JP4391807B2 - 圧力シリンダ、特に繊維機械の牽伸装置用の圧力シリンダ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダケース内部に圧力媒体で加圧できるピストンが軸方向に移動できるように配置されていて、そのピストンから伸び出るピストンロッドが、シリンダケースを末端側で密閉する少なくとも１つのシリンダキャップを貫通し、ここで、内側にあるピストンの位置を確定し、スイッチと協働するスイッチング円板が、ピストンロッド上を褶動できるように、また、ピストンに対して同軸で摩擦付着によって装着されている形式の圧力シリンダに関する。

この種の圧力シリンダは、好ましくは繊維機械の技術において使用される。繊維材料用の牽伸装置の場合、圧力シリンダは負荷装置として使用される。牽伸装置は、主として上ロールと下ロールの配列、ならびに、スラストロッドを介して上ロールを負荷する複数の圧力シリンダからなる。したがって、上ロールは、通例、浮き支持されている。繊維材料は、上下ロールの間を連続的に通され、相前後する複数の牽伸装置によって牽伸、すなわち引き伸ばされる。この目的のために、各牽伸装置ローラは、それぞれ異なった回転速度で運転される。

特許文献１には、ここで興味を引く種類の圧力シリンダを負荷装置として備え付けた牽伸装置が記載されている。負荷装置は、主として牽伸装置の上ロールのための負荷アームからなる。ここで合計３本の上ロールは、下ロールと協働するように隣接している。上ロールは、両端において対応する軸受で回転できるように支持されており、通過する繊維材料と永久的な摩擦係合を創出するために、負荷装置によって下ロールに押し付けられ、それにより、該繊維材料は牽伸区間を通過する際に引き伸ばされる。上ロール同士は、牽伸すべき繊維材料に応じて異なる間隔が必要となってくるので、それに応じて相互の間隔が調節できるように構成されている。負荷装置によって付与された上ロール押圧力は、圧縮空気の形で相応の圧力管路を介して負荷装置に供給される圧力によって制御される。更に、負荷アームは回転点において旋回できるように支持されており、それによって、新たな繊維材料を送り込み、または障害を取り除く際には、負荷アームを開放して牽伸装置を操作することができる。

ここで使用される負荷装置は、主として、各々１つのピストンが片側から圧力を付加できるように配置された圧力シリンダからなる。圧縮空気は、ピストンロッドと反対の側に供給され、ここで生成された圧縮力はピストンロッドを介して上ロールに伝達できることになる。負荷装置には、スイッチングオフ装置が組み込まれている。スイッチングオフ装置は、繊維機械の制御に役立ち、電気信号を繊維機械の制御装置に供給する。スイッチングオフ装置は、牽伸装置の上ロールの負荷を検知するためにピストンロッドの位置を検出するのに役立ち、それにより、例えば障害が発生した場合に、牽伸装置をスイッチオフできる。

このような牽伸装置の運転の際は、上ロールにいわゆる巻き付きが生じる、すなわち、繊維材料が上ロールの周囲に巻き付くことがあり得る。これは危機的な運転状態につながる。なぜなら、それによって、例えば上ロールと下ロールの軸受に異常な負荷がかかり、摩擦係合を創出する上ロールのカバーが損傷をこうむりかねないからである。このような巻き付きは、上ロール周囲に極端に固着したままとなり、通例、再び解くことが極めて難しい。つまり、スイッチングオフ装置が信号を発生させ、これが制御装置で分析評価され、場合によっては牽伸装置を停止させるのである。スイッチングオフ装置は、主として、２つのスイッチング位置を取ることのできる１つのスイッチからなる。一方のスイッチング位置において、スイッチは接点円板に接している。また、他方のスイッチング位置において、スイッチは圧力シリンダに接しているか、スイッチング円板と圧力シリンダの間にあるか、どちらかである。スイッチは、ここでは具体的に、スライダを使ってピストンロッド上を褶動できるように締め付けられた導電性円板として形成されており、これにより、摩擦付着によってピストンロッドに装着されている。従って、ピストンロッドが移動すると、スイッチング円板は、ピストンロッドに沿って共に褶動する。スイッチングオフ装置は、ここではシリンダキャップの中に設けられている。

