JP2655102B2 - プレフィルバルブ及びこれを用いた液圧プレス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレフィルバルブ及び
これを用いた液圧プレス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のプレフィルバルブを示し、
図８はこのプレフィルバルブを用いた油圧プレス装置の
回路図例を示す。但し、図８ではチェック弁、絞り、カ
ウンターバランス、副次的な配管等は大幅に省略してあ
る。

【０００３】図７のプレフィルバルブ１において、２は
ボディ、３はタンク側のカバー、４はシリンダ側のカバ
ーで、これらによって形成される内腔中に、弁体である
ポペット５、二つのスプリング６、７、カバー８、リテ
ーナ９、プランジャ１０が配してある。またボディ２に
は油圧源へ接続するためのブッシング１１が取り付けて
ある。図中１２はボディ２に設けたポペット５のシート
面である。また図中ＣＬはメインシリンダ１４側を、Ｔ
はサブタンク１５側を、Ｐ．Ｐ．は油圧源であるポンプ
１９への接続側を示す。

【０００４】このようなプレフィルバルブの動作は、急
速前進工程、加圧工程及び戻り工程の３つに大別でき、
これを図８を参照して説明する。図８において、１４は
メインシリンダ、１５はサブタンク、１６は切換弁、１
７は早送りシリンダ、１８はラム、２０はメインタンク
である。

【０００５】まず急速前進工程、即ちラム１８の早送り
中の状態を説明する。下降用ソレノイド２１を励磁して
切換弁１６を駆動し、圧油の流れ方向を切り換え、ポン
プ１９からメインシリンダ１４の加圧室２２に油を流入
させる（矢印ａ）。この時、プレフィルバルブ１が開い
て、サブタンク１５から油が流入する。具体的には、ス
プリング７の付勢力よりメインシリンダ１４の加圧室２
２に発生した負圧が大きくなり、大気圧とのバランスに
よってポペット５がボディ２のシート面１２から離れて
弁が開きサブタンク１５内の油が加圧室２２内へ流入す
る。このためラム１８は、その自重とも相俟って下降
し、早送りが行なわれる。

【０００６】次に加圧状態、即ちプレスの加工中の状態
を説明する。上述の早送り状態からラム１８が被加工物
に当たる等すると、ポンプ１９からは圧油が送られ続け
るため加圧室２２に流れ込む（矢印ａ）油の圧力が高く
なる。するとプレフィルバルブ１のポペット５に掛かる
圧力が大きくなってポペット５がシート面１２に押し付
けられて内部の流路Ｆをポンプ１９と加圧室２２に対し
て閉じる。このため、加圧室２２の加圧力が逃げずにラ
ム１８に加圧力が加えられ、被加工物の加工を行なわせ
る。ポペット５は、スプリング７によってシート１２へ
の密着状態を保たれる。

【０００７】さらにラム１８の上昇中における強制的な
開状態を説明する。この場合、上昇用ソレノイド２３を
励磁して切換弁１６の方向切り換えを行う。するとポン
プ１９から矢印ｂに従って早送りシリンダ１７に油が流
入してラム１８が上昇する。この時、ブッシング１１を
通して油が流入し（矢印ｃ）、プランジャ１０をスプリ
ング６の付勢力に抗して動かす。この動作は、リテーナ
９を介してポペット５を動かし、シート面１２から離し
てメインシリンダー１３への流路Ｆを開き、これによっ
て油がサブタンク１５へ流入する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のプ
レフィルバルブ１は、弁開状態が２種類、即ち急速前進
時の吸引状態と強制的に開になっている状態のある複雑
な構造となっている。特に吸引動作では、スプリング７
の力が重要な意味を持ち、あまり付勢力が弱過ぎるとシ
ート面１２へのポペット５の密着力が弱くなってしま
い、強過ぎると吸引が出来なくなる。このため製作時に
非常に精度良く作る必要が有る。現状我国でこのような
精密品を作ることが難しく、多くは輸入品が使用されて
おり、国産部品も製作されつつあるものの、いずれにし
ても高価なものとなっている。

