加圧装置および加圧装置の制御方法
【課題】長時間の連続した加圧ができ、かつ、被加圧物への負荷変動を低減できる加圧装置および加圧装置の制御方法を提供する。
【解決手段】加圧手段３０と、プランジャポンプ５０と、加圧手段３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放する第１状態と、加圧手段３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブ６１と、シャットオフバルブ６１の加圧手段３０側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段７１と、シャットオフバルブ６１のプランジャポンプ５０側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段７２とを備える。シャットオフバルブ６１で加圧を中断し、プランジャポンプ５０に作動油を補充し、加圧を再開できるので、長時間の連続した加圧ができる。
【解決手段】加圧手段３０と、プランジャポンプ５０と、加圧手段３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放する第１状態と、加圧手段３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブ６１と、シャットオフバルブ６１の加圧手段３０側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段７１と、シャットオフバルブ６１のプランジャポンプ５０側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段７２とを備える。シャットオフバルブ６１で加圧を中断し、プランジャポンプ５０に作動油を補充し、加圧を再開できるので、長時間の連続した加圧ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧装置および加圧装置の制御方法に関する。さらに詳しくは、油圧回路にプランジャポンプを備えた超高圧発生装置等の加圧装置および加圧装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高圧発生装置は、ダイヤモンドや新物質を合成するための合成装置、物質の超高圧下での現象を解明するための実験設備等として用いられる。
地球内部の物質の高圧下での挙動を解明する実験に関して説明すると、地球の内部の物質は、地球内部であるゆえ、高温・高圧下の状態に曝されている。したがって、地球内部の構造を解明するためには、地上において、地球内部相当の高温、高圧の清水圧力場を疑似的に作り出す必要がある。そのための実験装置として、超高圧発生装置が使用される。超高圧発生装置により物質（被加工物）を高温、高圧の状態にするためには、長時間にわたる精密な昇圧、加圧維持、減圧を行う必要がある。
【０００３】
ところが、超高圧発生装置において圧力を調整するための油圧回路のバルブやシリンダには油漏れがあるため、長時間にわたる精密な昇圧、加圧維持、減圧を行うには、常に少量の圧油を供給し続ける必要がある。そこで、少量の圧油を供給し続けるために油圧回路にプランジャポンプを備えた超高圧発生装置が知られている。
プランジャポンプは、直動機構により精密な油の吐出、制御が可能である。その一方、プランジャポンプのストロークは限られているため、長時間の連続した加圧ができないという問題がある。
プランジャポンプがストローク端に達した場合、一旦加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、中断していた加圧を再開することが行われる。この加圧再開時に油圧変動が大きいと被加圧物への負荷変動が起こり、加圧がうまくいかなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、従来のプランジャポンプを備えた超高圧発生装置は、プランジャポンプのストロークの制約内で使用しているものや、複数個のプランジャポンプを切り換えてストロークの制約を補っているものがある（特許文献１）。
しかるに、プランジャポンプをストロークの制約内で使用すると、長時間の連続した加圧ができないという問題がある。
また、複数個のプランジャポンプを切り換えると、切り換え時に被加圧物への負荷変動が起こるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３０８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、長時間の連続した加圧ができ、かつ、被加圧物への負荷変動を低減できる加圧装置および加圧装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の加圧装置は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備えることを特徴とする。
第２発明の加圧装置は、第１発明において、さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせることを特徴とする。
第３発明の加圧装置は、第２発明において、さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせることを特徴とする。
第４発明の加圧装置は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備えることを特徴とする。
第５発明の加圧装置は、第４発明において、さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせることを特徴とする。
第６発明の加圧装置は、第５発明において、さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせることを特徴とする。
第７発明の加圧装置は、第１、第２、第３、第４、第５または第６発明において、さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段と、該油圧監視手段の監視結果に基づき視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段とを備え、前記視聴覚信号出力手段は、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力することを特徴とする。
