JP3918130B2 - 油圧シリンダ - Google Patents

Description

本発明は油圧シリンダに関わり、特に、二つのロッドを個別に製造した後にこれらロッドを溶着により一本化して、ピストンロッドを製造するようにした油圧シリンダに関するものである。

特許文献１に示すように、個別に製造された二つのロッドを溶着により一本化して、ピストンロッドを製造するようにした油圧シリンダが知られている。
特開２００１−１６５１１７号公報

図９に示すように、係る油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０１とピストンロッド１０２とを備えている。該ピストンロッド１０２の基端にはピストン１０３が設けられている。又、該ピストンロッド１０２の先端にはロッドヘッド１０４が設けられている。該ピストンロッド１０２は前記ピストン１０３の設けられたメインロッド１０５と、前記ロッドヘッド１０４の設けられたサブロッド１０６とから構成される。これらメインロッド１０５とサブロッド１０６は溶着部１０７によって溶着してピストンロッド１０２として一本化される。

前記ロッドヘッド１０４には、ピン孔１０８が形成されている。該ピン孔１０８内には筒状の軸受１０９が挿入され、該軸受１０９には外部連結用の連結ピン１１０が挿入されるものである。

ところで、このように、メインロッド１０５とサブロッド１０６をそれぞれ個別に製造した後に、これら両ロッド１０５，１０６を溶着部１０７により一本化してピストンロッド１０２を形成するようにした場合、ピストンロッド１０２を一体的に製造する場合に比較して製造が容易であり、しかも、これら各ロッド１０５，１０６が軽量であるため取扱いが容易である上に、特許文献１に示すように、両ロッド１０５，１０６の連結部（溶着部１０７）をシリンダチューブ１０１内に位置させる構造にすることができるため、当該溶着部１０７をシリンダチューブ１０１によって錆び等から保護することができるという利点を有する。

しかし、従来技術の油圧シリンダにおいては、メインロッド１０５とサブロッド１０６の何れか一方に嵌合孔１１１を形成し、他方に該嵌合孔１１１に嵌合する嵌合突起１１２を形成し、嵌合突起１１２を嵌合孔１１１に嵌合した状態で溶着部１０７によってピストンロッド１０２として一本化するようにしているため、該嵌合孔１１１と嵌合突起１１２との間に空隙１１３ができ、当該空隙１１３に空気が閉じ込められる。そして、このように閉じ込められた空気は、前記溶着時の発熱によって熱膨張して溶着部１０７に熱応力を発生させ、該溶着部１０７を熱応力によって破損させ易いという問題があった。

そこで、本発明は前記従来技術に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ピストンロッドを２分割した状態でそれぞれ個別に製造した後に、溶着によりピストンロッドとして一本化するようにした油圧シリンダにおいて、溶着個所の破損を防止できるようにした油圧シリンダを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、シリンダチューブとピストンロッドとを備え、該ピストンロッドを、ピストンの形成されたメインロッドとロッドヘッドの形成されたサブロッドとから構成し、該メインロッド及びサブロッドの何れか一方に形成された嵌合孔にこれらの他方に形成された嵌合突起を嵌合した状態で該サブロッドとメインロッドとを同軸状に溶着してピストンロッドとして一本化するようにした油圧シリンダにおいて、
前記ロッドヘッドには前記サブロッドの軸方向と直交する方向に向けてピン孔が形成され、
前記嵌合孔と嵌合突起との間の空隙を前記ピン孔に連通させる空気抜き孔が形成され、
該空気抜き孔は前記サブロッドの軸芯を外れた位置において前記ピン孔に開口することによって、前記溶着時に前記空隙内の空気を該空気抜き孔を通して外部へ放出することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、シリンダチューブとピストンロッドとを備え、該ピストンロッドを、ピストンの形成されたメインロッドとロッドヘッドの形成されたサブロッドとから構成し、該メインロッド及びサブロッドの何れか一方に形成された嵌合孔にこれらの他方に形成された嵌合突起を嵌合した状態で該サブロッドとメインロッドとを同軸状に溶着してピストンロッドとして一本化するようにした油圧シリンダにおいて、
前記ロッドヘッドには前記サブロッドの軸方向と直交する方向に向けてピン孔が形成されると共に該ピン孔には筒状の軸受が挿入され、
該軸受の外周面の軸方向略中央には油案内溝が周方向へ向けて形成され、
前記嵌合孔と嵌合突起との間の空隙を前記ピン孔に連通させる空気抜き孔が形成され、
該空気抜き孔は前記油案内溝に対面しない位置おいて前記ピン孔に開口することによって、前記溶着時に前記空隙内の空気を該空気抜き孔を通して外部へ放出することを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明においては、ピストンロッドを形成するメインロッドとサブロッドを連結するための嵌合孔と嵌合突起との間の空隙内に空気が閉じ込められない。このため、前記メインロッドとサブロッドとを溶着させる際において、該空隙内の空気が熱膨張して溶着部を損傷させることはない。更に、このように構成すれば、該ピン孔に挿入される連結ピンに大きな荷重が加わったとしても当該開口には、大きな荷重は作用しない。従って、ロッドヘッドは当該開口の部位において損傷しない。

