JPH1113706A - 油圧制御回路及び油圧成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧アクチュエータに供給する作動油の流量
と圧力を変更可能とすると共に、ポンプユニットを簡易
な構成でありかつ小型化することを可能とする油圧制御
回路を提供すること、及びこの油圧制御回路を利用する
成形機を提供する。 【解決手段】 エアハイドロコンバーター１１（密封容
器）と、このエアハイドロコンバーター１１に加圧気体
を送り込む高圧空気供給源１４（加圧気体供給手段）
と、エアハイドロコンバーター１１と複動油圧シリンダ
２（油圧アクチュエータ）とを接続する経路Ｌｆ１（第
１の経路）と、作動油ＦＬを加圧するポンプユニット１
２（加圧手段）と、ポンプユニット１２と複動油圧シリ
ンダ２とを接続する経路Ｌｆ３（第２の経路）と、経路
Ｌｆ１または経路Ｌｆ３と複動油圧シリンダ２との接続
状態を変更する遮断弁１６（経路切換手段）とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧アクチュエー
タを制御する油圧制御回路及び該油圧制御回路を備える
油圧成形機に関し、加圧気体を利用することで油圧アク
チュエータを駆動させる作動油の流量を増加可能とする
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来技術による油圧成形機１０
０の主要構成と油圧回路を模式的に説明する図である。
図２において、１０１は成形型であり、油圧成形機１０
０の所定位置に固定される固定型１０１Ａと、この従来
技術においては油圧シリンダ１０２により上下方向に移
動する可動型１０１Ｂを備えている。

【０００３】固定型１０１Ａと可動型１０１Ｂの配置
は、この図のように固定型１０１Ａが上方で可動型１０
１Ｂが下方に位置する構成に限られるものではなく、実
際には固定型と可動型が水平方向に配置されている構成
や、可動型が上方に配置される構成も存在する。

【０００４】また、油圧成形機１００により行なうこと
の可能な成形方法としては様々な方法があり、限定され
るものではないが、シート材（例えば金属板や不織布等
のシート状の材料）のプレス成形や樹脂材料のモールド
成形、ダイキャスト成形等各種の成形方法が採用可能で
ある。ここでは、油圧成形機１００はシート材のプレス
成形を行なうものとして説明する。

【０００５】この油圧成形機１００の成形時の動作を説
明すると、まず可動型１０１Ｂを大きく開いた位置Ｐ１
０１まで下げ、この状態で固定型１０１Ａと可動型１０
１Ｂの間にシート材（シート状材料）としてのワークＷ
を供給する。

【０００６】そして、可動型１０１Ｂをリミットスイッ
チ１０４が切り換わる位置Ｐ１０２まで高速でストロー
クさせ（空送ストロークＳｖ１）、位置Ｐ１０２から型
閉められた位置Ｐ１０３までは、低速かつ高圧力を発生
させる加圧ストロークＳｐによりワークＷの成形を行な
う。

【０００７】その後、型閉められた位置Ｐ１０３から位
置Ｐ１０１まで可動型１０１Ｂを高速でストローク（空
送ストロークＳｖ２）させて型開きし、成形されたワー
クＷの取り出しや必要に応じて型のクリーニング・注油
作業等を行なう。

【０００８】次に、油圧シリンダ１０２を作動させる油
圧回路１１０の構成を説明する。１１１は油圧回路１１
０の作動油を供給貯蔵する油圧タンク、１１２は油圧タ
ンク１１１から作動油を加圧供給するポンプユニット、
１１３はクローズドセンタタイプの４ポート３位置切換
ソレノイド弁（以後油圧制御弁１１３と呼ぶ）であり、
油圧シリンダ１０２の高速ストローク動作を切り換え
る。

【０００９】ポンプユニット１１２は、ポンプを駆動す
る電動機１１２Ｃと、低吐出圧力で大吐出油量の１段目
ポンプ１１２Ａ及び高吐出圧力で少吐出油量の２段目ポ
ンプ１１２Ｂが備えられた２段吐出型のものであり、１
段目ポンプ１１２Ａにより吐出された作動油は油圧制御
弁１１３へと供給されている。

