JP2012092981A

JP2012092981A - ピストンシリンダユニット

Info

Publication number: JP2012092981A
Application number: JP2012018765A
Authority: JP
Inventors: Josef-Gerhard Tunkers; テュンカースヨーゼフ−ゲルハルト
Original assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Current assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-05-17
Also published as: DE102006041707A1; DE102006041707B4; US20090000468A1; EP2016290A1; US8100046B2; CN101421521B; JP2009536296A; WO2007128437A1; ES2391987T3; CN101421521A; EP2016290B1

Abstract

【課題】緊締またはプレスまたは接合または打抜き加工またはエンボス加工または穿孔加工または溶接のための装置部分に用いられる有利なピストンシリンダユニットを提供する。
【解決手段】作業シリンダに通路１１，１６が対応配置されており、該通路が、アイドル行程の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室１２の負荷をも、シリンダ戻り行程室２１の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室を空気抜きしかつ作業シリンダ室だけを流体圧で負荷し、ピストン４に、ピストンロッド６の側において制御ピン４９が対応配置されており、制御ピンは作業行程の導入時に、ピストン環状面側が空気抜きされ得るようにピストンスプール１９を操作するようになっているか、またはシリンダ戻り行程室が、制御システムを介して流体供給管路および／または流体導出管路に接続されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、たとえばトグルレバージョイント装置の中間接続もしくは介在下での緊締、および／またはプレス、および／または接合、および／または打抜き加工、および／またはエンボス加工、および／または穿孔加工および／または溶接のためのピストンシリンダユニット（作業シリンダ）に関する。

ピストンシリンダユニットは工業的には短縮されて「作業シリンダ」と呼称される。したがって、以下において「作業シリンダ」という用語が使用される場合、この用語は単独のシリンダを意味するだけでなく、少なくとも１つのシリンダと、該シリンダ内に長手方向摺動可能でかつ密に案内された少なくとも１つのピストンとから成る機能性の駆動ユニットを意味する。その場合、この駆動ユニットは、当該ピストンの片側に配置されたピストンロッドを備えており、このピストンロッドは、当該シリンダ室から有利にはシールされて導出されていて、緊締、および／またはプレス、および／または接合、および／または打抜き加工、および／またはエンボス加工、および／または穿孔加工および／または溶接のための装置を駆動する。このような装置では、たとえばピストンロッドが、しばしば少なくとも１つのトグルレバージョイントの介在下に別の装置部分、たとえば受け（ジョー）と協働する緊締アームまたは拡開心棒またはセンタリング心棒、または接合装置またはエンボス加工装置、穿孔加工のための装置部分あるいはまた、たとえばトグルレバージョイントの介在下に操作可能な溶接電極のような装置部分をも駆動する。

緊締、プレス、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工および溶接のための装置は、たとえば自動車工業のボディ製造において多種多様に使用される。緊締装置はしばしば「トグルレバー緊締装置」として形成されていて、ボディ金属薄板をスポット溶接、接着、クリンチングまたはこれに類するものによるその永続的な結合時まで所定の位置に保持する。その他の装置は、たとえばアンダボディテンタ（Unterbodenspanner）として働き、ジョイント伝動装置、たとえば平行四辺形リンク機構の中間接続もしくは介在下にセンタリング心棒を駆動し、これにより複数の金属薄板を互いに対して位置調整しかつセンタリングする。その例はとりわけトゥンカーズマシーネンバウ社（Firma Tuenkers Maschinenbau GmbH）のカタログ「Ｐｒｏｄｕｋｔｉｏｎｓｐｒｏｇｒａｍｍ」、「ＳｐａｎｎｔｅｃｈｎｉｋｆｕｅｒｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎｅｌｌｅＳｅｒｉｅｎｆｅｒｔｉｇｕｎｇ」、「Ｓｐａｎｎｓｙｓｔｅｍｅ，Ｈａｎｄｌｉｎｇ，Ｕｍｆｏｒｍｔｅｃｈｎｉｋ，Ｓｔａｎｚｅｎ，Ｂｏｅｒｄｅｌｎ，Ｄｒｕｃｋｆｕｅｇｅｎ，Ｐｒａｅｇｅｎ」ならびにドイツ連邦共和国特許第１９６１６４４１号明細書、ドイツ連邦共和国特許第１９８２４５７９号明細書およびドイツ連邦共和国特許第１９９３０９９０号明細書に記載されている。

これらの方法、制御システム、作業シリンダおよび装置の全てにおいては、作業行程の最後の部分でしか全押圧力が必要とされない。このことに基づき、ピストンロッドを備えた当該ピストンの接近行程の９０％以上に関しては（アイドル行程）、たとえば摩擦およびある程度の質量慣性力および重力を克服するための小さな力しか必要とならない。しかし、加圧下にある流体、たとえばハイドロリック液または圧縮空気の供給、ひいてはポンプ出力およびその駆動エネルギは、公知先行技術の場合、ピストンロッド、たとえばトグルレバージョイントおよびこれに類するものを備えた対応するピストンの行程全体のために必要とされ、このことは、常に駆動エネルギの大部分が失われることを意味する。

