JP2540182Y2 - 油圧シリンダの高速駆動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案はタレットパンチプレスなどの駆動源に使用
する油圧シリンダの高速駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来駆動源として使用される油圧シリンダの多くは、
操作弁により流入する油圧の流量を制御することによ
り、動作速度が制御できるようになっており、高速動作
が必要な場合サーボシリンダを使用している。

しかしサーボシリンダは径が大きくなると動作に必要
な流量も多くなるため、これを満すのに流量の大きい油
圧源を必要とし設備等が大掛りとなる不具合がある。

上記不具合を改善するため、シリンダからの戻り油の
一部を再び油圧シリンダへ供給することにより、少ない
流量で油圧シリンダの高速動作を可能にした、ポペット
弁よりなるプレフィルバルブを設けて、このプレフィル
バルブによりチャージタンク内の油をシリンダへ流入さ
せることにより、油圧源よりシリンダへ供給する流量を
少なくするようにした油圧シリンダの高速駆動装置など
が公知である。

しかし何れの装置もバルブの応答性が悪いため、油圧
シリンダを高速駆動する上で限度があるなどの不具合が
ある。

かかる不具合を改善するため、プレフィルバルブに応
答性のよいスプール弁を用いて油圧シリンダ装置が例え
ば特公昭45−34885号公報で提案されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし上記公報の油圧シリンダ装置では、次のような
不具合がある。

すなわち大気圧となった油タンク内の油をプレフィル
バルブを介して油圧シリンダの上室へ供給する構造のた
め、油タンク内の油がプレフィルバルブを通って上室へ
流入るす際、プレフィルバルブ通過時の圧力損失などに
より充填に時間がかかって充填効率が悪い。

このためピストンを高速で動作させると上室が負圧状
態となって、定速加圧域へ移行しても上室の圧力が上昇
するのに時間がかかるため、ピストンの高速動作は困難
である。

また高速下降域より低圧加圧域へ切換えると、負圧と
なっている上室に高圧の油が急激に流入するため、オイ
ルハンマにより大きな振動や騒音が発生すると共に、負
圧となった室内に高圧油が流入すると、ピストンが一瞬
浮き上る現象が発生するため、ピストンの位置を検出し
てフィードバック制御を行おうとすると、制御が乱れ
て、精度の高いフィードバック制御ができなくなるなど
の不具合もある。

この考案はかかる不具合を改善するためになされたも
ので、油タンク内をエアにより加圧してシリンダ内の充
填効率を向上させることにより、ピストンの高速動作を
可能にした油圧シリンダの高速駆動装置を提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

この考案は上記目的を達成するために、サーボ弁より
供給される油圧により任意な高速で駆動可能な油圧シリ
ンダのシリンダ内と、エアにより一定圧力で加圧された
油タンクとの間を、油圧シリンダの外部より導入された
外部パイロット圧により切換え制御されるスプールを有
するプレフィルバルブを介して接続すると共に、上記油
圧シリンダに、ピストンの位置を検出する位置センサを
設け、かつこの位置センサ検出した位置信号を制御器に
入力して、位置信号をもとに制御器により上記プレフィ
ルバルブを切換え制御するようにしたものである。

上記構成によりピストンの高速動作時、エアにより加
圧された油タンク内の油がプレフィルバルブを介して油
圧シリンダへ流入するため、シリンダ内を短時間で充填
することができ、これによってピストンを高速動作させ
てもシリンダ内が負圧となることがないため、ピストン
の高速動作が可能になる。

また高速下降域より低速加圧域へ切換えた場合でも、
シリンダが負圧となっていないことから、オイルハンマ
による振動や騒音が発生することがないと共に、ピスト
ンが一種浮き上ることもないため、ピストンの位置を検
出してプレフィルバルブを制御するフィードバック制御
が精度よく行えるようになり、これによってワークの板
厚などに応じて減速タイミングを制御したり、ワークの
打抜き直前にピストンを減速してブレークスルーを低減
するなどの制御を容易に行うことができる。

〔実施例〕

この考案の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図はタレットパンチプレスに高速駆動装置を適用
した実施例を示すもので、パンチ１の上方に油圧シリン
ダ２が設けられている。

上記油圧シリンダ２はシリンダ2a内に打撃子を兼ねた
ピストン2bが収容されていて、このピストン2bより突設
されたピストン杆2cの下端で上記パンチ１を上方より打
撃するようになっていると共に、ピストン2b及びピスト
ン杆2c内には上面が開口する圧力室2dが形成されてい
て、この圧力室2d内に上記シリンダ2aと一体となったラ
ム2eが上方より嵌入されている。

そして上記ピストン2bにより上下に区割されたシリン
ダ2a内の上室2₁及び下室2₂のうち下室2₂と、上記圧力室
2d内に油圧ポンプ３より吐出された油圧がサーボ弁４を
介して供給され、シリンダ2aの上室2₁にはサーボ弁４よ
りプレフィルバルブ５を介して油圧が供給されるように
なっている。

一方上記プレフィルバルブ５は、シリンダ2aと一体と
なった弁本体5a内にスプール5bを有していて、スプール
5bの両端側にはパイロット室5c,5dが設けられている。

