JPH0332500A - 油圧式過負荷防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プレスの油圧式過負荷防止装置に関する。特
に・設定油圧を一定として任意的プレス荷重で過負荷防
止〔メタルシール部が開放（＠断）〕できるように構成
したものである。

［従来の技術］ プレスでは、クランクシャフトに連通されたコネクティ
ングロッドとスライドとの間に油圧式過負荷防止装置が
設けられている。

かかる油圧式過負荷防止装置の代表的構造として、第３
図に示すメタルシール方式と第５図に示すパツキンシー
ル方式とが公知である。

メタルシール方式は、ポイント部ｌに連通されたピスト
ン２とこれを被嵌するシリンダ３との間にメタルシール
部４を形成する。そして、ポンプ６でシリンダ室５内に
設定油圧（例えば第４図でＰｓ）を確立しておく。

このとき、ピストン２及びシリンダ３はシリンダ室５の
油圧力により機械的に変形する。ここに第４図で示すよ
うにプレス荷重か増大するとシリンダ室５の油か圧縮さ
れ、シリンダ室５の油圧かＰｓからＰｏに向かって上昇
し、プレス荷重かＬｂになるとシリンダ室５の油圧はｐ
ｂとなりメタルシール部４か開放〈破断）し、シリンダ
室５内の油を排油系７を介してタンク８に逃がす。した
かって、ピストン２とシリンダ３との相対移動か許容さ
れ金型等の破損を招く過負荷を防止することができる。

一方、パツキンシール方式は、第５図に示される如く、
ピストン２とシリンダ３とは、オーリング等のパツキン
９でシールされ、シリンダ室５内の油圧はＰｓに設定さ
れる。このとき、ピストン２及びシリンダ３はメタルシ
ール方式と同様にシリンダ室５の油圧力により機械的に
変形する。プレス荷重の増大に１′Ｆい、シリンダ室５
の油が圧縮され油圧か上昇する。プレス荷重か第６図に
示すａ＜Ｌｂとなり、リリーフバルブ１０のリリーフ設
定油圧Ｐｏに達するとリリーフバルブ１０が開放され過
負荷が防止できる。リリーフ設定油圧Ｐｏはバネ１１の
付勢力の設定により設定される。

［発明か解決しようとする課題］ ところで、上記従来構造ではいずれの方式においても次
のような欠点があり、多種少量で各種各様の製品をプレ
ス加工する多様化、高精度化が一層強く望まれる現今要
請を満足できなくなっている。

■　メタルシール方式 第４図に示す如く、設定過負荷防止荷ｔ〔メタルシール
部が開放（破断）するプレス荷重〕をＬｂとする場合、
破断油圧ｐｂに対して設定油圧は、プレス荷重の増大に
伴うシリンダ室５の抽圧上昇部△Ｐだけ低いＰｓとなる
。このため、使用する金型に応じて破断荷重をｎｌえば
Ｌｂ、とする場合は、設定油圧をＰｓ、に設定変更する
必要かある。

したかって、設定油圧の変更により、シリンダ３とピス
トン２（特に、ホゴルカツ１部）の機械的変形が変化し
、下死点位置か変化する。また、ポイント部１の間隙を
増大させるので加工精度を劣悪化させ、プレスの円Ｈｔ
な運転を困難にする。

これは金型及びプレスの短寿命化に通る。しかして、設
定油圧Ｐｓをあまり低くすることができず、適用範囲が
狭い。

さらに、設定抽圧Ｐｓの変更で、高圧かから低圧に変更
する場合、−度シリンダ室５の油圧をタンク８に抜取る
必要かあり、設定作業か煩わしく生産能率を低下さてい
る。

■　パツキンシール方式 この方式は、リリーフ設定油圧ｐｂの設定がバネ１１の
付勢力Ｐ＋　　（リリーフ開放圧Ｐ、ｏ）を調整するこ
とにより任意かつ容易であるが、プレス荷重の増大にｆ
ａｔ’う油圧上昇分△Ｐに関する設定油圧Ｐｓとリリー
フ油圧ｐｂとの関係は上記メタルシール方式と同一であ
る。設定油圧Ｐｓと一定とした場合、第６図に示すよう
にリリーフバルブ１０のリリーフ設定油圧Ｐｏを設定油
圧Ｐｓより低く設定することかできないから、設定でき
るリリーフ圧力ＰｏはｐｂからＰｓの範囲となる。設定
リリーフ圧力をＰｏ′に設定した場合、プレス荷重がＬ
ｂ′に増大すると、リリーフバルブか開放され油圧がＰ
ｂ′以上となることを防上するが、バネ１１により油圧
がｐｂ”　に保持され、ピストン２上は荷重はＬｂ”　
　となり、設定荷重Ｌｂ′よりも大きな荷重か金型にか
かつてしまう。

