JPH0459080B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は工作物を加工するための方法に関す
る。

［従来技術］ この種の液圧駆動装置によつて工作物を加工す
ることは周知であり、例えばスタンピング機で行
われる。この場合、駆動機構の液圧シリンダのピ
ストンに固定したスタンピング工具を、高速でか
つ比較的小さい送り力で工作物の近くに送り、次
いで送り力を増加して工作物に圧入させて工作物
を切断し、次いで更に送り運動を行つて加工した
材料片を押し抜き開口から排出させ、次いで高速
で出発位置にもどすという方法を取つている。

この場合、下記の問題がある。

１ 高速送り運転から負荷送り運転への適正な切
換、即ち、低い送り力から高い送り力への切
換。

２ 工具の運動方向の反転 この場合、高速送り運転から負荷送り運転へ
の切換を、例えば、液圧シリンダのピストンの
所定の瞬間位置に応答して電磁弁として構成し
た制御弁をトリガする出力信号を発生する接近
スイツチによつて、ストロークに依存して行う
場合は、高速送り運転から負荷送り運転への切
換が、各作業サイクルの実際の要求に関係なく
行われ、従つて作業サイクルの時間間隔が比較
的長くなると云う欠点が生ずる。従つて、スタ
ンピング機の作動速度が、しばしば、不必要な
制約を受ける。

更に、電気的にトリガ可能な電磁弁の切換時
間は、約20〜25ｍＳのオーダであり、サイクル
時間に大きな影響を与える。高速送り運転から
負荷送り運転への切換を圧力に依存して行う場
合も、高速送り運転において圧力を受ける液圧
シリンダの高圧チヤンバの圧力に応答し、液圧
シリンダの高圧チヤンバに適切に圧力を加える
電磁弁をトリガする電気的出力信号を発生する
電磁式感圧スイツチによつて上記切換を行え
ば、上記の欠点が生ずる。

更に、ピストンに作用する力の方向の反転
が、強制的に急激に行われるので、摩耗を助長
し、大きな運転騒音の原因となる振動が生ずる
と云う重大な欠点がある。

減圧機械式減衰要素およびまたは弾性減衰要素
を駆動液圧シリンダに設けて、上記シリンダの送
り運動およびもどり運動の死点において現れる振
動を減衰することは可能であるが、この場合、装
置のコストが高くなり、更には、サイクル時間が
長くなり、所要駆動出力が大きくなる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、作業サイクル時間を短縮で
き、従動機構要素を最終位置または運動死点に振
動なく送ることができる方法を提供することであ
る。

［発明の構成］ 本発明は、工具を備えた液圧シリンダを、工作
物の方向へ送る送り運動、同じ方向へ工作物を加
工しながら送る作業運動、及び作業終了後元の位
置へもどすもどり運動と３つの運動を順次連続的
に行わせて工作物を加工する方法であつて、高液
圧が加えられると前記液圧シリンダを同一方向へ
移動させる第１及び第３高圧チヤンバと、高液圧
が加えられると前記液圧シリンダを前記方向とは
逆方向へと移動させる第２高圧チヤンバとの３つ
の高圧チヤンバを液圧シリンダ自体に設け、ま
ず、第１高圧チヤンバを高圧源へ接続し、第２、
第３高圧チヤンバをタンクへ接続して前記液圧シ
リンダに送り運動を行わせ、その間、第１高圧チ
ヤンバ内の圧力を監視して、その圧力が増加して
閾値を越えたときを検出して第３高圧チヤンバを
タンクから高圧源へ切り換えて、この第１高圧チ
ヤンバと第３高圧チヤンバとで液圧シリンダを同
一の方向へ移動させて作業運動を行わせ、上記作
業運動中第１及び第３高圧チヤンバの圧力が前記
閾値PS1より低い第２の閾値PS2（ただしPS2＜
PS1・A1／AL（A1は第１高圧チヤンバの有効断
面積、ALは第１及び第３高圧チヤンバの有効断
面積の和））以下となつたときに第３高圧チヤン
バを高圧源からタンクへ切り換え、さらに第１高
圧チヤンバを高圧源からタンクへ切り換えると共
に、第２高圧チヤンバをタンクから高圧源へと切
り換えて液圧シリンダに戻り運動を行わせるよう
にしたことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図に示した本発明に係る駆動装置１０は、
以下の説明では、コイニング機またはスタンビン
グ機の駆動ヘツドと仮定する。この駆動装置は、
単位時間に多数の作業サイクルを反覆実施できる
よう設計してある。作業サイクルの基準値とし
て、上記加工機は、１分間に600回の同一作業サ
イクルを実施できると仮定する。例えば、上記加
工機は、作業サイクルのリズムでマシンテーブル
１２上に定置される工作物１１に600個の円形孔
を打抜くことができる。各作業サイクルは、少く
とも、工具１３を大きな送り速度で工作物１１の
方向へ移動して工作物に当接せしめる高速送り運
動と、工具１３を工作物１１に圧入せしめ、場合
によつては工作物を貫通せしめる同一方向の加工
運動と、工作物１３を次の作業サイクルに適した
出発位置に迅速にもどす高速もどり運動とを含
む。

工具１３が、当該の使用目的に対応する加工を
行い得るよう、加工運動の実施に必要な送り力
は、負荷に依存して増加できるようにする。

本発明に係る駆動装置１０の枠内において、運
動制御に使用する接続管路およびカナルとともに
第１図の断面図に全体として１４で示した液圧シ
リンダが、駆動要素として設けてある。

