JPH0696200B2

JPH0696200B2 - 複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制御装置

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Publication number: JPH0696200B2
Application number: JP1093299A
Authority: JP
Inventors: エッケハルト・シュルツェ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: ES2043923T3; US5042362A; DE58905209D1; BR8901797A; DE3814580A1; JPH01299800A; ATE92804T1; EP0339247B1; EP0339247A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、複動液圧シリンダが加工機械の工具の駆動要
素として設けられ、工作物例えば鋼板が加工機械によっ
て押抜きまたは型打ちの冷間変形を受けることができ
る、請求項１の上位概念に記載した他の特徴を有する、
複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

この種の制御装置は、液圧駆動装置と関連して、未だ公
開されていない先願の西独国特許出願第3735 123.0号の
対象となっている。この場合、差動シリンダとして形成
された線型の液圧シリンダが駆動要素として設けられて
いる。この液圧シリンダの場合には、その大きな駆動面
積Ｆ_Ａと小さな駆動面積または対向面積Ｆ_Ｇの比Ｆ_Ａ/F
_Ｇは約1/3である。工具は液圧シリンダピストンによっ
て工作物に供給され、工作物は部分的に加工される。液
圧シリンダピストンと工具の急速送り運動は送り運転で
行われ、この送り運転において、液圧シリンダピストン
の面積Ｆ_Ａは方向制御弁を介して、面積Ｆ_Ｇは面積切り
換え弁の圧力制御される弁要素を介して圧力で付勢され
る。差動運転でピストンが加える力が、例えば工作物の
突通し加工にとって不充分であると、面積切り換え弁
が、液圧シリンダの小さな駆動圧力室内の圧力によって
制御されて、この圧力が圧力供給装置の出口圧力の最高
値よりも所定の量だけ低い閾値を上回るや否や、負荷送
り運転に所属するその位置へ切り換えられる。この位置
では、液圧シリンダの小さな駆動圧力室が、方向制御兼
運動制御弁を介して圧力供給装置の圧力出口に接続され
ている。この圧力出口では例えば200バールの高い圧力
が生じる。送り力の要求が差動運転時に最大限得られる
力よりもわずかだけ大きいときには、面積切り換え弁が
繰り返して“往復”切り換えされないようにするため
に、 − これは、望ましくない場合には、加工が遅え
るだけでなく、ピストンが“停止”してしまう − 面
積切り換え弁は、送り力の要求が所定の安全係数だけ、
液圧シリンダの差動運転時の最大送り力よりも低くなっ
た後で初めて再び差動運転に戻るように形成されてい
る。

先願の西独国特許出願第37 35 123.0号による液圧調節
装置は、液圧シリンダの差動運転で得られる送り力でほ
ぼ充分である多くの場合には満足せる状態で作動する
が、まれの場合には、液圧シリンダピストンの片側圧力
付勢による運転に切り換えなければならず、所望の短い
加工サイクル時間を達成しなければならない。しかし、
このような短いサイクル時間を充分に利用することは、
特に薄い鋼板の押抜き加工にとって有利であるが、厚い
鋼板の加工にとっては充分な力を供する必要があり、液
圧シリンダの面積比を比較的に大きく選定する必要があ
る。これはしかし、面積切り換え弁が応答したときに、
送り力の対応する大きな上昇が達成されることになり、
この送り力は工具が突通すときに、液圧シリンダをすで
に強く加速させることになる。この加速は、その後、面
積切り換え弁を液圧シリンダの差動運転に所属する機能
位置に切り換えて戻すことによって再び受け止めなけれ
ばならない。これは、大きな衝撃をもたらし、工具が工
作物を簡単に突通すことができればできるほど、衝撃が
大きくなり、従って加工シリンダが差動運転に戻すこと
によって受け止められる前に、加工シリンダの貫通が発
生する。

このような衝撃は、方向または運動制御弁として、制御
可能な弁、例えば公知の追従制御弁を使用することによ
って、和らげることができるかもしれない。しかし、こ
れは、単一の手段としては、前記種類の加工サイクルの
満足せる経過にはそれほど寄与しない。機械的な位置実
際報告を行う追従制御弁が使用されても、寄与しない。
なぜなら、このような弁の制御周数が振動が発生する時
間と比べて比較的に短く、それによって振動を実際に除
去できないからである。

一つの駆動面と一つの対向面を有する液圧シリンダの代
わりに、二つの駆動面を有する液圧シリンダを使用する
ことが考えられる。この駆動面は、送り力を強めるため
または弱めるために作用または非作用とすることができ
る。更に、この駆動面の圧力付勢を追従制御弁を介して
制御することが考えられる。しかし、液圧シリンダが極
めて効果になり、もはや標準装置としては形成できず、
要求に即応してそれを使用するためには、適切な制御周
辺装置が必要である。

〔発明の課題〕

本発明の課題は、液圧駆動装置の駆動要素としての簡単
な差動シリンダと組み合わせて制御装置を使用すること
により、振動の小さい駆動装置の運転が、簡単な全体構
造で達成可能であり、必要な場合には駆動装置を備えた
機械を迅速な加工サイクル列で運転しなければならない
ときにも達成可能であるように、冒頭に述べた種類の制
御装置を改善することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、本発明に従い、特許請求の範囲の請求項１
の特徴部分に記載した特徴（ｅ）〜（ｈ）によって解決
される。

〔発明の作用効果〕

これによる、簡単な実現可能な手段の組み合わせは次の
通りである。

− 供給圧力が異なるレベル、すなわち低いレベルＰ_Ｎ
と高いレベルＰ_Ｈで生ずるように、圧力供給装置を設計
すること、 − 非常に迅速に切り換わる圧力制御される切り換え弁
によって、要求に即応した供給圧力レベルに自動的に切
り換えること、 − 供給圧力レベルを高めるようにまたは供給圧力レベ
ルを低くするように圧力切り換え弁を切り換えた後で初
めて、面積切り換え弁を切り換えること、および − これと組み合わせて、駆動液圧シリンダの大きな駆
動圧力室内の運転圧力Ｐ_Ａを、追従制御弁によって無段
階に要求に即応して調節すること。この場合追従制御弁
は電気的な位置目標値設定と機械的な位置実施値報告に
よって作動する。

全体として振動が大幅に低減される。加工サイクルの
“ソフトな”経過が達成される。なぜなら、手段の前記
組み合わせにおいて、前記の圧力切り換えにより、貫流
弁要素の調節行程が小さくなる結果、追従制御弁が“迅
速に”応答し、それによって高い制御周波数が可能にな
るからである。従って、本発明による制御装置は迅速な
加工サイクル列の場合にも、快適で騒音の小さな機械の
運転が行われる。

更に、工作物の加工の最後の相における駆動シリンダピ
ストンの“受け止め”は、いかなる場合でも、圧力供給
が低圧レベルＰ_Ｎに切り換えられて戻されたときに初め
て行われる。それによって、受け止めが同様に非常に容
易になる。

先願の制御装置が、使用目的に応じて、方向制御弁とし
ての追従制御弁を備え、運動経過の制御を簡単にすると
いう理由からCNC制御装置を使用するということから出
発して、本発明による制御装置の実現のために必要な技
術的コストを先願として比較し得るようにするために、
圧力供給装置が二つの出口圧力レベルを備えていなけれ
ばならず、また圧力切り換え弁装置を設けなければなら
ず、それによって異なる出口圧力レベルが要求に即応し
て使用可能になる。このコストはしかし、技術的に見て
少ないので、本発明による装置は簡単であり、この技術
的ゴストによって、駆動装置と制御装置のためのコスト
は全体としてそれほど上昇しない。特に、本発明による
制御装置によって可能となる、振動の少ない運転は、摩
耗を少なくし、従って少しだけしか増大しない投資コス
トは大幅に低下した運転コストに対抗できるものであ
る。すなわち、運転コストは投資コストを相殺して余り
がある。

請求項２記載の特徴では、圧力切り換え弁装置は、圧力
供給装置の圧力出口の接続を解除する簡単な逆止弁と、
簡単に圧力制御される2/2−ウェイ−方向切り換え弁に
よって実現可能である。請求項３の特徴には、スライド
弁としての代表的な構成が記載してある。このスライド
弁は戻し力を調節し、その都度所望の切り換え閾値に適
合させるために、予備圧縮量の調節可能な戻しばねを備
えることができる。

