JP4738631B2 - ねじ駆動式油圧プレス装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば材料の加工や成形に用いるプレス機械のアクチュエータとして好適なエネルギー効率の高いねじ駆動式プレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金属材料のせん断加工、曲げ加工、絞り加工、鍛造や、ゴムタイヤの成形、プラスチックバスタブの成形等に油圧プレス機械が用いられている。一般に、油圧プレス機械の可動時には、電動モータで駆動される油圧ポンプは常に回転して作動油を送出しており、作動油が所定圧以上のときにバルブを介して油タンクに戻しており、そのため作動油の流動やバルブの動作によるエネルギー損が生じる。
【０００３】
昨今、省エネルギー化を目指した油圧プレス装置として図５に示すようなものが研究、開発されている。この油圧プレス装置の油圧系は、油圧シリンダ３１と、油圧シリンダ３１に送り配管３７を通じて作動油を送り、戻し配管３８を通じて作動油を戻す油圧ポンプ３２と、油圧ポンプ３２を駆動するサーボモータ３３と、送り配管３７から分岐しパイロット操作逆止弁３９を介して油タンク３６に接続する配管３９と、戻り配管３８から分岐し逆止弁４０を介して油タンク３６に接続する配管４０等とから構成されている。この油圧プレス装置において、油圧ポンプ３２の吐出流量と吸入流量は当然同じであるが、油圧シリンダ３１ではピストンを境にしてロッドを突き出す一端側の断面積とロッドのない他端側の断面積が異なるため、油圧ポンプ３２から油圧シリンダ３１に流入する流量と油圧シリンダ３１から油圧ポンプ３２に流出する流量は異なる。この流量差はパイロット操作逆止弁３９から油タンク３６に作動油を戻す、あるいは油タンク３６から逆止弁４０を通じて作動油を補給することにより解消する。なお、パイロット操作逆止め弁３９は油圧シリンダ３１のピストンを後退させるとき戻り配管３８内の圧力が送り配管３７のそれより高くなるために開いて、送り配管３７から油タンク３６に作動油を導く。制御系はパーソナルコンピュータ５０を主制御装置とし、パーソナルコンピュータ５０の指令に従いＶ／Ｆコンバータ５１で速度、位置信号を、コントローラ５２で方向信号を発生し、これら信号は比較器５３、Ｄ／Ａ変換器５４、インバータ制御のサーボ増幅器３３を通じてサーボモータ３３に送られる。油圧シリンダ３１のロッドの位置はパルススケール４２により検出され、その検出信号は比較器５３にフィードバックされ、またパルスカウンタ５６によりカウントされる。このような油圧プレス装置においては、油圧ポンプのリークによるエネルギー損や、上記流量差の解消のために各種逆止弁及び油タンクを用いて作動油の流量を調整するエネルギー損が発生する。この油圧プレスのエネルギー効率は６０％程度といわれる。また各種逆止弁は圧力により動作するため、時に振動など不安定動作を引き起こす。
【０００４】
ねじ駆動式アクチュエータとしては、特開昭５９−２０５００２号公報に開示されたモーションゼネレータ装置がある。このモーションゼネレータ装置は、２つの油圧シリンダの組み合わせからなる。一方の油圧シリンダーは、ねじ駆動されるピストン前後に２つの液圧室を有している。他方の油圧シリンダーはピストン前後に２つの作動室を有し、一端から突出する出力ロッドを備えている。２つの液圧室と２つの作動室はそれぞれ配管で接続され、各配管から分岐してリリーフ弁を介して配管で接続する油タンクが設けられている。このモーションゼネレータ装置では、ねじ駆動の採用により油圧モータより省エネルギー化したとはいえ、図５に示す油圧プレス装置と同様に流量差が生じる。すなわち、一つの液圧室から一つの作動室に流入する流量と他の作動室から他の液圧室に流出する流量に差が生じる。この流量差をリリーフ弁、油タンクを用いて解消するためにエネルギー損が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、図５に示す従来の油圧プレス装置では、油圧ポンプから油圧シリンダに流入する流量と油圧シリンダから油圧ポンプに流出する流量は異なり、この流量差を各種弁、油タンクを用いて解消するためにエネルギー損が生じるという問題があった。
【０００６】
