JPH09277339A - 油圧シリンダの速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構造で安定した速度制御が達成
され、かつ、停電等の緊急時に流量調整弁内のスプール
が自動的に流路を閉止する位置に移動して流路を遮断す
る油圧シリンダの速度制御方法を提供するものである。 【解決手段】 ランアラウンド回路を備えた油圧シリン
ダへの作動油の油圧源からの流入量と該ランアラウンド
回路からの該油圧シリンダへの戻り作動油の流入量を合
流させた後の経路に設けた単一のスプールを保有した単
一の流量制御弁を介して、該油圧シリンダへの作動油の
流量を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、ダイカ
ストマシンや射出成形機などの射出シリンダとして使用
される油圧シリンダの速度制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえば、ダイカストマシン
の射出シリンダの油圧回路に、実公昭６１−４０９９６
号公報、特公平２−３４７０８号公報に記載されている
流量調整弁を組み込んで使用するが知られている。この
流量調整弁は、１個のコンパクトな弁で低速射出用の流
量調整弁と開閉弁および高速射出用の４つの弁を兼ね備
え、比較的小さな駆動力と弁開状態保持力により、円滑
な素早い動作を行ない得るものであり、それなりに実用
価値の高いものである。

【０００３】一方、従来より、ダイカストマシン等の射
出シリンダ装置には、油圧源からシリンダのヘッド側室
に供給する作動油の量を節約し、出来るだけ少ない作動
油でピストンを前進させるために、ロッド側室とヘッド
側室を結ぶランアラウンド回路を設け、前進動作時にロ
ッド側室から排出される作動油をヘッド側室へ戻し、ア
キュムレータや油圧ポンプ等の油圧源から送られてくる
作動油とともにピストンを前進させるようにしているこ
とが知られている。

【０００４】そして、従来は、前記流量調整弁をランア
ラウンド回路を有する射出シリンダの油圧回路内に組み
込んで用いる場合には、後述するメータイン回路か、あ
るいはメータアウト回路としていた。図３はメータイン
回路を簡略化して示したもので、１０１はシリンダ、１
０２はピストン、１０３はピストン１０２と一体化され
たピストンロッド、１０４はヘッド側室、１０５はロッ
ド側室、１０６はロッド側室１０５とヘッド側室１０４
を結んだランアラウンド回路、１０７はピストン後退時
に閉じておくパイロットチェック弁、１０８８はアキュ
ムレータ等の油圧源である。

【０００５】１０９は前記の実公昭６１−４０９９６号
公報等で公知の流量調整弁であり、油圧源１０８とヘッ
ド側室１０４との間に組み込まれている。この場合、シ
リンダ１０１の作動油導入側（ヘッド側室側）に流量調
整弁１０９を組み込んでいるので、メータイン回路と言
う。これに対して、図４はメータアウト回路を簡略化し
て示しており、油圧源１０８からヘッド側室１０４の間
には流量調整弁１０９はなく、ロッド側室１０５から出
たランアラウンド回路１０６中に流量調整弁１０９を設
けており、メータアウト回路という。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すメータイン回路では、高速前進時に流量調整弁９の
弁開度を大きくしているのでピストン１０２の動きは安
定するが、低速前進時には流量調整弁１０９の開度を小
さくする関係上、油圧源１０８の直後の作動油量を絞る
ことになり、低速時には作動油圧が非常に低くなる。そ
の結果、応答性が悪く、ピストン１０２の動きや速度が
不安定となる。その対策として、図５に示すように、ラ
ンアラウンド回路１０６に固定絞り弁１０９Ｓを入れる
ことによって作動油圧を上げることも出来るが、速度を
上げようとすると、固定絞り弁１０９Ｓの圧力損失が大
きくなり、速度を上げることが困難となる。

【０００７】一方、メータアウト回路では、ヘッド側室
１０４へは油圧源１０８の作動油圧が直接作用するの
で、ヘッド側室１０４の作動油圧が油圧源１０８の圧力
とほぼ同じになり、ダイカストマシンの射出シリンダ装
置では、たとえば１４０〜２１０ｋｇ／ｃｍ² のように
非常に高くなる。その結果、射出充填時には非常に高い
サージ圧が発生し、バリやフラッシュ等が発生する原因
となる。

【０００８】そこで、本出願人は、特願平６−９３３３
３号の出願において、上記の課題を解決するために、ラ
ンアラウンド回路を有する油圧シリンダへの作動油の油
圧源からの流入量とランアラウンド回路からの流入量の
両方を流量調整弁で同時に制御して油圧シリンダの速度
を制御するようにした。図６における流量調整弁１１１
は、この際に使用される流量調整弁１１１を示してお
り、その詳細は図７に示したとおりである。

