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Die
Gegenstandserfindung betrifft eine Pressenanordnung und insbesondere
eine Pressenanordnung, die eine Pufferanordnung aufweist, welche
eine nachgebende Kraft während
des Betreibens der Pressenanordnung von einem offenen Zustand in
einen geschlossenen Zustand bereitstellt.
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Eine
Anzahl von unterschiedlichen Produkten und Komponenten wird unter
Verwendung von Vorrichtungen hergestellt, die als „Formungswerkzeuge" bezeichnet werden.
Ein Formungswerkzeug kann eine komplexe und teure Vorrichtung umfassen,
die Löcher,
Schnitte, Winkel, Formen usw. aus Ausgangsmaterial (d.h. Metallblech
und dergleichen) ausstanzt, das im Formungswerkzeug angeordnet wird.
Zum Beispiel werden Automobilkotflügel, Seitenteile usw. gewöhnlich aus
Stahlblech geformt, das in einem Formungswerkzeug angeordnet ist.
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Ein
Formungswerkzeug wird gewöhnlich
durch eine mechanische Pressvorrichtung betrieben, die starke Kräfte erzeugen
kann, um die Pressenbestandteile aneinander zu pressen, wenn sich
das Ausgangsmaterial darin befindet. Eine gewöhnliche Presse kann in Abhängigkeit
von ihrem Aufbau Tonnen an Presskraft erzeugen. Die meisten mechanischen
Pressen setzen eine Anordnung mit einem großen rotierenden Schwungrad
ein und verwenden eine Kurbelwelle oder Exzenterwelle, um die Drehbewegung
des Schwungrades in eine gradlinige Pressbewegung zu überführen, welche
auf einen Gleitkörper übertragen
wird, der einen Teilbereich des Formungswerkzeugs berührt. Die
Geometrie dieser Teilekombination erzeugt ein veränderliches
Hebelverhältnis
zwischen dem Antrieb und dem Gleitkörper. Zum Beispiel verändert sich
das Hebelverhältnis
von Kurbelarm und Verbindungsanordnung von eins an einem Punkt in
der Nähe
des halben Hubs bis zu unendlich am Hubende.
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Die
Stoßkräfte und
die dazugehörigen
Schockbeanspruchungen während
des Pressvorganges können
eine unerwünschte
Abnutzung und Schädigung
von verschiedenen Komponenten des Formungswerkzeugs und der Presse
hervorrufen. Um die Abnutzung und Schädigung zu verringern, die zu
kostspieligen Stillstandszeiten und Instandhaltungsaufwendungen
führen
kann, wurden somit Pufferanordnungen verwendet, um das Formungswerkzeug
auf der Maschine zu unterstützen
und einen Teil der dabei erzeugten Schockkräfte zu absorbieren. Die US-Patentschriften
Nr. 4,792,128, und Nr. 4,838,527 von Holley legen verschiedene Typen von
Pufferanordnungen offen.
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Eine
bekannte Pufferanordnung, nämlich
eine Gasfeder, ist auch in 1 abgebildet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die
Pufferanordnung 10 einen Körper 12, der darin
gleitfähig
einen Kolben 16 unterstützt.
Der Kolben 16 ist an einem Kolbenstab 18 befestigt,
der in der mechanischen Presse ausgerichtet ist, um am Boden, des
Formungswerkzeugs oder an einer beweglichen Platte (bekannt als
Druckstiftplatte) anzugreifen, welche das Formungswerkzeug unterstützt. Der
Körper 12 ist
hohl und an einem Ende durch eine Kappe 14 abgedeckt. Die
Kappe 14 und der Boden des Kolbens 16 bilden zusammen
eine Gaskammer 20 aus. Die Gaskammer 20 wird durch
ein herkömmliches
Druckventil 22, das in der Kappe 14 angeordnet
ist, mit einem zusammendrückbaren
Gas, z.B. Stickstoff, gefüllt.
Der Kolbenstab 18 wird durch ein festes Stablagerungsbauteil 24,
das gewöhnlich
aus einem Metall, wie z.B. Bronze gefertigt ist, in dem Körper 12 gleitfähig gelagert.
Das obere Ende 13 des Körpers 12 ist
mit einer Rückhaltekappe 26 abgedichtet,
die mit einem herkömmlichen
Sprengring 28 befestigt ist. Wie es durch den Pfeil „A" in 1 dargestellt
ist, dient der Gasdruck in der Kammer 20 dazu, den Kolbenstab 18 aus
dem Körper 12 heraus
zu treiben, bis der Kolben 16 den festen Rückhalter 24 berührt. Eine
solche Konstruktion ergibt eine Vorlast des Kolbenstabes 18 derart,
dass das Ausbilden einer Kon taktkraft (d.h. der Kraft, die erforderlich
ist, die Bewegung der Feder aus dem vollständig ausgefahrenen Zustand
heraus zu beginnen) auf das Ende des Kolbenstabes 18 erforderlich
ist, um die Gasfeder 10 zusammenzudrücken. Herkömmliche Konstruktionen von
Pufferanordnungen liefern beim Kontakt nahezu die volle Kraft und
weisen einen relativ geringen Kraftzuwachs auf, wenn die Pufferanordnung
zusammengedrückt
wird. Das führt
zu einer Übertragung
hoher Kräfte
sofort bei der Berührung
mit dem Stab 18. Diese sofortige Kraftbeanspruchung wird
auf die anderen Komponenten der Presse übertragen und führt zu einer
unerwünschten
Schockbeanspruchung der Presse und des Formungswerkzeuges.
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2 ist
eine Presstonnagenkurve einer gewöhnlichen mechanischen Presse,
in der bekannte Pufferanordnungen des oben beschriebenen Typs verwendet
werden. Die vertikale Achse stellt den Betrag der Kraft (Tonnage)
dar, die durch die Presse erzeugt wird, und die horizontale Achse
stellt den Abstand dar, den der Pressengleitkörper von seinem unteren Bewegungsumkehrpunkt
entfernt ist. Wie aus der grafischen Darstellung ersichtlich ist,
wächst
die Belastungsfähigkeit
der Presse mit einem bogenförmigen
Anstieg bis zu einem bestimmten Punkt an, wenn der Abstand zwischen
dem Pressengleitkörper
und seiner untersten Lage anwächst.
Die Tonnagekennlinie stellt die tatsächliche Kraftübertragung
durch die Presse während
des Betriebes dar und berücksichtigt
eine Reihe von Prozessvariablen, wie z.B. Geschwindigkeit, Überbelastung
usw.. Die Vorlast der Pufferanordnungen kann zu der in 2 dargestellten
unerwünschten
Schocküberlast
führen,
wo die tatsächliche
Last die Pressenbelastungsfähigkeit überschreitet.
Eine solche Schockbeanspruchung kann zur Abnutzung sowie zum Ausfall
von Formungswerkzeug und Presse, übermäßigen Geräuschen und einem unerwünschten
Unterlagenaufprall führen.
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Die
Vorlastkenngrößen der
herkömmlichen
Pufferanordnungen oder Gasfedern des Typs, der in 1 dargestellt
ist, leisten einen größeren Beitrag
zur Erzeugung von Schocklasten und Geräuschen wie auch zum übermäßigen Unterlagenaufprall
beim Rückhub.
In dem Bemühen,
die Größe der anfänglichen
Kontaktkräfte zu
verringern, die auf den Kolbenstab ausgeübt werden, wurden Pufferanordnungen
entwickelt, die einen schwimmenden Kolben (d.h. einen Kolben, der
nicht an dem Kolbenstab befestigt ist) und eine Dualgaskammeranordnung
verwenden. Die zusätzliche
Gaskammer dient angeblich dazu, die Nettokraft am Kolbenstab bei
seiner vollständig
ausgefahrenen Lage auszugleichen.
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Die
Schwedische Patentschrift Nr. 9401119-4 legt eine Pufferanordnung
offen, die einen schwimmenden Kolben und eine Dualgaskammeranordnung
verwendet. Diese Bezugnahme vermittelt auch die Erkenntnis, dass
auch ein Dämpfungskörper zum „weiteren
Dämpfen
jeglicher Restgeräusche" verwendet werden kann.
Eine solche Pufferanordnung erfordert den Einsatz zusätzlicher
Abdichtelemente und erzeugt unerwünschte dynamische Effekte wegen
der Trägheit
des schwimmenden Kolbens sowie eine statische Reibung der Abdichtungen.
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3 ist
ein graphischer Vergleich der theoretischen Kraftkurven einer herkömmlichen
Pufferanordnung oder Gasfeder des in 1 dargestellten
Typs und der oben erwähnten
Feder, die einen schwimmenden Kolben verwendet. Wie aus der Figur
ersichtlich ist, stellt der schwimmende Kolben eine bescheidene
Verbesserung gegenüber
der üblichen
Gasfeder dahingehend dar, dass ihre Anfangskurve (bei Berührung) leicht
abgeschrägt
ist, wenn sie mit der im Wesentlichen vertikalen Kurve der herkömmlichen
Gasfeder verglichen wird.
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Ein
weiterer Versuch, der zur Verringerung der Kontaktkraft der Gasfeder
unternommen wurde, schließt
die Verwendung von Pufferanordnungen, d.h. Gasfedern ein, die abgestufte
Kolben aufweisen. Eine solche Feder ist in der US-Patentschrift
Nr. 5,129,635 von Holley offengelegt. 4 ist ein
graphischer Vergleich der theoretischen Kraftkurven einer herkömmlichen
Pufferanordnung oder Gasfeder des in 1 dargestellten
Typs und einer herkömmlichen
Gasfeder, die einen abgestuften Kolben verwendet. Wie aus dieser Figur
ersichtlich ist, wird jedoch die unerwünschte momentane Stufenfunktion
in der Federlast nicht beseitigt, wenn eine Feder mit einer solchen
Kolbenanordnung verwendet wird.
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Somit
gibt es einen Bedarf an einer Pufferanordnung, die verbesserte Schockbeanspruchungsmerkmale
während
des Betriebs einer Pressenanordnung aufweist.
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Es
gibt einen weiteren Bedarf an einer Pufferanordnung, die so konstruiert
werden kann, dass sie eine gewünschte
Kontaktkraft bereitstellt, während
ein unerwünschter
Schock während
des Betriebsbeginns der Pufferanordnung verringert werden kann.
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Es
gibt noch einen weiteren Bedarf an einer Federanordnung mit den
oben erwähnten
Merkmalen, die vergleichsweise einfach herzustellen und zu warten
ist.
