JP3295596B2 - 油圧駆動工具制御装置 - Google Patents

油圧駆動工具制御装置

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JP3295596B2
JP3295596B2 JP15912096A JP15912096A JP3295596B2 JP 3295596 B2 JP3295596 B2 JP 3295596B2 JP 15912096 A JP15912096 A JP 15912096A JP 15912096 A JP15912096 A JP 15912096A JP 3295596 B2 JP3295596 B2 JP 3295596B2
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    • B30B15/18Control arrangements for fluid-driven presses controlling the reciprocating motion of the ram
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F15B21/087Control strategy, e.g. with block diagram
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    • B30BPRESSES IN GENERAL
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    • B30B15/16Control arrangements for fluid-driven presses

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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は油圧駆動工具制御
装置に関し、特に、ステンレス等の板材の被加工物に任
意の大きさの孔をあけるパンチャ等の油圧駆動工具の動
作を制御する油圧駆動工具制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】油圧で駆動されるパンチャの一つとし
て、複動、オートリターン型パンチャがある。該複動、
オートリターン型パンチャは概略、図7に示されている
ような構成を有している。
【0003】この構成について説明すると、ラム31の
下端にはポンチ32が接続されており、該ラム31の上
部には上限リミットスイッチ33と下限リミットスイッ
チ34が設けられている。油圧ポンプ36は、切替弁
(ソレノイドバルブ)37を介して油圧をシリンダ35
内に送り込む。これにより、前記ラム31は上下動をす
る。制御部41は、起動(下降)スイッチ42、上昇ス
イッチ43からの指示、および前記上、下限リミットス
イッチ33、34からの検知信号等により、油圧ポンプ
36、切替弁37の動作を制御する。
【0004】いま、ラム31が最上部にあるとすると、
上限リミットスイッチ33と下限リミットスイッチ34
はラム31に押圧された状態にあり、それらの接点は共
に閉じている。この時、起動スイッチ42が押される
と、シリンダ35の上室35aに油が送り込まれ、一方
下室35bの油が排出される。このため、ラム31が下
降する。ラム31が下降を開始すると、上限リミットス
イッチ33の接点はすぐに開く。ラム31が下限位置に
来ると、下限リミットスイッチ34の接点が開き、ラム
31が最下部に来たことが検知される。下限リミットス
イッチ34の接点が開くと、制御部41は切替弁37を
切替えて、シリンダ35の下室35bに油を送り、上室
35aの油を排出する。このため、ラム31は自動的に
上昇する。ラム31が最上部に来ると、上限リミットス
イッチ33の接点が閉じ、制御部41はラム31が上限
位置に来たことを感知する。そして、油圧ポンプ36の
動作を停止する。以上のようにして、パンチャはオート
リターンする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た油圧駆動工具制御装置には次のような問題があった。
