JP4316724B2

JP4316724B2 - Rotary servo valve and hydraulic servo device for punch press using the valve

Info

Publication number: JP4316724B2
Application number: JP10713499A
Authority: JP
Inventors: 雅雪清水; 欽志郎内藤
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP2000297866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロータリーサーボバルブおよび同バルブを用いたパンチプレスの液圧サーボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧制御係工作機械および産業機械技術分野においての液圧サーボ装置には直動形サーボバルブ或いは電磁比例サーボバルブ等の制御弁が多用されている。
【０００３】
例えば、油圧駆動のパンチプレスにおいては、低騒音、低振動を実現するために、油圧シリンダのラムの昇降行程を、クイックアプローチ行程、低速の打抜き行程、抜きかす払い落とし時の高速下降行程、およびクイックリターン行程の４パターンに制御している。
【０００４】
上述の４パターンの行程をコントロールするために、図１０に示す油圧回路のように、高圧小流量のポンプ２０１と低圧大流量のポンプ２０３とからなる油圧源２０５を設け、この油圧源２０５と油圧シリンダ２０７との間に、高圧ラインと低圧ラインとを切換えるサーボバルブ２０９を設け、このサーボバルブ２０９の吐出側ポートと油圧シリンダ２０７との間に油圧シリンダ２０７の作動方向を切換えるサーボバルブ２１１が設けてある。
【０００５】
上述の油圧回路において、クイックアプローチ、クイックリターンおよび抜きかす払い落とし行程においては、低圧大流量の作動油が油圧シリンダ２０７に供給され、打抜き行程においては高圧小流量の作動油が供給されるようにコントロールされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来のコントロールシステムでは、油圧シリンダ２０７に供給する油圧の圧力を切換えるためのサーボバルブ２０９に加え、さらに油圧シリンダ２０７の作動方向を切り換えるためのサーボバルブ２１１が必要である。
【０００７】
また、上述の２個のサーボバルブ（２０９、２１１）を取り付ける油圧マニホールドは、高圧／低圧の２系統の油圧回路と、上昇／下降の２方向の回路とが必要となり油圧マニホールド回路が非常に複雑化し形状も大きなものとなり、装置のコンパクト化を妨げている。
【０００８】
また、直動形サーボバルブ或いは電磁比例サーボバルブにおいては、内蔵するスプールの変位を差動トランスで検出し、スプール変位指令信号にフィードバックをかける方法を用いている。しかし、差動トランスはコイルを用いた検出原理を採用しているため、周囲の温度変化により検出変位がシフト（温度ドリフト）し、検出誤差を生じるので高精度なスプール位置制御が難しい。
【０００９】
また、バルブの製造過程において、サーボバルブのバルブ本体とスプールの加工寸法に個体差があるので、作動油供給ポートの開口開始位置、並びにスプールの変位量と供給流量との関係に差が生じ、２個のサーボバルブを組合わせた従来の油圧サーボ装置ではサーボ装置毎に流量特性が異なるという問題がある。また、２個のサーボバルブを組合わせた場合は、２個のサーボバルブを接続する油路が長くなり制御指令に対するバルブの応答速度が遅くなる。
【００１０】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の課題は、供給流体切換え機能と流量制御機能とを有するコンパクトで高精度のロータリーサーボバルブと、同バルブを用いたパンチプレスの液圧サーボ装置とを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として請求項１に記載の発明は、少なくとも高低圧二種類のポンプポートを備えたロータリーサーボバルブにおいて、バルブ本体のスプール案内孔に回転自在かつ直線的往復移動自在のスプールを設け、該スプールを回転駆動するサーボモータと往復移動させるリニア形アクチュエータとを設け、前記スプールの往復移動によって前記ポンプポートを選択切換えし、前記スプールの回転角度をサーボモータにより制御してシリンダポートの選択切換えを行うと共に流量制御を行うことを要旨とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スプールの回転角度検出手段として光学式ロータリーエンコーダを設けたことを要旨とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、少なくとも高低圧二種類の圧力源を使用したパンチプレスの液圧シリンダ駆動回路において、前記圧力源をスプールの往復移動により選択供給する圧力源切換え機能と、前記スプールの回転角度をサーボモータにより制御してシリンダポートの選択切換えを行うと共に流量制御を行う機能とを備えたロータリーサーボバルブを制御バルブとして設け、前記液圧シリンダの速度と加圧力を制御する構成であることを要旨とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記スプールの回転角度検出手段として光学式ロータリーエンコーダを用いることを要旨とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るロータリーサーボバルブにより、油圧シリンダ３のピストン５を高圧または低圧で上下動させる場合を例にした説明図である。図１を参照するに、ロータリーサーボバルブ１にはスプール案内孔７を有するバルブ本体９にこのスプール案内孔７において回転および摺動自在のスプール１１が設けてある。
【００１７】
また、前記スプール１１をスプール案内孔７に沿って移動させる往復移動機構として電磁ソレノイド、リニアモータなどのリニア形アクチュエータ１３と、スプール１１を回転させる回転機構として、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータまたはパルスモータなどのサーボモータ１５と、スプール１１の回転角度を検出する光学式ロータリーエンコーダ１６とが設けてある。
【００１８】
なお、ロータリーエンコーダ１６はサーボモータ１５自体のベクトル制御と回転角度のフィードバックにも使用している。また、回転角度検出器には磁気回転検出器またはレゾルバなどを使用してもよい。
【００１９】
前記リニア形アクチュエータ１３は、バルブ本体９の右端面に（図１において）取り付けられており、スプール１１の回転を許容して左右に押したり引いたりするため、回転のみ許容する軸受け１７により接続してある。
【００２０】
一方、前記サーボモータ１５は、バルブ本体９の左端面にブロック２７を介して取り付けてある。そして、サーボモータ１５の回転軸１９に取り付けたスプライン軸２１が、前記スプール１１から左端面に突出して設けた突出部２３に設けたスプライン穴２５に挿入してある。
【００２１】
従って、サーボモータ１５は、前記スプール１１の左右往復動を許容して回転を伝達することができる。
【００２２】
