JPH05507544A - 迅速な空気圧解除作用を有する空気ばね装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 迅速な空気圧解除作用を有する空気ばね装置〔技術分野〕 本発明は製紙機械の共働回転ロールに負荷をかけニップ結合させるために使用さ れるような空気ばねに関し、特に、空気圧を迅速に解除し、空気ばね内の圧縮空 気量をすみやかに排出する能力を有する改良型空気ばねに関する。さらに特に、 本発明は大型排気口を育する第１空気ばねと、その排気口の開閉を調節すること によりその有効行程を迅速に短縮させるため第１空気ばねに関連して作動する第 ２の別個の空気ばねとを有する空気ばね装置に関する。

〔背景技術〕

従来、空気ばねはよく知られており、弾力性やクッシッン状負荷支持を与えるた め、さらには、機械類のピボットレバー腕のような構成部品を移動又は作動させ る上で実質的な力を与えるために多くの業界で広く使用されている。空気ばねの 使用例は、市バスや長距離トラックや、運搬車を含む鉱山装置の懸架システムに あり、また、製紙機械のロール駆動装置にある。

特に、製紙機械において、空気ばねは一般に、例えば約１．０００ｐｌｉ　（１ 直線インチ当りのポンド）、即ち約１７８ｋｇ／（−までの有効ニップ負荷まで ロールを共働ニップ結合させるのに使用されるレバー腕を作動させるために使用 される。空気ばねは多目的でパワーフルであり、軸方向の長さは比較的短い、そ れらの空気ばねはほとんどの工業界や商業界、及び自動車業界で容易に得られる ような比較的低圧（６０ｐｓｉ／４１３，６８８パスカル）に加圧した空気を使 用することにより駆動される。

たとえ空気ばねの用途がほとんど際限のないものであるとしても、それらの空気 ぼねは従来、１つの主要な欠陥を有している。もっとはっきりと言えば、それら の空気ばねはすばやくしぼませることができず、その軸方向の有効行程、即ち作 動距離を迅速に短縮することができない、成る例では、この欠陥は厄介な特徴と はならないこともあるが、ロール対に負荷を加えるために空気ばねを使用する場 合、この操作特性はニップ形成ロールが互いに離れてそこに間隙を形成する場合 のそのロールの分離速度に関連して問題を生じさせたり、或いはそのような問題 を一層悪化させる。

この操作上の欠陥の根源は、加圧空気の流体機構にある。空気が減圧される時、 残りの空気量は強制しない限り、例えば通口のような減圧源の方向へは本質的に は流れない、負荷の力をかけてさえ、比較的大量の空気は比較的小さなオリフィ スからはすみやかに流れない、従って、従来の空気ばねでは、普通、ドリル穴で 構成されている排気口が開いた時、空気ばね内の空気の気圧上昇は事実上直ちに 解除されるが、空気ばねはそれが事実上完全に空気で満たされているという事実 により、すみやかにしぼまない、換言すれば、空気ばねとそれに対向する負荷板 がしぼんだ位！、即ち軸方向へ短縮した位置へ移動する動きは単に空気ばね内の 空気圧の関数の関係ではなくて、排気口の寸法に関連した空気ばね内の空気量の 関数の関係にある。一般に最も有用とされるソレノイド弁（約５ｃｍ直径管の場 合）はこの場合、適さない。

従来のばねの典型的なものでは、その外側の板の一方にあるドリル穴を通って加 圧され、排気が行われる。理由はまだわかっていないが、多分、例えば自動車の 懸架システムの場合のように負荷支持能力が連続的に必要とされることにより、 空気が空気ばねへ速やかに流入し、そこから速やかに排出されるような能力はほ とんどないか、全くない、しかしながら、簡単に前述したように、製紙業界の成 る部分では、空気ばねを速やかにしぼませる必要性が長い間、叫ばれている。事 実、成る例では、行程を比較的短くすることと、空気圧の解除後、従来の標準空 気ばねがしぼむのに必要な比較的長い時間を短縮することの両方を機械的に改善 するため精巧な連動装置が工夫された。しかし、そのような装置は比較的複雑で あって、製造費が高くつき、この問題の直接解決にはなっていない。