ドイツ連邦共和国特許第１９６１６４４１号明細書ドイツ連邦共和国特許第１９８２４５７９号明細書ドイツ連邦共和国特許第１９９３０９９０号明細書

トゥンカーズマシーネンバウ社（Firma Tuenkers Maschinenbau GmbH）のカタログ「Ｐｒｏｄｕｋｔｉｏｎｓｐｒｏｇｒａｍｍ」トゥンカーズマシーネンバウ社（Firma Tuenkers Maschinenbau GmbH）のカタログ「ＳｐａｎｎｔｅｃｈｎｉｋｆｕｅｒｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎｅｌｌｅＳｅｒｉｅｎｆｅｒｔｉｇｕｎｇ」トゥンカーズマシーネンバウ社（Firma Tuenkers Maschinenbau GmbH）のカタログ「Ｓｐａｎｎｓｙｓｔｅｍｅ，Ｈａｎｄｌｉｎｇ，Ｕｍｆｏｒｍｔｅｃｈｎｉｋ，Ｓｔａｎｚｅｎ，Ｂｏｅｒｄｅｌｎ，Ｄｒｕｃｋｆｕｅｇｅｎ，Ｐｒａｅｇｅｎ」

本発明の根底を成す課題は、たとえばトグルレバージョイントの介在下での緊締および／またはプレスおよび／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または穿孔加工および／または溶接のための装置部分に用いられるピストンシリンダユニット（作業シリンダ）を改良して、エネルギ収支の著しい改善、ひいてはコストの節約のために寄与することのできる有利なピストンシリンダユニット（作業シリンダ）を提供することである。

この課題を解決するために本発明の第１の構成では、ピストンシリンダユニット（作業シリンダ）であって、シリンダ内に流体圧によって長手方向摺動可能でかつ密に案内されたピストンが設けられており、該ピストンに一方の側（ピストン環状面側）でシリンダから密に導出されたピストンロッドが対応配置されており、該ピストンロッドが、緊締および／またはプレス加工および／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または穿孔加工および／または溶接のための装置部分を、トグルレバージョイント装置の介在下に駆動するようになっている形式のピストンシリンダユニットにおいて、作業シリンダに複数の通路が対応配置されており、該通路が、アイドル行程（接近行程）の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室の負荷をも、シリンダ戻り行程室の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室を空気抜きしかつ作業シリンダ室だけを流体圧で負荷するようになっており、ピストンに、ピストンロッドの側において孔内で制御ピンが対応配置されており、該制御ピンが、プリロードもしくは予荷重をかけられた圧縮ばねエレメントの戻し力に抗して支承されており、しかも前記制御ピンは作業行程の導入時に、ピストン環状面側が空気抜きされ得るように弁またはピストンスプールを操作するようになっているか、またはシリンダ戻り行程室が、制御システムを介して流体供給管路および／または流体導出管路に接続されているようにした。

上記課題を解決するために本発明の第２の構成では、自動車工業のボディ製造において使用するためのピストンシリンダユニット（作業シリンダ）であって、シリンダ内に長手方向摺動可能でかつ密に流体圧によって摺動可能な少なくとも１つのピストンが設けられており、該ピストンに一方の側（ピストン環状面側）でシリンダから密に導出されたピストンロッドが対応配置されており、該ピストンロッドが、緊締および／またはプレス加工および／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または溶接および／または穿孔加工のための装置部分を、リンク、平行四辺形リンク機構、トグルレバージョイント装置またはこれに類するもののような伝動装置部分の介在下に駆動するようになっている形式のピストンシリンダユニットにおいて、作業シリンダに複数の通路が対応配置されており、該通路が、アイドル行程（接近行程）の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室の負荷をも、シリンダ戻り行程室の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室を空気抜きしかつ作業シリンダ室だけを流体圧で負荷するようになっており、ピストンに、ピストンロッドの側において孔内で制御ピンが対応配置されており、該制御ピンが、プリロードもしくは予荷重をかけられた圧縮ばねエレメントの戻し力に抗して支承されており、しかも前記制御ピンは作業行程の導入時に、ピストン環状面側が空気抜きされ得るように弁またはピストンスプールを操作するようにした。

さらに、上記課題を解決するために本発明の第３の構成では、自動車工業のボディ製造において使用するためのピストンシリンダユニット（作業シリンダ）であって、シリンダ内に長手方向摺動可能でかつ密に流体圧によって摺動可能な少なくとも１つのピストンが設けられており、該ピストンに一方の側（ピストン環状面側）でシリンダから密に導出されたピストンロッドが対応配置されており、該ピストンロッドが、緊締および／またはプレス加工および／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または溶接および／または穿孔加工のための装置部分を、リンク、平行四辺形リンク機構、トグルレバージョイント装置またはこれに類するもののような伝動装置部分の介在下に駆動するようになっている形式のピストンシリンダユニットにおいて、作業シリンダに複数の通路が対応配置されており、該通路が、アイドル行程（接近行程）の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室の負荷をも、シリンダ戻り行程室の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室を空気抜きしかつ作業シリンダ室だけを流体圧で負荷するようになっており、ピストンロッドに結合されたフォーク形ヘッドまたは該ピストンロッドに結合されたトグルレバージョイント装置が、アイドル行程（接近行程）の終了と共にピストンスプールを制御して、全流体圧がピストンに作用するようにした。

アイドル行程およびパワー行程もしくは作業行程の間の種々異なる押圧力を、出力、特に空気量またはハイドロリック量のリットル出力と同様に適合させるために、本発明による方法では、作業シリンダが、アイドル行程時にピストンの両側で圧力媒体によって負荷されるので、アイドル行程（接近行程）の際には、作業行程の方向において、流体圧により負荷されたピストン面の大きさと、これとは反対の側のピストン環状面の大きさとの間の差から生ぜしめられる差力しか有効とならない。これにより、ポンプおよびその駆動モータのための流体消費量および特にエネルギ消費量、特に圧縮空気消費量およびハイドロリック液消費量は、著しく低減され、たとえば５０％低減される。

