JP4637678B2 - 水道圧シリンダを用いたプレス装置 - Google Patents
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Description
Q:水道水の流量
P0 :水道水の圧力
P1 :増圧室で増圧された圧力
A1 :下側シリンダのピストン及びロッドの総受圧面積
A21:上側シリンダのピストンの受圧面積
A22:上側シリンダの上側ロッドの断面積
V1 :下側シリンダの下側ロッドの突出速度
V2 :上側シリンダの上側ロッドの突出速度
L0 :シリンダの全ストローク
L1 :下側シリンダの部分ストローク
L2 :上側シリンダの部分ストローク
D1 :下側シリンダのピストンの直径
D21:上側シリンダのピストンの直径
D22:上側シリンダの上側ロッドの直径
F:ロッドの押圧力
下側シリンダの送りポートから水道水を流入させると、ピストンのリング状の受圧面、及びロッドの筒部の先端の底面である受圧面(この二つの受圧面の和は、ピストンを通常の中実構造にした場合の受圧面積に等しい)に、水道水の圧力がそれぞれ作用して、下側シリンダの下側ロッドは、速度V1 〔=Q/A1 =4Q/(π×D1 2)〕で早送りされる。また、下側シリンダの下側ロッドは、当該下側ロッドの停止位置決めセンサに中間停止位置が定められて、下側シリンダの下側ロッドの早送りの部分ストロークL1 を自在に制御できる。
下側シリンダが早送り端に達した状態において、水道圧(P0)により上側シリンダを作動させると、密封手段により下側シリンダ内に形成された増圧室内の圧力(P1)は、〔P0 ×(A21/A22)=P0 ×(D21/D22)2〕となって増圧されると共に、下側シリンダの下側ロッドは、〔V1 ×(A22/A1)=V1 ×(D22/D1)2 〕の速度で遅送りされる。そして、下側シリンダの下側ロッドの最大突出端においては、〔P1 ×A1 =P0 ×(A1 ×A21/A22)〕の押圧力Fで被加工物が押圧される。また、下側ロッドの停止位置決めセンサにより、当該下側ロッドの最大突出端停止位置が定められ、この時点で、上側シリンダの上側ロッドは、戻しポートからの水道水の排出をON・OFFする方向切換弁がOFFとなった時点で停止されるので、増圧状態であるシリンダ全体の加圧時(作業時)における下側シリンダの遅送りの部分ストロークL2 を自在に制御できる。
加工終了後においては、下側及び上側の各シリンダの各戻しポートに水道水を同時に流入させて、上側シリンダの上側ロッドが戻った後には、下側シリンダの下側ロッドは、早戻りされる。
シリンダ全体の全ストロークL0 は、(L1 +L2)となって、下側及び上側の各シリンダの送りポート、及び戻しポートに連結されている方向切換弁の制御によって、シリンダ全体の全ストロークL0(=L1 +L2)を自在に変更できる。また、シリンダ全体の全ストロークL0 が一定の場合でも、シリンダの加圧力を利用する作業の種類によって、下側及び上側の各シリンダによる部分ストロークL1,L2 を自在に分配して、作業目的を達成できる。例えば、全ストロークL0 のうち早送りの部分ストロークL1 の割合を大きくすると、シリンダの1往復に要する時間を短くできる。
次に、圧力媒体が水道水であることに起因する特有の効果を、油圧シリンダとの対比で説明する。(1)水圧機のように、パスカルの原理を主体にした液体増圧原理のみによって、小さな水道圧を増圧しているために、油圧シリンダにおける油圧ポンプの運転時の連続騒音等が一切なく、静かな環境において静粛に運転を行える。(2)圧力媒体として容易に得られる水道水を利用しているため、請求項1の発明の水道圧シリンダを使用したプレス装置等の各種装置の設置場所の制約は殆どないと共に、使用後の水道水は、そのまま排水しても環境保全上問題とならないため、使用済の圧力媒体の処理が簡単である。(3)圧力媒体が水道水であって、電気等の火災の発生の原因となるものを一切使用していないので、火災の発生の恐れが全くない。(4)駆動源として、電気を必要とするモータ、石油資源を必要とするエンジン等と異なって、蓄積された雨水等の水位差により自然に発生する「水道圧」を利用しているために、モータ、エンジン等と異なって駆動源を得るために環境を破壊する恐れがない(環境保全に寄与する)と共に、コストの面からも低廉なエネルギーである。
