JP2000297866A

JP2000297866A - ロータリーサーボバルブおよび同バルブを用いたパンチプレスの液圧サーボ装置

Info

Publication number: JP2000297866A
Application number: JP11107134A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Shimizu; 雅雪清水; Kinshiro Naito; 欽志郎内藤
Original assignee: Amada Co Ltd; Amada Engineering Center Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd; Amada Engineering Center Co Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP4316724B2

Abstract

(57)【要約】【課題】供給流体切換え機能と流量制御機能とを有す
るコンパクトで高精度のロータリーサーボバルブと同バ
ルブを用いたパンチプレスの液圧サーボ装置の提供。【解決手段】少なくとも高低圧二種類のポンプポート
３３，３９を備えたロータリーサーボバルブ１におい
て、バルブ本体９のスプール案内孔７に回転自在かつ直
線的往復移動自在のスプール１１を設け、該スプールを
回転駆動するサーボモータ１５と往復移動させるリニア
形アクチュエータ１３とを設け、前記スプールの往復移
動によって前記ポンプポートを選択切換し、回転によっ
てシリンダポートの選択切換えを行うと共に流量制御を
行うことを特徴とするロータリーサーボバルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロータリーサーボバ
ルブおよび同バルブを用いたパンチプレスの液圧サーボ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の油圧制御係工作機械および産業機
械技術分野においての液圧サーボ装置には直動形サーボ
バルブ或いは電磁比例サーボバルブ等の制御弁が多用さ
れている。

【０００３】例えば、油圧駆動のパンチプレスにおいて
は、低騒音、低振動を実現するために、油圧シリンダの
ラムの昇降行程を、クイックアプローチ行程、低速の打
抜き行程、抜きかす払い落とし時の高速下降行程、およ
びクイックリターン行程の４パターンに制御している。

【０００４】上述の４パターンの行程をコントロールす
るために、図１０に示す油圧回路のように、高圧小流量
のポンプ２０１と低圧大流量のポンプ２０３とからなる
油圧源２０５を設け、この油圧源２０５と油圧シリンダ
２０７との間に、高圧ラインと低圧ラインとを切換える
サーボバルブ２０９を設け、このサーボバルブ２０９の
吐出側ポートと油圧シリンダ２０７との間に油圧シリン
ダ２０７の作動方向を切換えるサーボバルブ２１１が設
けてある。

【０００５】上述の油圧回路において、クイックアプロ
ーチ、クイックリターンおよび抜きかす払い落とし行程
においては、低圧大流量の作動油が油圧シリンダ２０７
に供給され、打抜き行程においては高圧小流量の作動油
が供給されるようにコントロールされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のコントロールシステムでは、油圧シリンダ２０７
に供給する油圧の圧力を切換えるためのサーボバルブ２
０９に加え、さらに油圧シリンダ２０７の作動方向を切
り換えるためのサーボバルブ２１１が必要である。

【０００７】また、上述の２個のサーボバルブ（２０
９、２１１）を取り付ける油圧マニホールドは、高圧／
低圧の２系統の油圧回路と、上昇／下降の２方向の回路
とが必要となり油圧マニホールド回路が非常に複雑化し
形状も大きなものとなり、装置のコンパクト化を妨げて
いる。

【０００８】また、直動形サーボバルブ或いは電磁比例
サーボバルブにおいては、内蔵するスプールの変位を差
動トランスで検出し、スプール変位指令信号にフィード
バックをかける方法を用いている。しかし、差動トラン
スはコイルを用いた検出原理を採用しているため、周囲
の温度変化により検出変位がシフト（温度ドリフト）
し、検出誤差を生じるので高精度なスプール位置制御が
難しい。

【０００９】また、バルブの製造過程において、サーボ
バルブのバルブ本体とスプールの加工寸法に個体差があ
るので、作動油供給ポートの開口開始位置、並びにスプ
ールの変位量と供給流量との関係に差が生じ、２個のサ
ーボバルブを組合わせた従来の油圧サーボ装置ではサー
ボ装置毎に流量特性が異なるという問題がある。また、
２個のサーボバルブを組合わせた場合は、２個のサーボ
バルブを接続する油路が長くなり制御指令に対するバル
ブの応答速度が遅くなる。

