JPH11508187A - 衝撃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属ロッドの切断には、例えば、機械的にあるいは圧縮空気によって得られた蓄積運動エネルギを利用した衝撃装置が用いられる。その欠点は切断プロセスの制御が正確に行えないことである。本発明ではそのプロセス制御を油圧力によって行い、それによって作用過程を総合的に制御することに成功した。

Description

【発明の詳細な説明】 衝撃装置 本発明は衝撃装置に関する。そのような装置は既知であり、物体を打撃するた めに運動エネルギを使用する打撃本体を特徴としている。そのような打撃本体は 、公知のように、ばね装置か、圧縮空気によって駆動することができる。打撃時 の運動エネルギの供給を非常に大きくすることによって、打撃を受けた物質を非 常に効果的に加工する断熱融合を物体に加えることができる。その加工は、物質 の損失を生じないで行われ、ばり、クラックまたは物質の変化をほとんど伴わな い。 切断で断熱融合が発生するには、伝達される運動エネルギが、切断面積１ｃｍ² 当たり１００ないし２００Ｎｍの値でなければならない。そのような運動エネ ルギを得るためには、打撃本体の衝撃時の速度が３ないし１０ｍ／ｓでなければ ならない。金属ロッドを切断する衝撃装置は特に好都合であり、その場合、供給 穴に対して移動可能な中空工具が使用される。圧縮空気を使用する衝撃装置では 、約２００本／分を切断することができる。他方、ばね作動式衝撃装置を使用す る場合、毎分約４００本を切断することができる。 圧縮空気を使用すると、シーケンス制御が遅れると共に、ランニングコストが 高くなる。ばね作動式衝撃装置を使用する場合、それは複雑で、設定時間が長く なり、それを他の装置と組み合わせる時の融通性が乏しい。従って、運転機能が 簡単で、操作が容易であると共に、他の協働装置との組み合わせが容易である衝 撃装置の開発が望ましい。 上記の欠点は、本発明によって油圧力を利用して切り換えることによって解決 される。このため、２つの端部位置間を油圧式に移動する打撃 本体を備えたハウジングが使用される。打撃本体に純粋に油圧式にそのような移 動を与えることによって、出合った物体と衝撃した時、それは断熱融合が可能と なる十分な速度の十分なエネルギを放出する。トリガ打撃は高速で実施される必 要があり、その処理に適した時間は５ないし１５ミリ秒である。打撃に対抗する 加圧流体を非常に迅速に除去できるために、このような短時間が可能になる。逆 向きに押し付ける流体をこのように迅速に除去することによって、本発明による 衝撃装置は３０００打撃／分を達成することができる。 打撃本体は、本体の軸線に直交する方向に２つの環状円周表面を備えている。 加圧液体によって打撃本体をそれの開始位置に保持するための表面が、油圧によ って打撃移動を実行するための表面よりも大きくなっている。加圧流体は、油圧 −空気圧式アキュムレータを介して安定して供給される。 打撃時に、打撃本体をそれの開始位置に保持しようと努めている加圧流体が、 出口弁を開放する前に弁の周囲の本体の移動を加速する高速作動弁システムによ って空になる。このため、開口面積勾配が大きくなり、迅速に空になる。 本発明によれば、２つの同様な弁システムが使用されて、前後に並べて連結ロ ッドで結合させた２つのシーリングシリンダ用の円筒形貫通穴を備えた弁ハウジ ングを構成している。３つの環状リセスも互いに間隔を置いて前後に配置されて おり、２つの外側の環状リセスの各々はそれ専用の弁シリンダと協働する。３つ の環状溝はすべて、それ専用の管で加圧流体源に接続されている。２つの圧力シ リンダを備えたユニットは、２つの最外側位置を取ることができる。一方の位置 では、一方の外側環状溝が弁本体に開放した位置にあるのに対して、他方の環状 溝は閉鎖状態にある。衝撃ラムへの加圧流体の供給を制御するために一方の弁シ ス テムが使用され、その場合は、それのシリンダは他方の弁システムから送られる 加圧流体の作用を受け、他方の弁システムではそれのシリンダにそれを変位させ る加圧流体を加えるのが、２つの外側の外周溝である。他方の圧力装置のラムは 、交互に作動する２つの電磁石の作用を受ける。電磁石は、スイッチによって操 作され、スイッチの機能によって衝撃ラムが時間単位で多くの打撃を行うことが できる。打撃は連続的に行うことができるが、打撃間に様々な間隔を入れること によって、打撃に様々な変化を付けることができる。 衝撃装置は、球等の部品の成形にも適していることがわかっている。