JP3801542B2

JP3801542B2 - 流体圧シリンダの安全装置

Info

Publication number: JP3801542B2
Application number: JP2002218456A
Authority: JP
Inventors: 将年越沢
Original assignee: 太陽鉄工株式会社
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP2004060737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッドの早送りと高出力送りを行うことができる流体圧シリンダに関するものであり、金型の型締め装置、圧入装置、カシメ機、刻印装置等に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
プレス装置の金型の型締め装置などで用いられる油圧シリンダは、加工のサイクルタイムを短縮し作業効率を高めるために、金型が加工材料に当たるまではロッドを早送りし、金型が加工材料に当たった後はロッドを高出力送りするものが使用されることが多い。
【０００３】
プレス装置に用いられる油圧シリンダは、通常のプレス作業では加工材料が存在することで、ロッドと一体化されたピストンがストローク端まで移動することはないが、加工材料のない試験作動のときや人為的機械的誤作動等が生じたときには、高出力送りされるピストンがストローク端まで往動し、そのときの過大な力や衝撃でシリンダカバーを破損したり、金型を傷つけたりするおそれがある。
【０００４】
そこで、このような事態を避けるために、プレス装置の油圧シリンダには安全装置が設けられる。従来の安全装置として、ピストンがストローク端に達する手前で、スプリングの力によりまたはスプリングの力を解除することにより動作して、高出力送り用シリンダに供給される圧油を低圧側に逃がすチェック弁が用いられてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、チェック弁を用いた構造の従来の安全装置は、構造が複雑なために製造コストが上昇し、また、メンテナンスが容易ではないという問題を有していた。
【０００６】
たとえば、図９および図１０に示すスプリング式の安全装置７は、ピストン７３の内周面および送油管７４の外周面７４１で形成される間隙に設けられる。安全装置７は、早送り時に圧油が供給される第１のシリンダ室７５と高出力送り時に圧油が供給される第２のシリンダ室７６とを連通するピストン７３に設けられたバイパス流路７９、ピストン７３の内周面に固定されたリング座８１、送油管７４に対して軸方向に移動可能に設けられた第１および第２のリング弁体８２，８３、および第１と第２のスプリング８４，８５からなっている。
【０００７】
図９に示すように、第１のスプリング８４は、第１のリング弁体８２の傾斜部８２１をリング座８１のエッジ部８１１に圧接させてその部分でエッジ部８１１の左右をシールするために用いられ、第２のスプリング８５は、第２のリング弁体８３の傾斜部８３１をリング座８１のもう一方のエッジ部８１２に圧接させてその部分でエッジ部８１２の左右をシールするために用いられる。
【０００８】
第１のリング弁体８２の内周面は送油管７４の外周面７４１を摺動するように、第２のリング弁体８３の内周面は第１のリング弁体８２の外周面の一部を摺動するように形成されている。
【０００９】
ピストン７３、リング座８１、第１および第２のリング弁体８２，８３、第１および第２のスプリング８４，８５は、図９に示す相対位置を変えることなくシール状態を維持してピストン７３とともに往動し、早送り時は第１のシリンダ室７５から第２のシリンダ室７６に圧油が漏れるのを防ぎ、高出力送り時は第２のシリンダ室７６から第１のシリンダ室７５に圧油が漏れるのを防止する。
