JPH04266604A - 油圧シリンダの駆動制御回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧シリンダの駆動制
御回路に関し、押出プレス等のように水平方向に作動す
る油圧シリンダを備えた大形機械において、油圧シリン
ダの作動速度および停止位置の制御を行なうものである
。

【０００２】

【従来の技術】アルミ、銅等の棒材、管材を押出成形す
る押出プレスにおいては、図３に示すように、その押出
装置１　をラムシリンダ２　の他、ラムシリンダ２　の
周囲に配置された２本の油圧シリンダ（サイドシリンダ
）３　により水平方向に移動させるようになっている。

【０００３】この油圧シリンダ３　の駆動制御回路は、
従来、図３に示すように構成される。即ち、４　は油圧
ポンプ、５　はアンロード兼用のリリーフ弁で、電磁弁
６　が開いた時にアンロードする。７，８　はメータイ
ンロジック弁で、メータイン制御弁９　により開閉制御
される。メータイン制御弁９　は両側ブロック位置ｆか
らヘッド側開位置ｅとロッド側開位置ｇとに切換可能で
ある。１０，１１　はメータアウトロジック弁で、メー
タアウト制御弁１２，１３　により開閉制御される。メ
ータアウト制御弁１２，１３　は開位置ａとブロックお
よびリリーフ位置ｂとに切換可能である。１４は差動ロ
ジック弁で、差動制御弁１５により開閉制御される。差
動制御弁１５はブロック位置ｍと開位置ｎとに切換可能
である。なお、制御弁９，１２，１３，１５は電磁弁に
より構成されている。

【０００４】大形機械の場合、従来、油圧シリンダ３　
の数が多くなれば、その駆動制御回路は電磁式の制御弁
９，１２，１３，１５を使ったオープン回路になり、ま
た流量が多くなるので、ロジック弁７，８，１０，１１
，１４を使用する。更に油圧ポンプ４　には可変ポンプ
を使用して、最大流量をその傾転角で制御し、各油圧シ
リンダ３　の速度制御を行なっている。押出装置１　等
の移動や停止位置決めは油圧シリンダ３　で行なうが、
押出装置１　等の摺動抵抗が小さいので、油圧シリンダ
３　の駆動圧は低圧となる。

【０００５】今、図４に示すように、ポンプポートＡ、
シリンダポートＢおよびパイロットポートＣを備えた弁
本体１６内に、ポペット１７とこれを付勢するバネ１８
を組込んだロジック弁１９の作動について考察する。こ
のロジック弁１９は、■パイロットポートＣをポンプポ
ートＡに接続すれば閉のままであり、■パイロットポー
トＣをシリンダポートＢに接続すれば開いてチェック弁
の機能を果たし、また■パイロットポートＣをタンクに
接続すれば開く。

【０００６】そして、ロジック弁１９を閉から開にする
場合には、前記■から■又は■に切換え、ポペット１７
がストロークを始めると、ポンプポートＡとシリンダポ
ートＢ間が即接続し、図５に示すように次第に開度が大
きくなる。また開から閉にする場合には、前記■又は■
より■に切換え、バネ１８とバネ室に流入する圧油によ
り次第にポペット１７が閉じるが、バネ室のストローク
ボリュームが大きいため、図５に示すように全開状態か
ら流量制御状態まで閉じるか又は全閉までには時間がか
かる。特に、圧力が低い時にはバネ１８のみでポペット
１７を戻すことになり、ポペット全閉までに秒単位の時
間がかかる。 従って、ロジック弁１９は、閉から開になる時には短時
間で開くが、開から閉になる時には時間がかかることが
判る。Ａがシリンダポート、Ｂがタンクポートの場合も
同様である。

【０００７】以上の条件で油圧シリンダ３　により押出
装置１　を高速移動させ、停止位置決めを行なわせる場
合の作動を、油圧シリンダ３　の伸長動作について考え
る。起動時には電磁弁６　を閉じてリリーフ弁５　を閉
にする。一方、メータイン制御弁９　を位置ｆから位置
ｅに切換え、メータインロジック弁７　を開にすると共
に、メータアウト制御弁１３を位置ｂから位置ａに切換
え、メータアウトロジック弁１１を開にする。この時、
油圧ポンプ４　は中立又は低傾転角から所定の傾転角に
設定し、或いは所定傾転角のまま保持する。

