JPS6228506A - Servo motor structure of hydraulic machine - Google Patents

Servo motor structure of hydraulic machine

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Publication number
JPS6228506A
JPS6228506A JP16415985A JP16415985A JPS6228506A JP S6228506 A JPS6228506 A JP S6228506A JP 16415985 A JP16415985 A JP 16415985A JP 16415985 A JP16415985 A JP 16415985A JP S6228506 A JPS6228506 A JP S6228506A
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JP
Japan
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piston rod
piston
servo motor
cylinder cover
bearing
Prior art date
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Pending
Application number
JP16415985A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Oguchi
小口 安男
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of one-sided contact and abnormal one-sided wear of a bearing part, by a method wherein a rotatable bush, capable of following inclination of a piston rod, is engaged with a cylinder cover. CONSTITUTION:A bush 21, formed with an outer and an inner wheel and having a contact surface formed in a spherical shape, is placed to the inner side of a cylinder cover 9. This enables each bearing to follow inclination of a piston rod 8, resulting in the possibility to prevent the occurrence of one-sided contact and one-sided wear of a bearing part.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、水力機械の案内羽根を操作するサーボモータ
に係り、特に、サーボモータに作用する軸直角荷重を受
けるのに好適なサーボモータ構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a servo motor for operating guide vanes of a hydraulic machine, and particularly relates to a servo motor structure suitable for receiving an axis-perpendicular load acting on the servo motor. .

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、実公昭57−51803号公報に記載のように、
シリンダカバー用ブツシュに作用する荷重を軽減するこ
とは考えられているが、ブツシュがピストンロッドの傾
きに追従するようにはなっていなかった。また、実公昭
54−115485号公報に記載のように、ブツシュ外
周は、円筒形状となっており、ピストンロッドの傾きに
追従するようにはなっていなかった。
Conventionally, as described in Utility Model Publication No. 57-51803,
Although it has been considered to reduce the load acting on the cylinder cover bushing, it has not been possible for the bushing to follow the inclination of the piston rod. Further, as described in Japanese Utility Model Publication No. 115485/1985, the outer periphery of the bushing has a cylindrical shape and is not designed to follow the inclination of the piston rod.

第3図から第6図により従来技術を説明する。The prior art will be explained with reference to FIGS. 3 to 6.

第3図は従来のサーボモータ構造を示し、油圧シリンダ
5の両端には、圧油出入口aおよびbが設けられ、シリ
ンダ5の中には、ピストン6が組み込まれている。ピス
トン6には、ピストンロッド8が、ピストン締付ナツト
7により締付取付けられている。ピストン6と、ピスト
ンロッド6およびピストン締付ナツト7との接触面Cお
よびdは、それぞれ平面となっているため、ピストンロ
ンド8の傾きに対し、ピストン6の外周も傾むく油圧シ
リンダ5の一端はシリンダカバー9で塞がれており、シ
リンダカバー内側には、ピストンロッド8の軸受として
ブツシュ10を設けている。ブツシュ10の外周は、シ
リンダカバー9に締り嵌めで挿入固定されているために
ピストンロッド8の傾きに対し、ブツシュlOの内周は
傾かない。更に、シリンダカバー9の先端にはピストン
ロッド8からの漏油を防ぐためにパツキン11を設け、
パツキン押へ13により押え付けられている。シム12
は、パツキンの締代を調整するために、パツキン押え1
3の背面とシリンダカバー9の間に挿入されている。図
中1はベース、2は基礎ボルト、3は調整ライナ、4は
ボルトである。
FIG. 3 shows a conventional servo motor structure, in which pressure oil inlets and outlets a and b are provided at both ends of a hydraulic cylinder 5, and a piston 6 is built into the cylinder 5. A piston rod 8 is fastened to the piston 6 by a piston tightening nut 7. Since the contact surfaces C and d between the piston 6, the piston rod 6, and the piston tightening nut 7 are flat, respectively, one end of the hydraulic cylinder 5 where the outer periphery of the piston 6 also tilts with respect to the tilt of the piston rod 8. is closed by a cylinder cover 9, and a bush 10 is provided inside the cylinder cover as a bearing for the piston rod 8. Since the outer periphery of the bushing 10 is inserted and fixed into the cylinder cover 9 by tight fit, the inner periphery of the bushing 10 does not tilt relative to the tilt of the piston rod 8. Furthermore, a gasket 11 is provided at the tip of the cylinder cover 9 to prevent oil leakage from the piston rod 8.
It is pressed down by a gasket presser 13. sim 12
In order to adjust the tightness of the packing, press the packing presser 1.
3 and the cylinder cover 9. In the figure, 1 is a base, 2 is a foundation bolt, 3 is an adjustment liner, and 4 is a bolt.

