JP2020067450A - ガス充填シリンダ用の圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】ガス充填シリンダ内の圧力レベルを、簡単、迅速、かつ即座に、シリンダにおいて直接監視することを可能にする圧力センサを提供する。【解決手段】ガス充填シリンダ用の圧力センサ１０であって、ガス充填シリンダに充填する開口部と結合するためのコネクタ１２が突出する本体１１と、コネクタ１２及び本体１１を貫通する第１の貫通孔１５と、センサ素子１７に第１の貫通孔１５を接続する第２の開口１６と、を備え、第２の開口１６は、センサ素子１７により検出可能な信号を処理するために少なくとも１つの電子回路基板１９に電気的に接続される。【選択図】図３

Description

本発明はガス充填シリンダ用の圧力センサに関し、板金をプレスする分野に適用することができるガス充填シリンダ用の圧力センサに関する。特に、成形プレス装置にしばしば使用されるガス充填シリンダの内圧を測定するのに有用である。

ガス充填シリンダは、一般に、管状ガス閉じ込めジャケットによって画定される。管状ガス閉じ込めジャケットは、その一端が、ピストンステムを通過させる開口を有し、ジャケットの内側でこのステムを移動させるためのガイドを画定するように構成される第１のヘッドにより気密に封止され、他端は、ガス充填弁を備える第２のヘッドにより気密に封止される。ジャケット及びこれら２つのヘッドは、ピストンが移動する空間を画定し、一方、ピストンは、ジャケット及び第２のヘッドと共に、加圧ガス用のチャンバを画定する。

このようなシリンダが成形プレス装置に設置されるとき、ガスのチャンバの圧力は、典型的には、１００バール〜２００バールの間となる。

複数の高圧レベルについてのシリンダの動作条件を管理することは困難であり、シリンダの損傷及び詰まり、ひいては、装置及び機械加工される製品の損傷につながる可能性がある。

従って、機械加工中（すなわちリアルタイム）又はプレス装置の保守作業の間に、シリンダの圧力チャンバの圧力レベルを監視する必要性が広く提唱されている。

保守作業の間、シリンダはプレス装置から通常取り外され、その初期の力が測定される(圧力の間接測定)。これは、プレス装置の通常の保守作業中にシリンダを点検することから、長時間を必要とする。

圧力を測定するために、圧力センサを各シリンダに一時的に関連付け、圧力レベルをＬＥＤ及び/又はデジタル読み出しで瞬時に表示することが可能であるように思われる。

しかし、この解決策には欠点がないわけではない。

それらの中で最も顕著なのは、現在使用されているセンサがシリンダと一緒に動作するように専用に設計されていないセンサであり、そのセンサがシリンダに接続されると、センサがシリンダをガスで満たすことを妨げ、既に充填されているシリンダでは圧力を測定ができない、という事象である。

本発明が目指すところは、上述の態様のうちの１つ又は複数において既知の技術を改善することができる圧力センサを提供することである。

その中で、本発明の目的は、ガス充填シリンダ内の圧力レベルを、簡単、迅速、かつ即座に、シリンダにおいて直接監視することを可能にする圧力センサを提供することである。

本発明の他の目的は、シリンダがすでに充填されているときでも、シリンダ内の圧力の測定を可能にすることである。

本発明の他の目的は、信頼性が高く、実施が容易で、低コストの圧力センサを提供することである。

以下でより明らかになるこれらの目的及び他の目的は、ガス充填シリンダ用の圧力センサによって達成される。この圧力センサは、ガス充填シリンダに充填する開口部と結合するためのコネクタが突出する本体と、コネクタ及び本体を貫通する第１の貫通孔と、センサ素子に第１の貫通孔を接続する第２の開口と、を備え、第２の開口は、センサ素子により検出可能な信号を処理するために少なくとも１つの電子回路基板に電気的に接続されている。

本発明の更なる特徴及び利点は、添付の図面に例示される、本発明による圧力センサの２つの好ましい（これらに限定するものではない）実施形態の説明からより明らかになるであろう。

ガス充填シリンダに適用された本発明によるセンサの斜視図である。 ガス充填シリンダに適用された本発明によるセンサの第１の実施形態の側面の部分断面図である。 本発明によるセンサの第１の実施形態の他の断面図である。 本発明によるセンサの第２の実施形態の第１の使用形態の断面図である。 本発明によるセンサの第２の実施形態の第２の使用形態の断面図である。