液圧シリンダ１４のハウジング１７は、図示の
構成では、本質的に、下方へ開放したカツプ形で
あり、円筒形外壁１９とともに長い環状チヤンバ
２１を形成する中実の円筒形コア１８を有する。
この環状チヤンバの上部は、シリンダハウジング
１７の中実の底板またはカバープレート２２によ
つて閉鎖されており、下部は、外壁１９から内方
へ向くフランジ２３によつて幾分絞られている。
従つて、シリンダハウジングのコア１８とフラン
ジ２３の間に残存し、液圧シリンダ１７の本質的
にカツプ状のピストン２６が下方へ通過する環状
間隙２４の内法巾ｗは、コア１８とシリンダハウ
ジング１７の外壁１９の内面との間で測定した環
状チヤンバ２１の内法巾Ｗよりも小さい。

液圧シリンダ１７のピストン２６は、第１図か
ら明らかな如く、１つの側では、その内面２７に
おいて円筒形コア１８に沿つて圧密に摺動自在な
よう案内してあり、別の側では、その外面２８に
おいてフランジ２３の円筒形対向面に沿つて圧密
に摺動自在なよう案内してある。ピストン２６の
底部３１およびこの底部に対向するコア１８の端
面は、軸線方向へ、第１高圧チヤンバ３３を形成
する。第１高圧チヤンバ３３は、コア１８を縦方
向へ貫通する制御カナル３４を介して、ピストン
２６の送り運動およびもどり運動を制御する制御
弁ユニツト４０のＡ作動接続３６に接続してい
る。更に、ピストン２６の外壁３８の上縁には、
半径方向外方へ向くピストンフランジ３９が設け
てあり、縦軸線１６と同軸の円筒形のフランジ外
面４１は、シリンダハウジング１７の内面４２に
沿つて圧密に摺動自在なよう案内してある。上記
フランジ３９の細い下部環状面４３、ハウジング
フランジ２３の半径方向下部環状面４４、ハウジ
ング１７およびピストン２６によつて、軸線方向
へ、第２高圧チヤンバ４６が形成されている。第
２高圧チヤンバ４６は、制御カナル４７を介し
て、制御弁ユニツト４０のＢ作動接続４８に接続
してある。制御カナル３４，４７を制御弁ユニツ
ト４０に接続する制御圧管路を４９，５１で示し
た。第２高圧チヤンバ４６の半径方向内法巾は、
環状チヤンバ２１の内法巾と環状間隙２４の内法
巾との差Ｗ−ｗに対応する。更に、ピストン２
６、即ち、その半径方向フランジの上部端面５
２、この端面に対向するハウジングカバープレー
ト２２の広い環状面５３、シリンダハウジング１
７およびピストン２６によつて、軸線方向へ、半
径方向巾Ｗを有する第３高圧チヤンバ５４が形成
されている。この第３高圧チヤンバ５４は、制御
カナル５６を介して、圧力制御せる切換弁５８に
接続してあり、上記切換弁の各切換位置に応じ
て、タンクまたは制御弁ユニツト４０のＡ接続３
６に接続される。図示の如く、切換弁５８が、第
３高圧チヤンバ５４をタンクに接続する切換位置
にあり、4/3ウエイ弁として示した制御弁ユニツ
ト４０が、第１流通位置にあり、その結果、第
１高圧チヤンバ３３が、矢印５９で示した流路を
介して、高圧源（図示してない）の高圧出力６１
に接続され、同時に、第２高圧チヤンバ４６が、
矢印６２で示した流路を介して、タンクに接続さ
れた場合は、液圧シリンダ１４のピストン２８
は、高速送り運動を行う。

4/3ウエイ弁３７が流通位置にあるが、切換
弁５８が、4/3ウエイ弁37のＡ作動接続３６に接
続されたその加圧接続（Ｐ接続）が矢印６４で示
した流路を介して第３高圧チヤンバ５４に接続さ
れる別の切換位置にあり、従つて、上記高圧チヤ
ンバに高圧源の高い出力圧が加えられる場合は、
ピストン２６は、送り力の大きい負荷加工ストロ
ークを行う。

一方、4/3ウエイ弁３７が流通位置にあり、
同時に、切換弁５８が図示の位置にシフトされた
場合は、第１高圧チヤンバ３３および第３高圧チ
ヤンバ５４は、タンクに接続され、第２高圧チヤ
ンバ４６のみが、高圧出力６１に接続され、ピス
トン２６は、高速もどり運動を行う。

作業サイクルに対してできる限り迅速な追従を
達成すべき場合は、高速送り運転において作用す
る、積A₁.P（ここで、A₁は、コア１８の端面３２
の面積、即ち、ピストン２６の内側底面６６の面
積を表わし、Ｐは、制御弁ユニツト４０のＡ作動
接続の出力圧を表わす）に等しい送り力F_Yが、
ピストン２６、即ち、工具１３の加工運動にも十
分であるよう、液圧シリンダ１４を設計すれば合
目的的である。切換弁５８を切換えて第３高圧チ
ヤンバ５４を補足的に加圧して送り力を増加する
ことが必要となるのは、特殊な事例（例えば、工
具が摩耗して工作物１１に圧入困難になつた場
合）のみである。このような場合、高速送り運転
から負荷送り運転への切換を、工具１３を直ちに
交換すべきであると云う指示として評価できる。
比較的厚い材料を加工する場合は、各作業サイク
ル毎に、高速運転から負荷運転への切換を行なつ
て、装置１０を運転することもできる。