請求項４記載の特徴による、このような圧力切り換え弁
の形成では、圧力供給装置の低い出口圧力が戻し力を発
生するために簡単に使用される。この戻し力は切り換え
閾値を調節するために必要となる。

請求項５による、圧力切り換え弁の好ましい実施形は、
圧力切り換え弁を必要な圧力切り換え閾値に調節するた
めに、ばね弾性的な戻し要素を全く必要としないという
利点がある。もしそうしないと大きな負荷を受ける少な
くとも一つの摩耗部材が省略される。

請求項６の特徴には、面積切り換え弁の構造的に簡単な
構成と、制御弁ピストンの制御面および面積切り換え弁
のシート弁の弁通路の内側横断面の設計のための寸法設
定が記載されている。これにより、機能制御が確実に達
成される。

請求項７〜11の特徴には、圧力切り換え弁、面積切り換
え弁、駆動液圧シリンダおよび圧力供給装置の特別な設
計と寸法が記載されている。これらの弁および装置は、
本発明による制御装置と組み合わせて非常に有利に製作
される。

〔実施例〕

本発明の他の詳細と特徴は、図に基づく、特別な実施例
の以下の説明から明らかになる。

第１図に図示し、全体を10で示した本発明による液圧制
御装置の目的は、複動式の線型液圧シリンダ13の駆動圧
力室11および／または12を、要求に即応して圧力付勢お
よび／または圧力逃がしすることである。工作物14例え
ば鋼板が貫通すなわち押抜きの冷間変形または型打ちの
冷間変形を受ける押抜き機械または型打機械、一般的に
言えば加工機械において、前記液圧シリンダは、この機
械の工具16のための駆動要素として設けられている。工
具は、前記機械の加工サイクルの過程で、工作物14の方
へ向く急速な送り運動を行う。この運動によって、工具
16は工作物14に接触し、その後、必要な場合には送り方
向に作用する力を高めかつ送り速度を遅くしながら、工
作物14を加工する負荷送り運動を行う。その後、工作物
14の所望の変形が行われた後で、工具は再び、急速な後
退運動によって、加工サイクルの開始時に占めるその基
本位置に戻される。この急速な後退運動は、駆動要素13
の力を弱めかてかつ工具16の移動速度を高めて行われ
る。

前述の“要求に即応して”は次のことを意味する。すな
わち、加工サイクルの実施に必要な駆動エネルギーを最
小限にすることと、個々の加工工程に必要なサイクル時
間を最短にすることを意味する。この場合、サイクル時
間の短縮が優先される。

液圧シリンダ13は、普遍性を限定しないで、“立てて”
設けられたものと仮定する。すなわち、その中心長手軸
線17は、水平に設けられた機械テーブル18に対して垂直
に延びている。この機械テーブルによって、その外は図
示していない機械台が表される。この機械台には、液圧
シリンダ13のケーシング19が動かぬように取付けられて
いる。

機械テーブル18に載っている工作物14は、図示していな
い保持装置によって、機械テーブル18に固定可能である
かまたは“加工軌道”に相応してこの機械テーブルと相
対的に、例えば数値制御されて移動可能である。

液圧シリンダ13は差動シリンダとして形成されている。
シリンダケーシング19内で上下に摺動可能である、全体
を21で示したピストンは、シリンダ孔22内で、圧力室を
漏らさぬように両駆動圧力室11,12を互いに仕切っい
る。圧力供給装置23の出口圧力室Ｐ_ＮまたはＰ_Ｈによっ
て、駆動圧力室を弁で制御して一緒にまたは交互に付勢
することにより、および場合によっては両駆動圧力室11
または12の各々一方の圧力を逃がすことにより、工作物
14の加工のために必要な、ピストン21または工作物16の
送り行程と後退行程を、要求に即応して制御可能であ
る。

圧力供給装置23は、比較的に低い供給圧力Ｐ_Ｎを供給す
る第１の供給圧力出口24と、はるかに高い圧力Ｐ_Ｈを供
給する第２の供給圧力出口26を有する。低い圧力Ｐ_Ｎは
代表的には60バールであり、高い圧力Ｐ_Ｈは180バール
である。

圧力供給装置23の特別な構成については後述する。なぜ
なら、この構成が公知であると仮定することができるか
らである。圧力供給装置は上記の例示的な仕様によって
充分に説明されたと見なされる。

第１図において液圧シリンダ13の上側の駆動圧力室11を
画成する、液圧シリンダ13のピストン21の大きなピスト
ン面27の有効面積は、シリンダケーシング19の孔22の横
断面積F₁と同じである。

圧力供給装置23の出口圧力Ｐ_Ａ（Ｐ_Ａ＝Ｐ_Ｎまたは
Ｐ_Ｈ）によってこの駆動圧力室11を付勢することによ
り、ピストン21には、矢印28の方へ作用する力、すなわ
ち工作物14の方へ向く力K₁が加えられる。この力は次式 K₁＝F₁・Ｐ_Ａ ……（１）で求められる。

これに加えて、第１図において液圧シリンダ13の下側の
駆動圧力室12を同時にまたは交互に付勢することによっ
て、そのピストン21には、矢印29方向、すなわち反対方
向に作用する力K₂が加えられる。この力は次式 K₂＝F₁・Ｐ_Ｈ−（F₁−F₂）・Ｐ_Ｇ＝F₁・Ｐ_Ｈ−F₃・Ｐ_Ｇ ……（２）で求められる。この場合、Ｐ_Ｇは、有効負荷反力と、大
きな駆動圧力室14に込められる運転圧力Ｐ_Ａとに依存し
て、小さな下側の駆動圧力室12内で生じる圧力である。
F₂は、ケーシング19の小さな孔33の有効横断面積であ
る。この小さな孔は、シリンダピストン21の面積F₁の大
きなピストン段31が圧力を漏らなさないように案内され
ているシリンダ孔22に対して、内側のケーシング段部32
によって段差が付けられている。小さな孔内には、大き
なピストン段31に固定連結されかつこのピストン段と一
体形成された小さなピストン段34が、圧力を漏らさぬよ
うに摺動可能に案内されている。このピストン段34の下
側の自由端には、工具16が固定されている。

F₃は、ほぼ円環状の“面積差"36の有効面積である。こ
の面積によって、下側の駆動圧力室12に込められる圧力
Ｐ_Ｇ（Ｐ_Ｎ≦Ｐ_Ｇ＜Ｐ_Ｈ）が、上向きの力K₂を生じる方
向に、シリンダピストン21に作用する。

液圧シリンダ13が差動運転を利用するとき、すなわちそ
の両駆動圧力室11,12が圧力供給装置23の出口圧力Ｐ_Ｎ
またはＰ_Ｈによって駆動されるときに、工具16のインフ
ィード送りおよび加工送りのためにその都度最大限に利
用可能な、矢印28と平行な矢印37方向に作用する力Ｋ_3N
またはＫ_3Hは、その都度次式Ｋ_3N＝F₂・Ｐ_Ｎ ……（３）またはＫ_3H＝F₁・Ｐ_Ｈ−F₃・Ｐ_Ｇ ……（４）で求められる。

従って、液圧シリンダ13の差動運転中、そのピストン21
の駆動面積としては、その小さなピストン段34の横断面
積F₂が有効である。

液圧シリンダ13の駆動制御のために設けられた制御装置
10を、その機能に基づいて、構造的にかつ回路技術的に
説明する前に、制御装置10の重要な機能について説明す
る。

工具16が第１図において工作物14に向けて下方へインフ
ィード送り運動を行う急速送りでは、液圧シリンダ13は
差動運転で運転される。この場合、圧力供給は先ず、圧
力供給装置23の低圧出口24を経て行われる。

工作物14の厚さが比較的に薄い場合には、液圧シリンダ
13の前記運転中に駆動圧力室11,12内で上昇可能な圧力
は、工作物14の変形に必要な力を生じるために、充分で
ある。従って、この工作物はほとんど“急速送り運転”
で加工することができる。