【００１０】油圧制御弁１１３は、両端部にソレノイド
１１３ａ，１１３ｂを備え、それぞれスプール１１３
ｃ，１１３ｄをセンタ部１１３ｅへと移動することによ
り、油圧シリンダ１０２の空送ストロークＳｖ１，Ｓｖ
２を行なう際に、を高速上昇（スプール１１３ｃがセン
タ部１１３ｅへと移動）と高速降下（スプール１１３ｄ
がセンタ部１１３ｅへと移動）させる。

【００１１】また、２段目ポンプ１１２Ｂにより吐出さ
れた作動油は油圧シリンダ１０２の加圧ストロークＳｐ
を行なう際に必要となる高圧力の作動油を制御する高圧
回路１１４へと供給され、圧力や油量を高精度に制御さ
れた状態で油圧シリンダ１０２へと供給される。

【００１２】尚、各構成機器を接続する経路には、高速
ストローク用の経路と加圧ストロークを行なう経路とに
分けられている。

【００１３】高速ストローク用の経路としては、油圧タ
ンク１１１とポンプユニットを接続する経路Ｌ１０１、
１段目ポンプ１１２Ａと油圧制御弁１１３を接続する経
路Ｌ１０２、油圧制御弁１１３の高速上昇ポートと油圧
シリンダ１０２の送りポートを接続する経路Ｌ１０３、
油圧制御弁１１３の高速降下ポートと油圧シリンダ１０
２の戻りポートを接続する経路Ｌ１０４、油圧制御弁１
１３のドレインポートと油圧タンク１１１の戻り側とを
接続する経路Ｌ１０５が備えられている。

【００１４】加圧ストローク用の経路としては、２段目
ポンプ１１２Ｂと高圧回路１１４とを接続する経路Ｌ１
０６、高圧回路１１４の出力ポートと経路Ｌ１０３（ま
たは油圧シリンダ１０２の送りポート）を接続する経路
Ｌ１０７、高圧回路１１４のドレインポートと経路Ｌ１
０５（油圧タンク１１１の戻り側）とを接続する経路Ｌ
１０８が備えられている。

【００１５】１１４ａは高圧回路１１４内部の圧力の過
上昇を防止する逆止弁、１１５は高圧回路１１４の出力
経路Ｌ１０５の圧力を検出する圧力センサである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、図２にような
構成を備えた油圧成形機１００では、油圧シリンダ１０
２のストロークにより可動型１０１Ｂを移動させること
になるが、サイクルタイム短縮のため、空送ストローク
領域を高速でストロークさせるためには、圧力は必要な
いが大流量の作動油を供給し、また加圧ストローク領域
においては流量は少なくても良いが高圧の作動油を供給
する必要があるので、１段目ポンプ１１２Ａと２段目ポ
ンプ１１２Ｂとを有する２段吐出型のポンプユニット１
１２を備え、各ポンプを切り換えて使用する必要があ
り、ポンプユニットの構成が複雑でかつ、大型化してし
まうという問題が発生する。

【００１７】例えば、油圧シリンダ１０２の直径が１４
０（ｍｍ）、高速ストロークの範囲が２７０（ｍｍ）と
設定された条件において、２秒間で高速ストロークを行
なうためには、１段目ポンプ１１２Ａの吐出油量は毎分
１２４リットル程度が必要となる。

【００１８】この性能を満足するポンプの一例として
は、吐出圧力５（kgf ／ｃｍ² ）の使用状況において所
要馬力３〜１０（Ｋｗ）が必要となり、電動機の重量は
５０（Ｋｇ）以上、またポンプ単体の重量も５０（Ｋ
ｇ）以上という構成となり、大型化してしまう。

【００１９】あるいは、圧力と流量を変更することので
きる可変容量型のポンプを採用することも考えられる
が、価格が高価でありまた頻繁に吐出圧力を変更する圧
力設定機構の耐久性を確保することが難しい等の問題が
ある。