【００１０】
ピストン７３がストローク端の近辺に達したとき、送油管７４に設けられた係止部８０により第１のリング弁体８２が係止され、第１のリング弁体８２は、図１０に示すように送油管７４の外周面７４１を摺動して右方に移動し、第１のリング弁体８２の傾斜部８２１とリング座８１のエッジ部８１１との間の圧接によるシールが解除される。第２のシリンダ室７６の圧油は第２のリング弁体８３の傾斜部８３１に作用して第２のリング弁体８３を第１のシリンダ室７５側に押し戻し、第２のリング弁体８３とリング座８１との圧接によるシールも解除される。
【００１１】
ピストン７３を高出力送りしていた第２のシリンダ室７６の圧油は、バイパス流路７９から第１のシリンダ室７５を経由して流出し、ピストン７３を高出力で押し出せなくなり、往動は終了する。
【００１２】
ここに例示したスプリング式の安全装置７では、図９および図１０に示すような複雑な形状のリングを製作し流体圧シリンダの内部に取り付けるという煩雑な作業が必要であり、さらに、安全装置の部品間で摺動する部分を有することから、摺動面を高い精度で加工しなければならない。
【００１３】
また、可動部分が多いこのようなスプリング式の安全装置７では、動作不良により高出力送りの途中で安全装置７が働き、たとえばプレス作業で、最後まで高出力を維持して加工することができないというトラブルが発生する可能性がある。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、構造が簡単で製造コストを削減でき、かつ、確実に作動する安全装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる安全装置は、シリンダチューブの内部に該シリンダチューブと同一中心軸を有する送油管が配される構造を有し、前記シリンダチューブの内周面をピストンの外周面が摺動するとともに前記送油管の外周面を前記ピストンの内周面が摺動し、前記ピストンと一体化されたロッドの内部に第１のシリンダ室を有し、前記送油管は前記第１のシリンダ室に挿入され前記第１のシリンダ室に開口部を有し、前記シリンダチューブの内周面と前記送油管の外周面との間の前記ピストンの復動端側に第２のシリンダ室を有し、往動時に前記送油管を介して前記第１のシリンダ室に圧油を供給して前記ロッドの早送りを行った後、電磁方向制御弁によって圧油の供給先を前記第２のシリンダ室に切り替えて前記ロッドの高出力送りを行う流体圧シリンダにおいて、前記送油管には該送油管の外周面と内周面とを貫通する穴が設けられ、前記穴は、前記ピストンが往動端に達する手前で前記第２のシリンダ室と前記送油管の内周面側とを連通させる軸方向位置に設けられ、前記ピストンが往動端に達する手前にまで往動したときに、前記穴によって前記第２のシリンダ室と前記送油管の内周面側とがつながり、これにより前記第２のシリンダ室に送り込まれる圧油の一部が前記送油管を介して低圧側に排出され、前記第２のシリンダ室の圧力が低下するようになっている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明にかかる安全装置の第１の実施形態を示す図、図３は油圧シリンダを動作させるための油圧回路図、図４および図５は本発明にかかる安全装置の第２の実施形態を示す図、図６および図７は本発明にかかる安全装置の第３の実施形態を示す図、図８は第３の実施形態である安全装置３Ｃの細部を表す図である。
【００１７】
