JP3626715B2

JP3626715B2 - Press cylinder device

Info

Publication number: JP3626715B2
Application number: JP2001280383A
Authority: JP
Inventors: 龍三 ▲やぎ▼下
Original assignee: Daiichi Electric Co Ltd
Current assignee: Daiichi Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003088992A

Description

【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５６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５１ａ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６０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８１ｃ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５３ａ，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，５３ｂ，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５１,５２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７４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５３ a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８１ａ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，５４ｂ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，５３ｂ，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、水平に固定された板状のマニホールドと、前記マニホールドの下側面をヘッドカバー側の内面として構成した片ロッド形の複動シリンダである大径シリンダと、前記大径シリンダの内部に収容され、前記マニホールドの下側面をヘッドカバー側の内面として構成した片ロッド形の複動シリンダである小径シリンダと、前記マニホールドの上側面に設けられ、パイロット付きプレフィル弁を介して作動油をマニホールド側へ供給するオイルタンクと、圧油供給回路とを備え、前記大径シリンダと前記小径シリンダの相互構成は、前記大径シリンダのピストン・ロッドにその後端側から前記小径シリンダの外径より大きい孔径で形成した深孔の内部に前記小径シリンダを同軸状に収容せしめると共に、その深孔の底部で前記小径シリンダのピストン・ロッドを前記大径シリンダのピストン・ロッドに連結させた構成からなり、前記大径シリンダと前記小径シリンダでは、それぞれのロッドカバー側シリンダ室がそれぞれのシリンダチューブ内に形成した流路を通じて前記マニホールド側と連通せしめられており、前記マニホールドの側面には、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設けられており、また、前記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シリンダ室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流路とが形成されており、前記圧油供給回路は、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されている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、マニホールドの下面側において、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、マニホールドの上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が同軸状に収容されている。
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７ a 側から、ロッド７ b より小さく、小径シリンダ１の外径よりも大きい孔径の深孔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ロ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１１,７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ロ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ロ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。
▲１▼ 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。
▲２▼ 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。
▲３▼ 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。
▲４▼ 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。
▲５▼ 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。
▲６▼ 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。
▲７▼ 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。
▲８▼ 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。
▲９▼ 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２４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１１，７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２５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１ａ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，Ｓ９）。
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−Ｄｐａ）を演算すると共にその演算値が加工限度値であるＷｐ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５ｂ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２２ａ→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１９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〜Ｓ１８）。
【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、１３…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、５５…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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a press cylinder device, and is applied to a press machine or the like that performs high-speed feed of a piston and a rod in a no-load state and high-pressure feed in a loaded state to enable downsizing and high-precision control. It relates to the structural improvement.
[0002]
[Prior art]
There are various forms of pressing, such as shearing, bending, and deep drawing, but recently, it is raised at the periphery by simply pressing a metal mold with a convex part on the planar shape of the gasket against the metal plate. Processing for forming a gasket mounting groove having a portion is also performed.
[0003]
Conventionally, as a press cylinder apparatus applied to such processing, a cylinder and a hydraulic circuit as shown in FIG. 5 are applied.
In the figure, 51 is a small diameter cylinder and 52 is a large diameter cylinder. The rod cover side of the small diameter cylinder 51 is connected to the head cover side of the large diameter cylinder 52.
The rod 53b of the small diameter cylinder 51 passes through the rod cover and the head cover of the large diameter cylinder 52 and is coaxially connected to the piston 54a of the large diameter cylinder 52. A mold 55 is attached.
[0004]
The cylinder mechanism installation base has a structure in which a support plate 58 is horizontally fixed by four columns 57 erected on a base portion 56, and the rod shaft of the cylinder mechanism is attached to the support plate 58. The head cover of the large-diameter cylinder 52 is fixed in a vertically set state.
In addition, a lower mold 59 for placing a work (metal plate) is fixed at a position facing the rod 54b of the large diameter cylinder 52 in the base portion 56 of the installation table.
A manifold 60 is attached to the upper side of the support plate 58 in close contact with the side surface of the head cover of the large-diameter cylinder 52. An oil tank 62 incorporating a pilot prefill valve 61 is mounted on the upper side of the manifold 60. Has been.
[0005]
Next, the hydraulic circuit of this device is configured as follows.
The oil supply port P1 side communicating with the upper cylinder chamber 51a of the small diameter cylinder 51 and the upper cylinder chamber 52a of the large diameter cylinder 52 are connected via a sequence valve 71.
Here, the sequence valve 71 is attached to the head cover of the large-diameter cylinder 52, and the connection between the oil supply port P1 side and the sequence valve 71 is made by the outer pipe 72, but the sequence valve 71 and the large-diameter cylinder 52 are connected. The upper cylinder chamber 52a is connected by a flow path 73 formed in the head cover.
A flow path 74 that communicates the prefill valve 61 in the oil tank 62 and the upper cylinder chamber 52 a of the large diameter cylinder 52 and a flow path 75 that applies pilot pressure to the prefill valve 61 constitute the manifold 60 and the head cover of the large diameter cylinder 52. It is formed inside.