バルブ本体９の側面（図１において下側面）には、低圧の圧力流体を供給する低圧ポンプ２９に管路３１により接続した取入口としての低圧ポンプポート３３、高圧の圧力流体を供給する高圧ポンプ３５に管路３７により接続した取入口としての高圧ポンプポート３９、油圧シリンダ３の上室４１に圧力流体を供給すべく管路４３により接続した供給口としてのＡポート穴４５、油圧シリンダ３の下室４７に圧力流体を供給すべく管路４９により接続した供給口としてのＢポート穴５１、油圧シリンダ３の下室４７から圧力流体を排出すべく管路５３により接続したシリンダポートとしてのＴＢポート穴５５、油圧シリンダ３の上室４１から圧力流体を排出すべく管路５７により接続したＴＡポート穴５９、および油圧シリンダ３から排出された圧力流体を油タンク６１に戻すべく管路６３により油タンク６１に接続したＴポート穴６５が設けてある。
【００２３】
前記油タンク６１には、モータ６７により駆動される高圧ポンプ３５と低圧ポンプ２９が設けられている。高圧ポンプ３５は高圧回路（詳細回路図は図示省略）によりロータリーサーボバルブ１の高圧ポンプポート３９に接続してあり、低圧ポンプ２９は低圧回路（詳細回路図は図示省略）によりロータリーサーボバルブ１の低圧ポンプポート３３に接続してある。
【００２４】
前記スプール１１には、ほぼ中央に設けた隔壁６６を挟んで右側のリニア形アクチュエータ１３側に高圧または低圧の圧油が入る第一油室６８が、左側のサーボモータ１５側には、ほぼ大気圧の排出油が入る第二油室７０が設けてある。
【００２５】
第一油室６８には、互いに対向する上下一対の矩形状の圧油供給穴７３（図１では下側の穴のみを示す）と、上下一対の細長い矩形状切欠き７７Ｕ、７７Ｌとが設けてある。なお、切欠き７７Ｕ、７７Ｌはバルブ内の圧力バランスによりスプールの往復動および回転をスムーズにする役割をも果たしている。
【００２６】
また、第二油室７０には、上下一対の細長い矩形状の切欠き８１Ｕ、８１Ｌと、この切欠き８１Ｕ、８１Ｌの左側に幅広の細長い矩形状の切欠き８３が設けてある（図３、図４参照）。
【００２７】
なお、前記切欠き７７Ｕ、７７Ｌ、８１Ｕ、８１Ｌ、８３の長さは、スプール１１が前記リニア形アクチュエータ１３により左右に移動しても後述するポート穴との連通が可能な長さに設けてある。また、スプール１１の左側端部外周には、多数の溝８５が設けてあり、また、低圧ポート穴３３または高圧ポンプポート３９等からバイパスポート１２３により圧油を溝８５に供給し、スプール案内孔７とスプール１１との間に油膜を形成しスプール案内孔７とスプール１１との固着を防止してる。
【００２８】
再び図１を参照するに、バルブ本体９の内部には種々の油路が設けてある。スプール１１がリニア形アクチュエータ１３により右側へ移動した時、前記下側の圧油供給穴７３の位置に対応するスプール案内孔７の下側には低圧開口８７が設けてあり、この低圧開口８７と前記低圧ポンプポート３３とを連通する油路８９が設けてある。
【００２９】
なお、スプール１１の圧油供給穴７３は、スプール１１が所定角度回転した場合でも低圧開口８７よりずれない大きさに設けてある。また、スプール１１がリニア形アクチュエータ１３により左側へ移動した時、（図１の状態）前記下側の位置に対応する前記スプール案内孔７の下側には高圧開口９１が設けてあり、この高圧開口９１と前記高圧ポンプポート３９とを連通する油路９３が設けてある。
【００３０】
また、スプール１１の圧油供給穴７３は、低圧開口８７と同様に、スプール１１が所定角度回転した場合でも高圧開口９１よりはずれない大きさに設けてある。
【００３１】
スプール１１が右側へ移動した場合、低圧の圧油は低圧ポンプ２９、管路３１、低圧ポンプポート３３、油路８９、低圧開口８７および圧油供給穴７３を経由してスプール１１の第一油室６８に流入する。また、スプール１１が左側位置へ移動した場合、高圧の圧油は、高圧ポンプ３５、管路３７、高圧ポンプポート３９、油路９３、高圧開口９１および圧油供給穴７３を経由して、やはりスプール１１の第一油室６８に流入する。
【００３２】
図２に示すように、バブル本体９には、シリンダポートとしてのＡポート出口９７および１０３、Ｂポート出口１０１および１０５が対向して設けてある。Ａポート出口９７および１０３は、バブル本体９内部にて１つとなり、油路１０７を介してＡポート穴４５に連通している。Ｂポート出口１０１および１０５も同様に、バブル本体９内部で１つとなり、油路１０９を介してＢポート穴５１に連通している。
【００３３】
より多くの流量を確保したければ、図１に示さすように、Ａポート出口１０３のとなりにもう一つのＡポート出口１０３′とＢポート出口１０１′を設けることにより、Ａ，Ｂポート出口の面積を２倍にすることができる。
【００３４】
図３を併せて参照するに、前記第二油室７０には、油路１１１によりＴＢポート穴５５に連通した上下１対のＴＢ開口１１３と、油路１１５によりＴＡポート穴５９と連通した上下一対のＴＡ開口１１７が設けてある。ＴＡポートおよびＴＢポートについても、より多くの流量を確保したければ、図１に示すように、前記Ａポート穴４５、Ｂポート穴５１と同様に、ＴＡ開口１１７およびＴＢ開口１１３のとなりにＴＡ開口１１７’とＴＢ開口１１３’を設けることにより面積を２倍にすることができる。
【００３５】
図４を併せて参照するに前記第二油室７０の左側端部付近の上下にはＴポート出口１１９が設けてある。このＴポート出口１１９は、スプール１１が所定角度回転した場合にもスプール１１の切欠き８３から外れることがないような大きさで設けてある。このＴポート出口１１９と前記Ｔポート穴６５を連通する油路１２１が設けてある。
【００３６】
なお、高圧または低圧にかかわらずスプール１１の移動を円滑にするために、低圧ポンプポート３３または高圧ポンプポート３９からバイパスポート１２３が設けられ溝８５へ圧力流体を供給している。
【００３７】
次に、上述のロータリーサーボバルブ１の動作を説明する。
【００３８】
まず、高圧でピストン５を上昇させる場合について説明する。図１を参照するに、リニア形アクチュエータ１３によりスプール１１を左側へ移動させて高圧供給に設定する（図１に示されている状態）と共に、サーボモータ１５によりスプール１１を反時計方向（図２において）へ回転させる。
【００３９】
この状態では、高圧開口９１の真上にスプール１１の圧油供給穴７３が位置すると共に、低圧開口８７はスプール１１の外周面により閉じられる。このとき、第一油室６８においては、スプール１１の切欠き７７Ｌ，７７ＵがＢポート出口１０１、１０６の上にあるため、Ａポート出口９７，１０３はスプール１１の外周面により閉じられている。また、第二油室７０においては、切欠き８１Ｌ、８１ＵがＴＡ開口１１７上に位置し、ＴＢ開口１１３はスプール１１の外周面により閉じられている。
【００４０】
従って、高圧ポンプ３５から管路３７、高圧ポンプポート３９および油路９３を経て供給された高圧の圧力流体は、高圧開口９１から第一油室６８に入り、切欠き７７Ｌおよび７７ＵからりＢポート出口１０５および１０１を通り、油路１０９、Ｂポート穴５１、管路４９を介して油圧シリンダ３の下室４７に供給され、ピストン５が上昇する。
【００４１】
ピストン５の上昇により油圧シリンダ３の上室４１に充填されている圧力流体は、管路５７、ＴＡポート穴５９、油路１１５、ＴＡ開口１１７、切欠き８１Ｌ、８１Ｕを介して、第二油室７０に排出され、さらに切欠き８３、Ｔポート出口１１９、油路１２１、Ｔポート穴６５、管路６３を介して油タンク６１に排出される。
【００４２】
高圧でピストン５を下降させる場合には、サーボモータ１５によりスプール１１を時計方向（図２において）へ回転させる。
【００４３】
この状態でも、高圧開口９１の真上にスプール１１の圧油供給穴７３が位置すると共に、低圧開口８７はスプール１１の外周面により閉じられているため、高圧の圧力流体が第一油室６８に供給されるのは前述のピストン５を上昇させる場合とまったく同様である。また、このとき、第一油室６８においては、Ｂポート出口１０１，１０５はスプール１１の外周面により閉じた状態となる。
