(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に固定された板状のマニホールドと、
前記マニホールドの下側面をヘッドカバー側の内面として構成した片ロッド形の複動シリンダである大径シリンダと、
前記大径シリンダの内部に収容され、前記マニホールドの下側面をヘッドカバー側の内面として構成した片ロッド形の複動シリンダである小径シリンダと、
前記マニホールドの上側面に設けられ、パイロット付きプレフィル弁を介して作動油をマニホールド側へ供給するオイルタンクと、
圧油供給回路とを備え、
前記大径シリンダと前記小径シリンダの相互構成は、前記大径シリンダのピストン・ロッドにその後端側から前記小径シリンダの外径より大きい孔径で形成した深孔の内部に前記小径シリンダを同軸状に収容せしめると共に、その深孔の底部で前記小径シリンダのピストン・ロッドを前記大径シリンダのピストン・ロッドに連結させた構成からなり、
前記大径シリンダと前記小径シリンダでは、それぞれのロッドカバー側シリンダ室がそれぞれのシリンダチューブ内に形成した流路を通じて前記マニホールド側と連通せしめられており、
前記マニホールドの側面には、第１給油ポートと第２給油ポートとタンクポートとシーケンス弁が設けられており、
また、前記マニホールドの内部には、前記第１給油ポートと前記小径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる第１流路と、前記第２給油ポートと前記小径シリンダのロッドカバー側シリンダ室から導かれた流路とを連通させる第２流路と、前記第１流路と前記シーケンス弁の１次側口とを連通させる第３流路と、前記大径シリンダのマニホールド側シリンダ室と前記シーケンス弁の２次側口とを連通させる第４流路と、前記プレフィル弁の流出口側と前記大径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる第５流路と、前記オイルタンクと前記大径シリンダのロッドカバー側シリンダ室から導かれた流路とを連通させる第６流路と、前記第２流路と前記プレフィル弁のパイロット圧入力口とを連通する第７流路と、前記オイルタンクと前記タンクポートを連通する第８流路とが形成されており、
前記圧油供給回路は、前記の第１給油ポート又は第２給油ポートの一方に対する供給状態で他方の給油ポートから流出する作動油を前記タンクポートへ還流させる回路として構成されている
ことを特徴とするプレスシリンダ装置。
【請求項２】
前記小径シリンダのピストン・ロッドに前記マニホールド側からインダクタンス検出方式によるスリーブ状の位置検出センサを内挿させるための深孔を形成しておき、一方、前記マニホールドのシリンダ構成側に前記深孔に内挿せしめられる前記位置検出センサを取り付け、前記位置検出センサの出力リード線を前記マニホールドの内部に形成した孔を通じて側面へ導出させることとした請求項１に記載のプレスシリンダ装置。
【請求項３】
前記マニホールドの側面に圧力センサを取り付け、同マニホールド内に前記小径シリンダのマニホールド側シリンダ室又は前記第１流路と前記圧力センサの検出部とを連通させる流路を形成した請求項１又は請求項２に記載のプレスシリンダ装置。
【請求項４】
前記マニホールドの側面に２ポート２位置切換弁を取り付け、前記第２流路を、前記第２給油ポートから前記マニホールドの内部を通じて前記２ポート２位置切換弁に接続し、同切換弁から前記マニホールドの内部を通じて前記小径シリンダのロッドカバー側のポートから導かれた流路に接続した流路として構成することとした請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプレスシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレスシリンダ装置に係り、無負荷状態ではピストン・ロッドの高速送りを、有負荷状態では高圧送りを行うプレス加工機等に適用され、小型化や高精度な制御等を可能にするための構造的改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス加工にはせん断・曲げ・深絞り等の各種成形態様があるが、最近では、ガスケットの平面形状に凸部を形成した金型を金属板に対して強力に押圧させるだけで、周縁に隆起部を有したガスケット装着用の溝を構成するような加工も行われている。
【０００３】
従来から、そのような加工に適用されているプレスシリンダ装置としては、図５に示すようなシリンダと油圧回路が適用されている。
同図において、５１は小径シリンダ、５２は大径シリンダであり、小径シリンダ５１のロッドカバー側が大径シリンダ５２のヘッドカバー側に連結されている。
そして、小径シリンダ５１のロッド５３ｂはそのロッドカバーと大径シリンダ５２のヘッドカバーを貫通して大径シリンダ５２のピストン５４ａに同軸状に連結されており、大径シリンダ５２のロッド５４ｂの先端面に金型５５が取り付けられている。
【０００４】