The oil tank 62 and the lower cylinder chamber 52 b of the large diameter cylinder 52 are connected by an outer pipe 76.
[0006]
Based on the configuration as described above, the servo motor 81b of the pressure oil supply circuit 81 is rotated forward with the piston rods 53a, 53b, 54a, 54b in the retreat limit, and the oil supply port P1 is driven by the differential switching valve 81a. When the side is set to the pressure oil supply state and the other oil supply port P2 side is set to the drain state connected to the oil tank 62 from the shuttle valve 81c through the outer pipe 82, the upper cylinder chamber 51a of the small diameter cylinder 51 is pressurized. Next, the sequence valve 71 is opened, and the upper cylinder chamber 52a of the large diameter cylinder 52 is also pressurized to the same pressure.
Accordingly, the piston rods 53a, 53b, 54a, 54b move downward in an unloaded state, but the upper cylinder chamber 52a of the large diameter cylinder 52 is larger than the volume change amount of the upper cylinder chamber 51a of the small diameter cylinder 51 accompanying the movement. Therefore, the pressure in the upper cylinder chamber 52a is reduced, and the prefill valve 61 is switched from the closed state to the open state.
As a result, the hydraulic oil stored in the oil tank 62 flows into the upper cylinder chamber 52a of the large-diameter cylinder 52 through the flow path 74 so as to compensate for the difference in volume change, and the piston rods 53a, 53b, 54a and 54b are rapidly advanced downward.
The hydraulic oil in the lower cylinder chamber 51b of the small diameter cylinder 51 is discharged to the pressure oil supply circuit 81 side, but flows into the oil tank 62 from the shuttle valve 81c through the outer pipe 82. The hydraulic oil in the lower cylinder chamber 52 b of the gas 52 also flows into the oil tank 62 through the outer pipe 76.
[0007]
Next, when the die 55 of the rod 54b comes into contact with the workpiece placed on the lower die 59, the upper cylinder chambers 51a and 52a of the cylinders 51 and 52 are pressurized, but the upper cylinder chamber 52a of the large diameter cylinder 52 is increased. The pressure increase is the flow path74Acts on the prefill valve 61, and the valve 61 switches from the open state to the closed state.
Therefore, the piston 54a of the large-diameter cylinder 52 and the piston of the small-diameter cylinder 5153 aBased on the strong thrust corresponding to the pressure receiving area, a high pressure press process is performed on the workpiece by the die 55.
[0008]
On the other hand, when the differential switching valve 81a on the pressure oil supply circuit 81 side is switched, the reverse process is started.
In that case, when pressure oil is supplied to the oil supply port P2, the pilot pressure is applied to the prefill valve 61 through the flow path 75, so that the prefill valve 61 is switched from the closed state to the open state, and the upper cylinder chamber of the large diameter cylinder 52 52a and the lower cylinder chamber 52b are in communication with each other via the flow path 74, the oil tank 62, and the outer pipe 76, so that the piston rods 53a, 53b, 54a, 54b are brought into contact with the supply of pressure oil to the oil supply port P2. When moving upward, hydraulic oil circulates through the communication path on the large-diameter cylinder 52 side.
In addition to the circulation, the hydraulic oil opens the check valve of the sequence valve 71 from the flow path 73 and flows out to the outer pipe 72. The hydraulic oil is supplied to the pressure oil supply circuit 81 together with the hydraulic oil flowing out from the oil supply port P1. Flows into the oil tank 62 from the shuttle valve 81c on the side through the outer pipe 82.
Therefore, the piston rods 53a, 53b, 54a, 54b can be quickly retracted.
According to this press cylinder device, the forward / reverse process can be executed using only the hydraulic oil stored in the oil tank 62, and the hydraulic oil flowing out from the oil tank 62 is always returned by an equal amount. Therefore, the amount of stored oil is always constant.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above press cylinder device has the following problems.
(1) Since the rod cover side of the small-diameter cylinder 51 is connected in series to the head cover side of the large-diameter cylinder 52, the total length of the cylinder mechanism is the sum of the lengths of the cylinders 51 and 52. In addition, the overall height of the apparatus becomes large.
(2) The connection between the oil supply port P1 side and the sequence valve 71 and the connection between the oil tank 62 and the lower cylinder chamber 52b of the large diameter cylinder 52 are made by the outer pipes 72 and 76, respectively. , 2, the pipes become considerably long pipes, and surge pressure generated at the time of switching between the forward / backward process is increased, and oil leakage and pipe breakage are likely to occur. In addition, the noise increases due to the propagation of pressure waves in the surge phenomenon.
(3) Although the oil tank 62 and the upper cylinder chamber 52a of the large-diameter cylinder 52 are connected by the flow path 74, the flow path 74 has to be installed because the oil tank 62 must be installed on the side of the cylinder mechanism. It becomes a bent path, hindering the smooth flow of hydraulic oil and preventing high-speed driving at no load. In addition, the bent flow path causes a surge phenomenon when switching between the forward / backward process, and a large amount of hydraulic fluid flows through the flow path, so that a large noise is generated as in (2). .
