JP4319870B2 - Pneumatic hydraulic generator - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空圧式油圧発生装置に関し、具体的には加工機械に対し着脱可能なハンドリング装置のアクチュエータ、旋盤自動チャック装置のアクチュエータとした空圧式油圧発生装置として使用し、油の劣化を防止し、装置のコンパクト化、省エネルギー型化を果たすものについてである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧発生源として、よく油圧ポンプを電動モータと組み合わせて使用している。そのことによりアンロード弁やリリーフ弁を設ける必要が生じている。その回路を図６に示す。
【０００３】
運転中にアキュムレータに作用する圧力が設定圧力（カットアウト圧力）に達すると、油圧ポンプからの油圧はアンロード弁、リリーフ弁を経てタンクに流入し、油圧ポンプは無負荷状態になるが、油圧ポンプは常時稼動している。
【０００４】
また、旋盤自動チャック装置では、油圧ポンプ、電動モーター、油タンクをユニット化した製品が使用されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１０６２８公報
【特許文献２】
特開２００３−０１３９０３公報
【特許文献３】
特開２０００−０２７７６６公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の油圧ポンプを使用した設備では、運転中にアキュムレータに作用する圧力が設定圧力に達すると、アンロード弁により油圧ポンプからの油圧をタンクに流入させ、油圧ポンプを無負荷状態にしているが、油圧ポンプは稼動し続けており、省エネルギー上、好ましくない。
【０００７】
また、旋盤自動チャック装置の油圧発生源として油圧ポンプを使用した時の問題点としては、自動チャックを速く且つ強力にするには、油の吐出量を多くし油圧を上げる必要があり、そのために油圧ポンプは大きくなり、当然油圧モータも高出力の大形のものとなる。
【０００８】
油圧ポンプは、次のような欠点を持っている。
（１）無負荷から制御圧力に急上昇させる場合、アンロード弁を設ける必要がある。
（２）常時油圧ポンプを稼動させなければならず、余分な油（圧力）をリリーフ弁を経てタンクへ戻している。
（３）常時油圧ポンプを稼動させているため、油温が上昇するのでオイルクーラーが必要となる。あるいは放熱を期待してタンクを大きくしなければならない。
【０００９】
したがって、旋盤自動チャック装置の本体はコンパクトな機器であるにもかかわらず、大きなスペースを必要とする油圧発生装置となり、油圧ポンプ・タンクは別途に設置するのが通常となっている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、油圧発生装置の油の劣化を防止し、装置のコンパクト化、省エネルギー型化を果たした空圧式油圧発生装置とすべく、空圧式ブースタポンプを、高圧時の油圧発生源とし、２つのタンクを有し、アクチュエータの動きに対応させて、各々のタンク内を空気圧にて加圧する回路機構を有し、空気圧でタンク内を加圧することにより得られた低油圧と、空圧式ブースタポンプで得られた高油圧を、アクチュエータに供給操作する回路機構を有する空圧式油圧発生装置とした。アクチュエータの台数が２台以上であっても、アクチュエータに油圧を供給操作する回路機構をそれぞれ増すことで対応できる。
【００１１】
また、本発明は、具体的には、アクチュエータが加工機械に対し着脱可能なハンドリング装置である空圧式油圧発生装置とした。
【００１２】
さらに、本発明は具体的には、アクチュエータが旋盤自動チャック装置のチャックである。
【００１３】
【発明の実施の態様】
本発明を、添付する図面に示す具体的な実施例に基づいて、以下詳細に説明する。
【００１４】
図１は、油圧シリンダＣｙ１に、ブースタポンプＢＰと２つのタンクＡ・Ｂとを２方口常時閉タイプの電磁弁（ＭＶ１、ＭＶ２、ＭＶＡ１、ＭＶＡ２、ＭＶＡ３、ＭＶＢ１、ＭＶＢ２、ＭＶＢ３）を介して接続した回路構成の一例である。
【００１５】
ここで使用するブースタポンプＢＰは、一定圧力に達すると作動を自動的に停止するもので、それを図２〜図５に示す。
【００１６】
図２で、空気供給口より加圧された圧縮空気は、ピストンによって押し開かれたリミットバルブ部を通り、メインバルブを押圧する。
【００１７】
図３で押圧されたメインバルブは移動し、そのメインバルブを通った圧縮空気はシリンダ室に流入し、ピストンおよびプランジャを移動させ、移動したプランジャの体積量だけ油圧を吐出させる。
【００１８】
図４で、ピストンが最終端で停止すると、プランジャの後端部が開いてメインバルブを加圧していた圧縮空気がフィルタを通じて大気へ放出され、メインバルブはバネ力により復帰し、切り換わるため、ピストンを加圧していた圧縮空気もサイレンサを通じて大気に放出される。
【００１９】
図５で、ピストンとプランジャはバネ力により移動・復帰し、その際に吸入バルブが開き、油を吸入する。ピストンが最終端まで移動すると、リミットバルブが押圧され、図２の状態となる。
【００２０】
