JPH023041B2

JPH023041B2 -

Info

Publication number: JPH023041B2
Application number: JP55146472A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Takigawa; Akira Sakamoto; Takashi Takahashi
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; KYB Corp
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1980-10-20
Publication date: 1990-01-22
Also published as: US4484443A; CA1175126A; JPS5773204A; EP0050319A2; DE3174067D1; EP0050319B1; EP0050319A3

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は超高圧の油圧を発生し、これを設定値
に維持する超高圧連続制御装置に関する。

（従来の技術とその課題）油圧回路において例えば油圧シリンダに所定の
高圧力（500Kg／cm²）を連続的にかける場合、油
圧ポンプ、アキユームレータ、リリーフバルブ、
チエツクバルブ、油圧配管などを全て高圧仕様化
しなければならず、このように油圧機器を全て高
圧仕様に設定すると、極めて高価となるのは避け
られず、勿論既存の油圧機器を利用することもで
きない。

これに対して、出願人は特願昭54−124937号
（特開昭56−49402号）として、２個のブーストシ
リンダを交互に使用することにより所定の超高圧
を得ると共に、ブーストシリンダの下流側にのみ
高耐圧機器を使用すれば足りるようにした超高圧
制御装置を提案しているが、この装置はブースト
シリンダを２個使用する構成であるため、油圧装
置としての構成や、ブーストシリンダの伸縮を制
御するシーケンス回路の構成がやや複雑化するき
らいがあり、いまだ改善の余地が有つた。

本発明はこのような技術的課題を解決するため
に提案されたもので、高圧ポンプなどを用いずに
超高圧を精度よく発生させることに加えて、装置
の油圧的、電気的構成をより簡略化することを目
的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明では、比較的
大きな受圧面積を有するピストン部の両面に相反
的に作動油が供給される２つの油室が画成される
と共に、比較的小さな受圧面積を有し前記ピスト
ン部に連接してシリンダ室に受圧面積差に応じた
高圧を発生する第２のピストン部とが備えられた
ブーストシリンダと、電気的な圧力設定信号を出
力する圧力設定器と、この圧力信号に応じて前記
ブーストシリンダの２つの油室に相反的に作動油
を給排制御する電気・油圧サーボ弁と、ブースト
シリンダの発生高圧を検出して電気・油圧サーボ
弁にフイードバツクする圧力検出器と、ブースト
シリンダの発生高圧をアクチユエータ等に供給す
る高圧供給回路を開閉する遮断弁と、第１の切換
弁からの作動油の供給を受けて開弁しブーストシ
リンダ退避作動時にシリンダ室への作動油の導入
を許容する第１のパイロツトチエツク弁と、第２
の切換弁からの作動油の供給を受けて開弁し前記
遮断弁下流の高圧を解放する第２のパイロツトチ
エツク弁と、前記各パイロツトチエツク弁の操作
油圧等を供給する油圧給排手段と、ブーストシリ
ンダの初期位置を検出する第１のリミツトスイツ
チと、同じく所定の中間ストローク位置を検出す
る第２のリミツトスイツチと、同じくストローク
エンドを検出する第３のリミツトスイツチと、前
記各リミツトスイツチからの信号に基づき前記電
気・油圧サーボ弁、遮断弁、切換弁を駆動してブ
ーストシリンダの作動及び高圧発生を制御するシ
ーケンス回路とを備えた。

また、上記シーケンス回路には、少なくとも、
前記第１、第２のパイロツトチエツク弁が閉じる
位置に前記第１、第２の切換弁を駆動するととも
に前記遮断弁を開いた高圧発生時にブーストシリ
ンダがストロークエンドに到達したことを前記第
３のリミツトスイツチにより検出したときには、
前記遮断弁を閉ざすと同時に第１のパイロツトチ
エツク弁が開く位置に第１の切換弁を駆動し、こ
れに伴う退避動作の過程でブーストシリンダが前
記所定の中間ストローク位置まで退避したことを
第２のリミツトスイツチにより検出したときに
は、再び前記遮断弁を開くと同時に第１のパイロ
ツトチエツク弁が閉じる位置に第１の切換弁を駆
動する制御動作内容を設定した。