高速送り運転および負荷送り運転に対応する切
換位置に切換弁５８をシフトする高圧出力信号お
よび低圧出力信号を発生する前置制御弁ユニツト
７０は、切換弁を適切にトリガする。この前置制
御弁ユニツト７０は、下記の機能を果す。即ち、
高速送り運転において、制御弁ユニツト４０のＡ
作動接続または第１高圧チヤンバ３３の出力圧
が、所定の閾値PS1よりも低いと、切換弁５８の
制御圧チヤンバ７２に加えられる前置制御ユニツ
ト７０の出力圧が、切換弁５８を高速送り運転の
切換位置に換えて、保持する。第１高圧チヤンバ
３３の圧力が上記閾値PS1よりも高い場合（例え
ば、高速送り運動のために第１高圧チヤンバ３３
の加圧のみによつて得た送り力が不十分である場
合）は、前置制御弁ユニツト７０が応答して、前
置制御弁７３が切り換えられ、前置制御弁ユニツ
トの出力に現れる制御圧が切換弁５８を、第１高
圧チヤンバ３３に加えて第３高圧チヤンバ５４に
も制御弁ユニツト４０からの高い出力圧が加えら
れる切換位置に切り換える。双方の高圧チヤンバ
３３，５４に加えられる圧力Ｐが、下式（式中、
A₃は、負荷送り運転において作動面として圧力
を受けるピストン２６の端面５２の面積を表わ
し、A_L＝A₁＋A₃は、負荷送り運転において圧力
を受ける全面積を表わし、ｑは、合目的的には関
係0.8＜ｑ＜0.95にもとづき選択せる係数を表わ
す） P_S2≧P_S1・ｑ・A₁／（A₁＋A₃）＝P_S1・ｑ・
A₁／A_L を満足する限り、前置制御弁ユニツト７０の出力
圧は、切換弁５８の負荷運転位置に関連するレベ
ルに保持される。

双方の高圧チヤンバ３３，５４の圧力Ｐが、数
値P_S1・ｑ・A₁／（A₁＋A₃）よりも低くなると、
前置制御弁ユニツト７０が応答して、前置制御弁
７３が逆方向へ切換えられ、その結果、切換弁５
８は、高速送り運転に関連する切換位置にもどさ
れる。

前置制御弁ユニツト７０は、上記機能を果し且
つ迅速に応答できるよう、第１〜３図に示した構
造を有する。この場合、第１図および第２図に、
切換弁５８および前置制御弁ユニツト７０の高速
送り運転に関連する切換位置を示し、第３図に、
負荷送り運転に関連する切換位置を示した。この
場合、切換弁５８は、前置制御弁ユニツト７０の
高レベル出力圧によつて、高速送り運転および高
速もどり運転に関連する切換位置にシフトされ、
前置制御弁ユニツト７０の低レベル出力圧によつ
て、負荷送り運転に関連する切換位置にシフトさ
れると仮定する。

前置制御弁ユニツト７０の出力段として使用す
る前置制御弁73は、3/2ウエイすべり弁として構
成してあり、そのピストン７４は、軸線方向で見
て、２つの制御弁チヤンバ７６，７７の間に設け
てあり、上記チヤンバを加圧すれば、対向方向へ
作用する制御力をピストン７４に加えることがで
きる。双方の制御圧チヤンバ７６，７７の圧力が
同一である場合は、ピストン７４は、もどしバネ
７８の応力によつて、前置制御弁７３のＡ作動接
続３６が高圧源の高圧出力６１に接続される基本
位置（第２図）に駆動される。この場合、切換弁
５８の制御圧チヤンバ７２にも上記圧力が加えら
れ、切換弁５８は、圧縮バネ７９のもどし力に抗
して、高速送り運転に関連する切換位置に保持さ
れる。前置制御弁７３のピストン７４の基本位置
では、上記弁の左側の制御圧チヤンバ７６（第２
図）を弁孔８１に対して区画するピストンフラン
ジ８２が、弁孔８１のストツパ突起８３に当接す
る。左側の制御圧チヤンバ７６（第２図、第３
図）の圧力が、もどしバネ７８のもどし力に抗し
てピストン７４を右側へ摺動せしめ得るほど、右
側の対向する制御圧チヤンバ７７の圧力よりも大
きくなると、ピストン７４は、基本位置に代わる
第２機能位置（第３図）に達する。この第２機能
位置では、離隔ピン８４が、右側の制御圧チヤン
バ７７の端壁８６に当接する。

ピストン７４、即ち、前置制御弁７３のこの第
２機能位置では、上記弁のＡ作動接続７１は、高
圧源タンク(T)の接続９０を介してタンク(T)に接続
される。従つて、切換弁５８の制御圧チヤンバ７
２も低いタンクレベルとなるので、切換弁５８
は、圧縮バネ７９のもどし力によつて、負荷送り
運転に関連する第２流通位置に達し、従つて、液
圧シリンダ１４の第３高圧チヤンバ５４は、流路
６４（第１図）を介して、制御弁ユニツト３７の
Ａ作動接続３６に接続される。

前置制御弁７３の左側の制御圧チヤンバ７６の
Ｘ制御接続は、高圧管路８８から知られる如く、
直接、制御弁ユニツト３７のＡ作動接続３６に接
続してある。前置制御弁７３の右側の制御圧チヤ
ンバ７７のＹ制御接続８９は、絞りとして構成し
た流動抵抗９１を介して、前記制御弁７３のＸ制
御接続８７および制御弁ユニツト３７のＡ作動接
続に接続されている。