【００２０】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、油圧ア
クチュエータに供給する作動油の流量と圧力を変更可能
とすると共に、ポンプユニットを簡易な構成でありかつ
小型化することを可能とする油圧制御回路を提供するこ
と、及びこの油圧制御回路を利用する成形機を提供する
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、油圧アクチュエータを作動させる
ために供給する作動油の油圧制御回路であって、作動油
の蓄えられた密封容器と、この密封容器に加圧気体を送
り込む加圧気体供給手段と、前記密封容器と油圧アクチ
ュエータとを接続する第１の経路と、作動油を加圧する
加圧手段と、前記加圧手段と油圧アクチュエータとを接
続する第２の経路と、前記第１または第２の経路と前記
油圧アクチュエータとの接続状態を変更する経路切換手
段と、を備えることを特徴とする。

【００２２】この構成により、密封容器に送り込まれた
加圧気体により密封容器から第１の経路に吐出される作
動油により油圧アクチュエータを作動させることと、加
圧手段により加圧され第２の経路に吐出される作動油に
より油圧アクチュエータを作動させることを、経路切換
手段により経路を選択することで行なうことができる。
従って、加圧気体の密封容器への流入量と圧力に応じた
作動油を第１の経路より供給し、また加圧手段の吐出量
と加圧力に応じた作動油を第２の経路より供給すること
で、油圧アクチュエータの作動速度や加圧力が変更可能
となる。

【００２３】また、前記経路切換手段により第１の経路
と油圧アクチュエータとを接続し、前記加圧気体供給手
段を駆動して油圧アクチュエータの高速動作を可能とす
る制御モードと、前記経路切換手段により第２の経路と
油圧アクチュエータとを接続し、前記加圧手段を駆動し
て油圧アクチュエータの加圧動作を可能とする制御モー
ドと、を有する制御手段を備えることを特徴とする。

【００２４】これによると、油圧アクチュエータに供給
する作動油の流量と圧力を変更して高速動作または加圧
動作を選択して行なうことが可能となる。

【００２５】また、前記油圧アクチュエータはピストン
により隔てられた少なくとも２つの室を有する複動油圧
シリンダであり、前記複動シリンダの一方の室に前記第
１及び第２の経路を接続し、前記複動シリンダの他方の
室に前記加圧気体供給手段からの加圧気体を供給する第
３の経路を接続することを特徴とする。

【００２６】これによると、作動油を供給してピストン
を移動させることの不要な他方の室には、第３の経路を
介して加圧気体が供給され、加圧気体の圧力により直接
ピストンを移動させて油圧アクチュエータを作動させる
ことができる。

【００２７】油圧成形機においては、油圧アクチュエー
タと、この油圧アクチュエータにより駆動される可動部
材と、前記油圧アクチュエータを作動させる上記記載の
油圧制御回路と、を備えることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した実施の
形態における油圧成形機１の主要構成と油圧成形機１に
備えられた油圧アクチュエータとしての複動油圧シリン
ダ２を作動させる油圧制御回路３を模式的に説明する図
である。

【００２９】図１において、４は成形型であり、油圧成
形機１の所定位置に固定される固定型４Ａと、この実施
の形態においては複動油圧シリンダ２により上下方向に
移動する可動型４Ｂを備えている。

【００３０】固定型４Ａと可動型４Ｂの配置は、この図
のように固定型４Ａが上方で可動型４Ｂが下方に位置す
る構成に限られるものではなく、実際には固定型と可動
型が水平方向に配置されている構成や、可動型が上方に
配置される構成であっても良い。

【００３１】また、油圧成形機１により行なうことの可
能な成形方法としては様々な方法があり、限定されるも
のではないが、シート材（例えば金属板や不織布等のシ
ート状の材料）のプレス成形や樹脂材料のモールド成
形、ダイキャスト成形等各種の成形方法が採用可能であ
る。ここでは、油圧成形機１はシート材のプレス成形を
行なうものとして説明する。

