JPH09136198A - プレス機械の液圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液圧ポンプの吐出量と液圧の方向制御を高速
に行い、方向と流量の同調制御により動力損失を小さく
し、動力効率も向上させたプレス機械の液圧駆動装置を
提供する。 【解決手段】 液圧ポンプに斜板形可変容量型のアキシ
ャルピストンポンプ１１を用い、サーボ弁に替えてスプ
ール弁を並列に備える切換弁装置１２を用いる。アキシ
ャルピストンポンプ１１のポンプ・カム駆動用の電動機
３０と切換弁装置１２の切換弁カム駆動用電動機４７
を、それぞれ数値制御装置１４からの指令で同調制御
し、切換弁装置１２の２個のスプール４４ａ、４４ｂを
交互に切換え動作させ、アキシャルピストンポンプ１１
の吐出流量と液圧シリンダ１への作動油の方向の同調制
御を行って液圧シリンダ１のピストン１ａを上下動させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タレッレパンチプレス
に代表される高速にラムを往復運動させるプレス機械の
液圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タレッレパンチプレスのようにラムを高
速に往復運動させるプレス機械の液圧駆動装置において
は、従来はソレノイドによる切換弁が多く使用されてき
たが、応答に遅れがあり、高頻度に加工をする場合、即
ち１サイクル時間を短くして生産性を向上させる場合に
は、サーボバルブを使用して高速化させている。

【０００３】図９はサーボバルブを使用した従来のプレ
ス機械の液圧駆動装置の油圧回路図である。図中１が液
圧シリンダ、２がサーボバルブ、３がメインポンプであ
り、メインポンプ３の吐出口をサーボバルブ２のＰポー
トに接続し、サーボバルブ２のＡ、Ｂポートを各々液圧
シリンダ１に接続して液圧シリンダ１のピストン１ａを
上下動させるようになっている。

【０００４】サーボバルブ２の通過流量は流量制御用ア
ンプ４からの指令に応じて制御し、メインポンプ３の吐
出側に設けた電流比例制御リリーフ弁５からタンク６へ
の作動油のリリーフは、リリーフ圧制御用アンプ７から
の指令に応じた圧力で行なっている。なお図中８はパイ
ロット圧用ポンプ、９はパイロット圧用のリリーフ弁、
１０はメインポンプ３を駆動する主電動機である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９の油圧
回路のようにサーボバルブを用いると高速化という目的
は達せられるものの、サーボバルブでは作動油を絞って
流量制御するので、圧力損失が大きく、効率が低下し、
また電流比例制御リリーフ弁５からタンク６へ戻す作動
油の分も損失することになる。このため、上述のような
サーボ弁２を用いたシステムでは、明らかにシステムの
効率を悪化させる無駄な部分であるとわかっていてもメ
インポンプ３を駆動する主電動機１０の容量を大きくす
る必要がある。即ち従来のような液圧駆動装置のシステ
ムでは、効率的かつ最適な装置構成、システム構成とす
ることが難しいという問題があった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点に鑑み、ポンプ
の吐出量を高速に可変制御すること、液圧の方向制御を
高速に行うこと、及び方向と流量のタイミングを一致さ
せた制御を行なうこと可能とし、さらにリリーフ弁を介
してタンクへ戻す作動油をほとんど発生させないように
して動力損失を小さくするなどして動力効率も向上させ
ることができるプレス機械の液圧駆動装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプレス機械
の液圧駆動装置は上記目的を達成するために、液圧ポン
プと切換弁を含むプレス機械の液圧駆動装置であって、
上記液圧ポンプに斜板形可変容量アキシャルピストンポ
ンプを用いるとともに上記切換弁にスプール弁を用い、
上記斜板形可変容量アキシャルピストンポンプの斜板傾
転角を可変させて吐出量を制御する手段が、一端側が上
記斜板に当接して該斜板の傾転角を位置決めするピスト
ンと、上記ピストンの他端に連結して回転あるいは揺動
運動を直線運動に変換する運動変換手段と、該運動変換
手段に連結する回転あるいは揺動用のアクチュエータと
からなり、上記スプール弁の切換駆動手段が、スプール
の一端に連結して回転運動を直線運動に変換する運動変
換手段と、該運動変換手段に連結する回転あるいは揺動
用のアクチュエータとからなり、上記両アクチュエータ
を同調して動作させることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。なお以下に記載する複数の実施形態
において共通する部分には共通する符号を付すに止め、
重複する説明は省略する。また従来と共通する部分にも
共通する符号を付すに止め、重複する説明は省略する。