工作物の厚さが厚いため、低圧出口24から供給可能な圧
力供給装置23の出口圧力では、工作物14の必要な（押抜
き）変形を行うには充分ではない場合には、制御装置10
は圧力切り換え弁39の応答によって、液圧シリンダ13の
運転圧力供給を圧力供給装置23の高圧出口26に切り換え
る。この圧力供給装置の代表的なものでは、圧力Ｐ_Ｈが
供給可能である。この圧力の最大値（約180バール）
は、圧力供給装置23の低圧出口24から供給可能な出口圧
力Ｐ_Ｎ（約60バール）よりもはるかに高く、本実施例で
は３倍である。高い圧力レベルの圧力供給に切り換えた
後でも、液圧シリンダ13は差動運転で、すなわち急速送
り運転方式で運転される。今や、工作物14の加工に利用
可能な送り力は、圧力供給装置23の両圧力出口24,26に
おける出口圧力レベルの比Ｐ_Ｈ/P_Ｎに応じて増大する。

増大した送り力が、工作物14を加工するには不充分で、
その結果、液体シリンダ13の駆動圧力室11,12内の運転
圧力が、圧力供給装置23の高圧出口26の最大出口圧力よ
りも所定の量、例えば20バールだけ低い値を上回ると、
液圧シリンダ13の大きな駆動圧力室11内の圧力によって
制御される面積切り換え弁42が応答する。これによっ
て、液圧シリンダ13は急速送り運転のために利用される
差動運転から、負荷送り運転に切り換えられる。この負
荷送り運転では、第１図の上側の大きな駆動圧力室11が
圧力供給装置23の高圧出口26に接続され、かつ液圧シリ
ンダ13の下側の他の駆動圧力室12は、圧力供給装置23の
無圧力のタンク43に圧力が逃がされる。

この負荷送り運転では、工具16を駆動する最大送り力
は、式（４）によって求められる。送り速度は、急速送
り運転よりも、液圧シリンダピストン21の小さなピスト
ン段34と大きなピストン段31の有効面積F₂,F₁の比F₂/F₁
だけ遅くなる。

工作物14が加工（選択された説明例の場合には、押抜
き）されるや否や（その結果、液圧シリンダ13の大きな
駆動圧力室11内の運転圧力Ｐ_Ａが極端に降下する）、面
積切り換え弁42（それが予め応答していても）と圧力切
り換え弁39が再び、急速送り運転に関連するその出発位
置または基本位置に切り換えられて戻される。従って、
工作物14の加工行程の“最後の”部分は再び、“迅速
な”急速送り運転で行われる。

工作物14の加工が行われた後で、液体シリンダ13は急速
戻し運転に切り換えられる。この運転では、環状室とし
て形成された小さな駆動圧力室12が圧力供給装置23の低
圧出口24だけに接続され、大きな駆動圧力室11は圧力供
給装置23の無圧タンク43に圧力を逃がされる。

液体シリンダピストン21またはそれに固定連結された工
具16のインフィード行程運動と加工行程運動および戻し
運動の行程と速度の制御は、電気液圧式の追従制御弁に
よって行われる。この制御弁は、それ自体公知の構造お
よび機能により、例えばステップモータで制御された電
気的な位置−目標値−設定と、機械的な位置−実際値−
報告によって作動する。制御装置10の範囲内において行
程兼運動制御弁44として使用可能な追従制御弁は、例え
ば西独国特許第20 62 134号公報または西独国特許出願
公開第36 30 176号公報によって知られている。このよ
うな追従制御弁のステップモータ制御とその電子制御を
含む、追従制御弁の構造と機能については前記公報の内
容を参照されたし。

このような追従制御弁の基本的な構造は4/3−ウェイ−
方向切り換え弁として形成されている。しかし、この弁
は、第１図に示した液圧シリンダ13の液圧回路周辺装置
と共に、3/3−ウェイ−方向切り換え弁として使用して
もよい。

従って、以下追従制御弁44をその機能についてのみ説明
することで充分であると見なすことができる。また、こ
の機能を得るのに適切な多彩な構造例についてはわざわ
ざ説明しなくてもよいと見なすことができる。

第１図の制御装置10において利用した、追従制御弁44の
機能的な特性は、詳しく述べると、次の通りである。

ａ）第１図において回転方向矢印47で示した、両回転
方向の一方、例えば時計回りにおいてステップモータ46
を制御することにより、追従制御弁44は、大きな駆動圧
力室11が圧力供給装置23の圧力出口24,26と圧力供給装
置のタンク43に対して遮断される図示のその基本位置０
から、その機能位置Ｉに達する。この機能位置では、液
圧シリンダ13の大きな駆動圧力室11が、圧力切り換え弁
39の機能位置に応じて、圧力供給装置23の低圧出口24ま
たは高圧出口26に接続され、圧力供給装置23のタンク43
に対しては遮断されている。追従制御弁44のこの機能位
置Ｉは液圧シリンダ13の“前進”運転に所属する。この
運転の場合には、急速送り運転、加工送り、および場合
によっては工具16の負荷送り運動および工具の“下側”
の端位置までの工具のそれ以上の運動が行われる。その
際、ステップモータ46の制御は、増分値方式で、すなわ
ちプログラミング可能な電子制御装置51の出力パルス49
の列48によって行われる。この場合、“増分値方式”
は、ステップモータ46が常にこの出力パルス49によって
制御されるときに、ステップモータの電機子が所定の角
度だけ回転し、液圧シリンダ13のピストン21の行程の所
定の部分がこの角度にリンケージされる。ステップモー
タ46を制御するパルス49の数と周波数の設定によって、
液圧シリンダ13のピストン21または工具16が進む距離
と、工具16の“前進”運動の速度を調節することができ
る。全体を52で示した機械的な報告装置によって検出さ
れる目標位置と実際位置が同一である場合には、追従制
御弁44は、図示した基本位置０に達する。

ｂ）液圧シリンダピストン21とそれに固定された工具
16の後退運動は、ステップモータ46がパルス列53によっ
て制御されることにより、アナログ的に制御される。こ
のパルス列により、ステップモータの駆動制御は、回転
方向矢印55で示した反時計回りに行われ、それによって
追従制御弁44はその機能位置IIに達する。この機能位置
では、横断面積が大きな上側の、液圧シリンダ13の駆動
圧力室11が、圧力供給装置23の無圧のタンク43に接続さ
れている。しかし、圧力供給装置の圧力出口側24,26に
対しては遮断されている。

ｃ）液圧シリンダ13の“前進”および“後退”運転時
に目標位置から工具16が大きくずれればずれる程、貫流
−流路54または56の横断面積は大きくなる。追従制御弁
の機能位置Ｉにおいては、前記流路を経て、駆動圧力室
11に圧力が供給され、機能位置IIにおいては、前記流路
を経て、圧力媒体が圧力供給装置23のタンク43に流出す
る。

工具の目標位置と実際位置が常に同一であるときには、
追従制御弁44はその基本位置０を占める。

圧力切り換え弁39は圧力制御される2/2−ウェイ−方向
切り換え弁として形成されている。この弁は、液圧シリ
ンダ13の大きな駆動圧力室11内の運転圧力Ｐ_Ａが閾値Ｐ
_A1 − これは説明のために、圧力供給装置23の低圧出
口23で生じる低い供給圧力Ｐ_Ｎの90％と仮定する。 −
に達するかまたは上回ると、前もって占めるその遮断
位置０から貫流位置Ｉに切り換えられる。この貫流位置
では、圧力供給装置23の第２の高圧出口26が追従制御弁
44の供給圧−（Ｐ）−接続部に接続されている。

追従制御弁44の供給圧力接続部57と、圧力供給装置23の
低圧出口24との間には、逆止弁58が接続配置されてい
る。この逆止弁は、圧力供給装置の低圧出口24の圧力よ
りも高い、供給圧力接続部57の圧力によって、その遮断
位置に保持されている。この逆止弁58により、圧力切り
換え弁39がその遮断位置を占めているときに、圧力供給
装置23の低圧出口24に生じる運転圧力Ｐ_Ｎは、追従制御
弁44の供給圧力接続部57に伝わる。

圧力供給装置23の高圧接続部26からの液圧シリンダ13の
圧力供給時に、逆止弁58により、圧力供給装置23の高圧
出口26からその低圧出口24へ圧力が伝わることが阻止さ
れる。

圧力切り換え弁39は、図示の特別な実施例の場合には、
スライド弁として形成されている。この弁のケーシング
60内には、異なる直径の二つの孔段部59,61が形成され
ている。この孔段部は互いに移行して、半径方向内側の
ケーシング段62によって互いに段差が付けられ、そして
ケーシングのそれぞれ一つの端壁63または64によって閉
鎖されている。