このように、吐出圧力（油圧）がピストンの受圧力とバランスするまで図２〜図５の順で作動が繰り返されて、一定圧力に達すると作動を自動的に停止する。
【００２１】
吐出油圧が降下し、バランス状態が崩れると再び作動を開始する。
【００２２】
図１においてロッドアウト時の作動を説明する。
【００２３】
ブースタポンプＢＰには、空気圧が供給されており、上述のブースタポンプＢＰの構造に依存する高油圧が発生している。…（１）
同時にタンクＡは電磁弁ＭＶ２を経て空気圧により加圧され、加圧された空気圧と同一の低油圧が電磁弁ＭＶＡ３を経由して油圧シリンダＣｙ１に供給されている。…（２）
この低油圧は、電磁弁ＭＶＡ１を経由して、ブースタポンプＢＰの吸入側にも供給されている。このことは、負圧に依存する自然吸入と比較して、より効率的な吸入条件を作り出している。
【００２４】
無負荷時等の油圧シリンダＣｙ１に作用する負荷が小さい場合には、流量（１）＜＜流量（２）のため、油圧シリンダＣｙ１の高速作動が可能となる。
【００２５】
クランプ時等の油圧シリンダＣｙ１に高出力が要求される場合には、油圧（１）により、高出力が得られる。高油圧（１）は、チェックバルブＣＶにより、他の回路に流入することはない。
【００２６】
油圧シリンダＣｙ１からの戻り油（ロッド側から戻る油）は、電磁弁ＭＶＢ２を経由してタンクＢに戻される。
【００２７】
次に、ロッドイン時の作動について説明する。
【００２８】
電磁弁ＭＶ２を電磁弁ＭＶ１と同時に切り替えることにより、タンクＢが加圧される。
【００２９】
加圧された油圧は、電磁弁ＭＶＢ１を経由して、ブースタポンプＢＰに供給されると共に、電磁弁ＭＶＢ３を経由して、油圧シリンダＣｙ１の低負荷時の駆動油圧となる（流量大）。
【００３０】
油圧シリンダＣｙ１からの戻り油は、電磁弁ＭＶＡ２を経由してタンクＡに戻される。
【００３１】
なお、上記は、常時閉タイプの２方口電磁弁を使用した例であるが、当然のことながら、他の切換機構（例：空気圧をパイロットとする切換バルブを内蔵した一体ベースを製作）で代用することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、空圧式ブースタポンプを、高圧時の油圧発生源とし、２つのタンクを有し、アクチュエータの動きに対応させて、各々のタンク内を空気圧にて加圧する回路機構を有し、空気圧でタンク内を加圧することにより得られた低油圧と、空圧式ブースタポンプで得られた高油圧を、アクチュエータに供給操作する回路機構を有する空圧式油圧発生装置であるので、油圧発生装置の油の劣化を防止し、装置のコンパクト化、省エネルギー型化を果たすことができた。
【００３３】
本発明では、空圧（入力）に対する油圧（出力）倍率が一定のため、簡易的に圧力は空圧の監視のみで良い。
【００３４】
本発明では、設定圧力になればブースタポンプは自動的に停止し、再起動も自動的に行われるブースタポンプの構造になっており、ブースタポンプが停止している時も、負荷側の高圧が保持されている。
【００３５】
本発明では、油圧発生装置停止時には、空気の消費はなく、省エネルギー型になっている。
【００３６】
本発明では、油圧ポンプを使用した時のように、油リターンによる油温上昇はなく、油の劣化も防止できる。
【００３７】
本発明では、ブースタポンプ単独機器での油圧発生源とする油圧発生回路とは比較にならない高速作動が可能となる。
【００３８】
また、本発明は、具体的には、アクチュエータが加工機械に対し着脱可能なハンドリング装置である空圧式油圧発生装置とした。アクチュエータとして前進、後退、正転、逆転等を行う各種作業に使用されるものであり、複動形でも単動形でもどちらであってもよい。
【００３９】
さらに、本発明は、具体的には、アクチュエータが旋盤自動チャック装置のチャックである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空圧式油圧発生装置の具体的な一実施例の回路図である。
【図２】本発明のブースタポンプの油圧吐出前を説明する図である。
【図３】本発明のブースタポンプの油圧吐出時を説明する図である。
【図４】本発明のブースタポンプの油圧吸入前を説明する図である。
【図５】本発明のブースタポンプの油圧吸入時を説明する図である。
【図６】従来のアンロード弁の回路図である。
【符号の説明】
ＢＰ…ブースタポンプ
Ａ・Ｂ…タンク
Ｃｙ１…油圧シリンダ（アクチュエータの例）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pneumatic hydraulic pressure generator, and more specifically, as a pneumatic hydraulic pressure generator used as an actuator for a handling device that can be attached to and detached from a processing machine and an actuator for an automatic lathe chuck device to prevent deterioration of oil. It is about what makes the device compact and energy-saving.
