(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動な部品（２，３）の少なくとも一方の重力に抗して動作するように配置され、前記可動な部品間で動作する気体ばね（４）を備え、２つの相互に前記可動な部品（２，３）を釣合わせる釣合い装置（１）であって、
圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）と流体を伝達し、前記圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）中の圧力を検出し、それが所定の圧力値から外れると前記圧力を調整するように配置されており、前記圧縮機システム（５）は、圧縮機（６）と、前記気体ばね（４）中の圧力が前記所定の圧力値から外れると前記気体ばね（４）中の前記所定の圧力値を保つように前記気体ばね（４）へ気体を供給し又は前記気体ばね（４）から気体を除去する自動制御システム（７）と、を備え、前記自動制御システム（７）は圧力センサー（８）と圧力制御弁（９）とを備え、前記圧力センサー（８）は前記気体ばね（４）中の圧力を検出し、前記圧力制御弁（９）は前記気体ばね（４）への及び／又は前記気体ばね（４）からの気体の流量を規制し、前記自動制御システム（７）は前記圧力センサー（８）からの信号に基づいて前記圧縮機（６）及び／又は前記圧力制御弁（９）の機能を制御し、前記圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）に統合されている、ことを特徴とする釣合い装置（１）。
【請求項２】
前記自動制御システム（７）は前記圧縮機システム（５）からの運転データを記憶し、前記運転データに基づいて点検指示を生成する、請求項１に記載の釣合い装置（１）。
【請求項３】
前記圧縮機（６）は前記２つの部品（２，３）の間の運動により駆動され、前記２つの部品（２，３）はそれぞれ相互に可動な圧縮機部品と接続されており、互いの相対運動とともに圧縮空洞内で圧力を増加させる、請求項１又は２に記載の釣合い装置（１）。
【請求項４】
前記気体ばね（４）に供給される流体は気体である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の釣合い装置（１）。
【請求項５】
気体を供給する外部圧力源が前記圧縮機（６）の入口（１０）に接続されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の釣合い装置（１）。
【請求項６】
前記外部圧力源はガスタンク（１１）であり、前記ガスタンク（１１）は所定の圧力レベルに気体が満たされており、前記所定の圧力レベルは前記気体ばね（４）中の圧力レベルより低い、請求項５に記載の釣合い装置（１）。
【請求項７】
前記ガスタンク（１１）へ気体を戻す配管が前記圧力制御弁（９）の出口に接続されており、前記配管は前記気体ばね（４）中の圧力超過が起こる時に前記ガスタンクへ気体を戻すように設計されている、請求項６に記載の釣合い装置（１）。
【請求項８】
前記圧縮機（６）への入口（１０）の前に膜が配置され、窒素ガスのみを前記圧縮機（６）に流入させるために前記膜は空気から窒素ガスを分離するように設計されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の釣合い装置（１）。
【請求項９】
前記圧縮機（６）は、前記自動制御システム（７）によって作動して、前記気体ばね（４）内の圧力が前記所定の圧力値より低下したことを前記圧力センサー（８）が検出したときに流体を前記気体ばね（４）内に注入するように設計されており、前記圧縮機（６）は、ハウジングと、前記ハウジング内で運動可能な直線運動ピストンと、前記ピストンが前記ハウジング内で運動するときに前記ハウジング内の第１及び第２の流体室間での前記ハウジング内の流体の流れを制御する弁と、を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の釣合い装置（１）。
【請求項１０】
可動な部品（２，３）の少なくとも一方の重力に抗して動作するように配置され、前記可動な部品間で動作する気体ばね（４）を備え、２つの相互に前記可動な部品（２，３）を釣合わせる釣合い装置（１）であって、
圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）と流体を伝達し、前記圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）中の圧力を検出し、それが所定の圧力値から外れると前記圧力を調整するように配置されており、前記圧縮機システム（５）は、圧縮機（６）と、前記気体ばね（４）中の圧力が前記所定の圧力値から外れると前記気体ばね（４）中の前記所定の圧力値を保つように前記気体ばね（４）へ気体を供給し又は前記気体ばね（４）から気体を除去する自動制御システム（７）と、を備え、前記自動制御システム（７）は圧力センサー（８）と圧力制御弁（９）とを備え、前記圧力センサー（８）は前記気体ばね（４）中の圧力を検出し、前記圧力制御弁（９）は前記気体ばね（４）への及び／又は前記気体ばね（４）からの気体の流量を規制し、前記自動制御システム（７）は前記圧力センサー（８）からの信号に基づいて前記圧縮機（６）及び／又は前記圧力制御弁（９）の機能を制御し、気体を供給する外部圧力源が前記圧縮機（６）の入口（１０）に接続されている、ことを特徴とする釣合い装置（１）。
【請求項１１】
可動な部品（２，３）の少なくとも一方の重力に抗して動作するように配置され、前記可動な部品間で動作する気体ばね（４）を備え、２つの相互に前記可動な部品（２，３）を釣合わせる釣合い装置（１）であって、
圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）と流体を伝達し、前記圧縮機システム（５）は前記気体ばね（４）中の圧力を検出し、それが所定の圧力値から外れると前記圧力を調整するように配置されており、前記圧縮機システム（５）は、圧縮機（６）と、前記気体ばね（４）中の圧力が前記所定の圧力値から外れると前記気体ばね（４）中の前記所定の圧力値を保つように前記気体ばね（４）へ気体を供給し又は前記気体ばね（４）から気体を除去する自動制御システム（７）と、を備え、前記自動制御システム（７）は圧力センサー（８）と圧力制御弁（９）とを備え、前記圧力センサー（８）は前記気体ばね（４）中の圧力を検出し、前記圧力制御弁（９）は前記気体ばね（４）への及び／又は前記気体ばね（４）からの気体の流量を規制し、前記自動制御システム（７）は前記圧力センサー（８）からの信号に基づいて前記圧縮機（６）及び／又は前記圧力制御弁（９）の機能を制御し、前記圧縮機（６）への入口（１０）の前に膜が配置され、窒素ガスのみを前記圧縮機（６）に流入させるために前記膜は空気から窒素ガスを分離するように設計されている、ことを特徴とする釣合い装置（１）。
【請求項１２】
可動な部品（２，３）の少なくとも一方の重力に抗して動作させるために、前記可動な部品間で動作する気体ばね（４）を備える釣合い装置（１）によって、２つの相互に前記可動な部品（２，３）を釣合わせる方法であって、
前記気体ばね（４）に統合された圧縮機システム（５）によって前記気体ばね（４）中の圧力を測定するステップと、前記圧力が所定値から外れる時に気体漏れ又は温度変化に応じて前記気体ばね（４）中の前記圧力を調整するステップと、自動制御システム（７）に含まれる圧力センサー（８）からの信号に基づいて、圧縮機（６）及び／又は前記圧縮機システム（５）に含まれる圧力制御弁（９）を制御するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記２つの部品（２，３）間の相対運動によって前記圧縮機（６）を駆動するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記自動制御システム（７）における前記圧縮機システム（５）によって生成された運転データを記憶するステップと、前記運転データに基づいて点検指示を生成するステップと、を含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記圧縮機（６）の入口（１０）に接続された外部圧力源を介して前記圧縮機（６）に気体を供給するステップと、前記気体ばね（４）中で圧力超過が発生した場合に前記外部圧力源へ気体を戻すステップと、を含む、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
