WO1997002132A1

WO1997002132A1 - Dispositif de cylindre a charge et vitesse elevee et procede de commande

Info

Publication number: WO1997002132A1
Application number: PCT/JP1996/001790
Authority: WO
Inventors: Hideaki Nakabayashi; Hitoshi Sawamura
Original assignee: Komatsu Ltd.; Komatsu Industries Corporation
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1997-01-23
Also published as: KR100265310B1; KR19990028590A; TW297800B; CN1192714A; US6003429A

Description

明細書高速，高負荷シリンダ装置及びその制御方法技術分野

本発明は、プレスや工作機械などの駆動源に使用する高速，高負荷シリンダ装置及びその制御方法に関するものである。背景技術

従来、この種のシリンダ装置として、例えば実開平 6 — 3 9 2 8 5号公報や、特開平 6 — 1 5 5 0 8 9号公報に記載されたものが公知である。

前者のシリンダ装置は、図 1 に示すように、受圧面積の小さい高速シリンダ a と受圧面積の大きい加圧シリンダ bを同一中心軸上に上下に配置して、両シリンダ a , bのピストン c , dをビストン杆 e により互に連結すると共に、高速シリンダ a に、ピストン杆 eの上端部側を高速シリンダ aの上方へ突出させた、いわゆる両口ッドシリンダ構造を採用している。

そして、図示しない外付けの配管，バルブ類を介して、高速シリンダ aへ油圧を供給してピストン c , dを高速動作させ得ると共に、その後加圧シリンダ bへ油圧を供給して大きな加圧力を得ることにより高負荷にも対応できるように構成されている。

また、後者のシリンダ装置は、図 2 に示すように前者とほぼ同様な基本構成に加えて、加圧シリンダ b のピストン d側にパイロット圧により開閉されるシーケンスバルブ f が設けられておりこのシーケンスバルブ f をオン，オフすることによって高速動作から高加圧動作へ移行するように構成されているので、これは外付けの配管やバルブ類を必要とせずに高速 · 高負荷に対応できるようになっている。

しかし、前者のシリンダ装置では、大きな離脱力が得られないため、プレスなどの駆動源に使用した場合、プレス作業中に型の咬み込みなどが発生しても、該型の咬み込みより離脱できない即ち上型を下型より引き離せなくなってしまうという不具合がある。また、後者のシリンダ装置では、加圧シリンダ bのピストン d にシーケンスバルブ f が内装されているため、このシーケンスバルブ f の整備性が悪いという不具合がある。

さらに、何れのシリンダ装置も、高速シリンダ aが両口ッドシリンダ構造を有しているため、シリンダ装置の全長が長くなつて、プレスなどに使用した場合、プレスなどの全高が高くなつてプレスなどが大型になるなどの不具合がある。

しかも、両シリンダ装置とも、高速シリンダ a側のピストン杆が加圧シリンダ b側のピストン杆と共通のビストン杆 e である、即ち両者のピストン杆が同径となっていて、高速シリンダ a に必要以上に径の大きいピストン杆 eを使用しているため、不経済であるなどの不具合もある。

本発明は、かかる従来の不具合を改善するためになされたもので、型の咬みこみから容易に離脱でき、プレスなどが小型になり、経済的である高速 · 高負荷シリンダ装置及びその制御方法を提供することを目的とするものである。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明に係る高速 · 高負荷シリンダ装置の第 1 の態様は、

受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また親シリンダの上室だけに圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにしたものである。

本発明による高速，高負荷シリンダ装置の他の態様は、受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また子シリンダの上室と親シリンダの上室に圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの上室及び下室への圧油の供給を停止してビストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してピストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにしたものである。

上記構成により、高速 ' 高負荷動作が容易に得られると共に、上昇時は親シリンダと子シリンダにより大きな上昇力が得られるため、プレス作業などで型同志が咬み込んでも容易に離脱させることができる。

また、子シリンダに片口ッドシリンダが採用できるため、シリンダ本体の全長を短縮することもできる。

また、本発明による高速，高負荷シリンダ装置の制御方法の第 1 の態様は、上記いずれかの装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、その後高速上昇させるようにしたものである。

このように、シリンダ装置を高速下降、加圧下降及び高速上昇するように制御することにより、ブランキング加工や折曲げ加工などに適した動作パターンが得られるようになる。

また、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法の第 2の態様は、上記いずれかの装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、銃いて加圧保持した後低速上昇させ、その後高速上昇させるようにしたものである o

