JP6012863B2 - プレス機械 - Google Patents

Description

この発明は、機械構造体と、その機械構造体に対して固定的な空間関係で配置された下側の金型固定部と、前記下側金型固定部に対して所定の動作ストロークで直線的に上下移動可能な上側の金型固定部と、前記上側の金型固定部に対して作用しその上側の金型固定部の下方向への動作を推進する閉式の液圧駆動システムとを備えていて、前記液圧駆動システムが少なくとも１体の液圧駆動ユニットを有し、その液圧駆動ユニットがさらに少なくとも１体の液圧シリンダ−ピストンユニットとこの液圧シリンダ−ピストンユニットを付勢するものであって貯蔵タンクからの供給を受ける少なくとも１体の液圧装置を含み、その際前記貯蔵タンクに周囲圧力を超える基礎圧力が常に存在する、特に曲げプレス等のプレス機械に関する。

前記の種類のプレス機械は、多様な実施形態および構成形態で知られており使用されている。例えばドイツ国特許出願公開第１０２００９０５２５３１号Ａ１明細書にその種のプレス機械が開示されている。

さらに、ドイツ国特許第６９８２９３１８号Ｔ２明細書により、例えば荷造り機等のプレス機用に設定された液圧システムが知られており、それにおいてはプレススライドに対してプレス力を生成するための一次側とプレススライドを後退させるための装置を有する主プレスシリンダが設置される。その際前記のプレススライドを後退させるための装置は、（第２の）開式の液圧循環系によって駆動され、その循環系によってさらに増圧器が駆動され、それによって前記主プレスシリンダの一次側と結合された（第１の）閉式の液圧循環系が常に加圧状態に保持される。

本発明の目的は、実用上において重要な側面、すなわち構造大と製造労力（すなわちさらに製造コスト）の観点において最適化された前述の種類のプレス機械を提供することにある。

前記の課題は本発明に従って、前述の種類のプレス機械において貯蔵タンクをシリンダとそのシリンダの中に摺動可能に挿入されたピストンユニットによって仕切られた液圧室を有するシリンダストレージとして構成し、その際前記ピストンユニットが機能的に前記液圧室と反対側の面上で圧媒室によって付勢され、その圧媒室が一方で高圧ガスストレージと結合されるとともにその圧媒室の前記ピストンユニット上での作用面が前記液圧室の前記ピストンユニット上での作用面に比べて小さくなる、ことによって解決される。従って、極めて大きくかつ高出力のプレス機械において上述の方式によって従来の技術に対して著しい利点が達成され；何故なら、本発明に係るプレス機械において前記シリンダストレージの液圧室の最大および最小容積の差によって定義されるもので比較的大きくかつ必要なものである変動容量を有するプレス機械であっても、比較的小型の高圧ガスストレージによって前記少なくとも１体の液圧駆動ユニット内に恒常的、すなわちプレス機械の動作相全体にわたって確実に周囲圧力より高い基礎圧力が存在することを保証することができるためである。従って本発明に従って設けられる高圧ガスストレージの構造大は、前記のドイツ国特許出願公開第１０２００９０５２５３１号Ａ１明細書に従って設けられるアキュムレータの構造大に比べて極小さい分で充分となる。シリンダストレージと高圧ガスストレージを合わせた場所占有でも同種のプレス機械のアキュムレータのための場所占有と比べて大幅に小さくなり、その際さらに別の利点として、本発明の枠内において可能になるシリンダストレージと高圧ガスストレージの空間的な分離によって空間利用の観点においてより高められた柔軟性が極めて小型に構成された液圧駆動システムの選択肢を伴って得られることも挙げられる。本発明の具体的な実施に際して、例えば約０．３ないし０．５ｌの容量を有する高圧ガスストレージによって１０ｌの大きさレベルの変動容量を有する液圧駆動ユニットを常に２ないし３バールの基礎圧力に保持することができ、その場合通常ピストンユニット上での液圧室の作用面がピストンユニット上での高圧ガスストレージの作用面と比べて５０ないし１５０のファクタ、特に７５ないし１００のファクタで大きくなる。

