JPH06173903A - 流体圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種成形加工機のサイクル動作中の消費電力
の無駄を低減して高速化を果たすことのできる流体圧装
置を提供する。 【構成】 加工付勢部材の駆動用流体圧アクチュエータ
を駆動する流体圧装置であって、少なくとも高低二圧に
制御可能な第１の流体吐出手段と、作動中は定常圧力に
制御される第２の流体吐出手段とを備えており、制御弁
手段によって流体圧アクチュエータに至る加圧流体供給
流路と第１および第２の流体吐出手段の吐出口との接続
を電気信号に応じた開度で選択的に連通および遮断する
ようにして第１と第２の流体吐出手段の何れか一方の吐
出量または両者の合算吐出量を選択的に流体圧アクチュ
エータに供給する。また流体吐出手段の吐出圧を電気信
号として検出し、それが設定圧力範囲内の納まるように
流体吐出手段の駆動用電動機の回転数を電気的に制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば切断、穴明け、
塑性成形、曲げ、射出成形、圧接など、各種の成形加工
機における工具等の加工付勢部材を流体圧アクチュエー
タにより駆動するための流体圧装置に関するものであ
り、特に加工付勢部材を一定ストロークで動作させ、そ
の動作ストロークの一部に高負荷荷重が要求されるよう
な場合にエネルギー消費を極力少なくするようにした流
体圧装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばプレス加工のひとつであるパンチ
ングプレスを例にとると、プレスのラムをフライホイー
ル等の機械駆動系に代って油圧シリンダなどの流体圧ア
クチェータにより駆動する方式があり、この方式には、
油圧シリンダの速度制御によって各プレスサイクルにお
ける無用な衝撃および騒音を防止することができるとい
う利点のあることが知られている。

【０００３】このような流体圧駆動アクチュエータによ
る方式は各種の成形機に採用されているが、従来より実
用化されている流体圧駆動方式の成形加工機におけるア
クチュエータ駆動用の流体圧装置では、例えばポンプ等
の流体圧供給源を加工動作サイクル内の最大負荷に応じ
た吐出圧力およびアクチュエータの最大速度に応じた吐
出容量で動作させ、複数の制御弁を加工動作に連動した
切換弁により切換えながら流体圧供給源からの吐出流体
を制御してアクチュエータを所望の動作パターンに従っ
てサイクル動作させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような成形加工機
で例えば同一パターンのサイクル動作を繰り返す場合、
各サイクルにおいて一回ずつの加工工程が行なわれる
が、一回のサイクル動作中で負荷荷重が大きくなる期間
は、例えばプレス加工の孔明の場合を例にとると、プレ
スツールがワークに塑性変形を与えてからワークが破断
に至るまでの間であり、他の成形加工機の場合でも高負
荷荷重の期間は一回のサイクル中の一部に過ぎないこと
が多い。

【０００５】このような流体圧駆動方式の成形加工機に
おけるアクチュエータの駆動に用いられている従来の流
体圧装置では、サイクル期間中に亙って流体圧供給源と
してのポンプを同じ圧力設定で駆動し続けるので、負荷
の大小にかかわらず常に高圧駆動となり、小負荷時には
過大なエネルギー消費となってポンプ駆動電力に無駄が
生じ、作動流体の発熱を冷却するためのクーラー装置も
大型となるなど、種々の欠点が指摘されている。

【０００６】従って、従来のこの種の流体圧装置を用い
て成形加工機のサイクル動作を更に高速化しようとする
と、流体圧供給源のポンプ容量の大型化に伴なって消費
電力量の無駄は膨大なものとなってしまう。またアクチ
ュエータを駆動しない時でも回路内のアキュームレータ
に蓄圧を行って圧力の保持を図る場合には流体圧供給源
に可変容量ポンプが使用されるが、この場合はアクチュ
エータの休止期間中に回路圧力を保持するための可変容
量ポンプの駆動電力消費が無視できない量となる。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決しようと
するものであり、消費電力の無駄を低減することのでき
る流体圧装置を提供することを主な目的としている。ま
た、消費電力の無駄を低減すると共にサイクル動作の高
速化を果たすことのできる流体圧装置を提供することも
本発明の別の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の流体圧装置で
は、流体吐出手段から供給される加圧流体を複数の切換
弁により制御することによって加工付勢部材を流体圧ア
クチュエータにより駆動する流体圧装置において、比較
的高圧側の第１の圧力と比較的低圧側の第２の圧力との
少なくとも二種の圧力に吐出圧が制御可能な少なくとも
ひとつ以上の第１のタイプの流体吐出手段(1) と、作動
中は予め定められた定常圧力の吐出圧に制御される少な
くともひとつ以上の第２のタイプの流体吐出手段(2)
と、前記流体圧アクチュエータ(3) に至る加圧流体供給
流路(5) と前記第１および第２のタイプの流体吐出手段
(1,2) を含む複数の流体吐出手段の各吐出口との接続を
電気信号に応じた開度で選択的に連通および遮断すると
共に、前記各流体吐出手段からの吐出流体を適宜な組み
合わせで合算して前記流体圧アクチュエータ(3) に供給
する切換ファンクションと前記各流体吐出手段のうちの
何れかひとつのみからの吐出流体を前記加圧流体供給流
路(5) に供給する切換ファンクションとを有する制御弁
手段(7) とを備えている。