次に、第4図、第5図により、ピストンロッド8に作用
する軸直角荷重について説明する。
Next, the axis-perpendicular load acting on the piston rod 8 will be explained with reference to FIGS. 4 and 5.

第4図は、平面観を示しサーボモータ14は、水平に回
動可能な連結継手17.18および連結リンク15を介
して、ガイドリング16に接続されており、操作用圧油
がボートaおよびポートbより出入することにより、ピ
ストン6は往復動して、ガイドリング16を開閉操作さ
せる。ここで、ガイドリング16の円弧運動により、サ
ーボモータ出力FcまたはFOの横分力F□または、F
2をピストンロッド8の先端の連結継手17部で受け、
その反力は、ブツシュ10部でF3、または、F4が発
生する。また、ピストン6部では、F6、または、F6
の反力が発生し、それぞれ、ブツシュ10およびピスト
ン6で受けることになる。この時の横荷重F工およびF
2の大きさは、連結継手17.18が水平に回動可能で
あるため、サーボモータ14の芯に対する連結リンク1
5の傾斜による分力が作用することになる。
FIG. 4 shows a plan view, and the servo motor 14 is connected to the guide ring 16 via the horizontally rotatable connection joints 17, 18 and the connection link 15, and the operating pressure oil is connected to the boat a and the By moving in and out of port b, the piston 6 reciprocates and opens and closes the guide ring 16. Here, due to the arc movement of the guide ring 16, the lateral force F□ or F of the servo motor output Fc or FO is
2 is received by the connecting joint 17 at the tip of the piston rod 8,
The reaction force F3 or F4 is generated at 10 parts of the bushing. In addition, in the piston 6 part, F6 or F6
A reaction force is generated and is received by the bush 10 and the piston 6, respectively. At this time, the lateral load F and F
The size of the connecting link 1 relative to the core of the servo motor 14 is such that the connecting joint 17, 18 can rotate horizontally.
A component force due to the inclination of 5 will act.

第5図は、サーボモータ14からガイドリング16まで
の連結部の断面図であり、接続方法、動作は、先に説明
した第4図とほぼ同一であるが、違い部分のみを以下に
説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the connecting part from the servo motor 14 to the guide ring 16, and the connection method and operation are almost the same as in FIG. 4 described above, but only the differences will be explained below. .

ガイドリング16が取付けられている上カバー(図示せ
ず)は、水力機械内に作用する水圧力により、歪み、Δ
Hだけ浮き上る。従って、サーボモータを据付けるとき
(水力機械内に水圧が作用しないとき)には、ΔHの半
分である1/2ΔHだけサーボモータ14の芯をガイド
リング16より高く据付け、水力機械に水圧が作用する
とき。
The upper cover (not shown) to which the guide ring 16 is attached is distorted and Δ
Only H stands out. Therefore, when installing the servo motor (when no water pressure acts on the hydraulic machine), the core of the servo motor 14 is installed higher than the guide ring 16 by 1/2 ΔH, which is half of ΔH, so that water pressure does not act on the hydraulic machine. and when.

作用しないときの真中に、サーボモータ14を据付けて
いる。
A servo motor 14 is installed in the middle when it is not working.

ここで、連結継手17.18は、連結リンク15がΔH
だけ上・不出来るように、隙間を設けた構造である、連
結リンク15が上・下に移動するために、ピストンロッ
ド先端には、軸直角荷重としてF7、または、F、が作
用する。また、サーボモータの水平レベルが狂うと、連
結継手17の位置は、上がり過ぎ、または、下がり過ぎ
位置となり、ガイドリング16の浮き上り68分だけ連
結リンク15は摺動移動することが出来ない。
Here, the connecting joints 17 and 18 are such that the connecting link 15 is ΔH
In order for the connecting link 15, which has a structure with a gap so as to move upward and downward, to move upward and downward, an axis-perpendicular load F7 or F acts on the tip of the piston rod. Furthermore, if the horizontal level of the servo motor is out of order, the position of the connecting joint 17 will be too high or too low, and the connecting link 15 will not be able to slide by an amount corresponding to 68 degrees of floating of the guide ring 16.

しかし、ガイドリング16の位置および連結継手17の
位置は機械的に拘束されているので、連結リンク15お
よびピストンロッド8が撓んで対応することになる。こ
の時の軸直角荷重はFitF2 t F7 、F、より
はるかに大きい。従って、ブツシュ10、ピストン6部
にも大きな力が作用して、ブツシュ10の摩耗、シリン
ダ内面摩耗を異常に促進させ、ひいては、噛り現象にま
で発生することになる。
However, since the position of the guide ring 16 and the position of the connecting joint 17 are mechanically constrained, the connecting link 15 and the piston rod 8 will bend to correspond. The axis-perpendicular load at this time is much larger than FitF2 t F7 ,F. Therefore, a large force acts on the bushing 10 and the piston 6, which abnormally accelerates the wear of the bush 10 and the inner surface of the cylinder, and even causes a jamming phenomenon.

