JPH0219322B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はたとえば射出成形機の型の開閉装置
に用いれば好適なもので、慣性の大きな負荷を駆
動するアクチユエータを、いわゆるシヤクリなく
スムーズに速度制御しながら駆動できる流体制御
装置に関する。

（従来の技術） 一般にアクチユエータの入口側管路で流量を絞
つて作動速度を調節するメータイン方式の流体制
御装置では、アクチユエータにシヤクリが発生す
ることが知られている。たとえば射出成形機の成
形型のような慣性の大きな負荷を駆動するアクチ
ユエータを高速から低速へ減速制御した場合、ア
クチユエータは成形型の慣性によりオーバラン
（初期の速度で走行する…自走）する。このとき
アクチユエータの入口側管路の圧力がアクチユエ
ータの駆動圧力以下に急激に低下し、アクチユエ
ータが停止すると再び入口側管路の圧力が上昇し
アクチユエータを駆動する。このような作動を繰
返す結果アクチユエータにはシヤクリが発生す
る。

このシヤクリが発生すると装置自体が損傷する
と共に、その商品価値が損なわれるので、この対
策として射出成形機では第４図の如き装置が提案
されている（油空圧設計、第15巻、第10号、第39
頁）。この装置は、２台のポンプ１５５，１５６
を用いたコンビネーシヨン回路であつて、方向切
換弁１５１のタンクライン１５３に固定絞り１５
４と、切換弁１５８によつて開閉されるパイロツ
トチエツク弁１５９とを並列に接続し、アクチユ
エータの高速時にはパイロツトチエツク弁１５９
を開放してタンクライン１５３に背圧を発生させ
ないようにしている。そして高速から低速へ減速
制御したとき、パイロツトチエツク弁１５９を閉
鎖することにより、アクチユエータの戻りライン
に固定絞り１５４による背圧が加えられるので、
アクチユエータ１５２のオーバランは防止され、
シヤクリのない減速制御が可能になる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この装置では、固定絞り１５４を初
めパイロツトチエツク弁１５９及びこのチエツク
弁を開閉する切換弁１５８など種々の機器を用す
ため回路が複雑になると共に、減速への操作が煩
雑になる。またパイロツトチエツク弁１５９を閉
鎖する減速時、タンクラインの開度（固定絞りの
みとなる）が急激に変化するため切換シヨツクが
発生し、スムーズな減速制御が得られない欠点が
ある。

この発生は上記の欠点を解決するためになされ
たものであつて、その目的は、簡単な回路構成で
もつて、切換シヨツクやシヤクリのない安定した
減速制御ができる流体制御装置を提供することに
ある。

（問題を解決するための手段） このため、本発明の流体制御装置は、 第１ランド２１と第２ランド２０とを備えてな
るスプール２３を有し、該スプール２３を軸方向
に変位させることにより、上記両ランド２１，２
０の端面をもつて、第１負荷ポートＡ、ポンプポ
ートＰ間を連絡する第１通路７０と第２負荷ポー
トＢ、タンクポートＴ間を連絡する第２通路３０
ａとをそれぞれ開閉すると共に、開放後は、上記
スプール２３の変位量に対応した値に上記両通路
７０，３０ａの開度を調節可能としたパイロツト
弁式４ポート絞り切換弁１と、 上記第１負荷ポートＡ、ポンプポートＰ間の差
圧を一定に保持する圧力補償手段６とを有し、 上記両負荷ポートＡ，Ｂにアクチユエータ４を
接続し、 上記４ポート絞り切換弁１におけるスプール２
３の第２ランド２０は、該第２ランド２０通路開
閉側の端面と該第２ランド２０の外周面とを連絡
し、かつ該外周面への開口方向を半径方向とした
絞り通路３１，３２を有してなり、 上記スプール２３の変位により上記第１通路７
０の開度を小さくして低流量とする場合に、上記
第２ランド２０の端面により、第２負荷ポート
Ｂ、タンクポートＴ間の第２通路３０ａを閉塞
し、上記絞り通路３１，３２のみにより、上記第
２負荷ポートＢ、タンクポートＴ間を連絡して、
前記アクチユエータ４に背圧を作用させるごとく
構成したことに特徴がある。