前置制御弁ユニツト７０には、更に、一種の圧
縮比弁として構成したサージ機構９２が設けてあ
る。この機構は、高速送り運転において前置制御
弁７３が応答する切換圧閾値を数値P_S1に保持し、
前置制御弁７３または切換弁５８が高速送り運転
から負荷送り運転へ切換えられると、前置制御弁
７３を高速送り運転に関連する切換位置へもどす
上限値となる圧力閾値を数値P_S1・ｑ・A₁／（A₁
＋A₃）に低下する。

サージ機構９２は、応力状態を調節できる圧縮
バネ９６によつて円すい形弁座９７に押圧される
弁体９４を有するボールシート弁９３を含む。ボ
ール９４がその弁座９７に密封当接するボールシ
ート弁９３の基本位置では、タンクＴに直接接続
された環状チヤンバ９８は、右側の第２制御圧チ
ヤンバ７７（第２図）の制御接続８９に連通接続
された出力圧チヤンバ１０６に対して遮断され
る。この出力圧チヤンバは、サージ機構９２のハ
ウジング１０３の縦軸線１０２の方向へ往復運動
できる自由ピストン１０７によつて、制御圧管路
１１２を介して制御弁ユニツト４０のＡ作動接続
３６に接続された制御圧チヤンバ１１１に対して
区切られている。自由ピストン１０７には、ボー
ル９４へ向く離隔ピン１１３が設けてある。第３
図に示した如く、自由ピストン１０７が、制御圧
チヤンバ１１１から片側に十分な圧力を受け、従
つて、上部最終位置（第３図）に駆動されて、ハ
ウジング１０３の細いボア１０１と広いボア１０
４との間の境界をなす段状面１１４に当接した場
合、上記離隔ピンは、ボール９４を弁座９７から
離れた位置に保持する。

上述の本発明に係る駆動装置１０は、複数の、
例えば、一定のリズムで周期的に反覆される、作
業サイクルの１つにおいて下記の如く作動する。

高速送り段階では、制御弁ユニツト４０は、機
能位置にあり、従つて、液圧シリンダ１４の第
１高圧チヤンバ３３は、高圧源の高圧出力６１に
接続されており、第２高圧チヤンバ４６は、タン
クに接続されている。

一つの高圧チヤンバ７６が高圧管路８８を介し
て制御弁ユニツト４０のＡ作動接続に直接接続さ
れ、別の高圧チヤンバが流動抵抗９１を介して上
記作動接続に接続された前置制御弁７３は、まず
もどしバネ７８の作用によつて基本位置に保持さ
れ、高速送り運動が定常状態になると、上記バネ
作用に加えて、双方の制御圧チヤンバ７６，７７
の均一な加圧によつて基本位置に保持される。従
つて、切換弁５８は、その制御圧チヤンバ７２に
高レベル圧力が加えられることによつて、液圧シ
リンダ１４の第３高圧チヤンバ５４がタンクに接
続される流通位置にシフトされる。この場合、高
速送り段階におけるピストン２６の送り速度Ｖは
下式（式中、Ｑは、高圧ポンプの単位時間当りの
送給容積を表わす）で与えられる。

Ｖ＝Ｑ／A₁ 液圧シリンダの第１高圧チヤンバ３３の圧力Ｐ
は、上記運動段階では、比較的低い。何故なら
ば、高圧ポンプは、高圧媒体を高圧チヤンバ３３
へ送り、第２、第３高圧チヤンバ４６，５４から
排出する弁カナルおよび高圧管路の流動抵抗に抗
して作動するだけでよいからである。

この高速送り運動段階では、自由ピストン１０
７の面積ａの双方の面１０８，１０９には、制御
弁ユニツト４０の出力圧が対向方向へ加えられ
る。従つて、ピストン１０７は、力の平衡状態に
ある。阻止状態の出力圧チヤンバ１０６の圧力Ｐ
によつて、ボール９４には矢印１１６の方向へ力
F_K＝Ｐ・a₁（式中、a₁は、弁座９７によつて囲ま
れた円形面の面積を表わす）が作用する。

一方、ネジ１２１によつて所定の如く予圧でき
る圧縮バネ９６の、矢印１１９で示した如く、逆
方向へ作用するもどり力F_Sが、ボール９４の加圧
によつて生ずる対向力F_Kよりも大きい限りは、
ボール９４は、上記もどし力F_Sによつて、弁座９
７と密封当接した状態に保持される。従つて、圧
縮バネ９６の応力状態を調節することによつて、
高速送り運転から負荷送り運転への液圧シリンダ
１４の切換が行われる圧力閾値P_S1を調節できる。