このように、シリンダ装置を高速下降、加圧下降、加圧保持、低速上昇及び高速上昇するように制御することにより、ブランキング加工や折曲げ加工やコィニング加工に適した動作パターンが得られるようになる。

また、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法の第 3の態様は、上記いずれかの装置において、

ピストンを、加圧下降させた後加圧保持し、その後低速上昇させるようにしたものである。

このように、シリンダ装置を加圧下降、加圧保持及び低速上昇するように制御することにより、スライドを短い位置変化で上下動できるため、特にコイニング加工などの作業では作業能率が向上すると共に、小さい位置変化で作業できるため、作業者に対する安全性も向上する。

また、本発明による高速 ' 高負荷シリンダ装置の制御方法の第 4の態様は、上記いずれかの装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、続いて加圧保持した後さらに加圧下降させ、続いてさらに加圧保持した後低速上昇させ、その後高速上昇させるようにしたしたものである。

このように、シリンダ装置を高速下降,、加圧下降、加圧保持、加圧下降、加圧保持、低速上昇及び高速上昇するように制御することにより多段絞りや、絞り加工とブランキング加工または折曲げとブランキング加工を連続的に行うのに適した動作パターンが得られようになる。図面の簡単な説明

本発明は、以下の詳細な説明及び本発明の実施例を示す添付図面により、より良く理解されるものとなろう。なお、添付図面に示す実施例は、発明を特定することを意図するものではなく、単に説明及び理解を容易とするものである。

図中、図 1 は、従来の高速，高負荷シリンダ装置の一例の説明図である。

図 2は、従来の高速，高負荷シリンダ装置の他例の説明図である。

図 3 は、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の一実施例の構成図である。

図 4は、上記実施例の切換え弁部分の詳細図である。

図 5は、本発明による高速，高負荷シリンダ装置の他の実施例の構成図である。

図 6は、上記他の実施例の切換え弁部分の詳細図である。

図 7は、本発明による高速，高負荷シリンダ装置の制御方法の第 1例によるスライド位置と時間との関係を示す曲線図である。図 8は、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法の第 2例によるスライド位置と時間との関係を示す曲線図である。図 9は、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法の第 3例によるスライド位置と時間との関係を示す曲線図である。図 1 0 は、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法の第 4例によるスライド位置と時間との関係を示す曲線図である。発明を実施するための好適な態様

以下に、本発明の好適実施例による高速，高負荷シリンダ装置及びその制御方法を添付図面を参照しながら説明する。

本発明による高速，高負荷シリンダ装置の一実施例を図 3及び図 4を参照して詳述する。

これら図において、 1 はシリンダ本体で、これは受圧面積の小さい子シリンダ 2 と受圧面積の大きい親シリンダ 3 とよりなる。上記子シリンダ 2 と親シリンダ 3 は同一中心軸上に上下 2段に設けられていて、子シリンダ 2の内径は D 2、親シリンダ 3の内径は D l となっている。これらのシリンダ 2 , 3内にピストン 2 a , 3 aがそれぞれ収容されている。

子シリンダ 2に収容されたピストン 2 aの下面には、外径が d 2 のビストン杆 2 bが突設されていて、このビストン杆 2 bの先端は親シリンダ 3 内に収容されたビストン 3 aの上面に接続されている。親シリンダ 3側のピストン 3 aの下面には、上記ピストン 2 bの外径 d 2 より径の大きな外径 d 1 のピストン杆 3 bが突設されていて、このピストン杆 3 bの先端は親シリンダ 3 の端板 3 e を貫通して外方へ突出している。

一方、図 3及び図 4 中、 4 は可変流量ポンプよりなる油圧源で、この油圧源 4の吐出圧はサーボ弁 5 より第 1 , 第 2管路 6 , 7をそれぞれ介して子シリンダ 2 の下室 2 d と親シリンダ 3 の上室 3 cへ供給されるようになっている。

また、上記第 1 , 第 2管路 6， 7は途中で分岐されていて、それらの分岐管路 6 a , 7 a は加圧切換え弁 8及び差動回路切換え弁 9をそれぞれ介して親シリンダ 3の下室 3 dに接続されている。なお、上記各弁 8 , 9は、図 4 に示すように、ロジック弁 8 a , 9 a と、該ロジック弁 8 a， 9 aをオン ' オフ制御するパイロット切換え弁 8 b , 9 bよりそれぞれ構成されている。

