JP2003088992A - プレスシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレスシリンダ装置の小型化を図ると共に無
負荷時の高速作動を実現し、サージ現象の発生も防止す
る。また、ピストン・ロッドの位置や駆動圧を検出して
高精度なプレス加工を可能にする。 【解決手段】 シリンダ機構部を、マニホールド３をヘ
ッドカバーとして大径シリンダ２のピストン・ロッド１
１に小径シリンダ１を内蔵させた二重構造で構成する。
マニホールド３の他面にはプレフィル弁１９を内蔵した
差分作動油供給用のオイルタンク４を設置し、また側面
には給油ポートＰ1,Ｐ2やタンクポートＰ3やシーケンス
弁１５等を取り付けておき、マニホールド３内に所要接
続流路２１〜２８を合理的に構成する。更に、小径シリ
ンダ１のピストン・ロッド１１に内挿させた位置検出セ
ンサ３１で位置検出を行い、小径シリンダ１の上側シリ
ンダ室１aの圧力を圧力センサ１７で計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプレスシリンダ装置
に係り、無負荷状態ではピストン・ロッドの高速送り
を、有負荷状態では高圧送りを行うプレス加工機等に適
用され、小型化や高精度な制御等を可能にするための構
造的改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス加工にはせん断・曲げ・深絞り等
の各種成形態様があるが、最近では、ガスケットの平面
形状に凸部を形成した金型を金属板に対して強力に押圧
させるだけで、周縁に隆起部を有したガスケット装着用
の溝を構成するような加工も行われている。

【０００３】従来から、そのような加工に適用されてい
るプレスシリンダ装置としては、図５に示すようなシリ
ンダと油圧回路が適用されている。同図において、５１
は小径シリンダ、５２は大径シリンダであり、小径シリ
ンダ５１のロッドカバー側が大径シリンダ５２のヘッド
カバー側に連結されている。そして、小径シリンダ５１
のロッド５３bはそのロッドカバーと大径シリンダ５２
のヘッドカバーを貫通して大径シリンダ５２のピストン
５４aに同軸状に連結されており、大径シリンダ５２の
ロッド５４bの先端面に金型５５が取り付けられてい
る。

【０００４】前記のシリンダ機構の設置台は、基台部５
６に立設させた４本の支柱５７によって支持板５８を水
平に固定した構成からなり、その支持板５８に対して前
記シリンダ機構のロッド軸を鉛直に設定した状態で大径
シリンダ５２のヘッドカバーが固定されている。また、
設置台の基台部５６における大径シリンダ５２のロッド
５４bに対向する位置にはワーク（金属板）を載置する
ための下型５９が固定されている。そして、前記の支持
板５８の上側には大径シリンダ５２のヘッドカバーの側
面に密接させてマニホールド６０が付設されており、そ
のマニホールド６０の上側にパイロット付きプレフィル
弁６１を内蔵したオイルタンク６２が搭載されている。

【０００５】次に、この装置の油圧回路は次のように構
成されている。小径シリンダ５１の上側シリンダ室５１
aに通じる給油ポートＰ1側と大径シリンダ５２の上側シ
リンダ室５２aとがシーケンス弁７１を介して接続され
ている。ここで、シーケンス弁７１は大径シリンダ５２
のヘッドカバーに取り付けられており、給油ポートＰ1
側とシーケンス弁７１との間の接続は外管７２でなされ
ているが、シーケンス弁７１と大径シリンダ５２の上側
シリンダ室５２aとの間の接続はヘッドカバー内に形成
した流路７３によってなされている。オイルタンク６２
内のプレフィル弁６１と大径シリンダ５２の上側シリン
ダ室５２aとを連通させる流路７４とプレフィル弁６１
にパイロット圧を与える流路７５とが、マニホールド６
０と大径シリンダ５２のヘッドカバーの内部に形成され
ている。オイルタンク６２と大径シリンダ５２の下側シ
リンダ室５２bとが外管７６によって接続されている。

【０００６】以上のような構成に基づいて、ピストン・
ロッド５３a,５３b,５４a,５４bが後退限にある状態
で、圧油供給回路８１のサーボモータ８１bを正転させ
て差動切換弁８１aによって給油ポートＰ1側を圧油供給
状態に設定し、他方の給油ポートＰ2側をシャトル弁８
１cから外管８２を通じてオイルタンク６２に接続され
たドレン状態に設定すると、小径シリンダ５１の上側シ
リンダ室５１aが昇圧し、次いでシーケンス弁７１が開
状態となって大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２a
も同圧力に昇圧される。従って、ピストン・ロッド５３
a,５３b,５４a,５４bが無負荷状態で下方へ移動する
が、その移動に伴う小径シリンダ５１の上側シリンダ室
５１aの容積変化量よりも大径シリンダ５２の上側シリ
ンダ室５２aの容積変化量が大きいため、上側シリンダ
室５２aの圧力が低下してプレフィル弁６１が閉状態か
ら開状態に切り換わる。その結果、オイルタンク６２に
貯留されている作動油が前記の容積変化量の差分を補償
するように流路７４を通じて大径シリンダ５２の上側シ
リンダ室５２aへ流入し、ピストン・ロッド５３a,５３
b,５４a,５４bが下方へ迅速に前進せしめられる。尚、
小径シリンダ５１の下側シリンダ室５１bの作動油は圧
油供給回路８１側へ排出されるが、シャトル弁８１cか
ら外管８２を通じてオイルタンク６２へ流入するように
なっており、大径シリンダ５２の下側シリンダ室５２b
の作動油も外管７６を通じてオイルタンク６２へ流入す
る。

