JP6069125B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents

Description

本発明は、作動流体圧源から導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダに関する。

特許文献１には、ピストンロッドの内部に第１通路と第２通路が形成される油圧シリンダが開示されている。

ピストンロッドにおける第１通路及び第２通路の開口端には油圧配管がそれぞれ接続される。油圧シリンダには油圧源から導かれる作動油が油圧配管と第１通路及び第２通路を通じて給排される。

特許文献２には、ピストンロッドが軸方向に延びるロッド状のメインロッドとアイブラケット状のロッドヘッドとを結合して形成される油圧シリンダが開示されている。

上記油圧シリンダでは、メインロッドの先端に断面円形の嵌合孔が開口される一方、ロッドヘッドの基端から円柱状の嵌合突起が突出される。メインロッドとロッドヘッドは、嵌合孔に嵌合突起が嵌合するように組み付けられることによって両者が同軸方向に延びた状態で溶接によって結合される。

特開２００３−１６６５０８号公報 特開２００１−１６５１１７号公報

特許文献１に記載の油圧シリンダに特許文献２に記載のピストンロッドの構造が適用される場合には、メインロッドに設けられる第１通路及び第２通路の開口端に油圧配管がそれぞれ接続される。そのため、メインロッドとロッドヘッドを結合する際には、油圧配管が所定の方向に延びるように、回転方向の位置決めを行う必要がある。

このため、上記油圧シリンダを製造する場合には、治具を用いてメインロッドとロッドヘッドの回転方向の位置を決めた状態で数カ所を溶接する仮付け工程が行われ、その後、治具を外してメインロッドとロッドヘッドを全周にわたって溶接する本付け工程が行われる。

しかしながら、上記油圧シリンダにあっては、治具を用いてメインロッドとロッドヘッドを溶接する仮付け工程が必要であるため、仮付け工程における工数が増えるという問題があった。

さらに、仮付け工程で形成される溶接部の上に本付け工程で形成される溶接部が形成されるため、最終的に形成される溶接部の溶融が十分に行われずに、溶接不良が生じるという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧シリンダにおいて、製造工数を削減し、溶接不良が生じないようにすることを目的とする。

本発明は、流体圧源からピストンロッド内のロッド内通路を通じてシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダであって、ピストンロッドまたはシリンダチューブを相手部材に連結するための連結部材と、ピストンロッドまたはシリンダチューブと連結部材との相対回転位置を決める位置決め部と、を備え、ピストンロッドまたはシリンダチューブと連結部材とは溶接によって結合されることを特徴とする。

本発明では、位置決め部によってピストンロッドまたはシリンダチューブと連結部材との相対回転位置が決められるため、両者を数カ所で溶接する仮付け工程を行う必要がない。したがって、製造工数を削減できると共に、溶接不良が生じることを防止できる。

本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの正面図である。 ピストンロッドアッシの断面図である。 ロッドヘッドの正面図である。 ロッドヘッドの平面図である。 シリンダチューブアッシの断面図である。 シリンダチューブの断面図である。 シリンダチューブの平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示す油圧シリンダ（流体圧シリンダ）１は、筒状をしたシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０内にヘッド側室２とボトム側室３を仕切るピストン７０と、ピストン７０に連結されてシリンダチューブ１０の一端から突出するピストンロッド３０とを備える。

ヘッド側室２は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出するヘッド側に設けられ、ピストン７０と後述するシリンダヘッド１５の間に画成される。ボトム側室３は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出しないボトム側に設けられ、ピストン７０と後述するボトムブラケット９０とによって画成される。

油圧シリンダ１は、図示しない油圧源（作動流体圧源）から導かれる作動油圧（作動流体圧）によってシリンダチューブ１０に対してピストンロッド３０が軸方向に移動して伸縮作動する。これにより、ピストンロッド３０が連結される相手部材（図示省略）に対してシリンダチューブ１０が連結される相手部材を駆動される。なお、「軸方向」は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏが延びる方向を意味する。

油圧シリンダ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。

シリンダチューブ１０は、円筒状に形成される。シリンダチューブ１０の先端側開口端（図１において右端）１７には、ピストンロッド３０を摺動可能に挿通させるシリンダヘッド１５が締結される。シリンダヘッド１５は、軸受６を介してピストンロッド３０を摺動可能に支持する。

シリンダチューブ１０の基端側（図１において左端側）開口端１８には、相手部材（図示省略）に連結される連結部材としてボトムブラケット９０が設けられる。シリンダチューブ１０とボトムブラケット９０等によってシリンダチューブアッシ１９が構成される。