【０００９】図１は本発明に係るプレス機械の液圧駆動
装置の第１の実施形態の油圧回路図である。本実施形態
の装置は、液圧ポンプに斜板形可変容量型のアキシャル
ピストンポンプ１１を用いるとともに、サーボ弁に替え
て、スプール弁を並列に備える切換弁装置１２を用いて
いる。そして、アキシャルピストンポンプ１１の吐出口
を切換弁装置１２のＰポートに接続し、切換弁装置１２
のＡ、Ｂポートを各々液圧シリンダ１に接続し、切換弁
装置１２の２個のスプールが交互に切換え動作をして液
圧シリンダ１のピストンを上下動させるようになってい
る。

【００１０】アキシャルピストンポンプ１１の吐出側に
はリリーフ弁１３を設けてあるが、このリリーフ弁１３
は、回路内の機器を保護するため、許容できる最大圧力
に設定した安全用のバルブであり、作動油は異常時以外
はこのリリーフ弁からは流れ出ない。また図中１４は数
値制御装置で、アキシャルピストンポンプ１１の後述す
るポンプ・カム駆動用サーボモータ及び切換弁装置１２
の切換弁カム駆動用サーボモータは、それぞれこの数値
制御装置１４からの指令に従って同調を保って制御され
るようにしてあり、アキシャルピストンポンプ１１の吐
出流量と液圧シリンダ１への作動油の方向の同調制御が
可能となっている。

【００１１】図２は図１中のアキシャルピストンポンプ
１１の部分破断側面図、図３は同部分破断平面図であ
る。このアキシャルピストンポンプ１１は主に、ポンプ
本体２１と、そのケーシング２２の外側に取り付けた吐
出量制御部２３とからなる。

【００１２】ポンプ本体２１のケーシング２２内には、
斜板２４と、複数のピストン２５・・を備えるシリンダ
ブロック２６と、斜板２４の傾転角を可変させるピスト
ン２７と、ピストン２７との間に斜板２４を挟んでピス
トン２７を押し戻し付勢するバネ２８が設けてある。ま
たケーシング２２の一方側から入力軸２９を挿入して斜
板２４を貫通させ、シリンダブロック２６内でシリンダ
ブロック２６が一緒に回転するようにスプライン等（図
示せず）で連結してある。なお図中２６ａはバルブプレ
ート、２４ａはシューである。

【００１３】一方、吐出量制御部２３は、電動機３０、
減速機３１及び運動変換装置３２とからなる。運動変換
装置３２は回転運動を直線運動に変換する手段で、減速
機３１を介して電動機３０により回転駆動される回転軸
３３をケーシング３４内で軸支し、この回転軸３３に板
カム３５を取り付け、斜板２４の傾転角を可変させるピ
ストン２７の基端にピン３６で回転可能に取り付けたロ
ーラフォロワ３７を板カム３５接触させて構成してあ
る。なおカムには図示のような板カムだけでなく、他の
形態のものも採用できる。またこれらの変換手段を回転
あるいは揺動駆動する手段としては、サーボモータを採
用可能であるが、もちろん油圧あるいは液圧モータ、あ
るいは揺動アクチュエータも採用できる。

【００１４】即ちこのアキシャルピストンポンプ１１
は、減速機３１を介して回転軸３３を電動機３０で回転
駆動し、板カム３５を所定角度回転させ、バネ２８の付
勢力に抗して、あるいはバネ２８の付勢力と共働させて
ピストン２７をその軸方向で直線的に移動させ、斜板２
４の傾転角を可変させる。電動機３０を高速回転させて
斜板２４の位置決めを行えば、シリンダブロック２６内
のピストン２５のストロークを高速で可変させることが
でき、従ってポンプの吐出量を高速で可変制御すること
が可能となる。

【００１５】図４は、図１中の切換弁装置１２の平面断
面図、図５は同正面断面図である。この切換弁装置１２
は主に、弁本体４１と、そのケーシング４２の外側に取
り付けた作動制御部４３とからなる。

【００１６】弁本体４１は、２個の２位置４ポートのス
プール４４ａ、４４ｂをケーシング４２内に並行に配置
し、それらの一端をバネ４５で他端側へ付勢して構成し
てある。また各スプール４４ａ、４４ｂの他端には、ロ
ーラフォロワ４６を回転自在に軸支してある。

【００１７】一方、作動制御部４３は、電動機４７、減
速機４８及び運動変換装置４９とからなる。運動変換装
置４９は回転運動を直線運動に変換する手段で、減速機
４８を介して電動機４９により回転駆動される１本の回
転軸５０をケーシング５１内に軸支し、この回転軸５０
に板カム５２ａ、５２ｂを所定間隔で取り付け、これに
スプール４４ａ、４４ｂの他端に設けたローラフォロワ
４６、４６を接触させて構成してある。板カム５２ａ、
５２ｂの取り付け間隔は、もちろんスプール４４ａ、４
４ｂの間隔に対応している。板カム５２ａ、５２ｂは図
示のようにカム曲線の位相を異ならせてあり、回転軸５
０が１回転する間に、２個のスプール４４、４４が交互
に切換え動作をするようになっている。電動機４７とし
ては、サーボモータ等が採用可能である。なお板カム５
２ａ、５２ｂは完全に分離されたものである必要はな
く、一体のものであっても一対のカム曲線を回転軸５０
の軸方向で離れた２位置に有するものであってもよい。

