JPH0938799A - 二重油圧シリンダの流量制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小シリンダの実ラムストロークのオーバーシ
ュートをなくし、大、小シリンダを同じラムスピードで
パラメータを一種類にすることにより制御の簡単化を図
る。 【解決手段】 二重油圧シリンダ１７に備えた大シリン
ダ２９と小シリンダ３１を駆動せしめる油圧回路２７に
サーボバルブ４３を設け、このサーボバルブ４３のパイ
ロット圧により作動する比例弁４７に設けたスプール５
７の段部に切欠部を設けた。そして、サーボバルブ４３
のパイロット圧を小シリンダ３１に合わせ高低圧固定と
する。また、サーボバルブ４３の定格流量を小シリンダ
３１の流量に合わせると共に、流量特性を変更し、小シ
リンダ３１の遅れ時間を短縮する。而して、小シリンダ
３１の実ラムストロークのオーバーシュートがなく、
大、小シリンダ２９，３１を同じラムスピードで制御で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二重油圧シリン
ダの流量制御方法およびその装置に係り、更に詳細に
は、二重油圧シリンダに備えた大、小シリンダを同じラ
ムスピードで同一パラメータで制御する二重油圧シリン
ダの流量制御方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばタレットパンチプレスにお
いて、高ヒットレートを出すためにパンチを往復動せし
める駆動装置であるドライブシリンダを二重シリンダと
している。そして、この二重シリンダの制御を行なう場
合、大シリンダと小シリンダでは質量が異なる上、小シ
リンダは低圧大流量で大シリンダは高圧小流量であるた
め、ラムスピードを変えていた。

【０００３】前記二重シリンダを作動せしめる油圧回路
として、例えば、図５に示されている油圧回路が知られ
ている。

【０００４】すなわち、油圧回路１０１にて作動する二
重シリンダ１０３の構成は、大シリンダ１０５に小シリ
ンダ１０７が組み込まれ、それぞれ油室１０９，１１
１，１１３が形成されている。なお、符号１１５はパン
チであり、符号１１７はダイである。

【０００５】油圧回路１０１は、タンク１１９に連通し
たポンプモータ１２１にて駆動される可変容量形油圧ポ
ンプ１２３が設けられ、この可変容量形油圧ポンプ１２
３の吐出側管路１２５はチェック弁１２７を経てサーボ
バルブである３位置方向切換弁１２９のＰポートへ連通
している。そして、３位置方向切換弁１２９の流路を切
換えてＰポートとＡポート，ＢポートとＴポートを連通
させると、圧油は管路１３１を通り、２位置方向切換弁
１３３の流路を切換えＰポートとＢポート，Ａポートと
Ｔポートを連通させると、圧油は管路１３５を通り前記
小シリンダ１０７の油室１０９へ流入し大シリンダ１０
５を下降させる。

【０００６】なお、この時、油室１１１内の油は管路１
３７を通り３位置方向切換弁１２９のＢポートよりＴポ
ートを通り戻り管路１３９を経てタンク１１９へ戻され
る。また、油室１１３は真空状態となり、管路１４１，
１４３を介してタンク１１９内の油を吸い油室１１３内
へ給油されるので、大シリンダ１０５をスムーズに下降
させることができる。

【０００７】次に、前記２位置方向切換弁１３３の流路
を切換えてＰポートとＡポートおよびＢポートを連通さ
せると、Ｐポートより小シリンダ１０７の油室１０９と
大シリンダ１０５の油室１１３へ圧油は流入し、大シリ
ンダ１０５を下降させる。なお、油室１１１内の油は管
路１３７を通り３位置方向切換弁１２９のＢポートより
Ｔポートを通り、戻り管路１３９を通りタンク１１９へ
戻される。

【０００８】前記３位置方向切換弁１２９の流路を切換
えＰポートとＢポート，ＡポートとＴポートを連通させ
ると、圧油は管路１３７を通り大シリンダ１０５の油室
１１１内へ供給され、大シリンダ１０５を持ち上げる。
そして、油室１０９と１１３内の油は管路１３５，１４
１を通り、２位置方向切換弁１３３のＡ，Ｂポートより
Ｐポートを通り、管路１３１を経て３位置方向切換弁１
２９のＡポートよりＴポートを通り、戻り管路１３９を
経てタンク１１９へ戻される。なお、符号１４５は脈動
防止ダンパであり、符号１４７はフィルタである。