窒素ガスのみが前記圧縮機（６）へ流入するように、前記圧縮機（６）への入口（１０）の前に配置された膜によって空気から窒素ガスを分離するステップを含む、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記圧縮機（６）は、前記自動制御システム（７）によって作動して、前記気体ばね（４）内の圧力が前記所定値より低下したことを前記圧力センサー（８）が検出したときに流体を前記気体ばね（４）内に注入するように設計されており、前記圧縮機（６）は、ハウジングと、前記ハウジング内で運動可能な直線運動ピストンと、前記ピストンが前記ハウジング内で運動するときに前記ハウジング内の第１及び第２の流体室間での前記ハウジング内の流体の流れを制御する弁と、を含む、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
可動な部品（２，３）の少なくとも一方の重力に抗して動作させるために、前記可動な部品間で動作する気体ばね（４）を備える釣合い装置（１）によって、２つの相互に前記可動な部品（２，３）を釣合わせる方法であって、
圧縮機システム（５）によって前記気体ばね（４）中の圧力を測定するステップと、前記圧力が所定値から外れる時に気体漏れ又は温度変化に応じて前記気体ばね（４）中の前記圧力を調整するステップと、圧縮機（６）の入口（１０）に接続された外部圧力源を介して前記圧縮機（６）に気体を供給するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
可動な部品（２，３）の少なくとも一方の重力に抗して動作させるために、前記可動な部品間で動作する気体ばね（４）を備える釣合い装置（１）によって、２つの相互に前記可動な部品（２，３）を釣合わせる方法であって、
圧縮機システム（５）によって前記気体ばね（４）中の圧力を測定するステップと、前記圧力が所定値から外れる時に気体漏れ又は温度変化に応じて前記気体ばね（４）中の前記圧力を調整するステップと、窒素ガスのみが圧縮機（６）へ流入するように、前記圧縮機（６）への入口（１０）の前に配置された膜によって空気から窒素ガスを分離するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの相互に可動な部品を釣合わせる釣合い装置及び方法に関する。釣合い装置は気体ばね及び圧縮機システムを含み、圧縮機システムは気体ばね中の圧力を検出しそれが所定値から外れると圧力を調整する。
【背景技術】
【０００２】
種々の用途における釣合い錘へのバランス用ばねの使用は、例えば空気圧及び機械的システムにおいては、その要素をより小さくより安価で製造することができ、場合によっては完全に削除可能であるという意味を持つ。
【０００３】
バランス用ばねの用途の共通な技術分野は、工業用ロボットアームの釣合わせであり、ばねは相互に可動なロボット部品の重力に抗して動作する。バランス用ばねがロボットアームの死荷重を補償することにより、後者を最大の到達距離で大きくて重い負荷を持ち上げることができるように最適化することができ、そしてロボットの駆動要素をより小さくコンパクトなデザインにすることができる。
【０００４】
例えば油圧シリンダータイプのばね、機械的ばね及び気体ばねのような、種々のバランス用ばねが産業用ロボットの釣合わせに用いられている。
【０００５】
気体ばね技術に基づくバランス用ばねの使用は、機械的ばね及び油圧シリンダータイプのばねに比べて多くの利益を提供する。バランス用気体ばねは、同程度の油圧ばねよりも特に高い効率を有する。気体ばねは、最小の組み込み寸法で機械的ばねよりも大きな力を発生することができる。さらに、気体ばねのバランス圧力は、気体ばね中の気体封入圧力を調整することによる簡単な方法で規制できる。
【０００６】
全ての気体ばねにおいて、例えばシールされていても経時的に気体漏れが起こるだろう。そのような気体漏れは、ばね内のガス圧力の低下につながる。気体ばねの用途のもっとも主な分野である鋳鋼用プレスのような多くの産業用用途において、気体ばねは多かれ少なかれ定期的に点検され必要により修理されるので、気体漏れは問題とならない。