【００４４】
従って、第一油室６８に供給された圧力流体は、今度は切欠き７７Ｌ，７７Ｕを通ってＡポート出口９７，１０３から出て、油路１０７、Ａポート穴４５、管路４３を介して油圧シリンダ３の上室４１に供給されピストン５を下降させる。
【００４５】
ピストン５の下降により油圧シリンダ３の下室４７に充填されている圧力流体は、管路５３、ＴＢポート穴５５、油路１１１、ＴＢ開口１１３、切欠き８１Ｌ，８１Ｕを介してスプール１１の第二油室７０に排出され、さらに切欠き８３、Ｔポート出口１１９、油路１２１、Ｔポート穴６５、管路６３を介して油タンク６１に排出される。
【００４６】
一方、低圧でピストン５を上昇または下降させる場合には、リニア形アクチュエータ１３によりスプール１１をスプール案内孔７に沿って右方向へ移動させる。この状態では、低圧開口８７の真上にスプール１１の圧油供給穴７３が位置すると共に、高圧開口９１はスプール１１の外周面により閉じられる。
【００４７】
このため、低圧ポンプ２９から管路３１、低圧ポンプポート３３および油路８９を経て供給された低圧の圧力流体は、低圧開口８７から圧油供給穴７３を介して第一油室６８に供給される。その後の圧力流体の動きは、前述した高圧の場合とまったく同様である。
【００４８】
上述の機能から理解されるように、前述の従来例では二個必要であった制御用バルブを一個のロータリーサーボバルブ１に置き換えることができる。これにより、装置の省スペース化およびコンパクト化が可能になると共に、油圧用の配管および電気配線が少なくなるため、装置を簡潔化することができる。また、バルブの数を減少させることにより油リークを減少させることができ、省エネ化を図ることができる。
【００４９】
また、上述のロータリーサーボバルブ１によれば、圧油の方向切換弁の機能のほかにスプール１１の回転角度を光学式ロータリーエンコーダ１６で検出し、サーボモータ１５を適宜に制御することにより無段階の流量制御を行うことができる。
【００５０】
なお、この発明は前述の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。上述の実施の形態においては、バルブ本体９に設けられている開口や出入り口を丸穴とし、スプール１１に設けられている切欠きを矩形状の切欠きとしたが、丸穴や切欠きの形状の組み合わせは適宜変更できるものである。
【００５１】
また、例えば、図５に示すように、方向切換弁として使用するＡ，Ｂポートのほかに、Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆポートを追加することも可能である。また、図６に示すように、Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃およびＴ₄ポート穴などを追加することも可能である。
【００５２】
図７に示すように、前記サーボモータ１５を用いてスプール１１の回転角度を制御することによって、バルブ本体９に設けたポート穴、例えば、高圧ポート穴３９とスプール１１の圧油供給穴７３、およびスプール１１の切欠き７７とシリンダポート穴Ｂ（またはＡポート）とが作り出す圧油通過開口部の面積を調整できる。
【００５３】
圧油の通過流量は、前述の開口断面積に比例するため、図７（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、断面積の変化は通過流量の変化となる。
【００５４】
すなわち、スプール１１の回転角度の制御は圧油の通過流量の制御となる。バルブ本体９を通過した圧油が油路４９を経て油圧シリンダ３の下室４７に流入すると、ピストン５が上昇するが、このときの上昇速度は流入した圧油の流量に比例する。従って、スプール１１の回転角度の制御することにより、ピストン５の移動速度（上昇速度または下降速度）を制御できる。
【００５５】
なお、実施例の説明には作動液体に油を用いているが、水とグリコールとの混合液、純水、または水に防錆剤を添加した液体などを用いることもできる。
【００５６】
次にロータリーサーボバルブ１のパンチプレスの油圧サーボ装置への応用例を図８および図９を参照しながら説明する。なお、図８はパンチプレスの油圧サーボ装置１３５の一例を示したものであり、前記図１のロータリーサーボバルブ１の部品の符号は同一にしてある。図９は制御対象である油圧シリンダ３のピストン５の行程図の一例である。
【００５７】
図８に示すように、油圧サーボ装置１３５は、ＮＣ装置１３７、サーボドライバ１３９、ロータリーサーボバルブ１、パンチプレスの油圧シリンダ３およびピストン５、ピストン５の変位を検出する位置センサー１４１などから構成してある。
【００５８】
油圧サーボ装置１３５においては、加工プロセスに対応して、ＮＣ装置１３７からサーボドライバ１３９にピストン変位指令ａを出力すると共に、油圧を高圧または低圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂをロータリーサーボバルブ１のリニア形アクチュエータ１３に出力する。
【００５９】
高圧に設定する場合には、リニア形アクチュエータ１３を作動させて、スプール１１を左側（図１において）へ移動する。サーボドライバ１３９は、ピストン変位指令ａを電圧に変換して、ロータリーサーボバルブ１のサーボモータ１５に回転指令ｃとして出力する。
【００６０】
サーボモータ１５を適宜な角度回転すると、ロータリーサーボバルブ１のスプール１１が回転し、圧油（作動油）が管路４３または管路４９を経由して、油圧シリンダ３の上室４１または下室４７に流入する。
【００６１】
この時の流入量はロータリーサーボバルブ１のスプール１１の回転角度によって変わり、回転角度の変化がピストン５の移動速度の変化となる。
【００６２】
ピストン５先端の下方には、パンチ金型１４３が設けてあり、ピストン５でこの金型を打撃してパンチング加工を実施する。
【００６３】
上述のサーボモータ１５の回転角度は、サーボモータ１５の尾端に設けた光学式ロータリーエンコーダ１６で検出する。この検出値ｄはサーボドライバ１３９にフィードバックして前記回転指令ｃとこの検出値ｄとを比較照合する。
【００６４】
ピストン変位量ｅは位置センサー１４１で検出する。この位置センサー１４１で検出したピストン変位量ｅは、前記ＮＣ装置１３７にフィードバックして、前記ピストン変位指令ａの照合に使用すると共に、速度フィードバック信号ｅとしてサーボドライバ１３９に通知する。
【００６５】
次に、上述の油圧サーボ装置１３５を油圧駆動のパンチプレスの油圧シリンダの駆動制御への適用例を図８、図９を参照しながら説明する。
【００６６】
制御対象である油圧シリンダ３のピストン５の行程曲線において、Ａ，Ｅ点はピストン５の上死点に位置し、この位置において、油圧源からの圧油（作動油）はロータリーサーボバルブ１のスプール１１でロックされており油圧シリンダ３の油室（４１，４７）に流入していない。
【００６７】
Ａ−Ｂ間はクイックアプローチ行程であり、大きな加圧力は必要としないがピストン５の下降速度が最も高速となる区間である。この区間においては、ＮＣ装置１３７から、圧油を低圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂをリニア形アクチュエータ１３に出力すると共に、ピストン変位指令ａ（高速下降指令）をサーボドライバ１３９を介して回転指令ｃとしてサーボモータ１５に出力する。
【００６８】
