JP2001012411A - 圧力従動ツールアクチュエータモジュール - Google Patents

圧力従動ツールアクチュエータモジュール

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JP2001012411A JP2000167007A JP2000167007A JP2001012411A JP 2001012411 A JP2001012411 A JP 2001012411A JP 2000167007 A JP2000167007 A JP 2000167007A JP 2000167007 A JP2000167007 A JP 2000167007A JP 2001012411 A JP2001012411 A JP 2001012411A
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hydraulic
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gas
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スベン・ステンキスト
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大油圧圧力を容易に変更することができ、
高圧シールの実用的な寿命を改善することができる油圧
アクチュエータを提供する。 【解決手段】 本発明の油圧式作動装置は、シリンダー
内で往復動するように滑動可能に受容されているアクチ
ュエータを備える油圧シリンダーと、アクチュエータの
スリーブ内で往復動するように滑動可能に受容されてい
るピストンと、ピストンの一方の端部がガスチャンバー
を画定することと、ピストンのもう一方の端部が油圧チ
ャンバーを画定することと、それによって油圧チャンバ
ー内の最大圧力が、ピストンに作用するガスチャンバー
内の圧縮ガスの圧力の関数として制限されることとから
なることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概して流体作動シリ
ンダーに関する。より詳細には本発明は、流体作動シリ
ンダー用のアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】流体作
動シリンダを利用する圧力従動ツールモジュールは、従
来のプレス装置に対して適応すると認められている。こ
のようなプレス装置では、プレスラムによる１つの流体
動力シリンダへの垂直方向の入力が、第２の油圧ワーク
シリンダを作動させ、水平方向又は他の方向に向く出力
を与えて、プレスラムの軸に対して傾斜するワークピー
スの部分を形成するツールを作動させる。この設計は、
種々のツールモジュールを同一のプレス装置で使用し、
単一のプレス装置によって作動される多くの成形操作を
提供可能であるという点で柔軟性がある。このような圧
力従動流体作動ツールモジュールの１つは米国特許第5,
606,910号に開示されている。このシステムでは、プレ
スラムは、油圧シリンダのピストンを変位させて作動油
の圧力を上昇させ、それによってワークピースに係合す
るように取り付けられたツールを備えるワークシリンダ
のピストンを変位させる。この油圧シリンダは作動油の
予備を含む上部油タンクを備え、この油タンクは、ピス
トンが引込められているときに、シリンダの下部と連通
する。シリンダの下部には、作動油が含まれ、ピストン
の変位によって圧力が上昇する。このとき高圧シールと
係合し、上部油タンクに昇圧された流体が流れ込むこと
が防がれる。倍力シリンダは、機能特性から実質上垂直
に直立した位置に配置されなければならない。高圧シー
ルが摩耗すると、ワークシリンダピストンが変位した際
に、少なくとも作動油の圧力が失われ、これはシステム
の効率を低下させ、使用されているワークツールの性能
を変化させる。さらにシールの摩耗は、倍力シリンダ全
体の交換を必要とする倍力シリンダの故障を導くことが
あり、少なくとも高圧シールの摩耗はシステムの動作不
能時間を増大させる結果となる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、油圧作動装置
であって、シリンダ内で往復動するように滑動可能に受