【０００９】上記構成により、二重シリンダ１０３に設
けた小シリンダ１０７を駆動する時は、可変容量形油圧
ポンプ１２３を駆動して、サーボバルブである３位置方
向弁１２９を制御して低圧大流量とし、また、大シリン
ダ１０５を駆動する時は可変容量形油圧ポンプ１２３を
駆動して、サーボバルブである３位置方向切換弁１２９
を制御して高圧小流量として、ラムスピードを変えてい
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の二重シリンダ１０３の流量制御は、大シリンダ１０
５と小シリンダ１０７は別々の制御を取らなければなら
ず、パラメータも別々となり、制御上非常に複雑となる
という問題があった。

【００１１】更に詳細には、従来の二重シリンダ１０３
の流量制御は、サーボバルブである３位置方向切換弁１
２９で行なっているが、小シリンダ１０７と大シリンダ
１０５では質量が異なるため、慣性モーメントも異な
り、それに伴いサーボ油圧剛性も違う。

【００１２】そのため、大シリンダ１０５で予め加工す
る前にラムストロークを調整し、小シリンダ１０７に切
換えると、図６および図７に示されているごとく、小シ
リンダ１０７の場合オーバーショートしてしまう。より
詳細には、図６に示す大シリンダ１０５のラムストロー
クは、実線で示された指令値に対して点線で示しカーブ
が実位置である。この大シリンダ１０５の実位置に対
し、小シリンダ１０７のラムストロークは、図７に示さ
れているごとく、実線で示す指令値に対し点線で示す実
位置は、上昇端においてオーバーシュートしてしまう。

【００１３】この原因は、高圧と低圧ではパイロット圧
が変化し、小シリンダを使う低圧においてはパイロット
圧が下がり、サーボ剛性が弱くなるためである。

【００１４】また、流量特性も図８に示されているごと
く、サーボバルブである３位置方向切換弁１２９への入
力ｉに対し流量Ｗは、二重シリンダ１０３に設けた大シ
リンダ１０５と小シリンダ１０７では、それぞれ異なっ
たカーブを示している。

【００１５】この発明の目的は、小シリンダの実ラムス
トロークのオーバーシュートをなくし、大，小シリンダ
を同じラムスピードでパラメータを一種類にすることに
より制御の簡単化を図った二重油圧シリンダの流量制御
方法およびその装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の二重油圧シリンダの流量制
御方法は、二重油圧シリンダに備えた大シリンダと小シ
リンダの流量制御方法にして、前記二重油圧シリンダを
駆動せしめる油圧回路中に設けたサーボバルブのパイロ
ット圧を、小シリンダを作動せしめる低圧に合わせて高
低圧固定とし、前記サーボバルブのパイロット定格流量
を小シリンダの大流量に合わせ、流量特性の変更をし、
小シリンダの遅れ時間を短縮することを特徴とするもの
である。

【００１７】また、請求項２によるこの発明の二重油圧
シリンダの流量制御装置は、二重油圧シリンダに備えた
大シリンダと小シリンダを駆動せしめる油圧回路中に設
けたサーボバルブのパイロット圧により作動する比例弁
に設けたスプールの段部に、前記二重油圧シリンダの上
昇時に、下降時よりサーボバルブへの電流が同じでも流
量が大きくなるような切欠部を設けてなることを特徴と
するものである。

【００１８】更に、請求項３によるこの発明の二重油圧
シリンダの流量制御装置は、前記二重油圧シリンダがタ
レットパンチプレスのパンチを往復動せしめる駆動装置
であることを特徴とするものである。

【００１９】以上のような請求項１，２，３による二重
油圧シリンダの流量制御方法およびその装置とすること
により、サーボバルブのパイロット圧を低圧に合わせ高
低圧固定としたため、大シリンダと小シリンダとでサー
ボ剛性が均一になる。また、サーボバルブのパイロット
定格流量を小シリンダの大流量に合わせたので、大、小
シリンダの流量特性を均一にすることができる。更に、
流量特性を変更し、小シリンダの遅れ時間を短縮する。
而して、大、小シリンダを同じラムスピードで同一パラ
メータで制御が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて詳細に説明する。なお、二重油圧シリ
ンダを備えた工作機械として、例えば、本実施の形態の
例ではタレットパンチプレスを採用したが、この機種に
限定するものではなく、すべての機械に用いられている
二重油圧シリンダを対象とするものである。