【０００８】すると油圧ポンプ４　からの圧油は、チェ
ック弁、メータインロジック弁７　を経て油圧シリンダ
３　のヘッド側に入り、また油圧シリンダ３　のロッド
側の油がメータアウトロジック弁１１を経てタンクに戻
されることになるので、油圧シリンダ３　が伸長方向に
作動する。この場合、アンロード用のリリーフ弁５　を
開から閉にする時には応答遅れがあるが、他の動きは油
の流れに応じてすぐに動く。従って、油圧シリンダ３　
の作動はリリーフ弁５　の閉鎖の時間遅れで支配され、
リリーフ弁５　が遅れをもって閉じるに従って動き始め
る。そして、リリーフ弁５　の全閉状態で所定の速度に
達する。

【０００９】加速時には少し圧力が上がるが、定常速度
に達すると、負荷は摺動抵抗と圧損だけであり、油圧シ
リンダ３　の駆動圧力は非常に低くなる。減速および停
止位置決めは、次のように行なう。即ち、電磁弁６　を
切換えてリリーフ弁５　を開にする。またメータイン制
御弁９　を位置ｅから位置ｆに戻し、メータインロジッ
ク弁７　を閉じると共に、メータアウト制御弁１３を位
置ａから位置ｂに戻し、メータアウトロジック弁１１を
閉じる。油圧ポンプ４　は中立又は低傾転角に戻し、或
いは所定傾転角のままに保つ。

【００１０】この場合、メータアウトロジック弁１１が
開いていると、慣性でラム、押出装置１　は動き続けよ
うとする。しかし、リリーフ弁５　は閉から開にすぐ切
換わるが、メータインロジック弁７　、メータアウトロ
ジック弁１１は開から閉になるには時間がかかる。特に
、油圧シリンダ３　の駆動圧も低いので、ロジック弁７
，１１の閉鎖には時間がかかる。一方、メータアウトロ
ジック弁１１が次第に閉じてくると、回路が絞られメー
タアウト圧力が上昇する。そして、圧力が上昇すると、
メータアウトロジック弁１１の閉鎖速度が速くなり、一
気に全閉する。

【００１１】このようにシリンダ停止指令を出しても、
油圧シリンダ３　の速度はなかなか落ちずに時間遅れ　
（むだ時間）　が発生し、油圧シリンダ３　が減速し始
めると、一気に停止してショックが発生することになる
。また、時間遅れのために停止位置を決めるのも困難に
なる。従って、時間遅れを見込んで停止指令を出しても
、時間遅れは一定せず、停止位置の精度は出ない。

【００１２】油圧シリンダ３　をショックなく停止させ
るには、その速度を小さくする方法もある。この場合に
は、元々の速度が小さいので、弁の応答遅れにより移動
する距離を短かくなり、停止位置精度も出易くなる。し
かし、弁の応答遅れは依然として残っており、また速度
が遅ければ、能率が上がらずに生産量が低下する。本発
明は、かかる従来の課題に鑑み、水平方向に作動する油
圧シリンダの減速・停止時に、油圧シリンダの伸縮速度
を任意に制御でき、かつ高速からショックなく正確に目
標位置に停止できるようにすることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、そのための第
１の手段として、水平方向に作動する油圧シリンダ３　
のヘッド側およびロッド側と油圧ポンプ４　との間に、
メータイン制御弁９　により開閉されるメータインロジ
ック弁７，８　を接続すると共に、油圧シリンダ３　の
ヘッド側およびロッド側に、メータアウト制御弁１２，
１３　により開閉されるメータアウトロジック弁１０，
１１　を接続した油圧シリンダの駆動制御回路において
、停止信号により所定の減速パターンに従って油圧ポン
プ４　の吐出量を減少させる制御手段２３と、減速・停
止時にメータアウト制御弁１２，１３　の切換によりメ
ータアウトロジック弁１０，１１　と共にカウンタバラ
ンス弁を構成するリリーフ弁２５，２６　と、油圧シリ
ンダ３　の伸縮位置を検出して目標停止位置で油圧ポン
プ４　の吐出を断ちかつカウンタバランス弁を解除すべ
くメータアウト制御弁１２，１３　を切換える位置セン
サ２０とを備えたものである。

【００１４】また本発明は、その第２の手段として、水
平方向に作動する油圧シリンダ３　のヘッド側およびロ
ッド側と油圧ポンプ４　との間に、メータイン制御弁９
　により開閉されるメータインロジック弁７，８　を接
続すると共に、油圧シリンダ３　のヘッド側およびロッ
ド側に、メータアウト制御弁１２，１３　により開閉さ
れるメータアウトロジック弁１０，１１　を接続し、油
圧シリンダ３　のヘッド側とロッド側との間に、差動制
御弁１５により開閉される差動ロジック弁１４を接続し
た油圧シリンダの駆動制御回路において、停止信号によ
り所定の減速パターンに従って油圧ポンプ４　の吐出量
を減少させる制御手段２３と、減速・停止時に差動制御
弁１５の切換により差動ロジック弁１４と共にカウンタ
バランス弁を構成するリリーフ弁２７と、油圧シリンダ
３　の伸縮位置を検出して目標停止位置で油圧ポンプ４
　の吐出を断ちかつカウンタバランス弁を解除すべく差
動制御弁１５を切換える位置センサ２０とを備えたもの
である。