【０００９】本発明の好ましい一態様においては、前記
の第２タイプの流体吐出手段(2) からの吐出流量を少な
くとも大小二流量に制御する流量制御手段(23,24) を更
に備えている。

【００１０】本発明の別の一態様において、前記第１の
タイプの流体吐出手段(1) は吐出圧を段階的に切り換え
る圧力制御手段（13,14,14a,15,15a）を備え、更に別の
態様では吐出圧を無段階的に切り換える圧力制御手段
（13a ）を備えている。

【００１１】本発明の更に別の一態様においては、流体
吐出手段から供給される加圧流体を複数の切換弁により
制御することによって加工付勢部材を流体圧アクチュエ
ータにより駆動する流体圧装置において、前記流体吐出
手段の駆動用の電動機と、前記流体吐出手段の吐出圧を
検出して電気信号を出力する圧力センサ手段と、前記電
気信号に基づいて前記流体吐出手段の吐出圧が予め定め
られた圧力範囲内に保たれるように前記電動機の回転数
を制御する電気的制御手段とを備えている。

【００１２】

【作用】本発明の流体圧装置においては、前記流体圧ア
クチュエータの駆動を高圧と低圧の少なくとも２圧方式
で行うものであり、高負荷のときのみ第１のタイプの流
体吐出手段を高圧流体供給源として使用し、低負荷のと
きは低圧流体供給源としての第２の流体吐出手段を使用
する。このとき、低圧流体供給源の容量を小さくするた
めに第１のタイプの流体吐出手段を可変吐出圧制御方式
とし、低負荷時には第１のタイプの流体吐出手段を低圧
設定に変更してその吐出流量を低圧流体供給源（第２の
タイプの流体吐出手段）の吐出流量と合算してアクチュ
エータに供給し、以て無駄なエネルギー消費を削減する
ものである。これら第１と第２の流体吐出手段はそれぞ
れ複数設けても良く、それらの吐出圧と合算流量は負荷
の容量によって適宜組み合わせられる。

【００１３】例えば対象となる成形加工機で穴明けプレ
ス加工を行うものである場合を想定すると、そのプレス
動作のサイクルパターンが第１の動作モードとしてラム
の中速低負荷下降期間、低速高負荷下降期間、および中
速低負荷上昇期間を順に含む単位周期からなる場合、前
後の中速低負荷下降期間と中速低負荷上昇期間では制御
弁手段の切換ファンクションを選んでアクチュエータに
第２のタイプの流体吐出手段からの吐出流体のみを供給
する。この場合、第２のタイプの流体吐出手段はその設
定圧力と設定流量に応じて所定の電力を消費しており、
アクチュエータはこれら圧力および流量に対応した力と
速度で動作することになる。一方、第１の流体吐出手段
は例えば高圧動作状態で作動させ、その吐出流体を例え
ばアキュームレータに蓄圧して後利用することが可能で
ある。

【００１４】中間の前記低速高負荷下降期間では制御弁
手段の切換ファンクションを選んでアクチュエータに第
１の流体吐出手段からの吐出流体のみを供給する。これ
によりアクチュエータには第１の流体吐出手段から高圧
低流量の流体が制御弁手段の制御開度による流量制御を
受けて供給され、対応した強い力と低速度を以ってアク
チュエータが動作することになる。この場合の第２のタ
イプの流体吐出手段からの吐出流体は前述と同様に例え
ば別のアキュームレータに蓄圧して後利用することがで
きる。

【００１５】いずれにせよこの第１の動作モードでのサ
イクル中の電力消費は第１と第２のタイプの流体吐出手
段における合計消費電力に対応し、例えば第１のタイプ
の流体吐出手段を高圧設定のままで通し運転した場合の
電力より低電力となるから、その電力低減効果は明らか
である。

【００１６】本発明の流体圧装置では前記動作モードよ
りも更に高速のサイクル動作を行なわせることも可能で
ある。即ち、第１の流体吐出手段を低圧動作状態にし、
その設定圧を第２の流体吐出手段のそれと同等程度に
し、制御弁手段の切換ファンクションを切り換えて第１
と第２の流体吐出手段の吐出流体を合流させ、同じ供給
流路からこの合流した流体をアクチュエータに供給する
と、アクチュエータはこれらの合算流量で高速動作する
ことになる。

【００１７】第１のタイプの流体吐出手段を低圧設定で
動作させた場合の電力は高圧設定時よりかなり低電力で
あり、またこの場合の第２のタイプの流体吐出手段の電
力との合計電力量も依然として第１のタイプの流体吐出
手段の高圧設定動作電力よりも低い範囲内に抑制するこ
とができる。これは前記第１の動作モードと比較して電
力の余裕があることを意味し、従ってこれを利用して後
述の実施例に示したように第２のタイプの流体吐出手段
の設定流量を増加させれば、アクチュエータを更に高速
で動作させることも可能であり、これが請求項２に記載
の発明における流量制御手段の機能である。

【００１８】請求項３に記載の発明に係る流体圧装置で
は、前記第１のタイプの流体吐出手段の吐出圧を段階的
に切り換える圧力制御手段を備えている。この圧力制御
手段は、第１の流体吐出手段として例えば可変容量ポン
プを利用した場合、圧力コンペンセータ制御のパイロッ
ト圧力を制御するための異なる設定圧の圧力制御弁とそ
の選択用の電磁弁で構成することができる。従ってこの
場合は、第１のタイプの流体吐出手段の吐出圧は高低二
圧または三圧など、複数段に段階的に切り換え可能であ
る。