前記のシリンダ機構の設置台は、基台部５６に立設させた４本の支柱５７によって支持板５８を水平に固定した構成からなり、その支持板５８に対して前記シリンダ機構のロッド軸を鉛直に設定した状態で大径シリンダ５２のヘッドカバーが固定されている。
また、設置台の基台部５６における大径シリンダ５２のロッド５４ｂに対向する位置にはワーク（金属板）を載置するための下型５９が固定されている。
そして、前記の支持板５８の上側には大径シリンダ５２のヘッドカバーの側面に密接させてマニホールド６０が付設されており、そのマニホールド６０の上側にパイロット付きプレフィル弁６１を内蔵したオイルタンク６２が搭載されている。
【０００５】
次に、この装置の油圧回路は次のように構成されている。
小径シリンダ５１の上側シリンダ室５１ａに通じる給油ポートＰ１側と大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａとがシーケンス弁７１を介して接続されている。
ここで、シーケンス弁７１は大径シリンダ５２のヘッドカバーに取り付けられており、給油ポートＰ１側とシーケンス弁７１との間の接続は外管７２でなされているが、シーケンス弁７１と大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａとの間の接続はヘッドカバー内に形成した流路７３によってなされている。
オイルタンク６２内のプレフィル弁６１と大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａとを連通させる流路７４とプレフィル弁６１にパイロット圧を与える流路７５とが、マニホールド６０と大径シリンダ５２のヘッドカバーの内部に形成されている。
オイルタンク６２と大径シリンダ５２の下側シリンダ室５２ｂとが外管７６によって接続されている。
【０００６】
以上のような構成に基づいて、ピストン・ロッド５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂが後退限にある状態で、圧油供給回路８１のサーボモータ８１ｂを正転させて差動切換弁８１ａによって給油ポートＰ１側を圧油供給状態に設定し、他方の給油ポートＰ２側をシャトル弁８１ｃから外管８２を通じてオイルタンク６２に接続されたドレン状態に設定すると、小径シリンダ５１の上側シリンダ室５１ａが昇圧し、次いでシーケンス弁７１が開状態となって大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａも同圧力に昇圧される。
従って、ピストン・ロッド５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂが無負荷状態で下方へ移動するが、その移動に伴う小径シリンダ５１の上側シリンダ室５１ａの容積変化量よりも大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａの容積変化量が大きいため、上側シリンダ室５２ａの圧力が低下してプレフィル弁６１が閉状態から開状態に切り換わる。
その結果、オイルタンク６２に貯留されている作動油が前記の容積変化量の差分を補償するように流路７４を通じて大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａへ流入し、ピストン・ロッド５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂが下方へ迅速に前進せしめられる。
尚、小径シリンダ５１の下側シリンダ室５１ｂの作動油は圧油供給回路８１側へ排出されるが、シャトル弁８１ｃから外管８２を通じてオイルタンク６２へ流入するようになっており、大径シリンダ５２の下側シリンダ室５２ｂの作動油も外管７６を通じてオイルタンク６２へ流入する。
【０００７】
次に、ロッド５４bの金型５５が下型５９に載置されたワークに当接すると、各シリンダ５１,５２の上側シリンダ室５１a,５２aが昇圧するが、大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２aの昇圧が流路７４を通じてプレフィル弁６１に作用し、同弁６１は開状態から閉状態に切り換わる。
従って、大径シリンダ５２のピストン５４aと小径シリンダ５１のピストン５３aの受圧面積に対応した強力な推力に基づいて、金型５５によるワークに対する強圧プレス加工が実行される。
【０００８】
一方、圧油供給回路８１側の差動切換弁８１ａが切り換えられると後退工程が開始される。
その場合、給油ポートＰ２に圧油が供給されると、流路７５を通じてプレフィル弁６１にパイロット圧が印加されてプレフィル弁６１が閉状態から開状態に切り換わり、大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａと下側シリンダ室５２ｂが流路７４とオイルタンク６２と外管７６を介して連通した状態になるため、給油ポートＰ２への圧油の供給によってピストン・ロッド５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂが上側へ移動すると、大径シリンダ５２側では前記の連通路を通じて作動油が循環する。