第８発明の加圧装置の制御方法は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にすることを特徴とする。
第９発明の加圧装置の制御方法は、第８発明において、前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にすることを特徴とする。
第１０発明の加圧装置の制御方法は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にすることを特徴とする。
第１１発明の加圧装置の制御方法は、第１０発明において、前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にすることを特徴とする。
第１２発明の加圧装置の制御方法は、第８、第９、第１０または第１１発明において、さらに、視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段を備える加圧装置の制御方法であって、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記視聴覚信号出力手段から前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、シャットオフバルブで加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、加圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧ができる。また、第１側圧力測定手段と第２圧力測定手段とで圧力監視を行うことで、加圧中断から再開までの処理を、加圧装置を構成する機器の最高速度で動作させることができ、加圧中断から再開までの時間を短くできる。
第２発明によれば、シャットオフバルブで加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、加圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧ができる。
第３発明によれば、シャットオフバルブは、第１圧力測定手段の測定値と第２圧力測定手段の測定値とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第４発明によれば、シャットオフバルブで減圧を中断し、プランジャポンプから作動油を排出し、減圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した減圧ができる。また、第１側圧力測定手段と第２圧力測定手段とで圧力監視を行うことで、減圧中断から再開までの処理を、加圧装置を構成する機器の最高速度で動作させることができ、減圧中断から再開までの時間を短くできる。
第５発明によれば、シャットオフバルブで減圧を中断し、プランジャポンプから作動油を排出し、減圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した減圧ができる。
第６発明によれば、シャットオフバルブは、第１圧力測定手段の測定値と第２圧力測定手段の測定値とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第７発明によれば、視聴覚信号を基に、作業員がシャットオフバルブを切り換えれば、第１圧力測定手段の測定値と第２圧力測定手段の測定値とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧・減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第８発明によれば、シャットオフバルブで加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、加圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧ができる。
第９発明によれば、シャットオフバルブは、加圧手段側の作動油の圧力と、プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第１０発明によれば、シャットオフバルブで減圧を中断し、プランジャポンプから作動油を排出し、減圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した減圧ができる。
第１１発明によれば、シャットオフバルブは、加圧手段側の作動油の圧力と、プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第１２発明によれば、視聴覚信号を基に、作業員がシャットオフバルブを切り換えれば、シャットオフバルブの加圧手段側の作動油の圧力と、プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧・減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る超高圧発生装置の油圧回路図である。
【図２】同超高圧発生装置の概略正面図である。
【図３】被加圧物への加圧力の時系列変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、図２に基づき、本実施形態に係る超高圧発生装置Ａの全体構造を説明する。なお、超高圧発生装置Ａは、特許請求の範囲に記載の加圧装置に相当する。
図２において符号１０は超高圧発生装置Ａのフレームを示している。このフレーム１０には、その中心部に中空な空間１２が設けられており、この空間１２内に６個のアンビル２０が配置されている。各アンビル２０は、先端部分が截頭四角錐状に形成されたものであり、図２において、空間１２の中心を基準として上下、左右、前後に配置されており、先端面に囲まれた部分には、中心部に試料体を埋設した葉ろう石（パイロフィライト）や半焼結酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の被加圧物Ｗが配置される加圧空間１１が形成されている。そして、６つのアンビル２０は、互いに対向するアンビル２０の先端面同士が互いに平行となるように配設されている。つまり、６つのアンビル２０は、その先端面に囲まれた加圧空間１１が立方体（正六面体）となるように配置されているのである。これら６つのアンビル２０によって、加圧空間１１内に配置された被加工物Ｗが加圧される。