【０００７】
気体ばねはまた、周囲温度の変化に敏感である。温度が変化するとき、ばね内部のガス圧力も変化する。温度上昇に伴ってばね内の圧力が増加し、温度低下に伴ってばね内の圧力は低下する。
【０００８】
上述の欠点のため、気体ばねは産業用ロボットにおける釣合いばねとしての使用に理想的とは考えられなかった。ばねの点検の必要性により発生するロボットの望ましくない停止及びそれ故の望ましくない生産停止が避けられるように、周囲温度を考慮することなくいつでもばね内の適正なガス圧力を保つという、メンテナンスフリーな気体ばねの特別な必要性がある。
【０００９】
特許文献１は、バランス用ばねが機械的ばねである、産業用ロボット用のバランス用ユニットを開示している。ばねユニットへの湿気やごみの侵入を防止するために、ばねには圧縮空気が供給されている。しかしながら、この機械的ばねの運転は、気体ばねの運転のように温度変化により妨げられ、高温において冷却するために運転が中断されることで望ましくない生産停止となる。
【００１０】
特許文献２は、気体ばねを備えるロボットアームの荷重をバランスさせる配置を開示している。ばね内の圧力は測定され、ロボットの移動の制御、及び、温度変化又は気体漏れの結果として圧力が所定の圧力限度から超過／下降する場合にはロボットへのダメージを避けるためのロボットの駆動の自動切断のために用いられる。ロボットは、それから運転に復帰する前に、ばね内のガス圧力を回復させるために点検されなければならない。このシステムでは、ばね内の圧力を回復させるために装置が停止することで、生産には好ましくない影響がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９０５５５１号明細書
【特許文献２】米国特許第６４０８２２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、望ましくない生産停止が最少に低減するように、機能が運転中の周囲の温度変化に影響されず、メンテナンスフリーである、改善されたバランス用ばねが必要である。
【００１３】
本明細書は、先行技術の気体ばねと比べて釣合い装置のバランス用ばねの点検のための望ましくない停止がより少ないことが必要であることから、頑強で周囲温度の変化に関わらずその作業能力を保つことができる、釣合い装置と釣合い装置の方法とを開示している。
【００１４】
本発明のより具体的な目的は、気体ばね内の圧力がばねからの気体漏れや周囲温度の変化を考慮することなくいつでもメンテナンス可能であり、気体ばねの点検のために生産を妨げる必要がない、気体ばね型のメンテナンスフリーなバランス用ばねを用いる釣合い装置及び釣合わせ方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態は以下の明細書及び添付の図面に説明されている。
【００１６】
本発明の第１の観点によれば、可動な部品の少なくとも一方の重力に抗して動作するように配置され、２つの可動な部品の間で動作する気体ばねと、気体ばね中の圧力を検出するように配置され所定値から外れると圧力を調整する圧縮機システムと、を備える、２つの相互に可動な部品の釣合わせのための釣合い装置が提供される。「２つの相互に可動な部品」は、例えば、産業用ロボットの２つの部品を意味する。この釣合い装置は、気体漏れにより又は周囲温度の変化の結果としてばね中の圧力が変化したとき、圧縮機システムを用いて気体ばねの自動的な圧力補償をする。圧力補償は、装置を動かすことを意図しておらず、いつでも気体ばね中の適正な圧力を確保するためである。この圧力補償は釣合い装置により釣り合わせがなされている装置の運転中に起こり、ほぼメンテナンスフリーなバランス用ばねをもたらすとともに、釣合い装置のばねの点検のための望ましくない生産停止の数を最少化させる。
【００１７】
本発明の他の観点によれば、釣合い装置の圧縮機システムは圧縮機、並びに圧力センサー及び圧力制御弁を備える自動制御システムを備えることができ、自動制御システムは圧力センサーからの信号に基づいて圧縮機及び／又は圧力制御弁を制御するようになっている。
【００１８】
