JP4149995B2 - 押し出し機のプレスシリンダー - Google Patents

Description

本発明は、押し出し機若しくは管押し出し機の主シリンダー若しくはプレスシリンダーであって、主シリンダー若しくはプレスシリンダーがシリンダー支持桁に配置されていてかつシリンダーケーシング内にプレスピストンを受容しており、プレスピストンがシリンダーケーシングから突出するロッドに結合されている形式のものに関する。

押し出し機（管を押し出し成形する場合に、管押し出し機とも呼ばれる）はフレームのない金属押し出し機として形成され、２つの主シリンダー若しくはプレスシリンダー及びピストンロッドを備えかつ抗張ロッド若しくはコラムに取り付けられるものが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３５７１７Ａ１号明細書により公知である。高い効率を得るために、空行程若しくは無負荷行程及び戻り行程はできるだけ高い速度で運転され、この場合に大きな容積流を達成しなければならない。従って主シリンダーは主押圧ピストンの両側にほぼ同じ大きさの行程容積を備えてかつ両側のシリンダー室を切り換え可能に接続して形成されている。

ビレットのプレス若しくは押し出しのために、シリンダー支持桁に保持されたプレスシリンダー（主シリンダー）内のプレスピストンは負荷されるようになっており、このためにプレスピストンのピストンロッドは可動桁まで延びて可動桁に結合されている。ピストンロッドは長さの一部分に亘って穿孔されてシリンダー孔を形成していて、シリンダー孔内にプランジャーピストンを受容しており、プランジャーピストンはシリンダーの閉鎖のための蓋に支えられている。プランジャーピストンの負荷によって、プレスピストン及び可動桁は出発位置へ戻される。別のピストン・シリンダーユニットが、可動桁を空行程及び加速時に走行させるために押し出し機の基礎フレームに支えられている。

金属押し出し機は煩雑な構造であることのほかに、対向支持桁には多くの構成部分、特に主シリンダーと可動桁との結合するピストンロッドを設けてある。このことは金属押し出し機の作業領域を制限することになり、直線的な押し出し製品だけではなく、種々の方向へ湾曲した製品を押し出し成形する場合に不都合である（ヨーロッパ特許第０７０６８４３Ｂ１号明細書、参照）。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の主シリンダー若しくはプレスシリンダーを改善して、加速運動のための簡単な構成を維持して、一方の室から他方の室への圧力油の迅速な移行移動を簡単な構造で可能にし、かつ構成費用をわずかにすると共に、湾曲した若しくは曲率のある押し出し製品を妨げなく製造するために対向支持桁の前に十分に大きなスペースを確保できるプレス構造を可能にすることである。

前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、冒頭に述べた形式の押し出し機若しくは管押し出し機（金属押し出し機）において、ロッドは内部に組み込まれた前進及び後退シリンダーを備えていて、ロッドの軸方向の中空孔内に、互いに同軸的に配置されたスリーブ管及び外套ケーシングを受容しており、スリーブ管は外套ケーシングの内側に配置されて外套ケーシングに対してリング間隙を形成しており、リング間隙は外套ケーシングと中空孔の内壁との間に形成された圧力室に連通しており、スリーブ管及び外套ケーシングの、ロッドから突出した端部は定位置（不動）の液圧接続ブロックに保持されており、液圧接続ブロックはスリーブ管内へ開口する管路接続部及びリング間隙内へ開口する管路接続部を有している。ロッドを公知のものと異なり本発明では前進及び後退シリンダーとして形成してあり、ロッドは通常の側方シリンダーを不要にしていて、かつプレスピストンの急速な前進運動及び後退運動を達成している。このために周知の液圧手段を用いて圧力油供給路を制御し若しくは切り換え、圧力油は急速な前進運動のためにスリーブ管を介してロッドの軸方向の中空孔内にある室内に達し、若しくは急速な後退運動のために圧力室を介してリング間隙（環状間隙）内に達し、その結果、プレスピストンの負荷は付加的な油量によって相応に助成される。

