JP2005273752A

JP2005273752A - 増圧装置

Info

Publication number: JP2005273752A
Application number: JP2004086923A
Authority: JP
Inventors: Takumi Fukumura; 卓巳福村; Isamu Yamaguchi; 勇山口
Original assignee: Yamamoto Suiatsu Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Suiatsu Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】増圧機の上下流側のチェック弁を残したまま、送圧先での液圧の低減要求に対して応答性良く対応し得る簡素な構成の増圧装置を提供する。
【解決手段】一次液圧ライン１及び二次液圧ライン２と、両液圧ライン１，２に夫々連通された低圧シリンダ30及び高圧シリンダ31，31を有する主増圧機３とを備え、低圧シリンダ30の出力端の動作により高圧シリンダ31，31内部の液圧を増圧させ、送圧先であるハイドロフォーミング装置６に送り出す構成において、二次液圧ライン２を主増圧機３の上下流側にてバイパスする補助液圧ライン４を設け、この補助液圧ライン４に、一次液圧ライン１に連通された低圧シリンダ50及び保持液圧ライン４に連通された高圧シリンダ51を有する補助増圧機５を備え、また二次液圧ライン２内部の液圧を検出する圧力検出器23と、この圧力検出器23の検出結果に基づいて補助増圧機５の低圧シリンダ50への作用圧を変更するサーボ弁11を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の液圧装置に送給するための高い液圧を発生すべく用いられる増圧装置に関し、更に詳しくは、発生する液圧を送圧先での要求に応じて減圧し、またその後に復圧することを可能とした増圧装置に関する。

例えば、成形型の内部に配した素材管の内側に液圧（水圧）を加え、該液圧の作用により前記素材管を変形させて、前記成形型の内面形状に対応する成形品を製造するハイドロフォーミング装置においては、前記素材管の内部に作用させる高い液圧を発生する必要があり、このような高圧の液圧をコンパクトな構成にて発生することを可能とした増圧装置が従来から用いられている。

この増圧装置は、一次液圧ライン及び二次液圧ラインと、これらの間に配された増圧機とを備えて構成されている。増圧機は、一次液圧ライン内部の液圧の作用により往復動作する復動式の低圧シリンダと、二次液圧ラインの中途に介装され、前記低圧シリンダの両出力端を夫々のプランジャとする一対の高圧シリンダとを備えてなり、両高圧シリンダのプランジャを低圧シリンダの往復動作に応じて交互に進出動作させて、高圧シリンダ内に導入される二次液圧ラインの内圧を増圧せしめる構成となっている。

このような動作により、二次液圧ラインの高圧シリンダの下流側には、一次液圧ラインの内圧に高圧シリンダの受圧面積に対する低圧シリンダの受圧面積の比（増圧比）を乗じて求まる高圧の液圧が連続して発生することとなり、この液圧を所定の送圧先に送給して用いることができる。

さて、以上の動作をなす増圧装置においては、高圧シリンダの上流側及び下流側に送圧先に向かう流れのみを通過させるためのチェック弁が設けてあるため、液圧の送圧先が前述したハイドロフォーミング装置である場合、例えば、型内での素材管の変形の過程において一時的に生じる体積縮小に応じた液体の逆流を受け入れるべく必要となる液圧の低減に対応することができないという問題がある。液圧の低減は、ハイドロフォーミング装置における成形の過程において、又はハイドロフォーミング装置以外の各種の液圧装置を送圧先とする場合においても同様に要求されることがあり、前述した構成を有する増圧装置においては、送圧先での液圧変動が避けられないという問題がある。

このような問題に対応するため、従来においては、高圧シリンダの上下流側にチェック弁に代えて開閉弁を備え、また各チェック弁に並べて開閉弁を備える構成とし、これらの開閉弁の選択的な開閉制御により、送圧先での液圧の低減要求に応えることを可能とした増圧装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１３０２０１号公報

ところが、特許文献１に開示された増圧装置においては、二次液圧ライン内部の高圧の作用下にて開閉される開閉弁の構成が、開閉用のアクチュエータを含めて複雑となる上、開閉弁の開閉制御の応答性の向上に限界があり、前述した逆流受入れのための動作に遅れを伴う虞れがある。