〔発明の開示〕

従来型の空気ばねの欠点や短所や低効率の問題は本発明によって排除される。

本発明の装置では、比較的小型の第２空気ばねを使って、弁板の相対的位置を調 節し、次いでこの弁板が比較的大きい第１空気ばねにある大きい排気口のエアシ ールを調節する。かくして弁板は、それが第１空気ばね内の加圧空気を有効にシ ールする位置から、それが第１空気ばね内の圧力を解除するばかりでなく、第１ 空気ばね内から空気を迅速に排除する位置まで移動することができる。

これは、所望により第１空気ばねの排気口から弁板を迅速に移動させながら、そ の有効直径に比較して第１空気ばねの排気口を比較的大きくして弁板を空気圧シ ール結合状態に保持することにより達成される。逆止弁が第２空気ばね内にその 軸方向の移動方向へ摺動自在に配設される。この逆上弁は第１空気ばね内の加圧 空気の力に逆って押圧され、これは逆止弁を介して、その逆止弁を押圧する力の 関数としての空気圧を空気ばねにかけることができる。弁板のばねは、第２空気 ばね内の空気圧に関連して、弁板の外面にかかる第１空気ばね内の加圧空気によ り与えられる力に少くとも等しい力でもって弁板を排気口へ向って押しやる。

第１空気ばねをしぼませたい時、第２空気ばね内の圧力が解除さ＆第２空気ばね 内の空気は、第２空気ばねの空気量が第１空気ばねに比較して比較的小さいため に、比較的迅速に排気される。これは順次、弁板の内側に作用する力を減退させ るので、第１空気ばね内の加圧空気により与えられる力は、加圧空気の力と第２ 空気ばね内の弁板のばねの力とを合計した力より大きくなる。

空気は排気口からすみやかに排出さ瓢箪１空気ばねは速やかに収縮して所望の結 果を与える。

従って、本発明の目的は、迅速な圧力解除能力を有する第１空気ばねを提供する ことである。

本発明のもうひとつの目的は、その圧縮空気量を比較的迅速に排出させることの できる比較的大型の第１空気ばねを提供することである。

本発明の特徴は関連する第１空気ばねからの空気の排出量を調節するため第２空 気ばねを使用することである。

本発明の他の特徴及び目的は空気ばねの排気口を調節するため比較的大きい弁板 を使用することである。

本発明の目的、特徴及び効果は空気ばねの有効行程を迅速に短縮させる能力にあ る。

本発明のこれらの目的、特徴、効果、及びその他の目的、特徴、効果は添付図面 に関連した好ましい実施例の次の説明から、この技術に熟達した者にとって容易 に明らかとなるであろう。

〔図面の簡単な説明〕

図４は本発明の空気ばね装置を側面からみた断面図であって、第Ｉ空気ばねが膨 らんでいるところを示す。

図２は本発明の装置を側面からみた断面図であって、第２空気ばねの逆止弁が開 いていて、しぼんだ第１空気ばねへ空気が流入されているところを示す。

図３は本発明の装置を側面からみた断面図であって、第１空気ばねの排気口を開 くため加圧により弁プレートがしぼむ前に第２空気ばねがら空気が放出されてい るところを示す。

図４は外部の負荷力により第１空気ばねがしぼんだところを示す本発明の装置を 側面からみた断面図である。

〔発明を実施するための最良の形態３ 図１に示すように、全体を符号１０で示す空気ばね装置は、比較的大きな第１空 気ばね１２と、比較的小さな第２空気ばね１４とを有する。第１空気ばねは上部 の外側ビード板１６と、互いにほぼ平行をなして配置された下部の内側ビード板 １８とを有する。第１空気ばねの内側ビード板と外側ビード板との間には、例え ばゴムのような可撓性材で構成される回旋状ダイアフラム２０が配設され、この ダイアフラム２０は内側及び外側ビード板に取付られた対応フランジ２６．２８ に固定されたダイアフラムの環状舌片２２．２４により内側ビード板１日と、外 側ビード板１６との内側に対してシールされる。