また特開昭５９−２０５００２号公報に記載のモーションゼネレータ装置では、一つの液圧室から一つの作動室に流入する流量と他の作動室から他の液圧室に流出する流量に差が生じ、この流量差をリリーフ弁、油タンク３６を用いて解消するためにエネルギー損が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題を解決して、エネルギー効率の高いねじ駆動式油圧プレス装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置は、作動油を満たす第１のシリンダチューブ内に第１のピストンを収納し該ピストンの一端から延びる第１の入力ロッドを前記第１のシリンダチューブの一端から突き出す入力側の第１のシリンダ、及びサーボモータにより駆動され、前記第１の入力ロッドを往復動する第１のボールねじ装置と、作動油を満たす第２のシリンダチューブ内に第２のピストンを収納し該ピストンの一端から延びる第２の入力ロッドを前記第２のシリンダチューブの一端から突き出す入力側の第２のシリンダ、及びサーボモータにより駆動され、前記第２の入力ロッドを往復動する第２のボールねじ装置と、前記第１、第２のシリンダと対をなし、作動油を満たすシリンダチューブ内にピストンを収納し該ピストンの一端から延びる出力ロッドを前記シリンダチューブの一端から突き出す出力側のシリンダと、前記第１のシリンダチューブの一端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの一端部とを接続するアキュムレータを有する第１の配管、及び前記第１のシリンダチューブの他端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの他端部とを接続する第２の配管と、前記第１の配管に接続され、前記第２のシリンダチューブの一端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの一端部とを連通する第３の配管、及び前記第２の配管に接続され、前記第２のシリンダチューブの他端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの他端部とを連通する第４の配管と、を備え、前記第１のシリンダを前記出力側のシリンダの出力ロッドの加圧用とし、前記第１のシリンダチューブの断面積から前記第１の入力ロッドの断面積を減じた面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積から前記出力ロッドの断面積を減じた面積との比と、前記第１のシリンダチューブの断面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積との比を、１：Ｎとして、両面積比を同一の比とし、前記第２のシリンダを前記出力側のシリンダの出力ロッドの送り用とし、前記第２のシリンダチューブの断面積から前記第２の入力ロッドの断面積を減じた面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積から前記出力ロッドの断面積を減じた面積との比と、前記第２のシリンダチューブの断面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積との比を、１：Ｍとして、両面積比を同一の比とする、ことを特徴とする。
【０００９】
このねじ駆動式油圧プレス装置の作用について説明する。
（１）まず、出力側のシリンダの出力ロッドの送り用となる入力側の第２のシリンダを作動させる。すなわち、第２のボールねじ装置を駆動するサーボモータを正回転させ、第２のボールねじ装置により、第２のシリンダの入力ロッドを第２のシリンダチューブの一端側から他端側に前進させる。これにより、第２のシリンダ内の作動油はピストンに押されて、第２のシリンダチューブの他端側から流出し、第４の配管を通じて出力側のシリンダのシリンダチューブに流入し、ピストンを押して出力ロッドをその加圧方向に前進させる。同時に出力側のシリンダ内の作動油はシリンダチューブの一端側から流出し、第３の配管を通じて第２のシリンダのシリンダチューブの一端側に流入する。出力側のシリンダの出力ロッドが前進して加圧作用点より前の所定の位置に達した時、サーボモータをＯＦＦとし、第２のシリンダの作動を停止する。この場合、第２のシリンダの断面積は第１のシリンダの断面積のＮ／Ｍ倍で、例えばＮ＝１０、Ｍ＝０．５とすると、２０倍になり、第２のシリンダにより第１のシリンダによるより２０倍の速度で出力側のシリンダの出力ロッドを送ることになる。