ロッド内に前進及び後退シリンダーを形成するために本発明の実施態様では、ロッドの中空孔は、ロッド端部の端面に固定されかつ圧力室内に入り込んでいて圧力負荷の際に外套ケーシングに沿って滑動可能（摺動可能）なピストン状のパッキンを用いて、外套ケーシングに対して密閉されている。作業行程のためにプレスピストンの負荷に際して、圧力室を画成しているロッド密閉部、即ちパッキンは、スリーブ管と一緒に不動（定位置）に保持されている外套ケーシングに沿って前方の終端位置へ活動する。戻り運動に切り換えると、リング間隙を介して圧力室内に流入する圧力油はロッド密閉部に作用する。

本発明の別の実施態様では、スリーブ管の、中空孔内に位置する端部はリング間隙の密閉のための直径拡大頭部として形成されており、直径拡大頭部を介してスリーブ管は外套ケーシングに固定されており、外套ケーシングは中空孔内に位置する端部を、ロッドの中空孔の内壁に対して密閉された半径方向つばとして形成されている。これによって、プレスピストンの急速な前進運動のためにスリーブ管によって供給された付加的（追加的）な圧力油はリング間隙若しくは圧力室内に流入しないようになっている。

密閉された半径方向つばは、リング間隙をロッドの中空孔の内壁と外套ケーシングとの間の圧力室へ接続する、即ちつなぐために用いられており、本発明に基づき半径方向つばに、リング間隙と圧力室とを接続する孔を設けてある。

本発明の有利な実施態様では、プレスシリンダーケーシング（主シリンダーケーシング）のシリンダー室はプレスピストンのための案内を有しており、かつシリンダーケーシング底部はロッドのための案内を有している。これによって、プレスラムはプレスピストンに取り付けられて押し出し機の対向支持桁に向かって突出している基づきプレスラムに従来必要とされた梁材を省略できる。本発明では所定の二点案内を達成し、即ち、一方ではシリンダーケーシングの前方の領域で案内を形成し、他方ではロッドに対してシリンダーケーシング底部の領域でほぼ底部の厚さに亘る案内を形成してある。

押し出し機若しくは金属押し出し機において対向支持桁と逆の方向に、即ちシリンダー支持桁から後方へ延びるロッド内に前進及び後退シリンダーを形成してある構造によって、作業領域にとって不都合な妨げとなるような構成部分はもはや存在しておらず、側方シリンダーもプレスラム用の梁材も不要である。

前記課題を解決するためにさらに本発明の構成では、冒頭に述べた形式の押し出し機若しくは管押し出し機（金属押し出し機）において、ロッドの自由に突出する端部は、プレスシリンダーケーシング（主シリンダーケーシング）に取り付けられた補償容器によって取り囲まれており、補償容器は、プレスシリンダーケーシングから離れた側のロッド端部に配置されていてかつ補償容器内壁に対して密閉されプレスピストンの圧力負荷に際して補償容器内壁に沿って滑動可能（摺動可能）なスライダーを有しており、ロッドと補償容器とスライダーとによって画成された充填室はプレスシリンダーケーシングの、プレスピストンの後方にあるシリンダー室に接続されており、シリンダー室はさらに圧力油管路に接続されている。

有利には補償容器の充填室はタンク管路に接続されており、さらに有利には、シリンダーケーシング底部に形成されていて充填室からプレスピストンの後方にあるシリンダー室に通じる接続管路内に、切り換え可能な遮断弁を配置してある。遮断弁は、有利には４つ設けられていて、２位置弁であり、ロジック弁若しくはカートリッジ弁として知られ、作業位置へのプレスピストンの送り行程のために開かれて、補償容器の充填室から油を供給する。補償容器と同じ直径を有するプレスピストンが、作業位置に到達してプレス行程（プレス過程）を開始すると、接続管路は遮断弁によって閉じられ、その結果、スライダーは補償容器内に残る油量をタンク内へ押し出すのに対して、引き続く負荷はもっぱら圧力油管路を介した圧油力で行われ、該圧力油は極めて少ない量であるので、タンクは遠くに離されていてよい。大きな横断面の油管路をもはや必要としない。プレス行程を終了して、液圧ユニットの適当な切換制御によって出発位置へのプレスピストンの戻し運動を導入すると、油は再び補償シリンダー内に流れ戻り、即ち、油は押し出し機の運転時には圧力下で往復移動させられる。

補償シリンダーを用いた運転形式は、ロッド内に組み込まれた前述の前進及び後退シリンダーと組み合わせて簡単に用いられて有利であり、それというのは前進運動及び後退運動にとって側方シリンダーを必要としないからである。