【０００９】この流量調整弁１１１は、図７に示すよう
に、弁スプール３１をバルブボディ（マニホールド２
９）の弁室３０内に摺動自在に設けた流量調整弁であっ
て、弁室３０の軸線方向の一端側に入口を設け、軸線と
直角方向に出口を設け、弁室３０を形成しているバルブ
ボディ（マニホールド２９）の内周面の出口部に環状の
流通穴３３、３４を設け、弁室３０の軸線方向の他端部
を弁室外と遮断した密封構造にし、弁室３０内に、弁ス
プール３１を軸線方向に前後進させることにより、弁ス
プール３１の先端部の外周面で前記出口部を環状流通穴
３３、３４を開いたり閉じたりするように弁スプール３
１の外周面を弁室内周面に密封させて設け、弁スプール
３１の中央部外周面には、弁スプール３１の外周面外側
に設けられている貫通穴３１ａに連通した状態で環状の
溝３２が形成されるとともに、弁スプール３１によっ
て、弁室３０を、入口がある第１室３０ａと入口がある
側とは反対側の第２室３０ｂとに分け、弁スプール３１
の外周面に近い内部で軸線方向に伸びている貫通穴３１
ａを設け、弁スプール３１の反入口側の第２室３０ｂ外
まで軸線方向に伸びた弁軸２８を弁スプール３１に取り
付け、弁軸２８の他端は、ボールねじ軸１７と螺合する
ボールナット１９と接合される。ボールねじ軸１７はそ
の外側に取り付けた歯車１８およびこれに噛合する歯車
１４を介して、たとえばサーボモータやパルスモータな
どのモータ６により回転駆動される。

【００１０】このように構成された流量調整弁１１１
は、運転停止時は弁スプール３１が図面左方の前進限に
位置し、マニホールド２９の流通穴（流入口）３３、３
４と第１室３０ａおよび弁スプール３１の溝３２とは遮
断されている。この状態で低速射出開始の指令が出て、
低速射出速度の指令がなされると、その指令がモータ６
に加わり、所定角度回転され、軸１３、歯車１４、歯車
１８を介して軸１７が回転駆動され、軸１７とボールナ
ット１９との間に設けられたボールねじ機構が働きボー
ルナット１９が後退する。ボールナット１９の後退とと
もにこれと一体化されたスプール３１が後退し、まず、
溝３２が、たとえば油圧ユニットの供給ラインと接続さ
れた流通穴（流入口）３４と連通した状態となり、流通
穴３４に導入されている１次側の作動油は溝３２を経由
して弁スプール３１の側端側の弁室３０側に流れ込み、
図示しない射出シリンダへ供給され、低速射出が開始さ
れる。このときの溝３２と流通穴３４との流通程度、す
なわち、作動油流量がスプール３１の後退量で制御され
る。これと同様に、高速射出指令が出たときには、スプ
ール３１がさらに大きく後退し、弁室３０とマニホール
ド２９内に設けられたもう一方の、たとえばランアラウ
ンド回路１０６と接続された流通穴（流入口）３３とが
連通する結果、作動油流量は一挙に拡大し、この大量の
作動油を供給された射出シリンダのピストンロッドは高
速移動し、高速射出が実施される。

【００１１】このように、この流量調整弁１１１は、１
個のコンパクトな弁で低速射出用の流量調整弁と開閉弁
および高速射出用の調整弁と開閉弁の４つの弁を同時に
兼ね備え、比較的小さな駆動力と弁開状態保持力によ
り、円滑な素早い動作を行ない得るものであり、それな
りに実用価値の高いものである。

【００１２】しかしながら、このような流量制御弁１１
１では、油圧源から流入する作動油の流量とランアラウ
ンド回路からの戻りの作動油の流量を同時に制御する必
要があるため、バルブ構造が複雑となりイニシャルコス
トが増大するばかりでなく、流量調整弁の量産に不適で
あるという問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明においては、ランアラウンド回路を備
えた油圧シリンダへの作動油の油圧源からの流入量と該
ランアラウンド回路からの該油圧シリンダへの戻り作動
油の流入量を合流させた後の経路に設けた単一のスプー
ルを保有した単一の流量制御弁を介して、該油圧シリン
ダへの作動油の流量を制御するようにした。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明においては、ランアラウン
ド回路を備えた油圧シリンダへの作動油の油圧源からの
流入量と該ランアラウンド回路からの該油圧シリンダへ
の戻り作動油の流入量を合流させた後の経路に設けた単
一のスプールを保有した単一の流量制御弁を介して、該
油圧シリンダへの作動油の流量を制御するようにしてお
り、比較的簡単な構造で安定した速度制御が達成され、
かつ、停電等の緊急時に流量調整弁内のスプールが自動
的に流路を閉止する位置に移動して流路を遮断するの
で、操業の安全性も高い。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図２は、本発明の実施例に係
り、図１は本発明の方法を実施する流量調整弁の１実施
例を示す縦断面図、図２は図１の流量調整弁を組み込ん
だ油圧回路図である。なお、図３〜図７は従来技術例を
示し、図３は第１実施例の油圧回路図、図４は第２実施
例の油圧回路図、図５は第３実施例の油圧回路図、図６
は第４実施例の油圧回路図、図７は従来の流量調整弁の
１実施例を示す縦断面図である。

