JP2644085B2 - 圧縮後所定時間遅れて元の長さに戻る気体ばね - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、両端が端壁によって閉じられているシリン
ダであって、そのシリンダの、流体が満たされた内部空
間の中に軸方向に動くことができるピストンを備えてお
り、このピストンがその内部空間を２つの部分空間、す
なわち第１、２の部分空間に分割し、それらの部分空間
のうちの第１の部分空間が第１の端壁、ピストンおよび
それらの間の円筒壁によって取り囲まれており、また第
２の部分空間が、ピストンと連動連結されたピストンロ
ッドが摺動自在にかつ気密に支持されている第２の端
壁、ピストンおよびそれらの間の円筒壁によって取り囲
まれているシリンダと、前記の第１の部分空間と第１の
開閉可能なバルブを介して連通するように設けられた閉
空間とから構成される、気体ばねの構成に関する。

圧縮後元の長さに遅延復帰する、上記した種類の気体
ばねは、W090/15267公報（SE−Ｂ−462726）に、より詳
しく説明されている。また前述の公報には、遅延復帰す
るこのような気体ばねの１つの用途、すなわち、プレス
機械からプレス成形された部品を排出する目的のための
使用も説明されている。

上記した種類の気体ばねは完全に満足すべき機能を持
っているが、なお特性が同じでありながら取り付け寸法
がより小さい気体ばねが使用できることにたいする広範
な要望が存在する。さらにもう１つの要望は、気体だけ
で動作する気体ばねが使用できることである。参照のた
めに上記した気体ばねは、気体と油の混合物を必要とす
る。気体だけの使用は、ピストンロッドの望ましくない
過度のばね動作を起こす。

この発明の目的は、これまでに開示された気体ばねよ
りも取り付け寸法が小さく、かつ気体だけで動作する、
紹介のために説明した種類の気体ばねを使用できるよう
にすることである。これは、第２の部分空間が、第２の
開閉可能なバルブを介して前述の第１の部分空間と連通
するように構成されていること、およびその構成が、前
述した第１、２の開閉可能なバルブを駆動するための制
御装置であって、ピストンロッドの端に作用する力がピ
ストンを第２の端壁に近い初期位置から第１の端壁に向
って所定の位置まで押し動かしたときに第２のバルブを
開き、また前記第１、２の部分空間の間で圧力の均等化
が達成されるのに十分な時間の後再び第２のバルブを閉
じ、第１の部分空間と閉空間の間で圧力の均等化を達成
させるのに十分な時間第１のバルブを開き、上記十分な
時間の後第１のバルブを閉じ、ピストンロッドの端に作
用していた力が加えられなくなってから所定時間が経過
した後に、前記第２のバルブを開き、ピストンをその初
期位置に戻らせそしてピストンが初期位置に到達したと
き第１のバルブを開くように構成されている制御装置を
含む本発明において達成された。油なしで動作すること
ができる本発明による気体ばねの能力は、一方において
油漏れの恐れが完全に無くなるという点で環境にたいす
る利点があり、他方において手入れ／技術上の利点があ
る。

特別に小型で取り付けが容易な設計は、前述した閉空
間がシリンダの延長部を構成し、第１の端壁、第３の端
壁、およびシリンダの壁のそれらの間の部分によって取
り囲まれている本発明の１つの特徴からそう認められる
であろうように達成される。

第１の部分空間と閉空間の間の第１の連絡路を、第１
の端壁内の通路の形で実現することにより、前述した第
１の経路が気体ばねの内部に完全に保護されるという利
点が達成される。

第１の部分空間と第２の部分空間の間の完全に保護さ
れた第２の経路は、シリンダが、第１と第２の端壁の間
に延び、シリンダの壁と共に円筒形の空隙を形成するシ
リンダライナーを持つように形成され、第１の部分空間
と第２の部分空間の間の連通経路が、円筒形の空隙に接
続する第１の端壁に設けられた通路と、第２の端壁に近
いライナー壁の中に設けられた通路とから構成される。

