JPS59121203A - 流体圧シリンダの制御方法およびその装置 - 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】 本発明は流体圧シリンダにおいてピストンの速度と出力
とを制御する方法およびその装置に関するものである。

油圧等を用いた流体圧シリンダにおいては、ピストンの
高速移動時には出力が小さくて高出力の必要な場合には
ピストンが低速で進むという特性を有する用途が多い。

第１図ないし第３図はそれぞれこの種の用途に供せられ
る従来の油圧シ１ノンダの油圧回路図であってこれを同
図に基いて説明すると、壕ず第１図に示すものは一般に
回流作動式と呼ばれるもので、！、油圧シリン２゛１の
ヘッドエンド室２は、流量制御弁３を備えた配管４によ
って油圧源５との間を接続されている。また圧力弁６を
備え油圧シリンダ１のロッドエンド室７に接続された配
管８と前記配管４との間は、逆止弁９を備えたランアラ
ンド用の配管１０によって接続されている。そして油圧
シリンダ１のピストンロッド１１の作用端は例えばダイ
カストマシンなどの射出成形装置の射出プランジャ（Ｃ
直結されており、油圧源５から供給された油は流量調節
弁３を通ってヘッドエンド室２に入り、ピストン１２を
前進させる。この結果、ロッドエンド室７の７由は逆止
弁９を通ってヘッドエンド室２に入る。しだがって、ピ
ストン１２はピストンロッド１１の径と同一のシリンダ
を作動させたのと同じ速度、すなわち、　　、ｇ、＜）
ｙ１２ｏ“−）２−Ｒ倍となり、ヒストンロッド１１の
径 高速作動させることができる。また、ピストン１２カ前
進してピストンロッド１１の負荷が増大すると、ヘッド
エンド室２の圧力が増大して圧力弁６が作動し、ロッド
エンド室７の油は圧力弁６を通過して外部へ排出される
。この結果、シリンダ出力はＲ倍となるが速度は百に減
する。

次に、第２図に示すものは一般に増圧シリンダと呼ばれ
るものであって、高速移動用の油圧シリンダ１３と、高
出力移動用の油圧シリンダ１４とが同軸上に直結されて
いる。ぞして、油圧源５から供給された油は、流量調節
弁３と逆止弁９とを通って油圧シリンダ１３のヘッドエ
ンド室１５に入シ、ピストン１６を前進させる。ピスト
ンロッド１７の負荷が増大すると、ヘッドエンド室１５
の圧力が増大して圧力弁６が作動し、油は圧力弁６を通
って油圧シリンダ１４のヘッドエンド室１８に入シピス
トン１９を前進させる。この結果、出力は（）４＋そ＋
）用Ｊ２．＝Ｒ倍となるが、速度は百に減する。

さらに、第３図に示すものは一般にシリンダ切換式と呼
ばれるものであって、一対の高速移【ｂ用油圧シリンダ
２０．２１と、高出力移動用油圧シリンダ２２とが並列
状に配設されていて各シリンダ２０，２１．２２のピス
トンロッド２３．２４゜２５に負荷が直結されている。

そして油圧源５から供給された油は流量調節弁３を通っ
て油圧シリンダ２０，２１のヘッドエンド室２５．２６
に人シピストン２７．２８を前進させる。負荷が増大ス
ルトヘッドエンドｇ２５，２ｓの圧力が増大して圧力弁
６が作動し、油幻二圧力弁６を通って油圧シリンダ２２
のヘッドエンド室２９に入シピストン３０を前進させる
。この結果出力は πに減する。

以上示した油圧シリンダのうち第１図と第２図とに示し
たものは高速＃動速度が１　％を超える場合かあるいは
増力比が２〜５程度のものに多く使用され、また第３図
に示すものは高速移動速度が１％未満かあるいは増力比
が５程度以上の場合に多く使用される。

