JPH01264705A

JPH01264705A - 排圧式保持装置

Info

Publication number: JPH01264705A
Application number: JP9068888A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Atsuta; 熱田　恒
Original assignee: KASHIMA TSUSHO KK
Current assignee: KASHIMA TSUSHO KK
Priority date: 1988-04-13
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1989-10-23
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: WO1989009883A1; JPH0718445B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は環状の外側部材とその内部に嵌挿される内側部
材とを、相対移動自在としたり、相対移動不可能に両者
を固定状態に保持する排圧式保持装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から外側部材と内側部材とを相対移動自在としたり
固定状態とするための各種の提案がなされている。

その従来例としては、特公昭３８−２４２９０号公報、
特公昭４５−２２０７６８公報、特公昭４５−２９３４
６号公報、特公昭４８−２２０７４号公報等がある。

しかしながら、これらの公報に記載されたいずれの手段
においても、高圧油を送給することにより、外側部材と
内側部材との一方を他方に向けて、半径方向に膨張変形
または縮径変形させて、両部材を一体的に固定状態とさ
せ、その高圧油を解除することにより両部材が相対移動
できるようにしている。従って、例えば油圧源に何らか
の故障が発生して、高圧油の送給が万一停止されてしま
うと、両部材が相対移動可能な状態となって、不用意に
両部材の相対移動が起こり、不測の事故等が発生するお
それがあった。

前述したような問題点を解決するため、従来から高圧流
体を送給した時に外側部材を半径方向に膨張させて内外
の両部材を相対移動自在とさせ、その高圧流体を排除し
た時に両部材をしまり嵌めとさせて固定状態に保持する
排圧式保持装置が提案され使用されている。すなわち、
この装置においては、外側部材の一種であるシリンダと
内側部材の一種であるピストンとの間に油圧を付与し、
シリンダの周壁を膨脹させることによりピストンを駆動
できるようにし、油圧を解除するとシリンダが元の状態
に戻り、ピストンを固定保持するようになされている。

しかし、このような構造では、しまり嵌めにより固定保
持するために、ピストンおよびシリンダを共に高速度鋼
、ステンレス等の強靭な材料によって製しているので、
シリンダの内周面とピストンの外周面との間にかじりが
生じたり、内外周面間に送給した高圧油の漏洩が生じた
り、組立て途中にシリンダとピストンがしまり嵌めされ
てしまって、以後ピストンを挿入できなくなる事故等が
生じるおそれがあった。

そのため、従来から、シリンダとピストンとの間に例え
ば青銅等のシリンダやピストンに対して硬度の低い材料
からなる筒状ライナを介設し、前記ピストンの外周面と
ライナの内周面との間に油圧を与えて、前記ライナと共
にシリンダを膨脹させることにより、ピストンを駆動で
きるようにしたものがある。この装置においては、油圧
が解除された状態でピストンを固定保持できるので、極
めて安全性が高く、しかも、ライブが比較的柔かい材料
で形成されているので、ピストンに対するかじり等が発
生することがなく、組立て時に組立て不可能となるよう
な場合が発生することもない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ライナを用いた従来の装置においては、次のよ
うな不都合があった。

この種の排圧式保持装置は固定保持を確実に行なう必要
があるため、固定保持に関与する部分を厳格な寸法精度
のもとで製しなければならない。

そのためには前記従来例においては、シリンダおよびピ
ストンだけではなくライナも合めで極めて高い寸法精度
が要求される。この寸法精度としては、真円度、負筒度
、同心度、真直度等がある。

