(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧流量制御弁の過流量を減少させるためにクッション付過流量減少ロジック弁を提供する。【解決手段】本クッション付過流量減少ロジック弁は、通常速度域では、圧力信号を弁ロッド油室に導いたりして、スプールはストッパ棒に接触する位置まで戻るため、ポペットの開度は設定した流量の開度になる。低速域から過流量域に至る区域では、圧力信号を弁ヘッド油室に導き距離ＬＲを零または零近傍まで前記スプールを移動させる。この場合には、調整スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングが組み込まれている穴の底部との距離ＬＰは小値となる。即ち、前記ポペット面に衝突した衝撃圧を吸収するクッション長さとなる。また、前記弁ヘッド油室側ラインにメータアウト流量制御弁などのブレーキ抵抗弁類を設備することにより、前記弁ヘッド油室側ラインの急激な油圧力の低下が起きても前記スプールの戻り速度を調整することによって、前記ポペットの移動時間を調整することが出来る。【選択図】図１
0003166031.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータを使用した油圧制御装置において、油圧アクチュエータに付加される外力の状態によって引き起こされる流量制御弁の過流量を減少させるクッション付過流量減少ロジック弁であって、
マニホールドまたはブロックのキャビティ内には、ポペットの雄テーパシート面に面接触する雌テーパシート面が施されたスリーブおよび前記スリーブに挿入されたポペットおよび前記ポペットの穴にはクラッキング圧力用のポペット用スプリングが組み込まれ、前記スリーブの雌テーパシート面と前記ポペットの雄テーパシート面との相対位置（開度）によって流量および方向制御される２ポート弁があって、前記マニホールドまたはブロックには前記２ポート弁の中心軸に対する同軸で前記スリーブの外径より大径の嵌合穴があって、その嵌合穴に嵌め込むための雄インロー部が施され、且つ前記２ポート弁の中心軸と同軸の大内径と小内径の連結穴が開けられ、なおも当該過流量減少ロジック弁の機能を有効にするため弁ヘッド油室圧力信号用ポートおよび弁ロッド油室圧力信号用ポートおよびボペット圧力信号用ポートならびに前記した各ポートに通じる流路を施した前記マニホールドまたはブロックにボルトで締結されているバルブボディと、
前記バルブボディの大内径に挿入できる外径と安定した動きが出来る長さをＬ１とした一段目（ピストン部）およびスプリングの内側のガイドを担いつつ距離ＬＲを作るべく長さＬ２とした中径の二段目および前記バルブボディに開けられた小内径に挿入でき前記ポペットの移動による開度を最大制御流量に設定すべく長さＬ３を持つ三段目から成るスプールと、
前記スプールが移動した際に前記スプールの二段目の端面と当たる座があって前記バルブボディの大内径の底部に挿入された受け座と、
前記スプールを弁ヘッド油室側へ戻す役目および前記距離ＬＲを担うスプリングと、
前記スプールの中心軸に同軸の雌ネジ穴およびストッパ棒を嵌め込むための穴が連結され、且つ弁ヘッド油室を形成するため前記バルブボディの大内径に嵌め込まれたカバーと、
前記スプールの移動を制限するため前記カバーの雌ネジと同径および同ピッチの雄ネジがあって前記カバーの穴に挿入できる外径および前記スプールの移動を制限および調整するための長さを持ったストッパ棒と、
を備えたことを特徴とするクッション付過流量減少ロジック弁。
【考案の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本考案は、特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって、油圧アクチュエータの速度を制御する流量制御弁における流量制御部の入口側と出口側の圧力差が瞬時に高まり過流量が発生する。これらの現象によって油圧アクチュエータの速度が急に旱くなり製品に不良が出たり、また油圧アクチュエータの押油室ラインが急膨張するため、急激な圧力低下が起き大きな音を発生させたりする。同時にエネルギー保存則より、引油室ラインに発生した衝撃圧から変換された衝撃波が配管や油圧機器に衝突して大きな衝撃音や異常振動を起こしたりしていた。
そこで、上記した不具合の原因たる流量制御弁における過流量を減少させるためのクッション付過流量減少ロジック弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】この分野の機械類では、小さい容積で大きな力を発揮する特徴を持つ油圧アクチュエータを活用し、油圧制御装置および油圧配管を設備して稼働させるのが一般的である。
油圧制御装置は、油圧流体にエネルギーを与え諸油圧制御する役目を担う。
油圧アクチュエータは、機械の駆動方式によって直接または間接的に金型や刃物を急降下させたり回転させたりして、ワークの打ち抜きや破砕および切断する役目を担う。油圧配管は、油圧制御装置と油圧アクチュエータの間に設備され媒体である油圧流体の流路を受け持つ。