内側ビード板１８は環状内側部分３０を有し、この環状内側部分３０は内側ビー ド板１８の環状外側部分３４の外面３２に一致する想像面に関して外側ビード板 へ向って押し出されている。

内側ビード板は外側ビード板１６と平行をなすベース板３６の上方に間隔をおい て位置する。内側ビード板とベース板との間には、空気ばね装置の縦軸線４０か ら放射方向で外方へ伸長する複数の支持壁３８が配設され、それらの支持壁３８ は、内側ビード板１８とベース板３６との間で、縦軸線のまわりに中心空所４２ を画成するように縦軸線４０からいくらか距離をおいたところから始っている。

これらの支持壁３８はまた、内側ビード板とベース板との間を事実上垂直に伸長 し、それらの板を互いに固定状に位置づける。

排気口４４を形成する円形開口が縦軸線４０のまわりで内側ビード板１８の中心 に配設されている。内側ビード板の下方周縁のまわりにシール４６が伸長してい る。

空所４２内には、全体を符号１４で示す第２空気ばねが配設され、この第２空気 ばねは上部の弁板４８と、ゴムのような弾性材で成る回旋状ダイアフラム５０と 、弁板４８の中心開口を通ってそれとベース板３６との間を伸長する中心に配設 された中空の案内管５２とを有する。弁板ばね５４はベース板上で案内管のベー スに対して外方へ弁板を押圧する。

好ましくは、横断面が中空シリンダーの形をした中空案内管の内部には、逆止弁 ５６が配設される。この逆止弁はステム部分５８を有し、このステム部分５８は 、縦軸線４０に平行な、好ましくはそれに一致した軸線に沿って往復することが できるように案内管のスリーブ部分６０内に摺動自在に取付られる。スリーブ６ ０とステム５８の下端にある肩部６４との間を伸長するばね６２は、案内管内で 逆止弁を下方へ押圧し、その逆止弁の皿状へ７ド６６が、弁板の外面６９から伸 長する案内管の環状端に当接してシールするようにする。ヘッド６６を貫通して 小さなオリフィス６７が形成されている。

第２空気ばね１４の内部には、バンパー７０があり、これは案内管に装着された 下方の肩部７１のまわりに環状に配置されている。このバンパー７０は、弁板が 案内管上で摺動する時、その弁板の過剰移動を弾力的に止めるように弁板の下方 のカラ一部分７４にある対応肩部７２に対向して配置されている。

同様に、好ましくは、環状リングの形をしたバンパー７６が、内側ビード板１８ の内側部分３０の内面間を伸長し、内側ビード板と外側ビード板とが互いに接近 する方向への過剰移動を弾力的に抑制する。

第２空気ばね１４とは反対のベース板３６（ＩＩでは、空気管７８が案内管５２ の内部と流体連通している。ソレノイド８２によって迅速に開閉される弁８０が 空気管７日と大気との間に配置されている。空気ばね装置と弁８０との間で空気 管には、エアポンプ８４が接続している。案内管内には、複数のオリフィス８６ があって、このために、空気管７８と第２空気ばねの内部８８との間が流体連通 する。

