JP2010540863A - 停止位置を制御したハイドロニューマチックシリンダー - Google Patents

Abstract

中空シリンダー本体（１）と、中空シリンダー本体（１）の第１端部（１ａ）に固定される本体基部（４）と、中空シリンダー本体（１）の内部のロッド（２）と、を有し、前記ロッド（２）が休止位置（Ｐｒ）から停止位置へ軸方向に移動可能である、ダイクッションのための停止制御ガスシリンダーである。シリンダーは、また、主チャンバー（５）と、主チャンバー（５）から独立した補助チャンバーと、主チャンバー（５）を補助チャンバーと通じさせる流れダクト（２０）と、を有している。流れダクト（２０）は、ロッド（２）の内部に配置され、主チャンバー（５）は、ロッド（２）が休止位置（Ｐｒ）にある場合にガス状流体および油状流体をその内部に含み、前記ロッド（２）が停止位置にある場合には油状流体のみを含んでいる。

Description

本発明は、ガスシリンダーに関し、一般的に材料の成形に用いられる停止制御タイプであり、前記シリンダーのロッドの最初の位置への移動が、生産されるピースに影響せずに制御されえる。

ガスシリンダーは、シリンダー本体と、例えば、少なくとも１回の打撃の手段によりピースが得られる材料成形工程の際に、力や圧力が作用することで前記本体の内部を軸方向へ移動するロッドと、を有する。上方のダイまたはパンチは、下方のダイまたはモールドに衝突し、下方にはガスシリンダーが配置され、前記下方のダイが上方のダイにより与えられる打撃を受け止める際にそのロッドが移動される。

ガスシリンダーは、また、ガスチャンバーを備え、前記ガスは、圧力がロッドに作用する結果としてロッドが動く際に圧縮され、または、前記ガスは、前記圧力がもはや与えられずロッドが初期の位置へ戻る際に減圧される。

ガスシリンダーは周知であり、ガスシリンダーにおいて、ロッドがもはや圧力や力を受けない場合に、シリンダーチャンバー内のガスが減圧され、したがってロッドの反対方向への新たな移動が引き起こされて結果としてロッドが初期の位置へ戻る。これは、材料の成形工程の間に得られるピースに、例えば、ロッドが初期の位置に戻る際にロッドがピースに当たってピースを変形させる可能性があるという、重大な問題を引き起こす。

停止制御式のガスシリンダーもまた周知であり、ロッドが初期の位置へ戻る瞬間が制御されえ、その結果、前記ロッドによるピースの変形を防ぐことができる。例えばＥＳ２２１６６７３Ａ１（スペイン国特許第２２１６６７３号明細書）には、このタイプのシリンダーが開示されている。前記ガスシリンダーは、２つの主チャンバーと、２つのダクトを介して２つの主チャンバーと通じるチャンバーを備えたアキュムレータとを有し、シリンダーのロッドの移動を制御するために、チャンバーの間の圧力補正を適合させることが可能となっている。前記ガスシリンダーを据え付ける場合には、シリンダー本体、アキュムレータ、電気バルブおよびダクト、及びしばしば複雑化されて前述の据え付けをも複雑にする物を配置するために、十分なスペースが残されていなければならない。

本発明の目的は、従来技術の欠点の少なくともいくつかを解消する停止制御式ガスシリンダーを提供することである。

中空のシリンダー本体と、シリンダー本体の第１端部に固定される本体基部と、休止位置から停止位置へ軸方向に移動可能であって逆も可能である、シリンダー本体の内部のロッドと、を有する。前記シリンダーは、また、主チャンバーを有し、前記ロッドが休止位置にある場合に内部に少なくとも１種の加圧された流体を有し、前記流体が前記ロッドを休止位置に維持するためにロッドに圧力を与える主チャンバーと、第１のチャンバーと独立して設けられる補助チャンバーと、両チャンバーを通じさせる流れダクトであり、ロッドが停止位置へ向かって移動する場合に主チャンバーの流体が前記流れダクトを通って補助チャンバーへ通過し、前記ロッドの内部に配置される流れダクトと、を有する。ロッドが停止位置にある場合、主チャンバーの流体が前記ロッドに対して与える圧力に対抗して、補助チャンバー内に存在する流体が、前記停止位置を維持するために前記ロッドに圧力を与える。