特定の要件に応じて本発明を多様な構造的な実施形態で技術的に実施することができる。この点に関して本発明の第１の好適な追加構成形態は、圧媒室がピストンユニット内（好適には中央）に配置され、その際その圧媒室がそれの内部に多少深く進入していてかつ高圧ガスストレージと結合されている浸漬管の円筒状の外面に対して密閉されるように配置される。その際液圧室は特にピストンユニットの端面全体にわたって仕切られることが可能である。一変更例によれば、ピストンユニット上に設けられていて液圧室内に突立する突出部内に圧媒室を（円筒形状の洞室として）設けることができ、その際前記圧媒室が前記円筒形状の洞室内に気密に挿入されるピストン要素によって仕切られる。その際圧媒室は必要に応じてリング形状に構成することができる。

さらに、高圧ガスストレージ内において圧縮されたガスが直接ピストンユニットに作用するかまたは（流体状の作用媒体の中間接続によって）間接的に作用することにより、大きな構造自由度が得られる。言い換えると、シリンダストレージの圧媒室内に圧媒として高圧ガスストレージのガスが存在するか、または高圧ガスストレージ内に存在する圧力を圧媒室に伝導して適宜にピストンユニットを付勢するように作用する液体状の圧媒が存在することができる。

加えて、シリンダストレージのピストンユニットを付勢する圧媒室高圧ガスストレージと結合されるという請求項にかかる定義は、圧媒室と高圧ガスストレージが空間的に仕切られた２つの容積体であるという方向に理解されるべきではない。むしろ本発明に係る構造的な実施形態において、圧媒室をシリンダストレージ内において機能的に液圧室と反対側のピストンユニットの面上（必要に応じて空間的にその中に収容して）に設け、同時に高圧ガスストレージの容積（あるいは少なくともその一部）を形成するかまたはそれと共同でガス充填される洞室を形成することも勿論可能である。この点に関しては（構造上の細部のため）添付図面を参照した実施例の説明によって明らかにされる。

本発明のさらに別の好適な追加構成によれば、高圧ガスストレージがばね式ガスストレージと同等であって対応する駆動ユニットの戻り行程作用空間を付勢することによって、高圧ガスストレージが本発明に係るプレス機械のさらに別の機能を実行する。その種の駆動システムの１つの構成要素への複数の機能の統合によって（極めて小型の駆動システムの観点で）必要な場所占有が削減されるばかりでなく；それによってコストを低減することもできる。

次に本発明について、本発明に係るプレス機械の好適な実施例の構成要素とし得る幾らか概略化された液圧駆動ユニットを示した添付図面に基づく４つの実施例を参照しながら、さらに詳細に説明する。

本発明に係る液圧駆動ユニットの第１の好適な実施例を示した構成図である。 本発明に係る液圧駆動ユニットの第２の好適な実施例を示した構成図である。 本発明に係る液圧駆動ユニットの第３の好適な実施例を示した構成図である。 本発明に係る液圧駆動ユニットの第４の好適な実施例を示した構成図である。

添付図面はプレス機械を全体的に図示することは省略しており、本発明の説明のために重要であってそれぞれ駆動システムに関連する特徴のみに限定して示したものである。従って、以下に詳細に説明する駆動システムの実施例が対応するプレス機械は、その基本構造において従来の技術（例えばドイツ国特許出願公開第１０２００９０５２５３１号Ａ１明細書）に相当する。

プレス機械の上側金型固定部に対してそれの下方向への動作を推進するために作用する閉式の液圧駆動システムはいずれも少なくとも１体の駆動ユニット１を備える。一般的に各プレス機械の該当する駆動システムがいずれも２体の図示された駆動ユニットを備えており、以下の説明はそのような設定で記述する。