なお、アンビル２０の数は６個に限られず、また、その先端部の形状も截頭四角錐状に限られない。アンビル２０を１つとして１軸プレスとしても良いし、２以上のアンビル２０を用いてもよい。また、アンビル２０の先端面に囲まれた加圧空間１１は、必ずしも正多面体でなくてもよく、被加工物Ｗの形状に合わせて被加工物Ｗを加圧することができる空間となっていればよい。
【００１１】
６つのアンビル２０は、その基端にそれぞれ油圧シリンダ３０が連結されている。なお、アンビル２０および油圧シリンダ３０は、特許請求の範囲に記載の加圧手段に相当する。
油圧シリンダ３０は全て同じ構成を有しており、隣接するアンビル２０同士が互いに直交する方向に移動するように配置されている。具体的には、加圧空間１１の上下に位置するアンビル２０の移動方向は、左右および前後に位置するアンビル２０の移動方向と直交し、かつ、左右に位置するアンビル２０の移動方向は、前後に位置するアンビル２０の移動方向と直交するように配置されているのである。
なお、アンビル２０の数が６個、つまり、加圧空間１１が立方体となる場合にはアンビル２０の移動方向は直交させる必要があるが、アンビル２０の数が６個でない場合には、アンビル２０の移動方向を隣接するアンビル２０の移動方向と直交させる必要はない。アンビル２０の数が６個以外であれば、加圧空間１１の各面に垂直、言い換えれば、各アンビル２０の先端面に垂直にあって、かつ、加圧空間１１の中心を通過する軸に沿った方向にアンビル２０を移動させることができるように油圧シリンダ３０を配設すればよい。
【００１２】
油圧シリンダ３０は、中空である筒状のシリンダ３１とシリンダ３１の内周を摺動可能なピストンロッド３２とから構成されており、シリンダ３１は、フレーム１０を穿孔するなどしてフレーム１０と一体として形成されている。ピストンロッド３２は両ロッドタイプで、加圧空間１１側に設けられたロッドの一端には、アンビル２０が取り付けられている。また、図１に示すように、油圧シリンダ３０は、シリンダ３１とピストン３２とによって形成される、ピストン側油室３３とロッド側油室３４とを有している。なお、油圧シリンダ３０のシリンダ３１は、必ずしもフレーム１０と一体として形成されるのではなく、フレーム１０と別体とすることもできる。また、ピストンロッド３２は両ロッドタイプ以外のタイプでもよい。
【００１３】
つぎに、図１に基づき、油圧シリンダ３０を動作させる油圧回路について説明する。なお、図１は、６つのアンビル２０のうちの１つのアンビル２０に連結された油圧シリンダ３０の油圧回路を示している。他のアンビル２０に連結された油圧シリンダ３０の油圧回路も同様の構成である。
図１に示すように、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３には、給排管４１が接続されており、ロッド側油室３４には後述する切換弁Ｖに接続された給排管４２が接続されている。給排管４１は途中で分岐しており、一方が切換弁Ｖに接続された給排管４１ａ、他方が後述するプランジャポンプ５０に接続された給排管４１ｂとなっている。また、作動油が蓄えられたタンクＴ１内の作動油を吐出する油圧ポンプＰに接続された給排管４３と、作動油が蓄えられたタンクＴ２と切換弁Ｖとを接続する給排管４４と、プランジャポンプ５０と後述する切換弁６３とを接続する給排管４５とが設けられている。給排管４３は途中で分岐しており、一方が切換弁Ｖに接続された給排管４３ａ、他方が切換弁６３に接続された給排管４３ｂとなっている。
【００１４】
切換弁Ｖは、４ポート３位置の方向制御弁であって、油圧ポンプＰの吐出油をピストン側油室３３に送るＩ位置と、ピストン側油室３３およびロッド側油室３４をタンクＴ２と接続する中立位置IIと、油圧ポンプＰの吐出油をロッド側油室３４に送るIII位置とを選択的に切り換えできるようになっている。
切換弁ＶをＩ位置にし、油圧ポンプＰの吐出した圧油をピストン側油室３３に供給すると、ピストンロッド３２が右方に移動するので、アンビル２０を加圧空間１１に向けて接近させることができる。また、切換弁ＶをIII位置にし、油圧ポンプＰの吐出した圧油をロッド側油室３４に供給すると、ピストンロッド３２が左方に移動するので、アンビル２０を加圧空間１１から離間させることができる。
【００１５】
給排管４１ｂと給排管４５との間にはプランジャポンプ５０が介装されている。プランジャポンプ５０は、中空である筒状のシリンダ５２と、フレーム等に固定されると共にシリンダ５２の内部で相対的に摺動可能なプランジャ５３と、シリンダ５２に接続されてシリンダ５２を駆動するボールねじ駆動等の直動機構５１とを備えており、直動機構５１でシリンダ５２をプランジャ５３に対して往復運動させることにより、シリンダ５２内の作動油をピストン側油室３３へ供給し、ピストン側油室３３内の作動油を排出するポンプである。プランジャポンプ５０は、直動機構５１の動作を制御することにより精密な作動油の吐出制御が可能である。
このプランジャポンプ５０により、ピストン側油室３３に作動油を供給したり排出したりすることで、油圧シリンダ３０における長時間にわたる精密な昇圧、加圧維持、減圧を行うことができる。
【００１６】
なお、直動機構５１によりシリンダ５２を往復運動させる構成に限らず、シリンダ５２をフレーム等に固定すると共に直動機構５１をプランジャ５３に接続し、プランジャ５３をシリンダ５２に対して往復運動させる構成としてもよい。また、直動機構５１はボールねじ駆動に限らず、他の直線駆動手段、例えばリニアモータ等を用いてもよい。
【００１７】
また、ピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の給排管４１ｂにはシャットオフバルブ６１が介装され、プランジャポンプ５０と切換弁６３との間の給排管４５にはシャットオフバルブ６２が介装されている。シャットオフバルブ６１、６２は、２ポート２位置の制御弁であって、作動油の流れを開放するＩ位置と、作動油の流れを遮断するII位置とを選択的に切り換えることができるようになっている。ここで、シャットオフバルブ６１がＩ位置の状態が、特許請求の範囲に記載の第１状態に相当し、シャットオフバルブ６１がII位置の状態が、特許請求の範囲に記載の第２状態に相当する。