【００１５】

【作用】減速・停止位置決めに際しては、停止信号によ
り油圧ポンプ４　の吐出量を減少させる。この時、メー
タアウトロジック弁１０，１１　、リリーフ弁２５，２
６　をカウンタバランス弁として機能させておき、油圧
シリンダ３　の速度を油圧ポンプ４　の吐出量に応じて
減速して行く。そして、低速になった後、目標位置に達
すれば、油圧ポンプ４　の吐出量を零にし、かつメータ
アウト制御弁１２，１３　によりメータアウトロジック
弁１０，１１　を閉じ、油圧シリンダ３　を停止させる
。従って、油圧シリンダ３　は目標位置にショックなく
正確に停止する。

【００１６】差動ロジック弁１４を使用する場合にも、
この差動ロジック弁１４、リリーフ弁２７がカウンタバ
ランス弁として機能するので、油圧シリンダ３　を高速
状態からでも目標位置にショックなく正確に停止させ得
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
すると、図１において、２０は油圧シリンダ３　の伸縮
位置を検出する位置センサで、押出装置１　側に取付け
たピニオン２１と、これに咬合すべく固定側に設けられ
たラック２２とを備え、ピニオン２１の回転位置を多回
転形のエンコーダにより検出するようになっている。な
お、エンコーダは、アブソリュート式にすることにより
、電源を落とした後の再起動時にＯ点設定をやり直す必
要がないので、より好都合である。またエンコーダの位
置信号の微分値をとることによって速度を算出すること
も可能である。

【００１８】２３は油圧ポンプ４　の斜板の傾転角を制
御するサーボ制御弁で、サーボシリンダ２４を介して油
圧ポンプ４　の斜板を動かすようになっている。サーボ
制御弁２３は図外の制御装置に接続され、減速・停止時
に停止信号があると、所定の減速パターンに従って油圧
ポンプ４　の吐出量を減少させるようになっている。油
圧ポンプ４　の傾転角はフィードバックされ、傾転信号
に応じて任意の位置　（傾転）　に制御される。なお、
油圧ポンプ４　の可変制御方式は、所謂ロータスでも良
いし、電磁比例弁を使った方式でも良い。

【００１９】メータアート制御弁１２，１３　は、開位
置ａ、ブロックおよびリリーフ位置ｂの他にカウンタバ
ランス位置ｃに切換可能な３位置切換型の電磁弁であり
、　　このメータアウト制御弁１２，１３　とタンクと
の間に、メータアウトロジック弁１０，１１　と共にカ
ウンタバランス弁を構成するリリーフ弁２５，２６　が
接続されている。なお、カウンタバランス弁の設定圧力
は、例えば２０ｋｇｆ／ｃｍ２　である。リリーフ弁２
６，２６　はメインのリリーフ弁５　よりも低圧にして
、ポートリリーフ弁として使用しても良いし、リリーフ
弁５　よりも高圧に設定して、外部から異常な力がかか
った時に油圧シリンダ３　等を保護するオーバーロード
リリーフ弁としても良い。

【００２０】差動制御弁１５はブロック位置ｍと開位置
ｎとに切換可能であって、この差動制御弁１５には、油
圧シリンダ３　のロッド側が一定以上、例えば２５ｋｇ
ｆ／ｃｍ２　になると開いて差動ロッジ弁１４と共にカ
ウンタバランス弁を構成するようにリリーフ弁２７が接
続されている。次に、上記構成の装置における作動を、
油圧シリンダ３　の伸長の場合を例に説明する。即ち、
押出成形時にはラムシリンダ２　により押出装置１　を
大きな力で移動させるが、無負荷で押出装置１　を高速
で前進させる際には、油圧シリンダ３　を伸長方向に作
動させる。

【００２１】停止状態から起動信号が入ると、サーボ制
御弁２３が働き、油圧ポンプ４　が所定の傾転角に設定
される。またアンロード用のリリーフ弁５　が開から閉
になる。一方メータイン制御弁９　が両側ブロック位置
ｂからヘッド側開位置ｅに切換わり、メータインロジッ
ク弁７　が開くと共に、メータアウト制御弁１３がブロ
ックおよびリリーフ位置ｂからカウンタバランス位置ｃ
に切換わり、メータアウトロジック弁１１、リリーフ弁
２６がカウンタバランス弁として機能する。