図１において、油圧シリンダ１は、シリンダチューブ１２、シリンダチューブ１２と一体化されシリンダチューブ１２と同一中心軸を有する送油管１４、一体化されたロッド２４との内部に送油管１４が開口する第１のシリンダ室１５を有しシリンダチューブ１２の内周面１２１と送油管１４の外周面１４１とを摺動するピストン１３、シリンダチューブ１２の内周面１２１と送油管１４の外周面１４１との間のピストン１３の復動端側に存する第２のシリンダ室１６、第２のシリンダ室１６に圧油を送り込む給油路１８、および送油管１４の外周面１４１と内周面とを貫通する穴１７からなる。穴１７は、図２に示すように、ピストン１３がストローク端に達する手前で、第２のシリンダ室１６と送油管１４の内周面側とを連通させる位置に設けられている。
【００１８】
ここで、第１のシリンダ室１５は、少量の圧油の供給でロッド２４を早送りできるように、有効受圧面積が小さくなっている。第２のシリンダ室１６は、送り速度は遅くとも大きな力でロッド２４押し出すことができるように、有効受圧面積が大きくなっている。
【００１９】
油圧シリンダ１の往動開始時には、圧油は、図３における電磁方向制御弁ＥＶ１によって送油管１４を経由して第１のシリンダ室１５に送り込まれ、ピストン１３は速い速度で往動を開始する。このとき、第２のシリンダ室１６がピストン１３の往動により負圧になるのを防止するために、および、後に迅速に早送りから高出力送りに切り替えることができるようにするために、第２のシリンダ室１６には、タンクＴ１からプレフィル弁ＰＦ１により作動油が補充される。
【００２０】
早送りにより、ロッド２４に取り付けられた金型が加工材料に当たった後は、電磁方向制御弁ＥＶ１によって、圧油の供給先が第１のシリンダ室１５から第２のシリンダ室１６に切り替えられる。圧油は、給油路１８から有効受圧面積の大きな第２のシリンダ室１６に送り込まれ、加工材料は大きな力で成形される。
【００２１】
プレスによる成形が終わり、図２に示すようにピストン１３がストローク端近辺に達すると、穴１７によって第２のシリンダ室１６は送油管１４の内周面側とつながり安全装置が機能して、第２のシリンダ室１６に送り込まれる圧油の一部は低圧側に排出され、これによって第２のシリンダ室１６の圧力が低下する。圧油はこれ以上ピストン１３を往動させることができず、ピストン１３は弱い力で往動し、後に安全に停止する。
【００２２】
本実施形態の穴１７は、断面の形状を円形として送油管１４の周方向に９０度の等間隔で４つ設けられているが、穴１７は１つ以上であればよく、２つ以上設ける場合であっても必ずしも等間隔に設ける必要はない。また、穴１７の断面の形状は円に限られず、長円形等の種々の形状とすることができる。
【００２３】
図４および図５に示す本発明の第２の実施形態である安全装置３Ｂは、ピストン１３Ｂの内周面側に螺合されるボス２５Ｂおよび送油管１４Ｂの外周面１４１Ｂと内周面とを貫通する穴１７Ｂからなる。
【００２４】
ボス２５Ｂは、送油管１４Ｂの外周面１４１Ｂを摺動する内周面２５１Ｂおよび第２のシリンダ室１６Ｂ側に内周面２５１Ｂよりも径大の内周面２５２Ｂを有する。ボス２５Ｂの内周面２５１Ｂおよび２５２Ｂの間には側面１９１Ｂが形成され、側面１９１Ｂ，内周面２５２Ｂおよび送油管の外周面１４１Ｂによりバイパス流路１９Ｂが形成される。内周面２５１Ｂに設けられたパッキンは、第１のシリンダ室１５Ｂと第２のシリンダ室１６Ｂとを遮断する働きをする。
【００２５】
バイパス流路１９Ｂの側面１９１Ｂと穴１７Ｂとは、図５に示すように、ピストン１３Ｂがストローク端近辺にまで往動したときに穴１７Ｂがバイパス流路１９Ｂに開口し、穴１７Ｂを介して第２のシリンダ室１６Ｂと送油管１４Ｂの内周面側とを連通するような位置関係で設けられる。
【００２６】
図６および図７に示す本発明の第３の実施形態である安全装置３Ｃは、ピストン１３Ｃの内周面側に螺合されるボス２５Ｃおよび送油管１４Ｃの外周面１４１Ｃと内周面とを貫通する穴１７Ｃからなる。
【００２７】
ボス２５Ｃは、外周面１４１Ｃを摺動する内周面２５１Ｃ、内周面２５１Ｃに周方向に沿って形成された凹溝２１Ｃ、および、第２のシリンダ室１６Ｃに開口し凹溝２１Ｃに向かって中心軸に平行に貫通された断面が円形の孔２０Ｃを有する。孔２０Ｃおよび凹溝２１Ｃによりバイパス流路１９Ｃが形成される。