シリンダーは、また、本体基部につながるとともにロッドが停止位置へ到達する場合に流れダクトを閉じるように適合される閉鎖手段を有し、その結果、主チャンバーと補助チャンバーの間の連絡を防ぎ、したがって、一方のチャンバーから他方のチャンバーへの流体の通過を防ぐ。流れダクトが閉じられる際に、前記閉鎖手段は、また、主チャンバーの体積の増大を引き起こし、前記主チャンバー内に存在する流体を膨張させる。

主チャンバーは、ロッドが休止位置にある場合に、その内部にガス状流体および油状流体を含み、ロッドが停止位置にある場合には、油状流体のみを含んできる。

油状流体の圧縮特性はガス状流体のそれよりも低く、これは、ロッドが停止位置にある場合に主チャンバーの体積が増加する際、前記主チャンバーに存在する油状流体が膨張し、前記油状流体の圧力が補助チャンバーのガス状流体のそれよりも低いことを意味し、これにより、流れダクトが閉じられる場合に、シリンダーのロッドの停止が制御されて、ピースを傷つける可能性があるロッドの休止位置への移動を防止する。したがって、前記ロッドの停止が、本発明のシリンダーに外部のアキュムレータを追加する必要なしに制御されえ、これにより、シリンダーの設置がより容易となる。

本発明のこれらおよび他の利点および特徴は、図面およびそれらの詳細な説明に照らして、明白なものである。

本発明に係るシリンダーの一実施形態の、ロッドが休止位置にある際の断面図である。 図１のシリンダーの、ロッドが停止位置にある際の断面図である。

図１および２は、本発明に係るガスシリンダー１００の一実施形態を示す。シリンダー１００は、好ましくはシリンダー状の中空シリンダー本体１と、シリンダー本体１の第１端部１ａに固定され、前記シリンダー本体１の一部としても構成されえる本体基部４と、図１に示す休止位置Ｐｒから図２に示す停止位置Ｐｐへシリンダー本体１の内部を軸方向に移動可能であり、ロッド本体２７および当該ロッド本体２７の一端に固定される環状ロッド基部２８を備えたロッド２と、を有している。シリンダー１００は、また、シリンダー本体１の内部に設けられる主チャンバー５と、主チャンバー５と独立した補助チャンバー６ａ，６ｂと、流れダクト２０とを有している。主チャンバー５は、ロッド２が休止位置Ｐｒにある際にその内部に少なくとも１つの加圧流体を含む。流れダクト２０は、ロッド２の内部に配置され、主チャンバー５を補助チャンバー６ａ，６ｂと連通させている。これにより、ロッド２が停止位置Ｐｐへ移動する際に、主チャンバー５の流体が前記流れダクト２０を通って補助チャンバー６ａ，６ｂへ通過することを可能とし、または逆も可能とする。補助チャンバー６ａ，６ｂの流体が、ロッド２上に停止方向Ｓ２へ停止力を与える一方で、主チャンバー５の流体は、ロッド２上に、開放方向Ｓ２へ開放力を与える。ロッド２が停止位置Ｐｐにある場合、開放力および停止力は均衡が保たれ、前記ロッド２は静止したままとなる。ロッド２が休止位置Ｐｒにある場合、開放力が停止力よりも大きく、前記ロッド２を停止方向Ｓ１へ停止位置Ｐｐまで移動させるために、前記開放力よりも大きな外部力を停止方向Ｓ１へ適用する必要がある。

ロッドが休止状態Ｐｒにある場合、シリンダー本体１の第１端部と反対側の第２端部１ｂに設置されるストッパー手段３は、ロッド２が前記シリンダー本体１から飛び出すことを防止し、この結果、ロッド２の開放方向Ｓ２への移動が制限される。ストッパー手段３は、例えば、図に示されるようなリテーナーブッシングとすることができ、シリンダー本体１の第２端部１ｂに固定され、またはその代わりに、シリンダー本体１自体が、前記第２端部１ｂ上のリテーナーブッシングと同様の形状で形成されてもよい。