【００２１】図４を参照するに、タレットパンチプレス
１は門型形状のフレーム３を備えており、このフレーム
３は下部ベース５、下部ベース５に立設されたサイドフ
レーム７と、サイドフレーム７の上部に設けられた上部
フレーム９とで構成されている。

【００２２】前記下部ベース３には回転自在な下部タレ
ット１１が支承されていると共に、下部タレット１１の
円周上には適宜な間隔で複数のダイＤが装着されてい
る。前記上部フレーム９には前記下部タレット１１に対
応して回転自在な上部タレット１３が支承されていると
共に、前記ダイＤに対応した位置の上部タレット１３に
は複数のパンチＰが装着されている。

【００２３】前記下部、上部タレット１１，１３の図６
において右側部分に装着されたダイＤ、パンチＰの位置
が加工位置となっており、この加工位置にあるパンチＰ
の上方における上部フレーム９にはストライカ１５が上
下動自在に設けられている。このストライカ１５は上部
フレーム９内に設けられた二重油圧シリンダ１７に例え
ばラム１９を介して連結されている。

【００２４】前記下部ベース５上の図４において右端に
は、Ｙ軸方向（図４において左右方向）へ移動自在なキ
ャレッジベース２１が設けられており、このキャレッジ
ベース２１にはＸ軸方向（図４において紙面に対して直
交する方向）へ移動自在なキャレッジ２３が設けられて
いる。このキャレッジ２３にはＸ軸方向へ適宜な間隔で
ワークＷをクランプする複数のワーククランプ２５が設
けられている。

【００２５】上記構成により、キャレッジベース２１を
Ｙ軸方向へ、キャレッジ２３をＸ軸方向へ移動せしめる
ことにより、キャレッジ２３に設けられたワーククラン
プ２５にクランプされたワークＷがＸ軸，Ｙ軸方向へ移
動されて、ワークＷの所望位置が加工位置に位置決めさ
れることになる。

【００２６】この加工位置にワークＷの所望位置が位置
決めされた状態において、上、下部タレット１３，１１
を回動せしめて所望のパンチＰ、ダイＤを加工位置に割
出し位置決めする。次いで、二重油圧シリンダ１７を駆
動せしめてラム１９を介してストライカ１５を上下動せ
しめることにより、パンチＰとダイＤとの協働により、
ワークＷの所望位置に通常の打抜き加工が行われること
になる。

【００２７】次に、本実施の形態の例の主要部である前
記二重油圧シリンダ１７を駆動せしめる油圧回路２７に
ついて、詳細に説明する。

【００２８】図１を参照するに、前記二重油圧シリンダ
１７の構成は、大シリンダ２９に小シリンダ３１が組み
込まれ、それぞれ油室３３，３５，３７が形成されてい
る。なお、符号３９はパンチであり符号４１はダイであ
る。

【００２９】前記二重油圧シリンダ１７を駆動せしめる
油圧回路２７には、直動型２段式のサーボバルブ４３が
設けられている。この直動型２段式のサーボバルブ４３
は、図２に示されている構造であり、既に公知の構成の
ものであるため詳細な説明を省略するが、サーボバルブ
４３を構成する部材は、直動型サーボ弁４５と、この直
動型サーボ弁４５のパイロット圧により作動する比例弁
４７とが組み合わされて構成されている。なお、比例弁
４７の各ポート（Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｔポート）は図２の図中
に示す。

【００３０】より詳細には、直動型サーボ弁４５は、弁
本体４９内にパイロットスプール５１が流路切換自在に
装着され、このパイロットスプール５１の一端に取り付
けたリニアモータ５３によりパイロットスプール５１は
駆動される。また、比例弁４７は、弁本体５５内にスプ
ール５７が流路切換自在に装着され、このスプール５７
の両端側に形成した流路５５Ａより供給される直動型サ
ーボ弁４５のパイロット圧により、スプール５７は移動
され、スプール５７の移動量を直動型サーボ弁４５で制
御する。なお、符号５８は差動変圧器である。

