JPS642961Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は超高油圧を発生するとともにその圧力
を制御する装置に関する。

（従来の技術） 油圧回路において、例えば500Kg／cm²というよ
うな超高圧力を発生させる場合には、高圧に耐え
る油圧緩衝器（ポンプ、リリーフバルブ、アキユ
ームレータ、チエツクバルブ等）及び高耐圧配管
を必要とする。

このように油圧機器を全て超高圧化仕様に設定
すると、極めて高価となるのは避けられず勿論既
存の油圧機器を利用することもできないのが普通
であつた。

これに対して、特開昭49−100664号公報にて提
案されているように、２つのブーストシリンダを
用いて、これらを互いに同期させつつ交互に作動
させて、高圧を連続的に発生させるようにしたも
のがある。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながらこの場合には、ブーストシリンダ
の基準圧（供給低圧）が常にポンプ吐出圧である
ことから、発生高圧の圧力コントロールが精度よ
く行なえず、かつ高圧力の目標値が変化しても、
これに対応して圧力制御を行なえないという問題
があつた。そして当然のことながら、この発生高
圧を例えば圧力制御弁などで精度よくコントロー
ルしようとすれば、この制御弁を上述したように
高圧仕様に設計しなければならない。

本考案は、高圧ポンプなどを用いずに超高圧を
発生させるとともに、この発生圧力を目標設定値
に対応してきわめて精度よくコントロールするこ
とのできる超高圧制御装置を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本考案は電気的な圧力設定信号を出力する圧力
設定器と、該圧力信号に応じて２つのポートから
の流量を選択的に制御する電気−油圧サーボ弁
と、この流量を比例増量する増幅弁と、増幅弁か
らの作動油に応動してピストン面積比に応じて高
圧を発生する２つのブーストシリンダと、その発
生高圧を検知して電気−油圧サーボ弁にフイード
バツクする圧力検出器と、発生高圧をタンク側へ
逃がす回路に並列的に配設した複数のパイロツト
チエツク弁及びこれらと各々直列に配したオリフ
イスと、複数のパイロツトチエツク弁に対して前
記高圧を逃がす回路の圧力に応じて順次的にパイ
ロツト操作圧を供給する切換弁及び圧力スイツチ
と、ブーストシリンダの高圧発生動作を交互に行
なわせるとともにパイロツトチエツク弁へのパイ
ロツト操作圧の供給を制御するシーケンス回路と
を備えた。したがつて、増幅弁からの作動油に応
じて任意かつ正確に発生高圧を制御することがで
き、また、発生圧力の降圧操作も安全に行なえ
る。

以下、本考案の実施例を図面にもとづいて説明
する。

１は圧力設定器で電気的信号（目標圧力値）を
加算器２に入力する。

３は増幅器で切換スイツチ４を介して電気−油
圧サーボ弁５に駆動信号を供給する。

上記加算器２には後述する高圧発生部の圧力検
出器６からの出力が増幅器７を介してフイードバ
ツク信号として入力し、電気−油圧サーボ弁５は
目標設定値とフイードバツク値の差をなくすよう
に動作する。

この電気−油圧サーボ弁５は、二方向のポート
流量をそれぞれコントロールできるタイプであつ
て、制御ポート切換を行うために信号の入力値を
反転（極性変換）させる切換えスイツチ４が上記
のように備えられる。

８は電気−油圧サーボ弁５からの流量を比列的
に増量させる増幅弁であり、第１のブーストシリ
ンダ１０あるいは第２のブーストシリンダ１１に
作動油を供給する。

第１，第２ブーストシリンダ１０，１１は実質
的に同一に構成されるので、説明の便宜上一方の
構造のみを述べることにする。

シリンダ１２の内部には大小受圧面積の異なる
ピストン部１３と１４が摺動自由に収められ、こ
れらは一体的に連結された状態でそれぞれ大径の
シリンダ室１５と小径のシリンダ室１６に位置す
る。

大径のシリンダ室１５には前記増幅弁８からの
作動油が供給され、小径のシリンダ室１６は高圧
発生回路１７Ａ，１７Ｂと接続し、高圧アクチユ
エータ１８に超高圧を供給する。

つまり、ブーストシリンダ１０，１１はシリン
ダ室１５に供給される油圧を、ピストン部１３と
１４との面積比に応じて高めた圧力をシリンダ室
１６に発生させるのである。

