JP4292322B2 - 穴明け機の油圧回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば形鋼に穴明け加工を行う穴明け機の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、穴明け機として例えば形鋼穴明け機の切削送り速度を制御する油圧回路としては、図３に示されているごとき油圧回路が一般的である。
【０００３】
すなわち、図３に示されている油圧回路１０１は、油圧源１０３より圧油供給系路１０５を通り電磁切換弁１０７のＰポートへ圧油は供給され、電磁切換弁１０７を切換えてＰポートとＡポートを連通することにより圧油は圧油供給系路１０５を通り油圧シリンダ１０９のピストンロッド１１１を押し出す方向にヘッド側油室１１３へ供給される。
【０００４】
前記油圧シリンダ１０９は、穴明け機として例えば形鋼穴明け機１１５に設けたドリル１１７を備えた切削装置１１９を進退せしめるもので、油圧シリンダ１０９のピストンロッド１１１の先端が切削装置１１９に設けたブラケット１２１に結合されている。
【０００５】
前記油圧シリンダ１０９のロッド側油室１２３より戻り系路１２５を通って前記電磁切換弁１０７のＢポートへ連通している。なお、戻り系路１２５の途中には、切換弁付流量制御バルブ１２７が設けられている。この切換弁付流量制御バルブ１２７は、圧力補償形フローコントロールバルブ１２９と電磁切換弁１３１とチェックバルブ１３３とで構成されている。
【０００６】
前記戻り系路１２５が結合された前記電磁切換弁１０７のＢポートは、電磁切換弁１０７の切換えによりＴポートより油タンク１３５へ油は流出する。なお、符号１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃ，１３７Ｄは圧力計である。
【０００７】
上記構成により、油圧源１０３から圧油供給系路１０５を通り圧油を電磁切換弁１０７のＰポートへ送り、電磁切換弁１０７を切換えてＰポートとＡポートを連通し、Ａポートより油圧シリンダ１０９のヘッド側油室１１３内へ送油すると、油圧シリンダ１０９に設けたピストンロッド１１１は前進すると共に、ドリル１１７を備えた切削装置１１９は前進しワークＷは穴明け加工が施される。
【０００８】
前記油圧シリンダ１０９のロッド側油室１２３内の油は、戻り系路１２５へ排出されて切換弁付流量制御バルブ１２７の設定流量で流れ、電磁切換弁１０７のＢポートよりＴポートを経て油タンク１３５内へ戻される。
【０００９】
したがって、切換弁付流量制御バルブ１２７の設定流量で油圧シリンダ１０９のピストンロッド１１１は前進し、切削装置１１９の送り速度制御が行なわれる。なお、切換弁付流量制御バルブ１２７に設けた電磁切換弁１３１は、切削装置１１９が前進時、切削を行なわない無駄ストロークを早送りするため、切換弁付流量制御バルブ１２７のインポート１２７Ａ，アウトポート１２７Ｂ間をバイパスさせるために、必要に応じて切換えるものである。
【００１０】
また、前記電磁切換弁１０７のポートを切換えて、ＰポートとＢポート，ＡポートとＴポートを連通せしめると、圧油はＰポートよりＢポートを経て切換弁付流量制御バルブ１２７に設けたチェックバルブ１３３を開放させて、油圧シリンダ１０９のロッド側油室１２３内へ圧油は流入しピストンロッド１１１を後退せしめる。油圧シリンダ１０９のヘッド側油室１１３内の油は電磁切換弁１０７のＡポートよりＴポートを経て油タンク１３５へ戻り、切削装置１１９は後退する。
【００１１】
上述したごとき、メーターアウト制御による流量制御回路においては、切削送り中の油圧シリンダ１０９の負荷変動はすべて油圧シリンダ１０９のロッド側油室１２３と切換弁付流量制御バルブ１２７のインポート１２７Ａとの間の圧力計１３７Ｃに示された圧力Ｐ２の変動となる。
【００１２】
すなわち、油圧シリンダ１０９のヘッド側油室１１３の圧力Ｐ１（圧力計１３７Ｂに表示される圧力Ｐ１）は、油圧源１０３の出側圧力Ｐ０（圧力計１３７Ａに表示される圧力Ｐ０）より流路圧力損失を減じたほぼ一定の圧力となっている。しかし、切削抵抗など油圧シリンダ１０９の負荷が増加した場合、圧力Ｐ２は減少、切削が完了し負荷が小さくなった場合は油圧シリンダ１０９の面積比により、逆に圧力Ｐ２は増圧される。このため、圧力Ｐ２の変動に対し、流量変動が発生しないよう使用する切換弁付流量制御バルブ１２７には圧力補償機構付の圧力補償付フローコントロールバルブ１２９が用いられている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の油圧回路１０１では、ドリル１１７がワークＷを貫通間際でドリルチゼルエッジが貫通し、切れ刃の一部がまだ切削している過渡期に送り抵抗は急激に減少、圧力Ｐ２は急激に昇圧する。
【００１４】
このため、切換弁付流量制御バルブ１２７の制御差圧ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ３（圧力計１３７Ｄに表示された圧力Ｐ３）は急激に増加し、圧力補償機構の閉じ遅れが発生し、制御流量の増加が発生する。また、油圧シリンダ１０９のロッド側油室１２３へ通ずる配管の弾性変形による容積膨脹、および、配管内作動油の圧縮により、油圧シリンダ１０９の作動速度の瞬間的な増加が発生する。