実際のパワー行程（作業行程）を導入するためには、ピストン環状面側が放圧され、ピストン面側は圧力媒体圧によって負荷されたままとなる。これにより、流体押圧力が発生し、この流体押圧力は、たとえばトグルレバー緊締装置の緊締アームまたはプレス加工装置、接合加工装置、打抜き加工部分、エンボス加工または穿孔加工のための装置部分または溶接ジョーを、たとえばトグルレバージョイントの介在下に負荷することができる。

圧力媒体圧負荷のための制御は本発明によれば、ストロークまたは圧力に関連して行われる。たとえば、作業行程の導入のためには、ピストンによって弁、たとえばピストンスプールが操作され、これによりピストン環状面側は放圧され、ピストン面側は全流体圧によって負荷されたままとなる。これにより、作業方向において全押圧力が発揮され得るようになり、これによりたとえばトグルレバー緊締装置またはプレス加工、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工および溶接のための装置に対して、とりわけトグルレバージョイントの介在下に作用し得るようになる。ピストンロッドの走入、ひいては対応するピストンの戻り運動は、既に予め切換制御された弁によるピストン環状面側の圧力負荷により行われる。

制御システムの制御部分、たとえばピストンスプールおよびシリンダカバーおよび／またはシリンダ底部に設けられた通路を、必要に応じてシリンダの側壁にも、全体的または部分的に組み込むことができる。これにより、緊締、プレス加工、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工および溶接のために、とりわけトグルレバーの使用下に、自動車工業のボディ製造において必要とされるような、このような形式の従来汎用の装置の構成寸法を増大させなくて済むので、これまでたとえば自動車工業において存在している、外側寸法に関する規格が維持される。この配置は、円形のシリンダにおいても、いわゆる扁平（方形）のシリンダにおいても、楕円形または扁平楕円形のシリンダにおいても行なわれ得る。

本発明により形成された作業シリンダは、特に自動車工業において種々様々に、たとえば自動車工業のボディ製造における緊締、プレス加工、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工および溶接のための装置において使用され得るので極めて有利である。既存の製造ラインに、構造的な変更なしに、本発明の対象であるような作業シリンダを装備させることができる。これにより、このような製造ラインを運転するためのエネルギコストを著しく減少させることができる。

作業シリンダは、ピストンロッドが弁、たとえばピストンスプールをアイドル行程（接近行程）の終了と共に、全圧力媒体圧が力有効なピストン面側に作用するように制御するために使用される。このように形成されている作業シリンダは、自動車工業のボディ製造におけるトグルレバー緊締装置において使用され得ると特に有利である。

請求項４には、特に有利な実施態様が記載されている。この場合、解離可能な連結部もしくはカップリングが設けられており、このカップリングはアイドル行程時には、ピストンロッドと弁との間の結合を形成しないが、アイドル行程（調節行程）の終了と共に自動的に有効となって、圧力媒体圧が力有効なピストン面側に完全に作用するように前記弁を制御する。

このためには、請求項５にも別の有利な解決手段が記載されている。

請求項６〜請求項９に記載の構成は、トグルレバージョイント装置が設けられているような装置において、たとえばトグルレバー緊締装置、ひいてはトグルレバージョイントを介して駆動されるスポット溶接装置、打抜き加工装置および接合装置ならびにエンボス加工装置のために適しているので特に有利である。

本発明のさらに別の特徴および利点は、以下の図面の説明から明らかである。図面には、本発明の複数の実施例が概略的に図示されている。

ピストンロッドを備えたピストンが矢印方向Ｙにおけるアイドル行程の中間位置に位置する状態で示す作業シリンダの軸方向縦断面図である。図１に示した作業シリンダを作業行程（パワーストローク）の終端位置で示す縦断面図である。別の実施例による作業シリンダを、矢印方向Ｙにおけるアイドル行程の中間位置で示す縦断面図である。図３に示した作業シリンダを、矢印方向Ｘ（開放行程）におけるピストンの戻り運動時の中間位置で示す軸方向縦断面図である。本発明による作業シリンダを備えたトグルレバー緊締装置の縦断面図である。質問装置を備えた外部の制御装置を備えた別の実施例よる作業シリンダの部分縦断面図である。さらに別の実施例を示す部分縦断面図である。本発明による作業シリンダを備えたトグルレバー緊締装置を、作業行程（緊締）時の終端位置で示す部分縦断面図である。図８に示したトグルレバー緊締装置を、開放行程の終了後における逆向きの終端位置における開放位置（ピストン）で示す部分縦断面図である。図８および図９に示したトグルレバー緊締装置を接近行程（アイドル行程）の実施時（ピストンの中間位置）で示す部分縦断面図である。

図面には、符号１でシリンダが示されている。このシリンダ１はシリンダ底部２とシリンダカバー３とを有している。シリンダ底部２および／またはシリンダカバー３は、ねじ（図示しない）によってシリンダ１の本体に解離可能でかつ交換可能に結合されていてよい。

シリンダ１内には、ピストン４が長手方向で互いに逆向きの方向で、つまり方向Ｘもしくは方向Ｙに、シールエレメント５によってシールされた状態で往復運動可能もしくは行程運動可能に配置されている。ピストン４の一方の側では、ピストン４にピストンロッド６が対応配置されており、このピストンロッド６を介して、緊締、プレス、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工または溶接のための適当な装置部分７が駆動される。これらの装置部分７またはこれに類するものは、図１および図２には概略的にしか図示されていない。これらの装置部分７の間には、図５に全体を符号８で示したようなトグルレバージョイント装置が配置されていてもよい。装置部分７は図５には緊締アームにより図示される。この緊締アームは別の装置部分、たとえば「ジョー」とも呼ばれる受け（図示しない）と協働する。緊締のためのこのような装置、たとえばトグルレバー緊締装置、プレスのための装置、接合のための装置、打抜き加工のための装置、エンボス加工のための装置、穿孔加工のための装置および溶接のための装置の基本的な構造は、公知先行技術であるので、図面を簡単にするという理由からこれらに関する詳しい説明は省略する。このような形式の装置は、本願明細書の冒頭で説明したような、添付の文献リストに挙げられている文献から知ることができる。

