| 【発明の名称】 |
油圧制御回路及び油圧成形機 |
| 【発明者】 |
【氏名】近本 国仁
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| 【要約】 |
【課題】油圧アクチュエータに供給する作動油の流量と圧力を変更可能とすると共に、ポンプユニットを簡易な構成でありかつ小型化することを可能とする油圧制御回路を提供すること、及びこの油圧制御回路を利用する成形機を提供する。
【解決手段】エアハイドロコンバーター１１（密封容器）と、このエアハイドロコンバーター１１に加圧気体を送り込む高圧空気供給源１４（加圧気体供給手段）と、エアハイドロコンバーター１１と複動油圧シリンダ２（油圧アクチュエータ）とを接続する経路Ｌｆ１（第１の経路）と、作動油ＦＬを加圧するポンプユニット１２（加圧手段）と、ポンプユニット１２と複動油圧シリンダ２とを接続する経路Ｌｆ３（第２の経路）と、経路Ｌｆ１または経路Ｌｆ３と複動油圧シリンダ２との接続状態を変更する遮断弁１６（経路切換手段）とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 油圧アクチュエータを作動させるために供給する作動油の油圧制御回路であって、作動油の蓄えられた密封容器と、この密封容器に加圧気体を送り込む加圧気体供給手段と、前記密封容器と油圧アクチュエータとを接続する第１の経路と、作動油を加圧する加圧手段と、前記加圧手段と油圧アクチュエータとを接続する第２の経路と、前記第１または第２の経路と前記油圧アクチュエータとの接続状態を変更する経路切換手段と、を備えることを特徴とする油圧制御回路。
【請求項２】 前記経路切換手段により第１の経路と油圧アクチュエータとを接続し、前記加圧気体供給手段を駆動して油圧アクチュエータの高速動作を可能とする制御モードと、前記経路切換手段により第２の経路と油圧アクチュエータとを接続し、前記加圧手段を駆動して油圧アクチュエータの加圧動作を可能とする制御モードと、を有する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御回路。
【請求項３】 前記油圧アクチュエータはピストンにより隔てられた少なくとも２つの室を有する複動油圧シリンダであり、前記複動シリンダの一方の室に前記第１及び第２の経路を接続し、前記複動シリンダの他方の室に前記加圧気体供給手段からの加圧気体を供給する第３の経路を接続することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の油圧制御回路。
【請求項４】 油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータにより駆動される可動部材と、前記油圧アクチュエータを作動させる請求項１乃至３のいずれかに記載の油圧制御回路と、を備えることを特徴とする油圧成形機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧アクチュエータを制御する油圧制御回路及び該油圧制御回路を備える油圧成形機に関し、加圧気体を利用することで油圧アクチュエータを駆動させる作動油の流量を増加可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来技術による油圧成形機１００の主要構成と油圧回路を模式的に説明する図である。図２において、１０１は成形型であり、油圧成形機１００の所定位置に固定される固定型１０１Ａと、この従来技術においては油圧シリンダ１０２により上下方向に移動する可動型１０１Ｂを備えている。
【０００３】固定型１０１Ａと可動型１０１Ｂの配置は、この図のように固定型１０１Ａが上方で可動型１０１Ｂが下方に位置する構成に限られるものではなく、実際には固定型と可動型が水平方向に配置されている構成や、可動型が上方に配置される構成も存在する。
【０００４】また、油圧成形機１００により行なうことの可能な成形方法としては様々な方法があり、限定されるものではないが、シート材（例えば金属板や不織布等のシート状の材料）のプレス成形や樹脂材料のモールド成形、ダイキャスト成形等各種の成形方法が採用可能である。ここでは、油圧成形機１００はシート材のプレス成形を行なうものとして説明する。
