JP5020201B2 - 切換弁装置の制御装置および液圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも３つのポートを備えた切換弁装置の制御装置、および、これら切換弁装置および制御装置を用いて高速駆動と高出力駆動（高圧駆動）とを行うことができる液圧シリンダ装置に関する。本発明は、例えば、金型の型締め装置、圧入装置、カシメ機、刻印装置などに利用される。

従来より、プレス装置の金型の型締めなどのために油圧シリンダが用いられる。金型の型締めは、生産の効率化のために、金型がワークに当たるまでは金型を高速で移動させ、金型がワークに当たった後に、高出力で金型をワークに押し付けるのが一般的である。そのようなプレス装置に使用される油圧シリンダは、金型を移動させる時は比較的小さな出力でよく、押し付け時にのみ高出力が必要となる。したがって、金型の移動用と加圧用とにそれぞれ専用の油圧シリンダを設けるか、または、ロッドに移動用として受圧面積の小さなラムを内蔵させるなどして金型の移動時の高速化を実現している。

本出願人は、１つの油圧シリンダによって高速駆動と高出力駆動を行うことができる油圧シリンダ装置を先に提案した（特許文献１〜２）。次に、特許文献１により提案した切換弁装置１１ｊおよび油圧シリンダ装置１ｊについて説明する。

図９は従来における切換弁装置１１ｊの断面正面図、図１０は油圧シリンダ装置１ｊの回路図である。

図９に示すように、切換弁装置１１ｊは、第１カバー２１、チューブ２２、第２カバー２３、ソレノイド弁２４、移動弁体２５、およびバネ２６などからなる。

第１カバー２１の一方の端面２１１には、断面が円形の穴２１２が開口している。穴２１２には移動弁体２５のポペット弁体２５９が摺動可能に挿入されている。ポペット弁体２５９が穴２１２の底部に設けられた弁座２１４に当接したときに穴２１２を閉塞する。

第１カバー２１には、穴２１９，２２０が設けられる。穴２１９の開口部は第１ポートＰＴ１であり、穴２２０の開口部は第２ポートＰＴ２である。第１ポートＰＴ１、穴２１９、穴２１２、穴２２０、および第２ポートＰＴ２からなる流路が、第１流路ＲＲ１である。

ソレノイド弁２４は、図１０に示すように、チェック弁を内蔵した遮断位置と連通位置とに切り換わる２位置２方向弁である。ソレノイド弁２４の弁部２４２によって、穴２３４と穴２３８とが連通されまたは遮断される。つまり、ソレノイド弁２４のソレノイドがオフのときには、穴２３４から穴２３８に向かう流路は閉じられており、ソレノイドがオンすると、穴２３４から穴２３８に向かう流路が開かれる。

穴２３４の下面への開口部は第４ポートＰＴ４である。穴２３４にはチェック弁体２３７が設けられる。チェック弁体２３７によって第２のチェック弁ＣＨ２が構成される。穴２７５の穴２３８に開口する部分が第３ポートＰＴ３である。フランジ部２７２には、穴２３６に連通する穴２７６が設けられる。

移動弁体２５は、第１カバー２１およびチューブ２２の内部を軸方向に往復移動可能に設けられている。移動弁体２５は、本体２５１、弁体ガイド２５３、チェック弁体２５４、およびバネ２５５などからなる。本体２５１の端部にポペット弁体２５９が形成される。バネ２６によって、移動弁体２５は、常時において右端に位置するように付勢される。移動弁体２５において、ポペット弁体２５９が第１カバー２１の側の移動端に設けられた弁座２１４に当接したときに、上に述べた第１の流路ＲＲ１が閉じられる。

弁体ガイド２５３に設けられた円形の穴には、弁体２５４の脚部が摺動可能に挿入される。弁体ガイド２５３の基台部と弁体２５４の頭部との間に、バネ２５５が圧縮された状態で装着される。弁体２５４およびバネ２５５などによって、第１のチェック弁ＣＨ１が構成される。

第１のチェック弁ＣＨ１は、第３ポートＰＴ３の側から第２ポートＰＴ２の側への流れのみを許容する。第２ポートＰＴ２と第３ポートＰＴ３とを連通する流路が第２の流路ＲＲ２である。