前記起動スイッチ42を押圧すると、前記したように油
圧駆動工具は動作を開始するが、該起動スイッチ42を
押し続けると、ラム31が一往復後再度起動したり、ラ
ム31が上限位置以外の高さにある場合に起動スイッチ
42を押圧すると、ラム31が起動するという問題があ
った。
【0006】また、前記切替弁37は、図8に示されて
いるように、第1、第2のソレノイド37a、37b
と、例えばステンレス製のプッシュロッド37c、37
dと、切替弁部37eから構成されている。該切替弁部
37eは円筒形の油通路に前記第1、第2のソレノイド
37a、37bの励磁の状態に応じて左右に動くスプー
ル37fを具備している。従来は、ラム31が下限位置
に到達すると、弁の切替を行うために、一方のソレノイ
ド37a(または37b)を消磁し、他方のソレノイド
37b(または37a)を励磁する動作が瞬時に行われ
ていた。このため、消磁側のソレノイドの残留磁気によ
り、瞬間的に左右のプッシュロッド37c、37dがス
プール37fを互いに押合うことになり、該プッシュロ
ッド37cまたは37dが変形する虞れがあるという問
題があった。また、このため、切替弁37の寿命が著し
く損なわれるという不具合があった。
【0007】さらに、前記下限リミットスイッチ34の
接点はラム31の下降時および孔明け時は閉じており、
孔明けが完了してラム31が下限に来た時に初めて開
く。しかしながらステンレス板等のように堅い材料を孔
明けすると、孔明け時に大きな衝撃が発生し、この衝撃
で下限リミットスイッチ34の接点がチャタリングし
て、誤動作する虞れがあった。また、場合によっては、
下限リミットスイッチ34の接点が断線する虞れがあっ
た。
【0008】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、起動スイッチを押し続けても再起動しな
い油圧駆動工具制御装置を提供することにある。また、
他の目的は、切替弁のプッシュロッドが変形する虞れが
なく、長寿命の切替弁を提供できる油圧駆動工具制御装
置を提供することにある。さらに他の目的は、孔明け時
に大きな衝撃があり、この衝撃で下限リミットスイッチ
の接点が瞬間的に開いても、誤動作しない油圧駆動工具
制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、シリンダ室内に収容されたラムを油圧を
用いて上下動させる油圧駆動工具の制御装置において、
前記ラムの下降を起動させる起動スイッチ手段と、該起
動スイッチ手段がオン操作される毎にオン操作検知信号
を出力するオン操作検知信号出力手段と、該オン操作検
知信号出力手段から出力されたオン操作検知信号に基づ
いて、前記ラムに印加する油圧の方向を下降の方向に切
替える切替弁制御手段とを具備し、前記オン操作検知信
号出力手段は、前記起動スイッチ手段のオン操作により
トリガされて所定幅のパルスを出力し、該起動スイッチ
手段のオン状態が継続されても新たなパルスを出力しな
いようにした点に第1の特徴がある。
【0010】また、本発明は、前記油圧駆動工具の制御
装置において、前記ラムの下限位置を検出する下限位置
検出手段と、該下限位置検出手段からの検出信号に基づ
いて、前記ラムに印加する油圧の方向を下降から上昇の
方向に切替える切替弁制御手段と、該切替弁制御手段の
下降から上昇に移る間に所定の休止期間を設ける手段と
を具備した点に第2の特徴がある。
【0011】さらに、本発明は、ラムの下限位置を検出
する下限位置検出手段と、該下限位置検出手段から出力
される検出信号に基づいて、前記ラムに印加する油圧の
方向を下降から上昇の方向に切替える切替弁制御手段
と、前記ラムの振動により発生する前記下限位置検出手
段のチャタリングを吸収し、該チャタリングによる前記
切替弁制御手段の誤動作を防止する手段とを具備した点
に第3の特徴がある。
【0012】本発明の前記第1の特徴によれば、起動ス
イッチ手段はオン操作された時にだけ1個のオン操作検
知信号が出力され、オン状態が継続されても新たなオン
操作検知信号(パルス)は出力されないので、起動スイ
ッチ手段が押し続けられるという誤操作がされても再起
動することはない。また、本発明の前記第2の特徴によ
れば、切替弁が下降から上昇に切替えられる間に所定の
