JPS6317904Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、プレス機械の油圧式クツシヨン装置
（油圧式ダイクツシヨン装置または油圧式スライ
ドクツシヨン装置）に関し、油圧式クツシヨンシ
リンダの内圧が瞬間的に異常上昇することに基づ
く衝撃で機械各部が疲労し、破損し又はプレス機
械で加工不良が生じるのを解消することを目的と
する。

一般に、油圧回路中に衝撃圧が作用した際にそ
の上昇圧力を系外に逃がすために安全弁を油圧回
路に配置しているのであるが、このような安全弁
として、油圧回路中の圧力上昇が急激な場合と、
緩慢な場合とで開弁圧を異ならせるようにしたも
のが提案されている（特公昭50−18617号）。

この特公昭50−18617号のものでは、弁箱に弁
座体を進退摺動可能に組込み、この弁座体に弁子
を閉弁バネで弾圧接当させ、弁座体に油路内の圧
力を受ける受圧面を形成するとともに、弁座体の
外周面と弁箱に形成した弁座体挿嵌孔の内周面と
の間に緩衝室を形成し、緩衝室と受圧面とを細孔
で連通連結するようにし、油路内の圧力が緩慢に
上昇する際には、弁座体を上昇圧力で押し込むこ
とにより閉弁バネの蓄圧力（閉弁力）を大きく
し、弁座体が弁箱に形成した受止め部で受け止め
られた状態での閉弁バネの蓄圧力を安全弁の開弁
設定圧とし、油路内の圧力が急激に上昇した際に
は、弁座体を摺動させることなく弁子に作用する
圧力で弁子を閉弁バネの蓄圧力に抗して開弁させ
ることにより、開弁設定圧よりも低い圧力で安全
弁を作用させるようにしている。

ところが、この場合、油路内圧力の上昇が緩・
急いずれの場合でも、閉弁バネが弁子を弁座体に
押し付けていることから、弁座体が摺動しても弁
子には閉弁姿勢を維持しようとする慣性力（静止
慣性力）が作用することになるため、閉弁バネに
よる開弁設定圧よりも高い圧力が弁子に作用しな
ければ開弁せず（開弁遅れ）、その開弁遅れによ
り、機械各部に高い圧力が瞬間的に作用すること
になるため、この特公昭50−18617号の安全弁を
プレス機械の油圧式クツシヨン装置に利用して
も、機械各部の疲労・破損、又は機械による加工
不良を完全に防止することはできなかつた。

本考案はこのような点に鑑み提案されたもの
で、圧力設定弁の弁箱内に弁室とシリンダ室とを
形成し、弁室内に筒状弁座体と弁体とを収容し、
弁座体を弁室入口側部分で進退移動可能な状態に
組付け、この弁座体をバネでシリンダ室側に弾発
付勢するとともに、弁室に弁座体のシリンダ室側
への移動を受止めるストツパーを形成し、弁体を
シリンダ室に装着したピストンに作用する一定の
空気圧で入口側に付勢して、弁座体を付勢してい
るバネをシリンダ室の空気圧で圧縮可能に構成
し、弁座体の入口側周面と弁体の入口側端面とを
それぞれクツシヨンシリンダ内圧の受圧面に構成
することにより、クツシヨンシリンダの内圧の上
昇開始と略同時に、圧力設定弁の弁体と弁座体と
を閉止接当させた閉弁状態を保ちながら開弁側へ
助走させ、この弁座体と弁体との助走により昇圧
速度を小さくするとともに、昇圧速度にかかわら
ず弁座体がストツパーで受止められてから弁体が
弁座体から離脱するように構成し、その開弁時に
は弁体に作用する背圧（閉弁力）が一定となるう
え、弁体が助走（動慣性）に助けられて弁座体か
ら離れて鋭敏に開弁することにより、開弁遅れに
よる異常昇圧を起こさせないようにしたことを特
徴としている。