このような特徴を持つ機械類ゆえに、油圧アクチュエータに付加される外力は、打ち抜きしたり破砕や切断したりして処理するワークの物性や形状などによって大いに変化する。このため、油圧アクチュエータの押油室側ラインに発生する油圧力△ＰＨは前記外力の程度によって変化し、その最大値は油圧制御装置の圧力ラインに設備されている圧力制御弁の設定値となる。また、前記圧力制御弁の圧力オーバライド特性によって変わるが、油圧力△ＰＨが高油圧力になるほど油圧流体は、前記圧力制御弁のタンクポートよりタンクラインへ排油されるから、その分不足になるので油圧アクチュエータの動作は低速域となる。ところが、打ち抜きや破砕および切断が終了した途端、油圧アクチュエータの動作は低速域より流量制御弁の過流量現象によって急激に高速域へ変化し、且つ油圧アクチュエータの押油室側ラインは瞬時に膨張するため油圧力△ＰＨは瞬時に低下する。これらの現象により、製品が不良になったり大きな音の発生や付随した衝撃音および異常振動を起こしたりしていた。従来の技術では、油圧アクチュエータの押油室側ラインにおける油圧力△ＰＨを急激に低下させないため、および油圧アクチュエータの急激な動作変化を防ぐため、油圧アクチュエータの引油室側ラインに、ブレーキ抵抗弁として圧力制御弁またの名をカウンタバランス弁とも言うや流量制御弁またの名をメータアウト流量制御弁とも言うなどを設備している。また、油圧アクチュエータの押油室側ラインや引油室側ラインの油圧力を検知したり、油圧アクチュエータの位置を検知したりして、その圧力や位置を電流や電圧に変換した後、比例制御弁やサーボ制御弁にて流量制御したりしている。そしてまた、圧力変動対策としてＮ２ガスを封入したブラダ型アキュームレータやピストン型アキュームレータを使用し圧力変動を吸収していた。【０００３】
【特許文献１】油圧プレスの停止制御方法およびその装置特開２００１−２５２８００
【特許文献２】油圧パンチプレスにおけるラム駆動装置特開平８−３１８４００
【特許文献３】油圧シリンダの油圧回路における脈動圧制御方法及びその装置特開平１１−２８５２９
【特許文献４】２圧力油圧回路におけるオイルハンマ制御方法及びその装置特開平１１−１９７８９８
【特許文献５】ラムシリンダ装置の作動制御装置特開２０００−２０２５３８
【特許文献６】シリンダ／ピストンの同期を制御し、プレス機での変形および／または精密打抜きの際の圧力ピークを減らすための方法および装置特開２０１０−４６７１６
【実用新案登録７】
油圧衝撃緩衝弁実願２０１０−００３４７８
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】この分野の機械類では、小さい容積で大きな力を発揮する特徴を持つ油圧アクチュエータを活用し、油圧制御装置および油圧配管を設備して稼働させるのが一般的である。
油圧制御装置は、油圧流体にエネルギーを与え諸油圧制御する役目を担う。
油圧アクチュエータは、機械の駆動方式によって直接または間接的に金型や刃物を急降下させたり回転させたりして、ワークの打ち抜きや破砕および切断する役目を担う。油圧配管は、油圧制御装置と油圧アクチュエータの間に設備され媒体である油圧流体の流路を受け持つ。
このような特徴を持つ機械類ゆえに、油圧アクチュエータに付加される外力は、打ち抜きしたり破砕や切断したりして処理するワークの物性や形状などによって大いに変化する。このため、油圧アクチュエータの押油室側ラインに発生する油圧力△ＰＨは前記外力の程度によって変化し、その最大値は油圧制御装置の圧力ラインに設備されている圧力制御弁の設定値となる。また、前記圧力制御弁の圧力オーバライド特性によって変わるが、油圧力△ＰＨが高油圧力になるほど油圧流体は、前記圧力制御弁のタンクポートよりタンクラインへ排油されるから、その分不足になるので油圧アクチュエータの動作は低速域となる。ところが、打ち抜きや破砕および切断が終了した途端、油圧アクチュエータの動作は低速域より、流量制御弁の過流量現象によって急激に高速域へ変化し、且つ油圧アクチュエータの押油室側ラインは瞬時に膨張するために油圧力△ＰＨは急激に低下する。これらの現象により、製品が不良になったり大きな音の発生や付随した衝撃音および異常振動を起こしたりしていた。前記するような不具合を起こす原因となる急激な過流量の発生や圧力低下および付随した衝撃音や異常振動を減少させる試みは先行解決方法や技術より周知である。
その多くの方法や技術では、油圧アクチュエータの急激な動作変化を防ぐため、油圧制御回路における油圧アクチュエータの引油室側ラインに、ブレーキ抵抗弁として圧力制御弁またの名をカウンタバランス弁とも言うや流量制御弁またの名をメータアウト流量制御弁とも言うなどを設備している。即ち、前記するような制御弁類を活用し、ブレーキ制御を行って油圧アクチュエータの急激な動作変化を減少させる方法を行ってきた。また、油圧アクチュエータの押油室側ラインや引油室側ラインの油圧力を検知したり、油圧アクチュエータの位置を検知したりして、その圧力や位置を電流や電圧に変換した後、比例制御弁やサーボ制御弁にて流量制御している。そしてまた、圧力変動対策としてＮ２ガスを封入したブラダ型アキュームレータやピストン型アキュームレータを使用し圧力変動を吸収していた。
ところが、油圧アクチュエータの引油室側ラインにブレーキ抵抗弁として圧力制御弁またの名をカウンタバランス弁とも言う、を設備した場合、油圧アクチュータに付加される自重Ｗを油圧アクチュエータの引油室側の面積ＡＲで除算した油圧力△ＰＲの値以上にすることが求められる（特許文献１）。
なぜなら、油圧力△ＰＲの値は自重Ｗと相殺関係にあり、引油室側ラインにある前記圧力制御弁の設定値を油圧力△ＰＲより以下の値にすると自重Ｗとのバランスが崩れて自然降下するためである。しかし、ブレーキ制御を行わなければならない以上、引油室側ラインにある前記圧力制御弁の設定値を油圧力△ＰＲの値より大きい値に設定する必要がある。この場合は、ワークの抜きや破砕および切断する処理力が油圧力△ＰＲの上昇値分、低下してしまう欠点がある。
流量制御弁またの名をメータアウト流量制御弁とも言う、を設備してメータアウト流量制御（ブレーキ制御）を行って、油圧アクチュエータの押油室側ラインの急激な圧力低下を減少させる方法も一般的である。しかしながら、流量制御弁や流量制御切換弁のスプール形流量制御部の入口側に衝撃圧が瞬時に加えられるため、出口側との圧力差は瞬時に高まり過流量となる。また、メータアウト流量制御弁は、油圧アクチュエータの通常作動時の速度に合わせて弁開度に設定するから、過流量時における弁開度の調整は不可能である。