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US 5007276 offenbart eine
Pressenanordnung, die sich von einem offenen Zustand in einen geschlossenen
Zustand bringen lässt,
um ein Werkstück
zu deformieren, und vom geschlossenen in den offenen Zustand bringen
lässt,
um das Entfernen des Werkstücks
aus der Pressenanordnung zu erleichtern, wobei die Pressenanordnung
umfasst: ein erstes Bauteil zum Angreifen an einer ersten Seite
des Werkstücks,
ein zweites Bauteil zum Angreifen an einer zweiten Seite des Werkstücks, Antriebsmittel
zum Bewegen des ersten Bauteils zum zweiten Bauteil hin, wenn die
Pressenanordnung vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand
gebracht wird, und zum Bewegen des ersten Bauteils vom zweiten Bauteil
weg, wenn die Pressenanordnung vom geschlossenen Zustand in den
offenen Zustand gebracht wird, und eine Pufferanordnung, die sich
von einem ausgefahrenen Zustand in einen eingefahrenen Zustand bringen
lässt,
um zumindest auf einem Teil des Überganges
der Pressenanordnung vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand
eine nachgebende Kraft zu erzeugen, wobei die Pufferanordnung einen
Zylinder und einen Kolben enthält,
der Kolben ein Kopfendteil, das im Zylinder angeordnet ist, und
ein Stabendteil aufweist, das vom Kopfendteil aus durch ein Ende
des Zylinders hindurch reicht, das Kopfendteil des Kolbens mit dem
Zylinder zusammenwirkt, um zumindest zum Teil eine Kammer festzulegen,
welche Fluid unter Druck enthält,
der Kolben gegen den Einfluss des Fluiddrucks in der Kammer unter
dem Einfluss von Kraft, die von den Antriebsmitteln auf die Pufferanordnung übertragen
wird, beweglich ist, während
die Pufferanordnung vom ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen
Zustand übergeht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Pressenanordnung bereit, wie sie
im letzten vorhergehenden Absatz beschrieben ist, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Pufferanordnung einen Körper aus elastomerem Material
enthält,
der in dem Zylinder angeordnet ist, der Körper aus elastomerem Material
ein Wegdrücken
des Kopfteils des Kolbens von der einen Seite des Zylinders gegen
den Einfluss von Fluiddruck in der Kammer bewirkt, wenn die Pufferanordnung
im ausgefahrenen Zustand ist, und der Körper aus elastomerem Material eine
Kraft bewirkt, welche die von den Antriebsmitteln auf die Pufferanordnung übertragene
Kraft während
eines Anfangsteils des Überganges
der Pufferanordnung vom ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen
Zustand unterstützt.
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Weitere
wahlweise Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis
26 offengelegt.
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Damit
die Erfindung gut verstanden werden kann, werden nun einige Ausführungsformen
davon, die nur in Form eines Beispiels gegeben sind, mit Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In
den beigefügten
Figuren werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um gleiche Teile
zu kennzeichnen.
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1 ist
eine Teilquerschnittansicht einer bekannten Pufferanordnung, d.h.
einer Gasfeder;
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2 ist
ein Diagramm einer Tonnagenkurve einer herkömmlichen mechanischen Presse;
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3 ist
ein graphischer Vergleich von Kraft-Hub-Kurven einer bekannten Pufferanordnung,
die in 1 dargestellt ist, und einer Pufferanordnung,
die einen schwimmenden Kolben verwendet;
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4 ist
eine Kraft-Weg-Kurve einer herkömmlichen
Pufferanordnung, die einen abgestuften Kolben verwendet;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen mechanischen Presse
mit mehreren Pufferanordnungen;
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6 ist
eine Teilquerschnittansicht einer Pressenpufferanordnung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine weitere Teilquerschnittansicht der Feder von 6 mit
einem Kolben davon, der uneingeschränkt sichtbar dargestellt ist;
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8 ist
ein grafischer Vergleich der Kraft-Hub-Kurven einer bekannten Pufferanordnung,
die in 1 dargestellt ist, und einer Pufferanordnung,
die gemäß vorliegender
Erfindung aufgebaut ist;
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9 ist
eine Teilquerschnittansicht von Abschnitten der Pressenpufferanordnung
von 7, wobei deren Kolben in unterschiedlichen Kompressionslagen
ist;
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10 ist
eine Teilquerschnittansicht einer weiteren Pressenpufferanordnung,
die gemäß vorliegender
Erfindung konstruiert ist;
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11 ist
eine Schnittansicht einer weiteren Pufferanordnung, die gemäß vorliegender
Erfindung konstruiert ist, wobei die Pufferanordnung in einem ausgefahrenen
Zustand dargestellt ist;
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12 ist
eine Schnittansicht der Pufferanordnung von 11, wobei
die Pufferanordnung in einem teilweise eingefahrenen Zustand dargestellt
ist, der am Ende einer Anfangszeitspanne beim Einfahren der Pufferanordnung
auftritt;
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13 ist
eine Schnittansicht, die im Allgemeinen ähnlich zu den 11 und 12 ist,
welche die Pufferanordnung in einem vollständig eingefahrenen Zustand
zeigt;
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14 ist
eine vergrößerte unvollständige Schnittansicht
eines Teilbereichs der 11, welche die Beziehung zwischen
einem Körper
aus elastomerem Material und anderen Komponenten der Pufferanordnung
zeigt, wenn die Pufferanordnung in dem ausgefahrenen Zustand ist;
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15 ist
eine vergrößerte unvollständige Teilansicht
eines Teilbereichs der 13, welche die Beziehung zwischen
dem Körper
aus elastomerem Material und anderen Komponenten der Pufferanordnung zeigt,
wenn die Pufferanordnung in dem vollständig eingefahrenen Zustand
ist.
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugsziffern
verwendet werden, um gleiche Teile zu kennzeichnen, wobei die Figuren
eine Pressenpufferanordnung oder Feder 50 zeigen, die mit
einer mechanischen Presse 30 verwendet werden kann. Obwohl
die vorliegende Erfindung besonders für einen Einsatz in Verbindung
mit einer herkömmlichen
mechanischen Presse geeignet ist, wird der Fachmann jedoch unschwer
anerkennen, dass die hier offengelegten Federn erfolgreich in einer
Unzahl anderer Pressen eingesetzt werden könnten. Dementsprechend sollte
der Schutz, der den vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen
zuteil wird, die hier offengelegt und beansprucht werden, nicht
auf den Einsatz in Verbindung mit irgendeiner speziellen mechanischen
Presse beschränkt
sein.
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In 5 ist
eine herkömmliche
mechanische Presse dargestellt. Wie aus dieser Figur ersichtlich
ist, weist die Presse 30 einen Rahmen 32 und ein
Schwungrad 34 auf, das an ihm betriebsfähig befestigt ist. Eine Kurbelwelle 36 ist
an dem Schwungrad angebracht, und eine Gleitplatte oder oberes Element 38 ist
an der Unterseite der Kurbelwelle befestigt. Ein Formungswerkzeug
oder unteres Element 40 kann auf einer Druckstiftplatte 42 gelagert
werden, die gleitfähig
von einer Anzahl von Federn 50 und einer Reihe von Führungssäulen 44 unterstützt wird.
Fachleute werden erkennen, dass sich die Gleitplatte 38 beim
Betrieb der Presse 30 nach oben und unten in den Richtungen
bewegt, die durch Pfeile (B, C) gekennzeichnet sind.
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6 stellt
eine Pressenpufferanordnung zum Einsatz in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Wie aus dieser Figur ersichtlich
ist, enthält
die Pressenpufferanordnung oder Feder 50 ein Körperbauteil 52,
das vorzugsweise aus Stahl derart hergestellt wird, dass es darin
eine Kolbenaufnahmedurchführung 54 festlegt.
Eine Endkappe 56 ist vorzugsweise am Boden des Körperbauteils 52 vorzugsweise
durch Schweißen
oder andere geeignete Mittel befestigt, um eine fluiddichte Abdichtung
zwischen der Endkappe 56 und dem Körper 52 zu erzeugen.
Eine Kolbenanordnung 58, die vorzugsweise aus gehärtetem Stahl
gefertigt wird, ist so bemessen, dass sie gleitfähig von der Durchführung 54 aufgenommen
wird. Um die Gleitbewegung der Kolbenanordnung 58 in der
Durchführung 54 zu
erleichtern, wird ein ringförmiges
Kolbenlager 62, das vorzugsweise aus Bronze hergestellt
wird, in einen ringförmigen
Hohlraum 60 in der Kolbenanordnung 58 gepresst.
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Die
Kolbenanordnung 58 umfasst ein Kopfendteil und ein Stabendteil.
Das Stabendteil enthält
einen Kolbenstab 64, der vorzugsweise aus gehärtetem Stahl
beschichtet mit einer Chrombeschichtung hergestellt wird. Der Kolbenstab 64 weist
ein erstes Ende 66 auf, das aus der Durchführung 54 herausragt
und dazu angepasst ist, an einem Teilbereich einer Maschine, wie
z.B. einer Druckstiftplatte 42 einer mechanischen Presse 30,
anzugreifen. Das andere Ende 68 des Kolbenstabes 64 ist
geeignet, an dem Kopfendteil der Kolbenanordnung 58 befestigt
zu werden und bildet ein Teil davon. Um eine einfache Montage und
Auswechslung der Kolbenanordnung 58 zu erleichtern, wird
in das Ende 68 des Kolbenstabes 64 am Kopfendteil
der Kolbenanordnung, wie in 6 dargestellt
ist, eine Schulter 65 eingearbeitet. In einer bevorzugten
Form besteht die Kolbenanordnung 58 aus zwei Kolbenhälften 59,
von denen jede eine darin ausgearbeitete komplementäre Stufe 61 aufweist,
die konstruiert ist, an die Schulter 65 im Kolbenstab 64 wie
dargestellt anzuschließen.
Um eine Gleitbewegung der Kolbenanordnung 58 in der Durchführung 54 zu
erleichtern, wird ein ringförmiges
Kolbenlager 62, das vorzugsweise aus einem Polymermaterial
hergestellt ist, in einen ringförmigen
Hohlraum 60 in der Kolbenanordnung 58 eingesetzt.
Mit Bezug auf 7 ist nach erfolgter Montage
ein Durchlass 63 zwischen den Hälften 59 vorgesehen,
um druckbeaufschlagtes Fluid dazwischen durchzulassen. Somit werden zum Befestigen
der Kolbenanordnung 58 an dem Kolbenstabende 68 die
Hälften 59 des
Kolbens 58 auf dem Schulterteil 65 des Kolbenstabs 64 angeordnet,
und das Kolbenlager 62 wird um die beiden Kolbenhälften 59 herum
montiert. Die Kolbenanordnung wird dann in die Durchführung 54 eingeschoben.
Der Fachmann wird jedoch leicht einsehen, dass auch andere Verfahren
zum Befestigen der Kolbenanordnung 58 am Kolbenstab 64 verwendet
werden können.
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Der
Kolbenstab 64 wird in der Durchführung 54 durch ein
Kolbenstablagerbauteil 70 und eine Rückhaltekappe 90 gelagert.
Insbesondere besteht das Kolbenstablagerbauteil 70 mit
Bezug auf 6 vorzugsweise aus einem festen
Material, wie z.B. Stahl, und weist einen geflanschten oberen Teil 72 sowie
einen Zylinderkörperteil 74 auf.
Eine Durchführung 76 erstreckt
sich durch den geflanschten Teil 72 und den Körperteil 74,
um darin den Kolbenstab 64 gleitfähig aufzunehmen. Ein Hohlraum 73 ist
vorzugsweise im geflanschten Teil 72 vorgesehen, um eine
handelsübliche „U-Schale" 75 darin
aufzunehmen. Um eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Kolbenstablagerbauteil 70 und
dem Körper 52 einzurichten,
wird vorzugsweise ein O-Ring 79 in einen ringförmigen Gang 77 eingesetzt,
der im Umfang des geflanschten Teils 72 des Kolbenstablagerbauteils 70 ausgeführt ist.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, ist ein Hohlraum vorzugsweise
zwischen dem Körper 52 und
dem Körperteil 74 des
Kolbenstablagerbauteils 70 ausgebildet, um eine Vorspanneinheit
aufzunehmen, welche ein ringförmiger
Körper 84 aus
elastomerem Material ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
ein Prellbauteil 84 ein elastomeres Material, wie z.B.
