A 油圧シリンダーストロークの大部分をスムーズに走行できますが、移動の終わりには機械に損傷を与える可能性があります。故障は多くの場合、強い衝撃、フレームの振動、圧力スパイク、取り付けピンの緩み、または予想より早く漏れ始めるシールとして現れます。
通常、問題はシリンダーの力が不足していることではありません。それは、ピストンがエンドカバーに到達する前に、移動質量が制御された方法で減速されていないことです。
油圧シリンダのクッションは、最終的な衝撃を軽減するために使用される工学的手法です。クッションはストロークの終わり近くで制限された流路を作成します。ピストンがクッションゾーンに入ると、オイルが制限部を通過します。結果として生じる抵抗により、移動エネルギーの一部が吸収され、機械的接触の前にピストンの速度が低下します。
その説明は簡単です。正しいデザインはそうではありません。クッションが開きすぎるとピストンがカバーに当たる可能性があります。クッションの制限が厳しすぎると、圧力スパイク、過剰な熱、または許容できないサイクル遅延が発生する可能性があります。適切な設定は、速度、負荷、オイル粘度、圧力、温度、取り付けおよび回路全体によって異なります。
クッションはストロークのどの部分でもシリンダーを「柔らかく」するわけではありません。シリンダーの設計に応じて、伸張、収縮、またはその両方の最終部分中にのみ機能します。
クッションは、次の 3 つの接続されたイベントを制御します。
この 3 つの条件のいずれかを無視すると、調整は試行錯誤になります。オペレータは衝撃を取り除くためにニードルバルブを閉じますが、別の場所で圧力の問題が発生するだけです。
ストロークの終わりに近づく負荷は運動エネルギーを伝えます。簡略化した形式では次のようになります。
どこmは有効移動質量であり、v減速開始時のピストン速度です。
速度の二乗が重要です。速度が増加すると、制御する必要があるエネルギーが速度そのものよりも速く増加します。 2 倍の速度で移動するシリンダーには、単純に 2 倍のクッション容量が必要というわけではありません。有効質量が変わらない場合、移動エネルギーは約 4 倍大きくなる可能性があります。
無負荷のテストベンチで機能するクッションが、シリンダがブーム、スライド、プラテン、または昇降構造に接続されている場合に故障する可能性があるのはこのためです。機械は移動質量を追加し、重力、蓄積された機械エネルギー、およびてこ比の変化も追加する場合があります。
計算は最初のチェックにすぎません。実際の機器では、摩擦、負荷の方向、閉じ込められた空気、オイルの圧縮率、バルブ応答の影響も考慮する必要があります。
一般的なクッション配置では、エンド カバーの対応する穴に入るクッション スピアまたはスリーブが使用されます。ピストンの動きにより通常の戻り経路が閉じられ、オイル用に制御された小さな通路が残ります。
通常、シーケンスは次のとおりです。
- ピストンは比較的低い制限でメインストロークを移動します。
- クッションスピアがエンドカバーのキャビティに入ります。
・使用可能なオイル出口面積が減少します。
・ピストンのクッション側では背圧が上昇します。
- ピストンは機械的接触の前に減速します。
- 移動の終わり近くでは、設計に応じて逆止弁またはバイパス経路により反対方向へのより速い移動が可能になります。
形状はきれいで同心円状である必要があります。スピアの損傷、キャビティの汚染、またはクリアランスの不正確により、流れ面積が変化します。外部調整が動かない場合でも、シリンダーのクッションが不均一になる可能性があります。
調整可能なクッションにより、技術者は機械に合わせて制限を変更できます。負荷、油温、サイクル速度が変化した場合に便利です。シリンダおよび回路の定格を超えて運転することは許可されていません。
実際の調整手順は、制御された順序に従う必要があります。
クッション調整には承認された開始位置を使用してください。アジャスターを完全に閉じた状態から始めないでください。通路が完全に制限されていると、オペレーターが何が起こっているのかを理解する前に圧力上昇が発生する可能性があります。
機械の設計で許可されている場合は、速度を落として、不必要な人員を移動構造の近くに置かずに動作をテストします。移動方向、ストロークエンド位置、可能な非常停止方法をご確認ください。
元の設定を記録します。小さな変更を加えて同じ動作を繰り返し、衝撃、停止時間、圧力の挙動、温度を観察します。オペレータがポンプ流量、クッション調整、バルブタイミングを同時に変更した場合、その結果は単一の原因では追跡できません。
伸縮時の実効荷重は必ずしも同じとは限りません。垂直円筒は、一方向では重力によって補助され、もう一方の方向では重力によって反対される場合があります。伸長時には許容できるクッションでも、収縮時には攻撃的すぎる可能性があります。
| フィールドの症状 | 考えられる原因の調査 | 最初のチェック |
|---|---|---|
| フルストロークでの激しいノック | クッションが開きすぎている、クッションが噛み合っていない、速度が高すぎる | クッションの噛み合いとエンドカバーの接触跡を確認 |