主チャンバー５は、ロッド２が休止位置Ｐｒに位置する場合に、その内部に加圧されたガス状流体および加圧された油状流体を含み、ロッド２が停止位置Ｐｐにある場合には、油状流体の体積が大きくなるか、または油状流体の体積が主チャンバー５内の総体積と実質的に同体積となる。両方の流体の特性のために、ロッド２が停止方向Ｓ１へ動くと、流れダクト２０を通って補助チャンバー６ａ，６ｂへ通過する第１流体は、ガス状流体であり、前記ロッド２が停止位置Ｐｐへ到達するとき、油状流体のみが主チャンバー５に存在し、ガス状流体は補助チャンバー６ａ，６ｂ内にある。シリンダー１００は、また、本体基部４につながる閉鎖手段を有し、閉鎖手段は、ロッド２が停止位置Ｐｐへ到達する際に流れダクト２０を閉じて、チャンバー間の流体の移動を防止するように設計されている。加えて、主チャンバー５内の体積の増加を引き起こす前記流れダクト２０を閉鎖手段が閉じる際に、主チャンバー５内に存在する流体である油状流体は、新しい体積を満たすまで膨張され、その圧力の少なくとも一部を失う。したがって、補助チャンバー６ａ，６ｂの流体がロッド２に停止方向Ｓ１へ与える停止力は、主チャンバー５の流体によって前記ロッド２上に解放方向Ｓ２へ与えられる開放力と等しいか、超えることになり、結果として、前記ロッドの開放方向Ｓ２へのあらゆる動きや跳ね返りが防止される。もし、停止力が開放力と等しければ、ロッド２は停止位置Ｐｐにとどまり、前記停止力が前記開放力を超えれば、ロッド２は停止方向Ｓ１へ動き、結果として、両方の力が等しくなるまで、主チャンバー５の油状流体を押圧する。

ロッド２は、内部ハウジング２５と、閉鎖片２２と、を有しており、閉鎖片２２は、内部ハウジング２５に格納され、ロッド２と軸方向移動を自由な状態でつながり、前記ハウジング２５内を前記ロッド２との関係で軸方向へ移動可能となっている。閉鎖片２２は、軸方向へ延び、中が空洞となっており、空洞が流れダクト２０を形成する。したがって、前記流れダクト２０を閉じるために、閉鎖手段が閉鎖片２２と接触することで、閉鎖片２２の空洞を閉じ、同時に、ロッド２との関係で前記閉鎖片２２の開放方向Ｓ２への移動を引き起こさせる。主チャンバー５は、ロッド２と本体基部４の間に配置され、シリンダー本体１の内部表面１ｃ、ロッド２の下表面２ａおよび本体基部４の上表面４ａによって囲まれて定められる。前記閉鎖片２２の基部２１２ａは、ロッド２の下表面２ａの一部を形成し、前記閉鎖片２２が開放方向Ｓ２へ軸方向に移動する際に、前記主チャンバーの体積が増加する。

閉鎖片２２は、ロッド２のハウジング２５の全てを占領することなく、前記ハウジング２５内に、流れダクト２０と連通する空洞空間６ｂが残され、空洞空間６ｂには、主チャンバー５に由来する流体が配置されえる。加えて、シリンダー本体１の内部表面１ｃとロッド本体２７の外部表面２７ａの間に、離間間隙６ａが存在し、この離間間隙６ａは、また、ストッパー手段３およびロッド基部２８によって囲まれて定められる。ロッド２は、ハウジング２５の空洞空間６ｂと離間間隙６ａの間に少なくとも１つの連絡通路２６を有し、前記空洞空間６ｂおよび前記離間間隙６ａは、補助チャンバー６ａ，６ｂを形成する。