（２）次いで、出力側のシリンダの出力ロッドの加圧用となる入力側の第１のシリンダを作動させる。すなわち、第１のボールねじ装置を駆動するサーボモータを正回転させ、第１のボールねじ装置により、第１のシリンダの入力ロッドを第１のシリンダチューブの一端側から他端側の方向に向けて前進させる。これにより、第１のシリンダ内の作動油はピストンに押されて、第１のシリンダチューブの他端側から流出し、第２の配管を通じて出力側のシリンダのシリンダチューブの他端側に流入し、ピストンを押して出力ロッドを加圧方向に前進させる。同時に出力側のシリンダ内の作動油はシリンダチューブの一端側から流出し、第１の配管を通じて第１のシリンダのシリンダチューブの一端側に流入する。出力側のシリンダの出力ロッドが前進して加圧作用点に達した時、サーボモータは回転を停止し、出力ロッドの推力を維持するためのモータ電流が流れる。第１のシリンダの入力ロッドはサーボモータのトルクに応ずる推力でピストンを押して作動油を加圧するので、出力ロッドの推力、すなわち、出力ロッドの出力は、パスカルの原理にしたがい、入力側の第１のシリンダのシリンダチューブの断面積と出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積との比に応ずる推力が発生する。ここで例えば比を１０とすれば、出力側のシリンダの推力は第１のシリンダに発生する力の１０倍の力を発生することになる。
（３）出力側のシリンダによる加圧後、出力側のシリンダの出力ロッドを戻す場合、第１のボールねじ装置を駆動するサーボモータを逆回転させて、第１のボールねじ装置により、第１のシリンダの入力ロッドを後退させる。これにより、第１のシリンダ内の作動油はピストンに押されて、第１のシリンダチューブの一端側から流出し、第１の配管を通じて出力側のシリンダのシリンダチューブの一端側に流入し、ピストンを押して出力ロッドを後退させる。同時に出力側のシリンダ内の作動油はシリンダチューブの他端側から流出し、第２の配管を通じて第１のシリンダのシリンダチューブの他端側に流入し、戻される。
（４）出力側のシリンダの出力ロッドが所定の位置まで戻されたとき、第１のボールねじ装置を駆動するサーボモータをＯＦＦにし、第２のボールねじ装置を駆動するサーボモータを逆回転でＯＮにする。これにより、第２のシリンダの入力ロッドは後退し、第２のシリンダ内の作動油は第２のシリンダチューブの一端側から第３の配管を通じて出力側のシリンダのシリンダチューブの一端側に流入して、出力側のシリンダの出力ロッドを後退させる。同時に出力側のシリンダ内の作動油はシリンダチューブの他端側から流出し、第４の配管を通じて第２のシリンダのシリンダチューブの他端側に流入し、戻される。
【００１０】
このように本発明のねじ駆動式油圧プレス装置では、作動油は入力側の第１、第２のシリンダ、出力側のシリンダ、第１、第２、第３、第４の各配管で形成される閉回路中で往復移動するのみで、図５に示す従来の装置のように、バルブを通じて油タンクに戻されたり、油タンクから汲み出されたりすることがなく、従来に比べてエネルギー効率を大幅に高くすることができる。この場合、第１の配管の経路に設けたアキュムレータにより、周囲温度や作動油の温度変化による作動油の体積変化を吸収することができる。また、この場合、入力側の第２のシリンダを出力側のシリンダの出力ロッドの送り用にして、第２のシリンダの断面積を第１のシリンダの断面積のＮ／Ｍ倍とし、例えばＮ＝１０、Ｍ＝０．５とすれば、２０倍となり、第２のシリンダにより第１のシリンダによるより２０倍の速度で出力側のシリンダの出力ロッドを送ることができ、出力側のシリンダのストロークが長い場合でも出力ロッドを高速に送ることができる。また、入力側の第１のシリンダを出力側のシリンダの出力ロッドの加圧用にして、出力側のシリンダの断面積を第１のシリンダの断面積のＮ倍とし、例えばＮ＝１０とすれば、出力ロッドの出力に第１のシリンダに発生する力の１０倍の力を発生させることができる。
【００１１】