休止期間が設けられているので、切替弁制御手段に設け
られているソレノイドが消磁し、該ソレノイドのプッシ
ュロッドが切替弁を左右両方向から押合うことがなくな
る。この結果、該プッシュロッドの変形を防止すること
ができ、切替弁機構の寿命を長くすることができる。ま
た、本発明の第3の特徴によれば、被加工物の穿孔時
に、衝撃によりラムが振動して前記下限位置検出手段が
チャタリングを起こしても、該チャタリングは吸収され
るので、切替弁制御手段の誤動作を起こし、ラムが十分
の下限位置に達する前に上昇を開始するという誤動作を
防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の油圧
駆動工具制御装置の構成を示す回路図である。なお、油
圧駆動工具のラム、ポンチ、上下限リミットスイッチ等
の機械的部分の構成は、図7と同様であるので説明を省
略する。
【0014】図1に示されているように、油圧駆動工具
の動作を自動とマニアルに切替える自動・マニアル切替
スイッチ1、上限リミットスイッチ2(以下、上限LS
2と略す)、起動(又は下降)スイッチ3(以下、起動
SW3と略す)、下限リミットスイッチ4(以下、下限
LS4と略す)、および上昇スイッチ5(以下、上昇S
W5と略す)が設けられている。自動・マニアル切替ス
イッチ1は油圧駆動工具を自動的に動作させる時には、
自動側に接続される。一方、手動操作をする時には、マ
ニアル側に接続される。上限LS2はラムが上限の位置
にあるときのみその接点は閉じており、ラムが他の位置
にある時には開いている。起動SW3は通常は開いてお
り、起動時に押されると、その間のみ閉じる。下限LS
4の接点はラムが下限の位置にある時のみ開き、他の位
置にあるときには閉じている。さらに、上昇SW5は通
常は図示の実線の位置にあり、ラムを上昇させるために
押されると、その間のみ、点線位置5aに移動する。
【0015】以下では、本実施形態の油圧駆動工具制御
装置の構成と動作を一緒に説明する。動作説明にあたっ
ては、図2を適宜参照することにする。図2は、図1の
主要部分の信号のタイミングチャートである。
【0016】まず、油圧駆動工具を自動で動作させる場
合について説明する。自動・マニアル切替スイッチ1が
自動側に接続されるため、アンド回路11および12の
一方の入力端子に入力する信号はH(ハイ)レベルとな
り、アンド回路13および14の一つの入力端子に入力
する信号はL(ロー)レベルとなる。また、ラムは上限
位置にあるから、上限LS2の接点は閉じており、信号
aはHレベルにある。さて、ある時刻t1 に、起動SW
3が押圧されてオンになったとすると、起動SW3から
は図2に示されているようなパルス信号bが出力され、
ワンショットマルチ回路15に入力する。該ワンショッ
トマルチ回路15は該パルスによりトリガされ、所定の
パルス幅のパルスを信号cとして出力する。該信号cは
自己保持回路16に入力し、これにより該自己保持回路
16の出力はHレベルに保持される。自己保持回路16
は、リセット信号が入力するまでHレベルの信号dを出
力する。なお、該自己保持回路16の一具体例について
は、図4を参照して後述する。
【0017】自己保持回路16の出力信号dがHレベル
になると、アンド回路11の出力もHレベルになり、ト
ランジスタ17がオンになる。この結果、下降用リレー
R1が付勢される。下降用リレーR1 の付勢は、自己保
持回路16の出力信号dがHレベルの間保持される。な
お、下降用リレーR1 が付勢されると、図3に関して後
述するように、ラムは油圧により下降する。
【0018】次に、ラムが下降することにより被加工物
が穿孔され、時刻t2 において該ラムが下限位置に到達
すると、下限LS4の接点が開く。そうすると、信号e
はLレベルに変化する。このため、ワンショットマルチ
回路18がトリガされ、所定の幅のパルス信号fを出力
し、この信号fはノア回路20の一方の入力端子に入力
する。ノア回路20の他方の端子には、Lレベルの信号
eが入力しているので、ワンショットマルチ回路18の
出力信号fが立ち下がると、ノア回路20の出力gはH
レベルとなる。自己保持回路21は該出力gがHレベル
になると付勢され、Hレベルの出力hを出力する。
【0019】この出力hは自己保持回路16をリセット