【００２２】この場合、リリーフ弁５　の応答が一番遅
く、リリーフ弁５　が閉じるにつれて、油圧ポンプ４　
からメータインロジック弁７を経て油圧シリンダ３　の
ヘッド側に供給される油量が増大し、油圧シリンダ３　
の速度が上昇して所定の速度に達する。油圧ポンプ４　
は目標速度に応じて個数および傾転角を決定する。高速
時に起動をよりスムーズに行なうために、先ず１個の油
圧ポンプ４　で起動をかけた後、リリーフ弁５　が閉じ
、油圧シリンダ３　が動き始めて加速を開始したら、位
置センサ２０で速度を検出しつつ、順次、次の油圧ポン
プ４　の傾転角を上げて加速して行っても良い。

【００２３】押出装置１　が所定速度で移動している状
態から、減速し停止させて位置決めするに際しては、図
２に示すように、先ず目標とする減速パターンＤを予め
設定しておく。例えば、停止信号があれば、速度に関係
せず一定の減速度で減速すべく、その減速パターンに従
って油圧ポンプ４　の傾転角を小さくして行く。所定の
傾転角までなれば、一定のクリープ速度　（θ１　に相
当）　を一定時間、例えば２秒間保持して、油圧シリン
ダ３　を目標位置に近づけて行く。そして、目標停止位
置になれば、位置センサ２０がそれを検出するので、そ
の信号により油圧ポンプ４　の傾転角を零にし、同時に
メータアウト制御弁１３を位置ｃから位置ｂに戻し、メ
ータアウトロジック弁１１、リリーフ弁２６によるカウ
ンタバランス弁としての機能を解除する。

【００２４】このようにすれば、或る初速度　（移動速
度）　から減速・停止するまでの間の移動量Δｘが、初
速度に応じて一定に定まる。油圧ポンプ４　や弁の応答
の遅れは微少量存在するが、それによる位置のバラツキ
は極く微少であり、かつクリープ速度の間で吸収できる
。即ち、ｔ１　〜ｔ２　の間で低速のクリープ速度で移
動しながら、目標停止位置で油圧ポンプ４　の傾転角を
零にし、同時にメータアウト制御弁１３を位置ｂに戻し
、メータアウトロジック弁１１を閉じることにより、停
止位置の精度が確保される。油圧ポンプ４　の応答時間
は速い。また、メータアウトロジック弁１１もｔ１　〜
ｔ２　の間はカウンタバランス弁として、圧力２０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２　で微小流量の制御をしているから、開度と
しても微少開度しか開いておらず、かつ２０ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　の圧力が存在するので、メータアウト制御弁１３
が位置ｂに戻り中立になると、すぐに閉鎖する。 また低速のクリープ速度からの停止であるので、停止時
のショックはない。従って、油圧シリンダ３　は目標停
止位置に高精度でショックなく停止することが可能であ
る。

【００２５】因みに、従来であれば、図２に点線で示す
ように、停止信号から大きく遅れて油圧ポンプ４　の傾
転角を急激に零に切換えるため、油圧シリンダ３　の停
止位置が目標停止位置から外れて安定せず、また大きな
ショックが発生する。油圧シリンダ３　を高速伸長させ
る際に、差動ロジック弁１４を開け、油圧シリンダ３　
のロッド側の油をヘッド側に流せば、メータアウトロジ
ック弁１１を閉じたままでも良い。

【００２６】この時、差動制御弁１５を位置ｍから位置
ｎに切換えれば、油圧シリンダ３　のロッド側の圧力が
一定値以上になった時にリリーフ弁２７が開き、差動ロ
ジック弁１４が開くので、カウンタバランス弁として機
能する。 従って、メータアウトロジック弁１１を閉じたままであ
っても、前述の場合と同様、油圧シリンダ３　を目標停
止位置に高精度でショックなく停止させることが可能で
ある。