さて、高速送り段階において、工具１３が工作
物１１に当接すると、高圧ポンプによつて液圧シ
リンダ１４の第１高圧チヤンバ３３へ送られる高
圧媒体に対する抵抗が増加し、上記高圧チヤンバ
３３または制御弁ユニツト３７の出力３６の圧力
Ｐも対応して増大する。この場合、上記圧力が、
圧力閾値P_S1（閾値の典型的数値は高圧ポンプの最
大送給圧（約200bar）の約70〜80％である）を
越え、従つて、ボール９４に作用する力F_Kが、
圧縮バネ９６のもどし力F_Sよりも大きくなると、
ボール９４は、弁座９７から引離され、上記弁座
に続く出力圧チヤンバ１０６が、タンクＴに接続
される。かくして出力圧チヤンバ１０６に現れる
急激な圧力降下は、流動抵抗９１の絞り作用にも
とづき、前置制御弁の右側の第２制御圧チヤンバ
７７（第１〜３図）にのみ伝達され、かくして、
上記前置制御弁は、負荷送り運転に関連する流通
位置（第３図）に切換えられ、前置制御弁７３の
Ａ出力７１および切換弁５８の制御圧チヤンバ７
２は、タンクＴに接続され、次いで、上記切換弁
は、圧縮バネ７９の作用によつて、第２流通位置
に達し、かくして、第３高圧チヤンバ５４にも制
御弁ユニツト４０の高い出力圧が加えられ、従つ
て、液圧シリンダ１４は負荷送り運転状態とな
る。

サージ機構９２の出力圧チヤンバ１０６がタン
クＴに接続されており、自由ピストン１０７が片
側にのみ、制御圧チヤンバ１１１を介して制御弁
ユニツト４０の高い出力圧Ｐを受け、ボール９４
に矢印１１６の方向へ作用する、式F_K′＝Ｐ・a₂
で与えられる力が、圧縮バネ９６のもどし力F_Sよ
りも大きい限りは、自由ピストン１０７は、段状
面１１４と当接した状態に保持され、ボール９４
は、自由ピストンの離隔ピン１１３によつて弁座
９７から引離される。

弁座９７によつて囲まれた面積a₁と自由ピスト
ン１０７の面１０８，１０９の面積a₂との比は、
下式にもとづき、 a₁／a₂＝ｑ・A₁（A₁＋A₃） ピストン面の面積比A₁／（A₁＋A₃）にほぼ等
しく選択してある。

次いで、例えば、スタンピング工程において、
工具13が材料11を突き抜けて、液圧シリンダ１４
の双方の高圧チヤンバ３３，５４の圧力Ｐが再び
低下した場合、上記圧力が、圧力閾値P_S1＝F_S／
a₂よりも小さくなり、即ち、高速送り運動から負
荷送り運動への切換が行われる圧力閾値P_S1より
もほぼ上記面積比分だけ小さくなると直ちに、ボ
ールシート弁９３は、第２図に示した阻止位置に
もどる。この場合、残りの送り運動は、高速送り
運転状態において行われる。

上述の切換プロセスの基準となる面積比a₁／a₂
は、サージ機構を適切に設計することによつて設
定できるが、高速送り運転から負荷送り運転への
切換に伴つて制御弁ユニツト４０の出力に現れる
圧力降下によつて、即座に、高速送り運転への復
帰が誘起されることのないよう、選択するのが合
目的的である。

制御弁ユニツト３７を機能位置へ切換えるこ
とによつて送りストローク運転に続いて開始され
る液圧シリンダ１４のもどりストローク運転で
は、第２高圧チヤンバ４６は、高圧源の高い出力
圧Ｐを受け、一方、第１高圧チヤンバ３３は、制
御弁ユニツト４０の作動接続３６を介してタンク
に接続される。従つて、切換弁５８の制御圧チヤ
ンバ７２も上記の高い出力圧を受け、切換弁５８
は、液圧シリンダ１４の第３高圧チヤンバ５４も
タンクに接続される第１流通位置へシフトされる
ので、ピストン２６のもどり運動が、高速運動と
して行われる。

以下では、説明のため、第１高圧チヤンバ３３
の有効作動面３２（A₁）と第２高圧チヤンバ４
６の有効作動面４３（A₂）との面積比A₁／A₂が
４／１であり、第３高圧チヤンバ５４の有効作動
面５２（A₃）と第１高圧チヤンバ３３の有効作
動面３２（A₁）との面積比A₃／A₁が同じく４／
１であると仮定する。即ち、装置１０の高速送り
運動の場合、タンクＴから第３高圧チヤンバ５４
に流入する作動媒体（高圧油）の量は、作動圧Ｐ
により制御弁ユニツト４０を介して第１高圧チヤ
ンバ３３に導入される高圧油の量の４倍であり、
タンクから制御弁ユニツト４０を介して第２高圧
チヤンバ４６に流入する高圧油の量の１６倍であ
り、装置１０の高速もどり運転の場合、第３高圧
チヤンバ５４から切換弁５８を介してタンクにも
どる高圧油の量は、同じく第１高圧チヤンバ３３
から制御弁ユニツト４０を介してタンクにもどる
高圧油の量の４倍である。

切換弁５８を通る高圧油の量を決定する流動抵
抗をできるかぎり低く保持し、液圧シリンダ１４
の作動面積比にもとづくピストン速度をできる限
り十分に利用できるよう、切換弁５８は、第２図
および第３図から明らかな如く、液圧シリンダ１
４に組込んである。

切換弁５８は、円すい形弁座１２２と、円環状
密封エツジ１２４を備えた弁体１２３とを有する
シート弁として構成してある。

液体シリンダ１４を直立に配置する場合は、弁
ハウジング１２６は、シリンダハウジング１７の
カバープレート２２の直上に配置し、いわば、シ
リンダハウジングの軸線方向延長部として構成す
る。