図面から認められるような全ての実施態様において、シリンダ１はその長手方向軸線に対して直交する方向に案内された横断面で見て円形、あるいはまた楕円形、方形、扁平楕円形またはこれに類する形状に形成されていてよい。

図１および図２に示した実施例では、一方のシリンダ壁９に長手方向通路１０が設けられている。この長手方向通路１０の、シリンダカバー３寄りの端区分は横方向通路１１に、流体が導通するように（以降、「流体導通性」と呼ぶ）接続されている。この横方向通路１１はその一方の端部で作業シリンダ室１２に開口していて、他方の端部で作業シリンダ室１２から導出されており、こうして横方向通路１１は適当な流体供給・導出もしくは通気のための制御システム（図示しない）に接続されている。この流体はハイドロリック液、圧縮空気または作業シリンダを運転する際に使用されるような疑似液体（Quasifluessigkeit）であってよい。自動車工業のボディ製造では、とりわけ圧縮空気が使用される。なぜならば、圧縮空気は工場、特に製造ラインのあらゆる場所に提供されているからである。しかし、このこと自体は本発明を実現する上で必ずしも必要ではない。

長手方向通路１０はその他方の端部から間隔を置いて、シリンダ底部２に配置された分岐通路１３に流体導通性に接続されている。長手方向通路１０の他方の端部はさらに、通路区分１４に流体導通性に接続されている。この通路区分１４は室１５に流体導通性に開口している。

シリンダ底部には、別の通路１６が配置されている。この通路１６は円筒状の孔１７に開口している。この通路１６には室通路１８が続いており、この室通路１８の一方の端部は通路１６に流体導通性に接続されており、他方の端部は室１５に開口している。

円筒状の孔１７内には、ピストンスプール１９が長手方向摺動可能でかつ密に案内されている。このピストンスプール１９の特定の長手方向区分はシリンダ戻り行程室２１内に突入している。ピストンスプール１９は、室１５内でピストン２０によって長手方向摺動可能でかつ密に案内されている。室１５はこれにより２つのシリンダ室に分割され、この場合、一方のシリンダ室２２内には、室通路１８が流体導通性に開口しており、他方のシリンダ室２３には通路区分１４が流体導通性に開口している。

ピストンスプール１９は長手方向通路２４を有している。この長手方向通路２４は図示の実施例ではその長さの一部にわたってピストンスプール１９の長手方向軸線に対して同軸的に延びていて、しかもこの長手方向軸線に対して直交する方向に延びる、該長手方向通路２４に流体導通性に接続された分岐通路２５を有している。

図１および図２に示した作業シリンダは、図５に示したトグルレバー緊締装置において組み込まれている。図１および図２ならびに図５に示した作業シリンダの作用形式は以下の通りである：
図１に示した位置では、横方向通路１１が流体源（図示しない）に接続されている。この流体源は、加圧下にある流体、たとえば圧縮空気を供給する。これにより、作業シリンダ室１２は圧力媒体圧で負荷され、そして長手方向通路１０と分岐通路１３と、ピストンスプール１９に設けられた分岐通路２５と長手方向通路２４とを介してシリンダ戻り行程室２１も同じ圧力媒体圧で負荷される。このことは、作業シリンダ室１２もシリンダ戻り行程室２１も、加圧下にある流体によって同時に負荷されていることを意味する。これにより、流体圧は両側からピストン４に作用する。しかし、ピストンロッド６が位置する方の側では、ピストンロッド６が位置していない方の側に比べて小さな面、つまり環状面しか流体圧によって負荷されないので、Ｙ方向、つまり作業方向に作用する行程調節力が生ぜしめられる。この行程調節力は、ピストンロッド６側の流体有効なピストン面の大きさと、ピストンロッド６が位置していない側の流体有効なピストン面の大きさとの差により規定される。その結果、ピストン４ならびにピストンロッド６および場合によっては接続されている装置部分、たとえばトグルレバージョイント装置８および装置部分７、たとえば緊締アームまたはたとえば緊締、プレス、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工または溶接の際に必要となる別の装置部分は、アイドル行程時に比較的小さな駆動力を用いるだけで運動させられる。その結果、アイドル行程（接近行程）時に必要となる駆動エネルギは作業シリンダにおける圧力媒体有効面に相応して、たとえば５０パーセントだけ減少する。このことは、流体有効なピストン面の選択によっても規定され得る。この場合、このことは、たとえばピストンロッド６の横断面を相応して変えることにより規定され得る。たとえばトグルレバー緊締装置またはその他の装置においては、ピストンロッド６の直径を拡大させ、これによりアイドル行程（接近行程）時に、消費されなければならないエネルギをさらに一層減少させることが可能となる。ピストン４がピストンスプール１９の端面に当接すると、このピストンスプール１９は相応してその長手方向軸線方向に移動させられて、図２に示した位置に到達する。この位置では、分岐通路１３がシリンダ戻り行程室２１から遮断されており、このシリンダ戻り行程室２１は、ピストンスプール１９に設けられた長手方向通路２４とその分岐通路２５とを介して通路１６に流体導通性に接続されている。これにより、シリンダ戻り行程室２１は通気される。この通気は、適当な制御システム（図示しない）を介して行われ得る。