また、その循環とは別に、作動油が流路７３からシーケンス弁７１のチェック弁を開いて外管７２へ流出するが、その作動油は給油ポートＰ１から流出する作動油と共に圧油供給回路８１側のシャトル弁８１ｃから外管８２を通じてオイルタンク６２へ流入する。
従って、ピストン・ロッド５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂを迅速に後退させることができる。
このプレスシリンダ装置によれば、オイルタンク６２が貯留している作動油だけを用いて前記の前進／後退工程を実行させることができ、オイルタンク６２から流出した作動油は常に等量分だけ戻されるために、その貯留油量は常に一定となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のプレスシリンダ装置においては、次のような問題点がある。
（１）  小径シリンダ５１のロッドカバー側が大径シリンダ５２のヘッドカバー側に連結された直列方式になっているため、シリンダ機構部の全長は各シリンダ５１，５２の長さの和になり、必然的に装置全体の高さが大きくなってしまう。
（２）  給油ポートＰ１側とシーケンス弁７１との間の接続やオイルタンク６２と大径シリンダ５２の下側シリンダ室５２ｂとの接続がそれぞれ外管７２，７６によってなされているが、各シリンダ１，２の直列構成によってそれらの管が相当に長い配管となり、前進／後退工程の切り換え時等に発生するサージ圧力が大きくなってオイル漏れや管の破損を招き易い。また、サージ現象での圧力波の伝播によって騒音が大きくなる。
（３）  オイルタンク６２と大径シリンダ５２の上側シリンダ室５２ａとが流路７４で接続されているが、オイルタンク６２をシリンダ機構の側部に設置せざるを得ないために流路７４が折曲した経路となり、作動油の円滑な流れを阻害して無負荷時の高速駆動が妨げられる。また、その折曲した流路は前進／後退工程の切り換え時にサージ現象を誘発する要因となり、特に同流路には大量の作動油が流れるために前記（２）と同様に大きな騒音が発生する。
【００１０】
そこで、本発明は、プレスシリンダ装置の小型化を図ると共に、周辺の配管を少なくし、サージ現象を発生させずに高速駆動が可能な構成を提供することを目的として創作された。
また、本発明は、ワーク加工段階でピストン・ロッドの位置と加工圧力を検出しながら高精度な加工を実現する構成も併せて提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水平に固定された板状のマニホールドと、前記マニホールドの下側面をヘッドカバー側の内面として構成した片ロッド形の複動シリンダである大径シリンダと、前記大径シリンダの内部に収容され、前記マニホールドの下側面をヘッドカバー側の内面として構成した片ロッド形の複動シリンダである小径シリンダと、前記マニホールドの上側面に設けられ、パイロット付きプレフィル弁を介して作動油をマニホールド側へ供給するオイルタンクと、圧油供給回路とを備え、前記大径シリンダと前記小径シリンダの相互構成は、前記大径シリンダのピストン・ロッドにその後端側から前記小径シリンダの外径より大きい孔径で形成した深孔の内部に前記小径シリンダを同軸状に収容せしめると共に、その深孔の底部で前記小径シリンダのピストン・ロッドを前記大径シリンダのピストン・ロッドに連結させた構成からなり、前記大径シリンダと前記小径シリンダでは、それぞれのロッドカバー側シリンダ室がそれぞれのシリンダチューブ内に形成した流路を通じて前記マニホールド側と連通せしめられており、前記マニホールドの側面には、第１給油ポートと第２給油ポートとタンクポートとシーケンス弁が設けられており、また、前記マニホールドの内部には、前記第１給油ポートと前記小径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる第１流路と、前記第２給油ポートと前記小径シリンダのロッドカバー側シリンダ室から導かれた流路とを連通させる第２流路と、前記第１流路と前記シーケンス弁の１次側口とを連通させる第３流路と、前記大径シリンダのマニホールド側シリンダ室と前記シーケンス弁の２次側口とを連通させる第４流路と、前記プレフィル弁の流出口側と前記大径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる第５流路と、前記オイルタンクと前記大径シリンダのロッドカバー側シリンダ室から導かれた流路とを連通させる第６流路と、前記第２流路と前記プレフィル弁のパイロット圧入力口とを連通する第７流路と、前記オイルタンクと前記タンクポートを連通する第８流路とが形成されており、前記圧油供給回路は、前記の第１給油ポート又は第２給油ポートの一方に対する供給状態で他方の給油ポートから流出する作動油を前記タンクポートへ還流させる回路として構成されていることを特徴とするプレスシリンダ装置に係る。
【００１２】