全体を66で示した弁スライダを形成するピストンは、直
径の小さな孔段部59または直径の大きな孔段部61内で、
それぞれ一つの端フランジ67または68によって、圧力を
漏らさぬように摺動可能に案内されている。この場合、
この端フランジ67,68は、制御圧力室69または71毎に、
圧力を漏らさぬ可動の境界部を形成する。この制御圧力
室は端壁63または64によって閉鎖されている。

直径の小さい、圧力切り換え弁39の制御圧力室69は、圧
力供給装置23の低圧出口24に常時接続されている。

直径の大きな、圧力切り換え弁39の制御圧力室71は、液
圧シリンダ13の大きな駆動圧力室11に接続された追従制
御弁44の作業接続部72に連結されている。

直径が大きな端フランジ68には、弁ケーシング58の小さ
な孔段部59に対応する直径のピストン段73が接続されて
いる。このピストン段によって、弁スライダ66は同様
に、直径の小さなケーシング孔59内で、圧力を漏らさぬ
ように摺動可能に案内されいる。このピストン段73は棒
状のピストン中間部分74によって、小さな孔段部59と同
じ直径の弁ピストン66の端フランジ61に固定連結されて
いる。この場合、ピストン66は全体が一体に形成されて
いる。端フランジ67,68はそれぞれ、弁ケーシング58の
端壁63または64の方へ向いていて圧力切り換え弁39の中
心長手軸線76の方向に見て短い支持突起77,78を備えて
いる。この支持突起により、ピストン66は、機能位置0,
Iに対応するその位置において、弁ケーシング58の第１
図で“下側の”端壁64に、または第１図で“上側の”端
壁63に中央で支持される。圧力切り換え弁69の特別な構
造では、そのピストンの大きな制御端フランジ68の有効
横断面積f₂は、弁ピストン66の小さな制御端フランジ67
の有効横断面積f₁よりも、10％だけ大きい。従って、次
式が当てはまる。

f₂＝1.1×f₁ ……（５）従って、小さな摩擦損失を無視すると、大きな制御圧力
室71に込められ、同時に液圧シリンダ13の大きな駆動圧
力室11内で占める運転圧力Ｐ_Ａが、圧力供給装置23の低
圧出口に生じる低い供給圧力Ｐ_Ｎを1.1で割った値より
も低いときには、弁ピストン66は実線で示した、その大
きな制御圧力室71の最小容積に関連する基本位置に押し
やられる。なお、前記の低い圧力は常に、圧力切り換え
弁39の小さな制御圧力室69に込められている。すなわ
ち、次式が当てはまる。

Ｐ_Ａ≦Ｐ_Ｎ/1.1 ……（６）弁ピストン66がこれによって生じる基本位置０を占める
間は、圧力切り換え弁39の環状隙間の形をした入口圧力
室79が、同様に環状隙間の形をした、圧力切り換え弁39
の出口圧力室81に対して遮断されている。入口圧力室に
は、圧力供給装置23の高圧出口26で生じる高い供給圧Ｐ
_Ｈが込められている。出口圧力室は、追従制御弁44の供
給圧力接続部57に接続されている。

圧力切り換え弁39の入口圧力室79は、実線で示した、弁
ピストン66の基本位置で見て、弁ケーシング58の小さな
孔段部59と、弁ピストン66の端フランジ67と大きな端フ
ランジ68に接続されたピストン段部73の、互いに向き合
った円環状の内側端面82,83とによって画成されてい
る。

圧力切り換え弁39の出口圧力室81は、軸方向と半径方向
外側で、弁ケーシング58の小さな孔段部59に形成された
環状溝84によって、そして半径方向内側で、弁ピストン
66の小さな端フランジ67の円筒状外周面86によって画成
されている。

液圧シリンダ13の大きな駆動圧力室11内の運転圧力Ｐ_Ａ
が値Ｐ_Ｎ/1.1を上回ると − これは、工具16が工作物
14に当たり、液圧シリンダ13の差動運転時に圧力供給装
置23の低圧出口24で生じる出口圧力が、工作物14に工具
16を貫通させるためにもはや不充分になり“始める”場
合に該当する − 、今や次式Ｐ_Ａ≧Ｐ_Ｎ1.1 ……（７）が当てはまるので、弁ピストン66は圧力切り換え弁39の
開放位置に対応する機能位置Ｉに達する。この機能位置
では、弁ピストン66の小さな端フランジ67の円筒状外周
面86を円環状の内側端面82に対して区切る制御縁87が、
出口圧力室81を画成するケーシング環状溝84の内法幅内
にあり、従って圧力切り換え弁39の入口圧力室79は軸方
向に“摺動”させられて出口圧力室81と連通し、その結
果圧力供給装置23の高圧出口26は追従制御弁44の供給圧
力接続部57に接続される。

圧力切り換え弁39のこの機能位置Ｉでは、液圧シリンダ
13は、先ず差動運転されても、高い駆動圧力レベルで、
かつ相応して増大した送り力で運転される。

このようにして圧力切り換えが行われた後で、液圧シリ
ンダ13による送り力は比Ｐ_Ｈ/P_Ｎだけ高められる。

液圧シリンダ13の差動運転中に得られる送り力が、工具
16による工作物14の貫通のために充分でないと、圧力制
御される3/2−ウェイ−方向切り換え弁として形成され
ている面積−切り換え弁42は、小さな駆動圧力室12の圧
力逃がしを行う。その結果、大きなピストン段31の全体
の横断面積F₁が、送り力を発揮するために利用され、こ
の送り力は、最大負荷の場合、なわち工作物の厚さが厚
い場合、値F₁・Ｐ_Ｈまで増大する。面積−切り換え弁42
の自動的な切り換えによって得られる液体シリンダのこ
の運転状態では勿論、利用可能な送り速度は面積比F₂/F
₁だけ遅くなる。

更に、この面積−切り換え弁42は次のような機能を果た
す。すなわち、液圧シリンダ13の環状室の形をした駆動
圧力室12の圧力逃がしを行い、それによって増大した送
り力の利用を可能にするその機能位置に接続された後
で、しかもその直ぐ後ではなく、工作物14の例えば貫通
加工のために必要な、工具16の要求送り力が、液圧シリ
ンダ13の制御圧力室11,12の送り力または運転圧力より
も、所定の最低量ΔＫだけ低くなった後で初めて、環状
室の形をした駆動圧力室12の圧力上昇を新たに行うその
機能位置に戻される。前記の送り力または運転圧力を上
回ることによって、環状室の形をした駆動圧力室12の圧
力逃がしを行う位置への面積−切り換え弁42の切り換え
が開始される。

これによって、一方では、工具16の最高送り速度がなる
べく長く利用可能であることが達成され、他方では、制
御装置10が送り力を増大する方向に切り換えられた後
で、再び低減された送り力に“過早に”“戻される”こ
とがない。これは不所望な振動につながり、その結果工
具16の“停止状態”につながる。

この機能を実現するために、面積−切り換え弁42は次の
ように形成されている。この場合、面積−切り換え弁を
説明するために、第２図と第３図も参照する。第２図と
第３図は面積−切り換え弁42の二つの運転位置を示して
いる。一方、第１図の面積−切り換え弁は、駆動装置の
作用状態に対応する基本位置が示してある。

面積−切り換え42は、第１の弁室88を含み、この弁室は
逃がし流路89を介して、圧力供給装置23のタンク23に常
時接続され、それによって無圧に保持されている。

この弁室88は、90で全体を示した弁ケーシングの一方の
端壁を形成する調節ねじ91によって、外部に対して密封
閉鎖されている。この調節ねじ91を回転させることによ
り、弁閉鎖ばね92の圧縮量を調節することができる。こ
の閉鎖ばねはセンタリング部材93に作用している。この
センタリング部材は、球94として形成された、シート弁
96の弁体を、その弁座97に、すなわちこのシート弁96の
閉鎖位置に押しやる。弁座は弁球94のセンタリングのた
めに役立つ、弁ケーシング90の中間壁99の円錐形の凹部
98の小さな内径の縁部によって形成されている。この弁
座97と中央の弁室101の間において、中央の弁室101に開
口する弁通路102が延びている。中央の弁室101は第１の
液圧制御導管103を介して、液圧シリンダ13の環状室状
の小さな駆動圧力室12に常時連通している。中央の弁室
101は、ケーシング90の段付孔106の小径の孔段部104に
よって画成されている。直径が大きな孔段部107はケー
シング90の他端において、弁ケーシング90の端壁を形成
するケーシング蓋108によって、圧力を漏らさぬように
閉鎖されている。