【００２８】
孔２０Ｃは、中心軸から等距離であって円周方向に等間隔で４か所設けられている。しかし、孔２０Ｃは本実施形態のように必ずしも中心軸から等距離であったり円周方向に等間隔に設ける必要はなく、４か所に限られない。また、孔２０Ｃの断面形状および経路は本実施形態に限られない。
【００２９】
穴１７Ｃは、ピストン１３Ｃがストローク端の手前まで往動したときに、凹溝２１Ｃが位置する場所に設けられている。
バイパス流路１９Ｃは、孔２０に替えて、１つ以上の軸方向の溝で形成することもできる。
【００３０】
本実施形態では、図８によく示すように、内周面２５１Ｃに、流出部２１Ｃと第１のシリンダ室１５Ｃとの間をシールするためのパッキンが設けられている。パッキンは、断面が矩形の樹脂リング２２Ｃを内側に配しその外側にＯリング２３Ｃを組み合わせたものであり、このパッキンにより、早送り時には第１のシリンダ室１５Ｃから第２のシリンダ室１６Ｃへの圧油の漏れを防止し、高出力送り時には第２のシリンダ室１６Ｃから第１のシリンダ室１５Ｃへの圧油の漏れを防止する。
【００３１】
穴１７Ｃの外周面１４１Ｃにおける開口部分は、断面形状が円弧となるように切削加工されている。穴１７Ｃの開口部分の径ｄ２は、樹脂リング２２Ｃの断面の幅ｗ１より小さい。このように加工することで、樹脂リング２２Ｃがこの開口部分を通過するときのリップの破損を防止することができる。
【００３２】
また、往動に伴う穴１７Ｃの周面１４１Ｃにおける開口部分の面積の増加度合いを意図的に制御することにより、ストローク端付近で成形圧力を徐々に低下させることができる。
【００３３】
穴１７Ｃの周面１４１Ｃにおける開口部分は、このような断面形状が円弧となるような切削加工の他に、たとえば断面形状がＶ字形のような角が鈍角となるように切削加工してもよい。
【００３４】
穴１７Ｃの径ｄ１は、通常、樹脂リング２２Ｃの断面の幅ｗ１の約４分の１ないし２分の１であるが、油圧、作動時の圧油の粘度・比重、高出力送り時のピストン１３Ｃの駆動速度のほか、穴１７Ｃの厚み方向の長さによる流れへの抵抗をも考慮して適宜決定される。いずれの場合にも、圧油を適切に排出することができ、短時間で第２のシリンダ室１６Ｃの十分な圧力降下を可能とするものであればよい。
【００３５】
穴１７Ｃの周面１４１Ｃにおける開口部分の加工は、先の第１の実施形態および第２の実施形態にも施すことができ、また、本発明のこれ以外の実施形態に施すこともできる。
【００３６】
流入部２０Ｃおよびバイパス流路１９Ｃの孔の大きさ・断面形状・数は、油圧、作動時における圧油の粘度・比重、高出力送り時のピストン１３Ｃの送り速度および加工のしやすさ等によって適宜決定されるが、第２のシリンダ室１６Ｃの十分な圧力降下を可能とするものであればよい。また、第２および第３の実施形態ではピストン１３Ｂ，１３Ｃの一部としてボス２５Ｂ，２５Ｃを用いたが、ボスを用いず一体物からなるピストンに同様の加工を施してもよい。
【００３７】
本発明にかかる安全装置は、図９に示すこれまで用いられてきた安全装置７のように、構成部品が装置内で移動して弁の働きをすることにより安全機能を発揮するものではなく、安全装置には特別な可動部品を含んでいない。このため、可動部品の動作不良による安全装置の誤動作が発生するおそれが皆無である。
【００３８】
また、本発明にかかる安全装置の構造は、第１から第３の実施形態で明らかなように、図９の既存の安全装置７に比べ極めてシンプルであるために、本発明を流体圧シリンダに実施しても製造コストを上昇させることなく、据え付け後も特別なメンテナンスを要しない。
【００３９】
このように、本発明にかかる安全装置は、従来の安全装置にはない優れた特徴および効果を有する。