そして、上記アクチユエータ４を、射出成形機
の成形型を開閉するアクチユエータとしたことに
特徴がある。

（作用） パイロツト弁によつて４ポート絞り切換弁１の
スプール２３を変位させることにより、第１負荷
ポートＡ、ポンプポートＰ間を連絡する第１通路
７０と第２負荷ポートＢ、タンクポート間を連絡
する第２通路３０ａとをそれぞれ開放し、かつこ
れら両通路７０，３０ａの開度を調節する。この
とき第１負荷ポートＡ、ポンプポートＰ間の差圧
は圧力補償手段６によつて一定に保持されるの
で、成形型を駆動するアクチユエータには、第１
通路７０の開度に比例した流量が供給される。

一方第２負荷ポートＢ、タンクポートＴ間の第
２通路３０ａ及び絞り通路３１，３２は開放され
ておりかつ、絞り通路３１，３２より第２通路３
０ａの開度が大きくなつているので、大部分の流
体は第２通路３０ａを通り、絞り通路３１，３２
の通過流量は少量であるからアクチユエータ４か
ら開放される排出流量は、僅かな絞り抵抗（無視
できる程度）を受けるだけでタンクに開放され
る。そしてスプール２３によつて第１通路７０の
開度を小さくすると共に、第２通路３０ａを閉鎖
したとする。このときアクチユエータ４は成形型
などの慣性によつてオーバラン（自走）しようと
する。しかしアクチユエータ４からの排出流量は
絞り通路３１，３２による絞り抵抗を受けるの
で、アクチユエータ４の戻りラインには背圧が発
生し、この背圧でもつてアクチユエータ４に制動
力が加わる結果、アクチユエータ４のオーバラン
が防止され、シヤクリのない安定した減速がなさ
れるのである。減速後は第１通路７０の開度に比
例した流量でもつてアクチユエータ４は駆動され
る。

（実施例） 以下、この発明を図示の実施例について詳細に
説明する。

第１図において、１は主弁２とパイロツト弁３
とからなる電磁比例形絞り切換弁、４は慣性の大
きな負荷５を駆動する油圧シリンダ、例えば成形
型を開閉するシリンダであり、６は圧力補償手段
としてのバイパス形圧力補償弁である。

上記主弁２は、クローズドセンタ形３位置切換
弁で、本体１０内にシリンダ室１１を形成し、該
シリンダ室１１に左方より順次環状溝１２，１
３，１４，１５，１６を設けている。上記環状溝
１２はタンクポートＴに、環状溝１３は第２負荷
ポートＢに、環状溝１４はポンプポートＰに、環
状溝１５は第１負荷ポートＡに、環状溝１６はタ
ンクポートＴに夫々連通させている。そして上記
シリンダ室１１の環状溝１３と１４との間の内壁
１１ｂには、フイードバツク通路１７の開口１８
ｂを、また上記環状溝１４と１５との間の内壁１
１ａには、フイードバツク通路１７の開口１８ａ
を設けている。

上記シリンダ室１１には、３ランド２０，２
１，２２を有するスプール２３を摺動自在に嵌め
込み、該スプール２３の各位置に応じてポンプポ
ートＰを第１負荷ポートＡまたは第２負荷ポート
Ｂに、タンクポートＴを第２負荷ポートＢまたは
第１負荷ポートＡに連通させるようにしている。
そしてスプール２３の変位によつて、ポンプポー
トＰ、第１負荷ポートＡ間を連絡する第１通路７
０の開度及び第２負荷ポートＢ、タンクポートＴ
間を連絡する第２通路３０ａの開度を調節する。
一方スプール２３におけるランド２０には、該ラ
ンド２０の右端面４０に開口する軸方向の環状溝
３１と該ランド２０の外周面に開口する半径方向
の貫通孔３２とが設けられ、この貫通孔３２と環
状溝３１とを連絡して絞り通路を形成する。この
絞り通路３１，３２はランド２０の端面により負
荷ポートＢ、タンクポートＴ間を連絡する第２通
路３０ａを閉塞した場合に、負荷ポートＢ、タン
クポートＴ間を連絡する。また上記スプール２３
の両端には、夫々パイロツト室２５，２６を形成
し、該パイロツト室２５，２６に夫々バイアス用
コイルスプリング２７，２８を嵌め込んでいる。