制御弁ユニツト３７のＡ作動接続３６に接続し
てあつて切換弁５８のＰ接続６３を形成するカナ
ルの配置、制御弁ユニツト７０の出力に接続して
あつて切換弁の制御圧チヤンバ７２に開口する制
御カナル１２７の配置、ならびに、縦軸線１６か
ら見て外側の大容積の環状チヤンバ１３２をサー
ジ機構９２の環状チヤンバ９８、制御弁ユニツト
４０のタンク(T)接続１３３およびタンクＴ自体に
接続する接続カナル１２８，１２９，１３１は除
いて、弁ハウジング１２６は、縦軸線１６に関し
て対称に構成してある。上部を切換弁ハウジング
１２６のカバープレート１３４で閉鎖し、下部を
シリンダハウジング１７のカバープレート２２で
閉鎖し、軸線方向へ上下へ摺動自在なよう弁体１
２３を、案内した中央チヤンバ１３６は、一種の
段付ボアとして構成してあり、上部の広いボア１
３７と、細い半径方向環状面１３８によつて絞ら
れた下方へ続く狭いボア１３９とを有する。上記
ボア１３９には、更に、下方へ狭搾する円すい形
弁座が続いている。

弁体１２３は、第２図および第３図に示した如
く上下に開放した円筒形管片として構成してあ
り、弁体外面は、狭いボア１３９に圧密状態で摺
動できるよう案内してあり、弁体上部に設けた半
径方向外方へ向くフランジ141の円筒面は、広い
ボア１３７に圧密状態で摺動できるよう案内して
ある。切換弁５８の制御圧チヤンバ７２は、この
半径方向フランジ１４１、ボア１３７，１３９の
半径方向環状面１３８，弁ハウジング１３６およ
び弁体１２３から形成される。

弁体１２３の下縁から出て半径方向内方へ向く
細い環状フランジ１４２と弁ハウジング１２６の
カバープレート１３４との間には、弁体１２３を
弁座１２２に押圧する圧縮バネ７９が設けてあ
る。制御圧チヤンバ７２に十分に高い圧力が加え
られた場合は、弁体１２３は、上記圧縮バネのも
どし力に抗して弁座１２２から引離される。切換
弁５８のハウジングの中央チヤンバ１３６は、弁
体１２３の位置に関係なく、全体として切換弁５
８の制御カナル５６の機能を果す軸線対称に配置
した複数の短いオーバフローカナルによつて液圧
シリンダ１３の第３高圧チヤンバ５４に接続され
る。外側環状チヤンバ132から中央チヤンバ１３
６に至り弁座１２２の直上で中央チヤンバ１３６
に開口するオーバフローカナル１４３は、切換弁
５８の高速送り運動状態に関連する第１流通位置
（第２図）では開くので、高圧油は、液圧シリン
ダ１４の第３高圧チヤンバ３３から、最短な経路
で且つ流動抵抗が適切に小さい状態で、環状チヤ
ンバ１３２に溢流できる。切換弁５８の第２流通
位置では、上記オーバフローカナル１４３は阻止
され、その代わり、中央チヤンバ１３６およびこ
の中央チヤンバに連通する第３高圧チヤンバ５４
が、制御弁ユニツト４０のＡ作動接続３６に接続
される。切換弁５８の上記の配置および構成によ
つて、切換弁５８の構造寸法が小さいにも拘ら
ず、双方の流通位置について、流動断面積が大き
く適切に短いオーバフロー路が得られ、同時に、
切換弁５８によつて切換えられる流動路の流動抵
抗が有利に減少されるので、実際上理論値に等し
いピストン速度を達成でき、極めて高い作動サイ
クル周波数を達成できる。

本発明に使用する駆動装置１０の好ましい実施
例では、液圧シリンダ１４のピストン２６の送り
運動およびもどり運動を適切に制御するために設
けた制御弁ユニツト４０は、それ自体は公知の4/
３ウエイサーボ弁３７を含む。特殊な事例では、
5KHz矩形波信号でオン・オフできるステツプモ
ータ１４４によつて、送りストロークおよびもど
りストロークの方向および目標値を設定できる。
ピストン２６の瞬間位置に関する実際値を帰還す
るため、機械的帰還機構１４６が設けてある。4/
３サーボ弁３７は、第４図に示した如く共通のハ
ウジング１５２に配置した合計４つのシート弁１
４７，１４８，１４９，１５１を含む。

シート弁は、それぞれ、円すい台形弁体１５３
と、ハウジングに固定した円環状弁座１５４とを
有する。シート弁は、ハウジング１５２の横方向
中心面１５７に関して対称に配置してあり、それ
ぞれ弁ハウジング１５２の縦軸線１５６に平行な
軸線１５８，１５９に沿つて摺動自在なよう案内
してある。

サーボ弁３７の図示の阻止位置（ゼロ位置）で
は、すべてのシート弁１４７，１４８，１４９，
１５１は閉じており、その弁体１５３は、ピン１
６１を介して、縦軸線１５６の方向へ摺動自在な
ようハウジング１５２に設けた半径方向フランジ
状の作動部材１６２に支持されている。作動部材
１６２は、縦軸線１５６の方向へ摺動自在なよう
サーボ弁３７のハウジングブロツク１５２の中央
ボア１６４に案内した管状スリーブ１６３に固定
してある。このスリーブ１６３には、ボール１６
８を介してスピンドル１７１のネジ１６９に係合
するネジ溝１６７を有するスピンドルナツト１６
６が回転自在に軸支してある。上記スピンドル
は、図示の実施例では、帰還機構１４６に設けて
あるラツク１７２と噛合う歯車１７３の、ハウジ
ング１５２に軸支したシヤフトに空転しないよう
結合してある。スリーブ１６３は、スピンドルナ
ツト１６６に外レース１７９，１８１を固定した
スラストころがり軸受１７７，１７８の内レース
１７４，１７６の間に延びている。従つて、スリ
ーブ１６３および作動部材１６２は、スピンドル
ナツト１６６またはスピンドル１７１の変形に帰
因するスピンドルナツト１６６の軸線方向変位に
追従できるが、スピンドルナツト１６６と共転す
ることはない。スピンドルナツト１６６は、直接
にまたは歯付ベルトあるいは平歯車伝動機構を介
して（第２〜４図）、ステツプモータ１４４の従
軸１８２に形状結合してあり、従つて、上記モー
タを電気的に適切にトリガして、所定角度量だけ
回転させることができる。

