JPH10501182A - 分断する工作機械のための液圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分断する工作機械、特にシヤー又は切断プレスのための液圧制御装置が開示されており、この液圧制御装置では、作業過程におけるワークの切断時に作動ピストンの衝撃的な降下運動を抑制するために緩衝装置が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 分断する工作機械のための液圧制御装置 本発明は請求項１の上位概念に記載の分断する工作機械のための液圧制御装置 に関する。 この種の液圧制御装置は特に剪断プレス又は切断プレスで使用され、これらの プレスによりワークが所定長さに分断される。例えばスクラップシヤーが公知で あり、このスクラップシヤーにより鉄道レールが溶解前又はリサイクル前に短い 長さの部分片に分割される。 この種の工作機械では主として３つの部分過程が区分されており、第１の部分 過程（閉鎖過程）では切断工具が閉鎖される。次いで作業過程が続き、この作業 過程でワークが切断される。最後の過程は戻し運動に関しており、換言すれば、 ワークを取り出すことができるように又は後送りすることができるように、ワー クを解放する過程である。 切断工具の制御されない降下を阻止するために、閉鎖過程時に工作機械の作動 ピストンに対向圧が作用し、この対向圧により、降下しようとする部分の固有重 力が補償される。 この手段によりば、工作機械の工具が固有重力により降下しないばかりでなく 、その結果、液圧ポンプが 常に対向保持圧に抗して作動しなければならず、従って、液圧シリンダが常に液 圧流体により充填されていることが保証される。 作業過程中、換言すればワークの切断中には対向保持圧が排除され、この結果 、本来の切断過程のために最大のシリンダ圧を利用することができる。 ワークの切断時には全液圧がさらに作動ピストンへ作用し、その結果、切断直 後に作動ピストンは、工作機械の制御に基づき液圧が低下させられかつワークの 戻し運動が導入されるまで加速される。作動ピストンのこの衝撃的な加速は、作 動シリンダ内の圧力側に油柱のちぎれを生ぜしめ、その結果、作動ピストンの制 御されない衝撃的な運動を招くことがある。作動ピストンのこの衝撃的な速度変 化は“切断衝撃”とも呼ばれ、工作機械の駆動装置及び液圧機構の損傷につなが る。 これに対し本発明の課題とするところは、装置技術的なわずかな費用で作動ピ ストンの制御されない運動を阻止することができるような、分断する工作機械の ための液圧制御装置を製作することにある。 この課題は本発明によれば請求項１の特徴により解決される。 緩衝装置を設けるという手段により、ワーク切断の瞬間に緩衝圧が導入され、 この緩衝圧が作動ピストンの降下運動に抗して作用し、その結果、作動シリンダ 内の圧力側で油柱がちぎれず、従って、衝撃的な負荷ピークが抑制される。 有利には緩衝装置が最大圧を制限するための装置を備えており、その結果、系 圧が最大値を上回った際に液圧流体を液体タンク内へ排出することができる。 閉鎖過程中に、対向保持圧を生ぜしめる予め規定された制御圧が弁装置の制御 側に印加され、この制御圧が、設定された作業レベルの到達時に無効となり、か つワークの切断時に緩衝圧とオーバラップされ又は制御圧より大きい緩衝圧と交 換されると、この圧力制限用弁装置の特別簡単な起動制御が得られる。要するに 、閉鎖過程時に対向保持圧が作用し、この対向保持圧が、作業過程では作業レベ ルの到達時に無効となり、次いで切断時には高い緩衝圧レベルまで上昇し、その 結果、切断衝撃を阻止する。 本発明の有利な別の構成によれば、負荷軽減用制御圧が作動シリンダへの供給 導管から取り出され、他面において閉鎖過程時の制御圧は有利には戻し導管から 取り出される。 