第４図（ａ）はこれら従来の油圧シリンダに共通するビ
ストンストロークと出力、速度の関係線図であって、負
荷に直結されたヒストンロッドのストロークＳを横軸に
とり、実線で示す出力と点線で示すピストン速度とを縦
軸にとって示している。

図において明らかなように油圧供給量を一定にした場合
、前記圧力弁６の作動前は出力、速度が一定であるが、
圧力弁６が作動すると出力が増し速度が減する。このよ
うな特性は、例えば金型の締付は機構のように圧縮率が
小さく、しかも、切換シ特性が問題とならない場合はよ
いが、例えばダイカストマシンの射出装置などのように
圧ｍ率が大きくしかも図（ａ）に対応して図（ｂｌに余
すようにある程度負荷が増大しても高速を保つ必要があ
る場合にはこれに対応することができない。

そこで従来、前記流ｆｊＬｔｌ’１節弁３をタイマやリ
ミットスイッチ等の指令で開くことによ）補なっていだ
が、流量調節弁３の作動タイミングが合わず、図（Ｃ）
９図（ｄ）にそれぞれ図（ａ）に対応して示すように出
力の上昇開始付近で部分的な速度の低下や増加が生じて
、速度変化がばらついたシずれだシして要求される特性
を安定した状態で得ることができなかった。

本発明は以上のような点に鑑みなされたもので、流体圧
シリンダの出力増減過程において流路切換弁の切換状態
に関連させてあらかじめ設定した弁開度係数によシ圧力
流体供給用の流量制御弁の開度を制御するようにし、か
つこのため、バイパス内に設けた流路切換弁を設定圧力
で作動させる圧力設定器と、流路切換弁の動作を検出し
て流量制御弁を設定一度係数で制御する開度係数設定％
＋’ｉとを設けることによシ、高速移動から高出力移動
に移行する状態においてピストンの速度が安定した高速
状態を維持するように構成して性能の向上を計った流体
圧シリンダの制御方法およびその装置を孫供するもので
ある。以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第５図は本発明に係る制御方法を説明するために示す本
発明に係る制御装置の実施例の油圧回路図であって、本
実施例は本発明をダイカストマシンの射出袋口における
第１図に示す回流作動式の油圧シリンダに実施した例を
示している。図において、油圧シリンダ３１のヘッドエ
ンド室３２と圧油供給源３３との間は送油管３４で連結
されておシ、この送油管３４内には、後述する制御装置
によって開度を制御される流量制御弁３５が設けられて
いる。また油圧シリンＡ　６と送油管３４とは、油圧シ
リンダ３１と流量制御弁３５との間において流路３７で
連結されておシ、この流路３７内にはソレノイド３８を
備えた流路切換弁３９が配設されている。流路切換弁３
９にはタンクライン４０が接続されてお少、ソレノイド
３８の作動によって弁が流路３γを連通させる側と、タ
ンクライン４０側とに切換えられるように（ｄ成されて
いる。そして、流鈴切換弁３９はそのスプールの形状等
によシ図示したよりにそれぞれ絞シ部を介して両方の流
ｆＲｒ３７．４０に通じる部分を開閉途中に有している
。符号４１で示すものは前記送油ｖ３４の流路３Ｔ接続
箇所の圧力検出装散部とソレノイド３８とを接続する電
気回路４２上に設けられた圧力設定器であって、圧力検
出器と比較器をも備えて、！、−シ、任意の設定圧力と
送油管３４内の油圧とを比較し油圧が設定圧力を超える
とソレノイド３８を作動させて流路３７をタンクライン
４０側へ切換えるように構成されている。油圧シリンダ
３１内において圧油供給源３３からの送油で往復動する
ピストン４３のピストンロッド４４の作用端には、本実
施例の場合、図示していない射出プランジャが固定され
ておシ、この射出プランジャがピストン４３の前進によ
シ溶湯を押して金型キャビティ内に射出し、ピストン４
３をさらに前進させることによシその溶湯に押湯作用を
なし得るようにわ４成されている。ピスト／ロッド４４
にはこれと一体的に往復動するストライカ４５が固定さ
れておシ、またストライカ４５の近傍にはこれが出接す
ることによって接点が閉成されるリミットスイッチなど
の位置検出器４６がピストンロッド４４の軸方向へ移動
調節自在に設けられている。符号４７で示すものは流路
切換弁３９の切換特性を制御する切換弁制御装置であっ
て、位置検出器４６、圧力設定器４１．およびソレノイ
ド３８との間を電気的に接続されている。さらに、流路
切換弁３９にはその弁の開閉動作を検出して信号を発す
る作動状態検出器４８が接続されておシ、さらに作動状
態検出器４８には、その発する変位値信号を入力して設
定係数で補正する開度係数設定器４９が接続されている
。なお、開度係数設定器４９は切換弁制御装置４７側の
回路とも接続されているように示されているが、回路５
０゜５１はいずれか一方が接続されておればよい。符号
５２で示すものは、開度係数設定器４９と流量制御弁３
５とを接続する電気回路５３内に設けられた流量制御弁
制御装置であって、開度係数設定器４９の発する信号に
よって作動し、流量制御弁３５の開度を制御するように
構成されている。