また、子シリンダ 2の上室 2 c はブリーザ 1 0 を介して大気に連通している。

次に、本実施例の作用を説明する。なお、以下の説明でオンは開弁、オフは閉弁の状態を示す。

なお、この高速 · 高負荷シリンダ装置をプレスの駆動源に使用する場合は、シリンダ本体 1 をプレスのクラウン内に設置し、親シリンダ 3 のピストン杆 3 b の先端にスライド（ともに図示せず）を接続する。

いま、プレス作業を開始すべく、上死点位置より高速でスライドを下降させる場合は、加圧切換え弁 8のロジック弁 8 aをオフに、差動回路切換え弁 9 のロジック弁 9 a をオンにした状態でサーボ弁 5を中立ポジション 5 cから下降ポジション 5 aへ切換える。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧が親シリンダ 3の上室 3 c と下室 3 dへそれぞれ供給されると共に、子シリンダ 2 の下室 2 d の圧油はタンク 1 1 へ流出するので、上室 3 c の受圧面積 A 1 と下室 3 dの受圧面積 A 2の差によりピストン 3 bが高速で下降させられる。

次に、スライドが所定位置まで下降して加圧力を必要とする状態になった場合に、サ一ボ弁 5を下降ポジション 5 a に保持したまま加圧切換え弁 8のロジック弁 8 aをオンに、差動回路切換え弁 9のロジック弁 9 aをオフにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧の全量が親シリンダ 3 の上室 3 cへ供給されるため、大きな加圧力が発生し、高負荷に対応することができる。

スライドが下死点に達して成形が完了したら、加圧切換え弁 8 のロジック弁 8 a をオンに、差動回路切換え弁 9 のロジック弁 9 aをオフにした状態でサーボ弁 5を上昇ポジション 5 bへ切換える。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧は子シリンダ 2 の下室 2 d と親シリンダ 3の下室 3 dへ供給されると共に、親シリンダ 3 の上室 3 cの油はタンク 1 1 へ流出されるため、ピストン 2 b , 3 b が上昇を開始する。その時、成形中型の咬み込みにより上型が下型より離脱でき難い場合でも、親シリンダ 3 の下室 3 dに供給された圧油と子シリンダ 2 の下室 2 d に供給された圧油により大きな上昇力が発生するため、咬み込みが発生しても容易に上型を下型から離脱させることができる。

また、上型が下型より離間したら、サーボ弁 5を上昇ポジション 5 bに保持したまま加圧切換え弁 8のロジック弁 8 aをオフに、そして差動回路切換え弁 9のロジック弁 9 aをオンにすることにより、油圧源 4の吐出圧は全量が子シリンダ 2 の下室 2 dへ供給され、同時に親シリンダ 3 の上室 3 cの油は差動回路切換え弁 9 を介して親シリンダ 3の下室 3 dへ流入するため、高速でスライドを上死点まで上昇させることができる。

なお、プレスで打抜き加工などを行う場合、ワークを打抜く際に発生するブレークスルーにより振動や騒音が発生するが、子シリンダ 2の下室 2 dの受圧面積 A 3 と親シリンダ 3の下室 3 dの受圧面積 A 2 との和がブレークスルー荷重を受ける面積になるので、ブレークスルー発生時ピーク圧を小さくすることができると共に、ブレークスルー荷重を受ける面積が子シリンダ 2 の下室 2 dの受圧面積 A 3 と親シリンダ 3の下室 3 dの受圧面積 A 2 との和となるため、ブレークスルーによる振動や騒音を低減することができる。また、各部の直径寸法を次のように設定することによりシリンダ本体 1全体の受圧面積を変えることができる（なお、 Dl > d 1 は既知とする）。

D 1 > D2 s D2 = d l > d2の場合 Al — A2 = A3

Dl〉D2、 D2 > dl > d2の場合 Al— A2く A3

Dl〉D2、 d 1〉 D2 > d 2の場合 A 1— A2〉 A3

また、図 5及び図 6は、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置の他の実施例を示すもめで、次にこれを説明する。

この実施例は、上記実施例と子シリンダ 2 と親シリンダ 3の構造は同じだが、第 2管路 7の途中に電磁弁よりなる第 2の加圧切換え弁 1 3を設けると共に、第 2管路 7より分岐した管路 7 bを電磁弁 1 5によりオン，オフされるプレフィル弁 1 4を介して夕ンク 1 1へ接続した点が上記実施例と異なっている。その具体的な回路は図 6に示した通りである。

次に、その動作を説明する。

まず、スライドを上死点より下降させる場合は、第 1加圧切換え弁 8のロジック弁 8 a及び第 2加圧切換え弁 1 3をオフに、差動切換え弁 9のロジック弁 9 a及びプレフィル弁 1 4をオンにした状態で、サーボ弁 5を中立ポジション 5 cから下降ポジション 5 aへ切換える。

