JP3850663B2

JP3850663B2 - 低接触力のばね

Info

Publication number: JP3850663B2
Application number: JP2000561442A
Authority: JP
Inventors: ケルム，ヘンリー・ジェイ; レイリー，スティーヴ・ジェイ; サンティー，ウォルター
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: TDY Industries LLC
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2004513786A; US20020152790A1; US6796159B2

Description

【０００１】
【関連出願の相互参照】
本出願は、１９９８年７月２３日付けで出願された同時出願係属中の米国特許出願第０９／１２１，５４４号の一部継続出願である。上記の出願第０９／１２１，５４４号の出願日の利益は本出願にて主張する。上記の出願第０９／１２１，５４４号の開示内容の全体は、参考として引用し、本明細書に含める。
【０００２】
【発明の背景】
【０００３】
【発明の分野】
当該発明は、プレスアセンブリにて使用される方法及び装置、より具体的には、プレスアセンブリが開放位置から閉じた位置まで作動する間に、調節可能な力を提供するクッションアセンブリに関する。
【０００４】
【発明の背景の説明】
「ダイ」と称する装置を利用して多岐に亙る異なる製品及び構成要素が製造される。ダイは、該ダイ内に配置された原材料（例えば、薄板金属等）に穴を押し抜き、切断し、曲げ、成形等する複雑で且つ高価な装置を備えることができる。例えば、ダイ内に配置された薄板鋼から通常、自動車のフェンダ、側部パネル等が製造される。
【０００５】
ダイは、原材料が内部に配置されたとき、ダイ構成要素を共に押し付けるべく多量の力を発生させることのできる機械プレス機構により通常、作動される。典型的な機械プレスは、その設計に依存して、何トンというプレス力を発生させることができる。殆んどの機械プレスは、大形の回転フライホイール装置を採用し、フライホイールの回転動作をクランク軸又は偏心軸を使用して直線状のプレス動作に変換し、この動作がダイの一部分に接触するスライドに付与されるようにする。部品のこの組み合わせの幾何学的形態は、駆動装置とスライドとの間にて変化するてこ力を生じさせることになる。例えば、クランクアーム及び接続アセンブリのてこ力は、中間行程位置付近の点における１つの力から最下方行程位置における無限大の力まで変化する。
【０００６】
プレス工程中に生じた衝撃力及びそれに関係する荷重の結果、色々なダイ及びプレスの構成要素に望ましくない磨耗及び損傷が生じる可能性がある。このため、多額の運転停止のコスト及びメンテナンス費用となることがある、ダイの磨耗及び損傷を軽減するため、ダイを機械上に支持し且つ機械により発生された衝撃力の一部分を吸収するためにクッションアセンブリが採用される。ホーリー（Ｈｏｌｌｙ）に対する米国特許第４，７９２，１２８号及び米国特許第４，８３８，５２７号には、色々な型式のクッションアセンブリが開示されている。
【０００７】
公知のクッションアセンブリ、すなわち、ガスばねが図１に図示されている。図１から理解し得るように、クッションアセンブリ１０は、ピストン１６を摺動可能に支持する本体１２を備えている。ピストン１６は、ダイの底部又はダイを支持する可動の台（ピンプレートとして公知）に係合し得るように、機械プレス内で方向決めされたピストンロッド１８に取り付けられる。本体１２は、中空であり且つ一端がキャップ１４により塞がれている。キャップ１４及びピストン１６の底部は、協働してガスチャンバ２０を画定する。このガスチャンバ２０は、キャップ１４内に配置された従来の圧力弁２２を通じて、窒素のような可圧縮性ガスが充填される。ピストンロッド１８は、通常、青銅のような金属にて製造された硬いロッド支持部材２４により本体１２内に摺動可能に支持されている。本体１２の上端１３は、従来の保持リング２８により所定位置に添着されたリテーナキャップ２６により密封されている。図１に矢印「Ａ」で示すように、チャンバ２０内のガス圧力は、ピストン１６が硬いリテーナ２４に接触する迄、ピストンロッド１８を本体１２外に押し出す働きをする。かかる構造の結果、ピストンロッド１８に予荷重が加わり、このため、ガスばね１０を圧縮するためには、ばねがピストンロッド１８の端部にて接触力（すなわち、ばねを完全に伸長した位置から動かせ始めるのに必要な力）を発生させることが必要となる。従来のクッションアセンブリの設計は、接触点にて略全ての力を供給し、クッションアセンブリが圧縮されるときの力の増大は相対的に極めて僅かである。その結果、ロッド１８との接触点にて瞬間的に大きい力が加わる。この瞬間的な荷重力は、プレスの他の構成要素に伝達され、その結果、プレス及びダイに望ましくない衝撃荷重が加わることになる。
【０００８】
図２は、上述した型式の公知のクッションアセンブリが採用される、典型的な機械プレスのプレス容量曲線である。縦軸は、プレスにより発生された力の大きさ（トン数）を示し、横軸は、プレススライドがその移動の下方限界点から離れる距離を示す。グラフから理解し得るように、プレススライドとその下方位置との間の距離が増すに伴って、プレス容量は、円弧状の傾斜路に沿って特定の点まで増大する。トン数の表示は、作動中にプレスにより実際に付与されえる力であり且つ速度、過荷重等のような多岐に亙る工程の変動因子を考慮に入れる。このクッションアセンブリの予荷重の結果、図２に図示した望ましくない衝撃過荷重が生じ、この場合、実際の荷重はプレスの荷重能力を超える。かかる衝撃荷重の結果、ダイ及びプレスの磨耗、破損、過剰な騒音及び望ましくないパッドの跳ね返りが生じる可能性がある。
【０００９】
図１に図示した型式の従来のクッションアセンブリ又はガスばねの予荷重の特徴は、衝撃荷重及び騒音、並びに戻り工程時のパッドの過度の跳ね返りの主な原因である。ピストンロッドに付与される最初の接触力を小さくしようとして、浮動ピストン（例えば、ピストンロッドに取り付けられないピストン）及び二重のガスチャンバ装置を採用するクッションアセンブリが開発されている。追加的なガスチャンバは、その完全に伸長した位置にてピストンロッドに加わる正味力を釣り合わせる所期の目的を果たす。
【００１０】
スウェーデン国特許第９４０１１１９−４号には、浮動ピストン及び二重ガスチャンバ装置を採用するクッションアセンブリが開示されている。この引用例は、また、「残留する全ての騒音を更に減衰するため」減衰体を採用することができることも教示されている。かかるクッションアセンブリは、追加の密封要素を採用することを必要とし且つ浮動ピストンの慣性力及びシールの静止摩擦に起因する望ましくない動的効果を生じさせる。
【００１１】
図３は、図１に図示した型式の従来のクッションアセンブリ又はガスばね及び浮動ピストンを採用する上述のばねの理論的なフォース曲線の比較グラフである。この図から理解し得るように、浮動ピストンは、従来のガスばねの縦曲線と実質的に比較したとき、その最初の曲線が（接触時）僅かに傾斜する点にて標準的なガスばねに僅かに優る改良であることを示す。
【００１２】
ガスばねの接触力を軽減するために採用されている別の方策は、クッションアセンブリ、すなわち、ステップ付きのピストンを有するガスばねを使用することを含む。かかるばねは、ホーリーに対する米国特許第５，１２９，６３５号に開示されている。図４は、図１に図示した型式の従来のガスばねとステップ付きピストンを採用する従来のガスばねのフォース曲線の比較グラフである。しかし、この図から明らかであるように、かかるピストン装置と共にばねを利用するとき、ばね荷重における望ましくないステップ機能は解消されない。
【００１３】
このように、プレスアセンブリの作動中、改良された衝撃荷重特徴を有するクッションアセンブリが必要とされている。
クッションアセンブリの最初の作動中、望ましくない衝撃を軽減しつつ、望ましい接触力を提供する構造とすることのできるプレスクッションアセンブリが更に必要とされている。
【００１４】
製造及び保守が比較的容易である上記の特徴を備えるばね装置が更に必要とされている。
【００１５】
【発明の概要】
本発明の特に好ましい実施の形態によれば、底部及び通路を内部に有することのできる本体を備えるクッションアセンブリ、すなわち、ばねアセンブリが提供される。ピストンは、通路内に摺動可能に受け入れられ且つ本体の底部と協働して、その間に流体チャンバを画成する。この流体チャンバには、流体材料が充填される。ピストンロッドは、本体に添着された支持部材により通路内にて摺動可能に支持することができる。ピストンロッドの一端はピストンに取り付けられ、その他端は、力発生物、すなわち、プレスアセンブリ内の１つの部材と係合し得るように本体から突き出している。支持部材とピストンとの間には、偏倚部材が設けられている。この偏倚部材は、エラストマー的材料、ベルビル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）座金、コイルばね又は追加的な流体が充填された第二の圧力チャンバを備えることができる。
【００１６】