【００１８】この切換弁装置１２は上述のように、板カ
ム５２ａ、５２ｂによりスプール４４ａ、４４ｂを交互
に移動させ、液圧シリンダ１のピストン１ａを上下動さ
せる。即ち、図１の状態では各ポートがブロックされて
おり、この状態から電動機４７により回転軸５０を図中
右回りに回転させると、一方の板カム５２ｂのカム曲線
が最下点から頂点へ向かう状態にあるため、スプール４
４ｂは板カム５２ｂによって押されてバネ４５の付勢力
に抗して図中右方向へ移動し、各ポートが連通して作動
油が液圧シリンダ１の下室へ供給され、ピストン１ａが
上昇するとともに、液圧シリンダ１の上室内の作動油が
Ｂポートを介してタンク６へ戻る。その間、板カム５２
ａも同速度で回転するが、この間のカム曲線の変位がゼ
ロであるためスプール４４ａは移動せず、ポートブロッ
ク状態が保たれ、液圧シリンダ１の上室には作動油は供
給されず、ピストン１ａの上昇を妨げることはない。回
転軸５０がさらに回転すると、板カム５２ｂはカム曲線
の変位方向が頂点から最下点へ向かう状態となり、バネ
４５の付勢力によりスプール４４ｂは図１に示すポート
ブロック状態に戻り、液圧シリンダ１の下室には作動油
が供給されなくなる。

【００１９】一方、板カム５２ａでは、カム曲線が最下
点から頂点へ向かう状態に至り、スプール４４ａはカム
５２ａによってバネ４５の付勢力に抗して図中右方向へ
移動し、各ポートが連通して作動油が液圧シリンダ１の
上室へ供給され、ピストン１ａが下降するとともに、液
圧シリンダ１の下室内の作動油がＢポートを介してタン
ク６へ戻る。スプール４４ｂは、ポートブロック状態に
戻った後はカム曲線の変位がゼロであるため移動せず、
ポートブロック状態を保ち、液圧シリンダ１の下室に作
動油は供給されず、ピストン１ａの下降を妨げることは
ない。この動作が回転軸５０の回転に伴って高速で繰り
返されることになる。

【００２０】そして、サーボモータ等を用いるアキシャ
ルピストンポンプ１１の電動機３１と切換弁装置１２の
電動機４７を、数値制御装置１４からの指令に従って同
調を保って制御し、アキシャルピストンポンプ１１の吐
出流量と液圧シリンダ１への作動油の方向の同調制御を
行なう。これによって、アキシャルピストンポンプ１１
が吐出した作動油を絞ることなしに、液圧シリング１を
駆動でき、リリーフ弁１３を介してタンク６へ戻る作動
油はほとんど発生しない。また、切換弁装置１２は、サ
ーボバルブより圧力損失が小さいので、動力的に効率が
向上する。

【００２１】図６は本発明に係るプレス機械の液圧駆動
装置の第２の実施形態の油圧回路図である。本実施形態
の装置は、第１の実施形態の装置とほぼ同様のものであ
り、切換弁装置１２内においてＰポートとＴポートを接
続している点のみが異なっている。このようにすると、
切換弁装置１２がＯＦＦ状態、即ちオールポートブロッ
クの場合は、アキシャルピストンポンプ１１から吐出さ
れた作動油がＰポートからＴポートを通じてタンク６へ
戻り、圧力が立ち上がらないようにすることができる。

【００２２】このため、切換弁装置１２がＯＦＦ状態で
アキシャルピストンポンプ１１の吐出流量をあらかじめ
大きくしておいても、圧力は大きくならず、その状態か
ら切換弁装置１２を駆動すると、液圧シリンダ１の作動
スタート時点の加速度を大きくでき、１サイクルの時間
を短縮してプレスの生産性を高めることが可能となる。

【００２３】図７は本発明に係るプレス機械の液圧駆動
装置の第３の実施形態の油圧回路図、図８は図７の装置
に用いる切換弁装置を示す側面断面図である。本実施形
態の装置も、第１の実施形態の装置と基本的にほぼ同様
のものであるが、切換弁装置に図８に示す３位置４ポー
トのスプールを１個のみ設けたものを用いている。