また、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置では、ボールねじ装置はサーボモータにより駆動されるボールねじと前記ボールねじとはまり合う雌ねじを有するスライダーとを有し、前記スライダーが入力ロッドの突き出し部分に結合される形式が採用される。この形式により、ボールねじをサーボモータにより駆動すると、スライダーが前進又は後退し、このスライダーにより入力ロッドを加圧方向に前進又は後退することができる。
【００１２】
さらに、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置では、ボールねじ装置はサーボモータにより駆動されるボールねじを有し、入力ロッドの軸心に雌ねじが形成され、前記ボールねじが前記入力ロッドの雌ねじに嵌合される形式が採用される。この形式により、ボールねじをサーボモータにより駆動すると、このボールねじの回転により直接入力ロッドを加圧方向に前進又は後退することができる。
【００１３】
なお、このねじ駆動式油圧プレス装置において、サーボモータの代わりにボールねじを減速機を介して回転させるサーボモータを用いることが好ましい。これによりトルクの小さいサーボモータを用いることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置の実施の形態について図面により説明する。図１は実施の形態１のねじ駆動式油圧プレス装置（以下単に油圧プレス装置という）の機械的な構成を示す図、図２は該油圧プレス装置の制御ブロック図である。
【００１５】
実施の形態１の油圧プレス装置１Ａは、大別してマスターシリンダ２（第１シリンダ）及びスレイブシリンダ３（第２シリンダ）からなる一対の油圧シリンダと、両シリンダ２、３の各端を接続する２つの配管４，５と、マスターシリンダ２を往復動させるボールねじ装置６と、ボールねじ装置６を駆動する減速機付きサーボモータ７と、制御装置とから構成されている。なお、減速機付きサーボモータ７はそれぞれ別体の減速機とサーボモータを組み合せたものでもよい。またはサーボモータのトルクが十分大きければ、減速機を用いなくともよい。さらに詳細に説明すると、マスタシリンダ２は、作動油を満たすシリンダチューブ２ａと、シリンダチューブ内に摺動自在に収納されたピストン２ｂと、ピストン２ｂの一端から延びシリンダチューブ２ａの一端から突き出す入力ロッド２ｃとから構成され、一端側にシリンダチューブ２ａの断面積からピストン２ｂの断面積を減じた断面積を有する小断面室２ｄが、他端側にシリンダチューブ２ａの断面積を有する大断面室２ｅがピストン２ｂを挟んで形成される。スレイブシリンダ３は、作動油を満たすシリンダチューブ３ａ（別のシリンダチューブ）と、シリンダチューブ３ａ内に摺動自在に収納されたピストン３ｂ（別のピストン）と、ピストン３ｂの一端から延びシリンダチューブ３ａの一端から突き出す出力ロッド３ｃとから構成され、一端側にシリンダチューブ３ａの断面積からピストン３ｂの断面積を減じた断面積を有する小断面室３ｄが、他端側にシリンダチューブ３ａの断面積を有する大断面室３ｅがピストン３ｂを挟んで形成される。配管４はマスタシリンダ２一端側の小断面室２ｄとスレイブシリンダ３一端側の小断面室３ｄとを接続しアキュムレータ８を設けて、両小断面室２ｄ、３ｄを作動液で連通している。配管５はマスタシリンダ２他端側の大断面室２ｅとスレイブシリンダ３他端側の大断面室３ｅを接続して、両大断面室２ｅ、３ｅを作動液で連通している。ボールねじ装置６はボールねじ６ａと、ボールねじ６ａとはまり合う雌ねじ有しかつマスターシリンダ２の入力ロッド２ｃの突き出し部分と結合するスライダー６ｂを備えている。
【００１６】
そしてマスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積から入力ロッド２ｃの断面積を減じた面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積から出力ロッド３ｃの断面積を減じた面積との面積比を１：Ｎ（例えばＮ＝１０）とし、またスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積との面積比を上記と同じく１：Ｎ（Ｎ＝１０）とした。上記両面積比を同一にしたことに本発明の特徴がある。
【００１７】