【００１９】請求項４に記載の発明に係る流体圧装置で
は、前記第１のタイプの流体吐出手段の吐出圧を無段階
的に切り換える圧力制御手段を備えている。この圧力制
御手段は、第１の流体吐出手段として例えば可変容量ポ
ンプを利用した場合、圧力コンペンセータ制御のパイロ
ット圧力を比例電磁圧力制御弁によって電気信号に応じ
て比例制御する方式により実現可能である。従ってこの
場合は、第１のタイプの流体吐出手段の吐出圧は所望の
設定圧力に無段階的に制御可能である。

【００２０】本発明において、前記第１と第２のタイプ
の流体吐出手段は誘導電動機で駆動される可変容量ポン
プによって構成することができ、或いはまた定吐出ポン
プをトルクサーボ電動機や同期電動機で駆動するように
したものも使用可能である。後者の場合、低負荷時の効
率が前者に比較して向上するので消費エネルギーを更に
低減することが可能であり、またアクチュエータを駆動
しない時には必要な回路圧力を保持するに足りるポンプ
最低使用可能回転数にまで電動機回転数を低下させるよ
うに制御回路を組むことにより無駄なエネルギー消費を
一層削減することが可能となる。

【００２１】また、例えばプレス機のようにラムのヒッ
トレートの変更や、アクチュエータの駆動／停止等によ
っても負荷圧力が変化するが、この場合の圧力変動が必
要かつ充分な範囲内に納まるように例えば負荷圧力が所
望レベルより低下した場合は電動機回転数を増速するな
ど、負荷圧力に対応して電動機回転数を制御することに
より流体回路に必要な最低圧力を保持すると共に無駄な
圧力上昇を回避してエネルギー消費を削減することも可
能となる。

【００２２】このため、請求項５に記載の発明に係る流
体圧装置では、圧力センサ手段によって流体吐出手段の
吐出圧を検出し、圧力センサ手段からの電気信号に基づ
いて電気的制御手段により前記流体吐出手段の駆動用電
動機の回転数を制御して、流体吐出手段の吐出圧が予め
定められた圧力範囲内に保たれるようにする。流体吐出
手段が複数存在する場合、例えば個々の流体吐出手段の
吐出圧を夫々別々の圧力センサ手段で検出して何れかの
流体吐出手段の吐出圧が設定圧力範囲から外れようとし
た際にこれを補償するように電動機の回転数を制御する
こともでき、或いは装置の作動条件などの仕様によって
特定の一つの流体吐出手段の吐出圧を圧力センサ手段で
監視して電動機の回転数の制御を行うようにすることも
可能である。

【００２３】また本発明において前記制御弁手段は例え
ば油圧パイロット制御方式のサーボ弁によって構成でき
るが、そのパイロット流量の内部漏れとしての消費を問
題とする場合は、位置サーボ制御方式の電動機（回転形
またはリニア形）によって弁体を移動させるサーボモー
タ駆動弁で構成することにより内部漏れ流量分のポンプ
吐出量が不要となり、更にエネルギー消費を削減するこ
とが可能となる。またこのようなサーボモータ駆動弁で
は、油圧パイロット制御方式のサーボ弁に比較して弁体
を高速で駆動することができることから、メイン弁体の
制御オリフィスのオーバーラップ量を比較的大きく設計
することができ、これによって制御弁手段における内部
漏洩の削減も果たすことができる。

【００２４】更にまた本発明において、前記第１のタイ
プの流体吐出手段の吐出圧力の切り換えおよび前記制御
弁手段を始めとする各制御弁の切り換えのタイミングを
成形加工機の動作に応じて制御するために、アクチュエ
ータによる加工付勢部材の位置や負荷圧力を検出する適
当なセンサーを本発明の流体圧装置に組み合わせ、これ
らセンサーによる検出信号によって前記切換タイミング
を適切に自動制御することも可能である。

【００２５】本発明の流体圧装置は冒頭に述べたような
各種の成形加工機の加工付勢部材を駆動する流体圧アク
チュエータの駆動用流体圧装置として広く利用可能であ
り、以下の実施例ではプレス機械の一種であるパンチン
グプレスのためのアクチュエータ駆動用油圧装置に適用
した場合を説明するが、これは本発明を限定する意図を
含むものではない。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る流体圧装置を
含むパンチングプレス装置のアクチュエータ駆動系の構
成を示す油圧回路図であり、流体吐出手段として第１の
タイプの流体吐出手段を構成する可変容量ポンプ１と、
第２のタイプの流体吐出手段を構成する可変容量ポンプ
２とを備えている。

【００２７】パンチングプレスのラムを駆動するアクチ
ュエータとしての油圧シリンダ３はこれら可変容量ポン
プ１，２から圧油供給流路５を介して供給される圧油に
よって動作し、圧油供給流路５にはシリンダ３の上昇下
降を制御する電気・油圧サーボ弁４が挿入されている。
このサーボ弁４は圧油供給流路５と戻り流路６とを油圧
シリンダ３のヘッド側とロッド側の各シリンダ室に切換
接続し、その接続開度を電気信号入力に応じて可変制御
可能である。