これら第１，第２のブーストシリンダ１０，１
１のシリンダ室１５に対しては、増幅弁８から回
路２０Ａと２０Ｂを介して選択的に圧油が供給さ
れ、一方に圧油が送り込まれて超高油圧を発生さ
せているときは、他方は低圧に解放され初期位置
へと復帰し次の動作に備えている。

このような２つのブーストシリンダ１０，１１
の動作は、後述するが、電気−油圧サーボ弁５の
作動ポートの切換えにより制御される。

切換弁２２は、ブーストシリンダ１０，１１の
大径ピストン部１３の背圧室２３に対する作動油
の切換えを行なうもので、回路２４Ａと２４Ｂを
介して超高圧発生時には背圧室２３を低圧（タン
ク圧）に、また初期位置復帰動作時には高圧（た
だしピストン移動にあたり、反対側のシリンダ室
１５はタンク圧のためそれほどの高圧は必要な
い）に切換える。

なお、ブーストシリンダ１０，１１の動作は、
それぞれストロークエンド付近に設けたリミツト
スイツチ２５Ａと２５Ｂにより検出され、これら
全体の動作を管理するシーケンス回路２６に入力
される。なお、このシーケンス回路２６は前記切
換スイツチ４及び切換弁２２の動作を制御し、さ
らに後述する高圧回路の圧力をコントロールする
切換弁２７の動作も制御するようになつている。

高圧発生回路１７Ａと１７Ｂにはそれぞれチエ
ツク弁２８Ａと２８Ｂが介装され、ブーストシリ
ンダ１０，１１への高圧油の戻りを阻止する一
方、このチエツク弁２８Ａ，２８Ｂの下流にはブ
ーストシリンダ１０，１１の初期位置復帰時にシ
リンダ室１６に回路２４Ａ，２４Ｂから作動油を
流入させるためのチエツク弁２９Ａと２９Ｂがそ
れぞれ設けられる。

そして、この高圧発生回路１７Ａと１７Ｂの合
流点以降に、圧力検出器６が介装され、発生圧力
を検出してフイードバツク信号として加算器２へ
と供給している。

３０Ａと３０Ｂは電気−油圧サーボ弁５と増幅
弁８との間の回路にあつてタンク側への戻油を逃
がす切換弁であり、また、増幅弁８には周知のよ
うに電気−油圧サーボ弁５をバイパスして別系統
のオイルポンプからの圧油が供給されるのであ
り、これにより増幅弁８は電気−油圧サーボ弁５
の流量に比例した大流量を流すのである。

まず、以上のような構成において、圧力設定器
１を操作して所望の高圧値にセツトすると、これ
にもとづいての電気的信号が増幅され、切換スイ
ツチ４を介して電気−油圧サーボ弁５に入力す
る。

このとき、シーケンス回路２６からの動作制御
信号により、第１のブーストシリンダ１０を動作
させ、第２のブーストシリンダ１１は待機状態に
保持するものとすると、電気−油圧サーボ弁５の
流量制御ポートは増幅弁８の回路２０Ａに作動流
体を送り込むように、切換スイツチ４を保持す
る。

したがつて、この増幅弁８から回路２０Ａに送
り込まれる圧油により、第１のブーストシリンダ
１０が図中右方へと作動しはじめ、ピストン部１
３と１４の面積比に比例してシリンダ室１６の圧
力を高める。

このようにした発生した高圧は回路１７Ａから
アクチユエータ１８へと供給されるのである。

この発生圧は圧力検出器６を介してフイードバ
ツクされ、圧力設定器１からの目標値と比較され
る。

その結果、実際の発生圧力が目標値よりも低い
間はそのまま継続的に第１のブーストシリンダ１
０が動作する。ところで、圧力が設定値に上昇す
る前にこのブーストシリンダ１０がストロークエ
ンドに到達し、それ以上の加圧が不可能になる
と、これをリミツトスイツチ２５Ｂが検出した時
点でシーケンス回路２６は切換スイツチ４を切
換、同時に切換弁２２のポートを切換る。

すると、こんどは電気−油圧サーボ弁５の制御
ポートが逆になり、増幅弁８を介して回路２０Ｂ
側に作動油が供給され始め、他方の回路２０Ａは
切換弁３０Ａがタンク側へと連通する（これも同
じようにシーケンス回路２６を介して制御され
る）ことで低圧となる。

このため、第２のブーストシリンダ１１が上記
と同じようにして高圧発生動作を開始し、回路１
７Ｂからチエツク弁２８Ｂを押開いてアクチユエ
ータ１８へと高圧油を供給するのである。

