JP2007231981A - 油圧シリンダのロッドの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液として水を用いた場合でもロッドやグランド部などの潤滑性の低下や錆の発生などの問題がなく、ロッドの強度の低下や冷却液の配管の問題も生じることがなく、効果的にロッドを冷却できるようにすること。
【解決手段】ロッド１３を冷却する冷却装置３であって、ロッドが中心部を挿通するように配置された冷却用チューブ２１と、ロッドが中心部を液密に挿通するように配置され且つ冷却用チューブの両端面を閉塞するカバー２２，２３と、ロッドを螺旋状に巻くように配置され、両端部がカバーの内側の端面に設けられたポートに着脱可能に接続された冷却パイプ２４とを有し、カバーには冷却パイプのそれぞれの端部に連通して冷却液を流通させるための冷却液ポートポートＰＴ３，４が設けられており、冷却用チューブ２１、カバー２２，２３で囲まれる冷却室ＲＳ内に冷却媒体が充填されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向に移動するロッドを冷却する冷却装置に関し、特に油圧シリンダのロッドの冷却装置に関する。

従来において、焼却炉などにおけるワークの搬送または扉の開閉のために、また成形機における金型の移動などのために、油圧シリンダが用いられている。それらの炉や金型などは高温（高熱）になるため、それらの高温から油圧シリンダを守るために油圧シリンダを冷却する必要がある。

従来において、油圧シリンダの冷却装置として、ピストンロッドに穴を設けてそこに冷却水を流通させたもの（特許文献１）、ロッドカバーに冷却室を設けて冷却水を流すようにしたもの（特許文献２）などが提案されている。

また、油圧シリンダのロッドの先端部に取り付けてロッドに熱が伝わらないようにした断熱のための装置が提案されている（特許文献３）。
特開昭５４−４０９８１ 特開昭５３−２２９６３ 特開２００５−２４９１３６

しかし、特許文献１のようにロッドに設けた穴に冷却水を流通させる装置では、ロッドにそのような穴加工を施さなければならず、しかも穴によってロッドの強度が低下することとなり、さらに、ロッドが移動するので冷却液の給排のための配管の処理が面倒であって、汎用の油圧シリンダには適用しにくい。

また、特許文献２のようにロッドカバーに冷却室を設けて冷却水を流すようにした装置では、冷却液として水を用いた場合にその水がロッドやグランド部に接するので、潤滑性が低下したり錆の発生が問題となり、また各部材の材質の選定が難しくなる。

また、特許文献３のように油圧シリンダのロッドの先端部に冷却されたロッドを取り付けた場合には、やはりロッドの強度の低下や冷却液の配管の問題ある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、冷却液として水を用いた場合でもロッドやグランド部などの潤滑性の低下や錆の発生などの問題がなく、ロッドの強度の低下や冷却液の配管の問題も生じることがなく、効果的にロッドを冷却できるようにすることを目的とする。

本発明に係る装置は、軸方向に移動するロッドを冷却する冷却装置であって、前記ロッドが中心部を挿通するように配置された冷却用チューブと、前記ロッドが中心部を液密に挿通するように配置され且つ前記冷却用チューブの両端面を閉塞する第１カバーおよび第２カバーと、前記ロッドを螺旋状に巻くように配置され、両端部が前記第１カバーおよび第２カバーのそれぞれの内側の端面に設けられたポートに着脱可能に接続された冷却パイプと、を有し、前記第１カバーおよび第２カバーには、前記冷却パイプのそれぞれの端部に連通して冷却液を流通させるための冷却液ポートが設けられており、前記冷却用チューブ、前記第１カバー、および第２カバーで囲まれる冷却室内に冷却媒体が充填されてなる。

また、本発明に係る装置を、油圧シリンダのカバーを貫通して軸方向に移動するロッドを冷却する冷却装置として構成した場合には、前記第２カバーは前記油圧シリンダのカバーと一体的に設けられる。

好ましくは、前記冷却液ポートにはネジ穴が設けられており、冷却パイプは、前記ネジ穴にネジ込まれることにより取り付けられる管継手によって前記冷却液ポートに接続される。

また、前記第１カバーの前記冷却液ポートおよび第２カバーの前記冷却液ポートは、前記ロッドの軸心に対して互いに同じ回転角度位置に設けられる。

また、前記第１カバーまたは第２カバーには、前記冷却室に冷却媒体を補給するための補給口が設けられる。

また、前記第１カバー、前記第２カバー、および前記カバーは、これらを貫通する複数本のタイボルトによって互いに連結されて一体化される。

本発明によると、冷却液として水を用いた場合でもロッドやグランド部などの潤滑性の低下や錆の発生などの問題がなく、ロッドの強度の低下や冷却液の配管の問題も生じることがなく、効果的にロッドを冷却することができる。