その結果、スプール１１の圧油供給穴７３が低圧開口８７側に移動して、低圧の圧油がロータリーサーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５によって、スプール１１が反時計方向に回動してＡポートとＴＢポートが開くと同時にＢポートとＴＡポートが閉じて、低圧Ｐ₂の圧油が管路４３から油圧シリンダ３の上室４１に流入して、ピストン５が高速度で下降する。また、油圧シリンダ３の下室の油は管路５３およびＴＢポートを経由して油タンク６１へ排出される。なお、ピストン５の速度はスプールのポート開口度が全開になったときに最高速度となる。
【００６９】
Ｂ−Ｃ間は打ち抜き加工行程であり、低速度の下降速度で大きな加圧力が必要となる区間である。なお、Ｂ点はピストン５の下方に準備されたパンチ金型の先端が被加工材表面よりも僅かに上方に位置決めされた時の、ピストン先端の位置を示している。
【００７０】
この区間においては、ＮＣ装置１３７から、圧油を高圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂをリニア形アクチュエータ１３に出力すると共に、ピストン変位指令ａ（低速下降指令）をサーボドライバ１３９を介して回転指令ｃとしてサーボモータ１５に出力する。
【００７１】
その結果、スプール１１の圧油供給穴７３が高圧開口９１側に移動して、高圧の圧油がロータリーサーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５によって、スプール１１を回動させ、油圧シリンダ３へ供給する圧油の通過流量を所望する下降速度になるように絞り込む。これにより低騒音での打ち抜きが可能となる。
【００７２】
Ｃ−Ｄ間は抜きかすを下方に払い落とす行程であり、大きな加圧力は必要としないが大きな下降速度を必要とする区間である。
【００７３】
この区間においては、先の区間Ａ−Ｂと同様に、圧油を低圧Ｐ₂に切換えるための圧力切換え指令ｂをＮＣ装置１３７からリニア形アクチュエータ１３に出力すると共に、ピストン変位指令ａ（高速下降指令）をサーボドライバ１３９を介して回転指令ｃとしてサーボモータ１５に出力する。
【００７４】
その結果、低圧の圧油がロータリーサーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５によって、圧油の通過流量調節部の開口度が大きくなる方向にスプール１１を回動し、油圧シリンダ３が所望する下降速度になるように調節する。これにより、大流量の圧油が油圧シリンダ３へ供給されてピストン５が高速度で下降する。
【００７５】
Ｄ−Ｅ間はピストンを高速で初期の状態に戻すクイックリターン行程である。
【００７６】
この区間においては、ＮＣ装置１３７から、圧油を低圧に切り換えるための圧力切換え指令ｂをリニア形アクチュエータ１３に出力すると共に、ピストン変位指令ａ（高速上昇指令）をサーボドライバ１３９を介して回転指令ｃとしてサーボモータ１５に出力する。
【００７７】
その結果、スプール１１の圧油供給穴７３が低圧開口８７側に移動して、低圧の圧油がロータリーサーボバルブ１に供給される。また、サーボモータ１５によって、スプール１１が時計方向に回動されて、ＢポートとＴＡポートが開くと同時にＡポートとＴＢポートが閉じて、低圧Ｐ₂の圧油が管路４９から油圧シリンダ３の下室４７に流入して、ピストン５が高速度上昇する。また、圧油の通過流量調節部の開口度が最大になるようにスプール１１が回動されるのでピストン５が高速度で上死点まで上昇する。なお、戻り油は管路５７およびＴＡポートを経て油タンク６１に戻る。
【００７８】
上述のＡ−Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ｃ−ＤおよびＤ−Ｅの４行程が高圧／低圧を使い分ける打ち抜き加工のプロセスであり、打ち抜き荷重が大きい場合、すなわち、加工穴サイズが大きい場合や、板厚が厚い場合或いは被加工材の抗張力が高い場合の打ち抜き加工に使用するシステムである。
【００７９】
一方、打ち抜き荷重が小さい場合には、高圧を使用する必要がなく、低圧の状態で連続してピストンの昇降を繰り返して加工を行うシステムもある。この場合には、リニア形アクチュエータ１３を作動させることなく、スプール１１の回転動作のみでピストン５の昇降動作を制御すればよい。
【００８０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、圧力源を選択供給する供給圧力源切換え機能と、シリンダポート切換へ機能および連続的な流量制御機能とを１個のバルブに備えているので、従来２個のバルブでそれぞれの機能を処理していたものを１個のバルブで処理できる。また、供給圧力源切換え機能と、サーボモータを用いたスプール回転角度制御によるシリンダポート切換え機能および連続的流量制御機能とを１個のバルブに複合したので、従来２個のバルブ間に在った管路が不要となり管路長が短縮できる。その結果、圧力伝播時間が従来に比し大幅に短縮しバルブの応答速度が向上し高速な液圧制御が可能となる。
【００８１】
請求項２の発明によれば、スプールの回転角度検出手段として光学式ロータリーエンコーダを使用しているので、温度変化の影響が殆どなく高精度な制御が可能となる。
【００８２】
請求項３の発明によれば、少なくとも高低圧二種類の圧力源を使用したパンチプレスの液圧シリンダ駆動回路において、圧力源を選択供給する供給圧力源切換え機能と、シリンダポート切換へ機能および連続的な流量制御機能とを備えた応答速度の早いサーボバルブを制御バルブとして使用したので、液圧シリンダの速度と加圧力を高速かつ高精度に制御することが可能となる。
【００８３】
請求項４の発明によれば、スプールの回転角度検出手段として光学式ロータリーエンコーダを使用しているので、温度変化の影響が殆どなく高精度な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリーサーボバルブの説明用の断面図。
【図２】図１のII−II位置における断面図。
【図３】図１のIII−III位置における断面図。
【図４】図１のIV−IV位置における断面図。
【図５】別の実施の形態を示す概略図。
【図６】さらに別の実施の形態を示す概略図。
【図７】スプール回転時の圧油供給穴とポート穴との関係の説明図。
【図８】パンチプレスの油圧サーボ装置の説明図。
【図９】図８の油圧サーボ装置における油圧シリンダのピストン行程図。
【図１０】油圧駆動パンチプレスにおける従来の油圧サーボ装置の例。
【符号の説明】
１ロータリーサーボバルブ
３油圧シリンダ
５ピストン
７スプール案内孔
９バルブ本体
１１スプール
１３リニア形アクチュエータ
１５サーボモータ
１６光学式ロータリーエンコーダ
１７軸受
１９回転軸
２１スプライン軸
２３突出部
２５スプライン穴
２７ブロック
２９低圧ポンプ
３１管路
３３低圧ポンプポート
３５高圧ポンプ
３７管路
３９高圧ポンプポート
４１上室
４３，４９，５３，５７，６３管路
４５Ａポート穴
４７下室
５１Ｂポート穴
５５ＴＢポート穴
５９ＴＡポート穴
６１油タンク
６５Ｔポート穴
６６隔壁
６７モータ
６８第一油室
７０第二油室
７３圧油供給穴
７７（Ｕ，Ｌ）切欠き
８１（Ｕ，Ｌ）切欠き
８３切欠き
８５溝
８７低圧開口
８９，９３，１０７，１０９，１１１，１１５，１２１油路
９１高圧開口
９７，１０３，１０３′ Ａポート出口
１０１，１０１′，１０５Ｂポート出口
１１３，１１３′ ＴＢ開口
１１７ＴＡ開口
１１９Ｔポート出口
１２３バイパスポート
１３５油圧サーボ装置
１３７ＮＣ装置
１３９サーボドライバ
１４１位置センサー
１４３パンチ金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary servo valve and a hydraulic servo apparatus for a punch press using the valve.