ピストンロッド６の走入、つまりＸ方向での運動（開放行程）は、制御装置（図示しない）の相応する制御により行われる。これにより、ピストン環状面側の圧力媒体圧力負荷、つまりシリンダ戻り行程室２１の圧力媒体圧力負荷は、既に予め切換制御された、本実施例ではピストンスプール１９として形成された弁により行われる。この場合では、通路１６が制御部を介して圧力媒体圧に接続されている。流体はこれによって通路１６と、ピストンスプール１９に設けられた長手方向通路２４とを介してシリンダ戻り行程室２１内へ導入される。室通路１８を介して圧力媒体圧は室部分２２にも伝播してピストン２０を負荷し、これによりピストンスプール１９を、図２に示した位置に保持する。

Ｙ方向におけるアイドル行程（接近行程）の導入時に、流体圧は横方向通路１１と通路１０とを介して分岐通路１３にまで伝播し、さらに通路区分１４を介して室１５内にも伝播して、ピストン２０を負荷する。これにより、ピストン２０は図１に示した位置から移動させられ、その後に、前で説明した作業サイクルを繰り返すことができる。

図３および図４に示した実施例においても、同一機能の構成部分に対しては図１および図２に示した実施例の場合と同じ符号が使用されている。

シリンダ底部２には、ピストン４の行程運動に対して直交する横方向に弁室２６が配置されている。この弁室２６内では、ピストンスプール２７がその長手方向軸線方向で互いに逆向きの方向で摺動可能でかつ密に配置されている。

ピストンスプール２７はその両端部にピストン形の拡径部を有しており、そしてそのほぼ真ん中の長さ区分２８には直径減小部もしくは減径部を有しているので、周方向に環状室２９が生ぜしめられる。

弁室２６には、互いに間隔を置いて横方向通路１１と通路１６とが接続されている。横方向通路１１と通路１６とは、適当な流体制御部（図示しない）を介して交互に全圧力媒体圧に接続可能であるか、あるいはまた通気され得るようになっている。

シリンダ壁９に配置された長手方向通路１０は横方向通路１１を介して作業シリンダ室１２に接続されている。長手方向通路１０はさらに通路３０に流体導通性に開口しており、この通路３０は弁室２６の環状室２９の範囲に開口している。

通路１６は通路区分３１を介して同じく弁室２６の、プランジャ３２が長手方向摺動可能でかつ密に案内に突入している部分に接続されている。このプランジャ３２はピストン３３とワンピースに、つまり一体に結合されている。このピストン３３は長手方向摺動可能でかつ密に室３４内に配置されていて、プリロードもしくは予荷重をかけられた圧縮ばねエレメント３５によって、ピストンスプール２７から離れる方向に常時負荷されている。圧縮ばねエレメント３５の一方の端部は中間壁３６に、他方の端部はピストン３３にそれぞれ支持されている。

圧縮ばねエレメント３５とは反対のピストン面側には、分岐通路３７が開口している。この分岐通路３７は通路区分３８に流体導通性に接続されている。この通路区分３８は横方向通路１１に流体導通性に接続され得る（図３）。通路区分３８はシリンダ戻り行程室２１内に流体導通性に開口している。

図３および図４に示した実施例の作用形式は以下の通りである：
図３に示したように、ピストン４はＹ方向におけるアイドル行程を実施する。このときに、横方向通路１１は制御部（図示しない）を介して適当な流体源、たとえば圧縮空気に接続されており、これにより通路区分３８も流体圧で負荷され、これによりシリンダ戻り行程室２１を圧力媒体圧で負荷し、さらに環状室２９と通路３０と横方向通路１１とを介して作業シリンダ室１２をも圧力媒体圧で負荷する。その結果、ピストン４およびピストンロッド６および場合によっては接続された装置部分（図３および図４には図示しない）、たとえば装置部分７を備えたトグルレバージョイント装置８、たとえば緊締アーム（図５）は、圧力有効なピストン面から生ぜしめられる差力によって運動させられる。全作業行程が実行される位置にピストン４が到達すると、圧力媒体圧は通路区分３８と分岐通路３７とを介して室３４内へ伝播して、ピストン３３を負荷する。このピストン３３はその後に圧縮ばねエレメント３５の戻し力を克服してプランジャ３２をピストンスプール３７へ押圧し、これにより横方向通路１１を環状室２９から遮断するので、シリンダ戻り行程室２１はもはや圧力媒体圧によって負荷されなくなる。その結果、この位置では、ピストン４の、ピストンロッド６を備えていない方の側の圧力有効な面に全圧力媒体圧が作用し、その後に当該装置、たとえばトグルレバー緊締装置または緊締、プレス、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工または溶接のための装置はその全作業行程を実施することができる。その場合、シリンダ戻り行程室２１は放圧されている。

図６に示した実施例では、多方向切換弁３９が、固有の作業シリンダの外部でシステム制御部（図示しない）に取り込まれている。この多方向切換弁３９は流体源（図示しない）、たとえば圧縮空気源またはハイドロリック液源と協働する。この流体源には、適当な形式で、たとえばモータ式に駆動される少なくとも１つのポンプを介して、圧力媒体が加圧下に供給される。

同一機能の構成部分に関しては、同じ符号が使用されている。

通路区分３８はシリンダ戻り行程室２１に、横方向通路１１は作業シリンダ室１２に、それぞれ多方向切換弁３９を介して接続可能である。アイドル行程の間、ピストン４には差圧だけが作用して、このピストン４を作業行程時にＹ方向に移動させる。