本発明の別の実施の形態は、底部及び通路を有する本体を含むばねアセンブリを備えている。第一のピストンが、通路内に摺動可能に受け入れられ且つ本体の底部と協働してその間に流体チャンバを画定する。この流体チャンバは、ガス状材料で充填される。ピストンロッドは、本体に添着された支持部材により通路内で摺動可能に支持されている。ピストンは、ピストンロッドの一端に取り付けられる一方、ピストンロッドの他端は、本体から突き出している。キャビティがピストンロッドの突き出し端部に形成され且つピストンロッドの第二の部分を受け入れ得るようにされている。キャビティの底部と第二のピストンとの間にはエラストマー的材料が設けられている。
【００１７】
本発明の１つの特徴は、発生する衝撃荷重を軽減し得るように機械プレスと共に使用することのできるクッションアセンブリを提供することである。
本発明の別の特徴は、接触力が小さい流体ばねであるプレスクッションアセンブリを提供することである。
【００１８】
本発明の別の特徴は、機械プレスの必要な作業行程時、完全なトン荷重に対する抵抗性を保ちつつ、調節可能な接触力を有する流体ばねを提供することである。
【００１９】
従って、本発明は、従来のプレスクッションアセンブリ装置の短所に対する解決策を提供するものである。しかし、好ましい実施の形態の以下の詳細な説明に伴い、上記及びその他の詳細、特徴及び有利な点が更に明らかになることは当業者に容易に理解されよう。
【００２０】
添付図面に於いて、同様の部品は同様の参照番号で表示する、本発明の現在の好ましい実施の形態が図示されている。
【００２１】
【好ましい実施の形態の詳細な説明】
次に、本発明の現在の好ましい実施の形態を示すことを目的とし且つ非限定的な図面を参照すると、機械プレス３０と共に採用可能である本発明のプレスクッションアセンブリ又はばね５０が図示されている。しかし、本発明は、従来の機械プレスと共に使用するのに特に十分に適しているが、本明細書に開示したばねは、その他の多数のプレスにて具合良く採用可能であることが当業者には容易に理解されよう。従って、開示し且つ特許請求の範囲に記載した現在の好ましい実施の形態に付与される保護は、特別な機械プレスに関して使用することにのみ限定されるべきものではない。
【００２２】
従来の機械プレスが図５に図示されている。該図面から理解し得るように、プレス３０は、フレーム３２と、該フレームに作用可能に取り付けられたフライホイール３４とを備えている。クランク軸３６がフライホイールに取り付けられ、また、スライドプレートすなわち上側部材３８がクランク軸の底部に取り付けられている。複数のばね５０及び一連の案内ポスト４４上に摺動可能に支持されたピンプレート４２の上でダイすなわち下側部材４０を支持することができる。当業者は、プレス３０の作動時、スライドプレート３８は、矢印「Ｂ、Ｃ」で示した方向に上方及び下方に移動することが理解されよう。
【００２３】
図６には、本発明に従って製造された１つのプレスクッションアセンブリが図示されている。この図面から理解し得るように、プレスクッションアセンブリ又はばね５０は、ピストン受入れ通路５４を画成し得るように鋼で出来ているものが好ましい本体部材５２を備えている。端部キャップ５６を好ましくは、溶接又はその他の適当な手段により本体部材５２の底部に取り付け、端部キャップ５６と本体５２との間に流体密のシールを形成することが好ましい。焼入れ鋼で製造することが好ましいピストンアセンブリ５８は、通路５４内に摺動可能に受け入ることができる寸法とされている。通路５４内でピストンアセンブリ５８が摺動可能に移動し易くするため、青銅で製造されたことが好ましい環状のピストンベアリング６２がピストンアセンブリ５８内の環状キャビティ６０内に押し込まれている。
【００２４】
ピストンアセンブリ５８は、上端部分と、ロッド端部分とを備えている。ロッド端部分は、焼入れ鋼にて製造し、クロムめっき被覆することが好ましいピストン６４を備えている。ピストンロッド６４は、通路５４から突き出し、機械プレス３０のピンプレート４２のような機械の一部分と係合し得るようにされた第一の端部６６を有する。ピストンロッド６４の他端６８は、ピストンアセンブリ５８の上端部分に添着され且つその上端部分の一部を形成するようにする。ピストンアセンブリ５８の組立て及び交換を一層容易にするため、図６に図示するように、ピストンアセンブリの上端部分にてピストンロッド６４の端部６８に肩部６５を機械加工することが好ましい。一つの好ましい形態において、ピストンアセンブリ５８は、図示するようにピストンロッド６４の肩部６５と相互接続可能な構造とされ且つ機械加工した相補的ステップ部分６１を有する２つのピストン半体５９から成っている。ピストンアセンブリ５８が通路５４内で摺動動作するのを容易にするため、重合系材料で出来ていることが好ましい環状のピストンベアリング６２は、ピストンアセンブリ５８の環状キャビティ６０内に組み付けられている。図７を参照すると、組み立てたとき、加圧流体がその間を流れるのを許容し得るように半体５９の間に通路６３が設けられている。このように、ピストンアセンブリ５８は、ピストンロッドの端部６８に添着するため、ピストン５８の半体５９がピストンロッド６４の肩部分６５に配置されている。また、２つのピストン半体５９の周りにピストンベアリング６２が取り付けられている。次に、ピストンアセンブリを通路５４内に摺動させる。しかし、当業者は、ピストンアセンブリ５８をピストンロッド６４に添着するその他の方法も採用可能であることが容易に理解されよう。
【００２５】
ピストンロッド６４は、ピストンロッド支持部材７０及び止めキャップ９０により通路５４内に摺動可能に支持されている。より具体的には、且つ図６を参照すると、ピストンロッド支持部材７０は、鋼のような硬い材料で製造されることが好ましく、また、フランジ付き上側部分７２と、円筒状の本体部分７４とを備えている。貫通通路７６は、フランジ付き部分７２及び本体部分７４を貫通して伸びて、ピストンロッド６４を貫通状態に摺動可能に受け入れる。商業的に入手可能な「Ｕ字形カップ」７５を内部に受け入れるため、フランジ付き部分７２にキャビティ７３が形成されることが好ましい。ピストンロッド支持部材７０と本体５２との間に流体密のシールを確立するため、ピストンロッド支持部材７０のフランジ付き部分７２の外周に機械加工された環状通路７２内にＯリング７９が着座することが好ましい。
【００２６】
図６にて理解し得るように、エラストマー的材料の環状本体８４である偏倚装置を受け入れるため、本体５２とピストンロッド支持部材７０の本体部分７４との間にキャビティが形成されることが好ましい。一つの好ましい実施の形態において、バンパー部材８４は、ウレタンのようなエラストマー的材料から成っている。しかしながら、ニトリル又はフッ化炭化水素のようなその他の材料も具合良く採用可能である。バンパー部材８４の目的に関しては、以下に更に詳細に説明する。
【００２７】
ばねアセンブリ５０は、商業的に入手可能なリテーナリング９２により本体５２に取り外し可能に添着されたリテーナキャップ９０を更に備えることが好ましい。一つの好ましい実施の形態において、図６に図示するように、本体５２とリテーナキャップ９０との間の溝内にゴム防塵シール部材９３が挿入されている。リテーナキャップ９０は、ピストンロッド６４を摺動可能に受け入れ得るようにされた通路９４を有する。一つの好ましい実施の形態において、商業的に入手可能なスクレパーリング９８を受け入れるべく、環状キャビティ９６は通路９４と同軸状に整合されている。スクレパーリング９８は、ポリウレタンにて製造されることが好ましい。ピストンアセンブリ５８の下面は、本体５２に取り付けられた端部キャップ５６と協働して、通路５４内に流体チャンバ１００を画定する。図６を参照。流体チャンバ１００は、端部キャップ内に取り付けられ且つ流体チャンバ１００に接続する通路１０４と連通する商業的に入手可能な充填弁１０２を通じてガス状媒体が充填されることが好ましい。充填弁１０２の構造及び作用は、当該技術分野にて周知である。従って、これについては本明細書で詳細に説明しない。
【００２８】
流体チャンバ１００は加圧流体で充填される。本明細書で使用するように、「流体」という語は、液体媒体又はガス状媒体を含むことができる。一つの好ましい実施の形態において、１４４９９６．１ｋＰａ（２１７５ｐｓｉ）の好ましい圧力の窒素ガスのような流体媒体が採用される。しかし、特定の用途により決まる圧力の油のようなその他の媒体も具合良く使用することが可能である。
【００２９】
このような「ロッドシール」装置において、ピストン半体５９は、流体がピストン５８を横断して流れるのを許容する通路６３のため、流体を圧縮することはない。ピストン半体５９は、ピストンロッド６４を案内し且つ保持する作用のみを果たす。ロッド密封装置において、流体は流体チャンバまで移動し且つ流体が使用する容積の一部を利用するロッドによって圧縮される。ロッド密封装置内の力は、ロッド端部６８を押すチャンバ１００内の流体圧力によって発生される。
【００３０】
図８は、図１に図示した型式の従来のばね部材及び図７に図示した本発明のばねのフォース曲線の比較グラフの図である。この図面の線「Ｄ」は、図１に図示した型式の従来のばね１０のフォース曲線を示す。線「Ｅ」は、図７に図示した本発明のばね５０に対するフォース曲線を示す。図８から理解し得るように、ばね５０のフォース曲線は、ばね１０のフォース曲線よりも接触力が（すなわち、零パーセントにてばねの動きを開始させるのに必要な力）が小さい。本発明のバンパー部材８４は、チャンバ１００内のガス圧力によりピストンロッド６４に加わる力を釣り合わせる働きをする。ピストンロッド６４により付与される正味力は、図９に図示するように、バンパー部材８４から釣り合い力によって減少する。本発明のばね５０の形成されるフォーク曲線（図８の線Ｅ）の特徴は、バンパー部材８４の相対的硬さ及び図９に図示した圧縮距離「Ｆ」により制御される。