Urethan. Es könnten
jedoch auch andere Materialien, wie z.B. Nitril oder Fluorkohlenwasserstoff,
sein. Der Zweck des Prellbauteils 84 wird nachfolgend ausführlich beschrieben.
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Vorzugsweise
umfasst die Federanordnung 50 außerdem eine Rückhaltekappe 90,
die durch einen handelsüblichen
Sprengring 92 abnehmbar am Körper 52 befestigt
ist. Wie in 6 dargestellt ist, wird in einer bevorzugten
Ausführungsform
ein Gummiabrieb-Abdichtungsbauteil 93 in die Nut zwischen
dem Körper 52 und
der Rückhaltekappe 90 eingesetzt.
Die Rückhaltekappe 90 weist
eine Durchführung 94 dort
hindurch auf, die geeignet ist, den Kolbenstab 64 gleitfähig aufzunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein ringförmiger
Hohlraum 96 koaxial mit der Durchführung 94 ausgerichtet,
um einen handelsüblichen
Abstreifring 98 darin aufzunehmen. Der Abstreifring 98 wird
vorzugsweise aus Polyurethan hergestellt. Die untere Fläche der Kolbenanordnung 58 wirkt
mit der am Körper 52 angebrachten
Abschlusskappe 56 zusammen, um in der Durchführung 54 eine
Fluidkammer 100 festzulegen. Siehe 6. Die Fluidkammer 100 wird
vorzugsweise durch ein handelsübliches
Füllventil 102,
das in die Endkappe eingebaut und mit einem an die Fluidkammer 100 anschließenden Durchlass 104 verbunden
ist, mit einem Gasmedium befüllt.
Konstruktion und Betrieb des Füllventils 102 sind
vom Stand der Technik gut bekannt und werden als solche hier nicht
ausführlich
besprochen.
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Die
Fluidkammer 100 ist mit einem druckbeaufschlagten Fluid
gefüllt.
Wie es hier verwendet wird, kann der Begriff „Fluid" ein flüssiges Medium oder ein gasförmiges Medium
umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Fluidmedium,
wie z.B. Stickstoffgas, bei einem bevorzugten Druck von 2175 psi
(14996 * 103 Pa) verwendet. Es können jedoch
auch andere Medien, wie z.B. Öl,
erfolgreich bei Drücken
eingesetzt werden, die durch die jeweilige Anwendung vorgeschrieben
sind.
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In
einer „Stababdichtungs"vorrichtung wie dieser
drücken
die Kolbenhälften 59 das
Fluid wegen des Durchlasses 63 nicht zusammen, der ein
Fließen
des Fluids durch den Kolben 58 erlaubt. Die Kolbenhälften 59 dienen
lediglich zum Führen
und Festhalten des Kolbenstabes 64. In einer Stababdichtungsvorrichtung
wird das Fluid durch die Stabbewegung in die Fluidkammer hinein
sowie durch Verdrängen
eines Teiles des Volumens, das vom Fluid genutzt wird, zusammengedrückt. Die
Kraft in einer Stababdichtungsvorrichtung wird durch den Fluiddruck
in der Kammer 100 erzeugt, der auf das Stabende 68 drückt.
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8 ist
ein grafischer Vergleich der Kraftkurven eines herkömmlichen
Federbauteils des in 1 dargestellten Typs und der
Feder der vorliegenden Erfindung, die in 7 dargestellt
ist. In dieser Figur stellt die Linie „D" die Kraftkurve einer herkömmlichen
Feder 10 des in 1 dargestellten Typs dar. Linie „E" stellt die Kraftkurve
für eine
Feder 50 der vorliegenden Erfindung dar, wie sie in 7 dargestellt
ist. Wie aus 8 ersichtlich ist, weist die
Kraftkurve für
die Feder 50 eine geringere Kontaktkraft (d.h. die Kraft,
die zum Einleiten der Federbewegung bei 0% benötigt wird) auf als die Kraftkurve
von Feder 10. Das Prellbauteil 84 der vorliegenden
Erfindung dient zu einem Ausgleichen der Kraft, die durch den Gasdruck
in der Kammer 100 auf den Kolbenstab 64 ausgeübt wird.
Wie in 9 dargestellt ist, wird die durch den Kolbenstab 64 ausgeübte Nettokraft
durch die Ausgleichskraft vom Prellbauteil 84 verringert.
Die Merkmale der resultierenden Kraftkurve der Feder 50 von
der vorliegenden Erfindung (Linie E in 8) werden
durch die relative Steifigkeit des Prellbauteils 84 wie
auch durch den Kompressionsabstand „F" gesteuert, wie in 9 dargestellt
ist.
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Die
resultierende Kraftkurve „E" in 8 ist
die Kraftkurve für
eine herkömmliche
Feder, wie sie z.B. durch die Kurve „D" dargestellt ist, minus der Kraft, die
zum Zusammendrücken
des Prellteils erforderlich ist. In 8 ist das
Prellteil für
einen Hub größer als
20 % vorzugsweise vollständig
entspannt, und die Kurve „E" folgt der Kurve „D" (der Übersichtlichkeit
halber sind die beiden Kurven in 8 etwas
voneinander getrennt dargestellt).
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Die
Anfangskompression des Kolbenstabes 64 führt zu einer
abnehmenden Ausgleichskraft, die durch das Prellbauteil 84 erzeugt
wird. Eine solche Ausgleichskraft wird nach Erreichen der Lage „G" bis auf Null verringert.
Wird der Kolbenstab 64 weiter in Richtung „H" um eine Strecke
größer als „F" zusammengedrückt, dann
hängt die
Arbeitsweise der Feder 50 von dem Fluiddruck in der Kammer 100 ab.
Durchschnittsfachleute werden anerkennen, dass das feste Lagerbauteil 70 sowohl
eine positive reproduzierbare Austrittshöhe des Kolbenstabes 64 bereitstellt
als auch als ein Kompressionsbegrenzer für das Prellbauteil 84 wirkt.
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Der
Gegenstandserfindung ist also besonders gut geeignet für den Einsatz
in Verbindung mit Federanordnungen, die eine selbstschmierende Kolbenanordnung
verwenden. 10 stellt eine Federanordnung 510 dar,
die mit einer selbstschmierenden Kolbenzylindereinheit 520 konstruiert
ist. Die Konstruktion und der Betrieb eines solchen selbstschmierenden
Kolbens ist in der US-Patentschrift Nr. 4,692,902 offengelegt, auf die
Bezug genommen wird. Die Feder 510 enthält einen Körper 512, der darin
einen Kolbenaufnahmehohlraum 514 festlegt, der für die Aufnahme
einer Kolbenzylindereinheit 520 bemessen ist. Die Kolbenzylindereinheit 520 ist
an dem Körper 512 vorzugsweise
mittels eines Gewindeanschlusses befestigt. Die Kolbenzylindereinheit 520 enthält einen
Kolben 522, der in der Lage ist, in dem Kolbenzylinderwandbauelement 524 zu
gleiten. Der Kolben 522 ist mit einem U-Schalen-Dichtungsglied 528 versehen,
um eine für
das Fluid dichte Abdichtung zwischen der Zylinderwand 524 und
dem Kolben 522 herzustellen.
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Im
Boden des Körpers 512 ist
ein handelsübliches
Füllventil 530 vorgesehen.
Das Füllventil 530 steht mit
einem Durchlass 532 in Verbindung, der mit einem sich aufwärts er streckenden
Standrohr 534 in Verbindung steht. Eine solche Anordnung
ermöglicht
es, dass ein zusammendrückbares
Gas, wie z.B. Stickstoff, in den Kolbenaufnahmehohlraum 514 eingelassen
werden kann. Ein Schmiermittel 542, wie z.B. Öl, kann
durch einen Schmierungskanal 540 im Boden des Körperbauteils 512 in
den Kolbenaufnahmehohlraum 514 gepumpt werden. Das Bodenbauteil 512 ist
vorzugsweise auch mit einem Ölausdehnungs-Vorratsgefäß 550 ausgebildet.
Wenn der Kolben 522 zum Boden des Körpers 512 hin zusammengedrückt wird,
dann werden Gas und Schmiermittel 542 in das Ölausdehnungs-Vorratsgefäß 550 gedrückt. Steigt
der Kolben 522 zum Oberteil des Körpers hin, dann fließen Gas
und Schmiermittel 542 in die Mitte der Feder, wobei Schmiermittel
auf den Kolben 522 und den Zylinder 524 gespritzt
wird. Wie in 10 dargestellt ist, ist in dieser
Ausführungsform
ein Hohlraum 552 zwischen dem Kolben 522 und der
Zylinderwand 524 ausgebildet. Um den Kolben 522 herum ist
vorzugsweise eine Stahlhülse 554 vorgesehen,
und zwischen einem Paar von Dichtungsscheiben 562 ist wie
dargestellt ein Elastomer-Prellbauteil 560 vorgesehen.
Das Prellbauteil 560 besteht vorzugsweise aus Urethan-Elastomer. Es könnten jedoch
andere Materialien, wie Nitril und Fluorkohlenwasserstoff erfolgreich
eingesetzt werden.
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Eine
Pressenpufferanordnung 620, die gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, ist in 11 dargestellt.
Die Pressenpufferanordnung 620 wird in einer Pressenanordnung
verwendet, die eine Konstruktion ähnlich zur Konstruktion der
in 5 dargestellten Pressenanordnung 30 aufweisen
kann. Statt mit einem unteren Bauteil der Pressenanordnung in Verbindung
gebracht zu werden, wie es schematisch in 5 dargestellt
ist, könnte
die Pufferanordnung 620 jedoch mit einem oberen Bauteil in
der Pressenanordnung, wie z.B. der Gleitplatte 38, in Verbindung
gebracht werden. Es sollte verständlich sein,
dass die Pressenpufferanordnung 620 auf eine ähnliche
Weise, wie es in der US-Patentschrift Nr. 5,003,807 offengelegt
ist, auch mit beweglichen Ziehringen in einer Presse in Verbindung
gebracht werden könnte.
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Eine
beliebige der hier offengelegten Ausführungsformen der Pufferanordnungen
könnte
in vielen verschiedenen Typen von Pressenanordnungen verwendet werden,
welche sich von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand
bringen lassen, um ein Werkstück
zu verformen. Die hier offengelegten Pufferanordnungen können in
Verbindung mit vielen unterschiedlichen Komponenten einer Pressenanordnung
verwendet werden. Zum Beispiel könnten
die hier offengelegten Pufferanordnungen in Verbindung mit doppeltwirkenden
Umformwerkzeugen, Aufschlagplanierern, Stoßumformern, Nockenunterlagen
und -rückführern und/oder
Mehrfachumformungswerkzeugen verwendet werden.