容されているアクチュエータを備える油圧シリンダ、ア
クチュエータ内で往復動するように滑動可能に受容され
ているピストン、ピストンの一方の側がガスチャンバ
を、ピストンのもう一方の側が油圧チャンバを部分的に
画定すること、それによって油圧チャンバ内の最大圧力
がピストンに作用するガスチャンバ内のガス圧の関数と
して制限されること、からなる油圧作動装置である。こ
のようにして最大システム圧力は、ピストンに作用する
ガスチャンバ内のガスの圧力に対応する。望ましいこと
には、ガスチャンバ内の圧力が、最大作動油圧力を変化
させるように容易に変更可能である。
【０００４】一態様において、油圧アクチュエータは、
ワークツールを備えるワークシリンダを駆動して、ワー
クシリンダに隣接するワークピースを形成するのに使用
される。好ましくは、プレス装置は、アクチュエータを
変位させ、油圧チャンバの容積を減少させ、油圧アクチ
ュエータからワークシリンダへの圧力下の作動油の力が
ワークシリンダのピストン及びロッドを駆動し、関連す
るワークツールを変位させてワークピースを形成する。
ロッド及びピストンに作用するワークシリンダのバイア
ス部材は、プレスラムがアクチュエータから引き戻され
ると、油圧アクチュエータを無負荷の位置に戻す。バイ
アス部材は、ワークシリンダによって支持される１以上
のガススプリングとすることができる。
【０００５】本発明の目的、特徴、利点は、油圧アクチ
ュエータ内及び油圧アクチュエータによって駆動される
装置内の最大圧力を制限する油圧アクチュエータを提供
することを含む。このような油圧アクチュエータは、多
くの油圧シリンダ用途に容易に適応させることができ、
最大油圧圧力を容易に変更することができ、高圧シール
の実用的な寿命を改善し、確かに耐久性があり、比較的
単純な設計であり、経済的に製造することができ、実際
に長い寿命を備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明のこれらの及びさらなる目
的、特徴、利点が、好適な実施例及びベストモードを詳
細に記述する、図面を参照する説明から明らかになる。
【０００７】より細部にわたって図面を参照すると、図
１は油圧従動ワークツール12用の油圧アクチュエータ10
を示している。この油圧アクチュエータ10は、アクチュ
エータ10の作動油を加圧するための、プレス17のラム16
によって変位可能なアクチュエータ14を備え、ワークシ
リンダ18に作動油を供給して、ワークシリンダピストン
20を駆動し、軸に沿ってワークツール12を前進させて、
キャリア24に受容されているワークピース22に穴をあけ
即ち形成する。成形操作の終了後、プレスラム16は引込
められもしくは引き戻され、アクチュエータ14はバイア
ス手段によって引き戻された位置、押し出された位置に
戻される。バイアス手段は、ワークシリンダ18に支持さ
れるガススプリング又はスプリングのようなものであ
り、ワークシリンダピストン20が後退した位置に戻るよ
うに構成されて配置され、アクチュエータ10に作動油を
排出し、それによってアクチュエータ14は引き戻された
位置に変位する。動作開始位置にリセットされたシステ
ムによって、油圧アクチュエータ10及びワークツール12
の次のサイクルでさらなるワークピース22を形成するこ
とができる。
【０００８】図１及び２に最もよく示されているよう
に、油圧アクチュエータ10は段のついた一般に円筒形ボ
ア32を備える油圧シリンダ本体、シリンダ体30を有し、
このボア内にアクチュエータ14が滑動可能に受容され
て、前進した位置、押し込まれた位置、引込み位置と引
き戻された位置、押し出された位置、後退位置との間を
往復動する。環状軸受リテーナ34がボア32にねじ式に受
容されるとともに第１の環状溝36及び第２の環状溝40を
備える。この第１の環状溝36には環状軸受38が受容さ
れ、第２の環状溝40にはシールリング42が受容されてい
る。またワイパー44がリテーナ34に支持されている。シ
リンダ体30を貫通するアウトレット、出口46は、油圧チ
ャンバ48をワークシリンダ18と連通する。シリンダ体30
を貫通する開口50は、油圧チャンバ48に作動油を追加し
又は油圧チャンバから抜き取るのに利用され、使用に際
してはプラグ52によって閉鎖されている。
【０００９】アクチュエータ14は、１以上の止めねじ58