【０００５】この油圧成形機１００の成形時の動作を説明すると、まず可動型１０１Ｂを大きく開いた位置Ｐ１０１まで下げ、この状態で固定型１０１Ａと可動型１０１Ｂの間にシート材（シート状材料）としてのワークＷを供給する。
【０００６】そして、可動型１０１Ｂをリミットスイッチ１０４が切り換わる位置Ｐ１０２まで高速でストロークさせ（空送ストロークＳｖ１）、位置Ｐ１０２から型閉められた位置Ｐ１０３までは、低速かつ高圧力を発生させる加圧ストロークＳｐによりワークＷの成形を行なう。
【０００７】その後、型閉められた位置Ｐ１０３から位置Ｐ１０１まで可動型１０１Ｂを高速でストローク（空送ストロークＳｖ２）させて型開きし、成形されたワークＷの取り出しや必要に応じて型のクリーニング・注油作業等を行なう。
【０００８】次に、油圧シリンダ１０２を作動させる油圧回路１１０の構成を説明する。１１１は油圧回路１１０の作動油を供給貯蔵する油圧タンク、１１２は油圧タンク１１１から作動油を加圧供給するポンプユニット、１１３はクローズドセンタタイプの４ポート３位置切換ソレノイド弁（以後油圧制御弁１１３と呼ぶ）であり、油圧シリンダ１０２の高速ストローク動作を切り換える。
【０００９】ポンプユニット１１２は、ポンプを駆動する電動機１１２Ｃと、低吐出圧力で大吐出油量の１段目ポンプ１１２Ａ及び高吐出圧力で少吐出油量の２段目ポンプ１１２Ｂが備えられた２段吐出型のものであり、１段目ポンプ１１２Ａにより吐出された作動油は油圧制御弁１１３へと供給されている。
【００１０】油圧制御弁１１３は、両端部にソレノイド１１３ａ，１１３ｂを備え、それぞれスプール１１３ｃ，１１３ｄをセンタ部１１３ｅへと移動することにより、油圧シリンダ１０２の空送ストロークＳｖ１，Ｓｖ２を行なう際に、を高速上昇（スプール１１３ｃがセンタ部１１３ｅへと移動）と高速降下（スプール１１３ｄがセンタ部１１３ｅへと移動）させる。
【００１１】また、２段目ポンプ１１２Ｂにより吐出された作動油は油圧シリンダ１０２の加圧ストロークＳｐを行なう際に必要となる高圧力の作動油を制御する高圧回路１１４へと供給され、圧力や油量を高精度に制御された状態で油圧シリンダ１０２へと供給される。
【００１２】尚、各構成機器を接続する経路には、高速ストローク用の経路と加圧ストロークを行なう経路とに分けられている。
【００１３】高速ストローク用の経路としては、油圧タンク１１１とポンプユニットを接続する経路Ｌ１０１、１段目ポンプ１１２Ａと油圧制御弁１１３を接続する経路Ｌ１０２、油圧制御弁１１３の高速上昇ポートと油圧シリンダ１０２の送りポートを接続する経路Ｌ１０３、油圧制御弁１１３の高速降下ポートと油圧シリンダ１０２の戻りポートを接続する経路Ｌ１０４、油圧制御弁１１３のドレインポートと油圧タンク１１１の戻り側とを接続する経路Ｌ１０５が備えられている。
【００１４】加圧ストローク用の経路としては、２段目ポンプ１１２Ｂと高圧回路１１４とを接続する経路Ｌ１０６、高圧回路１１４の出力ポートと経路Ｌ１０３（または油圧シリンダ１０２の送りポート）を接続する経路Ｌ１０７、高圧回路１１４のドレインポートと経路Ｌ１０５（油圧タンク１１１の戻り側）とを接続する経路Ｌ１０８が備えられている。
【００１５】１１４ａは高圧回路１１４内部の圧力の過上昇を防止する逆止弁、１１５は高圧回路１１４の出力経路Ｌ１０５の圧力を検出する圧力センサである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従って、図２にような構成を備えた油圧成形機１００では、油圧シリンダ１０２のストロークにより可動型１０１Ｂを移動させることになるが、サイクルタイム短縮のため、空送ストローク領域を高速でストロークさせるためには、圧力は必要ないが大流量の作動油を供給し、また加圧ストローク領域においては流量は少なくても良いが高圧の作動油を供給する必要があるので、１段目ポンプ１１２Ａと２段目ポンプ１１２Ｂとを有する２段吐出型のポンプユニット１１２を備え、各ポンプを切り換えて使用する必要があり、ポンプユニットの構成が複雑でかつ、大型化してしまうという問題が発生する。
【００１７】例えば、油圧シリンダ１０２の直径が１４０（ｍｍ）、高速ストロークの範囲が２７０（ｍｍ）と設定された条件において、２秒間で高速ストロークを行なうためには、１段目ポンプ１１２Ａの吐出油量は毎分１２４リットル程度が必要となる。