| ゆっくりとした最終楽章 | 制限が厳しすぎる、オイルが冷たい、流路が小さすぎる | クッション時の油温と圧力を比較 |
| ストロークエンド近くの圧力スパイク | 過度の制限、空気の滞留、回路リリーフ応答性の低下 | 正しいテストポイントと定格で圧力を監視します |
| 暑いときの動作の違い | オイルの粘度は温度、内部漏れ、設定感度によって変化します | 安定した動作温度でテストを繰り返します |
| クッションは一方向にのみ機能します | 片側クッション、チェックバルブの問題、または不均一な荷重 | クッション回路と負荷方向の両方を検査してください |
| 調整後もノックが残る | 機械的なクリアランスまたはフレームの移動が関係する可能性があります | ピン、ブッシュ、マウント、ハードストップを検査します |
この表はトラブルシューティング ガイドであり、診断ではありません。同じ症状でも複数の原因が考えられます。機械側の原因を確認する前にシリンダを改造しないでください。
クッションは、不適切な制御回路を補償することはできません。次の項目により、ストロークの終わりの動作が変更される可能性があります。
流量制御装置は、シリンダーがクッションゾーンにどれだけ早く近づくかを決定します。負荷がオーバーランしている場合、メータインとメータアウトの配置は異なる動作をします。正しい選択は、荷重の方向と制御不能な動作のリスクによって異なります。
クッション抵抗が増加すると、圧力が急激に上昇する可能性があります。リリーフバルブは、ピストンが予期せず停止することなく回路を保護する必要があります。バルブの設定、応答、位置はシリンダー圧力定格に応じて検討する必要があります。
垂直または吊り下げられた荷物には、荷重制御装置が必要な場合があります。クッションは減速装置です。これは、適切に設計された荷重保持機能やカウンターバランス機能の代替品ではありません。
空気があると、最終楽章が弾むような、騒々しい、一貫性のないものになってしまいます。クッションを判断する前に、機械の手順に従ってシステムのエア抜きを行い、吸込側の空気の侵入またはリザーバーレベルの低下を確認してください。
制限は流体の粘度の影響を受けます。冷たいオイルで確立された設定は、機械が動作温度に達した後、異なる動作をする可能性があります。試運転には、最初の始動テストだけでなく、ウォームサイクルチェックも含める必要があります。
カスタム油圧シリンダーを注文する場合は、次のデータをシリンダーのメーカーに送信する必要があります。
- 有効移動質量
- クッションゾーン前の必要速度
・伸縮荷重方向
・ストロークとクッション可能長さ
- 作動圧力とピーク圧力
- 作動油の種類と温度範囲
- ポンプの流れとバルブの配置
- 取り付けスタイルとアライメント条件
- 必要なサイクル時間
- 伸長時、収縮時、またはその両方でクッショニングが必要かどうか
図面では、クッションの位置、調整アクセス、ポートの位置、取り付け寸法、および機械的ストップを特定する必要があります。 「クッション付き」は完全な技術仕様ではありません。
機械がストロークエンド衝撃を繰り返して運転されている場合は、シリンダーシール以外にも検査を行ってください。チェック：
- ロッドエンドおよびキャップエンド取り付けピン
- ブシュおよびクレビス穴
- 溶接された取り付けブラケット
- 機械式エンドストップ
- ホース接続とチューブクランプ
・シリンダロッドの真直度と表面状態
- クッションキャビティの周囲のエンドカバーの跡
- 油温と圧力の記録
ハードストップはエネルギーを構造全体に伝達します。ピンの緩み、ブラケットの位置のずれ、またはバルブの設定の誤りを修正せずにシリンダーを交換すると、故障が次の交換ユニットに移されるだけになる可能性があります。
一部のマシンには別のソリューションが必要です。負荷を複数の位置で停止する必要がある場合は、外部比例制御、油圧ブレーキ、または専用のモーション制御回路の方が適している可能性があります。シリンダーが構造的なストップとして使用されている場合は、クッションに異常な荷重を吸収させるのではなく、機械的なストップを再設計する必要がある場合があります。
正しい質問は、「シリンダークッションで衝撃を隠せるか？」ではありません。それは、「移動エネルギーをどこで制御すべきか、そしてシステムはそれが一貫して制御されていることをどのように証明するのか?」です。
油圧シリンダのクッションはシリンダの小さな部分ですが、動きが力になる部分に位置します。正しい設計は、移動質量と速度から始まり、クッションの形状、流量制限、回路保護、温度、機械のアライメントへと続きます。
OEM または交換プロジェクトの場合は、実際の負荷、速度、ストローク、圧力、オイル、および取り付けデータを提供してください。シリンダーメーカーは、クッション要件を標準オプションとして扱うのではなく、完全な油圧アセンブリの一部として検討することができます。
シリンダがストロークの終わりに激しく当たる場合は、シリンダの図面、動作圧力、流量、ストローク、サイクル速度、および負荷の簡単な説明を送信してください。 HCIC は、交換またはカスタム設計を見積もる前に、シリンダーの仕様と適用条件をレビューできます。