請求項２に記載の発明において、ピストンロッドを形成するメインロッドとサブロッドを連結するための嵌合孔と嵌合突起との間の空隙内に空気が閉じ込められない。このため、前記メインロッドとサブロッドとを溶着する際において、前記空隙内の空気が熱膨張して溶着部を損傷させることはない。更に、このように構成すれば、該ピン孔に挿入される連結ピンに加わる荷重によって、当該開口が引き裂かれる方向の力を受けない。よって、サブロッドは当該開口の部位において損傷しない。

本発明の第１の実施形態を図１乃至図５に示す。本発明の油圧シリンダ１は、筒状のシリンダチューブ２とピストンロッド３とを備える。

前記ピストンロッド３の基端側にはピストン４が設けられ、先端側にはロッドヘッド５が設けられている。該ピストンロッド３は前記ピストン４の形成されたメインロッド６と前記ロッドヘッド５の形成されたサブロッド７によって構成される。これらメインロッド６とサブロッド７は、互いの連結端部８，９において軸心Ｌ１に同軸状に連結されることにより、ピストンロッド３として一本化するものである。

前記メインロッド６は柱状に形成されている。該メインロッド６の連結端部８の端面には、該メインロッド６の軸心Ｌ１と同軸状の嵌合孔１０が形成されている。

又、前記サブロッド７は柱状に形成されている。該サブロッド７の連結端部９の端面からは、該サブロッド７の軸心Ｌ１と同軸状に突出する嵌合突起１１が形成されている。該サブロッド７の先端側設けられた前記ロッドヘッド５には、ピン孔１２が形成されている。該ピン孔１２はその軸心Ｌ２が前記サブロッド７の軸心Ｌ１と直交する方向に形成されている。該ピン孔１２は断面が円形である。該サブロッド７には軸心Ｌ１と同軸状に空気抜き孔１３が形成されている。該空気抜き孔１３は一端が前記嵌合突起１１の端面に開口し、他端が前記ピン孔１２に開口する開口１４になっている。

前記メインロッド６の嵌合孔１０にサブロッド７の嵌合突起１１を嵌合した状態で、これらロッド６，７の両連結端部８，９に溶着部１５を設けて溶着することにより、これら両ロッド６，７は一本化してピストンロッド３が形成されるものである。

前記ピン孔１２内には、軸受１６が挿入されるものである。該軸受１６は筒状に形成されている。該軸受１６の外周面には、該外周面から窪んだ油案内溝１７が形成されている。図２，図３に示すように、該油案内溝１７は、該軸受１６の軸方向の略中央に設けられると共に、該軸受１６の周方向へ向けて形成されている。又、該軸受１６の内周面には、図４に示すように、該内周面から凹状に凹んだ油案内溝１８，１９が略X字状に交差して
形成されている。これら油案内溝１８、１９の交点には、該軸受１６の側壁を貫通する貫通孔２０が形成され、該貫通孔２０によって軸受１６の外周面の油案内溝１７中の潤滑油が、内周面の油案内溝１８，１９中に補充されるものである。前述のように、空気抜き孔１３が軸心Ｌ１に一致して形成されることにより、図２に示すように、該空気抜き孔１３は前記軸受１６外周面の油案内溝１７に対面するように開口１４が設けられていることになる。

前記軸受１６内には、図外の外部部材に連結するための連結ピン２１が回転自在に挿入されるものである。

前記シリンダチューブ２（図１に示す）は筒状に形成され、一側がシリンダボトム２２になって閉塞し、他端が開放端２３となった有底状に形成されている。該シリンダボトム２２には、外部連結用のボトムヘッド２４が形成されている。該シリンダチューブ２内は、前記ピストン４によって第１油室２５と、第２油室２６とに区画されている。該第１油室２５は、シリンダボトム２２によって閉鎖している。又、前記シリンダチューブ２の開口端２３には筒状のシリンダヘッド２７が嵌入されている。そして、該シリンダヘッド２７の内周面が前記ピストンロッド３の外周面に当接することにより、該第２油室２６は閉塞している。前記第１油室２５と第２油室２６には、それぞれ第１ポート２８と第２ポート２９から作動油が給排されるものである。