段付孔106の両孔段部104,107内で、全体を12で示した段
付ピストンの、対応する直径のそれぞれ一つのピストン
段109または111が圧力を漏らさぬように摺動可能に案内
されている。小さなピストン段109は中央の弁室101の軸
方向可動の画成部を形成し、直径が大きなピストン段11
1は一方では、環状室115の軸方向可動の画成部を形成す
る。この環状室は軸方向において、小さな孔段部104と
大きな孔段部107の間の環状ケーシング段部113によって
画成されている。ピストン段111は更に、制御室114の軸
方向可動の画成部を形成している。この制御室のケーシ
ング側の軸方向画成部は、ケーシング蓋108によって形
成されている。この制御室114は第２の液圧制御導管116
を介して、駆動液圧シリンダの大きな駆動圧力室11に常
時連通している。

段付ピストン112は、ケーシング蓋108の内面に支持され
弱く予備圧縮された戻しばね117によって、弁球94の方
へ押しやられる。この弁球には、段付ピストンの第１図
に示した基本位置で、段付ピストンの小さなピストン段
109の突棒状の軸方向突起118が支持されている。この突
棒状の突機118の外径は弁通路102の直径よりもはるかに
小さくなっている。突起はこの弁通路を通過する。小さ
なピストン段109は大きなピストン段111に対して、環状
溝状のくびれ部119によって段差が付けられている。こ
のくびれ部には、環状室115に開口する横孔121が貫通形
成されている。この横孔121は、小さなピストン段109と
その突棒状突起108を軸方向に貫通する中央の縦孔122
と、突棒状突起118の一つまたは複数の横孔123とを介し
て、中央の弁室101に常時連通している。

小さな孔段部104は、ケーシング90の中心縦軸線100の方
向に見て、その中央の範囲が、環状の半径方向拡大部12
4を備えている。この拡大部は、第３の制御導管または
圧力供給導管134を介して、圧力供給装置23の低圧出口2
4に常時接続されている。中央の弁室101の側の第１図で
上側の溝側面127の半径方向内側の縁126によって形成さ
れた端縁は、ケーシング側の制御縁を形成する。中央の
弁室101を画成する、小さなピストン段109の環状の端面
129の外側の縁128は可動の制御縁として、前記のケーシ
ング側の制御縁と協働する。

第１図に示した段付ピストン112の基本位置において、
段付ピストン112の可動制御縁128は、ケーシング側の制
御縁126と正の向きに重なる。この重なりΔX₁は、段付
ピストン112がその図示位置からシート弁96の開放方向
に、すなわち矢印131の方向に進む行程X₁のほんの一部
に相当し、そして段付ピストン112が反対方向、すなわ
ち矢印132の方向に進む行程X₂のほんの一部に相当す
る。

段付ピストン112の図示基本位置において、環状溝状の
拡大部124と小さなピストン段付109とによって画成され
た環状室124は、可動の制御縁128とケーシング側の制御
縁126の重なりΔX₁にもかかわらず、中央の弁室101に対
して遮断されずに、小さな溢流横断面を有する周囲の縁
刻み目133によって中央の弁室に連通している。しか
し、この連通は、段付ピストンがその可能な行程のほん
の一部ΔX₂を矢印131方向に行うと、解除される。それ
によって、圧力供給装置23の低圧出口24と連通する環状
溝状の、小さな孔段部104の拡大部124が、中央の弁室10
1に対して遮断される。

弁閉鎖ばね92の予備圧縮量は次のように調節される。す
なわち、弁球94が弁座97によって縁取りされた円形平面
内で圧力供給装置23の高圧出口26で生じる最大出口圧力
に一致する圧力で付勢されるときに、弁球94を円周状の
弁座97に対して押しつける力がばねろ力にほぼ一致し、
例えばこの力の90％になるように調節される。

このように高い圧力は、工具16が液圧シリンダ13の差動
運転中に圧力切り換え弁39の切り換え後、高い出口圧力
Ｐ_Ｈによって付勢されるときに、中央の弁室101に込め
られる。前記出口圧力は、追従制御弁44を経て、液圧シ
リンダ13の大きな駆動圧力室11にも込められる。

圧力供給装置23の出口26における最大出口圧力が180バ
ールであると仮定すると、閉鎖ばね92の予備圧縮量は16
2バールの“閉鎖圧力”に等しい値に調節される。

これに対して、戻しばね117の予備圧縮量は無視可能で
あり、小さい圧力、例えば５バールの圧力に等しい。弁
座97によって縁取られた円形平面をF₄によって表す。こ
の変形平面内で、第１の液圧制御導管103を介して面積
切り換え弁42の中央の弁室101に込められる、液圧シリ
ンダ13の環状駆動圧力室12内で増大可能な圧力が、弁球
94に作用可能である。段付ピストン112の大きなピスト
ン段111の横断面積をF₅によって表す。この横断面積
は、追従制御弁44の出口圧力Ｐ_Ａによって付勢可能であ
る。この出口圧力は、液圧シリンダの大きな駆動圧力室
11にも込められている。このF₄とF₅は、面積切り換え弁
42の場合には次の式を満足するように定寸されている。

F₅/F₄＞Ｐ_Ｈ/P_Ｎ ……（８）この場合、Ｐ_ＨとＰ_Ｎは圧力供給装置23の高圧出口26ま
たは低圧出口24における出口圧力の値を示している。こ
の圧力は選択された特別な説明例の場合には3/1の比で
ある。

面積切り換え弁42の環状室124は第１の制御導管134を介
して圧力切り換え弁39の小さな制御圧力室69に接続され
ている。

更に、大きなピストン段111によって可動に画成され
た、面積切り換え弁42の制御室14は、第２の制御導管13
6を介して、圧力切り換え弁39の大きな制御圧力室71に
接続されている。

更に、駆動液圧シリンダ13の面積比F₁/F₂が値２であ
り、F₁で示した、駆動液圧シリンダ13のピストン21の大
きなピストン面積27が100cm²であると仮定する。

原理的な構造および特別な実施例によって特徴づけられ
る寸法を詳述した制御装置10は、代表的な加工サイクル
では次のように作動する。

駆動装置と制御装置10全体の運転開始のために、圧力供
給装置23のスイッチを入れることにより、先ず、液圧シ
リンダ13の工具を所定の出発位置、例えばその上端位置
にもたらすために、追従制御弁は、IIで示した機能位置
へ制御される。それによって、液圧シリンダ13の大きな
駆動圧力室11と、面積切り換え弁42の制御室114の圧液
は、圧力供給装置23のタンク43へ排出される。一方、同
時に、圧力供給装置23の低圧出口24で生じる出口圧力Ｐ
_Ｎは面積切り換え弁53のケーシング90の環状溝状の拡大
部124と、中央の弁室101と、環状室115に、および第１
の液圧制御導管103を経て液圧シリンダ13の環状室状の
駆動圧力室12に込められ、他方では、圧力切り換え弁39
の第１の制御導管134を介してその小さな制御圧力室69
に込められる。

圧力切り換え弁39の大径の制御圧力室71は、圧力切り換
え弁39の第２の制御導管116を介して面積切り換え弁42
の制御室114に接続されている。この制御室は、面積切
り換え弁42の段付ピストン112の大きなピストン段111に
よって可動に画成されている。前記の制御圧力室71の圧
液は同様に、圧力供給装置23の無圧のタンク43に排出さ
れている。その結果、圧力切り換え弁39は第１図に示し
たその基本位置に保持されている。この基本位置では逆
止弁58を介して、圧力供給装置23の低い出口圧力が一方
では追従制御弁の供給圧力接続部57に達し、他方では、
面積切り換え弁42の環状の半径方向拡大部124に直接込
められる。

制御装置10と追従制御弁44がこの運転状態にあるときに
は、液圧シリンダ13のピストン21は先ず、その上側の端
位置に達する。一方、面積切り換え弁42の段付ピストン
112 − この段付ピストンはその大きなピストン段111
の横断面積F₅全体に、圧力供給装置23の出口圧力Ｐ_Ｎに
よって付勢されている − は、第２図に示した下側の
端位置、すなわち弁球94から離れた端位置に押しやられ
る。

追従制御弁44の機能位置IIと組み合わさった、面積切り
換え弁42のこの機能位置は、液圧シリンダ13の戻し運転
にも対応する。工具がその加工行程を行った後で、この
戻し運転により、液圧シリンダはその出発位置に戻る。