【００２７】なお、本実施例では、押出プレスにおいて
ラム側を移動させる例を示したが、コンテナ側を移動さ
せても同様である。また押出プレスに限らず、水平方向
に作動する油圧シリンダであれば、他の機械装置におい
ても同様に実施できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、停止信号により所定の
減速パターンに従って油圧ポンプ４　の吐出量を減少さ
せる制御手段２３と、減速・停止時にメータアウト制御
弁１２，１３　の切換によりメータアウトロジック弁１
０，１１　と共にカウンタバランス弁を構成するリリー
フ弁２５，２６　と、油圧シリンダ３　の伸縮位置を検
出して目標停止位置で油圧ポンプ４　の吐出を断ちかつ
カウンタバランス弁を解除すべくメータアウト制御弁１
２，１３　を切換える位置センサ２０とを備えているの
で、油圧シリンダ３　の減速・停止時に、位置センサ２
０で油圧シリンダ３　の位置を認識し、油圧ポンプ４　
の吐出量制御とカウンタバランス弁の機能とにより油圧
シリンダ３　の速度を任意に制御でき、従って、油圧シ
リンダ３　を高速移動からショックなく正確に目標位置
に停止できる。

【００２９】また、本発明によれば、停止信号により所
定の減速パターンに従って油圧ポンプ４　の吐出量を減
少させる制御手段２３と、減速・停止時に差動制御弁１
５の切換により差動ロジック弁１４と共にカウンタバラ
ンス弁を構成するリリーフ弁２７と、油圧シリンダ３　
の伸縮位置を検出して目標停止位置で油圧ポンプ４　の
吐出を断ちかつカウンタバランス弁を解除すべく差動制
御弁１５を切換える位置センサ２０とを備えているので
、差動ロジック弁１４側をカウンタバランス弁として機
能させることができ、前記と同様、油圧シリンダ３　を
ショックなく正確に目標位置に停止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動制御回路の油圧回路図である。

【図２】制御動作の波形図である。

【図３】従来の駆動制御回路の油圧回路図である。

【図４】ロジック弁の説明図である。

【図５】リリーフ弁の開閉動作の特性図である。

【符号の説明】

３　　油圧シリンダ ４　　油圧ポンプ ７　　メータインロジック弁 ８　　メータインロジック弁 ９　　メータイン制御弁 １０　　メータアウトロジック弁 １１　　メータアウトロジック弁 １２　　メータアウト制御弁 １３　　メータアウト制御弁 １４　　差動ロジック弁 １５　　差動制御弁 ２５　　リリーフ弁 ２６　　リリーフ弁 ２７　　リリーフ弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水平方向に作動する油圧シリンダ（３
   ）　のヘッド側およびロッド側と油圧ポンプ（４）　と
   の間に、メータイン制御弁（９）　により開閉されるメ
   ータインロジック弁（７）（８）を接続すると共に、油
   圧シリンダ（３）　のヘッド側およびロッド側に、メー
   タアウト制御弁（１２）（１３）により開閉されるメー
   タアウトロジック弁（１０）（１１）を接続した油圧シ
   リンダの駆動制御回路において、停止信号により所定の
   減速パターンに従って油圧ポンプ（４）　の吐出量を減
   少させる制御手段（２３）と、減速・停止時にメータア
   ウト制御弁（１２）（１３）の切換によりメータアウト
   ロジック弁（１０）（１１）と共にカウンタバランス弁
   を構成するリリーフ弁（２５）（２６）と、油圧シリン
   ダ（３）　の伸縮位置を検出して目標停止位置で油圧ポ
   ンプ（４）　の吐出を断ちかつカウンタバランス弁を解
   除すべくメータアウト制御弁（１２）（１３）を切換え
   る位置センサ（２０）とを備えたことを特徴とする油圧
   シリンダの駆動制御回路。
2. 【請求項２】　　水平方向に作動する油圧シリンダ（３
   ）　のヘッド側およびロッド側と油圧ポンプ（４）　と
   の間に、メータイン制御弁（９）　により開閉されるメ
   ータインロジック弁（７）（８）を接続すると共に、油
   圧シリンダ（３）　のヘッド側およびロッド側に、メー
   タアウト制御弁（１２）（１３）により開閉されるメー
   タアウトロジック弁（１０）（１１）を接続し、油圧シ
   リンダ（３）　のヘッド側とロッド側との間に、差動制
   御弁（１５）により開閉される差動ロジック弁（１４）
   を接続した油圧シリンダの駆動制御回路において、停止
   信号により所定の減速パターンに従って油圧ポンプ（４
   ）　の吐出量を減少させる制御手段（２３）と、減速・
   停止時に差動制御弁（１５）の切換により差動ロジック
   弁（１４）と共にカウンタバランス弁を構成するリリー
   フ弁（２７）と、油圧シリンダ（３）　の伸縮位置を検
   出して目標停止位置で油圧ポンプ（４）　の吐出を断ち
   かつカウンタバランス弁を解除すべく差動制御弁（１５
   ）を切換える位置センサ（２０）とを備えたことを特徴
   とする油圧シリンダの駆動制御回路。