部品をプレス成形する際、参照のために言及した公報
にさらに詳しく説明されているように、少なくとも実際
の排出の前の短い時間の間、ピストンロッドと相互に作
用する排出装置が成形された部品との接触から離れるこ
とに対する要求がある。これは、その構成が、第２のシ
リンダであって、その内部に軸方向に動くことができる
ピストンを備え、ピストンのピストンロッドが力によっ
て第１のピストンロッドと同期して駆動されるように設
けられ、かつピストンが端壁とシリンダの壁のそれらの
間の部分と共に円筒室を形成し、円筒室はその容積がピ
ストンの位置により変化しかつ第３の開閉可能なバルブ
を介して第２の部分空間と連通するように構成されてい
るものを含み、かつ前記の制御装置が、第１のバルブが
閉じたときすなわちピストンがその終端位置にあるとき
に第３のバルブを開き、円筒室と第２の部分空間の間で
圧力の均等化が達成された後で再び閉じるように構成さ
れる、本発明のさらにもう１つの特徴によって達成され
る。

本発明は、この後に添付の図面を参照しながら非常に
詳しく説明される。添付の図面において、図１は本発明
による構成の縦断面の説明図であり、図２は、本発明に
よる構成の、外部に空気管のない別の設計の縦断面の説
明図であり、図３は、気体ばねと相互作用するシリンダ
ピストン装置によって気体ばねのピストンロッドに追加
の押下が加えられ得る本発明による構成のさらに別の設
計の縦断面の説明図である。

図面中のすべての図において、同一または類似の機能
を果す細部は、同じ参照符合が付けられている。これら
の図中のものは、本発明にとって何が重要であるかを明
瞭に図示するために、どれも非常に単純化されている。
この分野の専門家にとって明白なシールや摺動軸受およ
び組立部品の構成要素などの詳細は、したがって省略さ
れている。

参照符号１は、図１において気体ばねを全体的に表す
ために用いられている。この気体ばねは、その内部で軸
方向に移動可能なピストン３を持つシリンダ２を含む。
このシリンダは、両端が第１、２の端壁4,5によって閉
じられている。シリンダ２の円筒壁と第１、２の端壁4,
5は、ピストン３によって２つの部分空間、すなわち第
１、２の部分空間6,7に分割される空間を取り囲んでい
る。第１の部分空間６は、第１の端壁４、ピストン３お
よびそれらの間にあるシリンダ２の円筒壁によって取り
囲まれている。第２の部分空間７は、第２の端壁５、ピ
ストン３およびそれらの間にあるシリンダの円筒壁によ
って取り囲まれている。ピストン３に連結されたピスト
ンロッド８は、第２の端壁５に摺動自在にかつ気密に取
り付けられている。シリンダ２の延長部2aは、第１の端
壁４と第３の端壁９と共に、開閉可能な第１のバルブ11
aが設けられた管11を介して第１の部分空間６と連通す
る閉じられた空間10を形成している。第１のバルブ11a
は、その詳細が後で説明されている制御装置12からの信
号によって駆動される。

本発明によれば、第２の部分空間７は、開閉可能な第
２のバルブ13aが設けられた管13を介して第１の部分空
間６と連通するように設けられている。管13の管11との
共通部には、図において参照符合11bが付けられてお
り、後述するようにピストン３の復帰速度を制御するこ
とができるように設けられた切替え可能な絞り弁14が設
けられている。１点鎖線15は、それらを通じて閉じられ
た空間10とシリンダの第１の部分空間６が約150バール
の気圧になるまで加圧される注入路を説明的に表すため
に使用されている。この目的のために、ピストン３が第
２の端壁５に近いその初期位置にあり、かつピストンロ
ッド８の外側の自由端には力が加わっていないものとし
ている。

１プレス成形サイクルの間に、ピストンロッドの端は
最初力Ｆによって押される。この力Ｆは、対象としてい
る部品がプレス成形されてしまうと取り除かれる。力Ｆ
の作用のもとで、気体ばねはその最大長から所定の長さ
にまで圧縮される。プレス成形された部品を排出する目
的のために、気体ばねは制御可能な復帰速度でその最大
長まで復帰する。本発明による構成は、この過程の間に
次のように動作する。