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Die
Pressenpufferanordnung 620 lässt sich von einem ausgefahrenen
Zustand, der in 11 dargestellt ist, über einen
teilweise eingefahrenen Zustand, der in 12 dargestellt
ist, in einen vollständig
eingefahrenen Zustand, der in 13 dargestellt
ist, bringen. Während
des Betriebs der Pressenpufferanordnung 620 vom ausgefahrenen
Zustand in den eingefahrenen Zustand liefert die Pressenpufferanordnung
eine nachgebende Kraft, die der Bewegung eines Bauteils in der Pressenanordnung,
zum Beispiel der Gleitplatte 38 von 5, mit Bezug
auf ein anderes Bauteil der Pressenanordnung, zum Beispiel das Formungswerkzeug 40, entgegenwirkt.
Natürlich
könnte
die Pressenpufferanordnung 620 mit anderen Komponenten
einer Pressenanordnung verwendet werden.
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Die
Pufferanordnung 620 umfasst einen Zylinder 624 (11)
und einen Kolben 626. Der Zylinder 624 enthält eine
zylindrische Seitenwand 630 und eine kreisförmige Stirnwand 632.
Die Seitenwand 630 und die Stirnwand 632 sind
an einer ringförmigen
Schweißnaht 634 miteinander
verbunden. Statt einen separaten Zylinder 624 zu verwenden,
könnte
eine Anzahl von Pufferanordnungen 620 in einer Weise, die
in den US-Patentschriften mit den Nummern 4,583,722; 4,765,227 und
4,257,254 offengelegt ist, mit einer Sammelplatte in Verbindung
gebracht werden.
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Der
Kolben 626 umfasst ein Kopfendteil 638 und ein
Stabendteil 640. Das Stabendteil 640 weist eine zylindrische
Konfiguration auf und ist koaxial zu einer Mittelachse 642 der
Pressenpufferanordnung 20. Das Stabendteil 640 des
Kolbens 626 erstreckt sich durch ein oberes (gemäß Darstellung
von 11) Endteil 646 des Zylinders 624 hindurch.
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Der
Zylinder 624 kann mit einem unteren Teil der Pressenanordnung 30 (5)
verbunden sein, oder er kann mit einem oberen Teil der Pressenanordnung
verbunden sein. Zum Beispiel könnte
der Zylinder 624 mit einer feststehenden Basis der Pressenanordnung
verbunden sein. Ist der Zylinder 624 mit einer feststehenden
Basis der Pressenanordnung 30 verbunden, dann würde die
Pufferanordnung 620 so ausgerichtet sein, wie es in 11 dargestellt
ist, mit dem Kolben 626, der sich vom Zylinder 624 aus
nach oben erstreckt. Alternativ könnte der Zylinder 624 mit
der beweglichen Gleitplatte 38 der Pressenanordnung in
Verbindung stehen. Wird das getan, dann wäre die Ausrichtung der Pressenpufferanordnung 620 um
180° gegenüber der
in 11 dargestellten Ausrichtung verschoben, so dass
sich der Kolben 626 vom Zylinder 624 aus nach
unten erstrecken würde.
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Das
Kopfendteil 638 des Kolbens 626 umfasst ein Paar
Flanschbauteile 650 und 652, die in eine ringförmige Nut 654 hineinreichen.
Jedes der Flanschbauteile 650 und 652 weist eine
halbkreisförmige
Gestalt auf. Die Flanschbauteile 650 und 652 sind
in einer kreisförmigen
Anordnung angeordnet, die ihre Mitte auf der Achse 642 hat.
Es sollte verständlich
sein, dass die Flanschbauteile 650 und 652 nicht
abdichtend an der zylindrischen inneren Seitenfläche 656 des Zylinders 624 anliegen.
Zwischen den Flanschbauteilen 650 und 652 können eine
oder mehrere Öffnungen
vorgesehen sein.
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Der
Zylinder 624 legt zusammen mit dem Kolben 626 eine
veränderliche
Volumenkammer 660 fest. Die Kammer 660 enthält ein Fluid,
wie z.B. Stickstoffgas, unter Druck. Natürlich könnten andere Fluide als Stickstoffgas
verwendet werden.
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Der
Zylinder 624 umfasst eine Führungsanordnung 664,
welche die Bewegung des Kolbens 626 mit Bezug auf die innere
Seitenfläche 656 der
Seitenwand 630 des Zylinders 624 führt. Die
Führungsanordnung 664 weist
eine Mittelachse auf, die mit der Achse 642 zusammenfällt. Die
Führungsanordnung 664 umfasst einen
ringförmigen
Metallführungsring 666,
welcher an einer zylindrischen äußeren Seitenfläche 667 des
Stabendteils 640 des Kolbens 626 angreift. Der
Führungsring 666 führt die
Bewegung des Stabendteils 640 des Kolbens 626 mit
Bezug auf den Zylinder 624.
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Eine
ringförmige
Metallendkappe 668 stößt gegen
den Führungsring 666 und
hält den
Führungsring im
Zylinder 624 während
der Hin- und Herbewegung des Kolbens 626 fest. Ein ringförmiger Sprengring 670 überträgt eine
Kraft zwischen der Endkappe 668 und der Seitenwand 630 des
Zylinders 624, um die Endkappe festzuhalten. Geeignete
ringförmige
Dichtungen 672, 674, 676 und 678 wirken
mit der Kappe 668 und dem Führungsring 666 zusammen,
um ein Austreten von Fluid aus dem Zylinder 624 zu verhindern.
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Wenn
die Pufferanordnung 620 in dem in 11 dargestellten
ausgefahrenen Zustand ist, dann werden die Flanschbauteile 650 und 652 am
Kopfendteil 638 des Kolbens 626 durch den Fluiddruck
in der Kammer 660 fest gegen ein Anschlagglied 684 gedrückt. Von
dem Anschlagglied wird über den
Führungsring 666 und
die Endkappe 668 eine Kraft auf die zylindrische Seitenwand 630 des
Zylinders 624 durch den ringförmigen Sprengring 670 übertragen.
Das Anschlagglied 684 wird durch eine harte Metallhülse gebildet,
die einen röhrenförmig zylindrischen
Aufbau aufweist. Eine Mittelachse des röhrenförmigen Anschlagglieds 684 stimmt mit
der Achse 642 überein.
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Eine
ringförmige
Stirnfläche 686 auf
dem Anschlagglied 684 (11) stößt an einen
ringförmigen Oberflächenbereich
auf radialen Innenteilen der Flanschbauteile 650 und 652 an.
Die Stirnfläche 686 auf
dem Anschlagglied 684 und die Flanschbauteile 650 und 652 bewirken
gemeinsam eine Beschränkung
der Aufwärtsbewegung
(gemäß Betrachtungsweise
von 11) des Kolbens 626 unter dem Einfluss
des Fluiddrucks in der Kammer 660. Ein oberes Endteil 688 des
zylindrischen Anschlagglieds 684 ist fest mit dem Führungsring 666 verbunden.
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In Übereinstimmung
mit einem der Merkmale der in 11 dargestellten
Ausführungsform
der Pufferanordnung ist ein Körper 692 aus
elastomerem Material in einer ringförmigen Kammer 694 angeordnet.
Die ringförmige
Kammer 694 erstreckt sich koaxial rings um das Stabendteil 640 des
Kolbens 626. Die Kammer 694 wird zwischen einem
festen ringförmigen
metallischen Kraftübertragungsglied 698 und
dem ringförmigen Führungsring 666 ausgebildet.
Das ringförmige
Kraftübertragungsglied 698 ist
koaxial mit dem ringförmigen Körper 692 aus
elastomerem Material und wird durch die Flanschbauteile 650 und
652 am Kopfendteil 638 des Kolbens gegen ihn gedrückt.
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Obwohl
der Körper 692 aus
elastomerem Material einen ringförmig
zylindrischen Gesamtaufbau und eine ringförmige Querschnittsform aufweist,
wird in Betracht gezogen, dass der Körper aus elastomerem Material
nach Wunsch einen abweichenden Aufbau aufweisen könnte. Natürlich könnten die Kammer 694 und das
Kraftübertragungsglied 698 Strukturen
aufweisen, welche anders sind als der dargestellte ringförmige Aufbau.
Nach Wunsch könnte
eine Anzahl Kraftübertragungsgliedern
vorgesehen werden, um Kraft vom Körper 692 aus elastomerem
Material zum Kopfendteil 638 des Kolbens zu übertragen.
Zum Beispiel könnte
eine Anzahl von stabförmigen
Kraftübertragungsgliedern
verwendet werden, um Kraft von einer Anzahl einzelner Körper aus
elastomerem Material oder von einem einzigen Körper aus elastomerem Material
zu übertragen.
Es wird jedoch angenommen, dass vorzugsweise der dargestellte ringförmige Aufbau
des Körpers 692 aus
elastomerem Material und des Kraftübertragungsgliedes 698 verwendet
wird, um die Presszylinderanordnung 620 mit einer kompakten
Konstruktion zu versehen.
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Wird
der Körper 692 aus
elastomerem Material mit dem bevorzugten röhrenförmigen Aufbau ausgebildet,
der in den 11–15 dargestellt
ist, dann wird in Betracht gezogen, dass die sich axial erstreckenden
inneren und/oder äußeren Seitenflächen des
Körpers
aus elastomerem Material andere als die dargestellten Strukturen
aufweisen könnten.
Zum Beispiel könnten
die inneren und äußeren Seitenflächen über die
Länge der
Seitenflächen
hinweg oder angrenzend an axial gegenüberliegende Enden des Körpers 292 aus
elastomerem Material axial gekrümmt
sein. So könnte
die innere Seitenfläche
des Körpers 292 aus
elastomerem Material bogenförmige
Oberflächenbereiche
aufweisen, welche angrenzend an axial gegenüberliegende Enden des Körpers aus
elastomerem Material radial nach außen auseinanderstreben. Gleichermaßen könnte die äußere Seitenfläche des
Körpers 292 aus
elastomerem Material gebogene Oberflächenbereiche aufweisen, welche
angrenzend an axial gegenüberliegende
Enden des Körpers
aus elastomerem Material radial nach innen zusammenlaufen.
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Wenn
die Pufferanordnung 620 in dem in 11 dargestellten
ausgefahrenen Zustand ist, dann wird der röhrenförmig zylindrische Körper 692 aus
elastomerem Material durch eine Kraft, welche durch das Kraftübertragungsglied 698 gegen
ein Ende des ringförmigen
Körpers
aus elastomerem Material ausgeübt
wird, axial von seiner Anfangs- oder freien Länge aus zusammengedrückt. Das
zylindrische Anschlagglied 684 führt um das Stabendteil 640 des
Kolbens 626 herum und ist koaxial mit dem Körper 692 aus
elastomerem Material und den Flanschbauteilen 650 und 652.
Das Anschlagglied 684 begrenzt das Ausmaß der axialen
Kompression des Körpers 692 aus
elastomerem Material.
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Der
Körper 692 aus
elastomerem Material weist ein weitgehend konstantes Volumen auf.
