JP2007502213A

JP2007502213A - 流体圧駆動装置

Info

Publication number: JP2007502213A
Application number: JP2006529598A
Authority: JP
Inventors: シュミットシュテファン; ハイデンフェルダーロルフ
Original assignee: ボッシュレックスロスアーゲー
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2007-02-08
Also published as: US20070012171A1; DE502004006585D1; US7370569B2; ATE389530T1; EP1625011B1; EP1625011A1; WO2004103692A1; DE102004024126A1

Abstract

複数の圧力室を有する作動シリンダを含み、作動シリンダのピストンが被加工物に直接的または間接的に作用し、ピストンを前進及び後退させるための作動シリンダの少なくとも１つの圧力室に連続可変弁を介してタンク圧力または供給圧力が供給される打抜機または成形機のための流体圧駆動機構であって、連続可変弁の上流に配置されたバルブアセンブリを含み、連続可変弁の入口に高圧または低圧の供給圧力を供給することができ、バルブアセンブリは、低圧供給源または高圧供給源からの供給圧力を供給するために、作動シリンダの負荷圧力に応じて基本位置と切替位置との間で切り替えられる切替弁を含むことを特徴とする流体圧駆動機構を開示する。

Description

本発明は、請求項１の前文に係る打抜機または成形機のための流体圧駆動機構に関する。

打抜機または成形機、特に高速ニブリングマシンのための流体圧駆動機構は、差動シリンダ型の作動シリンダを有し、作動シリンダによって打抜ツールを作動させる。図１は、文献には記載されていない従来の流体圧駆動機構の回路図を示す。

作動シリンダ２は、ピストン４によってピストン下部側シリンダ室６とピストンロッド側環状室８に細分割されている。シリンダ室６には、連続可変弁１０を介して圧力媒体が供給される。連続可変弁１０の入口Ｅは、バルブアセンブリ１２に接続されている。バルブアセンブリ１２は、並列に配置され、逆方向に流れを遮断する開放可能逆止弁１４と逆止弁１６とを有する。開放可能逆止弁１４は、シリンダ室６内の所定の負荷圧力によって開放することができる。逆止弁１４は、供給ライン２８を介して高圧貯槽ＨＤに接続されている。逆止弁１６は、供給ライン３２を介して低圧貯槽ＮＤに接続されている。図１に示すように、環状室８は低圧貯槽ＮＤに常時接続されている。

ピストン４を急速に前進させる場合には、連続可変弁１０とバルブアセンブリ１２を図示する基本位置に設定する。シリンダ室６には低圧が供給され、ピストン４は面積差のために急速に前進する。ピストン４が被打抜加工物に突き当たると、シリンダ室６内の圧力が上昇する。この負荷圧力は開放可能逆止弁１４に伝達される。負荷圧力は所定の負荷から切替圧力として作用し、逆止弁１４が開放される。従って、高圧貯槽ＨＤが付加される。高圧は入口Ｅに伝達されてシリンダ室６に流れ込み、最大打抜力を印加することができる。また、高圧は逆止弁１６にも印加され、逆止弁１６が閉じ、低圧貯槽ＮＤへの圧力媒体の接続が閉じる。打ち抜き後、シリンダ室６内の負荷圧力が低下し、開放可能逆止弁１４は基本位置に戻り、低圧貯槽ＮＤが付加される。

上述した従来の解決手段の欠点は、低圧ラインの逆止弁が２〜５ミリ秒の遅れ時間後に閉じることであり、高圧に曝された圧力媒体は逆止弁を介して低圧貯槽に流れてしまう。約１０〜２０ｍミリ秒のストロークで作動シリンダを前進させる場合には、時間とエネルギーのかなりの損失が生じる。

従来の解決手段の別の欠点は、負荷圧力なしには高圧貯槽の付加と低圧貯槽の遮断を行うことができないことである。例えば、切替圧力付近での打抜及び成形などの動作モードでは、高い負荷圧力を作動シリンダに常時供給することが必要である。従って、図示する駆動装置は、打抜及び成形に無条件に適するというものではない。

ドイツ特許第３７２０２６６Ｃ２号は別の駆動装置を開示している。この駆動装置は、シリンダ室と環状室を分離するピストンを有する作動シリンダを含む。環状室は後退方向に作用し、シリンダ室はピストンに対して前進方向に作用する。モーター駆動装置によって調整することができ、機械的に動作接続された２つの制御弁の２つの制御スプールを含むバルブアセンブリによって、シリンダ室に高圧、低圧またはタンク圧力を供給することができる。環状室には低圧が常時供給される。

制御スプールは端面で互いに接触し、ばねによって基本位置にバイアスされている。制御スプールを移動させるために、制御スプールの１つに作用するカムディスクを電気モーターによって駆動し、カムディスクの回転に応じて制御スプールを基本位置から制御位置に移動させる。ピストンを急速に前進させる場合には、シリンダ室に低圧を供給する。ピストンの面積差のために、ピストンは被加工物に突き当たるまで前進する。高い打抜力を印加するために、シリンダ室に高圧を供給する。ピストンを急速に後退させる場合には、シリンダ室の圧力をタンクに解放し、環状室内に作用する低圧によってピストンは開始位置に戻る。