閉鎖手段は、主チャンバー５の中に少なくとも部分的に配置され、本体基部４とつながる閉鎖軸４０を有している。閉鎖軸４０は、流れダクト２０の直径よりも大きな直径を有し、ロッド２が停止位置Ｐｐに到達する際に、前記流れダクト２０を覆い、若しくは閉じる。流れダクト０の閉鎖を確実にするために、前記閉鎖軸４０は、傾斜付き縁部４０ａを備え、傾斜付き縁部４０ａは、流れダクト２０を閉じるために流れダクト２０に少なくとも一部が挿入される。また、閉鎖軸４０は、傾斜付き縁部４０ａの代わりに、前記閉鎖を確実にするために、例えば、弾性手段を有してもよい。

シリンダー１００は、本体基部４につながる移動手段を有し、移動手段は、前記ロッド２が停止位置Ｐｐに到達する際に閉鎖軸４０の軸方向移動を起こさせる。このため、閉鎖軸４０が流れダクト２０と接触する際に、閉鎖軸４０は、流れダクト２０を閉じるとともに閉鎖片２２の軸方向移動を引き起こす。したがって、主チャンバー５に増大される体積は、どのくらい前記閉鎖片２２が移動するかに依存し、設計におけるシリンダー１００に対する要求に依存する。移動手段は、本体基部４に配置される空洞部４１を有し、したがって、ロッド２が停止位置Ｐｐに到達する場合に、前記空洞部４２におけるロッド２に向かう移動支持体４２の軸方向移動を引き起こさせる。閉鎖軸４０は、移動支持体４２に固定されて移動孔４３内に格納され、前記移動支持体４２に連動して動き、流れダクト２０を閉じて閉鎖片２２を押圧する。

本体基部４は、空洞部４１の下表面４１ａにつながる閉鎖孔４４を有し、閉鎖孔４４を通って前記空洞部４１に流体が導かれる際に、前記流体が移動支持体４２に対して作用して前記移動支持体４２のロッド２に向かう軸方向移動が引き起こされる。前記本体基部４は、また、空洞部４１の上表面４１ｂにつながる返還孔４５を備え、前記返還孔４５を通って前記空洞部４１に流体が導かれる際に、前記流体が移動支持体４２に対して作用して前記移動支持体４２のロッド２から離れる方向への軸方向移動が引き起こされる。流体が閉鎖孔４４に導入される場合、移動支持体４２の上の空洞部４１に存在する流体は、返還孔４５や、図示しないが特に前述の機能を果たすための他の孔を通って空洞部４１から排出されえ、前記移動支持体４２が流れダクト２０を閉じるために移動可能となる。同様に、流体が返還孔４５に導かれる場合、移動支持体４２の下の空洞部４１に存在する流体は、閉鎖孔４４や、図示しないが特に前述の機能を果たすための他の孔を通って空洞部４１から排出されえ、前記移動支持体４２が流れダクト２０を開放するために移動可能となる。孔４４，４５に導入される流体は、好ましくは空気であり、移動支持体４２および閉鎖軸４０は空気圧シリンダーのように作用する。

シリンダー１００は、また、主チャンバー５から補助チャンバー６ａ，６ｂへの流体の通過を可能とするがが逆方向への通過は不可能とする、一般的な戻り防止手段２４を有しえる。これは、流れダクト２０が閉鎖軸４０から一旦開放されると、前記ロッド２が突然休止位置Ｐｒへ戻らないようにすることを目的としている。しかしながら、ロッド２が前記休止位置Ｐｒへ移動しえることを確実にするために、補助チャンバー６ａ，６ｂの流体が主チャンバー５へ通過することが必要である。これを確実にするために、シリンダー１００は、流れダクト２０を補助チャンバー６ａ，６ｂと接続するチョーク孔２９を有する。チョーク孔２９を通って、前記補助チャンバー６ａ，６ｂの流体が主チャンバー５へ通過し、チョーク孔２９の直径は、戻り防止手段２４のダクトの直径よりも十分に小さい。好ましくは、シリンダー１００は、また、ロッド２のハウジング２５内に設置される中空の支持片２３を有し、支持片２３はチョーク孔２９を備え、前記ロッド２に対して自由に動くことなしに固定され、支持片２３の内部には、戻り防止手段２４および閉鎖片２２が設置されている。支持片２３は、横基礎部材２３ａおよび横基礎部材２３ａから軸方向に延びる軸伸張部２３ｂを有し、前記支持片２３は、好ましくは横基礎部材２３ａによってロッド２に固定され、ハウジング２５は、前記軸伸張部２３ｂの外表面２３ｂ’とロッド本体２７の内表面２７ｂとの間に空洞空間６ｂを有している。閉鎖片２２は、主チャンバー５に面する支持片２３の一端に格納され、反対の端部に戻り防止手段２４が自由な動きなしで固定される一方で、支持片２３は軸方向に移動可能となっている。前記戻り防止手段２４と前記閉鎖片２２の間に、支持片２３は、チョーク孔２９を通って空洞空間６ｂと接続される間隙３０を有している。