ステツプモータ１４４をトリガして、スピンド
ル１６６を4/3サーボ弁３７の図示の阻止位置か
ら矢印１８３の方向（逆時計方向）へ所定角度
_Vだけ回転すれば、作動部材１６２が、矢印１
８４で示した軸線方向へ摺動され、従つて、Ｖハ
ウジング１５２の右側に設けたシート弁１４７，
１４８（第４図）が開き、一方、弁ハウジング１
５２の左側に設けたシート弁１４９，１５１は閉
鎖状態にとどまる。かくして、サーボ弁３７は、
高速送り運転および負荷送り運転に関連する機能
位置Ｉに達する。

一方、ステツプモータ１４４を対応して駆動し
て、スピンドルナツト１６６を矢印１８６の方向
へ所定角度_Rだけ回転して、作動部材１６２を
矢印１８７の方向へ（第４図の左方へ）摺動させ
れば、サーボ弁３７は機能位置に達し、従つ
て、弁ハウジング１５２の横方向中心面１５７に
関して左側に設けたシート弁１４９，１５１（第
４図）が、弁座１５４から引離される。この機能
位置では、もどりストローク運転が行われる。

第２図および第３図から明らかな如くピストン
２６に運動結合したラツク１７２を有する帰還機
構１４６は、スピンドル１７１を回転する。この
場合、上記スピンドルの回転角度が、送り方向ま
たはもどり方向のピストン２６のストロークの極
めて正確な尺度となる。スピンドル１７１の上記
回転によつて、作動部材１６２は当該の設定目標
値にもとづく作動部材１６２の摺動運動とは逆方
向へ摺動され、従つて、ピストン２６が、所定目
標値に対応する送り運動またはもどり運動の最終
位置に達すると、作動部材１６２は、制御弁３７
の阻止位置に関連する中立位置を取る。

液圧シリンダ１４を上述の如く制御した場合、
そのピストンは、送り運動およびもどり運動の最
終段階において、急速に減速されて最終位置に達
する。この場合、ピストンに逆方向へ作用する力
は完全に補償される。従つて、本発明に係る駆動
装置１０を装備した加工機は、静かに、従つて、
摩耗することなく、作動し、従つて、特に、高い
作業サイクル周波数に関して、大きな利点が得ら
れる。

さて、第５図を参照して、液圧シリンダ１４の
機能監視に好適な装置について説明する。図示の
実施例では、この装置は、液圧シリンダ１４の第
１、第２高圧チヤンバ３３，４６の圧力あるいは
送り段階およびもどり段階において第１、第２作
動面６６，４３を介して液圧シリンダ１４のピス
トン２６に作用する力に応答する。

装置２５０は、シリンダハウジング２５１内を
軸線方向へ摺動できる段付ピストン２５２を含
む。この場合、大きい方のピストン段状部２５３
は、液圧シリンダ１４の第１高圧チヤンバ３３に
連通する第１副高圧チヤンバを形成し、小さい方
のピストン段状部２５６は、液圧シリンダ１４の
第２高圧チヤンバ４６に連通する第２副高圧チヤ
ンバを形成する。液圧シリンダ１４の双方の高圧
チヤンバ３３，４６の圧力と装置２５０の双方の
副高圧チヤンバ２５４，２５６の圧力とが等しい
場合は、段付ピストン２５２は、第１，第２圧縮
バネ２５８，２５９（この場合、双方のバネのバ
ネ常数は等しいと仮定する）によつて、実線で示
した平衡位置に保持される。装置２５０は、大小
のピストン段状部２５３，２５６の有効ピストン
面２６１，２６２の面積比a₁／a₂が、液圧シリン
ダ１４の第１、第２高圧チヤンバ３３，４６をそ
れぞれ形成するピストン面６６，４３とハウジン
グ面３２，４４との面積比A₁／A₂に対応するよ
う、設計してあると仮定する。

上記の構成の監視装置２５０では、平衡位置に
対する矢印２６３または矢印２６４の方向の段付
ピストン２５２のフレが、液圧シリンダ１４のピ
ストン２６に送り方向またはもどり方向へ作用す
る力の尺度をなし、この限りにおいて、監視装置
２５０は、液圧シリンダ１４の送り運動およびも
どり運動を力に依存して制御するのに利用でき
る。