この発明では、マニホールドの下面側において、大径シリンダのピストン・ロッドの内部に小径シリンダを内蔵させた二重構造のシリンダ機構部を構成しており、シリンダ機構部の全長は実質的に大径シリンダの長さとなるため、従来のシリンダ機構部と比較して大幅な小型化が図れる。
また、マニホールドの上面側を全面的に利用してオイルタンクを設けることができ、前記のシリンダ機構部の構成によって大径シリンダのマニホールド側シリンダ室が小さくなるために貯留すべき作動油の量が少なくても足りる。
従って、オイルタンクを小さく構成できることになり、その意味でも装置の小型化が図れる。
そして、マニホールドは前記シリンダ機構部とオイルタンクとの対向領域に介在しており、その側面に対して第１給油ポートと第２給油ポートとタンクポートとシーケンス弁が集約的に取り付けられているため、機能上必要となる各流路をマニホールド内に合理的に構成でき、外部の配管を必要最小限である第１給油ポートと第２給油ポートとタンクポートに対する回路だけの簡素な構成にできる。
また、その構成によって、外部の配管が簡素化されると共に、無負荷時の高速作動が妨げられることがなく、サージ現象の発生も効果的に防止できることになる。
特に、オイルタンクのプレフィル弁と大径シリンダのマニホールド側シリンダ室とを連通させる第５流路を短い距離でほぼ直線的に連通させ、また従来の装置では外管で配管されていた第６流路も大径シリンダのシリンダチューブ内とマニホールド内を通じて直線的に構成できるため、オイルタンクと大径シリンダとの間で大きな流量の作動油を円滑に流通させて高速作動を無理なく実現し、サージ現象に基づく故障や騒音の発生を防止できる。
【００１３】
前記発明において、小径シリンダのピストン・ロッドにマニホールド側からインダクタンス検出方式によるスリーブ状の位置検出センサを内挿させるための深孔を形成しておき、一方、マニホールドのシリンダ構成側に前記深孔に内嵌せしめられる位置検出センサを取り付け、位置検出センサの出力リード線をマニホールドの内部に形成した孔を通じて側面へ導出させておけば、ピストン・ロッドの位置をリアルタイムに検出することにより、プレス加工量を高精度に設定できる。
また、前記発明において、マニホールドの側面に圧力センサを取り付け、同マニホールド内に小径シリンダのマニホールド側シリンダ室又は第１流路と圧力センサの検出部とを連通させる流路を形成しておけば、作動時の推力をリアルタイムに検出でき、ワークに対するプレス加工開始時の検知や加工圧力の制御が容易になり加工精度を向上させることができる。
そして、前記の位置検出センサや圧力センサの付加は装置のサイズに殆ど影響せず、信号検出線をマニホールドの側面からまとめてとることができる。
当然に、位置検出センサと圧力センサを併用してもよく、位置と圧力の検出によって更に高精度な加工が実現できる。
【００１４】
尚、前記発明において、マニホールドの側面に２ポート２位置切換弁を取り付け、第２流路を、第２給油ポートからマニホールドの内部を通じて２ポート２位置切換弁に接続し、同切換弁からマニホールドの内部を通じて小径シリンダのロッドカバー側のポートから導かれた流路に接続した流路として構成すれば、ピストン・ロッドを任意の位置でロックすることができ、特にピストン・ロッドの軸を鉛直方向に設定した装置においては落下防止弁として有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプレスシリンダ装置の実施形態を図１から図４を用いて詳細に説明する。但し、このプレスシリンダ装置は、図５の場合と同様に、ロッド軸を鉛直方向に設定して設置台に取り付けられて、ワーク（金属板）にガスケット装着用の溝を形成するプレス加工機に適用されるものである。
先ず、図１はプレスシリンダ装置の模式的構成とその圧油供給回路を示し、１は小径シリンダ、２は大径シリンダ、３はマニホールド、４はオイルタンク、５は圧油供給回路、６はシステム全体を制御するコントローラである。
【００１６】
この実施形態では、マニホールド３が小径シリンダ１と大径シリンダ２のヘッドカバーを兼ねており、大径シリンダ２のピストン・ロッド７の内部に小径シリンダ１が同軸状に収容されている。
具体的には、大径シリンダ２のロッド７bはその先端面に取り付けた金型８をワークに押し付ける作用棒であるために大きな径で構成されるが、そのピストン・ロッド７には、ピストン７a側から、ロッド７bより小さく、小径シリンダ１の外径よりも大きい孔径の深孔９が形成されており、マニホールド３と一体的に形成された小径シリンダ１のシリンダチューブが前記深孔９に隙間１０を介在させて内嵌され、同シリンダチューブの先端面にロッドカバーが取り付けられている。
【００１７】
そして、大径シリンダ２の深孔９の底部において小径シリンダ１のピストン・ロッド１１のロッド１１bが大径シリンダ２のロッド７bに連結されており、小径シリンダ１と大径シリンダ２のピストン・ロッド１１,７は一体的に移動するようになっている。