両方の駆動ユニット１のそれぞれが、いずれもシリンダ３とその中に挿入されるピストン４を含みそのピストンのピストンロッド５がプレス機械の上側の金型固定部と固定的に結合される１体の液圧シリンダ−ピストンユニット２（しかしながら複数のシリンダ−ピストンユニット２を備えることもできる）と、（回転方向を切換え可能な）電動モータ７によって駆動され貯蔵ポンプとして構成される液圧ポンプ８を有していて前記液圧シリンダ−ピストンユニット２を付勢する液圧装置６を含む。

上側の金型固定部はばね装置によってそれの上側最終位置に予荷重される。前記ばね装置は、いずれも液圧シリンダ−ピストンユニット２のピストンロッド作用空間９がそれに割り当てられたものでガス予圧を有している外部のアキュムレータ（圧力蓄積器）１０と結合されるような方式で、両方の駆動ユニット１の液圧シリンダ−ピストンユニット２内に内蔵される。

プレス機械の液圧駆動は高速送りとプレス工程の間で切換え可能である。その際、（前述した）ばね装置の上方に向いた応力が金型固定部の重量とその金型固定部と結合されたプレス機械の全ての可動構成要素と両方の液圧駆動ユニット内に存在する基礎圧力によってもたらされる（後述参照）閉じ圧力が超過均衡して前記上側金型固定部がその最高位置に予荷重されるような高さで常に前記上側金型固定部に作用するため、高速送り中においても液圧駆動による上側金型固定部の能動的な動作が実施され、重力による上側金型固定部の自由運動には託されない。このことは、両方の液圧シリンダ−ピストンユニット２のピストン４内、すなわちその中に穿設された孔１１内にいずれも１本の補助ピストン１２が進入することによって達成される。これについての詳細は、オーストリア国実用新案第８６３３号Ｕ１明細書（図３および図４と対応する説明）ならびに前記ドイツ国特許出願公開第１０２００９０５２５３１号Ａ１明細書を参照することができる。結果として、液圧装置６によって高速送り中に比較的小さな第１の有効ピストン面１３が付勢され、一方プレス工程中には顕著により大きな第２の有効ピストン面が付勢され、それは補助作用空間１５の前記第１の有効ピストン面１３とピストン作用空間１７の環状面１６とを合わせたものとなる。高速送りとプレス工程の間の切換えのためにバルブ１８が作用し、それが高速送り中に液圧装置６からピストン作用空間１７への接続を閉鎖し、一方プレス工程中には開放する。高速送り中には、逆止弁１４によって保護されたアンチキャビテーションバルブ１９の経路を介してピストン作用空間１７の充填が行われる。

プレス工程のためにバルブ１８が切り換えられ、従って液圧装置６がピストン作用空間１７と補助作用空間１５を並行に付勢する。閉じ動作の終端において、すなわち特に上側金型固定部が所与の位置に到達した場合に液圧装置６の作動が切断されて停止し、従って上側金型固定部が静止する。いわゆる“減圧ストローク”が開始する前、すなわち液圧装置の推進方向の変換による僅かなストローク（例えば２ないし３ｍｍ）を介した低速かつ制御された上側金型の持ち上げとプレスの開放が開始する前に短時間金型が滞留する。この減圧ストロークの終端において、すなわちシリンダ−ピストンユニット２内の高圧力が少なくとも大部分解放された場合に、バルブ１８とアンチキャビテーションバルブ１９が切換え制御され、従ってばね装置の作用下でピストン４が進入する。補助作用空間１５がプレスの閉じに対して依然として逆の推進方向に駆動される液圧装置６によって制御して空にされることによって、高速送り中にピストン４の進入が制御（制動）される。すなわちこの液圧駆動ユニットにおいて液圧装置６の推進出力が変更および調節可能である。

液圧システムは密封式に閉鎖される。そのため圧媒液用の貯蔵タンク２０が設けられ、そのタンクが可変容量の液圧室（貯蔵空間）２１を含み、その際前記貯蔵空間２１の最大容量差が液圧シリンダ−ピストンユニット２の変動容量に適応して設定される。

