JP3386779B2 - 液圧継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に液室が設け
られ、この液室に通じる液注入口から注入口開閉用弁体
を介して圧入された液体の圧力により膨出壁を膨出させ
て他の部材に圧接させて結合させる構造の液圧継手に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記構造の液圧継手として、例えば図５
に示すような油圧継手の構造のものがある。図５におい
て、１は中央に通孔１ａが設けられた液圧（油圧）継
手、２は、液圧継手１の通孔１ａ中に挿入され、例えば
原動機に連結された円筒状の軸、３は、円筒状の軸２の
中に一端が挿入され、例えば圧延ローラを構成するスピ
ンドルであって、液圧継手１の内周と円筒状の軸２の外
周との間には隙間δ₁が形成され、円筒状の軸２の内周
とスピンドル３の外周との間には隙間δ₂が形成されて
いる。

【０００３】液圧継手１は、円筒の内周面から一定の肉
厚ｔの膨出壁４を介して、軸方向に任意の幅を有する環
状の液室５が設けられており、液室５における軸方向の
両端部には円形の断面形状を有する拡大部６が形成され
ている。さらに、液圧継手１の側部には液室５に通じる
液注入口７が設けられている。

【０００４】前記構成の液圧継手における動作を説明す
る。

【０００５】液注入口７から液圧ポンプにより圧力を受
けた液体を流入させると、液体は、液室５に入る。液室
５内では、全壁に液圧が加わり、膨出壁４が内部から押
されるようになって、図５に２点鎖線にて示すように膨
出して、円筒状の軸２の外周面を押圧する。この押圧を
受けて円筒状の軸２が弾性変形してスピンドル３に圧接
し、円筒状の軸２とスピンドル３とが強固に結合され
る。

【０００６】この結合は、図示しない圧力維持手段によ
って液圧が維持されることによって維持される。そし
て、スピンドル３の交換などの際には、圧力維持手段に
よる液圧維持作用を解除させ、液体を除去して液圧を減
少することによって、前記結合を解除する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の液圧継手に
おいて、図６に示すように、液圧継手１の通孔１ａの断
面形状を対向する円弧面および対向する平行面からなる
略小判形状とし、その通孔１ａに挿入される軸２，スピ
ンドル３の断面形状も通孔１ａの断面形状に合致させた
略小判形状としたものがある。このように断面形状を小
判形状にすることによって、断面形状を円形にしたもの
に比べて駆動力が効率的に伝達される。

【０００８】図６に示す構造の液圧継手において、液室
５に液圧を加えるとき、図７（ａ）に示す説明図のよう
に、液室５が近傍に設けられている円弧面部分では、液
圧を受けて液圧継手１の内周と軸部（図７において軸２
とスピンドル３とを一体に示している）８の外周との隙
間は無くなるが、平行面部分における隙間δｐは多少存
在し、この隙間δｐの存在により、軸部８に対する回転
駆動時に軸部８において、図７（ａ）に矢印に示すよう
な変動に起因する振動が発生する。

【０００９】前記振動は、前記構成の液圧継手１を、例
えば圧延ローラの駆動伝達部に使用した場合には、圧延
加工において圧延している製品にチャタマークと呼ばれ
る不良が発生させる原因となる。また微小振動による液
圧継手１の内周と軸部８の外周との衝突が発生し、この
部位における摩耗が促進されて耐久性の低下を招く原因
にもなる。

【００１０】また、前記のように断面形状が略小判形状
の構成の液圧継手１において、図７（ｂ）に示す説明図
のように、小判形状における平行面近傍に液室５を設置
させたものでは、液室５が近傍に設けられている平行面
部分では、液圧を受けて液圧継手１の内周と軸部８の外
周との隙間は無くなるが、円弧面部分における隙間δｃ
は多少存在し、この隙間δｃの存在により、軸部８に対
する回転駆動時に軸部８において、図７（ｂ）に矢印に
示すような変動に起因する振動が発生する。この振動も
また、前記のように加工製品の不良，耐久性の低下など
の不具合の発生の原因となる。