[0010]
Therefore, the present invention has been created with the object of providing a configuration capable of reducing the size of the press cylinder device, reducing the number of surrounding piping, and enabling high-speed driving without causing a surge phenomenon.
The present invention also provides a configuration that realizes high-precision machining while detecting the position of the piston and rod and the machining pressure at the workpiece machining stage.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventionA plate-shaped manifold fixed horizontally, a large-diameter cylinder which is a single-rod type double-acting cylinder having the lower surface of the manifold as an inner surface on the head cover side, and the manifold is accommodated inside the large-diameter cylinder, A small-diameter cylinder, which is a single-rod double-acting cylinder configured with the lower surface as the inner surface on the head cover side, and provided on the upper surface of the manifold,An oil tank that supplies hydraulic oil to the manifold side via a pilot prefill valve;Pressure oil supply circuitAndThe mutual construction of the large diameter cylinder and the small diameter cylinder is such that the small diameter cylinder is coaxially arranged in a deep hole formed in the piston rod of the large diameter cylinder from the rear end side with a larger hole diameter than the outer diameter of the small diameter cylinder. The large diameter cylinder and the small diameter cylinder have a structure in which the piston rod of the small diameter cylinder is connected to the piston rod of the large diameter cylinder at the bottom of the deep hole. The chamber is communicated with the manifold side through a flow path formed in each cylinder tube.Side surface of the manifoldIn1st oil port, 2nd oil port, tank port and sequence valveIs provided, andInside the manifold, there are a first flow path for communicating the first oil supply port and the manifold side cylinder chamber of the small diameter cylinder, the second oil supply port and the small diameter cylinder.Rod cover side cylinder chamberA second flow path for communicating with the flow path led from, a third flow path for communicating the first flow path and the primary side port of the sequence valve, a manifold side cylinder chamber of the large-diameter cylinder, A fourth flow path communicating with the secondary side port of the sequence valve; a fifth flow path communicating between the outlet side of the prefill valve and the manifold side cylinder chamber of the large diameter cylinder; the oil tank; A sixth flow path for communicating with the flow path led from the rod cover side cylinder chamber of the large diameter cylinder, a seventh flow path for communicating the second flow path and the pilot pressure input port of the prefill valve, An eighth flow path communicating with the oil tank and the tank port;Is formed,The pressure oil supply circuitIsThe circuit is configured to return the hydraulic oil flowing out from the other oil supply port to the tank port in a supply state to one of the first oil supply port or the second oil supply port.Has beenThe present invention relates to a press cylinder device.
[0012]
In this invention, the manifoldunderOn the surface side, a double-structured cylinder mechanism is built in which a small-diameter cylinder is built into the piston rod of the large-diameter cylinder. The overall length of the cylinder mechanism is substantially the length of the large-diameter cylinder. Thus, the size can be greatly reduced as compared with the conventional cylinder mechanism.
Also, the manifoldUpThe oil tank can be provided by making full use of the surface side, and since the manifold side cylinder chamber of the large-diameter cylinder becomes small due to the configuration of the cylinder mechanism section, it is sufficient to store a small amount of hydraulic oil to be stored. .
Therefore, the oil tank can be made small, and in that sense, the apparatus can be downsized.
And since the manifold is interposed in the opposing area | region of the said cylinder mechanism part and an oil tank, the 1st oil supply port, the 2nd oil supply port, the tank port, and the sequence valve are collectively attached to the side surface Each flow path required in terms of function can be rationally configured in the manifold, and a simple configuration with only a circuit for the first oil supply port, the second oil supply port, and the tank port, which requires a minimum amount of external piping, can be achieved.
Further, the configuration simplifies the external piping, does not hinder high-speed operation at no load, and can effectively prevent the occurrence of a surge phenomenon.
In particular, the fifth flow path for communicating the prefill valve of the oil tank and the manifold side cylinder chamber of the large-diameter cylinder is communicated almost linearly at a short distance, and in the conventional apparatus, the sixth flow which is piped by the outer pipe is used. Since the path can also be configured linearly through the cylinder tube and manifold of the large diameter cylinder, a large flow rate of hydraulic oil is smoothly circulated between the oil tank and the large diameter cylinder to achieve high-speed operation without difficulty and surge. Failure and noise generation based on the phenomenon can be prevented.
[0013]
In the above invention, a deep hole for inserting a sleeve-like position detection sensor by an inductance detection system from the manifold side is formed in the piston rod of the small diameter cylinder, while the deep hole is formed on the cylinder configuration side of the manifold. If a position detection sensor that can be fitted inside is attached and the output lead wire of the position detection sensor is led to the side through the hole formed in the manifold, the amount of press working can be detected by detecting the position of the piston and rod in real time. Can be set with high accuracy.
Further, in the above invention, if a pressure sensor is attached to the side surface of the manifold and a flow passage is formed in the manifold to communicate the manifold side cylinder chamber of the small diameter cylinder or the first flow passage with the detection portion of the pressure sensor, The thrust at the time of operation can be detected in real time, and detection at the start of press working on the workpiece and control of the processing pressure can be facilitated, and the processing accuracy can be improved.