本発明の他の観点によれば、釣合い装置の自動制御システムは圧縮機システムからの運転データを記憶してその運転データに基づいて点検指示を生成することができる。例えば、所定数の圧力補償が圧縮機システムによって実行された後に、点検指示が与えられる。あるいは、ある運転時間が経過した後、又は他の適当なパラメータの測定後に点検指示が与えられる。
【００１９】
本発明の他の観点によれば、圧力センサーはバランス用気体ばね中のガス圧力を測定し、圧力が予め設定された制限値より下降すると、ばね中の圧力を増加させる目的で圧縮機を始動するために自動制御システムに信号を与えることができる。好ましい圧力に達したら、圧縮機はスイッチオフすることができる。一方、気体センサーが所定の制限値を超える圧力を測定したら、気体ばね中の圧力を減少させる目的で圧力制御弁を開けることができる。
【００２０】
本発明の他の観点によれば、気体ばね上に固定的に配置され同じハウジング内に収容されるという意味で、圧縮機システムを気体ばねに統合することができる。この方法では、コンパクトな圧縮機システムが得られる。
【００２１】
本発明の他の観点によれば、本釣合い装置の圧縮機システムに用いるため、さまざまな種類の圧縮機が考えられる。圧縮機は電気的に駆動され、空気圧で駆動され、又は空気圧シリンダーで駆動されることとしてもよい。圧縮機はまた、バランス用ばねの相対運動により駆動されることとしてもよい。
【００２２】
本発明の他の観点によれば、相互に運動することで圧縮機の圧縮空洞内で圧力を増加させるように、可動な部品に、例えば２つの相互に可動な圧縮機部品を接続することができる。
【００２３】
本発明の他の観点によれば、バランス用気体ばねに注入され圧縮機システムからばねに同内の適正な圧力を確保するために供給される流体は、空気及び／又は窒素ガスのような実質的に不活性ガスとすることができる。
【００２４】
本発明の他の観点によれば、圧縮機システム及び気体ばねへの湿気やごみの侵入を防ぐために、圧縮機への入口の前に膜及び／又はフィルタを配置することができる。
【００２５】
本発明の他の観点によれば、気体ばねへ気体を供給するための外部圧力源を圧縮機の入口に接続することができる。外部圧力源は釣合い装置が使用される敷地上に据付けられる既存のガス配管システムからなることとしてもよく、ガス配管システムは圧縮機の入口と接続することができる。気体ばねに気体を供給するための外部圧力源は、釣合い装置に接続されたガスタンクからなることとしてもよい。ガスタンクは釣合い装置上に搭載することができる。あるいは、ガスタンクを釣合い装置に隣接して設置することができる。ガスタンクは、気体ばね中の圧力よりも低い所定の圧力レベルに気体が満たされているべきである。
【００２６】
本発明の他の観点によれば、バランス用気体ばね中の圧力超過が発生すると、ガスタンク中の圧力がばね中の圧力よりも低くなるように気体をガスタンクに戻すことができる。
【００２７】
本発明の他の観点によれば、外部の窒素ガス源に代えて、窒素ガスのみが圧縮機へ流入するように、圧縮機の入口の前に空気から窒素ガスを分離する膜を配置することができる。
【００２８】
本発明の他の観点によれば、可動な部品間で動作する気体ばねを備える釣合い装置によって釣合わせが行われ、気体ばね中の圧力の検出と、所定値から外れる場合の圧力の調整と、を備える、可動な部品の少なくとも一方の重力に抗して動作するための、２つの相互に可動な部品を釣合わせる方法が提供される。気体漏れ及び周囲温度の変化の結果として発生する気体ばねのガス圧力における変化の検出及び補償を備える釣合わせ方法によって、いつでも気体ばね中の適正な圧力が確保される。この圧力補償は釣合い装置により釣り合わせがなされている装置の動作中に起こり、釣合い装置のばねの点検の必要を減らし、望ましくない生産停止の数を最少化させる。
【００２９】
本発明の他の観点によれば、方法は、自動制御システムに含まれる圧力センサーからの信号に基づく、圧縮機システムに含まれる圧縮機の制御を含む。
【００３０】
本発明の他の観点によれば、方法は、前記２つの部品間の相対運動による圧縮機の駆動を含む。
【００３１】
本発明の他の観点によれば、方法は、自動制御システム中の圧縮機システムによって生成された運転データの記憶と、運転データに基づく点検指示の生成と、を含む。
【００３２】