また、この方式でもメタルシール方式と同様に設定圧力
をＰｓ’に変更し、リリーフ設定圧力をＰＯ″　に変更
することによりリリーフ開放後の荷重増加を防止できる
が、設定圧力とリリーフ圧力の両方の調整か必要となる
。また、設定圧力の変更により、メタルシール方式と同
様に機械的変形か変化し、下死点及びポイント部の間隙
か変化する欠点がある。

ここに、本発明の目的は、設定油圧を一定として破断油
圧を可変設定でき、適用範囲の拡大化、機械的変形の変
化の軽微化、取扱容易化を達成できる油圧式過負荷防止
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、従来メタルシール方式とリリーフバルブを備
えたパラ吉ンシール方式の双方長所を具備した巧みな構
成により、設定油圧に拘らず設定破断油圧を任意に設定
でき、−旦リリーフバルブか開放したときにはシリンダ
室内油圧が設定加圧空気圧力に基づく設定破断油圧以下
に低下するまで再びリリーフバルブか閉鎖しないよう形
成したものである。

すなわち、メタルシール式本体のシリンダ室に連通され
る第１ポートとこの第１ポートに連通可能な排油路の一
部を形成する第２ポートと設定破断油圧を設定する加圧
空気か供給される第３ポートと逆止弁を介して第１ポー
トに接続される第４ポートとを有するシリンダ体と、第
１ポートをシールする弁部と第２ポート内に収容される
中径部と第３ポートに収容されるピストンと第４ポート
に収容される小径部とが一体的に形成されたピストン体
とからなるリリーフバルブを設け、第１ポートと弁部と
のシール面積と第４ポートと小径部とのシール面積を同
一とする、とともに弁部の有効径と中径部の径との比を
第１ポートと第２ポートが一旦連通した後はシリンダ室
内抽圧か加圧空気の設定圧力に基づく設定破断油圧より
も小さくなるまで弁部が第１ポートをシールしないよう
な値に決定されていることを特徴とする。

［作　用］ 本発明では、リリーフバルブの第３ポートに加圧空気を
供給し弁部で第１ポートを閉鎖しておき、メタルシール
式本体のシリンダ室内、第１ポート内および第４ポート
内にポンプによって設定抽圧を確立しておく。

ここに、第１ポートと弁部とのシール面積と第４ポート
と小径部とのシール面積か同じとされ、かつ第１ポート
と第４ポートとの各室内圧は同じとされているので、第
１ポートを閉鎖するためのピストン体の押圧力は第３ポ
ートの受圧面積と加圧空気の設定圧力で決められる。

そして、プレス荷重か増大するとシリンダ室内抽圧は１
設定曲圧から上昇し始める。このシリンダ室内抽圧が所
定の値すなわち設定破断油圧（上記加圧空気の圧力で設
定される。）となると、第１ポート内油圧か高くなるの
で加圧空気圧力に基つくピストン体の押圧力に抗し弁部
は第１のポートを開放する。すると、シリンダ室内油圧
（第１ポート内油圧）は、第２ポート、排浦路を通した
排湘作用により徐々に低下する。

この際、弁部の有効径と中径部の径との比により、第１
ポートか一旦開放するすなわち第１のポートと第２のポ
ートとか一旦連通ずると、ハンチング（第１ポートの開
閉繰返し）することなく、シリンダ室内油圧が設定空気
圧力に基づく設定破断油圧以下となるまで第１ポートは
閉鎖されない。

したかって、第４ポート内油圧も、逆止弁、第１ポート
、第２ポート等を通し排油されるので低下する。ここに
おいて、メタルシール部か破れ、たとえその後に第１ポ
ートか設定空気圧力によって閉鎖しても、シリンダ室内
の油圧はほぼ零値となるまで排油系を介しタンクに放出
され過負荷防止される。

よって、第３ポートへの加圧空気の供給圧力を適宜とす
ることにより、設定曲圧を一定としたまま、設定油圧と
メタルシール方式の従来破断抽圧との間の任意の圧力に
設定破ｉ！Ｊｉ抽圧を決めることができ、設定油圧とそ
の破断抽圧との圧力差か小さく機械的変形も軽微となる
。

また、シリンダ室内油圧を設定油圧以下にまで低下させ
ることかできるから、低圧設定か可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して訂ｍｌに説明
する。