【００２８】第１の可変容量ポンプ１の吐出口と供給流
路５との間には制御弁手段としての別の電気・油圧サー
ボ弁７が接続されている。更に戻り流路６はタンクライ
ンへ落とされており、その途中にはオイルハンマー吸収
用のボリューム装置３１が接続されている。

【００２９】第１の可変容量ポンプ１のポンプ主体１０
と第２の可変容量ポンプ２のポンプ主体２０とは同じ電
動機９によって共通に駆動されるようにそれらの回転軸
が連結されている。この電動機９はコンピュータ４０か
ら制御指令信号を受け取るモータ駆動制御装置４１によ
って回転数を制御され、コンピュータ４０は両ポンプの
吐出ラインから各圧力センサｐ１およびｐ２で検出した
両ポンプの吐出圧に基づいてこれら各ポンプの吐出圧が
予め設定された最低−最高圧力範囲内に納まるように前
記回転数制御のための制御指令を駆動制御装置４１に与
える。

【００３０】第１の可変容量ポンプ１において、その吐
出量可変要素１１を自己圧制御するコンペンセータ弁１
２はバネ室側圧力を高圧設定用のリリーフ弁１３または
低圧設定用のリリーフ弁１４のいずれかで制御されるよ
うになっており、この例では電磁弁１５が低圧設定用リ
リーフ弁１４とタンクとの間に介装されていることによ
り、電磁弁１５を図示の切換状態にしたときには低圧設
定、図示の状態から切り変えた状態にしたときには高圧
設定となるようになっている。この高低二圧の設定は、
例えば本実施例では高圧設定リリーフ１３がＰ_H 、低圧
設定リリーフがＰ_L （＜Ｐ_H ）であり、またこの第１の
可変容量ポンプ１の設定吐出流量はＱ_Aである。

【００３１】この第１の可変容量ポンプの圧力制御自体
は良く知られた電磁弁による高低二圧切り換え方式の自
己圧による圧力補償制御である。例えば電磁弁１５が図
示の状態においては、コンペンセータ弁１２の設定圧は
低圧設定用リリーフ弁１４に設定した圧力Ｐ_L となって
おり、ポンプ主体１０の吐出圧がＰ_L に達するまではコ
ンペンセータ弁１２がポンプ主体１０の吐出量可変要素
１１の圧力室をタンクラインへ連通させているので、可
変要素１１は設定吐出量を与える位置まで変位されてポ
ンプ主体１０が設定吐出量Ｑ_A で吐出を行い、これによ
り負荷ラインの圧力を上昇させるように動作する。

【００３２】ポンプ主体１０の吐出圧がＰ_L に達すると
リリーフ弁１４が開かれ、吐出圧油が絞り１６を通過し
てリリーフ弁１４から電磁弁１５を介してタンクへ流
れ、この流れの発生による絞り１６前後の差圧によりコ
ンペンセータ弁１２が図中の左側のファンクションに切
り換わり、ポンプ主体１０の吐出圧がコンペンセータ弁
１２を介して可変要素１１の圧力室に導入される。これ
によって可変要素１１は吐出量が内部漏れ等の必要最小
限となるようにカットオフ位置へ付勢されてポンプ吐出
量がほぼ零まで低下し、負荷ラインの圧力が設定圧Ｐ_L
以上となることをとどめるように動作する。

【００３３】上記の低圧設定状態において、もうひとつ
の高圧設定用リリーフ弁１３は吐出圧がその設定圧Ｐ_H
に達することがないから閉じたままであるが、電磁弁１
５を図示の状態から切り換えると低圧設定用リリーフ弁
１４がタンクラインから遮断されるので、このときは高
圧設定用リリーフ弁１３がコンペンセータ弁１２の設定
圧を支配することになる。従って上述の動作は高圧設定
用リリーフ弁１３に設定された圧力Ｐ_H をカットオフ圧
力として同様に行われ、可変要素１１は負荷ラインの圧
力が設定圧Ｐ_H に達するまではポンプ主体１０を設定吐
出量Ｑ_A で動作させると共に、吐出圧が設定圧Ｐ_H に達
すると吐出量をほぼ零にして負荷ラインの圧力が設定圧
Ｐ_H 以上となることをとどめるように動作する。

【００３４】第２の可変容量ポンプ２は、この実施例で
は良く知られた電磁弁による二圧二容量制御方式を変形
した二容量制御方式のものである。すなわち、一般的な
二圧二容量制御方式における低圧設定用リリーフ弁２６
と高圧設定用リリーフ弁２５とをほぼ同圧の設定圧力Ｐ
_L に設定してコンペンセータ弁２２を制御するように
し、電磁弁２３によって開度が切換えられる絞り弁２４
を吐出ラインに挿入してある。

【００３５】吐出量可変要素２１を自己圧で制御するコ
ンペンセータ弁２２は、そのバネ室側に絞り弁２４の出
口圧力を受け、バネ室に対向する側に絞り弁２４の入口
圧力を受けることにより、絞り弁２４の前後の差圧の作
用を受けている。リリーフ弁２６と２５は絞り弁２４の
出口圧力をうけ、電磁弁２３はリリーフ弁２６の出口を
電気信号により選択的にタンクラインに連通させるか又
は絞り弁２４のバネに対向する側に作用させる。