図面を参照すると、本発明による圧力センサ１０は、ガス充填シリンダ１４をガスで充填するための開口部と結合するための連結部分１３を有するコネクタ１２が、その底部付近で横向きに突出する本体１１を備える。又、圧力センサ１０には、コネクタ１２及び本体１１を貫通する第１の貫通孔１５と、第１の貫通孔１５をセンサ素子１７に接続する第２の開口１６とがあり、センサ本体１８は、センサ素子１７によって検出可能な信号を処理するための少なくとも１つの電子回路基板１９と接続されている。

コネクタ１２は、ガス充填シリンダ１４を充填するための開口部に相補的に螺合されている。特に、相補的なねじ山が連結部分１３上に存在する。

圧力センサ１０は、第１の貫通孔１５の、コネクタ１２に対して反対側の開口部を封止するように構成された安全プラグ２０を有し得る。

第１の貫通孔１５及び第２の開口１６は、本体１１に横向きに挿入され貫通するスクリューエレメント２１に設けられている。

このようなスクリューエレメント２１には、第２の開口１６に対して反対側に２つの円形溝が設けられ、その各々には、スクリューエレメント２１からセンサ本体１８へのガスの漏れを防止するために、シール２２が取り付けられている(図３に示す)。

スクリューエレメント２１は、コネクタ１２に対して他端で本体１１から突出する六角形の頭部２３を備え、安全プラグ２０は頭部２３に挿入され、頭部２３にねじ込むためのアレンキーの端部と外形が合致する案内部分を備える。

第１の実施形態の圧力センサ１０及び第２の実施形態の圧力センサ１１０はそれぞれ、シリンダ１４から出るガスの通過を防止するように適合された安全弁２４、１２４と連携して動作するように適合されている。

特に、図２及び図３の断面図に示されている第１の実施形態では、弁２４が、安全プラグ２０と第２の開口１６との間の第１の貫通孔１５の内側に設置されている。この場合、弁が第１の貫通孔１５を閉塞させることにより第１の貫通孔１５内が気密となり、ガスが出口に流入するのを防ぐ。この構成は、ガスが充填された圧力チャンバ２６に通じるガス充填チャネル２５の入口に弁がないガス充填シリンダ１４によく適用される。

第２の実施形態の圧力センサは、符号１１０で指し示される。第１の実施形態と共通する多数の部分を有し、それらについては第１の実施形態と符号を共有する。相違点は、第１の貫通孔１５の内部における弁及び針体の有無だけである。

特に、図４及び図５に示されるような実施形態によれば、圧力センサ１１０は、第１の貫通孔１５に収容され、ガス充填シリンダ１４にガスを充填するためのチャネル２５の入口に実質的に存在する弁１２４を押圧するように適合された針体１２７を備える。この押圧により弁１２４は開くようになっており、このように圧力チャンバ２６をセンサ本体１８に接続する。

この実施形態では、弁１２４はガス充填シリンダ１４の一部であり、圧力センサ１１０の一部ではないので、封止は、頭部２３の端部の前方、すなわち第１の貫通孔１５の外側で行われる。

この実施形態によれば、センサ素子１７は、例えばピン２８を介して電子部品に適正に接続され、信号を変換するように設計された電子回路基板１９に圧力信号を提供し、その信号を定量化する。

センサは、第１の実施例では図１に示すように符号１０で指し示され、第２の実施例では符号１１０で指し示される。それらのセンサは、電子回路基板１９に電気的に接続され、カードによって処理される少なくとも圧力レベルを示すように適合されたスクリーン２９を備え、電子回路基板１９に電気的に接続された一対のＬＥＤ３０を備える。ＬＥＤ３０及びスクリーン２９は、透明な保護カバー３１の下に設置される。図３に示すバッテリ３２もあってよい。

本発明による圧力センサの動作は以下の通りである。

第１の実施形態では、センサ１０は、シリンダを充填するための開口部にコネクタ１２を挿入することによって、ガス充填シリンダ１４に接続される。

第１の貫通孔１５は貫通孔であるので、安全プラグ２０を取り外して、頭部２３を通してシリンダ１４が充填される。ガス、好ましくは窒素を導入すると、弁２４が開き、ガスが第１の貫通孔１５を通ってシリンダ１４の方向へ通過することができる。充填は、既に現在使用されている装置を使用して行うことができる。

第１の貫通孔１５は第２の開口１６に接続されているので、ガスもセンサ本体１８に向かって上昇する。

圧力は、センサ素子１７によって検出され、電子回路基板１９によって処理され、その値がスクリーン２９に表示される、又は、２つのＬＥＤ３０のうちの１つを点灯させることによって、閾値よりも高いか(例えば、緑色ＬＥＤをスイッチングすることによって)又はより低いか(例えば、赤色ＬＥＤをスイッチングすることによって)を示す。