また、小径シリンダ１のシリンダチューブ内にはそのロッドカバー側ポートからマニホールド３側へ連通する流路１２が形成されており、大径シリンダ２のシリンダチューブ内にはそのロッドカバー側ポートからマニホールド３側へ連通する流路１３が形成されている。
尚、小径シリンダ１のピストン・ロッド１１にはその上側からロッド軸に沿って細い深孔１４が形成されており、後記の位置検出センサ３１が内挿できるようになっている。
【００１８】
一方、マニホールド３の側面には、２つの給油ポートＰ１，Ｐ２とオイルタンクポートＰ３とシーケンス弁１５と２ポート２位置切換電磁弁である落下防止弁１６と圧力センサ１７と位置検出センサ３１の出力端子１８とが配設されている。
また、マニホールド３の上面はオイルタンク４の底面を兼ねているが、その底面にはパイロット付きプレフィル弁１９が取り付けられている。
【００１９】
そして、前記マニホールド３の内部には次のような流路が形成されている。
▲１▼  流路２１；給油ポートＰ１と小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａとを連通する流路である。
▲２▼  流路２２ａ，２２ｂ；給油ポートＰ２と落下防止弁１６を連通し、またその落下防止弁１６と小径シリンダ１のシリンダチューブ内に形成された流路１２を連通させる流路である。
▲３▼  流路２３；前記の流路２１とシーケンス弁１５の１次側口とを連通させる流路である。
▲４▼  流路２４；大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａとシーケンス弁１５の２次側口とを連通させる流路である。
▲５▼  流路２５；プレフィル弁１９の流出口側と大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａとを連通させる流路である。
▲６▼  流路２６；オイルタンク４内と大径シリンダ２のシリンダチューブ内に形成された流路１３とを連通させる流路である。
▲７▼  流路２７；前記の流路２２ａとプレフィル弁１９のパイロット圧の入力口とを連通する流路である。
▲８▼  流路２８；オイルタンク４とタンクポートＰ３を連通する流路である。
▲９▼  流路２９；前記の流路２１と圧力センサ１７の検出部とを連通させる流路である。この流路２９は小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａから直接導いてもよい。
【００２０】
また、マニホールド３における小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａに対向する面にはインダクタンス検出方式によるスリーブ状の位置検出センサ３１の一端が固定されており、同センサ３１を小径シリンダ１のピストン・ロッド１１に形成された深孔１４に内挿・垂下させている。
その位置検出センサ３１のリード線は、前記の固定端からマニホールド３内に形成された孔３２を通じて側面の出力端子１８に接続されている。
【００２１】
そして、各給油ポートＰ１，Ｐ２は外管３３，３４により、またタンクポートＰ３は外管３５によって圧油供給回路５側のシャトル弁５ｃと接続されており、コントローラ６からは落下防止弁１６に対する制御信号用ケーブル３６が接続され、圧力センサ１７と位置検出センサ３１の出力端子１８からコントローラ６に対してそれぞれ検出信号用ケーブル３７，３８が接続されている。
尚、オイルタンク４にはその上位部に貯留作動油の増減に対応して空気を排出／吸入させるためのガスバルブ４１が付設されており、またマニホールド３にはオイルタンク４内の作動油を抜き取る際のドレンコック４２が付設されているが、これらは付属的なものであって必須要素ではない。
【００２２】
以上のシリンダ機構部１，２とマニホールド３とオイルタンク４の構成は、実際には図２及び図３に示されるような構造で組み立てられる。
図２はその断面構造図（Ａ）とシリンダ機構部の底面図（Ｂ）、図３はオイルタンク４側から見た平面図であり、各図において図１と同一の符合で示されているものは同一機素に相当する。
但し、マニホールド３内の各流路２１〜２８や孔３２等は具体的に図示していないが、それぞれが図１に示した接続経路に基づいて合理的に形成されている。
尚、図１では図示していないが、オイルタンク４のガスバルブ４１の下側に円板４４を付設して、装置の揺動等によって作動油の油面がガスバルブ４１に被ることを防止する対策がなされており、また側壁に油面計４５を設けてオイルタンク４内の作動油の貯留量を目視確認できるようになっている。
【００２３】
以下、このプレスシリンダ装置の動作を図４のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、コントローラ６は初期状態（ピストン・ロッド１１，７が所定の中間位置又は後退限にある状態）において落下防止弁１６を閉状態に設定しており、シリンダ機構部１，２のピストン・ロッド１１，７がその自重で落下しないようにロックしているが、これを開状態に切り換えると共に、圧油供給回路５の油圧ポンプのサーボモータ５ｂを正転起動させて差動切換弁５ａを図１に示す状態に設定する。