油圧シリンダ３０側のシャットオフバルブ６１をＩ位置にすると、プランジャポンプ５０からピストン側油室３３に作動油を給排出することができ、II位置にすると、ピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断できる。また、油圧ポンプＰ側のシャットオフバルブ６２をＩ位置にすると、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０へ作動油を補充でき、II位置にすると、プランジャポンプ５０への作動油の補充を停止できる。
【００１８】
また、給排管４３ｂと給排管４５との間に切換弁６３が介装されている。この切換弁６３は、４ポート２位置の方向制御弁であって、プランジャポンプ５０内の作動油をタンクＴ３に排出するＩ位置と、油圧ポンプＰの吐出油をプランジャポンプ５０に送るII位置とを選択的に切り換えることができるようになっている。
【００１９】
さらに、給排管４１には油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とシャットオフバルブ６１との間に加圧側圧力計７１が介装されており、給排管４１ｂにはシャットオフバルブ６１とプランジャポンプ５０との間にポンプ側圧力計７２が介装されている。したがって、加圧側圧力計７１はシャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧を測定することができ、ポンプ側圧力計７２はシャットオフバルブ６１のプランジャポンプ５０側の油圧を測定することができる。
なお、加圧側圧力計７１が特許請求の範囲に記載の第１圧力測定手段に相当し、ポンプ側圧力計７２が特許請求の範囲に記載の第２圧力測定手段に相当する。
【００２０】
また、給排管４１ａにはパイロットチェック弁６４が介装されており、給排管４２にはパイロットチェック弁６５が介装されている。パイロットチェック弁６４は、切換弁Ｖ側から送られてくる作動油は通過させ、その逆向きで送られてくる作動油は、パイロットチェック弁６５と切換弁Ｖとの間の給排管４２内の作動油が所定の油圧以下である場合は遮断する。同様に、パイロットチェック弁６５は、切換弁Ｖ側から送られてくる作動油は通過させ、その逆向きで送られてくる作動油は、パイロットチェック弁６４と切換弁Ｖとの間の給排管４１ａ内の作動油が所定の油圧以下である場合は遮断する。
【００２１】
また、超高圧発生装置Ａには、各部材の動作を制御する制御装置Ｓが設けられている。制御装置Ｓは、油圧ポンプＰからの作動油の送り出し、シャットオフバルブ６１，６２の位置の切り換え、切換弁６３、Ｖの位置の切り換え、直動機構５１の動作等を制御する。この制御装置Ｓは特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。
なお、タンクＴ１，Ｔ２，Ｔ３は一般的には同一のタンクであるが、これらを別々のタンクとしてもよい。
【００２２】
つぎに、本実施形態に係る超高圧発生装置Ａによる被加圧物Ｗの加圧方法を説明する。図３に示すように、被加圧物に対して加圧する前の準備、昇圧、加圧維持、減圧を行う場合を例に説明する。なお、昇圧にかかる時間ｔ１、加圧維持時間ｔ２、減圧にかかる時間ｔ３は、それぞれ数時間から数十時間という長時間である。準備にかかる時間ｔ０はｔ１〜ｔ３に比べ、短くなる。
【００２３】
まず、６つのアンビル２０の先端面に囲まれた加圧空間１１に被加圧物Ｗを配置する。ついで、切換弁ＶをＩ位置にし、油圧ポンプＰの吐出した作動油をピストン側油室３３に供給すると、その油圧によりパイロットチェック弁６５が開放され、ロッド側油室３４の作動油がタンクＴ２に返送される。これによりアンビル２０を加圧空間１１に向けて接近させ、各アンビル２０の先端面を被加圧物Ｗに接触、または接触する手前まで近づける。各アンビル２０の先端面が被加圧物Ｗに接触、または接触する手前まで近づいたときに、切換弁ＶをII位置にすれば、被加圧物Ｗにほとんど加圧力が加わらない状態でアンビル２０を停止させることができる（準備工程）。ここで、アンビル２０の先端面が被加工物Ｗに接触する手前まで近づくとは、アンビル２０の位置と被加工物Ｗの大きさとに基づいて、アンビル２０の先端面と被加工物Ｗの表面との間に所定の距離がある状態のことである。
このように、被加圧物Ｗを加圧しない範囲では、油圧ポンプＰで油圧シリンダ３０を作動させるので、油圧シリンダ３０の動作を速くできる。また、後述のごとく、プランジャポンプ５０が作動油を補充・排出する回数を少なくできる。
【００２４】
なお、上記の準備工程においては、シャットオフバルブ６１をＩ位置、II位置のどちらでも構わないが、II位置であれば油圧ポンプＰから供給される作動油がプランジャポンプ５０に送られず、油圧シリンダ３０のみへ送られるので、油圧シリンダ３０の動作をより速くできる。
同様に、シャットオフバルブ６２および切換弁６３はＩ位置、II位置のどちらでも構わないが、油圧ポンプＰから供給される作動油が油圧シリンダ３０のみへ送られるような位置にしておくと、油圧シリンダ３０の動作をより速くできる。
逆に、シャットオフバルブ６１、６２および切換弁６３を、油圧ポンプＰから供給される作動油をプランジャポンプ５０に送られるような位置にすれば、プランジャポンプ５０内への作動油を補充することができる。
【００２５】
全てのアンビル２０の先端面が被加圧物Ｗに接触したら、または全てのアンビル２０の先端面と被加工物Ｗとの間が所定距離になったら、昇圧工程が開始される。
まず、シャットオフバルブ６２をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０への作動油の供給を遮断する。また、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、プランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０のピストン側油室３３への作動油の流れを開放する。
そして、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３へ作動油を供給し、被加圧物Ｗへの加圧力を昇圧する。このとき、パイロットチェック弁６４，６５によりプランジャポンプ５０側の油圧回路と切換弁ＶおよびポンプＰ側の油圧回路とが遮断されているため、プランジャポンプ５０により発生する油圧が切換弁ＶおよびポンプＰに伝達されることがない。