以上のように構成された制御装置の動作を第５図および
第４図（ｂ）に基いて説明する。圧油供給源３３から流
量制御弁３５を経てヘッドエンド室３２へ送られた油は
ピストン４３を前進させ、またロッドエンド室３６内の
油は流路３１側へ開いている流路切換弁３９を通りて流
路３７内を送油路３４へ向いピストン４３の前進が続け
られる。ピストン４３が前進して射出途中までは、ピス
トンロッド４４と直結の射出プランジャに負荷があまシ
かからないため、第４図（ｂｌにＰ。−Ｐｌで示すよう
に出力が最低でかつ一定であシ、またＶ。−■、で示す
ようにピストン４３の速度が一定である。Ｐ、点に達し
たのちピストン４３がさらに前進して負荷が増し、出力
ＰがＰｌからＰ２へと上昇して送油管３４内の油圧が上
昇する。圧力設定器４１にはあらかじめ所定の圧力が設
定されてお）、上昇する送油管３４内の油圧がこの設定
圧を超えると、圧力設定器４１の検出器と比較器とによ
υ圧力設定器４１が信号を発してソレノイド３８を作動
させる。したがって、流路切換弁３９がタンクライン４
０側へ切換えられてロンドエンド室３６内の油の一部が
タンクへ放出され、ピストン４３の速度が第４図（ｂ）
に鎖線Ｖ　、−Ｖ　、で示すように下降しようとする。

しかしながら、本装置においては作動状態検出器４８が
流路切換弁３９の開閉動作を検出して開度係数設定器４
９に変位値信号を入力させるのでこの信号が開度係数設
定器４９の設定計数によって補正されたのち流量制御弁
制御袋Ｒ５２に入力され、その指令によって流量制御弁
３５の開度が大きくなることによシ、ピストン４３の速
度がＶ、−Ｖ２で示すように高速でかつ定速を保つ。

出力がＰ２まで上昇すると出力が急激に上昇してＰ。

となり、逆に速度はｖ２からＶ３へ急低下する。このＰ
２−Ｐ３　＋　ｖ２−Ｖ３の領域では出力特性が優先さ
れ、速度特性は２次的に決まった値となる。このような
制御か行なわれることによシ、第４図（ｂ）に示す特性
が容易かつ正確に得られる。

なお、上記のように出力上昇開始点Ｐ１は送油管３４内
の油圧によって検知されるが、一方位置検出器４６を設
けたことによシ、出力上昇開始点ｐ。

に達してストライカ４５が位置検出器４６の接点を閉成
させると、切換弁制御装置４７を経てソレノイド３８を
作動させるので、作動時間の微小遅れを防止することが
できる。また、切換弁制御装置４７は流路切換弁３９の
切換特性すなわち切換速度を制御するものであって、単
純流体圧パイロット作動では特性が得られない場合に使
用する。