【００３６】図示の状態において、電磁弁２３はリリー
フ弁２６の出口をタンクラインへ落としており、この状
態では絞り弁２４はそのバネ力によって全開開度で開い
ており、電気信号によって電磁弁２３を切り換えると絞
り弁２４が或る絞り開度に切り換わる。これによって第
２の可変容量ポンプ２からの吐出流量はＱ_B とＱ_C とに
切換可能である（但し、Ｑ_A ＜Ｑ_B ＜Ｑ_C ）。

【００３７】電磁弁２３が図示の状態にある場合、絞り
弁２４の出口圧力がリリーフ弁２５および２６に設定さ
れた圧力Ｐ_L に達するまではコンペンセータ弁２２がポ
ンプ主体２０の吐出量可変要素２１の圧力室をタンクラ
インへ連通させているので、可変要素２１はその設定吐
出量位置まで変位され、従ってポンプ主体２０からは吐
出流量Ｑ_C ＋α（αは内部漏れ量を補うに必要な量）で
圧油が吐出される。この圧油は全開状態の絞り弁２４を
通過して設定流量Ｑ_C で負荷側へ送られる。

【００３８】絞り弁２４の出口圧力が設定圧Ｐ_L 達する
と、リリーフ弁２５，２６がタンクラインへ通じてコン
ペンセータ弁２２のバネ室側の圧力を低下させ、これに
より他側にポンプ主体２０の吐出圧の作用を受けている
コンペンセータ弁２１が図示の状態から切り換わって可
変要素２１の圧力室へ吐出圧を導き、その結果、ポンプ
主体２０がカットオフ状態となって吐出量をほぼ零にす
る。これは通常の負荷圧検知方式による可変ポンプの圧
力制御と変らない。

【００３９】電磁弁２３を図示の状態から切り換えた場
合、リリーフ弁２６はその出口がタンクラインから遮断
されるのでポンプ主体２０の圧力制御には寄与しなくな
り、ポンプ主体２０の圧力制御は別のリリーフ弁２５に
よって前述の通りに設定圧力Ｐ_L で果たされる。この場
合のリリーフ弁２６は、絞り弁２４の出口圧力が設定圧
Ｐ_L に達するまでの間に吐出圧が絞り弁２４に作用する
のを阻止し、出口圧力が設定圧Ｐ_L に達した時に絞り弁
２４に吐出圧を作用させてその開度を全開開度から前記
絞り開度に切り換える。

【００４０】これにより第２の可変容量形ポンプ２から
負荷へ供給される流量はＱ_B に制御される（Ｑ_B ＜Ｑ
_C ）。ポンプ主体２０では吐出量がＱ_B に絞られること
により設定吐出量Ｑ_C との差に応じた吐出圧の上昇が起
きようとするが、これは絞り弁２４の前後の差圧として
コンペンセータ弁２２に作用するので、対応した圧力が
可変要素２１の圧力室に生じ、その分だけ可変要素２１
が吐出量を低下させる方向に変位されてポンプ主体２０
からの吐出量が対応して減少し、流量Ｑ_B ＋αに平衡す
る。

【００４１】制御弁手段としての電気・油圧サーボ弁７
は切換ファンクションａ，ｂ，ｃをもち、ファンクショ
ンａ，ｂ，ｃにおいては入力電気信号に応じた開度をと
ることができる。切換ファンクションａでは両方の可変
容量ポンプ１および２の吐出圧油を合算して圧油供給流
路５に供給可能とし、切換ファンクションｂ（中立ポジ
ション）では第２の可変容量ポンプ２からの吐出圧油の
みを圧油供給流路５に供給可能とし、切換ファンクショ
ンｃでは第１の可変容量ポンプ１からの吐出圧油のみを
圧油供給流路５に供給可能とする。

【００４２】尚、この実施例においては、二つのサーボ
弁４と７のパイロットラインにはアキュームレータ３４
が設けられると共に、第２の可変容量ポンプ２からの吐
出圧油の一部がパイロット圧油として導入されるように
なっているが、これは第１の可変容量ポンプ１の吐出圧
油からパイロット圧油を導入するようにしてもよく、但
しこの場合に第１の可変容量ポンプ１の吐出力が動作シ
ーケンス上の理由で例えば２：１のように大きく変動す
るときには、パイロット圧力の安定化を図るために電磁
弁１５の切り換えと同期して調整圧力を切り換える圧力
調整油圧回路をパイロット系統に付加することが好まし
い。

【００４３】尚、図１において３５は第１の可変容量ポ
ンプ１の吐出圧を蓄圧するアキュームレータ、３６は第
２の可変容量ポンプ２の吐出圧を蓄圧するアキュームレ
ータであり、３７はアキュームレータ３５に蓄圧を選択
的に行わせるための電磁弁である。また３８は両アキュ
ームレータ３５および３６を含む両吐出ラインの圧力を
タンクへ抜くときに図示の状態に開かれる電磁弁であ
る。