【００３１】
図８の形成されるフォース曲線「Ｅ」は、曲線「Ｄ」で示した従来のばねに対するフォース曲線からバンパーを圧縮するのに必要な力を引いたものである。図８において、２０％以上の行程の場合、バンパーは、完全に非圧縮状態にあり、曲線「Ｅ」は、曲線「Ｄ」に従うことが好ましい（これら２つの曲線は、明確化のため僅かに分離した状態で図８に示してある）。
【００３２】
ピストンロッド６４が最初に圧縮する結果、バンパー部材８４によって発生される釣り合い力は減少する。かかる釣り合い力は、位置「Ｇ」に達すると、零まで減少する。ピストンロッド６４が「Ｆ」以上の距離だけ「Ｈ」方向に更に圧縮されると、ばね５０の作動モードは、チャンバ１００内の流体圧力に依存する。当業者は、硬いリテーナ部材７０はピストンロッド６４の確実な反復可能な伸長高さを可能にし且つバンパー部材８４に対する圧縮制限器として機能することが理解されよう。
【００３３】
図１０には、本発明の別の前の実施の形態が図示されている。好ましくは、ばね１５０は、以下に説明する相違点を除いて、ばね５０の構造と同一の構造である。この実施の形態において、リテーナ部材１７０は、円筒状の形状であり、鋼のような硬い材料で出来ている。リテーナ部材１７０は、ピストンロッド６４を受け入れるべく貫通して伸長する穴１７２を有している。商業的に入手可能なＵ字形カップ部材７５を受け入れるべくリテーナ部材１７０の上端にキャビティ１７４が形成されている。第二のキャビティ１７６がリテーナ部材１７０の底部に形成されてといる。この第二のキャビティは、全体として、バンパー部材１８４として機能するディスクばね１７８の集合体（ベルビル座金として一般に公知）を受け入れ得るようにされている。当業者は、かかるばね１５０の構造により実現される接触力の特徴は、ベルビル（ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ばね１７８の数及び強度を変化させることにより変更可能であることが理解されよう。
【００３４】
図１１には、本発明の別の実施の形態が図示されている。図１１に図示したばね２５０は、ベルビル座金に代えて、商業的に入手可能なコイルばね２７８が使用される点を除いて、ばね１５０と構造の点にて同一である。この場合にも、当業者は、ばね２５０の接触力の特徴はコイルばねの強度を変更することで変更可能であることが理解されよう。
【００３５】
本発明の別の実施の形態が図１２に図示されている。図示したばね３５０は、以下に説明する相違点を除いてばね５０と実質的に同一である。この実施の形態において、ピストンロッド３６４は、焼入れ鋼にてピストン３５８と共に一体に形成されている。ピストン部分３５８と本体部材５２との間に実質的に流体密の摺動シールを形成する働きをする、商業的に入手可能な一対のＵ字形カップ３６３を受け入れるべくピストン部分３５８の外周にはキャビティ３６０が形成される。硬いリテーナ部材７０のキャビティ８２は、ピストンロッド３６４に形成された二次的充填ポート３８３を通じて加圧流体、好ましくは窒素ガスの第二の量が充填される第二の流体チャンバ３８２を形成する。また、チャンバ３８２の充填及びその内部の加圧流体の保持を容易にするため、ピストンロッド３６４の端部に充填弁１０２が設けられている。このように、第二の流体チャンバ３８２内のガスは、ピストン３５８に対するバンパー部材として機能する。当業者は、ピストンロッド（例えば、非浮動型）により堅固に添着されたピストンのかかる新規な配置は、浮動ピストンロッド及び二重ガスチャンバを採用するばねに優る改良点であることが理解されよう。それは、漏洩を生ずる可能性がある、浮動ピストンの外径及び内径における摺動シールを除去したためであり、また、浮動ピストンシールの摩擦面間の動的相互作用を除去し、また、浮動ピストンが自由に移動可能であり、また、圧力を均等にし得ることによるものである。
【００３６】
図１３には、本発明の別の実施の形態が図示されている。図１３に図示したばね４５０は、次の相違点を除いてばね５０と実質的に同様である。ピストンロッドリテーナ４７０は、鋼のような硬い材料で出来ており、また、ピストンロッド６４を摺動可能に受け入れ得るように貫通穴４７２を有している。Ｏリング４７６を受け入れ得るようにリテーナ４７０の外周に環状キャビティ４７４を形成することが好ましい。Ｏリング４７６は、リテーナ部材４７０と本体５２との間に流体密のシールを確立する。リテーナ４７０は、商業的に入手可能なＵ字形カップ４７９を受け入れ得るようにしたキャビティ４７８を更に有している。更に、ピストンロッド６４とリテーナ４７０との間に流体密のシールを確立し得るように第二のＯリング４８２を受け入れるべく第二のキャビティ４８０がリテーナ４７０に形成されている。この場合にも、この実施の形態において、第二のピストン４９０は、ピストンロッド６４の端部６６に添着されている。より具体的に且つ図１３を参照すると、ピストンロッド６４の端部６６にキャビティ４９２が形成されている。好ましくは、第一のピストン支持部材４９４がキャビティ４９２の底部に受け入れられるようにする。また、一つの好ましい実施の形態において、ウレタンのようなエラストマー的材料４９６が図示するように、キャビティ４９２内に受け入れられている。第二のピストン支持部材４９８が図１３に図示するように、エラストマー的部材４９６の上方に配置されている。当業者は、本発明のこの実施の形態の第二のピストンの配置は漏洩の虞れのある摺動シールの数を少なくするため、ステップ付きピストンを採用する従来のばねに優る改良であることが理解されよう。また、狭小な容積内にてエラストマーを圧縮することは、ばねの力に釣り合うことのできる非直線的な力応答性を発生させ、これにより、ばねのステップ応答を解消する。エラストマーの圧縮がばねの力に釣り合うことは、ばねが圧縮されたときの急激な力の変化を解消し、これにより、プレス及びダイに対する衝撃を軽減することを可能にする。
【００３７】
当該発明はまた、自動潤滑ピストン装置を採用するばねアセンブリに関して使用することに特に具合良く適している。図１４には、自動潤滑ピストンシリンダ装置５２０を備える構造のばねアセンブリ５１０が図示されている。かかる自動潤滑ピストンの構造及び作用は、その開示内容を参考として引用し、本明細書に含めたカーディス（Ｋａｄｉｓ）に対する、米国特許第４，６９２，９０２号に開示されている。ばね５１０は、ピストンシリンダ装置５２０を受け入れ得る寸法とされたピストン受入れキャビティ５１４を画定する本体５１２を備えている。ピストンシリンダ装置５２０は、好ましくはねじ式接続具により本体５１２に取り付けられる。該ピストンシリンダ装置５２０は、ピストンシリンダ壁部材５２４内を摺動し得るようにされたピストン５２２を備えている。ピストン５２２には、シリンダ壁５２４とピストン５２２との間に流体密のシールを確立し得るようにＵ字形カップ密封部材５２８が装着されている。
【００３８】
本体５１２の底部には、商業的に入手可能な充填弁５３０が設けられている。該充填弁５３０は、上方に伸びる立上がり管５３４と接続する通路５３２と接続している。かかる構成は、窒素のような可圧縮性ガスをピストン受け入れキャビティ５１４内に導入することを可能にする。油のような潤滑媒体５４２を本体部材５１２の底部の潤滑路５４０を通じてピストン受入れキャビティ５１４内に圧送することができる。また、本体部材５１２には、油拡張リザーバ５５０が形成されることも好ましい。ピストン５２２が本体５１２の底部に向けて圧縮されると、ガス及び潤滑媒体５４２は、油拡張リザーバ５５０内に送り込まれる。ピストン５２２が本体の頂部に向けて伸びると、ガス及び潤滑媒体５４２は、ばねの中央部内に流れてピストン５２２及びシリンダ５２４に潤滑剤を噴霧する。この実施の形態において、図１４に図示するように、ピストン５２２とシリンダ壁５２４との間にキャビティ５５２が形成されている。好ましくは、鋼製スリーブ５５４がピストン５２２の周りに設けられ、エラストマー的バンパー部材５６０が図示するように、一対の座金５６２の間に設けられるようにする。バンパー部材５６０は、ウレタンエラストマーで出来ていることが好ましい。しかし、ニトリル又はフッ化炭化水素のようなその他の材料を具合良く採用することができる。図１５には、図１４の実施の形態のエラストマー的材料に代えて、複数のベルビル座金６００が使用される別の実施の形態が図示されている。
【００３９】
本発明の別の実施の形態に従って製造されたプレスクッションアセンブリ６２０が図１６に図示されている。このプレスクッションアセンブリ６２０は、図５に図示したプレスアセンブリ３０の構造と同様の構造とすることのできるプレスアセンブリ内で使用される。しかし、図５に概略図的に図示したように、プレスアセンブリの下側部材と関係することに代えて、クッションアセンブリ６２０は、スライドプレート３８のようなプレスアセンブリ内の上側部材と関係させてもよい。また、プレスクッションアセンブリ６２０は、米国特許第５，００３，８０７号に開示された方法と同様の方法にてプレス内の可動の引出しリングと関係させてもよい。
【００４０】