近年、ロジック弁が開発され積極的に採用されてきた。この弁の特徴は、チェック弁を圧力信号ラインの圧力信号操作で開閉させる２ポート弁で、前記圧力信号を制御することにより方向・流量・圧力の多機能弁として役目を果たしている。使用される流量ロジック弁は、前記したスプール形流量制御弁と異なり衝撃圧を受けるポペット面に小規模なクッション機能が備わっている。すなわち、ポペットのテーパ形状によって油圧流体のじょう乱が発生し衝撃圧の緩衝が図れている。しかしながら、前記したメータアウト流量調整弁の弁開度の設定と同様に、油圧アクチュエータの速度を通常作動時に合わせて流量ロジック弁の弁開度を設定するため、過流量時における弁開度の調整はできないから、依然として欠点は残る。この欠点を少なくするため前記圧力信号ラインに固定絞り機構を加えてポペットの動作を遅くし、ある程度の過流量を防いだ特殊流量ロジック弁がある。しかしながら、ポペット面に加えられる衝撃圧を減少させるには、瞬時にポペットを若干量移動させる必要があるため、極力抵抗側に絞りなどのブレーキ機構を無くさなければならない。また、前記固定絞り機構の絞り流路径の最適直径の決定に手間がかかったり、且つポペットの開き始めから設定した弁開度までの移動時間がかかったりするため、前記最適直径の決定の困難さや油圧アクチュエータの通常動作速度が出るまで時間がかかるなど課題は残る。
これらの欠点や課題を考慮した制御方法が精密プレス機などに使用されている。それは油圧アクチュエータの押油室側ラインや引油室側ラインの油圧力を検知したり、油圧アクチュエータの位置を検知したりして、その圧力や位置を電流や電圧に変換した後、比例制御弁やサーボ弁にて流量制御している（特許文献４および５）。
本課題の最大の問題は、ワークによって金型や刃物の当たる位置が都度変化すること、且つ処理するワークの物性や形状が異なるため、油圧アクチュエータの引油室側ラインに発生する衝撃圧が一定にならないことである。
特許文献２では、油圧アクチュエータのピストン降下時のオイルハンマ音（衝撃圧による衝撃音）をなくす発明がなされているが、油圧アクチュエータの上端部近傍のみの効果を担うものであり、過流量を減少させることはない。
同様に特許文献３でも油圧アクチュエータの上端部の構造上ゆえに発生するオイルハンマ音（衝撃圧による衝撃音）をなくす発明である。
圧力変動対策としてＮ２ガスを封入したブラダ型アキュームレータやピストン型アキュームレータを使用して圧力変動を吸収し、二次的に過流量を減少させる方法もあり得るが、本分野の油圧制御装置に関する油圧力は、仕様油圧力から衝撃圧まで非常に幅広く、且つ高圧ガスを利用する圧力容器であるがゆえに、高圧ガス保安法や第二種圧力容器などの法の適用およびメインテナンスなどに難があるため活用されていないのが現実である。特許文献６はアキュームレータを活用した発明である。実用新案登録願７は、油圧アクチュエータの引油室側ラインに発生した衝撃圧をピストンの形状および移動および多数の流路を活用して減衰を図った実用新案登録願である。この新案は油圧アクチュエータの引油室側ラインに発生した衝撃圧の減哀には非常に効果があり、流量制御部の入口側の衝撃圧を少なく出来るから、二次的には過流量を減少させる方法となり得る。しかしながら、流量制御弁の過流量を減少させる目的には残念ながらそぐわない。
先行解決方法や技術は、特に、油圧制御機器と電気制御の関連付けで行う傾向にある。また、用途に見合う制御弁が少ない事情があるため複雑な油圧回路構成にして解決を図っている。しかしながら、本考案に係る分野の機械類の実施例は、高油圧の油圧制御機器を使用したり油圧配管およびサポートを頑丈にしたりして、破損を防ぐ消極的な方法が取られているのが実情である。
従って、本考案はこの実情を鑑みて行った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】そこで、本考案は、以上の課題を解決すべく、特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって、油圧アクチュエータの速度を制御する流量制御弁における流量制御部の入口側と出口側の圧力差が瞬時に高まり過流量が発生する。この現象によって油圧アクチュエータの速度が急に早くなり製品に不良が出たり、また油圧アクチュエータの押油室ラインが急膨張するため、急激な圧力低下が起き大きな音を発生させたりする。同時にエネルギー保存則より、引油室ラインに発生した衝撃圧から変換された衝撃波が配管や油圧機器に衝突して大きな衝撃音や異常振動を起こしたりしていた。
そこで、上記した不具合の原因たる流量制御弁における過流量を減少させるためにクッション付過流量減少ロジック弁の提供を目的とした。
【０００６】以上において、本考案は、特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって引き起こされる流量制御弁の過流量を減少させるクッション付過流量減少ロジック弁であって、マニホールドまたはブロックのキャビティ内には、ポペットの雄テーパシート面に面接触する雌テーパシート面が施されたスリーブおよび前記スリーブに挿入されたポペットおよび前記ポペットの穴にはクラッキング圧力用のポペット用スプリングが組み込まれ、前記スリーブの雌テーパシート面と前記ポペットの雄テーパシート面との相対位置（開度）によって流量および方向制御される２ポート弁があって、前記マニホールドまたはブロックには前記２ポート弁の中心軸に対する同軸で前記スリーブの外径より大径の嵌合穴があって、その嵌合穴に嵌め込むための雄インロー部が施され、且つ前記２ポート弁の中心軸と同軸の大内径と小内径の連結穴が開けられ、なおも当該過流量減少ロジック弁の機能を有効にするため弁ヘッド油室圧力信号用ポートおよび弁ロッド油室圧力信号用ポートおよびボペット圧力信号用ポートならびに前記した各ポートに通じる流路を施した前記マニホールドまたはブロックにボルトで締結されているバルブボディと、