作業行程を導入するためには、切換制御が行われる。この場合、シリンダ戻り行程室２１はもはや流体圧で負荷されなくなり、作業シリンダ室１２だけが流体圧で負荷されるようになり、これによりたとえばトグルレバー緊締装置または緊締、プレス、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工または溶接のための装置において作業行程を導入する場合に全圧力媒体圧が提供されている。符号４０によって、ピストンロッド６の位置を検出するための装置が極めて概略的に図示されている。この装置は、トグルレバー緊締装置から知られているカセットであってよい。このようなカセットでは、ニューマチックスイッチ、マイクロスイッチ、誘導式のスイッチまたはこれに類するものによって、ピストンロッド６のその都度の位置を、たとえば切換ラグ４１を介して検出することができる。装置４０はカセットの形で直接にシリンダ１に対応配置されていてもよく、その場合、装置４０は、たとえば図５に図示されているようにシリンダ１に設けられた切欠き内に配置されていてよい。この切欠きには、ピストンロッド６の種々の位置を検出するための装置、ひいては緊締アームの角度位置を間接的に検出するための装置が、緊締ヘッド４２の裏面に設けられたスリット４３内に配置されている。このスリット４３は有利には緊締ヘッド４２の長手方向軸線方向に、ひいてはピストンロッド６の行程方向に対して平行に、あるいはまたこの行程方向に対して直交する横方向に延びていてよい。装置４０はスリット４３を外部に対して十分に、たとえば液体・ダスト密にシールしていると有利である。装置４０は学習可能なカセットとして形成されていてもよい。その場合、特定の位置を１回または数回制御することにより、これらの位置がメモリに電子的に記憶・再取出し可能であり、これによりたとえば緊締アームに種々の角度位置を対応させることができる。装置部分４４，４５は互いに相対的に調節可能であってよく、これにより種々の作業位置、たとえば緊締位置が考慮される。装置部分４４，４５はスイッチ、たとえば電気的なスイッチまたは誘導式のスイッチであってよく、このスイッチは切換ラグ４１によって付勢される。データは適当な電気的または電子的なコネクタ４６を介して質問されて、線路を介して、たとえば遠ざけられた制御スタンド、データ処理設備またはこれに類するものへ伝送される。これらのデータは製造制御部またはコントロール部に取り込まれていてよく、たとえば自動車工業のボディ製造における製造ラインに存在していてよい。しかし、これらの種々の手段は、緊締、プレス、接合、打抜き加工、エンボス加工、穿孔加工または溶接のための装置においても同様に使用され得る。

全ての実施例において、符号４７によってシール部材が示されている。このシール部材４７を通じて、ピストンロッド６を作業シリンダから流体密に引き出すことができる。

図７に示した実施例では、ピストン４に、圧縮ばねエレメント４８の戻し力に抗して行程運動可能な制御ピン４９が対応配置されている。この制御ピン４９はピストン４に設けられた孔内に長手方向摺動可能でかつ密に配置されている。制御ピン４９は端面側でピストンスプール１９と協働し、この場合、アイドル行程の終了と共に制御ピン４９は端面側でピストンスプール１９の端面に当接して、このピストンスプール１９をＹ方向に、つまりシリンダカバー３に突入する方向に移動させる。このことは、作業行程の直前に、有利には作業行程の開始と共に開始することができる。その後に、ピストン環状面側への圧力媒体供給は中断され、シリンダ戻り行程室２１は空気抜きされるので、流体圧はピストン面側をのみ流体圧で負荷して、たとえばトグルレバー緊締装置、溶接ジョー、トグルレバージョイントを備えた組み合わされたクランプ・溶接装置、打抜き加工装置またはエンボス加工装置またはこれに類するものを負荷する。図示の実施例では、圧縮ばねエレメント４８の一方の端部がピストン４に、他方の端部がピストン形の拡径部に、それぞれプリロードもしくは予荷重をかけられて支持されている。

図８〜図１０には、本発明のさらに別の実施例が示されている。同一機能の構成部分に関しては、前で説明した実施例の場合と同じ符号が使用されている。符号５０によって、ピストンロッド６の長手方向軸線に対して平行に延びる連結ロッドが示されている。この連結ロッド５０は壁５２に設けられた孔５１内に長手方向摺動可能でかつシール部材５３を介して圧力媒体密にシールされて案内されている。

連結ロッド５０の一方の端部は、ピストンスプール１９と材料的にワンピース（一体）にまたは機能的にワンピースに、たとえばねじ山によって結合されている。さらに、連結ロッド５０は緊締ヘッドに設けられた室５４に突入していて、ピストンロッド６の外周面に対して間隔を置いて配置されている。連結ロッド５０の、ピストンスプール１９とは反対の側の端区分は、拡径部５５を有している。さらに、この範囲には、カップ形のばねスリーブ５６が配置されており、このばねスリーブ５６は、その拡径部５５寄りの端区分にワンピースに形成された、外方へ向かって突出したフランジ５７を備えている。ばねスリーブ５６は孔５８を備えていて、この孔５８によって、横断面円形の連結ロッド５０の外周面に沿ってスライドする。

ばねスリーブ５６内には、プリロードもしくは予荷重をかけられた圧縮ばねエレメント５９が設けられている。この圧縮ばねエレメント５９は本実施例では圧縮コイルばねとして形成されている。圧縮ばねエレメント５９の一方の端部はばね弾性的に拡径部５５に支持されており、他方の端部はばねスリーブ５６の最低部でその端面壁に支持されている。圧縮ばねエレメント５９はその軸方向の長さの大部分にわたってばねスリーブ５６によって軸方向と半径方向とに案内されかつ保持される。圧縮ばねエレメント５９は、自動的に膨張して、ばねスリーブ５６の端面をストッパ６０にまで運動させようとしている。このストッパ６０は連結ロッド５０とワンピ―スに結合されている。ストッパ６０は横方向ピン、ねじ、拡開心棒またはこれに類するものにより形成されていてよい。ストッパ６０は、連結ロッド５０の長手方向軸線に対して直交する方向に延びる孔内に不動に配置されていて、Ｘ方向におけるばねスリーブ５６の移動ストロークを制限する。