供給導管内の圧力は有利には迂回導管を介して圧力制限用弁装置の制御回路内 へ供給される。その場合、迂回導管内へチェック弁もしくは流れ制限弁例えばノ ズルを互いに直列に相前後して配置することができる。 本発明の１構成では、制御圧を、別の流れ制限弁例 えばノズルを介して戻し導管から作動シリンダへ分岐させ、迂回導管をこの流れ 制限弁の下流で制御回路内へ開口させることができる。 本発明のさらに別の有利な構成は、その他の請求項の対象である。 次に、本発明の１実施例を略示図に基づいて詳しく説明する。 第１図は本発明に基づく緩衝装置を備えた液圧制御装置の回路図である。 図面には、スクラップシヤーのための本発明に基づく液圧制御装置の回路図が 示されている。この場合、作動シリンダ４内に案内された作動ピストン２が液圧 ポンブ６により液圧流体の供給を受ける。その場合、両方のシリンダ室１０，１ ２は方向制御弁または類似の制御装置、特に比例弁８を介してそれぞれポンブ圧 Ｐを案内する導管又はタンクＴへ通じた導管に接続可能である。 そのことのために、図示の実施例では、比例弁８がパイロット制御式４ポート ３位置方向制御弁として形成されており、この方向制御弁は電磁石ａ，ｂ及び又 はパイロット弁により起動制御される。図示の基本位置では弁スプールが２つの ばねによりその中立位置Ｎへ予負荷されている。 液圧ポンブ６からは導管部分１４が比例弁８の接続部Ｐへ通じている。この接 続部Ｐは中立位置Ｎで比例 弁８の接続部Ｔに接続されており、この接続部Ｔはタンク排出導管１６を介して タンクＴに接続されている。 導管部分１４の分岐点１７から分岐導管１４ａが分岐しており、この分岐導管 内にパイロット制御式の圧力制限弁１８が接続されており、その開放圧力は調整 可能である。分岐導管１４ａ内の圧力は制御圧導管２０を介して圧力制限弁１８ の制御側へ案内されており、その結果、圧力が最大値を上回った際に圧力制限弁 １８を介してタンクＴへの接続が行われ、かつ圧力超過が解消されるまでポンブ が液圧流体をタンクＴ内へ搬送する。 比例弁８の出口側からは、作業導管２２（以下に戻し導管２２という）が接続 部Ａから図面で下方のシリンダ室１２へ通じている。別の作業導管２４（以下に 供給導管２４という）が比例弁８の接続部Ｂから作動シリンダ４の図面で上方の シリンダ室１０へ通じている。 作動ピストン２は差動ピストンとして形成されており、その場合、作動ピスト ン２及び工具の重量が図面に符号Ｇで示されている。 図示の中立位置Ｎでは接続部Ａ及びＢは遮断されており、他面において、すで に述べたように、接続部ＴとＰは互いに接続されており、その結果、中立位置Ｎ では液圧流体が循環的にタンクＴ内へ搬送される（コ ンスタントポンプ）。 比例弁８の弁スプールの符号Ｈで示した持上位置では接続部ＡとＰもしくはＢ とＴは互いに接続されており、その結果、液圧流体が導管部分１４、接続部Ｐ， Ａ及び戻し導管２２を介してピストンロッド側のシリンダ室１２へ搬送され、他 面において、ピストン側のシリンダ室１０からの液圧流体は供給導管２４、接続 部Ｂ，Ｔ及びタンク排出導管１６を介してタンクＴ内へ流出することができる。 このことにより、作動ピストン２は図面で上方へ運動し、その結果、工作機械の 工具がワークｗから離反方向へ運動させられ、かつスクラップシヤーが開放され る。 弁スプールの降下位置Ｓでは両方の接続部Ａ，Ｔが遮断され、他面において接 続部ＰとＢが互いに接続され、その結果、作動ピストン２を降下させるために（ 閉鎖過程）、液圧流体が導管部分１４，接続部Ｐ，Ｂ及び供給導管２４を介して ピストン側のシリンダ室１０内へ搬送される。制御されない降下を回避するため に、ピストンロッド側のシリンダ室１２内に対向保持圧が形成され、この対向保 持圧が供給導管２４及びピストン側のシリンダ室１０内のポンプ圧に抗して作用 する。 