次に、軸直角荷重を受けたときの各軸受部の当り方につ
いて第6図で説明する。ピストンロッド8の先端の軸直
角荷重F7が作用することにより、ピストンロッド8お
よびピストン6は図に示すように、各軸受部ギャップ範
囲内で傾斜して、ブツシュ10の点fおよびピストン6
の点gで当ることになる。ここで、ブツシュ10の長さ
およびピストン6の長さは、平均面圧σがある値以内と
なるように決めている。即ち、 σ=F/DXL     σ;平均面圧F;荷重 D;軸受直径 L;軸受長さ より、軸受長さはL=F/DXσとなり、平均面圧σを
一定値とすれば荷重に比例し、軸受直径りに反比例する
。この様に設計しているにも拘わらず、実際の機械は点
19点gでの当りとなり、高い局部面圧状態で摺動し、
片当り、片摩耗することになる。高い局部面圧状態では
、耐えられず急速に片摩耗して耐えられる所まで摩耗し
て安定する。この片摩耗は、ピストンロッド8の傾きを
更に大きくすることになり、ついには、第3図に示すパ
ツキン押え13の内周と、ピストンロッド8の外周が接
触状態となり、噛り現象に発展する。
Next, referring to FIG. 6, a description will be given of how each bearing portion hits when receiving a load perpendicular to the axis. Due to the action of the axis-perpendicular load F7 on the tip of the piston rod 8, the piston rod 8 and the piston 6 are tilted within the range of each bearing gap, as shown in the figure, and the piston rod 8 and the piston 6 are tilted at the point f of the bush 10 and the piston 6.
It will hit at point g. Here, the length of the bush 10 and the length of the piston 6 are determined so that the average surface pressure σ is within a certain value. That is, σ=F/DXL σ; average surface pressure F; load D; bearing diameter L; , is inversely proportional to the bearing diameter. Despite this design, the actual machine hits at point 19 g and slides under high local surface pressure.
It will hit one side and wear out on one side. Under high local surface pressure, it cannot withstand it and rapidly wears out on one side until it reaches a point where it can withstand it and stabilizes. This one-sided wear further increases the inclination of the piston rod 8, and eventually the inner periphery of the packing holder 13 and the outer periphery of the piston rod 8 come into contact as shown in FIG. 3, leading to a jamming phenomenon. .

また、シリンダ5の内周摩耗粉は、操作油中に混ざって
他の精密制御機器の不動作を引き起す。
In addition, the inner circumferential wear powder of the cylinder 5 mixes with the operating oil and causes other precision control equipment to malfunction.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、サーボモータ軸受に、回動可能な軸受
を採用して、ピストンロッドの傾きに軸受も追従出来る
水力機械のサーボモータ構造を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a servo motor structure for a hydraulic machine in which a rotatable bearing is used as the servo motor bearing so that the bearing can follow the inclination of a piston rod.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、サーボモータ軸受部が片当り、片摩耗してい
ることに着目し、軸受設計で管理している軸受平均面圧
(σ= F/D X L)に、実際の製品も合致させる
ためには、ピストンロッドの傾きに、軸受も追従して傾
けば、片当りすることなく、軸受全面当りとなるとの考
えに基づき、回動可能な軸受を採用した水力機械のサー
ボモータ構造とした。
The present invention focuses on the fact that the servo motor bearing is uneven and wears on one side, and makes the actual product match the bearing average surface pressure (σ = F / D X L) managed in the bearing design. In order to achieve this, if the bearing follows the tilt of the piston rod and tilts, the entire surface of the bearing will hit instead of hitting one side.Based on this idea, we designed a servo motor structure for hydraulic machines that uses rotatable bearings. .

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下1本発明の一実施例を、第1図、第2図により説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

油圧シリンダ5の両端には、圧油出入口aおよびbが設
けられ、シリンダ5の中には、ピストン6が組み込まれ
ている。ピストン6には両側に座金19.20を当てが
い、ピストン6が回動可能な状態にピストンロッド8を
ピストン締付ナツト7で締付は取付けている。座金1.
9.20と、ピストン6との接触面は、球面状を、なし
ており、ピストンロッドの傾きに対し球面で滑り、ピス
トン6の外周面は、シリンダ5の内面に平行位置を保つ
ことが出来る。また、シリンダ5の一端は、シリンダカ
バー9で塞がれており、シリンダカバー9の内側には、
ピストンロッド8の軸受としてブツシュ21を設ける。
Pressure oil ports a and b are provided at both ends of the hydraulic cylinder 5, and a piston 6 is incorporated into the cylinder 5. Washers 19 and 20 are applied to both sides of the piston 6, and the piston rod 8 is tightened with a piston tightening nut 7 so that the piston 6 can rotate. Washer 1.
The contact surface between 9.20 and the piston 6 is spherical, and it slides on a spherical surface against the inclination of the piston rod, and the outer circumferential surface of the piston 6 can maintain a position parallel to the inner surface of the cylinder 5. . Further, one end of the cylinder 5 is closed with a cylinder cover 9, and inside the cylinder cover 9,
A bushing 21 is provided as a bearing for the piston rod 8.