プランジャポンプ５０は直動機構５１によりシリンダ５２を直動させることでプランジャ５３が作動油を押し出すため、精密な作動油の吐出制御が可能であるから、長時間をかけて除々に昇圧できる。
【００２６】
プランジャポンプ５０のプランジャ５３がストローク端に達すると、それ以上は昇圧ができなくなる。本実施形態のように、昇圧にかかる時間ｔ１が数時間から数十時間という長時間である場合には、昇圧の途中でストローク端に達する。この場合、プランジャポンプ５０に作動油を補充する必要がある。
プランジャポンプ５０に作動油を補充するためには、まず、シャットオフバルブ６１をII位置にし、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断する。これにより、作動油の補充中でも油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の内圧、すなわち加圧力を維持することができる。つぎに、シャットオフバルブ６２をＩ位置にすると共に、切換弁６３をＩ位置にし、プランジャポンプ５０内の圧力を開放する。なお、シャットオフバルブ６２および切換弁６３の切り換えは同時に行ってもよいし、シャットオフバルブ６２を切り換えた後に切換弁６３を切り換えても良いし、切換弁６３を切り換えた後にシャットオフバルブ６２を切り換えても良い。つぎに、切換弁６３をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０へ作動油を供給する。このとき、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０内に作動油を吸引する。
【００２７】
プランジャポンプ５０に作動油を補充した後、シャットオフバルブ６２をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０への作動油の供給を遮断する。
つぎに、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０の内圧を昇圧させる。このとき、制御装置Ｓは加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで圧力監視を行い、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧が加圧側圧力計７１で測定された油圧と略一致したときに、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放する。すなわち、シャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れが開放されるのである。
なお、制御装置Ｓは特許請求の範囲に記載の油圧監視手段にも相当する。制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで測定した圧力を監視してもよいし、制御装置Ｓとは別の圧力監視装置を設けてもよい。
【００２８】
このように、加圧側圧力計７１、ポンプ側圧力計７２およびシャットオフバルブ６１を、制御装置Ｓに接続すれば、その制御装置Ｓでポンプ側圧力計７２で測定された油圧が加圧側圧力計７１で測定された油圧と略一致しているか否かを監視し、一致したと判断したときに、制御装置Ｓによりシャットオフバルブ６１のソレノイドを動作させ、位置を切り換えることができる。したがって、自動的にシャットオフバルブ６１の切り換えができる。
【００２９】
また、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧と加圧側圧力計７１で測定された油圧とが略一致したときに、音（聴覚信号）や光（視覚信号）等の視聴覚信号を出力する視聴覚信号出力装置Ｍによって視聴覚信号を発し、その視聴覚信号を基に、作業員がシャットオフバルブ６１を切り換えるようにしてもよい。視聴覚信号出力装置Ｍは、例えば、警告音を発するブザー、点灯と消灯とを切り換え可能なランプ・ＬＥＤ、文字や図形を表示可能なモニター等が挙げられる。視聴覚信号装置Ｍは、聴覚信号または視覚信号のどちらか一方のみを出力しても良いし、聴覚信号および視覚信号の両方を出力しても良い。視聴覚信号装置Ｍは必ずしも要するのではなく、制御装置Ｓが自動的にシャットオフバルブ６１を切り換える場合は、省略しても良い。
また、油圧監視装置を設けずに、加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とが測定した測定値をそれぞれ表示する表示装置を設け、表示装置に表示された測定値が略一致したら、作業員がシャットオフバルブ６１を切り換えるようにしても良い。
【００３０】
なお、シャットオフバルブ６１をＩ位置にするのは、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧と加圧側圧力計７１で測定された油圧とが完全に一致した場合に限らず、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧と加圧側圧力計７１で測定された油圧との差が所定値以内に収まった場合に、シャットオフバルブ６１をＩ位置にしても良い。
【００３１】
その後、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３へ作動油を供給し、昇圧を再開する。
なお、再びプランジャポンプ５０がストローク端に達した場合には、上記と同様の工程でプランジャポンプ５０に作動油を補充し、再び昇圧を開始させる。
【００３２】
以上のごとく、シャットオフバルブ６１で昇圧を中断し、プランジャポンプ５０に作動油を補充し、昇圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した昇圧ができる。また、シャットオフバルブ６１は、シャットオフバルブ６１の油圧ポンプ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放するので、昇圧再開時の被加圧物Ｗへの負荷変動を低減できる。
【００３３】
さらに、制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで測定した圧力の監視を行うので、昇圧中断から再開までの処理を超高圧発生装置Ａを構成する機器、例えばプランジャポンプ５０や油圧ポンプＰ等の最高速度で動作させることができ、昇圧中断から再開までの時間を短くできる。