The addition of the position detection sensor and the pressure sensor hardly affects the size of the apparatus, and the signal detection lines can be taken together from the side surface of the manifold.
Naturally, a position detection sensor and a pressure sensor may be used in combination, and higher-precision processing can be realized by detecting the position and pressure.
[0014]
In the above invention, the 2-port 2-position switching valve is attached to the side of the manifold, the second flow path is connected from the second oil supply port to the 2-port 2-position switching valve through the inside of the manifold, and the switching valve is connected to the manifold. If it is configured as a flow path connected to the flow path led from the port on the rod cover side of the small-diameter cylinder through the inside, the piston rod can be locked at any position, and the axis of the piston rod in particular in the vertical direction In the set device, it is effective as a fall prevention valve.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a press cylinder device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. However, as in the case of FIG. 5, this press cylinder device is a press machine that is set on the installation base with the rod axis set in the vertical direction and forms a gasket mounting groove on the workpiece (metal plate). Applicable.
First, FIG. 1 shows a schematic configuration of a press cylinder device and its pressure oil supply circuit. 1 is a small diameter cylinder, 2 is a large diameter cylinder, 3 is a manifold, 4 is an oil tank, 5 is a pressure oil supply circuit, and 6 is a pressure oil supply circuit. A controller that controls the entire system.
[0016]
In this embodiment, the manifold 3 serves as a head cover for the small-diameter cylinder 1 and the large-diameter cylinder 2, and the small-diameter cylinder 1 is coaxially arranged inside the piston rod 7 of the large-diameter cylinder 2.ContainmentHas been.
Specifically, the rod 7b of the large-diameter cylinder 2 is configured to have a large diameter because it is a working rod that presses the die 8 attached to the tip surface thereof against the workpiece., Piston 7 a From the side, the rod 7 b Smaller hole than the outside diameter of the small diameter cylinder 1A deep hole 9 having a diameter is formed, and a cylinder tube of a small diameter cylinder 1 formed integrally with the manifold 3 is fitted into the deep hole 9 with a gap 10 interposed therebetween, and is attached to a distal end surface of the cylinder tube.rodA cover is attached.
[0017]
The rod 11b of the piston rod 11 of the small diameter cylinder 1 is connected to the rod 7b of the large diameter cylinder 2 at the bottom of the deep hole 9 of the large diameter cylinder 2, and the piston rods of the small diameter cylinder 1 and the large diameter cylinder 2 are connected. 11 and 7 move together.
Also, in the cylinder tube of the small diameter cylinder 1rodA flow path 12 communicating from the cover side port to the manifold 3 side is formed.rodA flow path 13 communicating from the cover side port to the manifold 3 side is formed.
A thin deep hole 14 is formed along the rod axis from the upper side of the piston rod 11 of the small diameter cylinder 1 so that a position detection sensor 31 described later can be inserted therein.
[0018]
On the other hand, on the side surface of the manifold 3, there are two oil supply ports P1, P2, an oil tank port P3, a sequence valve 15, a fall prevention valve 16 that is a 2-port 2-position switching electromagnetic valve, a pressure sensor 17, and an output of a position detection sensor 31. Terminal 18 is provided.
The upper surface of the manifold 3 also serves as the bottom surface of the oil tank 4, and a pilot prefill valve 19 is attached to the bottom surface.
[0019]
The following flow paths are formed in the manifold 3.
{Circle around (1)} Channel 21; a channel that connects the oil supply port P <b> 1 and the upper cylinder chamber 1 a of the small diameter cylinder 1.
{Circle around (2)} Flow paths 22a, 22b; a flow path that connects the oil supply port P2 and the drop prevention valve 16 and also connects the drop prevention valve 16 and the flow path 12 formed in the cylinder tube of the small-diameter cylinder 1.
{Circle around (3)} Channel 23; a channel for communicating the channel 21 with the primary side port of the sequence valve 15.
{Circle around (4)} Channel 24; a channel for communicating the upper cylinder chamber 2 a of the large-diameter cylinder 2 with the secondary side port of the sequence valve 15.
{Circle around (5)} Flow path 25; a flow path for communicating the outlet side of the prefill valve 19 with the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2.
{Circle around (6)} A flow path 26; a flow path for communicating between the oil tank 4 and the flow path 13 formed in the cylinder tube of the large-diameter cylinder 2.
(7) Flow path 27: A flow path that connects the flow path 22a to the pilot pressure input port of the prefill valve 19.
(8) Flow path 28: A flow path that connects the oil tank 4 and the tank port P3.
{Circle around (9)} Channel 29; a channel for communicating the channel 21 with the detection part of the pressure sensor 17. The flow path 29 may be directly led from the upper cylinder chamber 1a of the small diameter cylinder 1.
[0020]
One end of a sleeve-like position detection sensor 31 by an inductance detection method is fixed to the surface of the manifold 3 facing the upper cylinder chamber 1a of the small-diameter cylinder 1, and the sensor 31 is connected to the piston rod 11 of the small-diameter cylinder 1. It is made to insert and hang down in the deep hole 14 formed in this.