ピストンロッド６、本実施例ではトグルレバージョイント装置８の、このピストンロッド６に対応配置されたフォーク形ヘッド６１には、カップリング６２が固く結合されている。したがって、このカップリング６２はピストンロッド６の行程運動時に方向Ｘもしくは方向Ｙに運動する。カップリング６２は本実施例では、ピストンロッド６の長手方向軸線に対して直交する方向に突出した金属薄板として形成されており、この金属薄板は貫通孔を備えており、この貫通孔はばねスリーブ５６の外径よりも大きく形成されているので、ばねスリーブ５６はカップリング６２に設けられた前記孔を通じてスライドすることができる。しかし、カップリング６２に設けられた孔は、ばねスリーブ５６に設けられたフランジ５７の外径よりも小さく形成されているので、カップリング６２はフランジ５７に下方から係合して、ピストンロッド６のＹ方向への行程時に圧縮ばねエレメント５９を押し縮めながらフランジ５７を連行することができる（図８）。図１０には、カップリング６２がばねスリーブ５６に沿ってスライドしている様子が示されており、図９には、ばねスリーブ５６が、圧縮ばねエレメント５９の相応する弛緩下にＸ方向でストッパ６０にまで移動させられていることが図示されている。カップリング６２に設けられた開口６３の寸法は、この開口６３がストッパ６０を超えてスライドし得るような大きさにも設定されている。

この場合、カップリング６２が直接にＹ方向におけるアイドル行程（接近行程）の終了と共にばねスリーブ５６のフランジ５７の下面に当接して、拡径部５５を介して圧縮ばねエレメント５９を押し縮めながら連結ロッド５０をＹ方向に運動させ、これにより、ピストンスプール１９もＹ方向に移動させられる。このことは、上で説明した機能形式の意味で切換制御をもたらす結果となり、この場合、全圧力媒体圧が下面（ピストン面）に対して有効となり、ひいてはトグルレバー緊締装置の緊締アームにおいて全緊締力が提供される。

当然ながら、このような構造およびこのような原理は別の装置、たとえばクリンチ加工装置、穿孔加工装置、トグルレバージョイント装置を備えた溶接装置、接合、エンボス加工および緊締のための装置のためにも使用され得る。この場合、圧縮ばねエレメント５９は衝撃的な衝突を阻止し、しかもピストンスプール１９の正確で、しかも相応してばね支承された切換制御をもたらす。

要約、特許請求の範囲および発明の詳細な説明に記載した特徴ならびに図面から認められる特徴は、単独の形でも任意に組み合わされた形でも、本発明を実現するために重要となり得る。

１シリンダ
２シリンダ底部
３シリンダカバー
４ピストン
５シールエレメント
６ピストンロッド
７装置部分
８トグルレバージョイント装置
９シリンダ壁
１０長手方向通路
１１横方向通路
１２作業シリンダ室
１３分岐通路
１４通路区分
１５室
１６通路
１７孔
１８室通路
１９ピストンスプール
２０ピストン
２１シリンダ戻り行程室、ピストン環状面側
２２シリンダ室
２３シリンダ室
２４長手方向通路
２５分岐通路
２６弁室
２７ピストンスプール
２８真ん中の長さ区分
２９環状室
３０通路
３１通路区分
３２プランジャ
３３ピストン
３４室
３５圧縮ばねエレメント
３６中間壁
３７分岐通路
３８通路区分
３９多方向切換弁
４０装置
４１切換ラグ
４２緊締ヘッド
４３スリット
４４装置部分
４５装置部分
４６コネクタ
４７シール部材
４８圧縮ばねエレメント
４９制御ピン
５０連結ロッド
５１孔
５２壁
５３シール部材
５４室
５５拡径部
５６ばねスリーブ
５７フランジ
５８孔
５９圧縮ばねエレメント
６０ストッパ
６１フォーク形ヘッド
６２カップリング
６３開口
Ｘ行程方向
Ｙ行程方向