【００１５】
而して、貫通間際の過渡期のみ切削送り速度が大幅に増加し、ドリル切れ刃の一部にのみ大きな切削抵抗が加わり、切れ刃の欠けが発生し、ドリル寿命が短くなるという問題があった。
【００１６】
この発明の目的は、穴加工貫通時に急激な負荷変動により油圧シリンダの速度変化を防止し、ドリルの欠け、切損の防止を図った穴明け機の油圧回路を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、穴明け機の切削送り速度を制御する油圧回路において、ドリル（１９）を備えた切削装置（２１）を進退するための油圧シリンダ（１５）におけるヘッド側油室（１７）及びロッド側油室（２７）を、電磁切換弁（９）を介して油圧源（５）及び油タンク（４３）へ接続，切換え自在に備え、前記ロッド側油室（２７）に接続した戻り系路（２９）に圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）を備え、前記ヘッド側油室（１７）へ前記油圧源（５）から圧油を供給するための圧油供給路（７）に前記ヘッド側油室（１７）の圧力の昇圧を制限するために、外部パイロット形減圧弁を備え、前記ドリル（１９）による穴加工貫通時の急激な負荷変動による前記油圧シリンダ（１５）の速度変化を防止して前記ドリル（１９）の欠けを防止し、前記油圧シリンダ（１５）に作用する負荷変動に関係なく前記圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）のインポート圧力（Ｐ２）を一定に保持するために、前記ロッド側油室（２７）と前記圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）のインポート側管路（３９Ａ）との間に、前記外部パイロット形減圧弁のパイロットポートをパイロット管路を介して接続してあることを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記穴明け機の油圧回路において、前記圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）に、電磁切換弁（３５）及びチェックバルブ（３７）を並列に備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１には油圧回路の第１の実施の形態が示されている。
【００２７】
穴明け機として例えば形鋼穴明け機１の切削送り速度を制御する油圧回路３は、油圧源５より圧油供給系路７を通り電磁切換弁９のＰポートへ圧油は供給され、前記油圧源５と電磁切換弁９との間の圧油供給経路７のうち管路１１Ａの途中に本発明の主要部である外部パイロット形減圧弁１３が設けられている。
【００２８】
前記電磁切換弁９を切換えてＰポートとＡポートを連通することにより、圧油は圧油供給系路７のうちの管路１１Ｂを通り油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７へ供給される。
【００２９】
前記油圧シリンダ１５は、形鋼穴明け機１に設けたドリル１９を備えた切削装置２１を進退せしめるもので、油圧シリンダ１５のピストンロッド２３の先端が切削装置２１に設けたブラケット２５に結合されている。
【００３０】
前記油圧シリンダ１５のロッド側油室２７より戻り系路２９のうちのインポート側管路３９Ａを通って、前記電磁切換弁９のＢポートへ連通している。なお、戻り系路２９のうちのインポート側管路３９Ａのロッド側油室２７と電磁切換弁９との間には切換弁付流量制御バルブ３１が設けられている。この切換弁付流量制御バルブ３１は、圧力補償形フローコントロールバルブ３３と電磁切換弁３５とチェックバルブ３７とで構成されている。また、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート側管路３９Ａと前記外部パイロット形減圧弁１３のパイロットポート１３Ａとを結ぶパイロット管路４１が設けられている。
【００３１】
前記戻り系路２９が結合された前記電磁切換弁９のＢポートは、電磁切換弁９の切換えによりＴポートに連通し、このＴポートより戻り系路２９のうちの管路３９Ｂを通って油タンク４３へ油は流出する。なお、符号４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄは管内圧力Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を表示する圧力計であり、符号４７は外部パイロット形減圧弁１３のドレン戻り管路である。
【００３２】
上記構成により、油圧源５から圧油供給系路７に設けた外部パイロット形減圧弁１３を経て電磁切換弁９のＰポートへ圧油を送り、電磁切換弁９を切換えてＰポートとＡポートを連通し、Ａポートより油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７内へ送油すると、油圧シリンダ１５に設けたピストンロッド２３は前進すると共に、ドリル１９を備えた切削装置２１は前進しワークＷに穴明け加工が施される。