切換弁装置１１は、第３ポートＰＴ３に油圧が加わっていない場合は、移動弁体２５はバネ２６で付勢されて右端に位置し、第１の流路ＲＲ１は開き、第２の流路ＲＲ２は閉じた状態である。第３ポートＰＴ３に油圧が加わると、移動弁体２５は左方に移動し、ポペット弁体２５９が弁座２１４に当接し、第１の流路ＲＲ１を閉じる。

なお、第３ポートＰＴ３に油圧を加えるためには、第４ポートＰＴ４に圧油を接続した状態で、ソレノイド弁２４のソレノイドをオンする。ソレノイドをオフすると、第３ポートＰＴ３に圧油が流入しなくなるが、第２ポートＰＴ２から圧油が流出しない状態であるときは、他に手だてをしない場合には内部流路の油圧が低下しない。つまりその状態では、ソレノイドをオフしても移動弁体２５が復帰しない。

切換弁装置１１では、第４ポートＰＴ４の油圧が低下したときに、第２のチェック弁ＣＨ２が開き、内部流路の圧油は、穴２７６、２３６、第２のチェック弁ＣＨ２、および穴２３４を経由して第４ポートＰＴ４から流出する。これによって内部流路の圧力が低下し、移動弁体２５がバネ２６によって右方の移動端に復帰する。

図１０において、油圧シリンダ装置１ｊは、切換弁装置１１、油圧シリンダ１２、ポンプ１３、補給装置ＨＫ１、落下防止弁１４、およびコントローラ２０などからなる。

ポンプ１３が駆動され、給排ポートＰＡから圧油が出力されると、その圧油は油圧シリンダ１２のポートＰＴＡから高速用シリンダ室ＡＡに入る。これによって、ロッド１２１が高速で移動し、金型を高速で移動させる。

ソレノイドをオンすることにより、給排ポートＰＡからの圧油が第４のポートＰＴ４から第３のポートＰＴ３に流入し、移動弁体２５を移動させ、第１の流路ＲＲ１を閉じ、第２の流路ＲＲ２が開く。これによって、油圧シリンダ１２が高出力駆動を行って金型による型締めが行われる。

型締めが終わると、ソレノイド弁２４のソレノイドをオフするとともに、モータＭを逆転駆動する。ポンプ１３の給排ポートＰＢから圧油が出力され、その圧油は油圧シリンダ１２のポートＰＴＣから復動側シリンダ室ＣＡに入る。これによってロッド１２１が高速で復動する。

このとき、切換弁装置１１ｊにおいて、第２のチェック弁ＣＨ２が開き、内部流路の圧油が第４ポートＰＴ４から給排ポートＰＡに、またはタンク１７に戻る。これによって移動弁体２５が復帰し、第２の流路ＲＲ２が閉じ、第１の流路ＲＲ１が開く。したがって、油圧シリンダ１２の高出力用シリンダ室ＢＡ内の圧油は、第１の流路ＲＲ１を通ってタンク１７に戻る。

このように、油圧シリンダ装置１ｊに切換弁装置１１ｊを用いることによって、ポンプ１３の他に油圧原を設けることなく、１つの油圧シリンダ１２で高速駆動と高出力駆動とを行うことができる。
特許第３８８１００５号 特開２００８−５７７３２

しかし、上に述べた油圧シリンダ装置１ｊおよび切換弁装置１１ｊでは、次のような問題がある。

すなわち、油圧シリンダ１２を高出力により往動させた後、復動に切り換えるときに、その切り換えに時間がかかるという問題がある。

つまり、油圧シリンダ１２を往動から復動に切り換えるためには、切換弁装置１１ｊの移動弁体２５を左方端から右方端に復帰させて第１の流路ＲＲ１を開き、高出力用シリンダ室ＢＡ内の圧油を第１の流路ＲＲ１を経てタンク１７に戻す必要がある。

移動弁体２５を右方端に復帰させるためには、ソレノイド弁２４のソレノイドをオフしかつモータＭを逆転して、第２の流路ＲＲ２内の圧油をポンプ１３によって吸い出して排出しなければならない。しかし、そのときに、モータＭを逆転して通常の速い速度で回転させると、これによって油圧シリンダ１２が高速で復動し、高出力用シリンダ室ＢＡ内の圧油が大量に排出されるため、第２の流路ＲＲ２内で圧油が衝突状態となって移動弁体２５が右方端に復帰しない。つまり、切換弁装置１１ｊにおいては、移動弁体２５の応答性が悪く、高速の切り換えが行えなかった。