すると共に遅延回路22に入力し、T1 時間だけ遅延さ
れる。遅延回路22から出力された信号iはアンド回路
12に入力する。アンド回路12の他方の信号は前述し
たようにHレベルであるので、該信号iはトランジスタ
23のベースに印加され、該トランジスタ23をオンに
する。この結果、上昇用リレーR2 はオンになり、切替
弁はラムを上昇させる方向に切替わる。該ラムが上昇す
る動作に移ると、下限LS4の接点は閉じ、その出力e
は、図示のようにHレベルになる。これに連動して、前
記ノア回路20の出力gはLレベルに転じる。さて、ラ
ムが上昇を続けて時刻t4 に上限位置に到達すると、上
限LS2の接点が閉となり、自己保持回路21にリセッ
ト信号が入力する。自己保持回路21がリセットされる
と、上昇用リレーR2 はオフになり、ラムの動作は停止
する。
【0020】一方、遅延回路19は前記下限LS4の接
点が開いている時間(t2 〜t3 )よりも長い遅延時間
T2 を有している。このため、アンド回路24の出力k
は常にLレベルにあり、自己保持回路16および21に
リセット作用を及ぼすことはない。
【0021】次に、図3を参照して、前記下降用リレー
R1 および上昇用リレーR2 と、図8で説明した第1、
第2のソレノイド37aおよび37bの関係について、
および油圧ポンプの駆動動作について説明する。今、図
1の下降用リレーR1 が付勢されたとすると、図3の第
1のソレノイド37aとモータ用リレー38がオンにな
る。第1のソレノイド37aがオンになると、切替弁は
プッシュロッドに押されて、ラムを下降させる方向に移
動する。また、モータ用リレー38がオンになると、モ
ータ39に電力が供給され、該モータ39は駆動され
る。一方、上昇用リレーR2 が付勢されたとすると、第
2のソレノイド37bとモータ用リレー38がオンにな
る。この結果、切替弁はプッシュロッドに押されて、ラ
ムを上昇させる方向に切替わる。また、モータ39に電
力が供給され、該モータ39は駆動されることになる。
【0022】次に、図4を参照して、前記自己保持回路
16および21の一具体例を説明する。該自己保持回路
16は、図示のように接続された、オア回路16a、ナ
ンド回路16b、ノア回路16c、コンデンサ16d、
e、抵抗16f、およびスイッチ手段16g、16hか
ら構成されている。スイッチ手段16g、16hはリセ
ット信号が入力すると、それぞれ、0ボルト、V1 ボル
トを選択する。
【0023】いま、自己保持回路16にHレベルの信号
cが入力してくると、オア回路16aの出力はH、ナン
ド回路16bの出力はL、ノア回路16cの出力はHと
なり、コンデンサ16eが充電される。このため、ノア
回路16aの他方の入力端子の信号レベルはHとなり、
その後前記信号cがLレベルになってもノア回路16c
の出力はHレベルに保持される。
【0024】さて、スイッチ手段16gにリセット信号
が入力すると、該スイッチ手段16gは0ボルトを選択
する。このため、ナンド回路16bの出力はH、ノア回
路16cの出力はLとなり、自己保持回路16はリセッ
トされる。また、スイッチ手段16hにリセット信号が
入力すると、該スイッチ手段16hはV1 ボルトを選択
する。このため、ノア回路16cの出力はLとなり、自
己保持回路16はリセットされる。
【0025】前記の説明から明らかなように、この実施
形態においては、起動スイッチ3が一度オンされると、
ラムは下降して被加工物を穿孔し、自動的に上昇してそ
の上限位置で停止する。この時、起動スイッチ3が押し
続けられていても、ラムが上限位置に戻った後、再起動
することはない。その理由は、起動スイッチ3にワンシ
ョットマルチ回路15が接続されており、該ワンショッ
トマルチ回路15は起動スイッチ3がオンにされた時の
立上がりの信号によってのみトリガされ、起動スイッチ
3が継続してオンされていても再度トリガされて新たな
パルスが出力されることはないからである。
【0026】また、ラムが下降してポンチが被加工物を
打ち抜く時の衝撃により下限LS4の接点が瞬間的に開
いた場合あるいはチャタリングを起こした場合には、図
2に点線で示されているように、信号eが瞬間的にLレ
ベル(e´参照)になり、ワンショットマルチ回路18
から所定幅のパルス信号f´が出力されるが、ノア回路
