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シリンダー バックアップリング飛び出し不良
初めて投稿させていただきます。 自分は金型設計初心者のGP-Tです。 タイトルの件なのですが、現在当方では、金型のコア作動に単動式コンパクトシリンダーを使用していますが、成形していると、Oリング抜け止めであるバックアップリングがはみ出してきてしまいます！ 使用状況なのですが、金型の細かな構造はお話できませんが、コアを作動させ、成形する際に、シリンダーに圧力がかかるため、リリーフ弁にて圧力を逃がし、常に14MPa以下にて使用しております。 当然油圧シリンダーについてもメーカーに14MPa仕様のものを製作していただいています。 作動させているコア自体は、傾きも殆どなく、バックアップリングが外れて油が漏れ出すほど過酷な条件とは思えないのです。 個人的には、油圧シリンダー本体とロッドの隙間が広いため、バックアップできる限界を超えているのではないかと考えているのですが… ちなみに、ロッドと本体の隙間は片側0.5mmです。 情報が少なくて申し訳ありませんが、全く原因がわからず頭を悩ませています。 もし上記のような事例を経験され、修繕されたことがある方は、一度修繕方法をご教授願いたく思いますので宜しく御願いいたします。
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重ねた意見ですみませんが バックアップリングは＃６さんが記載されているように高圧油による はみ出し対策であって、相互スライドのためのＯリングはみ出し防止 に利用することはありません。油圧対策をきちんとしていればバック アップリングは不要です。 ＃６さんご指摘のＵパッキン、リップシール（オイルシールなど）の 利用はあります。しかし､基本はＯリングの単独利用で油漏れが発生 した場合、確認しやすいように（油漏れを隠さないように）しておく ことが大切です。(Ｏリング外部への油洩れがこれらシール類で見え なくされることの危険性を十分チェックしておいてください。
シリンダのロッド部のシールはＵパッキンとかリップシールでシールするのが 多いと思ってましたが、Ｏリング＋バックアップリングなのですね。 シールできればどちらでもよいとは思いますが。 本題ですが、一応私はＯリングとバックアップリングの役割は下記の 様に理解してます。 Ｏリングはある圧力になると、Ｏリングを収めているハウジングの内径と ロッド外径の間のスキマに食い込むようになる（はみ出し現象） このはみ出し現象のまま圧力を掛けるとＯリングではシール出来なくなり 油漏れ等の不具合を発生する。 そこで、はみ出し現象を防止するために圧力の掛かる側と反対側にバックアップリングを入れる。 バックアップリング内径とロッド外径はある程度のスキマにしますが、 圧力を掛けるとバックアップリングは弾性変形してバックアップリングの内径 が小さくなり、Ｏリングのはみ出しを防止できる。 よって、もしバックアップリング内径とロッド外径のスキマが半径換算で 0.5ｍｍあるならバックアップリングの意味がなくなると思われます。 ＯリングのカタログにＯリングの種類と流体圧力そしてスキマを基にした はみ出し現象のグラフがありますが、多分0.5ｍｍではＮＧとなって いるのではないでしょうか。 ごく一般的な使い方で油漏れをするならシリンダメーカの技術力に疑問を 持ってしまいますが、ただ、シリンダメーカは注文の品を製造し納品する 立場で、使用する品物の吟味も含めた設計はGT-Pさんということを一言 余計に付けておきます。 ”バックアップリングがはみ出してくる”とはそういうことだったのですね。 今頃理解しました。 確かに半径方向のスキマが0.5mmもあり、D38-d32-t1.25の薄いリング みたいなバックアップリングに圧力を掛ければはみ出て来ることは 自然ですね。（力学的に計算してもバックアップリングが変形しそうですし） 対策としては0.5のスキマを適正なスキマに変更すれば解決しそうですが、 詳しいことは分かりませんがシリンダメーカの知識・経験・技術力不足を 感じてしまいます。
お礼