【００１６】図２の油圧回路は、本発明の方法を実施す
るための装置の１実施例を示し、図１の流量調整弁１０
０は、図２に示した装置に組み込んだ流量調整弁の１実
施例である。図２において、図３〜図６と同様に、１０
１はシリンダ、１０２はピストン、１０３はピストンロ
ッド、１０４はヘッド側室、１０５はロッド側室、１０
６はランアラウンド回路、１０７はピストン前進時のラ
ンアラウンド時に開きピストン後退時に閉じておくパイ
ロットチェック弁、１０８はアキュムレータ等の油圧源
である。油圧源１０８には図示しない油圧ポンプやその
回路も包含される。

【００１７】この回路に組み込まれる流量調整弁１００
は、ランアラウンド回路１０６からの戻りの作動油と油
圧源１０８からの作動油が合流した後の経路に設置され
る。流量調整弁１００は、図１に示すように、一端側に
位置する駆動部１１０と流量調整部１３０に大別され、
構成される。

【００１８】駆動部１１０においては、１１４は回転量
検知装置を備えたサーボモータであり、フレーム１１５
に取り付けたサーボモータ１１４の出力軸は、カップリ
ング１１６を介してボールねじ軸１１７の一端部と連結
した。このボールねじ軸１１７にはボールねじ軸１１７
の回転によって前後進するボールナット１１８が螺合さ
れており、ボールナット１１８の縁端部フランジは後述
する流量調整部１３０のスプール１３６と連結ロッド１
２０を介して接続され、ボールナット１１８とスプール
１３６は一体的に前後進するよう構成される。駆動方式
は上述のサーボモータやパルスモータによる回転をボー
ルねじ機構（ボールねじ軸１１７およびボールナット１
１８）による往復動変換に限らず、油圧シリンダによっ
て直接にスプール１３６を前後進させる往復動機構とし
てもよい。

【００１９】流量調整部１３０においては、図１に示す
ように、後端側にフランジ１３４を固設した円筒状のマ
ニホールド１３２内に穿設された空洞部からなる弁室１
３８（具体的には、前方弁室１３８ａと後方弁室１３８
ｂで構成される）を前後進自在にスプール１３６が配設
されており、スプール１３６の前進位置では、作動油流
入口１５０から入った作動油はスプール１３６に阻まれ
て流路を遮断され、一方、スプール１３６の後退位置で
は、作動油流入口１５０と作動油排出口１６０とが連通
され（図１の状態）、作動油流量はスプール１３６の後
退移動により前方弁室１３８ａに形成された間隙量によ
って制御される。すなわち、スプール１３６の後退量を
少なくすると作動油流量は小さく、後退量を大にすると
作動油流量も大になり、かつ、スプール後退量と作動油
流量とは直線比例に近似した、ある一定の関係にあるの
で、任意に作動油流量を制御できる。

【００２０】スプール１３６には、前方弁室１３８ａと
後方弁室１３８ｂとを連通するパイロット通路１３６ａ
が設けられるとともに、中心部にスプール１３６を貫通
し、かつ、前方弁室側が後方弁室側より大径の段付透孔
１４２が軸方向に穿設され、段付透孔１４２の大径およ
び小径にそれぞれ一致する大径部と小径部を有し該小径
部が該後方弁室の背後のマニホールド１３２に接続する
フランジ１３４に設けたねじ穴１３４ｃに締結された段
付ロッド１４０を前後進するスプール１３６と摺動自在
に配設した。段付ロッド１４０は、大径部が中間部にオ
イルシールのためのパッキン１４４を収納したピストン
１４０ａであり、小径部１４０ｂは同一直径の棒状形状
をしており、内部にねじ穴１３４ｃに接続する空気抜き
穴１３４ｂと連通する空気抜き穴１４０ｃが軸方向に穿
設される。