【００１０】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、供給流体切換え
機能と流量制御機能とを有するコンパクトで高精度のロ
ータリーサーボバルブと、同バルブを用いたパンチプレ
スの液圧サーボ装置とを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として請求項１に記載の発明は、少なくとも高低圧二種
類のポンプポートを備えたロータリーサーボバルブにお
いて、バルブ本体のスプール案内孔に回転自在かつ直線
的往復移動自在のスプールを設け、該スプールを回転駆
動するサーボモータと往復移動させるリニア形アクチュ
エータとを設け、前記スプールの往復移動によって前記
ポンプポートを選択切換えし、前記スプールの回転角度
をサーボモータにより制御してシリンダポートの選択切
換えを行うと共に流量制御を行うことを要旨とするもの
である。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記スプールの回転角度検出手段とし
て光学式ロータリーエンコーダを設けたことを要旨とす
るものである。

【００１３】請求項３に記載の発明は、少なくとも高低
圧二種類の圧力源を使用したパンチプレスの液圧シリン
ダ駆動回路において、前記圧力源をスプールの往復移動
により選択供給する圧力源切換え機能と、前記スプール
の回転角度をサーボモータにより制御してシリンダポー
トの選択切換えを行うと共に流量制御を行う機能とを備
えたロータリーサーボバルブを制御バルブとして設け、
前記液圧シリンダの速度と加圧力を制御する構成である
ことを要旨とするものである。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記スプールの回転角度検出手段とし
て光学式ロータリーエンコーダを用いることを要旨とす
るものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００１６】図１は、本発明に係るロータリーサーボバ
ルブにより、油圧シリンダ３のピストン５を高圧または
低圧で上下動させる場合を例にした説明図である。図１
を参照するに、ロータリーサーボバルブ１にはスプール
案内孔７を有するバルブ本体９にこのスプール案内孔７
において回転および摺動自在のスプール１１が設けてあ
る。

【００１７】また、前記スプール１１をスプール案内孔
７に沿って移動させる往復移動機構として電磁ソレノイ
ド、リニアモータなどのリニア形アクチュエータ１３
と、スプール１１を回転させる回転機構として、ＡＣサ
ーボモータ、ＤＣサーボモータまたはパルスモータなど
のサーボモータ１５と、スプール１１の回転角度を検出
する光学式ロータリーエンコーダ１６とが設けてある。

【００１８】なお、ロータリーエンコーダ１６はサーボ
モータ１５自体のベクトル制御と回転角度のフィードバ
ックにも使用している。また、回転角度検出器には磁気
回転検出器またはレゾルバなどを使用してもよい。

【００１９】前記リニア形アクチュエータ１３は、バル
ブ本体９の右端面に（図１において）取り付けられてお
り、スプール１１の回転を許容して左右に押したり引い
たりするため、回転のみ許容する軸受け１７により接続
してある。

【００２０】一方、前記サーボモータ１５は、バルブ本
体９の左端面にブロック２７を介して取り付けてある。
そして、サーボモータ１５の回転軸１９に取り付けたス
プライン軸２１が、前記スプール１１から左端面に突出
して設けた突出部２３に設けたスプライン穴２５に挿入
してある。

【００２１】従って、サーボモータ１５は、前記スプー
ル１１の左右往復動を許容して回転を伝達することがで
きる。

【００２２】バルブ本体９の側面（図１において下側
面）には、低圧の圧力流体を供給する低圧ポンプ２９に
管路３１により接続した取入口としての低圧ポンプポー
ト３３、高圧の圧力流体を供給する高圧ポンプ３５に管
路３７により接続した取入口としての高圧ポンプポート
３９、油圧シリンダ３の上室４１に圧力流体を供給すべ
く管路４３により接続した供給口としてのＡポート穴４
５、油圧シリンダ３の下室４７に圧力流体を供給すべく
管路４９により接続した供給口としてのＢポート穴５
１、油圧シリンダ３の下室４７から圧力流体を排出すべ
く管路５３により接続したシリンダポートとしてのＴＢ
ポート穴５５、油圧シリンダ３の上室４１から圧力流体
を排出すべく管路５７により接続したＴＡポート穴５
９、および油圧シリンダ３から排出された圧力流体を油
タンク６１に戻すべく管路６３により油タンク６１に接
続したＴポート穴６５が設けてある。