また．チェック弁を開閉弁に置換した構成においては、液圧発生のための通常動作中にも開閉される開閉弁の制御系の構成が複雑となり、更には、開閉弁の耐久性に問題があって、調整及び交換を含めた頻繁なメインテナンス作業を強いられ、例えば、ハイドロフォーミング装置の成形用液圧の発生源として使用した場合、生産性の低下を招来するという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、増圧機の上下流側のチェック弁を残したまま、送圧先での液圧の低減要求に対して応答性良く対応し得る簡素な構成の増圧装置を提供することを目的とする。

本発明に係る増圧装置は、一次液圧ライン及び二次液圧ラインと、両液圧ラインに夫々連通された低圧シリンダ及び高圧シリンダを有する増圧機とを備え、前記一次液圧ライン内部の液圧の作用下にて生じる前記低圧シリンダの出力端の動作により、前記高圧シリンダ内部の液圧を増圧させ、前記二次液圧ラインに接続された送圧先に送り出す構成とした増圧装置において、前記二次液圧ラインの前記増圧機との連通部の上流側と下流側とをバイパスする補助液圧ラインと、該補助液圧ライン及び前記一次液圧ラインに夫々連通された高圧シリンダ及び低圧シリンダを有する補助増圧機と、前記二次液圧ライン内部の液圧を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段の検出結果に基づいて前記補助増圧機の低圧シリンダへの作用圧を変更する手段とを備えることを特徴とする。

本発明においては、例えば、送圧先からの逆流が生じ、二次液圧ライン内部の液圧が上昇した場合、補助液圧ラインに導入されて補助増圧機の高圧シリンダに作用する。このとき、補助増圧機の低圧シリンダへの作用圧は、圧力検出手段の検出結果に基づいて減圧されており、この作用圧に抗して生じる補助増圧機の動作により逆流を吸収して二次液圧ライン内部の液圧を減圧する。この減圧は、二次液圧ライン内部の液圧の低下に応じて補助増圧機の低圧シリンダへの作用圧が上昇することにより、送圧先への送出圧が変動を伴うことなく連続的に解消される。

本発明に係る増圧装置においては、二次液圧ラインをバイパスする補助液圧ラインに設けた補助増圧機の動作により、増圧機の上下流側のチェック弁を残し連続吐出を可能としたまま、送圧先での液圧の低減要求に複雑な制御を必要とすることなく高い応答性にて対応することができ、送圧先での液圧変動を軽微に抑えることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る増圧装置の全体構成を示す模式図であり、本発明に係る増圧装置は、一次液圧ライン１及び二次液圧ライン２と、これらの間に配された主増圧機３とを備え、更に、二次液圧ライン２の中途をバイパスする補助液圧ライン４と、該補助液圧ライン４と前記一次液圧ライン１との間に介装された補助増圧機５とを備えている。

主増圧機３は、大面積を有する復動式の低圧シリンダ30と、該低圧シリンダ30の両側に突出する出力端を夫々のプランジャとして構成された小面積を有する一対の高圧シリンダ31，31とを備えており、低圧シリンダ30には、内部ピストンの動作位置を検出する位置センサ32，32が付設されている。

また補助増圧機５は、大面積を有する単動式の低圧シリンダ50と、該低圧シリンダ50の一側に突出する出力端をプランジャとして構成された小面積を有する高圧シリンダ51とを備えており、低圧シリンダ50には、内部ピストンの動作位置を検出する位置センサ52，52が付設されている。

一次液圧ライン１は、上流端に接続された油圧源10が発生する油圧が供給される油圧ラインとして構成されている。この一次液圧ライン１は、油圧源10の吐出側に接続されたサーボ弁11を経て２方向に分岐されており、一方は方向切換弁12を介して主増圧機３の低圧シリンダ30に接続され、また他方は方向切換弁13を介して補助増圧機５の低圧シリンダ50に接続されている。