したがって、この切換弁制御装置４７の指令信号を開度
係数設定器４９へ入力すれば、前記作動状態検出器４８
を含む制御回路を使用する必要がない０ 第６図は第２図に示す増圧シリンダの場合における制御
装置の油圧回路図であって、第５図と同一符号を付した
ものはこれと同じ構成であるからその説明を省略する。

本装置においては高出力移動用の油圧シリンダ６０と高
速移動用の油圧シリンダ６１とが直列状に連結されてお
シ、油圧シリンダ６０のピストンロッド６２が油圧シリ
ンダ６１のヘッドエンド室６３内に係入されている。ま
た、開閉途中に絞シ切替部を有する流路切換弁３９はソ
レノイド３８によって開閉するだけであってタンクライ
ンには接続されておらず、その代りに各油圧シリンダ６
０．６１のロンドエンド室６４゜６５にタンクライン６
６．６７が接続されている。

さらに圧力設定器４１と油圧シリンダ６１のヘッドエン
ド室６３とが電気的に接続されてここの油圧が検出され
るようになっておｐ、また流路切換弁３９０回路もヘッ
ドエンド室６３１Ｃ接続されていてこの回路内には流量
制御弁制御袋ｆａｔ　５２によって制御される流量制御
弁６８が設けられている。

このように構成することによシ、第４図（ｂ）に示すｖ
。−ｖ、　、　ｐｏ−ｐ、の間は圧油が流路３７．流量
制御弁６８．流路切換弁３９を通って油圧シリンダ６１
のヘッドエンド室６３に送入され、ロンドエンド室６５
の油はタンクライン６γへ放出される。そして負荷によ
りロンドエンド室６５の油圧が所定圧を超えると、圧力
設定器４１がこれを検出して流路切換弁３９を閉ざす方
向に作動させ、作動状態検出器４８がこれを検出して開
度係数設定器４９に信号を送ることにより、流量制御弁
制御装置５２を介して流量制御弁３５が開く。したがっ
て第４図（ｂ）のｖ、　、　ｐ、点以降は、圧油が油圧
シリンダ６０に送入されてピストンロッド６２が前進す
るとともに、油圧シリンダ６１のヘッドエンド室６３内
の油圧も上昇し続ける。すなわち、ｖ、、ｐ、点以降は
両油圧シリンダ６０．６１が一体となったのと同じであ
って第５図に示す制御装置と同様にして流量制御弁３５
の開度が制御さｈる。但し、この場合には、流路切換弁
３９が閉じておシ、制御は圧力設定器４１−切換弁制御
装領４７−開度係数設定器４９の回路によって行なわれ
る。

なお、第３図に示すシリンダ切換式の流体圧シリンダに
対する制御装置については図示と説明とを省略するが、
第６図に示す制御装置と全く同じような構成によって制
御を行なうことができる。

また、前記各制御装置は多用途向として電気処理による
作動に９いて説明したが、単純な制御でかつ特性の調整
数が少ない場合は、流路切換弁３９と流量制御弁３５と
を機械的に関連させることも可能である。さらに前記各
装置の実施例は、ダイカストマシンの射出装置用の油圧
シリンダに実施した例を示したが、各種の流体圧プレス
用や射出成形機の射出用、圧縮プレス用、建設機械用等
。

