JPH06154990A - ピストン形アキュムレータおよびそれを適用した鋳造装置、破砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧シリンダ形あるいは従来のピストン形ア
キュムレータでは達成し難いサージ圧の吸収を容易にな
し得るとともに、過負荷防止用としての機能をも充分に
達成し得るピストン形アキュムレータを提供する。 【構成】 シリンダ２と、シリンダ２の内部に摺動可能
に設けられたピストン３と、シリンダ２の上端に装入さ
れロックナット４により固設されたトップカバー５と、
シリンダ２の下端に螺設されたボトムカバー６とによっ
て基本的に構成され、前記ボトムカバー６の上面外周部
にリング状切欠き部７を穿設するとともに、このリング
状切欠き部７とボトムカバー６の油吐出口８との間に半
径方向に90度間隔で連通溝９が穿設されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストン形アキュムレ
ータおよびこのピストン形アキュムレータを適用した鋳
造装置と破砕機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、軽金属等を高速で型内に射出成形
する鋳造装置においては、特開平 1−258859号公報に記
載されているように、射出シリンダの排油管路内にピス
トン形アキュムレータが設けられ（同公報の第４図参
照）、これにより低速射出から高速射出に移行する際の
サージ圧の吸収が行われていた。しかしながら、このピ
ストン形アキュムレータでは、サージ圧の吸収が不十分
であることから、同公報には、ピストン形アキュムレー
タに代えてサージ吸収シリンダの採用が提案されてい
る。

【０００３】上記サージ吸収シリンダは、ピストンヘッ
ドおよびピストンロッドを備える通常の油圧シリンダと
同様な構造のもので、ピストンヘッド側ポートを排油管
に分岐して接合し、ピストンロッド側ポートを大気圧に
開放して使用され、これにより、低速射出から高速射出
に移行する際の排油管側のサージ圧を吸収するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のサージ吸収
シリンダによるサージ圧の吸収においては、サージ吸収
シリンダとして油圧シリンダを単に採用しただけの場
合、サージ圧の吸収を図る効果が期待されるものの、ピ
ストンヘッド側に吸収した排油を押出す手段がなく、シ
リンダを垂直に設けることによるピストンヘッドとピス
トンロッドの重量に頼らざるを得ず、円滑な排油の押出
しが難しい。

【０００５】また、上記公報には、排油の押出し手段と
して、ピストンロッドの先端に錘を付けること、スプリ
ングによりピストンヘッドを背面から加圧すること、あ
るいはピストンロッド側ポートからリリーフ弁を介在さ
せて空圧をかけることが提案されてはいるが、錘の場合
は、錘の質量による慣性が増大し、高速射出立ち上がり
開始時の応答性が悪化する。スプリングの場合は、設定
力をいくらにするかにもよるが、一定のバネ力とストロ
ークを持たせるには、線径が太くコイル径が大きく長い
物となり実用的でなくなる。また設定力を弱くすると、
低速射出の時に油を吸収してしまい高速射出の時に機能
しなくなる。空圧の場合は、リリーフ弁の容量や応答性
の影響が大きい。この場合高性能にすると高価である
し、低性能にするとピストンロッド側の空気が圧縮され
て所期性能が出ない。等の問題をそれぞれ有している。

【０００６】一方、本発明者等は、上述した従来のピス
トン形アキュムレータでは、何故サージ圧が除去できな
いのかその原因を究明すべく検討を行ったところ、ピス
トン形アキュムレータは、図７に示すように、油圧が全
て吐出した時ピストン56がボトムカバー57に当接する。
その際当接が急激な場合には当接面の破損あるいは変形
を生じるおそれがあるため、通常、ストロークエンドで
はピストン56に突出部58を設け、この突出部58をボトム
カバー57の吐出口59内に嵌合せしめるようにして所謂ク
ッションを設けてピストン56を減速している。しかし、
このようなクッションを設けると、ピストン形アキュム
レータへの油の流入始めに、ピストン56の突出部58がボ
トムカバー57の吐出口59から抜け出るまでの間すなわち
ピストン56とボトムカバー57の当接面間に油が流入する
間ピストン56の動きが悪くなる。そしてこのため、鋳造
装置に適用した場合には応答性が悪く、低速射出から高
速射出に移行する際のサージ圧の吸収が十分に図れなく
なると共に高速射出の立ち上がりに時間を要することに
なる。また、破砕機などの過負荷防止用として適用した
場合には、ピストン56の突出部58がボトムカバー57の吐
出口59から抜け出るまでにアキュムレータの窒素などの
ガス圧よりも高い圧力が発生し、過負荷防止機能を損な
うことになる。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、油圧シリン
ダ形あるいは従来のピストン形アキュムレータでは達成
し難いサージ圧の吸収を容易になし得るとともに、過負
荷防止用としての機能をも充分に達成し得るピストン形
アキュムレータを提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の発明は、シリンダの内部にピストン
を昇降可能に有し、上部にトップカバーを且つ下部にボ
トムカバーをそれぞれ備えてなるピストン形アキュムレ
ータにおいて、前記ピストンの下面とボトムカバーの上
面との間にリング状油室を形成し、そのリング状油室と
ボトムカバーの油吐出口との間に連通溝または連通孔を
形成してなるピストン形アキュムレータを要旨とするも
のである。