なお、前記した実施形態においてはストローク端の手前で安全装置が働くようにしたが、これ以上往動すれば流体圧シリンダ１そのものに破損等のトラブルが生ずる場合のピストン１３の往動の限界の手前で作動するように構成すればよい。つまり、ピストン１３がストローク端の手前に達する前であっても、設計者の意図するピストン１３の任意の位置において機能するよう実施できるものである。
【００４０】
上述した実施形態において、安全装置３、３Ｂおよび３Ｃの全体又は各部の構成、形状、寸法および油圧回路等は、本発明の趣旨に沿って上述した以外の種々のものとすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によると、構造が簡単で製造コストを削減でき、かつ、確実に作動する安全装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる安全装置の第１の実施形態が施された油圧シリンダの図である。
【図２】第１の実施形態の安全装置が機能している図である。
【図３】油圧シリンダを動作させるための油圧回路図である。
【図４】本発明にかかる安全装置の第２の実施形態を示す図である。
【図５】第２の実施形態の安全装置が作動している図である。
【図６】本発明にかかる安全装置の第３の実施形態の図である。
【図７】第３の実施形態の安全装置が作動している図である。
【図８】安全装置の細部を表す図である。
【図９】従来の安全装置の図である。
【図１０】従来の安全装置が作動している状態の図である。
【符号の説明】
１流体圧シリンダ
３Ｂ，３Ｃ安全装置
１２，１２Ｂ，１２Ｃシリンダチューブ
１３，１３Ｂ，１３Ｃピストン
１４，１４Ｂ，１４Ｃ送油管
１５，１５Ｂ，１５Ｃ第１のシリンダ室
１６，１６Ｂ，１６Ｃ第２のシリンダ室
１７，１７Ｂ，１７Ｃ穴
１２１，１２１Ｂ，１２１Ｃ（シリンダチューブの）内周面
１３１（ピストンの摺動する）内周面
１４１，１４１Ｂ，１４１Ｃ（送油管の）外周面
２４ロッド

Claims

シリンダチューブの内部に該シリンダチューブと同一中心軸を有する送油管が配される構造を有し、
前記シリンダチューブの内周面をピストンの外周面が摺動するとともに前記送油管の外周面を前記ピストンの内周面が摺動し、
前記ピストンと一体化されたロッドの内部に第１のシリンダ室を有し、
前記送油管は前記第１のシリンダ室に挿入され前記第１のシリンダ室に開口部を有し、前記シリンダチューブの内周面と前記送油管の外周面との間の前記ピストンの復動端側に第２のシリンダ室を有し、
往動時に前記送油管を介して前記第１のシリンダ室に圧油を供給して前記ロッドの早送りを行った後、電磁方向制御弁によって圧油の供給先を前記第２のシリンダ室に切り替えて前記ロッドの高出力送りを行う流体圧シリンダにおいて、
前記送油管には該送油管の外周面と内周面とを貫通する穴が設けられ、
前記穴は、前記ピストンが往動端に達する手前で前記第２のシリンダ室と前記送油管の内周面側とを連通させる軸方向位置に設けられ、
前記ピストンが往動端に達する手前にまで往動したときに、前記穴によって前記第２のシリンダ室と前記送油管の内周面側とがつながり、これにより前記第２のシリンダ室に送り込まれる圧油の一部が前記送油管を介して低圧側に排出され、前記第２のシリンダ室の圧力が低下するようになっている、
ことを特徴とする流体圧シリンダの安全装置。
前記ピストンの内周面にはパッキンが設けられており、
前記穴の前記送油管の外周面における開口部分の径は前記パッキンの断面の幅より小さい、
請求項１記載の流体圧シリンダの安全装置。
前記パッキンは、断面が矩形の樹脂リングを内側に配しその外側にＯリングを組み合わせたものである、
請求項２記載の流体圧シリンダの安全装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の安全装置が設けられた流体圧シリンダ。