この対向保持圧は、以下にさらに詳しく説明する弁装置２６を介して、重量Ｇ により生じる負荷圧に比してほぼ１０ないし２０％高い値に制限される。 対向圧が予め設定された値を上回った際に、比例弁８の下流で戻し導管２２か ら分岐した対向保持圧導管３０が、パイロット制御式の出力部２８を介して、タ ンクＴへ通じた接続導管３２に接続され、その結果、ピストンロッド側のシリン ダ室１２内の圧力がタンクＴへ排出されて、予め設定された対向圧力が維持され る。出力部２８の起動制御は弁装置２６により行われる。この弁装置の構造を以 下に説明する。 出力部２８の起動制御のための制御圧を発生せしめる弁装置２６は３つの接続 部Ｘ，Ｙ，Ｚ２を備えている。そのうちの接続部Ｘは戻し導管２２の対向保持圧 導管３０とピストンロッド側のシリンダ室１２とに、接続部ＹはタンクＴに、か つ接続部Ｚ２は供給導管２４ひいてはピストン側のシリンダ室１０に接続可能で ある。別のもう１つの接続部Ｚ１には出力部２８のための制御圧が印加される。 入口接続部Ｘからは制御導管３４が出発しており、この制御導管は緩衝絞り３ ６を介して圧力調整弁３８の入口Ｐへ通じている。この圧力調整弁３８は調節可 能なばねを介して、接続部Ｐと出口接続部Ａとを接続せしめる位置（図面参照） へ予負荷されている。圧力調整弁３８の制御側には信号圧力導管４０が通じてお り、その結果、所定の信号圧力発生時に圧力調整弁３８の弁スプールがばね予負 荷力に抗して移動可能であり、かつ圧力調整弁３８の接続部Ａが接続部Ｔに接続 可能である。この接続部Ｔからは排出導管４２が弁装置２６の接続部Ｙひいては タンクＴに通じている。排出導管４２からは信号圧力導管４０がばね予負荷され た制御側へ戻し案内されている。 圧力調整弁３８の出口接続部Ａから制御圧導管部分４４が絞り４６を介して弁 装置２６の接続部Ｚ１ひいては出力部２８の制御側へ通じている。絞り４６と接 続部Ａとの間の領域内で分岐導管４８が分岐しており、この分岐導管内に最大圧 制限弁５０が接続されており、制御回路内の制御圧のための予め規定された最大 値に到達した際に直ちにこの最大圧制限弁を介して分岐導管４８ひいては制御圧 導管部分４４内の圧力が接続部Ｙを介してタンクＴ内に排出可能である。 接続部Ａと分岐導管４８との間から別の分岐導管５２が分岐しており、この分 岐導管内には対向保持圧制限弁５４が設けられている。この対向保持圧制限弁５ ４は同様に予め設定可能であり、従って予め設定された最大保持圧に到達した際 に、この圧力は分岐導管５２から分岐した制御圧導管５６を介して対向保持圧制 限弁５４の制御側へ案内され、かつこれにより、対向保持圧制限弁のピストンス プールが、対向保持圧制限弁５４の接続部ＰとＴとを互いに接続させる位置へも たらされ、その結果、制御回路内の圧力は以下にさらに詳しく説明する切換弁５ ８と接続部Ｙとを介して液圧弁のタンクＴ内へ排出されることができる。 すでに上述したように、対向保持圧は重量Ｇにより生じる負荷圧をほぼ１０な いし２０％越えた値となるように設定される。一般的に、これにより対向保持圧 はほぼ１００ないし１５０バールの範囲に位置することになる。最大圧制限弁５ ０を介して制御されるべき最大圧は、大体において対向保持圧制限弁５４を介し て予め設定可能なこの対向保持圧に比して著しく高い。 上述の切換弁５８は電磁石的に操作される４ポート２位置方向制御弁として形 成されており、その場合、対向保持圧制限弁５４の接続部Ｔから案内された制御 導管部分６０が切換弁５８の接続部Ａに通じている。圧力調整弁３８の制御側は 信号圧力導管４０を介して切換弁５８の接続部Ｂに接続されている。 ピストン側のシリンダ室１０内の圧力は信号圧力導管６２を介して弁装置２６ の接続部Ｚ２へ、さらに切換弁５８の接続部Ｐへ案内されている。切換弁５８の タンク接続部Ｔからは排出導管６４が弁装置２６の接続部Ｙへ通じている。 