巻き付きが生じると、浮き支持されている上ロールは、圧力シリンダの方向に押される。その結果、上ロールと接触する圧力シリンダのスラストロッドは、引っ込む側の端位置の方向に移動する。スラストロッドが引っ込むと、そこに摩擦付着によって装着されているスイッチング円板が働いてスイッチを切換え、それによって牽伸装置はスイッチングオフされる。そのとき、牽伸装置は手動で開けられ、巻き付きを除去することができる。続いて、負荷アームを閉じることにより、牽伸装置は再び運転状態に入ることができる。

実際、圧力シリンダのスラストロッドは、こうした作業の際に位置調節できることが明らかとなった。スラストロッドがそこで押し込まれると、圧力シリンダの再加圧時に、スイッチング円板がピストンロッドによってその下端位置にもっていかれるので問題ない。しかし、スラストロッドが引き出されているときは、負荷アームを閉じると、スラストロッドは再び押し込まれる。しかし、スラストロッドにおける摩擦付着により、スイッチング円板はその上端位置に押し上げられる。すると当然、この端位置は、スイッチングオフ装置によって、介在する巻き付きとして誤って認識され、これを制御装置が然るべく解釈し、牽伸装置の運転再開を阻止する。
つまり、上に述べた従来技術における問題は、従来のスイッチングオフオフ装置が規定外の運転状態を通報してしまうことにある。
欧州特許公開ＥＰ０９３９１５１ Ａ２

本発明の目的は、圧力シリンダ、特に繊維機械の牽伸装置用の圧力シリンダを提供することであり、これは、組み込まれたスイッチが、現在時の運転状態を確定する確実な信号を供給するという簡明な技術手段によって実現される。

本発明は下記の通りである。
１．シリンダケース（１）内部に圧力媒体により加圧しうるピストン（２）が軸方向に移動できるように配置され、ピストンロッド（３）が、シリンダを画定するシリンダキャップの一方の端部を貫通して伸びており、スイッチング円板（１２）が、該ピストン（２）と同軸で移動可能に且つ摩擦付着により装着され、且つ、該ピストン（２）の位置を確定するスイッチ（１３）と協働するように装着されている圧力シリンダ、特に繊維機械の牽伸装置用の圧力シリンダであって、該スイッチング円板（１２）が、圧力チャンバ（８）の側でピストン（２）とシリンダ基部（６）の間に位置し、圧力チャンバ（８）の初加圧時に、摩擦付着に打勝つ圧力衝撃によって、ピストンに近い初期位置に達するように配置されていることを特徴とする圧力シリンダ。

２．スイッチング円板（１２）が圧力衝撃に対して最大限の作用面積を持つように、スイッチング円板（１２）の外径が、シリンダケース（１）の内径よりも小さく設計されていることを特徴とする、上記１に記載の圧力シリンダ。
３．スイッチング円板（１２）が、圧力チャンバ（８）の方向に伸びるピストンロッド（３）の伸長部（１０）に同軸で装着されていることを特徴とする、上記１に記載の圧力シリンダ。

４．スイッチング円板（１２）が、これをピストンロッド（３）に沿って案内する半径方向内向きのスリーブ状のラグ（ｌｕｇ）（１４）を備えていることを特徴とする、上記１に記載の圧力シリンダ。
５．スイッチング円板（１２）のピストンロッド（３）への摩擦付着が、スイッチング円板（１２）の側の対応する溝の中に保持されたエラストマーリング（１５）により行われることを特徴とする、上記１に記載の圧力シリンダ。