The lead wire of the position detection sensor 31 is connected to the output terminal 18 on the side surface through a hole 32 formed in the manifold 3 from the fixed end.
[0021]
Each of the oil supply ports P1 and P2 is connected to the shuttle valve 5c on the pressure oil supply circuit 5 side by the outer pipes 33 and 34 and the tank port P3 is connected to the pressure oil supply circuit 5 side by the outer pipe 35. A control signal cable 36 is connected, and detection signal cables 37 and 38 are connected to the controller 6 from the output terminals 18 of the pressure sensor 17 and the position detection sensor 31, respectively.
The oil tank 4 is provided with a gas valve 41 for exhausting / inhaling air corresponding to the increase / decrease of the stored hydraulic oil at the upper portion thereof, and the hydraulic oil in the oil tank 4 is extracted from the manifold 3. Although a drain cock 42 is attached, these are accessory and not essential elements.
[0022]
The above-described configurations of the cylinder mechanisms 1 and 2, the manifold 3, and the oil tank 4 are actually assembled in a structure as shown in FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a sectional structural view (A) thereof, and a bottom view (B) of the cylinder mechanism, and FIG. 3 is a plan view seen from the oil tank 4 side. Things correspond to the same elements.
However, although the flow paths 21 to 28 and the holes 32 in the manifold 3 are not specifically illustrated, each is rationally formed based on the connection path shown in FIG.
Although not shown in FIG. 1, a disk 44 is provided below the gas valve 41 of the oil tank 4 so as to prevent the oil level of the working oil from covering the gas valve 41 due to the swinging of the device. In addition, an oil level gauge 45 is provided on the side wall so that the amount of hydraulic oil stored in the oil tank 4 can be visually confirmed.
[0023]
The operation of this press cylinder device will be described below with reference to the flowchart of FIG.
First, the controller 6 sets the fall prevention valve 16 to a closed state in an initial state (a state where the piston rods 11 and 7 are at a predetermined intermediate position or a retreat limit), and the piston rods of the cylinder mechanism portions 1 and 2 are set. 11 and 7 are locked so as not to fall due to their own weights, but are switched to an open state, and the servo motor 5b of the hydraulic pump of the pressure oil supply circuit 5 is started to rotate forward so that the differential switching valve 5a is illustrated. The state shown in 1 is set.
[0024]
Then, pressure oil is supplied to the oil supply port P1, and the oil supply port P2 is connected to the oil tank 4 through the route of the outer pipe 34 → the differential switching valve 5a → the shuttle valve 5c → the outer pipe 35 → the tank port P3 → the flow path 28. Thus, the pressure of the upper cylinder chamber 1a of the small diameter cylinder 1 is increased through the flow path 21, and the lower cylinder chamber 1b is transferred from the flow path 12 → the flow path 22b → the fall prevention valve 16 → the flow path 22a → the oil supply port P2. A drain state is established through the path to the oil tank 4 (S1, S2).
As the pressure oil is supplied to the flow path 21, the primary side port of the sequence valve 15 is pressurized via the flow path 23, the sequence valve 15 is switched from the closed state to the open state, and the flow path 21 → flow A flow path that leads to the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 via the path 23 → sequence valve 15 → flow path 24 is configured (S3).
Accordingly, the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 is also pressurized (the prefill valve 19 is closed due to the reverse pressure acting), but the lower cylinder chamber 2b of the large-diameter cylinder 2 is connected to the flow path 13. Since the oil tank 4 directly communicates with the passage 26, the piston rods 11 and 7 in an unloaded state are actuated downward (S3 and S4).
[0025]
By the way, since the diameters of the piston 11a of the small-diameter cylinder 1 and the piston 7a of the large-diameter cylinder 2 are different after the piston rods 11 and 7 are activated, the small-diameter cylinder corresponding to the movement of the piston rods 11 and 7 is used. The volume change amount of the upper cylinder chamber 1a of the large-diameter cylinder 2 is different from that of the upper cylinder chamber 1a of the large-diameter cylinder 2, and the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 must be supplemented with hydraulic oil corresponding to the difference.
On the other hand, the pressure oil is supplied to the oil supply port P1 by the outer pipe 33, and the hydraulic oil is supplied to the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 via the sequence valve 15. The piston rods 11 and 7 cannot be moved at high speed if only the pressure oil supply circuit 5 is responsible for supplying the hydraulic oil including the replenishment.
[0026]
In this press cylinder device, when the piston rods 11 and 7 are activated and started to move downward, the pressure oil supply amount from the oil supply port P1 is insufficient, and the pressure in the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 is reduced. Decreases, and the pressure on the outlet side of the prefill valve 19 decreases via the flow path 25, thereby switching the prefill valve 19 from the closed state to the open state (S5, S6).
Accordingly, the hydraulic oil stored in the oil tank 4 flows into the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 through the flow path 25, and the hydraulic oil related to the shortage is replenished.