前記バルブボディの大内径に挿入できる外径と安定した動きが出来る長さをＬ１とした一段目（ピストン部）およびスプリングの内側のガイドを担いつつ距離ＬＲを作るべく長さＬ２とした中径の二段目および前記バルブボディに開けられた小内径に挿入でき前記ポペットの移動による開度を最大制御流量に設定すべく長さＬ３を持つ三段目から成るスプールと、
前記スプールが移動した際に前記スプールの二段目の端面と当たる座があって前記バルブボディの大内径の底部に挿入された受け座と、
前記スプールを弁ヘッド油室側へ戻す役目および前記距離ＬＲを担うスプリングと、
前記スプールの中心軸に同軸の雌ネジ穴およびストッパ棒を嵌め込むための穴が連結され、且つ弁ヘッド油室を形成するため前記バルブボディの大内径に嵌め込まれたカバーと、
前記スプールの移動を制限するため前記カバーの雌ネジと同径および同ピッチの雄ネジがあって前記カバーの穴に挿入できる外径および前記スプールの移動を制限および調整するための長さを持ったストッパ棒と、
を備えたことを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって、油圧アクチュエータの速度を制御する流量制御弁内における流量制御部の入口側と出口側の圧力差が瞬時に高かくなり過流量が発生する。この過流量を減少させるには、流量制御弁における過流量の解明が不可欠である。
先ず、油圧アクチュエータのライン内について考察する。油圧アクチュエータの押油室側ラインの油圧流体が持つエネルギー（圧力エネルギーと圧縮エネルギーと速度エネルギーと位置エネルギーを加算したエネルギー）が、引油室側ラインの油圧流体が持つ抵抗エネルギー（自重Ｗと配管や油圧アクチュエータ・制御機器などの抵抗力の総和を油圧アクチュエータの引油室側の面積ＡＲで除算した△ＰＲに関係する圧力エネルギーと圧縮エネルギーと速度エネルギーと位置エネルギーを加算したエネルギー）より少しでも大きければ、油圧アクチュエータの動作はワークを処理する工程に入る。また、油圧アクチュエータの押油室側ラインに満たされている油圧流体の慣性と引油室側ラインの圧力制御およびメータアウト流量制御された油圧流体の慣性とが、ブレーキ制御されたバランス良い過程が通常の運転状態である。ところが、油圧アクチュエータに付加される外力は、金型や刃物がワークに当たり始めより打ち抜きや破砕および切断する間、ワークの物性や形状などによって大いに変化する。このため、油圧アクチュエータの押油室側ラインに発生する油圧力△ＰＨは前記外力の程度によって変化し、その最大値は油圧制御装置の圧力ラインに設備されている圧力制御弁の設定値となる。また、油圧アクチュエータの動作は前記圧力制御弁の圧力オーバライド特性によって変わるが、油圧力△ＰＨが高油圧力になるほど油圧流体は、前記圧力制御弁のタンクポートよりタンクラインに排油されるため、その分不足となるので油圧アクチュエータは低速域となる。即ち、油圧アクチュエータの押油室側ラインの油圧流体が持つエネルギー（圧力エネルギーと圧縮エネルギーと速度エネルギーと位置エネルギー）は、圧力エネルギーと圧縮エネルギーが主となることが分かる。
一方、油圧アクチュエータの引油室側ラインの油圧流体が持つ抵抗エネルギーは遥かに小さい。ところが、打ち抜きや破砕および切断が終了した途端、前記外力が消滅したり、自重Ｗによって負となったりするため油圧アクチュエータの押油室側ラインの油圧流体が持つ圧力エネルギーと圧縮エネルギーは瞬時に解放されると同時に、圧力低下をまねき大きな音が発生する。
また、油圧アクチュエータの引油室側ラインは、エネルギー保存則により、且つ油圧アクチュエータの面積比および油圧流体の慣性および油圧制御弁の動作遅れなどが重なって瞬時で数倍の衝撃圧をもたらす。
流量制御弁においては、前記した瞬時の衝撃圧によって流量制御部における入口側の圧力が衝撃圧近傍となるため、出口側との圧力差が大きくなり、油圧アクチュエータの通常動作時における制御流量と比較して急激に、且つ大量の油圧流体が流れる。すなわち、過流量状態となる。
付随して油圧アクチュエータは低速域から高速域へと急激に変化するため、押油室側ラインがなお膨張すると同時に圧力△ＰＨはなお低下する。
そこで、本考案は、マニホールドまたはブロックのキャビティ内に嵌め込まれたスリーブがあって、前記スリーブにはポペットの雄テーパシート面に面接触するための雌テーパシート面が施されている。また、前記スリーブに挿入されたポペットには前記した雄テーパシート面およびポペット用スプリングを組み込む穴が開けられ、クラッキング圧力用のポペット用スプリングが組み込まれている。
なお、前記ポペット用スプリングの一方端は前記バルブボディの受け面に接している。前記した構成は前記スリーブの雌テーパシート面と前記ポペットの雄テーパシート面との相対位置（開度）によって流量および方向制御される２ポート弁を成す。また、前記ポペット面が雄テーパ形状としているため、前記ポペット面に衝突した油圧流体がじょう乱し、衝撃圧の緩衝および衝撃力を減少させる効果がある。しかしながら、前記ポペットが設定した流量開度、即ち距離ＬＰが零まで瞬時に移動するため過流量を減少させる効果は限定されよう。また、前記ポペット用スプリングのポペット圧力信号の流路に固定絞り機構を加えてポペットの動作を遅くし、ある程度の過流量を防ぐ特殊流量ロジック弁がある。しかしながら、ポペット面に加えられる衝撃圧を減少させるには、瞬時にポペットを若干量移動させる必要があるため、極力抵抗側に絞りなどのブレーキ機構を無くさなければならない。
また、前記固定絞り機構の絞り流路径の調整や決定に手間がかかったり、且つポペットの開き始めから設定した弁開度までに時間がかかったりするため、調整の困難さや油圧アクチュエータの通常動作速度が出るまで遅くなるなど、前記特殊流量ロジック弁でも課題は残る。