これによつて、油圧源 4の吐出圧が親シリンダ 3の上室 3 じと下室 3 dへ供給されると共に、子シリンダ 2の上室 2 cにはプレフィル弁 1 4を介してタンク 1 1 の油が吸込まれ且つ下室 2 dから圧油がタンク 1 1に流出するので、親シリンダ 3の上室 3 c と下室 3 dとの受圧面積の差でスライドが高速下降させられる。

その後、サーボ弁 5を下降ポジション 5 aに保持したまま、第 1加圧切換え弁 8 のロジック弁 8 a及び第 2加圧切換え弁 1 3をオンに、差動回路切換え弁 9 のロジック弁 9 a—とプレフィル弁 1 4をオフにすることにより、子シリンダ 2 の上室 2 c と親シリンダ 3の上室 3 c に圧油が供給されると共に、小シリンダ 2 の下室 2 d と親シリンダ 3の下室 3 dから圧油がタンク 1 1 に流出するので、大きな加圧力が発生し、高負荷に対応することができるようになる。

その後、第 1加圧切換え弁 8のロジック弁 8 a及び第 2加圧切換え弁 1 3をオン、差圧回路切換え弁 9 のロジック弁 9 a及びプレフィル弁 1 4をオフに保持した状態で、サーボ弁 5を上昇ポジシヨン 5 bへ切換えると、子シリンダ 2の下室 2 d と親シリンダ 3 の下室 3 dへ圧油が供給されると共に、子シリンダ 2 の上室 2 c と親シリンダ 3の上室 3 cから圧油がタンク 1 1 に流出して、大きな上昇力が発生するため、型の咬み込みなどが発生しても容易に離脱できる。さらに、スライドの上昇中に第 1 , 第 2加圧切換え弁 8 , 1 3をオフ、差動回路切換え弁 9 , プレフィル弁 1 4 をオンにすると、子シリンダ 2の下室 2 dへ圧油が供給され且つ上室 2 cから圧油がタンク 1 1 に流出すると共に、親シリンダ 3 の上室 3 cの油は差動回路切換え弁 9を介して親シリンダ 3 の下室 3 dへ流入するため、高速でスライドを上死点へ上昇させることができる。

以上は、一般的な油圧プレスのスライド動作を説明しているが、サーボ弁 5 と、第 1 , 第 2加圧切換え弁 8 , 1 3 と、差動回路切換え弁 9 と、プレフィル弁 1 4 を制御することにより、各種のプレス作業に適したスライド位置変化曲線が得られる。いま、図 3 に示す回路において、図 7 に示すようなスライド位置変化曲線を得ようとする場合、スライドが上死点で停止している状態から、サーボ弁 5を中立ポジション 5 c より下降ポジション 5 aへ、そして加圧切換え弁 8をオフに、差動回路切換え弁 9 をオンにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧が親シリンダ 3 の上室 3 c と下室 3 dへそれぞれ供給されると共に、子シリンダ 2 の下室 2 d の圧油はタンク 1 1へ流出するので、上室 3 cの受圧面積 A 1 と下室 3 dの受圧面積 A 2の差により、ピストン 3 bに接続されているスライドが図 7の 0で示すように高速で下降させられる。

そして、スライドが所定位置まで下降して加圧力を必要とする状態となった場合に、サーボ弁 5を下降ポジション 5 a に保持したまま加圧切換え弁 8をオンに、そして差動回路切換え弁 9をォフにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧の全量が親シリンダ 3の上室 3 cへ供給されると共に、子シリンダ 2の下室 2 d と親シリンダ 3の下室 3 dの圧油はタンク 1 1へ流出するので、スライドは図 7 の p に示すように、減速しながらさらに下死点まで下降され、このとき大きな加圧力が得られる。

その後、サーボ弁 5を上昇ポジション 5 b に、そして加圧切換え弁 8をオフに、差動回路切換え弁 9をオンに切換えると、油圧源 4 の吐出圧の全量が子シリンダ 2 の下室 2 d のみへ供給され、同時に親シリンダ 3の上室 3 c の油は差動回路切換え弁 9を介して親シリンダ 3の下室 3 dへ流入するため、スライドは図 7の q に示すように高速で上死点まで上昇する。以上のような制御方法により得られた図 7 に示すスライド位置変化曲線は、主として板材をブランキング加工したり、折曲げ加ェもしくはコイニング加工するのに適しており、機械的なスライド駆動機構によりスライドを駆動するプレス（以下メカ二力ルプレスという）に比べて、サージ荷重がない状態で成形が可能となるため、金型の摩耗や破損などが減少し、金型寿命の向上が図れるようになる。

