JP4878999B2 - 油圧装置の制御方式 - Google Patents

Description

本発明は、油圧シリンダ、制御弁、油圧ポンプ等で構成される油圧装置の制御方式に関する。

プレス等の工作機械をはじめ、各種機械に油圧装置が広く使用されている。従来の油圧装置ではアクチュエータである油圧シリンダを各種の制御弁を介して油圧配管により油圧ポンプに接続し、さまざまな作動を行わせていたが、近年、ＤＤＶ（Direct Drive Volume Control）型サーボポンプが開発された。これは図７に示すように、交流サーボモータに両回転のピストンポンプ１を直結し、サーボモータの回転方向、回転数およびトルクを制御することによりアクチュエータの前進・後退、速度および加圧力を制御するようにしたもので、符号８で示す油圧シリンダ１本ごとにこのユニットを用意すれば、油の発熱が少なく、精度の安定した油圧制御が実現する。したがって従来の油圧装置における油圧ポンプ、方向制御弁、油圧配管に代えて、各シリンダにそれぞれＤＤＶ型サーボポンプを配置すれば、同じ機能が簡単な構成で実現できる。

サーボモータはサーボアンプで制御する。サーボアンプを加えたＤＤＶ型サーボポンプの価格は、例えば15ｋＷのもので1台220万円、25ｋＷのもので360万円とかなり高いのが実情で、現状では大容量のものほど高価であり、またあまり大容量のものは製造されていないので、大型機械には採用できないという問題点もある。
一方、油圧装置においては、例えばプレス機械の場合、型を開いたり、ワークに近づけたりする場合、低負荷で高速に移動することが望ましく、逆に加工を行っている状態では移動量は少ないから低速でよいが高い負荷がかかる。ＤＤＶ型サーボポンプを採用しようとすると、低負荷の高速移動のために大容量のユニットを用意しなければならず、きわめて不経済である。

本発明は、複数基の油圧シリンダと同数のＤＤＶ型サーボポンプを備える油圧装置において、各油圧シリンダ、サーボポンプの接続を直列、並列に切り替えることによって小容量のＤＤＶ型サーボポンプを有効に利用して高負荷の低速移動と、低負荷の高速移動とを切り替えて運転できるようにした油圧装置の制御方式を実現することを目的とする。

本発明は、複数基の両ロッド式の油圧シリンダと同数のＤＤＶ型サーボポンプを備える油圧装置において、前記複数基の油圧シリンダと同数のＤＤＶ型サーボポンプをそれぞれ順番に配置し、各油圧シリンダ間を、前位の油圧シリンダのボトム側と次位の油圧シリンダのトップ側とを順次直列に接続してその連絡配管に切替遮断弁を設けるとともに各サーボポンプと先頭の油圧シリンダのトップ側を結ぶ配管、および各サーボポンプと末端の油圧シリンダのボトム側を結ぶ配管を除き、各サーボポンプと各油圧シリンダを結ぶ残りの配管のそれぞれに方向制御弁を設け、各油圧シリンダのトップ側とボトム側とを順次直列に接続し、各サーボポンプの吐出油を合流させて行う高速の前進・後退と、各油圧シリンダの連絡配管を遮断し、それぞれのサーボポンプに独立に接続して行う低速高負荷の前進・後退とを前記切替遮断弁ならびに方向制御弁の切り替えで行わせるようにしたことを特徴とする油圧装置の制御方式である。

本発明によれば、小容量のＤＤＶ型サーボポンプを複数基使用することによって、大容量で精度のよい油圧装置を安価に構成することができるという、すぐれた効果を奏する。

本発明においては、複数基の油圧シリンダおよび同数のサーボポンプの接続を切り替えて、スライドを高速に移動させる場合は各シリンダのトップ側とボトム側とを順次直列に接続し、全サーボポンプの吐出油を合流させて行い、大きい力を出させる場合は各シリンダを並列に、すなわちそれぞれのサーボポンプに独立に接続して、低速ではあるが合計力で押圧するようにして、大容量のＤＤＶ型サーボポンプに代えて、小容量のものを複数基使用して精度のよい油圧装置を実現することができる。

ピストンの両側で油の流量がバランスしなければならないから、油圧シリンダはいわゆる両ロッド式を使用する必要がある。
前進・後退はサーボモータを正転または逆転させることにより行う。

本発明の第１の実施例を図面により説明する。図１は、２基の油圧シリンダ８１、８２でスライド（ラム）９を前進、後退させる油圧装置で、油圧源として油圧シリンダと同数のＤＤＶ型サーボポンプ１１、１２が備えられている。油圧シリンダとＤＤＶ型サーボポンプとの間には図７に示したものと同じ直結配管があるが、これらサーボポンプ１１、１２の吐出口とシリンダ８１、８２を結ぶ配管のそれぞれ一方には２−ポジションの方向制御弁２１、２２が挿入されている。

また油圧シリンダ８１のトップ側（ロッド側）と油圧シリンダ８２のボトム側（反ロッド側）とは連絡配管により接続され、連絡配管には切替遮断弁３１が設けられている。４１、４２は戻り油量の大きい場合に油をタンクへ流すパイロット逆止弁である。
以下これらの制御弁の切替方法を説明するが、図１の各制御弁のポジションには、高速Ｈ、低速Ｌの符号を付してある。