これらパイロット室5c,5dには油圧ポンプ３の吐出圧
の一部が外部パイロット圧としてパイロット弁６を介し
て導入されていて、この外部パイロット圧によりスプー
ル5bが切換え制御されることにより、サーボ弁４とシリ
ンダ2aの上室2₁内を連通し、もしくはシリンダ2aの上室
2₁と油タンク７の間を連通するようになっている。

上記油タンク７は密閉構造となっていて、図示しない
エア源より管路８を介して導入されたエアにより一定圧
力で常時加圧されている。

またシリンダ2a内に収容されたピストン2bの動作位置
は位置センサ９により検出されて制御器10へ入力され、
位置センサ９からの信号をもとに上記パイロット弁６が
切換え制御されるようになっている。

次に作用を説明すると、通常タレットパンチプレスは
パンチ１を打撃子により上方より打撃して、パンチ１と
その下方に設けられたダイ（図示せず）の間でシート状
のワーク11を打抜き加工するようになっており、打撃子
を高速で下降させる際には余り力を必要とせず、パンチ
１がワーク11と接してワーク11を剪断するときにもっと
も大きな力を必要とする。

そこで打撃子を兼ねたピストン2bが高速で下降を開始
するときには、プレフィルバルブ５のスプール5bは第２
図に示す位置にあって油タンク７とシリンダ2aの上室2₁
が連通される。

これによってエアにより一定圧に加圧された油タンク
７の油圧がプレフィルバルブ５を介して上室2₁内に瞬時
に流入する。

すなわち油タンク７内を加圧することにより充填効率
が上るため、高速動作時プレフィルバルブ５内に流路抵
抗などがあっても、上室2₁内が負圧になることがないと
同時に、プレフィルバルブ５の小型化も図れるようにな
る。

シリンダ2aの上室2₁に油タンク７内に加圧された油が
流入することにより、ピストン2bは高速で下降される。

その後パンチ１がワーク11へ当接したのを位置センサ
９が検出すると、プレフィルバルブ５のスプール5bがパ
イロット圧により第３図に示す位置へ切換えられて、ピ
ストン2bはシリンダ2aの上室2₁及びピストン2b内の圧力
室2dへ供給された油圧によりさらに下降され、大きな力
で下降されるピストン2bによりパンチ１が押し下げられ
てワーク11を打抜き加工する。

そしてワーク11の打抜き終了とともにプレフィルバル
ブ５のスプール5bは第２図に示す位置へ切換えられると
共に、サーボ弁４よりシリンダ２の下室2₂へ油圧が供給
されて、ピストン2bが元の位置まで上昇される。

以下上記動作を繰返すことによりワーク11の打抜き加
工を行うものである。なお上記実施例ではタレットパン
チプレスに設けられた油圧シリンダ２を高速駆動する実
施例について説明したが、油圧駆動源として使用される
各種の油圧シリンダにも適用できるものである。

〔考案の効果〕

この考案は油タンクと油圧シリンダの間に、応答性の
よいスプールを使用したプレフィルバルブを設けると共
に、このプレフィルバルブのスプールを外部パイロット
圧により切換え制御するようにしたことから、油圧シリ
ンダ内の油圧をパイロット圧とする内部パイロット圧方
式を採用したものに比べて、スプールの切換え動作が油
圧シリンダの動作に影響されることがないため、スプー
ルの応答性がさらに向上する。

またシリンダへ油を供給する油タンク内をエアにより
一定圧に加圧したことから、高速動作の際、油タンク内
の油がプレフィルバルブを介して瞬時にシリンダに充填
されるため、シリンダへの充填効率が大幅に向上する。

これによって高速動作時シリンダ内が負圧となること
がないため、ピストンの高速動作が可能となると共に、
高速下降工程から加圧工程に切換えた際、高圧油がシリ
ンダへ供給されても、シリンダ内が負圧となっていない
ため、オイルハンマにより大きな振動や騒音が発生する
ことがない。

また充填効率が上ることによってプレフィルバルブの
小型化が図れるため、スプールを小型化でき、これによ
ってスプールの慣性が小さくなることから応答性がさら
に向上する。

さらに高速下降域より低速加圧域へ切換えた際、ピス
トンが一瞬浮き上って制御が乱れるなどの現象が発生す
ることもないので、位置センサによりピストンの位置を
検出してプレフィルバルブを制御するフィードバック制
御が精度よく行えるようになり、これによってワークの
板圧に応じて減速タイミングを制御したり、ワーク打抜
き直前にピストンを減速してブレークスルーを低減させ
るなどの制御が容易確実に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案をタレットパンチプレスに実施した例
を示す回路図、第２図及び第３図は作用説明図である。 ２は油圧シリンダ、2aはシリンダ、４はサーボ弁、５は
プレフィルバルブ、5aは弁本体、5bはスプール、７はタ
ンク、９は位置センサ。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボ弁４より供給される油圧により任意
   な速度で駆動可能な油圧シリンダ２のシリンダ2a内と、
   エアにより一定圧力で加圧された油タンク７との間を、
   油圧シリンダ２の外部より導入された外部パイロット圧
   により切換え制御されるスプール5bを有するプレフィル
   バルブ５を介して接続すると共に、上記油圧シリンダ２
   に、ピストン2bの位置を検出する位置センサ９を設け、
   かつこの位置センサ９が検出した位置信号を制御器10に
   入力して、位置信号をもとに制御器10により上記プレフ
   ィルバルブ５を切換え制御することを特徴とする油圧シ
   リンダの高速駆動装置。