制御手段は、図２に示すように、減速機付きサーボモータ７のモータ回転速度、トルク、回転方向等の指令を出すコントローラ２１と、該指令を増幅して減速機付きサーボモータ７を駆動するサーボ増幅器２２とから構成される。サーボ増幅器２２はサーボモータ７のエンコーダ２３からの回転速度及びモータ電流によりフィードバック制御を行なう。ここではコントローラ２１としてＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いている。
【００１８】
上記のように構成された油圧プレス装置の動作について説明する。コントローラ２１から加圧指令が出された場合、該指令に従ってサーボモータ７が正回転し、ボールねじ６ａがスライダー６ｂを前進させ、それにつれてマスターシリンダ２の入力ロッド２ｃが加圧方向（一端側から他端側）に前進する。この時、マスターシリンダ２の大断面室２ｅ内の作動油はピストン２ｂに押されて流出し、配管５を通じてスレーブシリンダ３の大断面室３ｅに流入し、ピストン３ｂを押して出力ロッド３ｃを加圧方向（他端側から一端側）に前進させる。それと同時にスレーブシリンダ３の小断面室３ｄ内の作動油はピストン３ｂに押されて、配管４を通じてマスターシリンダ２の小断面室２ｄに流入する。出力ロッド３ｃが作用点に達した時、出力ロッド３ｃはトルク指令値に応じた圧力を発生する。この油圧プレス装置をプレス機械の加圧アクチュエータとすれば、出力ロッド３ｃに取り付けられたポンチ９とそれに対向して設置されたダイ１０との間で材料が加工されることになる。加圧時、サーボモータ７は回転を停止するが、圧力を維持するためモータ電流が流れる。
【００１９】
スレーブシリンダ３の出力は、パスカルの原理にしたがい、マスターシリンダ２の発生する力のＮ倍、ここでは１０倍の力が得られることになる。一方、コントローラ２１から戻り指令が出された場合、サーボモータ７が逆回転し、マスターシリンダ２の入力ロッド２ｃは後退し、マスターシリンダ２の小断面室２ｄ内の作動油は配管４を通じてスレーブシリンダ３の小断面室３ｄに流入してスレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃを後退させる。同時にスレーブシリンダ３の大断面室３ｅ内の一部の作動油は配管５を通じてマスターシリンダ２の大断面室２ｅ内に戻る。
【００２０】
以上のように、作動油はマスターシリンダ２、配管５、スレーブシリンダ３及び配管４で形成される閉回路中で往復移動するのみで、図５で説明した従来の装置のように、バルブを通じて油タンクに戻ったり、油タンクから汲み出されることがないので、省エネルギーを図ることができる。なお配管４の経路にあるアキュムレータ８は、周囲温度や作動油自身の変化による作動油の体積変化を吸収するために設けられる。
【００２１】
油圧プレス装置１Ａの実験機によりエネルギー効率を測定した。効率はモータのトルクを入力とし、スレイブシリンダーの出力ロッドの推力を出力とし、推力は出力ロッドにより押圧されるばねのたわみ量から求めた。測定の結果、８０％以上のエネルギー効率が得られた。エネルギー効率は圧力が高くなるほど低下する傾向にある。
【００２２】
図３を用いて、本発明の実施の形態２となる油圧プレス装置１Ｂについて説明する。油圧プレス装置１Ｂは、実施の形態１の油圧プレス装置１Ａにおけるボールねじ装置６のスライダー６ｂに代えて、マスターシリンダ２の入力ロッド２ｃの軸心にボールねじ６ａとはまり合う雌ねじ１１を形成したもので、ボールねじ６ａと入力ロッド２ｃを直接組み合わせたもので、その他の構成は油圧プレス装置１Ａと同じである。油圧プレス装置１Ｂは、マスターシリンダ２、スレーブシリンダ３、スレーブシリンダ３、配管４、配管５、サーボモータ７、アキュムレータ８を備えている。実施の形態２の油圧プレス装置１Ｂにおいては、コントローラ２１から加圧指令が出された場合、該指令に従ってサーボモータ７が正回転し、ボールねじ６ａ、雌ねじ１２を介してマスターシリンダ２の入力ロッド２ｃが加圧方向（一端側から他端側）に前進し、コントローラ２１から戻り指令により、サーボモータ７が逆回転し、マスターシリンダ２の入力ロッド２ｃは後退する。各シリンダ２，３の動作や作動油の挙動は実施の形態１の油圧プレス装置１Ａと同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００２３】