によって環状リテーナ56にねじ式に取り付けられている
アクチュエータスリーブ、円筒形スリーブ54を備え、止
めねじ58は環状リテーナ56の穴を介して受容され、環状
リテーナ56をスリーブ54に対して適切な位置に固定す
る。キャップ62は、スリーブ54の上端部を閉鎖し、スリ
ーブ54に溶接又は他の方法でシール又は取り付けられる
ことが好ましく、好ましくはガスフィルタバルブ64を備
える。ガスフィルタバルブ64は、キャップ62を貫通して
延伸し、加圧されたガスをガスチャンバ66内に供給し、
又はガスチャンバから排気可能とする。ガスチャンバ66
は、スリーブ54内に滑動可能に受容されているピストン
68によって一部分画定されている。このピストン68は、
リテーナ56の内側に延伸するストッパ、エッジ70によっ
てガスチャンバ内に保持されている。ピストン68は、第
１の環状溝72及び第２の環状溝76を備え、第１の環状溝
72は環状軸受74を受容し、第２の環状溝76はシールリン
グ78を受容する。シールリング78は、ガスチャンバ66と
油圧チャンバ48との間で流体が移動することを防ぐ。後
退位置へのアクチュエータ14の移動は、リテーナ56の突
出したエッジ80と軸受リテーナ34の端部、ストッパ又は
内側に延伸するリム82との係合によって制限される。
【００１０】図１及び３に最もよく示されているよう
に、ワークシリンダ18は油圧装置本体84を備え、この本
体84は、本体84の脚部88を介して延伸する取り付け穴86
を介して基部にボルトで取り付けて構成されている。本
体84は、一般に円筒形ボア90を備え、このボア内で、ピ
ストンロッド92が滑動可能に受容されて往復働し、カウ
ンタボア94はピストンロッド92に操作できるように接続
されているピストン20と係合可能なショルダー、肩部96
を備えて、ピストン20及びピストンロッド92の行程を制
限する。
【００１１】ピストン20は、貫通孔を備える分割リング
及びピストンロッド92の端部の環状溝100に受容される
受容されているリブ98を備えるカウンタボアからなるこ
とが好ましい。ピストン20は、本体84のカウンタボア94
にねじ止めによって受容されているエンドキャップ102
形状のキャップの一般に円筒形ボア内に滑動可能に受容
されている。ピストン20は、エンドキャップ102内で往
復動するようにピストン20を案内する環状軸受104を支
持することが好ましい。油圧チャンバ106は、ピストン2
0とエンドキャップ102との間に画定され、エンドキャッ
プ102内の開口108及び相互接続導管110を介して、油圧
アクチュエータ10の油圧チャンバ48と連通する。
【００１２】ワークシリンダ本体84は１以上の環状シー
ル112を支持し、この環状シールは、ピストンロッド92
と本体84の間に画定されるチャンバ114内のわずかな流
体さえも本体の外へ漏れることを防ぐ。チャンバ114内
のいくらかの空気又はガスが、通常は閉鎖している小さ
なブリード穴（図示されない）を介して大気と連通可能
である。
【００１３】ガイドプレート120が、本体84から延伸す
るピストンロッドの端部で、ピストンロッド92にねじ止
めされている一対の押さえねじ122（図４）によって固
定されている。ピストンロッド92を案内して往復動する
ために、一般に一対の脚部、円筒形ロッド124が、ロッ
ド124にねじ式に受容されている押さえねじ125によって
ガイドプレート120に結合されている。ワークツール12
が、ガイドプレート120の開口128及びピストンロッドの
開口130に整列してねじ式に受容され、これらと同時に
共動することが好ましい。
【００１４】ロッド92及びピストン20にバイアスをもた
らすために、図６に最もよく示されているように、複数
のガススプリング132が、本体84の別個のポケット134に
それぞれ受容され、各ガススプリング132のエンドキャ
ップ138のねじ穴に受容される押さえねじ136によってポ
ケット内で固定されている。各ガススプリング132は、
ポケット134から外に延伸するプランジャ140を備え、押
さえねじ144によって各脚部124に接続されている棒材14
2と係合し、アクチュエータ14がプレスラム16と係合し
ていない場合に、棒材142さらにガイドプレート120、ピ
ストンロッド92、ピストン20をそれらの後退した位置、
引き戻された位置にバイアスして、油圧チャンバ106の