20の出力は何らの変化もしない。このため、該衝撃に
よりラムが誤動作してその下限位置に達する前に上昇を
開始してしまうという虞れはない。
【0027】さらに、遅延回路22が設けられているか
ら、ラムが下限位置に来て下限LS4が開いても、上昇
用リレーR2 はすぐには付勢されない。換言すれば、ラ
ムが下限位置に来て下降用リレーR1 がオフになってか
ら、上昇用リレーR2 が付勢されるまでに、両方のリレ
ーがオフの時間T1 が存在する。このため、図3の第1
のソレノイド37aはこの時間T1 の間に残留磁気を消
磁し、プッシュロッドが互いに押合い、変形することが
なくなる。
【0028】次に、図1の装置において、ラムの下降途
中で前記上昇SW5が押されて図の点線位置5aに来た
時の動作を、図5を参照して説明する。図5において、
起動SW3がオンされた時刻t1から、何かの都合で上
昇SW5が押される時刻t5までの動作は図と同じで
あるので説明を省略する。
【0029】時刻t5 において上昇SW5が押されたと
すると、ノア回路20の出力gはワンショットマルチ回
路18の出力fが立ち下がると同時にHレベルになる。
そうすると、自己保持回路21の出力hは所定の時間後
(例えば、図4のコンデンサ16d,16eの充電時間
後)にHレベルになる。この出力hは自己保持回路16
のリセット信号になる。このため、自己保持回路16の
出力dはLレベルとなり、トランジスタ17はオフにな
り、ラムの下降は停止する。一方、遅延回路22に入力
した前記信号hは所定時間T1 だけ遅延されて信号iと
してアンド回路12の一方の端子に入力する。そして、
トランジスタ23をオンにし、上昇用リレーR2 を付勢
する。この結果、前記ラムは上昇に転じる。以上のよう
に、この実施形態によれば、ラムの下降中に上昇SW5
が押されると、ラムの下降が停止した後、T1 時間後に
ラムは上昇するようになる。なお、図3の第1のソレノ
イド37aはこの時間T1 の間に残留磁気を消磁し、プ
ッシュロッドが互いに押合い、変形することがなくな
る。さらに、該上昇SW5を押し続けても、ラムが再起
動しないことは明らかである。
【0030】次に、ラムの振動等により下限LS4に断
線が発生した時の動作、すなわち異常が発生した時の動
作を、図6のタイミングチヤートを参照して説明する。
例えば、図6の時刻t6 において下限LS4に断線が発
生したとすると、下限LS4の出力eはHレベルからL
レベルに転じる。そして、その状態を維持する。遅延回
路19は該出力eがLレベルになると、T2 時間後にH
レベルになり、その状態を維持する。このため、アンド
回路24の出力kはHレベルとなり、自己保持回路16
と21をリセットする。この結果、下降用および上昇用
リレーR1 およびR2 が作動しなくなり、装置に異常が
発生したことを検知することができる。
【0031】次に、本実施形態の油圧駆動工具制御装置
を手動で動作させる場合には、自動・マニアル切替スイ
ッチ1がマニアル側に倒させる。そうすると、アンド回
路13、14が有効になり、アンド回路11と12は無
効になる。このとき、起動SW3が押し続けられると、
ラムはその下限位置に来るまで下降する。下限LS4の
接点が開くとその下降は停止する。次に、上昇SW5が
押されると、ラムは該上昇SW5が押されている間上昇
し、上限位置に来て上限LSにより上限位置に来たこと
が検知されると、その動作は停止する。なお、前記した
実施形態は、本発明の一例を示すのみであり、本発明の
範囲を逸脱しない範囲で、種々の設計変更ができること
は明らかである。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1の発明によれば、オン操作検知信号出力手段は、起動
スイッチ手段がオン操作されるとその都度オン操作検知
信号を出力するが、オン状態が継続されてもオン操作検
知信号を出力しないので、起動スイッチ手段をオンし続
けるという誤操作がされたとしても、油圧駆動工具が再
起動することはない。
【0033】また、請求項およびの発明によれば、
切替弁の下降から上昇への切替わり時に所定の休止期間
が設けられるので、切替弁制御手段は該休止期間の間に
自身のソレノイドの励磁を消磁することができる。この
ため、左右のソレノイドの残留磁気と励磁とが同時に存