（作用）上記構成において、高圧の発生は圧力が目標値
に達するまでブーストシリンダを繰り返して往復
駆動することにより行なわれる。このときの発生
高圧はブーストシリンダの受圧面積差に基づくも
のであるので、ブーストシリンダの下流側の機器
のみを高耐圧仕様とすればよい。

また、この圧力発生の過程で、圧力が目標値に
達する前にブーストシリンダがストロークエンド
に達したことを第３のリミツトスイツチにより検
出した場合は、ブーストシリンダを第１のリミツ
トスイツチにより検出される初期位置までいつぱ
いに戻すのではなく、中間のストローク位置まで
戻し、その位置から再び加圧を再開する。このよ
うな制御は、中間ストローク位置を検出する第２
のリミツトスイツチを設けたことにより可能にな
る。

そして、このように中間ストローク位置から加
圧を再開する場合は、再開後に内圧制御状態に早
期に復帰すること、及び作動油の圧縮性による圧
力損失が低減することから、高圧を精度よく発生
させられると共に、その保持を確実に行うことが
できる。

一方、このようにして、上記構成にあつては単
一のブーストシリンダで効率よく高圧を発生する
ことができるため、ブーストシリンダを２個使用
した従来のものに比較して油圧装置としての構成
が単純化する。

また、その制御を行うシーケンス回路について
も、上述のとおりブーストシリンダをリミツトス
イツチにより示される所定のストローク位置の間
で往復運動させるだけで済むから、２個のブース
トシリンダをタイミングを図つて駆動するような
場合に比較して簡潔な構成で済む。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

１は目標圧力値を電気的信号として設定する圧
力設定器で、サーボ増幅器２を介して電気・油圧
サーボ弁３に駆動信号を入力する。

サーボ増幅器２には後述する高圧発生部の圧力
検出器４からの出力がフイードバツク信号として
入力し、目標圧力値とフイードバツク値の偏差値
に対応する信号が電気・油圧サーボ弁３に供給さ
れる。

電気・油圧サーボ弁３はブーストシリンダ５に
供給する作動油を、上記入力信号に応じてコント
ロールする。

ブーストシリンダ５は、大径のシリンダ室６と
小径のシリンダ室７を有し、それぞれに大小受圧
面積の異るピストン部８と９が摺動自在に収めら
れている。

ピストン部８と９は一体的に連結されており、
大径ピストン部８の両面に形成した油室６Ａと６
Ｂに電気・油圧サーボ弁３からの油圧が選択的に
供給され、また小径のシリンダ室７は高圧供給回
路１０と接続し、高圧アクチユエータ１１に超高
圧を供給する。

つまり、ブーストシリンダ５はシリンダ室６
（油室６Ａ，６Ｂ）に供給される油圧を、ピスト
ン部８と９の面積比に応じて増幅しシリンダ室７
に高圧を発生させるのである。

ブーストシリンダ５がフルストロークしても所
定の圧力が得られないときにその動作を反復的に
行わせるために、シーケンス回路１３が設けられ
る。

ブーストシリンダ５のストローク位置は、それ
ぞれピストンロツド１２の両端と中間においてリ
ミツトスイツチ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃにより検
出され、シーケンス回路１３に入力される。な
お、この場合前記第１のリミツトスイツチ１４Ａ
がブーストシリンダ５の初期位置を、第２のリミ
ツトスイツチ１４Ｂが同じく中間ストローク位置
を、第３のリミツトスイツチ１４Ｃが同じくスト
ロークエンドを、それぞれ検出する。