[0002]
[Prior art]
Control valves such as a direct acting servo valve or an electromagnetic proportional servo valve are frequently used in hydraulic servo devices in the conventional hydraulic control machine tool and industrial machine technical field.
[0003]
For example, in a hydraulically driven punch press, in order to achieve low noise and low vibration, the ram ascending / descending stroke of the hydraulic cylinder can be performed by a quick approach stroke, a low-speed punching stroke, a high-speed lowering stroke when scraping and dropping, and It is controlled to 4 patterns of quick return stroke.
[0004]
In order to control the process of the above four patterns, a hydraulic source 205 including a high pressure small flow pump 201 and a low pressure large flow pump 203 is provided as in the hydraulic circuit shown in FIG. A servo valve 209 for switching between the high pressure line and the low pressure line is provided between the cylinder 207, and a servo valve 211 for switching the operation direction of the hydraulic cylinder 207 is provided between the discharge side port of the servo valve 209 and the hydraulic cylinder 207. It is.
[0005]
In the hydraulic circuit described above, low pressure and large flow rate hydraulic fluid is supplied to the hydraulic cylinder 207 in the quick approach, quick return and draining stroke, and high pressure and small flow rate hydraulic fluid is supplied in the punching stroke. Controlled.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional control system as described above requires a servo valve 211 for switching the operation direction of the hydraulic cylinder 207 in addition to the servo valve 209 for switching the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 207.
[0007]
In addition, the hydraulic manifold to which the two servo valves (209, 211) described above are attached requires two high-pressure / low-pressure hydraulic circuits and a two-way circuit for ascending / descending, and the hydraulic manifold circuit is very complicated. As a result, the shape of the device has become large, which prevents the device from being made compact.
[0008]
Further, in a direct acting servo valve or an electromagnetic proportional servo valve, a method of detecting a displacement of a built-in spool with a differential transformer and applying a feedback to a spool displacement command signal is used. However, since the differential transformer employs a detection principle using a coil, detection displacement shifts (temperature drift) due to a change in ambient temperature and a detection error occurs, so that highly accurate spool position control is difficult.
[0009]
Also, in the valve manufacturing process, there are individual differences in the processing dimensions of the valve body of the servo valve and the spool, so there is a difference in the relationship between the opening start position of the hydraulic oil supply port and the amount of displacement of the spool and the supply flow rate, In the conventional hydraulic servo device in which two servo valves are combined, there is a problem that the flow rate characteristic is different for each servo device. Further, when two servo valves are combined, the oil passage connecting the two servo valves becomes long and the response speed of the valve to the control command becomes slow.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems. An object of the present invention is to provide a compact, high-precision rotary servo valve having a supply fluid switching function and a flow rate control function, and the valve. The present invention provides a hydraulic servo device for a punch press.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above problems, the invention described in claim 1 is a rotary servo valve having at least two types of high and low pressure pump ports, wherein a spool that is rotatable and linearly reciprocally movable is provided in a spool guide hole of the valve body. A servo motor for rotationally driving the spool and a linear actuator for reciprocating the spool port, selectively switching the pump port by the reciprocating movement of the spool, and controlling the rotation angle of the spool by the servo motor to The gist is to perform selection switching and flow control.
[0012]
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, an optical rotary encoder is provided as means for detecting the rotation angle of the spool.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a hydraulic cylinder driving circuit for a punch press using at least two types of pressure sources, a pressure source switching function for selectively supplying the pressure source by reciprocating movement of a spool, and the spool. A rotary servo valve equipped with a function of controlling the rotation angle of the cylinder and switching the cylinder port and controlling the flow rate is provided as a control valve to control the speed and pressure of the hydraulic cylinder. It is a summary.
[0014]
The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to claim 3, an optical rotary encoder is used as the rotation angle detecting means of the spool.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is an explanatory view exemplifying a case where the piston 5 of the hydraulic cylinder 3 is moved up and down at high pressure or low pressure by the rotary servo valve according to the present invention. Referring to FIG. 1, the rotary servo valve 1 is provided with a spool body 11 having a spool guide hole 7 and a spool 11 that can rotate and slide in the spool guide hole 7.
[0017]
Further, a linear actuator 13 such as an electromagnetic solenoid or a linear motor is used as a reciprocating mechanism for moving the spool 11 along the spool guide hole 7, and an AC servo motor, a DC servo motor or a pulse is used as a rotating mechanism for rotating the spool 11. A servo motor 15 such as a motor and an optical rotary encoder 16 for detecting the rotation angle of the spool 11 are provided.
[0018]
The rotary encoder 16 is also used for vector control and rotation angle feedback of the servo motor 15 itself. Further, a magnetic rotation detector or a resolver may be used as the rotation angle detector.
[0019]
The linear actuator 13 is attached to the right end surface of the valve body 9 (in FIG. 1), and is connected by a bearing 17 that allows only rotation because the spool 11 is allowed to rotate and pushed and pulled left and right. It is.
[0020]
On the other hand, the servo motor 15 is attached to the left end surface of the valve body 9 via a block 27. A spline shaft 21 attached to the rotary shaft 19 of the servo motor 15 is inserted into a spline hole 25 provided in a protruding portion 23 provided protruding from the spool 11 to the left end surface.
[0021]
Therefore, the servo motor 15 can transmit the rotation while allowing the spool 11 to reciprocate in the left and right directions.
[0022]
On the side surface of the valve body 9 (the lower surface in FIG. 1), a low pressure pump port 33 serving as an intake connected to a low pressure pump 29 for supplying low pressure fluid by a pipe line 31 and a high pressure pump for supplying high pressure fluid. 35, a high pressure pump port 39 as an intake port connected by a pipe line 37, an A port hole 45 as a supply port connected by a pipe line 43 to supply pressure fluid to the upper chamber 41 of the hydraulic cylinder 3, and the hydraulic cylinder 3 A B port hole 51 serving as a supply port connected to the lower chamber 47 by a conduit 49 for supplying pressure fluid, and a TB port serving as a cylinder port connected to the lower chamber 47 by a conduit 53 for discharging the pressure fluid from the lower chamber 47 of the hydraulic cylinder 3. Discharged from the port hole 55, the TA port hole 59 connected by the pipe 57 to discharge the pressure fluid from the upper chamber 41 of the hydraulic cylinder 3, and the hydraulic cylinder 3. T-port hole 65 which is connected to the oil tank 61 via line 63 to the pressure fluid return to the oil tank 61 is provided.
[0023]
The oil tank 61 is provided with a high pressure pump 35 and a low pressure pump 29 driven by a motor 67. The high pressure pump 35 is connected to the high pressure pump port 39 of the rotary servo valve 1 by a high pressure circuit (detail circuit diagram is not shown), and the low pressure pump 29 is connected to the rotary servo valve 1 by a low pressure circuit (detail circuit diagram is not shown). It is connected to the low pressure pump port 33.