【００２３】前記油タンク６１には、モータ６７により
駆動される高圧ポンプ３５と低圧ポンプ２９が設けられ
ている。高圧ポンプ３５は高圧回路（詳細回路図は図示
省略）によりロータリーサーボバルブ１の高圧ポンプポ
ート３９に接続してあり、低圧ポンプ２９は低圧回路
（詳細回路図は図示省略）によりロータリーサーボバル
ブ１の低圧ポンプポート３３に接続してある。

【００２４】前記スプール１１には、ほぼ中央に設けた
隔壁６６を挟んで右側のリニア形アクチュエータ１３側
に高圧または低圧の圧油が入る第一油室６８が、左側の
サーボモータ１５側には、ほぼ大気圧の排出油が入る第
二油室７０が設けてある。

【００２５】第一油室６８には、互いに対向する上下一
対の矩形状の圧油供給穴７３（図１では下側の穴のみを
示す）と、上下一対の細長い矩形状切欠き７７Ｕ、７７
Ｌとが設けてある。なお、切欠き７７Ｕ、７７Ｌはバル
ブ内の圧力バランスによりスプールの往復動および回転
をスムーズにする役割をも果たしている。

【００２６】また、第二油室７０には、上下一対の細長
い矩形状の切欠き８１Ｕ、８１Ｌと、この切欠き８１
Ｕ、８１Ｌの左側に幅広の細長い矩形状の切欠き８３が
設けてある（図３、図４参照）。

【００２７】なお、前記切欠き７７Ｕ、７７Ｌ、８１
Ｕ、８１Ｌ、８３の長さは、スプール１１が前記リニア
形アクチュエータ１３により左右に移動しても後述する
ポート穴との連通が可能な長さに設けてある。また、ス
プール１１の左側端部外周には、多数の溝８５が設けて
あり、また、低圧ポート穴３３または高圧ポンプポート
３９等からバイパスポート１２３により圧油を溝８５に
供給し、スプール案内孔７とスプール１１との間に油膜
を形成しスプール案内孔７とスプール１１との固着を防
止してる。

【００２８】再び図１を参照するに、バルブ本体９の内
部には種々の油路が設けてある。スプール１１がリニア
形アクチュエータ１３により右側へ移動した時、前記下
側の圧油供給穴７３の位置に対応するスプール案内孔７
の下側には低圧開口８７が設けてあり、この低圧開口８
７と前記低圧ポンプポート３３とを連通する油路８９が
設けてある。

【００２９】なお、スプール１１の圧油供給穴７３は、
スプール１１が所定角度回転した場合でも低圧開口８７
よりずれない大きさに設けてある。また、スプール１１
がリニア形アクチュエータ１３により左側へ移動した
時、（図１の状態）前記下側の位置に対応する前記スプ
ール案内孔７の下側には高圧開口９１が設けてあり、こ
の高圧開口９１と前記高圧ポンプポート３９とを連通す
る油路９３が設けてある。

【００３０】また、スプール１１の圧油供給穴７３は、
低圧開口８７と同様に、スプール１１が所定角度回転し
た場合でも高圧開口９１よりはずれない大きさに設けて
ある。

【００３１】スプール１１が右側へ移動した場合、低圧
の圧油は低圧ポンプ２９、管路３１、低圧ポンプポート
３３、油路８９、低圧開口８７および圧油供給穴７３を
経由してスプール１１の第一油室６８に流入する。ま
た、スプール１１が左側位置へ移動した場合、高圧の圧
油は、高圧ポンプ３５、管路３７、高圧ポンプポート３
９、油路９３、高圧開口９１および圧油供給穴７３を経
由して、やはりスプール１１の第一油室６８に流入す
る。

【００３２】図２に示すように、バブル本体９には、シ
リンダポートとしてのＡポート出口９７および１０３、
Ｂポート出口１０１および１０５が対向して設けてあ
る。Ａポート出口９７および１０３は、バブル本体９内
部にて１つとなり、油路１０７を介してＡポート穴４５
に連通している。Ｂポート出口１０１および１０５も同
様に、バブル本体９内部で１つとなり、油路１０９を介
してＢポート穴５１に連通している。