容積を最小として、油圧アクチュエータ10に作動油を戻
す。ガススプリング132は、米国特許第5,303,906号に開
示されるような実質上いかなる形式のスプリングともす
ることができる。米国特許第5,303,906号の開示すると
ころは、全て本発明に参照として編入される。コイルば
ね又は他の機械的な装置のような何らかの他のバイアス
機構を随意的にポケット内に配置し、棒材142にバイア
スをもたらし、構成要素を接続することもできる。
【００１５】動作 使用において、プレスラム16は、アクチュエータ14を後
退位置から前進した位置に移動させるように前進し、作
動油を油圧アクチュエータ10のチャンバ48からワークシ
リンダ18のチャンバ106へ押し出す。ワークシリンダチ
ャンバ106内の作動油はピストン12を変位させ、ワーク
ツール12を軸方向に前進させる。ピストン20が前進する
と、ガイドプレート120は本体84から離れるように移動
し、棒材142は本体84の方へ移動し、一方でガススプリ
ング132のプランジャ140を押し込むように変位させる。
それによってガススプリング132内のガス圧は上昇す
る。プレスラム16が引き戻されるとすなわち後退する
と、ガススプリング132のプランジャ140は棒材142を変
位させ、棒材142はロッド124を介してガイドプレート12
0さらにロッド92及びピストン20を変位させ、油圧チャ
ンバ106の容積を減少させて、作動油をワークシリンダ1
8から油圧アクチュエータ10に戻す。これはアクチュエ
ータ14を後退した位置にリセットし、それによってシス
テムは次のサイクルに対する準備が整う。
【００１６】油圧アクチュエータ10のピストン68は、一
方の面を油圧チャンバ48内の作動油によって付勢され、
もう一方の面をガスチャンバ66内のガスによって付勢さ
れる。望ましいことには、この構成によって、システム
操作圧力がガスチャンバ66内のガス圧にしたがって制御
され得る。ピストン68の下側面に作用する作動油の圧力
が、ピストン68の上側面に作用するガスの圧力よりも高
ければ、ピストン68は、アクチュエータスリーブ54内で
滑動的に変位し、それによって油圧チャンバ48の容積が
相対的に増加し、油圧チャンバ中の圧力が制限される。
一実施例において、ガスチャンバ68は窒素のような圧縮
ガスを含み、その圧力は１×106〜２×107Pa（10〜200b
ar、150〜3000psi）以上である。ガスチャンバ66内の圧
力が、ピストン68の変位にともなって、わずかに上昇す
る場合にも、システムの圧力はガスチャンバの圧力の関
数としてなお制御され得る。このようにしてシステム操
作圧力は、ガスチャンバ66内のガスの圧力の直接的な関
数として制御可能である。好ましいことには、ガスチャ
ンバの圧力は、特定の用途に対して必要とされるよう
に、容易に変更可能である。
【００１７】代替的には、ばねのような他のバイアス部
材をチャンバ66に設け、ピストン68に作用させることが
できる。圧縮コイルばねもしくは皿ばねワッシャが利用
され得る。ばねの力は、先に述べた圧縮ガスと同様な方
法によって、最大油圧圧力を設定する。
【００１８】
【発明の効果】本発明の油圧式作動装置は、シリンダー
内で往復動するように滑動可能に受容されているアクチ
ュエータを備える油圧シリンダーと、アクチュエータの
スリーブ内で往復動するように滑動可能に受容されてい
るピストンと、ピストンの一方の端部にガスチャンバー
を画定することと、ピストンのもう一方の端部に油圧チ
ャンバーを画定することと、それによって油圧チャンバ
ー内の最大圧力が、ピストンに作用するガスチャンバー
内の圧縮ガスの圧力の関数として制限されることとから
なる。これによってシステムの最大圧力はガスチャンバ
ー内の圧縮ガスの圧力の関数であり、圧縮ガスの圧力に
実質上対応し、ピストンに作用する。好ましいことに
は、ガスチャンバー内の圧縮ガスの圧力は最大作動油圧
力を変化させるために容易に変更可能である。
【００１９】上記のような構成を備える油圧式作動装
置、油圧アクチュエータは、多くの油圧シリンダ用途に
容易に適応させることができ、最大油圧圧力を容易に変
更することができ、高圧シールの実用的な寿命を改善
し、確かに耐久性があり、比較的単純な設計であり、経