一方、上記パイロツト弁３は、周知の切換機能
を有する電磁減圧弁で、ソレノイド４１ａ，４１
ｂと、１次ポートｍと、２次ポートnA、nBとを
備え、２次ポートnAまたはnBの流体圧力をソレ
ノイド４１ａまたは４１ｂに通電される電流値に
比例した圧力に減圧制御する一方、減圧制御され
ない側の２次ポートnBまたはnAをタンク４４に
連通させるようになつている。

上記パイロツト弁３の１次ポートｍは、ライン
４３、環状溝１４を介して主弁２のポンプポート
Ｐに接続する一方、２次ポートnBはライン４５
を介して主弁２のパイロツト室２５に、また２次
ポートnAはライン４６を介してパイロツト室２
６に接続している。

したがつて、主弁２のパイロツト室２６または
２５には、パイロツト弁３のソレノイド４１ａま
たま４１ｂに電流を通電すれば、その２次ポート
nAまたはnBの圧力が伝えられて、上記スプール
２３は、その一方の端面に伝えられる圧力とその
他方のコイルスプリング２７または２８のバネ力
がバランスする位置まで変位して、第１通路７０
及び第２通路３０ａの開度を上記電流値に比例し
て定めるようになつている。

一方、上記主弁２の第１負荷ポートＡはライン
５１を介して成形型を開閉する油圧シリンダ４の
ロツド側ポートＲに接続すると共に、第２負荷ポ
ートＢはライン５２を介して油圧シリンダ４のヘ
ツド側ポートＨに接続している。主弁２のポンプ
ポートＰはポンプライン５３を介してポンプ５５
に接続している。主弁２のタンクポートＴ，Ｔは
夫々タンク５６，５６に接続している。

上記ポンプライン５３は、バイパス形圧力補償
弁６を介してタンク６０に接続している。該圧力
補償弁６のバネ室は、ライン６１を介して主弁２
のフイードバツク通路１７に接続している。した
がつて、上記圧力補償弁６は、そのバネ６２の一
定のバネ力に上記主弁２の流量調整部７０の前後
の差圧を対応させるように圧力制御を行なつて、
上記差圧を一定に保持する。また、上記ライン６
１には、パイロツトリリーフ弁６３を接続して、
圧力補償弁６を介してポンプライン５３の最大圧
力を規制している。

上記構成の流体制御装置は、次のように動作す
る。

今、上記電磁比例形絞り切換弁１は、ソレノイ
ド４１ａに所定量の電流が通電され、第１図に示
す状態にあつて、油圧シリンダ４は負荷５を図中
左方に移動させているとする。

このとき、上記絞り切換弁の主弁のスプール２
３には、ポンプポートＰから第１負荷ポートＡへ
流れる流体による軸推力W₁と、第２負荷ポート
ＢからタンクポートＴへ流れる流体による軸推力
W₂とが与えられる。

この軸推力W₁，W₂は、運動量保存の法則によ
り、下記の如くなる。すなわち、 軸推力W₁＝ρQ₁V₁cos₁ ……(1) 軸推力W₂＝ρQ₂V₂cos₂ ……(2)。

ここで、ρ：流体の密度、Q₁：供給側の流量、
Q₂：戻り側の流量、V₁：第１通路７０の流体の
速度、V₂：貫通孔３２を流れる流体の速度、
₁：第１通路７０を流れる流体の速度ベクトル
とスプール２３の軸心との偏角、₂：貫通孔３
２を流れる流体の速度ベクトルとスプールの軸心
との偏角である。