【００４４】前述のコンピュータ４０は圧力センサｐ１
とｐ２の検出信号に基づいて駆動制御装置４２を介して
電動機９の回転数を設定範囲内に制御する他に、別の圧
力センサｐ３で検出した油圧シリンダ３のヘッド側の圧
力（またはそのラムの位置でも良い）の変化に基づいて
前記各サーボ弁４，７と各電磁弁１５，２３，３７，３
８の切り換え動作を予め与えられたシーケンスに従って
制御することにも利用されている。尚、この動作シーケ
ンスの制御は圧力センサｐ３による圧力検出やラム位置
の検出による方式に限られるものではなく、例えばプレ
ス機などではワークの試行プレスを行って動作切り換え
のタイミングをコンピュータ４０に教示し、圧力センサ
ｐ３の検出圧力の変化を待たずに教示タイミングで各弁
および電動機の動作切り換えを行うような、所謂ティー
チング方式を採用しても良い。

【００４５】図１の油圧回路構成を備えた本実施例に係
る流体圧装置、即ちパンチングプレス用アクチュエータ
駆動油圧装置の動作を図２の第１動作モードおよび図３
の第２動作モードの例と共に以下に説明する。

【００４６】まず図２に示す第１動作モードにおいて、
全ての動作シーケンスは、例えば圧力センサｐ１〜ｐ３
による検知圧力や図示しないワーク位置検知スイッチ等
に基づいてコンピュータ４０によって制御される。油圧
シリンダ３によるラムの経時的な動きは、スタート時点
ｔ０からｔ１までが中速低負荷下降期間、ｔ１からｔ２
までが低衝撃・低騒音でワークに変形および破断を与え
るための低速高負荷下降期間、ｔ２からｔ３までがワー
クを打抜き終った後の貫通に相当する中速低負荷下降期
間、ｔ３で反転してｔ４までが復帰のための中速低負荷
上昇期間、その後ｔ５までを軸移動期間であり、これは
ワークが比較的厚いか加工面積が大きい場合である。こ
の場合、ｔ０からｔ５までの全期間に亙って両方のポン
プ１および２を動作させるが、ポンプ１は電磁弁１５を
図示の状態から切り換えて高圧設定Ｐ_H とし、またポン
プ２は電磁弁２３を図示の状態から切り換えて低流量設
定Ｑ_B としておく。

【００４７】一方、シリンダ３への供給圧油について
は、ｔ０時点で昇降制御用のサーボ弁４をファンクショ
ンａとすると共に、ｔ０からｔ１までの期間に渡ってサ
ーボ弁７を中立ファンクションｂにし、ポンプ２からの
吐出圧油（Ｐ_L ，Ｑ_B ）をシリンダ３のヘッド側へ供給
する。次いでｔ１時点でサーボ弁７をファンクションｃ
とし、ｔ２時点までの間に渡って高圧設定状態となって
いるポンプ１からの圧油（Ｐ_H ，Ｑ_A ）をシリンダ３の
ヘッド側へ供給する。その後ｔ２時点からｔ３までの期
間は再びサーボ弁７を中立ファンクションｂに戻してポ
ンプ２の吐出圧油（Ｐ_L ，Ｑ_B ）をシリンダ３のヘッド
側へ供給する。

【００４８】ｔ３時点で昇降制御用のサーボ弁４をファ
ンクションｃに切り換え、ｔ３からｔ４までの期間は直
前の期間と同様にサーボ弁７を中立ファンクションｂに
維持してポンプ２からの圧油（Ｐ_L ，Ｑ_B ）をシリンダ
３のロッド側に供給する。このときシリンダ３のロッド
側はヘッド側に比べてピストンロッドの断面積だけ受圧
面積が小さいため、同じポンプ２からの圧油流入でシリ
ンダが動作するｔ０〜ｔ１の中速低負荷下降期間に比べ
て早い速度でラムが上昇することになる。

【００４９】ｔ４からｔ５の期間は昇降制御用のサーボ
弁４を中立ファンクションｂに戻してシリンダ３を圧油
供給源から遮断し、シリンダ３を別の移動系によって横
軸移動させる。

【００５０】ここで、ｔ０〜ｔ１の期間とｔ２〜ｔ５の
期間中ではポンプ１からの圧油はアキュームレータ３５
に蓄圧され、またｔ１〜ｔ２の期間およびｔ４〜ｔ５の
期間中ではポンプ２からの圧油がアキュームレータ３６
に蓄圧されるが、これら蓄圧された圧油はその後のサイ
クル動作の所要時に利用される。

【００５１】尚、上述の第１動作モードにおいてはｔ３
〜ｔ４の中速低負荷上昇期間でポンプ２からの圧油だけ
をシリンダに供給しているが、これを更に高速に上昇さ
せる必要がある時は、ｔ３時点で電磁弁１５を図１に示
す通りの切換ポジションにしてポンプ１を低圧設定にす
ると共に昇降制御用のサーボ弁４をファンクションｃに
切り換え、ｔ３からｔ４までの期間に亙ってサーボ弁７
をファンクションａに維持して、ポンプ１からの圧油と
ポンプ２からの圧油とを合算してシリンダ３のロッド側
へ供給すれば良い。またこの場合、電磁弁２３を図１に
示す通りの切換ポジションに同期して切り換えてポンプ
２を大流量設定にすれば更に高速の駆動が行える。勿論
このような合算流量によるシリンダ３の高速駆動はｔ０
〜ｔ１の低負荷下降期間についても同様に行うことがで
きる。