【００２１】以上のように構成された流量調整弁１００
を備えた油圧回路を有する射出装置における油圧シリン
ダの速度制御方法の作動について説明する。当初全閉状
態に保持されていた流量調整弁（スプール１３６が左方
前進限位置にある）１００に、低速射出指令や高速射出
指令の程度に応じて開度指令が出され、サーボモータ１
１４に所要角度の回転指令が与えられ、スプール１３６
が所定の位置まで後退移動する。このとき、ピストン１
４０ａ後部の空気は空気抜き穴１４０ｃおよび空気抜き
穴１３４ｂを経由して補充される（逆に、スプール１３
６が前進するときピストン１４０ａ後部の空気は空気抜
き穴１４０ｃおよび空気抜き穴１３４ｂを経由して大気
開放される）。スプール１３６の移動に伴って、流量調
整部１３０の流入口１５０と排出口１６０が連通し、作
動油は所定の開度に応じた流量で流量調整弁１００を流
れ、たとえば射出シリンダ１のヘッド側室１０４へ作動
油を供給する。射出速度に変更を与えるときには、その
速度に応じた開度に合わせてスプール１３６を所定の位
置に移動する。

【００２２】本発明に使用される流量調整弁１００で
は、このようなスプール１３６が前進限の全閉位置以外
の開いた状態に、停電や何らかの駆動部１１０の故障に
起因して駆動力が０となった場合には、パイロット通路
１３６ａによる作動油の連通により、前方弁室１３８ａ
と後方弁室１３８ｂの圧力が等しく、かつ、スプール１
３６に穿設した段付透孔１４２の存在により前方弁室１
３８ａの受圧面積は後方弁室１３８ｂの受圧面積より小
さいので、スプール１３６の前進力が後退力に勝り、ス
プール１３６は自動的に前進限位置へ移動し、流量調整
弁１００は全閉状態となる。したがって、従来この流量
調整弁の前後に配設していた開閉弁を省略することが可
能になる。

【００２３】以上説明したように、本発明の方法によれ
ば、単一のスプールを備えた単一の簡単な構造の流量調
整弁１００で、油圧ユニットの油圧源１０８から流入す
る作動油とランアラウンド回路１０６からの戻り作動油
を同時に安定して流量制御できるとともに、緊急時に自
動閉止するから、運転操作性と信頼性が向上する。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
便容易に油圧源作動油とランアラウンド回路の戻り作動
油を同時に、安全確実に流量制御出来るばかりでなく、
運転操作性と運転信頼性を高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する流量調整弁の１実施例
を示す縦断面図である。

【図２】本発明の方法を実施する図１の流量調整弁を組
み込んだ油圧回路図である。

【図３】従来の実施例に係る油圧回路図である。

【図４】従来の実施例に係る油圧回路図である。

【図５】従来の実施例に係る油圧回路図である。

【図６】従来の実施例に係る油圧回路図である。

【図７】従来の流量調整弁の１実施例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 流量調整弁 ２ 駆動部 ３ 流量調整部 ６ モータ １３ 軸 １４ 歯車 １７ ボールねじ軸 １８ 歯車 １９ ボールナット ２８ 弁軸 ２９ マニホールド ３０ 弁室 ３０ａ 第１室 ３０ｂ 第２室 ３１ スプール ３１ａ 貫通穴 ３２ 溝 ３３、３４ 流通穴（流入口） ３９ 排出口 １００ 流量調整弁（流量制御弁） １０１ 射出シリンダ １０２ ピストン １０３ ピストンロッド １０４ ヘッド側室 １０５ ロッド側室 １０６ ランアラウンド回路 １０７ パイロットチェック弁 １０８ 油圧源 １０９ 流量調整弁 １０９Ｓ 固定絞り弁 １１０ 駆動部 １１１ 流量調整弁 １１４、 サーボモータ（パルスモータ） １１４Ａ 油圧シリンダ １１５、１１５Ａ フレーム １１６ カップリング １１６Ａ 連結板 １１７ ボールねじ軸 １１７ａ 軸受 １１８ ボールナット １２０ 連結ロッド １３０ 流量調整部 １３２ マニホールド １３４ フランジ １３４ａ ガイドブッシュ １３４ｂ 空気抜き穴 １３４ｃ ねじ穴 １３６ スプール １３６ａ パイロット通路 １３８ 弁室 １３８ａ 前方弁室 １３８ｂ 後方弁室 １４０ 段付ロッド １４０ａ ピストン １４０ｂ 小径部 １４０ｃ 空気抜き穴 １４２ 段付透孔 １４４ パッキン １４６ パッキン １５０ 流入口 １６０ 排出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランアラウンド回路を備えた油圧シリン
   ダへの作動油の油圧源からの流入量と該ランアラウンド
   回路からの該油圧シリンダへの戻り作動油の流入量を合
   流させた後の経路に設けた単一のスプールを保有した単
   一の流量制御弁を介して、該油圧シリンダへの作動油の
   流量を制御するようにした油圧シリンダの速度制御方
   法。