【００３２】この油圧成形機１の成形時の動作を説明す
ると、まず可動型４Ｂを大きく開いた位置Ｐ１まで下
げ、この状態で固定型４Ａと可動型４Ｂの間にシート材
（シート状材料）としてのワークＷを供給する。

【００３３】そして、可動型４Ｂをリミットスイッチ５
が切り換わる位置Ｐ２まで高速で上方にストロークさせ
（空送ストロークＳｖ１）、位置Ｐ２から型閉められた
位置Ｐ３までは、低速かつ高圧力を発生させる加圧スト
ロークＳｐによりワークＷの成形を行なう。

【００３４】その後、型閉められた位置Ｐ３から位置Ｐ
１まで可動型４Ｂを高速で下方にストローク（空送スト
ロークＳｖ２）させて型開きし、成形されたワークＷの
取り出しや必要に応じて型のクリーニング・注油作業等
を行なう。

【００３５】次に、複動油圧シリンダ２を作動させる油
圧制御回路３の構成を説明する。１１は油圧制御回路３
の作動油ＦＬを蓄える密封容器としてのエアハイドロコ
ンバーター、１２はエアハイドロコンバーター１１から
の作動油ＦＬを加圧する加圧手段としてのポンプユニッ
ト、１３は圧力や油量を高精度に制御した状態で複動油
圧シリンダ２に供給して加圧ストロークＳｐを行なう際
に必要となる高圧力の作動油ＦＬを制御する高圧回路、
１４は加圧気体供給手段としての不図示のコンプレッサ
ーに接続する高圧空気供給源、１５は高圧空気供給源１
４の加圧気体を制御する制御バルブ、１６は経路切換手
段としての遮断弁、１７は高圧回路１３からの作動油Ｆ
Ｌの圧力を検出する圧力センサである。

【００３６】複動油圧シリンダ２は、シリンダ室内部の
ピストン２ａにより仕切られた一方の室である油圧室２
ｃに作動油ＦＬを供給・排出する油圧ポート２ｄと、他
方の室である空圧室２ｅに加圧気体としての高圧空気を
供給・排出する空圧ポート２ｆを備え、シリンダ室を移
動するピストン２ａに接続するピストンロッド２ｂによ
り可動型４Ｂを移動させる。

【００３７】エアハイドロコンバーター１１は、密封容
器の内部に作動油ＦＬを蓄積しており、制御バルブ１５
を制御することにより高圧空気供給源１４から高圧空気
（５〜１０kgf ／ｃｍ² 程度）を空気ポート１１ａから
内部に流入させ、作動油ポート１１ｂから作動油ＦＬを
吐出する。

【００３８】作動油ＦＬの圧力は高圧空気の圧力に応じ
て低圧力であるが、高圧空気のエアハイドロコンバータ
ー１１内部への流入量を大きくすることにより、容易に
作動油ＦＬの吐出量を大きくすることが可能である。ま
た、ハイドロコンバーター１１内部を高圧空気の圧力で
蓄圧状態に維持し、作動油ＦＬを一気に吐出することも
可能である。

【００３９】ポンプユニット１２は、複動油圧シリンダ
２の加圧ストロークＳｐを行なう際に必要となる高圧力
（この実施の形態では例えば１００kgf ／ｃｍ² 程度）
を発生させるものであるが、吐出量は少量で良いので小
型の電動機付ポンプ（電動機馬力０．７５ＫＷ，電動機
とポンプの合計重量３０ｋｇ）を使用することが可能と
なっている。

【００４０】高圧回路１３は、油圧成形機１本体側の命
令により圧力や油量を高精度に制御した状態で複動油圧
シリンダ２に供給することを可能とするために、不図示
の圧力制御手段や流量調節手段が備えられている。

【００４１】尚、ポンプユニット１２から供給された高
圧力の作動油ＦＬの余剰分は経路Ｌｆ４により、エアハ
イドロコンバーター１１へと戻される。また、１３ａは
高圧回路１３内部の圧力の過上昇を防止する逆止弁であ
る。