本明細書に開示されたクッションアセンブリの実施の形態の任意の１つは、加工物を変形させるべく開放状態から閉じた状態に作動可能である多くの異なる型式のプレスアセンブリ内で使用することができる。本明細書に開示されたクッションアセンブリは、プレスアセンブリの多くの異なる構成要素と関係させることができる。例えば、本明細書に開示されたクッションアセンブリは、複動成形ダイ、ラムレベラー、突当て型ダイ、カムパッド及び反ね出し部及び／又は多数のダイセットと関係して使用することができる。
【００４１】
プレスクッションアセンブリ６２０は、図１６に図示した伸長状態から図１７に図示した部分的に引込んだ状態を経て、図１８に図示した完全に引込んだ状態まで作動可能である。プレスクッションアセンブリ６２０が伸長状態から引込んだ状態まで作動する間、プレスクッションアセンブリは、例えば、ダイ４０のような、プレスアセンブリ内の別の部材に対し、例えば、図５のスライドプレート３８のようなプレスアセンブリ内の１つの部材の動きに抵抗する調節可能な力を提供する。勿論、該プレスクッションアセンブリ６２０は、プレスアセンブリの他の構成要素と共に使用してもよい。
【００４２】
クッションアセンブリ６２０は、シリンダ６２４（図１６）と、ピストン６２６とを備えている。シリンダ６２４は、円筒状側壁６３０と、円形の端部壁６３２とを有している。側壁６３０及び端部壁６３２は、環状溶接部６３４にて相互に接続されている。別個のシリンダ６２４を使用することに代えて、米国特許第４，５８３，７２２号、同第４，７６５，２２７号、及び同第４，２５７，２５４号に開示された方法と同様の方法にてマニホルドプレートと関係させてもよい。
【００４３】
ピストン６２６は、上端部分６３８と、ロッド端部分６４０とを有している。ロッド端部分６４０は、円筒状の形態をしており、また、プレスクッションアセンブリ２０の中心軸線６４２と同軸状である。ピストン６２６のロッド端部分６４０は、シリンダ６２４の上端部分６４６を通って伸びている（図１６に図示するように）。
【００４４】
シリンダ６２４は、プレスアセンブリ３０の下側部分と接続し（図５）又はプレスアセンブリの上側部分と接続することができる。例えば、シリンダ６２４は、プレスアセンブリの静止基部と接続することができる。シリンダ６２４がプレスアセンブリ３０の静止基部と接続される場合、クッションアセンブリ６２０は、ピストン６２６がシリンダ６２４から上方に伸びる状態にて図１６に図示した方向に配置される。これと代替的に、シリンダ６２４は、プレスアセンブリの可動のスライドプレート３８と関係させてもよい。これが行なわれると、プレスクッションアセンブリ６２０の方向は、図１６に図示した方向から１８０°ずらして、ピストン６２６がシリンダ６２４から下方に伸びるようにする。
【００４５】
ピストン６２６の上端部分６３８は、環状溝６５４内に伸びる一対のフランジ部材６５０、６５２を有する。フランジ部材６５０、６５２の各々は、半円形の形態である。フランジ部材６５０、６５２は、軸線６４２上にその中心がある円形列状に配置されている。フランジ部材６５０、６５２は、シリンダ６２４の円筒状の内側面６５６に密封可能に係合しないことを理解すべきである。フランジ部材６５０、６５２の間には１つ以上の開口部を設けることができる。
【００４６】
シリンダ６２４は、ピストン６２６と協働して可変容積チャンバ６６０を画成する。該チャンバ６６０は、窒素ガスのような圧力流体を保持する。勿論、窒素ガス以外の流体を使用してもよい。
【００４７】
シリンダ６２４は、該シリンダ６２４の側壁６３０の内側面６５６に対するピストン６２６の動きを案内する案内アセンブリ６６４を有する。該案内アセンブリ６６４は、軸線６４２と一致する中心軸線を有する。案内アセンブリ６６４は、ピストン６２６のロッド端部分６４０の円筒状の外側面６６７に係合する環状金属製案内リング６６６を有する。案内リング６６６は、シリンダ６２４に対するピストン６２６のロッド端部分６４０の動きを案内する。
【００４８】
環状の金属製端部キャップ６６８は、案内リング６６６に当接し且つピストン６２６の往復運動中、案内リングをシリンダ６２４内の所定の位置に保持する。環状のリテーナリング６７０は、端部キャップ６６８とシリンダ６２４の側壁６３０との間にて力を伝達し、端部キャップを所定の位置に保持する。適当な環状シール６７２、６７４、６７６、６７８は、端部キャップ６６８及び案内リング６６６と協働して流体がシリンダ６２４から漏洩するのを防止する。
【００４９】
クッションアセンブリ６２０は、図１６に図示した伸長状態にあるとき、ピストン６２６の上端部分６３８におけるフランジ部材６５０、６５２は、チャンバ６６０内の流体圧力によりストッパ部材６８４に対して強固に押し付けられる。ストッパ部材から案内リング６６６及び端部キャップ６６８を通じて且つ環状リテーナリング６７０を介してシリンダ６２４の円筒状側壁６３０に力が伝達される。管状の円筒状の形態を有する硬い金属製スリーブによりストッパ部材６８４が形成される。管状ストッパ部材６８４の中心軸線は軸線６４２と一致する。
【００５０】
ストッパ部材６８４の環状端面６８６（図１６）は、フランジ部材６５０、６５２の半径方向内側部分の環状の表面領域に当接する。ストッパ部材６８４の端面６８６及びフランジ部材６５０、６５２は、チャンバ６６０内の流体圧力の作用の下、ピストン６２６が上方に（図１６に示すように）動くのを制限すべく協働する。円筒状ストッパ部材６８４の上端部分６８８は、案内リング６６６と固定状態に接続される。
【００５１】
図１６に図示したクッションアセンブリの実施の形態の１つの特徴に従い、エラストマー的材料の本体６９２は、環状チャンバ６９４内に配置されている。環状チャンバ６９４は、ピストン６２６のロッド端部分６４０の周りを伸び且つ該ロッド端部分６４０と同軸状である。硬い金属製の環状力伝達部材６９８と環状案内リング６６６との間にチャンバ６９４が形成されている。環状の力伝達部材６９８は、エラストマー的材料の環状本体６９２と同軸状であり且つピストンの上端部分６３８のフランジ部材６５０、６５２により環状本体６９２に対して押し付けられる。
【００５２】
エラストマー的材料の本体６９２は、管状円筒状の全体的形態及び環状の断面形態を有するが、所望であるならば、エラストマー的材料の本体は、異なる形態とすることも考えられる。勿論、チャンバ６９４及び力伝達部材６９８は、図示した環状の形態と異なる形態とすることも可能である。所望であるならば、ピストンの上端部分６３８に対してエラストマー的材料の本体６９２から力を伝達するため、複数の力伝達部材を設けてもよい。例えば、エラストマー的材料から成る複数の別個の本体から又はエラストマー的材料から成る単一の本体から力を伝達するため複数のロッド形状力伝達部材を利用してもよい。しかし、プレスシリンダアセンブリ６２０に対しコンパクトな構造を提供するため、エラストマー材料から成る本体６９２及び力伝達部材６９８の図示した環状の形態を利用する方が好ましいと考えられる。
【００５３】
エラストマー的材料から成る本体６９２が図１６乃至図２０に図示した好ましい管状の形態にて形成される場合、エラストマー的材料の本体の軸方向に伸びる内側面及び外側面の双方又はその何れか一方は、図示した形態以外の形態とすることも考えられる。例えば、内側面及び外側面は、側面の長さに亙り又はエラストマー的材料の本体２９２の隣接する軸方向両端の全体に亙って軸方向に湾曲させることができる。このように、エラストマー的材料の本体２９２の内側面は、エラストマー的材料の本体の軸方向両端に隣接して半径方向外方に拡がる円弧状の表面領域を有するようにすることができる。同様に、エラストマー的材料本体２９２の外側面は、エラストマー的材料から成る本体の軸方向両端に隣接するまで半径方向内方にテーパーが付けられた円弧状の表面領域を有するようにすることができる。
【００５４】
クッションアセンブリ６２０が図１６に図示したその伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の管状円筒状本体６９２は、力伝達部材６９８によりエラストマー的材料の管状本体の一端に加えられた力により、その最初の長さすなわち自由長さから軸方向に圧縮される。円筒状のストッパ部材６８４は、ピストン６２６のロッド端部分６４０の周りを伸び且つエラストマー的材料の本体６９２及びフランジ部材６５０、６５２と同軸状である。ストッパ部材６８４は、エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に圧縮される程度を制限する。
【００５５】
エラストマー的材料の本体６９２は、実質的に一定の容積を有する。このため、エラストマー的材料の本体６９２が図１６に図示したその最初の形態すなわち自由な形態から軸方向に圧縮されると、エラストマー的材料の本体は、半径方向に拡張する。エラストマー的材料の本体が半径方向外方に拡張してもエラストマー的材料の本体における円筒状外側面７０４が側壁６３０における円筒状内側面６５６と係合しないようなエラストマー的材料の本体６９２の寸法とされている。このため、クッションアセンブリ６２０が図１６に図示した伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２と円筒体６２４の側壁６３０との間にて半径方向力成分が伝達されることはない。
【００５６】
クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態にあるとき、関係したプレスアセンブリは、プレスアセンブリ３０に対し図５に図示した状態と同様の開放状態にある。このとき、チャンバ６６０内の流体圧力は、ピストン６２６の上端部分６３８におけるフランジ部材６５０、６５２をストッパ部材６８４の環状の端面６８６に対し強固に押し付ける効果がある。ストッパ部材６８４は、チャンバ６６０内の流体圧力の作用の下、ピストン６２６の上端部分６３８が上方に（図１６に図示するように）動く程度を制限する。
【００５７】
ピストン６２６の上端部分６３８のフランジ部材６５０、６５２は、力伝達部材６９８の環状の下側面７１０（図１６に示すように）に対し強固に押し付けられる。ストッパ部材６８４の端面６８６がフランジ部材に係合する位置から半径方向外方位置にて力伝達部材７９８の環状の下側面７１０がフランジ部材６５０、６５２に係合する。このため、クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態にあるとき、チャンバ６６０内の流体圧力は、ピストン６２６の上端部分６３８におけるフランジ部材６５０、６５２をストッパ部材６８４及び力伝達部材６９８の双方に押し付ける効果がある。しかし、このストッパ部材６８４は、ピストン６２６の上方に動く程度を制限する。
【００５８】
力伝達部材６９８における環状の上側面７１２は、エラストマー的材料の本体６９２の環状の下側面７１６に対し強固に押し付けられる。その結果、案内アセンブリ６６４内で力伝達部材６９８と案内リング６６６との間にてエラストマー的材料の本体６９２が圧縮される。エラストマー的材料の本体６９２は、力伝達部材６９８をピストン６２６の上端部分６３８に対し強固に押し付ける偏倚力を提供する。
【００５９】
エラストマー的材料の本体６９２の軸方向両端に加わる力は、エラストマー的材料の本体を軸方向に、すなわち、クッションアセンブリ６２０の中心軸線６４２（図１６）に対し平行な方向に圧縮する効果がある。しかし、ピストン６２６の上端部分６３８におけるフランジ部材６５０、６５２は、同様に、ストッパ部材６８４に対し強固に押し付けられ、このストッパ部材６８４は、ピストン６２６の軸方向上方（図１６及び図１９に示すように）に動く程度を制限する。勿論、このことは、エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に圧縮される程度を制限する。
【００６０】
エラストマー的材料の本体６９２を軸方向に圧縮する間、エラストマー的材料の本体は半径方向外方に拡張する。エラストマー的材料の本体６９２が半径方向に拡張するとき、エラストマー的材料の本体が軸方向に圧縮されるから、エラストマー的材料の本体の総容積は、一定のものである。円筒状のストッパ部材６８４は、エラストマー的材料の本体６９２の円筒状内側面７１８に係合して、エラストマー的材料の本体が半径方向内方に拡張するのを阻止する。このため、エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に圧縮されたとき、このエラストマー的材料の本体は半径方向外方にのみ拡張する。しかし、クッションアセンブリが図１８の完全に引込んだ状態にあるとき、内側面７１８は、円筒状ストッパ部材６８４と内側面７１８との間に多少のスペースを提供し得るように半径方向外方に拡がることもできる。
【００６１】
上述したように、クッションアセンブリ６２０は、図１６及び図１９の伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２のシリンダ外側面７０４は、側壁６３０の内側面６５６から相対的に僅かな半径方向への距離だけ隔てられる。このため、エラストマー的材料の本体６９２は、円筒体６２４の側壁６３０に対し半径方向外方への力を付与する効果はない。
【００６２】
プレスアセンブリが開放状態から閉じた状態に向けて作動されると、プレス３０のスライドプレート３８に接続された、プレスアセンブリ内の下方に移動する上側部材は、移動してピストン６２６のロッド端部分６４０と係合する。この状態が生ずると、プレスアセンブリ内の上側部材からピストン６２６のロッド端部分６４０まで力が伝達される。これは、ピストン６２６の下方への動作（図１６及び図１９に図示するように）を生じさせ且つクッションアセンブリ６２０を図１６の伸長状態から図１８の完全に引込んだ状態に向けて作動させることになる。
【００６３】
本発明の特徴の１つによれば、クッションアセンブリ６２０の最初の作動部分の全体、すなわち、クッションアセンブリが図１６の伸長状態から図１７の部分的に引込んだ状態に作動する間、エラストマー的材料の本体６９２は、力伝達部材６９８によりピストン６２６の上端部分６３８に加えられる力を提供する効果がある。エラストマー的材料の本体６９２からピストン６２６に伝達された力によりピストンがチャンバ６６０内の流体圧力の作用に抗してシリンダ６２４の上端部分６４６から付勢されて離れる。このように、エラストマー的材料の本体６９２は、クッションアセンブリ６２０を伸長状態から引込んだ状態に向けて作動させるとき、プレスを助ける与荷重すなわち偏倚力を提供する。
【００６４】
図５のプレス３０において、エラストマー的材料の本体６９２は、フライホィール３４及びクランク軸３６からスライドプレート３８を通じてクッションアセンブリ６２０まで力を伝達することを助ける。プレス及びエラストマー的材料の本体６９２によりピストン６２６に加わっる組み合わせた力は、チャンバ６６０内の流体圧力の作用に抗してピストンを下方に（図１６に示すように）動かす。
【００６５】
エラストマー的材料の本体６９２からピストン６２６の上端部分６３８に伝達された偏倚力は、クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態から図１７の部分的に引込んだ状態まで作動する間、図５のプレス３０のようなプレスの構成要素に加わる衝撃荷重を最小にする傾向がある。その理由は、図１６の伸長状態からクッションアセンブリが作動を開始したとき、プレスによりクッションアセンブリ６２０に加えなければならない力の大きさは、力伝達部材６９８を通じてエラストマー的材料６９２からピストン６２６の上端部分６３８に伝達される偏倚力の大きさに相応する程度だけ減少するためである。勿論、ピストン６２６をシリンダ６２４に対して動かし始めるのに必要な力が減少すれば、プレスの構成要素に加わる衝撃荷重が減少する。プレスアセンブリの構成要素に加わる衝撃荷重が減少する仕方は、図１乃至図１５に関して上述したものと同一である。
【００６６】
ピストン６２６がチャンバ６６０内に移動すると、チャンバの容積は減少し、このため、チャンバ内の流体の圧力は上昇する。これと同時に、フランジ部材６５０、６５２及び力伝達部材６９８は、シリンダ６２４の上端部分６４６から下方に（図１６に示すように）動いて離れる。この状態が生ずると、エラストマー的材料の本体６９２は、軸方向に拡張し且つ半径方向に収縮する。エラストマー的材料の本体６９２が半径方向に収縮すると、エラストマー的材料の本体の円筒状外側面７０４の直径が縮小する。エラストマー的材料の本体６９２から力伝達部材６９８を通じてピストン６２６の上端部分６３８に伝達される力は、エラストマー的材料の本体６９２がその最初の状態すなわち自由状態に向けて拡張するのに伴って減少する。
【００６７】
ピストン６２６がシリンダ６２４（図１７）に対し最初に動く動作の終了時、力伝達部材６９８における環状フランジ７２２（図１９）は、下方に動いてストッパ部材７８４（図２０）における環状フランジ７２４と係合する。このように、クッションアセンブリ６２０が図１６及び図１９の伸長状態から図１７の部分的に引込んだ状態に最初に作動する間、力伝達部材６９８は、図１７に図示した位置に向けて軸方向に下方に動く（図１６及び図１９に示すように）。クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態から図１７の部分的に引込んだ状態に作動する間、力伝達部材５９８は、ピストン６２６の上端部分５３８が図１６の伸長位置と図１８の完全に引込んだ位置との間にて移動する全体距離の３乃至５０％の範囲の軸方向距離を移動する。
【００６８】
プレスクッションアセンブリ６２０は、伸長状態（図１６）から図１７の部分的に引込んだ状態まで最初に作動する動作の終了時、力伝達部材６９８の上端部分における環状フランジ７２２は、ストッパ部材６８４の環状フランジ７２４（図２０）と当接係合状態に配置される。この時点にて、エラストマー的材料の環状本体６９２は、軸方向に拡張し且つ図１６の圧縮した状態から図１７に図示した略その最初の状態すなわち非拘束状態にまで半径方向に収縮する。プレスアセンブリの構成要素に対する最初の衝撃荷重は、シリンダチャンバ６６０内の流体（窒素ガス）の圧縮により少なくとも部分的に放散されよう。プレスアセンブリの構成要素に加わる最初の衝撃の強さは、エラストマー的材料の本体６９２からピストン６２６の上端部分６３８に伝達される力により提供される支援力のため減少する。
【００６９】