【００３３】
前記油圧シリンダ１５のロッド側油室２７内の油は、戻り系路２９へ排出されて切換弁付流量制御バルブ３１の設定流量で流れ、電磁切換弁９のＢポートよりＴポートを経て油タンク４３内へ戻される。
【００３４】
したがって、切換弁付流量制御バルブ３１の設定流量で油圧シリンダ１５のピストンロッド２３は前進し、切削装置２１の送り速度制御が行なわれる。なお、切換弁付流量制御バルブ３１に設けた電磁切換弁３５は、切削装置２１が前進時、切削を行なわない無駄ストロークを早送りするため、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート３１Ａ，アウトポート３１Ｂ間をバイパスさせるために、必要に応じて切換えるものである。
【００３５】
また、前記電磁切換弁９のポートを切換えて、ＰポートとＢポート，ＡポートとＴポートを連通せしめると、圧油はＰポートよりＢポートを経て切換弁付流量制御バルブ３１に設けたチェックバルブ３７を開放させて、油圧シリンダ１５のロッド側油室２７内へ圧油は流入しピストンロッド２３を後退せしめる。油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７内の油は電磁切換弁９のＡポートよりＴポートを経て油タンク４３へ戻り、切削装置２１は後退する。
【００３６】
前記外部パイロット形減圧弁１３のパイロットポート１３Ａは、パイロット管路４１を介して切換弁付流量制御バルブ３１のインポート側管路３９Ａに接続されている。電磁切換弁９を切換え油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７へ圧油を供給すると切削装置２１は前進し、油圧シリンダ１５のロッド側油室２７の油は、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート３１Ａへ流入、その圧力Ｐ２が外部パイロット形減圧弁１３の設定圧力となったところで、外部パイロット形減圧弁１３の開度は小さくなり、油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７の圧力Ｐ１の昇圧を制限する。
【００３７】
したがって、油圧シリンダ１５の負荷を無視すれば、油圧シリンダ面積比との逆比で圧力Ｐ１と圧力Ｐ２はバランスを保つことになり、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート圧力Ｐ２は外部パイロット形減圧弁１３の設定圧力となる。
【００３８】
油圧シリンダ１５の負荷が増加すれば、圧力バランスが崩れ、圧力Ｐ２は下降するため外部パイロット形減圧弁１３の開度は増加し、油圧シリンダ１５のヘッド側圧力Ｐ１を負荷の増加分だけ昇圧させる。また、油圧シリンダ１５の負荷が減少すれば、圧力Ｐ２は上昇するため外部パイロット形減圧弁１３の開度は減少し、油圧シリンダ１５のヘッド側圧力Ｐ１を負荷の減少分だけ降圧させ負荷とバランスを保ち、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート圧力Ｐ２は減圧弁設定圧力で切削送りを行なう。なお、油圧シリンダ１５のヘッド，ロッド側接続の入れ替え、および、油圧シリンダ構造を両ロッド形としても可能である。
【００３９】
而して、油圧シリンダロッド側圧力Ｐ２は負荷変動に関係なく一定となるため、管材の弾性変形による容積膨脹、配管内作動油の圧縮による油圧シリンダ１５の速度変化は発生しないものとなった。また、圧油供給系路７の圧力Ｐ１は必要圧力までの昇圧で作動しており、油圧シリンダ１５が急激に増速しようとすれば、外部パイロット形減圧弁１３の制御部の開き遅れと差圧により、油圧源５から油圧シリンダ１５への圧油供給が追従せず昇圧遅れが発生、速度増加が発生しないものとなった。
【００４０】
その結果、穴加工貫通時に急激な負荷変動による油圧シリンダ速度変化を防止し、ドリルの欠け、折損の防止を図ることができる。
【００４１】
図２には、この発明の第２の実施の形態が示されている。この第２の実施の形態と前述した第１の実施の形態と異なる点は、減圧弁を組み込んだ位置がちがうだけで他の構成は同一であり、同一部材に対しては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
すなわち、油圧回路３は、油圧源５より圧油供給系路７を通り電磁切換弁９のＰポートへ圧油は供給され、電磁切換弁９を切換えてＰポートとＡポートを連通することにより、圧油は圧油供給系路７を通り油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７へ供給される。
【００４３】
前記電磁切換弁９のＡポートと油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７を結ぶ管路１１Ｂの途中に本発明の主要部である外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１が設けられている。この外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１にはチェックバルブ５３が付属されている。