Ca:上側シリンダ
Cb:下側シリンダ
E:プレス装置
K1 〜K6 :方向切換弁
LS1,LS2 :リミットスイッチ(停止位置決めセンサ)
Ra:上側ロッド
Rb:下側ロッド
U:プレス加工空間
W:水封入空間(増圧室)
4a:上型
4b:下型
6:板材(被加工物)
7:上側ロッドカバー(下側及び上側の各シリンダの接続部)
9:上側ピストン
13:上側ピストン送りポート
14:上側ピストン戻しポート
16:ロッド挿通孔(上側シリンダの上側ロッドの挿通孔)
16a:パッキン挿入溝
17:下側ピストン送りポート(送りポート)
22:下側ピストン
26:下側ロッドパッキン(密封手段)
26a:Oリング
26b:摺動リング
28:ピストン進入孔(筒状部)
31:下側ピストン戻しポート
36:水道圧源
37:送り管(管路)
43:分岐管(管路)
45:戻し管(管路)
46:逆止弁(密封手段)
Claims (3)
- 水道圧源と、
上下方向に所定間隔をおいて配置されたベースと支持板との間にプレス加工空間が形成されて、当該ベースに下型が装着される架台と、
当該架台の支持板に垂直に固定され、水道圧を増圧させて作動する水道圧シリンダと、
前記水道圧源と前記水道圧シリンダの各ポートとを接続する各管路に組み込まれた必要個数の方向切換弁と、
前記水道圧シリンダを構成する下側シリンダの下側ロッドの中間停止位置及び最大突出端停止位置を定めるための停止位置決めセンサと、
を備えた水道圧シリンダを用いたプレス装置であって、
前記水道圧シリンダは、
下側シリンダチューブ内にロッド進入孔を有する下側ピストンが内装され、当該下側ピストンに、先端部を除く基端から所定長の部分を筒状に形成した下側ロッドが連結されて、前記下型と協働して被加工物の成形を行う上型が、前記下側シリンダチューブから下方に向けて突出する前記下側ロッドの下端部に装着された早送り用の下側シリンダと、
上側シリンダチューブ内に上側ピストンが内装され、当該上側ピストンに、前記下側シリンダの下側ロッドの筒状部に所定の隙間を有して挿入される上側ロッドが一体に連結された状態で、前記下側シリンダの上方に直列配置された増圧用の上側シリンダと、
前記上側シリンダの作動により、当該上側シリンダの上側ロッドが下側シリンダの下側ロッドの筒状部に挿入された増圧作動時において、送りポートから流入されて下側シリンダの下側ピストンに作用する圧力水を密封して増圧室を形成する密封手段とを備え、
前記下側ロッドの停止位置決めセンサの作動によって、前記下側シリンダの作動により下側ロッドを前記中間停止位置まで早送りさせた後に、上側シリンダの作動により、前記密封手段により密封された増圧室内の圧力水の圧力を増圧させて、前記下側ロッドを下降端停止位置まで遅送りさせることにより、前記下型に設置された被加工物を、当該下型と、前記下側ロッドの下端部に装着した上型とでプレス成形する構成であることを特徴とする水道圧シリンダを用いたプレス装置。 - 前記停止位置決めセンサは、下側シリンダの下側ロッドに連結板及びドッグ取付棒を介して取付けられたドッグと、下側シリンダの下側ロッドの中間停止位置及び最大突出端停止位置を定めるために、前記架台の支持板にスイッチ取付板を介して上下方向に沿って取付けられて、前記ドッグにより作動される2個のリミットスイッチとから成ることを特徴とする請求項1に記載の水道圧シリンダを用いたプレス装置。
- 水道圧シリンダを構成する下側及び上側の各シリンダの戻しポートには、1本の前記管路が途中で分岐されてそれぞれ接続され、下側及び上側の各シリンダの各ロッドは、同時に戻る構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水道圧シリンダを用いたプレス装置。
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2005
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