図１は本発明に係る冷却装置３を油圧シリンダ１に適用した実施形態を示す断面正面図、図２は図１の冷却装置３の要部を拡大して示す図、図３は冷却装置３の冷却パイプ２４の取り付け取り外しの様子を示す図である。

図１に示すように、油圧シリンダ１のカバーに冷却装置３が取り付けられている。油圧シリンダ１は、複動型の公知のものであるが、ロッド１３は冷却装置３を取り付けた分だけ長くなっている。

すなわち、油圧シリンダ１は、円筒状のシリンダチューブ１１、シリンダチューブ１１の内周面を摺動するピストン１２、ピストン１２に連結されたピストンロッド１３、ヘッドカバー１４、およびロッドカバー１５などからなる。ヘッドカバー１４およびロッドカバー１５には、内部のシリンダ室ＣＡ，ＣＢに圧油を供給するためのポートＰＴ１，２が設けられている。これらシリンダチューブ１１、ヘッドカバー１４、およびロッドカバー１５は、後で述べる第１カバー２２および第２カバー２３とともに、４本のタイロッド１６，１６…とナット１７，１７…とによって締結されて一体化されている。

図２をも参照して、冷却装置３は、冷却用チューブ２１、第１カバー２２、第２カバー２３、冷却パイプ２４、管継手２５，２６などによって構成されている。

冷却用チューブ２１は、鋼鉄、ステンレス綱、またはアルミニウム合金などのシリンダチューブ１１と同様の金属材料などからなる円筒状のものであり、ロッド１３がその中心部を挿通するように配置されている。冷却用チューブ２１の外径および内径はシリンダチューブ１１と同じであり、その長さは、油圧シリンダ１のストロークとは関係なく冷却に必要な長さに設定されている。なお、径寸法および材料などがシリンダチューブ１１と同じであることによって設計製造が容易であるが、これらは異なっていてもよい。

第１カバー２２および第２カバー２３は、鋼鉄、ステンレス綱、またはアルミニウム合金などのロッドカバー１５と同様な金属材料などからなり、ロッド１３がそれらの中心部を液密に摺動して挿通するように配置され、冷却用チューブ２１の両端面を閉塞する。

第１カバー２２および第２カバー２３は、外形の正面視がほぼ正方形であり、外周に４つの平面を持つ。第１カバー２２および第２カバー２３のそれぞれ１つの外周面に、冷却液を給排するためのポートＰＴ３，４が設けられている。したがって、ポートＰＴ３，４は、ロッド１３の軸心に対して互いに同じ回転角度位置に設けられることとなる。

第１カバー２２および第２カバー２３のそれぞれの内側の端面には、ポートＰＴ３，４とそれぞれ連通するポートＰＴ５，６が設けられている。また、ポートＰＴ３，４と反対側の面には、冷却媒体を補給するためのポートＰＴ７，８が設けられている。

これら各ポートＰＴ３〜８は、それぞれテーパネジまたは平行ネジによるネジ穴が設けられており、種々の配管部材をネジ込むことによって配管接続が可能である。なお、ポートＰＴ７，８には、通常、プラグがネジ込まれて栓がされている。

冷却パイプ２４は、銅合金、ステンレス綱、または合成樹脂などからなるパイプであり、ロッド１３を螺旋状に巻くように配置されている。冷却パイプ２４の両端部は、第１カバー２２および第２カバー２３に設けられたポートＰＴ５，６に、食い込み継手などの管継手２５，２６によってそれぞれ着脱可能に接続されている。

したがって、冷却パイプ２４は、その両端が、管継手２５，２６およびポートＰＴ５，６、を介してポートＰＴ３，４に連通されており、ポートＰＴ３，４の一方から冷却液を供給し、他方から排出することによって、冷却パイプ２４内を冷却液が流通する。

これら冷却用チューブ２１、第１カバー２２、および第２カバー２３からなる冷却ジャケットで囲まれる冷却室ＲＳ内には、冷却媒体である圧油が充填されている。ここで用いられる圧油は、例えば、一般鉱物性作動油であり、油圧シリンダ１の作動に用いられる圧油と同じ種類としておくことによって、シリンダ室ＣＢと冷却室ＲＳとの間で万が一圧油が漏れた場合でも問題がなく、またメンテナンスも容易である。冷却室ＲＳへの圧油の充填および補給に際しては、ポートＰＴ７，８のいずれかのプラグを外し、ここから圧油を注入すればよい。