このため本考案は、加えて、前記マニホールドまたはブロックに、組み込まれた前記２ポート弁の中心軸に同軸で前記スリーブの外径より大径の嵌合穴を開け、その嵌合穴に嵌め込むための雄インロー部を施したバルブボディを前記マニホールドまたはブロックにボルトで締結し、前記２ポート弁と連係する構造とした。また、前記バルブボディには前記２ポート弁の中心軸と同軸の大内径と小内径の連結穴を開け、且つ当該クッション付過流量減少ロジック弁の機能を拡大化するため、弁ヘッド油室圧力信号用ポートおよび弁ロッド油室圧力信号用ポートおよびボペット圧力信号用ポートおよび前記した各ポートに通じる流路を施している。
前記バルブボディの大内径と小内径の連結穴には、三段の異なる外径を持つスプールが組み込まれており、前記大内径に挿入されるスプール部を一段目と称しピストンの役目を担い、安定した動きが出来る長さＬ１としている。二段目の外径は一段目の外径および三段目の外径の間の値とし、且つスプリングの内側のガイドの役目をおう。また、長さＬ２は前記バルブボディの大内径の底部に組み込まれた受け座との距離ＬＲを作るべく長さとしている。
なおまた、前記小内径に挿入されるスプール部を三段目と称し前記ポペットの移動による開度を最大制御流量に設定した長さＬ３としている。
前記バルブボディの大内径に前記スプールを組み込んだ状態は、前記２ポート弁の中心軸と同軸の大内径および小内径の連結穴に挿入された前記スプールにおける一段目の前記カバー側の端面と前記カバーとの空間をなす弁ヘッド油室および前記スプールの二段目側における一段目の端面と前記大内径の穴の底部との空間をなす弁ロッド油室の二室を成す。また、前記バルブボディの大内径の底部には、前記受け座が組み込まれており、前記スプールの二段目端面のストッパの役目を担いつつ、弁ロッド油室にあるスプリングの一方端に接している。前記スプリングは前記スプールを戻す役目を担う。
前記弁ヘッド油室を形成するため、前記バルブボディの大内径に嵌め込まれたカバーがあって、前記バルブボディとボルトで締結されている。前記カバーには雌ネジおよび同軸で前記雌ネジの谷径と同値および前記した値より小値の穴が開けられている。また、前記カバーの雌ネジと同径の雄ネジおよび前記穴に嵌合する外径を持ち、先端には調整用の例えば六角穴および二面巾および多角形を施したストッパ棒がねじ込まれている。前記ストッパ棒の緩み止めはナットで行う。前記ストッパ棒は前記スプールの移動を制限し、前記ポペットの開度を調整する役目を担う。
前記弁ヘッド油室には弁ヘッド油室圧力信号用ポートおよび付随する流路が通じており、また、前記弁ロッド油室には弁ロッド油室圧力信号用ポートおよび付随する流路が通じている。
【０００８】当該クッション付過流量減少ロジック弁の機能について、
当該クッション付過流量減少ロジック弁の始動状態から記す。先ず、前記スプールは前記スプリングによって、前記カバー側へ押され、常に前記ストッパ棒の端面に接触した状態である。即ち、前記ストッパ棒の出し入れの程度によって、前記スプールの位置と距離ＬＲが決定される。次に、前記ポペットは前記ポペット用スプリングによって、前記ポペットの雄シート面と前記スリーブの雌シート面とが面接触した状態となっている。これらの関係により前記スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングが組み込まれている穴の底部との距離ＬＰが決められる。
油圧流体を前記スリーブの流路、即ち油圧アクチュエータの引油室側ラインから前記ポペット面側に流れた場合、油圧流体が持つ流体圧力と前記ポペット用スプリングのクラッキング圧力とが相殺関係となる。従って、前記流体圧力が前記クラッキング圧力よりも大きければ、前記ポペット用スプリングが圧縮されて前記ポペットは移動し、距離ＬＰが小値になる。なおも、油圧流体の圧力と流量が増していくにつれて前記ポペットがなお押され、前記ポペット用スプリングが組み込まれている穴の底部と前記スプールの三段目の端面に当たって距離ＬＰは零となる。即ち、この時の前記ポペットの開度が通常動作時における制御流量となる。また、前記バルブボディに施されたポペット圧力信号用ポートおよび付随する流路に圧力信号用油圧流体を流すことによって、前記ポペットのクラッキング圧力以上に変更することや２ポート方向切換弁に出来るなど、当該過流量減少ロジック弁の多機能化も可能である。
当然、前記ポペット圧力信号用ポートおよび付随する流路をタンクおよびドレンラインに導けば、ポペットの移動抵抗を少なくしたい油圧制御回路にも使用出来る。
当該過流量減少ロジック弁は、距離ＬＰと距離ＬＲとの関係を、
ＬＰ＞ＬＲ−−−−−−−−−−１  としている。
また、前記スプールの前記弁ヘッド油室の断面積△Ａ１Ｈと前記弁ロッド油室側の断面積△Ａ２Ｒとの関係は、
△Ａ１Ｈ＞△Ａ２Ｒ−−−−−２
｛（スプリングの押力）＋（△ＰＲ・△Ａ２Ｒ）｝＞［△Ａ１Ｈ×｛（弁ヘッド油室にかかるタンクラインの油圧力）＋（油圧制御弁がタンクラインに設備されている場合は弁の一次側に発生する油圧力）｝］−−−−−−−−−−−３
（α・△ＰＨ・△Ａ１Ｈ）＞［（△ＰＲ・△Ａ２Ｒ）＋（スプリングの押力）＋（ポペット面に受ける流体力）−△Ｐ３Ｐ×｛（ポペットの断面積）−（スプールの三段目の断面積）｝−（ポペット用スプリングの押力）］−−−−−−−−−４
但し、αは係数とし、０．１から１．０の間の数字とする
△ＰＨは弁ヘッド油室の圧力信号
△ＰＲは弁ロッド油室の圧力信号
△Ｐ３Ｐはポペット圧力信号
上記する式１および式２および式３および式４が成り立つよう、前記バルブボディの大内径および小内径および前記スプールおよびスプリングの形状および関係諸元にしている。
次に、油圧力△ＰＨと油圧アクチュエータの速度の関係は、