ボトムブラケット９０には、シリンダチューブ１０の開口端１８に第２溶接部９９によって結合される結合端部９１と、環状のアイブラケット部９３と、を有する。アイブラケット部９３の内側にはブッシュ（軸受）８が設けられる。シリンダチューブ１０の基端部は、ブッシュ８に挿入されるピン（図示省略）を介して相手部材に連結される。

ピストンロッド３０の先端（図１において右端）には相手部材（図示省略）に連結される連結部材としてロッドヘッド８０が設けられる。ピストンロッド３０とロッドヘッド８０等によってピストンロッドアッシ３３が構成される。

ロッドヘッド８０は、ピストンロッド３０の先端３６に第１溶接部８９を介して結合される結合端部８１と、環状のアイブラケット部８２と、を有する。アイブラケット部８２の内側にはブッシュ（軸受）９が設けられる。ロッドヘッド８０の先端部は、ブッシュ９に挿入されるピン（図示省略）を介して相手部材に連結される。

図２に示すように、ピストンロッド３０は、中実の円柱状部材を用いて形成される。ピストンロッド３０は、油圧源から延びる配管が接続される配管接続部３５と、シリンダヘッド１５の軸受６に支持されるロッド部３４と、ピストン７０を支持するピストン支持部３１と、を有する。

配管接続部３５は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する先端部に設けられる。配管接続部３５には、ピストンロッド３０の径方向に突出する２本のチューブ４８、４９が溶接によって結合される。チューブ４８、４９には、油圧源から延びる配管がそれぞれ接続される。

中実のピストンロッド３０の内部には、一方のチューブ４８とヘッド側室２を連通するヘッド側ロッド内通路１１と、他方のチューブ４９とボトム側室３を連通するボトム側ロッド内通路２１と、が設けられる。

図１は、油圧シリンダ１が収縮した状態を示している。油圧シリンダ１の伸長作動時には、油圧源のポンプ吐出側から供給される加圧作動油がボトム側ロッド内通路２１を通じてボトム側室３に流入し、ピストン７０がヘッド側（図１において右方向）に移動するのに伴って、ヘッド側室２の作動油がヘッド側ロッド内通路１１を通じて油圧源のタンク側へと流出する。一方、油圧シリンダ１の収縮作動時には、油圧源のポンプ吐出側から供給される加圧作動油がヘッド側ロッド内通路１１を通じてヘッド側室２に流入し、ピストン７０がボトム側（図１において左方向）に移動するのに伴って、ボトム側室３の作動油がボトム側ロッド内通路２１を通じて油圧源のタンク側へと流出する。

次に、ピストンロッドアッシ３３を製造する工程について説明する。

図２に示すように、ピストンロッドアッシ３３には、第１位置決め部８５と第１溶接部８９が設けられる。第１位置決め部８５は、ロッドヘッド８０に対するピストンロッド３０の軸方向及び回転方向の位置決めを行い、ピストンロッド３０に接続される油圧配管が所定の方向に延びるようにする。第１溶接部８９は、第１位置決め部８５によって位置決めされたロッドヘッド８０とピストンロッド３０を結合する。

図３Ａ、図３Ｂに示すように、第１位置決め部８５として、ロッドヘッド８０には、結合端部８１から軸方向に突出する軸部８７と、軸部８７と軸方向に並んで突出する凸部８３と、が形成される。

軸部８７は、結合端部８１の中央部から円柱状に突出される。軸部８７の外周面は、中心軸Ｏと同軸上に延びる円筒面状に形成される。

凸部８３は、軸部８７の端面から軸方向に突出し、中心軸Ｏと同軸上に延びる断面六角形の柱状に形成される。凸部８３は、その外面に６つの規制面８４を有する。

第１位置決め部８５として、ピストンロッド３０には、先端３６に開口する孔部３２と、孔部３２と軸方向に並んで形成される凹部３８と、が形成される。

孔部３２は、中心軸Ｏと同軸上に形成される断面円形の孔状に形成される。孔部３２の内周面の開口径は、軸部８７の外周面に対して所定のハメアイ隙間を持つように形成される。孔部３２に軸部８７が挿入されることにより、ロッドヘッド８０がピストンロッド３０と同軸上に支持される。

凹部３８は、孔部３２の底面に対して窪み、中心軸Ｏと同軸上に延びる断面六角形の穴状に形成される。凹部３８は、その内面に６つの規制面３９を有する。凹部３８の各規制面３９は、凸部８３の各規制面８４が所定のハメアイ隙間を持って嵌合するように形成される。