本プレスの油圧過負荷防止装置は、第１図に示される如
く、本体は前出第３図に示す従来のメタルシール方式と
同じであり、そのシリンダ室５には特殊ｖＪ造のリリー
フバルブ２０か連通されている。

ここに、リリーフバルブ２０は、加圧空気圧を調整する
ことにより設定破断抽圧（破断荷重）を設定し、その設
定破断抽圧となって一旦開放するとシリンダ室５内油圧
か設定空気圧力に基づく当該設定破断油圧以下に低下し
ない限り再び閉鎖しないように形成されている。

このリリーフバルブ２０１よ、第１ポート２２第２ポー
ト２３．第３ポート２４．第４ポート２５を有するシリ
ンダ体２１と、第１図で左＋ｌ！ＩＩから第１ポート２
２をシールする弁部３２．第２ポート２３内に収容され
る中径部３３．第３ポート２１１内に収容されるピスト
ン３ｔ１．第４ポート２５内に収容される小径部３５か
この順で一体配設されたピストン体３１とからなる。

ます、第１ポート２２と弁部３２とのシール面積Ａ１は
、第１ポート２２（シリンダ室５）内の抽圧との積であ
る第１図の矢印Ｘ１方向の押圧力とピストン３４の受圧
面積と第３ポート２４内への加圧空気圧力との積である
第１図の矢印Ｘ２方向の押圧力とのバランスをとるもの
として決められる。

シール面積Ａ１は、弁部３２の有効径ｄｌにより定まる
。したかって、ピストン体３１か矢印Ｘ１方向に移動し
て第１ポート２２を開放するときのシリンダ室５内油圧
の値をいくつにするかは、第３ポート２４へ供給する加
圧空気の圧力によって１設定できる。つまり、設定破断
油圧（Ｐｂ）は供給空気圧力を設定することにより任意
に設定できる。

しかして、この構造では、一般的空気源４２（例えは２
〜５　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　）に対して破断油圧か２０
０〜３００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２となることから５
ピストン３４を過大直径としなければならず実用化が極
めて困難である。

ここに、本発明では、ピストン体３１の弁部３２と反対
側に第４ポート２５に嵌挿する小径部３５を設けかつ第
４ポート２５のシール面積を第１ポート２２のシール面
積と同じＡ１としているのである。つまり、弁部３２の
有効径と小径部３５の径とは同じｄ、とされている。

したかって、ポンプ６によりシリンダ室５内。

第１ポート２２内および第４ポート２５内に第２図に示
す設定抽圧Ｐｓを確立しておけば、プレス荷重増大とと
もにシリンダ室５（第１ポート２２）内の抽圧か高まり
、矢印ＸｔＪｒ向の抑圧アノか加圧空気圧力に基づく矢
印Ｘ　２／Ｊ−向の押圧力に打勝ったときに、弁部３２
か第１Ｉ２１で矢印Ｘ１方向に移動し第１ポート２２２
か開放される。すると、シリンダ室５内油圧は第１ポー
ト２２と排油路２７（第２ポート２３もｊＪＦ油路の一
部を形成する。）とを通しタンク８に逃される。

しかし、この構造では、従来のリリーフバルブ１０と同
様にシリンダ室５内の油圧を設定抽圧ＰＳ以下に低下さ
せることができない、また、メタルシール方式の破断特
性を有効に発揮できない。

しかも、加圧空気の圧力によって弁部３２は短時間の内
に再び第１ポート２２を閉鎖し開閉ハンチングを引起こ
すことになる。

ここに、本発明の最も特徴とするところは、第１ポート
２２が一旦開放したときには、シリンダ室５内の油圧か
設定加圧空気圧力に基つく設定破断油圧よりも適当値た
け低くならなければ第１ポート２２か再び閉鎖されない
ように、つまりシリンダ室５内圧力を破断圧力以下にす
ることかできるように、弁部３２の有効径ｄｌよりも大
きな径ｄ２とされた中径部３３とこれを収容するところ
の第１ポート２２よりも大径の第２ポート２３とを設け
ているのである。すなわち、−旦第１ポート２２か開放
すると、第１ポート２２内抽圧と径ｄ２の中径部３３の
断面積Ａ２との積として求まる矢印Ｘ１方向の押圧力か
発生するように形成している。したがって、加圧空気の
設定圧力とピストン３４の受圧面との積たる矢印Ｘ２方
向の押圧力に抗し第１ポート２２を開放し続けることか
できる。径ｄｌとｄ２との比は、メタルシール部４の構
造等や応答性等を勘案して任意に選択できる。