一方、このとき、第１のブーストシリンダ１０
に対しては、切換弁２２から回路２４Ａを介して
背圧室２３にポンプ吐出油が供給されるので、ピ
ストン部１３の両側には差圧が発生し、図中左方
へとピストン部１３と１４は押し戻され、同時に
シリンダ室１６にチエツク弁２９Ａを開いて回路
２４Ａからの作動油が流入する。

このような初期位置復帰動作はリミツトスイツ
チ２５Ａによりそのストロークエンドに達したこ
とを検知した段階で、シーケンス回路２６を介し
て停止され、次の動作に備えるのである。

一方、この間、第２のブーストシリンダ１１の
働きによつて発生する高圧は、上記と同様に圧力
検出器６を介してフイードバツクされているの
で、目標値に達するまではその動作が継続される
ことになる。

特にアクチユエータ１８の容量が大きいとき
は、作動初期に第１，第２のブーストシリンダ１
０，１１が交互にこのような動作を繰り返し行な
つて、はじめて所望の高圧値に到達することにな
る。このような動作の結果、目標圧力値に達する
と、その時点で第１あるいは第２のブーストシリ
ンダ１０，１１（いずれかその直前まで作動して
いたもの）は作動を停止し、その設定圧力に回路
圧力を維持する。そして、アクチユエータ１８や
回路における漏れなどで圧力が下がると、圧力検
出器６がこれを検知してただちにフイードバツク
するので、このフイードバツク信号にもとづいて
再び電気−油圧サーボ弁５が動作し、増幅弁８を
介してブーストシリンダ１０あるいは１１へ作動
油が送り込まれ、回路１７Ａ，１７Ｂの圧力を目
標値まで上昇させるのである。

このようにしてアクチユエータ１８に極めて精
度よくコントロールされた超高圧を供給すること
ができるのであるが、この場合、電気−油圧サー
ボ弁５や増幅弁８あるいは油圧ポンプ（図中PM
あるいはPLであらわしてある）には超高圧が直
接に作用（あるいは発生）しないので、これらは
超高圧仕様に設定する必要は全くなく、単に第
１，第２ブーストシリンダ１０，１１の吐出側回
路の構成部材のみを高耐圧化するだけで済み、と
くにブーストシリンダ１０，１１とアクチユエー
タ１８との接続を短縮すればするほど、耐圧回路
は少なくなる。

次に、このようにして発生した超高圧を降圧す
るときに必要な制御回路について説明する。

アクチユエータ１８からタンク側へと高圧を逃
がす回路３２の途中には、この実施例において４
つのパイロツトチエツク弁３３，３４，３５，３
６が並列に介装され、これらパイロツトチエツク
弁３３〜３６にはそれぞれ切換弁２７からパイロ
ツト操作圧が供給され、このパイロツト圧の供給
時にチエツク弁３３〜３６が開いて圧力を降下さ
せるようになつている。

このうち、パイロツトチエツク弁３３，３４，
３５の下流にはそれぞれ可変オリフイス３８，３
９，４０が介装され、逃がし流量を規制する。

そして、第１のパイロツトチエツク弁３３が開
いてから所定値まで圧力が低下してから第２のパ
イロツトチエツク弁３４が開き、さらにその後に
第３のパイロツトチエツク弁３５が開くように、
第１，第２の圧力スイツチ４１，４２を介してそ
れぞれ動作する切換弁４３と４４が、パイロツト
チエツク弁３４と３５のパイロツト圧供給ライン
に介装される。

したがつて、シーケンス回路２６からの信号で
切換弁２７が圧力降下側へと切換つても、そのと
きまず開くのは第１のパイロツトチエツク弁３３
のみで、その後、圧力が所定値に下がり圧力スイ
ツチ４１を介して切換弁４３が動作して初めて第
２のパイロツトチエツク弁３４が開くのである。

このように順々にパイロツトチエツク弁３３〜
３５を動作させるようにしたのは、常に圧力の降
下速度を所定の一定値に保つためで、単独のパイ
ロツトチエツク弁のみでは、そのオリフイスの特
性から初期圧力の大きいときは急速に圧力が低下
するが、以後圧力が下がるに従つて降圧速度が遅
くなり、とくに初期超高圧力の降圧に一定の速度
規制が要求されているときは、終速度が極めて遅
くなり、圧力の抜き取りにかなりの時間を費やし
てしまうのを避けるためである。

第４のパイロツトチエツク弁３６は通常の圧力
降下制御時には開かず、緊急時にシーケンス回路
２６から切換弁２７に信号が送られたときのみパ
イロツト圧が供給されて開弁する。