ピストンロッド３０とロッドヘッド８０を溶接する際に両者を組み付けると、第１位置決め部８５では、ロッドヘッド８０の軸部８７、凸部８３が、ピストンロッド３０の孔部３２、凹部３８にそれぞれ挿入される。軸部８７の外周面と孔部３２の内周面が互いに当接することによってピストンロッド３０とロッドヘッド８０が互いに同軸上に延びるように支持される。そして、凸部８３に形成される規制面８４と凹部３８に形成される規制面３９が互いに当接することによってピストンロッド３０とロッドヘッド８０の相対回転が規制される。

なお、凸部８３と、凹部３８の断面形状は、六角形に限らず、他の多角形か、あるいは他の非円形の形状であってもよい。また、凸部８３、凹部３８の断面形状を円形に形成してもよい。その場合には、凸部８３、凹部３８を軸部８７、孔部３２に対してそれぞれオフセットすることにより、ピストンロッド３０とロッドヘッド８０の相対回転が規制される。

こうして第１位置決め部８５がロッドヘッド８０に対するピストンロッド３０の回転方向の位置決めを行う状態で、ピストンロッド３０の先端３６とロッドヘッド８０の結合端部８１が全周にわたって溶接する本付け工程が行われ、環状の第１溶接部８９が形成される。

次に、シリンダチューブアッシ１９を製造する工程について説明する。

図４に示すように、シリンダチューブアッシ１９には、ボトムブラケット９０に対するシリンダチューブ１０の軸方向及び回転方向の位置決めを行う第２位置決め部９５と、第２位置決め部９５によって位置決めされたボトムブラケット９０とシリンダチューブ１０を結合する第２溶接部９９と、が設けられる。

第２位置決め部９５として、ボトムブラケット９０には、結合端部９１から軸方向に突出する凸部９６と、凸部９６と軸方向に並んで突出する軸部９８と、が形成される。

凸部９６は、円盤状の結合端部９１から軸方向に突出し、中心軸Ｏと同軸上に延びる断面六角形の柱状に形成される。凸部９６は、その外面に６つの規制面９７を有する。

軸部９８は、凸部９６から円柱状に突出される。軸部９８の外周面は、中心軸Ｏと同軸上に延びる円筒面状に形成される。

第２位置決め部９５として、シリンダチューブ１０の基端側開口端１８には、凹部６６と、凹部６６と軸方向に並んで形成される内周面６８と、が形成される。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、凹部６６は、中心軸Ｏと同軸上に延びる断面六角形の孔状に形成される。凹部６６は、その内面に６つの規制面６７を有する。凹部６６の各規制面６７は、凸部９６の各規制面９７が所定のハメアイ隙間を持って嵌合するように形成される。

内周面６８は、中心軸Ｏと同軸上に形成される断面円形の孔状に形成される。内周面６８の開口径は、軸部９８の外周面に対して所定のハメアイ隙間を持つように形成される。内周面６８に軸部９８が挿入されることにより、ボトムブラケット９０がシリンダチューブ１０と同軸上に支持される。内周面６８には、ピストン７０が摺動実在に挿入される。

シリンダチューブ１０とボトムブラケット９０を溶接する際に両者を組み付けると、第２位置決め部９５では、ボトムブラケット９０の軸部９８、凸部９６が、シリンダチューブ１０の内周面６８、凹部６６にそれぞれ挿入される。軸部９８の外周面と内周面６８が互いに当接することによってシリンダチューブ１０とボトムブラケット９０が互いに同軸上に延びるように支持される。そして、凸部９６に形成される規制面９７と凹部６６に形成される規制面６７が互いに当接することによってシリンダチューブ１０とボトムブラケット９０の相対回転が規制される。なお、凸部９６と、凹部６６の断面形状は、六角形に限らず、他の多角形か、あるいは他の非円形の形状であってもよい。

こうして第２位置決め部９５がボトムブラケット９０に対するシリンダチューブ１０の回転方向の位置決めを行う状態で、シリンダチューブ１０の基端側開口端１８とボトムブラケット９０の結合端部８１が全周にわたって溶接する本付け工程が行われ、環状の第２溶接部９９が形成される。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

〔１〕油圧シリンダ１のピストンロッドアッシ３３は、ピストン７０に連結されるピストンロッド３０と、ピストンロッド３０を相手部材に連結するためのロッドヘッド８０と、ピストンロッド３０とロッドヘッド８０との相対回転位置を決める第１位置決め部８５と、を備え、ピストンロッド３０とロッドヘッド８０とは溶接によって結合される構成とした。

上記構成に基づき、第１位置決め部８５によってピストンロッド３０とロッドヘッド８０との相対回転位置が決められるため、両者を数カ所で溶接する仮付け工程を行う必要がない。したがって、製造工数を削減できると共に、溶接不良が生じることを防止できる。