Wird der Körper 692 aus
elastomerem Material von seiner Anfangs- oder freien Gestalt aus
axial zusammengedrückt, wie
es in 11 dargestellt ist, dann dehnt
sich der Körper
aus elastomerem Material deshalb radial aus. Der Körper 692 aus
elastomerem Material ist so bemessen, dass das radiale Ausdehnen
des Körpers
aus elastomerem Material nach außen nicht zu einer Verbindung
einer zylindrischen äußeren Seitenfläche 704 am
Körper
aus elastomerem Material mit der zylindrischen inneren Seitenfläche 656 an
der Seitenwand 630 führt. Deshalb
werden keine Radialkraftkomponenten zwischen dem Körper 692 aus
elastomerem Material und der Seitenwand 630 des Zylinders 624 übertragen,
wenn die Pufferanordnung 620 in dem in 11 dargestellten ausgefahrenen
Zustand ist.
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Ist
die Pufferanordnung 620 in dem ausgefahrenen Zustand von 11,
dann ist die zugehörige
Pressenanordnung in dem offenen Zustand, der ähnlich zu dem in 5 dargestellten
Zustand für
die Pressenanordnung 30 ist. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt
der Fluiddruck in der Kammer 660, dass die Flanschbauteile 650 und 652 am
Kopfendteil 638 des Kolbens 626 fest gegen die
ringförmige
Stirnfläche 686 am
Anschlagglied 684 gedrückt
werden. Das Anschlagglied 684 begrenzt das Ausmaß der Aufwärtsbewegung
(gemäß Betrach tungsweise
von 11) des Kopfendteils 638 des Kolbens 626 unter
dem Einfluss des Fluiddrucks in der Kammer 660.
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Die
Flanschbauteile 650 und 652 am Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 werden fest gegen eine ringförmige (gemäß Betrachtungsweise
von 11) untere Seitenfläche 710 des Kraftübertragungsgliedes 698 gedrückt. Die
ringförmige
untere Seitenfläche 710 am
Kraftübertragungsglied 798 greift
an den Flanschbauteilen 650 und 652 an einer Stelle
an, die radial nach außen
von der Stelle aus liegt, wo die Stirnfläche 686 am Anschlagglied 684 an
den Flanschbauteile angreift. Deshalb bewirkt der Fluiddruck in
der Kammer 660 dann, wenn die Pufferanordnung 620 im
ausgefahrenen Zustand von 11 ist,
ein Pressen der Flanschbauteile 650 und 652 am Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 sowohl gegen das Anschlagglied 684 als
auch gegen das Kraftübertragungsglied 698.
Es ist jedoch das Anschlagglied 684, welches das Ausmaß der Aufwärtsbewegung
des Kolbens 626 begrenzt.
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Eine
ringförmige
obere Seitenfläche 712 des
Kraftübertragungsgliedes 698 wird
fest gegen eine ringförmige
untere Seitenfläche 716 am
Körper 692 aus
elastomerem Material gedrückt.
Das führt
dazu, dass der Körper 692 aus
elastomerem Material zwischen dem Kraftübertragungsglied 698 und
dem Führungsring 666 in
der Führungsanordnung 664 zusammengedrückt wird.
Der Körper 692 aus
elastomerem Material erzeugt eine Vorspannkraft, welche das Kraftübertragungsglied 698 fest
gegen das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 drückt.
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Die
Kräfte,
die gegen axial gegenüberliegende
Enden des Körpers 692 aus
elastomerem Material ausgeübt
werden, bewirken ein Zusammendrücken
des Körpers
aus elastomerem Material in einer axialen Richtung, d.h. in einer
Richtung parallel zur Mittelachse 642 (11)
der Pufferanordnung 620. Jedoch werden auch die Flanschbauteile 650 und 652 am
Kopfendteil 638 des Kolbens 626 fest gegen das
Anschlag glied 684 gedrückt,
welches das Ausmaß einer
axialen Aufwärtsbewegung
(gemäß Betrachtungsweise
von 11 und 14) des
Kolbens 626 begrenzt. Natürlich beschränkt dies
das Ausmaß der
axialen Kompression des Körpers 692 aus
elastomerem Material.
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Während der
axialen Kompression des Körpers 692 aus
elastomerem Material dehnt sich der Körper aus elastomerem Material
in einer Richtung radial nach außen aus. Die radiale Ausdehnung
des Körpers 692 aus
elastomerem Material führt
dazu, dass das Gesamtvolumen des Körpers aus elastomerem Material
konstant bleibt, wenn der Körper
aus elastomerem Material axial zusammengedrückt wird. Das zylindrische
Anschlagglied 684 greift an einer zylindrischen inneren
Seitenfläche 718 am
Körper 692 aus
elastomerem Material an, um die Ausdehnung des Körpers aus elastomerem Material
radial nach innen zu verhindern. Deshalb dehnt sich der Körper 692 aus
elastomerem Material nur in einer radialen Richtung nach außen aus,
wenn der Körper
aus elastomerem Material axial zusammengedrückt wird. Jedoch könnte die
innere Seitenfläche 718 radial
nach außen
auseinanderstreben, um etwas Raum zwischen dem zylindrischen Anschlagglied 684 und der
inneren Seitenfläche 718 bereitzustellen,
wenn die Pufferanordnung in dem vollständig eingefahrenen Zustand
von 13 ist.
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Wie
oben erwähnt
wurde, hat die zylindrische äußere Seitenfläche 704 des
Körpers 692 aus
elastomerem Material einen verhältnismäßig kleinen
radialen Abstand von der inneren Seitenfläche 656 der Seitenwand 630,
wenn die Pufferanordnung 620 in dem ausgefahrenen Zustand
der 13 und 14 ist.
Deshalb wird der Körper 692 aus
elastomerem Material nicht wirksam, um radiale Kräfte nach
außen
gegen die Seitenwand 630 des Zylinders 624 auszuüben.
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Wird
die Pressenanordnung von einem offenen Zustand in einen geschlossenen
Zustand gebracht, dann bewegt sich ein mit der Gleitplatte 38 der
Presse 30 verbundenes, sich nach unten bewegendes oberes Bauteil
in der Pressenanordnung zu einem Eingriff mit dem Stabendteil 640 des
Kolbens 626 hin. Wenn das geschieht, dann wird Kraft von
dem oberen Bauteil in der Pressenanordnung zum Stabendteil 640 des
Kolbens 626 hin übertragen.
Diese Kraft löst
eine Abwärtsbewegung
(gemäß Betrachtungsweise
von 11 und 14) des
Kolbens 626 und einen Übergang
der Pufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand von 11 in
den vollständig
eingefahrenen Zustand von 13 aus.
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Entsprechend
einem der Merkmale der beschriebenen Ausführungsform bewirkt der Körper 692 aus elastomerem
Material über
den Anfangsabschnitt des Überganges
der Pufferanordnung 620 hinweg, d.h. während des Überganges der Pufferanordnung
von dem ausgefahrenen Zustand von 11 zum
teilweise eingefahrenen Zustand von 12, das
Bereitstellen einer Kraft, welche durch das Kraftübertragungsglied 698 gegen
das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 ausgeübt wird.
Die vom Körper 692 aus
elastomerem Material auf den Kolben 626 übertragene
Kraft treibt den Kolben gegen den Einfluss des Fluiddrucks in der
Kammer 660 weg von dem oberen Endabschnitt 646 des
Zylinders 624. Somit stellt der Körper 692 aus elastomerem
Material eine Vorlast- oder Vorspannkraft bereit, welche die Presse
beim Überführen der
Pufferanordnung 620 vom ausgefahrenen Zustand zum eingefahrenen
Zustand hin unterstützt.
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In
der Presse 30 von 5 unterstützt der
Körper 692 aus
elastomerem Material die Kraft, die von dem Schwungrad 34 und
der Kurbelwelle 36 über
die Gleitplatte 38 auf die Pufferanordnung 620 übertragen wird.
Die zusammengefassten Kräfte,
die durch die Presse und den Körper 692 aus
elastomerem Material auf den Kolben 626 übertragen
werden, bewegen den Kolben nach unten (gemäß Betrachtungsweise von 11) gegen
den Einfluss des Fluiddrucks in der Kammer 660.
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Die
Vorspannkraft, die von dem Körper 692 aus
elastomerem Material auf das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 übertragen
wird, ist darauf gerichtet, die Schockbeanspruchung von Komponenten
der Presse, so z. B. der Presse 30 von 5,
während
des Überganges
der Pufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand von 11 in
den teilweise eingefahrenen Zustand von 12 zu
minimieren. Das gilt, weil die Größe der Kraft, die zu Beginn
des Überganges
der Pufferanordnung aus dem ausgefahrenen Zustand von 11 durch
die Presse auf die Pufferanordnung 620 übertragen werden muss, um einen
Wert verringert wird, welcher der Größe der Vorspannkraft entspricht,
die vom elastomeren Material 692 durch das Kraftübertragungsglied 698 auf
das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 übertragen
wird. Natürlich
verringert ein Herabsetzen der Kraft, die zum Einleiten der Bewegung
des Kolbens 626 mit Bezug auf den Zylinder 624 erforderlich
ist, die Schockbeanspruchung von Komponenten der Presse. Die Art
und Weise, in der die Schockbeanspruchung von Komponenten der Pressenanordnung
verringert wird, ist die gleiche, die zuvor im Zusammenhang mit
den 1 bis 10 erläutert worden ist.
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Wird
der Kolben 626 in die Kammer 660 bewegt, dann
wird das Volumen der Kammer verringert und folglich der Druck des
Fluids in der Kammer erhöht.
Gleichzeitig damit bewegen sich die Flanschbauteile 650 und 652 sowie
das Kraftübertragungsglied 698 nach
unten (gemäß Betrachtungsweise
von 11), weg vom oberen Endabschnitt 646 des
Zylinders 624. Wenn dies geschieht, dann dehnt sich der
Körper 692 aus
elastomerem Material axial aus und schrumpft radial. Ein radiales
Schrumpfen des Körpers 692 aus
elastomerem Material verringert den Durchmesser der zylindrischen äußeren Seitenfläche 704 am
Körper
aus elastomerem Material. Die Kraft, welche von dem Körper aus
elastomerem Material 692 durch das Kraftübertragungsglied 698 auf
das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 übertragen
wird, nimmt ab, wenn sich der Körper 692 aus
elastomerem Material zu seinem Anfangs- oder freien Zustand hin
ausdehnt.
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Am
Ende des Bewegungsbeginns des Kolbens 626 mit Bezug auf
den Zylinder 624 (12) bewegt sich
ein ringförmiger
Flansch 722 (14) am Kraftübertragungsglied 698 nach
unten in einen Eingriff mit einem ringförmigen Flansch 724 am
Anschlagglied 784 (15) hinein.
Während
des Beginns des Überganges der
Pufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand von 11 und 14 in
den teilweise eingefahrenen Zustand von 12 bewegt
sich somit das Kraftübertragungsglied 698 axial
nach unten (gemäß Betrachtungsweise
von 11 und 14) zu
der in 12 dargestellten Lage hin. Während des Überganges der
Pufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand von 11 in
den teilweise eingefahrenen Zustand von 12 bewegt
sich das Kraftübertragungsglied 698 über eine
axiale Strecke, die zwischen drei und fünfzig Prozent (3 und 50 %)
der Gesamtstrecke ausmacht, welche sich das Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 zwischen der ausgefahrenen Lage von 11 und
der vollständig
eingefahrenen Lage von 13 bewegt.