サーボ弁11は、３つの切換え位置を有しており、一側に付設されたソレノイドＳ₁の励磁電流の増減により夫々の切換え位置間での切換えが、絞り面積の増減を含めて実現できるように構成されており、該サーボ弁11の開閉制御、具体的には、ソレノイドＳ₁の励磁電流の増減制御により一次液圧ライン１に導入される液圧（油圧）の増減制御が可能に構成されている。

方向切換弁12，13はいずれも、４ポート３位置切換式の弁である。方向切換弁12の切換え動作は、両側に付設されたソレノイドＳ₂，Ｓ₃の選択的な励磁により実現され、左側のソレノイドＳ₂の励磁により左の切換え位置が得られた場合、油圧源10の発生油圧が主増圧機３の低圧シリンダ30の左側の液室に導入されると共に、右側の液室内部の油が低圧の油タンクＴに戻される。このとき低圧シリンダ30は、右方に向けて移動する。逆に、右側のソレノイドＳ₃の励磁により右の切換え位置が得られた場合、油圧源10の発生油圧が低圧シリンダ30の右側の液室に導入されると共に、左側の液室内部の油が油タンクＴに戻され、このとき低圧シリンダ30は、左方に向けて移動する。

方向切換弁13の切換え動作も同様に、両側に付設されたソレノイドＳ₄，Ｓ₅の選択的な励磁により実現され、左側のソレノイドＳ₄の励磁により左の切換え位置が得られた場合、油圧源10の発生油圧が補助増圧機５の低圧シリンダ50の左側の液室に導入されると共に、右側の液室内部の油が油タンクＴに戻されて、低圧シリンダ50は進出動作をなす。逆に、右側のソレノイドＳ₅の励磁により右の切換え位置が得られた場合、油圧源10の発生油圧が低圧シリンダ50の右側の液室に導入されると共に、左側の液室内部の油が油タンクＴに戻されて、低圧シリンダ50は退入動作をなす。

なお方向切換弁13のタンクポートは、上流側のサーボ弁11を介して油タンクＴに連通されており、補助増圧機５の低圧シリンダ50の進退動作は、サーボ弁11の開度に応じた速度にて生じるようになしてある。

図１には、サーボ弁11及び方向切換弁12，13の非動作時の状態が示されており、これらは、夫々のセンタースプリングの作用により、全てのポートがブロックされた中立位置を保っている。

二次液圧ライン２は、上流端に接続された水圧源20が発生する水圧が供給される水圧ラインとして構成されている。この二次液圧ライン２は、シャットオフ弁21の下流側にて２方向に分岐され、主増圧機３の一対の高圧シリンダ31，31に夫々に接続されており、更に下流側において合流されて送出先に接続されている。

二次液圧ライン２の中途には、高圧シリンダ31，31への接続部の上、下流に夫々位置して逆流防止用のチェック弁22，22…が介装されており、高圧シリンダ31，31の動作により後述の如く発生する高圧の水は、上流側のチェック弁22，22の作用により逆流することなく送圧先に送り出され、また送圧先から高圧シリンダ31，31への高圧水の逆流が、下流側のチェック弁22，22の作用により阻止されるようにしてある。

図には、送出先としてハイドロフォーミング装置６が図示されている。二次液圧ライン２の末端は、素材管60の内部に成形用の水圧を送り込む送圧管61に接続され、中途に開閉弁63を備える排圧管62を介して排水タンクＴ₁に開放されている。このような二次液圧ライン２の末端部には、送出水の圧力を検出する圧力検出器23が設置してある。

補助液圧ライン４は、前記シャットオフ弁21の上流側において二次液圧ライン２から分岐された水圧ラインであり、シャットオフ弁40、及び逆流防止用のチェック弁41を介して補助増圧機５の高圧シリンダ51に接続されている。この接続部の下流側は、二次液圧ライン２の中途に、主増圧機３の高圧シリンダ31への接続部の下流側に設けたチェック弁22よりも更に下流側にて再合流させてある。