次に、ピストンロッドを組み立てる工程について説明する。メインロッド６の嵌合孔１０にサブロッド７の嵌合突起１１を嵌合した状態で、該メインロッド６の連結端部８の端面とサブロッド７の連結端部９の端面とをアーク溶接することによって溶着部１５を設けることにより溶着する。これにより、メインロッド６とサブロッド７とが一本化してピストンロッド３を形成する。

ところで、このようにピストンロッド３を形成した場合に、メインロッド６の嵌合孔１０の内面と、サブロッド７の嵌合突起１１の外面との間の隙間に閉じ込められている空気は、前記溶着の際の熱の受熱によって熱膨張する。このように熱膨張した空気は、空気抜き孔１３を通ってピン孔１２内に放出する。このため、前記溶着部１５には、前記空気の熱膨張による熱応力は発生せず、溶着部１５は損傷しない。

そして、前述のように、一本化したピストンロッド３の基端側に設けられているピストン４を前記シリンダチューブ２の開口端２３側から該シリンダチューブ２内へ挿入した後、該シリンダチューブ２の開口端２３にシリンダヘッドを嵌入することにより、油圧シリンダ１を組み立てる。

その後、前記シリンダチューブ２のボトムヘッド２２を図外の固定部材に連結することにより、油圧シリンダ１を該固定部材に固定する。

次に、ロッドヘッド５のピン孔１２内に軸受１６を圧入する。その後、該軸受１６に外部連結用の連結ピン２１を挿入する。そして、該連結ピン２１に外部部材を連結する。

その後、第１ポート２８と第２ポート２９から第１油室２５と第２油室２６に作動油を給排することにより、ピストン４及びピストンロッド３を動作させると、当該動作は連結ピン２１を介して外部部材に伝達され、該外部部材を動作させる。

図５乃至図７は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態の空気抜き孔１３は、第１実施形態の空気抜き孔１３と比較して、ピン孔１２の軸心Ｌ２の方向へ沿ってサブロッド７の軸心Ｌ１から外れた位置に形成したものである。

このように空気抜き孔１３を形成した場合、以下の作用効果を奏する。即ち、図１に示す第１ポート２８、第２ポート２９に作動油を給排することにより、図６に示す状態において、ピストンロッド３を図中矢示α方向へ伸長させると、連結ピン２１はその反作用として軸受１６に対して、図中矢示β方向の荷重Ｆを加える。該荷重Ｆが軸受１６に加わると、該軸受１６の外面が、サブロッド７のピン孔１２の内面を押圧する。ところで、軸受１６の外周面には油案内溝１７が形成されているため、前記荷重Ｆによって該油案内溝１７の溝底１７ａをピン孔１２内面に接近させ、その結果、該油案内溝１７の溝幅を拡げる方向の分力Ｆ１，Ｆ２を発生させる。つまり、図６，図７に示すように、該ピン孔１２の内面には該油案内溝１７を中心として該ピン孔１２の軸心Ｌ２方向へ沿って反対向きの分力Ｆ１，Ｆ２が発生する。その結果、仮に、空気抜き孔１３が同図６中１点鎖線で示すように、油案内溝１７に対面するように開口１４として開口している場合には、図６，図７に示すように、該開口１４に対して互いに反対向きの力Ｆ１，Ｆ２、即ち、該開口１４を引き裂くほうの力Ｆ１，Ｆ２が発生して、該開口１４においてひび割れ３０を起こす等してロッドヘッド５を損傷させる虞が予想される。

しかし、この第２実施形態においては、空気抜き孔１３は同図６に実線で示すように、油案内溝１７に対面しない位置に形成されている。従って、空気抜き孔１３の開口１４には、該開口１４を引き裂く方向の力Ｆ１，Ｆ２は発生せず、該開口１４においてロッドヘッド５を損傷させる虞はない。

図８は本発明の第３実施形態を示す。第１実施形態と比較した場合、この第３実施形態の空気抜き孔１３は、同図８に示すように、ピン孔１２の軸心Ｌ２と直交する方向に沿ってサブロッド７の軸心Ｌ１から外れた位置に形成したものである。換言すれば、空気抜き孔１３はピン孔１２の周方向へ沿って前記サブロッド７の軸心Ｌ１から外れた位置に形成したものである。