【００３３】より多くの流量を確保したければ、図１に
示さすように、Ａポート出口１０３のとなりにもう一つ
のＡポート出口１０３′とＢポート出口１０１′を設け
ることにより、Ａ，Ｂポート出口の面積を２倍にするこ
とができる。

【００３４】図３を併せて参照するに、前記第二油室７
０には、油路１１１によりＴＢポート穴５５に連通した
上下１対のＴＢ開口１１３と、油路１１５によりＴＡポ
ート穴５９と連通した上下一対のＴＡ開口１１７が設け
てある。ＴＡポートおよびＴＢポートについても、より
多くの流量を確保したければ、図１に示すように、前記
Ａポート穴４５、Ｂポート穴５１と同様に、ＴＡ開口１
１７およびＴＢ開口１１３のとなりにＴＡ開口１１７’
とＴＢ開口１１３’を設けることにより面積を２倍にす
ることができる。

【００３５】図４を併せて参照するに前記第二油室７０
の左側端部付近の上下にはＴポート出口１１９が設けて
ある。このＴポート出口１１９は、スプール１１が所定
角度回転した場合にもスプール１１の切欠き８３から外
れることがないような大きさで設けてある。このＴポー
ト出口１１９と前記Ｔポート穴６５を連通する油路１２
１が設けてある。

【００３６】なお、高圧または低圧にかかわらずスプー
ル１１の移動を円滑にするために、低圧ポンプポート３
３または高圧ポンプポート３９からバイパスポート１２
３が設けられ溝８５へ圧力流体を供給している。

【００３７】次に、上述のロータリーサーボバルブ１の
動作を説明する。

【００３８】まず、高圧でピストン５を上昇させる場合
について説明する。図１を参照するに、リニア形アクチ
ュエータ１３によりスプール１１を左側へ移動させて高
圧供給に設定する（図１に示されている状態）と共に、
サーボモータ１５によりスプール１１を反時計方向（図
２において）へ回転させる。

【００３９】この状態では、高圧開口９１の真上にスプ
ール１１の圧油供給穴７３が位置すると共に、低圧開口
８７はスプール１１の外周面により閉じられる。このと
き、第一油室６８においては、スプール１１の切欠き７
７Ｌ，７７ＵがＢポート出口１０１、１０６の上にある
ため、Ａポート出口９７，１０３はスプール１１の外周
面により閉じられている。また、第二油室７０において
は、切欠き８１Ｌ、８１ＵがＴＡ開口１１７上に位置
し、ＴＢ開口１１３はスプール１１の外周面により閉じ
られている。

【００４０】従って、高圧ポンプ３５から管路３７、高
圧ポンプポート３９および油路９３を経て供給された高
圧の圧力流体は、高圧開口９１から第一油室６８に入
り、切欠き７７Ｌおよび７７ＵからりＢポート出口１０
５および１０１を通り、油路１０９、Ｂポート穴５１、
管路４９を介して油圧シリンダ３の下室４７に供給さ
れ、ピストン５が上昇する。

【００４１】ピストン５の上昇により油圧シリンダ３の
上室４１に充填されている圧力流体は、管路５７、ＴＡ
ポート穴５９、油路１１５、ＴＡ開口１１７、切欠き８
１Ｌ、８１Ｕを介して、第二油室７０に排出され、さら
に切欠き８３、Ｔポート出口１１９、油路１２１、Ｔポ
ート穴６５、管路６３を介して油タンク６１に排出され
る。

【００４２】高圧でピストン５を下降させる場合には、
サーボモータ１５によりスプール１１を時計方向（図２
において）へ回転させる。

【００４３】この状態でも、高圧開口９１の真上にスプ
ール１１の圧油供給穴７３が位置すると共に、低圧開口
８７はスプール１１の外周面により閉じられているた
め、高圧の圧力流体が第一油室６８に供給されるのは前
述のピストン５を上昇させる場合とまったく同様であ
る。また、このとき、第一油室６８においては、Ｂポー
ト出口１０１，１０５はスプール１１の外周面により閉
じた状態となる。

【００４４】従って、第一油室６８に供給された圧力流
体は、今度は切欠き７７Ｌ，７７Ｕを通ってＡポート出
口９７，１０３から出て、油路１０７、Ａポート穴４
５、管路４３を介して油圧シリンダ３の上室４１に供給
されピストン５を下降させる。