【０００９】本発明の第２の発明は、射出シリンダの排
油管路内に上記第１の発明のピストン形アキュムレータ
を設けてなる鋳造装置である。

【００１０】本発明の第３の発明は、シリンダの内部に
ピストンを昇降可能に有し、上部にトップカバーを且つ
下部にボトムカバーをそれぞれ備えてなるピストン形ア
キュムレータにおいて、前記ピストンの下部に、ボトム
カバーの上面に開口するリング状油室を形成し、さらに
リング状油室とボトムカバーの油吐出口とに連通する孔
を形成するとともに、その孔にチェック弁を設けてなる
ピストン形アキュムレータを要旨とするものである。

【００１１】本発明の第４の発明は、油圧シリンダの油
圧管路内に上記第３の発明のピストン形アキュムレータ
を設けてなる破砕機である。

【００１２】

【作用】本発明のピストン形アキュムレータでは、ピス
トンの下面とボトムカバーの上面との間にリング状油室
を形成し、そのリング状油室とボトムカバーの油吐出口
との間に連通溝または連通孔を形成しているので、ピス
トン形アキュムレータへの油の流入始めに、ピストンと
ボトムカバーの当接面間への油の流入が容易に行われピ
ストンが当接面間より容易に離脱しピストンが速やかに
上昇し、ピストンの移動開始時のサージ圧的な圧力上昇
は極く僅かに押さえられる。

【００１３】また、本発明の他のピストン形アキュムレ
ータでは、ピストンの下部に、ボトムカバーの上面に開
口するリング状油室を形成し、さらにリング状油室とボ
トムカバーの油吐出口とに連通する孔を形成するととも
に、その孔にチェック弁を設けているので、チェック弁
の設定圧を低くすることにより、上記同様にピストン形
アキュムレータへの油の流入始めに、ピストンとボトム
カバーの当接面間への油の流入が容易に行われピストン
が当接面間より容易に離脱しピストンが速やかに上昇
し、ピストンの移動開始時のサージ圧的な圧力上昇を極
く僅かに押さえることができるとともに、ピストンが下
降して油を吐出する際には、チェック弁が閉鎖状態にな
るのでクッションが機能しピストンがボトムカバーに当
接する時のショックを緩和できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】（実施例１）図１は、本発明に係わるピス
トン形アキュムレータの縦断正面図である。ピストン形
アキュムレータ１は、シリンダ２と、シリンダ２の内部
に摺動可能に設けられたピストン３と、シリンダ２の上
端に装入されロックナット４により固設されたトップカ
バー５と、シリンダ２の下端に螺設されたボトムカバー
６とによって基本的に構成されている。なお、トップカ
バー５、ボトムカバー６の構成は、上記に限定されるも
のではなく、例えばトップカバー５はシリンダ２に一体
的に溶接されていてもよい。

【００１６】そしてこの例では、ボトムカバー６の上面
外周部にリング状油室７を穿設するとともに、このリン
グ状油室７とボトムカバー６の油吐出口８との間に半径
方向に90度間隔で連通溝９が穿設されている。なお、図
中、10は油圧管（図示せず）の一部分であるフランジで
あって、ボトムカバー６の下面中央にボルトにより螺止
されている。また、11はガスバルブアッセンブリであっ
て、トップカバー５の中心部に貫通して設けられた孔12
の上端にセットされている。