このように構成された第３実施形態の油圧シリンダ１においては以下の作用効果を奏する。先ず、ピストンロッド３が軸心Ｌ１に沿ってα方向に伸長する際、該ピストンロッド３には該伸長動作の反作用として連結ピン２１から矢示β方向の荷重が加わるが、当該荷重の強度は図８中、二点鎖線イで示すように、ピストンロッド３の軸心Ｌ１に一致した位置で最大になる一方、ピン孔１２の軸心Ｌ２と直交する方向に沿って該サブロッド７の軸心Ｌ１から遠ざかるに従って低下するように分布する。

そして、この第３実施形態においては、空気抜き孔１３はサブロッド７の軸心Ｌ１から外れた位置に開口１４しているため、該開口１４に加わる荷重は前述のように小さい。このため、当該開口１４が前記荷重によって損傷を受ける虞は小さく、延いては、当該開口１４の形成されている部位において、ロッドヘッド５が損傷を受ける虞は小さい。

尚、以上の説明においては、メインロッドに嵌合孔を形成し、サブロッドに嵌合突起を形成した場合について説明したが、メインロッドに嵌合突起を形成し、サブロッドに嵌合孔を形成しても良い。

２つのロッドを溶着して一本化することにより、油圧シリンダのピストンロッドを形成する用途に適用できる。

本発明の第１実施形態の油圧シリンダを示す縦断面図である。 図１のＡ―Ａ線断面図である。 本発明の第１実施形態の軸受の斜視図である。 本発明の第１実施形態の軸受の内周面を示す図である。 本発明の第２実施形態の油圧シリンダを示す一部縦断面図である。 図５の一部拡大図である。 第２実施形態の動作を説明するためのピン孔の内周面を示す、図６のＢ―Ｂ 線断面図である。 本発明の第３実施形態の油圧シリンダを示す一部縦断面図である。 従来技術の油圧シリンダを示す縦断面図である。

符号の説明

１ 油圧シリンダ
２ シリンダチューブ
３ ピストンロッド
４ ピストン
５ ロッドヘッド
６ メインロッド
７ サブロッド
１０ 嵌合孔
１１ 嵌合突起
１２ ピン孔
１３ 空気抜き孔
１４ 開口
１６ 軸受
１７ 油案内溝
Ｌ１ ピストンロッドの軸心
Ｌ２ ピン孔の軸心

Claims (2)

1. シリンダチューブとピストンロッドとを備え、該ピストンロッドを、ピストンの形成されたメインロッドとロッドヘッドの形成されたサブロッドとから構成し、該メインロッド及びサブロッドの何れか一方に形成された嵌合孔にこれらの他方に形成された嵌合突起を嵌合した状態で該サブロッドとメインロッドとを同軸状に溶着してピストンロッドとして一本化するようにした油圧シリンダにおいて、
   前記ロッドヘッドには前記サブロッドの軸方向と直交する方向に向けてピン孔が形成され、
   前記嵌合孔と嵌合突起との間の空隙を前記ピン孔に連通させる空気抜き孔が形成され、
   該空気抜き孔は前記サブロッドの軸芯を外れた位置において前記ピン孔に開口することによって、前記溶着時に前記空隙内の空気を該空気抜き孔を通して外部へ放出することを特徴とする油圧シリンダ。
2. シリンダチューブとピストンロッドとを備え、該ピストンロッドを、ピストンの形成されたメインロッドとロッドヘッドの形成されたサブロッドとから構成し、該メインロッド及びサブロッドの何れか一方に形成された嵌合孔にこれらの他方に形成された嵌合突起を嵌合した状態で該サブロッドとメインロッドとを同軸状に溶着してピストンロッドとして一本化するようにした油圧シリンダにおいて、
   前記ロッドヘッドには前記サブロッドの軸方向と直交する方向に向けてピン孔が形成されると共に該ピン孔には筒状の軸受が挿入され、
   該軸受の外周面の軸方向略中央には油案内溝が周方向へ向けて形成され、
   前記嵌合孔と嵌合突起との間の空隙を前記ピン孔に連通させる空気抜き孔が形成され、
   該空気抜き孔は前記油案内溝に対面しない位置おいて前記ピン孔に開口することによって、前記溶着時に前記空隙内の空気を該空気抜き孔を通して外部へ放出することを特徴とする油圧シリンダ。
   

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