以下、本考案の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図はプレス機械の油圧式ダイクツシヨン装
置を示し、クツシヨンシリンダ１内の油圧は、蓄
圧タンク２から供給され、圧力設定弁３で設定し
た一定の圧力を越えないように保たれる。蓄圧タ
ンク２の内圧は、コンプレツサ４の空気タンク５
から圧力調整弁６及び給排弁７を通じて供給され
る空気圧により設定される。圧力設定弁３の開弁
設定値は、ピストン８に閉弁方向に作用するシリ
ンダ加圧室９の空気圧及びピストン８の開弁方向
に作用する開弁バネ１０の弾発力とチヤタリング
防止油室１７でピストン８に開弁方向に作用する
油圧との差力で設定され、シリンダ加圧室９の空
気圧はコンプレツサ４の空気タンク５から、圧力
調整弁１１・給排弁１２及びリザーブタンク１３
を通じて供給される。

圧力設定弁３は次のように構成される。即ち、
弁箱１４内に入口１５・弁室１６・チヤタリング
防止油室１７及びシリンダ室１８が後方から順に
形成され、弁室１６の下部に出口１９が形成して
ある。弁室１６内には弁体２０が、チヤタリング
防止油室１７にはプランジヤ部２１が、シリンダ
室１８にはピストン８がそれぞれ内装され、弁体
２０・プランジヤ２１及びピストン８は一体に結
合してある。シリンダ室１８のピストン８で区分
される前側の部屋を前記リザーブタンク１３に連
通させることによりシリンダ加圧室９とし、ピス
トン８の後側の部屋に開弁バネ１０を内装して開
弁バネ室２２としている。

圧力設定弁３の入口１５がクツシヨンシリンダ
１に連通するとともに、弁室１６の出口１９が蓄
圧タンク２に連通しており、弁室１６とチヤタリ
ング防止油室１７とはチヤタリング防止油路２３
を介して連通させてあり、このチヤタリング防止
油路２３には逆止弁２４と絞り弁２５とを並列に
配置してある。逆止弁２４は弁室１６からチヤタ
リング防止油室１７への圧油の流入を許す状態に
配置してあり、弁室１６内の圧力とチヤタリング
防止油室１７の圧力を急速に等圧化して弁体２０
の開弁を急速に行なえるようにし、チヤタリング
防止油室１７から弁室１６への圧油の流れも絞る
ことにより、弁体２０の閉弁方向への移動を緩や
かに行なえるようにしてある。

ここまでの構成により、弁体２０はピストン８
に作用するシリンダ加圧室９の空気圧による閉弁
付勢力と、開弁バネ１０の弾発力及びチヤタリン
グ防止油室１７に作用する油圧による開弁力との
差力で決定される設定圧で閉弁弾圧されており、
弁体２０の受圧面２０ａに作用するクツシヨンシ
リンダ１の内圧がその設定圧を越えたときに弁体
２０が開弁してクツシヨンシリンダ１の内圧が一
定圧より高くならないように保つようになつてい
る。

しかし、このままではプレス作業時に、ラム２
６の急降下でクツシヨンシリンダ１の内圧が急速
に上昇していくときに、弁体２０の静止慣性によ
る開弁動作遅れで、その内圧が第４図の破線グラ
フａで示すように瞬間的に異常昇圧するうえ、そ
の反動で長い間大きくハンチングすることにな
る。このため、機械各部に大きな衝撃を与え、機
械を疲労・破損させたり、プレスの加工不良を起
こさせたりする。

このような欠点を解消するために、断面円形の
弁室１６の後部１６ａを入口１５と弁室１６との
間に形成し、弁室後部１６ａと入口１５とに亘つ
て厚肉筒状の弁座体２８を進退自在に内装すると
ともに、弁室後部の前端に弁座体２８の前進限界
位置を規定するストツパー２７を設けている。
又、弁座体２８の外周に段部２８ａを設け、この
段部２８ａを弁室後部１６ａの後端面内周部に形
成した係止部１４ａに係止させるように形成し、
弁座体２８が弁室後部１６ａ内をストロークl₁で
自在に進退し得るよう形成してある。弁座体２８
の後半部２８ｂの外周面と入口１５内周面の摺動
部分は保密構造にしてあり、弁座体２８の前端部
外周に鍔部２８ｃを設け、弁座体２８の外周で上
記鍔部２８ｃと弁室後部１６ａの後端面間にコイ
ルバネの開弁力増加バネ３１を装着して、弁座体
２８が前進限界位置よりも後退側へ位置する状態
では、弁座体２８を前進側へ弾発付勢する。