また、図 5 に示す他の実施例の回路で、図 7 に示すスライド位置変化曲線を得るためには、サーボ弁 5 と、第 1 , 第 2加圧切換え弁 8 , 1 3 と、差動回路切換え弁 9 と、プレフィル弁 1 4 を次の表 1 に示すように制御すればよい。

表 1

一方、ブランキング加工や折曲げ加工もしくはコイニング加工などのプレス加工において、加工時スライドを加圧下降させたり . ワークを加圧状態に保持し、もしくは低速で少し上昇させて加圧力を抜く作業を行うことがあり、このときのスライド位置変化曲線は例えば図 8に示すようになる。

このスライド位置変化曲線を図 3 に示す回路で得ようとした場合、サーボ弁 5 と加圧切換え弁 8 と差動回路切換え弁 9を次のように制御する。

スライドが上死点で停止している状態から、サ一ボ弁 5 を中立ポジション 5 c より下降ポジション 5 a へ、そして加圧切換え弁 8をオフに、差動回路切換え弁 9をオンにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧が親シリンダ 3 の上室 3 c と下室 3 dへそれぞれ供給されると共に、子シリンダ 2 の下室 2 d の圧油はタンク 1 1へ流出するので、親シリンダ 3 の上室 3 じの受圧面積 A 1 と下室 3 dの受圧面積 A 2 の差によりピストン 3 bに接続されているスライドが図 8の 0で示すように高速で下降させられる。スライドが所定位置まで下降して加圧力を必要とする状態となつた場合は、サーボ弁 5を下降ポジション 5 a に保持したまま加圧切換え弁 8をオンに、そして差動回路切換え弁 9をオフにする。

これによつて、油圧源 4の吐出圧の全量が親シリンダ 3 の上室 3 cへ供給されると共に、子シリンダ 2の下室 2 d と親シリンダ 3の下室 3 dの圧油はタンク 1 1へ流出するので、スライドは図 8の pに示すように、減速しながらさらに下死点まで下降させられ、このとき大きな加圧力が得られる。

次に、この状態で加圧保持する場合は、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態で、サーボ弁 5を一旦中立ポジション 5 cへ戻す。すると、スライドは図 8の q に示すようにその位置に停止されるため、ワークの加圧保持が行える。その後、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態で、サーボ弁 5 を上昇ポジション 5 bへ切換えると、油圧源 4の吐出圧は子シリンダ 2の下室 2 d と親シリンダ 3 の下室 3 dへ同時に供給されるため、スライドは図 8の r に示すように低速で上昇を開始し、これによりワークへの加圧力が徐々に開放されて所謂圧抜きが行われる。

その後、サーボ弁 5を上昇ポジション 5 b に保持したまま、加圧切換え弁 8をオフに、差動回路切換え弁 9をオンにすると、油圧源 4 の吐出圧の全量が子シリンダ 2の下室 2 d のみに供給され、同時に親シリンダ 3の上室 3 c の油は差動回路切換え弁 9 を介して親シリンダ 3の下室 3 dへ流入するため、スライドは図 8の s に示すように高速で上死点まで上昇させられる。

以上のような制御を行うことにより、成形過程でワークを加圧保持したり、圧抜きしたりするなどの動作が可能になると共にサージ荷重がない状態で成形が可能なことから、メ力二カルプレスに比べて工程数の低減と、金型寿命の向上を図ることができる。また、図 5 に示す他の実施例の回路で、図 8 に示すスライド位置変化曲線を得るためにはサーボ弁 5 と、第 1 , 第 2加圧切換え弁 8 , 1 3 と、差動回路切換え弁 9 と、プレフィル弁 1 4 を次の表 2に示すように制御すればよい。

表 2 停止高速下 β 加圧下加圧保持低速上昇サ-ボ弁 5 ポジション 5 c ポジション 5 a ポジション 5 a ポジション 5 c ポジション 5 b 第 1加圧體え弁 8 ON OFF OFF ON ON ON 第膽画 ON OFF OFF ON ON ON 差回切 ISえ弁 9 OFF ON ON OFF OFF OFF プレフィル弁 1 4 OFF ON ON OFF OFF OFF R ¾ X fr 停 i