この場合 には２部材に分割された工具が使用され、部材は合体時に球形空間を形成すると 共に、好ましくはガス噴霧化した金属粉末等の材料の供給及び衝撃装置からの打 撃を伝達することができるポンチの制御を行う連結管を備えている。 本発明の好適な実施例によれば、打撃本体を中空にして、空隙部の端部間を移 動可能な第２打撃本体を設けてもよい。内側打撃本体は、周囲の衝撃ラムと同様 にして加圧流体の作用を受ける。衝撃ラムは、互いに移動可能な２つのユニット で構成されており、打撃の性質は広範囲で変化させることができる。好適な実施 例によれば、内側打撃本体は、外側打撃本体に対して追従打撃を実施する。 打撃本体は減衰ラムと直接的または間接的に協働することが好ましく、そのラ ムは減衰効果を与えるオイル層と協働することが最も好ましい。 前記減衰ラムは、工具の打撃長さを調節するユニットと協働させることが適当 であろう。本発明によれば、これは、所望の切断長さに応じて減衰ラムを様々な 位置へ移動させることによって達成される。 本発明のさらなる特徴は、添付の請求の範囲で明らかになる。 次に、添付の９枚の図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明す る。 第１図は、金属ロッドを切断するための衝撃ラム及び工具構造を備えたハウジ ングを示している。 第２図は、衝撃ラムの打撃長さを調節する構造を示している。 第３図は、打撃中の第１図の構造の一部を示している。 第４図は、衝撃装置の全体概略図である。 第５図は、第１弁システムの斜視図である。 第６図及び第７図は、２つの異なった作動状態における第５図に示されている 弁システムの断面図である。 第８図は、第２弁システムの斜視図である。 第９図は、１つの作動位置にある第８図に示されている弁システムの断面図で ある。 第１０図は、減衰装置の長手方向断面図である。 第１１図は、球形部品を形成するための球形型である。 第１２図は、球を形成するために材料を充填した前記型を示している。 第１３図は、第１２図の型を開いて、形成された球を露出させたところを示し ている。 図面において、１はハウジングであって、加圧流体の作用を受ける構造の２つ の水平表面５及び６を備えた周囲バンド４によって２つの端部位置間を移動可能 な衝撃ラム２を備えている。７は加圧流体の入口で、８は加圧流体の出入口であ る。衝撃ラムの上方には、垂直方向に移動可能なねじ付きロッド１０によって打 撃長さを調節する手段９が設けられている。ロッドは、調節式ナット１１によっ て位置が固定される。前記打撃長さ調節器９は、手動調節を適当な自動手段に代 えた構造にすることもできる。衝撃ラム２の下方には、ロッド用の２部材形工具 １２、１３が設けられている。１２は固定切断工具であって、ロッド用の穴を 備えている。切断工具１３にはプラグ１５が設けられており、これは工具から完 全に分離しており、打撃を衝撃ラムから可動の工具１３に伝達するためのもので ある。工具１３の右側には、切断した金属片を搬出するユニットが設けられてい る。 衝撃装置には、ポンプから管１６を介して加圧流体が供給される。該加圧流体 は、通路７を介してハウジング１に供給される。管１６のオイルは、管１８を介 して油圧−空気圧アキュムレータ１７にも送られる。このため、上側接触表面５ は常に圧力を受けている。加圧流体用の下側接触表面６と連通した接続部８は、 左端部分２０及び右端部分２１を備えた弁ハウジング１９からなる第１弁システ ムに接続している。弁ハウジング１９は、２つの端部位置間を移動可能に配置さ れた２つの弁体２５及び２６を収容している貫通穴２２を備えている。両弁体２ ５及び２６は連結部材２７で結合されているため、２つの弁体は１つのユニット になっている。該ユニットは、リセス３２及び３３と協働する構造の２つの円錐 形ユニット３０及び３１を備えている。円筒形空隙部２２には３つの円周溝２３ ａ、２３ｂ及び２４が設けられている。リセス２３ａ及び２４の幅は、それと協 働する弁体２５及び２６の長さよりわずかに小さくなっている。溝及び弁体が２ つの弁を形成する。下側接触表面６が位置する空間は、接続部８により外側接続 部である溝２３ａか、液圧を受けている円周溝２４のいずれかに接続される。円 周溝２３ａは、管６３で加圧流体容器６４に接続されていると共に、油圧−空気 圧アキュムレータ６５にも接続されている。弁体２５及び２６を備えたユニット は右から左へ、またその逆へ移動することができ、またユニット３０及び３１は 減衰手段として設けられており、加圧流体が充填されているリセス３２及び３３ にはまることによって減衰効果が得られる。