ブツシュ21は、シリンダカバー9への取付を容易にす
るための外輪と、ピストンロッドの軸受となるべき内輪
とから成り、その接触面は、球面となっており、ピスト
ンロッド8の傾きに対し、内輪が動きブツシュ21の内
面はピストンロッド8と平行位置を保つことになる。
The bushing 21 consists of an outer ring to facilitate attachment to the cylinder cover 9 and an inner ring to serve as a bearing for the piston rod. The inner ring moves and the inner surface of the bushing 21 maintains a position parallel to the piston rod 8.

第2図は、ピストンロッド8が傾いた状態を示しており
、シリンダ5の内面とピストン6の外面は平行であり、
接触面としては、ピストン6の長さ全面である面にとな
る。また、ブツシュ21でも同様に、ピストンロッド8
外面とブツシュ21の内面は平行であり、接触面はブツ
シュの長さ全面である面Qとなる。
FIG. 2 shows a state in which the piston rod 8 is tilted, and the inner surface of the cylinder 5 and the outer surface of the piston 6 are parallel.
The contact surface is the entire length of the piston 6. Similarly, for the bushing 21, the piston rod 8
The outer surface and the inner surface of the bushing 21 are parallel, and the contact surface is a plane Q that is the entire length of the bushing.

本実施例によれば、各軸受の面圧は、設計通りのσ= 
F/D X Lとなり、局部面圧の上昇および片摩耗の
促進を、防止することができる。
According to this example, the surface pressure of each bearing is as designed, σ=
F/D

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ピストンロッドの傾きに、各軸受が追
従することが出来るので、軸受部の片当り、異常片摩耗
を防ぎ、ひいては、ピストンロッドとパツキン押えの噛
り現象をも防ぐことができる。
According to the present invention, since each bearing can follow the inclination of the piston rod, it is possible to prevent one-sided contact and abnormal one-sided wear of the bearing part, and furthermore, it is possible to prevent the phenomenon of the piston rod and the seal retainer getting stuck together. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例のサーボモータの断面図、
第2図は、一実施例の効果を示す図、第3図は、従来の
サーボモータの断面図、第4図、第5図は、従来の動作
、荷重を示す系統図、第6図は、従来の軸受の当りを示
す断面図である。 5・・・シリンダ、6・・・ピストン、7・・・ピスト
ン締付ナツト、8・・・ピストンロッド、9・・・シリ
ンダカバー、19.20・・・座金、21・・・ブツシ
ュ。
FIG. 1 is a sectional view of a servo motor according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a diagram showing the effect of one embodiment, Fig. 3 is a sectional view of a conventional servo motor, Figs. 4 and 5 are system diagrams showing conventional operation and load, and Fig. 6 is a diagram showing the conventional servo motor. , is a sectional view showing the contact of a conventional bearing. 5... Cylinder, 6... Piston, 7... Piston tightening nut, 8... Piston rod, 9... Cylinder cover, 19.20... Washer, 21... Bush.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、両端に操作圧油の出入口をもつ油圧シリンダと、こ
の油圧シリンダ内で往復動可能なピストンと、このピス
トンに接続され、前記ピストンと一緒に往復動するピス
トンロッドと、前記油圧シリンダの一端を塞ぐシリンダ
カバーと、このシリンダカバーに嵌合され前記ピストン
ロッドを受けるブッシュと、外周を前記シリンダカバー
に内周を前記ピストンロッドに接するパッキンと、この
パッキングを押えるパッキング押えとよりなる水力機械
のサーボモータに於いて、 前記ピストンロッドの傾きに追従出来る回動可能なブッ
シュを前記シリンダカバーに嵌合させたことを特徴とす
る水力機械のサーボモータ構造。
[Claims] 1. A hydraulic cylinder having operating pressure oil inlets and outlets at both ends, a piston that can reciprocate within this hydraulic cylinder, and a piston rod that is connected to this piston and that reciprocates together with the piston. , a cylinder cover that closes one end of the hydraulic cylinder, a bush that is fitted to the cylinder cover and receives the piston rod, a packing whose outer periphery is in contact with the cylinder cover and whose inner periphery is in contact with the piston rod, and a packing presser that presses down the packing. A servo motor structure for a hydraulic machine, characterized in that a rotatable bush that can follow the inclination of the piston rod is fitted into the cylinder cover.
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