【０００９】また上記従来のプレフィルバルブでは、高
速な動作には使用できないと考えられている。例えば、
液圧プレス装置で１秒間に２回程度の加工の必要がある
時に、プレフィルバルブを外部信号で制御するようにし
て用いようとしても、タイミングや応答性に問題があっ
て実際には採用されていなかった。さらに早送りから加
工送りに自動的に切り換えることは可能ではあってもシ
ョックが出やすいので避けざるを得なかった。さらに、
通常の大型プレスでは加工が終了した後にメインシリン
ダ内に蓄えられた高圧の圧油を抜いてショックを減らす
圧抜き工程を行なう必要があり、この圧抜き用のための
制御回路が必要で装置コストがその分高くなるという問
題がある。

【００１０】本発明はこのような問題点に鑑み、構造的
にシンプルで安価なプレフィルバルブであって、高速動
作や早送りと加工送りの自動切換が可能なプレフィルバ
ルブを提供するとともに、これを用いた液圧プレス装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプレフィル
バルブは上記目的を達成するために、タンクと液圧シリ
ンダの間に介在し、急速前進工程では上記タンクから上
記液圧シリンダへの液の流れを許し、加圧工程では上記
液圧シリンダから上記タンクへの液の逆流を防止し、戻
り工程では液の自由流れを許すプレフィルバルブであっ
て、常時は弁体が弁シートから離れるようにバネにより
付勢して上記タンクと上記液圧シリンダ間の流路を開
き、必要時に外部信号により上記バネの付勢力に抗して
上記弁体を駆動して上記弁シートへ押し付けて上記流路
を閉じることを特徴とするものである。

【００１２】本発明に係るプレフィルバルブは、上記バ
ネの収納腔を備え、該収納腔内に上記弁体と接触して付
勢力を受けるピストンを配し、上記バネの反対側に油圧
源との接続口を配し、上記外部信号に液圧を用い、上記
加圧工程において上記液圧シリンダの加圧室内の圧力上
昇に応じて上記接続口に掛かる液圧により上記バネの付
勢力に抗して上記弁体を駆動する構成とすることができ
る。

【００１３】また本発明に係るプレフィルバルブは、中
空の軸状部及び該軸状部の略中央部位に突設したフラン
ジ部とからなり、該フランジ部の両側で上記軸状部に上
記中空内部へ通じる通孔を設けた弁体と、上記タンクへ
の接続口及び上記油圧源への接続口を備え、上記フラン
ジ部により上記両接続口の間を遮断させて上記弁体を収
納する内腔を有する弁箱とからなり、該内腔の一端側の
壁に設けた開口内に上記弁体の軸状部の一側を内壁面に
密接させかつ摺動可能に挿通させ、上記内腔の他端側の
壁に設けた凹所内に上記弁体の軸状部の他側を内壁面に
密接させかつ摺動可能に挿通させ、該凹所内にバネを配
して上記弁体を上記一端側の壁に設けた開口から突出す
るように押圧付勢し、外部信号として使用する液圧によ
り上記弁体を摺動させて上記内腔に上記通孔のいずれか
を臨ませて上記タンクと上記液圧シリンダの間あるいは
上記油圧源と上記液圧シリンダの間を連通させることを
特徴とするものである。

【００１４】また本発明に係る液圧プレス装置は、上記
プレフィルバルブのいずれかを用いるものである。

【００１５】

【作用】基本的には本発明に係るプレフィルバルブは、
従来のように常時閉じている状態にしておいて必要時に
開けるのではなく、常時開としておいて必要時に閉じる
ものである。即ち、本発明のプレフィルバルブの動作状
態は開、閉の２種類となるので、これによって弁構造が
簡単になる。弁を閉じるときは、外部からの信号により
閉に切り換える。外部信号には電気、油圧あるいは空気
圧を用いることが考えられる。