図４を参照して、本発明の実施の形態３の油圧プレス装置１Ｃを説明する。油圧プレス装置１Ｃは、概略、図３に示す油圧プレス装置１Ｂに加えて、大径の別のマスターシリンダ１４を設けたもので、別のマスターシリンダ１４によりスレーブシリンダ３のピストンを高速で送ることができるように構成した装置である。別のマスターシリンダ１４は、作動油を満たすシリンダチューブ１４ａ内にピストン１４ｂを収納し該ピストン１４ｂの一端から延びる入力ロッド１４ｃをシリンダチューブ１４ａの一端から突き出して構成され、そして一端側にシリンダチューブ１４ａの断面積からピストン１４ｂの断面積を減じた断面積を有する小断面室１４ｄが、他端側にシリンダチューブ１４ａの断面積を有する大断面室１４ｅがピストン１４ｂを挟んで形成されている。ここでは、マスターシリンダ２はスレーブシリンダ３による加圧用に、そして別のマスターシリンダ１４はスレーブシリンダ３のピストン３ｃの送り用に構成したものである。
【００２４】
実施の形態３の油圧プレス装置１Ｃは、さらに詳しく説明すると、実施の形態２の油圧プレス装置１Ｃと同様、マスターシリンダ２及びスレイブシリンダ３と、両シリンダ２、３の各端を接続する２つの配管４，５と、マスターシリンダ２を往復動させるボールねじ装置６と、ボールねじ装置６を駆動する減速機付きサーボモータ７と、これら構成要素に加えて別のマスターシリンダ１４と、マスターシリンダ１４の小断面室１４ｄとスレイブシリンダ３の小断面室３ｄと連通するために配管５に接続する配管１５と、別のマスターシリンダ１４の大断面室１４ｅとスレイブシリンダ３の大断面室３ｅとを連通するために配管５に接続する配管１６と、別のマスターシリンダ１４の入力ロッド１４ｃの軸心部に形成された雌ねじ１８とはめ合うボールねじ１７と、該ボールねじ１７を回転駆動する減速機付きサーボモータ１９とから構成されている。
【００２５】
そしてマスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積から入力ロッド２ｃの断面積を減じた面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積から出力ロッド３ｃの断面積を減じた面積との面積比を１：Ｎ（例えばＮ＝１０）とし、またスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積との面積比を上記と同じく１：Ｎ（Ｎ＝１０）として、両面積比を同一にする。また別のマスターシリンダ１４のシリンダチューブ１４ａの断面積から入力ロッド１４ｃの断面積を減じた面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積から出力ロッド３ｃの断面積を減じた面積との面積比を１：Ｍ（例えばＭ＝０．５）とし、またマスターシリンダ１４のシリンダチューブ１４ａの断面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積との面積比を上記と同じく１：Ｍ（Ｍ＝０．５）として、両面積比を同一にする。
【００２６】
実施の形態３の油圧プレス装置１Ｃの動作について説明する。まずスレーブシリンダ３のピストン送り用のマスターシリンダ１４を作動させる。すなわち、サーボモータ１９を正回転させ、ボールねじ１７、雌ねじ１８を介してマスターシリンダ１４の入力ロッド１４ｃを他端側から一端側に前進させる。この時シリンダチューブ１４の大断面室１４ｅ内の作動油はピストン１４ｂに押されて流出し、配管１６を通じてスレーブシリンダ３の大断面室３ｅに流入し、ピストン３ｂを押して出力ロッド３ｃをその突き出し方向に前進させる。それと同時にスレーブシリンダ３の小断面室３ｄ内の作動油は配管１５を通じてマスターシリンダ１４の小断面室１４ｄに流入する。マスターシリンダ１４が前進して加圧作用点より前の所定の位置に達した時、サーボモータ１９をＯＦＦとして別のマスターシリンダ１４を停止する。ここでは別のマスターシリンダ１４の断面積はマスターシリンダ２の断面積の２０倍（Ｎ／Ｍ＝２０）となるので、別のマスターシリンダ１４によりマスターシリンダ２によるより２０倍の速度でスレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃを送ることになる。
【００２７】