さらに、この実施例では、この際の矢印Ｘ２方向の押圧
力を小さくするため、第４ポート２５内の浦は逆止弁２
６を通し、第１および第２ポート２２．２３、排浦路２
７の経路でタンク８に逃すものとされている。

なお、４０は加圧空気の圧力設定手段であり、空気源４
２．圧力調整弁４１’Ｗから形成されている。また、５
１はピストン体３１をｔ力量位置にセットするためのス
ゲリングである。このため、設定破断圧力を設定するた
めには、第３ポート２４への設定空気圧力をこのスプリ
ング５１の付勢１分たけ少々高くすることが必要である
。但し、このスプリング５１は除外してもよい。

次に、作用を説明する。

（設定油圧のセット） まず、圧力調整弁４１によって第３ポート２４へ小さな
空気圧力を供給し、第１ポート２２を弁部３２で閉鎖さ
せておく。

そして、ポンプ６を起動して、本体のシリンダ室５．リ
リーフバルブ２０の第１ポート２２及び第４ポート２５
に第２図の設定抽圧Ｐｓを設定する。

ここに、ピストン体３１には第１ポート２２゜第４ポー
ト２５から同圧かつ逆方向の押圧力か加わり力学的にバ
ランスしている。

そこで、再び圧力Ａ整弁４１を操作して、第２図の設定
破断油圧Ｐｂ（破断荷重Ｌｂ）となったときに、第１ポ
ート２２か開放するような圧力Ｐａの設定加圧空気を第
３ポート２４に加える。

すなわち、第３ポートへの加圧空気の圧力を第２図のＰ
ａとセットすることにより、設定油圧ＰＳと従来破断圧
力ＰＯとの間の任意の圧力において設定破断圧力Ｐｂ（
破断荷重Ｌｂ）を設定できることか理解さｈる。

（通常プレス運転） シリンダ室５内油圧はプレス荷重の増大につれて上昇す
るが、設定破断油圧ｐｂまでには至らないのでリリーフ
バルブ２０か開放することはない。

（４過負荷発生） 金型噛込等により、プレス荷重か増大して４過負荷とな
る。つまり、シリンダ室５（第１ポート２２）内の油圧
が第２図に示す如く、設定破断油圧ｐｂとなると、ピス
トン体３１には設定空気圧力Ｐａに基つく矢印Ｘ２方向
゛の押圧力よりも第１ポート２２内油圧と弁部３２のシ
ール面積Ａ（有効径ｄｌによる）との積による矢印Ｘ１
方向の押圧力か大きくなるので、第１ポート２２２は開
放する。

開放すると同時に、第１ポート２２と第２ポート２３と
か連通ずるのでピストン体３１には、第２ポート２３〈
第１ポート２２）内抽圧と中径部３３の断面積Ａ２　（
径ｄ２による）との槓に基つく矢印Ｘ１方向の大きな押
圧りが生じるので、第３ポート２４内の設定空気圧力Ｐ
ａかほぼ一定であっても、シリンダ室５内油圧かやや低
下しても、第１ポート２２は閉鎖されることはない。

したかって、シリンダ室５内の浦は、第１及び第２ポー
ト２２．２３、υ１油路２７を通しタンク８に逃される
。このため、シリンダ室５内の油圧は、第２図で矢印Ｘ
に示ず土うに、Ｐｂ′まで低下する。この際、第１１ポ
ート２５の抽も逆止弁２６等を通しタンク８に逃される
。

そして、シリンダ室５内浦圧か、プレス荷重重がＬｂ（
破断荷重）のちとにＰｂ′に低下するとメタルシール部
４か破断し、シリンダ室５内の浦は排油系７を通して急
速にタンク８に戻される。

ここに、プレス荷重が設定した破断荷重Ｌｂ以上に大き
くなることはなく、過負荷防止される。

この段階においては、シリンダ室５．第１ポート２２．
第４ポート２５内の油圧はほぼ零となるから、設定加圧
空気Ｐａによる矢印Ｘ２方向の押圧力により第１ポート
２２は閉鎖される。すなわちリリーフバルブ２０は初期
状態に戻る。

（設定変更） 第２図において、破断荷重をＬｂ２とするには、供給加
圧空気の圧力をＰａ２にセットずればよい。

すると、第１ポート２２内油圧か設定破断油圧Ｐｂ２に
おいて第１ポート２２は開放する。油圧はＰｂ２′まで
低下しメタルシール部４が破られる。

一方、精巧かつ比較的強度の小さい金型を用いる場合等
において、＠断荷重をしｂｌとするときには、加圧空気
圧力をＰａ、にセットすればよい。

すると、リリーフバルブ２０は、設定破断油圧Ｐ　ｂ　
＋で開放し、設定油圧Ｐｓよりも低い油圧Ｐｂ１′まで
低下し、プレス荷重（Ｌｂ、）においてメタルシール部
４は破断する。