【００１６】このプレフィルバルプを液圧プレス装置に
使用した場合、切換えのための駆動源としては液圧を使
うことがもっとも簡単な方法として考えられる。プレフ
ィルバルブの構造に特に変更を加えずにそのまま使用す
る場合は、外部信号は液圧だけでなく電気や空気圧でも
よいが、液圧を外部信号とする切換え弁として使用する
場合にはメインシリンダヘの配管と切換え弁を使用でき
る。この場合、液圧によりバネを押してメインシリンダ
への加圧を行なうことになるが、圧力が低下するとバネ
によって、タンクとメインシリンダが直結するように切
り換えられる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。なお、以下では従来の例と共通する部分には共通す
る符号を付して説明する。

【００１８】図１は本発明に係るプレフィルバルブの第
１実施例の中央断面図、図２は、図１のプレフィルバル
ブ３０を用いた液圧プレス装置の油圧回路図である。但
し、図２の油圧回路は説明のため種々副次的な構成を省
略しており、厳密な回路構成を示すものではない。

【００１９】本実施例の油圧回路において、従来の例と
異なるのは、切換弁１６とプレフィルバルブ３０、メイ
ンシリンダ１４との間の配管途中に逆止弁３１を設け、
早送りシリンダ１７を複動シリンダにする（ポンプ１９
から早送りシリンダ１７の下部室への圧油供給配管と、
該下部室からメインタンク２０への戻り配管を兼用す
る）ための配管を設けた点である。

【００２０】図１に示す本実施例のプレフィルバルブ３
０において、３２はボディ、３３はカバーで、ボディ３
２内の流路中にポペット３４が配してあり、カバー３３
中にはポペット３４の軸端に設けたピストン３５と、こ
れを付勢するバネ３６が収納してある。バネ３６は、ポ
ペット３４がボディ３２のシート面３７から離れて流路
Ｆを常時開くように付勢している。ボディ３２にはポン
プ１９へ接続するための接続孔３８が設けてあり、この
接続孔３８はカバー３３内でピストン３５のバネ３６と
反対側に通過させてある。

【００２１】次に本実施例の動作を説明する。まずラム
１８の早送り工程においては、従来と同様に下降用ソレ
ノイド２１を励磁して切換弁１６を駆動し、圧油の流れ
方向を切換え、ポンプ１９から早送りシリンダ１７の上
部室１７ａ内へ油を流入させ（矢印ｄ）、早送りシリン
ダ１７を下降させる。このとき、ラム１８がその自重と
も相俟って下降するのでメインシリンダ１４の加圧室２
２内の油圧は高くならず、かつプレフィルバルブ３０の
ポペット３４は流路Ｆを開いた状態にあるのでサブタン
ク１５からプレフィルバルブ３０を通って、ラム１８を
下降させるための圧油の不足分がメインシリンダ１４の
加圧室２２へ流れ込み、早送りが行なわれる。

【００２２】加圧送りは、別個のソレノイドバルブによ
っても制御できるが、本実施例では、早送りシリンダ１
７の圧力を外部信号として制御するようになっている。
即ち、ラム１８が、被加工物に当たる等して大きな力が
必要になると、早送りシリンダ１７の上部室１７ａ内の
油圧が高くなり、矢印ｄに沿う圧油の流れが止められ、
さらに圧力が高くなってゆくと逆止弁３１のバネ力に打
ち勝って矢印ｅに沿って圧油が加圧室２２に流れ込む。
するとプレフィルバルブ３０のポペット３４がこの圧力
を受け、シート面３７に着座して流路Ｆを閉じ、加圧室
２２内の圧力がそのままメインシリンダ１４に掛かって
ラム１８を大きな加圧力で下方へ押し下げ、被加工物へ
の加工を行なわせる。