力Ｆの作用中、気体ばね１のピストン３は、第２の端
壁５に近いその初期位置から、第１の端壁４に向って動
かされる。例えばプレスに設けられた従来使用されてい
る種類のシーケンスインジケーターからの信号によって
制御され、制御装置12は、第１、２の部分空間６と７が
管13を介して互いに接続されるように第２のバルブ13a
を開く。これにより、前述の第１、２の部分空間内の圧
力は、ほぼ175バールになる。第１のバルブ11aは閉じら
れており、この理由のために閉空間内の圧力は変化せず
に150バールのままである。ピストン３が第１の端壁４
の近くの終端位置に到達すると、第２のバルブ13aが制
御装置12からの信号によって閉じられる。第１、２の部
分空間６と７の内部の圧力はこのとき約200バールであ
る。この連続的な圧力の増加は、ピストンロッド８がシ
リンダ２の内部空間内に押し込まれる結果として前述の
第１、２の部分空間６と７の合計容積が減少するためで
ある。

制御装置12の制御のもとで、バルブ11aが、第１の部
分空間６と閉空間10の間の圧力の均等化を生じさせるた
めに十分に開かれ、それから再び閉じられる。第１の部
分空間６と閉空間10の内部はこのとき150.05バールの圧
力になる。それに対して第２の部分空間７の内部の圧力
は200バールである。この圧力を受けているピストン３
の表面積が、ピストンロッド８のために、第１の部分空
間６内の150.05バールの圧力を受けているピストンの表
面積よりもある程度まで小さいという事実が、このプレ
ス成形サイクルにおいて部品がプレスされて力Ｆが消滅
するその時点を含めて、ピストン３をその終端位置にと
どまらせる平衡を生じさせる。

プレス機械から部品を排出するために、制御装置12
は、第１、２の部分空間6,7が連通するように第２のバ
ルブ13aを開く。これに伴って起きる圧力の均等化の
間、ピストン３はその初期位置に向って動く。ピストン
の復帰速度は、先に説明した手段によって、絞り弁14に
より制御される具合に減速させることができる。

ピストン３がその初期位置に到達すると、制御装置12
は第１のバルブ11aを開くことができ、第２のバルブ13a
はすでに開いているので、このとき第１、２の部分空間
6,7の内部および閉空間10の内部の圧力が等しくなる。
ここでバルブ11aが閉じられ、新しいプレス成形サイク
ルが開始し得る。

図２に示されている本発明の構成の別の設計は、図１
の構成に関して上述したのとまったく同じ機能を持つ
が、次の点において異なっている。

第１の部分空間６と閉空間10の間の管11が、第１の端
壁４の内部の通路から構成され、第１のバルブ11aはそ
の通路と接続している第１の端壁４に設けられた空洞15
内に設置されている。シリンダ２はまた、第１、２の端
壁4,5と気密に接触しているシリンダライナー16を持つ
ように作られている。シリンダ２の壁とシリンダライナ
ー16の間には円筒形の空隙17が存在する。第１、２の部
分空間６と７間の管13は、第１の部分空間６と円筒形の
空隙17に接続されている第１の端壁４内の通路と、第２
の端壁５に近いライナー16の壁に設けられており円筒形
の空隙17を第２の部分空間７に接続する通路13bとから
構成されている。

図３に示されている本発明の構成の設計は、気体ばね
１に加えて、その内部で軸方向に移動可能なピストン19
と端壁20,21を持つ第２のシリンダ18を含む。ピストン1
9と端壁20は、シリンダ18の円筒壁のそれらの間の部分
と共に、円筒形の室22を形成しており、その室の容積は
シリンダ18内のピストン19の位置により変化する。ピス
トン19に取り付けられているピストンロッド23は、端壁
21に摺動自在に支持されている。円筒形の室22は、開閉
可能な第３のバルブが設けられた管24を介して、気体ば
ね１の内部の第２の部分空間７と連通するように構成さ
れている。第３のバルブ24aは動作上制御装置12に接続
されている。