そのため、モータＭを逆転する際に、低速（例えば２００ＲＰＭ程度）で所定の時間（例えば２秒程度）動作させ、その後に高速（例えば３０００ＲＰＭ程度）で動作させるという制御を行っていた。

そのため、油圧シリンダ１２を往動から復動に切り換える際に２〜３秒程度の長い時間を要していた。これによって、油圧シリンダ１２の動作のサイクルタイムが長くなるという問題が生じていた。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、切換弁装置の移動弁体の応答性を改善し、高速の切り換えを行えるように制御することを目的とする。

本発明に係る装置は、第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換える切換弁装置の制御装置であって、前記切換弁装置は、往復移動可能な移動弁体と、前記移動弁体が一方の移動端にあるときに、前記移動弁体の移動路の一部を流路の一部とし前記第２のポートと前記第１のポートとを連通するように設けられた、第１の流路と、前記移動弁体が他方の移動端にあるときに、前記移動弁体に設けられた内部流路を流路の一部とし前記第２のポートと前記第３のポートとを連通するように設けられた、第２の流路と、前記移動弁体を前記一方の移動端側に付勢する付勢部材と、を有し、前記移動弁体には、前記内部流路における前記第３のポート側から前記第２のポート側への流れのみを許容する第１のチェック弁が設けられ、前記第３のポートに液圧が加えられたときに、前記液圧によって前記移動弁体が前記他方の移動端に移動して前記第１の流路を閉じ、前記第１の流路が閉じられた後に前記第１のチェック弁が開となって前記第２の流路を開けるように構成されており、前記制御装置は、前記第３のポートに対して液体を供給する第１の接続状態と、前記第３のポートをタンクに接続して液体をタンクに排出する第２の接続状態とに切り換えるように制御する。

ここで、タンクは、第３のポートから排出される液体を受け入れることができるものであればよく、形状や大きさは問わない。単なる容器であってもよい。

好ましくは、前記制御装置は、Ａポートと、前記Ａポートに対して選択的に接続されるように切り換えられるＰポートおよびＲポートを有した３方向切換弁であり、前記Ａポートが前記第３のポートに、前記Ｐポートが液体の供給源に、前記Ｒポートが前記タンクに、それぞれ接続される。

本発明によると、切換弁装置の移動弁体の応答性を改善し、高速の切り換えを行えるように制御できる。

図１は本発明の一実施形態の切換弁装置１１の常時における状態を示す断面正面図、図２は切換弁装置１１の第１の流路ＲＲ１が閉じて第２の流路ＲＲ２が第４ポートＰＴ４に連通した状態を示す断面正面図、図３は切換弁装置１１の第３ポートＰＴ３が第５ポートＰＴ５に連通した状態を示す断面正面図、図４は切換弁装置１１の第１の流路ＲＲ１が開いて第１ポートＰＴ１が第２ポートＰＴ２に連通した状態を示す断面正面図、図５〜図７は油圧シリンダ装置１の回路図、図８は油圧シリンダ装置１における各部の動作状態を示すタイミング図である。

なお、図５は油圧シリンダ１２が高速で往動する状態における回路図、図６は油圧シリンダ１２が高出力で往動する状態における回路図、図７は油圧シリンダ１２が高速で復動する状態における回路図である。

本実施形態に示す切換弁装置１１は、制御弁装置３１およびその周辺部分を除いて、特許文献１に示されたものと構造および作用が基本的には同じである。また、本実施形態に示す油圧シリンダ装置１は、制御弁装置３１およびその周辺部分などを除いて、特許文献１に示されたものと回路および動作が基本的には同じである。したがって、基本的な部分については、特許文献１および背景技術での説明を参照することができる。ここでは主にそれらとの相違点について説明する。なお、図１〜図７において、図９および図１０に示す要素と同様の機能を有する部分には同じ符号が付されている。