【００２４】
すると、給油ポートＰ１に圧油が供給され、給油ポートＰ２が外管３４→差動切換弁５ａ→シャトル弁５ｃ→外管３５→タンクポートＰ３→流路２８の経路を通じてオイルタンク４に接続されることになり、小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａが流路２１を通じて昇圧され、その下側シリンダ室１ｂは流路１２→流路２２ｂ→落下防止弁１６→流路２２ａ→給油ポートＰ２から前記経路を介してオイルタンク４に通じたドレン状態となる（Ｓ１，Ｓ２）。
また、流路２１に対する圧油の供給に伴って、流路２３を介してシーケンス弁１５の一次側口が加圧され、シーケンス弁１５が閉状態から開状態へ切り換わり、流路２１→流路２３→シーケンス弁１５→流路２４の経路を介して大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａへ通じる流路が構成される（Ｓ３）。
従って、大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａも昇圧されることになるが（プレフィル弁１９は逆圧が作用するため閉状態）、大径シリンダ２の下側シリンダ室２ｂは流路１３と流路２６を介してオイルタンク４に直接連通しているため、無負荷状態にあるピストン・ロッド１１，７は下方へ起動されることになる（Ｓ３，Ｓ４）。
【００２５】
ところで、ピストン・ロッド１１，７の起動後においては、小径シリンダ１のピストン１１ａと大径シリンダ２のピストン７ａの径が異なっているために、ピストン・ロッド１１，７の移動に対応する小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａと大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａの容積変化量が異なり、大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａに対してその差分に相当する作動油が補充されなければならない。
一方、給油ポートＰ１に対する圧油の供給は外管３３によってなされており、また大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａにはシーケンス弁１５を介して作動油が供給されるため、前記の起動後において前記の補充分も含んだ作動油の供給を圧油供給回路５だけに担わせているのではピストン・ロッド１１，７を高速移動させることができない。
【００２６】
このプレスシリンダ装置では、ピストン・ロッド１１，７が起動して下方への移動が開始されると、給油ポートＰ１からの圧油供給量が不足して大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａの圧力が低下し、流路２５を介してプレフィル弁１９の流出口側の圧力が低下することによってプレフィル弁１９を閉状態から開状態に切り換える（Ｓ５，Ｓ６）。
従って、オイルタンク４に貯留されている作動油が流路２５を通じて大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａへ流入し、前記の不足分に係る作動油の補充が行われる。
その結果、大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａにおける作動油の不足分をオイルタンク４側の作動油で補償しながらピストン・ロッド１１，７を高速移動させることができる。
尚、その移動段階においては、小径シリンダ１の下側シリンダ室１ｂの作動油は流路１２→流路２２ｂ→落下防止弁１６→流路２２ａ→給油ポートＰ２→外管３４→差動切換弁５ａ→シャトル弁５ｃ→外管３５→タンクポートＰ３→流路２８の経路を通じてオイルタンク４に流入し、また大径シリンダ２の下側シリンダ室２ｂの作動油は流路１３→流路２６を通じてオイルタンク４へ流入する。
【００２７】
次に、ピストン・ロッド１１，７が下方へ所定距離だけ移動すると大径シリンダ２のピストン・ロッド７に取り付けた金型８がワークに当接し、無負荷駆動状態から有負荷駆動状態になる。
その場合、各シリンダ１，２の上側シリンダ室１ａ，２ａが昇圧することになるが、大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａの昇圧によって流路２５の圧力も高くなり、プレフィル弁１９が開状態から閉状態へ切り換わる。
従って、小径シリンダ１のピストン１１ａと大径シリンダ２のピストン７ａの受圧に基づいた強力な推力によって金型８がワークへ押し付けられ、ワークのプレス加工が実行されることになる。
【００２８】
このプレスシリンダ装置では、前記の加工開始段階において、小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａの昇圧を流路２９を介して圧力センサ１７によって検出し、ケーブル３７を通じてその検出信号を受信したコントローラ６がその時点での位置検出センサ３１の出力信号をケーブル３８から検出し、その信号に基づいて求められたピストン・ロッド１１，７の位置情報（Ｄｐａ）を内部メモリにセーブするようになっている（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。