図３の構成は、次のように動作する。

初期位置においては、ピストンロッド８と23は何の力
も受けておらず、ピストン３と19はそれらの初期位置、
すなわち端壁５と21の近くにある。バルブ11a、13aおよ
び24aは、制御装置12からの信号によって閉じられたま
まである。第１の部分空間６、閉空間10および円筒形の
室22の内部には、同じ圧力が存在する。圧力は約150バ
ールになる。

プレス機械から発生する力Ｆのピストンロッド8,23に
対する作用のもとで、ピストン３と19はそれらの初期位
置からそれぞれの終端位置に向って動く。第２のバルブ
13aは制御装置12によって開けられ、第１、３のバルブ1
1aと24aは閉じたままである。ピストン19の動きは、円
筒室内の圧力を連続的にその前の150バールから220バー
ルまで増大させる。同時に、ピストン３が端壁４に近い
その終端位置に到達すると、第１、２の部分空間６と７
内の圧力は150バールから200バールに増大する。この状
態になると、制御装置12は第２のバルブ13aを閉じる。
これが起こると、第１の部分空間６と閉空間10の間の圧
力の均等化が続く間第１のバルブ11aが開かれる。前記
したこれらの空間内の圧力は、圧力均等化の後では150.
05バールである。第１のバルブ11aがまだ開いている間
に、第３のバルブ24aが制御装置12によって開かれる。
これにより第２の部分空間７と円筒室22の間に発生する
210バールへの圧力の均等化が、ピストン３と19を端壁
４と20に向ってさらに短い距離だけ急速に移動させる。
このことは、ピストンロッド8,23の端が、それまでそれ
らのピストンロッドの端に力Ｆで作用していた（押し下
げていた）プレス機械の部分と接触しなくなることを意
味する。この動きは、この分野の専門家にはすぐに解る
であろうように、プレス成形動作の結果に大きな意味を
持つ。押し下げ動作が完了すると、制御装置は第１、３
のバルブ11aと24aを閉じる。これはプレス機械により開
始される。また押し下げ動作の完了は、先にピストンロ
ッド８および23に作用していた力Ｆが無くなることを意
味する。このことの結果、ピストン19はその初期位置に
向って動き、それと共に円筒室22内の圧力が210バール
から140バールに下がる。このときバルブ13aが開き、図
１に関して対応する動作段階の間に説明したのと同様に
ピストン３が上に向って動く。このときピストン３の動
きは、絞り弁14によって減速される。ピストン３がその
初期位置に到達すると、すべての場所すなわち第１、２
の部分空間６と７の内部、閉空間10の内部、および円筒
室22の内部の圧力が同じになるように、すべてのバルブ
11a,13a,24aが開けられる。そこでこの構成は、次のプ
レス成形サイクルの用意ができる。

ピストン３がその初期位置に到達すると、すべてのバ
ルブが開けられる。この結果、第１、２の部分空間６と
７の内部および円筒室22の内部の圧力が同じになり、新
しいプレス成形サイクルが開始できる。

上記で言及した圧力の値は、これらの圧力の大きさの
程度についての見当を与えるための例としてだけみなさ
れるべきことは明らかである。この分野の業者は、第
１、２の部分空間6,7、閉空間10、および円筒室22の内
部に存在する圧力のレベルにおいて、前述した圧力を受
けるピストン表面の面積大きさの決定は、ピストンの行
程の長さ、その他に依存することを理解するであろう。