操作時、図２〜４に示すように、空気ばね装置１０を作動させるため、或いは負 荷８を矢印６の方向へ持ち上げるため、或いはピボット腕（図示せず）の端部へ カをかけるために、弁８０が閉鎖し、ソレノイド８３が弁８５を開き、そして加 圧空気がエアポンプ８４によりライン９０を通って矢印７９の方向へ（図２）、 空気管７８へ送られる。空気はオリフィス８６を通って第２空気ばね１４の内部 ８８・・・流入し、また、同様にばね６２の押圧力に逆って逆止弁のヘッド６６ を押し上げ第１空気ばね１２内へ空気が流入する。第２空気ばね１４内の空気圧 は内側ビード板１８にある排気用開口４４のまわりにある環状シール４６に対し て上方かつ外方へ弁板４８を押圧する。この現象は、小さい方の第２空気ばね１ ４が大きい方の第１空気ばね１２より速く、加圧されるので、弁板の内側６８に 作用する力が第１空気ばねの内部に露出した弁板の外側に作用する力より大きく なるという事実によって生じる。逆上弁のヘッド６６の内側にかかる空気圧もま た、そのヘッドの外側にかかる圧力より大きいので、逆止弁は第１空気ばね内へ 上方へ移動し、その結果、空気が第１空気ばねへ流入する（図２）、空気は矢印 ８１で示すように、逆止弁の伸長ヘッドの下の開口を通って第１空気ばねへ流入 し続けるが、それは第１空気ばね内の操作圧が所望圧に達するまで続く、第１空 気ばね内の空気圧が逆止弁のヘッド６６の下の空気流入管内の空気圧よりわずか に低い状態となると、逆止弁はばね６２の押圧力により閉鎖する。その後、圧力 が等しくなると、逆止弁のオリフィス６７を通って空気が流れることになる。逆 止弁のヘッド６６を貫通するオリフィス６７は小さいので、それは作動中、第１ 空気ばね内へヘッドを上昇させることはないが、逆止弁５Ｇが閉鎖する時、ヘッ ド６６の両側で空気圧を等圧にする。外側ビード板１６が所望の最大行程の高さ Ｓだけ伸長した時、第１空気ばね内の空気圧は図１に示すように、逆止弁を閉鎖 する。

第２空気ばね１４内の弁板の内側の有効面積は第１空気ばねの内部に露出された 弁板の外側の有効面積より大きいので、弁板の下側に作用する加圧空気による力 は弁板の上側に作用する力より大きくなり、その結果、弁板は排気口４４に対し てシール状態のままとなる（図１）。

負荷の支持を除去したい時（図３）、或いはピボット腕に対して空気ばね装置に より与えられる力を除去したい時、縦軸線４０の方向への有効行程Ｅ、ｊ！Ｉち 、外側ビード板１６の内面とバンパー７６の頂部との間で軸線４０に沿った距離 は、次の手順により迅速に短縮される。第１に、弁８０がソレノイド８２により 迅速に開かれる。

エアポンプ８４がオフになり、ソレノイド８３は弁８５を閉鎖する。そして、空 気は第２空気ばねの内部空所８８から矢印８９方向へ案内管のオリフィス８６を 通って空気管７８へ流れる。空気管７８の寸法は、その直径りで示すように、そ のダイアフラム５０の直径Ｄｓで示す第２空気ばねの容量に比べて比較的大きい ので、第２空気ばね内の空気圧はほとんど瞬間的に除去され、第２空気ばね内の 空気量も、オリフィス８６と空気管７８を通ってすぐに排出される。この事はま た、非常にすばやく、弁板４８の両側に圧力を生じさせる、即ち、不均衡な力を 生じさせる。矢印７７で示すように、第１空気ばね１２内の加圧空気は弁板を下 方へ押圧し、図４に示すように、排気開口４４から弁板を押し下げる。外側ビー ド板１６にかかる負荷８の力は第１空気ばねの内部空所９２内の空気量を排気口 ４４から迅速に押し出す、この排気口４４はダイアフラム２０の直径Ｄρで示す ような第１空気ばねの容量に比べて比較的大きい開口を有する。第１空気ばね１ ２から排出される気流は矢印９１で示す、第１空気ばねは矢印７の方向へその行 程を迅速に短縮する。

かくして、前述の特徴及び効果を有し、前述の目的を得ることのできる空気ばね 装置についてこれまで図示しかつ説明してきた０本発明の範囲は典型的な好まし い実施例を説明するために使用した用語に制限されるのではなくて、それは請求 の範囲によって制限されるだけである。かくして、例えば、弁仮にオリフィスを 形成するなどにより、弁板を横切って圧力差を生じさせることによって空気ばね 装置の作動上の変形も考えられるのであってこれも請求の範囲内にあるものとす る。