ポジション 5b ポジション 5c

OFF ON OFF

ON OFF ON

ON OFF ON 一方、ブランキング加工や折曲げ加工もしくはコイニング加工などにおいて、スライド位置変化が図 9 に示すように短かくても加工が可能な場合で、このスライド位置変化曲線を図 3 に示す回路で得ようとした場合、次のようにサ一ボ弁 5 と、加圧切換え弁 8 と、差動回路切換え弁 9を制御する。

まず、スライドが上死点に停止している状態から、サ一ボ弁 5 を中立ポジション 5 c より下降ポジション 5 aへ切換え、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧が親シリンダ 3 の上室 3 cへ供給されると共に、親シリンダ 3 の下室 3 d及び子シリンダ 2 の下室 2 dの圧油はタンク 1 1 へ流出するため、スライドは図 9の 0に示すように低速で下降させられる。

スライドを所定位置まで下降させてワークを加圧保持する場合は、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態でサ一ボ弁 5を中立ポジション 5 cへ切換える。

これによつてスライドは図 9の p に示すようにその位置に停止されるため、ワークの加圧保持が行える。

その後、スライドを上昇させる場合は、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態で、サーボ弁 5 *·上昇ポジション 5 bへ切換える。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧が子シリンダ 2 の下室 2 d と親シリンダ 3の下室 3 dへ供給されると共に、親シリンダ 3 の上室 3 cの油はタンク 1 1へ流出するため、スライドは図 9の Q に示すように低速で上昇する。

以上の制御方法によりスライドを短い位置変化で上下動できるため、特にコイニング加工などの作業では作業能率が向上すると共に、小さい位置変化で作業できるため、作業者に対する安全性も向上する。

また、図 5 に示す他の実施例の回路で、図 9 に示すスライド位置変化曲線を得るためには、サーボ弁 5 と、第 1 , 第 2加圧切換え弁 8 , 1 3 と、差動回路切換え弁 9 と、プレフィル弁 1 4 を次の表 3 に示すように制御すればよい。

表 3

一方、多段絞り加工や、絞り加工とブランキング加工、または折曲げ加工とブランキング加工を連続して行うような場合には図 1 0 に示すようなスライド位置変化曲線が必要となる。

次に、このスライド位置変化 111]線を得るための制御方法を図 3 に示した回路で実施するには、まずスライドが上死点で停止している状態から、サーボ弁 5 を中立ポジション 5 c より下降ポジシヨン 5 aへ切換え、加圧切換え弁 8 はオフに、差動回路切換え弁 9はオンにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧が親シリンダ 3 の上室 3 じと下室 3 dへそれぞれ供給されると共に、子シリンダ 2 の下室 2 d の圧油はタンク 1 1へ流出するので、上室 3 cの受圧面積 A 1 と下室 3 dの受圧面積 A 2の差によりビストン 3 bに接続されたスライドが図 1 0の 0で示すように高速で下降させられる。

次に、スライドが所定位置まで下降して加圧力を必要とする状態になった場合は、サーボ弁 5を下降ポジション 5 a に保持したまま加圧切換え弁 8をオンに、そして差動回路切換え弁 9をオフにする。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧の全量が親シリンダ 3 の上室 3 cへ供給されると共に、子シリンダ 2の下室 2 d と親シリンダ 3の下室 3 dの圧油はタンク 1 1へ流出するので、スライドは図 1 0の pに示すようにワークを加圧しながら減速下降させられる。その後、ワークの加圧保持を行う場合は、加圧切換え弁 8をォンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態でサーボ弁 5 を中立ポジシヨン 5 cへ切換える。すると、スライドは図 1 0 の qに示すようにその位置に停止させられるため、ワークの加圧保持が行える。

その後、さらにスライドを下降させて 2段絞りなどを行う場合は、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態で、サーボ弁 5 を下降ポジション 5 aへ切換える。すると、油圧源 4の吐出圧の全量が親シリンダ 3 の上室 3 cへ供給されると共に、子シリンダ 2の下室 2 d と親シリンダ 3 の下室 3 dの圧油はタンク 1 1へ流出するので、スライドは図 1- 0 の r に示すように再び下降させられる。

そして、下死点に達したスライドによりワークを加圧保持する場合は、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態で、サーボ弁 5を中立ポジション 5 cへ切換える。すると、スライドは図 1 0の s に示すようにその位置に停止されるため、ワークの加圧保持が行える。

また、ワークを加圧保持している状態から所謂圧抜きを行う場合は、加圧切換え弁 8をオンに、差動回路切換え弁 9をオフにした状態で、サーボ弁 5を上昇ポジション 5 bへ切換える。