【００１７】本発明のピストン形アキュムレータ１は、
上記の如き構成であるから、油圧がかかり油がボトムカ
バー６の油吐出口８から流入し始めると、その油は連通
溝９を通りリング状油室７内に充満し、油吐出口８とリ
ング状油室７との間のピストン３とボトムカバー６の当
接面間に周囲から油が速やかに流入するので、ピストン
３が当接面間より容易に離脱し速やかに上昇する。これ
により、ピストン３の移動開始時のサージ圧的な圧力上
昇は極く僅かに押さえられる。

【００１８】図２は、上記ピストン形アキュムレータ１
を鋳造装置の射出シリンダ13に適用した油圧系統図であ
る。この例では、増圧ピストン14を内蔵した射出シリン
ダ13が使用され、油圧系は、射出ピストン15を駆動する
油圧系16と増圧ピストン14を駆動する油圧系17の２系統
で構成されている。

【００１９】油圧系16は、パイロットチェック弁18〜2
0、サーボバルブ21、ソレノイドバルブ22、圧力センサ2
3を備えるとともに、射出シリンダ13の排油側管路には
パイロットチェック弁20を介在させて上述した構成のピ
ストン形アキュムレータ１が設けられている。

【００２０】油圧系17は、パイロットチェック弁24、ソ
レノイドバルブ25, 26を備えている。なお、図中、27は
油圧源、28は油圧タンク、29は蓄圧系、30はチェック弁
をそれぞれ示す。

【００２１】上記油圧系統における射出操作は次の要領
で行われる。先ず、油圧源27からの油はチェック弁30を
介して蓄圧系29に蓄圧される。そして、図示省略する射
出スリーブ内のゲートまで溶湯で充満する所謂低速射出
（例えば 0.1ｍ／sec)は、油圧系16のパイロットチェッ
ク弁20を常時開、またパイロットチェック弁18および19
を開き、射出制御用のサーボバルブ21を低速射出開度に
開いて行われ、またこの後引き続いて行われる溶湯を図
示省略する金型キャビティ内へ高速（例えば 3ｍ／sec)
で射出する高速射出は、サーボバルブ21を短時間（例え
ば10msec）で高速射出開度に開く。これにより、蓄圧系
29に蓄圧された油が急速に射出シリンダ13のヘッド側に
流れ込み射出ピストン15が加速され高速で定常射出が行
われる。

【００２２】上記操作において、パイロットチェック弁
20を射出シリンダ13のロッド側ポートに近接して取付
け、その下流すぐにピストン形アキュムレータ１を取付
け、ピストン形アキュムレータ１の初期ガス圧を3kgf／
cm² に設定する。低速射出時は、射出速度が 0.1ｍ／se
c であり、この時の前記ロッド側ポートからの流出油に
よる圧損は略0.1kgf／cm² であるので、ピストン形アキ
ュムレータ１内には圧油は流入せず、全て油圧タンク28
に直接流れる。この後、高速射出に切り換えると、ピス
トン形アキュムレータ１が無い場合には、戻り配管Ｐ内
の質量を加速するため図３に示すように圧力が立とうと
するが、この例ではピストン形アキュムレータ１のガス
圧が3kgf／cm² であるため、大部分の油はピストン形ア
キュムレータ１内に流れ込む。またこの後、高速での定
常射出になっても大部分の油はピストン形アキュムレー
タ１内に流れ込むが一部の油は配管を通って油圧タンク
28内に流れ、その流量は少しづつ多くなる。またピスト
ン形アキュムレータ１内の圧力は次第に上昇し、高速射
出完了時には 10kgf／cm² となっている。なお、ピスト
ン形アキュムレータ１のピストン３をアルミ製とすると
軽量で応答性が良くなる。

【００２３】高速射出が終了すると、射出シリンダ13の
ロッド側ポートからの流出油は無くなるので、ピストン
形アキュムレータ１内に流入した油はガス圧（ 10kgf／
cm²→3kgf／cm² ）に押され順次油圧タンク28に吐出さ
れ、全て無くなる。このように、ピストン形アキュムレ
ータ１では、各サイクル毎に油を全て吐出してピストン
３がボトムカバー６に当接するが、当接する際のガス圧
は3kgf／cm² と低圧のため、ピストン３の動くスピード
が遅く、当接の衝撃が緩和されピストン３の破損が防止
される。