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Am
Ende des Übergangsbeginnes
der Pressenpufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand (11)
in den teilweise eingefahrenen Zustand von 12 ist
der ringförmige
Flansch 722 am oberen Endteil des Kraftübertragungsgliedes 698 in
einem Auflageeingriff mit einem ringförmigen Flansch 724 (15)
am Anschlagglied 684. Zu diesem Zeitpunkt hat sich der
ringförmige
Körper 692 aus
elastomerem Material aus dem zusammengedrückten Zustand von 11 nahezu
bis zu seinem anfänglichen
oder entspannten Zustand, der in 12 dargestellt
ist, axial ausgedehnt und ist radial geschrumpft. Die anfängliche
Schockbeanspruchung der Komponenten der Pressenanordnung wird zumindest
teilweise durch das Zusammendrücken des
Fluids (Stickstoffgas) in der Zylinderkammer 660 abgeleitet.
Die Größe des Anfangsschocks
an den Komponenten der Pressenanordnung wird verringert infolge
der Unterstützung
durch die Kraft, welche von dem Körper 692 aus elastomerem
Material auf das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 übertragen
wird.
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Ist
die Pufferanordnung 620 in dem teilweise eingefahrenen
Zustand von 12, dann wird der Körper 692 aus
elastomerem Material zwischen dem Kraftübertragungsglied 698 und
dem Führungsring 666 gehalten.
Zu diesem Zeitpunkt hat der Körper 692 (12)
aus Kraft übertragendem
Material eine axiale Ausdehnung, die gleich oder ein wenig kleiner
ist als die axiale Ausdehnung des Körpers 692 aus elastomerem
Material, wenn der Körper
in einem entspannten oder freien Zustand ist. Das obere Endteil 688 des
Anschlagglieds 684 ist mit dem Führungsring 666 fest
verbunden. Der ringförmige
Flansch 724 am unteren Endteil des Anschlaggliedes 684 weist
eine ringförmige
Bewegungsbegrenzungsfläche
auf, die in einem Auflageeingriff mit einem ringförmigen Flansch 722 des
Kraftübertragungsgliedes 698 angeordnet
ist. Deshalb wird das Kraftübertragungsglied 698 in
der in 15 dargestellten Lage gehalten,
und die axiale Bewegung des Körpers 692 aus
elastomerem Material wird verhindert.
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Wenn
die Pressenanordnung den Übergang
vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand fortsetzt, dann
wird der Kolben 626 nach unten aus der teilweise eingefahrenen
Lage, die in 12 dargestellt ist, in die vollständig eingefahrene
Lage, die in 13 dargestellt ist, gezwungen.
Wenn das geschieht, dann verbleiben der Körper 692 aus elastomerem
Material und das Kraftübertragungsglied 698 ortsfest
mit Bezug auf den Zylinder 624. Das Fluid in der Kammer 660 wird
für den
weiteren Pufferübergang
der Pressenanordnung aus dem offenen Zustand in den geschlossenen
Zustand durch das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 weiter
zusammengedrückt.
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Es
sollte verstanden werden, dass bei Vernachlässigung kurzlebiger dynamischer
Zustände
die Fluiddrücke
an gegen überliegenden
Seiten der Flanschbauteile 650 und 652 die gleichen
sind, wenn die Pufferanordnung 620 in dem vollständig eingefahrenen
Zustand von 13 ist. Das gilt, weil die Flanschbauteile 650 und 652 nicht
so angeordnet sind, dass sie abdichtend an der inneren Seitenfläche 656 der
Seitenwand 630 des Zylinders 624 anliegen. Das
Kraftübertragungsglied 710 und
der Körper 692 aus
elastomerem Material sind dem Fluiddruck in der Kammer 660 ausgesetzt.
Jedoch bewirkt der Körper 692 aus
elastomerem Material, dass der Flansch 722 am Kraftübertragungsglied 698 in
einem Auflageeingriff mit dem Flansch 724 am Anschlagglied 684 gehalten
wird (11).
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Die
effektive Querschnittsfläche
des Kolbens 626 beim Zusammendrücken des Gases in der Kammer 660 ist
gleich der kreisförmigen
Querschnittsfläche
des zylindrischen Stabendteils 640 des Kolbens. Es wird jedoch
in Betracht gezogen, dass der Kolben 626 einen anderen
Aufbau haben könnte.
Zum Beispiel könnte das
Kopfendteil 638 des Kolbens so konstruiert sein, dass es
abdichtend an der inneren Seitenfläche 656 der Seitenwand 630 des
Zylinders 624 angreift. Natürlich führt das dazu, dass der Kolben 626 eine
größere effektive
Fläche
zum Zusammendrücken
des Fluids in der Kammer 660 aufweist.
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Falls
gewünscht
könnten
die Flanschbauteile 650 und 652 weggelassen werden.
Das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 könnte als
Ganzes in einem Stück
mit dem Stabendteil 640 des Kolbens ausgebildet werden. Trifft
das zu, dann können
zwischen dem Kopfendteil 638 des Kolbens 626 und
der inneren Seitenfläche 656 des
Zylinders 624 geeignete Abdichtelemente vorgesehen werden
oder nicht.
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Nachdem
die Pressenanordnung in den geschlossenen Zustand gebracht und ein
metallisches Werkstück
durch Formungswerkzeuge in der Pressenanordnung verformt worden
ist, wird die Pressenanordnung von dem geschlossenen Zustand zurück in den
offenen Zustand gebracht. Ein Übergang
der Pressenanordnung in den offenen Zustand erleichtert das Herausnehmen
des Werkstücks
aus der Pressenanordnung. Wenn die Pressenanordnung in den offenen
Zustand gebracht wird, dann wird die Pufferanordnung 620 unter dem
Einfluss des Fluiddrucks in der Kammer 660 aus dem vollständig eingefahrenen
Zustand von 13 in den ausgefahrenen Zustand
von 11 gebracht.
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Während des Überganges
der Pressenanordnung aus dem geschlossenen Zustand zum offenen Zustand
hin bewegt sich der Kolben 626 mit Bezug auf den Zylinder 624 nach
oben (gemäß Betrachtungsweise von 13).
Wenn das geschieht, dann bewegen sich die Flanschbauteile 650 und 652 unter
dem Einfluss des Fluiddrucks, der gegen das Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 wirkt, zu dem ringförmigen Kraftübertragungsglied 698 hin.
Wenn sich der Kolben 626 mit Bezug auf den Zylinder 624 nach
oben (gemäß Betrachtungsweise
von 13) bewegt, dann bewegen sich die Flanschbauteile 650 und 652 in
einen beginnenden Eingriff mit dem Kraftübertragungsglied 698 hinein
(12). Zu diesem Zeitpunkt wird Kraft zwischen dem
Stabendteil 640 der Pufferanordnung 620 und dem
oberen Bauteil oder der Gleitplatte 38 (6)
der Pressenanordnung übertragen.
-
Beim
Eingriff der Flanschbauteile 650 und 652 mit dem
Kraftübertragungsglied 698 (12)
wird die axiale Kompression des Körpers 692 aus elastomerem
Material eingeleitet. Wird der Körper 692 aus
elastomerem Material axial zusammengedrückt, dann bleibt das Volumen
des Körpers 692 aus
elastomerem Material konstant. Deshalb dehnt sich die zylindrische äußere Seitenfläche 704 des
Körpers 692 aus
elastomerem Material radial nach außen zur inneren Seitenfläche 656 der
zylindrischen Seitenwand 630 hin aus.
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Die
zum Zusammendrücken
des Körpers 692 aus
elastomerem Material erforderliche Kraft verringert die Schockbean spruchung
der Komponenten der Pufferanordnung 620 beim Übergang
der Pufferanordnung 620 in den ausgefahrenen Zustand von 11.
Wird der Körper 692 aus
elastomerem Material axial zusammengedrückt und radial ausgedehnt,
dann absorbiert der Körper 692 aus
elastomerem Material etwas von der kinetischen Energie des Kolbens 626.
Die gespeicherte oder potentielle Energie wird auf dem nächsten Arbeitszyklus
der Pressenanordnung verwendet, um die Pressenanordnung beim Überführen der
Pufferanordnung 620 vom ausgefahrenen Zustand von 11 zurück zum eingefahrenen
Zustand von 13 zu unterstützen. Somit
speichert der Körper 692 aus
elastomerem Material Energie, die nachfolgend freigesetzt wird, um
die Pressenanordnung beim Überführen der
Pufferanordnung 620 zu unterstützen, um dadurch die Schockbeanspruchung
der Komponenten der Pressenanordnung zu Beginn des Überganges
der Pufferanordnung vom ausgefahrenen Zustand in den eingefahrenen
Zustand zu verringern.
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In
der obigen Beschreibung der Betriebsweise der Pufferanordnung 620 wurde
angenommen, dass die Pufferanordnung mit einem Bauteil in einem
unteren Teilbereich oder Basis der Pressenanordnung verbunden ist
und durch den Eingriff eines Bauteil in einem oberen oder beweglichen
Teilbereich der Pressenanordnung zusammengedrückt wird. Es wird jedoch in
Betracht gezogen, dass die Pufferanordnung 620 auf einem beweglichen
oberen Bauteil der Pressenanordnung montiert werden und an einem
unbeweglichen unteren Bauteil in der Basis der Pressenanordnung
angreifen könnte.
Wird das ausgeführt,
dann würde
sich die Ausrichtung der Pufferanordnung gegenüber der in 11 dargestellten
Ausrichtung um 180° ändern.
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Wird
die Pufferanordnung 620 auf einem beweglichen Bauteil in
dem oberen Teilbereich der Presse montiert, dann würde sich
das Stabendteil 640 des Kolbens 626 vom Zylinder 624 aus
nach unten erstrecken. Der Zylinder 624 würde fest
mit dem beweglichen Bauteil im oberen Teilbereich der Presse verbunden
sein. Das Stabendteil 640 des Kolbens 626 würde sich
zum Eingriff mit einem Bauteil im unteren oder Basisteil der Pressenanordnung
hin bewegen.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass der Körper 692 aus elastomerem
Material viele unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen könnte. So
könnte
der Körper 692 aus
elastomerem Material ein gegossener Elastomer oder ein thermoplastisches
Material sein. Der Körper 692 kann
ein Material auf Basis von Polyurethan sein. Es wird angenommen,
dass es bevorzugt sein kann, ein Polyurethanansatz mit „HYLENE"(Handelsmarke)-PPDI
(p-Phenylen-Diisocyanat) zu verwenden. Thermoplastische Materialien
auf der Basis von p-Phenylen-Diisocyanat weisen mechanische Eigenschaften
auf, welche die Materialien in die Lage versetzen, eine starken
Verformung über
einen verhältnismäßig weiten
Bereich von Betriebstemperaturen auszuhalten. Der Körper 692 aus
elastomerem Material weist einen Rücksprungprozentanteil nach
Bashore von vierzig bis siebzig Prozent (40 bis 70 %) und eine Shore-A-Härtezahl
von 90 auf. Obwohl die Verwendung eines Polyurethans auf der Basis
von p-Phenylen-Diisocyanat
bevorzugt ist, wird in Betracht gezogen, dass der Körper 692 aus elastomerem
Material nach Wunsch eine andere Zusammensetzung aufweisen könnte. Zum
Beispiel könnte der
Körper 692 aus
Urethan ausgebildet werden.