図１〜図４に示すように、切換弁装置１１は、第１カバー２１、チューブ２２、第２カバー２３、移動弁体２５、バネ２６、および制御弁装置３１などからなる。

第１カバー２１の一方の端面２１１には、断面が円形の穴２１２が開口している。穴２１２には移動弁体２５のポペット弁体２５９が摺動可能に挿入されている。ポペット弁体２５９が穴２１２の底部に設けられた弁座２１４に当接したときに穴２１２を閉塞する。

穴２１２の開口部の近傍にバネ受け部２１３が設けられる。第１カバー２１には、穴２１９，２２０が設けられる。穴２１９の開口部は第１ポートＰＴ１であり、穴２２０の開口部は第２ポートＰＴ２である。第１ポートＰＴ１、穴２１９、穴２１２、穴２２０、および第２ポートＰＴ２からなる流路が、第１流路ＲＲ１である。

また、第１カバー２１には、第１ポートＰＴ１に連通する補助第１ポートＰＴ１ａが設けられている。補助第１ポートＰＴ１ａは、第１ポートＰＴ１と同じ回路に接続するか、または必要でない場合にはプラグなどで閉塞しておけばよい。

第２カバー２３の一方の端面２３１には、断面が円形の穴２３２が開口している。第２カバー２３には穴２３４，２３８，２３９が設けられる。

穴２３９の下面への開口部は第４ポートＰＴ４である。穴２３４に連通して穴２３２に開口する穴２３６が設けられる。穴２３４にはチェック弁体２３７が設けられる。チェック弁体２３７によって第２のチェック弁ＣＨ２が構成される。穴２３８に連通する開口部分が第３ポートＰＴ３である。

第２カバー２３には、移動弁体ガイド２７が装着される。移動弁体ガイド２７は、円柱状のガイド部２７１および円板状のフランジ部２７２からなる。フランジ部２７２は、第２カバー２３の穴２３２に嵌入する。移動弁体ガイド２７の中央部には、軸芯に沿って、穴２３８に連通する穴２７５が設けられる。フランジ部２７２には、穴２３６に連通する穴２７６が設けられる。

第２カバー２３の端面２３５には、制御弁装置３１が、図示しないボルトなどにより取り付けられている。

制御弁装置３１は、ブロック３１１、ブロック３１１に設けられた穴３１２に挿入された弁体３１３、弁体３１３を駆動するソレノイド３１４などからなる。ブロック３１１には、第３ポートＰＴ３に連通する穴３１５、および、第４ポートＰＴ４に連通する穴３１６が設けられる。ソレノイド３１４のオンオフによって、弁体３１３が移動し、これによって、穴３１５が穴３１２または穴３１６のいずれかに選択的に接続される。

つまり、制御弁装置３１は、ソレノイド３１４のオンオフによって流路が切り換えられる２位置３方向切換弁である。穴３１５はＡポートＶＡであり、穴３１６はＰポートＶＰであり、第５ポートＰＴ５はＲポートＶＲである。したがって、ソレノイド３１４がオフの状態では、ＡポートＶＡとＲポートＶＲとが接続され、ソレノイド３１４がオンすると、ＲポートＶＲは遮断され、ＡポートＶＡとＰポートＶＰとが接続される。

第１カバー２１、チューブ２２、および第２カバー２３は、４本のタイボルトによって互いに締め付けられて一体化されている。移動弁体２５は、第１カバー２１およびチューブ２２の内部を軸方向に往復移動可能に設けられている。移動弁体２５は、本体２５１、弁体ガイド２５３、チェック弁体２５４、およびバネ２５５からなる。本体２５１の端部にポペット弁体２５９が形成される。

本体２５１の内周面２５６には、移動弁体ガイド２７のガイド部２７１が挿入され、本体２５１はガイド部２７１の外周面に対して軸方向に摺動可能である。本体２５１の軸方向の中間部の内周面２５６には、隔壁２５８が設けられる。隔壁２５８には、内周面２５６の径よりも径小の弁孔２５７が設けられる。弁孔２５７の周縁は弁座となっている。

本体２５１の一端には径大の鍔部が設けられ、鍔部とバネ受け部２１３との間にバネ２６が圧縮された状態で装着される。バネ２６によって、移動弁体２５は、常時において右端に位置するように付勢される。