切換弁５８の弁スプールはその中立位置Ｎでばね予負荷により、接続部ＡとＰ が遮断され、かつ接続部ＢとＴが互いに接続される位置へ予負荷されている。そ の結果、圧力調整弁３８の図面で上方の制御側の制御圧が信号圧力導管４０と、 切換弁５８の接続部Ｂ，Ｔと、排出導管６４と弁装置２６の接続部Ｙとを介して タンクＴ内へ排出される。その結果、圧力調整弁３８の弁スプールはばねの作用 により圧力調整弁３８の接続部ＡとＰを接続せしめる位置へ予負荷される。 弁スプールの位置Ｇでは、一方では切換弁５８の接続部ＰとＢが、かつ他方で は接続部ＡとＴが互いに接続される。その場合、ピストン側のシリンダ室１０内 の圧力が信号圧力導管６２と、切換弁５８の接続部Ｐ，Ｂと、信号圧力導管４０ とを介して圧力調整弁３８の制御側に案内され、その結果、その制御スプールが ばね予負荷に抗して、接続部ＡとＴを接続せしめる位置へもたらされる。この位 置では制御圧導管部分４４内の圧力ひいては出力部２８の制御側の圧力が圧力調 整弁３８の接続部Ａ，Ｔと、排出導管４２，６４と、接続部Ｙとを介してタンク Ｔへ排出される。換言すれば、この切換位置では、出力部２８の制御側の制御圧 が例えばばね６６のような機械的な予負荷装置によってのみ規定される。 信号圧力導管６２からは迂回導管６８が分岐しており、この迂回導管は絞り３ ６と圧力調整弁３８との間で制御圧導管３４内へ開口している。 迂回導管６８内には絞り７０とチェック弁７２とが直列に配置されている。チ ェック弁７２により、制御圧導管３４から迂回導管６８を介して信号圧力導管６ ２へ流れる流体の流れが阻止され、他面において、チェック弁７２のばね予負荷 により予め設定された値を 圧力が上回った際の逆方向の流れが可能である。従って、この迂回導管６８を介 してピストン側のシリンダ室１０内の圧力が出力部２８の起動制御のための制御 回路内へ供給される。 次に、機能の良好な理解のために、作動ピストン２の閉鎖過程、作業過程及び 戻し運動時の切換過程を説明する。 作動ピストンの降下（閉鎖過程） 作動ピストン２の降下のために、比例弁８のマグネットａが通電され、その結 果、比例弁８の弁スプールがその中立位置Ｎから位置Ｓへ摺動される。この位置 Ｓでは、すでに説明したように、比例弁８の接続部ＰとＢが互いに接続され、他 面において、接続部ＡとＴが遮断される。このことにより、ポンプ６からピスト ン側のシリンダ室１０内へ液圧流体が搬送され、その結果、ピストンが降下され る。この降下はピストンロッド側のシリンダ室１２内の対向保持圧に抗して行わ れる。この対向保持圧は出力部２８と弁装置２６とを介して予め規定されている 。 その際、シリンダ室１２内の圧力に対応する制御圧が弁装置２６の接続部Ｘを 介して圧力調整弁３８の接続部Ｐへ案内される。作動ピストン２のこの降下運動 時に、切換弁５８のマグネットａも通電され、その結 果、この弁の弁スプールは、接続部ＰとＢもしくはＡとＴを互いに接続せしめる 位置を占め、かつ、圧力調整弁３８の制御側にはピストン側のシリンダ室１０内 の圧力が印加される。しかしこの圧力は圧力調整弁３８の弁スプールを、接続部 ＡとＴを接続せしめる位置へもたらすにいまだ不十分であり、従って、圧力調整 弁３８の接続部ＡとＰは互いに接続されており、その結果、制御圧導管３４と、 圧力調整弁３８の接続部Ａ，Ｐと、制御圧導管部分４４と絞り４６内の制御圧が 出力部２８の制御側へ案内される。作動ピストン２の降下時の対向保持圧は対向 保持圧制限弁５４により規定されており、その入口接続部Ｐは、対向保持圧が予 め設定された値を上回った際に、タンク接続部Ｔと、制御導管部分６０と、切換 弁５８の接続部Ａ，Ｔと、接続部Ｙとを介してタンクＴに接続可能である。 