またできるだけ分かり易くするためにここに選ばれた
簡単化された表現の中には、多数の異なる詳細な設計の
余地があり、これらも本発明の思想の中に含まれること
も明らかである。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端が第１、２の端壁（4,5）によって閉
   じられたシリンダ（２）であって、そのシリンダ（２）
   の気体が満たされた内部空間の中に軸方向に動くことが
   できるピストン（３）を備えており、そのピストンが前
   記内部空間を第１、２の部分空間（6,7）に分割し、そ
   れらのうちの第１の部分空間（６）が第１の端壁
   （４）、ピストン（３）およびそれらの間のシリンダ
   （２）の壁によって取り囲まれ、かつ第２の部分空間
   （７）が、ピストン（３）と連動連結されたピストンロ
   ッド（８）が摺動自在にかつ気密に支持されている第２
   の端壁（５）、ピストン（３）およびそれらの間のシリ
   ンダ壁（２）の部分によって取り囲まれているシリンダ
   （２）と、開閉可能な第１のバルブ（11a）を介して前
   記の第１の部分空間（６）と連通するように設けられた
   閉空間（10）とから構成される気体ばね（１）のための
   構造であって、 第２の部分空間（７）が、開閉可能な第２のバルブ（13
   a）を介して前記の第１の部分空間（６）と連通するよ
   うに構成されており、 かつ前記の第１、２のバルブ（11a,13a）を駆動するた
   めの制御装置（12）であって、ピストンロッド（８）の
   端に作用する力（Ｆ）が前記ピストン（３）を第２の端
   壁（５）に近い初期位置から第１の端壁（４）に向って
   所定の位置まで押し動かしたときに第２のバルブ（13
   a）を開き、また前記第１、２の部分空間（6,7）の間で
   圧力の均等化が達成されるのに十分な時間の後再び第２
   のバルブ（13a）を閉じ、第１の部分空間（６）と閉空
   間（10）の間で圧力の均等化を達成させるのに十分な時
   間第１のバルブ（11a）を開き、上記十分な時間の後第
   １のバルブ（11a）を閉じるように構成されている制御
   装置（12）を含むことを特徴とする気体ばね構造。
2. 【請求項２】前記の閉空間（10）がシリンダの延長部に
   なっており、第１の端壁、第３の端壁およびそれらの間
   のシリンダの壁によって取り囲まれていることを特徴と
   する請求項１に記載の構造。
3. 【請求項３】第１の部分空間（６）と閉空間（10）の間
   の第１の連絡路が第１の端壁（４）内の通路の形で形成
   されたことを特徴とする請求項２に記載の構造。
4. 【請求項４】シリンダが、第１の端壁（４）および第２
   の端壁（５）の間に延び、シリンダ（２）の壁と共に円
   筒形の空隙（17）を形成するシリンダライナー（16）を
   有し、さらに第１の部分空間（６）と第２の部分空間
   （７）の間の第２の連絡路（13）が、円筒形の空隙（1
   7）に接続する第１の端壁（４）に設けられた通路と、
   第２の端壁（５）に近いライナー壁の中に設けられた通
   路とから構成されることを特徴とする請求項１ないし請
   求項３のいずれか１項に記載の構造。
5. 【請求項５】気体ばね構造の構成が第２のシリンダ（1
   8）を含み、この第２のシリンダはその内部で軸方向に
   動くことができるピストン（19）を備え、ピストン（1
   9）のピストンロッド（23）が力（Ｆ）によって第１の
   ピストンロッド（８）と同期して駆動されるように設け
   られ、かつピストン（19）が端壁とそれらの間の部分の
   シリンダ（18）の壁と共に円筒室（22）を形成し、その
   円筒室（22）は容積がピストン（19）の位置により変化
   しかつ開閉可能な第３のバルブ（24a）を介して第２の
   部分空間（７）と連通するように構成されていること、
   および 前記の制御装置（12）が、第１のバルブ（11a）が閉じ
   たときすなわちピストン（３）がその終端位置にあると
   きに第３のバルブ（24a）を開き、円筒室（22）と第２
   の部分空間（７）の間で圧力の均等化が達成された後で
   再び第３のバルブ（24a）を閉じるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
   １項に記載の構造。
6. 【請求項６】前記の制御装置（12）が、第１のバルブ
   （11a）を閉じた後、ピストンロッドの端に作用してい
   た力（Ｆ）が加えられなくなってから所定時間が経過し
   た後に、ピストン（３）がその初期位置に戻る時に前記
   の第２のバルブ（13a）を開き、そして、ピストン
   （３）が初期位置に到達したとき、第１のバルブ（11
   a）を開くように構成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の構造。