済的に製造することができ、実際に長い寿命を備える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による作動シリンダ及び油圧アクチュエ
ータの断面図である。
【図２】図１の油圧アクチュエータの断面図である。
【図３】図１の作動シリンダの断面図である。
【図４】図３の線４−４に沿って切り取った断面図であ
る。
【図５】作動シリンダの端面図である。
【図６】図３の線６−６に沿って切り取った断面図であ
る。
【符号の説明】
10 油圧アクチュエータ 12 ワークツール 14 アクチュエータ 16 ラム 18 ワークシリンダ 30 油圧シリンダ 46 アウトレット 48 油圧チャンバ 54 アクチュエータスリーブ 56 リテーナ 66 ガスチャンバ 68 ピストン 92 ピストンロッド 96 ストッパ 98 第２のピストン 106 油圧チャンバ 120 ガイドプレート 124 脚部 132 ガススプリング 140 プランジャ 142 棒材

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １以上の油圧装置用の油圧アクチュエー
    タであって、 円筒形に形成されたボアを備える本体及び、油圧装置と
    連通するように構成されている１以上のアウトレット流
    路を有する油圧シリンダと、 一端が閉鎖され、後退した位置と前進した位置との間で
    前記本体のボア内で往復動するように滑動可能に受容さ
    れているアクチュエータスリーブと、このアクチュエー
    タスリーブによって支持されているストッパと、第１の
    位置と前記アクチュエータスリーブ閉鎖端に隣接する第
    ２の位置との間で移動可能に前記アクチュエータスリー
    ブによって滑動可能に支持されているピストンと、この
    ピストンが第１の方向に向かってバイアスをもたらされ
    ることと、 前記本体と前記ピストンの間に画定され、作動油を含む
    ように構成され、前記アウトレット流路と連通する油圧
    チャンバと、前記油圧アクチュエータが引込み位置に向
    かって移動されると、前記油圧チャンバ内の作動油が、
    そのバイアスに対抗して前記ピストンに作用し、前記油
    圧アクチュエータに対して前記ピストンを変位させ、そ
    れによって前記ピストンが少なくとも第２の位置に達す
    るまで、前記油圧チャンバ内の最大圧力が制限されるこ
    とと、からなる油圧アクチュエータ。
  2. 【請求項２】 前記ピストンと前記アクチュエータスリ
    ーブとの間に画定され、昇圧されたガスを受容して前記
    ピストンを第１の位置にバイアスするように構成されて
    いるガスチャンバをさらに含む、請求項１記載の油圧ア
    クチュエータ。
  3. 【請求項３】 前記アクチュエータスリーブによって支
    持され、少なくとも部分的に前記アクチュエータスリー
    ブ内のピストンを保持するように前記ピストンと係合可
    能なリムを備えるリテーナをさらに含む、請求項１記載
    の油圧アクチュエータ。
  4. 【請求項４】 前記リテーナと前記アクチュエータスリ
    ーブがねじ式に噛み合い、前記アクチュエータスリーブ
    に前記リテーナが接続される、請求項３記載の油圧アク
    チュエータ。
  5. 【請求項５】 前記本体に支持され、少なくとも部分的
    に前記本体内に前記ピストンを保持するストッパを備え
    る第２のリテーナをさらに含む、請求項１記載の油圧ア
    クチュエータ。
  6. 【請求項６】 前記アクチュエータスリーブに支持さ
    れ、少なくとも部分的に前記本体内に前記ピストンを保
    持する前記ストッパと係合可能なリテーナをさらに含
    む、請求項５記載の油圧アクチュエータ。
  7. 【請求項７】 前記ガスチャンバ内のガス圧が１×106
    〜２×107Paの範囲である、請求項２記載の油圧アクチ
    ュエータ。
  8. 【請求項８】 円筒形ボア及びストッパを備える油圧装
    置本体と、 第１の位置と第２の位置との間で前記ボア内を往復動す
    るように滑動的に受容され、前記油圧アクチュエータか
    らの圧力下の流体を受容するように構成されている油圧
    チャンバを部分的に画定し、前記油圧装置本体に対して
    制限的に移動するように前記ストッパと係合可能な第２