６．シリンダケース（１）に、一方ではピストン（２）のためのエンドストッパとして役立ち、他方ではスイッチング円板（１２）のための、ピストンに近いエンドストッパとして役立つショルダ（１６）が、半径方向内向きに突出して設けられていることを特徴とする、上記１に記載の圧力シリンダ。
７．スイッチング円板（１２）が、ピストン（２）の位置を確定するスイッチ（１３）として誘導性センサと協働するために、少なくとも部分的に永久磁性体として形成されていることを特徴とする、上記１に記載の圧力シリンダ。

８．圧力シリンダが、単動型空圧シリンダの様式に従って形成されており、スイッチング円板（１２）が、ピストン（２）においてシリンダケース（１）からのピストンロッド（３）の開口部（４）と反対側に位置する唯一の圧力チャンバ（８）の中にあることを特徴とする、上記１〜７のいずれかに記載の圧力シリンダ。
９．ピストンロッド（３）が、ポット状のシリンダケース（１）の底部の開口部（４）から外へ伸び出ており、一方、ポット状のシリンダケース（１）が、反対側で別のシリンダ基部（６）で密閉されていることを特徴とする、上記８に記載の圧力シリンダ。

１０．シリンダ基部（６）に、圧力チャンバ（８）を加圧する圧力媒体入口開口部（７）と、ピストンロッド（３）の伸長部（１０）に対応する案内凹部（９）とが設けられていることを特徴とする、上記９に記載の圧力シリンダ。

本発明の課題は、上記１の前段に記載の圧力シリンダから出発し、その後段に記載の特徴によって解決される。後続の従属項は、本発明の更なる有利な態様を表す。
本発明は、圧力シリンダに組み込まれ、摩擦付着によってピストンロッドに装着されたスイッチング円板が、圧力チャンバ側においてピストンとシリンダ基部の間に配置されており、それにより、圧力チャンバの初加圧時に、スイッチング円板が、ピストンロッド上における摩擦付着に打ち勝つ圧力衝撃によって、ピストンに近い初期位置に達するように配置されているという技術的特徴を有する。

本発明の利点は、特に、所定の初期位置が、運転再開後に、どのような場合にも常に、確保されることにある。本発明の圧力シリンダを牽伸装置において採用した場合、スイッチング円板は、巻き付きを除去し、運転を再開した後に常に、ピストンに近い下方の初期位置に移動する。この元の位置への戻りは、運転再開時に、圧力シリンダに初めて圧力衝撃を加えるだけで達成される。

確かに、ばねのような機械的手段をもってしても、ピストンは非通気状態において必ず所望の位置に戻るので、ばね戻し式ピストンを使って同じ機能を達成することも考えられる。しかしながら、そのときは、スイッチング円板とピストンロッド間に働く摩擦力が極めて大きくなければならないだろう。巻き付きが生じた場合、スイッチング円板は、ばね力に抗してピストンロッドに付着したままであることが確実になっていなければならない。しかしながら、このような自明の解決策には、圧力ばねのためにかなり大きなサイズの構造が必要であり、さらに、圧力により生成する力の大部分が、対抗するばね力によって失われるという欠点がある。

好ましくは、スイッチング円板の外径は、スイッチング円板が圧力衝撃に対して最大限の作用面積を持つように、シリンダケースの内径よりも小さく設計すべきである。他方、スイッチング円板の外径は、スイッチング円板がシリンダケース内部に固着して動かなくなる危険が生じないように十分小さくなければならない。

本発明のさらなる改良によれば、スイッチング円板は、圧力チャンバの方向に伸び出るピストンロッドの伸長部に同軸で装着されている。これに対応して、スイッチング円板は、これをピストンロッドに沿って案内する半径方向内向きのスリーブ状ラグを備えている。このスリーブ状ラグは、スイッチング円板がピストンロッドに固着して動かなくなるのを防止する。スイッチング円板をピストンロッドに摩擦付着させることは、エラストマーリングを用いるという簡単な方法で実現することができる。すなわち、エラストマーリングを、スイッチング円板、好ましくはスリーブ状ラグの対応する溝の中に保持させることである。このような簡単な技術的手段をもって、スイッチング円板とピストンロッドの間での必要な摩擦付着を達成することができる。