前記油圧力△ＰＨが圧力制御弁の圧力オーバライド特性の範囲外で推移し設定した流量で稼働している通常速度域、前記油圧力△ＰＨが高まり圧力弁のオーバライド特性の範囲内入った場合に発生する低速域、打ち抜きや破砕および切断した途端、油圧アクチュエータの動作は低速域から高速域へ急激に変化し、油圧アクチュエータの押油室側ラインは瞬時に膨張すると同時に油圧力△ＰＨは瞬時に低下する過流量域、の三区域に区分出来る。
前記した通常速度域では、圧力信号を弁ロッド油室に導く、または式３によって前記スプールは前記ストッパ棒に接触する位置まで戻るため、前記ポペットの開度は設定した流量の開度になる。
前記した低速域から過流量域に至る区域では、圧力信号を弁ヘッド油室に導き距離ＬＲを零または零近傍まで前記スプールを移動する（式４による）。この場合には、式１によって前記スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングが組み込まれている穴の底部との距離ＬＰは小値となる。即ち、前記ポペット面に衝突した衝撃圧を吸収するクッション長さとなる。前記クッション長さは前記距離ＬＰを変更することによって、最適なクッション長さにすることが可能であり、且つポペット面の衝撃圧も変化させられるので入口側油圧力に低下がより図れる。また、前記弁ヘッド油室側ラインにメータアウト流量制御弁などのブレーキ抵抗弁類を設備することにより、前記ヘッド油室側ラインに急激な油圧力の低下が起きても、弁ヘッド油室の油圧力の低下は比例しないため、前記スプールの戻り速度を、現象状態を観察しつつ自由度を持って調整することが可能である。従って、前記ポペットの移動時間を広範囲に調整することが出来、過流量を調整および減少させることが可能となる。また、前記スプールの戻り速度が遅い場合は、前記弁ロッド油室に圧力信号を導き、強制的に戻り速度を高めることも可能である。
さらに、油圧流体の衝撃圧が変換されて衝撃波となって流路内を繰り返し移動するが、当該クッション付過流量減少ロジック弁はこれまでの説明によってポペットのテーパ形状による衝撃圧の緩和および前記スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングの穴底との距離ＬＰの小値によるクッション効果および前記スプールの戻り速度の広範囲な調整の過程をふむことによって、過流量の減少に加えて衝撃圧の緩和にも十分対応可能となっている。
以上により、特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって、油圧アクチュエータの速度を制御する流量制御弁における流量制御部の入口側と出口側の圧力差が瞬時に高まり過流量が発生する。これらの現象によって油圧アクチュエータの速度が急に早くなり製品に不良が出たり、また油圧アクチュエータの押油室ラインが急膨張するため、急激な圧力低下が起き大きな音を発生させたりする。
同時にエネルギー保存則より、引油室ラインに発生した衝撃圧から変換された衝撃波が配管や油圧機器に衝突して大きな衝撃音や異常振動を起こしたりしていた。そこで、上記した不具合の原因たる流量制御弁における過流量を減少させるためにクッション付過流量減少ロジック弁の目的と提供が達せられる。
【考案の効果】
【０００９】以上、説明したように、本考案のクッション付過流量減少ロジック弁は、通常速度域では、圧力信号を弁ロッド油室に導く、または式３によって前記スプールは前記ストッパ棒に接触する位置まで戻るため、前記ポペットの開度は設定した流量の開度になる。
前記した低速域から過流量域に至る区域では、圧力信号を弁ヘッド油室に導き距離ＬＲを零または零近傍まで前記スプールを移動する（式４による）。この場合には、式１によって前記スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングが組み込まれている穴の底部との距離ＬＰは小値となる。即ち、前記ポペット面に衝突した衝撃圧を吸収するクッション長さとなる。前記クッション長さは前記距離ＬＰを変更することによって、最適なクッション長さにすることが可能であり、且つポペット面の衝撃圧も変化させられるので入口側油圧力に低下がより図れる。また、前記弁ヘッド油室側ラインにメータアウト流量制御弁などのブレーキ抵抗弁類を設備することにより、前記ヘッド油室側ラインに急激な油圧力の低下が起きても、弁ヘッド油室の油圧力の低下は比例しないため、前記スプールの戻り速度を、現象状態を観察しつつ自由度を持って調整することが可能である。従って、前記ポペットの移動時間を広範囲に調整することが出来、過流量を調整および減少させることが可能となる。また、前記スプールの戻り速度が遅い場合は、前記弁ロッド油室に圧力信号を導き、強制的に戻り速度を高めることも可能である。
さらに、油圧流体の衝撃圧が変換されて衝撃波となって流路内を繰り返し移動するが、当該過流量減少ロジック弁はこれまでの説明によってポペットのテーパ形状による衝撃圧の緩和および前記スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングの穴底との距離ＬＰの小値によるクッション効果および前記スプールの戻り速度の広範囲な調整の過程をふむことによって、過流量の減少に加えて衝撃圧の緩和にも十分対応可能となっている。
以上により、特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって、油圧アクチュエータの速度を制御する流量制御弁における流量制御部の入口側と出口側の圧力差が瞬時に高まり過流量が発生する。この現象によって油圧アクチュエータの速度が急に早くなり製品に不良が出たり、また油圧アクチュエータの押油室ラインが急膨張するため、急激な圧力低下が起き大きな音を発生させたりする。同時にエネルギー保存則より、引油室ラインに発生した衝撃圧から変換された衝撃波が配管や油圧機器に衝突して大きな衝撃音や異常振動を起こしたりしていたなどの不具合の減少が期待出来、且つ、複雑な油圧回路構成を行う必要はなく単純油圧回路化と機械類の延命化が期待出来る。