As a result, the piston rods 11 and 7 can be moved at high speed while compensating for the shortage of hydraulic oil in the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 with the hydraulic oil on the oil tank 4 side.
In the moving stage, the hydraulic oil in the lower cylinder chamber 1b of the small diameter cylinder 1 flows through the flow path 12, the flow path 22b, the drop prevention valve 16, the flow path 22a, the oil supply port P2, the outer pipe 34, and the differential switching valve. 5a → shuttle valve 5c → outer pipe 35 → tank port P3 → flowing into the oil tank 4 through the path 28, and hydraulic oil in the lower cylinder chamber 2b of the large-diameter cylinder 2 passes through the flow path 13 → flow path 26. It flows into the oil tank 4.
[0027]
Next, when the piston rods 11 and 7 are moved downward by a predetermined distance, the mold 8 attached to the piston rod 7 of the large-diameter cylinder 2 comes into contact with the workpiece, so that the unloaded driving state is changed to the loaded driving state.
In this case, the upper cylinder chambers 1a and 2a of the cylinders 1 and 2 are increased in pressure, but the pressure in the flow path 25 is increased due to the increase in pressure of the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2, and the prefill valve 19 is opened. Switches from to closed.
Therefore, the die 8 is pressed against the workpiece by a strong thrust based on the pressure received by the piston 11a of the small diameter cylinder 1 and the piston 7a of the large diameter cylinder 2, and the workpiece is pressed.
[0028]
In this press cylinder device, the controller 6 that has detected the pressure increase in the upper cylinder chamber 1a of the small-diameter cylinder 1 by the pressure sensor 17 through the flow path 29 and received the detection signal through the cable 37 at the above-described processing start stage. The output signal of the position detection sensor 31 at the time is detected from the cable 38, and the position information (Dpa) of the piston rods 11 and 7 obtained based on the signal is saved in the internal memory (S7). , S8, S9).
The position information (Dpb) of the piston rods 11 and 7 is continuously measured even during the press working on the workpiece, and (Dpb−Dpa) is calculated every time a measured value is obtained and the calculated value. Confirms whether or not Wp, which is the machining limit value, has been reached (S9 to S11 → S9).
That is, using the fact that the relative accuracy of the detection value by the inductance type position detection sensor 31 is extremely excellent, the workpiece 31 is processed while the amount of pressing processing is measured in real time by the built-in sensor 31.
[0029]
Next, when the controller 6 confirms Wp = (Dpb−Dpa), the controller 6 reverses the servo motor 5b of the hydraulic pump and switches the differential switching valve 5a to the reverse side to bring the oil supply port P2 into a pressurized state. Then, the oil supply port P1 is brought into a drain state in which the oil pipe 4 is communicated from the outer pipe 33 → the shuttle valve 5c → the outer pipe 35 → the tank port P3 → the flow path 28 (S11 → S12, S13).
In this case, the lower cylinder chamber 1b of the small-diameter cylinder 1 is pressurized through the path of the oil supply port P2, the flow path 22a, the fall prevention valve 16, the flow path 22b, and the flow path 12, and the flow path 27 connected to the flow path 22a at the same time. Thus, the pilot pressure is applied to the prefill valve 19 and the prefill valve 19 is set to the open state (S14, S15).
[0030]
Accordingly, the hydraulic oil in the upper cylinder chamber 1a of the small-diameter cylinder 1 flows through the flow path 21 → oil supply port P1 → outer pipe 33 → shuttle valve 5c → outer pipe 35 → tank by reverse rotation of the servo motor 5b and switching of the differential switching valve 5a. The cylinder chambers 2a and 2b of the large-diameter cylinder 2 communicate with the oil tank 4 through the flow passages 25 and (13, 26), respectively, along the path from the port P3 to the flow passage 28. When the pressure oil is supplied to the oil supply port P2 from the pressure oil supply circuit 5 side through the outer pipe 34, the piston rods 11 and 7 move upward (S16).
Since the sequence valve 15 with a check valve is used, the hydraulic oil in the upper cylinder chamber 2a of the large-diameter cylinder 2 is checked not only in the flow path 25 but also in the flow path 24 → the sequence valve 15. It is also returned to the oil tank 4 through the route of valve → flow path 23 → flow path 21 → oil supply port P1 → outer pipe 33 → shuttle valve 5c → outer pipe 35 → tank port P3 → flow path 28.
That is, in this press cylinder device, the amount of hydraulic oil stored in the oil tank 4 can be supplied as needed in the forward / backward process while being always kept constant throughout the forward / backward process.
The controller 6 measures the position of the piston rods 11 and 7 based on the detection signal of the position detection sensor 31 even at this stage, and the piston rods 11 and 7 return to the initial positions from the measured values. Is detected, the servo motor 5b of the hydraulic pump is switched to forward rotation and the differential switching valve 5a is switched to the original state (S16 to S18).
[0031]
In this press cylinder device, one cycle of operation is completed by the above switching, but the workpiece after processing is removed during the rising time of the piston rods 11 and 7 and the next workpiece is set. By repeating the operations in steps S1 to S18, the workpieces set in sequence can be processed (S18 → S1 to S18).