要　約　書 この空気ばね装置ａωは小型の第２空気ばね０４）の作用によってｉＪ４節され る大型の第１空気ばね０りの比較的大きな直径の排気口（４４）によって圧力の 解除が迅速に行われ、しかも排気が速やかに行われる。第２空気ばね（ロ）は逆 上弁（５６）を備えており、この逆止弁（５６ンば第１空気ばね（＋２１への空 気の流れを調節する。第１空気ばねＯ２からの速やかな排気作用は、中心に配設 された案内管（５２）にある複数のオリフィス（８６）を通って第２空気ばね側 から空気圧が除去され、その結果、小型の空気ばねがしぼみ、それに対応して、 第１空気ばねＯの比較的大きな直径の排気口（４４）から弁板（４８）が離脱す ることによって行われる。第１空気ばね叩の排気口（４４）が一旦開くと、第１ 空気ばね０２）の空気圧は直ちに低下し、大型空気ばねにかかる負荷により、第 １空気ばね０２）内の空気量が速やかに排除され、それがしぼみはじめ、所定の 最低高さ位置となる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成５年４月２２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内側及び外側ビード板（１８，１６）を有し、その内側ビード板（１８）に 排気口（４４）を有する第１空気ばね（１２）と、 ベース板（３６）と、 前記ベース板（３６）と前記内側ビード板（１８）との間に配置されへ前記排気 口（４４）とシール結合するように、或いはシール結合から外れるように移動す る弁板（４８）を有する第２空気ばね（１４）と、 １）前記第１空気ばね（１２）をふくらませてそれを所定の高さまで上昇させる ために、そして前記第２空気ばね（１４）を脹らませて圧力を生じさせ、前記弁 板（４８）を移動させて前記排気口（４４）をシールし、前記第１空気ばね（１ ２）内の空気圧を保持するために、前記第１及び第２空気ばね（１２，１４）へ の加圧空気の流れを調節し、２）前記弁板（４８）にかかる圧力を低下させるこ とにより、前記排気口（４４）から前記弁板（４８）を離反させ、前記第１空気 ばね（１２）内の空気圧を迅速に低下させ、そこから空気を迅速に排気させて、 空気ばね装置（１０）の有効行程を迅速に短縮させるため、前記第２空気ばね（ １４）からの排気流を調節することを選択的に行う空気流制御装置との結合体を 有し、その有効行程を迅速に短縮させるため空気圧と空気量を迅速に除去する空 気ばね装置（１０）。 ２．前記弁板（４８）がその所定の高さで前記第１空気ばね（１２）と共にシー ルを行った時、前記第１及び第２空気ばね（１２，１４）の空気圧を均等化する ため前記第１及び第２空気ばね（１２，１４）を連通させる圧力均等化装置をさ らに有することを特徴とする請求項１に記載の空気ばね装置（１０）。 ３．前記圧力均等化装置は前記第１及び第２空気ばね（１２，１４）を連通させ る、空気流制御装置のオリフィス（６７）を有することを特徴とする請求項２に 記載の空気ばね装置（１０）。 ４．ａ）案内管（５２）と前記第２空気ばね（１４）の内部との間を空気で連絡 するため前記案内管（５２）には、１個以上のオリフィス（８６）が形成されて いる事と、ｂ）前記空気流調節装置は前記ベース板（３６）と前記弁板（４８） との間を伸長する前記案内管（５２）を有する逆止弁（５６）を有し、前記案内 管（５２）は前記第１及び第２空気ばね（１２，１４）と空気ばね装置（１０） の外部との間の空気流の流路を構成する事と、ｃ）前記逆止弁（５６）はステム （５８）とヘッド（６６）とを有し、前記ステム（５８）は前記案内管（５２） 内に配置されへ前記第１空気ばね（１２）内の空気圧が所定レベルに達する時、 前記案内管（５２）内の加圧空気の力に逆って、前記弁板（４８）を通って伸長 する前記管の端部と前記ヘッド（６６）とがシール結合するよう弾力的に押圧さ れてそのヘッドを押圧する事とを特徴とする請求項１に記載の安気ばね装置。 ５．前記ヘッド（６６）は貫通オサフィス（６７）を有し、同オリフィスは、前 記案内管（５２）内にあって伸長したヘッドをこえて前記第１空気ばね（１２） へ侵入する前記案内管（５２）内の加圧空気の力によって前記ヘッド（６６）が 前記弁板（４８）から伸長するのを妨げないことを特赦とする請求項４に記載の 空気ばね装置。 ６．前記ベース板（３６）と前記内側ビード板（１８）との間に配置され、前記 内側ビード板（１８）と前記ベース板（３６）との間に一定のスペースを形放す る支持壁手段（３８）をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の空気ば ね装置（１０）。 ７．前記空気流調節装置は前記弁板（４８）を前記排気口（４４）へ向って上方 へ押し上げるように配設されたばね（５４）を含むことを特徴とする請求項１に 記載の空気ばね装置（１０）。 ８．前記空気流調節装置は前記案内管（５２）へ加圧空気を供給するエアポンプ （８４）を含む事と、前記第２空気ばね（１４）から空気を排気することのでき る弁装置（８０）を存することを特徴とする請求項１に記載の空気ばね装置（１ ０）。 ９．前記案内管（５２）と前記エアポンプ（８４）と弁装置とを接続する空気管 手段（７８）をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の空気ばね装置（ １０）。 １０．内側及び外側ビード板（１８，１６）を有し、前記内側ビード板（１８） に排気口（４４）を有する第１空気ばね（１２）と、 ベース板（３６）と、 前記第１空気ばね（１２）より小さく、前記ベース抜（３６）と前記内側ピード 板（１８）との間に配置され前記排気口（４４）とシール結合するように接近し たり離反移動する弁板（４８）を有する第２空気ばね（１４）と、空気流調節装 置と、この空気流調節装置は、ａ）前記第２空気ばね（１４）の外部と前記弁板 （４８）との間を通り、同弁板（４８）を通って伸長する案内管（５２）であっ て、同案内管（５２）はさらに前記第２空気ばね（１４）の内部を同案内管（５ ２）に連通させるために１個以上のオリフィス（８６）を有し、それによって、 空気ばね装置（１０）の外部にある加圧空気源からの加圧空気が前記第１及び第 ２空気ばね（１２，１４）へ導入され、ｂ）前記案内管（５２）内に配設された ヘッド（６６）を有するステム（５８）であって、同ステムは弾力的に抑圧され て、前記弁板（４８）を通る管の端部とシール結合するようにヘッド（６６）を 押圧し、 ｃ）前記ヘッド（６６）に形成されていて、前記第１及び第２空気ばね（１２， １４）間で空気圧を均等にするオリフィス（６７）とを含み、それによって、加 圧空気は前記案内管（５２）へ流入し、前記ヘッド（６６）が前記案内管（５２ ）に対してシールを形成する時、前記第１空気ばね（１２）へ流入してそれを膨 らますためその押圧力に逆って前記ヘッド（６６）を伸長させる事と、前記弁板 （４８）は前記第１空気ばね（１２）に対してシールを行い、前記オリフィス（ ６７）は前記第１及び第２空気ばね（１２，１４）内の圧力を均等化する事と、 それによって、前記第２空気ばね（１４）から加圧空気が除去されると、前記弁 板（４８）の各側に迅速に空気圧差が生じ、前記弁板（４８）を前記排気口（４ ４）から離脱させて前記第１空気ばね（１２）から空気が迅速に排気され、それ に対応して有効行程が迅速に短縮することを特徴とする請求項４に記載の空気ば ね装置（１０）。 １１．前記第２空気ばね（１４）は前記第１空気ばね（１２）より小さいことを 特徴とする請求項１０に記載の空気ばね装置（１０）。