【００２４】図８に示す切換弁装置６０は、弁本体６１
と、そのケーシング６２の外側に取り付けた作動制御部
６３とからなり、弁本体６１内に３位置４ポートのスプ
ール６４を１個だけ設け、スプール６４の端をピン６５
とコンロッド６６を介して作動制御部６３内に配したク
ランクシャフト６７に連結し、これをサーボモータ等の
電動機４７、減速機（図示を省略するが、図５に示す実
施形態と同様に連結する）で駆動する。また第２の実施
形態と同様に、切換弁装置６０内においてＰポートとＴ
ポートを接続し、オールポートブロックの場合に圧力が
立ち上がらないようにしてある。

【００２５】この形態でもアキシャルピストンポンプ１
１の電動機３１と切換弁装置６０の電動機４７を、数値
制御装置１４からの指令に従って同調を保って制御し、
アキシャルピストンポンプ１１の吐出流量と液圧シリン
ダ１への作動油の方向の同調制御を行なえる。また、ア
キシャルピストンポンプ１１が吐出した作動油を絞らず
に液圧シリング１を駆動でき、タンク６へ戻る作動油を
ほぼなくして動力的に効率を向上させ得る。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に係るプレス機械の液圧駆動装
置は、以上説明してきたように、液圧ポンプに斜板形可
変容量アキシャルピストンポンプを用いるとともに切換
弁にスプール弁を用い、斜板傾転角を可変させて吐出量
を制御する手段に、斜板の傾転角を位置決めするピスト
ンと連係してピストンをその軸方向で移動させるために
回転あるいは揺動運動を直線運動に変換する運動変換手
段と、この運動変換手段に連係する回転あるいは揺動用
のアクチュエータとからなるものを用い、スプール弁の
切換駆動に、スプールの一端に連結して回転運動を直線
運動に変換する運動変換手段と、運動変換手段に連結す
る回転あるいは揺動用のアクチュエータとからなるもの
を用い、両アクチュエータを同調して動作させるように
したので、液圧ポンプが吐出した作動油を絞ることなし
にプレス機械、具体的には液圧シリンダの作動速度と方
向を制御して駆動できるようになり、リリーフ弁を介し
てタンクへ戻される圧油をほとんど発生させずにプレス
機械を運転可能となり、動力損失を大幅に低減させるこ
とができるという効果がある。またサーボバルブより圧
力損失の小さいスプール弁を用いて高速駆動に対応でき
るので、動力効率を向上させることができるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプレス機械の液圧駆動装置の第１
の実施形態の油圧回路図である。

【図２】図１中のアキシャルピストンポンプの部分破断
側面図である。

【図３】図１中のアキシャルピストンポンプの部分破断
平面図である。

【図４】図１中の切換弁装置の正面断面図である。

【図５】図１中の切換弁装置の平面断面図である。

【図６】本発明に係るプレス機械の液圧駆動装置の第２
の実施形態の油圧回路図である。

【図７】本発明に係るプレス機械の液圧駆動装置の第３
の実施形態の油圧回路図である。

【図８】図７の装置に用いる切換弁装置を示す正面断面
図である。

【図９】サーボバルブを使用した従来のプレス機械の液
圧駆動装置の油圧回路図である。

【符号の説明】

１ 液圧シリンダ １ａ ピストン ６ タンク １１ アキシャルピストンポンプ １２、６０ 切換弁装置 １３ リリーフ弁 １４ 数値制御装置 ２１ ポンプ本体 ２２、３４、４２、５１、６２ ケーシング ２３ 吐出量制御部 ２４ 斜板 ２４ａ シュー ２５、２７ ピストン ２６ シリンダブロック ２６ａ バルブプレート ２８、４５ バネ ２９ 入力軸 ３０、４７ 電動機 ３１、４８ 減速機 ３２、４９ 運動変換装置 ３３、５０ 回転軸 ３５、５２ａ、５２ｂ 板カム ３６、６５ ピン ３７、４６ ローラフォロワ ４１、６１ 弁本体 ４３、６３ 作動制御部 ４４ａ、４４ｂ、６４ スプール ６６ コンロッド ６７ クランクシャフト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液圧ポンプと切換弁を含むプレス機械の
   液圧駆動装置であって、上記液圧ポンプに斜板形可変容
   量アキシャルピストンポンプを用いるとともに上記切換
   弁にスプール弁を用い、上記斜板形可変容量アキシャル
   ピストンポンプの斜板傾転角を可変させて吐出量を制御
   する手段が、一端側が上記斜板に当接して該斜板の傾転
   角を位置決めするピストンと、上記ピストンの他端に連
   結して回転あるいは揺動運動を直線運動に変換する運動
   変換手段と、該運動変換手段に連結する回転あるいは揺
   動用のアクチュエータとからなり、上記スプール弁の切
   換駆動手段が、スプールの一端に連結して回転運動を直
   線運動に変換する運動変換手段と、該運動変換手段に連
   結する回転あるいは揺動用のアクチュエータとからな
   り、上記両アクチュエータを同調して動作させることを
   特徴とするプレス機械の液圧駆動装置。