これによつて、油圧源 4 の吐出圧は子シリンダ 2の下室 2 と親シリンダ 3の下室 3 dへ同時に供給されると共に、親シリンダ 3 の上室 3 c の油はタンク 1 1 へ流出するため、スライドは図 1 0 の t に示すように低速で上昇を開始し、ワークの加圧力が徐々に開放されて圧抜きが行われる。

さらに、圧抜き終了後サーボ弁 5を上昇ポジション 5 b に保持したまま、加圧切換え弁 8をオフに、差動回路切換え弁 9をオンにすると、油圧源 4の吐出圧の全量が子シリンダ 2 の下室 2 へ供給され、同時に親シリンダ 3の上室 3 c の油は差動回路切換え弁 9を介して親シリンダ 3の下室 3 dへ流入するため、スライドは図 1 0の uに示すように高速で上死点まで上昇させられる。

以上の制御方法により、スライドを任意な位置で停止してヮークを加圧保持した後、さらにスライドを再び加圧下降させたり、加圧保持の状態からスライドを低速上昇させて圧抜きを行うなどの操作が行えるため、多段絞り加工や、絞り加工または折曲げ加ェに連続してブランキング加工などを行うことができ、従来のメ力二カルプレスのようにこれら加工を別工程で行つ C 、たものに比べて工程数や使用する金型の数の低減などが図れる効果がある。

また、図 5 に示す他の実施例の回路で、図 1 0 に示すスライド位置変化曲線を得るためには、サーボ弁 5 と、第 1 , 第 2加圧切換え弁 8 , 1 3 と、差動回路切換え弁 9 と、プレフィル弁 1 4 を次の表 4 に示すように制御すればよい。

表 4

なお、上記各実施例では、本発明高速 ' 高負荷シリンダ装置をプレスのスライド駆動源に使用した場合について説明しているが本発明高速 ' 高負荷シリンダ装置を工作機械やその他の機械の駆動源にも使用できることは勿論である。本発明は、以上詳述したように、子シリンダのピストンと親シリンダのビストンを連結する子シリンダのビストン杆を親シリンダのピストン杆より小径として、親シリンダの上室と下室の受圧面積を異ならせ、この受圧面積の差により高速動作を可能とすると共に、高負荷時には受圧面積の大きい親シリンダの上室側へ油圧を供給して、高出力を得られるようにして、高負荷にも対応することができるようにしている。

また、プレス作業時などにおいて型の咬み込みにより型の離脱が困難な場合でも、子シリンダの受圧面積と親シリンダの受圧面積の和により大きな上昇力が得られるため、咬み込んだ型の離脱が容易に行える。さらに、ブレークスルー荷重を子シリンダの受圧面と親シリンダの受圧面の両方で受けることにより、ブレークスルーによる振動や騒音の低減が図れるようになる。

さらに、子シリンダに片口ッドシリンダを使用したことによりシリンダ本体の全長を短縮でき、これによつて本発明による高速 • 高負荷シリンダをプレスなどの駆動源に使用した場合、プレスなどの全高を低くできるため、プレスなどの小型化や剛性の向上が図れるようになる。さらに、子シリンダ側のピストン杆を小径とすることにより、子シリンダ側の軽量化とコストダウンも図れるようになる。

さらに、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置を高速下降、加圧下降及び高速上昇するように制御したり、高速下降、加圧下降、加圧保持、低速上昇及び高速上昇するように制御することにより、ブランキング加工や折曲げ加工もしくはコィニング加工に適したスライド位置変化曲線が得られるようになる。これによつて、従来のようにメカニカルプレスにより成形する場合に比べてサージ荷重がない状態で成形することができるため、金型の摩耗や破損などが少なくなって金型寿命が向上する。さらに、これらの加工を別工程で行っていた従来のものに比べて、ェ程数も少なくなるため、成形に要する工数の低減も図れるようになる。

また、本発明による高速 · 高負荷シリンダ装置を高速下降、加圧下降、加圧保持、加圧下降、加圧保持、低速上昇及び高速上昇するように制御することにより、多段絞りや、絞り加工とブランキング加工または折曲げ加工とブランキング加工に適した動作パターンが得られるようになる。

これによつて、従来のメカニカルプレスで成形する場合に比べて工程数が少なくできるため、生産性が向上する。さらに、工程数の減少により使用する金型の数も少なくできるため、金型代の節約も図れるようになる。