【図面の簡単な説明】以下に、本考案に係るクッション付過流量減少ロジック弁について適宜図面を参照しながら説明する。【００１０】
【図１】本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁の断面図を示す。
【図２】本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁の距離ＬＲが零の状態を示す断面図である。
【図３】本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁のポペットが開状態を示す図である。
【図４】本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁を使用した例の油圧回路図を示す。
【図５】本考案の実施形態による圧力制御弁（バランスピストン形）の圧力オーバーライド特性図を示す。
【図６】本考案の実施形態による圧力制御弁（直動形）の圧力オーバーライド特性図を示す。
【考案を実施するための形態】
【００１１】本考案のクッション付過流量減少ロジック弁１について、図１に示すように、本考案の実施形態によるマニホールドまたはブロック１３のキャビティ内に嵌め込まれたスリーブ１４があって、スリーブ１４にはポペット１５面側の流路１８の内径に合わせた雌テーパ形状およびポペットの雄テーパシート面に面接触するための雌テーパシート面が施されている。また、スリーブ１４に挿入されたポペット１５には前記した雄テーパシート面およびポペット用スプリング１６を組み込む穴が開けられ、クラッキング圧力用のポペット用スプリング１６が組み込まれている。
なお、ポペット用スプリング１６の一方端はバルブボディ２の受け面に接している。前記した構成はスリーブ１４の雌テーパシート面とポペット１５の雄テーパシート面との相対位置（開度）によって流量および方向制御される２ポート弁を成す。なお、スリーブ１４の雌テーパ形状は流路１８の段差を無くし油圧流体の乱流を防ぐこと。また、ポペット１５のシート面が雄テーパ形状としているため、ポペット１５面に衝突した油圧流体がじょう乱し、衝撃圧の緩衝および衝撃力を減少させる効果がある。しかしながら、ポペット１５は設定した流量開度、即ち距離ＬＰが零まで瞬時に移動してしまうため、過流量を減少させる効果は限定されよう。また、ポペット用スプリング１６のポペット圧力信号の流路１７ａに固定絞り機構を加えてポペット１５の動作を遅くし、ある程度の過流量を防ぐ特殊流量ロジック弁がある。しかしながら、ポペット１５面に加えられる衝撃圧を減少させるには、ポペット１５を瞬時に若干量移動させる必要があるため、極力抵抗側に固定絞りなどのブレーキ機構を無くさなければならない。また、前記固定絞り機構の絞り流路径の調整や決定に手間がかかり、且つポペット１５の開き始めから設定した流量開度までに時間がかかったりするため、調整の困難さや油圧アクチュエータ１９の通常動作速度が出るまで遅くなるなど、前記特殊流量ロジック弁でも課題は残る。
このため本考案は、加えて、マニホールドまたはブロック１３に、組み込まれた前記２ポート弁の中心軸に同軸でスリーブ１４の外径より大径の嵌合穴を開け、その嵌合穴に嵌め込むための雄インロー部を施したバルブボディ２をマニホールドまたはブロック１３にバルブボディ用ボルト１２で締結し、前記２ポート弁と連係する構造とした。また、バルブボディ２には前記２ポート弁の中心軸と同軸の大内径と小内径の連結穴を開け、且つ過流量減少ロジック弁１の機能を拡大化するため、弁ヘッド油室圧力信号用ポート８ｂおよび弁ロッド油室圧力信号用ポート９ｂおよびボペット圧力信号用ポート１７および前記した各ポートに通じる流路８ａおよび９ａおよび１７ａを施している。
バルブボディ２の大内径と小内径の連結穴には、三段の異なる外径を持つスプール３が組み込まれており、前記大内径に挿入されるスプール部を一段目と称しピストンの役目を担い、安定した動きが出来る長さＬ１としている。二段目の外径は一段目の外径および三段目の外径の間の値とし、且つスプリング４の内側のガイドの役目をおう。また、長さＬ２はバルブボディ２の大内径の底部に組み込まれた受け座５との距離ＬＲを作るべく長さとしている。
なおまた、前記小内径に挿入されるスプール部を三段目と称しポペット１５の移動による開度を最大流量より決定した長さＬ３としている。バルブボディ２の大内径にスプール３を組み込んだ状態は、前記２ポート弁の中心軸と同軸の大内径および小内径の連結穴に挿入されたスプール３における一段目のカバー６側の端面とカバー６との空間をなす弁ヘッド油室８およびスプール３の二段目側における一段目の端面と前記大内径の穴の底部との空間をなす弁ロッド油室９の二室を成す。また、バルブボディ２の大内径の底部には、受け座５が組み込まれており、スプール３の二段目端面のストッパの役目を担いつつ、弁ロッド油室９にあるスプリング４の一方端に接している。スプリング４はスプール３を戻す役目を担う。
弁ヘッド油室８を形成するため、バルブボディ２の大内径に嵌め込まれたカバー６があって、バルブボディ２とカバー用ボルト１１で締結されている。
カバー６には雌ネジおよび同軸で前記雌ネジの谷径と同値および前記した値より小値の穴が開けられている。また、カバー６の雌ネジと同径の雄ネジおよび前記穴に嵌合する外径を持ち、先端には調整用の例えば六角穴および二面巾および多角形を施したストッパ棒７がねじ込まれている。ストッパ棒７の緩み止めはナット１０で行う。ストッパ棒７はスプール３の移動を制限し、ポペット１５の開度を調整する役目を担う。
弁ヘッド油室８には弁ヘッド油室圧力信号用ポート８ｂおよび弁ヘッド油室用流路８ａが通じており、また、弁ロッド油室９には弁ロッド油室圧力信号用ポート９ｂおよび弁ロッド油室用流路９ａが通じている。