【００２４】なお、上記図２に示す油圧系統図における
油圧系16を、図４に示す油圧系統図における油圧系31と
してもよい。この油圧系31は、油圧系16のパイロットチ
ェック弁20とサーボバルブ21を除き、パイロットチェッ
ク弁20に代えてサーボバルブ32を設けた構成であって、
射出のスピード制御をサーボバルブ32でメータアウトす
るようになっている。この油圧系31によっても、上記油
圧系16と同様の機能を奏する。

【００２５】（実施例２）図５は、本発明に係わる別の
実施例のピストン形アキュムレータの要部縦断正面図で
あって、この図５に示すピストン形アキュムレータ33
は、ピストン34、およびボトムカバー35の上面部の構造
を除いて、上記実施例１に示すピストン形アキュムレー
タ１とその基本的な構成は同じものである。

【００２６】この例におけるピストン34は、底部中央に
貫通孔36を、また底側外周部にリング状油室37をそれぞ
れ穿設するとともに、これら貫通孔36とリング状油室37
との間に半径方向に90度間隔で連通孔38を穿設し、前記
貫通孔36にチェック弁機構39を組み入れて構成されてい
る。チェック弁機構39は、貫通孔36の連通孔38より下の
弁座40に当接して設けられた弁体41と、その上のリター
ンスプリング42とこのスプリング42を押圧すると共に貫
通孔36を閉塞するためのナット43とで構成され、リター
ンスプリング力の調整はリターンスプリング42を交換し
て行われる。

【００２７】ボトムカバー35は、上面には前記実施例１
のような溝等の加工もなく平滑面に構成されている。

【００２８】上記の如く構成されたピストン形アキュム
レータ33は、油圧がかかり油がボトムカバー35の油吐出
口８から流入し始めると、その油は弁体41を押し上げ弁
体41と弁座40の間隙から貫通孔36内に流入すると共に連
通孔38を通ってリング状油室37内に充満し、油吐出口８
とリング状油室37との間のピストン34とボトムカバー35
の当接面間に油が速やかに流入するので、上記実施例１
同様にピストン34が当接面間より容易に離脱し速やかに
上昇する。これにより、ピストン34の移動開始時のサー
ジ圧的な圧力上昇は極く僅かに押さえられる。また、油
圧が抜けてピストン34が下降して油を吐出する際には、
ピストン34先端の突出部 34aがボトムカバー35内にはま
ると、リング状油室37内の圧力が上昇しリターンスプリ
ング42により弁体41が押し下げられチェック弁機構39が
閉塞状態になるので、リング状油室37内に閉じ込められ
た油によりクッションが機能しピストン34がボトムカバ
ー35に当接する時のショックが緩和される。

【００２９】図６は、上記ピストン形アキュムレータ33
を破砕機のコーン昇降用の油圧シリンダ44に適用した油
圧系統図である。この例における油圧系45は、油タンク
46と油圧シリンダ44との間に、油タンク46側から順に油
圧ポンプ47、フイルタ48、電磁弁49、安全弁50を備える
とともに、電磁弁49と安全弁50との間にオリフィス付き
チェック弁51を介在させて上述した構成のピストン形ア
キュムレータ33が組み込まれている。なお、破砕機52の
コーン53とケーシング54との隙間は、コーン53が連結さ
れた油圧シリンダ44のピストン55の昇降により調整され
る。

【００３０】上記油圧系統におけるピストン55の上昇は
油圧ポンプ47の吐出油を電磁弁49により制御して行わ
れ、また下降は油圧ポンプ47を逆転させ電磁弁49により
制御して行われる。ピストン形アキュムレータ33のガス
圧は所定の圧力（例えば 50kgf／cm² ）に設定され、破
砕稼働中通常は油は全量吐出されている。そして破砕機
52のコーン53とケーシング54との隙間に大きな硬い石が
入ったりするとコーン53に過大な力がかかり、ピストン
55の下降圧がピストン形アキュムレータ33のガス圧に達
すると、圧油がピストン形アキュムレータ33内に流入し
てピストン55が下降し、コーン53とケーシング54との隙
間を大きくして硬い石を落とし過負荷を防止する。石が
落ちると、チェック弁51のオリフィスによりピストン形
アキュムレータ33内の圧油がゆっくり油圧シリンダ44内
に戻りピストン55は上昇し、ピストン形アキュムレータ
33内の油は全て吐出される。