本体２５１の他端にはポペット弁体２５９が形成される。ポペット弁体２５９に形成されたランド部２６０は、第１カバー２１の穴２１２の内径に略等しい外径を有し、穴２１２の内周面に対して摺動可能である。ランド２６０部が弁座２１４に当接して穴２１２を閉塞する。ポペット弁体２５９が第１カバー２１の側の移動端に設けられた弁座２１４に当接したときに、第１の流路ＲＲ１が閉じられる。

本体２５１のランド部２６０が設けられた部分の内周面には、ネジ穴２６１が形成され、ネジ穴に保持栓がネジ込まれてポペット弁体２５９が形成されている。

弁体ガイド２５３に設けられた円形の穴には、弁体２５４の脚部が摺動可能に挿入される。弁体ガイド２５３の基台部と弁体２５４の頭部との間に、バネ２５５が圧縮された状態で装着される。弁体２５４は、バネ２５５によって弁座に当接するように付勢される。本体２５１にはその内外を連通する穴２６２が設けられる。

これら、弁体２５４およびバネ２５５などによって、第１のチェック弁ＣＨ１が構成される。

ガイド部２７１の穴２７５、弁孔２５７、および穴２６２などによって、内部流路が形成される。第１のチェック弁ＣＨ１は、この内部流路において、第３ポートＰＴ３の側から第２ポートＰＴ２の側への流れのみを許容する。この内部流路を含み、第２ポートＰＴ２と第３ポートＰＴ３とを連通する流路が第２の流路ＲＲ２である。

切換弁装置１１は、第３ポートＰＴ３に油圧が加わっていない場合は、移動弁体２５はバネ２６で付勢されて右端に位置し、第１の流路ＲＲ１は開き、第２の流路ＲＲ２は閉じた状態である（図１に示す状態）。

動作時、つまり第４ポートＰＴ４に圧油を接続した状態でソレノイド３１４をオンすることにより第３ポートＰＴ３に油圧が加わると、移動弁体２５は左方に移動し、ポペット弁体２５９が弁座２１４に当接し、第１の流路ＲＲ１を閉じる。この間において、第１のチェック弁ＣＨ１は閉じた状態を維持する。つまり、弁体２５４の移動に要する圧力の方が移動弁体２５の移動に要する圧力よりも大きくなるように、バネ２５５およびバネ２６の強さが調整されている。

移動弁体２５が左方の移動端に達して停止することによって内部流路の圧力が上昇すると、弁体２５４が移動して第１のチェック弁ＣＨ１が開く。これによって第２の流路ＲＲ２が開く（図２に示す状態）。

次に、ソレノイド３１４をオフすると、図３に示すように、第３ポートＰＴ３の圧油は、ＡポートＶＡ、ＲポートＶＲ（第５ポートＰＴ５）を経由してタンク１７に排出される。これにより、移動弁体２５はバネ２６の付勢力によって復帰し、第２の流路ＲＲ２が閉じ、第１の流路ＲＲ１が開く（図４に示す状態）。

次に、切換弁装置１１の動作を、図５〜図８に示す油圧シリンダ装置１の動作とともに説明する。まず、油圧シリンダ装置１の回路の説明を行う。

図５〜図７において、油圧シリンダ装置１は、切換弁装置１１、油圧シリンダ１２、ポンプ１３、補給装置ＨＫ１、落下防止弁１４、圧力センサＰＥ、およびコントローラ２０などからなる。

油圧シリンダ１２は、１台で金型の型締めにおける高速駆動と高出力駆動とを行うことができる。つまり、ロッド１２１を高速駆動するための高速用シリンダ室ＡＡ、ロッド１２１を高出力駆動するための高出力用シリンダ室ＢＡ、およびロッド１２１を戻すための復動側シリンダ室ＣＡを有する。また、各シリンダ室ＡＡ，ＢＡ，ＣＡへの圧油の給排は、ポートＰＴＡ，ＰＴＢ，ＰＴＣを経由して行われる。シリンダ室ＤＡはタンク１７に接続され、圧油が給排される。ポートＰＴＢに供給される圧油（圧液）の圧力は、圧力センサＰＥによって検出され、その検出信号ＳＧＰはコントローラ２０に送られる。