ユニット３０及び３１にはラムとし て作用するロッド２８及び２９が設けられ ている。これらには、接続部３５及び３６を介して加圧流体が供給され、これに よってラム２５及び２６を備えたユニットが右または左のいずれかへ移動する。 第５図は、システムが実際にどのように構成されているかを示す斜視図である。 第６図及び第７図は、このシステムが取ることができる２つの作動位置を示して いる。最後に述べた移動を行うための加圧流体は、中央部材４０と、第１電磁石 ５０を備えた左部材３８と、第２電磁石５２を備えた右部材３９と、２つの円周 溝４２及び４３と、中間円周溝４４とで構成された第２弁システムから得られる 。円周溝４２及び４３は、接続部３５および３６に接続されている。弁システム はさらに、中間部分４７で連結された２つの弁体４５及び４６を備えている。弁 体４５及び４６の各端部には突出ロッド４８及び４９が設けられている。これら のロッドが、２つの電磁石５０及び５２にはまった可動ロッド５１及び５３用の 接触部材を構成している。２つの電磁石には電圧源６２から電線５７、５８及び ５９を介して電圧が印加される。２つの電磁石５０、５２への電圧の印加はスイ ッチ６１によって調整される。円筒形空隙部４１が、管５４及び５５を介して流 体容器５６に接続されている。第８図は、第２弁システムの実際の実施例を斜視 図で示し、第９図は、作動位置にある該弁システムを断面で示している。 スイッチ部材６１により、弁４５、４６、４７、４８及び４９を右または左の いずれかの方向へ移動させることができる。電磁石５０及び５２は、反応時間が 非常に短く、各打撃運動当たり２〜３ミリ秒になるように選択される。ユニット は、軽金属等の軽量の物質で形成する必要があり、アルミニウムが使用できる。 これによって、接続部３５及び３６に供給される加圧流体が弁ユニット２５、２ ６及び２７を非常に迅速に移動させるため、ユニットは弁及び加圧流体容器６４ に通じる開口を迅速に開くことができる。その時、衝撃ラムに上向きに作用して いる 加圧流体が、衝撃ラムの圧力表面６から迅速に離れる。この速さは、引き出され た流体が円周溝２３ａに形成された空間内へ迅速に逃げることによっても得られ る。引き出し移動中、ラムユニット２５、２６及び２７はそれの左側の位置にあ る。打撃が実施されると、ラムユニットは右方向へ移動し、その結果、下側接触 表面に再び圧力が加わる。打撃後、衝撃ラム２はそれの上方位置へ約１５ミリ秒 で戻る。現在の衝撃装置では、スイッチ６１を連続的に切り換えることによって 、約３０００打撃／分の打撃頻度を達成することができる。スイッチはまた、多 数の連続打撃の後に間隔を置いてから、再び多数の打撃を行うなどのように構成 することもできる。このため、スイッチは打撃順序を無限に変更できるようにす る。所望の運動エネルギは、上側接触表面５の面積に加えられる油圧、打撃本体 の重量及び打撃長さによって決まる。必要なエネルギは、切断しようとする物質 によって決まる。 第１０図は、衝撃ラム２と協働することができる減衰ユニット６２を示してい る。ユニットには、加圧流体用の上側接触表面６５及び加圧流体用の下側接触表 面６６を有する周囲バンド６４を備えた工具１３を戻すラム６３が設けられてい る。伝達ラム６３は、加圧流体用の上側接触表面７０及び加圧流体用の下側接触 表面６９を有する周囲バンド６８を備えた減衰ラム６７と協働する。減衰ラム６ ７にはその下側端面から伸びる中央穴７１が設けられている。この穴の所定の調 節可能な位置にラム７２が配置されている。ロッドはその下端部に調節式ユニッ ト７４が取り付けられており、所望位置へ垂直方向に移動させることができる。 ユニット７４は、手動または自動で調節することができる。ユニット７４の位置 が、工具１３の切断長さを決定する。ラム７２を挿通させることができる直径の 穴を設けたディスク７３が、中央穴７１の下端部に固定されている。ディスクの 厚さは、ラム７２の円周溝の幅よりも大き くなっており、該円周溝には、ラム７２の中心を流れる加圧流体用の出口開口部 が設けられている。減衰ラム６７の位置は、ラム７２の円周溝の位置によって固 定される。さらに、減衰ユニットの実際の減衰効果は、減衰ラム６７の下方に現 れるオイル層によって与えられる。 上記の衝撃装置には、成形用の、例えば球または閉鎖した型工具内で製造され る他の部品を製造する装置として等の多くの異なった用途がある。 例えば、球を形成しようとする場合、合体させた時に球形空間を形成する２部 材からなる型７５及び７６を使用する。