[0024]
The spool 11 has a first oil chamber 68 in which high-pressure or low-pressure hydraulic oil enters the right side linear actuator 13 across a partition wall 66 provided at a substantially central position, and the left servo motor 15 side has a substantially large size. A second oil chamber 70 is provided for the discharge of atmospheric pressure oil.
[0025]
The first oil chamber 68 is provided with a pair of upper and lower rectangular pressure oil supply holes 73 (only the lower hole is shown in FIG. 1) and a pair of upper and lower elongated rectangular notches 77U and 77L. It is. The notches 77U and 77L also play a role of smoothing the reciprocation and rotation of the spool due to the pressure balance in the valve.
[0026]
The second oil chamber 70 is provided with a pair of upper and lower elongated rectangular notches 81U and 81L, and a wide elongated rectangular notch 83 on the left side of the notches 81U and 81L (FIG. 3, FIG. 3). (See FIG. 4).
[0027]
The lengths of the notches 77U, 77L, 81U, 81L, 83 are set such that they can be communicated with a port hole, which will be described later, even if the spool 11 is moved left and right by the linear actuator 13. . A large number of grooves 85 are provided on the outer periphery of the left end portion of the spool 11, and pressure oil is supplied to the grooves 85 by the bypass port 123 from the low pressure port hole 33 or the high pressure pump port 39, etc. An oil film is formed between the spool 7 and the spool 11 to prevent the spool guide hole 7 and the spool 11 from sticking to each other.
[0028]
Referring to FIG. 1 again, various oil passages are provided in the valve body 9. When the spool 11 is moved to the right side by the linear actuator 13, a low pressure opening 87 is provided below the spool guide hole 7 corresponding to the position of the lower pressure oil supply hole 73. An oil passage 89 communicating with the low pressure pump port 33 is provided.
[0029]
The pressure oil supply hole 73 of the spool 11 is provided with a size that does not deviate from the low pressure opening 87 even when the spool 11 rotates by a predetermined angle. When the spool 11 is moved to the left by the linear actuator 13, a high-pressure opening 91 is provided below the spool guide hole 7 corresponding to the lower position (state shown in FIG. 1). An oil passage 93 that communicates the opening 91 and the high-pressure pump port 39 is provided.
[0030]
Further, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 is provided in a size that does not deviate from the high-pressure opening 91 even when the spool 11 rotates by a predetermined angle, like the low-pressure opening 87.
[0031]
When the spool 11 moves to the right side, the low-pressure pressure oil passes through the low-pressure pump 29, the pipe line 31, the low-pressure pump port 33, the oil path 89, the low-pressure opening 87, and the pressure oil supply hole 73. It flows into the chamber 68. When the spool 11 moves to the left side position, the high-pressure pressure oil passes through the high-pressure pump 35, the pipe line 37, the high-pressure pump port 39, the oil path 93, the high-pressure opening 91, and the pressure oil supply hole 73. It flows into the first oil chamber 68 of the spool 11.
[0032]
As shown in FIG. 2, the bubble main body 9 is provided with A port outlets 97 and 103 and B port outlets 101 and 105 as cylinder ports facing each other. The A port outlets 97 and 103 are provided inside the bubble body 9 and communicate with the A port hole 45 through the oil passage 107. Similarly, the B port outlets 101 and 105 are one in the bubble main body 9 and communicate with the B port hole 51 through the oil passage 109.
[0033]
In order to secure a larger flow rate, as shown in FIG. 1, by providing another A port outlet 103 ′ and B port outlet 101 ′ next to the A port outlet 103, The area can be doubled.
[0034]
Referring also to FIG. 3, the second oil chamber 70 includes a pair of upper and lower TB openings 113 communicated with the TB port hole 55 through the oil passage 111, and upper and lower portions communicated with the TA port hole 59 through the oil passage 115. A pair of TA openings 117 are provided. As for the TA port and the TB port, if it is desired to secure a larger flow rate, the TA port 117 and the TB opening 113 are adjacent to the TA opening 117 and the TA port 113 as shown in FIG. By providing the opening 117 ′ and the TB opening 113 ′, the area can be doubled.
[0035]
Referring also to FIG. 4, T port outlets 119 are provided above and below the left end portion of the second oil chamber 70. The T port outlet 119 is sized so as not to be detached from the notch 83 of the spool 11 even when the spool 11 rotates by a predetermined angle. An oil passage 121 communicating the T port outlet 119 and the T port hole 65 is provided.
[0036]
Note that a bypass port 123 is provided from the low pressure pump port 33 or the high pressure pump port 39 to supply the pressure fluid to the groove 85 in order to facilitate the movement of the spool 11 regardless of the high pressure or the low pressure.
[0037]
Next, the operation of the rotary servo valve 1 will be described.
[0038]
First, the case where the piston 5 is raised at a high pressure will be described. Referring to FIG. 1, the spool 11 is moved to the left side by the linear actuator 13 and set to high pressure supply (the state shown in FIG. 1), and the spool 11 is rotated counterclockwise by the servo motor 15 (FIG. 2). In).
[0039]
In this state, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 is positioned directly above the high pressure opening 91, and the low pressure opening 87 is closed by the outer peripheral surface of the spool 11. At this time, in the first oil chamber 68, the notches 77 </ b> L and 77 </ b> U of the spool 11 are above the B port outlets 101 and 106, so that the A port outlets 97 and 103 are closed by the outer peripheral surface of the spool 11. In the second oil chamber 70, the notches 81 </ b> L and 81 </ b> U are positioned on the TA opening 117, and the TB opening 113 is closed by the outer peripheral surface of the spool 11.
[0040]
Accordingly, the high pressure fluid supplied from the high pressure pump 35 through the pipe 37, the high pressure pump port 39, and the oil passage 93 enters the first oil chamber 68 through the high pressure opening 91 and extends from the notches 77L and 77U to the B port. Passing through the outlets 105 and 101, the oil is supplied to the lower chamber 47 of the hydraulic cylinder 3 through the oil passage 109, the B port hole 51, and the conduit 49, and the piston 5 rises.
[0041]
The pressure fluid filled in the upper chamber 41 of the hydraulic cylinder 3 by the rise of the piston 5 passes through the pipe 57, the TA port hole 59, the oil passage 115, the TA opening 117, and the notches 81L and 81U. The oil is discharged into the chamber 70 and further discharged into the oil tank 61 through the notch 83, the T port outlet 119, the oil passage 121, the T port hole 65, and the conduit 63.
[0042]
When lowering the piston 5 at high pressure, the servo motor 15 rotates the spool 11 clockwise (in FIG. 2).
[0043]
Even in this state, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 is located directly above the high-pressure opening 91 and the low-pressure opening 87 is closed by the outer peripheral surface of the spool 11, so that the high-pressure fluid is allowed to flow in the first oil chamber 68. Is supplied in the same manner as when the piston 5 is raised. At this time, in the first oil chamber 68, the B port outlets 101 and 105 are closed by the outer peripheral surface of the spool 11.
[0044]
Therefore, the pressure fluid supplied to the first oil chamber 68 passes through the notches 77L and 77U, and then exits from the A port outlets 97 and 103, and passes through the oil passage 107, the A port hole 45, and the conduit 43. The piston 5 is supplied to the upper chamber 41 of the hydraulic cylinder 3 and lowered.