第１カバー２２および第２カバー２３の他の面には、冷却室ＲＳ内の空気抜きのための図示しない公知のエアー抜きが設けられている。

ポートＰＴ３，４は本発明における冷却液ポートに相当し、ポートＰＴ５，６は本発明におけるポートに相当し、ポートＰＴ７，８は本発明における補給口に相当する。

第１カバー２２とロッドカバー１５とは、その外側の端面が互いに接しているが、ロッド１３の摺動する部分には、それらの間にグランド３１が設けられている。グランド３１には、シリンダ室ＣＢ内の圧油をシールするためにパッキン３２が設けられている。冷却室ＲＳ内の圧力は低いので、パッキン３２がその役目を兼用することができ、特に専用のパッキンは不要である。

第２カバー２３のロッド１３の摺動する部分には、グランド３３およびグランドカバー３６が設けられている。グランド３３には、冷却室ＲＳ内の圧油が外部に漏れるのを防止するためのパッキン３４が設けられている。このパッキン３４は、冷却室ＲＳ内の圧力に対してシールを行うので、結局、シリンダ室ＣＢ内は、２つのパッキン３２，３４によってシールされていることになる。グランド３３には、外部から異物が入るのを防止するためのダストワイパー３５が設けられている。

次に、冷却パイプ２４の取り付け取り外し方法について説明する。

シリンダ室ＣＢおよび冷却室ＲＳ内の圧油を抜いた後で、ナット１７を緩めてタイロッド１６による締結を解くと、図３に示すように、第１カバー２２、冷却用チューブ２１、および第２カバー２３を互いに離すことができる。この状態において、それらの間隙からスパナＳＰなどを挿入し、管継手２５，２６のナットをスパナＳＰなどによって回転させ、冷却パイプ２４の端部を管継手２５，２６に接続しまたは管継手２５，２６から取り外すことができる。

冷却パイプ２４は、螺旋状であるので、ある程度の長さだけ軸方向に伸縮することができる。したがって、第１カバー２２、冷却用チューブ２１、および第２カバー２３をタイロッド１６により締結して組み立てたときには圧縮し、それらを互いに離したときには伸長する。したがって、冷却パイプ２４の取り付け取り外しを容易に行うことができる。

なお、冷却パイプ２４の自由長さを、図３に示すように第１カバー２２、冷却用チューブ２１、および第２カバー２３を互いに離したときの長さに合わせておくと、冷却パイプ２４の着脱の作業がさらに容易である。

次に、冷却装置３の作用について説明する。

油圧シリンダ１は、ポートＰＴ１，２に圧油を給排することによって通常通りにロッド１３を伸長移動しまたは収縮移動させることができる。このとき、ロッド１３は、第１カバー２２および第２カバー２３を油密に摺動し、その間において冷却室ＲＳ内の圧油によって冷却される。冷却室ＲＳ内の圧油は、直接にロッド１３の外周面に接触してロッド１３を冷却する。冷却用チューブ２１の長さを選定することにより、ロッド１３と冷却用の圧油との接触面積を充分に大きくすることができ、冷却が効果的に行われる。

また、冷却パイプ２４に冷却液を流通させることにより、冷却室ＲＳ内の圧油が冷却される。冷却パイプ２４は螺旋状に巻いてあるので、冷却室ＲＳ内の圧油との接触面積を充分に大きくとることができ、圧油は充分に冷却される。

このように、冷却パイプ２４を螺旋状に巻くことによって、その全長が長くなって冷却室ＲＳ内の圧油との接触面積が大きくなるとともに、冷却パイプ２４の取り付け取り外しの際の伸縮が容易となる。

また、ロッド１３が冷却室ＲＳ内において圧油に取り囲まれているので、外部からの振動をその圧油が吸収し、油圧シリンダ１に振動や衝撃が加わることが緩和されることも期待できる。

冷却液は冷却パイプ２４内を流通し、冷却室ＲＳ内には入らないので、冷却液として水を使用することができる。つまり、冷却液として水を使用しても、水は冷却パイプ２４の内部を流通するに止まるので、油圧シリンダ１のロッド１３および冷却装置３のグランド３１，３３などにおいて潤滑性の低下や錆の発生などの問題が起こることがない。したがって、冷却用チューブ２１や第１カバー２２などの材料として、例えばステンレス鋼を必ずしも用いる必要がなく、材料選定など設計の自由度が高くなる。また、パッキン３２，３４の選定も容易である。

また、ロッド１３に従来のような穴などを設ける必要がなく、通常の油圧シリンダ１の設計および使用方法にしたがうことができ、ロッド１３の強度の低下の問題は生じない。しかも、ロッド１３は、荷重が加わる側において、ロッドカバー１５、第１カバー２２、および第２カバー２３によって半径方向に支持されるので、つまり軸受け長さが長くなるので、横荷重に強い構造となる。