型に管状部分７９が設けられ、これから 均質の材料８２が注入されると共に、これは、管状部分７９内へ挿入されて、球 形型内に封入された材料に作用を加えるために衝撃装置から衝撃を受けるロッド ８３の制御にも使用される。そのような型には、球形及び管状部分内に物質の材 料が完全に充填される。型に充填するのに適した他の物質は金属粉末であり、こ の場合、挿入された粉末を衝撃装置で均質材料と同じ密度の９４〜９９％まで圧 密化することができる。圧密化は幾つかの段階で、例えば３段階で実施する必要 がある。３段階すなわち３打撃を使用する場合、それらを非常に迅速に実施しな ければならない。各打撃には以下に説明するような固有の機能がある。 打撃１：非常に軽い打撃であり、ほとんどの空気を粉末８２から押し出すと 共に、大きなばらつきがないように粉末粒子を特定方向に向ける。 打撃２：非常に高エネルギ密度で高衝撃速度の打撃であり、粉末粒子を局部 的断熱融合させることによって、互いに非常に高密度に圧縮する。各粉末粒子の 局部的温度上昇は、打撃中の変形度によって決まる。 打撃３：中−高エネルギで高接触エネルギの打撃であり、相当に圧密化され た物体８４の最終成形を行う。 このようにして得られた物体８４を次に通常の大気圧下で焼結することができ る。 上記の２部材形式の型のため、従来は不可能であった球形のガス噴霧化粉末の 圧密化を行うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．作動時に金属材料を、その材料内の変化を最小にすると共に、材料損失を伴 わないで加工し、それによって好ましくは断熱融合が発生することができる大き さの運動エネルギを放出する打撃ユニットを備えた衝撃装置であって、打撃ユニ ットは、衝撃ラム（２）を備え、衝撃ラム（２）にはその軸線に垂直な２つの円 周表面（５及び６）を有し２つの端部位置間を移動可能であり、前記表面（５及 び６）は液圧の作用を受けることができ、また大きさが異なっており、大きい方 の表面（６）が、圧力を受けた時に、衝撃ラム（２）を打撃を行う最初の位置へ 移動させるようにしたことを特徴とする衝撃装置。 ２．２つの端部位置間の距離が調節可能であることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の衝撃装置。 ３．打撃時に放出される運動エネルギは、小さい方の円周表面（５）に作用する 液圧、衝撃ラムの質量（２）及び打撃長さによって決まり、所定の加工用に設定 された値を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の衝撃装置。 ４．液圧が、油圧−空気圧アキュムレータ（１７）を介して小さい方の円周表面 （５）に加えられることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の衝撃装置。 ５．小さい方の円周表面（５）に対する加圧が連続的に行われることを特徴とす る請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の衝 撃装置。 ６．大きい方の円周表面（６）上に作用する圧力により形成される空間には弁シ ステム（２５及び２６）により調整された出入口が設けられており、引き出し用 の弁体（２５）は移動可能で、開放が行われる前に加圧流体（２９）によって加 速されることを特徴とする先行の請求の範囲のいずれか第１項または複数項に記 載の衝撃装置。 ７．開放時にユニット（２５）が出口チャネル（２３ａ）と連通することを特徴 とする請求の範囲第５項に記載の衝撃装置。 ８．衝撃ラム（２）は中空であって、好ましくは周囲ラムと同様にして加圧流体 の作用を受けることができる第２衝撃ラムを収容しており、第２ラムは、例えば 補助打撃によって中空ラムの打撃機能に作用することを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の衝撃装置。 ９．弁ハウジング（１９）が、円筒形の貫通穴（２２）と、その穴（２２）内に 前後に並べて連結ロッド（２７）で結合した２つの弁体（２５及び２６）を備え ており、３つの環状リセスが互いに間隔を置いて前後に並べて穴（２２）に直交 する方向に配置されており、該リセス（２３ａ、２３ｂ及び２４）は、好ましく は断面が方形であって圧力媒体と連通しており、２つの外側の環状溝（２３ａ及 び２４）は２つの弁体（２５及び２６）と共に弁を形成する構造になっているこ とを特徴とする請求の範囲第６項に記載の衝撃装置用のシステムとして好都合に 適した弁システム。 １０．少なくとも１つのシーリングラム（２５）の長さが、協働するリセス（２ ３ａ）の幅よりも相当に大きいことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の弁シ ステム。 １１．流体または電磁石（５０及び５２）等の手段によりラム（２５及び２６） を変位させることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の弁システム。 １２．高速変位できるようにするため、ラムユニット（２５、２６及び２７）が アルミニウム等の材料で形成されていることを特徴とする請求の範囲第９項に記 載の弁システム。 １３．請求の範囲第９項に記載の２つの弁システムが設けられ、一方の弁システ ム（１９〜２１）内の中間溝（２３ｂ）は、衝撃ラム（２）のそばの、大きい方 の円周表面（６）に作用する圧力により形成される空間に連通する一方、２つの 外側の溝（２３ａ及び２４）は液体出口（６３）及び液体入口（３４）に連通し ていることを特徴とする先行の請求の範囲のいずれか第１項または複数項に記載 の衝撃装置。 １４．他方の弁システムの中間溝（４４）は液体入口（３７）に連通し、外側溝 （４２及び４３）は前記一方の弁システム内の２つのラム（２８及び２９）の各 々と連通してそれらを変位させるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１３ 項に記載の衝撃装置。 １５．いずれか一方の方向への移動を制御するため、前記第２弁システム内の２ つのラム（４５及び４６）及びそれらの連結ロッド（４７）は、 好ましくはコンピュータ制御されたスイッチ（６１）の作用を受ける２つの電磁 石（２０及び５２）の一方から力を受け取ることを特徴とする請求の範囲第１４ 項に記載の衝撃装置。 １６．スイッチ（６１）は、連続切り換えまたは間隔を置いた切り換え等の様々 な方法で作動できることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の衝撃装置。 １７．前記衝撃ラム（２）から減衰ラム（６７）へ打撃を伝達するラム（６３） を備えており、両ラム（６３及び６７）は、前記衝撃ラム（２）と同様にして加 圧流体の作用を受けることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の衝撃装置に使 用するのに好都合に適した減衰手段。 １８．好ましくはコンピュータ制御された、減衰ラム（６７）の調節によって前 記工具（１３）の打撃長さに作用を加える調節ユニット（７４）を備えているこ とを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の減衰手段。 １９．減衰ラム（６３）が油圧弁（７２及び７３）を調節することを特徴とする 請求の範囲第１８項に記載の減衰手段。 ２０．減衰ラム（６７）の下端部に配置されて、調節ラム（７２）を挿入する中 央穴を有すると共に、調節ラムの長手方向に延びた加圧流体用の出口を設けた円 周溝を有するディスク（７３）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１９ 項に記載の減衰手段。 ２１．２つの半割体（７５及び７６）を備えて、組み合わせ時にそれら が好ましくは球形の閉鎖空隙部を形成するようにし、その空隙部を、好ましくは ガス噴霧化金属粉末（８２）用の充填管として、また衝撃ラム（２）からの打撃 を伝達するためのロッドまたはラム（８３）用の制御管として作用する管（７９ ）に接続したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の衝撃装置用工具として 好都合に適した工具。 ２２．好ましくは、固形か、粒子、ペレット等の粉末状のいずれかの金属材料を 好ましくは型、ホルダ等の端部に固定すると共に、運動が液体の作用を受けるよ うにした衝撃ラム等の打撃ユニットによって材料が断熱融合を受けるようにした ことを特徴とする請求の範囲第１項から第２１項までのいずれか１項または複数 項に記載の構造を用いる方法。 ２３．打撃ユニットの運動が、好ましくは約0.2秒より短い間隔の多数の連続打 撃で構成され、各打撃が所定の、好ましくは個別に適合させたエネルギ量を放出 し、個々の打撃が材料の特定の方向付け、空気の追い出し、事前成形、断熱成形 、工具充填及び最終調整を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第２２項 に記載の方法。