[0045]
The pressure fluid filled in the lower chamber 47 of the hydraulic cylinder 3 as the piston 5 descends passes through the pipe 53, the TB port hole 55, the oil path 111, the TB opening 113, and the notches 81L and 81U. The oil is discharged into the second oil chamber 70 and further discharged into the oil tank 61 through the notch 83, the T port outlet 119, the oil passage 121, the T port hole 65, and the pipe line 63.
[0046]
On the other hand, when the piston 5 is raised or lowered at a low pressure, the spool 11 is moved rightward along the spool guide hole 7 by the linear actuator 13. In this state, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 is located directly above the low pressure opening 87, and the high pressure opening 91 is closed by the outer peripheral surface of the spool 11.
[0047]
For this reason, the low pressure fluid supplied from the low pressure pump 29 through the pipe line 31, the low pressure pump port 33 and the oil passage 89 is supplied from the low pressure opening 87 to the first oil chamber 68 through the pressure oil supply hole 73. The The subsequent movement of the pressure fluid is exactly the same as in the case of the high pressure described above.
[0048]
As can be understood from the above-described function, the two control valves that were necessary in the above-described conventional example can be replaced with one rotary servo valve 1. As a result, space saving and compactness of the device can be achieved, and the number of hydraulic piping and electrical wiring can be reduced, so that the device can be simplified. Moreover, oil leakage can be reduced by reducing the number of valves, and energy saving can be achieved.
[0049]
Further, according to the rotary servo valve 1 described above, in addition to the function of the pressure oil direction switching valve, the rotation angle of the spool 11 is detected by the optical rotary encoder 16, and the servo motor 15 is appropriately controlled to be stepless. The flow rate can be controlled.
[0050]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in another aspect by making an appropriate change. In the above-described embodiment, the opening and the entrance provided in the valve main body 9 are round holes, and the notch provided in the spool 11 is a rectangular notch. These combinations can be changed as appropriate.
[0051]
For example, as shown in FIG. 5, it is also possible to add C, D, E, and F ports in addition to the A and B ports used as the direction switching valves. In addition, as shown in FIG. ₁ , T ₂ , T _Three And T _Four It is also possible to add port holes and the like.
[0052]
As shown in FIG. 7, by controlling the rotation angle of the spool 11 using the servo motor 15, port holes provided in the valve body 9, for example, the high pressure port hole 39 and the pressure oil supply hole 73 of the spool 11, In addition, the area of the pressure oil passage opening created by the notch 77 of the spool 11 and the cylinder port hole B (or A port) can be adjusted.
[0053]
Since the passage flow rate of the pressure oil is proportional to the above-described opening cross-sectional area, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, the change in the cross-sectional area becomes the change in the passage flow rate.
[0054]
That is, the control of the rotation angle of the spool 11 is the control of the flow rate of the pressure oil. When the pressure oil that has passed through the valve body 9 flows into the lower chamber 47 of the hydraulic cylinder 3 through the oil passage 49, the piston 5 rises, and the rising speed at this time is proportional to the flow rate of the pressure oil that has flowed in. Therefore, by controlling the rotation angle of the spool 11, the moving speed (ascending speed or descending speed) of the piston 5 can be controlled.
[0055]
In the description of the embodiments, oil is used as the working liquid. However, a mixed liquid of water and glycol, pure water, a liquid obtained by adding a rust inhibitor to water, or the like can also be used.
[0056]
Next, an application example of the rotary servo valve 1 to a hydraulic servo apparatus of a punch press will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows an example of a hydraulic servo device 135 of a punch press, and the reference numerals of the parts of the rotary servo valve 1 in FIG. 1 are the same. FIG. 9 is an example of a stroke diagram of the piston 5 of the hydraulic cylinder 3 to be controlled.
[0057]
As shown in FIG. 8, the hydraulic servo device 135 includes an NC device 137, a servo driver 139, a rotary servo valve 1, a punch press hydraulic cylinder 3 and a piston 5, a position sensor 141 that detects displacement of the piston 5, and the like. It is.
[0058]
In the hydraulic servo device 135, the piston displacement command a is output from the NC device 137 to the servo driver 139 corresponding to the machining process, and the pressure switching command b for switching the hydraulic pressure to high pressure or low pressure is output to the rotary servo valve 1. Output to the linear actuator 13.
[0059]
When the pressure is set high, the linear actuator 13 is operated to move the spool 11 to the left (in FIG. 1). The servo driver 139 converts the piston displacement command a into a voltage and outputs it as a rotation command c to the servo motor 15 of the rotary servo valve 1.
[0060]
When the servo motor 15 is rotated at an appropriate angle, the spool 11 of the rotary servo valve 1 is rotated, and the pressure oil (hydraulic oil) passes through the pipe line 43 or the pipe line 49 and passes through the upper chamber 41 or the lower chamber of the hydraulic cylinder 3. 47.
[0061]
The amount of inflow at this time varies depending on the rotation angle of the spool 11 of the rotary servo valve 1, and the change in the rotation angle becomes the change in the moving speed of the piston 5.
[0062]
A punching die 143 is provided below the tip of the piston 5, and punching is performed by striking this die with the piston 5.
[0063]
The rotation angle of the servo motor 15 is detected by an optical rotary encoder 16 provided at the tail end of the servo motor 15. The detected value d is fed back to the servo driver 139 and the rotation command c is compared with the detected value d.
[0064]
The piston displacement amount e is detected by the position sensor 141. The piston displacement amount e detected by the position sensor 141 is fed back to the NC device 137, used for collation of the piston displacement command a, and notified to the servo driver 139 as a speed feedback signal e.
[0065]
Next, an application example of the above-described hydraulic servo device 135 to drive control of a hydraulic cylinder of a hydraulically driven punch press will be described with reference to FIGS.
[0066]
In the stroke curve of the piston 5 of the hydraulic cylinder 3 to be controlled, the points A and E are located at the top dead center of the piston 5, and at this position, the pressure oil (hydraulic oil) from the hydraulic source is supplied to the rotary servo valve 1. It is locked by the spool 11 and does not flow into the oil chamber (41, 47) of the hydraulic cylinder 3.
[0067]
Between A and B is a quick approach stroke, which does not require a large pressing force, but is a section where the descending speed of the piston 5 is the highest. In this section, the NC device 137 outputs a pressure switching command b for switching the pressure oil to a low pressure to the linear actuator 13, and sends a piston displacement command a (high-speed lowering command) via the servo driver 139. c is output to the servo motor 15.
[0068]
As a result, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 moves to the low pressure opening 87 side, and the low pressure oil is supplied to the rotary servo valve 1. In addition, the servo motor 15 causes the spool 11 to rotate counterclockwise to open the A port and the TB port, and simultaneously close the B port and the TA port so that the low pressure P ₂ From the pipe 43 flows into the upper chamber 41 of the hydraulic cylinder 3, and the piston 5 descends at a high speed. Further, the oil in the lower chamber of the hydraulic cylinder 3 is discharged to the oil tank 61 via the conduit 53 and the TB port. The speed of the piston 5 becomes the maximum when the port opening degree of the spool is fully opened.