本発明の他の観点によれば、方法は、圧縮機の入口に接続された外部圧力源を経由しての圧縮機への気体の供給を含む。外部圧力源は、釣合い装置に接続されたガスタンクを含むことができる。
【００３３】
本発明の他の観点によれば、方法は、気体ばね内の圧力超過が発生した場合のガスタンクへ気体を戻すことを含む。
【００３４】
本発明の他の観点によれば、方法は、窒素ガスのみが圧縮機へ流入するように、圧縮機の入口の前に配置された膜による空気からの窒素ガスの分離を含む。
【００３５】
この釣合わせ方法によって、前述の利点と釣合い装置に関連する代替の実施形態が得られる。本発明のこれら及び他の観点は、好適な実施形態の以下の詳細な説明を図面とともに当業者が読んで理解することが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明がとる物理的な形状、部品及び部品の配置についてのいくつかの非限定的な実施形態を示す図に、参照が付される。
【図１】図１は、２つの相互に可動な部品を釣合わせる釣合い装置の概略図である。
【図２】図２は、圧縮機システム及びバランス用ばねを備える釣合い装置の概略図である。
【図３】図３は、釣合い装置の概略三次元図である。
【図４】図４は、気体圧縮のためのシステムを備える釣合い装置の概略図である。
【図５】図５は、電気駆動の圧縮機の概略図である。
【図６】図６は、図５の電気駆動の圧縮機の基本的な機能を４つのステップにて示す。
【図７】図７は、空気圧で直接駆動される圧縮機の概略図である。
【図８】図８は、図７の空気圧で直接駆動される圧縮機の基本的な機能を４つのステップにて示す。
【図９】図９は、空気圧式の圧力スイッチの概略図である。
【図１０】図１０は、空気圧シリンダーによって駆動される圧縮機の概略図である。
【図１１】図１１は、バランス用ばねの相対運動によって駆動される圧縮機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
その開示が本発明の非限定的な実施形態を示す目的のみであって限定の目的ではない図面を参照すると、図１は２つの相互に可動な部品２，３を釣合わせる釣合い装置１を表している。
【００３８】
図２及び図３は、バランス用ばね４及び圧縮機システム５を備える釣合い装置１を示す。圧縮機システムは、圧縮機６と自動制御システム７とからなるようにすることができる。自動制御システム７は、圧力センサー８と圧力制御弁９とを備える。圧力センサー８からの信号に基づいて、バランス用ばね４中の圧力が規制可能となるように、圧縮機６及び／又は圧力制御弁９を制御することができる。
【００３９】
バランス用ばね４中のガス圧力を予め設定された制限値内に保つように、自動制御システム７を設計することができる。圧力センサー８はバランス用ばね４中のガス圧力を測定し、圧力が予め設定された制限値よりも低下すると、ばね４中のガス圧力が増加され得るように、自動制御システム７は圧縮機６に始動の信号を与える。望ましい圧力に達したとき、圧縮機６は停止する。一方、圧力センサー８が予め設定された制限値を超える圧力を測定すると、気体ばね４中の圧力を低下させるために圧力制御弁９が開かれる。釣合い装置１中の圧力を保つために用いられる流体は、空気及び／又は窒素ガスのような不活性ガスとすることができる。流体はあらゆる外部圧力源から供給され得る。敷地上に据え付けられており例えば窒素ガスの使用に適する、いかなる配管システムも図４に示されたような圧縮機の入口１０に直接接続することができる。他に取り得る配置は、ガスタンク１１の形態での外部圧力源の使用である。ガスタンク１１は、所定の圧力レベルに気体が満たされており圧縮機の入口１０に接続することができる。バランスシステム中で圧力超過が発生し圧力制御弁９が作動すると、気体は圧力制御弁９の出口に接続されている配管を経由してガスタンク１１に戻ることが可能である。そのような配置は、バランスシステム中の圧力がガスタンク１１中の圧力よりも高いことを必要とする。外部圧力源は、釣合い装置１に隣接して又はその上に直接的に搭載することができる。
【００４０】
他の実施形態では、圧縮機の入口１０における空気から窒素ガスをろ過する膜（図示せず）が外部圧力源に代えて用いられている。この方法では、窒素ガスのみが圧縮機６に入り、圧縮機は窒素ガスを圧縮する。