圧力センサ１０は、スクリューエレメント２１を通して充填可能であり、シリンダに接続したままにすることができる。従って、常時圧力レベルを知ることができ、そして、プレス装置の保守及び点検のための時間を短縮することができる。

第２の実施形態では、シリンダ１４は既に充填されており、弁１２４がガスの放出を防止している

センサ１１０をガス充填シリンダ１４に接続した後、シリンダにガスを充填するための開口にコネクタ１２を挿入することによって、オペレータは、アレンキーを用いて針体１２７の頭部を動かすことができる。それをねじ込むことによって、針体１２７はシリンダに向かって移動し、弁１２４を押して、それを開き、ガスの通過を可能にする。ガスは、圧力チャンバ２６からセンサ本体１８へと通過し、第１の貫通孔１５及び第２の開口１６に到達し、第１の実施形態と同様に、その圧力レベルが検出される。針体１２７の一方の位置から他方の位置への移行は、図４及び図５に示す２つの構成を比較することによって検出することができる。図５に示されるように、ガス通路を開いた後、針体１２７は、弁１２４を押した位置で保持可能であり、安全プラグ２０が装着される。

センサ１１０は、例えば、その存在が構造上の理由で許容されない場合は、圧力を検出した後に、針体１２７を引き戻して弁１２４を閉じた後に、取り外すことができる。

この第２の実施形態では、センサ１１０は、充填されたガス充填シリンダ１４に取り付けることもでき、シリンダをプレス装置に取り付けたままで、ガス充填シリンダを検査することができる。その検査による圧力チャンバからセンサへのガスの通過に起因する充填量の変動はごくわずかである。

本発明は、シリンダの圧力レベルを連続的に、簡単且つ即座に、直接監視することが可能であり、シリンダにガスを充填するときもシリンダから取り外す必要がない、ガス充填シリンダ用の圧力センサを提供することによって、意図された目的をすべて達成することが見出された。

このように着想された本発明は、多くの修正及び変形が可能であり、それらの全ては、添付の特許請求の範囲内にある。更に、全ての詳細は、他の技術的に等価な要素によって置換されてもよい。

実際に使用される材料は、それらが特定の用途に適合することを条件として、条件付きの寸法及び形状は、要件及び技術水準に応じていかなるものであってもよい。

Claims (10)

1. ガス充填シリンダ用の圧力センサであって、
   ガス充填シリンダ（１４）に充填する開口部と結合するためのコネクタ（１２）が突出する本体（１１）と、
   前記コネクタ（１２）及び前記本体（１１）を貫通する第１の貫通孔（１５）と、
   センサ素子（１７）に前記第１の貫通孔（１５）を接続する第２の開口（１６）と、を備え、
   前記第２の開口（１６）は、前記センサ素子（１７）により検出可能な信号を処理するために少なくとも１つの電子回路基板（１９）に電気的に接続される、
   圧力センサ。
2. 前記コネクタ（１２）は、前記ガス充填シリンダ（１４）を充填する前記開口部と、相補的に螺合される、請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記コネクタ（１２）に対して反対側で、前記第１の貫通孔（１５）を閉じるように設置される安全プラグ（２０）を備える、請求項１又は２に記載の圧力センサ。
4. 前記第１の貫通孔（１５）及び前記第２の開口（１６）は、前記本体（１１）の内部に横向きに挿入されて貫通するスクリューエレメント（２１）の中に設置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
5. 前記本体（１１）から突出している前記スクリューエレメント（２１）の頭部（２３）に、前記安全プラグ（２０）が挿入される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
6. 前記ガス充填シリンダ（１４）から出るガスの通過を防止するように適合された弁（２４、１２４）と連携して動作するように適合される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
7. 前記弁（２４）は、前記安全プラグ（２０）と前記第２の開口（１６）との間の前記第１の貫通孔（１５）の内側に取り付けられる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧力センサ。
8. 前記第１の貫通孔（１５）の中に収容され、ガス充填シリンダ（１４）をガスで充填するためのチャネル（２５）の入口に実質的に存在する前記弁（１２４）を押圧するように適合された針体（１２７）を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧力センサ。
9. 前記少なくとも１つの電子回路基板（１９）に電気的に接続され、前記電子回路基板により押圧された少なくとも圧力値を示すように適合されたスクリーン（２９）を備える、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の圧力センサ。
10. 前記少なくとも１つの電子回路基板（１９）に電気的に接続された、少なくとも１つのＬＥＤ（３０）を備える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧力センサ。