(57)【要約】【課題】作動油の漏れ防止を長期に渡って維持することで油圧シリンダの作動特性に影響を与えず、メンテナンスコストの低減化を図ることができる油圧シリンダのシール構造を提供する。【解決手段】シリンダチューブ２と、作動油の供給制御により前記シリンダチューブ内を移動するピストン８と、このピストンの移動方向の一端に固定され、該ピストンの移動を直線運動として外部に伝達するピストンロッド１２とを備えた油圧シリンダにおいて、シリンダチューブの一端に固定されてピストンロッドを挿通しているロッドカバー２６の内周部に、ピストンロッドの外周に密接する環状のシール部材４０を配置するとともに、ピストンロッドの外周に向けてシール部材４０に常に押圧力を付与するシール油圧Ｐｓが発生している。【選択図】        図１
2004286123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブと、作動油の供給制御により前記シリンダチューブ内を移動するピストンと、このピストンの移動方向の一端に固定され、該ピストンの移動を直線運動として外部に伝達するピストンロッドとを備えた油圧シリンダにおいて、
前記シリンダチューブの一端に固定されて前記ピストンロッドを挿通しているロッドカバーの内周部に、前記ピストンロッドの外周に密接する環状のシール部材を配置するとともに、前記ピストンロッドに接触していない前記シール部材の裏面側から該シール部材に対して所定圧のシール圧を作用させる油圧手段を設けたことを特徴とする油圧シリンダのシール構造。
【請求項２】
前記ピストンロッドに接触していない前記シール部材の裏面側にＯリングを配置し、このＯリングの弾性復元力により前記シール部材を前記ピストンロッドの外周に向かう方向に押圧することで、前記Ｏリングを前記油圧手段を補助する補助手段とすることを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に使用される油圧シリンダのシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｈ形鋼の圧延の際に用いるユニバーサル圧延機は、上下一対の水平ロールと、左右一対の垂直ロールとを備え、被圧延材のウェブを一対の水平ロールで圧下し、被圧延材のフランジを一対の垂直ロールで圧下することでＨ形鋼を圧延製造する装置である。このユニバーサル圧延機の一対の水平ロール及び一対の垂直ロールには、それぞれ圧下装置が連結されており、各圧下装置の作動により一対の水平ロール及び一対の垂直ロールの位置調整を行うことで、高い寸法精度のＨ形鋼を製造している。
【０００３】
ここで、圧下装置は、一般に、油圧シリンダが使用されている。
油圧シリンダは、例えば図３に示すように、筒状のシリンダチューブ２と、このシリンダチューブ２の軸方向の両端部にそれぞれ固定したヘッドカバー４及びロッドカバー６と、シリンダチューブ２内を軸方向に摺動するピストン８と、シリンダ室２ａ，２ｂに連通する油路１０ａ，１０ｂと、ピストン８の一方の端面に同軸に固定され、ロッドカバー６から外部に突出しているピストンロッド１２とを備えている。そして、油圧制御部１３の制御信号によって制御弁１４が作動することで、油圧源１６で発生した作動油が作動油供給管１８ａ，１８ｂの一方を介してシリンダ室２ａ，２ｂの一方に供給され、それによりピストン８の移動によりピストンロッド１２が矢印方向に移動することで、一対の水平ロール及び一対の垂直ロールの位置調整を行っている。
【０００４】
ところで、ピストンロッド１２は、ロッドカバー６に設けたロッド挿通孔６ａに挿通して外部に延びており、ロッド挿通孔６ａの周面とピストンロッド１２の外周との間にシール部材２０を配置してシール構造としている。シール部材２０は、例えば、図４に示すシール部材である。このシール部材２０は、ロッド挿通孔６ａの周面に形成した環状溝６ｂに嵌入したＵパッキン（以下、Ｕパッキン２０と称する）であり、このＵパッキン２０を弾性変形させてピストンロッド１２に密接させることで作動油が外部に漏れるのを遮断するようにしている（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２―５４６０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧下装置として使用する油圧シリンダの作動油の圧力（使用圧力）は高圧であり、摺動部のシール構造を確実に行わないとシリンダ室の作動油が漏れやすくなり、油圧シリンダの作動特性に影響を与えてしまう。そして、油圧シリンダの作動特性が変化すると、Ｈ形鋼の品質にも影響してくる。
【０００７】