ポンプ１３は、モータＭで正転駆動または逆転駆動されることにより両方向に吐出可能な双方向ポンプである。つまり、回転方向に応じて、給排ポートＰＡ，ＰＢのいずれか一方から圧油が吐出され、いずれか他方から吸入される。ポンプ１３から吐出される圧油の圧力は、例えば５〜２０ＭＰａ程度である。給排ポートＰＡ，ＰＢの間には、パイロットチェック弁１５，１６およびタンク１７からなる補給装置ＨＫ１が設けられている。

タンク１７は、高速用シリンダ室ＡＡまたは高出力用シリンダ室ＢＡと復動側シリンダ室ＣＡとの有効受圧面積の相違による圧油の過不足、回路の温度などによる容積変化分、および漏れによるロス分などを調整する圧油を収容する。

落下防止弁１４は、モータＭの停止などによりシリンダ室ＣＡの油圧が低下した場合に、ロッド１２１に取り付けられた金型等の重量により油圧シリンダ１２が往動側に自由落下するのを防止する。

コントローラは、圧力センサＰＥから出力される検出信号ＳＧＰ、図示しない設定信号および指令信号などに基づいて、油圧シリンダ１２が所定の動作を行うように、または所定の位置決めを行うように、モータＭの起動、停止、回転方向、および回転速度などを制御する。

切換弁装置１１は、その第１ポートＰＴ１がタンク１７に接続され、第２ポートＰＴ２が油圧シリンダ１２のポートＰＴＢに接続され、第４ポートＰＴ４がポンプ１３の給排ポートＰＡおよび油圧シリンダ１２のポートＰＴＡに接続され、第５ポートＰＴ５がタンク１７に接続される。

さて、ソレノイド３１４がオフの状態で、モータＭによってポンプ１３が駆動され、給排ポートＰＡから圧油が出力されると、その圧油は油圧シリンダ１２のポートＰＴＡから高速用シリンダ室ＡＡに入る。これによって、ロッド１２１が高速で移動し、金型を高速で移動させる（図５に示す状態）。

その間において、切換弁装置１１の第４ポートＰＴ４およびＰポートＶＰにはポートＰＡからの圧油が供給されるが、ソレノイド３１４がオフであるため、ＰポートＶＰは遮断されており、第３ポートＰＴ３には圧油が加わらない。したがって、第１の流路ＲＲ１は連通状態である（図１に示す状態）。

油圧シリンダ１２のロッド１２１が往動すると、これによって高出力用シリンダ室ＢＡの容積が増加する。その増加分の圧油は、タンク１７から、切換弁装置１１の第１ポートＰＴ１、第１の流路ＲＲ１、および第２ポートＰＴ２を通り、ポートＰＴＢを経由して高出力用シリンダ室ＢＡに補給される。また、給排ポートＰＡから吐出される圧油量と復動側シリンダ室ＣＡから排出される圧油量の差分は、補給装置ＨＫ１から補充される。

ロッド１２１の往動によって金型が型締め位置までくると、ロッド１２１は移動を停止する。コントローラ２０は、その状態になったことを検知し、ソレノイド３１４をオンする。

ソレノイドをオンすることにより、給排ポートＰＡからの圧油が第４のポートＰＴ４から第３のポートＰＴ３に流入し、移動弁体２５を移動させ、第１の流路ＲＲ１を閉じる（図２に示す状態）。そして、第１のチェック弁ＣＨ１が開き、これによって第２の流路ＲＲ２が連通する（図２に示す状態）。

第２の流路ＲＲ２の連通によって、給排ポートＰＡからの圧油が、第４ポートＰＴ４、第３ポートＰＴ３、第２の流路ＲＲ２、および第２ポートＰＴ２を通り、ポートＰＴＢを経由して高出力用シリンダ室ＢＡに流入する（図６に示す状態）。これによって、油圧シリンダ１２が高出力駆動を行って金型による型締めが行われる。

型締めが終わると、コントローラ２０はソレノイド３１４をオフするとともに、モータＭを逆転駆動する。つまり、ソレノイド３１４をオフすると同時に、モータＭを一旦停止させ、その後、時間Ｔ１の経過後に逆転で起動する。このとき、ソレノイド３１４をオフすることによって移動弁体２５は素早く復帰するので、ソレノイド３１４のオフからモータＭを逆転で起動するまでの時間Ｔ１は短くてよい。

