、前記第1のパッキンまたは前記第2のパッキンのいずれかと前記シリンダチューブとの間におけるシール性が前記径大部によってなくなるように、かつ、前記第3のパッキンと前記シリンダチューブとの間におけるシール性がなくならないように、前記径大部の位置および寸法が選定されている、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。 A hydraulic cylinder device having a piston that slides on the inner peripheral surface of a cylinder tube closed at both ends with a cover,
The piston is provided with a first packing and a second packing, which are spaced apart from each other, for sealing between the cylinder tube, and an intermediate between the first packing and the second packing. Is provided with a third packing,
The cylinder tube is provided with a large-diameter portion whose inner diameter is expanded and the packing can move smoothly at at least one stroke end thereof,
When the piston moves to the stroke end, the large-diameter portion eliminates the sealing performance between either the first packing or the second packing and the cylinder tube, and the third The position and dimensions of the large diameter portion are selected so that the sealing performance between the packing and the cylinder tube is not lost.
A fluid pressure cylinder device.
請求項1記載の流体圧シリンダ装置。 Each of the first packing and the second packing is a U-packing that is mounted so that the sealing performance is exhibited in the direction from the outer side to the inner side.
The fluid pressure cylinder device according to claim 1.
請求項2記載の流体圧シリンダ装置。 The third packing is an O-ring.
The fluid pressure cylinder device according to claim 2.
前記第1のパッキンまたは第2のパッキンとの間において隙間を形成する円筒面と、
前記円筒面と前記シリンダチューブの他の部分とを滑らかに接続するテーパ面と、を有する、
請求項2または3記載の流体圧シリンダ装置。 The large diameter portion is
A cylindrical surface forming a gap with the first packing or the second packing;
A tapered surface that smoothly connects the cylindrical surface and the other part of the cylinder tube;
The fluid pressure cylinder device according to claim 2 or 3.
請求項2ないし4のいずれかに記載の流体圧シリンダ装置。 The piston is provided with a circumferential groove between the first packing and the second packing for holding lubricating oil on the outer circumferential surface thereof.
The fluid pressure cylinder device according to any one of claims 2 to 4.
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