【００４５】ピストン５の下降により油圧シリンダ３の
下室４７に充填されている圧力流体は、管路５３、ＴＢ
ポート穴５５、油路１１１、ＴＢ開口１１３、切欠き８
１Ｌ，８１Ｕを介してスプール１１の第二油室７０に排
出され、さらに切欠き８３、Ｔポート出口１１９、油路
１２１、Ｔポート穴６５、管路６３を介して油タンク６
１に排出される。

【００４６】一方、低圧でピストン５を上昇または下降
させる場合には、リニア形アクチュエータ１３によりス
プール１１をスプール案内孔７に沿って右方向へ移動さ
せる。この状態では、低圧開口８７の真上にスプール１
１の圧油供給穴７３が位置すると共に、高圧開口９１は
スプール１１の外周面により閉じられる。

【００４７】このため、低圧ポンプ２９から管路３１、
低圧ポンプポート３３および油路８９を経て供給された
低圧の圧力流体は、低圧開口８７から圧油供給穴７３を
介して第一油室６８に供給される。その後の圧力流体の
動きは、前述した高圧の場合とまったく同様である。

【００４８】上述の機能から理解されるように、前述の
従来例では二個必要であった制御用バルブを一個のロー
タリーサーボバルブ１に置き換えることができる。これ
により、装置の省スペース化およびコンパクト化が可能
になると共に、油圧用の配管および電気配線が少なくな
るため、装置を簡潔化することができる。また、バルブ
の数を減少させることにより油リークを減少させること
ができ、省エネ化を図ることができる。

【００４９】また、上述のロータリーサーボバルブ１に
よれば、圧油の方向切換弁の機能のほかにスプール１１
の回転角度を光学式ロータリーエンコーダ１６で検出
し、サーボモータ１５を適宜に制御することにより無段
階の流量制御を行うことができる。

【００５０】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の
態様で実施し得るものである。上述の実施の形態におい
ては、バルブ本体９に設けられている開口や出入り口を
丸穴とし、スプール１１に設けられている切欠きを矩形
状の切欠きとしたが、丸穴や切欠きの形状の組み合わせ
は適宜変更できるものである。

【００５１】また、例えば、図５に示すように、方向切
換弁として使用するＡ，Ｂポートのほかに、Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆポートを追加することも可能である。また、図６
に示すように、Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃およびＴ₄ポート穴などを
追加することも可能である。

【００５２】図７に示すように、前記サーボモータ１５
を用いてスプール１１の回転角度を制御することによっ
て、バルブ本体９に設けたポート穴、例えば、高圧ポー
ト穴３９とスプール１１の圧油供給穴７３、およびスプ
ール１１の切欠き７７とシリンダポート穴Ｂ（またはＡ
ポート）とが作り出す圧油通過開口部の面積を調整でき
る。

【００５３】圧油の通過流量は、前述の開口断面積に比
例するため、図７（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示すよ
うに、断面積の変化は通過流量の変化となる。

【００５４】すなわち、スプール１１の回転角度の制御
は圧油の通過流量の制御となる。バルブ本体９を通過し
た圧油が油路４９を経て油圧シリンダ３の下室４７に流
入すると、ピストン５が上昇するが、このときの上昇速
度は流入した圧油の流量に比例する。従って、スプール
１１の回転角度の制御することにより、ピストン５の移
動速度（上昇速度または下降速度）を制御できる。

【００５５】なお、実施例の説明には作動液体に油を用
いているが、水とグリコールとの混合液、純水、または
水に防錆剤を添加した液体などを用いることもできる。

【００５６】次にロータリーサーボバルブ１のパンチプ
レスの油圧サーボ装置への応用例を図８および図９を参
照しながら説明する。なお、図８はパンチプレスの油圧
サーボ装置１３５の一例を示したものであり、前記図１
のロータリーサーボバルブ１の部品の符号は同一にして
ある。図９は制御対象である油圧シリンダ３のピストン
５の行程図の一例である。

【００５７】図８に示すように、油圧サーボ装置１３５
は、ＮＣ装置１３７、サーボドライバ１３９、ロータリ
ーサーボバルブ１、パンチプレスの油圧シリンダ３およ
びピストン５、ピストン５の変位を検出する位置センサ
ー１４１などから構成してある。