御回答ありがとうございます。 今回の問題多発に、自分自身でも設計力不足を痛感しております。 シリンダーメーカーさんには、製作する際に仕様図面をいただいておりますので、それに対して、内容をよく吟味すること、メーカーに問い合わせることを、今後さらに努力して行いたいと思います。 ちなみに、 HTさんの回答にて、 ≫バックアップ内径とロッド外径… については隙間が殆どないように見えます。 HTさんの言葉を借りて、 ≫Ｏリングを収めているハウジングの内径とロッド外径の間のスキマ… が片側0.5mmあり、そこから、バックアップリングがはみ出してくる現象が起こっております。 間違っていたらすみません！ですが多分寸法関係は上記のようだと思います。 （素人なので言葉の選択に非常に悩みます…）
#3,#4 さんの回答で充分説明が尽くされています。バックアップリング を外したら油が洩れてくるなど常識を超えています。本当に間違った 設計のような気がします。当方もシリンダーの設計をしていますので もし、オリング取り付け部のハメアイが１ｍｍものクリアランスがある としたら常識的には油洩れが発生する事は充分予測できます。 また、軸が傾いてみえることも不思議なことです。スリーブ(ガイド）は 鋳物で軸が硬質クロムメッキ＆焼入れを施した材料であれば横からの 負荷によりかじり対策は設計の工夫で対応できるはずです。 当方は径あたり０．２ｍｍ程度のハメアイで設計してかじりの不具合 も、おリングの不具合も聞いていません。バックアップリングも設置 していません。 バックアップリングは本当に必要なのでしょうか？ おリング取り付け部の外側にダストシールなど設置していないようですが これも不思議な話になります。
お礼
御回答ありがとうございます。 問題のシリンダーに関して、自分としてもバックアップリングが必要ないのではないかと一瞬頭をよぎりました。 Oリングのはみ出しについては、カタログ等に外径-内径の最大値など載っていますので、それに準じて製作していただけるようメーカーに問い合わせしてみます。（バックアップリングにした理由等も問い合わせしてみます） ほんとうにありがとうございました。
「そうなると最大1mmの隙間が生じて、バックアップリングを飛び出させているように思えます。」 この見方は正しいと思います Ｏリング溝が適切に加工してあれば（圧力によってOリングの締め代が違いますので溝深さが異なります）バックアップリングなしで一般的（衝撃なし）には使用できます しかしＯリングに圧力がかかるとOリングはロットとロットのガイドされる内径の間に押しこまれます（ロット外径と内径に隙間があれば有るほど条件は 悪くなります） 押し込まれる量が多くなればＯリングは変形し溝の底に密着しなくなります この状態で長く使用するとＯリングが切れてきます 衝撃圧力がかかる場合、より食い込みさらにOリングに大きなダメージを与えます この現象を少なくするのがバックアップリングでバックアプリング内径と ロットはすれあっているくらいがよいと思います 油もれですが これは推測ですが バックアップリングがあるときはOリングの締め代が確保されていても 無くなった場合、ロットとの隙間にOリングが圧力で押され食い込み 細くなった状態のため、径方向の実質の締め代が重要ですが 必要な締め代が維持できないのではないでしょうか これも油圧シリンダーメーカーに確認ください
お礼
さらなる御回答ありがとうございます。 問題のシリンダーについては、再度修理依頼する予定です。 その際に、いろいろ聞いてみて、解決策を実施していきたいと思います。 ありがとうございました！
シリンダーのピストン部外径とシリンダー内径に またロット外径とエンドキャップ（ロットがすれるフランジ内径）は 油圧シリンダー仕様の場合相当なクリアランスがあり シリンダーをそのまま使用し、軸受けを設けてない場合は ロットは軸直角方向（径方向）にガタついてロットが出たり入ったりします これはパッキンや、Ｏリングの片ヘリ、バックリングのはみ出し等に 悪い影響がでます シリンダーのみで使用する場合、ピストン部にガイドとなるものを エンドキャップにメタルを入れたシリンダーをお奨めします （特注かも知れませんが） もう一つ リリーフ弁で内圧を一定にしているとの事ですが リリーフ弁は内圧が上がったのを感知し（ばね構造だと思いますが） 内圧を逃がす弁が開くと思います 感知してからリリーフするまで時間差がありますし シリンダーからリリーフ弁までの配管が細く遠いほどさらに時間の遅れがあります 当方での経験では早い動き（ハンマーでたたいたような状況）の場合 瞬間的にはシリンダー内圧が設定の３倍を圧力高速測定器で計測したことが あります シリンダーの耐圧は少なくとも設定の２倍以上必要ではないでしょうか 又、ロットと内径（バックアプ部）が径で１ｍｍあるとことは圧力を Ｏリング（他のシールかも知れませんが）が受けバックリング（樹脂材質と思いますが）で受けていることを考えると何か勘違いした設計だとしか 思えません 他の油圧シリンダーメーカーに相談してみてはいかがでしょうか