【００３４】
つぎに、目的の加圧力まで昇圧が完了すると、その加圧力を維持する加圧維持工程（図３におけるｔ２）が開始される。
加圧維持工程では、理想的には油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に圧油を供給する必要はないが、実際には、油圧シリンダ３０のシリンダ３１とピストンロッド３２とのシールの隙間や、切換弁Ｖ等において油漏れがあるため、除々に油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の内圧が下がってくる。これを補うために、プランジャポンプ５０で油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に常に少量の圧油を供給し続ける必要がある。
【００３５】
この加圧維持工程においても、油圧シリンダ３０を動作させる油圧回路の動作は昇圧工程とほぼ同様であり、プランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に供給する作動油の量が少量となるだけである。
また、加圧維持工程が長時間である場合には、プランジャポンプ５０がストローク端に達する場合がある。この場合にも、昇圧工程の場合と同様にプランジャポンプ５０に作動油を補充し、再びプランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０への作動油の供給を開始させる。このときのプランジャポンプ５０、シャットオフバルブ６１、６２、切換弁６３、加圧側圧力計７１およびポンプ側圧力計７２の動作も昇圧工程の場合と同様である。
【００３６】
そのため、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧維持ができる。また、シャットオフバルブ６１は、シャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放するので、加圧再開時の被加圧物Ｗへの負荷変動を低減できる。
さらに、加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで圧力監視を行うので、加圧中断から再開までの処理を超高圧発生装置Ａを構成する機器の最高速度で動作させることができ、加圧中断から再開までの時間を短くできる。
【００３７】
つぎに、加圧維持工程が完了すると、その加圧力を減圧する減圧工程（図３におけるｔ３）が開始される。
まず、シャットオフバルブ６２をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０への作動油の供給を遮断する。また、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、プランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０への作動油の流れを開放する。
そして、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から作動油を吸引し、被加圧物Ｗへの加圧力を減圧する。このとき、プランジャポンプ５０は精密な作動油の吸引制御が可能であるから、長時間をかけて除々に減圧できる。
【００３８】
プランジャポンプ５０が作動油を限界まで吸引すると、それ以上は減圧ができなくなる。この場合、プランジャポンプ５０から作動油を排出する必要がある。
プランジャポンプ５０から作動油を排出するためには、まず、シャットオフバルブ６１をII位置にし、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断する。これにより、プランジャポンプ５０内の作動油を排出中でも油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の内圧、すなわち加圧力を維持することができる。つぎに、切換弁６３をＩ位置にするとともに、シャットオフバルブ６２をＩ位置にして、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０から作動油をタンクＴ３へ排出する。なお、シャットオフバルブ６２および切換弁６３の切り換えは同時に行ってもよいし、シャットオフバルブ６２を切り換えた後に切換弁６３を切り換えても良いし、切換弁６３を切り換えた後にシャットオフバルブ６２を切り換えても良い。
【００３９】
プランジャポンプ５０から作動油を排出した後、シャットオフバルブ６２をII位置にし、作動油の排出を停止する。
つぎに、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０の内圧を昇圧させる。このとき、制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで測定した圧力の監視を行い、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧が加圧側圧力計７１で測定された油圧と略一致したときに、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放する。
【００４０】
その後、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から作動油を排出し、減圧を再開する。
なお、再びプランジャポンプ５０が作動油を限界まで吸引した場合には、上記と同様の工程でプランジャポンプ５０から作動油を排出し、再び減圧を開始させる。
【００４１】
以上のごとく、ストロークに限りが有るプランジャポンプ５０でも長時間の連続した減圧ができる。また、シャットオフバルブ６１は、シャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放するので、減圧再開時の被加圧物Ｗへの負荷変動を低減できる。
さらに、制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで計測する圧力を監視するので、減圧中断から再開までの処理を超高圧発生装置Ａを構成する機器の最高速度で動作させることができ、減圧中断から再開までの時間を短くできる。
【００４２】
