缸、缸装置以及作业车辆 |
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| 申请号 | CN201680009071.5 | 申请日 | 2016-02-10 | 公开(公告)号 | CN107250567A | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 株式会社多田野; | 发明人 | 山本耕治; 沟渕博纪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种油压等 液压缸 ，通过减薄缸盖等的厚度，得到更轻、整体长度较短的缸。构成缸(1)的端部缸盖(3)和构成缸(1)的筒部分的缸筒(2)被利用从缸筒(2)的半径方向的外侧向内侧照射的 激光 焊接 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种焊接型液压缸，构成使用了工作液体的缸装置，其特征在于，构成该缸的端部的缸盖和构成所述缸的筒部分的缸筒被利用从所述缸筒的半径方向的外侧向内侧照射的激光焊接。 |
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| 说明书全文 | 缸、缸装置以及作业车辆技术领域背景技术[0003] 在流体压缸中使用油压等的液压缸与空压缸不同，内部的工作流体为高压状态，因而，为了得到规定的疲劳强度，在缸筒和缸盖的焊接上，需要加深熔融部。通常所使用的焊接法为，利用在电弧焊接中，以将惰性气体和二氧化碳混合起来用作保护气体的MAG焊接(METAL ACTIVE GAS WELDING)，在缸筒和缸盖的对合部分上实施开坡口处理，添加焊补材料，使金属熔融到很深的部分，从而得到疲劳强度。 [0004] 在利用MAG焊接使缸筒2和缸盖3焊接时，如图6所示，为了确保焊接强度，在缸筒2上设置焊补材料用的坡口，以从缸筒2的外侧到内侧，金属的熔融部分4收窄的方式进行焊接。 [0005] 但是，需要液压缸的内周形状使收纳于缸内部的活塞顺畅地动作，因而，需要以高精度进行精加工。在此，当为了确保疲劳强度而加深熔融部时，需要增加用于焊接的输入热量，但是为了抑制由该输入热量引发的热变形，需要充分加厚液压缸的缸盖等的厚度(图6中标号b)，因此，存在缸变长、缸整体变重的问题。 [0006] 此外，通过添加在MAG焊接中使用的焊补材料，存在熔融部的外侧附着杂质，并以该杂质为起点产生龟裂的问题。 [0007] 现有技术文献 [0008] 专利文献 [0009] 专利文献1:日本特开2002－257238号公报 发明内容[0010] 本发明鉴于上述状况，目的在于，提供一边确保缸内部的形状精度一边缩短整体长度、减轻重量的缸，以该缸为结构构件的缸装置，以及具有该缸装置的作业车辆。 [0011] 第1发明的焊接型液压缸的特征在于，对于构成缸的端部的缸盖和构成缸的筒部分的缸筒利用从缸筒的半径方向的外侧向内侧照射的激光来进行焊接。 [0012] 第2发明的焊接型液压缸的特征在于，在第1发明中，由激光形成的熔融部分到达比缸筒的壁厚靠里侧的位置。 [0013] 第3发明的焊接型液压缸的特征在于，在第1发明或第2发明中，在焊接中不使用焊补材料。 [0014] 第4发明的焊接型液压缸的特征在于，在第1发明或第2发明中，焊接是由利用激光进行的焊接和使用焊补材料的电弧焊接构成的混合焊接。 [0015] 第5发明的焊接型液压缸的特征在于，在第1发明～第4发明中任意一个发明中，缸的连杆罩以可拆装的方式设置于缸筒。 [0016] 第6发明是缸装置，其特征在于，使用了第1发明～第5发明所记载的焊接型液压缸、活塞以及活塞连杆。 [0017] 第7发明是作业车辆，其特征在于，在能伸缩的伸缩臂内具有第6发明的缸装置，利用缸装置来进行伸缩臂的伸缩动作。 [0018] 发明效果 [0019] 根据第1发明，通过利用从缸筒的半径方向的外侧向内侧照射的激光来焊接缸盖和缸筒，使熔融部分变小，用于焊接的输入热量变少。这样，通过使输入热量变少，使得包含缸盖和缸筒的液压缸不易变形，能减薄缸盖等的厚度，能减轻缸整体的重量。 [0021] 根据第3发明，通过不使用焊补材料，能够防止在熔融部分和热影响部之间析出杂质。由此，还能提高焊接部分的疲劳强度，能延长缸的寿命。 [0022] 根据第4发明，通过使焊接是由利用激光进行的焊接和使用了焊补材料的电弧焊接构成的混合焊接，与只利用电弧焊接装置进行焊接的情况相比，能抑制从电弧焊接装置向缸输入的输入热量，能减低缸内的残余应力。由此，能减少缸的焊接应变，能实现焊接型液压缸的轻量化、紧凑化。这样，由于在抑制了输入热量的情况下也能利用激光进行焊接，因此，能加深熔融深度。 [0023] 根据第5发明，通过连杆罩以可相对于缸筒拆卸的方式设置，因而，能分离缸和活塞，来进行内部的维护。由此，能延长缸的寿命。 [0024] 根据第6发明，通过在缸装置使用第1发明～第5发明的焊接型液压缸，能缩短缸装置在轴心方向上的长度，能减轻缸装置的重量。 [0025] 根据第7发明，在能够进行回旋动作、起伏动作的具备伸缩臂的作业车辆上使用第6发明的缸装置，通过利用该缸装置进行伸缩臂的伸缩动作，能减轻做动作的部分的重量，能与在缸装置上减轻掉的重量相应地，增大伸缩臂顶端的起重载荷。 附图说明 [0026] 图1是本发明实施方式的缸端部的剖视图。 [0027] 图2是表示本发明实施方式的缸的疲劳耐久试验结果的图表。 [0028] 图3是用于对本发明实施方式的缸进行焊接的激光装置。 [0029] 图4是用于对本发明第2实施方式的缸进行焊接的激光装置和电弧焊接装置。 [0030] 图5是使用了本发明的缸的作业车辆的整体图。 [0031] 图6是以往例的缸端部的剖视图。 具体实施方式[0032] 基于附图，对本发明实施方式的缸1进行说明。图1表示本发明实施方式的缸1的端部的用包含缸筒2的轴心的面进行剖切时的剖视图。 [0033] 本实施方式的缸1是构成利用油压动作的单杆型的缸装置的缸1，包含缸筒2、缸盖3、连杆罩而构成。缸筒2是薄壁的圆筒形状，构成缸1的筒部分。缸盖3在单杆型的缸中构成没有活塞连杆用的孔的端部。缸盖3具有大致扁平的圆柱形状，存在具有向其他设备等进行安装用的连结销孔等的情况。连杆罩构成缸1的另一端部。连杆罩在中央设有使活塞连杆贯通的孔，在内部设有防止工作液体向缸1外部流出的衬垫。 [0034] 缸1利用激光使缸筒2和缸盖3激光焊接。该激光从缸筒2的半径方向的外侧向内侧照射。优选激光向缸筒2的轴心照射。这是因为能加深由激光照射形成的金属的熔融部分的深度。 [0035] 缸筒2的内周侧和缸盖3的外周侧以规定的公差加工，在焊接前嵌合。此时，缸筒2的靠缸盖3侧的端面和缸盖3上与该缸筒2的端面面对的端面上没有设有焊接用的坡口。因此，缸筒2和缸盖3的端面彼此接触。 [0036] 于是，在焊接缸筒2和缸盖3时，由该焊接形成的金属的熔融部分4以到达比缸筒2的内周靠内侧的方式利用激光焊接。该焊接不使用焊补材料。 [0037] 由于利用从缸筒2的半径方向的外侧向内侧照射的激光，使缸盖3和缸筒2焊接，所以，由激光形成的熔融部分4变小，用于焊接的输入热量变少。这样，因输入热量变少，故缸1不易变形，能减薄缸盖3等的厚度，能减轻缸1整体的的重量。 [0038] 更详细地说明，当使用激光时，由于该激光的对焦点小，所以，能使很大的能量向很小的点照射，熔融部分4的扩张变小，即，熔融部分4的在缸1的轴方向上的长度变短，能抑制缸1的内部变形，并且能减薄缸盖3的厚度。此外，还能抑制全部的输入热量，缸1的热变形变小，所以，从这点上，也能减薄缸盖3的厚度(图1的标号a)。缸盖3的厚度变薄，因而能减轻缸1整体的重量。 [0039] 由激光焊接形成的熔融部分4被以到达比缸筒2的内周深的内侧、即到达比缸筒2的壁厚靠里侧的部分的方式进行焊接。一般，当进焊接时，在金属出现了熔融的部分的周围，受到热带来的影响，形成其组织、机械性质有所不同的热影响部5。该热影响部5容易产生焊接缺陷，在受到重复荷载的情况下，该热影响部5成为龟裂的起始端，使强度下降。在使用了激光的情况下，该热影响部5主要在熔融部分4的顶端侧出现，能使该热影响部5形成于缸盖3，因此，能提高焊接部分4的疲劳强度，能延长缸的寿命。 [0040] 在对本实施方式的缸1的激光焊接时，不使用焊补材料。这是因为，通过使用激光，能直接使作为母材的缸筒2和缸盖3熔融、接合。因不使用焊补材料，所以，能防止在熔融部分4和热影响部5之间，析出用在焊补材料中的杂质。该杂质能也会成为龟裂的起始端，因为没有该杂质，所以，也能提高焊接部分的疲劳强度，能延长缸1的寿命。 [0041] 图2表示本发明的实施方式的缸1的疲劳耐久试验的结果。将使用缸1构成缸装置，在缸1的缸盖3上，在与缸1的轴心垂直的方向上施加重复载荷，在缸筒2和缸盖3之间形成了龟裂时的重复次数，与利用以往的焊接方法制作的缸1做了比较。重复载荷的数值，是在额定负载下，从在缸内发生的最大压力计算求得的。图表的纵轴表示是在缸盖3上的重复载荷的大小，横轴表示形成了龟裂时的重复次数。从中可知，与以往的进行了MAG焊接情况(圆形标记)做比较，进行了激光焊接的情况(四边形标记)的寿命延长了近10倍。 [0042] 图3表示用于焊接本实施方式的缸1的激光装置10的结构。激光装置10的结构是，将来自激光振荡器12的激光，从激光电筒11向靶14照射。激光装置10具有焊接所需要的输出，一般具有对激光振荡器12进行冷却的冷却装置13。本实施方式中，作为激光介质，可使用添加了稀土类使增益宽带宽化的光纤的光纤激光器。由于是光纤激光器，所以，能使冷却装置13等小型化。但是，激光的介质并不做特别限定，也能使用作为气体激光器的二氧化碳激光器，固态激光器的YAG激光器。 [0044] 连杆罩以可拆装的方式设置于缸筒2，所以能通过使缸1和活塞分离，进行从工作液体中清扫附着物、更换衬垫等维护。由此，能延长缸1的寿命。 [0045] 本发明的缸1的内部具有活塞、活塞连杆，构成缸装置。该缸装置通过使活塞在缸1的轴向做直线运动，能获得由活塞连杆形成的直线动作。 [0046] 通过在缸装置中使用本发明的缸，能缩短缸装置在轴心方向上的长度，能减轻缸装置的重量。 [0047] 缸装置经由阀等，通过设于缸1外部的端口，与工作液体的压力装置连接，通过使阀等动作，将工作流体导入缸装置内或从缸装置内排出，活塞连杆直线动作。工作液体主要能使用工作油，但有根据用途的不同而能使用水的情况。 [0048] 本实施方式的缸，是通过以激光光束的光轴收敛到与缸筒2的轴心垂直的面内的方式，从缸筒2的半径方向的外侧向内侧照射激光，而形成了焊接。这些是通过使缸筒2和缸盖3间的接触面垂直于缸筒2的轴心垂直，来形成这样的构成，但是，并不限于此。即，只要是在包含缸筒2和缸盖3间的接触面的面内配置激光光束的光轴即可。 [0049] 此外，对于构成单杆型的缸装置的缸1做了说明，但是，即使是双杆型的缸装置，也没有问题。双杆型的情况下，构成两端的任意一个连杆罩焊接于缸筒2。 [0050] 利用图5，说明移动式作为具有本实施方式的缸装置的作业车辆20起重机的构造。作为作业车辆20的移动式起重机，除了在公知的行驶车体21具有用于行驶的原动机、多个车轮22，还设有用于确保起重机作业稳定的外伸架24。行驶车体21的上表面搭载有回旋台 30，利用回旋马达，使回旋台30在水平面内以360°回旋。 [0051] 在回旋台30上，以能起伏(抬起和放下)的方式安装有伸缩臂40。伸缩臂40由基端侧的主臂40a和以伸缩式嵌插于该主臂40a的多段副臂40b、40c构成。图示的例子中，副臂40b、40c是两根，但是也可以是1根以下，或是3根以上。