お礼
御回答ありがとうございます。 大変参考になりました！ 今後のシリンダー選定において、軸受けを備えたシリンダーにしたいとは非常に感じております。（トラブル防止のために） リリーフ弁については今後、使用するのか否かをよく吟味し、また使用するならば注意して設計したいと思います。 ロッドと内径の隙間が、径で1mmあるというのはやはり大きいのでしょうか… 組付けた状態で使用後のシリンダーを見ますと、片側によっているように見えるのですが、そうなると最大1mmの隙間が生じて、バックアップリングを飛び出させているように思えます。 また最近思ったのは、薄型にしてもらっているためか、ロッドがストロークに達すると、軸（この場合はOリングがその役割でしょうか…）よりもロッドの長さ方向センターの方が上になって、バランスが非常に悪く見えます。 素人考えでは、これでは傾いてもおかしくないように思えます。 今度、メーカーを話をして対策計画を立てたいと思います。 ひとつ書き忘れておりましたので再返事いたします。 バックアップリングが外れると油が非常に洩れてきます。 Oリングはメーカーにて確認してもらい、使用できる状態と判断されています。 バックアップリングは、Oリングの抜け止めであり、油をシールしているのはあくまでOリングだと思っているのですが、Oリングが外れていないのになぜ油が洩れてくるのでしょうか？ できればご教授ください。
ロッドと本体の隙間が 0.5mm とのことですが外から見える隙間であれば、そんな物のような気がします。 シリンダーの稼働回数、横方向の力のかかり方にもよりますが、中の軸受け（真鍮などのブッシュ）が摩耗してくるとシールが飛び出してくることがあります。 バックアップリングを バイアスカット ＜ スパイラル ＜ エンドレス と変更してみても良いかもしれません。 または テフロン ＜ ナイロン ＜ その他の高圧用に変更してみては如何でしょう。 ダストシールがちゃんと機能していることも大事です。埃などもシリンダーに悪影響を与えます。
お礼
御回答ありがとうございます。 現在金型はトライ中でして、トライ回数は多いものの数百ショットというレベルでの使用です。 その中で、すでに問題が数回発生しております。 また、シリンダーに対して横方向の力はほほ無い状態で使用しています。 コア作動やリリーフ弁にて作動させている以上、ガイドのクリアランス分は横方向に動くため、ゼロであるとはいえませんが、上下作動のみです。 軸受けについては、シリンダー設計時に入っておりません。 製作時は、情けない話ですが、そういった知識がない状態で発注してしまっていますので、ロッドが傾くのかな？Oリングが飛び出してくるのかな？といった疑問を全く持っていませんでした。 やはり、軸受けがなく、シリンダーが傾くことによって引き上げてきてしまうのでしょうか？ 作動するコアには傾きが殆どない状態なのに、シリンダーが傾いて作動することがあるのでしょうか？ ちなみにストロークエンド15mmにて製作してもらい、使用している範囲は5mm～10mmです。
油圧シリンダーのロッド径が不明ですが、Oリング取り付け部の ハメアイが常識外れです。(推測されている通りです） Oリングのハメアイは適切でしょうか？
お礼
早速の御回答ありがとうございます。 メーカー曰く、Oリング・バックアップリングともに、標準の仕様にて設計・製作しているそうです。（数値までは調査していませんが…） 中のロッドを引き抜いて、Oリング・バックアップリングを触ってみると、結構上下に動くのですが、これは適正なのでしょうか？ メーカー曰く、一定のクリアランスがないと、組付け不良となる、作動不良となると言われ、それは良くわかるのですが、Oリングとバックアップリングの隙間があまりにも大きいのではないかと疑問を感じています。（1mm以上あると思います。） 適正な隙間なんでしょうか？ （素人考えなのでメーカーさんには失礼だとは思いますが…） （ちなみにロッド径はΦ32です）
お礼
御回答ありがとうございます。 大変参考になります！ 最近、自分の知識不足を感じて、油圧シリンダーのシールについて勉強しております。 次回メーカーさんと話をする際に、できうる限りの準備をして、話についていけるよう努力したいと思います。