【００４２】次に、各構成機器を接続する経路に関して
説明する。経路には空圧経路及び油圧経路があり、さら
に、油圧経路には低圧力で大流量の作動油が流れる第１
の経路としての高速ストローク用経路と、高圧回路１３
を介してポンプユニット１２で加圧された高圧力の作動
油が流れる第２の経路としての加圧ストローク用経路が
存在する。

【００４３】空圧経路としては、高圧空気供給源１４
（制御バルブ１５を介して）とエアハイドロコンバータ
ー１１の空気ポート１１ａを接続する経路Ｌａ１、高圧
空気供給源１４（制御バルブ１５を介して）と複動油圧
シリンダ２の空圧ポート２ｆを接続する第３の経路とし
ての経路Ｌａ２が設けられている。

【００４４】油圧経路としては、エアハイドロコンバー
ター１１の作動油ポート１１ｂと複動油圧シリンダ２の
油圧ポート２ｄを接続する経路Ｌｆ１、作動油ポート１
１ｂと高圧回路１３とを接続する経路Ｌｆ２、高圧回路
１３と油圧ポート２ｄを接続する経路Ｌｆ３、高圧回路
１３からの作動油ＦＬの戻り経路となる経路Ｌｆ４が備
えられ、経路Ｌｆ１は高速ストローク用経路、経路Ｌｆ
３は加圧ストローク用経路として機能する。

【００４５】また、経路Ｌｆ１の途中には遮断弁１６が
備えられ、経路Ｌｆ２の途中にはポンプユニット１２が
備えられている。

【００４６】このような構成の油圧制御回路３による、
複動油圧シリンダ２の作動制御は以下のように行なうこ
とができる。尚、各構成機器の制御は油圧成形機１に備
えられた不図示の制御手段（具体的にはシーケンス制御
やＣＰＵ制御等を行なう電気的制御回路）により駆動制
御されるものとして説明する。

【００４７】（空送ストロークＳｖ１）複動油圧シリン
ダ２の空送ストロークＳｖ１を行なう場合には、高圧空
気供給源１４から高圧空気をエアハイドロコンバーター
１１に送り、遮断弁１６を開くことで、一気に作動油Ｆ
Ｌを油圧室２ｃに送り、ピストン２ａを高速で上昇させ
る（油圧アクチュエータの高速動作を可能とする制御モ
ード）。

【００４８】（加圧ストロークＳｐ）可動型４Ｂが位置
Ｐ２まで高速でストロークし、リミットスイッチ５が切
り換わることで、可動型４Ｂは位置Ｐ２から型閉められ
た位置Ｐ３まで加圧ストロークＳｐを行なう。この時に
は遮断弁１６を閉塞すると共に、不足圧力を高圧回路１
３を介してポンプユニット１２により補い、成形を行な
う（油圧アクチュエータの加圧動作を可能とする制御モ
ード）。

【００４９】（空送ストロークＳｖ２）成形完了後の空
送ストロークＳｖ２を行な場合には、高圧空気供給源１
４から高圧空気を空圧室２ｅに送ると共に、遮断弁１６
を開くことでピストン２ａを高速で下降させる（油圧ア
クチュエータの高速動作を可能とする制御モード）。

【００５０】従って、空送ストロークＳｖ１，Ｓｖ２を
行なう際には、高圧空気供給源１４から供給される高圧
空気によりピストン２ａを高速で移動させることができ
るので、ポンプユニット１２の吐出流量を大きくする必
要はなく、小型のポンプユニット１２使用することがで
きる。

【００５１】加圧ストロークＳｐは、ストローク量が小
さいので作動油ＦＬの流量を大きくする必要はないが、
高圧力を必要とするので、ポンプユニット１２を高圧力
・少吐出流量タイプとしている。

【００５２】尚、油圧制御回路３は上記の説明のように
油圧と空圧の両方の制御回路が複合して構成されるの
で、正確には油圧・空圧制御回路と呼称すべきものであ
るが、複動油圧シリンダ２による成形にはポンプユニッ
ト１２により加圧された作動油が必要であることから、
単に「油圧制御回路」としている。