[0002]
[Prior art]
As a conventional hydraulic pressure generation source, a hydraulic pump is often used in combination with an electric motor. Therefore, it is necessary to provide an unload valve and a relief valve. The circuit is shown in FIG.
[0003]
When the pressure acting on the accumulator reaches the set pressure (cutout pressure) during operation, the hydraulic pressure from the hydraulic pump flows into the tank via the unload valve and relief valve, and the hydraulic pump becomes unloaded. The pump is always operating.
[0004]
The lathe automatic chuck device uses a product in which a hydraulic pump, an electric motor, and an oil tank are unitized.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-210628 [Patent Document 2]
JP 2003-013903 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-027766
[Problems to be solved by the invention]
In the equipment using a conventional hydraulic pump, when the pressure acting on the accumulator reaches the set pressure during operation, the hydraulic pressure from the hydraulic pump flows into the tank by the unload valve, and the hydraulic pump is in an unloaded state. The hydraulic pump continues to operate, which is not preferable for energy saving.
[0007]
In addition, when using a hydraulic pump as a hydraulic pressure source for a lathe automatic chuck device, it is necessary to increase the oil discharge amount and increase the hydraulic pressure in order to make the automatic chuck fast and powerful. The hydraulic pump becomes large, and naturally the hydraulic motor becomes a large one with high output.
[0008]
The hydraulic pump has the following drawbacks.
(1) When suddenly increasing from no load to the control pressure, it is necessary to provide an unload valve.
(2) The hydraulic pump must always be operated, and excess oil (pressure) is returned to the tank through the relief valve.
(3) Since the hydraulic pump is always operated, the oil temperature rises, so an oil cooler is required. Alternatively, the tank must be enlarged with the expectation of heat dissipation.
[0009]
Therefore, although the main body of the lathe automatic chuck device is a compact device, it is a hydraulic pressure generator that requires a large space, and the hydraulic pump and tank are usually installed separately.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a pneumatic booster pump that has a high pressure so as to prevent the deterioration of oil in the hydraulic generator and to make the apparatus compact and energy-saving. It was obtained by using two tanks as a hydraulic pressure generation source, and having a circuit mechanism that pressurizes each tank with air pressure according to the movement of the actuator, and pressurizes the tank with air pressure. A pneumatic hydraulic pressure generator having a circuit mechanism for supplying and operating low hydraulic pressure and high hydraulic pressure obtained by a pneumatic booster pump to an actuator is provided. Even if the number of actuators is two or more, it can be dealt with by increasing the number of circuit mechanisms for supplying hydraulic pressure to the actuators.
[0011]
Further, the present invention is specifically a pneumatic hydraulic pressure generator that is a handling device in which an actuator can be attached to and detached from a processing machine.
[0012]
Furthermore, in the present invention, specifically, the actuator is a chuck of a lathe automatic chuck device.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in detail below based on specific embodiments shown in the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 shows that a booster pump BP and two tanks A and B are connected to a hydraulic cylinder Cy1 through two-way normally closed solenoid valves (MV1, MV2, MVA1, MVA2, MVA3, MVB1, MVB2, MVB3). It is an example of the circuit structure connected.
[0015]
The booster pump BP used here automatically stops its operation when it reaches a certain pressure, which is shown in FIGS.
[0016]
In FIG. 2, the compressed air pressurized from the air supply port passes through the limit valve portion pushed open by the piston and presses the main valve.
[0017]
The main valve pressed in FIG. 3 moves, the compressed air passing through the main valve flows into the cylinder chamber, moves the piston and the plunger, and discharges the hydraulic pressure by the volume of the moved plunger.
[0018]
In FIG. 4, when the piston stops at the final end, the rear end of the plunger opens and the compressed air that pressurizes the main valve is released to the atmosphere through the filter, and the main valve is returned by the spring force and switched. The compressed air that has pressurized the piston is also released to the atmosphere through the silencer.