クッションアセンブリ６２０が図１７の部分的に引込んだ状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２は、力伝達部材６９８と案内リング６６６との間に保持される。この時点にて、力伝達材料の本体６９２（図１７）は、本体が非拘束状態すなわち自由状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２の軸方向伸び程度に等しく、又は僅かにそれ以下の軸方向伸長程度を有する。ストッパ部材６８４の上端部分６８８は、案内リング６６６と固定状態に接続されている。ストッパ部材６８４の下端部分における環状フランジ７２４は、力伝達部材６９８の環状フランジ７２２と当接係合状態に配置された環状の動作制限面を有する。このため、力伝達部材６９８は、図２０に図示した位置に保持され、エラストマー的材料の本体６９２の軸方向への動きは阻止される。
【００７０】
プレスアセンブリが開放状態から閉じた状態に向けて作動を続けると、ピストン６２６は、図１７に図示した部分的に引込んだ位置から図１８に図示した完全に引込んだ位置まで下方に付勢される。この状態が生ずると、エラストマー的材料の本体６９２及び力伝達部材６９８は、シリンダ６２４に対して静止したままである。チャンバ６６０内の流体は、ピストン６２６の上端部部分６３８により更に圧縮されて開放状態から閉じた状態へのプレスアセンブリの作動を更に緩衝する。
【００７１】
一時的な動的状態を無視するならば、フランジ部材６５０、６５２の両側部に作用する流体圧力は、クッションアセンブリ６２０が図１８の完全に引込んだ状態にあるときと等しいことを理解すべきである。その理由は、フランジ部材６５０、６５２はシリンダ６２４の側壁６３０の内側面６５６と密封係合状態に配置されていないからである。力伝達部材７１０及びエラストマー的材料の本体６９２は、チャンバ６６０内の流体圧力に曝される。しかし、エラストマー的材料の本体６９２は、ストッパ部材６８４のフランジ７２４と当接係合状態に力伝達部材６９８のフランジ７２２を保持する効果がある（図２０）。
【００７２】
チャンバ６６０内のガスを圧縮するピストン６２６の有効断面積は、ピストンの円筒状ロッドの端部分６４０の円形の断面積に等しい。しかし、ピストン６２６は異なる構造とすることも考えられる。例えば、ピストンの上端部分６３８は、シリンダ６２４の側壁６３０の内側面６５６と密封可能に係合し得るような構造とすることができる。勿論、その結果、ピストン６２６は、チャンバ６６０内の流体を圧縮するより大きい有効面積を有することになる。
【００７３】
所望であるならば、フランジ部材６５０、６５２は省略してもよい。ピストン６２６の上端部分６３８は、ピストンのロッドの端部分６４０と単一体として一体に形成してもよい。これが行なわれるならば、ピストン６２６の上端部分６３８とシリンダ６２４の内側面６５６との間に適当なシール要素を設けることができるが、設けないのも自由である。
【００７４】
プレスアセンブリを閉じた状態に作動させ、金属加工物をプレスアセンブリ内のダイにより変形させた後、プレスアセンブリを閉じた状態から開放状態に作動させる。プレスアセンブリを開放状態に作動させることは、加工物をプレスアセンブリから除去することを容易にする。プレスアセンブリが開放状態に作動されると、クッションアセンブリ６２０は、チャンバ６６０内の流体圧力の作用の下、図１８の完全に引込んだ状態から図１６の伸長状態に作動される。
【００７５】
プレスアセンブリが閉じた状態から開放状態に向けて作動する間、ピストン６２６は、シリンダ６２４に対して上方に（図１８に示すように）移動する。この状態が生ずると、フランジ部材６５０、６５２は、ピストン６２６の上端部分６３８に加えられた流体圧力の作用の下、環状の力伝達部材６９８に向けて移動する。ピストン６２６が、シリンダ６２４に対して上方に（図１８に示すように）動くと、フランジ部材６５０、６５２は動いて力伝達部材６９８と最初の係合状態となる（図１７）。この時点にて、クッションアセンブリ６２０のロッド端部分６４０とプレスアセンブリの上側部材すなわちスライドプレート３８（図１６）との間にて力が伝達される。
【００７６】
フランジ部材６５０、６５２が力伝達部材６９８に係合すると（図１７）、エラストマー的材料の本体６９２の軸方向への圧縮が開始される。エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に圧縮されるとき、エラストマー的材料の本体６９２の容積は一定のままである。このため、エラストマー的材料の本体６９２の円筒状外側面７０４は、円筒状側壁６３０の内側面６５６に向けて半径方向外方に拡張する。
【００７７】
エラストマー的材料の本体６９２を圧縮するのに必要な力は、クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態に作動するときにクッションアセンブリ６２０の構成要素に加わる衝撃荷重を軽減する。エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に圧縮され且つ半径方向に拡張するとき、エラストマー的材料の本体６９２は、ピストン６２６の運動エネルギの一部を吸収する。この貯蔵し又は潜在的なエネルギは、プレスアセンブリの次の作動サイクルにて、プレスアセンブリがクッションアセンブリ６２０を図１６の伸長状態から図１８の引込んだ状態に向けて戻す作動するとき、プレスアセンブリを支援するために使用される。このように、エラストマー的材料の本体６９２は、エネルギを貯蔵し、その後、このエネルギは解放されて、クッションアセンブリが伸長状態から引込んだ状態に向けて作動するとき、プレスアセンブリがクッションアセンブリ６２０を作動させ、これにより、プレスアセンブリの構成要素に加わる衝撃荷重を軽減することを助ける。
【００７８】
クッションアセンブリ６２０の作動モードの上記の説明は、クッションアセンブリがプレスアセンブリの下側部分又は基部の部材と接続され且つプレスアセンブリの上側部分すなわち可動部分の部材と係合することにより軸方向に圧縮されるものと想定して記載したものである。しかし、クッションアセンブリ６２０は、プレスアセンブリの可動の上側部材の上に取り付け且つプレスアセンブリの基部の静止型下側部材と係合するようにしてもよいと考えられる。これを行なったならば、クッションアセンブリの方向は、図１６に図示した方向から１８０°変化することになる。
【００７９】
クッションアセンブリ６２０をプレスの上側部分内の可動の部材に取り付けるとき、ピストン６２６のロッド端部分６４０がシリンダ６２４から下方に伸びる。シリンダ６２４は、プレスの上側部分内の可動の部材と固定状態に接続する。ピストン６２６のロッド端部分６４０は、プレスアセンブリの下側部分すなわち基部分内の部材と係合するように移動する。
【００８０】
エラストマー的材料の本体６９２は、多くの異なる組成を有することが可能であると考えられる。このように、エラストマー的材料の本体６９２は、鋳造エラストマー又は熱可塑性材料とすることもできる。本体６９２は、ウレタン系材料とすることができる。「ハイレン（ＨＹＬＥＮＥ）（登録商標名）」−ＰＰＤＩ（ｐ−フェニレン・ジイソシアン酸塩）にて調合されたポリウレタンを使用することが好ましいと考えられる。ｐ−フェニレン・ジイソシアン酸塩系の熱可塑性材料は、この材料が比較的広範囲の作動温度に亙って顕著な変形に抵抗することを可能にする機械的性質を有する。エラストマー的材料の本体６９２は、バショア（Ｂａｓｈｏｒｅ）跳ね返り率が４０乃至７０％、ショアＡ硬さ番号が９０である。ｐ-フェニレン・ジイソシアン酸塩系のポリウレタンを使用することが好ましいが、エラストマー的材料の本体６９２は、所望であるならば、異なる組成を有するようにすることも可能である。例えば、本体６９２はウレタンにて形成してもよい。
【００８１】
エラストマー的材料の本体６９２は、クッションアセンブリ６２０の寸法及びピストン６２６がシリンダ６２４に対して移動する距離の関数として変化する軸方向距離に亙って拡張する。クッションアセンブリ６２０の寸法及びクッションアセンブリが使用されるプレスの寸法に依存して、クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態から図１８の完全に引込んだ状態まで作動する間、ピストン６２６は、シリンダ６２４の側壁６３０に対して２２．８６０ｍｍ（０．９００インチ）乃至１７７．８００ｍｍ（７．０インチ）の範囲の距離に亙って移動することができる。ピストン６２６がシリンダ６２４の側壁６３０に対して移動する距離に依存して、エラストマー的材料の本体６９２は、ピストン６２６が伸長状態（図１６）と完全に引込んだ状態（図１８）との間にて移動する距離の少なくとも３％乃至５０％以下の範囲に亙って、ピストン６２６の上端部分６３８に力を加える効果がある。勿論、エラストマー的材料の本体６９２により力が付与される間、ピストンが動く特定の率は、クッションアセンブリ６２０の特定の構造及びクッションアセンブリが使用される特別の構造に依存する。
【００８２】
クッションアセンブリ６２０が図１８の完全に引込んだ状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２は、クッションアセンブリが図１６の伸長状態にあるときにエラストマー的材料の本体が軸方向に伸長する程度（長さ）の２０％以上長い軸方向伸長部（長さ）を有する。このように、クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２の長さが２５．４０ｍｍ（１．００インチ）であるならば、クッションアセンブリ６２０が図１８の完全に引込んだ状態にあるとき、エラストマー的材料の本体の長さは、３０．４８ｍｍ（１．２０インチ）以上となろう。
【００８３】
エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に圧縮され且つその後に拡張する程度は、エラストマー的材料の本体がピストン６２６を引込んだ状態に向けて付勢する力を提供する効果のある間、プレスアセンブリが作動する程度を決定する。プレスに加わる作動荷重を最小にするため、クッションアセンブリ６２０が伸長状態（図１６）から完全に引込んだ状態に作動する間、エラストマー的材料の本体６９２が軸方向に拡張する程度は３５乃至４５％とすることが好ましいと考えられる。このように、クッションアセンブリが図１６の伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２が２５．４０ｍｍ（１．００インチ）の長さであるならば、クッションアセンブリが図１８の完全に引込んだ状態にあるとき、エラストマー的材料の本体は、３４．２９ｍｍ（１．３５インチ）乃至３６．８３ｍｍ（１．４５インチ）の範囲の長さとなろう。
【００８４】
エラストマー的材料の本体６９２の特定の軸方向伸長部すなわち長さは、クッションアセンブリ６２０の所望の作動特徴に依存して相違する。しかし、クッションアセンブル６２０が図１８の完全に引込んだ状態にあるとき、長手方向軸線６４２の沿って測定した場合、非拘束状態の軸方向伸長部が１５．２４０ｍｍ（０．６００インチ）乃至３８．１００ｍｍ（１．５００インチ）のエラストマー的材料の本体６９２を提供することが望ましいと考えられる。また、クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２の軸方向伸長部は８．８９０ｍｍ（０．３５０インチ）乃至３０．４８０ｍｍ（１．２００インチ）の範囲とすることができるとも考えられる。エラストマー的材料の本体６９２の軸方向伸長部は、これらの特定の寸法と相違してもよいことを理解すべきである。しかし、これら特定の寸法の結果、特定のクッションアセンブリに対し所望の衝撃吸収特徴を得るのに必要な力を提供することのできるエラストマー的材料の本体６９２が得られると考えられる。
【００８５】
クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態にあるとき、軸方向に圧縮されたエラストマー的材料の本体６９２は、チャンバ６６０内の流体圧力によりピストンの上端部分６３８に対して供給される流体の力の少なくとも３５％の強さの力を付与する。エラストマー的材料の本体６９２からピストン６３８の上端部分に伝達された力はチャンバ６６０内の流体圧力によりピストン６２６の上端部分６３８に対して加えられた力の８０％以下とすることが好ましいと考えられる。このように、クッションアセンブリが図１６の伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２からピストン６２６の上端部分６３８に伝達された力は、チャンバ６６０内の流体圧力によりピストン６２６の上端部分６３８に加えられた力の３５乃至８０％の範囲にある。
【００８６】
勿論、クッションアセンブリ６２０が伸長状態にあるとき、ピストン６２６の上端部分６３８からストッパ部材６８４を経て案内リング６６６及びシリンダ６２４の側壁６３０に多少の力が伝達される。このため、チャンバ６６０内の流体圧力の力の一部分は、ピストン６２６の上端部分６３８から力伝達部材６９８を通じてエラストマー的材料の本体６９２に伝達される。流体圧力の力の別の部分は、ピストン６２６の上端部分６３８からストッパ部材６８４を通じて案内リング６６６に及びシリンダ６２４の側壁６３０に伝達される。
【００８７】
クッションアセンブリ６２０が図１６の伸長状態にあるとき、チャンバ６６０内の流体圧力は、少なくとも４８２６．３３ｋＰａ（７００ｐｓｉ）であり且つ１８６１５．８ｋＰａ（２，７００ｐｓｉ）以下である。勿論、クッションアセンブリ６２０を図１６の伸長状態から図１８の引込んだ状態に作動させたとき、ピストン６２６がチャンバ内に移動するに伴い、チャンバ６６０内の流体圧力は上昇する。本発明に従って製造された一部のクッションアセンブリは、これら特定の圧力と相違する流体圧力にて作動することが可能であることを理解すべきである。
【００８８】
クッションアセンブリ６２０の構成要素の上記の特定の数値特徴及び組成並びにチャンバ６６０内の圧力は、本発明の特定の範囲の実施の形態に関して記載したものである。ピストンアセンブリ６２０が利用されるプレスアセンブリの特定の特徴に依存して、クッションアセンブリの特徴は、上記に記載した特定の特徴と多少相違したものとすることができると考えられる。しかし、少なくとも幾つかの公知のプレスアセンブリによりクッションアセンブリの作動を最適にし得るように、上述した特定の特徴を備えるクッションアセンブリを製造することが好ましいと考えられる。
【００８９】
上記の説明において、エラストマー的材料の本体６９２には、力伝達部材６９８を通じてピストン６２６の上端部分６３８に伝達される偏倚力が付与されている。エラストマー的材料の本体６９２からピストンの上端部分６３８に伝達された偏倚力は、図７及び図９に図示した本発明の実施の形態に関して説明したように、エラストマー的材料の本体から直接、伝達してもよいことを理解すべきである。偏倚力を提供するため、エラストマー的材料の本体６９２を使用することが好ましいと考えられるが、例えば、図１０に図示したばねディスク又は図１１に図示したヘリカルばね或いは図１２に図示した圧力下流体による等の異なる方法にて偏倚力を提供してもよいことを理解すべきである。
【００９０】
クッションアセンブリ６２０の寸法の関数として、また、プレスアセンブリの作動中にプレスアセンブリに加えられる力の大きさの関数として、エラストマー的材料の本体６９２の寸法を相違させることが考えられる。クッションアセンブリが伸長状態（図１６）から完全に引込んだ状態（図１８）まで作動する間、２２．８６０ｍｍ（０．９００インチ）以上及び１７７．８００ｍｍ（７．００インチ）以下の距離に亙って移動するピストン６２６を有するクッションアセンブリとエラストマー的材料の本体６９２とを関係させることができると考えられる。勿論、ピストン６２６が移動する特定の距離は、クッションアセンブリ６２０の寸法の関数として相違させ、また、上記の距離と相違させることができる。
【００９１】
本発明の第一の特定の実施の形態において、クッションアセンブリ６２０が伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２は３５％だけ圧縮された。本発明のこの一つの特定の実施の場合、エラストマー的材料の本体６９２は、次の寸法とした。
【００９２】

クッションアセンブリを図１８の完全に引込んだ状態から図１６の伸長状態に作動させたとき、ピストン６２６は、約５０．８００ｍｍ（約２．０インチ）の距離を移動し、エラストマー的材料の本体の軸方向伸長程度（長さ）は６．０２０ｍｍ（０．２３７インチ）すなわち３５％だけ減少した。更に、外径（ＯＤ）は増大し、内径（ＩＤ）は一定のままであった。
【００９３】
本発明の第二の特定の実施の形態において、クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、エラストマー的材料の本体６９２は４０％だけ圧縮された。エラストマー的材料の本体の第一の実施の形態を使用したしたクッションアセンブリと同一の寸法を有するクッションアセンブリにてエラストマー的材料の本体の第二の実施の形態を使用した。本発明の第二の特定の実施の形態の場合、エラストマー的材料の本体６９２は、次の寸法とした。
【００９４】

クッションアセンブリを図１８の完全に引込んだ状態から図１６の伸長状態に作動させたとき、ピストン６２６は、約５０．８００ｍｍ（約２．０インチ）の距離を移動し、エラストマー的材料の本体の軸方向伸長程度（長さ）は、６．８８３ｍｍ（０．２７１インチ）すなわち４０％だけ減少した。更に、外径（ＯＤ）は増大し、内径（ＩＤ）は一定のままであった。
【００９５】
本発明の第三の特定の実施の形態において、エラストマー的材料の本体６９２は第一及び第二の実施の形態の場合よりも大きくし、クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、３５％だけ圧縮した。エラストマー的材料の本体６９２の第三の実施の形態を使用したクッションアセンブリは、第一及び第二の実施の形態を使用したクッションアセンブリよりも大きくした。本発明の第三の特定の実施の形態の場合、エラストマー的材料の本体６９２は、次の寸法とした。
【００９６】

クッションアセンブリを図１８の完全に引込んだ状態から図１６の伸長状態に作動させたとき、ピストン６２６は、約５０．８００ｍｍ（約２．０インチ）の距離を移動し、エラストマー的材料の本体の軸方向伸長程度（長さ）は１２．９７９ｍｍ（０．５１１インチ）すなわち３５％だけ減少した。更に、外径（ＯＤ）は増大し、内径（ＩＤ）は一定のままであった。
【００９７】
本発明の第四の特定の実施の形態において、クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、エラストマー的材料本体６９２は４０％だけ圧縮した。第三のエラストマ−的材料の本体の実施の形態を使用したクッションアセンブリと同一の寸法を有するクッションアセンブリにてエラストマー的材料の本体６９２の第四の実施の形態を使用した。本発明の第四の特定の実施の形態の場合、エラストマー的材料の本体６９２の寸法は次の通りとした。