そして、ワークに対するプレス加工の実行中においても継続的にピストン・ロッド１１，７の位置情報（Ｄｐｂ）を計測し続けて、計測値を得る度に（Ｄｐｂ−Ｄｐａ）を演算すると共にその演算値が加工限度値であるＷｐに達したか否かを確認する（Ｓ９〜Ｓ１１→Ｓ９）。
即ち、インダクタンス方式の位置検出センサ３１による検出値の相対精度が極めて優れていることを利用し、内蔵させた同センサ３１によって押圧加工量をリアルタイムに計測しながらワークに対する加工を実行する。
【００２９】
次に、コントローラ６は、Ｗｐ＝（Ｄｐｂ−Ｄｐａ）を確認した時点で、油圧ポンプのサーボモータ５ｂを逆転させると共に差動切換弁５ａを逆側へ切り換えて、給油ポートＰ２を加圧状態に、給油ポートＰ１を外管３３→シャトル弁５ｃ→外管３５→タンクポートＰ３→流路２８からオイルタンク４に通じたドレン状態にする（Ｓ１１→Ｓ１２，Ｓ１３）。
この場合、給油ポートＰ２→流路２２ａ→落下防止弁１６→流路２２ｂ→流路１２の経路を通じて小径シリンダ１の下側シリンダ室１ｂが昇圧され、同時に流路２２ａに接続された流路２７によってプレフィル弁１９にパイロット圧が印加されてプレフィル弁１９が開状態に設定される（Ｓ１４，Ｓ１５）。
【００３０】
従って、サーボモータ５ｂの逆転と差動切換弁５ａの切り換えによって、小径シリンダ１の上側シリンダ室１ａの作動油が流路２１→給油ポートＰ１→外管３３→シャトル弁５ｃ→外管３５→タンクポートＰ３→流路２８の経路でオイルタンク４側へ戻る状態になっていると共に、大径シリンダ２の各シリンダ室２ａ，２ｂがそれぞれ流路２５，（１３，２６）を通じてオイルタンク４に連通した状態になり、圧油供給回路５側から外管３４を通じて給油ポートＰ２に圧油が供給されると、ピストン・ロッド１１，７は上方へ移動する（Ｓ１６）。
また、シーケンス弁１５にチェック弁付きのものを使用しているため、大径シリンダ２の上側シリンダ室２ａの作動油は、前記の流路２５だけでなく、流路２４→シーケンス弁１５のチェック弁→流路２３→流路２１→給油ポートＰ１→外管３３→シャトル弁５ｃ→外管３５→タンクポートＰ３→流路２８の経路を通じてもオイルタンク４へ戻される。
即ち、このプレスシリンダ装置では、オイルタンク４の作動油の貯留量を前進／後退工程を通じて常に一定に保ちながら、前進／後退工程で必要に応じて供給できるようにしている。
そして、コントローラ６はこの段階においても位置検出センサ３１の検出信号に基づいてピストン・ロッド１１，７の位置を計測しており、その計測値からピストン・ロッド１１，７が初期位置に戻ったことを検出すると、油圧ポンプのサーボモータ５ｂを正転に切り換えると共に差動切換弁５ａを元の状態に切り換える（Ｓ１６〜Ｓ１８）。
【００３１】
このプレスシリンダ装置では、前記の切り換えによって１サイクルの動作が完了するが、加工後のワークはピストン・ロッド１１，７の上昇時間帯に除去されて次のワークがセットされており、以降、上記のステップＳ１〜Ｓ１８の動作を繰り返すことで順次セットされるワークを加工してゆくことができる（Ｓ１８→Ｓ１〜Ｓ１８）。
【００３２】
ところで、以上の動作手順は、ワーク加工時における位置検出センサ３１と圧力センサ１７を用いた制御方式を除いて、基本的には図５に示したプレスシリンダ装置と同様である。
しかし、図１や図２と図５を比較すれば明らかなように、このプレスシリンダ装置では大径シリンダ２の内部に小径シリンダ１を内蔵させた二重構造になっていることによりその高さが大幅に小さくなっており、平面的に見たサイズについても、シリンダ機構部１，２とマニホールド３とオイルタンク４が直列状に連結されているために、図５の装置よりも小さく構成されている。
【００３３】
また、オイルタンク４をマニホールド３を介してシリンダ機構部１，２の直上に配置し、マニホールド３内に機能上必要となる各流路を構成すると共に、マニホールド３の側面に給油ポートＰ１，Ｐ２やタンクポートＰ３や弁類１５，１６等を集約的に取り付けているため、外管の配管を最小限にして所要流路を短く合理的に構成できている。
特に、オイルタンク４とマニホールド３とシリンダ機構部１，２の直列状連結関係に基づいて流路２５を大きな内径の直線的経路で短く構成でき、作動油を極めて円滑に供給できる。
これは、サージ現象の発生を防止して、作業前のピストン・ロッド１１，７を高速で移動させる上で極めて有効である。
【００３４】
位置検出センサ３１としては、一次側のダミーコイルと二次側の主コイルを棒状のコアに巻回して保護管内に封入した方式のもの（実公平７−２２４８４号や実公平５０５６２号等に開示）が適用でき、コントローラ６側から各コイルを励振した状態でピストン・ロッド１１，７の移動による相互誘導結合係数の変化を端子電圧の変化として検出して位置情報を求める。