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Der
Körper 692 aus
elastomerem Material dehnt sich über
eine axiale Strecke aus, die als eine Funktion der Größe der Pufferanordnung 620 und
der Strecke, welche der Kolben 626 mit Bezug auf den Zylinder 624 zurücklegt,
veränderlich
ist. Abhängig
von der Größe der Pufferanordnung 620 und
der Presse, mit welcher die Pufferanordnung verwendet wird, kann
sich der Kolben 626 während
des Überganges
der Pufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand von 11 in
den vollständig
eingefahrenen Zustand von 13 über eine
Strecke zwischen 0,900 Zoll (22,86 mm) und 7,0 Zoll (17,78 mm) mit
Bezug auf die Seitenwand 630 des Zylinders 624 bewegen.
Abhängig
von der Strecke, über
welche der Kolben 626 mit Bezug auf die Seitenwand 630 des
Zylinders 624 bewegt wird, ist der Körper 692 aus elastomerem
Material in der Lage, im Verlaufe von mindestens drei Prozent (3
%) und weniger als fünfzig
Prozent (50 %) der Bewegung des Kolbens 626 zwischen dem
ausgefahrenen Zustand (11) und dem vollständig eingefahrenen
Zustand (13) Kraft auf das Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 auszuüben.
Natürlich
wird der spezifische Prozentanteil der Bewegung, in welchem Kraft
auf den Körper 692 aus
elastomerem Material ausgeübt
wird, von der spezifischen Konstruktion des Pufferanordnung 620 und
der Konstruktion der Presse abhängig
sein, mit welcher die Pufferanordnung verwendet wird.
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Wenn
die Pufferanordnung 620 in dem vollständig eingefahrenen Zustand
von 13 ist, dann hat der Körper 692 aus elastomerem
Material eine axiale Ausdehnung (Länge), die zwanzig Prozent (20
%) oder darüber
hinaus größer ist
als die axiale Ausdehnung (Länge)
des Körpers
aus elastomerem Material, wenn die Pufferanordnung in dem ausgefahrenen
Zustand von 11 ist. Hat der Körper 692 aus
elastomerem Material eine Länge
von 1,00 Zoll (25,4 mm), wenn die Pufferanordnung 620 in
dem ausgefahrenen Zustand von 11 ist,
so wird der Körper
aus elastomerem Material eine Länge
von 1,20 Zoll (30,48 mm) oder mehr aufweisen, wenn die Pufferanordnung 620 in
dem vollständig
eingefahrenen Zustand von 13 ist.
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Der
Umfang der axialen Kompression und der darauffolgenden Ausdehnung
des Körpers 692 aus elastomerem
Material wird den Umfang des Arbeitsganges der Pressenanordnung
bestimmen, im Verlaufe dessen der Körper aus elastomerem Material
wirksam wird, eine Kraft zu liefern, die den Kolben 626 zum
eingefahrenen Zustand hin treibt. Um die Betriebsbelastungen zu
minimieren, denen die Presse ausgesetzt ist, wird angenommen, dass
eine axiale Ausdehnung des Körpers 692 aus
elastomerem Material von fünfunddreißig bis fünfundvierzig
Prozent (35 bis 45 %) während
des Überganges
der Pufferanordnung 620 aus dem ausgefahrenen Zustand (11)
in den vollständig
eingefahrenen Zustand zu bevorzugen wäre. Hat der Körper 692 aus
elastomerem Material eine Länge
von 1,00 Zoll (25,4 mm), wenn die Pufferanordnung in dem ausgefahrenen
Zustand von 11 ist, so wird der Körper aus
elastomerem Material eine Länge
zwischen 1,35 und 1,45 Zoll aufweisen, wenn die Pufferanordnung
in dem vollständig
eingefahrenen Zustand von 13 ist.
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Die
spezifische axiale Ausdehnung oder Länge des Körpers 692 aus elastomerem
Material hängt
ab von den gewünschten
Betriebsmerkmalen der Pufferanordnung 620. Es wird jedoch
angenommen, das es erwünscht
sein könnte,
den Körper 692 aus
elastomerem Material mit einer entspannten axialen Ausdehnung zwischen
0,600 Zoll (15,24 mm) und 1,500 Zoll (38,1 mm) gemessen entlang
der Längsachse 642 zu
versehen, wenn die Pufferanordnung 620 in dem vollständig eingefahrenen
Zustand von 13 ist. Es wird auch angenommen,
das der Körper 692 aus
elastomerem Material eine axiale Ausdehnung zwischen 0,350 Zoll (8,89
mm) und 1,200 Zoll (30,48 mm) aufweisen kann, wenn die Pufferanordnung 620 in
dem ausgefahrenen Zustand von 11 ist.
Es sollte verständlich
sein, dass sich die axiale Ausdehnung des Körpers 692 aus elastomerem
Material von diesen spezifischen Abmessungen unterscheiden kann.
Jedoch wird angenommen, dass diese spezifischen Abmessungen zu einem
Körper 692 aus
elastomerem Material führen
können,
der in der Lage ist, die Kraft bereitzustellen, die für die gewünschten
Schockaufnahmemerkmale für
eine spezifische Pufferanordnung erforderlich sind.
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Ist
die Pufferanordnung 620 in dem ausgefahrenen Zustand von 11,
dann übt
der axial zusammengedrückte
Körper 692 aus
elastomerem Material eine Kraft aus, die mindestens so groß ist wie
fünfunddreißig Prozent
(35 %) der Fluid kraft, welche durch den Fluiddruck in der Kammer 660 gegen
das Kopfendteil 638 des Kolbens ausgeübt wird. Es wird angenommen,
dass bevorzugt werden könnte,
dass die Kraft, welche von dem Körper 692 aus
elastomerem Material auf das Kopfendteil des Kolbens 638 übertragen
wird, gleich oder geringer als achtzig Prozent (80 %) der Kraft
ist, die durch den Fluiddruck in der Kammer 660 gegen das Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 ausgeübt
wird. Wenn die Pufferanordnung in dem ausgefahrenen Zustand von 11 ist,
so liegt die Kraft, die durch den Körper 692 aus elastomerem
Material auf das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 ausgeübt wird,
zwischen fünfunddreißig und
achtzig Prozent (35 und 80 %) der Kraft, die durch den Fluiddruck
in der Kammer 660 gegen das Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 ausgeübt
wird.
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Natürlich wird
etwas Kraft von dem Kopfendteil 638 des Kolbens 626 durch
das Anschlagglied 684 auf den Führungsring 666 und
die Seitenwand 630 des Zylinders 624 übertragen,
wenn die Pufferanordnung 620 im ausgefahrenen Zustand ist.
Somit wird ein Teil der Fluiddruckkraft in der Kammer 660 von
dem Kopfendteil 638 des Kolbens 626 durch das
Kraftübertragungsglied 698 auf
den Körper 692 aus
elastomerem Material übertragen.
Ein anderer Teil der Fluiddruckkraft wird von dem Kopfendteil 638 des
Kolbens 626 durch das Anschlagglied 684 auf den
Führungsring 666 und
die Seitenwand 630 des Zylinders 624 übertragen.
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Wenn
die Pufferanordnung 620 im ausgefahrenen Zustand von 11 ist,
dann beträgt
der Fluiddruck in der Kammer 660 mindestens siebenhundert
Pfund pro Quadratzoll (700 psi), (4826,5 × 103 Pa)
und weniger als zweitausendsiebenhundert Pfund pro Quadratzoll (2700
psi), (18616,5 × 103 Pa). Wenn die Pufferanordnung 620 aus
dem ausgefahrenen Zustand von 11 in
den eingefahrenen Zustand von 13 gebracht wird,
dann nimmt natürlich
der Fluiddruck in der Kammer 660 zu, da sich der Kolben 626 in
die Kammer hinein bewegt. Es sollte verständlich sein, dass einige Pufferanordnungen,
die gemäß vorliegender
Erfindung konstruiert sind, mit Fluiddrücken arbeiten können, die
sich von diesen spezifischen Drücken
unterscheiden.
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Es
sollte verständlich
sein, dass die vorerwähnten
spezifischen numerischen Kenngrößen und
die Zusammensetzung der Komponenten der Pufferanordnung 620 sowie
für den
Druck in der Kammer 660 hier für einen speziellen Bereich
von Ausführungsformen
der Erfindung vorgegeben worden sind. Es wird in Betracht gezogen,
dass sich die Kenngrößen der
Pufferanordnung in Abhängigkeit
von den spezifischen Kenngrößen einer
Pressenanordnung, in der die Pufferanordnung 620 verwendet
wird, etwas von den hier zuvor vorgegebenen Kenngrößen unterscheiden
können.
Es wird jedoch angenommen, dass es bevorzugt sein kann, die Pufferanordnung
mit den hier angegebenen spezifischen Kenngrößen zu konstruieren, um den
Betrieb der Pufferanordnung mit zumindest einigen bekannten Pressenanordnungen
zu optimieren.
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In
der obigen Beschreibung hat der Körper 692 aus elastomerem
Material eine Vorspannkraft bereitgestellt, welche durch das Kraftübertragungsglied 698 auf
das Kopfendteil 638 des Kolbens 626 übertragen wird.
Es sollte verständlich
sein, dass die Vorspannkraft, welche vom Körper 692 aus elastomerem
Material auf das Kopfendteil 638 des Kolbens übertragen
wird, unmittelbar von dem Körper
aus elastomerem Material übertragen
werden könnte,
wie es im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Erfindung beschrieben
ist, die in den 7 und 9 dargestellt
ist.
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Es
wird in Betracht gezogen, dass die Abmessungen des Körpers 692 aus
elastomerem Material variieren werden als eine Funktion der Größe der Pufferanordnung 620 und
als eine Funktion der Größe der Kraft, die
während
des Betriebs der Pressenanordnung gegen die Pufferanordnung ausgeübt wird.
Derzeit wird in Betracht gezogen, dass der Körper 692 aus elastomerem
Material Pufferanordnungen zugeordnet werden kann, die Kolben 626 aufweisen,
die sich beim Übergang
der Pufferanordnungen vom ausgefahrenen Zustand (11)
in den vollständig
eingefahrenen Zustand (13) über Strecken von 0,900 Zoll
(22,86 mm) oder mehr und über
Strecken von 7,00 Zoll (177,8 mm) oder weniger bewegen. Natürlich wird
die spezifische Strecke, über
die sich der Kolben 626 bewegt, als eine Funktion der Größe der Pufferanordnung 620 variieren,
und sie kann sich von den vorerwähnten
Strecken unterscheiden.
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In
einer ersten spezifischen Ausführungsform
der Erfindung wurde der Körper
692 aus
elastomerem Material um fünfunddreißig Prozent
(35 %) zusammengedrückt,
wenn die Pufferanordnung
620 im ausgefahrenen Zustand war.