[0019]
In FIG. 5, the piston and the plunger are moved and returned by the spring force, and at that time, the suction valve is opened to suck in the oil. When the piston moves to the final end, the limit valve is pressed and the state shown in FIG. 2 is obtained.
[0020]
In this way, the operation is repeated in the order of FIGS. 2 to 5 until the discharge pressure (hydraulic pressure) balances with the receiving pressure of the piston, and the operation is automatically stopped when a certain pressure is reached.
[0021]
When the discharge hydraulic pressure drops and the balance is lost, the operation starts again.
[0022]
The operation at the time of rod-out will be described with reference to FIG.
[0023]
Air pressure is supplied to the booster pump BP, and high hydraulic pressure that depends on the structure of the booster pump BP is generated. ... (1)
At the same time, the tank A is pressurized by the air pressure via the electromagnetic valve MV2, and the low oil pressure same as the pressurized air pressure is supplied to the hydraulic cylinder Cy1 via the electromagnetic valve MVA3. ... (2)
This low oil pressure is also supplied to the suction side of the booster pump BP via the electromagnetic valve MVA1. This creates a more efficient inhalation condition compared to natural inhalation that relies on negative pressure.
[0024]
When the load acting on the hydraulic cylinder Cy1 is small, such as when there is no load, the hydraulic cylinder Cy1 can be operated at high speed because of the flow rate (1) << the flow rate (2).
[0025]
When high output is required for the hydraulic cylinder Cy1 during clamping or the like, high output can be obtained by the hydraulic pressure (1). The high hydraulic pressure (1) does not flow into other circuits by the check valve CV.
[0026]
The return oil from the hydraulic cylinder Cy1 (oil returning from the rod side) is returned to the tank B via the electromagnetic valve MVB2.
[0027]
Next, the operation at the time of rod-in will be described.
[0028]
By switching the electromagnetic valve MV2 simultaneously with the electromagnetic valve MV1, the tank B is pressurized.
[0029]
The pressurized hydraulic pressure is supplied to the booster pump BP via the electromagnetic valve MVB1 and becomes the driving hydraulic pressure at the time of low load of the hydraulic cylinder Cy1 via the electromagnetic valve MVB3 (large flow rate).
[0030]
The return oil from the hydraulic cylinder Cy1 is returned to the tank A via the electromagnetic valve MVA2.
[0031]
The above is an example of using a normally closed type two-way solenoid valve, but it goes without saying that other switching mechanisms (eg, producing an integrated base with a switching valve using air pressure as a pilot) It is also possible to substitute.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses a pneumatic booster pump as a hydraulic pressure generation source at high pressure, has two tanks, and pressurizes each tank with air pressure corresponding to the movement of the actuator. The pneumatic hydraulic pressure generator has a circuit mechanism that supplies and operates the low hydraulic pressure obtained by pressurizing the inside of the tank with air pressure and the high hydraulic pressure obtained by the pneumatic booster pump. The oil in the oil pressure generator was prevented from deteriorating, and the device was made compact and energy-saving.
[0033]
In the present invention, since the hydraulic pressure (output) magnification with respect to the air pressure (input) is constant, the pressure only needs to be monitored simply for air pressure.
[0034]
In the present invention, the booster pump is automatically stopped when the set pressure is reached, and the booster pump is automatically restarted. When the booster pump is stopped, the high pressure on the load side is maintained. Is retained.
[0035]
In the present invention, when the hydraulic pressure generator is stopped, no air is consumed and the energy saving type is adopted.
[0036]
In the present invention, unlike when a hydraulic pump is used, there is no increase in oil temperature due to oil return, and deterioration of oil can be prevented.
[0037]
In the present invention, a high-speed operation that is not comparable to a hydraulic pressure generation circuit serving as a hydraulic pressure generation source in a booster pump single device is possible.
[0038]
Further, the present invention is specifically a pneumatic hydraulic pressure generator that is a handling device in which an actuator can be attached to and detached from a processing machine. The actuator is used for various operations such as forward, backward, forward rotation, reverse rotation, etc., and may be either double-acting or single-acting.
[0039]
Further, in the present invention, specifically, the actuator is a chuck of a lathe automatic chuck device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a specific example of a pneumatic hydraulic pressure generator according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining before the hydraulic pressure discharge of the booster pump of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a hydraulic pressure discharge of the booster pump according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining before the hydraulic pressure suction of the booster pump of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the hydraulic pressure suction of the booster pump according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional unload valve.
[Explanation of symbols]
BP ... Booster pump A / B ... Tank Cy1 ... Hydraulic cylinder (example of actuator)
Claims (3)
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