しかし、図４で示したＵパッキン２０は、比較的短時間のうちに弾性が低下しやすく、ピストンロッド１２と摺動するＵパッキン２０のＵ字状部分も早期に劣化しやすい。したがって、Ｕパッキン２０をシール部材として使用すると、作動油の漏れ防止の信頼性が低いとともに、作動油の漏れを防止するためにシール部材を頻繁に交換しなければならず、メンテナンスコストの面で問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、作動油の漏れ防止を長期に渡って維持することで油圧シリンダの作動特性に影響を与えず、メンテナンスコストの低減化を図ることができる油圧シリンダのシール構造を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の油圧シリンダのシール構造は、シリンダチューブと、作動油の供給制御により前記シリンダチューブ内を移動するピストンと、このピストンの移動方向の一端に固定され、該ピストンの移動を直線運動として外部に伝達するピストンロッドとを備えた油圧シリンダにおいて、前記シリンダチューブの一端に固定されて前記ピストンロッドを挿通しているロッドカバーの内周部に、前記ピストンロッドの外周に密接する環状のシール部材を配置するとともに、前記ピストンロッドに接触していない前記シール部材の裏面側から該シール部材に対して所定圧のシール圧を作用させる油圧手段を設けた。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の油圧シリンダのシール構造において、前記ピストンロッドに接触していない前記シール部材の裏面側にＯリングを配置し、このＯリングの弾性復元力により前記シール部材を前記ピストンロッドの外周に向かう方向に押圧することで、前記Ｏリングを前記油圧手段を補助する補助手段とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る油圧シリンダのシール構造の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、図３及び図４で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の油圧シリンダは、図１に示すように、軸方向に重ね合わせて接合した２つのカバー部材２２，２４によりロッドカバー２６を形成しており、シリンダチューブ２の軸方向の一端部に固定されている。このロッドカバー２６に形成したロッド挿通孔２６ａに、ピストンロッド１２が挿通している。
【００１２】
また、ロッド挿通孔２６ａの周面には、シリンダ室２ａ側に第１の環状溝２８が形成され、外気側に第２の環状溝３０が形成されているとともに、第１の環状溝２８及び第２の環状溝３０との間に、第３の環状溝３２が形成されている。
第２の環状溝３０には、環状の第２のシール部材３４が嵌入されており、ピストンロッド１２に弾性変形しながら接触している。
【００１３】
第３の環状溝３２には、ピストンロッド１２に密接する環状の第３のシール部材３６と、弾性復元力が発生することで第３のシール部材３６をピストンロッド１２側に押圧する第３のＯリング３８が嵌入されている。
また、第１の環状溝２８には、ピストンロッド１２に接触する環状の第１のシール部材４０と、この第１のシール部材４０及び第１の環状溝２８の内壁の間に弾性変形した状態で配置され、弾性復元力が発生することで第１のシール部材４０をピストンロッド１２側に押圧する第１のＯリング４２が嵌入されている。
【００１４】
そして、ロッドカバー２６には、第１の環状溝２８で開口しているシール圧供給路４４が形成されている。また、油圧源１６で発生した作動油の一部は減圧弁４６で所定圧に減圧され、シール圧Ｐｓとしてシール圧供給路４４を通過して第１の環状溝２８に供給される。このシール油圧Ｐｓが第１の環状溝２８に供給されると、第１のシール部材４０には、シール油圧Ｐｓによって背圧（ピストンロッド１２に面していない側の圧力）が作用し、ピストンロッド１２側に押圧され続ける。
【００１５】
ここで、シール圧Ｐｓは、油圧シリンダの使用圧力が２１ＭＰａの場合、８〜１２ＭＰａに設定している。すなわち、８ＭＰａ未満の場合は、圧力不足で完全に漏れを防ぐことが出来ず、１２ＭＰａを超える場合には、ピストンロッド１２との接触圧力が強すぎ、ピストンロッド１２を損傷させる。なお、望ましくは、摩耗抑止のため５〜６ＭＰａが最適である。
【００１６】
なお、ロッドカバー２６には、第１の環状溝２８と第３の環状溝３２との間の周面で一端が開口し、他端の開口部にリーク検出手段（図示せず）が接続しているリーク検出油路３３が形成されている。第１の環状溝２８と第３の環状溝３２との間の周面に作動油が漏れていることをリーク検出手段が検知すると、第１の環状溝２８に配置した第１のシール部材４０のシール機能が損なわれていると判断し、新たな第１のシール部材４０の交換を行う。
【００１７】
上記構成の油圧シリンダでは、第１の環状溝２８に嵌入した第１のシール部材４０、第１のＯリング４２及びシール油圧Ｐｓが、シリンダ室２ａの作動油が外部に漏れるのを防止するメインの漏れシール部となる。また、第３の環状溝３２に嵌入した第３のシール部材３６及び第３のＯリング３８が、サブの漏れシール部となる。そして、第２の環状溝３０に嵌入した第２のシール部材３４が、外部から埃や塵の侵入を防止するダストシール部となる。
【００１８】
ここで、メインの漏れシール部を構成している第１のシール部材４０は、ポリテトラフルオロエチレン等の合成樹脂で形成されており、軸方向に往復移動するピストンロッド１２との摺動によって接触部が徐々に摩耗していく。