ロッド２が停止方向Ｓ１へ動く場合、主チャンバー５の流体は、流れダクト２０、間隙３０および主に戻り防止手段２４を通って補助チャンバー６ａ，６ｂへ通過し、流体の一部は、チョーク孔２９をも通過する。しかしながら、ロッド２が開放方向Ｓ２へ動く場合、補助チャンバー６ａ，６ｂの流体は、チョーク孔２９、間隙３０および流れダクト２０を通過するが、戻り防止手段は通過しない。前記チョーク孔２９の直径は非常に小さいため、前記補助チャンバー６ａ，６ｂから前記主チャンバー５への流体の通過は遅く、前記ロッド２は突然に休止位置Ｐｒへ移動することはない。

支持片２３の代わりに、シリンダーは、閉鎖片２２へ固定されて閉鎖片２２と連動して動く戻り防止手段２４を有することができ、この場合、前記閉鎖片２２または前記戻り防止手段２４にチョーク孔２９が設けられる。

Claims (12)

1. 中空のシリンダー本体（１）と、
   シリンダー本体（１）の第１端部（１ａ）に固定される本体基部（４）と、
   休止位置（Ｐｒ）から停止位置（Ｐｐ）へ軸方向に移動可能である、シリンダー本体（１）の内部のロッド（２）と、
   ロッド（２）が休止位置（Ｐｒ）にある場合に内部に少なくとも１種の流体を有し、前記流体が前記ロッド（２）を前記休止位置（Ｐｒ）に維持するためにロッド（２）に圧力を与える主チャンバー（５）と、
   主チャンバー（５）と独立して設けられる補助チャンバー（６ａ，６ｂ）と、
   主チャンバー（５）を補助チャンバー（６ａ，６ｂ）に通じさせる流れダクト（２０）であり、ロッド（２）が停止位置（Ｐｐ）へ向かって移動する場合に主チャンバー（５）の流体が前記流れダクト（２０）を通って補助チャンバー（６ａ，６ｂ）へ通過し、主チャンバー（５）の流体が前記ロッド（２）に対して与える圧力に対抗して、前記補助チャンバー（６ａ，６ｂ）内に存在する流体が前記ロッド（２）に圧力を与える流れダクト（２０）と、を有し、
   流れダクト（２０）が前記ロッド（２）の内部に配置され、
   主チャンバー（５）は、ロッド（２）が休止位置（Ｐｒ）にある場合に内部にガス状流体および油状流体を含み、前記ロッド（２）が停止位置（Ｐｐ）にある場合に油状流体のみを含み、シリンダー（１００）は閉鎖手段を有し、当該閉鎖手段は、本体基部につながるとともにロッド（２）が停止位置（Ｐｐ）へ到達する場合に流れダクト（２０）を閉じるように適合され、かつ主チャンバー（５）の体積の増大を引き起こすことを特徴とする、制御停止ガスシリンダー。
2. ロッド（２）は、ハウジング（２５）およびハウジング（２５）に格納される閉鎖片（２２）を有し、前記閉鎖片（２２）は前記ハウジング（２５）内で前記ロッド（２）に関連して軸方向に移動可能であり、閉鎖片（２２）は流れダクト（２０）を有し、閉鎖手段は、流れダクト（２０）を閉じる場合に前記ロッド（２）と前記閉鎖片（２２）の間での軸方向の移動を引き起こす、請求項１に記載のシリンダー。
3. 閉鎖手段は、少なくとも一部が主チャンバー（５）内に配置される軸状の閉鎖軸（４０）を有し、ロッド（２）が停止位置に到達する場合に、閉鎖片（２２）および閉鎖軸（４０）が接触して、前記閉鎖軸（４０）が前記閉鎖片（２２）の軸方向移動を引き起こす、請求項１または２に記載のシリンダー。