液圧シリンダピストン21の基本位置からその送り運転を
開始するために、追従制御弁44が“前進”−制御パルス
列49によるステップモータ46の制御によって、その機能
位置Ｉに切り換わる。

これによって、液圧シリンダ13の上側の大きな駆動圧力
室11と、面積切り換え弁の制御室114と、圧力切り換え
弁39の大きな制御圧力71が、追従制御弁44の出口圧力Ｐ
_Ａによって付勢される。この出口圧力は、追従制御弁の
貫流−流路54の開放状態によって要求に即応して調整可
能である。

液圧シリンダ13のピストン21の無負荷の急速送り運転に
所属する液圧シリンダのこの差動運転において、液圧シ
リンダのピストンと工具16を工作物14の方へ移動させる
ために、液圧シリンダ13の大きな駆動圧力室11に込めな
ければならない圧力Ｐ_Ａは、Ｐ_Ｎ・F₃/F₁の値より少し
だけ大きい。従って、選択された説明例の場合には、Ｐ
_Ｎ/2よりも少しだけ大きく、よって圧力供給装置23の低
圧出口24で与えられ、かつ先ず液圧シリンダピストン21
の急速送り運転の制御のために利用される出口圧力Ｐ_Ｎ
よりも大幅に低い。従って、このような急速送り運転相
において、圧力切り換え弁39はその図示基本位置に留ま
り、面積切り換え弁42は第２図に示した機能位置に留ま
る。なぜなら、圧力切り換え弁39の小さな制御圧力室69
と、同時に面積切り換え弁42のこの機能位置において中
央の弁室101と連通する弁ケーシングの環状の半径方向
拡大部124と、環状室115が、はるかに高い圧力、すなわ
ち圧力Ｐ_Ｎで付勢され一方、“単に”追従制御弁44の出
口圧力Ｐ_Ａで付勢されている圧力切り換え弁39の制御圧
力室71および面積切り換え弁42の制御室114が、前記出
口圧力よりもはるかに低い圧力下にあり、この圧力の値
はＰ_Ｎ/2よりも少しだけ大きいからである。

工具16が工作物14に当たり、それによって工具16の送り
運動に大きな抵抗が生ずるや否や、追従制御弁44内で、
ステップモータ−制御される位置−目標値−設定と報告
装置52によって検出される工具16の実際位置との間の追
従誤差が大きくなる結果として、貫流−流路54の貫流横
断面積が大きくなる。それに伴い、液圧シリンダ13の大
きな駆動圧力室11内の圧力、ひいては圧力切り換え弁39
の大きな制御圧力室71内の圧力、および面積切り換え弁
42の制御室114内の圧力が上昇する。

この場合に得られ、式（３）によって求められる送り力
K₃が、工作物14を貫通するために、すなわち加工行程を
行うために、充分であると、加工行程は、液圧シリンダ
13の差動運転により、圧力供給装置23の低圧出口24から
の圧力供給時に完全に実施される。工作物14の突通し後
の液圧シリンダピストン21の“突然の”加速は心配する
必要がない。なぜなら、液圧シリンダピストン21と工具
16の運転制御が追従制御によって案内されたままであ
り、工具16の速すぎる“通過”が制御によって“充分に
ソフトに”受け止められ、それによって機械の不所望な
振動が回避されるからである。

液圧シリンダ13の差動運転時に圧力供給装置23の低圧出
口24からの圧力供給によって得られる送り力が、工具16
による工作物の突通しのために充分でなく、それに伴い
追従制御弁44の出口圧力Ｐ_Ａが圧力供給装置23の低圧出
口の出口圧力レベルＰ_Ｎにますます近づくと、追従制御
弁44の出口圧力Ｐ_Ａが式（７）によって求められる値に
達するかまたはこの値を上回るので、圧力切り換え弁39
は第１図に示したその基本位置に代わる点線で記入した
機能位置に“切り換えられる”。この機能位置では、圧
力供給装置23の高圧出口26が追従制御弁44の供給圧力接
続部57に接続されている。しかし、この供給圧力接続部
は、逆止弁58によって圧力供給装置23の低圧出口24に対
して遮断されている。

その結果、液圧シリンダ13は更に差動運転されるが、し
かし圧力の高いレベルで大きな駆動圧力室11と小さな環
状室状の駆動圧力室12内で使用される。それによって、
説明した面積および圧力の場合、工具16の加工行程を行
う最大力が、圧力供給装置23の低圧出口24からの圧力供
給時の値の３倍の値まで高められる。

説明のために選択された設計例は、液圧シリンダ13が更
に差動運転で使用される場合に、30000N/1.1の最大送り
力の代わりに、最大値が90000Nに制限される送り力が供
されることを意味する。

この運転方式において式（４）に従って液圧シリンダ13
によって得られる送り力が、工具16による工作物14の突
通しのために不充分であると、追従制御によって、液圧
シリンダ13の大きな駆動圧力室11内の圧力が先ず、供給
圧力装置23の高圧出口26の出口圧力レベルの“近く”ま
で上昇することになる。面積切り換え弁42の段付ピスト
ン112は圧力付勢解除されている。なぜなら、段付ピス
トンは中央の弁室101と環状室115を介して、および下側
の制御室114を介して、圧力供給装置23の高い出口圧力
Ｐ_Ｈに一致するかまたはほとんどこの値Ｐ_Ｈに一致する
圧力にさらされ、“中立に”圧力付勢されているからで
ある。比較的に弱い戻しばね117は、面積切り換え弁42
のこの運転状態で、段付ピストン112を弁球94の方へ摺
動させて、弁球94に接触させることができる。すなわ
ち、第１図に示した位置にもたらすことができる。工作
物14による工具16の抵抗が増大するため、液圧シリンダ
13の大きな駆動圧力室11内の圧力が更に上昇すると、最
後には、弁座97によって縁取られた面F₄に作用する圧力
が、弁閉鎖ばね92の作用に抗して弁球94をその弁座97か
ら持ち上げるのに充分となる。それによって、中央の弁
室101と、圧力供給装置23の高い出口圧力Ｐ_Ｈ下にある
溝状の拡大部124との、刻み目133からなる連通部が解除
される。従って、段付ピストン112は第３図に示した
“上側の”端位置に達する。この端位置では、環状の駆
動圧力室12は中央の弁室101と“その上方に”設けられ
た無圧の弁室88とを経て、圧力供給装置23のタンク43に
圧液が排出される。そのとき、面積切り換え弁42が“切
り換えられる”。今や、圧力供給装置23の高い出口圧力
によって、液圧シリンダ13の上側の大きな駆動圧力室11
が付勢される。液圧シリンダは増大した送り力と遅い送
り速度の負荷送り運転で、工作物14を加工する加工行程
運動を行う。ピストン21が“片側から”圧力付勢される
液圧シリンダ13が使用されるこの負荷送り運転では、選
択された説明例の場合に最大送り力は18000Nになる。

工作物14が加工され、例えば突通され、液圧シリンダ13
の大きな駆動圧力室11内の圧力が再び降下すると、対応
する圧力降下、面積切り換え弁42の制御室114と圧力切
り換え弁39の大きな制御圧力室71内で発生する。圧力切
り換え弁の小さな制御圧力室69には、圧力供給装置23の
低圧出口24から供給される圧力Ｐ_Ｎ、選定された説明例
では60バールの圧力が込められている。

この場合、追従制御弁44によって要求に即応して制御さ
れる運転圧力Ｐ_Ａが、式（７）によって求められる下限
値、すなわちＰ_Ｎ/1.1の値（選定された説明例の場合に
は55バール）よりも下がると、圧力切り換え弁39が第１
図に示す基本位置に再び戻される。その結果、圧力供給
は再び、圧力供給装置23の低圧出口24に切り換えられ
る。それによって、液圧シリンダ13の大きな駆動圧力室
11に込められる運転圧力Ｐ_Ａは、“戻す”必要はない。
なぜなら、追従制御円44が、貫流−流路54の制御によっ
て、運転圧力を55バールまたはそれより幾分低く維持す
ることができるからである。