在することに起因して、プッシュロッドが互いに押合う
ことがなくなり、切替弁機構の故障を未然に防止するこ
とができるようになる。
【0034】また、請求項の発明によれば、被加工物
の穿孔時にラムに衝撃力が加わってラムの下限位置を検
出する下限位置検出手段にチャタリングが発生しても、
これが吸収され切替弁制御手段に伝達されないので、油
圧駆動工具が誤動作する虞れはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の構成を示す回路図であ
る。
【図2】 図1の主要部の信号のタイミングチャートで
ある。
【図3】 弁切替用ソレノイドとモータの駆動回路の一
例を示す回路図である。
【図4】 自己保持回路の一構成を示す回路図である。
【図5】 ラムが下降中に上昇用SWをオンにした時の
動作を示すタイミングチャートである。
【図6】 異常発生時の動作を示すタイミングチャート
である。
【図7】 従来の油圧駆動工具制御装置の概略の構成を
示すブロック図である。
【図8】 油圧切替弁機構の概略の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…自動・マニアル切替スイッチ、2…上限リミットス
イッチ、3…起動スイッチ、4…下限リミットスイッ
チ、5…上昇スイッチ、15,18,19…ワンショッ
トマルチ回路、16,21…自己保持回路、22…遅延
回路、R1 …下降用リレー、R2 …上昇用リレー、37
a,37b…第1,第2ソレノイド、38…モータ用リ
レー、39…モータ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B30B 15/18 B21D 28/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ室内に収容されたラムを油圧を
    用いて上下動させる油圧駆動工具の制御装置において、 前記ラムの下降を起動させる起動スイッチ手段と、 該起動スイッチ手段がオン操作される毎にオン操作検知
    信号を出力するオン操作検知信号出力手段と、 該オン操作検知信号出力手段から出力されたオン操作検
    知信号に基づいて、前記ラムに印加する油圧の方向を下
    降の方向に切替える切替弁制御手段とを具備し、前記オン操作検知信号出力手段は、前記起動スイッチ手
    段のオン操作によりトリガされて所定幅のパルスを出力
    し、該起動スイッチ手段のオン状態が継続されても新た
    なパルスを出力しない ことを特徴とする油圧駆動工具制
    御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の油圧駆動工具の制御装
    置において、前記ラムの下限位置を検出する下限位置検出手段と、 該下限位置検出手段からの検出信号に基づいて、前記ラ
    ムに印加する油圧の方向を下降から上昇の方向に切替え
    る切替弁制御手段と、 該切替弁制御手段の下降から上昇に移る間に所定の休止
    期間を設ける手段とを具備した ことを特徴とする油圧駆
    動工具制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の油圧駆動工具制御装置に
    おいて、 前記切替弁制御手段は、第1、第2のソレノイドと、該
    第1、第2のソレノイドにより駆動されるプッシュロッ
    ドからなり、該プッシュロッドにより切替弁を左右に移
    動させる ことを特徴とする油圧駆動工具制御装置。
  4. 【請求項4】 シリンダ室内に収容されたラムを油圧を
    用いて上下動させる油圧駆動工具の制御装置において、 前記ラムの下限位置を検出する下限位置検出手段と、 該下限位置検出手段から出力される検出信号に基づい
    て、前記ラムに印加する油圧の方向を下降から上昇の方
    向に切替える切替弁制御手段と、 前記ラムの振動により発生する前記下限位置検出手段の
    チャタリングを吸収し、該チャタリングによる前記切替
    弁制御手段の誤動作を防止する手段とを具備し ことを
    特徴とする油圧駆動工具制御装置。
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