作業過程（ワークの切断） スクラップシヤーの工具がワークＷへ当接されると直ちに、ピストン側のシリ ンダ室１０内の圧力が著しく増大し、これにより、信号圧力導管４０，６２内の 制御圧も増大し、その結果、圧力調整弁３８の弁スプールが図示の位置からばね 予負荷に抗して、接続部ＡとＴを接続せしめる位置へもたらされ、かつ制御圧導 管部分４４内の制御圧が排出導管４２，６４と接続部 Ｙとを介してタンクＴ内に排出される。このことにより、出力部２８のばね予負 荷はばね６６の作用だけにより規定され、その結果、このばね予負荷が比較的低 いために、対向保持圧導管３０内の圧力は出力部２８を介してタンクＴ内へ排出 され、対向保持圧がゼロにまで低下し、全シリンダ力がワークＷの切断のために 使用される。 切断衝撃緩衝 ワークＷの切断時に全シリンダ力が作動ピストン２へ作用し、従って、前述の 切断衝撃の阻止のために可能な限り迅速に対向圧が形成されなければならない。 ワークによりもたらされていた抵抗の衝撃的な消失により、ピストン側のシリ ンダ室１０内の圧力が低下し、このことにより、圧力調整弁３８の制御側の制御 圧も低下し、圧力調整弁が再び図示の基本位置へ運動させられ、この位置では弁 スプールを介して接続部ＡとＰが互いに接続され、その結果、すでに述べたよう に、ピストンロッド側のシリンダ室１２内の圧力が制御圧として又は対向保持圧 として出力部２８の制御側に形成されることができる。しかし、この対向保持圧 の形成は有効な切断衝撃緩衝を保証するために極めて徐々に行われる。圧力形成 を加速するために、迂回導管６８と絞り７０とチェック弁７２とを介してピスト ン側のシリンダ室１０内の比較的大きな圧力が制御圧導管３４内に供給され、こ の圧力が圧力調整弁３８の接続部Ｐ，Ａと、制御圧導管部分４４と絞り４６とを 介して接続部Ｚ１、ひいては出力部２８の制御側に案内され、このことにより、 対向保持圧導管３０と接続導管３２との間の接続を遮断するために、出力部２８ の制御側に十分な圧力が極めて迅速に形成される。従って、ピストン側のシリン ダ室１０内の比較的高い圧力の作用により、出力部２８が極めて迅速にその閉鎖 位置へもたらされ、その結果、ピストンロッド側のシリンダ室１２内の対向圧を 極めて迅速に形成することができる。この手段により、切断衝撃が効果的に緩衝 され、その結果、ワークの切断時のスクラップシヤーの構成部分の損傷及び過負 荷が回避される。 作動ピストンの戻り運動 作動ピストン２の戻り運動のために、比例弁８の電磁石ｂが通電され、その結 果、比例弁の弁スプールが位置Ｈへもたらされる。この位置Ｈでは接続部ＡとＰ もしくはＢとＴが互いに接続される。さらに、切換弁５８の電磁石ａが無通電状 態となり、その結果、その弁スプールがばね予負荷により図示の中立位置Ｎへも たらされる。この中立位置Ｎでは接続部ＡとＰが遮断され、他面において、接続 部ＢとＴが互いに接続され る。このことにより、圧力調整弁３８の制御側がタンクＴに接続され、その結果 、その制御スプールがばね予負荷だけにより、接続部ＰとＡを接続せしめる位置 にとどめられる。 対向保持圧制限弁５４の、タンク接続部Ｔから分岐した制御導管部分は切換弁 ５８により遮断されており、その結果、制御圧導管部分４４内ひいては出力部２ ８の制御側に、予め設定された圧力に比して高い圧力が設定されることができる 。この切換位置では出力部２８の入口（導管部分３０）の圧力と出力部２８の制 御側の圧力とが同じであるため、出力部２８はばね６６の作用によりその閉鎖位 置に保持され、この閉鎖位置では、対向保持圧導管３０と接続導管３２とが遮断 される。 これにより、ポンプから接続部Ｐ，Ａと戻し導管２２とを介して液圧流体をピ ストンロッド側のシリンダ室１２内へ搬送することができ、その結果、作動ピス トン２は図示の出発位置へ戻される。ピストン側のシリンダ室１０から押しのけ られた液圧流体は供給導管２４と、比例弁８接続部Ｂ，Ｔと、タンク排出導管１ ６とを介してタンクＴ内へ排出される。 