従って、このような多種多様な寸法精度を満しながらシ
リンダ、ピストンおよびライナを製するには極めて高い
加工精度および測定精度等が要求され、製造が困難であ
るとともに、コストも高価なものとなっていた。また、
シリンダとピストンとを直接□ではなくライナを介して
相対移動できないように固定保持するものであるため、
その固定保持の確実性を担保するために、シリンダおよ
びピストンに焼入れ、焼戻し等の熱処理を行なう必要が
あり、より製造が困難なものとなってしまうという問題
点を有していた。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、極め
て良好な固定保持能力を有し、しがも高い寸法精度や加
工精度が不要となり、そして熱処理も不要であって、極
めて容易に製造することができ、コストもすこぶる低廉
な排圧式保持装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため本発明に係る排圧式保持装置は
、環状の外側部材内に内側部材を嵌挿するとともに、前
記外側部材の内周面と内側部材の外周面との間に高圧流
体を給排自在に形成し、前記高圧流体を送給することに
より前記外側部材を膨張させて外側部材と内側部材とを
相対移動自在とさせ、前記高圧流体を排出することによ
り前記外側部材と内側部材とをしまり嵌めとさせて両部
材を相対移動できない固定状態に保持する排圧式保持装
置において、前記外側部材の内周面および内側部材の外
周面のいずれか一方に、他方の材料に対して所定硬度差
を有する金属層を一体に形成したことを特徴とする特〔作　用〕本発明の排圧式保持装置によれば、外側部材と内側部材
とが一方に一体的に形成した硬度の異なる金属層をもっ
て他方と圧接するようになされているので、両部材間に
かじり等が発生することを防止することができ、しかも
、高圧流体が排出された状態で両部材を固定保持できる
ので、極めて高い安全性を確保することができる。また
、硬度の異なる金属層を両、部材のいずれか一方に一体
的に形成し、その金属層と他方の部材とがしまり嵌めど
なるように製すればよいので、両部材に対する高い寸法
精度および加工粘度が要求されず、さらに、熱処理も不
要となるので、容易にかつ安価に製造することができる
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第５図を参照して説
明する。

第１図から第３図は本発明の一実施例を示したもので、
外側部材に円筒形のシリンダ１を用い、内側部材にピス
トン２を用いたものである。このシリンダ１およびピス
トン２は、共にＣｒ−ＭＯ鋼、ＳＴＫ！Ｍ等の強靭な材
料によって製せられている。そして、前記ピストン２の
外周面には、前記シリンダ１の材料に対する所定の硬度
差を有する青銅等の金Ｒ層３が一体的に形成されている
。

この金属層３は、該金属を溶融してピストン２の外周面
に盛付けるようにして溶着した後、外周面を円筒研磨し
て一体に形成するようになされている。更に、ピストン
２はシリンダ１内に、金ＦＡｍ３の外周面とシリンダ１
の内周面との間に作動油等の高圧流体が送給されていな
い自由状態において、両者がしまり嵌めによって相対移
動不可能にして固定状態に保持されるように内挿されて
いる。

また、このピストン２の一端部には、このピストン２よ
り小径とされたロッド４が一体に形成されている。

また、前記ピストン２の両端部の外周には、前記シリン
ダ１の内周面に密着する封止部材５，５が周設されてお
り、前記ピストン２の外周面すなわち金属層３の外周面
には、本実施例においては、軸方向および周方向にそれ
ぞれ適当数の溝６が所定間隔を有するようにして刻設さ
れている。また、前記シリンダ１の前記ロッド４側端部
には、中央部に前記ロッド４を貫通させる貫通孔７が穿
設された蓋部材８が螺合等の手段により取付けられてお
り、前記シリンダ１の他端部には、板状の閉塞部材９が
前記シリンダ１の他端部を覆うように溶接等により固着
されている。前記シリンダ１の外周面であって前記ピス
トン２の各封止部材５，５より内側に該当する位置には
、高圧流体を前記シリンダ１とピストン２との間に導入
する高圧流体給排孔１０が穿設されており、前記シリン
ダ１の前記蓋部材８および閉塞部材９の外周には、それ
ぞれビ２ストン２を軸方向に駆動するための駆動用オイ
ルを前記ピストン２の両端面部分に導入するピストン用
オイル孔１１．１１が穿設されている。

また、蓋部材８とシリンダ１との間にはＯリング等の封
止部材１２が介装されており、ロッド４との間にはメカ
ニカルシール等の封止部材１３が介装されている。更に
、軸方向端部にはダストシール１４が介装されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