一方、上記偏角₂は、貫通孔３２がスプール
２３の軸心に対して直交方向となつているので、
略90゜となる。したがつて軸推力W₂＝
ρQ₂V₂cos₂＝０となつて、スプール２３は安定
して静止し、油圧シリンダ４にシヤクリを生じさ
せない。換言すると、たとえばこの貫通孔３２を
設けない場合に生じるところのシヤクリ現象、す
なわち大きな慣性を有する負荷５のオーバランに
より、油圧シリンダ４のヘツド側ポートＨからの
戻り側流体が急激に増大して、供給側流体による
軸推力W₁に加算される戻り側流体による０でな
い軸推力をW₂により、スプール２３は全ポート
を閉鎖する方向に移動して、負荷５を急停止させ
る一方、該負荷が急停止すると流量が０となつて
軸推力W₁，W₂が０となるので、再び各ポートが
開放して負荷５が再びオーバランするということ
の繰り返しにより生じるシヤクリ現象は、この貫
通孔３２により発生することはない。

また、上記主弁２の環状溝１５の中心と第１通
路７０との距離をL₁、環状溝１３の中心と貫通
孔３２との距離をL₂とすれば、上記貫通孔３２
がスプール２３のランド２０の図中右端図４０よ
り必然的に左側に寄つて距離L₂が大きくなるた
めに、周知の非定常時にスプール２３を不安定に
させる要素ρL₁dQ₁／dtに対する非定常時にスプーる ２３を安定にさせる要素ρL₂dQ₂／dtは、従来に比し て大きくなり、これによつても、主弁２のスプー
ル３２を安定作動させる。

次に、第１図に示す状態にある絞り切換弁１に
おいて、ソレノイド４１ａに通電する電流値をさ
らに増大させて、スプール２３を左方に変位さ
せ、そして第１通路７０の開度を大きくすると共
に、スプール２３のランド２０の右端面４０をシ
リンダ室１１の内壁１１ｃから離して、環状溝１
２内に位置させ、第２通路３０ａを開放して、油
圧シリンダ４を増速させる、そうすると、第１図
に示すようにスプール２３の中立位置からの変位
が小さいときには、戻り側流体は貫通孔３２のみ
を通つていたのに対して、上記のようにスプー２
３の変位が大きくなると、戻り側流体の一部は貫
通孔３２を通り、他の一部はランド２０の右端面
４０とシリンダ室１１の内壁１１ｃとの間の第２
通路３０ａを通るようになる。

したがつて、主弁２のスプールの中立位置から
の変位に対する、この実施例のポンプ５５のポン
プ圧力は、第２図中曲線イで示す如く、スプール
２３の変位の小さいときには、油圧シリンダ４を
駆動するために必要とする曲線ロで示す正味圧力
よりも、戻り側流体が貫通孔３２を通るときに生
じる中速時に大きくなる抵抗分だけ、すなわち第
２図中斜線で示すように中速時に大きくなる背圧
分だけ大きくなり、またスプール２３の中立位置
からの変位が大きいときには、戻り側通路、すな
わち、絞り通路３１，３２の外に第２通路３０ａ
の開放により、開度が大きくなつているので、上
記正味圧力ロと略等しくなる。

このスプール２３の変位の小さいときすなわち
油圧シリンダ４の中低速時の背圧は、上記貫通孔
３２が戻り側流体による軸推力を生じさせないこ
とと相まつて、油圧シリンダ４のシヤクリ現象を
防止する。この背圧は、一般にシヤクリ現象が生
じやすい中低速時に大きいので、シヤクルの発生
を防止する上で好ましく、しかも油圧シリンダ４
の高速時において小さいので、省エネルギ上の観
点からも好ましい。

なお、第２図中の曲線ハは、戻り側流体を絞り
切換弁を通さずに固定絞りを設けたラインにより
直接タンクに帰す従来の流体装置のポンプ圧力を
示す。この場合は、絞りは上記実施例の如く可変
絞りとして作用しないので、油圧シリンダの高速
時にポンプ圧力は極端に増大し、省エネルギ上の
観点から好ましくないことが分かる。