工作物14の加工の終端相において工作物による工具16の
抵抗が除去されるので、面積切り換え弁42の段付ピスト
ン112が面積F₅のその大きなピストン段111を圧力付勢す
ることによって、弁閉鎖ばね92の作用に抗してシート弁
96を開放保持することができるような圧力値、説明例の
場合には50バールよりも運転圧力Ｐ_Ａが降下して初め
て、面積切り換え弁42は再び第１図に示す閉鎖位置に達
する。なぜなら、弁閉鎖ばね92が段付ピストン112を再
びその基本位置の方へ押し戻すことができるからであ
る。前記閉鎖位置においては、液圧シリンダ13が差動運
転で、すなわちピストン21の両側を圧力供給装置23の低
い出口圧力Ｐ_Ｎによって圧力付勢することによって運転
される。それによって、液圧シリンダ13のピストン21は
“ソフトに”受け止められ、工具16の急速送り運動、加
工運動および負荷送り運動の、振動のない、機械にとっ
て優しい制御と、液圧シリンダ13の急速後退運転に連続
して移行するピストン運動および工具運動が達成され
る。

特別な設計例について前述した寸法関係を普遍的に定式
化するには、液圧シリンダ13の大きな駆動圧力室11に一
時的に込められる運転圧力Ｐ_Ａが値Ｐ_Ｎ・b₁を上回るか
または下回るときに常に、圧力切り換え弁が切り換わる
ようにすることが重要である。

この場合、b₁よりも小さいファクターであり、圧力切り
換え弁39の弁スライダ66の端フランジ67,68の面積f₁,f₂
の比f₁/f₂に相当する。

このパラメータb₁の機能に即応した値は0.85〜0.95、特
に0.9である。

面積切り換え弁42の切り換えは、面積切り換え弁が液圧
シリンダ13の小さな駆動圧力室12の圧力逃がしを行うそ
の位置に達した後で、運転圧力値Ｐ_AFで行われる。この
値は値Ｐ_Ｎ・b₁よりも小さい。

Ｐ_AFは次式Ｐ_AF＝Ｋ_Ｒ/F₅ ……（９）で求められる。この場合、Ｋ_Ｒは面積切り換え弁42の逆
止弁96の閉鎖ばね92の閉鎖力である。

この閉鎖力Ｋ_Ｒについては、次式Ｋ_Ｒ＝（Ｐ_Ｈ・ΔＰ）・F₄ ……（10）が当てはまる。ここで、ΔＰは、圧力供給装置23の高圧
出口26で生じる高い供給圧力Ｐ_Ｈの一部、例えば10％に
相当する圧力差を示している。

次式は式（10）と等しい。

Ｋ_Ｒ＝b₂・Ｐ_Ｈ・F₄ ……（11）ここで、b₂は１よりも小さく、例えば0.85〜0.95、特に
0.9である。式（９）、（10）、（11）を考慮すると、
圧力切り換え弁39が前もって、結果的に液圧シリンダ13
の圧力供給を圧力供給装置23の低圧出口24から行う機能
位置に戻るように切り換えられた後初めて、面積切り換
え弁42が加工サイクルの終端相において液圧シリンダ13
の差動運転を行うその機能位置に戻されるように切り換
えられるという要求は、面積切り換え弁42の段付ピスト
ン112の制御面積F₅に対する、面積切り換え弁42の弁座
によって縁取りされた横断面積F₄の面積比F₄/F₅が次式
を満足することによって満たされる。