【００５８】油圧サーボ装置１３５においては、加工プ
ロセスに対応して、ＮＣ装置１３７からサーボドライバ
１３９にピストン変位指令ａを出力すると共に、油圧を
高圧または低圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂを
ロータリーサーボバルブ１のリニア形アクチュエータ１
３に出力する。

【００５９】高圧に設定する場合には、リニア形アクチ
ュエータ１３を作動させて、スプール１１を左側（図１
において）へ移動する。サーボドライバ１３９は、ピス
トン変位指令ａを電圧に変換して、ロータリーサーボバ
ルブ１のサーボモータ１５に回転指令ｃとして出力す
る。

【００６０】サーボモータ１５を適宜な角度回転する
と、ロータリーサーボバルブ１のスプール１１が回転
し、圧油（作動油）が管路４３または管路４９を経由し
て、油圧シリンダ３の上室４１または下室４７に流入す
る。

【００６１】この時の流入量はロータリーサーボバルブ
１のスプール１１の回転角度によって変わり、回転角度
の変化がピストン５の移動速度の変化となる。

【００６２】ピストン５先端の下方には、パンチ金型１
４３が設けてあり、ピストン５でこの金型を打撃してパ
ンチング加工を実施する。

【００６３】上述のサーボモータ１５の回転角度は、サ
ーボモータ１５の尾端に設けた光学式ロータリーエンコ
ーダ１６で検出する。この検出値ｄはサーボドライバ１
３９にフィードバックして前記回転指令ｃとこの検出値
ｄとを比較照合する。

【００６４】ピストン変位量ｅは位置センサー１４１で
検出する。この位置センサー１４１で検出したピストン
変位量ｅは、前記ＮＣ装置１３７にフィードバックし
て、前記ピストン変位指令ａの照合に使用すると共に、
速度フィードバック信号ｅとしてサーボドライバ１３９
に通知する。

【００６５】次に、上述の油圧サーボ装置１３５を油圧
駆動のパンチプレスの油圧シリンダの駆動制御への適用
例を図８、図９を参照しながら説明する。

【００６６】制御対象である油圧シリンダ３のピストン
５の行程曲線において、Ａ，Ｅ点はピストン５の上死点
に位置し、この位置において、油圧源からの圧油（作動
油）はロータリーサーボバルブ１のスプール１１でロッ
クされており油圧シリンダ３の油室（４１，４７）に流
入していない。

【００６７】Ａ−Ｂ間はクイックアプローチ行程であ
り、大きな加圧力は必要としないがピストン５の下降速
度が最も高速となる区間である。この区間においては、
ＮＣ装置１３７から、圧油を低圧に切り換えるための圧
力切換え指令ｂをリニア形アクチュエータ１３に出力す
ると共に、ピストン変位指令ａ（高速下降指令）をサー
ボドライバ１３９を介して回転指令ｃとしてサーボモー
タ１５に出力する。

【００６８】その結果、スプール１１の圧油供給穴７３
が低圧開口８７側に移動して、低圧の圧油がロータリー
サーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５
によって、スプール１１が反時計方向に回動してＡポー
トとＴＢポートが開くと同時にＢポートとＴＡポートが
閉じて、低圧Ｐ₂の圧油が管路４３から油圧シリンダ３
の上室４１に流入して、ピストン５が高速度で下降す
る。また、油圧シリンダ３の下室の油は管路５３および
ＴＢポートを経由して油タンク６１へ排出される。な
お、ピストン５の速度はスプールのポート開口度が全開
になったときに最高速度となる。

【００６９】Ｂ−Ｃ間は打ち抜き加工行程であり、低速
度の下降速度で大きな加圧力が必要となる区間である。
なお、Ｂ点はピストン５の下方に準備されたパンチ金型
の先端が被加工材表面よりも僅かに上方に位置決めされ
た時の、ピストン先端の位置を示している。

【００７０】この区間においては、ＮＣ装置１３７か
ら、圧油を高圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂを
リニア形アクチュエータ１３に出力すると共に、ピスト
ン変位指令ａ（低速下降指令）をサーボドライバ１３９
を介して回転指令ｃとしてサーボモータ１５に出力す
る。