【０００７】次に、ロッド５４bの金型５５が下型５９
に載置されたワークに当接すると、各シリンダ５１,５
２の上側シリンダ室５１a,５２aが昇圧するが、大径シ
リンダ５２の上側シリンダ室５２aの昇圧が流路７２を
通じてプレフィル弁６１に作用し、同弁６１は開状態か
ら閉状態に切り換わる。従って、大径シリンダ５２のピ
ストン５４aと小径シリンダ５１のピストン５４aの受圧
面積に対応した強力な推力に基づいて、金型５５による
ワークに対する強圧プレス加工が実行される。

【０００８】一方、圧油供給回路８１側の差動切換弁８
１aが切り換えられると後退工程が開始される。その場
合、給油ポートＰ2に圧油が供給されると、流路７５を
通じてプレフィル弁６１にパイロット圧が印加されてプ
レフィル弁６１が閉状態から開状態に切り換わり、大径
シリンダ５２の上側シリンダ室５２aと下側シリンダ室
５２bが流路７４とオイルタンク６２と外管７６を介し
て連通した状態になるため、給油ポートＰ2への圧油の
供給によってピストン・ロッド５３a,５３b,５４a,５４
bが上側へ移動すると、大径シリンダ５２側では前記の
連通路を通じて作動油が循環する。また、その循環とは
別に、作動油が流路７３からシーケンス弁７１のチェッ
ク弁を開いて外管７２へ流出するが、その作動油は給油
ポートＰ1から流出する作動油と共に圧油供給回路８１
側のシャトル弁８１cから外管８２を通じてオイルタン
ク６２へ流入する。従って、ピストン・ロッド５３a,５
３b,５４a,５４bを迅速に後退させることができる。こ
のプレスシリンダ装置によれば、オイルタンク６２が貯
留している作動油だけを用いて前記の前進／後退工程を
実行させることができ、オイルタンク６２から流出した
作動油は常に等量分だけ戻されるために、その貯留油量
は常に一定となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のプレ
スシリンダ装置においては、次のような問題点がある。 (1) 小径シリンダ５１のロッドカバー側が大径シリンダ
５２のヘッドカバー側に連結された直列方式になってい
るため、シリンダ機構部の全長は各シリンダ５１,５２
の長さの和になり、必然的に装置全体の高さが大きくな
ってしまう。 (2) 給油ポートＰ1側とシーケンス弁７１との間の接続
やオイルタンク６２と大径シリンダ５２の下側シリンダ
室５２bとの接続がそれぞれ外管７２,７６によってなさ
れているが、各シリンダ１,２の直列構成によってそれ
らの管が相当に長い配管となり、前進／後退工程の切り
換え時等に発生するサージ圧力が大きくなってオイル漏
れや管の破損を招き易い。また、サージ現象での圧力波
の伝播によって騒音が大きくなる。 (3) オイルタンク６２と大径シリンダ５２の上側シリン
ダ室５２aとが流路７４で接続されているが、オイルタ
ンク６２をシリンダ機構の側部に設置せざるを得ないた
めに流路７４が折曲した経路となり、作動油の円滑な流
れを阻害して無負荷時の高速駆動が妨げられる。また、
その折曲した流路は前進／後退工程の切り換え時にサー
ジ現象を誘発する要因となり、特に同流路には大量の作
動油が流れるために前記(2)と同様に大きな騒音が発生
する。