【００２３】さらにラム１８の上昇工程を説明する。従
来と同様に上昇用ソレノイド２３を励磁して切換弁１６
の方向切り換えを行なうと、ポンプ１９からの圧油が早
送りシリンダ１７の下部室１７ｂへ供給され（矢印
ｆ）、上部室１７ａ内の油がメインタンク２０へ戻り
（矢印ｄの逆方向）これによって早送りシリンダ１７が
ラム１８を上昇させ始める。加圧室２２内の圧油は逆止
弁３１によりメインタンク２０への戻りが遮断されてい
るが、図示せぬ圧抜き回路等により加圧室２２内の圧力
が下がり、このためバネ３６の付勢力によってシート面
３７からポペット３４が離れ、流路Ｆが開いてサブタン
ク１５が加圧室２２と連通し、加圧室２２内の圧油の全
部がサブタンク１５へ戻る。この動作によってラム１８
が上昇する。

【００２４】図３は本発明に係るプレフィルバルブの第
２実施例の中央断面図、図４は、図３のプレフィルバル
ブ４０を用いた液圧プレス装置の油圧回路図である。図
４においても副次的な構成は図示を省略してある。

【００２５】本実施例の油圧回路において、先の実施例
と異なるのはプレフィルバルブと別途の逆止弁３１を設
けていない点である。図３に示す本実施例のプレフィル
バルブ４０において、４１はボディ、４２は弁体である
ピストン、４３はカバー、４４は胴部で、ボディ４１、
カバー４３及び胴部４４により中空有底円筒状の弁箱を
構成している。カバー４３に設けた中空の収納部４５中
にはピストン４２を付勢するバネ４６が配してある。

【００２６】ピストン４２は、両端面の面積をできるだ
け、好ましくは厳密に同一にした中空の軸状部４７と、
軸状部４７の略中央部位に突出させて設けたフランジ部
４８とからなる。軸状部４７は、一端をボディ４１に設
けた開口４９に摺動可能に挿通させてあり、外周面は開
口４９の内周面に密接している。軸状部４７の他端は、
収納部４５内に摺動可能に挿通させてあり、外周面は収
納部４５の内周面に密接している。さらにフランジ部４
８の外周面は胴部４４の内周面に摺動可能に密接し、胴
部４４の中空内部を二分している。

【００２７】さらに、ピストン４２の軸状部４７の両端
近傍には、流路Ｆとなるその中空内部に通ずる孔５０
ａ、５０ｂが設けてある。以下では、ボディー４１側の
孔５０ａを加圧用孔と、カバー４３側の孔５０ｂを排出
用孔という。これら加圧用孔５０ａ、排出用孔５０ｂの
位置は、弁箱内に画定される弁室５１に一方が臨んでい
るときには他方がボディ４１あるいはカバー４３内に位
置し、かつ、ともにボディ４１あるいはカバー４３内に
位置して弁室５１に臨んでいない状態となり得る配置と
してある。このため軸状部４７内の流路Ｆは、常時メイ
ンシリンダ１４の加圧室２２と連通し、孔５０ａ、５０
ｂの位置によってサブタンク１５と加圧室２２の間を通
じさせたり遮断したりできる。但し、実際には孔５０
ａ、５０ｂと弁室５１の連通、遮断は、各孔５０ａ、５
０ｂの近傍に設けたシール材１３ａ、１３ｂが弁室５１
内に露出しているか否かによる。また以下ではボディ４
１側に形成される弁室を５１ａ、カバー４３側に形成さ
れる弁室を５１ｂと符号を付して説明する。

【００２８】なお、カバー４３には弁室５１をタンク側
へ通じさせる排出孔５２が収納部４５の周囲に設けてあ
り、また胴部４４にはポンプ１９への接続孔５３が設け
てある。

【００２９】次に本実施例の動作を図５、図６をも参照
して説明する。なお、各工程においてプレフィル弁４０
以外の動作は先の実施例と同じであるので、重複する説
明は省略する。