【００１１】前記構成の液圧継手を組み込む加工装置
が、高精度で高品位の仕上げが要求されるものであれば
ある程、前記振動の対策は重要な解決課題となる。

【００１２】本発明の目的は、前記従来の課題を解決
し、隙間の無い継手結合が行われ、振動の発生を防ぐこ
とができるようにした液圧継手を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、筒状体の内周面または柱
状体の外周面から一定の肉厚の膨出壁を介して、軸方向
に任意の幅を有する液室が設けられ、この液室に通じる
液注入口から圧入された液体の圧力により前記膨出壁を
膨出させて前記筒状体内に挿入または前記柱状体に挿嵌
された他の部材に圧接させる液圧継手において、前記筒
状体または柱状体の断面形状を非円弧面と円弧面とを有
する形状にし、前記筒状体内に挿入または前記柱状体に
挿嵌された他の部材の断面形状を、前記筒状体または柱
状体の断面形状に合致させた形状にし、前記液室を前記
円弧面の近傍と他の部位とにそれぞれ独立して設け、選
択された液室ごとに加圧力を設定可能にしたことを特徴
とし、この構成によって、筒状体もしくは柱状体と他の
部材とにおける非円弧面と円弧面との結合により、駆動
力伝達が確実に効率的になり、さらに筒状体もしくは柱
状体と他の部材との接合部分を状態に応じて、液室の液
圧を調整することが可能になるため、継手結合を確実に
かつ安定させることができ、従来のような接合，結合部
分に隙間が存在してしまうことによる不具合の発生を防
ぐことができる。

【００１４】

【００１５】請求項２記載の本発明は、筒状体の中央孔
の内周面から一定の肉厚の膨出壁を介して、軸方向に任
意の幅を有する液室が設けられ、この液室に通じる液注
入口から圧入された液体の圧力により前記膨出壁を膨出
させて、前記筒状体の中央孔内に挿入された軸体の外周
面に圧接させる液圧継手において、前記筒状体の前記中
央孔を断面略小判形状にし、前記軸体の断面形状を前記
小判形状に合致させた形状にし、前記液室を前記小判形
状における円弧面の近傍と他の部位とにそれぞれ独立し
て設け、選択された液室ごとに加圧力を設定可能にした
ことを特徴とし、この構成によって、筒状体と軸体とに
おける断面小判形状部分による結合により、駆動力伝達
が確実に効率的になり、さらに筒状体と軸体との接合部
分を状態に応じて、液室の液圧を調整することが可能に
なるため、継手結合を確実にかつ安定させることがで
き、従来のような接合，結合部分に隙間が存在してしま
うことによる不具合の発生を防ぐことができる。

【００１６】請求項３記載の本発明は、請求項１または
２記載の液圧継手において、液室を円弧面の近傍と、こ
の円弧面に略直交する部位とにそれぞれ独立して設けた
ことを特徴とし、この構成によって、円弧面と他の形状
部分とで異なる接合状態による加圧状態を、液圧を調整
することにより略均一な状態にすることができる。

【００１７】請求項４記載の本発明は、請求項１，２ま
たは３記載の液圧継手において、円弧面の近傍に設けら
れた液室に加える加圧力を、他の部位に設けられた液室
に加える加圧力よりも大きく設定したことを特徴とし、
この構成によって、円弧面に対する圧力印加を、平行面
などの他の形状部分よりも大きくすることにより全面に
わたって略均一な状態にすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。なお、図５〜図７
にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して
詳しい説明は省略する。

【００１９】図１は本発明の実施形態を説明するための
液圧継手の断面図である。図１に示すように、基本的構
成は図５にて説明した液圧継手と同様な構成であり、液
圧継手１の通孔１ａの断面形状を対向する円弧面と対向
する平行面とからなる略小判形状とし、その通孔１ａに
挿入される筒状の軸２，スピンドル３の断面形状も通孔
１ａの断面形状に合致させた略小判形状としたものであ
って、異なる点は、液室５ａ，５ｂを、液圧継手１にお
ける円弧面近傍と平行面近傍とにそれぞれ設け、かつ円
弧面近傍の液室５ａと平行面近傍の液室５ｂとに対する
液圧を、それぞれ独立して調整することができるように
第１液圧調整部１０ａと第２液圧調整部１０ｂとを設置
した構成にある。

【００２０】このように構成したことによって、液室５
ａ，５ｂに液体が供給されたときに、継手結合部の形
状、すなわち、各液室５ａ，５ｂの膨出壁４によって押
圧される円筒状の軸２における外周面の形状に応じて、
液圧を調整することができるため、本例では、円弧面と
平行面とからなる略小判形状の断面形状における全体に
わたって略均一な加圧状態にすることができ、図７
（ａ），（ｂ）の従来例にて説明した平行面部分での隙
間δｐと円弧面部分での隙間δｃとを無くすことができ
た。