そして、ピストンロッド１２との摺動によって第１のシール部材４０が多少摩耗しても、第１のシール部材４０には、第１のＯリング４２の弾性復元力が作用することでピストンロッド１２側に押圧され、第１の環状溝２８にシール油圧Ｐｓが供給されことでピストンロッド１２側に押圧され続けるので、ピストンロッド１２と第１のシール部材４０とが密接し、シリンダ室２ａの作動油が外部に漏れるのを確実に防止する。
【００１９】
また、図２に示すように、ピストンロッド１２との長時間の摺動によって第１のシール部材４０が大幅に摩耗し（第１のシール部材４０の径方向の寸法が減少した状態）、第１のＯリング４２が弾性変形せず第１のシール部材４０を押圧しない場合であっても、第１の環状溝２８に供給されているシール油圧Ｐｓは、依然として第１のシール部材４０をピストンロッド１２側に押圧し続けるので、ピストンロッド１２と第１のシール部材４０とが密接し、シリンダ室２ａの作動油が外部に漏れるのを確実に防止する。
【００２０】
したがって、本実施形態の油圧シリンダのシール構造によると、第１のシール部材４０が多少劣化（摩耗）しても、第１のＯリング４２が弾性復元力により第１のシール部材４０をピストンロッド１２側に押圧し、且つ、第１の環状溝２８にシール油圧Ｐｓが供給することで第１のシール部材４０をピストンロッド１２側に押圧し続けるので、ピストンロッド１２と第１のシール部材４０とが常に密接し、シリンダ室２ａの作動油の漏れを確実に防止することができる。
【００２１】
また、ピストンロッド１２との摺動により第１のシール部材４０が大幅に摩耗してしまい、第１のＯリング４２から押圧力が作用しなくても、第１の環状溝２８に供給したシール油圧Ｐｓが第１のシール部材４０をピストンロッド１２側に押圧し続けるので、ピストンロッド１２と第１のシール部材４０とを常に密接させてシリンダ室２ａの作動油の漏れを確実に防止することができる。したがって、本実施形態は、信頼性の高いシール構造となっている。
【００２２】
また、作動油の漏れを防止する際に第１のシール部材４０の許容摩耗量を大きくとることができることから、第１のシール部材４０の長寿命化を図れる、つまり、第１のシール部材４０を頻繁に交換しなくて済むので、メンテナンスコストの低減化も図ることができる。
さらに、作動油の漏れ防止を長期に渡って維持することが可能であることから、作動特性が安定した油圧シリンダとなり、この油圧シリンダを圧延装置の圧下装置として使用すると、高品質の圧延材を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
上述した本実施形態（本発明）のシール構造と、従来のシール構造（ピストンロッドにＵパッキン（シール部材）を密接させたシール構造）のシール特性を比較したものを、図５に実験結果として示す。なお、図５の横軸は、シール部材とピストンロッドとの摺動状態を、トータルの摺動距離で示し、図５の縦軸は、外部に漏れ出た作動油の量（漏れ量）を示しているとともに、本実施形態のシール構造のシール特性を実線で示し、従来のシール構造のシール特性を破線で示している。
【００２４】
図５から明らかなように、シール油圧Ｐｓが第１のシール部材４０をピストンロッド１２側に押圧し続ける構造とした本実施形態のシール構造は、油圧シリンダを長時間使用しても作動油の漏れがほとんど発生せず、信頼性の高いシール構造であることが理解できる。
なお、本実施形態は、圧延機の圧下装置として使用される油圧シリンダについて説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、他分野のアクチュエータとして使用する油圧シリンダであっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の油圧シリンダのシール構造によると、ロッドカバーの内周部に、ピストンロッドの外周に密接する環状のシール部材を配置するとともに、ピストンロッドの外周に向けてシール部材に常に押圧力を付与する押圧力付与手段を設けたことから、作動油の漏れを確実に防止する信頼性の高いシール構造とすることができる。また、シール部材の許容摩耗量を大きくとることができるので、シール部材を頻繁に交換しなくて済むので、メンテナンスコストの低減化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧シリンダのシール構造を示す軸方向の要部断面図である。
【図２】本発明を構成しているシール部材が摩耗している状態を示す図である。
【図３】油圧シリンダの全体構成を示す図である。
【図４】油圧シリンダにおいて従来使用していたシール部材を示す図である。
【図５】本発明のシール構造と従来のシール構造のシール特性を比較したグラフである。
【符号の説明】
２  シリンダチューブ
２ａ，２ｂ  シリンダ室
１２  ピストンロッド
１３  油圧制御部
１６  油圧源
２６  ロッドカバー
２６ａ  ロッド挿通孔
２８  環状溝
４０  シール部材
４２  Ｏリング
４４  シール圧供給路
４６  減圧弁
Ｐｓ    シール圧
【図１】
2004286123.tif 000003
【図２】
2004286123.tif 000004
【図３】
2004286123.tif 000005
【図４】
2004286123.tif 000006
【図５】
2004286123.tif 000007