次いでサーボモータ７を正回転させてマスターシリンダ２を作動させる。これにより、ボールねじ６ａ、雌ねじ１２を介してマスターシリンダ２の入力ロッド２ｃが加圧方向に前進し、シリンダチューブ２の大断面室２ｅ内の作動油はピストン３ｂに押されて流出し、配管５を通じてスレーブシリンダ３の大断面室３ｅに流入し、ピストン３ｂを押して出力ロッド３ｃを加圧方向に前進させる。同時にスレーブシリンダ３の小断面室３ｄ内の作動油は配管４を通じてマスターシリンダ２の小断面室２ｄに流入する。出力ロッド３ｃが加圧作用点に達した時、出力ロッド３ｃはマスターシリンダ２の発生する力のＮ倍、ここでは１０倍の力を発生することになる。
【００２８】
一方、スレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃを戻す場合、サーボモータ７を逆回転させる。これにより、マスターシリンダ２の入力ロッド２ｃは後退し、シリンダチューブ２の小断面室２ｄ内の作動油は配管４を通じてスレーブシリンダ３の小断面室３ｄに流入してスレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃを後退させる。同時にスレーブシリンダ３の大断面室３ｅ内の作動油は配管５を通じてマスターシリンダ２の大断面室２ｅに戻る。
【００２９】
スレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃが所定の位置まで戻ったとき、マスターシリンダ２を駆動するサーボモータ７をＯＦＦにし、別のマスターシリンダを駆動するサーボモータ１９を逆回転でＯＮにする。これにより、マスターシリンダ１４の入力ロッド１４ｃは後退し、シリンダチューブ１４の小断面室１４ｄ内の作動油は配管１５を通じてスレーブシリンダ３の小断面室３ｄに流入してスレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃを後退させる。同時にスレーブシリンダ３の大断面室３ｅ内の作動油は配管５を通じてマスターシリンダ２の大断面室２ｅに戻る。
【００３０】
実施の形態３の油圧プレス装置は、スレイブリンダー３のストロークが長い場合に別のマスターシリンダ１４により出力ロッドを高速で送ることができるので、油圧プレス装置を用いて行なう作業を短時間で終了できる利点がある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のねじ駆動式油圧プレス装置によれば、ボールねじ装置により駆動される入力側の第１、第２シリンダと、これら第１、第２のシリンダからの作動油により動作する出力側のシリンダとを備え、入力側の第１、第２のシリンダから出力側のシリンダに供給する作動油の流量と出力側のシリンダから入力側の第１、第２のシリンダに戻る流量とを同一にするように、入力側の各シリンダ、出力側のシリンダのそれぞれのシリンダチューブ及びロッドのサイズ（断面積）を設定したので、作動油の経路に弁や油タンクのない、エネルギー効率の高い油圧プレス装置とすることができる、という効果がある。
また、このねじ駆動式油圧プレス装置では、特に、入力側の第２のシリンダを出力側のシリンダの出力ロッドの送り用にして、第２のシリンダの断面積を第１のシリンダの断面積のＮ／Ｍ倍とし、例えばＮ＝１０、Ｍ＝０．５とすると、２０倍となり、第２のシリンダにより第１のシリンダによるより２０倍の速度で出力側のシリンダの出力ロッドを送ることができるので、出力側のシリンダのストロークが長い場合でも出力ロッドを高速に送ることができ、油圧プレス装置を用いて行なう作業を短時間で終了でき、また、入力側の第１のシリンダを出力側のシリンダの出力ロッドの加圧用にして、出力側のシリンダの断面積を第１のシリンダの断面積のＮ倍とし、例えばＮ＝１０とすれば、出力ロッドの出力に第１のシリンダに発生する力の１０倍の力を発生させることができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のねじ駆動式油圧プレス装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１のねじ駆動式油圧プレス装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２のねじ駆動式油圧プレス装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３のねじ駆動式油圧プレス装置の構成を示す図である。