【００２１】このような本発明に係る液圧継手の内周
と、この内周に接合する軸部の外周との隙間発生に関し
て、本発明者は、各種実験，考察の結果、本実施形態の
構成に至ったのであるが、その結論に達するにはいくつ
かの課題があった。

【００２２】例えば前記断面小判形状の場合における平
行面部分における隙間δｐと円弧面部分における隙間δ
ｃとを無くすためには、液室５ａ，５ｂを、液圧継手１
における円弧面近傍と平行面近傍とにそれぞれ設けて、
単に各液室５ａ，５ｂに対して同一液供給手段によって
同一液圧を加えればよいとも考えられるが、このように
することにより実際的な問題が発生した。

【００２３】例えば断面小判形状における液室５ａ，５
ｂを、液圧継手１における円弧面近傍と平行面近傍とに
それぞれ設けて、各液室５ａ，５ｂに対して同一液供給
手段によって同一液圧を加える実験を行った結果、液圧
が３００〜４００ｋｇ／ｃｍ ²である場合、図２（ａ）
に示すように、平行面部分では液圧継手１の内周と軸部
（図２において軸２とスピンドル３とを一体に示してい
る）８の外周との隙間は無くなるが、円弧面部分におけ
る隙間δｃが多少存在した。

【００２４】この原因を検証するため、各液室５ａ，５
ｂに対して同一液供給手段によって同一液圧を加える構
成にした場合の隙間の状態を観察した結果、液圧印加当
初に平行面部分の隙間が無くなり、次に円弧面部分の隙
間が無くなる過程を経ることが判明した。このことによ
って、円弧面部分には平行面部分よりも大きな液圧を加
えた方が確実な結合状態になるとの判断に至ったのであ
る。

【００２５】液室５ａ，５ｂにおける最高使用圧は、通
常の仕様による機械的強度に基づけば６００ｋｇ／ｃｍ
²（６０Ｍｐａ）である。そして仕様にもよるが、円弧
面部分における隙間が前記最高使用圧付近の圧力にて無
くなることもある。

【００２６】そこで、各液室５ａ，５ｂに対して同一液
供給手段によって同一液圧を加えて液圧を５００〜６０
０ｋｇ／ｃｍ²にしたときに、図２（ｂ）に示すよう
に、平行面部分と円弧面部分とにおける隙間が無くなっ
た。

【００２７】さらに液圧継手としては、継手結合力が強
いことが望まれる。図２（ｂ）に示す状態における固定
力（継手結合力）を考察したときに、図３（ｃ）に示す
ように、円弧面部分における固定力Ｆｃは平行面部分Ｆ
ｐよりも小さくなった。そして、場合によっては円弧面
部分に微小な隙間が発生してしまうこともあった。

【００２８】そこで本実施形態のように、円弧面近傍の
液室５ａと平行面近傍の液室５ｂとに対する液圧を、第
１液圧調整部１０ａと第２液圧調整部１０ｂを用いてそ
れぞれ調整することにより、それぞれ３００〜４００ｋ
ｇ／ｃｍ²に設定して固定力を調べると、固定力は、図
３（ｂ）に示すように、相対的に円弧面部分における固
定力Ｆｃは平行面部分Ｆｐよりも小さくなった。

【００２９】しかし、本液圧継手にて駆動力を伝達して
製品加工するロール体を具備した加工装置、特に圧延製
品にあっては、円弧面部分における固定力Ｆｃをより大
きくすることにより、製品品質が格段に向上することが
確認されたため、例えば円弧面近傍の液室５ａに対する
液圧を５００〜６００ｋｇ／ｃｍ²とし、平行面近傍の
液室５ｂに対する液圧を３００〜４００ｋｇ／ｃｍ²に
設定することにより、図３（ａ）に示すように、円弧面
部分における固定力Ｆｃを平行面部分Ｆｐよりも大きく
設定することができて、製品加工の品質を希望するもの
にすることができた。よって、このように液圧の設定が
任意に変えられることは製品加工の品質上においても、
極めて有効であるといえる。