この位置検出センサ３１は小径シリンダ１のピストン・ロッド１１の深孔１４に内挿されているため、装置の大きさに影響せず、外部で発生する電磁界の影響を受けない。
【００３５】
また、この実施形態では圧力センサ１７を負荷圧発生タイミングの検出にだけ用いているが、加工時の圧力をリアルタイムに計測しながらコントローラ６が圧油供給回路６側の供給圧を制御するようにすれば、ワークの加工特性に適応した圧力制御が実現できる。
【００３６】
尚、圧油供給回路５については、本実施形態の構成に限定されるものでなく、給油ポートＰ１又は給油ポートＰ２の一方に対する供給状態で他方の給油ポートから流出する作動油を外管３５を通じてタンクポートＰ３からオイルタンク４へ戻す機能を有していれば足りる。
更に敷衍すれば、外管３３，３４，３５をできるだけ短く配管するためには、圧油供給回路５をマニホールド３の支持板（図５の支持板５８に相当）に直接取り付けておくことが望ましい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のプレスシリンダ装置は、以上の構成を有していることにより、次のような効果を奏する。
請求項１の発明は、小径シリンダを大径シリンダの内側に内蔵せしめた二重構造を採用したことにより、従来のように小径シリンダと大径シリンダをそれぞれ単体で直列に連結させていた場合と比較して、装置全体の大幅な小型化を実現する。
また、マニホールドを介してシリンダ機構部とオイルタンクを直列状に配置させ、マニホールドの内部に機能上必要となる各流路を合理的に構成したことにより、外部の配管を必要最小限にすると共に、サージ現象を発生させることなくピストン・ロッドの高速駆動を可能にする。
更に、前記の二重構造に基づいて、オイルタンクの作動油の所要貯留量を少なくできるという利点もあり、必然的にオイルタンクも小さく構成できる。
請求項２の発明は、ピストン・ロッドの位置をリアルタイムに検出することで、高精度なプレス加工を可能にする。
また、位置検出センサは小径ピストンのピストン・ロッドに内挿されているため、装置のサイズに影響することがなく、計測上の外乱要因も排除できる。
請求項３の発明は、負荷状態をリアルタイムに検出させることで、ワークの加工特性に適応した圧力制御を可能にする。また、前記の位置検出センサと併用することで加工開始時の位置を検出して所要加工量を高精度に設定することができる。
請求項４の発明は、ピストン・ロッドを任意の位置でロックできるようにし、実施形態のようにシリンダ機構のロッド軸を鉛直方向に設定した場合において、ピストン・ロッドが自重で落下することを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプレスシリンダ装置の模式的構成と圧油供給回路を示す図である。
【図２】実際に設計されたプレスシリンダ装置の断面構造図（Ａ）とシリンダ機構部の底面図（Ｂ）である。
【図３】実際に設計されたプレスシリンダ装置をオイルタンク側から見た平面図である。
【図４】プレスシリンダ装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】従来技術に係るプレスシリンダ装置の模式的構成と圧油供給回路を示す図である。
【符号の説明】
１…小径シリンダ、１ａ…上側シリンダ室、１ｂ…下側シリンダ室、２…大径シリンダ、２ａ…上側シリンダ室、２ｂ…下側シリンダ室、３…マニホールド、４…オイルタンク、５…圧油供給回路、５ａ…差動切換弁、５ｂ…サーボモータ、５ｃ…シャトル弁、６…コントローラ、７…ピストン・ロッド、７ａ…ピストン、７ｂ…ロッド、８…金型、９…深孔、１０…隙間、１１…ピストン・ロッド、１１ａ…ピストン、１１ｂ…ロッド、１２…流路、１３…流路、１４…深孔、１５…シーケンス弁、１６…落下防止弁、１７…圧力センサ、１８…出力端子、１９…プレフィル弁、２１…流路、２２ａ…流路、２２ｂ…流路、２３…流路、２４…流路、２５…流路、２６…流路、２７…流路、２８…流路、２９…流路、３１…位置検出センサ、３２…孔、３３…外管、３４…外管、３５…外管、３６…制御信号用ケーブル、３７…検出信号用ケーブル、３８…検出信号用ケーブル、４１…ガスバルブ、４２…ドレンコック、４４…円板、４５…油面計、５１…小径シリンダ、５１ａ…上側シリンダ室、５１ｂ…下側シリンダ室、５２…大径シリンダ、５２ａ…上側シリンダ室、５２ｂ…下側シリンダ室、５３ａ…ピストン、５３ｂ…ロッド、５４ａ…ピストン、５４ｂ…ロッド、５５…金型、５６…基台部、５７…支柱、５８…支持板、５９…下型、６０…マニホールド、６１…プレフィル弁、６２…オイルタンク、７１…シーケンス弁、７２…外管、７３…流路、７４…流路、７５…流路、７６…外管、８１…圧油供給回路、８１ａ…差動切換弁、８１ｂ…サーボモータ、８１ｃ…シャトル弁、Ｐ１，Ｐ２…給油ポート、Ｐ３…タンクポート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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