【００１８】この性能を満足するポンプの一例としては、吐出圧力５（kgf ／ｃｍ2 ）の使用状況において所要馬力３〜１０（Ｋｗ）が必要となり、電動機の重量は５０（Ｋｇ）以上、またポンプ単体の重量も５０（Ｋｇ）以上という構成となり、大型化してしまう。
【００１９】あるいは、圧力と流量を変更することのできる可変容量型のポンプを採用することも考えられるが、価格が高価でありまた頻繁に吐出圧力を変更する圧力設定機構の耐久性を確保することが難しい等の問題がある。
【００２０】本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、油圧アクチュエータに供給する作動油の流量と圧力を変更可能とすると共に、ポンプユニットを簡易な構成でありかつ小型化することを可能とする油圧制御回路を提供すること、及びこの油圧制御回路を利用する成形機を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明にあっては、油圧アクチュエータを作動させるために供給する作動油の油圧制御回路であって、作動油の蓄えられた密封容器と、この密封容器に加圧気体を送り込む加圧気体供給手段と、前記密封容器と油圧アクチュエータとを接続する第１の経路と、作動油を加圧する加圧手段と、前記加圧手段と油圧アクチュエータとを接続する第２の経路と、前記第１または第２の経路と前記油圧アクチュエータとの接続状態を変更する経路切換手段と、を備えることを特徴とする。
【００２２】この構成により、密封容器に送り込まれた加圧気体により密封容器から第１の経路に吐出される作動油により油圧アクチュエータを作動させることと、加圧手段により加圧され第２の経路に吐出される作動油により油圧アクチュエータを作動させることを、経路切換手段により経路を選択することで行なうことができる。従って、加圧気体の密封容器への流入量と圧力に応じた作動油を第１の経路より供給し、また加圧手段の吐出量と加圧力に応じた作動油を第２の経路より供給することで、油圧アクチュエータの作動速度や加圧力が変更可能となる。
【００２３】また、前記経路切換手段により第１の経路と油圧アクチュエータとを接続し、前記加圧気体供給手段を駆動して油圧アクチュエータの高速動作を可能とする制御モードと、前記経路切換手段により第２の経路と油圧アクチュエータとを接続し、前記加圧手段を駆動して油圧アクチュエータの加圧動作を可能とする制御モードと、を有する制御手段を備えることを特徴とする。
【００２４】これによると、油圧アクチュエータに供給する作動油の流量と圧力を変更して高速動作または加圧動作を選択して行なうことが可能となる。
【００２５】また、前記油圧アクチュエータはピストンにより隔てられた少なくとも２つの室を有する複動油圧シリンダであり、前記複動シリンダの一方の室に前記第１及び第２の経路を接続し、前記複動シリンダの他方の室に前記加圧気体供給手段からの加圧気体を供給する第３の経路を接続することを特徴とする。
【００２６】これによると、作動油を供給してピストンを移動させることの不要な他方の室には、第３の経路を介して加圧気体が供給され、加圧気体の圧力により直接ピストンを移動させて油圧アクチュエータを作動させることができる。
【００２７】油圧成形機においては、油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータにより駆動される可動部材と、前記油圧アクチュエータを作動させる上記記載の油圧制御回路と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した実施の形態における油圧成形機１の主要構成と油圧成形機１に備えられた油圧アクチュエータとしての複動油圧シリンダ２を作動させる油圧制御回路３を模式的に説明する図である。
【００２９】図１において、４は成形型であり、油圧成形機１の所定位置に固定される固定型４Ａと、この実施の形態においては複動油圧シリンダ２により上下方向に移動する可動型４Ｂを備えている。
【００３０】固定型４Ａと可動型４Ｂの配置は、この図のように固定型４Ａが上方で可動型４Ｂが下方に位置する構成に限られるものではなく、実際には固定型と可動型が水平方向に配置されている構成や、可動型が上方に配置される構成であっても良い。
【００３１】また、油圧成形機１により行なうことの可能な成形方法としては様々な方法があり、限定されるものではないが、シート材（例えば金属板や不織布等のシート状の材料）のプレス成形や樹脂材料のモールド成形、ダイキャスト成形等各種の成形方法が採用可能である。ここでは、油圧成形機１はシート材のプレス成形を行なうものとして説明する。