【００４４】
前記油圧シリンダ１５は、ドリル１９を備えた切削装置２１を進退せしめるもので、油圧シリンダ１５のピストンロッド２３の先端が切削装置２１に設けたブラケット２５に結合されている。
【００４５】
前記油圧シリンダ１５のロッド側油室２７より戻り系路２９のうちのインポート側管路３９Ａを通って、前記電磁切換弁９のＢポートへ連通している。なお、戻り系路２９のうちのインポート側管路３９Ａのロッド側油室２７と電磁切換弁９との間に切換弁付流量制御バルブ３１が設けられている。この切換弁付流量制御バルブ３１は、圧力補償形フローコントロールバルブ３３と電磁切換弁３５とチェックバルブ３７とで構成されている。また、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート側管路３９Ａと前記外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１のパイロットポート５１Ａとを結ぶパイロット管路５５が設けられている。
【００４６】
前記戻り系路２９が結合された前記電磁切換弁９のＢポートは、電磁切換弁９の切換えによりＴポートに連通し、このＴポートより管路３９Ｂを通り油タンク４３へ油は流出する。なお、符号４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄは管内圧力Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を表示する圧力計であり、符号５７は外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１のドレン戻り管路である。
【００４７】
上記構成により、油圧源５から圧油供給系路７を経て電磁切換弁９のＰポートへ圧油を送り、電磁切換弁９を切換えてＰポートとＡポートを連通し、Ａポートより外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１を経て油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７内へ送油すると、油圧シリンダ１５に設けたピストンロッド２３は前進すると共に、ドリル１９を備えた切削装置２１は前進しワークＷに穴明け加工が施される。
【００４８】
前記油圧シリンダ１５のロッド側油室２７内の油は、戻り系路２９へ排出されて切換弁付流量制御バルブ３１の設定流量で流れ、電磁切換弁９のＢポートよりＴポートを経て油タンク４３内へ戻される。
【００４９】
したがって、切換弁付流量制御バルブ３１の設定流量で油圧シリンダ１５のピストンロッド２３は前進し、切削装置２１の送り速度制御が行なわれる。なお、切換弁付流量制御バルブ３１に設けた電磁切換弁３５は、切削装置２１が前進時、切削を行なわない無駄ストロークを早送りするために用いられるものである。
【００５０】
また、前記電磁切換弁９のポートを切換えて、ＰポートとＢポート，ＡポートとＴポートを連通せしめると、圧油はＰポートよりＢポートを経て切換弁付流量制御バルブ３１に設けたチェックバルブ３７を開放させて、油圧シリンダ１５のロッド側油室２７内へ圧油は流入しピストンロッド２３を後退せしめる。油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７内の油は、外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１に設けたチェックバルブ５３を開放し、電磁切換弁９のＡポートよりＴポートを経て油タンク４３へ戻り、切削装置２１は後退する。
【００５１】
前記外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１のパイロットポート５１Ａは、パイロット管路５５を介して切換弁付流量制御バルブ３１のインポート側管路３９Ａに接続されている。電磁切換弁９を切換え油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７へ圧油を供給すると切削装置２１は前進し、油圧シリンダ１５のロッド側油室２７の油は、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート３１Ａへ流入、その圧力Ｐ２が外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１の設定圧力となったところで、外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１の開度は小さくなり、油圧シリンダ１５のヘッド側油室１７の圧力Ｐ１の昇圧を制限する。
【００５２】
したがって、油圧シリンダ１５の負荷を無視すれば、油圧シリンダ面積比との逆比で圧力Ｐ１と圧力Ｐ２はバランスを保つことになり、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート圧力Ｐ２は外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１の設定圧力となる。