【００７１】その結果、スプール１１の圧油供給穴７３
が高圧開口９１側に移動して、高圧の圧油がロータリー
サーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５
によって、スプール１１を回動させ、油圧シリンダ３へ
供給する圧油の通過流量を所望する下降速度になるよう
に絞り込む。これにより低騒音での打ち抜きが可能とな
る。

【００７２】Ｃ−Ｄ間は抜きかすを下方に払い落とす行
程であり、大きな加圧力は必要としないが大きな下降速
度を必要とする区間である。

【００７３】この区間においては、先の区間Ａ−Ｂと同
様に、圧油を低圧Ｐ₂に切換えるための圧力切換え指令
ｂをＮＣ装置１３７からリニア形アクチュエータ１３に
出力すると共に、ピストン変位指令ａ（高速下降指令）
をサーボドライバ１３９を介して回転指令ｃとしてサー
ボモータ１５に出力する。

【００７４】その結果、低圧の圧油がロータリーサーボ
バルブ１に供給される。また、サーボモータ１５によっ
て、圧油の通過流量調節部の開口度が大きくなる方向に
スプール１１を回動し、油圧シリンダ３が所望する下降
速度になるように調節する。これにより、大流量の圧油
が油圧シリンダ３へ供給されてピストン５が高速度で下
降する。

【００７５】Ｄ−Ｅ間はピストンを高速で初期の状態に
戻すクイックリターン行程である。

【００７６】この区間においては、ＮＣ装置１３７か
ら、圧油を低圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂを
リニア形アクチュエータ１３に出力すると共に、ピスト
ン変位指令ａ（高速上昇指令）をサーボドライバ１３９
を介して回転指令ｃとしてサーボモータ１５に出力す
る。

【００７７】その結果、スプール１１の圧油供給穴７３
が低圧開口８７側に移動して、低圧の圧油がロータリー
サーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５
によって、スプール１１が時計方向に回動されて、Ｂポ
ートとＴＡポートが開くと同時にＡポートとＴＢポート
が閉じて、低圧Ｐ₂の圧油が管路４９から油圧シリンダ
３の下室４７に流入して、ピストン５が高速度上昇す
る。また、圧油の通過流量調節部の開口度が最大になる
ようにスプール１１が回動されるのでピストン５が高速
度で上死点まで上昇する。なお、戻り油は管路５７およ
びＴＡポートを経て油タンク６１に戻る。

【００７８】上述のＡ−Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ｃ−ＤおよびＤ−
Ｅの４行程が高圧／低圧を使い分ける打ち抜き加工のプ
ロセスであり、打ち抜き荷重が大きい場合、すなわち、
加工穴サイズが大きい場合や、板厚が厚い場合或いは被
加工材の抗張力が高い場合の打ち抜き加工に使用するシ
ステムである。

【００７９】一方、打ち抜き荷重が小さい場合には、高
圧を使用する必要がなく、低圧の状態で連続してピスト
ンの昇降を繰り返して加工を行うシステムもある。この
場合には、リニア形アクチュエータ１３を作動させるこ
となく、スプール１１の回転動作のみでピストン５の昇
降動作を制御すればよい。

【００８０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、圧力源を選択
供給する供給圧力源切換え機能と、シリンダポート切換
へ機能および連続的な流量制御機能とを１個のバルブに
備えているので、従来２個のバルブでそれぞれの機能を
処理していたものを１個のバルブで処理できる。また、
供給圧力源切換え機能と、サーボモータを用いたスプー
ル回転角度制御によるシリンダポート切換え機能および
連続的流量制御機能とを１個のバルブに複合したので、
従来２個のバルブ間に在った管路が不要となり管路長が
短縮できる。その結果、圧力伝播時間が従来に比し大幅
に短縮しバルブの応答速度が向上し高速な液圧制御が可
能となる。

【００８１】請求項２の発明によれば、スプールの回転
角度検出手段として光学式ロータリーエンコーダを使用
しているので、温度変化の影響が殆どなく高精度な制御
が可能となる。