次に本発明を、プレスピストンロッドの周囲に設けられた補償容器及びプレスピストンロッド内に組み込まれた前進及び後退シリンダーを備えてなる図示の実施例に基づき説明する。

図１に水平断面で示す水平型の押し出し機１において、図面にはもっぱら１つのシリンダー支持桁２のみを図示してあり、シリンダー支持桁にシリンダーケーシング３を介して主シリンダー若しくはプレスシリンダー４を取り付けてある。図面でシリンダー支持桁２の左側にはシリンダー支持桁に相対して、工具（加圧板、ダイス及びダイス保持器）を備えた対向支持桁（図示省略）が配置されている。シリンダーケーシング３内にプレスピストン５を配置してあり、プレスピストンはプレス方向６で前方の端部にプレスラム７を備えており、プレスラムはプレスピストン５の負荷に際して、コンテナ内に受容されたビレットを対向支持桁のダイスから押し出すようになっている（図示省略）。プレスピストン５の別の、即ち逆の端部には、シリンダー支持桁２から離れる方向へシリンダーケーシング底部８を貫通して延びるロッド９がねじ固定されている。プレスピストン５及びロッド９から成る構成ユニットは、規定して案内され、即ちプレスピストン５のためにシリンダーケーシング３の前方の端部に設けられた第１の案内１０及びロッド９のためにシリンダーケーシング底部８に設けられた第２の案内１１内に案内されている。

ロッド９は、組み込まれた前進及び後退シリンダー１２を備えている。このために、ロッドの軸方向の中空孔１３内に配置されたスリーブ管１５及び、スリーブ管の外周にかつスリーブ管に同軸的に配置された外套ケーシング１７を定位置（不動）の液圧接続ブロック１４に取り付けてあり、外套ケーシングはスリーブ管１５に対してリング間隙１６を規定し、かつ中空孔１３の内壁に対して圧力室１８を規定している。外套ケーシング１７及びスリーブ管１５の、軸方向の中空孔１３内に突入する端部は、中空孔１３の内壁に対して密閉された半径方向つば１９若しくは、リング間隙１６を密閉する直径拡大頭部２０として形成されている。ロッド９の後方の自由端部に、圧力室１８の密閉のためのパッキン２１をねじ固定してあり、パッキンはプレスピストン５の行程運動に際して外套ケーシング１７に沿って滑動するようになっている。圧力室１８とリング間隙１６とを流路接続するために、外套ケーシング１７の半径方向つば１９に孔２２を加工成形してある。

液圧接続ブロック１４は、スリーブ管１５内へ開口する管路接続部２３及びリング間隙１６内へ開口する管路接続部２４を有しており、該管路接続部は管路２５，２６を介して図示省略の油圧供給部及び通常の液圧ユニットに接続されている。プレス方向６で作業位置へプレスピストン５を急速運動させるために、油圧供給部から油は圧力油管路２７を介してプレスピストン５の後方のシリンダー室２８内に流入すると同時に、管路２５及び管路接続部２３を介してスリーブ管１５内に流入し、その結果、スリーブ管１５内に流入した付加的な油量はロッド９の中空孔１３の、半径方向つば１９及び直径拡大頭部２０の前にある圧力室２９内に達して、前進行程を助成する。プレスピストン５がプレス位置に到達すると直ちに、管路２５からスリーブ管１５内への油流路は遮断され、作業圧力は今や圧力油管路２７を介してのみ生ぜしめられる。図面に示す出発位置へのプレスピストン５の戻し運動のために、液圧ユニット（制御ユニット）によってシリンダー室２８及び圧力室２９から油量を流出させると同時に、管路２６及び管路接続部２４を介して付加的な油をリング間隙１６内に導入し、そこから油は孔２２を介して圧力室１８内に流入して、プレスピストン５の戻し運動のためにパッキン２１に作用する。

図示の実施例では、組み込まれた前進及び後退シリンダー１２を備えるロッド９は、さらに、シリンダーケーシング底部８にねじ固定された補償容器３０と協働するようになっている。補償容器は後方の端部を、ロッド９に固定されたスライダー３１によって閉じられており、スライダーの外周面は密閉されていて、行程運動に際して容器内壁に沿って滑動（摺動）するようになっている。ロッド９に組み込まれた前進及び後退シリンダー１２のための液圧接続ブロック１４は、鐘形部材３２にねじ固定されており、鐘形部材自体は補償容器３０の端面にねじ固定されている。補償容器３０とロッド９との間、並びにシリンダーケーシング底部８とスライダー１３との間に画成された充填室３３は油を蓄えており、該油はそこからプレスピストン５の後方のシリンダー室２８内へ、シリンダーケーシング底部８に設けられた接続管路３５を介して流入するか、若しくはタンク管路３４を介してタンク内へ流れるか若しくは逆方向の負荷に際して逆流され、これによって往復移動させられる。