圧媒液は液圧システム内において以下のように保持され、すなわちその液圧システム内において常時かつ全ての場所（従って特に貯蔵空間２１内）で少なくとも周囲圧力より高い基礎圧力が存在するようにされる。ここで全ての実施例において、本発明の構造的な実施に関して、貯蔵タンク２０がシリンダ２３とそのシリンダ内に摺動可能に挿入されるピストンユニット２４によって仕切られる貯蔵空間（液圧室）２１を有するシリンダストレージ２２として構成される。ピストンユニット２４は液圧室２１と機能的に反対側の面上で圧媒室２５によって付勢される。この圧媒室２５は一方で高圧ガスストレージ２６と結合される。ピストンユニット２４上の圧媒室２５の作用面２７は、ピストンユニット２４上の液圧室２１の作用面２８と比べて小さくなる。

図１に示された実施形態において圧媒室２５がピストンユニット２４内で中央に配置される。その圧媒室は、それの内部に多少深く進入していてかつ高圧ガスストレージ２６と結合されている浸漬管３０の円筒形の外面２９に対して密閉される。高圧ガスストレージ２６はアキュムレータとして構成され、それの油側が圧媒室２５と結合される。ピストンユニット２４の背面側には（適宜な通気口４３を通じて）周囲圧力が存在する。液圧室２１はピストンユニット２４の端面２８全てによって仕切られる。

図２は、図１に示されていて上述した駆動ユニット１と比べて、図１の実施例において設けられる高圧ガスストレージ１０および２６の両方の機能を統合したものである唯一のガスストレージ３１を備えている点で異なっている。高圧ガスストレージ３１は貯蔵タンク２０に対して機能的に割り当てられるばかりでなく、この高圧ガスストレージ３１がピストンロッド作用空間（戻り行程作用空間）９をも付勢することにより（液空圧式に構成された）ばね装置の一部を成す。

図３によれば、図２に示されていて上述した駆動ユニット１と比べて貯蔵タンク２０に関して、圧媒室２５が洞室としてピストンユニット２４内に設けられまたそれを延長する突出部３２が配置される点によって異なっている。その際前記突出部３２は同様な延長部を有する液圧室２１内に突立する。圧媒室２５は前記空洞内に気密に挿入される密封ピストン３３によって仕切られる。前記密封ピストン３３は前面側で浸漬管３４上に配置され、この浸漬管は（適宜に環状の）圧媒室２５を連通するとともにピストンユニット２４の突出部３２の円筒状の外面３５に対して密封される。高圧ガスストレージ３１は浸漬管３４に接続されそれを介して圧媒室２５を付勢する。

図４によれば、図１に示されていて前述した駆動ユニット１と比べて貯蔵タンク２０に関して、高圧ガスストレージ３６がシリンダストレージ２２内、すなわちピストンユニット２４内に配置され、その高圧ガスストレージ３６の予圧のため液圧システムに対して少なくとも周囲圧力よりも高い基礎圧力が常にかけられる点によって異なっている。従って圧媒室２５と高圧ガスストレージ３６のガス室が相互に融合し、すなわちそれらが（ピストンユニット２４内に配置された洞室として）空間的および機能的に分離不可能なユニットを構成する。貯蔵タンク２０のシリンダと固定的に結合された浸漬コック３７が（ピストンユニットの位置に応じて）多少深く洞室内に突立し、この洞室は前記浸漬コック３７の円筒状の外面３８に対して密封される。この実施形態において、ピストンユニット２４上の高圧ガスストレージ３６の作用面が、前記洞室を仕切るピストンユニットの前壁４０のうちの前記浸漬コック３７の前面３９と対向する部分に相当する。浸漬コック３７内に逆止弁４２を備えた充填管４１が設けられ、それによって前記洞室内に収容された圧力ガスの考えられる漏れを補償できるようにする。

