フロントフランジを備えたダブルアクティング油圧シリンダーは、双方向線形力出力用に設計された高性能アクチュエーターであり、油圧システムへの安全な統合のためにフランジマウント構造とペアリングされています。伸縮時に力を発生させる能力と、フロントフランジマウントの安定性が組み合わされ、正確で重いモーションコントロールを必要とする産業において定番となっています。この記事では、その動作原理、フロントフランジの利点、建設材料、典型的なアプリケーション、選択基準、および油圧パワーユニット(HPU)とのシナジーについて詳しく説明しています。  

 

 

1.ダブルアクションの原則 水圧シリンダ  

単動シリンダーとは異なり(引き込みにスプリングなどの外力に依存する)、複動シリンダーはデュアルチャンバー設計を介して両方向の運動を駆動するために油圧を使用します。コアメカニズムは以下のように動作します:  

シリンダーバレルには、一端から伸びるロッドを持つピストンが含まれており、バレルを2つの密閉されたチャンバーに分割します:キャップエンドチャンバー（ロッドの反対側）とロッドエンドチャンバー（ロッドの周り）。  

作動油がキャップエンドチャンバー（キャップポートを介して）に送り込まれると、ピストンの全領域に圧力が作用し、ピストンとロッドを外側に押し出し（伸長）、最大の力を発生させます（力=圧力×ピストン面積）。  

-流体がロッドポートを介してロッドエンドチャンバーにリダイレクトされると、ピストンの小さな環状領域（ロッドの断面積を除く）に圧力が作用し、ロッドが引き戻されます（引き戻されます）。  

-非加圧室からの流体は、両方のストロークでスムーズで制御された動きを確保するために、油圧タンクに戻されます。  

 

 

2.フロントフランジ取り付けの主な利点  

フロントフランジは、シリンダーのキャップエンド(非ロッドエンド)に溶接またはボルトで固定された環状の金属板であり、重要な取り付けおよび操作ニーズに対応しています。その産業用グレードの利点には、以下が含まれます:  

 

-高い構造安定性:フロントフランジは、操作力（引張、圧縮、曲げ）を取り付け面全体に均等に分散させます。これにより、シリンダーバレルへの応力集中がなくなり、振動が減少し、ミスアラインメント（シールの摩耗や漏れの主な原因）が防止されます。  

-簡単な取り付けと整列:フランジには、ISO 60 2 2やSAE J 145 3などの規格に準拠した事前にドリルされたボルト穴があり、機械取り付けブラケットに整列します。これにより、ネジやトラニオンマウントと比較して取り付け時間が30-40%短縮され、シリンダーと負荷の同軸性が確保されます(≤0.1 mm/mのランアウト)。  

-重荷との互換性:フロントフランジは、高い静的および動的荷重容量に対応するように設計されています。例えば、直径100 mmのシリンダーに16 mmの厚さのフロントフランジを取り付けると、最大5 kNのラジアル荷重に耐えることができ、プレス機械や建設機械などの重荷重用途に適しています。  

スペース効率:キャップエンドにフランジを取り付けることで、ロッドエンドが妨げられないようになり、クリアランスが限られたシステム（例えば、ロッドが機械に完全に伸びる必要がある自動化された生産ライン）に最適です。  

 

 

3.建築材料と耐久性  

シリンダーの材料選択は、湿気、塵、高温などの厳しい環境下での性能に直接影響します。産業用グレードの構成では、以下の材料が使用されます:  

 

|コンポーネント|共通材料|キー特性|  

|---------------------|----------------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------|  

|バレル|-炭素鋼(ST 52、45#):費用対効果が高く、高い引張強度(≥500 MPa)<br>-合金鋼(40 Cr、27 SiMn):高圧(≥35 MPa)用途に適しています<br>-ステンレス鋼(304/316 L):食品/医薬品用の耐食性|炭素/合金鋼:高圧に耐え、ステンレス鋼:化学物質/湿気に耐性があります。|  

|ピストン/ロッド|-硬化クロムめっき鋼(40 Cr):表面硬度≥50 HRC、耐摩耗性<br>-ステンレス鋼(316 L):腐食に敏感な環境に適しています|クロムめっきはロッドの摩耗を50%減少させ、ステンレス鋼は湿った状態で錆びを防ぎます。|  