【００１０】そこで、本発明は、プレスシリンダ装置の
小型化を図ると共に、周辺の配管を少なくし、サージ現
象を発生させずに高速駆動が可能な構成を提供すること
を目的として創作された。また、本発明は、ワーク加工
段階でピストン・ロッドの位置と加工圧力を検出しなが
ら高精度な加工を実現する構成も併せて提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、マニホールド
をヘッドカバーとした片ロッド形の複動シリンダであっ
て、ロッドカバー側のポートはシリンダチューブ内の流
路を通じて前記マニホールドへ導かれており、且つその
ピストン・ロッドに前記マニホールド側から後記小径シ
リンダを内蔵させるための深孔を同軸上に形成した大径
シリンダと、前記マニホールドをヘッドカバーとして前
記大径シリンダのピストン・ロッドの深孔に隙間を介し
て内設せしめられた片ロッド形の複動シリンダであっ
て、そのロッドが前記深孔の底部で前記大径シリンダの
ロッドに連結しており、ロッドカバー側のポートはシリ
ンダチューブ内の流路を通じて前記マニホールドへ導か
れた小径シリンダと、前記マニホールドにおけるシリン
ダ構成側に対して反対側に相当する面に設けられ、パイ
ロット付きプレフィル弁を介して作動油を前記マニホー
ルド側へ供給するオイルタンクとを備え、前記マニホー
ルドの側面に第１給油ポートと第２給油ポートとタンク
ポートとシーケンス弁を取り付けると共に、同マニホー
ルドの内部には、前記第１給油ポートと前記小径シリン
ダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる第１流路
と、前記第２給油ポートと前記小径シリンダのロッドカ
バー側のポートから導かれた流路とを連通させる第２流
路と、前記第１流路と前記シーケンス弁の１次側口とを
連通させる第３流路と、前記大径シリンダのマニホール
ド側シリンダ室と前記シーケンス弁の２次側口とを連通
させる第４流路と、前記プレフィル弁の流出口側と前記
大径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させ
る第５流路と、前記オイルタンクと前記大径シリンダの
ロッドカバー側シリンダ室から導かれた流路とを連通さ
せる第６流路と、前記第２流路と前記プレフィル弁のパ
イロット圧入力口とを連通する第７流路と、前記オイル
タンクと前記タンクポートを連通する第８流路とを形成
しておき、圧油供給回路を前記の第１給油ポート又は第
２給油ポートの一方に対する供給状態で他方の給油ポー
トから流出する作動油を前記タンクポートへ還流させる
回路として構成したことを特徴とするプレスシリンダ装
置に係る。

【００１２】この発明では、マニホールドの片面側にお
いて、大径シリンダのピストン・ロッドの内部に小径シ
リンダを内蔵させた二重構造のシリンダ機構部を構成し
ており、シリンダ機構部の全長は実質的に大径シリンダ
の長さとなるため、従来のシリンダ機構部と比較して大
幅な小型化が図れる。また、マニホールドの他面側を全
面的に利用してオイルタンクを設けることができ、前記
のシリンダ機構部の構成によって大径シリンダのマニホ
ールド側シリンダ室が小さくなるために貯留すべき作動
油の量が少なくても足りる。従って、オイルタンクを小
さく構成できることになり、その意味でも装置の小型化
が図れる。そして、マニホールドは前記シリンダ機構部
とオイルタンクとの対向領域に介在しており、その側面
に対して第１給油ポートと第２給油ポートとタンクポー
トとシーケンス弁が集約的に取り付けられているため、
機能上必要となる各流路をマニホールド内に合理的に構
成でき、外部の配管を必要最小限である第１給油ポート
と第２給油ポートとタンクポートに対する回路だけの簡
素な構成にできる。また、その構成によって、外部の配
管が簡素化されると共に、無負荷時の高速作動が妨げら
れることがなく、サージ現象の発生も効果的に防止でき
ることになる。特に、オイルタンクのプレフィル弁と大
径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる
第５流路を短い距離でほぼ直線的に連通させ、また従来
の装置では外管で配管されていた第６流路も大径シリン
ダのシリンダチューブ内とマニホールド内を通じて直線
的に構成できるため、オイルタンクと大径シリンダとの
間で大きな流量の作動油を円滑に流通させて高速作動を
無理なく実現し、サージ現象に基づく故障や騒音の発生
を防止できる。

【００１３】前記発明において、小径シリンダのピスト
ン・ロッドにマニホールド側からインダクタンス検出方
式によるスリーブ状の位置検出センサを内挿させるため
の深孔を形成しておき、一方、マニホールドのシリンダ
構成側に前記深孔に内嵌せしめられる位置検出センサを
取り付け、位置検出センサの出力リード線をマニホール
ドの内部に形成した孔を通じて側面へ導出させておけ
ば、ピストン・ロッドの位置をリアルタイムに検出する
ことにより、プレス加工量を高精度に設定できる。ま
た、前記発明において、マニホールドの側面に圧力セン
サを取り付け、同マニホールド内に小径シリンダのマニ
ホールド側シリンダ室又は第１流路と圧力センサの検出
部とを連通させる流路を形成しておけば、作動時の推力
をリアルタイムに検出でき、ワークに対するプレス加工
開始時の検知や加工圧力の制御が容易になり加工精度を
向上させることができる。そして、前記の位置検出セン
サや圧力センサの付加は装置のサイズに殆ど影響せず、
信号検出線をマニホールドの側面からまとめてとること
ができる。当然に、位置検出センサと圧力センサを併用
してもよく、位置と圧力の検出によって更に高精度な加
工が実現できる。

【００１４】尚、前記発明において、マニホールドの側
面に２ポート２位置切換弁を取り付け、第２流路を、第
２給油ポートからマニホールドの内部を通じて２ポート
２位置切換弁に接続し、同切換弁からマニホールドの内
部を通じて小径シリンダのロッドカバー側のポートから
導かれた流路に接続した流路として構成すれば、ピスト
ン・ロッドを任意の位置でロックすることができ、特に
ピストン・ロッドの軸を鉛直方向に設定した装置におい
ては落下防止弁として有効である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のプレスシリンダ装
置の実施形態を図１から図４を用いて詳細に説明する。
但し、このプレスシリンダ装置は、図５の場合と同様
に、ロッド軸を鉛直方向に設定して設置台に取り付けら
れて、ワーク（金属板）にガスケット装着用の溝を形成
するプレス加工機に適用されるものである。先ず、図１
はプレスシリンダ装置の模式的構成とその圧油供給回路
を示し、１は小径シリンダ、２は大径シリンダ、３はマ
ニホールド、４はオイルタンク、５は圧油供給回路、６
はシステム全体を制御するコントローラである。