シーケンス回路１３は高圧供給回路１０に介装
したソレノイド遮断弁１５と、その手前からタン
クＴへと連通する回路のパイロツトチエツク弁１
６のパイロツト圧を制御するソレノイド切換弁１
７と、同じく先方からタンクＴへと連通する回路
のパイロツトチエツク弁１８のパイロツト圧を制
御するソレノイド切換弁１９の作動を、それぞれ
後述のようにコントロールする。

なお、シーケンス回路１３には、ポンプ起動ス
イツチ２０と全回路の非常停止（緊急降圧）スイ
ツチ２１からの信号も入力する。

また、図中２４は、高圧アクチユエータ１１内
の油の給排や、パイロツトチエツク弁１６，１８
の操作油圧等を供給する油圧給排手段としてのポ
ンプ・タンクユニツトを示している。

次に作用を含めてさらに詳しく説明すると、ブ
ーストシリンダ５はポンプ起動スイツチ２０の投
入により、第１番目のリミツトスイツチ１４Ａの
位置まで初期シーケンス動作により移動する。

このようにして、ブーストシリンダ５がリミツ
トスイツチ１４Ａで示される初期位置まで退避す
ることにより、所期の高圧発生作用がいかんなく
発揮される。つまり、高圧アクチユエータ１１は
ポンプ・タンクユニツト２４による作動油の給排
系統を除外すれば一種のアキユムレータとしてと
らえることができ、従つてその内部圧力を充分に
上昇させるためには、内圧上昇に伴うアキユムレ
ータ容器の膨張や配管部の膨張による損失、油の
圧縮性、空気の混入等を考慮すると、相当量の作
動油を供給する必要がある。一方、ブーストシリ
ンダ５のシリンダ室７の容積は、言うまでもなく
上記アクチユエータ１１の使用時最大圧力を生じ
させるのに必要なだけの容量を持つように設定さ
れており、通常時はリミツトスイツチ１４Ｃによ
りストロークエンドが検出される以前は最高圧力
が得られる。しかしながら、これはあくまでもリ
ミツトスイツチ１４Ａにより与えられる初期位置
からブーストシリンダ５がストロークを開始した
場合であり、もし当初の高圧発生動作をストロー
クの途中から開始すると、前記の損失等により最
高圧力を得られなくなるおそれがある。従つて、
リミツトスイツチ１４Ａにより確実にブーストシ
リンダ５を初期位置に退避させておくことが必要
なのであり、換言すれば通常はこれにより確実な
高圧の発生が可能になるわけである。

圧力設定器１を操作して所望の高圧値にセツト
すると、これに対応する電気信号がサーボ増幅器
２を介して電気・油圧サーボ弁３に入力する。

電気・油圧サーボ弁３はブーストシリンダ５の
左方の油室６Ａにポンプタンクユニツト２４から
の圧油を送り、右方の油室６Ｂからの油をタンク
側へと逃がす。

これに伴つてブーストシリンダ５は右方へ作動
し始め、ピストン部８と９の面積比に比例してシ
リンダ室７の圧力を高める。

このようにして発生した圧力は高圧供給回路１
０から高圧アクチユエータ１１へと供給される。

一方、この発生圧力は圧力検出器４によつて検
出され、サーボ増幅器２にフイードバツクされ、
圧力設定器１からの目標値と比較される。そして
実際の発生圧力が目標値よりも低い間は、電気・
油圧サーボ弁３を介して継続的にブーストシリン
ダ５に圧油が送り込まれ、シリンダ室７の作動油
をピストン部９が押し出し、高圧供給回路１０の
圧力を高めるのである。

発生圧力が目標値と一致すると、電気・油圧サ
ーボ弁３はブーストシリンダ５をその位置で停止
させ、回路圧力を設定値に維持する。

なお、この高圧発生時には、パイロツトチエツ
ク弁１６と１８を共に閉じるように、シーケンス
回路１３からの信号がソレノイド切換弁１７と１
９に出力され、それぞれパイロツト圧をタンク側
にドレーンさせるように切換保持（図示状態）し
ている。また、高圧供給回路１０のソレノイド遮
断弁１５もシーケンス回路１３からの信号で通路
を開いている。