上記実施例では、第２負荷ポートＢからタンク
ポートＴに通じる戻り側通路に絞り通路３１，３
２を設けたが、必要ならばさらに第１負荷ポート
ＡからタンクポートＴに到る戻り側通路に絞り通
路３１，３２を設けてもよいは勿論である。

第３図は第２ランド２０の端面４０から軸方向
に延びる切り欠き８５をランド２０の外周に等間
隔に設けて可変絞り特性を良好にした実施例であ
る。

上記実施例では、クロズドセンタ形の絞り切換
弁について説明したが、この発明は、オープンセ
ンタ形やＡ，Ｂ，Ｔ接続形等の絞り切換弁は勿論
のこと２位置形絞り切換弁にも適用できることは
言うまでもない。また、圧力補償弁は、バイパス
形、減圧形を問わないのは勿論である。

（効果） 以上の説明で明らかな如く、この発明によれば
スプール２３の操作のみによつて、第２負荷ポー
トＢとタンクポートＴ間の第２通路３０ａ、絞り
通路３１，３２を選択してアクチユエータの戻り
ラインに背圧を加えたり、加えなかつたりするか
ら、従来に比べて回路構成及び操作が簡単であ
る。またアクチユエータを減速させるとき、半径
方向の絞り通路３２で戻りラインに背圧を発生さ
せるから、スプールに軸推力を発生させないこと
と相つてアクチユエータの慣性によるオーバラン
が防止され、シヤクリのない安定した減速が得ら
れる。

しかも、スプール２３の変位によつて第２通路
３０ａの開度が調整できるので、減速するときの
切換シヨツクが緩和される。

また、上記のごとくシヤクリやシヨツクが防止
されることから、射出成形機において短時間で成
形型の型締ができ、作業効率が向上すると共に、
機械の損傷は勿論のこと振動が低減するなどの利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る流体制御装
置の一部を断面で表わした回路図、第２図は主弁
のスプールの変位とポンプ圧力の関係を示すグラ
フ、第３図はこの発明の変形例を示す断面図、第
４図は従来の流量制御装置を示す図である。 １……絞り切換弁、２……主弁、３……パイロ
ツト弁、４……アクチユエータ、５……負荷、６
……圧力補償手段、２３……スプール、３０ａ，
３０ｂ……第２通路、３１，３２……絞り通路、
７０……第１通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１ランド２１と第２ランド２０とを備えて
   なるスプール２３を有し、該スプール２３を軸方
   向に変位させることにより、上記両ランド２１，
   ２０の端面をもつて、第１負荷ポートＡ、ポンプ
   ポートＰ間を連絡する第１通路７０と第２負荷ポ
   ートＢ、タンクポートＴ間を連絡する第２通路３
   ０ａとをそれぞれ開閉すると共に、開放後は、上
   記スプール２３の変位量に対応した値に上記両通
   路７０，３０ａの開度を調節可能としたパイロツ
   ト弁式４ポート絞り切換弁１と、 上記第１負荷ポートＡ、ポンプポートＰ間の差
   圧を一定に保持する圧力補償手段６とを有し、 上記両負荷ポートＡ，Ｂにアクチユエータ４を
   接続し、 上記４ポート絞り切換弁１におけるスプール２
   ３の第２ランド２０は、該第２ランド２０の通路
   開閉側の端面と該第２ランド２０の外周面とを連
   絡し、かつ該外周面への開口方向を半径方向とし
   た絞り通路３１，３２を有してなり、 上記スプール２３の変位により上記第１通路７
   ０の開度を小さくして低流量とする場合に、上記
   第２ランド２０の端面により、第２負荷ポート
   Ｂ、タンクポートＴ間の第２通路３０ａを閉塞
   し、上記絞り通路３１，３２のみにより、上記第
   ２負荷ポートＢ、タンクポートＴ間を連絡して、
   前記アクチユエータ４に背圧を作用させるごとく
   構成したことを特徴とする流体制御装置。 ２ 上記アクチユエータ４を、射出成形機の成形
   型を開閉するアクチユエータとしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の流体制御装置。