勿論、図示の回路は、課せられた複雑な加工を遂行するために作動ピストンの 差動的な降下運動のための制御をも実現するように拡張することができる。 本発明方法によれば、第１に効果的な切断衝撃緩衝 が簡単にかつ制御プロックの基本的な変更なしに実現可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインリッヒ ヴィルケンス ドイツ連邦共和国 Ｄ−30916 イーゼル ンハーゲン フュレンフェルトシュトラー セ 10 (72)発明者 クラウス ビールマン ドイツ連邦共和国 Ｄ−34277 フルダブ リュック テラッセ 22 (72)発明者 ゲオルク ツェラー ドイツ連邦共和国 Ｄ−43128 カッセル カールスハーフェナーシュトラーセ 17

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．分断する工作機械、特にシヤー又は切断プレスのための液圧制御装置であ って、その作動シリンダが弁装置を介して起動制御可能であり、その結果、作業 過程、ワークへ向かう方向での閉鎖過程及びワークから離反する方向での戻り過 程のために作動ピストンに液圧流体が供給可能であり、液圧機構のタンクと作動 シリンダからの戻し導管との間の接続を開閉制御することにより、予め規定され た対向保持圧に抗する作動ピストンの閉鎖過程を制御するために対向保持圧用弁 装置が設けられている形式のものにおいて、作動ピストン（２）の作業過程にお けるワーク（Ｗ）の切断時の衝撃的な降下運動に抗して作用する緩衝圧を生ぜし めるための緩衝装置（２６）が設けられていることを特徴とする、分断する工作 機械のための液圧制御装置。 ２．緩衝装置が圧力制限用弁装置（２６）を備えており、この圧力制限用弁装 置を介して、緩衝圧が最大値を上回った際に戻し導管（２２）内の液圧流体がタ ンク（Ｔ）内へ排出可能であることを特徴とする請求項１記載の液圧制御装置。 ３．対向保持圧の制限のために、圧力制限用弁装置（２６）の制御側に、対向 保持圧用弁装置（５４）を介して制限可能な制御圧が印加可能であり、かつ、緩 衝のために、この制御圧に比して大きい緩衝制御圧が この制御側に印加可能であることを特徴とする請求項２記載の液圧制御装置。 ４．作動シリンダ（４）への供給導管（２４）から分岐された緩衝制御圧が迂 回導管（６８）を介して供給され、かつこの迂回導管内に流れ調整弁（７０）、 有利にはノズルと、チェック弁（７２）とが相前後して接続されていることを特 徴とする請求項３記載の液圧制御装置。 ５．圧力制限用弁装置（２６）の制御回路内に圧力調整弁（３８）が接続され ており、この圧力調整弁を介して制御圧がタンク（Ｔ）内へ排出可能であり、か つその制御側が供給導管（２４）に接続可能であることを特徴とする請求項２か ら４までのいずれか１項記載の液圧制御装置。 ６．制御回路内には対向保持圧用弁装置（５４）の下流に流れ調整弁（４６） 、有利にはノズルが設けられていることを特徴とする請求項２から５までのいず れか１項記載の液圧制御装置。 ７．制御圧を案内する制御導管（３４）が、戻し導管（２２）から分岐してお り、かつ分岐領域内に別の流れ調整弁（３６）、有利にはノズルを備えているこ とを特徴とする請求項２から６までのいずれか１項記載の液圧制御装置。 ８．迂回導管（６８）が前記別の流れ調整弁（３６）の下流で制御導管（３４ ）内へ開口していることを 特徴とする請求項７記載の液圧制御装置。 ９．圧力制限用弁装置（２６）が出力部（２８）を備えており、この出力部が 制御圧及び又は緩衝制御圧とばね作用とによりその閉鎖位置へ予負荷されている ことを特徴とする請求項２から８までのいずれか１項記載の液圧制御装置。 10．制御回路内に最大圧制限弁（５０）が設けられており、この最大圧制限弁 を介して制御回路内の圧力が最大値に制限されることを特徴とする請求項３から ９までのいずれか１項記載の液圧制御装置。