各種の油圧シリンダに実施することができ、特に圧縮率
の大きい油圧シリンダに実施した場合に効果が顕著であ
る。

以上の説明により明らかなように本発明によれば、流体
圧シリンダの出力増減過程において流路切換弁の切換状
態に関連させてあらかじめ設定した弁開度係数によシ圧
力流体供給用の流量制御弁の開度を制御するようにし、
かっこのため、バイパス内に設けた流路切換弁を設定圧
力で作動させる圧力設定器と、流路切換弁の動作を検出
して流量制御弁を設定開度係数で制御する開度係数設定
器を設けることによシ、高速移動から高出方移動に移行
する状態において、ピストンの速度が安定した高速状態
を維持するので、圧縮力が安定し流体圧シリンダの性能
が著しく向上する。そして、これを射出成形装置に用い
れば、所望の射出状態と良品質の射出成形品を確実容易
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はそれぞれ従来の油圧シリンダの油
圧回路図を示し、第１図は回流作動式油圧シリンダの油
圧回路図、第２図は増圧油圧シリンダの油圧回路図、第
３図はシリンダ切換式油圧シリンダの油圧回路図、嫡４
図はピストンのストロークと出力、速度との関係線図を
示し、第４図（＆）は従来の制御装置を用いない場合の
関係線図、第４図（ｂ）は本発明に係る制御装置を用い
た場合の関係線図、第４図（ｅ）　、　（ｄ）はそれぞ
れ従来の補正手段を用いた場合の関係線図、第５図およ
び第６図は本発明に係る流体圧シリンダの制御方法を説
明するために示す本発明に係る制御装置のそれぞれ異な
る実施例を示し、第５図は回流作動式油圧シリンダに対
する制御装置の油圧回路図、第６図は増圧油圧シリンダ
に対する制御装置の油圧回路図である。 ３１・・・・油圧シリンダ、３２・　・・ヘッドエンド
室、３３・・・・圧油供給源、３４・・・・送油管、３
５・・・・流量制御弁、３６・・・・ロンドエンド室、
３１・・・・ＲＲ１３９・・・・流路切換弁、４ｏ・・
・・タンクライン、４１・・・・圧力設定器、４７・・
・・切換弁制御装置、４８・・・・作動状態検出器、４
９・・・・開度係数設定器、５２・・・・流量制御弁制
鵞装置、６０・・・・高出力用油圧シリンダ、６１・・
・・高速用油圧シリンダ、６３・・・・ヘッドエンド室
、６８・・・・流量制御弁。 特許出願人　宇部＊並株式会社 代　理　人　　山　　川　　政　　樹（ほか１名）第１
図 第３図 第４図 （Ｃ１）　　　　　　　　　　　（ｂ）（Ｃ）　　　　
　　　　　　（ｄ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体圧シリンダの出力増減過程において流路切換
   弁の切換状態に関連させてあらかじめ設定した弁開度係
   数によシ圧力流体供給用の流量制御弁の開度を制御する
   ことを特徴とする流体圧シリンダの制御方法。
2. （２）流体圧シリンダのヘッドエンド室と圧力流体供給
   源との間の流体管内に設けられた流量制御弁と、前記流
   体管と前記流体圧シリンダのロンドエンド室との間の流
   路内に設けられこの流路をタンクラインへ切換可能な流
   路切換弁と、前記流体圧シリンダの出力増減関連諸元を
   検出して設定圧力と比較し前記流路切換弁を切換えさせ
   る圧力設定器と、前記流路切換弁の切換動作を検出して
   設定開度係数と比較し制御装置を介して前記流量制御弁
   の開度を制御する開度係数設定器とを備えだことを特徴
   とする流体圧シリンダの制御装置。
3. （３）高速移動用流体圧シリンダのヘッドエンド室と圧
   力流体供給源とを連結する流路および高出力移動用流体
   シリンダのヘッドエンド室と圧力流体供給源とを連結す
   る流路内にそれぞれ設けられた流量制御弁と、前記高速
   移動用流体圧シリンダ側流路内に設けられた開閉自在な
   流路切換弁と、前記高速移動用流体圧シリンダの出力増
   減関連諸元を検出し設定圧力と比較して前記流路切換弁
   を切換える圧力設定器と、前記流路切換弁の切換動作を
   検出して設定開度係数と比較し制御装置を介し前記いず
   れかの流量制御弁の開度を選択的に制御する開度係数設
   定器とを備えたことを特徴とする流体圧シリンダの制御
   装置。