【００３０】まずラム１８の早送り工程においては、ポ
ンプ１９から早送りシリンダ１７の上部室１７ａへ圧油
の供給が行なわれ（図４中矢印ｄ）、加圧室２２へはサ
ブタンク１５からプレフィルバルブ４０を介して圧油が
流入する。次にラム１８の加圧送りは、ラム１８が被加
工物に当たる等して大きな力が必要になると、早送りシ
リンダ１７の上部室１７ａ内への矢印ｄに沿う圧油の流
れが止められ、早送りシリンダ１７の圧力が所定値以上
になるとプレフィルバルブ４０の接続孔５３に掛かる圧
力が高くなってゆき、フランジ部４８とボディ４１の間
の弁室５１ａに浸入しようとする油（図４中矢印ｇ）の
圧力がスプリング４６の付勢力に打ち勝つと、ピストン
４２が図中左方向、即ち収納室４５側へ動く。すると排
出用孔５０ｂが収納室４５内に入り、シール材１３ｂに
よりポンプ１９側とサブタンク１５側との接続が断た
れ、メインシリンダ１４の加圧室２２は閉じた空間とな
る。さらにピストン４２がポンプ１９からの圧油供給に
よって収納室４５側へ動くと、シール材１３ａが弁室５
１ａ中に露出し、加圧用孔５０ａを通してポンプ１９と
加圧室２２がつながる（図５）。するとラム１８を下降
させるための圧油がポンプ１９から弁室５１ａを介して
メインシリンダ１４の加圧室２２内へ流れ込み、ポンプ
１９の吐出圧が加圧室２２内でメインシリンダ１４に掛
かってラム１８を大きな加圧力で下方へ押し下げ、加圧
送りが行なわれる。

【００３１】ラム１８の上昇工程では、切換弁１６の方
向切り換えが行なわれると、加圧室２２内への圧油の供
給がなくなるため、加圧室２２の圧力が下がりだす。こ
れによってスプリング４６の付勢力が加圧室２２の圧力
に打ち勝ってピストン４８がボディ４１側へ動き、シー
ル材１３ａがボディ４１の開口４９内へ入ると、弁室５
１ａと加圧室２２間が遮断され、さらにピストン４８が
動いてシール材１３ｂが弁室５１ｂ内へ露出すると加圧
室２２とサブタンク１５が流路Ｆ、排出用孔５０ｂ、排
出孔５２を介して連通し、この動作によってラム１８が
上昇する（図６）。

【００３２】なお、ピストン４２の軸状部４７は両端面
の面積が同ーにしてあるので、加工用孔と排出用孔が同
時に閉じている状態でピストン４２が動いても、加圧室
２２に充填されている油が余って行き場がなくなってピ
ストン４２が動かなくなったりすることはない。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係るプレフィルバルブは以上説
明してきたように、従来のように常時閉としておいて必
要時に開とするのではなく、常時開としておいて必要時
に閉じる構造としたので、従来とは異なり開状態を１種
類だけとすることができ、このため構造が簡単になり、
しかも大気圧という微妙な調整が必要な小さい力に依存
しないので精密な加工が不要になり、安価に製作出来る
ようになるという効果がある。また油圧等の外部信号に
よって直接開閉状態が切り換えられるのでタイムラグ等
もなく、高速な動きが可能になるという効果もある。

【００３４】請求項３に係るプレフィルバルブは以上説
明してきたように、弁箱内を軸状の弁体が往復するだけ
なので、動作時のショックが少なく、ショックが多少あ
っても弁箱内の油によって吸収される。かなり高速な動
きも可能になるという効果がある。

【００３５】また本発明に係る液圧プレス装置は上述の
ような本発明のプレフィルバルブを用いるので、従来の
プレフィルバルブを用いる場合に比べて装置が安価にで
き、早送りシリンダの油庄等を外部信号にして直接動作
態様、工程を切り換えられるのでタイムラグのない高速
運転が可能になることはもちろん、メインシリンダが早
送りから加圧送り工程に入っていても、油圧が下がれば
自動的に早送りに工程に切り替わるので、打ち抜き加工
などのように途中から早送りに戻せばよい加工に要する
時間を短縮でき、さらに、プレフィルバルブによって圧
油が自然にタンクに解放されてしまうので、圧抜き用の
制御回路が不要になり、装置コストを下げることができ
るようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプレフィルバルブの第１実施例を
示す断面図である。