【００３１】本発明のピストン形アキュムレータ33で
は、破砕稼働中の過負荷をピストン34の昇降によって上
記の如く回避するので、従来一般に使用されていたブラ
ダ形アキュムレータで問題となっている、ピストン55が
急激に下降するために起こる油のアキュムレータ内への
初期噴流によるブラダ切れ、あるいはアキュムレータの
バルブが急激に上昇しブラダ底面を急速に持ち上げる動
作の繰り返しによるブラダ底面の破れなどのトラブルが
解決される。また同時に、本発明のピストン形アキュム
レータ33では、ピストン34に上述したチェック弁機構39
を設けてあるので、負荷が除かれピストン34が下降して
もチェック弁機構39が閉塞状態となるので、リング状油
室37内に閉じ込められた油によりクッションが機能しピ
ストン34がボトムカバー35に当接する時のショックが緩
和され、ピストン34とボトムカバー35の衝突が起こらな
いので、ピストン34の変形や破損等の心配がなくなる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるピ
ストン形アキュムレータによれば、従来の油圧シリンダ
形あるいはピストン形アキュムレータでは達成し難いサ
ージ圧の吸収を容易になし得るとともに、鋳造装置等に
適用しては低速から高速に切り換える際の応答性が改善
され、また破砕機等に適用しては過負荷防止用としての
機能を充分に達成し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるピストン形アキュムレータの縦
断正面図である。

【図２】本発明に係わるピストン形アキュムレータを鋳
造装置の射出シリンダに適用した油圧系統図である。

【図３】低速射出から高速射出に切り換えた時の圧力変
動状態図である。

【図４】本発明に係わるピストン形アキュムレータを鋳
造装置の射出シリンダに適用した場合の別の実施例によ
る油圧系統図である。

【図５】本発明に係わる別の実施例のピストン形アキュ
ムレータの要部縦断正面図である。

【図６】本発明に係わるピストン形アキュムレータを破
砕機のコーン昇降用油圧シリンダに適用した油圧系統図
である。

【図７】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：ピストン形アキュムレータ ２：シリンダ ３：ピストン ４：ロックナット ５：トップカバー ６：ボトムカバー ７：リング状油室 ８：油吐出口 ９：連通溝 10：油圧管取付け
用治具 11：ガスバルブアッセンブリ 12：孔 13：射出シリンダ 14：増圧ピストン 15：射出ピストン 16, 17：油圧系 18〜20，24：パイロットチェック弁 21：サーボバルブ 22，25, 26ソレノイドバルブ 23：圧力センサ 27：油圧源 28：油圧タンク 29：蓄圧系 30：チェック弁 31：油圧系 32：サーボバルブ 33：ピストン形アキュムレータ 34：ピストン 34a ：ピストン先端の突出部 35：ボトムカバー 36：貫通孔 37：リング状油室 38：連通孔 39：チェック弁機
構 40：弁座 41：弁体 42：リターンスプリング 43：ナット 44：コーン昇降用油圧シリンダ 45：油圧系 46：油タンク 47：油圧ポンプ 48：フイルタ 49：電磁弁 50：安全弁 51：オリフィス付
きチェック弁 52：破砕機 53：コーン 54：ケーシング 55：ピストン Ｐ：戻り配管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダの内部にピストンを昇降可能に
   有し、上部にトップカバーを且つ下部にボトムカバーを
   それぞれ備えてなるピストン形アキュムレータにおい
   て、前記ピストンの下面とボトムカバーの上面との間に
   リング状油室を形成し、そのリング状油室とボトムカバ
   ーの油吐出口との間に連通溝または連通孔を形成してな
   ることを特徴とするピストン形アキュムレータ。
2. 【請求項２】 射出シリンダの排油管路内に請求項１記
   載のピストン形アキュムレータを設けてなる鋳造装置。
3. 【請求項３】 シリンダの内部にピストンを昇降可能に
   有し、上部にトップカバーを且つ下部にボトムカバーを
   それぞれ備えてなるピストン形アキュムレータにおい
   て、前記ピストンの下部に、ボトムカバーの上面に開口
   するリング状油室を形成し、さらにリング状油室とボト
   ムカバーの油吐出口とに連通する孔を形成するととも
   に、その孔にチェック弁を設けてなることを特徴とする
   ピストン形アキュムレータ。
4. 【請求項４】 油圧シリンダの油圧管路内に請求項３記
   載のピストン形アキュムレータを設けてなる破砕機。
5. 【請求項５】 射出シリンダの排油管路内に請求項３記
   載のピストン形アキュムレータを設けてなる鋳造装置。