【００１６】この実施形態では、マニホールド３が小径
シリンダ１と大径シリンダ２のヘッドカバーを兼ねてお
り、大径シリンダ２のピストン・ロッド７の内部に小径
シリンダ１が同軸状に内蔵されている。具体的には、大
径シリンダ２のロッド７bはその先端面に取り付けた金
型８をワークに押し付ける作用棒であるために大きな径
で構成されるが、そのピストン・ロッド７にはピストン
７a側からロッド７bより小さな径の深孔９が形成されて
おり、マニホールド３と一体的に形成された小径シリン
ダ１のシリンダチューブが前記深孔９に隙間１０を介在
させて内嵌され、同シリンダチューブの先端面にヘッド
カバーが取り付けられている。

【００１７】そして、大径シリンダ２の深孔９の底部に
おいて小径シリンダ１のピストン・ロッド１１のロッド
１１bが大径シリンダ２のロッド７bに連結されており、
小径シリンダ１と大径シリンダ２のピストン・ロッド１
１,７は一体的に移動するようになっている。また、小
径シリンダ１のシリンダチューブ内にはそのヘッドカバ
ー側ポートからマニホールド３側へ連通する流路１２が
形成されており、大径シリンダ２のシリンダチューブ内
にはそのヘッドカバー側ポートからマニホールド３側へ
連通する流路１３が形成されている。尚、小径シリンダ
１のピストン・ロッド１１にはその上側からロッド軸に
沿って細い深孔１４が形成されており、後記の位置検出
センサ３１が内挿できるようになっている。

【００１８】一方、マニホールド３の側面には、２つの
給油ポートＰ1,Ｐ2とオイルタンクポートＰ3とシーケン
ス弁１５と２ポート２位置切換電磁弁である落下防止弁
１６と圧力センサ１７と位置検出センサ３１の出力端子
１８とが配設されている。また、マニホールド３の上面
はオイルタンク４の底面を兼ねているが、その底面には
パイロット付きプレフィル弁１９が取り付けられてい
る。

【００１９】そして、前記マニホールド３の内部には次
のような流路が形成されている。 流路２１；給油ポートＰ1と小径シリンダ１の上側シ
リンダ室１aとを連通する流路である。 流路２２a,２２b；給油ポートＰ2と落下防止弁１６
を連通し、またその落下防止弁１６と小径シリンダ１の
シリンダチューブ内に形成された流路１２を連通させる
流路である。 流路２３；前記の流路２１とシーケンス弁１５の１
次側口とを連通させる流路である。 流路２４；大径シリンダ２の上側シリンダ室２aとシ
ーケンス弁１５の２次側口とを連通させる流路である。 流路２５；プレフィル弁１９の流出口側と大径シリ
ンダ２の上側シリンダ室２aとを連通させる流路であ
る。 流路２６；オイルタンク４内と大径シリンダ２のシ
リンダチューブ内に形成された流路１３とを連通させる
流路である。 流路２７；前記の流路２２aとプレフィル弁１９のパ
イロット圧の入力口とを連通する流路である。 流路２８；オイルタンク４とタンクポートＰ3を連通
する流路である。 流路２９；前記の流路２１と圧力センサ１７の検出
部とを連通させる流路である。この流路２９は小径シリ
ンダ１の上側シリンダ室１aから直接導いてもよい。

【００２０】また、マニホールド３における小径シリン
ダ１の上側シリンダ室１aに対向する面にはインダクタ
ンス検出方式によるスリーブ状の位置検出センサ３１の
一端が固定されており、同センサ３１を小径シリンダ１
のピストン・ロッド１１に形成された深孔１４に内挿・
垂下させている。その位置検出センサ３１のリード線
は、前記の固定端からマニホールド３内に形成された孔
３２を通じて側面の出力端子１８に接続されている。

【００２１】そして、各給油ポートＰ1,Ｐ2は外管３３,
３４により、またタンクポートＰ3は外管３５によって
圧油供給回路５側のシャトル弁５cと接続されており、
コントローラ６からは落下防止弁１６に対する制御信号
用ケーブル３６が接続され、圧力センサ１７と位置検出
センサ３１の出力端子１８からコントローラ６に対して
それぞれ検出信号用ケーブル３７,３８が接続されてい
る。尚、オイルタンク４にはその上位部に貯留作動油の
増減に対応して空気を排出／吸入させるためのガスバル
ブ４１が付設されており、またマニホールド３にはオイ
ルタンク４内の作動油を抜き取る際のドレンコック４２
が付設されているが、これらは付属的なものであって必
須要素ではない。