【００５３】

【発明の効果】本発明によると、加圧気体供給手段の加
圧気体と加圧手段により加圧された作動油を、油圧アク
チュエータを作動させるための動力とすることができ、
油圧アクチュエータの高速作動と加圧作動を所望に応じ
て行なうことが可能となる。

【００５４】加圧手段は油圧アクチュエータの高速作動
を行なうために大流量の作動油を吐出する必要はなく、
小型のものを採用することができる。

【００５５】従って、この油圧制御回路を成形機に使用
される油圧アクチュエータに適用した場合には、例えば
油圧による大出力と高速作動の必要となる型閉め・型開
きのスピードをアップさせて成形サイクルを短くするこ
とが可能となる。

【００５６】制御手段により、油圧アクチュエータに供
給する作動油の流量と圧力を変更して高速動作または加
圧動作を選択して行なうことが可能となる。

【００５７】油圧アクチュエータが複動油圧シリンダで
ある場合には、作動油を供給してピストンを移動させる
ことの不要な他方の室には、第３の経路を介して加圧気
体が供給され、加圧気体の圧力により直接ピストンを移
動させて油圧アクチュエータを作動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態に係る油圧制御回路
及び成形機の要部の回路図。

【図２】図２は従来の油圧制御回路及び成形機の要部の
回路図。

【符号の説明】

１ 油圧成形機 ２ 複動油圧シリンダ（油圧アクチュエータ） ２ａ ピストン ２ｂ ピストンロッド ２ｃ 油圧室（一方の室） ２ｄ 油圧ポート ２ｅ 空気室（他方の室） ２ｆ 空圧ポート ３ 油圧制御回路 ４ 成形型 ４Ａ 固定型 ４Ｂ 可動型 １１ エアハイドロコンバーター（密封容器） １１ａ 空気ポート １１ｂ 作動油ポート １２ ポンプユニット（加圧手段） １３ 高圧回路 １４ 高圧空気供給源（加圧気体供給手段） １５ 制御バルブ １６ 遮断弁（経路切換手段） １７ 圧力センサ ＦＬ 作動油 Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌｆ１，Ｌｆ２，Ｌｆ３，Ｌｆ４ 経
路 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 位置 Ｓｖ１，Ｓｖ２ 空送ストローク Ｓｐ 加圧ストローク Ｗ ワーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧アクチュエータを作動させるために
   供給する作動油の油圧制御回路であって、 作動油の蓄えられた密封容器と、 この密封容器に加圧気体を送り込む加圧気体供給手段
   と、 前記密封容器と油圧アクチュエータとを接続する第１の
   経路と、 作動油を加圧する加圧手段と、 前記加圧手段と油圧アクチュエータとを接続する第２の
   経路と、 前記第１または第２の経路と前記油圧アクチュエータと
   の接続状態を変更する経路切換手段と、 を備えることを特徴とする油圧制御回路。
2. 【請求項２】 前記経路切換手段により第１の経路と油
   圧アクチュエータとを接続し、前記加圧気体供給手段を
   駆動して油圧アクチュエータの高速動作を可能とする制
   御モードと、 前記経路切換手段により第２の経路と油圧アクチュエー
   タとを接続し、前記加圧手段を駆動して油圧アクチュエ
   ータの加圧動作を可能とする制御モードと、 を有する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に
   記載の油圧制御回路。
3. 【請求項３】 前記油圧アクチュエータはピストンによ
   り隔てられた少なくとも２つの室を有する複動油圧シリ
   ンダであり、 前記複動シリンダの一方の室に前記第１及び第２の経路
   を接続し、 前記複動シリンダの他方の室に前記加圧気体供給手段か
   らの加圧気体を供給する第３の経路を接続することを特
   徴とする請求項１または２のいずれかに記載の油圧制御
   回路。
4. 【請求項４】 油圧アクチュエータと、 この油圧アクチュエータにより駆動される可動部材と、 前記油圧アクチュエータを作動させる請求項１乃至３の
   いずれかに記載の油圧制御回路と、 を備えることを特徴とする油圧成形機。