【図２】図１のプレフィルバルブを用いた油圧プレス装
置の回路図例を示す図である。

【図３】本発明に係るプレフィルバルブの第２実施例を
示す断面図である。

【図４】図３のプレフィルバルブを用いた油圧プレス装
置の回路図例を示す図である。

【図５】図３のプレフィルバルブを用いた油圧プレス装
置における加圧時のプレフィルバルブの状態を示す断面
図である。

【図６】図３のプレフィルバルブを用いた油圧プレス装
置における解放時のプレフィルバルブの状態を示す断面
図である。

【図７】従来のプレフィルバルブを示す断面図である。

【図８】図７のプレフィルバルブを用いた油圧プレス装
置の回路図例を示す図である。

【符号の説明】

１４ メインシリンダ １５ サブタンク １６ 切換弁 １７ 早送りシリンダ １８ ラム １９ ポンプ ２０ メインタンク ２１ 下降用ソレノイド ２２ メインシリンダの加圧室 ２３ 上昇用ソレノイド ３０ プレフィルバルブ ３１ 逆止弁 ３２ ボディ ３３ カバー ３４ ポペット ３５ ピストン ３６ バネ ３７ シート面 ３８ 接続孔 ４０ プレフィルバルブ ４１ ボディ ４２ ピストン ４３ カバー ４４ 胴部 ４５ 収納部 ４６ バネ ４７ 軸状部 ４８ フランジ部 ４９ 開口 ５０ａ 加圧用孔 ５０ｂ 排出用孔 ５１、５１ａ、５１ｂ 弁室 ５２ 排出孔 ５３ 接続孔 Ｆ 流路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンクと液圧シリンダの間に介在し、急
   速前進工程では上記タンクから上記液圧シリンダへの液
   の流れを許し、加圧工程では上記液圧シリンダから上記
   タンクへの液の逆流を防止し、戻り工程では液の自由流
   れを許すプレフィルバルブであって、常時は弁体が弁シ
   ートから離れるようにバネにより付勢して上記タンクと
   上記液圧シリンダ間の流路を開き、必要時に外部信号に
   より上記バネの付勢力に抗して上記弁体を駆動して上記
   弁シートへ押し付けて上記流路を閉じることを特徴とす
   るプレフィルバルブ。
2. 【請求項２】 上記バネの収納腔を備え、該収納腔内に
   上記弁体と接触して付勢力を受けるピストンを配し、上
   記バネの反対側に油圧源との接続口を配し、上記外部信
   号に液圧を用い、上記加圧工程において上記液圧シリン
   ダの加圧室内の圧力上昇に応じて上記接続口に掛かる液
   圧により上記バネの付勢力に抗して上記弁体を駆動する
   ことを特徴とする請求項１のプレフィルバルブ。
3. 【請求項３】 中空の軸状部及び該軸状部の略中央部位
   に突設したフランジ部とからなり、該フランジ部の両側
   で上記軸状部に上記中空内部へ通じる通孔を設けた弁体
   と、上記タンクへの接続口及び上記油圧源への接続口を
   備え、上記フランジ部により上記両接続口の間を遮断さ
   せて上記弁体を収納する内腔を有する弁箱とからなり、
   該内腔の一端側の壁に設けた開口内に上記弁体の軸状部
   の一側を内壁面に密接させかつ摺動可能に挿通させ、上
   記内腔の他端側の壁に設けた凹所内に上記弁体の軸状部
   の他側を内壁面に密接させかつ摺動可能に挿通させ、該
   凹所内にバネを配して上記弁体を上記一端側の壁に設け
   た開口から突出するように押圧付勢し、外部信号として
   使用する液圧により上記弁体を摺動させて上記内腔に上
   記通孔のいずれかを臨ませて上記タンクと上記液圧シリ
   ンダの間あるいは上記油圧源と上記液圧シリンダの間を
   連通させることを特徴とするプレフィルバルブ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかのプレフィルバ
   ルブを用いたことを特徴とする液圧プレス装置。