また、冷却液を給排するためのポートＰＴ３，４は第１カバー２２および第２カバー２３に設けられ、ロッド１３とともに移動することがないので、冷却液の配管の煩わしさの問題も生じることがない。

冷却装置３は、油圧シリンダ１に対して着脱可能であるので、標準の油圧シリンダ１に対してオプションとして適用することが可能である。

このように、冷却装置３によると、簡単な構造によってロッド１３を効果的に冷却することが可能となり、また、冷却液として水を使用できることなどと相まってコスト的にも有利である。

上に述べた実施形態において、管継手２５，２６として種々の形式のものを用いることができる。冷却パイプ２４の螺旋の巻回数は２回、３回、または４回以上であってもよい。第１カバー２２および第２カバー２３などの一体化のためにタイロッド１６とナット１７を用いたが、他の種々の形態のボルトまたは固定装置を用いることができる。

その他、冷却パイプ２４、冷却装置３、または油圧シリンダ１の全体または各部の構成、構造、寸法、形状、材質、個数などは、本発明の主旨に沿って種々変更することができる。

なお、上に述べた冷却装置３は、油圧シリンダ１以外のロッドを冷却する冷却装置として適用することができる。

本発明に係る冷却装置を油圧シリンダに適用した例を示す断面図である。 図１の冷却装置の要部を拡大して示す図である。 冷却装置の冷却パイプの取り付け取り外しの様子を示す図である。

符号の説明

１ 油圧シリンダ
３ 冷却装置
１３ ロッド
１６ タイロッド
２１ 冷却用チューブ
２２ 第１カバー
２３ 第２カバー
２４ 冷却パイプ
２５，２６ 管継手
ＰＴ３，４ ポート（冷却液ポート）
ＰＴ７，８ ポート（補給口）
ＲＳ 冷却室

Claims (6)

1. 軸方向に移動するロッドを冷却する冷却装置であって、
   前記ロッドが中心部を挿通するように配置された冷却用チューブと、
   前記ロッドが中心部を液密に挿通するように配置され且つ前記冷却用チューブの両端面を閉塞する第１カバーおよび第２カバーと、
   前記ロッドを螺旋状に巻くように配置され、両端部が前記第１カバーおよび第２カバーのそれぞれの内側の端面に設けられたポートに着脱可能に接続された冷却パイプと、
   を有し、
   前記第１カバーおよび第２カバーには、前記冷却パイプのそれぞれの端部に連通して冷却液を流通させるための冷却液ポートが設けられており、前記冷却用チューブ、前記第１カバー、および第２カバーで囲まれる冷却室内に冷却媒体が充填されてなる、
   ことを特徴とする移動するロッドを冷却する冷却装置。
2. 油圧シリンダのカバーを貫通して軸方向に移動するロッドを冷却する冷却装置であって、
   前記ロッドが中心部を挿通するように配置された冷却用チューブと、
   前記ロッドが中心部を液密に挿通するように配置され且つ前記冷却用チューブの両端面を閉塞する第１カバーおよび第２カバーと、
   前記ロッドを螺旋状に巻くように配置され、両端部が前記第１カバーおよび第２カバーのそれぞれの内側の端面に設けられたポートに着脱可能に接続された冷却パイプと、
   を有し、
   前記第１カバーおよび第２カバーには、前記冷却パイプのそれぞれの端部に連通して冷却液を流通させるための冷却液ポートが設けられており、前記冷却用チューブ、前記第１カバー、および第２カバーで囲まれる冷却室内に冷却媒体が充填されており、
   前記第２カバーは前記油圧シリンダのカバーと一体的に設けられてなる、
   ことを特徴とする油圧シリンダのロッドの冷却装置。
3. 前記冷却液ポートにはネジ穴が設けられており、
   冷却パイプは、前記ネジ穴にネジ込まれることにより取り付けられる管継手によって前記冷却液ポートに接続されている、
   請求項２記載の油圧シリンダのロッドの冷却装置。
4. 前記第１カバーの前記冷却液ポートおよび第２カバーの前記冷却液ポートは、前記ロッドの軸心に対して互いに同じ回転角度位置に設けられている、
   請求項３記載の油圧シリンダのロッドの冷却装置。
5. 前記第１カバーまたは第２カバーには、前記冷却室に冷却媒体を補給するための補給口が設けられてなる、
   請求項２ないし４のいずれかに記載の油圧シリンダのロッドの冷却装置。
6. 前記第１カバー、前記第２カバー、および前記カバーは、これらを貫通する複数本のタイボルトによって互いに連結されて一体化されている、
   請求項２ないし５のいずれかに記載の油圧シリンダのロッドの冷却装置。