更に、シリンダケース内の半径方向内向きに突出した、ショルダリングが設けられており、このショルダリングは、一方でピストンのためのエンドストッパとして役立ち、他方でピストン近傍におけるスイッチング円板のためのエンドストッパとしても役立つ。このショルダリングは、ピストン及びスイッチング円板の軸方向における移動可能な領域を、厳密に決めると共に、固有の領域を区分する。スイッチング円板の現在時の位置を検出するための少なくとも１つのセンサが、スイッチング円板の軸方向における移動可能な領域内に設けられている。好ましくは、センサは、ピストンの位置調整を検出するためのスイッチをなすような誘導性センサとして形成されている。誘導性センサは、少なくとも部分的に永久磁性を有するスイッチング円板と協働する。また、誘導性センサは、圧力シリンダのシリンダケースの外側に設置することができ、あるいは、その管状物の中に隠れるように内蔵させることもできる。

本発明の好ましい態様を、以下に実施例として図面に基づいて説明する。
図１は、ピストンの位置を確定するための内蔵スイッチを有する圧力シリンダの縦断面を示す。

図１によれば、圧縮空気で作動する圧力シリンダは、内部にピストン２が軸方向に移動できるように配置されたシリンダケース１からなる。ピストン２からピストンロッド３が延びている。ピストンロッド３は、ポットの形をなすシリンダケース１の底側開口部４から伸びて突出している。開口部４及びシリンダケース１の内壁は、ピストンロッド３と共にピストン２を案内するのに役立つ。ピストンロッド３は、上述のように、繊維材料のための牽伸装置の上ロール５と協働する（牽伸装置の更なる技術的詳細については、冒頭に述べた従来技術の内容を参照）。ポット形のシリンダケース１は、開口部４と反対の面においてシリンダ基部６により密閉されている。シリンダケース１とシリンダ基部６の間の連結は、本実施例ではスナップ結合でなされている。シリンダ基部６は、圧力シリンダの圧力チャンバ８を加圧するための圧力媒体入口開口部７を有している。更に、シリンダ基部６の圧力チャンバ８の領域内には、案内凹部９が設けられている。案内凹部９は、ピストンロッド３の延長部として同軸で該凹部にねじ込まれる円筒状の伸長部１０と対応している。また、ねじ結合部１１は、ピストン２をピストンロッド３に締結する役目を果す。

伸長部１０は、スイッチング円板１２を受け止めるために設けられている。スイッチング円板１２は、本実施例では、全体が永久磁性材料からなり、ピストン２の位置を検出するために、誘導性センサとして形成されたスイッチ１３と協働する。スイッチング円板１２は、圧力チャンバ８内で、ピストンロッド３のための開口部４と反対側に位置するピストン２の上に位置している。更に、スイッチング円板１２は、これをピストンロッド３の伸長部１０に沿って案内する半径方向に内向きのスリーブ状ラグ１４を備えている。この領域において、スイッチング円板１２及びピストンロッド３の伸長部１０との間の摩擦付着は、スイッチング円板１２に配置されたエラストマーリング１５によって達成される。これにより、スイッチング円板１２は、ピストンロッド３に相対して褶動でき、ピストン２に対して同軸で摩擦付着によって保持される。シリンダケース１には、更に、一方でピストン２のための上エンドストッパとして役立ち、他方でスイッチング円板１２のための、ピストンに近いエンドストッパとして設けられた半径方向に内向きのショルダ１６が突出して設けられている。