【００３２】この油圧成形機１の成形時の動作を説明すると、まず可動型４Ｂを大きく開いた位置Ｐ１まで下げ、この状態で固定型４Ａと可動型４Ｂの間にシート材（シート状材料）としてのワークＷを供給する。
【００３３】そして、可動型４Ｂをリミットスイッチ５が切り換わる位置Ｐ２まで高速で上方にストロークさせ（空送ストロークＳｖ１）、位置Ｐ２から型閉められた位置Ｐ３までは、低速かつ高圧力を発生させる加圧ストロークＳｐによりワークＷの成形を行なう。
【００３４】その後、型閉められた位置Ｐ３から位置Ｐ１まで可動型４Ｂを高速で下方にストローク（空送ストロークＳｖ２）させて型開きし、成形されたワークＷの取り出しや必要に応じて型のクリーニング・注油作業等を行なう。
【００３５】次に、複動油圧シリンダ２を作動させる油圧制御回路３の構成を説明する。１１は油圧制御回路３の作動油ＦＬを蓄える密封容器としてのエアハイドロコンバーター、１２はエアハイドロコンバーター１１からの作動油ＦＬを加圧する加圧手段としてのポンプユニット、１３は圧力や油量を高精度に制御した状態で複動油圧シリンダ２に供給して加圧ストロークＳｐを行なう際に必要となる高圧力の作動油ＦＬを制御する高圧回路、１４は加圧気体供給手段としての不図示のコンプレッサーに接続する高圧空気供給源、１５は高圧空気供給源１４の加圧気体を制御する制御バルブ、１６は経路切換手段としての遮断弁、１７は高圧回路１３からの作動油ＦＬの圧力を検出する圧力センサである。
【００３６】複動油圧シリンダ２は、シリンダ室内部のピストン２ａにより仕切られた一方の室である油圧室２ｃに作動油ＦＬを供給・排出する油圧ポート２ｄと、他方の室である空圧室２ｅに加圧気体としての高圧空気を供給・排出する空圧ポート２ｆを備え、シリンダ室を移動するピストン２ａに接続するピストンロッド２ｂにより可動型４Ｂを移動させる。
【００３７】エアハイドロコンバーター１１は、密封容器の内部に作動油ＦＬを蓄積しており、制御バルブ１５を制御することにより高圧空気供給源１４から高圧空気（５〜１０kgf ／ｃｍ2 程度）を空気ポート１１ａから内部に流入させ、作動油ポート１１ｂから作動油ＦＬを吐出する。
【００３８】作動油ＦＬの圧力は高圧空気の圧力に応じて低圧力であるが、高圧空気のエアハイドロコンバーター１１内部への流入量を大きくすることにより、容易に作動油ＦＬの吐出量を大きくすることが可能である。また、ハイドロコンバーター１１内部を高圧空気の圧力で蓄圧状態に維持し、作動油ＦＬを一気に吐出することも可能である。
【００３９】ポンプユニット１２は、複動油圧シリンダ２の加圧ストロークＳｐを行なう際に必要となる高圧力（この実施の形態では例えば１００kgf ／ｃｍ2 程度）を発生させるものであるが、吐出量は少量で良いので小型の電動機付ポンプ（電動機馬力０．７５ＫＷ，電動機とポンプの合計重量３０ｋｇ）を使用することが可能となっている。
【００４０】高圧回路１３は、油圧成形機１本体側の命令により圧力や油量を高精度に制御した状態で複動油圧シリンダ２に供給することを可能とするために、不図示の圧力制御手段や流量調節手段が備えられている。
【００４１】尚、ポンプユニット１２から供給された高圧力の作動油ＦＬの余剰分は経路Ｌｆ４により、エアハイドロコンバーター１１へと戻される。また、１３ａは高圧回路１３内部の圧力の過上昇を防止する逆止弁である。
【００４２】次に、各構成機器を接続する経路に関して説明する。経路には空圧経路及び油圧経路があり、さらに、油圧経路には低圧力で大流量の作動油が流れる第１の経路としての高速ストローク用経路と、高圧回路１３を介してポンプユニット１２で加圧された高圧力の作動油が流れる第２の経路としての加圧ストローク用経路が存在する。
【００４３】空圧経路としては、高圧空気供給源１４（制御バルブ１５を介して）とエアハイドロコンバーター１１の空気ポート１１ａを接続する経路Ｌａ１、高圧空気供給源１４（制御バルブ１５を介して）と複動油圧シリンダ２の空圧ポート２ｆを接続する第３の経路としての経路Ｌａ２が設けられている。