弁座体２８の前端面（シリンダ室側端面）の環
状内周縁部には弁座２９を形成し、この弁座２９
に弁体２０の弁面３０が閉弁接当して、入口１５
と弁座体２８より前側の弁室１６を遮断するよう
形成する。また、弁体２０の受圧面２０ａよりも
弁座体２８の後端面２８ｄを大径にして開弁力増
加用受圧面２８ｅを環状に設ける。この両受圧面
２０ａ・２８ｅは弁座体２８の受圧面２８ｅが弁
体２０の受圧面２０ａよりも大きくなるように形
成してある。

次に、第４図、第５図に示すように、クツシヨ
ンシリンダ１内に蓄圧タンク２から稼動油圧P₀
の油圧を供給して、クツシヨンシリンダ１内を稼
動油圧P₀に保持した状態でプレス作業を作なつ
た際クツシヨンシリンダ１内の油圧が時刻t₁で急
上昇し始めるものとする。

ここで、弁体２０の受圧面２０ａに作用する力
をＦ、弁座体２８の受圧面２８ｅに作用する力を
Ｇ、開弁力増加バネ３１の弾発力をＨとすると、
弁体２０に作用する開弁力（Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）とな
り、弁体２０に作用する閉弁力（Ｋ）はシリンダ
加圧室９内の空気圧による弁体２０の入口方向へ
の押出し力からチヤタリング防止油室１７の油圧
による弁体２０のシリンダ加圧室側への押込み力
と開弁バネ１０の弾発力との合力を差し引いた差
力で与えられる。

そして、クツシヨンシリンダ１内の圧力が稼働
油圧P₀以下の場合には、弁座体２８の段部２８
ａが弁室後部１６ａの後端に形成した受止部１４
ａに受止め接当されるように開弁力（Ｆ＋Ｇ＋
Ｈ）と閉弁力（Ｋ）とが設定されており、クツシ
ヨンシリンダ１内の圧力が稼動油圧P₀になつた
際、開弁力（Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）と閉弁力（Ｋ）とが均
衡して弁座体２８の段部２８ａと受止部１４ａと
は接しているが殆んど押合わないように形成して
ある。

このため、プレス機械の作業によりクツシヨン
シリンダ１内の油圧が時刻t₁後に急上昇し始める
と、開弁力のうちＦとＧが大きくなるが、閉弁力
Ｋはクツシヨンシリンダ１内の圧力変化に影響さ
れないこと、及び、弁体２０と弁座体２８とは弁
座体２８の受圧面２８ｅが弁体２０の受圧面２０
ａよりも広く形成されていることから、弁体２０
と弁座体２８が離れることなくその接触を保持し
たまま一体となつてシリンダ加圧室側へ前進移動
し始め、クツシヨンシリンダ１側油路の容積が増
加し、第４図の圧力曲線ｂで示すように、クツシ
ヨンシリンダ１内の油圧力急上昇は緩和されて幾
分緩やかに圧力上昇する。圧力上昇の変化率に伴
つて開弁力が閉弁力より大きくなつていくから、
弁体２０と弁座体２８とは時間の経過に略比例す
るような加速度を伴つて前進移動して助走してい
く。なお、弁座体２８及び弁体２０の移動によ
り、開弁力のうち開弁力増加バネのバネ力Ｈは小
さくなるが、バネ力Ｈの減少率よりも圧力上昇に
伴なう受圧面に作用する圧力による力（Ｆ）の増
加率が大きくなり、弁座体２８が前進限界位置で
受止められるまでは弁体２０と弁座体２８とは一
体となつて移動する。弁体２０と弁座体２８とが
圧力上昇と略比例する加速度を伴つて移動するこ
とから、弁体２０と弁座体２８の単位時間当りの
前進移動距離が急速に増加していくので、圧力上
昇が益々緩和されていき、ストロークl₁だけ前進
移動した時刻t₂において、弁座体２８は前進限界
位置に達してストツパー２７で係止される（第２
図）と同時に、油圧は開弁設定値Pmに達する。
そして、この状態では、開弁力増加バネ３１の弾
発力Ｈ及び弁座体２８に作用している油圧による
力Ｇが消滅することから、弁体２０はこの開弁設
定値Pmが弁体の受圧面２０ａに与える力Ｆだけ
が開弁力として作用することになり、開弁設定値
Pmは弁座体２８がストツパー２７で受止められ
た状態で力Ｆが閉弁力Ｋに略均衡するように設定
されている。そして、クツシヨンシリンダ１内圧
力が開弁設定値Pmまで上昇して弁座体２８がス
トツパー２７で受止められる際には、弁体２０は
既に相当の速度まで加速されていることから、弁
体２０はその前進移動の運動慣性で開弁する（第
３図）。開弁の直後には、クツシヨンシリンダ内
の内圧が開弁設定圧Pmより低くなるので、閉弁
力が開弁力よりも大きくなつて直ちに閉弁する。
このようにしてクツシヨンシリンダ内の油圧が開
弁設定圧Pmを保持する。