[0069]
Between B and C is a punching process, which is a section where a large pressing force is required at a low descent speed. Note that point B indicates the position of the piston tip when the tip of the punch die prepared below the piston 5 is positioned slightly above the workpiece surface.
[0070]
In this section, the NC device 137 outputs a pressure switching command “b” for switching the pressure oil to a high pressure to the linear actuator 13, and sends a piston displacement command “a” (low speed lowering command) via the servo driver 139. c is output to the servo motor 15.
[0071]
As a result, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 moves to the high pressure opening 91 side, and high pressure oil is supplied to the rotary servo valve 1. Further, the spool 11 is rotated by the servo motor 15, and the passage flow rate of the pressure oil supplied to the hydraulic cylinder 3 is narrowed down to a desired lowering speed. This enables punching with low noise.
[0072]
Between C and D is a stroke in which the scrap is removed downward, and is a section that does not require a large pressure but requires a large descending speed.
[0073]
In this section, as in the previous section AB, the pressure oil is supplied to the low pressure P ₂ Is output from the NC device 137 to the linear actuator 13, and a piston displacement command a (high speed lowering command) is output to the servo motor 15 as a rotation command c via the servo driver 139.
[0074]
As a result, low pressure oil is supplied to the rotary servo valve 1. Further, the servo motor 15 adjusts the hydraulic cylinder 3 so as to have a desired lowering speed by rotating the spool 11 in the direction in which the opening degree of the pressure oil passage flow rate adjusting portion increases. As a result, a large amount of pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder 3 and the piston 5 descends at a high speed.
[0075]
Between D and E is a quick return stroke for returning the piston to the initial state at high speed.
[0076]
In this section, the NC device 137 outputs a pressure switching command b for switching the pressure oil to a low pressure to the linear actuator 13, and sends a piston displacement command a (high-speed increase command) via the servo driver 139. c is output to the servo motor 15.
[0077]
As a result, the pressure oil supply hole 73 of the spool 11 moves to the low pressure opening 87 side, and the low pressure oil is supplied to the rotary servo valve 1. Further, the spool 11 is rotated clockwise by the servo motor 15 so that the B port and the TA port are opened, and at the same time the A port and the TB port are closed. ₂ The pressure oil flows into the lower chamber 47 of the hydraulic cylinder 3 from the pipe line 49, and the piston 5 rises at a high speed. Further, since the spool 11 is rotated so that the opening degree of the pressure oil passage flow rate adjusting portion is maximized, the piston 5 is raised to the top dead center at a high speed. The return oil returns to the oil tank 61 through the pipe line 57 and the TA port.
[0078]
The above four strokes A-B, B-C, C-D, and D-E are punching processes using different high pressure / low pressure, and when the punching load is large, that is, when the hole size is large, This system is used for punching when the thickness is thick or when the tensile strength of the workpiece is high.
[0079]
On the other hand, when the punching load is small, there is a system in which it is not necessary to use a high pressure, and processing is performed by repeatedly raising and lowering the piston in a low pressure state. In this case, it is only necessary to control the lifting / lowering operation of the piston 5 only by the rotation operation of the spool 11 without operating the linear actuator 13.
[0080]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since one valve is provided with a supply pressure source switching function for selectively supplying a pressure source, a cylinder port switching function and a continuous flow rate control function, What was processing each function with a valve can be processed with one valve. In addition, since the supply pressure source switching function, the cylinder port switching function based on the spool rotation angle control using a servo motor, and the continuous flow rate control function are combined into one valve, it has conventionally existed between two valves. A pipe line becomes unnecessary and the pipe length can be shortened. As a result, the pressure propagation time is significantly shortened compared to the conventional case, the valve response speed is improved, and high-speed hydraulic pressure control is possible.
[0081]
According to the second aspect of the present invention, since the optical rotary encoder is used as the spool rotation angle detecting means, there is almost no influence of temperature change, and high-precision control is possible.
[0082]
According to the invention of claim 3, in a hydraulic cylinder driving circuit of a punch press using at least two types of pressure sources, high pressure and low pressure, a supply pressure source switching function for selectively supplying a pressure source, a cylinder port switching function, and a continuous Since the servo valve having a high response speed and a high response speed is used as a control valve, the speed and pressure of the hydraulic cylinder can be controlled at high speed and with high accuracy.
[0083]
According to the fourth aspect of the invention, since the optical rotary encoder is used as the spool rotation angle detecting means, there is almost no influence of temperature change, and high-precision control is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a rotary servo valve according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment.
FIG. 6 is a schematic view showing still another embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a relationship between a pressure oil supply hole and a port hole during spool rotation.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a hydraulic servo device for a punch press.
9 is a piston stroke diagram of a hydraulic cylinder in the hydraulic servo apparatus of FIG. 8;
FIG. 10 shows an example of a conventional hydraulic servo apparatus in a hydraulically driven punch press.
[Explanation of symbols]
1 Rotary servo valve
3 Hydraulic cylinder
5 piston
7 Spool guide hole
9 Valve body
11 Spool
13 Linear actuator
15 Servo motor
16 Optical rotary encoder
17 Bearing
19 Rotating shaft
21 Spline shaft
23 Protrusion
25 Spline hole
27 blocks
29 Low pressure pump
31 pipeline
33 Low pressure pump port
35 High pressure pump
37 pipeline
39 High pressure pump port
41 Upper room
43, 49, 53, 57, 63 pipeline
45 A port hole
47 lower chamber
51 B port hole
55 TB port hole
59 TA port hole
61 Oil tank
65 T port hole
66 Bulkhead
67 Motor
68 First oil chamber
70 Second oil chamber
73 Pressure oil supply hole
77 (U, L) Notch
81 (U, L) Notch
83 Notch
85 groove
87 Low pressure opening
89, 93, 107, 109, 111, 115, 121 Oilway
91 High-pressure opening
97, 103, 103 'A port exit
101, 101 ', 105 B port exit
113,113 'TB opening
117 TA opening
119 T port exit
123 Bypass port
135 Hydraulic servo system
137 NC unit
139 Servo Driver
141 Position sensor
143 punch mold

Claims

In a rotary servo valve equipped with at least two types of pump ports, high and low pressure, a linear type that is provided with a rotatable and linear reciprocating spool in the spool guide hole of the valve body, and is reciprocated with a servo motor that rotationally drives the spool. A rotary servo comprising: an actuator, wherein the pump port is selectively switched by reciprocating movement of the spool, and the rotation angle of the spool is controlled by a servo motor to perform selective switching of the cylinder port and flow control. valve.

The rotary servo valve according to claim 1, wherein an optical rotary encoder is provided as a means for detecting the rotation angle of the spool.

In a hydraulic cylinder drive circuit of a punch press using at least two types of pressure sources, high pressure and low pressure, a pressure source switching function for selectively supplying the pressure source by reciprocating movement of the spool and a rotation angle of the spool are controlled by a servo motor. A rotary servo valve having a function of performing selective switching of the cylinder port and controlling the flow rate is provided as a control valve, and is configured to control the speed and pressure of the hydraulic cylinder. Hydraulic servo device.

4. The hydraulic servo apparatus for a punch press according to claim 3, wherein an optical rotary encoder is used as the rotation angle detection means of the spool.