ところで、この高圧発生時に圧力が目標の設定
値に上昇する前にブーストシリンダ５がストロー
クエンドに到達し、それ以上の加圧が不可能にな
ると、これを第３番目のリミツトスイツチ１４Ｃ
が検出した時点でシーケンス回路１３はソレノイ
ド遮断弁１５を閉弁側に切換えて高圧供給回路１
０を閉鎖する。

そしてこのときにシーケンス回路１３は、サー
ボ増幅器２を介して電気・油圧サーボ弁３をいつ
たん逆方向に切換え、右方の油室６Ｂを高圧化し
てブーストシリンダ５を左方へと移動させる。

これにより、ブーストシリンダ５のシリンダ室
７にはパイロツトチエツク弁１６を逆流して作動
油が吸入されるのであり、このときのブーストシ
リンダ５の戻り作用はシリンダ中立点で第２番目
のリミツトスイツチ１４Ｂが作動した時点で停止
し、シーケンス回路１３は全てを最初の状態に戻
す。

その後再び高圧供給回路１０に対する加圧作用
が開始され、前記と同様のフイードバツク制御に
もとづき、アクチユエータ１１側の圧力が目標値
に達するまで圧力を上昇させる。

この操作は所定の高圧値に高圧供給回路１０を
フイードバツク制御により保持しているときに、
油洩れなどによる回路圧力の低下を補償するため
にブーストシリンダ５がストロークエンドに達し
た場合も、同様にして行われる。

また、回路圧力の漏洩等に対応すべくブースト
シリンダ５の加圧動作を繰り返す際に、上述した
ようにブーストシリンダ５を退避させる位置を、
初期位置ではなく、第２のリミツトスイツチ１４
Ｂによつて示される中間のストローク位置とする
のは次のような理由による。第一には、このよう
にすることによりブーストシリンダ５がある程度
ストロークした状態からの加圧再開となり、この
ためより早く内圧制御状態に復帰できるからであ
る。このことは、実際運転時に高圧アクチユエー
タ１１の内圧制御不可状態の発生頻度は増えるも
のの、その制御不可状態の発生時間自体は短くて
済むため、アクチユエータ等の応用装置の性能安
定上好ましいのである。第二には、内圧復帰時の
高圧アクチユエータ１１の内圧の過渡状態変動量
が小さくなるからである。即ち、シリンダ室７の
容積はリミツトスイツチ１４Ｂによるストローク
位置におけるほうがリミツトスイツチ１４Ａによ
る初期位置の場合よりも小さくなるから、加圧復
帰時の遮断弁１５が開いたときの作動油の圧縮性
による圧力低下代が小さくなるのである。これに
より、高圧アクチユエータ１１のより安定した動
作が期待されるわけである。

次に、目標圧力値を下げる場合は、圧力設定器
１からの信号で電気・油室サーボ弁３は前記とは
逆に油室６Ａの圧力を下げ、ブーストシリンダ５
を左方に移動させる。

これによりシリンダ室７が拡大して高圧供給回
路１０の圧力が下がるのであり、この圧力降下は
フイードバツク値が目標値と一致するまで行われ
る。

即ち、降圧制御は、上述した昇圧制御において
圧力設定器１の設定値を圧力検出器４のフイード
バツク信号よりも小さく設定した場合の作用とし
てとらえることができる。つまり、この場合フイ
ードバツク信号と設定値とがサーボ増幅器２によ
り比較されると、実際の圧力値は目標とされる値
よりも小さいのであるから、サーボ増幅器２は電
気・油圧サーボ弁３に対して、ブーストシリンダ
５の油室６Ａと６Ｂの現状の差圧を小さくするよ
うに電流を変化させる。この圧力降下作用は、圧
力設定器１の設定値が圧力検出器４のフイードバ
ツク信号と一致する時点で平衡状態となつて終了
し、以後回路圧力を設定値に維持することにな
る。