【００２２】以上のシリンダ機構部１,２とマニホール
ド３とオイルタンク４の構成は、実際には図２及び図３
に示されるような構造で組み立てられる。図２はその断
面構造図（Ａ）とシリンダ機構部の底面図（Ｂ）、図３
はオイルタンク４側から見た平面図であり、各図におい
て図１と同一の符合で示されているものは同一機素に相
当する。但し、マニホールド３内の各流路２１〜２８や
孔３２等は具体的に図示していないが、それぞれが図１
に示した接続経路に基づいて合理的に形成されている。
尚、図１では図示していないが、オイルタンク４のガス
バルブ４１の下側に円板４４を付設して、装置の揺動等
によって作動油の油面がガスバルブ４１に被ることを防
止する対策がなされており、また側壁に油面計４５を設
けてオイルタンク４内の作動油の貯留量を目視確認でき
るようになっている。

【００２３】以下、このプレスシリンダ装置の動作を図
４のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、コ
ントローラ６は初期状態（ピストン・ロッド１１,７が
所定の中間位置又は後退限にある状態）において落下防
止弁１６を閉状態に設定しており、シリンダ機構部１,
２のピストン・ロッド１１,７がその自重で落下しない
ようにロックしているが、これを開状態に切り換えると
共に、圧油供給回路５の油圧ポンプのサーボモータ５b
を正転起動させて差動切換弁５aを図１に示す状態に設
定する。

【００２４】すると、給油ポートＰ1に圧油が供給さ
れ、給油ポートＰ2が外管３４→差動切換弁５a→シャト
ル弁５c→外管３５→タンクポートＰ3→流路２８の経路
を通じてオイルタンク４に接続されることになり、小径
シリンダ１の上側シリンダ室１aが流路２１を通じて昇
圧され、その下側シリンダ室１bは流路１２→流路２２b
→落下防止弁１６→流路２２a→給油ポートＰ2から前記
経路を介してオイルタンク４に通じたドレン状態となる
（S1,S2）。また、流路２１に対する圧油の供給に伴っ
て、流路２３を介してシーケンス弁１５の一次側口が加
圧され、シーケンス弁１５が閉状態から開状態へ切り換
わり、流路２１→流路２３→シーケンス弁１５→流路２
４の経路を介して大径シリンダ２の上側シリンダ室２a
へ通じる流路が構成される(S3)。従って、大径シリンダ
２の上側シリンダ室２aも昇圧されることになるが（プ
レフィル弁１９は逆圧が作用するため閉状態）、大径シ
リンダ２の下側シリンダ室２bは流路１３と流路２６を
介してオイルタンク４に直接連通しているため、無負荷
状態にあるピストン・ロッド１１,７は下方へ起動され
ることになる（S3,S4）。

【００２５】ところで、ピストン・ロッド１１,７の起
動後においては、小径シリンダ１のピストン１１aと大
径シリンダ２のピストン７aの径が異なっているため
に、ピストン・ロッド１１,７の移動に対応する小径シ
リンダ１の上側シリンダ室１aと大径シリンダ２の上側
シリンダ室２aの容積変化量が異なり、大径シリンダ２
の上側シリンダ室２aに対してその差分に相当する作動
油が補充されなければならない。一方、給油ポートＰ1
に対する圧油の供給は外管３３によってなされており、
また大径シリンダ２の上側シリンダ室２aにはシーケン
ス弁１５を介して作動油が供給されるため、前記の起動
後において前記の補充分も含んだ作動油の供給を圧油供
給回路５だけに担わせているのではピストン・ロッド１
１,７を高速移動させることができない。

【００２６】このプレスシリンダ装置では、ピストン・
ロッド１１,７が起動して下方への移動が開始される
と、給油ポートＰ1からの圧油供給量が不足して大径シ
リンダ２の上側シリンダ室２aの圧力が低下し、流路２
５を介してプレフィル弁１９の流出口側の圧力が低下す
ることによってプレフィル弁１９を閉状態から開状態に
切り換える（S5,S6）。従って、オイルタンク４に貯留
されている作動油が流路２５を通じて大径シリンダ２の
上側シリンダ室２aへ流入し、前記の不足分に係る作動
油の補充が行われる。その結果、大径シリンダ２の上側
シリンダ室２aにおける作動油の不足分をオイルタンク
４側の作動油で補償しながらピストン・ロッド１１,７
を高速移動させることができる。尚、その移動段階にお
いては、小径シリンダ１の下側シリンダ室１bの作動油
は流路１２→流路２２b→落下防止弁１６→流路２２a→
給油ポートＰ2→外管３４→差動切換弁５a→シャトル弁
５c→外管３５→タンクポートＰ3→流路２８の経路を通
じてオイルタンク４に流入し、また大径シリンダ２の下
側シリンダ室２bの作動油は流路１３→流路２６を通じ
てオイルタンク４へ流入する。

【００２７】次に、ピストン・ロッド１１,７が下方へ
所定距離だけ移動すると大径シリンダ２のピストン・ロ
ッド７に取り付けた金型８がワークに当接し、無負荷駆
動状態から有負荷駆動状態になる。その場合、各シリン
ダ１,２の上側シリンダ室１a,２aが昇圧することになる
が、大径シリンダ２の上側シリンダ室２aの昇圧によっ
て流路２５の圧力も高くなり、プレフィル弁１９が開状
態から閉状態へ切り換わる。従って、小径シリンダ１の
ピストン１１aと大径シリンダ２のピストン７aの受圧に
基づいた強力な推力によって金型８がワークへ押し付け
られ、ワークのプレス加工が実行されることになる。