図２は図１に示した油圧装置において、スライド９を高速で前進させる場合である。プレス機械であれば、スライドの待機位置から加工位置までの移動に相当する。なお、この図２から後の図５までは、配管を接続させた位置によって各切替弁のそのときのポジションを示している。
方向制御弁２１、２２、切替遮断弁３１はいずれもＨ位置である。

この状態において、サーボポンプ１２の吐出油は方向制御弁２２を通過してＡ点に向かい、サーボポンプ１１の吐出油と合流してシリンダ８１のボトム側に流入し、ピストンを高速で左方向に移動させる。押し出されたピストン左側の油は切替遮断弁３１を通過してシリンダ８２のボトム側に流入し、同じくピストンを左方向に移動させる。押し出されたピストン左側の油は直結配管でサーボポンプ１２に戻るとともに、パイロット逆止弁４２を通過してタンクに戻る。

この状態では２基のシリンダ８１、８２は直列に接続されており、２台分のサーボポンプの油が協同してそれぞれのシリンダを作動させるから、本来のサーボポンプの容量の２倍の速度でスライドを動かすことができる。
図３はスライドを高速で後退させる場合の状態を示す。各方向制御弁および遮断弁のポジションは図２と同じＨ位置であるが、サーボモータを逆転させている。サーボポンプ１１の吐出油は方向制御弁２１を通過してＢ点に向かい、サーボポンプ１２の吐出油と合流してシリンダ８２のトップ側に流入し、最終的に押し出されたシリンダ８１のピストン右側の油は直結配管でサーボポンプ１１に戻るとともに、パイロット逆止弁４１を通過してタンクに戻る。

図４はスライドを低速で前進させる場合、すなわち高負荷のプレス加工などの本来の作業を行う場合である。方向制御弁２１、２２、切替遮断弁３１はいずれもＬ位置である。切替遮断弁３１がＬポジションをとって回路をブロックしているので、シリンダ８１、８２は縁が切られ、各シリンダ８１、８２、サーボポンプ１１、１２はそれぞれシリンダ毎に図７で示した独立の油圧回路を形成している。２基の油圧回路が並列になって、合計力でスライド９を移動させる。押圧力は個々のシリンダの２倍となるが、流量は増えないので移動速度は増加しない。図５は同じ低速回路で、移動方向が後退の場合である。成形型で引き抜き力を必要とする場合などに使用する。各方向制御弁および遮断弁のポジションは図４と同じＬ位置であるが、サーボモータを逆転させている。

本発明の第２の実施例を図６により説明する。この実施例ではシリンダが８１〜８４と４基あり、したがってＤＤＶ型サーボポンプも１１〜１４の４基がある。各シリンダ間には切替遮断弁３１〜３３が備えられ、第１の実施例と同様の切り替え操作により各シリンダを直列、または並列に接続して、高負荷の低速移動と、低負荷の高速移動とを切り替えて運転できるようになっている。なお、中間のサーボポンプ１２、１３とシリンダ８２、８３を結ぶ配管にはそれぞれに方向制御弁が必要であるが、両端のサーボポンプ１１、１４とシリンダ８１、８４を結ぶ配管は２本のうち一方のみに方向制御弁を設ければよい。

このようにして、複数基のＤＤＶ型サーボポンプを組み合わせ使用して精度のよい大容量の油圧装置を実現することができる。

本発明の第１の実施例の油圧装置を示す油圧配管図である。 図１の油圧装置においてシリンダを高速前進させる場合を示す油圧配管図である。 図１の油圧装置においてシリンダを高速後退させる場合を示す油圧配管図である。 図１の油圧装置においてシリンダを高負荷前進させる場合を示す油圧配管図である。 図１の油圧装置においてシリンダを高負荷後退させる場合を示す油圧配管図である。 本発明の第２の実施例の油圧装置を示す油圧配管図である。 従来公知のＤＤＶ型サーボポンプの説明図である。

符号の説明

１、１１〜１４ ＤＤＶ型サーボポンプ
８、８１〜８４ 油圧シリンダ
９ スライド
２１〜２６ 方向制御弁（２−ポジション）
３１〜３４ 切替遮断弁（２−ポジション）
４１、４２ パイロット逆止弁

Claims (1)

1. 複数基の両ロッド式の油圧シリンダと同数のＤＤＶ型サーボポンプを備える油圧装置において、
   前記複数基の油圧シリンダと同数のＤＤＶ型サーボポンプをそれぞれ順番に配置し、
   各油圧シリンダ間を、前位の油圧シリンダのボトム側と次位の油圧シリンダのトップ側とを順次直列に接続してその連絡配管に切替遮断弁を設けるとともに
   各サーボポンプと先頭の油圧シリンダのトップ側を結ぶ配管、および各サーボポンプと末端の油圧シリンダのボトム側を結ぶ配管を除き、各サーボポンプと各油圧シリンダを結ぶ残りの配管のそれぞれに方向制御弁を設け、
   各油圧シリンダのトップ側とボトム側とを順次直列に接続し、各サーボポンプの吐出油を合流させて行う高速の前進・後退と、
   各油圧シリンダの連絡配管を遮断し、それぞれのサーボポンプに独立に接続して行う低速高負荷の前進・後退と
   を前記切替遮断弁ならびに方向制御弁の切り替えで行わせるようにしたことを特徴とする油圧装置の制御方式。

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