【００４１】
圧縮機６の別の種類を釣合い装置１に用いることもできる。第１実施形態では、図５に電気駆動の圧縮機６が示されている。電気圧縮機は以下の主な要素を含んでいる：
・２つの直径及び逆止弁１３を備えるシリンダーチューブ１２；
・２つのシールされた直径及び組み込み逆止弁１５を備えるピストン１４；
・逆止弁１７を備える底部１６；
・ねじ棒１８；並びに、
・ギヤボックス２０を備える電気モータ１９。
【００４２】
電気圧縮機のピストン１４は電気モータ１９により作動する。電気モータのギヤボックス２０からの出力軸２１はねじ棒１８に接続されており、同様にねじ穴２２を介してピストン１４に接続されている。電気モータ１９の回転運動は、ねじ棒１８を介してシリンダーチューブ１２内の直線状の行路に沿って運動するピストン１４に変換される。
【００４３】
電気駆動の圧縮機の基本的な機能は、図６に示すような４つのステップにて示される。
【００４４】
ステップ１−圧縮機の始動位置。
【００４５】
ステップ２−ピストン１４がシリンダーチューブ１２内の直線状の行路に沿って移動する。シリンダーチューブ１２の第１室２３の内部の流体が、ピストン１４中の組み込み逆止弁１５を経由してシリンダーチューブ１２中の第２室２４へ流れる。
【００４６】
ステップ３−ピストン１４は底部１６に接触するまで移動を続け、全ての流体が第１室２３から第２室２４へ移される。
【００４７】
ステップ４−電気モータ１９はそれから逆回転し、ねじ棒１８が回転方向を変える。結果として、ピストン１４はステップ２における一方とは反対側の方向に直線運動を始める。第２室２４内の流体はそれにより圧縮され、出口であるシリンダーチューブの逆止弁１３を経由して、第２室２４からバランス用ばね４の室又はガスタンク１１へ移される。同時に、底部１６の逆止弁１７を経由して新たな流体が第１室２３へ吸引される。ピストン１４が上方の位置にあるとき、電気モータ１９は再び回転方向を変化させ、圧縮機は新たなサイクルを始める用意ができる。この手順は、バランス用ばね４の内部で適正な圧力に達したときに自動制御システム７が電気モータ１９への電流を遮断するまで繰り返される。
【００４８】
流体の圧縮効率を最大にするため、電気モータ１９の方向が変わる前にピストン１４は終端位置に到達するべきであり、そしてピストン１４が反対方向に運動を続けることが可能となる。この問題を解決する別の方法がある。問題を解決する最も簡単な方法は、電気モータ１９の回転の反転を電流制御することである。ピストン１４が終端位置に達すると、電気モータ１９は強く働き始め、モータを流れる電流が増加する。電流が所定値を超えるとき、回転方向を変えるために信号が電気モータ１９に送られ、ピストン１４は反対方向に運動する。
【００４９】
電気モータ１９の方向の変化を実現する代替手段として、リミットスイッチを使用することもできる。更なる代替手段は、モータ１９の回転方向を変える手段として、タイミングの周期を使用することである。
【００５０】
更なる実施形態では、空気圧の直接駆動の圧縮機が釣合い装置１に用いられる。この種類の圧縮機は、図７に示すように以下の主な要素を含んでいる：
・２つのホース２７，２８を含む２つの異なる直径及び逆止弁２９を備えるシリンダーチューブ２６；
・２つの異なる直径及び組み込み逆止弁３１を備えるピストン３０；
・上部圧力制御弁３２；
・下部圧力制御弁３３；
・高圧弁３４
・調整弁３５；並びに、
・圧力スイッチ３６。
【００５１】
空気圧の直接駆動の圧縮機６は、電気駆動の圧縮機と良く似ている。システム内の圧力が所定の下限圧力レベルより低下すると、圧力スイッチ３６は流体に対し、調整弁３５を通り、図８のステップ１に示すその上部ホース２７を通ってシリンダーチューブ２６へ流れ込むことを許可する。ピストン３０はそれから、ピストンの逆止弁３１を介して流体が流れるのと同時に、シリンダーチューブの３つのうち第１室３７から、ピストン３０とシリンダーチューブ２６との間の空間からなる第２室３８へ、降下を開始する。ピストン３０がその終端位置に到達すると、第１室３７内の圧力は増加し、上部圧力制御弁３２は、調整弁３５へ流体が流れることを許可するように作動し、そして調整弁３５に方向を変化させる信号が与えられる。