なお、本発明は例示的な実施例について説明したが、開示した実施例に関して、本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく、種々の変更、省略、追加が可能であることは、当業者において自明である。従って、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された要素によって規定される範囲及びその均等範囲を包含するものとして理解されなければならない。

Claims

請求の範囲

1 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でビストンを高速下降させ、また親シリンダの上室だけに圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした、高速，高負荷シリンダ ¾

农 11·

2 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また子シリンダの上室と親シリンダの上室に圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの上室及び下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してピストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした高速 · 高負荷シリンダ装置。

3 . 子シリンダの下室に接続された第 1 管路と、親シリンダの上室に接続された第 2管路と、上記第 1 管路及び第 2管路と油圧源及びタンクとの互いの組の一方同志及び他方同志を選択的に切換接続，遮断するサーボ弁と、上記第 1 管路と上記親シリンダの下室との間を連通，遮断する第 1加圧切換弁と、上記第 2管路と上記親シリンダの下室との間を連通 · 遮断する差動回路切換弁と . 上記子シリンダの上室を大気と連通するブリーザとを含む、請求項 1 または 2に記載の高速 · 高負荷シリンダ装置。

4 . 子シリンダの下室に接続された第 1管路と、親シリンダの上室に接続された第 2管路と、上記第 1 管路及び第 2管路と油圧源及びタンクとの互いの組の一方同志及び他方同志を選択的に切換接続 · 遮断するサーボ弁と、上記第 1 管路と上記親シリンダの下室との間を連通 · 遮断する第 1加圧切換弁と、上記第 2管路と上記親シリンダの下室との間を連通 · 遮断する差動回路切換弁と . 上記第 2管路と上記子シリンダの上室との間を連通，遮断する第 2加圧切換弁と、上記子シリンダとタンクとの間を連通，遮断するプレフィル弁とを含む、請求項 1 または 2 に記載の高速 · 高負荷シリンダ装置。

5 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でビストンを高速下降させ、また親シリンダの上室だけに圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、その後高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法。

6 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のビストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また親シリンダの上室だけに圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの下室への圧油の供給を停止してビストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、続いて加圧保持した後低速上昇させ、その後高速上昇させるようにした、高速 - 高負荷シリンダ装置の制御方法。

7 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のピストンを親シリンダのピストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でビストンを高速下降させ、また親シリンダの上室だけに圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してビストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、加圧下降させた後加圧保持し、その後低速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法。

8 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のビストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また親シリンダの上室だけに圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、続いて加圧保持した後さらに加圧下降させ、続いてさらに加圧保持した後低速上昇させ、その後高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置の制御方法。

9 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のビストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でビストンを高速下降させ、また子シリンダの上室と親シリンダの上室に圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの上室及び下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してピストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした高速 ' 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、その後高速上昇させるようにした、高速，高負荷シリンダ装置の制御方法。

1 0 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のピストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でビストンを高速下降させ、また子シリンダの上室と親シリンダの上室に圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの上室及び下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してピストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してピストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、続いて加圧保持した後低速上昇させ、その後高速上昇させるようにした、高速，高負荷シリンダ装置の制御方法。

1 1 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のビストンと親シリンダ内のビストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また子シリンダの上室と親シリンダの上室に圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの上室及び下室への圧油の供給を停止して' ピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してビストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してビストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、加圧下降させた後加圧保持し、その後低速上昇させるようにした、高速，高負荷シリンダ装置の制御方法。

1 2 . 受圧面積の小さい子シリンダと受圧面積の大きい親シリンダを同一中心軸上に上下に配置し、子シリンダ内のビストンと親シリンダ内のピストンを親シリンダのビストン杆より小径な子シリンダのピストン杆により互に連結して成り、上記親シリンダの上室と下室に圧油を供給して両室の受圧面積差でピストンを高速下降させ、また子シリンダの上室と親シリンダの上室に圧油を供給してピストンを加圧下降させ、また上記親シリンダの上室及び下室と上記子シリンダの上室及び下室への圧油の供給を停止してピストンを加圧保持し、また子シリンダの下室と親シリンダの下室へ圧油を供給してピストンを低速上昇させ、さらに子シリンダの下室だけに圧油を供給してビストンを高速上昇させるようにした、高速 · 高負荷シリンダ装置において、

ピストンを、高速下降させた後加圧下降させ、続いて加圧保持した後さらに加圧下降させ、続いてさらに加圧保持した後低速上昇させ、その後高速上昇させるようにした、高速，高負荷シリンダ装置の制御方法。