4. 前記ロッド（２）が停止位置（Ｐｐ）に到達する場合に、閉鎖軸（４０）の軸方向移動を引き起こす移動手段を有し、前記移動が流れダクト（２０）の閉鎖および閉鎖片（２２）の軸方向移動を引き起こす、請求項３に記載のシリンダー。
5. 移動手段は、本体基部（４）内に配置される空洞部（４１）と、空洞部（４１）および前記空洞部（４１）を主チャンバー（５）へ通じさせる移動孔（４３）の間に配置される移動支持体（４２）と、移動支持体（４２）へ固定されるとともに前記移動孔（４３）に格納される閉鎖軸（４０）と、を有し、前記ロッド（２）が停止位置（Ｐｐ）へ移動する際に前記空洞部（４１）内で前記移動支持体（４２）の軸方向移動が引き起こされ、前期閉鎖軸（４０）が前記移動支持体（４２）と連動して移動する、請求項４に記載のシリンダー。
6. 本体基部（４）は、空洞部（４１）の下表面（４１ａ）につながる閉鎖孔（４４）を有し、前記閉鎖孔（４４）を通って空洞部（４１）へ流体が導かれる場合に、前記流体が移動支持体（４２）に対して作用し、前記移動支持体（４２）のロッド（２）へ向かう移動を引き起こす、請求項５に記載のシリンダー。
7. 本体基部（４）は、空洞部（４１）の上表面（４１ｂ）につながる返還孔（４４）を有し、前記返還孔（４４）を通って空洞部（４１）へ流体が導かれる場合に、前記流体が移動支持体（４２）に対して作用し、前記移動支持体（４２）のロッド（２）から離れる移動を引き起こす、請求項５または６に記載のシリンダー。
8. 閉鎖軸（４０）は、傾斜付き縁部（４０ａ）を有し、閉鎖片（２２）および前記閉鎖軸（４０）が接触する場合に、傾斜付き縁部（４０ａ）が流れダクト（２０）へ挿入されて流れダクト（２０）を閉じる、請求項３〜７のいずれか１項に記載のシリンダー。
9. 流れダクト（２０）から補助チャンバー（６ａ，６ｂ）への流体の通過を可能とし逆方向へは通過させないダクトを備える戻り防止手段（２４）を有し、前記ダクトは、ロッド（２）の流れダクト（２０）へつながり、シリンダー（１００）は、前記流れダクト（２０）を補助チャンバー（６ａ，６ｂ）へ繋ぐチョーク孔（２９）を有し、前記補助チャンバー（６ａ，６ｂ）の流体がチョーク孔（２９）を通って主チャンバー（５）へ通過する、請求項２〜８のいずれか１項に記載のシリンダー。
10. 戻り防止手段（２４）は、閉鎖片（２２）に固定されて前記閉鎖片（２２）と連動して移動し、前記閉鎖片（２２）または前記戻り防止手段（２４）がチョーク孔（２９）を有する、請求項９に記載のシリンダー。
11. ロッド（２）のハウジング（２５）内に配置されるとともに前記ロッド（２）に対して自由な移動なしで固定される支持片（２３）を有し、前記支持片（２３）は、前記戻り防止手段（２４）と前記閉鎖片（２２）の間に間隙（３０）を有し、チョーク孔（２９）が間隙（３０）を補助チャンバー（６ａ，６ｂ）に接続する、請求項９に記載のシリンダー。
12. チョーク孔（２９）の直径は、戻り防止手段（２４）のダクトの直径よりも小さい、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のシリンダー。

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