[0032]
By the way, the above operation procedure is basically the same as that of the press cylinder device shown in FIG. 5 except for the control method using the position detection sensor 31 and the pressure sensor 17 at the time of workpiece machining.
However, as apparent from a comparison between FIG. 1 and FIG. 2 and FIG. 5, this press cylinder device has a double structure in which the small-diameter cylinder 1 is built in the large-diameter cylinder 2, so that the height is high. The size in plan view is also smaller than that of the apparatus shown in FIG. 5 because the cylinder mechanism parts 1 and 2, the manifold 3 and the oil tank 4 are connected in series. ing.
[0033]
Further, the oil tank 4 is disposed directly above the cylinder mechanism portions 1 and 2 via the manifold 3, and each flow path necessary for functions is formed in the manifold 3, and the oil supply ports P 1 and P 2 are provided on the side surface of the manifold 3. Since the tank port P3, valves 15 and 16 and the like are intensively attached, the required flow path can be shortened and rationally configured by minimizing the piping of the outer pipe.
In particular, the flow path 25 can be configured to be short with a linear path having a large inner diameter based on the serial connection relationship between the oil tank 4, the manifold 3, and the cylinder mechanism portions 1 and 2, and hydraulic oil can be supplied very smoothly.
This is extremely effective in preventing the occurrence of a surge phenomenon and moving the piston rods 11 and 7 before work at a high speed.
[0034]
The position detection sensor 31 is a type in which a primary dummy coil and a secondary main coil are wound around a rod-shaped core and enclosed in a protective tube (disclosed in No. 7-22484, No. 50562, etc.) The position information is obtained by detecting the change of the mutual inductive coupling coefficient due to the movement of the piston rods 11 and 7 as the change of the terminal voltage in the state where each coil is excited from the controller 6 side.
Since this position detection sensor 31 is inserted into the deep hole 14 of the piston rod 11 of the small diameter cylinder 1, it does not affect the size of the apparatus and is not affected by the electromagnetic field generated outside.
[0035]
In this embodiment, the pressure sensor 17 is used only for detecting the load pressure generation timing. However, the controller 6 controls the supply pressure on the pressure oil supply circuit 6 side while measuring the pressure during processing in real time. By doing so, pressure control adapted to the machining characteristics of the workpiece can be realized.
[0036]
Note that the pressure oil supply circuit 5 is not limited to the configuration of the present embodiment, and hydraulic oil that flows out from the other oil supply port in a supply state to one of the oil supply port P1 or the oil supply port P2 is passed through the outer pipe 35. A function of returning from the tank port P3 to the oil tank 4 is sufficient.
Furthermore, in order to connect the outer pipes 33, 34, and 35 as short as possible, it is desirable to attach the pressure oil supply circuit 5 directly to the support plate of the manifold 3 (corresponding to the support plate 58 in FIG. 5). .
[0037]
【The invention's effect】
Since the press cylinder device of the present invention has the above configuration, the following effects can be obtained.
The invention of claim 1 employs a double structure in which a small-diameter cylinder is built inside a large-diameter cylinder, so that the small-diameter cylinder and the large-diameter cylinder are each connected in series as in the prior art. In comparison, the entire device is significantly reduced in size.
In addition, the cylinder mechanism and oil tank are arranged in series via the manifold, and each flow path that is necessary for the function is rationally configured inside the manifold, so that external piping is minimized. The piston rod can be driven at high speed without causing a surge phenomenon.
Furthermore, there is an advantage that the required storage amount of the hydraulic oil in the oil tank can be reduced based on the double structure, and the oil tank can be inevitably configured to be small.
The invention of claim 2 enables high-precision pressing by detecting the position of the piston and rod in real time.
Further, since the position detection sensor is inserted into the piston rod of the small-diameter piston, it does not affect the size of the apparatus and can eliminate disturbance factors in measurement.
The invention of claim 3 enables pressure control adapted to the machining characteristics of the workpiece by detecting the load state in real time. Further, when used together with the position detection sensor, the position at the start of machining can be detected and the required machining amount can be set with high accuracy.
The invention of claim 4 enables the piston rod to be locked at an arbitrary position, and prevents the piston rod from dropping by its own weight when the rod axis of the cylinder mechanism is set in the vertical direction as in the embodiment. To do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a press cylinder device and a pressure oil supply circuit according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional structural view (A) of a press cylinder device actually designed and a bottom view (B) of a cylinder mechanism.