【００５２】ポンプ１と２の吐出圧は圧力センサｐ１，
ｐ２により監視されており、コンピュータ４０はこれら
ポンプの吐出圧が予め記憶させた上限圧力と下限圧力の
間に納まっている限り、駆動制御装置４２に対して電動
機９を設定回転数で回転させるように制御指令を与えて
いる。プレスのヒットレートが高くなるとそれに応じて
油圧シリンダ３が多くの流量を必要とするのでポンプ１
および／または２の吐出圧が低下するが、この場合、コ
ンペンセータ弁１２，２２による前述の圧力補償動作で
は補えない場合がある。このため、コンピュータ４０は
圧力センサｐ１とｐ２による検知圧力を監視してこれら
の吐出圧が前記下限圧力以下になろうとしたときに前記
制御指令を増速側に変更し、これによって電動機９自体
の回転数を速めてポンプ１，２の吐出量を増加させ、各
ポンプの吐出圧を回復させる。

【００５３】またヒットレートが低くなって軸移動期間
が長くなる場合や加工一時停止中等においては逆にポン
プ１および／または２の吐出圧が高くなってくるが、こ
の場合も同様に、吐出圧が前記上限圧力以上になろうと
するとコンピュータ４０が前記制御指令を減速側に変更
し、これによって電動機９自体の回転数を低下させてポ
ンプ１，２の吐出量を減少させる。ここで、前記下限圧
力は対象機械における加工に必要な力を生じるに足りる
だけの保持圧力に対応して設定され、また前記上限圧力
は機械により定まる許容圧力に対応して設定される。

【００５４】次に図３に示す第２動作モードは比較的軽
負荷の場合に好適な高速サイクル動作の例であり、この
ときはポンプ１は低圧設定Ｐ_L 、ポンプ２は大流量設定
Ｑ_Cで動作される。即ち電磁弁１５と電磁弁２３は図示
の状態のままとされる。全ての動作シーケンスは、前述
の例と同様に例えば圧力センサｐ１〜ｐ３による検知圧
力や図示しないワーク位置検知スイッチ等に基づいてコ
ンピュータ４０によって制御される。

【００５５】シリンダ３への圧油供給は、全期間を通じ
てサーボ弁７をファンクションａで制御することにより
ポンプ１からの圧油とポンプ２からの圧油とを合算して
供給流路５に導入し、これら両ポンプの合算流量（Ｑ_D
＝Ｑ_A ＋Ｑ_C ）でシリンダ３が駆動されるようにする。
図３におけるｔ０〜ｔ１の期間は下降期間であり、これ
は昇降制御用のサーボ弁４をファンクションａにするこ
とで達成される。またｔ１〜ｔ２までの期間は上昇期間
であり、これは昇降制御用のサーボ弁４をファンクショ
ンｃにすることで達成される。ｔ２〜ｔ３の期間はサー
ボ弁４を中立ファンクションｂとするシリンダ３の横軸
移動期間である。

【００５６】尚、ここに例を挙げた第１および第２動作
モードは説明のための代表的な例を意味するものであ
り、本発明ではこの他にも種々の動作モードを各電磁弁
およびサーボ弁等の電気的シーケンスによって実現可能
である。

【００５７】また上述の各実施例において、軸移動期間
中は各ポンプが回路に必要最低限の吐出量で作動してい
れば良く、従って圧力センサｐ１，ｐ２の検知結果を利
用してコンピュータ４０で電動機９の回転数を低下させ
る代わりに、軸移動の動作中であることを示す信号を制
御系内部からコンピュータ４０に取り込んで、軸移動期
間中における電動機９の回転数を必要なトルクに応じて
低下させるようにして吐出量を低下させ、電動機９にお
ける電力消費を更に少なくするようにしても良い。

【００５８】また、図示の実施例では電動機９を両ポン
プ１，２に共通の駆動用電動機として構成してあるが、
各ポンプ１，２で別々の駆動用電動機を設けるようにし
てもよい。更にまた、駆動用電動機として誘導電動機の
代わりに同期電動機を用いることにより、負荷に応じた
回転数・トルク出力制御を比較的簡単な制御回路で実現
することができる。

【００５９】更に上述の実施例では、前記両サーボ弁４
および７を油圧パイロット方式の電気・油圧サーボ弁に
よって構成した場合を説明したが、これらサーボ弁は位
置サーボ制御方式の回転形またはリニア形の交流電動機
によってメイン弁体を移動させるサーボモータ駆動弁に
よって構成することもでき、この場合は図１におけるア
キュームレータ３４を有するパイロット系は不要であ
る。

【００６０】図１に示した実施例は第１の可変容量ポン
プ１０の吐出圧を電磁弁１５によって高低二圧に切換制
御しているが、これを例えば高中低の三圧に切換制御す
るには、図４に示すように、高圧設定用のリリーフ弁１
３と低圧設定用のリリーフ弁１４に加えて中圧設定用の
リリーフ弁１４ａとその選択用の電磁弁１５ａを並列に
設ければよく、この場合、電磁弁１５を図示の切換状態
にしたときには低圧設定となり、電磁弁１５を図示の状
態から切り変えた状態にしたときには中圧設定となり、
更に電磁弁１５ａも図示の状態から切り変えた状態にし
たときには高圧設定となる。同様なリリーフ弁と電磁弁
を複数設けることにより所望の段数の圧力設定の切換が
可能となることは述べるまでもない。