【００３１】そして、本実施の形態の例の主要部である
前記比例弁４７に設けたスプール５７の段部に切欠き加
工が施されている。この、比例弁４７の弁本体５５に設
けたスプール５７の段部の両側に、部分的に小さな切欠
部が形成されている。この形状とすることにより、入力
電流ｉが少量でもスプール５７の移動が円滑となり、多
量の作動油を流すことができ、小流量の場合もカバーで
きる。また、スプール５７の段部における面取り部や段
部の軸方向に切欠部を設けてもよい。

【００３２】次に、油圧回路２７について詳細に説明す
る。

【００３３】再び図１を参照するに、油圧回路２７は、
タンク６１に連通したポンプモータ６３にて駆動される
可変容量形油圧ポンプ６５が設けられ、この可変容量形
油圧ポンプ６５の吐出側管路６７は前記直動型２段式の
サーボバルブ４３のＰポートへ連通している。そして、
前記吐出側管路６７の途中にはアキュムレータ６９が設
けられていると共に、減圧弁７１が設けられ、この減圧
弁７１の出側管路７３が前記サーボバルブ４３である直
動型サーボ弁４５の圧油流入口に接続されている。な
お、出側管路７３の途中にはアキュムレータ７５が設け
られている。

【００３４】前記減圧弁７１の設定圧は、例えば、低圧
時のメイン圧力に対して７０％とする。従来は、高圧、
低圧を個別にパイロット圧を設定していたので、回路が
個別に必要であるが、本実施の形態の例では回路は１つ
で良く、パイロット圧を低圧に合わせ、高低圧固定とす
る。

【００３５】前記直動型２段式のサーボバルブ４３の流
路を切換えてＰポートとＡポート，ＢポートとＴポート
を連通させると圧油は管路７７を通り２位置方向切換弁
７９へ送られる。この２位置方向切換弁７９の流路を切
換えＰポートとＢポート，ＡポートとＴポートを連通さ
せると、圧油は管路８１を通り前記小シリンダ３１の油
室３３へ流入し大シリンダ２９を下降させる。

【００３６】なお、この時、油室３５内の油は管路８３
を通りサーボバルブ４３のＢポートよりＴポートを通り
戻り管路８５を経てタンク６１へ戻される。また、油室
３７は真空状態となり、管路８７，８９を介してタンク
６１内の油を吸い油室３７内へ給油されるので、大シリ
ンダ２９をスムーズに下降させることができる。

【００３７】次に、前記２位置方向切換弁７９の流路を
切換えて、ＰポートとＡポートおよびＢポートを連通さ
せると、Ｐポートより小シリンダ３１の油室３３と、大
シリンダ２９の油室３７へ圧油は流入し、大シリンダ２
９を下降させる。なお、油室３５内の油は管路８３を通
りサーボバルブ４３のＢポートよりＴポートを通り、戻
り管路８５を通ってタンク６１へ戻される。

【００３８】前記サーボバルブ４３の流路を切換えてＰ
ポートとＢポート，ＡポートとＴポートを連通させる
と、圧油は管路８３を通り大シリンダ２９の油室３５内
へ供給され、大シリンダ２９を持ち上げる。そして、油
室３３，３７内の油は管路８１，８７を通り、２位置方
向切換弁７９のＡ，ＢポートよりＰポートを通り、管路
７７を経てサーボバルブ４３のＡポートよりＴポートを
通り、戻り管路８５を経てタンク６１へ戻される。な
お、符号９１は脈動防止ダンパである。

【００３９】上記構成により、直動型２段式のサーボバ
ルブ４３に設けた直動型サーボ弁４５を作動させるパイ
ロット圧力を、例えば低圧時のメイン圧力の７０％とし
て高低圧固定とする。そのため、大シリンダ２９を小シ
リンダ３１とでサーボ剛性が均一となる。

【００４０】また、サーボバルブ４３に備えた比例弁４
７のスプール５７の段部５７Ａに切欠部５９を形成した
ことにより、入力電流が少量でもスプール５７の移動が
円滑となり、多量に作動油を流すことができ、小流量の
場合もカバーできる。