【００３０】なお、本実施形態では、継手結合部分にお
ける断面形状を略小判形状にしたが、断面形状として
は、図４に示すような形状も採用することができ、この
場合であっても、液圧継手における液室を形状の異なる
部位に設けて、その部位ごとに独立して液圧調整を行う
ことによって、本実施形態と同様な効果を得ることがで
きる。

【００３１】このように本実施形態によれば、継手結合
部分における接合状態に応じて、液室の液圧を調整する
ことを可能にしたため、継手結合を確実にかつ安定させ
ることができ、従来のような接合，結合部分に隙間が存
在してしまうことによる不具合の発生を防ぐことができ
る。

【００３２】また、液圧継手の構成としては、本実施形
態にて説明した構成のものに限定されるものでなく、筒
状体の内周面または柱状体の外周面から一定の肉厚の膨
出壁を介して、軸方向に任意の幅を有する液室が設けら
れ、この液室に通じる液注入口から圧入された液体の圧
力により前記膨出壁を膨出させて前記筒状体内に挿入ま
たは前記柱状体に挿嵌された他の部材に圧接させる構成
のものであれば、本発明を適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
継手結合部における接合状態に応じて、液室の液圧を調
整することが可能になるため、継手結合を確実にかつ安
定させることができ、従来のような接合，結合部分に隙
間が存在してしまうことによる不具合の発生を防ぐこと
ができるため、本液圧継手を使用して駆動伝達する製品
加工装置において、安定した製品加工が行われ製品精
度，品質の安定化が可能になるなど、実際的な効果が大
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための液圧継手の
断面図

【図２】継手結合部が断面小判形状で、かつ円弧面近傍
と平行面近傍に液室を設けた場合の隙間発生の説明図

【図３】本実施形態と比較例との継手結合部における固
定力の説明図

【図４】本実施形態における継手結合部の断面形状の他
例を示す断面図

【図５】従来の液圧継手の構成を示す断面図

【図６】図５におけるＡ−Ａ線断面図

【図７】従来の継手結合部が断面小判形状である場合の
不具合発生の説明図

【符号の説明】

１ 液圧継手 ２ 円筒状の軸 ３ スピンドル ４ 膨出壁 ５，５ａ，５ｂ 液室 ７ 液注入口 １０ａ，１０ｂ 液圧調整部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−296252（ＪＰ，Ａ) 特開2001−234939（ＪＰ，Ａ) 特開2001−140915（ＪＰ，Ａ) 特許2694683（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 1/06 F16B 2/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状体の内周面または柱状体の外周面か
   ら一定の肉厚の膨出壁を介して、軸方向に任意の幅を有
   する液室が設けられ、この液室に通じる液注入口から圧
   入された液体の圧力により前記膨出壁を膨出させて前記
   筒状体内に挿入または前記柱状体に挿嵌された他の部材
   に圧接させる液圧継手において、前記筒状体または柱状
   体の断面形状を非円弧面と円弧面とを有する形状にし、
   前記筒状体内に挿入または前記柱状体に挿嵌された他の
   部材の断面形状を、前記筒状体または柱状体の断面形状
   に合致させた形状にし、前記液室を前記円弧面の近傍と
   他の部位とにそれぞれ独立して設け、選択された液室ご
   とに加圧力を設定可能にしたことを特徴とする液圧継
   手。
2. 【請求項２】 筒状体の中央孔の内周面から一定の肉厚
   の膨出壁を介して、軸方向に任意の幅を有する液室が設
   けられ、この液室に通じる液注入口から圧入された液体
   の圧力により前記膨出壁を膨出させて、前記筒状体の中
   央孔内に挿入された軸体の外周面に圧接させる液圧継手
   において、前記筒状体の前記中央孔を断面略小判形状に
   し、前記軸体の断面形状を前記小判形状に合致させた形
   状にし、前記液室を前記小判形状における円弧面の近傍
   と他の部位とにそれぞれ独立して設け、選択された液室
   ごとに加圧力を設定可能にしたことを特徴とする液圧継
   手。
3. 【請求項３】 前記液室を前記円弧面の近傍と、この円
   弧面に略直交する部位とにそれぞれ独立して設けたこと
   を特徴とする請求項１または２記載の液圧継手。
4. 【請求項４】 前記円弧面の近傍に設けられた前記液室
   に加える加圧力を、他の部位に設けられた液室に加える
   加圧力よりも大きく設定したことを特徴とする請求項
   １，２または３記載の液圧継手。