すなわち、ソレノイド３１４をオフすると、第２のチェック弁ＣＨ２が開き、内部流路の圧油が第５ポートＰＴ５からタンク１７に戻る（図３に示す状態）。これによって移動弁体２５は短時間で復帰し、第２の流路ＲＲ２が閉じ、第１の流路ＲＲ１が開く（図４に示す状態）。

モータＭの逆転駆動によって、ポンプ１３の給排ポートＰＢから圧油が出力され、その圧油は油圧シリンダ１２のポートＰＴＣから復動側シリンダ室ＣＡに入る。これによってロッド１２１が高速で復動する（図７に示す状態）。

また、油圧シリンダ１２の高出力用シリンダ室ＢＡ内の圧油は、第１の流路ＲＲ１を通ってタンク１７に戻る。

なお、図８に示すように、油圧シリンダ１２が往動側へ高速駆動しているときに、時刻ｔ１でソレノイド３１４をオンすると、第１の流路ＲＲ１が閉じられ、その後に第２の流路ＲＲ２が開かれる。これによって、油圧シリンダ１２は高出力駆動に切り換えられ、圧力センサＰＥは高圧の検出信号ＳＧＰを出力する。

時刻ｔ２においてソレノイド３１４をオフすると、移動弁体２５は直ぐに復帰し、第１の流路ＲＲ１が開かれ、第２の流路ＲＲ２が閉じられる。時刻ｔ２から時間Ｔ１の後に、モータＭを逆転で起動することによって、油圧シリンダ１２は高速で復動する。時間Ｔ１は、短時間でよく、十分の一秒から十分の数秒程度、例えば０．２秒程度でよい。なお、時間Ｔ１を計測するためにタイマーが用いられる。

このように、制御弁装置３１として２位置３方向切換弁を用いており、第３ポートＰＴ３に対して圧油を供給する第１の接続状態（図２に示す状態）と、第３ポートＰＴ３をタンク１７に接続して圧油をタンク１７に排出する第２の接続状態（図３に示す状態）とに切り換えるように制御するので、移動弁体２５が短時間で復帰する。

これにより、切換弁装置１１の移動弁体２５の応答性が大幅に改善されるので、油圧シリンダ１２を往動から復動に切り換えるのを高速で行うことができ、従来のように長い時間を要することがない。したがって、油圧シリンダ１２の動作のサイクルタイムを短縮することができる。

また、油圧シリンダ装置１に切換弁装置１１を用いることによって、ポンプ１３の他に圧油原を設けることなく、１つの油圧シリンダ１２で高速駆動と高出力駆動とを行うことができる。油圧シリンダ装置１の全体をコンパクトにすることができる。また、油圧シリンダ装置１の全体を一体化することも容易であり、一体化されたコンパクトな油圧シリンダ装置１とすることができる。油圧シリンダ１２の高速用シリンダ室と復動側シリンダ室との有効受圧面積を等しくする必要がなく、油圧シリンダ１２の設計の自由度が高い。それだけ製造コストを低くできる。

また、切換弁装置１１は、第１の流路ＲＲ１が常時開の状態であるので、大量の圧油を流すことができ、ロッド１２１を高速で移動させることができる。油圧シリンダ装置１の回路構成が簡単であり、動作も安定である。

上述の実施形態において、コントローラ２０に設けたタイマーによって時間Ｔ１を計測し、モータＭを停止状態から逆転で起動するように制御を行った。しかし、これに代えて、圧力センサＰＥの検出信号ＳＧＰに基づいて制御を行ってもよい。例えば、検出信号ＳＧＰが高圧から定圧に戻ったときに、モータＭを停止状態から逆転で起動するように制御してもよい。

上述の実施形態において、切換弁装置１１には制御弁装置３１を一体的に設けたが、制御弁装置３１を別体で設け、それらの間を配管で接続してもよい。

上に述べた実施形態においては、油圧シリンダ１２は往動時のみにおいて高速駆動と高出力駆動とを行うが、特許文献２に示されているように、復動時においても高速駆動と高出力駆動とを行う油圧シリンダを用い、２つの切換弁装置１１を往動用と復動用とに設けるようにしてもよい。

上に述べた実施形態において、油圧シリンダ装置１を一体化することが可能である。これによって、簡単に高速駆動と高出力駆動を行うことができ、使い勝手が極めて良好になる。油圧シリンダ１２に代えて水圧シリンダを用いることも可能である。