このときは、圧力の解放を急速に行なうことが
できるように、このパイロツトチエツク弁３６の
下流には、流量を規制するオリフイスは介装され
ていない。

なお、４６と４７は、圧力上昇と降下を検出し
て切換る圧力スイツチを示す。

したがつて以上の構成において、回路３２に発
生している超高圧を降圧するときは、シーケンス
回路２６を介して切換弁２７を切換えると、パイ
ロツトチエツク弁３３〜３５にパイロツト圧が供
給される。

その時点での回路３２の圧力が、第１の圧力ス
イツチ４１の設定値よりも高い範囲では、第１の
パイロツトチエツク弁３３のみが開きオリフイス
３８を介して、高圧油がタンク側へと逃がされ
る。

次いで第１の圧力スイツチ４１の設定値まで回
路圧力が下がつた時点で、第２のパイロツトチエ
ツク弁３４の切換弁４３が動作し、第２のパイロ
ツトチエツク弁３４も開きだし、もう一つのオリ
フイス３９を介しても高圧油の流出が始まる。こ
のため、回路３２の圧力が相対的に低下したのに
もかかわらず、回路圧力の降下速度は変わらず、
スムーズに圧力を低下し、同様にして第２の圧力
スイツチ４２が動作した段階で第３のパイロツト
チエツク弁３５が開くのである。

このようにして超高圧回路の油圧は安全速度の
範囲内できわめてスムーズに降圧されるのであ
る。

一方、緊急事態が発生し、即座に回路圧力を下
げたいときは、シーケンス回路２６を介して切換
弁２７を、第４パイロツトチエツク弁３６のみに
パイロツト圧を供給するように切換えることによ
り、オリフイスをもたずにしたがつて大流量を流
せる第４パイロツトチエツク弁３６を開けば、急
速度に回路３２の圧力を降圧できるのである。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、きわめて
スムーズに超高圧を発生し、かつその圧力値を正
確に目標値に制御することができる一方、超高圧
を発生するにあたりブーストシリンダの下流側の
みを高耐圧機器とすればよく、そのためポンプや
電気−油圧サーボ弁などを汎用性のある既存の耐
圧仕様のものでまかなうことができ、生産コスト
の低減がはかれる。

また、発生した高油圧の降圧についても、安全
速度の範囲内でかつ最後まできわめてスムーズに
圧力を下げられるので、超高圧の発生及び降圧を
繰り返して行なう場合には、その操作性がきわめ
て良好となる。

特に、本考案では複数のパイロツトチエツク弁
を順次的に作動させることにより高油圧を降下さ
せる構成であり、この場合パイロツトチエツク弁
はサーボ弁等に比較して構造が簡潔で故障を起こ
しにくく、また上述したようにその制御も容易で
あるので、高い信頼性と迅速な作業サイクルの実
現に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例をあらわす油圧回路図であ
る。 １……圧力設定器、２……加算器、４……切換
スイツチ、５……電気−油圧サーボ弁、６……圧
力検出器、８……増幅弁、１０，１１……ブース
トシリンダ、１３，１４……ピストン部、１５，
１６……ブーストシリンダ室、１７Ａ，１７Ｂ…
…高圧発生回路、１８……アクチユエータ、２２
……切換弁、３３〜３６……パイロツトチエツク
弁、３８〜４０……オリフイス、４１，４２……
圧力スイツチ、４３，４４……切換弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電気的な圧力設定信号を出力する圧力設定器
   と、該圧力信号に応じて２つのポートからの流量
   を選択的に制御する電気−油圧サーボ弁と、この
   流量を比例増量する増幅弁と、増幅弁からの作動
   油に応動してピストン面積比に応じて高圧を発生
   する２つのブーストシリンダと、その発生高圧を
   検知して電気−油圧サーボ弁にフイードバツクす
   る圧力検出器と、発生高圧をタンク側へと逃がす
   回路に並列的に配設した複数のパイロツトチエツ
   ク弁及びこれらと各々直列に配したオリフイス
   と、複数のパイロツトチエツク弁に対し前記高圧
   を逃がす回路の圧力に応じて順次的にパイロツト
   操作圧を供給する切換弁及び圧力スイツチと、ブ
   ーストシリンダの高圧発生動作を交互に行なわせ
   るとともにパイロツトチエツク弁へのパイロツト
   操作圧の供給を制御するシーケンス回路とを備え
   たことを特徴とする超高圧制御装置。