【００２８】このプレスシリンダ装置では、前記の加工
開始段階において、小径シリンダ１の上側シリンダ室１
aの昇圧を流路２９を介して圧力センサ１７によって検
出し、ケーブル３７を通じてその検出信号を受信したコ
ントローラ６がその時点での位置検出センサ３１の出力
信号をケーブル３８から検出し、その信号に基づいて求
められたピストン・ロッド１１,７の位置情報（Ｄpa）
を内部メモリにセーブするようになっている（S7,S8,S
9）。そして、ワークに対するプレス加工の実行中にお
いても継続的にピストン・ロッド１１,７の位置情報
（Ｄpb）を計測し続けて、計測値を得る度に（Ｄpb−Ｄ
pa）を演算すると共にその演算値が加工限度値であるＷ
pに達したか否かを確認する（S9〜S11→S9）。即ち、イ
ンダクタンス方式の位置検出センサ３１による検出値の
相対精度が極めて優れていることを利用し、内蔵させた
同センサ３１によって押圧加工量をリアルタイムに計測
しながらワークに対する加工を実行する。

【００２９】次に、コントローラ６は、Ｗp＝（Ｄpb−
Ｄpa）を確認した時点で、油圧ポンプのサーボモータ５
bを逆転させると共に差動切換弁５aを逆側へ切り換え
て、給油ポートＰ2を加圧状態に、給油ポートＰ1を外管
３３→シャトル弁５c→外管３５→タンクポートＰ3→流
路２８からオイルタンク４に通じたドレン状態にする
（S11→S12,S13）。この場合、給油ポートＰ2→流路２
２a→落下防止弁１６→流路２２b→流路１２の経路を通
じて小径シリンダ１の下側シリンダ室１bが昇圧され、
同時に流路２２aに接続された流路２７によってプレフ
ィル弁１９にパイロット圧が印加されてプレフィル弁１
９が開状態に設定される（S14,S15）。

【００３０】従って、サーボモータ５bの逆転と差動切
換弁５aの切り換えによって、小径シリンダ１の上側シ
リンダ室１aの作動油が流路２１→給油ポートＰ1→外管
３３→シャトル弁５c→外管３５→タンクポートＰ3→流
路２８の経路でオイルタンク４側へ戻る状態になってい
ると共に、大径シリンダ２の各シリンダ室２a,２bがそ
れぞれ流路２５,（１３,２６）を通じてオイルタンク４
に連通した状態になり、圧油供給回路５側から外管３４
を通じて給油ポートＰ2に圧油が供給されると、ピスト
ン・ロッド１１,７は上方へ移動する（S16）。また、シ
ーケンス弁１５にチェック弁付きのものを使用している
ため、大径シリンダ２の上側シリンダ室２aの作動油
は、前記の流路２５だけでなく、流路２４→シーケンス
弁１５のチェック弁→流路２３→流路２１→給油ポート
Ｐ1→外管３３→シャトル弁５c→外管３５→タンクポー
トＰ3→流路２８の経路を通じてもオイルタンク４へ戻
される。即ち、このプレスシリンダ装置では、オイルタ
ンク４の作動油の貯留量を前進／後退工程を通じて常に
一定に保ちながら、前進／後退工程で必要に応じて供給
できるようにしている。そして、コントローラ６はこの
段階においても位置検出センサ３１の検出信号に基づい
てピストン・ロッド１１,７の位置を計測しており、そ
の計測値からピストン・ロッド１１,７が初期位置に戻
ったことを検出すると、油圧ポンプのサーボモータ５b
を正転に切り換えると共に差動切換弁５aを元の状態に
切り換える（S16〜S18）。

【００３１】このプレスシリンダ装置では、前記の切り
換えによって１サイクルの動作が完了するが、加工後の
ワークはピストン・ロッド１１,７の上昇時間帯に除去
されて次のワークがセットされており、以降、上記のス
テップS1〜S18の動作を繰り返すことで順次セットされ
るワークを加工してゆくことができる（S18→S1〜S1
8）。

【００３２】ところで、以上の動作手順は、ワーク加工
時における位置検出センサ３１と圧力センサ１７を用い
た制御方式を除いて、基本的には図５に示したプレスシ
リンダ装置と同様である。しかし、図１や図２と図５を
比較すれば明らかなように、このプレスシリンダ装置で
は大径シリンダ２の内部に小径シリンダ１を内蔵させた
二重構造になっていることによりその高さが大幅に小さ
くなっており、平面的に見たサイズについても、シリン
ダ機構部１,２とマニホールド３とオイルタンク４が直
列状に連結されているために、図５の装置よりも小さく
構成されている。