本実施例においては、シリンダ１の内周面と金属層３の
外周面との間に高圧流体を送給していない通常の状態で
は、第１図および第２図に示すように、縮径状態のシリ
ンダ１によりピストン２がしまり嵌めによって固定保持
されてＪ３す、ピストン２は駆動することができない。

そして、ピストン２を駆動する場合は、まず、高圧流体
給排孔１０から高圧流体を供給すると、８溝６を介して
高圧流体給排孔１ｏが金属層３とシリンダ１との間に導
通され、この圧力によりシリンダ１が半径方向外方に彫
版して、第３図に示すように、ピストン２の固定保持を
解除する。そして、この状態で、ピストン用オイル孔１
１がらオイルを供給することにより、ピストン２を軸方
向長りの範囲内で所望量駆動させる。この場合、蓋部材
８のピストン用オイル孔１１からオイルを供給すると、
ピストン２は第１図の右方向に移動し、閉塞部材９のピ
ストン用オイル孔１１がらオイルを供給すると、ピスト
ン２は同図の左方向に移動する。

そして、高圧流体給排孔１０を通してシリンダ１と金属
層３との間から高圧流体を排出すると、シリンダ１に加
わっていた圧力が低下するので、シリンダ１が弾性によ
り縮径して元の状態に戻り、ピストン２を再び固定保持
する。

また、高圧流体の送給Ｍを加減して、シリンダ１により
ピストン２へある程度の締め付は力を付与させながら、
ピストン２をブレーキをかけながら所望の速度で軸方向
移動させるようにしてもよい。

したがって、本実施例においては、ピストン２の外周面
に金属層３が形成されており、この金属層３を介して、
シリンダ１の内周面に圧接するようになされているので
、シリンダ１に対するかじり等が発生することを防止す
ることができ、しかも、高圧流体が排出された状態でピ
ストン２を固定保持できるので、極めて高い安全性を確
保することができる。また、前記金属層３は例えばピス
トン２へ盛付けて、その後研磨するだけで形成すること
ができるので、ピストン２に対する高い寸法精度および
加工精度が要求されず、さらに、熱処理も不要となるの
で、容易にかつ安価に製造することができる。

なお、前記金属層３は、筒状のライナ状に形成したもの
をピストン２の外周面に固着したり、熱着する等信の公
知手段によってピストン２の外周面に一体的に形成する
ようにしてもよい。

−また、本発明は前記実施例に限定されるものではなく
、必要に応じて変更することができるものであり、例え
ば第４図に示すようにピストン２に代えて回転軸１５を
、回転可能としたり固定状態に保持できるようにしても
よい。本実施例においては、金属層３および封止部材５
．５をシリンダ１の内周面に設けている。また、金Ｂ層
３は軸方向に複数に分割したり、各分割金属層を軸方向
に所定間隔だけ離間させ、その環状の間隔部へも高圧流
体が給排されるように形成してもよい。また、第５図に
示すように、内側部材をピストン２に連結されているロ
ッド４とし、外側部材をこのロッド４の軸方向移動を支
承するロッド支承部１６とし、このロッド支承部１６の
内側面に溝６が刻設されている金属層３および封止部材
５．５等を設けてもよい。

次に、本発明に基づいて製した排圧式保持装置の動作の
信頼性の実験結果を説明する。

実験に係る本発明装置の説明第１図に示すものと同様な構成を有し、ピストン２（金
属層３）の外経が１００ａｌ、ロッド４の直径が５６履
、ストロークが３０＃であり、シリンダ１による保持解
除力が３００７（ｙ／ｄ、固定保持力すなわちピストン
２が支承可能な負荷が１５ｔの設計条件を満たす本発明
装置を用いた。

１）作動試験ピストンをストローク位置から固定解除、全ストローク
の前進、固定保持、固定解除、全ストロークの後退の連
続動作を繰り返し２５００回行ない、ストローク位置に
おける固定保持力の変化を測定した作動試験の結果を第
６図Ａ線に示す。第６図Ｂ線はＡ線の６値の設計条件に
対する割合を示している。この場合、高圧流体としての
作動油温度は２３℃〜３８℃であり、気温は２２℃〜２
８℃−であった。