尚、第５図は第４図の油圧に対応する開弁力、
閉弁力等を図示したものであり、基線から破線で
示した曲線ｃが弁体２０の受ける油圧による力
Ｆ、曲線ｃから一点鎖線で示した曲線ｄまでが弁
座体２８の受ける油圧による力Ｇ、曲線ｄから実
線で示した曲線ｅまでが開弁力増加バネ３１の弾
発力Ｈ、基線から折れ線ｇまでが閉弁力Ｋの値で
あり、曲線ｆが弁体２０をシリンダ加圧室９側へ
押し込む開弁力の変化を示している。なお、開弁
バネ１０を開弁力増加バネ３１より一回り小型の
バネで構成し、この開弁バネ１０の弾発力の影響
で閉弁力Ｋは折れ線状となる。また、開弁力増加
バネ３１の弾発力Ｈは、弁座体２８が前進移動を
始める前（弁座体の段部２８ａが係止部１４ａに
接触しているとき）に最大となり、弁座体２８及
び弁体２０の前進移動により漸減し、弁座体２８
が前進限界位置に達した際にその弾発力が零にな
るように形成されている。

クツシヨンシリンダ１内の圧力が稼働油圧P₀
よりも低いときには、弁座体２８及び弁体２０に
作用する油圧による作動力Ｆ・Ｇが低く、開弁力
増加バネ３１の弾発力Ｈは、弁座体２８が弁箱で
受止められていることから最大値を示すが、これ
ら三力の合力である開弁力は閉弁力Ｋよりも小さ
くなつている。そして、クツシヨンシリンダ１内
の圧力が稼動油圧P₀と等しくなつた段階で三力
の合力である開弁力と閉弁力Ｋとが略等しくな
る。

クツシヨンシリンダ１内の圧力が稼働油圧P₀
を越えると、その圧力上昇に応じて弁座体２８と
弁体２０とが一体で移動を始め、弁座体２８が前
進限界位置に達するまでは開弁力（Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）
が閉弁力Ｋ（開弁設定値Pm時のＦの値）より大
きくなつても、Ｆ＜Ｇであることから、弁座体２
８から弁体２０が離れて開弁することはなく、弁
座体２８が前進限界位置でストツパー２７に受止
められる結果、弁座体２８の受圧力Ｇ及び開弁力
増加バネ３１の弾発力Ｈが消滅して、開弁力が弁
体の受圧力Ｆのみとなり、開弁力（＝Ｆ）と閉弁
力Ｋとが略均衡する。

また、この圧力設定弁３の開弁設定値Pmは、
シリンダ加圧室９の圧縮空気の設定圧を変更する
することにより、閉弁力Ｋの値を変化させればよ
い。

上記の実施例の変形例として、第６図及び第７
図に示すように、弁座体２８の後半部２８ｂの外
径と弁体２０の受圧面２０ａの外径とを等しく形
成して、弁座体２８では弁体２０の推力を発生さ
せずに、弁体２０及び弁座体２８の推力を開弁力
増加バネ３１によつて行うようにする。また、開
弁力増加バネ３１の弾発力を弁座体２８が前進限
界位置に達した際にも零とならずに残存するよう
に形成して、弁座体の推力が弁体の受圧面に作用
する開弁力よりもある程度大きくなるようにす
る。

以上述べたように、本考案では、弁箱内に筒状
の弁座体を進退移動可能に装着し、この弁座体を
開弁力増加バネで弁体側へ弾圧付勢するととも
に、弁体を一定圧の空気圧で弁座体側へ押出し付
勢し、弁箱に弁座体のシリンダ室側への一定以上
の前進を阻止するストツパーを形成しているの
で、プレス加工時の作業力によつてクツシヨンシ
リンダの内圧が上昇し始めると、弁体と弁座体と
が閉弁姿勢を維持しながら一体となつてシリンダ
室側へ移動することになり、クツシヨンシリンダ
の実質容積が増大することになつて、圧力上昇の
速度が緩やかになる。