この式は次の形で表すことができる。

この場合、ａは約２〜10％、特に約５％の小さな安全係
数である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、面積切り換え弁によって差動運転からピスト
ンの大きな駆動面積の片側圧力付勢による運転へ切り換
え可能である、駆動要素として二室液圧シリンダを備え
た液圧駆動装置のための本発明による制御装置の液圧装
置概略図、第２図と第３図は、第１図による制御装置の
面積切り換え弁の異なる機能位置を示す拡大図である。 11……駆動圧力室、13……液圧シリンダ、14……工作
物、16……工具、23……圧力供給装置、24,26……圧力
出口、39,58……供給圧力切り換え弁装置、42……面積
切り換え弁、44……追従制御弁、52……位置実際値報告
装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複動液圧シリンダが加工機械の工具の駆動
要素として設けられ、工作物例えば鋼板が加工機械によ
って押抜きまたは型打ちの冷間変形を受けることができ
る、複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制御装置
であって、（ａ）工具が加工サイクルの過程において、工作物の方
へ向く急速送り運動、工作物の変形を行う加工行程、お
よび次の加工サイクルのための出発位置に戻る戻り運動
を行い、（ｂ）液圧シリンダが全部で二つの駆動圧力室を有し、
この駆動圧力室が、差動ピストンとして形成された駆動
ピストンの異なる大きさのピストン面F₁,F₂によって、
圧力を漏らさないようにかつ可動に画成され、（b₁）圧力供給装置の出口圧力から導き出される駆動圧
力または運転圧力によって、駆動ピストンの両ピストン
面を圧力付勢することにより、急速送り運転で行われる
工具のインフィード運動と加工運動が制御可能であり、（b₂）駆動ピストンの大きなピストン面F₁を片側圧力付
勢し、小さなピストン面F₂から圧力を逃がすことによ
り、大きな負荷のときに、増大した送り力を必要とする
加工送り運動が制御可能であり、（b₃）駆動ピストンの小さなピストン面F₃を片側圧力付
勢し、大きなピストン面F₁から圧力を逃がすことによ
り、工具の急速戻し運動が制御可能であり、（ｃ）電気的に制御可能な方向制御弁を備え、この方向
制御弁を択一的な機能位置に制御することにより、工具
の送り運動と戻し運動の行程と速度が制御可能であり、
機能位置の一方が、大きなピストン面F₁によって画成さ
れた液圧シリンダの駆動圧力室の圧力付勢に所属し、機
能位置の他方が前記駆動圧力室の圧力逃がしに所属し、（ｄ）面積切り換え弁を備え、この弁が、急速送り運転
に所属する機能位置から、増大した負荷下の送り運転に
所属する他の機能位置へ制御可能であり、更に、液圧シ
リンダの大きな駆動圧力室の圧力逃がしにより、液圧シ
リンダの小さな駆動圧力室を圧力供給装置の圧力出口に
接続する機能位置へ制御可能であり、急速送り運転に所
属する前記機能位置では、圧力供給装置の供給圧力出口
が、液圧シリンダの大きな駆動圧力室内の圧力によって
制御されて、小さなピストン面によって画成された液圧
シリンダの駆動圧力室に接続され、増大した負荷下の送
り運転に所属する前記機能位置では、液圧シリンダの小
さな駆動圧力室の圧力が逃がされ、（d₁）液圧シリンダの大きな駆動圧力室内の運転圧力
が、最高運転圧力Ｐ_Ｈの大部分（例えば85％）に相当す
る値を上回るときに、液圧シリンダの負荷送り運転への
面積切り換え弁の切り換えが行われ、（d₂）その後、液圧シリンダの大きな駆動圧力室内の運
転圧力が、液圧シリンダの最大運転圧力の例えば30〜50
％のはるかに少ない一部に相当する値を下回るときに、
面積切り換え弁が液圧シリンダの急速送りおよび戻し運
動に所属する機能位置へ戻るように切り換えられる、複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制御装置にお
いて、（ｅ）方向制御弁が追従制御弁（44）として形成され、
この追従制御弁が例えばステップモータによって電気的
に制御可能な位置目標値設定と、例えばスピンドル機構
によって機械的に行われる位置実際値報告（52）とでも
って作動し、液圧シリンダ（13）の大きな駆動圧力室
（11）内に込められる運転圧力Ｐ_Ａの連続した変動を可
能にし、（ｆ）圧力供給装置（23）が、比較的に低い圧力レベル
Ｐ_Ｎの供給圧力を生じる第１の圧力出口（24）に加え
て、はるかに高い圧力レベルＰ_Ｈの供給圧力を生じる第
２の圧力出口（26）を備え、（ｇ）液圧シリンダ（13）の大きな駆動圧力室（11）内
の運転圧力Ｐ_Ａによって制御される供給圧力切り換え弁
装置（39,58）が設けられ、液圧シリンダ（13）の大き
な駆動圧力室（11）内の運転圧力Ｐ_Ａが圧力供給装置
（23）の低圧出口（24）に生じる出口圧力Ｐ_Ｎの大部
分、例えば85〜95％に相当する切り換え閾値よりも低い
ときに、前記供給圧力切り換え弁装置が低圧出口（24）
を追従制御弁（44）のＰ−供給圧力接続部（57）に接続
し、そして、液圧シリンダ（13）の大きな駆動圧力室
（11）内の運転圧力Ｐ_Ａが前記切り換え閾値よりも高い
ときに、圧力供給装置（23）の高圧出口（26）を追従制
御弁（44）のＰ−供給圧力接続部（57）に接続し、（ｈ）面積切り換え弁（42）の切り換え閾値を下回ると
きに、面積切り換え弁（42）が、液圧シリンダ（13）の
急速運転状態に所属するその機能位置に戻され、この閾
値が圧力切り換え弁（39）の切り換え閾値よりも低くな
るように、面積切り換え弁（42）が形成されている、ことを特徴とする、複動液圧シリンダの駆動制御のため
の液圧制御装置。
【請求項２】供給圧力切り換え弁装置（39,58）が圧力
制御される2/2−ウェイ−方向切り換え弁（39）を含
み、液圧シリンダ（13）の大きな駆動圧力室（11）内の
運転圧力が前記方向切り換え弁の切り換え閾値よりも低
いときに、方向切り換え弁が、圧力供給装置（23）の高
圧出口（26）を追従制御弁（44）の供給圧力接続部（5
7）に対して遮断する基本位置に保持され、液圧シリン
ダ（13）の大きな駆動圧力室（11）内の運転圧力が前記
方向切り換え弁の切り換え閾値よりも低いときに（b₁・
Ｐ_Ｎ;0.5≦b₁＜0.95）、方向切り換え弁が、高圧出口
（26）を追従制御弁（44）のＰ−供給接続部（57）に接
続する開放位置に制御され、更に、供給圧力切り換え弁
装置が追従制御弁（44）の供給圧力接続部（57）と圧力
供給装置（23）の低圧出口（24）の間に接続配置された
逆止弁（23）を含み、この逆止弁が、圧力供給装置（2
3）の低圧出口（24）の出口圧力レベルＰ_Ｎよりも高
い、追従制御弁（44）の供給圧力接続部（57）の圧力に
よって、その遮断位置に保持されていることを特徴とす
る、請求項１記載の複動液圧シリンダの駆動制御のため
の液圧制御装置。
【請求項３】圧力切り換え弁（39）がスライド弁として
形成され、このスライド弁のピストン（66）が所定の戻
し力によってその基本位置に押しやられ、かつ制御圧力
室を片側から可動に画成する制御端フランジ（68）を有
し、圧力供給装置（23）の高圧出口（26）を追従制御弁
（44）の供給圧力接続部（57）に接続する機能位置へ圧
力切り換え弁（39）を切り換えるために加えられる戻し
力が、次式によって求められる調節圧力Ｐ_Ａを必要とす
るように、前記端フランジの面積f₂が定められ、Ｐ_Ａ≧Ｐ_Ｎ・b₁ この場合、b₁が１よりも小さくて（0.85≦b₁≦0.95）、
特に約0.9のファクターであることを特徴とする、請求
項２記載の複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制
御装置。
【請求項４】圧力切り換え弁（39）の弁ピストン（66）
が制御圧力室（71）と反対側の端部に端フランジ（67）
を備え、運転圧力Ｐ_Ａとして液圧シリンダ（13）の大き
な駆動圧力室（11）内に込められている、追従制御弁
（44）の出口圧力が同様に前記制御圧力室に込められ、
前記端フランジが圧力切り換え弁（39）の制御圧力室
（69）を、圧力を漏らさぬようにかつ可動に画成し、こ
の制御圧力室に、圧力供給装置（23）の低圧出口（24）
で生じる出口圧力Ｐ_Ｎが込められていることを特徴とす
る、請求項３記載の複動液圧シリンダの駆動制御のため
の液圧制御装置。
【請求項５】追従制御弁（44）の出口圧力Ｐ_Ａまたは圧
力供給装置（23）の低い出口圧力Ｐ_Ｎによって付勢され
ている端フランジ（67,68）の面積f₁,f₂の比f₁/f₂が、
値b₁であり、圧力切り換え弁（39）の弁ピストン（66）
がフリーピストンとして形成されていることを特徴とす
る、請求項４記載の複動液圧シリンダの駆動制御のため
の液圧制御装置。
【請求項６】開放位置において、液圧シリンダ（13）の
小さな駆動圧力室（12）の圧力逃がしを行う面積切り換
え弁（42）の弁要素が、逆止弁（96）として形成され、
この弁が、液圧シリンダ（13）の小さな駆動圧力室（1
2）内の、面積切り換え弁（43）の中央の弁室（101）に
込められた運転圧力Ｐ_Ａによって、開放方向へ付勢さ
れ、この逆止弁（96）の弁体（94）をその閉鎖位置に押
しやる予備圧縮された閉鎖ばね（92）の閉鎖力が開放圧
力に等しく、この開放圧力が、圧力供給装置（23）の高
圧出口（26）で生じる高い供給圧力Ｐ_Ｈの大部分b₂（0.
85≦b₂≦0.95）に一致し、面積切り換え弁（42）が他の
弁要素として、圧力制御されるスライド弁（101,111,11
4,124）を含み、逆止弁（96）がその遮断位置に保持さ
れているときに、前記スライド弁が開放位置を占め、こ
の開放位置において、圧力供給装置（23）の低い出口圧
力Ｐ_Ｎが液圧シリンダ（13）の小さな駆動圧力室（12）
に込められ、スライド弁が、逆止弁（96）の開放によっ
て、圧力供給装置（23）の低圧出口（24）に対して液圧
シリンダ（13）の小さな駆動圧力室（12）を遮断する他
の遮断位置に達し、スライド弁の他の弁要素が段付ピス
トン（12）として形成され、この段付ピストンが、弱く
予備圧縮された戻しばね（117）によって、逆止弁（9
6）の弁体（94）に支持接触するように押しやられ、そ
れによって機能位置に保持され、この機能位置から、逆
止弁（96）の開放行程またはスライド弁（101,111,114,
124）の閉鎖行程のわずかの部分に相当する段付ピスト
ン（112）の摺動が、スライド弁をその遮断位置にもた
らすために、充分であり、この遮断位置において、段付
ピストン（112）の片側が圧力付勢解除され、液圧シリ
ンダ（13）の大きな駆動圧力室（11）内の運転圧力Ｐ_Ａ
が込められている制御圧力室（114）を画成する他の側
の有効面積F₅が、この運転圧力によって付勢され、逆止
弁（96）の遮断位置においてその弁体（94）が、逆止弁
（96）の弁座（97）によって縁取りされた横断面積F₄に
対して、液圧シリンダ（13）の小さな駆動圧力室（12）
内の圧力で付勢され、この横断面積F₄に対する制御面積
F₅の比F₄/F₅が、次式を満足し、ここでb₂は１より小さな（0.85≦b₂≦0.95）
ファクターであり、シート弁（96）が開放しているとき
に、運転圧力Ｐ_Ａは前記ファクターだけ最大運転圧力Ｐ
_Ｈよりも低くてもよく、ａが或る％（例えば２〜10％）
の安全係数であることを特徴とする、請求項１から請求
項５までのいずれか一つに記載の複動液圧シリンダの駆
動制御のための液圧制御装置。
【請求項７】パラメータb₁が0.85〜0.95の値、特に0.9
であり、パラメータb₂が0.8〜0.95の値、特に0.9である
ことを特徴とする、請求項６記載の複動液圧シリンダの
駆動制御のための液圧制御装置。
【請求項８】液圧シリンダ（13）の大きな駆動圧力室
（11）の横断面積F₁と、液圧シリンダ（13）の小さな駆
動圧力室（12）の横断面積F₃の比F₁/F₃が、1.5〜３、特
に約２であることを特徴とする、請求項６または請求項
７記載の複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制御
装置。
【請求項９】液圧シリンダ（13）の大きな駆動面積F₁が
60〜300cm²、特に100cm²であることを特徴とする、請求
項８記載の複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制
御装置。
【請求項１０】圧力供給装置（23）の出口圧力Ｐ_Ｈ,P_Ｎ
の比Ｐ_Ｈ/P_Ｎが４〜２、特に約３であることを特徴とす
る、請求項１から請求項９までのいずれか一つに記載の
複動液圧シリンダの駆動制御のための液圧制御装置。
【請求項１１】圧力供給装置（23）の低圧出口（24）の
出口圧力レベルが50〜80バール、特に約60バールである
ことを特徴とする、請求項10記載の複動液圧シリンダの
駆動制御のための液圧制御装置。