【００５３】
油圧シリンダ１５の負荷が増加すれば、圧力バランスが崩れ、圧力Ｐ２は降下するため外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１の開度は増加し、油圧シリンダ１５のヘッド側圧力Ｐ１を負荷の増加分だけ昇圧させる。また、油圧シリンダ１５の負荷が減少すれば、圧力Ｐ２は上昇するため外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１の開度は減少し、油圧シリンダ１５のヘッド側圧力Ｐ１を負荷の減少分だけ降圧させ負荷とバランスを保ち、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート圧力Ｐ２は減圧弁設定圧力で切削送りを行なう。
【００５４】
而して、油圧シリンダロッド側圧力Ｐ２は負荷変動に関係なく一定となるため、管材の弾性変形による容積膨脹、配管内作動油の圧縮による油圧シリンダ１５の速度変化は発生しないものとなった。また、圧油供給系路７の圧力Ｐ１は必要圧力までの昇圧で作動しており、油圧シリンダ１５が急激に増速しようとすれば、外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁５１の制御部の開き遅れと差圧により、油圧源５から油圧シリンダ１５への圧油供給が追従せず昇圧遅れが発生、速度増加が発生しないものとなった。
【００５５】
その結果、穴加工貫通時に急激な負荷変動による油圧シリンダ速度変化を防止し、ドリルの欠け、折損の防止を図ることができる。
【００５６】
なお、この発明は前述した発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で実施し得るものである。例えば、本実施形態では切換弁付流量制御バルブ３１に圧力補償形フローコントロールバルブ３３を設けたが、切換弁付流量制御バルブ３１のインポート圧力Ｐ２は負荷変動に関係なく一定となり、アウトポート圧力Ｐ３との差圧も一定となるため、使用する切換弁付流量制御バルブは圧力補償機構のないものでも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上のごとき実施の形態の説明より理解されるように、本発明によれば、穴加工貫通時に急激な負荷変動による油圧シリンダ速度変化を防止し、ドリルの欠け、折損の防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示し、穴明け機の油圧回路図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示し、穴明け機の油圧回路図である。
【図３】従来例を示し、穴明け機の油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 形鋼穴明け機（穴明け機）
３ 油圧回路
５ 油圧源
７ 圧油供給系路
９ 電磁切換弁
１１Ａ，１１Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ 管路
１３ 外部パイロット形減圧弁
１３Ａ，５１Ａ パイロットポート
１５ 油圧シリンダ
２９ 戻り系路
３１ 切換弁付流量制御バルブ
３９Ａ インポート側管路
５１Ａ 外部パイロット形チェックバルブ付減圧弁

Claims (2)

1. 穴明け機の切削送り速度を制御する油圧回路において、ドリル（１９）を備えた切削装置（２１）を進退するための油圧シリンダ（１５）におけるヘッド側油室（１７）及びロッド側油室（２７）を、電磁切換弁（９）を介して油圧源（５）及び油タンク（４３）へ接続，切換え自在に備え、前記ロッド側油室（２７）に接続した戻り系路（２９）に圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）を備え、前記ヘッド側油室（１７）へ前記油圧源（５）から圧油を供給するための圧油供給路（７）に前記ヘッド側油室（１７）の圧力の昇圧を制限するために、外部パイロット形減圧弁を備え、前記ドリル（１９）による穴加工貫通時の急激な負荷変動による前記油圧シリンダ（１５）の速度変化を防止して前記ドリル（１９）の欠けを防止し、前記油圧シリンダ（１５）に作用する負荷変動に関係なく前記圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）のインポート圧力（Ｐ２）を一定に保持するために、前記ロッド側油室（２７）と前記圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）のインポート側管路（３９Ａ）との間に、前記外部パイロット形減圧弁のパイロットポートをパイロット管路を介して接続してあることを特徴とする穴明け機の油圧回路。
2. 請求項１に記載の穴明け機の油圧回路において、前記圧力補償形フローコントロールバルブ（３３）に、電磁切換弁（３５）及びチェックバルブ（３７）を並列に備えていることを特徴とする穴明け機の油圧回路。

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