以上、多様な細部特徴を有する実施例について説明したが、本発明がそれらによって限定されるものではなく、特に個々の特徴が上述の組み合わせによって限定されるものではない。むしろ、その他の細部特徴および／またはその他の特徴の組み合わせも本発明の枠内において達成される。例えば上側の金型固定部の戻り行程のための装置の特殊な（液空圧式の）構成は決して不可欠なものではない。むしろ、例えば液圧式、機械式、電動気圧式、あるいはその他の全ての機能する周知の戻り行程装置を設けることができる。同様に、プレス機械の上側金型固定部がそもそも２つの異なった速度、すなわち高速送りプレス工程によって下降し得ることも不可欠でなく、また必要な場合でもそのため図示された構造に従って組み合わされた液圧シリンダが作用することも不可欠でない。２段階の上側金型固定部の下降動作を可能にするその他の多様な周知の構成が、同様に本発明の枠内において適用可能であることが理解される。

Claims (11)

1. 機械構造体と、その機械構造体に対して固定的な空間関係で配置された下側の金型固定部と、前記下側金型固定部に対して所定の動作ストロークで直線的に上下移動可能な上側の金型固定部と、前記上側の金型固定部に対して作用しその上側の金型固定部の下方向への動作を推進する閉式の液圧駆動システムとを備えていて、前記液圧駆動システムが少なくとも１体の液圧駆動ユニット（１）を有し、その液圧駆動ユニットがさらに少なくとも１体の液圧シリンダ−ピストンユニット（２）とこの液圧シリンダ−ピストンユニットを付勢するものであって貯蔵タンク（２０）からの供給を受ける少なくとも１体の液圧装置（６）を含み、その際前記貯蔵タンクに周囲圧力を超える基礎圧力が常に存在するプレス機械であり、
   前記貯蔵タンク（２０）をシリンダ（２３）とそのシリンダの中に摺動可能に挿入されたピストンユニット（２４）によって仕切られた液圧室（２１）を有するシリンダストレージ（２２）として構成し、その際前記ピストンユニットが機能的に前記液圧室と反対側の面上で圧媒室（２５）によって付勢され、その圧媒室が一方で高圧ガスストレージ（２６，３１，３６）と結合されるとともにその圧媒室の前記ピストンユニット上での作用面（２７）が前記液圧室（２１）の前記ピストンユニット（２４）上での作用面（２８）に比べて小さくなることを特徴とするプレス機械。
2. ピストンユニット（２４）上での液圧室（２１）の作用面（２８）と圧媒室（２５）の作用面（２７）の比率が５０ないし１５０であることを特徴とする請求項１記載のプレス機械。
3. 圧媒室（２５）がピストンユニット（２４）内に配置されることを特徴とする請求項１または２記載のプレス機械。
4. 圧媒室（２５）がそれの内部に進入していてかつ高圧ガスストレージ（２６）と結合されている浸漬管（３０）の円筒状の外面（２９）に対して密閉されることを特徴とする請求項３記載のプレス機械。
5. 圧媒室（２５）はピストンユニット（２４）上に設けられていてそのピストンユニットを延長するものである突出部（３２）内に洞室として配置されることを特徴とする請求項１または２記載のプレス機械。
6. 突出部（３２）が液圧室（２１）内に突立することを特徴とする請求項５記載のプレス機械。
7. 圧媒室（２５）が洞室内に気密に挿入される密封ピストン（３３）によって仕切られることを特徴とする請求項５または６記載のプレス機械。
8. 密封ピストン（３３）は前面側で浸漬管（３４）上に配置され、その浸漬管が圧媒室（２５）を連通するとともにピストンユニット（２４）の突出部（３２）の円筒状の外面（３５）に対して密封されることを特徴とする請求項７記載のプレス機械。
9. 高圧ガスストレージ（２６）はアキュムレータとして構成され、それの油側が圧媒室（２５）と結合されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のプレス機械。
10. 上側金型固定部に液空圧式に構成された戻り行程ばね装置が作用し、その際ばね装置のばねガスストレージが高圧ガスストレージ（３１）と同等であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のプレス機械。
11. シリンダストレージ（２２）内において液圧室（２１）と反対側のピストンユニット（２４）の面上に圧媒室（２５）を設け、その圧媒室が同時に高圧ガスストレージ（３６）の容積を形成することを特徴とする請求項１または２記載のプレス機械。
    

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