また補助液圧ライン４は、高圧シリンダ51への接続部の近傍において、補助液圧ライン４への流れ込みのみを許容するチェック弁42を介して二次液圧ライン２の中途に接続されている。この接続位置は、主増圧機３の高圧シリンダ31への接続部よりも上流側に設けたチェック弁22よりも更に上流側に設定されている。

なお、二次液圧ライン２から補助液圧ライン４への分岐部には、低圧リリーフ弁24が取付けてあり、また補助液圧ライン４の中途には、チェック弁41の下流側に位置して高圧リリーフ弁25が取付けてある。

以上の如く構成された本発明に係る増圧装置の動作は、送圧先となるハイドロフォーミング装置６の送圧管61と排圧管62との間に素材管60を装着し、この素材管60の内部を満水せしめて開始される。この満水は、図１に示す如く、二次液圧ライン２に設けたシャットオフ弁21と共に、補助液圧ライン４に設けたシャットオフ弁40を開放し、更に、ハイドロフォーミング６の排圧管62に設けた開閉弁62を開放して行われる。

これにより、水圧源20から送出される水は、シャットオフ弁21を経て主増圧機３の高圧シリンダ31，31内に満たされ、またシャットオフ弁40を経て補助増圧機５の高圧シリンダ51内に満たされ、更に、ハイドロフォーミング装置６の送圧管61を経て素材管60の内部に満たされる。

開閉弁62は、以上の如き満水の過程において、二次液圧ライン２、補助液圧ライン４、送圧管61及び素材管60の内部から押し出される空気を排除すべく開放されており、全ての空気が排除された後に閉止されて満水動作が完了する。なお、二次液圧ライン２に設けられたチェック弁22，22…及び補助液圧ライン４に設けられたチェック弁41，42は、以上の如き満水動作時の水の流れを阻害することはない。

またハイドロフォーミング装置６における素材管60の成形完了後には、シャットオフ弁21及びシャットオフ弁40は、二次液圧ライン２及び補助液圧ライン４の内部に満水状態を維持すべく閉止される。従って、前述した満水動作中の実際の水の送り込みは、送圧先であるハイドロフォーミング６に新たに装着された素材管60に対してのみ行われ、二次液圧ライン２及び補助液圧ライン４に対しては、これらの内部、並びに高圧シリンダ31，31及び高圧シリンダ51の内部の空気の排除のみがなされる。

この間一次液圧ライン１においては、サーボ弁11及び方向切換弁12，13が、夫々図１に示す中立位置に保たれており、一次液圧ライン１、主増圧機３の低圧シリンダ30及び補助増圧機５の低圧シリンダ51の内部は、作動油により満たされた状態にある。

図２及び図３は、本発明に係る増圧装置の動作説明図である。本発明に係る増圧装置においては、以上の満水動作を完了した後、一次液圧ライン１に設けられたサーボ弁11及び方向切換弁12，13が、図２に示す初期の切換え位置とされる。これにより油圧源10の発生油圧は、サーボ弁11及び方向切換弁12を経て主増圧機３の低圧シリンダ30の左側の油室に送給され、低圧シリンダ30は右向きに動作する。

低圧シリンダ30の右向きの動作により、右側の高圧シリンダ31の内部のプランジャが進出し、この高圧シリンダ31の内部の水が圧縮されて昇圧し、下流側のチェック弁22を開放して矢符に示す如く送出される。このとき左側の高圧シリンダ31においては、プランジャの退入に応じて内圧の低下が発生し、上流側のチェック弁22が開放されて、水圧源20からの送給水が矢符にて示す如く取り込まれる。

低圧シリンダ30の動作位置は、位置センサ32，32により検出されており、右側の位置センサ32により低圧シリンダ30が右端の動作位置に達したと判定された場合、方向切換弁12は他方（右側）の切換え位置に切換えられる。この切換えに応じて低圧シリンダ30は、逆に左向きに動作することとなり、この動作に応じて、左側の高圧シリンダ31内部の水が昇圧されて送出され、右側の高圧シリンダ31内には新たな水の取込みがなされる。