しかして、この実施例によれば、第１〜第４ポート２２
〜２５を有するシリンダ体２１と−Ｊ＋’部等３２〜３
５を一体的に設けたピストン体３１とからなるリリーフ
バルブ２０を本体シリンダ室５に連通させ、かつ弁部３
２の有効径ｄ、と中径部３３の径ｄ２との比を第１ポー
ト２２と第２ポート２３とか一旦連通した後はシリンダ
室５内油圧が加圧空気の設定圧力（りａ　）に基づく設
定破断油圧（Ｐｂ）よりも小さな値となるまで弁部３２
が第１ポート２２を閉鎖しないすなわちシールしない値
に決定された構成であるから、設定曲ＩＦ（ＰＳ）と従
来メタルシール方式による破断抽圧（ＰＯ）との間にお
いて設定破断油圧（Ｐｂ）を設定でき、低圧設定が可能
となりポイント部の隙間−定によりダイハイドを一定と
しつつ高精度プレス加工ができる。よって、多様化にも
応じられる。

また、設定破断油圧（Ｐｂ）は、第３ポート２４への加
圧空気圧力（Ｐａ）を設定するだけでよいから、設定作
業と設定変更が極めて容易で適用性の広いものとなる。

とともに、第１ポート２２に対抗力をもたぜる第２ポー
ト２５が設けられこれらのシール面積が同一（Ａ１）と
されているのでピストン３４（リリーフバルブ２０）を
小型化できる。

さらに、リリーフバルブ（２０）型としながら、シリン
ダ室５内の抽圧を破断油圧以下にすることかできるので
、メタルシール方式の特性を十二分に発揮させることが
できる。

［発明の効果］ 本発明は、以上の説明から明らかの通り、複数ポートを
有するシリンダ体と弁部等が一体のピストン体とからな
るリリーフバルブを本体シリンダ室内に連通させ、シー
ル面積同一によりピストン体に油圧をバランス作用させ
るとともに一旦リリーフバルブが開放した後は設定空気
圧に基づく設定ｒｉｊｔ断油圧主油圧小さな値とならな
い限り再びリリーフバルブか閉鎖しないようした構成で
あるがら、設定油圧を一定として設定破断油圧を「ｒ変
設定でき、適用範囲の拡大化、Ｒ械的変形の変１ヒの軽
微（ヒ、取扱容易１ヒを達成できる油圧式過負荷防止装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
同じく動作を説明するための図、第３図〜第６図は従来
の油圧式過負荷防止装置を示し、第３図はメタルシール
方式の概略図、第４図はメタルシール方式の動作を説明
するための図、第５図はパツキンシール方式の概略図及
び第６図はパツキンシール方式の動作を説明するための
図である。 １・・・本体のピストン、 ３・・・本体のシリンダ、 ５・・・シリンダ室、 ６・・・ポンプ、 ２０・・・リリーフバルブ、 ２１・・・シリンダ体、 ２２・・・第１ポート、 ２３・・・第２ポート、 ２４・・・第３ポート、 ２５・・・第４ポート、 ２６・・・逆止弁、 ２７・・・排油路、 ３１・・・ピストン体、 ３２・・・弁部、 ３３・・・中径部、 ３４・・・ピストン、 ３５・・・小径部、 ４０・・・加圧空気の圧力設定手段、 ４１・・・圧力調整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタルシール式本体のシリンダ室に連通される第
   １ポートとこの第１ポートに連通可能な排油路の一部を
   形成する第２ポートと設定破断油圧を設定する加圧空気
   が供給される第３ポートと逆止弁を介して第１ポートに
   接続される第４ポートとを有するシリンダ体と、第１ポ
   ートをシールする弁部と第２ポート内に収容される中径
   部と第３ポートに収容されるピストンと第４ポートに収
   容される小径部とが一体的に形成されたピストン体とか
   らなるリリーフバルブを設け、 第１ポートと弁部とのシール面積と第４ポートと小径部
   とのシール面積を同一とする、とともに弁部の有効径と
   中径部の径との比を第１ポートと第２ポートが一旦連通
   した後はシリンダ室内油圧が前記加圧空気の設定圧力に
   基づく設定破断油圧よりも小さくなるまで弁部が第１ポ
   ートをシールしないような値に決定されていることを特
   徴とする油圧式過負荷防止装置。