減圧完了後は、切換弁ＶをIII位置にし、油圧ポンプＰの吐出した作動油をロッド側油室３４に供給すると、その油圧によりパイロットチェック弁６４が開放され、ピストン側油室３３の作動油がタンクＴ２に返送される。これによりアンビル２０を加圧空間１１から離間させる。その後、加圧空間１１から被加圧物Ｗを取り出す。
【００４３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の減圧工程において、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から積極的に作動油を排出させているが、油圧回路の油漏れによる減圧の速度によっては、プランジャポンプ５０による減圧を行わなくてもよい。また、油圧回路の油漏れによる減圧の速度が目的とする減圧の速度よりも速い場合には、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に作動油を供給し、減圧の速度を下げる制御を行う必要がある。この様な場合には、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から作動油を吸引する必要はなく、逆にプランジャポンプ５０により油圧シリンダのピストン側油室３３へ作動油を供給することで減圧の速度を制御する。
【００４４】
また、上記実施形態ではプランジャポンプ５０の他に油圧ポンプＰを設けたが、油圧ポンプＰを設けずプランジャポンプ５０のみを設ける構成としてもよい。この場合、タンクＴ１，Ｔ２、切換弁Ｖ，６３、給排管４１ａ，４２，４３，４３ａ，４３ｂ，４４も設ける必要はない。そして、被加圧物Ｗを加圧しない範囲においても、プランジャポンプ５０で油圧シリンダ３０を作動させればよい。
【符号の説明】
【００４５】
３０ 油圧シリンダ
５０ プランジャポンプ
６１、６２ シャットオフバルブ
７１ 加圧側圧力計
７２ ポンプ側圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧装置および加圧装置の制御方法に関する。さらに詳しくは、油圧回路にプランジャポンプを備えた超高圧発生装置等の加圧装置および加圧装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高圧発生装置は、ダイヤモンドや新物質を合成するための合成装置、物質の超高圧下での現象を解明するための実験設備等として用いられる。
地球内部の物質の高圧下での挙動を解明する実験に関して説明すると、地球の内部の物質は、地球内部であるゆえ、高温・高圧下の状態に曝されている。したがって、地球内部の構造を解明するためには、地上において、地球内部相当の高温、高圧の清水圧力場を疑似的に作り出す必要がある。そのための実験装置として、超高圧発生装置が使用される。超高圧発生装置により物質（被加工物）を高温、高圧の状態にするためには、長時間にわたる精密な昇圧、加圧維持、減圧を行う必要がある。
【０００３】
ところが、超高圧発生装置において圧力を調整するための油圧回路のバルブやシリンダには油漏れがあるため、長時間にわたる精密な昇圧、加圧維持、減圧を行うには、常に少量の圧油を供給し続ける必要がある。そこで、少量の圧油を供給し続けるために油圧回路にプランジャポンプを備えた超高圧発生装置が知られている。
プランジャポンプは、直動機構により精密な油の吐出、制御が可能である。その一方、プランジャポンプのストロークは限られているため、長時間の連続した加圧ができないという問題がある。
プランジャポンプがストローク端に達した場合、一旦加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、中断していた加圧を再開することが行われる。この加圧再開時に油圧変動が大きいと被加圧物への負荷変動が起こり、加圧がうまくいかなくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、従来のプランジャポンプを備えた超高圧発生装置は、プランジャポンプのストロークの制約内で使用しているものや、複数個のプランジャポンプを切り換えてストロークの制約を補っているものがある（特許文献１）。
しかるに、プランジャポンプをストロークの制約内で使用すると、長時間の連続した加圧ができないという問題がある。
また、複数個のプランジャポンプを切り換えると、切り換え時に被加圧物への負荷変動が起こるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３０８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、長時間の連続した加圧ができ、かつ、被加圧物への負荷変動を低減できる加圧装置および加圧装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の加圧装置は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備えることを特徴とする。
第２発明の加圧装置は、第１発明において、さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせることを特徴とする。
第３発明の加圧装置は、第２発明において、さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせることを特徴とする。
第４発明の加圧装置は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備えることを特徴とする。
第５発明の加圧装置は、第４発明において、さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせることを特徴とする。
第６発明の加圧装置は、第５発明において、さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせることを特徴とする。
第７発明の加圧装置は、第１、第２、第３、第４、第５または第６発明において、さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段と、該油圧監視手段の監視結果に基づき視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段とを備え、前記視聴覚信号出力手段は、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力することを特徴とする。