【００８２】請求項３の発明によれば、少なくとも高低
圧二種類の圧力源を使用したパンチプレスの液圧シリン
ダ駆動回路において、圧力源を選択供給する供給圧力源
切換え機能と、シリンダポート切換へ機能および連続的
な流量制御機能とを備えた応答速度の早いサーボバルブ
を制御バルブとして使用したので、液圧シリンダの速度
と加圧力を高速かつ高精度に制御することが可能とな
る。

【００８３】請求項４の発明によれば、スプールの回転
角度検出手段として光学式ロータリーエンコーダを使用
しているので、温度変化の影響が殆どなく高精度な制御
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロータリーサーボバルブの説明用
の断面図。

【図２】図１のII−II位置における断面図。

【図３】図１のIII−III位置における断面図。

【図４】図１のIV−IV位置における断面図。

【図５】別の実施の形態を示す概略図。

【図６】さらに別の実施の形態を示す概略図。

【図７】スプール回転時の圧油供給穴とポート穴との関
係の説明図。

【図８】パンチプレスの油圧サーボ装置の説明図。

【図９】図８の油圧サーボ装置における油圧シリンダの
ピストン行程図。

【図１０】油圧駆動パンチプレスにおける従来の油圧サ
ーボ装置の例。

【符号の説明】

１ロータリーサーボバルブ３油圧シリンダ５ピストン７スプール案内孔９バルブ本体１１スプール１３リニア形アクチュエータ１５サーボモータ１６光学式ロータリーエンコーダ１７軸受１９回転軸２１スプライン軸２３突出部２５スプライン穴２７ブロック２９低圧ポンプ３１管路３３低圧ポンプポート３５高圧ポンプ３７管路３９高圧ポンプポート４１上室４３，４９，５３，５７，６３管路４５Ａポート穴４７下室５１Ｂポート穴５５ＴＢポート穴５９ＴＡポート穴６１油タンク６５Ｔポート穴６６隔壁６７モータ６８第一油室７０第二油室７３圧油供給穴７７（Ｕ，Ｌ）切欠き８１（Ｕ，Ｌ）切欠き８３切欠き８５溝８７低圧開口８９，９３，１０７，１０９，１１１，１１５，１２１
油路９１高圧開口９７，１０３，１０３′ Ａポート出口１０１，１０１′，１０５Ｂポート出口１１３，１１３′ ＴＢ開口１１７ＴＡ開口１１９Ｔポート出口１２３バイパスポート１３５油圧サーボ装置１３７ＮＣ装置１３９サーボドライバ１４１位置センサー１４３パンチ金型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水雅雪神奈川県小田原市中村原723−15 (72)発明者内藤欽志郎神奈川県伊勢原市石田318−３Ｆターム(参考） 3H002 BA01 BB01 BC05 BD03 BD04 BE01 BE02 3H067 AA18 CC32 DD08 DD13 DD32 EA03 FF11 FF29 GG15 4E089 EB02 EB03 ED03 EE03 EE04 EE05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも高低圧二種類のポンプポート
を備えたロータリーサーボバルブにおいて、バルブ本体
のスプール案内孔に回転自在かつ直線的往復移動自在の
スプールを設け、該スプールを回転駆動するサーボモー
タと往復移動させるリニア形アクチュエータとを設け、
前記スプールの往復移動によって前記ポンプポートを選
択切換えし、前記スプールの回転角度をサーボモータに
より制御してシリンダポートの選択切換えを行うと共に
流量制御を行うことを特徴とするロータリーサーボバル
ブ。
【請求項２】前記スプールの回転角度検出手段として
光学式ロータリーエンコーダを設けたことを特徴とする
請求項１に記載のロータリーサーボバルブ。
【請求項３】少なくとも高低圧二種類の圧力源を使用
したパンチプレスの液圧シリンダ駆動回路において、前
記圧力源をスプールの往復移動によって選択供給する圧
力源切換え機能と、前記スプールの回転角度をサーボモ
ータにより制御してシリンダポートの選択切換えを行う
と共に流量制御を行う機能とを備えたロータリーサーボ
バルブを制御バルブとして設け、前記液圧シリンダの速
度と加圧力を制御する構成であることを特徴とするパン
チプレスの液圧サーボ装置。
【請求項４】前記スプールの回転角度検出手段として
光学式ロータリーエンコーダを用いることを特徴とする
請求項３に記載のパンチプレスの液圧サーボ装置。