【図５】従来の油圧プレス装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｃ ねじ駆動式油圧プレス装置
２ マスターシリンダ（第１シリンダ）
２ａ シリンダチューブ
２ｂ ピストン
２ｃ 入力ロッド
３ スレイブシリンダ（第２シリンダ）
３ａ シリンダチューブ
３ｂ ピストン
３ｃ 出力ロッド
４、５ 配管
６ ボールねじ装置
６ａ ボールねじ
６ｂ スライダー
７ サーボモータ
８ アキュムレータ
９ ポンチ
１０ ダイ
１４ マスターシリンダ
１４ａ シリンダチューブ
１４ｂ ピストン
１４ｃ ロッド
１５、１６ 配管
１７ ボールねじ
１８ 雌ねじ
１９ 減速機付きサーボモータ
２１ コントローラ
２２ サーボ増幅器
２３ エンコーダ

Claims (3)

1. 作動油を満たす第１のシリンダチューブ内に第１のピストンを収納し該ピストンの一端から延びる第１の入力ロッドを前記第１のシリンダチューブの一端から突き出す入力側の第１のシリンダ、及びサーボモータにより駆動され、前記第１の入力ロッドを往復動する第１のボールねじ装置と、
   作動油を満たす第２のシリンダチューブ内に第２のピストンを収納し該ピストンの一端から延びる第２の入力ロッドを前記第２のシリンダチューブの一端から突き出す入力側の第２のシリンダ、及びサーボモータにより駆動され、前記第２の入力ロッドを往復動する第２のボールねじ装置と、
   前記第１、第２のシリンダと対をなし、作動油を満たすシリンダチューブ内にピストンを収納し該ピストンの一端から延びる出力ロッドを前記シリンダチューブの一端から突き出す出力側のシリンダと、
   前記第１のシリンダチューブの一端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの一端部とを接続するアキュムレータを有する第１の配管、及び前記第１のシリンダチューブの他端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの他端部とを接続する第２の配管と、
   前記第１の配管に接続され、前記第２のシリンダチューブの一端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの一端部とを連通する第３の配管、及び前記第２の配管に接続され、前記第２のシリンダチューブの他端部と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの他端部とを連通する第４の配管と、
   を備え、
   前記第１のシリンダを前記出力側のシリンダの出力ロッドの加圧用とし、前記第１のシリンダチューブの断面積から前記第１の入力ロッドの断面積を減じた面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積から前記出力ロッドの断面積を減じた面積との比と、前記第１のシリンダチューブの断面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積との比を、１：Ｎとして、両面積比を同一の比とし、
   前記第２のシリンダを前記出力側のシリンダの出力ロッドの送り用とし、前記第２のシリンダチューブの断面積から前記第２の入力ロッドの断面積を減じた面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積から前記出力ロッドの断面積を減じた面積との比と、前記第２のシリンダチューブの断面積と前記出力側のシリンダのシリンダチューブの断面積との比を、１：Ｍとして、両面積比を同一の比とする、
   ことを特徴とするねじ駆動式油圧プレス装置。
2. ボールねじ装置はサーボモータにより駆動されるボールねじと前記ボールねじとはまり合う雌ねじを有するスライダーとを有し、前記スライダーが入力ロッドの突き出し部分に結合される請求項１に記載のねじ駆動式油圧プレス装置。
3. ボールねじ装置はサーボモータにより駆動されるボールねじを有し、入力ロッドの軸心に雌ねじが形成され、前記ボールねじが前記入力ロッドの雌ねじに嵌合される請求項１に記載のねじ駆動式油圧プレス装置。

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