FIG. 3 is a plan view of an actually designed press cylinder device as viewed from the oil tank side.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the press cylinder device.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a press cylinder device and a pressure oil supply circuit according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Small diameter cylinder, 1a ... Upper cylinder chamber, 1b ... Lower cylinder chamber, 2 ... Large diameter cylinder, 2a ... Upper cylinder chamber, 2b ... Lower cylinder chamber, 3 ... Manifold, 4 ... Oil tank, 5 ... Pressure oil Supply circuit, 5a ... differential switching valve, 5b ... servo motor, 5c ... shuttle valve, 6 ... controller, 7 ... piston rod, 7a ... piston, 7b ... rod, 8 ... mold, 9 ... deep hole, 10 ... Gap, 11 ... piston rod, 11a ... piston, 11b ... rod, 12 ... flow path, 13 ... flow path, 14 ... deep hole, 15 ... sequence valve, 16 ... fall prevention valve, 17 ... pressure sensor, 18 ... output Terminal, 19 ... Prefill valve, 21 ... Channel, 22a ... Channel, 22b ... Channel, 23 ... Channel, 24 ... Channel, 25 ... Channel, 26 ... Channel, 27 ... Channel, 28 ... Flow Road, 29 ... flow path, 31 ... position detection sensor 32 ... Hole, 33 ... Outer tube, 34 ... Outer tube, 35 ... Outer tube, 36 ... Control signal cable, 37 ... Detection signal cable, 38 ... Detection signal cable, 41 ... Gas valve, 42 ... Drain cock, 44 ... disk, 45 ... oil level gauge, 51 ... small diameter cylinder, 51a ... upper cylinder chamber, 51b ... lower cylinder chamber, 52 ... large diameter cylinder, 52a ... upper cylinder chamber, 52b ... lower cylinder chamber, 53a ... piston 53b ... Rod, 54a ... Piston, 54b ... Rod, 55 ... Mold, 56 ... Base, 57 ... Support column, 58 ... Support plate, 59 ... Lower mold, 60 ... Manifold, 61 ... Prefill valve, 62 ... Oil Tank, 71 ... Sequence valve, 72 ... Outer pipe, 73 ... Channel, 74 ... Channel, 75 ... Channel, 76 ... Outer pipe, 81 ... Pressure oil supply circuit, 81a ... Differential switching valve, 81b ... Servo motor 81c Shuttle valve, P1, P2 ... refueling port, P3 ... tank port.

Claims

A plate-like manifold fixed horizontally,
A large-diameter cylinder that is a single-rod double-acting cylinder in which the lower surface of the manifold is configured as the inner surface of the head cover side;
A small-diameter cylinder that is housed in the large-diameter cylinder and is a single-rod double-acting cylinder configured such that the lower surface of the manifold is the inner surface of the head cover side;
An oil tank provided on the upper surface of the manifold and supplying hydraulic oil to the manifold side via a pilot prefill valve;
A pressure oil supply circuit ,
The mutual construction of the large-diameter cylinder and the small-diameter cylinder is such that the small-diameter cylinder is coaxially arranged in a deep hole formed in the piston rod of the large-diameter cylinder from the rear end side with a hole diameter larger than the outer diameter of the small-diameter cylinder. And having a configuration in which the piston rod of the small diameter cylinder is connected to the piston rod of the large diameter cylinder at the bottom of the deep hole,
In the large diameter cylinder and the small diameter cylinder, each rod cover side cylinder chamber is communicated with the manifold side through a flow path formed in each cylinder tube.
On the side surface of the manifold, a first oiling port, a second oiling port, a tank port, and a sequence valve are provided,
In addition, the manifold is led from the first oil supply port to communicate with the manifold side cylinder chamber of the small diameter cylinder, and from the second oil supply port and the rod cover side cylinder chamber of the small diameter cylinder. A second flow path for communicating with the flow path, a third flow path for communicating the first flow path and the primary side port of the sequence valve, a manifold side cylinder chamber of the large diameter cylinder, and the sequence A fourth flow path communicating with the secondary side port of the valve; a fifth flow path communicating between the outlet side of the prefill valve and the manifold side cylinder chamber of the large diameter cylinder; the oil tank and the large diameter A sixth flow path for communicating with a flow path led from the cylinder chamber on the rod cover side of the cylinder; a seventh flow path for communicating with the second flow path and a pilot pressure input port of the prefill valve; Rutanku and are an eighth flow path which communicates with forming the tank port,
The pressure oil supply circuit is configured as a circuit for returning hydraulic oil flowing out from the other oil supply port to the tank port in a supply state to one of the first oil supply port or the second oil supply port . A press cylinder device characterized by that.

A deep hole is formed in the piston rod of the small-diameter cylinder to insert a sleeve-shaped position detection sensor by an inductance detection system from the manifold side. The press cylinder device according to claim 1, wherein the position detection sensor to be inserted is attached, and an output lead wire of the position detection sensor is led out to a side surface through a hole formed in the manifold.

The pressure sensor is attached to the side surface of the manifold, and a flow path is formed in the manifold to communicate the manifold side cylinder chamber of the small diameter cylinder or the first flow path with the detection portion of the pressure sensor. 2. The press cylinder device according to 2.

A two-port two-position switching valve is attached to a side surface of the manifold, the second flow path is connected to the two-port two-position switching valve from the second oil supply port through the inside of the manifold, and from the switching valve to the manifold 4. The press cylinder device according to claim 1, wherein the press cylinder device is configured as a flow path connected to a flow path led from a port on the rod cover side of the small diameter cylinder through the inside.