    のピストンと、 前記第２のピストンに接続され、第１の位置に前記第２
    のピストンを移動するようにバイアスされているガイド
    プレートと、それによって前記第２のピストンが前記油
    圧チャンバ内の昇圧された流体による作用を受け、第１
    の位置から第２の位置へ前記第２のピストンが移動さ
    れ、前記ガイドプレートのバイアス力が前記第２のピス
    トンに作用する前記油圧チャンバの流体の力よりも大き
    い場合に、前記第２のピストンが前記ガイドプレートの
    バイアス力による作用を受け、第２の位置から第１の位
    置へ前記第２のピストンが移動されることと、からさら
    になる請求項１記載の油圧アクチュエータ。
  9. 【請求項９】 一方の端部で前記ガイドプレートに接続
    され、もう一方の端部で棒材に接続されている１以上の
    脚部と、前記バイアス力が前記棒材に作用していること
    とをさらに含む、請求項８記載の油圧アクチュエータ。
  10. 【請求項１０】 前記油圧装置本体に支持され、延伸位
    置と引込み位置との間で移動可能なプランジャを備える
    １以上のガススプリングと、少なくとも前記第２のピス
    トンが第２の位置に隣接している場合、このガススプリ
    ングが、延伸位置へのバイアスをもたらしかつ前記棒材
    と係合可能であることとをさらに含む、請求項９記載の
    油圧アクチュエータ。
  11. 【請求項１１】 前記油圧装置本体内に滑動可能に受容
    され、前記第２のピストン及び前記ガイドプレートを相
    互接続するピストンロッドをさらに含む、請求項９記載
    の油圧アクチュエータ。
  12. 【請求項１２】 油圧装置であって、 円筒形ボア及びストッパを備える油圧装置本体と、 第１の位置と第２の位置との間で前記ボア内を往復動す
    るように滑動的に受容され、圧力下の流体を受容するよ
    うに構成されている油圧チャンバを部分的に画定し、前
    記油圧装置本体に対して制限的に移動するように前記ス
    トッパと係合可能なピストンと、 前記ピストンに接続され、第１の位置に前記ピストンを
    移動するようにバイアスされているガイドプレートと、
    それによって前記ピストンが前記油圧チャンバ内の昇圧
    された流体による作用を受け、第１の位置から第２の位
    置へ前記ピストンが移動され、前記ガイドプレートのバ
    イアス力が前記ピストンに作用する前記油圧チャンバの
    流体の力よりも大きい場合に、前記ピストンが前記ガイ
    ドプレートのバイアス力による作用を受け、第２の位置
    から第１の位置へ前記ピストンが移動されることと、か
    らなる油圧装置。
  13. 【請求項１３】 一方の端部で前記ガイドプレートに接
    続され、もう一方の端部で棒材に接続されている１以上
    の脚部と、前記バイアス力が前記棒材に作用しているこ
    ととをさらに含む、請求項１２記載の油圧装置。
  14. 【請求項１４】 前記油圧装置本体に支持され、延伸位
    置と引込み位置との間で移動可能なプランジャを備える
    １以上のガススプリングと、少なくとも前記ピストンが
    第２の位置に隣接している場合、このガススプリング
    が、延伸位置へのバイアスをもたらしかつ前記棒材と係
    合可能であることとをさらに含む、請求項１３記載の油
    圧装置。
  15. 【請求項１５】 前記油圧装置本体内に滑動可能に受容
    され、前記ピストン及び前記ガイドプレートを相互接続
    するピストンロッドをさらに含む、請求項１３記載の油
    圧装置。
JP2000167007A 1999-06-03 2000-06-05 圧力従動ツールアクチュエータモジュール Pending JP2001012411A (ja)

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US09/325,090 US6295813B1 (en) 1997-11-24 1999-06-03 Press driven tool actuator module
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