この時点において、第３室３９への流体の流入を始めることができる。調整弁３５が方向を変化するための信号を受け取ると、流体は、シリンダーチューブの下部ホース２８を通って第３室３９へ流れ、ピストン３０は反対方向に移動し始める。第２室３８中の流体の圧縮が始まり、圧力は増加し、流体がシリンダーチューブの第２室３８から逆止弁２９を介してバランス用ばね４の室（図示せず）に流れ始める。ピストン３０が他の終端位置に到達すると、第３室３９内の圧力は増加し、下部圧力制御弁３３は調整弁３５へ流体が流れることを許可するように作動し、調整弁３５は方向を変化するための信号を与えられて、圧縮機６は新たなサイクルを始める用意ができる。この手順は、バランス用ばね４の内部で適正な圧力に達して圧力スイッチ３６が流体の流れを遮断するまで繰り返される。バランス用ばね４の内部の圧力が過度に高くなると、適正な圧力に到達するまで気体を排出するように高圧弁３４が作動する。空気圧で制御された調整弁３５に代えて、電気的に制御された調整弁３５を使用することができる。電気的に制御された調整弁３５は、例えばタイミングの周期を用いて位置を切り替えるように設定することができる。
【００５２】
この目的のために設計された圧力スイッチ３６は稀であるため、この種類のスイッチは図９に従って設計することができる。圧力スイッチは、下記の主な要素を含んでいる：
・バルブハウジング４０；
・スライド４１；
・ばね４２；
・調整可能なスプリングねじ４３；
・バランス用ばね４４への接続部；
・流体入口４５；及び、
・流体出口４６。
【００５３】
バランス用ばね４の内部の圧力が所定のレベルより低下すると、圧力スイッチ３６のばね力が勝り、スライド４１は降下する。これは、流体に入口４５を通って出口４６へ流れることを許可する。バランス用ばね４４の内部の圧力が十分なレベルまで増加すると、スライド４１は流体の流れを妨げるように上昇する。
【００５４】
第３の別の実施形態において、空気圧シリンダー４７によって駆動される圧縮機６が図１０に示されている。空気が圧縮されるという基本原理は、図５及び６に示されたような電気駆動の圧縮機と同様である。違いは、ピストン４８を動かすために、ねじ棒１８を備える電気モータ１９に代えて空気圧シリンダー４７が用いられることである。空気圧シリンダー４７の方向を変化させるために、電気的に又は空気圧で制御可能な一方通行弁４９が利用される。空気圧で制御される変形例は図７及び８に示された空気圧直接駆動の圧縮機と同じ原理に従って制御され、電気的に制御される変形例は例えばタイミングの周期を用いて位置を切り替えるように設定することとしてもよい。
【００５５】
更なる実施形態において、図１１に示すように、圧縮機６はバランス用ばね４の相対運動により駆動される。圧縮機６の圧縮サイクルの基本原理はこれまでの実施形態におけるものと同様である。バランス用ばね４が動作中であると、ピストン棒５０が多かれ少なかれ同じ位置にあり、小さな往復運動をするのみである。これらの運動はばねマウント５１及びばね５２を介して圧縮機６へ変換され、その圧縮に必要な動力が供給される。結果的に、ある段階において、バランス用気体ばね４１はより大きな運動をすべきであり、ばね５２はフルストロークを可能とするように縮小又は拡大する。ばねマウント５１は上下方向に調整可能であり、それは圧縮機６の運転位置がバランス用気体ばね４のピストン棒５０の典型的な動作範囲に従って調整できることを意味する。ばね５２は、コイルばね、気体ばね又は他のばね要素であってもよい。
【００５６】
バランス用ばね４がフルストロークで稼動するときもある。そのような場合、上述の実施形態においてばね５２は省略され、固定要素に置き換えられる。
【００５７】
本発明は、好適な実施形態を参照して記載されている。好適な実施形態のこれら及び他の変更も、本発明の他の実施形態も、ここでの開示から自明であり、それによって前述の事項は本発明の例示に過ぎず限定とはならないと理解されるべきである。添付の特許請求の範囲内である限りにおいて、すべてのそのような変更や代替を含むことが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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