Claims

ピストンシリンダユニット（作業シリンダ）であって、シリンダ（１）内に流体圧によって長手方向摺動可能でかつ密に案内されたピストン（４）が設けられており、該ピストン（４）に一方の側（ピストン環状面側）でシリンダ（１）から密に導出されたピストンロッド（６）が対応配置されており、該ピストンロッド（６）が、緊締および／またはプレス加工および／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または穿孔加工および／または溶接のための装置部分（７）を、トグルレバージョイント装置（８）の介在下に駆動するようになっている形式のピストンシリンダユニットにおいて、作業シリンダに複数の通路（１１，１６；１１，３８）が対応配置されており、該通路（１１，１６；１１，３８）が、アイドル行程（接近行程）の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室（１２）の負荷をも、シリンダ戻り行程室（２１）の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室（２１）を空気抜きしかつ作業シリンダ室（１２）だけを流体圧で負荷するようになっており、ピストン（４）に、ピストンロッド（６）の側において孔内で制御ピン（４９）が対応配置されており、該制御ピン（４９）が、プリロードもしくは予荷重をかけられた圧縮ばねエレメント（４８）の戻し力に抗して支承されており、しかも前記制御ピン（４９）は作業行程の導入時に、ピストン環状面側が空気抜きされ得るように弁またはピストンスプール（１９）を操作するようになっているか、またはシリンダ戻り行程室（２１）が、制御システムを介して流体供給管路および／または流体導出管路に接続されていることを特徴とする、ピストンシリンダユニット。
自動車工業のボディ製造において使用するためのピストンシリンダユニット（作業シリンダ）であって、シリンダ（１）内に長手方向摺動可能でかつ密に流体圧によって摺動可能な少なくとも１つのピストン（４）が設けられており、該ピストン（４）に一方の側（ピストン環状面側）でシリンダ（１）から密に導出されたピストンロッド（６）が対応配置されており、該ピストンロッド（６）が、緊締および／またはプレス加工および／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または溶接および／または穿孔加工のための装置部分（７）を、リンク、平行四辺形リンク機構、トグルレバージョイント装置またはこれに類するもののような伝動装置部分の介在下に駆動するようになっている形式のピストンシリンダユニットにおいて、作業シリンダに複数の通路（１１，１６；１１，３８）が対応配置されており、該通路（１１，１６；１１，３８）が、アイドル行程（接近行程）の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室（１２）の負荷をも、シリンダ戻り行程室（２１）の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室（２１）を空気抜きしかつ作業シリンダ室（１２）だけを流体圧で負荷するようになっており、ピストン（４）に、ピストンロッド（６）の側において孔内で制御ピン（４９）が対応配置されており、該制御ピン（４９）が、プリロードもしくは予荷重をかけられた圧縮ばねエレメント（４８）の戻し力に抗して支承されており、しかも前記制御ピン（４９）は作業行程の導入時に、ピストン環状面側が空気抜きされ得るように弁またはピストンスプール（１９）を操作するようになっていることを特徴とする、ピストンシリンダユニット。
自動車工業のボディ製造において使用するためのピストンシリンダユニット（作業シリンダ）であって、シリンダ（１）内に長手方向摺動可能でかつ密に流体圧によって摺動可能な少なくとも１つのピストン（４）が設けられており、該ピストン（４）に一方の側（ピストン環状面側）でシリンダ（１）から密に導出されたピストンロッド（６）が対応配置されており、該ピストンロッド（６）が、緊締および／またはプレス加工および／または接合および／または打抜き加工および／またはエンボス加工および／または溶接および／または穿孔加工のための装置部分（７）を、リンク、平行四辺形リンク機構、トグルレバージョイント装置またはこれに類するもののような伝動装置部分の介在下に駆動するようになっている形式のピストンシリンダユニットにおいて、作業シリンダに複数の通路（１１，１６；１１，３８）が対応配置されており、該通路（１１，１６；１１，３８）が、アイドル行程（接近行程）の開始から終了にまで流体圧による作業シリンダ室（１２）の負荷をも、シリンダ戻り行程室（２１）の負荷をも可能にし、作業行程の導入の開始と共にシリンダ戻り行程室（２１）を空気抜きしかつ作業シリンダ室（１２）だけを流体圧で負荷するようになっており、ピストンロッド（６）に結合されたフォーク形ヘッドまたは該ピストンロッドに結合されたトグルレバージョイント装置（８）が、アイドル行程（接近行程）の終了と共にピストンスプール（１９）を制御して、全流体圧がピストン（４）に作用するようになっていることを特徴とする、ピストンシリンダユニット。
前記弁（１９）が、解離可能なカップリング（６２，５７，５０）を介して制御可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストンシリンダユニット。
カップリング（６２，５７，５０）が、接近行程（アイドル行程）の終了と共に自動的に有効となって、前記弁（１９）を制御する、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストンシリンダユニット。
ピストンロッド（６）に対して平行に連結ロッド（５０）が配置されており、該連結ロッド（５０）が、シリンダの壁（５２）に長手方向摺動可能でかつ密に案内されていて、緊締ヘッド（４２）に設けられた室（５４）に突入しており、さらに前記連結ロッド（５０）が、カップリング（６２，５７，５０）を介して接近行程および作業行程（Ｙ）の方向に、制限された量だけ軸方向に移動調節可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストンシリンダユニット。
連結ロッド（５０）が、その前記弁（１９）とは反対の側の端部に拡径部（５５）と、該連結ロッド（５０）に沿って、制限された量だけ長手方向移動可能なばねスリーブ（５６）とを有しており、該ばねスリーブ（５６）内に圧縮ばねエレメント（５９）が配置されており、該圧縮ばねエレメント（５９）が、プリロードもしくは予荷重をかけられて前記拡径部（５５）と前記ばねスリーブ（５６）との間の間に配置されており、該ばねスリーブ（５６）が、外方へ向かって突出したフランジ（５７）を有しており、該フランジ（５７）が、前記カップリング（６２，５７，５０）によって下方から係合されていて、アイドル行程の終了と共に作業行程の方向（Ｙ）で圧縮ばねエレメント（５９）の押し縮め下に連行可能である、請求項６記載のピストンシリンダユニット。
連結ロッド（５０）が、機能的または材料的にピストンスプール（１９）と一体に結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のピストンシリンダユニット。
ピストンスプール（１９）が、開放行程（Ｘ）の際に、シリンダ戻り行程室（２１）内に導入された圧力媒体圧によって、作業行程中に移動させられたその終端位置に保持されていて、アイドル行程（接近行程Ｙ）の導入および作業シリンダ室（１２）の負荷と共にはじめて、同じくシリンダ側壁（９）に設けられた長手方向通路（１０）と、該長手方向通路（１０）に接続された、ピストンスプール（１９）をピストン（２０）と共に長手方向移動可能でかつ密に案内しているシリンダ室（２３）に開口した通路区分（１４）とを介して、所定の長さ区分を持ってシリンダ戻り行程室（２１）内へ移動可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のピストンシリンダユニット。