而且，利用设于该伸缩臂40内的伸缩缸，进行各副臂40b、40c的伸缩动作。 [0052] 主臂40a的基端部由销31枢支于回旋台30，主臂40a和回旋台30之间安装有起伏缸43。当使该起伏缸43伸长时，伸缩臂40立起，当使起伏缸43收缩时，伸缩臂40放倒。 [0053] 从在伸缩臂40的顶端、即副臂40b的顶端形成的臂头，垂吊有具有钩34的钢缆32，该钢缆32被沿着伸缩臂40引导到伸缩臂40的根部并卷绕于绞盘33。在绞盘33上，设有未图示的起重机马达，能通过利用起重机马达的驱动，使绞盘33旋转，进行钢缆32的收卷和放出，来使吊钩34升降。这样，通过对伸缩臂40的伸缩、起伏和吊钩34的升降进行组合，能形成立体空间内的货物吊起和货物放下。 [0054] 在具有能进行在水平方向旋转、在上下方向旋转的移动动作的伸缩臂40的作业车辆20的伸缩臂40内，使用作为本发明实施方式的缸装置，利用该缸装置，进行伸缩臂40的伸缩动作，从而，能减轻位于伸缩臂40的顶端方向的副臂等的重量。由此，能与在缸装置处减轻的重量相应地，增大伸缩臂40顶端的吊起载荷等。 [0055] 另外，作为本发明的焊接型液压缸的实施方式，对没有使用焊补材料就利用激光进行了焊接的焊接型液压缸进行了说明，但并不限于此。例如，能利用由用激光进行的焊接和使用焊补材料的电弧焊接构成的混合焊接，制造焊接型液压缸。将以该混合焊接制造的焊接型液压缸作为第2实施方式进行以下说明。 [0056] 第二实施方式涉及的缸1如图4所示，通过利用了激光装置10和电弧焊接装置15的混合焊接制造。电弧焊接装置15是公知的焊接机，在喷嘴16中通过供给辊18送入电极线17，从喷嘴16喷出保护气体。电弧焊接例如有包括在背景技术部分提到的MAG焊接的消耗电极式气体保护焊接法、无气体保护电弧焊接法、TIG焊接法等。 [0057] 在此，混合焊接是如下的焊接方法：在焊接进行方向上排列进行焊接的激光装置10和电弧焊接装置15，对一个熔融部同时供给来自两个装置的能量。在本实施方式中，对于焊接进行方向，电弧焊接装置15设置于激光装置10的前侧。另外，前后配置方式也可以是相反的。 [0058] 焊接型液压缸用由用激光进行的焊接和使用焊补材料电弧焊接构成的混合焊接制造，因而，与仅用电弧焊接装置15进行焊接的情况相比，能抑制从电弧焊接装置15向缸1输入的输入热量，能减少缸1内的残余应力。由此，能减少缸1的焊接应变，能实现焊接型液压缸的轻量化和紧凑化。 [0059] 即使是这样抑制了输入热量的情况下，也能进行利用激光的焊接，因此，能加深熔融深度。特别是，电弧焊接装置15设置于激光装置10的前侧，从而，能够使在首先用电弧焊接装置15以较少的输入热量使焊接对象的表面附近行了熔融之后，利用激光装置10使熔融部材到达焊接对象的里侧。 [0060] 此外，仅用激光装置10进行直径大的焊接型液压缸的焊接的情况下，缸筒2的板厚的厚度相比，由激光装置10形成的熔融部分小，所以，容易产生该熔融部分处的梨形裂纹。通过组合电弧焊接装置15，能抑制发生该梨形裂纹。此外，在仅用激光装置10进行焊接的情况下，需要提高缸筒2和缸盖3的接合面的加工精度，但是，利用电弧焊接装置15，能用焊补材料填补它们的接合面，不需要将接合面的加工精度提高到必要程度以上，能抑制加工費用。 [0061] 工业实用性 [0062] 本发明的缸以及缸装置能利用于一直使用以往缸和缸装置的装置。特别是，在使缸和缸装置本身成为在装置上动作的要素的情况下，能减轻该要素的重量。 [0063] 附图标记说明 [0064] 1 缸 [0065] 2 缸筒 [0066] 3 缸盖 [0067] 4 熔融部分 [0068] 5 热影响部 [0069] 20 作业车辆 [0070] 40 伸缩臂。 |
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