この解決手段の欠点は、互いに接触する２つの制御スプールとモーター駆動装置を含むバルブアセンブリが装置技術の点で複雑な設計を有することである。

本発明の目的は、圧力切替時に時間とエネルギーの損失が実質的に発生しない、打抜機または成形機のための流体圧駆動機構を提供することである。

この目的は、請求項１に係る特徴を有する、打抜機または成形機のための流体圧駆動機構によって達成される。

本発明に係る駆動装置は作動シリンダを含み、作動シリンダのピストンは被加工物に直接的または間接的に作用する。作動シリンダの少なくとも１つの圧力室には、ピストンを前進及び後退させるためのタンク圧力または供給圧力が連続可変弁を介して供給される。また、連続可変弁の上流に配置されたバルブアセンブリが設けられ、連続可変弁の入口に高圧または低圧の供給圧力を供給することができる。本発明によれば、バルブアセンブリは、低圧供給源または高圧供給源からの供給圧力を供給するために、作動シリンダの負荷圧力に応じて基本位置と切替位置との間で切り替えることができる切替弁を含む。

切替弁の制御エッジの機械的接続によって、別々の逆止弁を有する解決手段と比較して、高圧の付加と低圧の遮断との間の時間的な損失が大きく減少する。従って、高圧に曝された圧力媒体は低圧貯槽に流れ込むことができず、エネルギーの損失は発生しない。従って、連続可変弁での圧力上昇がより迅速に発生する。また、本発明に係るバルブアセンブリは、簡便かつ低コストで実現することができる。

好ましい実施形態では、作動シリンダはシリンダ室と環状室とを含む。シリンダ室内の圧力はピストンに対して前進方向に作用し、環状室内の圧力は後退方向に作用する。また、シリンダ室内の圧力は切替弁の大制御面に作用し、所定の負荷圧力から切替弁を切替位置に切り替えるための切替圧力として作用し、環状室内の圧力は切替弁の小制御面に対して逆方向に作用する。

好ましい実施形態では、パイロット弁が設けられ、基本位置の方向に作用する切替弁の小制御面から負荷を解放することができ、シリンダ室内の負荷圧力が減少している場合には、切替弁を切り替え、高圧をシリンダ室に伝達することができる。好ましくは、パイロット弁は電気的に作動する。

基本的には、環状室には高圧を常時供給することができる。しかし、好ましくは、環状室を低圧供給源に常時接続することによって、環状表面を大きくでき、停止手段としてより高い負荷を受けることができる。

作動シリンダは、２つまたは３つの圧力室を有することができる。

本発明の他の実施形態はさらなる従属請求項の主題である。

以下、本発明の好ましい実施形態を概略図面を参照してさらに詳細に説明する。

図２は、高速ニブリングマシンの駆動機構１の簡略化した回路図を示す。このようなニブリングマシンでは、前進移動は１０〜２０ミリ秒以内で発生する。

ニブリングマシンは、上述した従来の解決手段と同様に、シリンダ室６を環状室８から分離し、間接的または直接的に打抜ツールに作用するピストン４を有する作動シリンダ２を含む。ピストン４は、ピストン下部から延び、端面側で作動シリンダ２を貫通する後部側ピストンロッド１８を有する。

シリンダ室６は連続可変弁１０の作動ポートＡに接続されており、連続可変弁１０は、制御位置（ｂ）において、シリンダ室６とタンクに接続されたタンクライン２０との間の接続を開く。タンクライン２０には、タンクライン減衰器２２とバイアス弁２４が配置されている。タンクライン減衰器２２によって、タンクライン２０での圧力変動が抑制され、タンクライン２０はバイアス弁２４によってバイアス弁２２のばねと同等な圧力にバイアスされている。

連続可変弁１２の入口Ｐは切替弁２６の作動ポートＢに接続されており、作動ポートＢは、切替弁２６の切替位置（１）、（２）に応じて圧力ポートＰまたは圧力ポートＰ’に接続される。圧力ポートＰは供給ライン２８を介して高圧貯槽ＨＤに接続されており、圧力ポートＰ’は分岐ライン３０及び供給ライン３２の一部を介して低圧貯槽ＮＤに接続されている。供給ライン３２は、低圧貯槽ＮＤを環状室８に接続している。

環状室８内の圧力は、制御ライン３４及び電気作動パイロット弁３８を介して流出する。パイロット弁３８の基本位置（ｘ）では、切替弁２６の基本位置（１）の方向に作用する切替弁２６の小制御面に圧力が伝達される。パイロット弁３８の制御位置（ｙ）では、小制御面への接続が遮断され、小制御面からタンクＴへの接続が開く。