|フロントフランジ|-亜鉛めっきされた炭素鋼(Q 235):費用対効果が高く、錆びにくい<br>-合金鋼(40 Cr):高負荷用途に適しています<br>-ステンレス鋼(304):耐食性|亜鉛めっきは環境損傷から保護し、合金鋼は重いラジアル荷重を処理します。|  

|シール|-ポリウレタン(PU):良好な耐摩耗性、-20°Cから80°Cの動作範囲<br>-Oリング付きPTFE:高温耐性(最大200°C)、低摩擦|一般用PUシール;極端な温度(例:鋳造所)用PTFEシール。|  

 

 

4.典型的な産業アプリケーション  

ダブルアクションフロントフランジシリンダーの汎用性により、双方向力と安定した取り付けが重要な複数のセクターに不可欠です。  

 

-製造:金属スタンピングプレス（ワークをクランプして解放するため）、射出成形機（型締めを作動させるため）、およびコンベアシステム（荷重を持ち上げ/位置決めするため）で使用されます。フロントフランジは、高圧サイクル（20〜30 MPa）中の安定性を確保します。  

-構造:掘削機のバケットシリンダー（バケットをカール/リフトするため）、ブルドーザーのブレードシリンダー（土壌を押し出すため）、クレーンの伸縮アームに統合されています。フランジの高い荷重容量は、重い土木作業からの振動や衝撃に耐えます。  

-農業:トラクターフロントローダー（フォークなどのアタッチメントを上下させるため）およびハーベスターヘッダーシリンダー（切断高さを調整するため）に使用されます。ステンレス鋼のオプションは、肥料や雨からの腐食に耐えます。  

-自動車:組立ラインロボット（車の部品を配置するため）および車両リフトプラットフォーム（メンテナンスのために車両を持ち上げるため）で使用されます。スペース効率の良いフロントフランジは、コンパクトなワークショップレイアウトに収まります。  

 

 

5.ハイドロリックパワーユニット（HPU）とのシナジー  

ダブルアクティングシリンダーは、加圧流体を供給するためにHPUに依存しています。HPUの仕様は、最適な性能を確保するためにシリンダーの要件に合わせる必要があります  

圧力マッチング: HPUの最大圧力(例:21 MPa、35 MPa)は、シリンダーの定格圧力と同等またはそれ以上でなければなりません。例えば、25 MPaで定格された100 mmボアシリンダーは、49 kNの完全な伸長力を生成するために25 MPaを供給できるHPUが必要です。  

流量制御: HPUの流量(L/min)は、シリンダーのストローク速度を決定します。100 mmのボアを持つ500 mmストロークシリンダーは、伸長に3.9 Lの液体が必要です。10 L/minの流量を持つHPUは、ストロークを約23秒で完了します。  

-冷却及びろ過:オイルクーラー（空気か水ベース）が付いているHPUはシールを低下させる液体過熱（≤60°C）を防ぎます。HPUの10μmフィルターは残骸を取除き、シリンダーバレルの傷を避けます。  

 

 

6.最適なパフォーマンスの選択基準  

適切なシリンダーを選択するには、以下の技術パラメータを考慮してください  

1.力と圧力の要件:必要な力（力=圧力×ピストン面積）を計算し、HPUの圧力に一致する内径のシリンダーを選択します。例えば、25 MPaで50 kNの力を発生させるには、160 mmの内径シリンダーが必要です。  

ストロークの長さ:アプリケーションの動作範囲に合ったストロークを選択してください(例:小型プレスの場合は300 mm、ショベルバケットの場合は1000 mm)。バレルの長さがストロークとピストン/ロッドのオーバーラップ(通常20-30 mm)に対応するようにしてください。  

3.環境条件:湿った/ほこりの多い環境の場合は、IP 67/IP 68保護のステンレス鋼または亜鉛メッキ部品を選択してください。高温の場合は、PTFEシールと耐熱性の液体を使用してください。  

4.取り付け互換性:ストレスポイントを避けるために、フロントフランジのボルトパターン（例えば、4ボルトM 16、6ボルトM 20）と厚さが機械の取り付けブラケットと一致していることを確認してください。