スイッチング円板１２は、圧力チャンバ８の側でピストン２とシリンダ基部６の間に位置し、圧力チャンバの初加圧時に、ピストンロッド３の伸長部１０及びスイッチング円板１２の間の摩擦付着に打ち勝つ圧力衝撃を受けることにより、ピストンに近い初期位置（図示した通りの）に押し込まれる。これにより、スイッチング円板１２の所定の初期位置が確保され、制御技術上の信号処理における誤作動が回避される。

本発明の利点は、特に、所定の初期位置が、運転再開後に、どのような場合にも常に、確保されることにある。即ち、本発明の圧力シリンダを牽伸装置において採用した場合、スイッチング円板は、巻き付きを除去し、運転を再開した後に常に、ピストンに近い下方の初期位置に移動する。

ピストンの位置を確定するスイッチが組み込まれた圧力シリンダの縦断面である。

符号の説明

１…シリンダケース
２…ピストン
３…ピストンロッド
４…開口部
５…上ロール
６…シリンダ基部
７…圧力媒体入口開口部
８…圧力チャンバ
９…案内凹部
１０…伸長部
１１…ねじ結合部
１２…スイッチング円板
１３…スイッチ
１４…ラグ（ｌｕｇ）
１５…エラストマーリング
１６…ショルダリング

Claims (9)

1. シリンダケース（１）内部に圧力媒体により加圧しうるピストン（２）が軸方向に移動できるように配置され、ピストンロッド（３）が、シリンダを画定するシリンダキャップの一方の端部を貫通して伸びており、スイッチング円板（１２）が、該ピストン（２）と同軸で移動可能に且つ摩擦付着により装着され、且つ、該ピストン（２）の位置を確定するスイッチ（１３）と協働するように装着されている繊維機械の牽伸装置用の圧力シリンダであって、該スイッチング円板（１２）が、圧力チャンバ（８）の側でピストン（２）とシリンダ基部（６）の間に位置し、該スイッチング円板（１２）のピストンロッド（３）への摩擦付着が、スイッチング円板（１２）の側の対応する溝の中に保持されたエラストマーリング（１５）により行われることを特徴とする圧力シリンダ。
2. スイッチング円板（１２）が圧力衝撃に対して最大限の作用面積を持つように、スイッチング円板（１２）の外径が、シリンダケース（１）の内径よりも小さく設計されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力シリンダ。
3. スイッチング円板（１２）が、圧力チャンバ（８）の方向に伸びるピストンロッド（３）の伸長部（１０）に同軸で装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力シリンダ。
4. スイッチング円板（１２）が、これをピストンロッド（３）に沿って案内する半径方向内向きのスリーブ状のラグ（ｌｕｇ）（１４）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力シリンダ。
5. シリンダケース（１）に、一方ではピストン（２）のためのエンドストッパとして役立ち、他方ではスイッチング円板（１２）のための、ピストンに近いエンドストッパとして役立つショルダ（１６）が、半径方向内向きに突出して設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力シリンダ。
6. スイッチング円板（１２）が、ピストン（２）の位置を確定するスイッチ（１３）として誘導性センサと協働するために、少なくとも部分的に永久磁性体として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力シリンダ。
7. 圧力シリンダが、単動型空圧シリンダの様式に従って形成されており、スイッチング円板（１２）が、ピストン（２）においてシリンダケース（１）からのピストンロッド（３）の開口部（４）と反対側に位置する唯一の圧力チャンバ（８）の中にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の圧力シリンダ。
8. ピストンロッド（３）が、ポット状のシリンダケース（１）の底部の開口部（４）から外へ伸び出ており、一方、ポット状のシリンダケース（１）が、反対側で別のシリンダ基部（６）で密閉されていることを特徴とする、請求項７に記載の圧力シリンダ。
9. シリンダ基部（６）に、圧力チャンバ（８）を加圧する圧力媒体入口開口部（７）と、ピストンロッド（３）の伸長部（１０）に対応する案内凹部（９）とが設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の圧力シリンダ。

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