油圧シリンダ１は、油圧源からピストンロッド３０内のロッド内通路１１、２１を通じてシリンダチューブ１０内に導かれる作動油圧によって伸縮作動する構成であり、第１位置決め部８５がピストンロッド３０とロッドヘッド８０との回転位置を決めることにより、配管接続部３５から延びる配管が相手部材と干渉しないように所定位置に配置される。

〔２〕第１位置決め部８５は、ロッドヘッド８０から突出する凸部８３と、ピストンロッド３０に形成され、凸部８３が挿入される凹部３８と、を備え、凸部８３と凹部３８には、互いに当接することによってピストンロッド３０とロッドヘッド８０の相対回転を規制する規制面３９、８４が形成される構成とした。

上記構成に基づき、凸部８３に形成される規制面８４と凹部３８に形成される規制面３９が互いに当接することによってピストンロッド３０とロッドヘッド８０の相対回転が規制される。

上記実施形態では、ロッドヘッド８０に凸部８３が形成され、ピストンロッド３０に凹部３８が形成されるが、これに限らず、ロッドヘッド８０に凹部が形成され、ピストンロッド３０に凸部が形成される構成としてもよい。

また、上記実施形態では、ロッドヘッド８０に凸部８３が一体形成されるが、これに限らず、凸部８３をロッドヘッド８０の別体のピンによって形成してもよい。この場合に、ピンは、ロッドヘッド８０に形成される凹部と、ピストンロッド３０に形成される凹部とにわたって介装される。

〔３〕第２位置決め部９５は、シリンダチューブ１０の基端側開口端１８に形成されるチューブ側規制面６７と、ボトムブラケット９０に形成され、チューブ側規制面６７に当接することによってピストンロッド３０とロッドヘッド８０の相対回転を規制するブラケット側規制面９７と、備える構成とした。

上記構成に基づき、チューブ側規制面６７とブラケット側規制面９７が互いに当接することによってシリンダチューブ１０とボトムブラケット９０の相対回転が規制される。第２位置決め部９５がシリンダチューブ１０とボトムブラケット９０との相対回転位置が決められるため、両者を数カ所で溶接する仮付け工程を行う必要がない。したがって、製造工数を削減できると共に、溶接不良が生じることを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、油圧シリンダ１に第１位置決め部８５と第２位置決め部９５の双方を備える構成であったが、油圧シリンダに第１位置決め部８５と第２位置決め部９５の少なくとも一方を備える構成であれば、所期の目的を達成することができる。

また、上記実施形態では、ヘッド側室２とボトム側室３にそれぞれ作動油が給排される複動式の油圧シリンダ１であったが、ヘッド側室２とボトム側室３を連通してヘッド側室２に作動油が給排される単動式のものであってもよい。

また、流体圧シリンダは、油圧シリンダ１であったが、作動流体として気体（ガス）を用いるものであってもよい。

１０ シリンダチューブ
１１ ロッド内通路
１８ 基端側開口端
３０ ピストンロッド
３８ 凹部
３９ 規制面
６７ チューブ側規制面
８０ ロッドヘッド（連結部材）
８３ 凸部
８４ 規制面
８５ 第１位置決め部
９０ ボトムブラケット（連結部材）
９５ 第２位置決め部
９７ ブラケット側規制面

Claims (3)

1. 流体圧源からピストンロッド内のロッド内通路を通じてシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダであって、
   前記ピストンロッドまたは前記シリンダチューブを相手部材に連結するための連結部材と、
   前記ピストンロッドまたは前記シリンダチューブと前記連結部材との相対回転位置を決める位置決め部と、を備え、
   前記ピストンロッドまたは前記シリンダチューブと前記連結部材とは、溶接によって結合されることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記連結部材として前記ピストンロッドの先端に溶接によって結合されるロッドヘッドを備え、
   前記位置決め部は、
   前記ピストンロッドと前記ロッドヘッドの一方から突出する凸部と、
   前記ピストンロッドと前記ロッドヘッドの他方に形成され、前記凸部が挿入される凹部と、を備え、
   前記凸部と前記凹部には、互いに当接することによって前記ピストンロッドと前記ロッドヘッドの相対回転を規制する規制面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記連結部材として前記シリンダチューブの基端側開口端に嵌合され、溶接によって結合されるボトムブラケットを備え、
   前記位置決め部は、
   前記シリンダチューブの基端側開口端に形成されるチューブ側規制面と、
   前記ボトムブラケットに形成され、前記チューブ側規制面に当接することによって前記ピストンロッドと前記ロッドヘッドの相対回転を規制するブラケット側規制面と、備えることを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダ。

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