このようにしてブーストシリンダ５は、そのピ
ストン移動方向によつて高圧供給回路１０の昇
圧、降圧の両方を制御する。

なお、上記通常降圧時において、現在の高圧ア
クチユエータ１１の内圧に比して下げようとする
目標圧力が大幅に低いときには、上記圧力設定器
１、サーボ増幅器２、電気・油圧サーボ弁及び圧
力検出器４からなるサーボ系（以下単に「サーボ
系」と言う。）の作用によりブーストシリンダ５
のピストン部８，９がリミツトスイツチ１４Ｂの
位置まで退避してもなお高圧アクチユエータ１１
の内圧が目標値まで低下しないことがある。この
ようなときには、シーケンス回路１３は切換弁１
７を介してパイロツトチエツク弁１６にパイロツ
ト圧を供給し、これを強制的に開弁させる。

即ち、このような場合にサーボ系の作用により
高圧アクチユエータ１１の内圧をさらに目標値に
近付けるためには、いつたんその作用を停止さ
せ、さらなる降圧動作に備えてブーストシリンダ
５のピストン部８，９をリミツトスイツチ１４Ｃ
の位置まで移動させる必要がある。

このため、シーケンス回路１３は降圧途中でリ
ミツトスイツチ１４Ｂからの検出信号を受けると
まず切換弁１５を閉ざし、次に切換弁１７に通電
して油圧源２４からの圧油をパイロツトチエツク
弁１６に供給してこれを開弁させ、ブーストシリ
ンダ５の高圧側のシリンダ室７内の圧力をタンク
Ｔに解放させる。

これによりシリンダ室７の内圧がタンク圧力に
まで低下するので、次にシーケンス回路１３はサ
ーボ系における圧力設定器１の設定を一時的に無
効にし、サーボ弁３に対してブーストシリンダ５
のピストン部８，９を高圧シリンダ室側に移動す
るように指令信号を発する。

その結果として、ブーストシリンダ５のピスト
ン部８，９がリミツトスイツチ１４Ｃの位置に達
した時点でシーケンス回路１３は切換弁１７に対
する通電を停止してパイロツトチエツク弁１６を
再び閉弁させた後に切換弁１５に通電し、高圧ア
クチユエータ１１とブーストシリンダ５のシリン
ダ室７を連通させる。なお、このときブーストシ
リンダ５のシリンダ室７の内圧は上述の通りタン
ク圧力と同一であるため、切換弁１５が開弁する
と同時に高圧アクチユエータ１１より高圧油の一
部がシリンダ室７へと流入するが、その量は僅か
であるので高圧アクチユエータ１１の内圧は殆ど
変動しない。

そして、次にシーケンス回路１３は、サーボ系
における圧力設定器１の設定を再び有効にして、
サーボ系の作用による通常の降圧動作、つまりブ
ーストシリンダ５の退避制御を続行させる。この
ような動作を必要に応じて繰り返すことにより目
標値への降圧が達成される。

ところで、以上は通常降圧時の作用であるが、
これに対して緊急事態の発生時など、高圧供給回
路１０の圧力を即座に下げたいときには、非常停
止スイツチ２１を投入する。これによりシーケン
ス回路１３がソレノイド切換弁１９を切換えて、
パイロツトチエツク弁１８にパイロツト圧を供給
してこれを開弁させので、高圧供給回路１０の圧
力は急速に降下させられる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、きわめてスムー
ズに超高圧を発生し、かつその圧力値を正確に目
標値に保持することができる一方、超高圧を発生
するにあたりブーストシリンダの下流側のみを高
圧仕様の配管、油圧機器とすればよく、ポンプ類
などは汎用型のものを用いることができ、またブ
ーストシリンダは単一でしかもシーケンス回路も
簡略化できるので、生産コストの低減がはかれ
る。