シリンダ室６内の圧力は制御ライン３６を介して流出し、切替位置（２）の方向に作用する切替弁２６の大制御面に伝達される。

打抜プロセスを開始する（ピストンを急速に前進させる）ためには、切替弁２６を図示する基本位置（１）に設定する。パイロット弁３４は基本位置（ｘ）に設定され、環状室８に作用する圧力が切替弁２６の小制御面に伝達される。同様に、連続可変弁１０は図示する基本位置（ａ）に設定される。従って、シリンダ室６には低圧が供給される。環状室８にも供給ライン３２を介して低圧が供給されており、ピストン４は面積差のために前進し、圧力媒体は環状室８から低圧貯槽ＮＤに移動する。

ピストン４が被打抜加工物に突き当たると、シリンダ室６内の負荷圧力が上昇する。負荷圧力が所定の負荷圧力レべルを超えると、負荷圧力は切替圧力として作用し、切替弁２６は、リセットばねの力と小制御面に作用する圧力に対応する力に抗して、作動ポートＢが圧力ポートＰに接続される切替位置（２）に切り替えられ、高圧がピストンの下部表面に作用し、作動シリンダ２によって印加される打抜力が増加する。打ち抜き後、負荷圧力が低下し、切替弁２６は、圧力ポートＰが遮断され、圧力ポートＰ’が開く基本位置（１）に再び切り替えられ、作動ポートＢには低圧が再び供給される。

ピストン４を後退させる（急速に後退させる）ためには、連続可変弁１０が（ｂ）で示される制御位置に設定され、シリンダ室６がタンクＴに接続される。環状室８に作用する低圧によって、ピストン４は開始位置に押し戻される。

打ち抜きの場合には、高速前進時にパイロット弁３８を必要に応じて制御ライン３４が遮断される制御位置（ｙ）に設定することができ、切替弁２６の小制御面への圧力をタンクに逃がす。従って、リセットばねの力のみが大制御面に印加される負荷圧力に抗して作用し、必要な切替圧力が減少する。切替弁２６は、リセットばねの力に抗して基本位置（１）から切替位置（２）に切り替わり、圧力ポートＰ’が遮断され、圧力ポートＰが開く。それに対応して、シリンダ室６には高圧が供給され、最大負荷圧力となる前に最大作動力が得られる。

連続可変弁１０の上流に配置された切替弁２６を含む本発明の解決手段は、例えば３つの圧力室を有するその他のシリンダ構造にも採用することができる。

ニブリングマシンのための流体圧駆動機構の従来の解決手段の回路図である。本発明に係るニブリングマシンのための流体圧駆動機構の好ましい解決手段の回路図である。

符号の説明

１駆動機構
２作動シリンダ
４ピストン
６シリンダ室
８環状室
１０連続可変弁
１２バルブアセンブリ
１４開放可能逆止弁
１６逆止弁
１８ピストンロッド
２０タンクライン
２２タンクライン減衰器
２４バイアス弁
２６切替弁
２８供給ライン
３０分岐ライン
３２供給ライン
３４制御ライン
３６制御ライン
３８パイロット弁

Claims

複数の圧力室（６、８）を有する作動シリンダ（２）を含み、前記作動シリンダ（２）のピストン（４）が被加工物に直接的または間接的に作用し、前記ピストン（４）を前進及び後退させるための前記作動シリンダ（２）の少なくとも１つの圧力室（６）に連続可変弁（１０）を介してタンク圧力または供給圧力が供給される打抜機または成形機のための流体圧駆動機構であって、
前記連続可変弁（１０）の上流に配置されたバルブアセンブリ（２６）を含み、前記連続可変弁（１０）の入口（Ｅ）に高圧または低圧の供給圧力を供給することができ、前記バルブアセンブリ（２６）は、低圧供給源（ＮＤ）または高圧供給源（ＨＤ）からの前記供給圧力を供給するために、前記作動シリンダ（２）の負荷圧力に応じて基本位置（１）と切替位置（２）との間で切り替えられる切替弁（２６）を含むことを特徴とする流体圧駆動機構。
請求項１において、
前記作動シリンダ（２）が、後退方向に作用する環状室（８）と、前進方向に作用するシリンダ室（６）と、を含み、前記シリンダ室（６）に作用する前記負荷圧力が前記切替弁（２６）の大制御面に作用することを特徴とする流体圧駆動機構。
請求項２において、
前記大制御面が前記切替弁（２６）の前記切替位置（２）の方向に作用し、前記切替弁（２６）の前記基本位置（１）の方向に作用する前記切替弁（２６）の小制御面が制御ライン（３４）を介して前記低圧供給源（３２）に接続されていることを特徴とする流体圧駆動機構。
請求項３において、
前記制御ライン（３４）にはパイロット弁（３８）が配置され、前記小制御面に負荷独立切替のためのタンク圧力を供給することができることを特徴とする流体圧駆動機構。
請求項４において、
前記パイロット弁（３８）が電気的に作動することを特徴とする流体圧駆動機構。
前記請求項のいずれか１項において、
前記環状室（８）が前記低圧供給源（ＮＤ）に常時接続されていることを特徴とする流体圧駆動機構。
前記請求項のいずれか１項において、
前記作動シリンダ（２）が２つまたは３つの圧力室を有することを特徴とする流体圧駆動機構。