【００６１】更にまた、第１の可変容量ポンプ１０の吐
出圧を電磁弁１５や１５ａによって段階的に切換える代
わりに、これを無段階もしくは連続的に変化させるよう
にするには、例えば図１におけるリリーフ弁１３を図５
に示すように比例電磁リリーフ弁１３ａによって構成
し、その制御圧を電気信号に応じて所望の圧力値に無段
階に制御すれば良い。なお、図５においては比例電磁リ
リーフ弁１３ａの圧力制御範囲よりも低い低圧設定時を
想定して低圧設定用リリーフ弁１４を電磁弁１５で回路
に挿入できるようにしているが、ポンプ１０の吐出圧の
変更が比例電磁リリーフ弁１３ａの圧力制御範囲内であ
れば、これらリリーフ弁１４と電磁弁１５とは設けずと
も良い。

【００６２】なお、以上の実施例ではパンチングプレス
の場合を例に挙げて説明したが、本発明はこのようなプ
レス装置に限らず、冒頭に述べたような各種の成形加工
機の加工付勢部材を駆動する流体圧アクチュエータの駆
動用流体圧装置として広く利用可能である。

【００６３】

【発明の効果】以上に述べたように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、多連方式のポンプなどで構成される
複数の流体吐出手段の採用に当ってその一部を吐出圧可
変制御方式とし、これに合算流量の供給を選択的に行な
う制御弁手段を組合せているので、サイクル動作中の無
駄な電力消費を低減でき、またサイクル動作の高速化に
容易に対応できると共に大きなストローク量を伴う成形
加工機に有効な流体圧装置を提供できるという効果が得
られるものである。

【００６４】また、請求項５による発明によれば、アク
チュエータの動作パターンによっても負荷圧力が大幅に
変化する場合に、この圧力変動が必要かつ充分な範囲内
に納まるように例えば負荷圧力が所望レベルより低下し
た場合は電動機回転数を増速するなど、負荷圧力に対応
して電動機回転数を制御することにより流体回路に必要
な最低圧力を保持すると共に無駄な圧力上昇を回避して
エネルギー消費を削減することが可能となる効果が得ら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流体圧装置を含むパン
チングプレス装置のアクチュエータ駆動系の構成を示す
油圧回路図である。

【図２】第１動作モードのシリンダ駆動パターンと各ポ
ンプおよびシリンダの圧油パターンを示す説明図であ
る。

【図３】第２動作モードのシリンダ駆動パターンと各ポ
ンプおよびシリンダの圧油パターンを示す説明図であ
る。

【図４】本発明の別の実施例にかかる要部の構成を示す
油圧回路図である。

【図５】本発明の更に別の実施例にかかる要部の構成を
示す油圧回路図である。

【符号の説明】

１：可変容量ポンプ（第１のタイプの流体吐出手段） ２：可変容量ポンプ（第２のタイプの流体吐出手段） ３：油圧シリンダ（流体圧アクチュエータ） ５：圧油供給流路（加圧流体供給流路） ７：電気・油圧サーボ弁（制御弁手段） 40：コンピュータ 42：モータ駆動制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体吐出手段から供給される加圧流体を
   複数の切換弁により制御することによって加工付勢部材
   を流体圧アクチュエータにより駆動する流体圧装置にお
   いて、 比較的高圧側の第１の圧力と比較的低圧側の第２の圧力
   との少なくとも二種の圧力に吐出圧が制御可能な少なく
   ともひとつ以上の第１のタイプの流体吐出手段と、 作動中は予め定められた定常圧力の吐出圧に制御される
   少なくともひとつ以上の第２のタイプの流体吐出手段
   と、 前記流体圧アクチュエータに至る加圧流体供給流路と前
   記第１および第２のタイプの流体吐出手段を含む複数の
   流体吐出手段の各吐出口との接続を電気信号に応じた開
   度で選択的に連通および遮断すると共に、前記各流体吐
   出手段からの吐出流体を適宜な組み合わせで合算して前
   記流体圧アクチュエータに供給する切換ファンクション
   と前記各流体吐出手段のうちの何れかひとつのみからの
   吐出流体を前記加圧流体供給流路に供給する切換ファン
   クションとを有する制御弁手段とを備えたことを特徴と
   する流体圧装置。
2. 【請求項２】 前記第２のタイプの流体吐出手段の吐出
   流量を少なくとも大小二流量に制御する流量制御手段を
   更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１のタイプの流体吐出手段の吐出
   圧を段階的に切り換える圧力制御手段を備えた請求項１
   に記載の流体圧装置。
4. 【請求項４】 前記第１のタイプの流体吐出手段の吐出
   圧を無段階的に切り換える圧力制御手段を備えた請求項
   １に記載の流体圧装置。
5. 【請求項５】 流体吐出手段から供給される加圧流体を
   複数の切換弁により制御することによって加工付勢部材
   を流体圧アクチュエータにより駆動する流体圧装置にお
   いて、 前記流体吐出手段の駆動用の電動機と、前記流体吐出手
   段の吐出圧を検出して電気信号を出力する圧力センサ手
   段と、前記電気信号に基づいて前記流体吐出手段の吐出
   圧が予め定められた圧力範囲内に保たれるように前記電
   動機の回転数を制御する電気的制御手段とを備えたこと
   を特徴とする流体圧装置。