この結果によれば、２０００回以上動作させるとわずか
ながら、固定保持力が低下するが、それでも、設計値１
５ｔよりも極めて高い保持力を得ることができることが
わかる。

２）固定保持力試験ピストンの各ストローク位置における固定保持力を測定
した結果を第７図に示す。

ここで、第７図中Ａ線は、前記の作動試験を２５００回
終了した場合における各ストローク位置の固定保持力を
示している。同図Ｂ線およびＣ線はそれぞれその後スリ
ップ耐久試験を２０回および４０回行なった時の固定保
持力を示している。

また、固定保持力はピストン２に付与される単位面積当
りの値としており、設５１条件の１５ｔは約１９１Ｋｇ
／ｃｄに相当する。

ここでスリップ耐久試験とは、高圧流体を排出して固定
保持状態にあるピストン２に対して、ロッド４に過負荷
を掛けてピストン２を全ストローク移動させることをい
う。

この結果によれば、最も低い保持力の場合でも、ピスト
ンを確実に保持できる力を有していることがわかる。

３）その他の試験前述した各作動試験を行なった後に、ストロークの各位
置の固定保持力試験を２回、最低作動圧力および固定保
持力の応答性試験を行ない、７０回以上のスリップ耐久
試験を行なった。

すなわち、このスリップ°耐久試験においては、固定保
持後ピストンへの負荷圧力を昇圧させてピストンがスト
ロークＯの位置からスリップを開始する時のピストンに
かかる圧力を求めたが、そのスリップ開始圧力は定格の
固定保持力より十分に大きく維持されたままであった。

また、各ストローク位置におけるスリップ耐久試験を行
なったが、同様に十分大きな固定保持力が維持されてい
た。

また油温や室温等を使用環境の変化を名産して種々に変
えて前記と同様な各試験や応答試験を行なったが、全範
囲において十分大きな固定保持力を得るとともに、早期
応答性を得ることができた。

以上の各実験結果からも、本発明装置の動作の信頼性が
高いことがわかる。

〔発明の効果〕

本発明に係る排圧式保持装置は以上説明したように構成
され作用するものであり、しかも各種の実験結果にも示
すように極めて高い信頼性をもって固定保持を行なうこ
とができるものであり、極めて良好な固定保持能力を有
し、しかも高い寸法精度や加工精度が不要となり、そし
て熱処理も不要であって、極めて容易に製造することが
でき、コストもすこぶる低廉となる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排圧式保持装置の一実施例を示す一部
を断面とした正面図、第２図は第１図の■−■線に沿っ
た断面図、第３図は保持解除力が付与されている状態の
第２図と同様の断面図、第４図および第５図はそれぞれ
本発明の他の適用例を示す概略構成図、第６図は固定保
持力の作動回数に対する変化特性図、第７図はシリンダ
の各ストローク位置における固定保持力を示すね図であ
る。１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・金属層
、４・・・ロッド、５・・・封止部材、６・・・溝、８
・・・蓋部材、９・・・閉塞部材、１０・・・高圧流体
給排孔、１１・・・ピストン用オイル孔、１５・・・回
転軸、１６・・・ロッド支承部。出願人代理人　　中　　尾　　俊　　輔邑５凹鳥４図秦ろ凹（ｔ）尾７図スＹυ−７値１　　（ｒｎＪ

Claims

【特許請求の範囲】

環状の外側部材内に内側部材を嵌挿するとともに、前記
外側部材の内周面と内側部材の外周面との間に高圧流体
を給排自在に形成し、前記高圧流体を送給することによ
り前記外側部材を膨張させて外側部材と内側部材とを相
対移動自在とさせ、前記高圧流体を排出することにより
前記外側部材と内側部材とをしまり嵌めとさせて両部材
を相対移動できない固定状態に保持する排圧式保持装置
において、前記外側部材の内周面および内側部材の外周
面のいずれか一方に、他方の材料に対して所定硬度差を
有する金属層を一体に形成したことを特徴とする排圧式
保持装置。