作業位置若しくはプレス位置へのプレスピストン５の前進運動に際して、接続管路３５内に配置されたカートリッジ構造の切換可能な遮蔽弁３６は、開いた作動位置を占めており、従って油はスライダー３１によって充填室３３からシリンダー室（プランジャー室）２８内へ押し出される。プレス位置では、全体で４つ設けられた遮断弁３６は、液圧ユニットに接続された制御通路３７を介して閉じられ、かつ押し出しのために必要な圧力油は圧力油管路２７を介してのみシリンダー室２８内に供給される。該運転段階時に開放状態に切り換えられたタンク管路３４を介して、スライダー３１はプレス方向６へのプレス行程に伴って前進運動しつつ、充填室３３内の残留油量をタンク内へ押し出す。プレス作業行程時にスライダー３１によって占められる終端位置は鎖線３１′で示してある。

図示の出発位置へのプレスピストン５の戻り運動に際しては、切り換え制御によって所定の流路を開放し、この場合に補償容器３０の充填室３３は再び充填される。前進行程若しくは後退行程の加速は、前に述べてあるようにロッド９内の前進及び後退シリンダー１２を介して行われる。油漏れに対して、スライダー３１の後方に漏れ油管路３９を設けてあり、漏れ油管路はタンク３８に通じている。

押し出し機の断面図

符号の説明

１ 押し出し機、 ２ シリンダー支持桁、 ３ シリンダーケーシング、 ４ プレスシリンダー、 ５ プレスピストン、 ６ プレス方向、 ７ プレスラム、 ８ シリンダーケーシング底部、 ９ ロッド、 １０，１１ 案内、 １２ 前進及び後退シリンダー、 １３ 中空孔、 １４ 液圧接続ブロック、 １５ スリーブ管、 １６ リング間隙、 １７ 外套ケーシング、 １８ 圧力室、 １９ 半径方向つば、 ２０ 直径拡大頭部、 ２１ パッキン、 ２２ 孔、 ２３，２４ 管路接続部、 ２５，２６ 管路、 ２７ 圧力油管路、 ２８ シリンダー室、 ２９ 圧力室、 ３０ 補償容器、 ３１ スライダー、 ３２ 鐘形部材、 ３３ 充填室、 ３４ タンク管路、 ３５ 接続管路、 ３６ 遮断弁

Claims (3)

1. 主シリンダー若しくはプレスシリンダーを備えた押し出し機であって、主シリンダー若しくはプレスシリンダーがシリンダー支持桁に配置されていてかつシリンダーケーシング内にプレスピストンを受容しており、プレスピストンがシリンダーケーシングから突出するロッドに結合されている形式のものにおいて、ロッド（９）の自由に突出する端部が、プレスシリンダーケーシング（３）に取り付けられた補償容器（３０）によって取り囲まれており、補償容器が、プレスシリンダーケーシング（３）から離れた側のロッド端部に配置されていてかつ補償容器内壁に対して密閉されプレスピストン（５）の圧力負荷に際して滑動可能なスライダー（３１）を有しており、ロッド（９）と補償容器（３１）とスライダー（３１）とによって画成された充填室（３３）が、接続管路（３５）を介して、プレスシリンダーケーシング（３）の、プレスピストン（５）の後方にあるシリンダー室（２８）に接続されており、シリンダー室がさらに圧力油管路（２７）に接続されていることを特徴とする、主シリンダー若しくはプレスシリンダーを備えた押し出し機。
2. 補償容器（３０）の充填室（３３）がタンク管路（３４）に接続されている請求項１記載の押し出し機。
3. シリンダーケーシング底部（８）に形成されていて充填室（３３）からプレスピストン（５）の後方にあるシリンダー室（２８）に通じる接続管路（３５）内に切り換え可能な遮断弁（３６）が配置されている請求項１又は２記載の押し出し機。

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