Für diese
eine spezifische Ausführungsform
der Erfindung hatte der Körper
692 aus
elastomerem Material die folgenden Abmessungen:
| nicht
zusammengedrückt | zusammengedrückt |
| (vollständig eingefahren) | (ausgefahren) |
| AD
2,846 Zoll | 3,130
Zoll |
| ID
2,224 Zoll | 2,224
Zoll |
| Länge 0,678
Zoll | 0,441
Zoll |
1 Zoll = 25,4 mm.
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Wenn
die Pufferanordnung von dem vollständig eingefahrenen Zustand
von 13 zum ausgefahrenen Zustand von 11 gebracht
wurde, dann bewegte sich der Kolben 626 über eine
Strecke von ungefähr zwei
Zoll (2,0 Zoll), (50,8 mm) und die axiale Ausdehnung (Länge) des
Körpers
aus elastomerem Material nahm um 0,237 Zoll (6,019 mm) oder 35 %
ab. Dazu kommt, dass der Außendurchmesser
(AD) zunahm und der Innendurchmesser (ID) konstant blieb.
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In
einer zweiten spezifischen Ausführungsform
der Erfindung wurde der Körper
692 aus
elastomerem Material um vierzig Prozent (40 %) zusammengedrückt, wenn
die Pufferanordnung im ausgefahrenen Zustand war. Die zweite Ausführungsform des
Körpers
aus elastomerem Material wurde in einer Pufferanordnung verwendet,
welche die gleiche Größe wie die
Pufferanordnung aufwies, in der die erste Ausführungsform des Körpers aus
elastomerem Material verwendet wurde. Für die zweite spezifische Ausführungsform
der Erfindung hatte der Körper
692 aus
elastomerem Material die folgenden Abmessungen:
| nicht
zusammengedrückt | zusammengedrückt |
| (vollständig eingefahren) | (ausgefahren) |
| AD
2,803 Zoll | 3,130
Zoll |
| ID
2,224 Zoll | 2,224
Zoll |
| Länge 0,678
Zoll | 0,407
Zoll |
1 Zoll = 25,4 mm.
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Wenn
die Pufferanordnung von dem vollständig eingefahrenen Zustand
von 13 zum ausgefahrenen Zustand von 11 gebracht
wurde, dann bewegte sich der Kolben 626 über eine
Strecke von ungefähr zwei
Zoll (2,0 Zoll), (50,8 mm) und die axiale Ausdehnung (Länge) des
Körpers
aus elastomerem Material nahm um 0, 271 Zoll (6, 883 mm) oder 40
% ab. Dazu kommt, dass der Außendurchmesser
(AD) zunahm und der Innendurchmesser (ID) konstant blieb.
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In
einer dritten spezifischen Ausführungsform
der Erfindung war der Körper
692 aus
elastomerem Material größer als
in der ersten und zweiten Ausführungsform
und wurde um fünfunddreißig Prozent
(35 %) zusammengedrückt,
wenn die Pufferanordnung im ausgefahrenen Zustand war. Die Pufferanordnung,
in welcher die dritte Ausführungsform
des Körpers
692 aus
elastomerem Material verwendet wurde, war größer als die Pufferanordnung,
in der die erste und zweite Ausführungsform
verwendet wurde. Für
die dritte spezifische Ausführungsform
der Erfindung hatte der Körper
692 aus
elastomerem Material die folgenden Abmessungen:
| nicht
zusammengedrückt | zusammengedrückt |
| (vollständig eingefahren) | (ausgefahren) |
| AD
4,495 Zoll | 4,921
Zoll |
| ID
3,571 Zoll | 3,571
Zoll |
| Länge 1,459
Zoll | 0,948
Zoll |
1 Zoll = 25,4 mm.
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Wenn
die Pufferanordnung von dem vollständig eingefahrenen Zustand
von 13 zum ausgefahrenen Zustand von 11 gebracht
wurde, dann bewegte sich der Kolben 626 über eine
Strecke von ungefähr zwei
Zoll (2,0 Zoll), (50,8 mm) und die axiale Ausdehnung (Länge) des
Körpers
aus elastomerem Material nahm um 0,511 Zoll (12,979 mm) oder 35
% ab. Dazu kommt, dass der Außendurchmesser
(AD) zunahm und der Innendurchmesser (ID) konstant blieb.
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In
einer vierten spezifischen Ausführungsform
der Erfindung wurde der Körper
692 aus
elastomerem Material um vierzig Prozent (40 %) zusammengedrückt, wenn
die Pufferanordnung im ausgefahrenen Zustand war. Die vierte Ausführungsform
des Körpers
692 aus
elastomerem Material wurde in einer Pufferanordnung verwendet, welche
die gleiche Größe wie die
Pufferanordnung aufwies, in der die dritte Ausführungsform des Körpers aus
elastomerem Material verwendet wurde. Für die vierte spezifische Ausführungsform
der Erfindung hatte der Körper
692 aus
elastomerem Material die folgenden Abmessungen:
| nicht
zusammengedrückt | zusammengedrückt |
| (vollständig eingefahren) | (ausgefahren) |
| AD
4,431 Zoll | 4,921
Zoll |
| ID
3,571 Zoll | 3,571
Zoll |
| Länge 1,459
Zoll | 0,875
Zoll |
1 Zoll = 25,4 mm.
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Wenn
die Pufferanordnung von dem vollständig eingefahrenen Zustand
von 13 zum ausgefahrenen Zustand von 11 gebracht
wurde, dann bewegte sich der Kolben 626 über eine
Strecke von ungefähr zwei
Zoll (2,0 Zoll), (50,8 mm) und die axiale Ausdehnung (Länge) des
Körpers
aus elastomerem Material nahm um 0,584 Zoll (14,83 mm) oder 40 %
ab. Dazu kommt, dass der Außendurchmesser
(AD) zunahm und der Innendurchmesser (ID) konstant blieb.
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Die
obigen spezifischen Beispiele des Körpers 692 aus elastomerem
Material wurden mit zwei unterschiedlichen Größen von Pufferanordnungen verwendet.
Die erste und zweite Ausführungsform
des Körpers aus
elastomerem Material wurde mit einer Pufferanordnung verwendet,
die denselben allgemeinen Aufbau wie eine handelsübliche T2-3000-Pufferanordnung
aufwies. Die dritte und vierte Ausführungsform des Körpers aus elastomerem
Material wurde mit einer Pufferanordnung verwendet, die denselben
allgemeinen Aufbau wie eine handelsübliche T2-7500-Pufferanordnung
aufwies. Die Pufferanordnungen T2-3000 und T2-7500 wiesen Kolben
auf, welche über
eine maximal mögliche
Strecke von ungefähr
vier Zoll (4,0 Zoll), (101,6 mm) beweglich waren. Tatsächlich wurden
die Kolben jedoch über
eine Strecke von zwei Zoll (2,0 Zoll), (50,8 mm) bewegt. Die Pufferanordnungen
T2-3000 und T2-7500 können
von Teledyne Fluid Systems, Hyson Products, 10367 Brecksville Road,
Brecksville, Ohio 44141 bezogen werden. Natürlich kann der Körper 692 aus
elastomerem Material mit Pufferanordnungen verwendet werden, die
einen Aufbau aufweisen, der sich vom Aufbau der zuvor erwähnten handelsüblichen
Pufferanordnungen unterscheidet.
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Die
Stärke
der Kraft, welche von dem Körper 692 aus
elastomerem Material übertragen
wird, verändert sich
als eine direkte Funktion des Ausmaßes der Kompression des Körpers aus
elastomerem Material, wenn die Pufferanordnung 620 aus
dem vollständig
eingefahrenen Zustand von 13 in
den ausgefahrenen Zustand von 11 gebracht
wird. Es wird angenommen, dass es erwünscht sein wird, eine Kraft
einer Größe zu haben,
die sich aus einer Kompression von zwanzig Prozent (20 %) oder mehr
in einer axialen oder Längsrichtung
des Körpers 692 aus
elastomerem Material ergibt. Es wird angenommen, dass eine Kompression
von fünfunddreißig bis
fünfundvierzig
Prozent (35 bis 45 %) in einer axialen oder Längsrichtung des Körpers 692 aus
elastomerem Material die Schockabsorptionsfähigkeiten der Pufferanordnung 620 erhöhen und
die gewünschten
Betriebsmerkmale bereitstellen kann. Obwohl die vier spezifischen
Beispiele des Körpers 692 aus elastomerem
Material sich auf eine axiale Kompression von 35 % oder 40 % beziehen,
wird in Betracht gezogen, dass andere Ausmaße der axialen Kompression
verwendet werden können.
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Eine
bevorzugte Form einer Pufferanordnung umfasst einen Körper, der
einen Boden und eine Durchführung
darin aufweisen kann. Ein Kolben wird gleitfähig in der Durchführung aufgenommen
und wirkt mit dem Boden des Körpers
zusammen, um dazwischen eine Fluidkammer auszubilden. Die Fluidkammer
ist mit einem Fluidmaterial gefüllt.
Ein Kolbenstab kann durch ein Halteglied, das an dem Körper befestigt
ist, gleitfähig
in der Durchführung
gehalten werden. Ein Ende des Kolbenstabes ist an dem Kolben angebracht,
und das andere Ende davon steht von dem Körper ab zum Eingriff mit einem
Krafterzeugungsgegenstand, d.h. mit einem Bauteil in einer Pressenanordnung.
Zwischen dem Halteglied und dem Kolben ist ein Vorspannbauteil vorgesehen.
Das Vorspannbauteil enthält
ein elastomeres Material.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Pufferanordnung enthält
einen Körper,
der einen Boden und eine Durchführung
darin aufweist. Ein Kolben wird gleitfähig in der Durchführung aufgenommen
und wirkt mit dem Boden des Körpers
zusammen, um dazwischen eine Fluidkammer auszubilden. Die Fluidkammer
ist mit einem gasförmigen
Material gefüllt.
Ein Kolbenstab wird durch ein Halteglied, das an dem Körper befestigt
ist, gleitfähig
in der Durchführung
gehalten. Ein Kolben ist an einem Ende des Kolbenstabes angebracht,
während
das andere Ende des Kolbenstabes von dem Körper absteht. In dem abstehenden
Ende des Kolbenstabes ist ein Hohlraum ausgebildet, der geeignet
ist, darin einen zweiten Teil des Kolbenstabes aufzunehmen. Zwischen dem
Boden des Hohlraumes und dem zweiten Kolben ist ein elastomeres
Material vorgesehen.
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Oben
wurde eine Pufferanordnung offengelegt, die in Verbindung mit mechanischen
Pressen verwendet werden kann, um die dadurch erzeugten Schockbelastungen
zu verringern.
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Die
Pressenpufferanordnung ist eine Niedrigkontaktkraft-Fluidfeder. Es wird
eine Fluidfeder vorteilhaft bereitgestellt, die eine anpassbare
Kontaktkraft aufweist, wobei der volle Tonnagewiderstand auf dem
erforderlichen Arbeitstakt einer mechanischen Presse erhalten bleibt.
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Somit
wird aus der obigen Diskussion ersichtlich, dass die vorliegende
Erfindung viele der Probleme löst,
die beim Einsatz herkömmlicher
Gasfederanordnungen anzutreffen sind. Fachleute werden natürlich anerkennen,
dass im Rahmen des Grundgedankens und des Geltungsbereiches der
Erfindung, wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegt sind, vom Fachmann verschiedene Abänderungen in den Details, Materialien
und der Anordnung der Teile, die hier zur Erläuterung des Wesens der Erfindung
beschrieben und dargestellt wurden, ausgeführt werden können.