また、クツシヨンシリンダでの圧力上昇に伴つ
て弁体と弁座体とが一体となつて移動し、弁体は
圧力上昇速度にかかわらず弁座体がストツパーで
受止められた位置から離れ始めることになるか
ら、弁体に作用する閉弁方向への付勢力（開弁設
定圧）は一定となるうえ、弁体は弁座体とともに
圧力上昇速度に比例した速度で移動してきている
ことから、圧力急上昇時には大きな移動慣性力
が、圧力緩上昇時には小さな移動慣性力がそれぞ
れ弁体に作用することになり、弁体は開弁遅れを
生じることなく鋭敏に開弁することになる。

これにより本考案では、静止慣性力のあつた従
来のものとは異なり、開弁遅れによる異常昇圧を
なくすことができるから、油圧系中の異常昇圧に
よつて引き起こされる機械各部の疲労や破損をな
くすことができるうえ、油圧系の圧力を一定に保
持しておけることから、作業圧力の変動が小さく
なり、プレスの加圧不良をなくしてプレス機械の
加工精度を高めることができる。

また、圧力設定弁が開弁遅れなしに開弁作動す
ること、及び、弁体と弁座体とが閉弁状態を維持
したまま移動して、管路系の実質容積を増やして
圧力上昇速度を鈍らせることから、開弁後の圧力
変動（ハンチング）も殆んどなくなり、この点で
も機械の耐久性及び加工精度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例を示し、第１図は要部縦断
空圧・油圧回路図、第２図・第３図は第１図Ａ部
の作動順序図、第４図はクツシヨンシリンダの作
動時の圧力−時間変化を示すグラフ、第５図は第
４図の圧力変化に対応する開弁力閉弁力の時間変
化を示すグラフ、第６図・第７図は別実施例に関
し、第６図は別実施例のＡ部相当図、第７図は別
実施例の第５図相当図である。 １……クツシヨンシリンダ、３……圧力設定
弁、８……ピストン、１４……弁箱、１５……圧
力設定弁の入口、１６……弁室、１６ａ……弁室
の入口側部分、１８……シリンダ室、２０……弁
体、２０ａ……弁体の受圧面、２７……ストツパ
ー、２８……弁座体、２８ｅ……弁座体の受圧
面、３１……開弁力増加バネ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ プレス機械の油圧式クツシヨンシリンダ１に
   圧力設定弁３の入口１５を連通させ、圧力設定
   弁３の弁箱１４内に弁室１６及びシリンダ室１
   ８を形成し、弁室１６に筒状の弁座体２８と弁
   体２０とを収容するとともに、弁室１６に開口
   する圧力設定弁３の出口１９を圧油タンク２に
   連通し、弁座体２８を弁室１６の入口側部分１
   ６ａ内で弁箱１４に対して進退移動可能に構成
   し、弁座体２８を開弁力増加バネ３１でシリン
   ダ室１８側へ弾発付勢するとともに、弁室１６
   に弁座体２８のシリンダ室１８側への移動を受
   止めるストツパ２７を形成することにより、弁
   座体２８と弁体２０とが接当姿勢を維持した状
   態で一定距離に亘つて移動可能に構成し、弁室
   １６に内装した弁体２０をシリンダ室１８に装
   着したピストン８に作用する一定の空気圧で入
   口１５側に付勢し、開弁力増加バネ３１を弁体
   ２０を介してシリンダ室１８の空気圧で圧縮可
   能に構成し、弁体２０の入口側端面をクツシヨ
   ンシリンダ１内の圧力の受圧面２０ａに形成す
   るとともに、弁座体２８の入口側周面にクツシ
   ヨンシリンダ１内の圧力の受圧面２８ｅを形成
   したことを特徴とする油圧式クツシヨン装置。 ２ 弁座体２８の入口側周面に形成した受圧面２
   ８ｅの面積を弁体２０の入口側端面に形成した
   受圧面２０ａの面積よりも広く形成した実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の油圧式クツシ
   ヨン装置。