図示の実施例では、監視装置２５０は、第１高
圧チヤンバ３３の圧力から把握した送り方向の力
が最小値に達するが最小値を下回った場合には第
１出力信号を発生し、ピストン２６のもどり運動
時にピストンに作用する力が所定閾値に達するか
所定閾値を越えた場合には第２出力信号を発生す
るよう、設計してある。監視装置２５０のこの機
能は、ハウジング２５１の縦軸線２６８の方向で
見て、上記縦軸線に対して側方へ平行にずらして
ガイド２６９に摺動自在に案内し、軸線方向へ所
定の相互間隔を置いて固定できる第１、第２最終
位置検知器２６６，２６７によつて達成される。
ハウジング２５１から片側へ圧密状態で突出させ
たピストンロッド２７１には、段付ピストン２５
２が平衡位置にある場合に双方の最終位置検知器
２６６，２６７の間の中心位置を取る切換フイン
ガ２７２が、上記ピストンロッドに沿って摺動自
在に且つ上記ピストンロッドに固定できるよう設
けてある。液圧シリンダ１４の第１高圧チヤンバ
３３の圧力に対応する監視装置２５０の第１副高
圧チヤンバ２５４の圧力が上記所定閾値に達する
か越えた場合に段付ピストン２５２が取る下部最
終位置（第５図）では、切換フインガ２７２は、
第１最終位置検知器２６６に対向し、この場合、
上記検知器は、例えば、高レベル電圧信号を発生
する。液圧シリンダ１４の第２高圧チヤンバの圧
力が所定閾値を越えると直ちに段付ピストン２５
２が取る上部最終位置では、第２最終位置検知器
２６７に対向する。この第２検知器は、上記対向
位置では、同じく、高レベル電圧信号を発生す
る。その他の場合には低レベル電圧信号を発生す
る。

液圧シリンダ１４の第１、第２高圧チヤンバ３
３，４６を各運動方向２６４，２６３へ加圧する
サーボ弁３７は、常に、適切な圧力調節を行い、
例えば、スタンピング加工の場合、ピストン２６
の運転抵抗が大きくなくなると所要作動圧を増加
するので、最終位置検知器２６６，２６７の高レ
ベル電圧信号は、このような運転状態の確実な指
標である。例えば、スタンピング加工において、
高レベル出力信号の発生が、正常のスタンピング
加工に特徴的な時間間隔よりも長時間続くという
ことは、例えば、工具１３が切れなくなり、交換
の必要があると云う証左である。一方、第１最終
位置検知器２６６の出力信号の消失は、確実に、
工具１３の加工ストロークの終了を表わす。第１
最終位置検知器２６６、の出力信号の消失ととも
に、ピストン２６のもどり運動の目標値を設定で
き、従つて、サイクル時間の短縮に関して有利で
ある。第２最終位置検知器２６７の出力信号の発
生は、対応してピストン２６のもどり運動が終了
してないことを表わす。この信号は、経験値に対
応する時間間隔よりも長く発生した場合、例えば
警報の発生または駆動装置10の保全停止に利用で
きる。

もちろん、ピストン２６に作用する力の最大値
を限定する代わりに、例えば、１つの方向２６４
または別の方向２６３の段付ピストン２５０のフ
レに比例する出力信号を発生する検知器をピスト
ンロツド２７１を介して結合することによつて、
装置２５０で上記力を連続的に把握することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に使用する装置の一例であり、第１
図は、駆動液圧シリンダの高速運転状態および負
荷運転状態を制御するための液圧制御せる切換弁
を備えた本発明に係る装置の略図、第２図は、高
速送り運転に対応する機能位置にある本発明に係
る駆動装置の実施例の略図、第３図は、負荷送り
運転に対応する機能位置にある第２図の駆動装置
の略図、第４図は、駆動液圧シリンダのピストン
の運動を制御する調節回路に設けた、ステツプモ
ータで制御して目標値設定を行い。実際値の帰還
を機械的に行うサーボ弁の詳細図、第５図は、第
１〜３図の駆動装置の液圧シリンダの機能監視に
好適な液圧電気式監視装置の詳細図である。 １０……駆動装置、１１……工作物、１３……
工具、１４……液圧シリンダ、２６……ピスト
ン、４０……制御弁ユニツト、５８……切換弁、
７０……前置制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具を備えた液圧シリンダを、工作物の方向
   へ送る送り運動、同じ方向へ工作物を加工しなが
   ら送る作業運動、及び作業終了後元の位置へもど
   すもどり運動と３つの運動を順次連続的に行わせ
   て工作物を加工する方法において、 高液圧が加えられると前記液圧シリンダを同一
   方向へ移動させる第１及び第３高圧チヤンバと、
   高液圧が加えられると前記液圧シリンダを前記方
   向とは逆方向へと移動させる第２高圧チヤンバと
   の３つの高圧チヤンバを液圧シリンダ自体に設
   け、まず、第１高圧チヤンバを高圧源へ接続し、
   第２、第３高圧チヤンバをタンクへ接続して前記
   液圧シリンダに送り運動を行わせ、 その間、第１高圧チヤンバ内の圧力を監視し
   て、その圧力が増加して閾値PS1を越えたときを
   検出して第３高圧チヤンバをタンクから高圧源へ
   切り換えて、この第１高圧チヤンバと第３高圧チ
   ヤンバとで液圧シリンダを同一の方向へ移動させ
   て作業運動を行わせ、 上記作業運動中第１及び第３高圧チヤンバの圧
   力が前記閾値PS1より低い第２の閾値PS2（ただ
   し、PS2＜PS1・A1／AL（A1は第１高圧チヤン
   バの有効断面積、ALは第１及び第３高圧チヤン
   バの有効断面積の和））以下となつたときに第３
   高圧チヤンバを高圧源からタンクへ切り換え、 さらに同時に第１高圧チヤンバを高圧源からタ
   ンクへ切り換えると共に、第２高圧チヤンバをタ
   ンクから高圧源へと切り換えて液圧シリンダに戻
   り運動を行わせる ことを特徴とする方法。