【００３３】また、オイルタンク４をマニホールド３を
介してシリンダ機構部１,２の直上に配置し、マニホー
ルド３内に機能上必要となる各流路を構成すると共に、
マニホールド３の側面に給油ポートＰ1,Ｐ2やタンクポ
ートＰ3や弁類１５,１６等を集約的に取り付けているた
め、外管の配管を最小限にして所要流路を短く合理的に
構成できている。特に、オイルタンク４とマニホールド
３とシリンダ機構部１,２の直列状連結関係に基づいて
流路２５を大きな内径の直線的経路で短く構成でき、作
動油を極めて円滑に供給できる。これは、サージ現象の
発生を防止して、作業前のピストン・ロッド１１,７を
高速で移動させる上で極めて有効である。

【００３４】位置検出センサ３１としては、一次側のダ
ミーコイルと二次側の主コイルを棒状のコアに巻回して
保護管内に封入した方式のもの（実公平7-22484号や実
公平50562号等に開示）が適用でき、コントローラ６側
から各コイルを励振した状態でピストン・ロッド１１,
７の移動による相互誘導結合係数の変化を端子電圧の変
化として検出して位置情報を求める。この位置検出セン
サ３１は小径シリンダ１のピストン・ロッド１１の深孔
１４に内挿されているため、装置の大きさに影響せず、
外部で発生する電磁界の影響を受けない。

【００３５】また、この実施形態では圧力センサ１７を
負荷圧発生タイミングの検出にだけ用いているが、加工
時の圧力をリアルタイムに計測しながらコントローラ６
が圧油供給回路６側の供給圧を制御するようにすれば、
ワークの加工特性に適応した圧力制御が実現できる。

【００３６】尚、圧油供給回路５については、本実施形
態の構成に限定されるものでなく、給油ポートＰ1又は
給油ポートＰ2の一方に対する供給状態で他方の給油ポ
ートから流出する作動油を外管３５を通じてタンクポー
トＰ3からオイルタンク４へ戻す機能を有していれば足
りる。更に敷衍すれば、外管３３,３４,３５をできるだ
け短く配管するためには、圧油供給回路５をマニホール
ド３の支持板（図５の支持板５８に相当）に直接取り付
けておくことが望ましい。

【００３７】

【発明の効果】本発明のプレスシリンダ装置は、以上の
構成を有していることにより、次のような効果を奏す
る。請求項１の発明は、小径シリンダを大径シリンダの
内側に内蔵せしめた二重構造を採用したことにより、従
来のように小径シリンダと大径シリンダをそれぞれ単体
で直列に連結させていた場合と比較して、装置全体の大
幅な小型化を実現する。また、マニホールドを介してシ
リンダ機構部とオイルタンクを直列状に配置させ、マニ
ホールドの内部に機能上必要となる各流路を合理的に構
成したことにより、外部の配管を必要最小限にすると共
に、サージ現象を発生させることなくピストン・ロッド
の高速駆動を可能にする。更に、前記の二重構造に基づ
いて、オイルタンクの作動油の所要貯留量を少なくでき
るという利点もあり、必然的にオイルタンクも小さく構
成できる。請求項２の発明は、ピストン・ロッドの位置
をリアルタイムに検出することで、高精度なプレス加工
を可能にする。また、位置検出センサは小径ピストンの
ピストン・ロッドに内挿されているため、装置のサイズ
に影響することがなく、計測上の外乱要因も排除でき
る。請求項３の発明は、負荷状態をリアルタイムに検出
させることで、ワークの加工特性に適応した圧力制御を
可能にする。また、前記の位置検出センサと併用するこ
とで加工開始時の位置を検出して所要加工量を高精度に
設定することができる。請求項４の発明は、ピストン・
ロッドを任意の位置でロックできるようにし、実施形態
のようにシリンダ機構のロッド軸を鉛直方向に設定した
場合において、ピストン・ロッドが自重で落下すること
を防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るプレスシリンダ装置の模式的構
成と圧油供給回路を示す図である。