その他、制御弁装置３１、切換弁装置１１、油圧シリンダ１２、または油圧シリンダ装置１の全体または各部の構成、構造、材質、形状、寸法、個数などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明の一実施形態の切換弁装置の断面正面図である。 切換弁装置の第１の流路が閉じて第２の流路が第４ポートに連通した状態を示す断面正面図である。 切換弁装置の第３ポートが第５ポートに連通した状態を示す断面正面図である。 切換弁装置の第１の流路が開いて第１ポートが第２ポートに連通した状態を示す断面正面図である。 油圧シリンダ装置の回路図である。 油圧シリンダ装置の回路図である。 油圧シリンダ装置の回路図である。 油圧シリンダ装置における各部の動作状態を示すタイミング図である。 従来における切換弁装置の断面正面図である。 従来の油圧シリンダ装置の回路図である。

符号の説明

１ 油圧シリンダ装置（液圧シリンダ装置）
１１ 切換弁装置
１２ 油圧シリンダ（液圧シリンダ）
１７ タンク
２０ コントローラ（制御装置）
２１ 第１カバー（第１のカバー）
２２ チューブ
２３ 第２カバー（第２のカバー）
２５ 移動弁体
２６ バネ（付勢部材）
３１ 制御弁装置（制御装置）
ＣＨ１ 第１のチェック弁
ＣＨ２ 第２のチェック弁
ＲＲ１ 第１の流路
ＲＲ２ 第２の流路
ＰＴ１ 第１ポート（第１のポート）
ＰＴ２ 第２ポート（第２のポート）
ＰＴ３ 第３ポート（第３のポート）

Claims (4)

1. 第１のポート、第２のポート、および第３のポートを有し、前記第２のポートが前記第１のポートまたは前記第３のポートのいずれかに連通するように切り換える切換弁装置の制御装置であって、
   前記切換弁装置は、
   往復移動可能な移動弁体と、
   前記移動弁体が一方の移動端にあるときに、前記移動弁体の移動路の一部を流路の一部とし前記第２のポートと前記第１のポートとを連通するように設けられた、第１の流路と、
   前記移動弁体が他方の移動端にあるときに、前記移動弁体に設けられた内部流路を流路の一部とし前記第２のポートと前記第３のポートとを連通するように設けられた、第２の流路と、
   前記移動弁体を前記一方の移動端側に付勢する付勢部材と、を有し、
   前記移動弁体には、前記内部流路における前記第３のポート側から前記第２のポート側への流れのみを許容する第１のチェック弁が設けられ、
   前記第３のポートに液圧が加えられたときに、前記液圧によって前記移動弁体が前記他方の移動端に移動して前記第１の流路を閉じ、前記第１の流路が閉じられた後に前記第１のチェック弁が開となって前記第２の流路を開けるように構成されており、
   前記制御装置は、
   前記第３のポートに対して液体を供給する第１の接続状態と、前記第３のポートをタンクに接続して液体をタンクに排出する第２の接続状態とに切り換えるように制御する、
   ことを特徴とする切換弁装置の制御装置。
2. 前記制御装置は、
   Ａポートと、前記Ａポートに対して選択的に接続されるように切り換えられるＰポートおよびＲポートを有した３方向切換弁であり、
   前記Ａポートが前記第３のポートに、前記Ｐポートが液体の供給源に、前記Ｒポートが前記タンクに、それぞれ接続される、
   請求項１記載の切換弁装置の制御装置。
3. 前記付勢部材が収められた室内の液体の一部を前記第３のポートへ逃がすための第２のチェック弁が設けられてなる、
   請求項２記載の切換弁装置の制御装置。
4. 請求項２ないし３のいずれかに記載の切換弁装置および制御装置と、
   往動駆動するために設けられた、第１のシリンダ室および前記第１のシリンダ室よりも大きな有効受圧面積を有する第２のシリンダ室を備えた、復動型の液圧シリンダと、
   前記液圧シリンダに供給するための液体を収容するタンクと、
   を備え、
   前記第１のシリンダ室は、前記液体の供給源に接続され、
   前記第２のシリンダ室は、前記第２のポートに接続され、
   前記第１のポートは、液体を収容する前記タンクに接続され、
   てなる液圧シリンダ装置。

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