図２は本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁１における、距離ＬＲが零の状態を示す図である。前記した低速域から過流量域に至る区域では、圧力信号を弁ヘッド油室圧力信号用ポート８ｂおよび弁ヘッド油室用流路８ａおよび弁ヘッド油室８に導き距離ＬＲを零または零近傍までスプール３を移動させる（式４による）。この場合には、式１によってスプール３の三段目の端面とポペット用スプリング１６が組み込まれている穴の底部との距離ＬＰは小値となる。即ち、ポペット１５面に衝突した衝撃圧を吸収するクッション長さとなる。
図３は本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁１における、ポペット１５が油圧流体に押されてポペット１５にあるポペット用スプリング１６用穴と、スプール３の三段目の端面の接触した状態である。即ち、ポペット１５の雄テーパとスリーブ１４の雌テーパの開度が、ストッパ棒の出入りの程度によって調整される、通常動作状態時の制御流量となる。
以上によって、本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁１は構成される。
図４は本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁１を使用した例の油圧制御回路図である。
図５は本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁１を使用する際の、圧力制御弁（バランスピストン形）の圧力オーバーライド特性図である。
図６は本考案の実施形態によるクッション付過流量減少ロジック弁１を使用する際の、圧力制御弁（直動形）の圧力オーバーライド特性図である。
【００１２】本考案のクッション付過流量減少ロジック弁は、通常速度域では、圧力信号を弁ロッド油室に導いたりおよび式３によったりして、前記スプールは前記ストッパ棒に接触する位置まで戻るため、前記ポペットの開度は設定した流量の開度になる。
前記した低速域から過流量域に至る区域では、圧力信号を弁ヘッド油室に導き距離ＬＲを零または零近傍まで前記スプールを移動させる（式４による）。
この場合には、式１によって前記調整スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングが組み込まれている穴の底部との距離ＬＰは小値となる。即ち、前記ポペット面に衝突した衝撃圧を吸収するクッション長さとなる。また、前記弁ヘッド油室側ラインにメータアウト流量制御弁などのブレーキ抵抗弁類を設備することにより、前記ヘッド油室側ラインの急激な油圧力の低下が起きても油圧アクチュエータの現象と動作確認をして、前記距離ＬＰ（クッション長さ）による衝撃圧の低減と前記メータアウト流量制御弁などのブレーキ抵抗弁による自由度を高めた前記スプールと前記ポペットの移動時間を調整することが可能となる。即ち、過流量を減少させることが可能となる。また、前記スプールの戻り速度が遅い場合、前記弁ロッド油室に圧力信号を導き、強制的に戻り速度を高めることも可能である。
油圧流体の衝撃圧が変換されて衝撃波となって流路内を繰り返し移動するが、当該過流量減少ロジック弁はこれまでの説明によってポペットのテーパ形状による衝撃圧の緩和および前記スプールの三段目の端面と前記ポペット用スプリングの穴底との距離ＬＰの小値によるクッション効果および前記スプールの戻り速度の調整の過程をふむことによって、過流量の減少に加えて衝撃圧の緩和にも十分対応可能となっている。
【００１３】以上により、特に、油圧アクチュエータを使用するプレス機械や廃材荒物破砕機および切断機械などに使用される油圧制御装置に係り、前記機械類の稼働時における付加された外力の状態によって、油圧アクチュエータの速度を制御する流量制御弁における流量制御部の入口側と出口側の圧力差が瞬時に高まり過流量が発生する。これらの現象によって油圧アクチュエータの速度が急に早くなり製品に不良が出たり、また油圧アクチュエータの押油室ラインが急膨張するため、急激な圧力低下が起き大きな音を発生させたりする。
同時にエネルギー保存則より、引油室ラインに発生した衝撃圧から変換された衝撃波が配管や油圧機器に衝突して大きな衝撃音や異常振動を起こしたりしていたなどの不具合の減少が期待出来、且つ、複雑な油圧回路構成を行う必要はなく単純化と機械類の延命化が期待出来る。
【符号の説明】
【００１４】  １      クッション付過流量減少ロジック弁
２      バルブボディ
３      スプール
４      スプリング
５      受け座
６      カバー
７      ストッパ棒
８      弁ヘッド油室
８ａ    弁ヘッド油室用流路
８ｂ    弁ヘッド油室圧力信号用ポート
９      弁ロッド油室
９ａ    弁ロッド油室用流路
９ｂ    弁ロッド油室圧力信号用ポート
１０      ナット
１１      カバー用ボルト
１２      バルブボディ用ボルト
１３      マニホールドまたはブロック
１４      スリーブ
１５      ポペット
１６      ポペット用スプリング
１７      ポペット圧力信号用ポート
１７ａ    ポペット圧力信号の流路
１８      ポペット面側の流路
１８ｂ    ２方向弁の出口側の流路
１９      油圧アクチュエータ
２０      押油室側ライン
２１      引油室側ライン
【図１】
0003166031.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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