方向切換弁12の次の切換え動作は、左側の位置センサ32により低圧シリンダ30が左端の動作位置に達したと検出されることをと条件として同様になされる。このような切換え動作は、位置センサ32，32による検出に応じて繰り返され、これにより主増圧機３の低圧シリンダ30は、図２中に白抜矢符にて示す如く左右への移動を繰返し、この移動に応じて左右の高圧シリンダ31，31における昇圧が交互に行われる結果、主増圧機３の下流側の二次液圧ライン２の内部には、高い水圧が発生し、この水圧が、送圧先であるハイドロフォーミング装置６に送給されて、素材管60の成形圧力として用いられる。

一方、油圧源10の発生油圧は、サーボ弁11及び方向切換弁13を経て、補助増圧機５の低圧シリンダ50の左側の油室にも送給される。この送給に応じて低圧シリンダ50は、図中に白抜矢符にて示す如く右向きに進出動作し、この動作により高圧シリンダ51の内部の水も圧縮されて昇圧し、二次液圧ライン２の下流側に矢符にて示す如く送出される。

なお方向切換弁13の切換え位置は、変更されることなく維持され、補助増圧機５の低圧シリンダ50は、右端に達して停止し、この状態を維持する。即ち、補助増圧機５による水圧の発生は、動作開始初期に行われ、その後の補助増圧機５は、低圧シリンダ50が右端に達した状態を前記油圧の付加状態を保ったまま維持する。

サーボ弁11は、圧力検出器23により検出される送圧水の圧力が所定圧力に達するまで全開状態を維持し、その後は、圧力検出器23の検出圧力に基づくソレノイドＳ₁の通電制御により開度を増減し、送出水の圧力を所定の圧力に保つべく動作する。二次液圧ライン２を経て送圧先に送出される水圧は、一次液圧ライン１内部の油圧を、高圧シリンダ31，31の受圧面積に対する低圧シリンダ30の受圧面積の比として与えられる増圧比にて増圧して得られるものであり、送出水の圧力は、サーボ弁11の開度の増減により一次液圧ライン１の内圧を増減することにより所定の圧力に維持することができる。

以上の動作による発生する水圧は、送圧先であるハイドロフォーミング装置６において素材管60の成形用の水圧として利用されるが、前記素材管60は、成形の過程において一時的に体積縮小する場合があり、この場合、送圧先に連なる二次液圧ライン２の内部に水が逆流し、該二次液圧ライン２の内圧が急増することとなる。

図３には、以上の如き逆流発生時の状態が示されている。二次液圧ライン２に設けられた主増圧機３の下流側には、逆流防止用のチェック弁22，22が備えられており、前記体積縮小等の送圧先での外乱により図中に矢符にて示す如く発生する二次液圧ライン２への逆流水は、主増圧機３に還流することはできず、二次液圧ライン２に並設された補助液圧ライン４を経て補助増圧機５の高圧シリンダ51内に還流する。

一方このとき、二次液圧ライン２の末端に設置された圧力検出器23が、逆流発生に伴って昇圧する異常水圧を検出し、この検出圧力と設定水圧との差に基づいてサーボ弁11のソレノイドＳ₁への通電がなされ、図３に示す如く、サーボ弁11が右側の切換え位置に切り換えられる。これにより補助増圧機５の低圧シリンダ50が、図中に白抜矢符にて示す如く左向きに移動し、高圧シリンダ51のプランジャが退入移動することとなり、二次液圧ライン２から高圧シリンダ51内に還流する逆流水は、プランジャの退入に伴う高圧シリンダ51の内容積の増大によって吸収される。従って、二次液圧ライン２の内部に発生する異常水圧が速やかに低下し、送圧先にて発生する水圧上昇を軽微に抑えることができる。

なおこの状態は、二次液圧ライン２の末端に設置された圧力検出器23の検出圧力が設定水圧に戻った時点において、サーボ弁11が左側の切換え位置に復帰することにより解消されるから、図２を用いて説明した動作により、二次液圧ライン２の内圧は設定水圧を下回ることなく維持される。