【００４４】油圧経路としては、エアハイドロコンバーター１１の作動油ポート１１ｂと複動油圧シリンダ２の油圧ポート２ｄを接続する経路Ｌｆ１、作動油ポート１１ｂと高圧回路１３とを接続する経路Ｌｆ２、高圧回路１３と油圧ポート２ｄを接続する経路Ｌｆ３、高圧回路１３からの作動油ＦＬの戻り経路となる経路Ｌｆ４が備えられ、経路Ｌｆ１は高速ストローク用経路、経路Ｌｆ３は加圧ストローク用経路として機能する。
【００４５】また、経路Ｌｆ１の途中には遮断弁１６が備えられ、経路Ｌｆ２の途中にはポンプユニット１２が備えられている。
【００４６】このような構成の油圧制御回路３による、複動油圧シリンダ２の作動制御は以下のように行なうことができる。尚、各構成機器の制御は油圧成形機１に備えられた不図示の制御手段（具体的にはシーケンス制御やＣＰＵ制御等を行なう電気的制御回路）により駆動制御されるものとして説明する。
【００４７】（空送ストロークＳｖ１）複動油圧シリンダ２の空送ストロークＳｖ１を行なう場合には、高圧空気供給源１４から高圧空気をエアハイドロコンバーター１１に送り、遮断弁１６を開くことで、一気に作動油ＦＬを油圧室２ｃに送り、ピストン２ａを高速で上昇させる（油圧アクチュエータの高速動作を可能とする制御モード）。
【００４８】（加圧ストロークＳｐ）可動型４Ｂが位置Ｐ２まで高速でストロークし、リミットスイッチ５が切り換わることで、可動型４Ｂは位置Ｐ２から型閉められた位置Ｐ３まで加圧ストロークＳｐを行なう。この時には遮断弁１６を閉塞すると共に、不足圧力を高圧回路１３を介してポンプユニット１２により補い、成形を行なう（油圧アクチュエータの加圧動作を可能とする制御モード）。
【００４９】（空送ストロークＳｖ２）成形完了後の空送ストロークＳｖ２を行な場合には、高圧空気供給源１４から高圧空気を空圧室２ｅに送ると共に、遮断弁１６を開くことでピストン２ａを高速で下降させる（油圧アクチュエータの高速動作を可能とする制御モード）。
【００５０】従って、空送ストロークＳｖ１，Ｓｖ２を行なう際には、高圧空気供給源１４から供給される高圧空気によりピストン２ａを高速で移動させることができるので、ポンプユニット１２の吐出流量を大きくする必要はなく、小型のポンプユニット１２使用することができる。
【００５１】加圧ストロークＳｐは、ストローク量が小さいので作動油ＦＬの流量を大きくする必要はないが、高圧力を必要とするので、ポンプユニット１２を高圧力・少吐出流量タイプとしている。
【００５２】尚、油圧制御回路３は上記の説明のように油圧と空圧の両方の制御回路が複合して構成されるので、正確には油圧・空圧制御回路と呼称すべきものであるが、複動油圧シリンダ２による成形にはポンプユニット１２により加圧された作動油が必要であることから、単に「油圧制御回路」としている。
【００５３】
【発明の効果】本発明によると、加圧気体供給手段の加圧気体と加圧手段により加圧された作動油を、油圧アクチュエータを作動させるための動力とすることができ、油圧アクチュエータの高速作動と加圧作動を所望に応じて行なうことが可能となる。
【００５４】加圧手段は油圧アクチュエータの高速作動を行なうために大流量の作動油を吐出する必要はなく、小型のものを採用することができる。
【００５５】従って、この油圧制御回路を成形機に使用される油圧アクチュエータに適用した場合には、例えば油圧による大出力と高速作動の必要となる型閉め・型開きのスピードをアップさせて成形サイクルを短くすることが可能となる。
【００５６】制御手段により、油圧アクチュエータに供給する作動油の流量と圧力を変更して高速動作または加圧動作を選択して行なうことが可能となる。
【００５７】油圧アクチュエータが複動油圧シリンダである場合には、作動油を供給してピストンを移動させることの不要な他方の室には、第３の経路を介して加圧気体が供給され、加圧気体の圧力により直接ピストンを移動させて油圧アクチュエータを作動させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４３８５
【氏名又は名称】エヌオーケー株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月２０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３７０６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７９１００ |
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