【００９８】

クッションアセンブリを図１８の完全に引込んだ状態から図１６の伸長状態に作動させたとき、ピストン６２６は、約５０．８ｍｍ（約２インチ）の距離を移動し、エラストマー的材料の本体の軸方向長さは、１４．８３４ｍｍ（０．５８４インチ）すなわち４０％だけ減少した。更に、外径（ＯＤ）は増大し、内径（ＩＤ）は一定のままであった。
【００９９】
エラストマー的本体６９２の上記の特定の例は、２つの異なる寸法のクッションアセンブリについて使用した。エラストマー的材料の本体の第一及び第二の実施の形態は、商業的に利用可能なＴ２−３０００クッションアセンブリと全体として同一の構造を有するクッションアセンブリと共に使用した。エラストマー的材料の本体の第三及び第四の実施の形態は、商業的に入手可能なＴ２−７５００クッションアセンブリと同一の全体的構造を有するクッションアセンブリと共に使用した。Ｔ２−３０００及びＴ２−７５００クッションアセンブリは、約１０１．６ｍｍ（約４．０インチ）の最大の可能な距離に亙って可動であるピストンを備えるものとした。しかし、ピストンは、実際的には、５０．８ｍｍ（２．０インチ）の距離に亙って移動した。Ｔ２−３０００及びＴ２−７５００クッションアセンブリは、オハイオ州４４１４１、ブレックスビルの１０３６７ブレックビル通りのテレダイン・フルイド・システムズ、ハイソンプロダクツ（ＴｅｌｅｄｙｎｅＦｌｕｉｄＳｙｓｔｅｍｓ，ＨｙｓｏｎＰｒｏｄｕｃｔｓ）から商業的に入手可能である。勿論、上記の商業的に入手可能なクッションアセンブリの構造と相違する構造を有するクッションアセンブリと共にエラストマー的材料の本体６９２を使用することができる。
【０１００】
クッションアセンブリ６２０を図１８の完全に引込んだ状態から図１６の伸長状態に作動させるときの、エラストマー的材料の本体の圧縮程度の直接的な関数として、エラストマー的材料の本体６９２から伝達される力の程度は変化する。エラストマー的材料の本体６９２の軸方向又は長手方向に２０％圧縮することに起因する程度の力であることが望ましいと考えられる。エラストマー的材料の本体６９２の軸方向又は長さ方向が３５乃至４５％を圧縮すると、クッションアセンブリ６２０の衝撃吸収能力が向上し、所望の作動特徴が得られると考えられる。エラストマー的材料の本体６９２の４つの特定の実施の形態は、３５％又は４０％の軸方向圧縮程度に関係しているが、異なる程度の軸方向への圧縮が使用可能であると考えられる。
【０１０１】
このように、上記の説明から、本発明は、従来のガスばね装置を使用するときに出会う問題点の多くを解決することが明らかである。勿論、本発明の性質を説明するため上述し且つ図示した部品の材料、配置の色々な変更は、特許請求の範囲に記載した本発明の原理及び範囲内で当業者により具体化可能であることが当業者に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のクッションアセンブリ、すなわちガスばねの部分断面図である。
【図２】従来の機械プレスの荷重曲線のグラフである。
【図３】図１に図示した公知のクッションアセンブリ及び浮動ピストンを採用するクッションアセンブリの力対行程曲線の比較グラフ図である。
【図４】ステップ付きピストンを採用する従来のクッションアセンブリの力対移動曲線である。
【図５】本発明の幾つかのクッションアセンブリを採用することのできる従来の機械プレスの斜視図である。
【図６】本発明に従った構造とした１つのプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図７】そのピストンを全体図で示す、図６のばねの別の部分断面図である。
【図８】図１に図示した公知のクッションアセンブリ及び本発明による構造のプレスクッションアセンブリの力対行程曲線の比較グラフである。
【図９】そのピストンが異なる圧縮位置にある、図７のプレスクッションアセンブリの部分の部分断面図である。
【図１０】本発明による構造の別のプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図１１】本発明による構造の別のプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図１２】本発明による構造の別のプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図１３】本発明による構造の別のプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図１４】本発明による構造の別のプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図１５】本発明による構造の別のプレスクッションアセンブリの部分断面図である。
【図１６】伸長状態にて図示した、本発明による構造の別のクッションアセンブリの断面図である。
【図１７】クッションアセンブリの最初の引込み時間の終了時に生ずる部分的に引込んだ状態にて示す、図１６のクッションアセンブリの断面図である。
【図１８】完全に引込んだ状態にてクッションアセンブリを示す、図１６及び図１７と全体として同様の断面図である。
【図１９】クッションアセンブリが伸長状態にあるときのエラストマー的材料の本体とクッションアセンブリのその他の構成要素との間の関係を示す、図１６の一部分の拡大部分断面図である。
【図２０】クッションアセンブリが完全に引込んだ状態にあるときのエラストマー的材料の本体とクッションアセンブリのその他の構成要素との間の関係を示す、図１８の一部分の拡大部分断面図である。

Claims

加工物を変形させるべく開放状態から閉じた状態に作動可能であり且つプレスアセンブリからの加工物の除去を容易にすべく閉じた状態から開放状態に作動可能であるプレスアセンブリにおいて、加工物の第一の側部に係合する第一の部材と、加工物の第二の側部に係合する第二の部材と、該プレスアセンブリが開放状態から閉じた状態に作動する間、前記第一の部材を前記第二の部材に向けて動かすと共に、該プレスアセンブリが閉じた状態から開放状態に作動する間、前記第一の部材を前記第二の部材から離れるように動かす駆動手段と、プレスアセンブリが開放状態から閉じた状態に向けて作動する少なくとも一部分の間、調節可能な力を提供すべく伸長状態から引込んだ状態に作動可能であるクッションアセンブリとを備え、
該クッションアセンブリが、
シリンダと、ピストンとを備え、
該ピストンが該シリンダ内に配置された上端部分と、前記シリンダの一端を通じて該上端部分から伸びるロッド端部分とを有し、
前記ピストンの該上端部分が、前記シリンダと協働し、圧力下の流体を保持するチャンバを少なくとも部分的に画定し、
前記シリンダ内に配置されていて前記ピストンを摺動可能に支持する支持部材を備え、更に
前記シリンダ内で前記支持部材と前記ピストンの上端部分との間に配置されたエラストマーの本体を備え、
前記クッションアセンブリが伸長状態から引込んだ状態に向けて作動する間、前記駆動手段から前記クッションアセンブリに伝達された力の作用の下、前記ピストンが、前記チャンバ内の流体圧力作用に抗して可動であり、
前記クッションアセンブリが伸長状態から引込んだ状態に向けて作動する最初の部分の間、前記エラストマーの本体が、前記駆動手段から前記クッションアセンブリに伝達される力を支援する、前記ピストンの上端部分に作用する力を提供する、プレスアセンブリ。
請求項１に記載のプレスアセンブリにおいて、前記エラストマーの本体が、４０％以上のバショアー（Ｂａｓｈｏｒｅ）跳ね返り率を有する、プレスアセンブリ。
請求項１に記載のプレスアセンブリにおいて、前記クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、前記チャンバが、前記ピストンの前記上端部分を第一の力にて前記シリンダの前記一端に向けて付勢する効果がある圧力下の流体を保持し、前記クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、前記エラストマーの本体が、前記第一の力の大きさの少なくとも３５％の大きさの第二の力にて前記ピストンの前記上端部分を前記シリンダの前記一端から離れるように付勢する効果がある、プレスアセンブリ。
請求項１に記載のプレスアセンブリにおいて、前記クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、前記チャンバ内の流体圧力が、少なくとも４８２６．３３ｋＰａ（７００ｐｓｉ）である、プレスアセンブリ。
請求項１に記載のプレスアセンブリにおいて、前記クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、前記チャンバが、前記ピストンの前記上端部分を第一の力にて前記シリンダの前記一端に向けて付勢する効果がある圧力下の流体を保持し、前記クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、前記エラストマーの本体が、前記第一の力の大きさの８０％以下の大きさの第二の力にて前記ピストンの前記上端部分を前記シリンダの前記一端から離れるように付勢する効果がある、プレスアセンブリ。
請求項１に記載のプレスアセンブリにおいて、前記クッションアセンブリが伸長状態にあるとき、前記チャンバ内の流体圧力が、１８６１５．８ｋＰａ（２，７００ｐｓｉ）以下である、プレスアセンブリ。