また、本発明ではブーストシリンダの位置をシ
ーケンス回路により制御するにあたり、その初期
位置とストロークエンドとを検出するリミツトス
イツチの他に、所定の中間ストローク位置を検出
するリミツトスイツチを設けて、回路圧力の漏洩
等に対応すべくブーストシリンダの加圧動作を繰
り返す際に、ブーストシリンダのストロークエン
ドからの退避位置を中間のストローク位置に抑え
るようにしたので、運転時に高圧アクチユエータ
等の内圧制御が不可能な状態の発生時間を短くで
きると共に、加圧再開時の遮断弁が開いたときの
作動油の圧縮性による圧力低下代を小さくするこ
とができる。このため、ブーストシリンダの位置
をその両端部のみで検出する、つまり加圧再開を
常にシリンダが最大に退避した初期位置から開始
する場合に比較して、高圧アクチユエータ等の性
能及び動作をより安定させられるのである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例をあらわす油圧回路図であ
る。１……圧力設定器、２……サーボ増幅器、３…
…電気・油圧サーボ弁、４……圧力検出器、５…
…ブーストシリンダ、６，７……シリンダ室、
８，９……ピストン部、１０……高圧供給回路、
１１……高圧アクチユエータ、１３……シーケン
ス回路、１５……ソレノイド遮断弁、１７，１９
……ソレノイド切換弁、１６，１８……パイロツ
トチエツク弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１比較的大きな受圧面積を有するピストン部の
両面に相反的に作動油が供給される２つの油室が
画成されると共に、比較的小さな受圧面積を有し
前記ピストン部に連接してシリンダ室に受圧面積
差に応じた高圧を発生する第２のピストン部とが
備えられたブーストシリンダと、電気的な圧力設
定信号を出力する圧力設定器と、この圧力信号に
応じて前記ブーストシリンダの２つの油室に相反
的に作動油を給排制御する電気・油圧サーボ弁
と、ブーストシリンダの発生高圧を検出して電
気・油圧サーボ弁にフイードバツクする圧力検出
器と、ブーストシリンダの発生高圧をアクチユエ
ータ等に供給する高圧供給回路を開閉する遮断弁
と、第１の切換弁からの作動油の供給を受けて開
弁しブーストシリンダ退避作動時にシリンダ室へ
の作動油の導入を許容する第１のパイロツトチエ
ツク弁と、第２の切換弁からの作動油の供給を受
けて開弁し前記遮断弁下流の高圧を解放する第２
のパイロツトチエツク弁と、前記各パイロツトチ
エツク弁の操作油圧等を供給する油圧給排手段
と、ブーストシリンダの初期位置を検出する第１
のリミツトスイツチと、同じく所定の中間ストロ
ーク位置を検出する第２のリミツトスイツチと、
同じくストロークエンドを検出する第３のリミツ
トスイツチと、前記各リミツトスイツチからの信
号に基づき前記電気・油圧サーボ弁、遮断弁、切
換弁を駆動してブーストシリンダの作動及び高圧
発生を制御するシーケンス回路とを備え、かつ前
記シーケンス回路は、少なくとも、前記第１、第
２のパイロツトチエツク弁が閉じる位置に前記第
１、第２の切換弁を駆動するとともに前記遮断弁
を開いた高圧発生時にブーストシリンダがストロ
ークエンドに到達したことを前記第３のリミツト
スイツチにより検出したときには、前記遮断弁を
閉ざすと同時に第１のパイロツトチエツク弁が開
く位置に第１の切換弁を駆動し、これに伴う退避
動作の過程でブーストシリンダが前記所定の中間
ストローク位置まで退避したことを第２のリミツ
トスイツチにより検出したときには、前記遮断弁
を開くと同時に第１のパイロツトチエツク弁が閉
じる位置に第１の切換弁を駆動する制御動作内容
を有することを特徴とする超高圧連続制御装置。