また、送圧先であるハイドロフォーミング装置６においては、成形途中に一時的に設定水圧を下げることが要求される場合があり、この要求には、ソレノイドＳ₁の通電制御によりサーボ弁11の開度を調節し、一次液圧ライン１内部の油圧を低下させ、主増圧機31の高圧シリンダ31，31の発生水圧を低下せしめて対応する。このとき高圧シリンダ31，31の下流側のチェック弁22，22は、これよりも下流側に残る低下前の設定水圧の作用により閉止状態を保っており、高圧シリンダ31，31が発生する低下後の水圧の送出は行えない。

一方このとき、サーボ弁11及び方向切換弁13を経て補助増圧機５の低圧シリンダ50に導入される油圧も低下するため、高圧シリンダ51内のプランジャに逆側から作用する水圧との圧力バランスが変化する。これにより前記プランジャは、異常水圧の発生時と同様、左向きに緩やかに移動することとなり、この移動による高圧シリンダ51の内容積の増大により、補助液圧ライン４に連続する二次液圧ライン２の内部の水圧が低下せしめられ、前記チェック弁22，22の開放が可能となって、二次液圧ライン２を経てハイドロフォーミング装置６に送出される水圧を、低下された設定水圧に速やかに整定させることができる。この後は、主増圧機31の高圧シリンダ31，31の発生水圧が下流側のチェック弁22，22を開放して送り出されるようになり、低下された設定水圧を維持することができ、ハイドロフォーミング装置６における減圧要求に応えることができる。

このように本発明に係る増圧装置においては、主増圧機３の配設位置の上下流側にて二次液圧ライン２をバイパスする補助液圧ライン４を設け、この補助液圧ライン４の中途に補助増圧機５を配設してある簡素な構成により、送圧先での外乱に起因する二次液圧ライン２への逆流を吸収し、所定の設定圧力を確実に維持することができる。また送圧先での減圧要求に対しても、一次液圧ライン１でのサーボ弁11の開閉制御に追随する補助増圧機５の動作により応答性良く対応することができる。

本発明に係る増圧装置は、高圧が発生する二次液圧ライン２及び補助液圧ライン４の中途に、チェック弁22，22…及びチェック弁41，42を備えるのみであり、高圧下にて開閉される開閉弁が不要であり、信頼性を高めることができる上、メインテナンス作業を簡易化することができ、実施の形態に示すハイドロフォーミング装置６等の送圧先での生産性の低下を来す虞れがない。

なお以上の実施の形態においては、主増圧機３が、復動式の低圧シリンダ30と、これの両側に連設された高圧シリンダ31，31とを備える構成としてあるが、補助増圧機５と同様に、単動式の低圧シリンダとこれの一側に連設された高圧シリンダとを２組備える公知の構成としてもよいことは言うまでもない。

本発明に係る増圧装置の全体構成を示す模式図である。本発明に係る増圧装置の動作説明図である。本発明に係る増圧装置の動作説明図である。

符号の説明

１一次液圧ライン
２二次液圧ライン
３主増圧機
４補助液圧ライン
５補助増圧機
11 サーボ弁
12，13 方向切換弁
23 圧力検出器

Claims

一次液圧ライン及び二次液圧ラインと、両液圧ラインに夫々連通された低圧シリンダ及び高圧シリンダを有する増圧機とを備え、前記一次液圧ライン内部の液圧の作用下にて生じる前記低圧シリンダの出力端の動作により、前記高圧シリンダ内部の液圧を増圧させ、前記二次液圧ラインに接続された送圧先に送り出す構成とした増圧装置において、
前記二次液圧ラインの前記増圧機との連通部の上流側と下流側とをバイパスする補助液圧ラインと、
該補助液圧ライン及び前記一次液圧ラインに夫々連通された高圧シリンダ及び低圧シリンダを有する補助増圧機と、
前記二次液圧ライン内部の液圧を検出する圧力検出手段と、
該圧力検出手段の検出結果に基づいて前記補助増圧機の低圧シリンダへの作用圧を変更する手段と
を備えることを特徴とする増圧装置。