【００４１】そして、直動型サーボ弁４５の定格流量を
小シリンダ３１の大流量に合わせたものにアップしたの
で、大、小シリンダ２９，３１の流量特性を均一にする
ことができる。

【００４２】すなわち、図３に示されているカーブのご
とく、流量特性は、直動型サーボ弁４５への入力ｉに対
し流量Ｗは、大、小シリンダ２９，３１共に同一のカー
ブとなり、下降時は質量が大きいのでそのまま、上昇時
は小シリンダ３１だけ少しの電流で流量を大きくする。
電流が小さいとゲインが小さい状態で制御でき安定す
る。更に、流量特性を変更し、小シリンダ３１の遅れ時
間を短縮する。

【００４３】而して、小シリンダ３１の実ラムストロー
クのオーバーシュートがなくなり、大、小シリンダ２
９，３１を同じラムスピードで、同一パラメータで制御
することができ、制御の簡単化を図ることができる。

【００４４】なお、この発明は前述した実施の形態の例
に限定されることなく、適宜な変更を行なうことによ
り、その他の態様で実施し得るものである。

【００４５】

【発明の効果】以上のごとき実施の態様の例の説明より
理解されるように、請求項１，２，３によるこの発明に
よれば、二重油圧シリンダを上昇、下降させる油圧回路
に設けたサーボバルブのパイロット圧により作動する比
例弁を設け、この比例弁のスプール段部に切欠部を形成
した。このため、入力電流が少量でもスプールの移動が
円滑となり、多量に作動油を流すことができ、小流量の
場合もカバーできる。

【００４６】そして、サーボバルブの定格流量を小シリ
ンダの流量に合わせ、流量特性を変更し小シリンダの遅
れ時間を短縮するので、小シリンダの実ラムストローク
のオーバーシュートがなくなる。

【００４７】更に、油圧回路に設けた減圧弁を制御する
ことにより、サーボバルブのパイロット圧を小シリンダ
に合わせ、高低圧固定とする。而して、大、小シリンダ
を同じラムスピードでパラメータを一種類にすることに
より、制御の簡単化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の主要部を示し、二重油圧シリンダを
駆動せしめる油圧回路図である。

【図２】図１における油圧回路に設けたサーボバルブの
拡大断面説明図である。

【図３】この発明の二重油圧シリンダの流量特性を示す
グラフである。

【図４】この発明を実施する一実施の形態の例の油圧式
タレットパンチプレスの概略構成を示す正面説明図であ
る。

【図５】従来例を示し、二重シリンダを駆動せしめる油
圧回路図である。

【図６】従来例を示し、二重シリンダに設けた大シリン
ダのストロークを示すグラフである。

【図７】従来例を示し、二重シリンダに設けた小シリン
ダのストロークを示すグラフである。

【図８】従来例を示し、二重シリンダの流量特性を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ タレットパンチプレス １７ 二重油圧シリンダ（駆動装置） ２７ 油圧回路 ２９ 大シリンダ ３１ 小シリンダ ３９ パンチ ４３ サーボバルブ ４７ 比例弁 ５７ スプール ５７Ａ 段部 ５９ 切欠部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二重油圧シリンダに備えた大シリンダと
   小シリンダの流量制御方法にして、前記二重油圧シリン
   ダを駆動せしめる油圧回路中に設けたサーボバルブのパ
   イロット圧を、小シリンダを作動せしめる低圧に合わせ
   て高低圧固定とし、前記サーボバルブのパイロット定格
   流量を小シリンダの大流量に合わせ、流量特性の変更を
   し、小シリンダの遅れ時間を短縮することを特徴とする
   二重油圧シリンダの流量制御方法。
2. 【請求項２】 二重油圧シリンダに備えた大シリンダと
   小シリンダを駆動せしめる油圧回路中に設けたサーボバ
   ルブのパイロット圧により作動する比例弁に設けたスプ
   ールの段部に、前記二重油圧シリンダの上昇時に、下降
   時よりサーボバルブへの電流が同じでも流量が大きくな
   るような切欠部を設けてなることを特徴とする二重油圧
   シリンダの流量制御装置。
3. 【請求項３】 前記二重油圧シリンダがタレットパンチ
   プレスのパンチを往復動せしめる駆動装置であることを
   特徴とする請求項２記載の二重油圧シリンダの流量制御
   装置。