【図２】実際に設計されたプレスシリンダ装置の断面構
造図（Ａ）とシリンダ機構部の底面図（Ｂ）である。

【図３】実際に設計されたプレスシリンダ装置をオイル
タンク側から見た平面図である。

【図４】プレスシリンダ装置の動作手順を示すフローチ
ャートである。

【図５】従来技術に係るプレスシリンダ装置の模式的構
成と圧油供給回路を示す図である。

【符号の説明】

１…小径シリンダ、１a…上側シリンダ室、１b…下側シ
リンダ室、２…大径シリンダ、２a…上側シリンダ室、
２b…下側シリンダ室、３…マニホールド、４…オイル
タンク、５…圧油供給回路、５a…差動切換弁、５b…サ
ーボモータ、５c…シャトル弁、６…コントローラ、７
…ピストン・ロッド、７a…ピストン、７b…ロッド、８
…金型、９…深孔、１０…隙間、１１…ピストン・ロッ
ド、１１a…ピストン、１１b…ロッド、１２…流路、１
３…流路、１４…深孔、１５…シーケンス弁、１６…落
下防止弁、１７…圧力センサ、１８…出力端子、１９…
プレフィル弁、２１…流路、２２a…流路、２２b…流
路、２３…流路、２４…流路、２５…流路、２６…流
路、２７…流路、２８…流路、２９…流路、３１…位置
検出センサ、３２…孔、３３…外管、３４…外管、３５
…外管、３６…制御信号用ケーブル、３７…検出信号用
ケーブル、３８…検出信号用ケーブル、４１…ガスバル
ブ、４２…ドレンコック、４４…円板、４５…油面計、
５１…小径シリンダ、５１a…上側シリンダ室、５１b…
下側シリンダ室、５２…大径シリンダ、５２a…上側シ
リンダ室、５２b…下側シリンダ室、５３a…ピストン、
５３b…ロッド、５４a…ピストン、５４b…ロッド、５
５…金型、５６…基台部、５７…支柱、５８…支持板、
５９…下型、６０…マニホールド、６１…プレフィル
弁、６２…オイルタンク、７１…シーケンス弁、７２…
外管、７３…流路、７４…流路、７５…流路、７６…外
管、８１…圧油供給回路、８１a…差動切換弁、８１b…
サーボモータ、８１c…シャトル弁、Ｐ1,Ｐ2…給油ポー
ト、Ｐ3…タンクポート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１５Ｂ 15/28 Ｆ１５Ｂ 11/02 Ｓ Ｆターム(参考） 3H081 AA02 BB02 CC23 CC26 DD33 DD38 FF26 FF47 FF48 GG06 GG14 GG17 GG21 HH04 3H089 AA33 BB14 BB27 CC01 CC17 DA02 DA14 DB35 EE33 FF03 FF07 FF13 FF14 GG02 HH05 HH08 JJ03 4E089 EA01 EB02 EC02 ED03 EE04 4E090 AB01 BA01 CA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニホールドをヘッドカバーとした片ロ
   ッド形の複動シリンダであって、ロッドカバー側のポー
   トはシリンダチューブ内の流路を通じて前記マニホール
   ドへ導かれており、且つそのピストン・ロッドに前記マ
   ニホールド側から後記小径シリンダを内蔵させるための
   深孔を同軸上に形成した大径シリンダと、前記マニホー
   ルドをヘッドカバーとして前記大径シリンダのピストン
   ・ロッドの深孔に隙間を介して内設せしめられた片ロッ
   ド形の複動シリンダであって、そのロッドが前記深孔の
   底部で前記大径シリンダのロッドに連結しており、ロッ
   ドカバー側のポートはシリンダチューブ内の流路を通じ
   て前記マニホールドへ導かれた小径シリンダと、前記マ
   ニホールドにおけるシリンダ構成側に対して反対側に相
   当する面に設けられ、パイロット付きプレフィル弁を介
   して作動油を前記マニホールド側へ供給するオイルタン
   クとを備え、前記マニホールドの側面に第１給油ポート
   と第２給油ポートとタンクポートとシーケンス弁を取り
   付けると共に、同マニホールドの内部には、前記第１給
   油ポートと前記小径シリンダのマニホールド側シリンダ
   室とを連通させる第１流路と、前記第２給油ポートと前
   記小径シリンダのロッドカバー側のポートから導かれた
   流路とを連通させる第２流路と、前記第１流路と前記シ
   ーケンス弁の１次側口とを連通させる第３流路と、前記
   大径シリンダのマニホールド側シリンダ室と前記シーケ
   ンス弁の２次側口とを連通させる第４流路と、前記プレ
   フィル弁の流出口側と前記大径シリンダのマニホールド
   側シリンダ室とを連通させる第５流路と、前記オイルタ
   ンクと前記大径シリンダのロッドカバー側シリンダ室か
   ら導かれた流路とを連通させる第６流路と、前記第２流
   路と前記プレフィル弁のパイロット圧入力口とを連通す
   る第７流路と、前記オイルタンクと前記タンクポートを
   連通する第８流路とを形成しておき、圧油供給回路を前
   記の第１給油ポート又は第２給油ポートの一方に対する
   供給状態で他方の給油ポートから流出する作動油を前記
   タンクポートへ還流させる回路として構成したことを特
   徴とするプレスシリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記小径シリンダのピストン・ロッドに
   前記マニホールド側からインダクタンス検出方式による
   スリーブ状の位置検出センサを内挿させるための深孔を
   形成しておき、一方、前記マニホールドのシリンダ構成
   側に前記深孔に内挿せしめられる前記位置検出センサを
   取り付け、前記位置検出センサの出力リード線を前記マ
   ニホールドの内部に形成した孔を通じて側面へ導出させ
   ることとした請求項１に記載のプレスシリンダ装置。
3. 【請求項３】 前記マニホールドの側面に圧力センサを
   取り付け、同マニホールド内に前記小径シリンダのマニ
   ホールド側シリンダ室又は前記第１流路と前記圧力セン
   サの検出部とを連通させる流路を形成した請求項１又は
   請求項２に記載のプレスシリンダ装置。
4. 【請求項４】 前記マニホールドの側面に２ポート２位
   置切換弁を取り付け、前記第２流路を、前記第２給油ポ
   ートから前記マニホールドの内部を通じて前記２ポート
   ２位置切換弁に接続し、同切換弁から前記マニホールド
   の内部を通じて前記小径シリンダのロッドカバー側のポ
   ートから導かれた流路に接続した流路として構成するこ
   ととした請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプレ
   スシリンダ装置。