第８発明の加圧装置の制御方法は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にすることを特徴とする。
第９発明の加圧装置の制御方法は、第８発明において、前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にすることを特徴とする。
第１０発明の加圧装置の制御方法は、作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にすることを特徴とする。
第１１発明の加圧装置の制御方法は、第１０発明において、前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にすることを特徴とする。
第１２発明の加圧装置の制御方法は、第８、第９、第１０または第１１発明において、さらに、視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段を備える加圧装置の制御方法であって、前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記視聴覚信号出力手段から前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、シャットオフバルブで加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、加圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧ができる。また、第１側圧力測定手段と第２圧力測定手段とで圧力監視を行うことで、加圧中断から再開までの処理を、加圧装置を構成する機器の最高速度で動作させることができ、加圧中断から再開までの時間を短くできる。
第２発明によれば、シャットオフバルブで加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、加圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧ができる。
第３発明によれば、シャットオフバルブは、第１圧力測定手段の測定値と第２圧力測定手段の測定値とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第４発明によれば、シャットオフバルブで減圧を中断し、プランジャポンプから作動油を排出し、減圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した減圧ができる。また、第１側圧力測定手段と第２圧力測定手段とで圧力監視を行うことで、減圧中断から再開までの処理を、加圧装置を構成する機器の最高速度で動作させることができ、減圧中断から再開までの時間を短くできる。
第５発明によれば、シャットオフバルブで減圧を中断し、プランジャポンプから作動油を排出し、減圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した減圧ができる。
第６発明によれば、シャットオフバルブは、第１圧力測定手段の測定値と第２圧力測定手段の測定値とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第７発明によれば、視聴覚信号を基に、作業員がシャットオフバルブを切り換えれば、第１圧力測定手段の測定値と第２圧力測定手段の測定値とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧・減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第８発明によれば、シャットオフバルブで加圧を中断し、プランジャポンプに作動油を補充し、加圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧ができる。
第９発明によれば、シャットオフバルブは、加圧手段側の作動油の圧力と、プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第１０発明によれば、シャットオフバルブで減圧を中断し、プランジャポンプから作動油を排出し、減圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した減圧ができる。
第１１発明によれば、シャットオフバルブは、加圧手段側の作動油の圧力と、プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
第１２発明によれば、視聴覚信号を基に、作業員がシャットオフバルブを切り換えれば、シャットオフバルブの加圧手段側の作動油の圧力と、プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、加圧手段とプランジャポンプとの間の作動油の流れを開放するので、加圧・減圧再開時の被加圧物への負荷変動を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る超高圧発生装置の油圧回路図である。
【図２】同超高圧発生装置の概略正面図である。
【図３】被加圧物への加圧力の時系列変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、図２に基づき、本実施形態に係る超高圧発生装置Ａの全体構造を説明する。なお、超高圧発生装置Ａは、特許請求の範囲に記載の加圧装置に相当する。
図２において符号１０は超高圧発生装置Ａのフレームを示している。このフレーム１０には、その中心部に中空な空間１２が設けられており、この空間１２内に６個のアンビル２０が配置されている。各アンビル２０は、先端部分が截頭四角錐状に形成されたものであり、図２において、空間１２の中心を基準として上下、左右、前後に配置されており、先端面に囲まれた部分には、中心部に試料体を埋設した葉ろう石（パイロフィライト）や半焼結酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の被加圧物Ｗが配置される加圧空間１１が形成されている。そして、６つのアンビル２０は、互いに対向するアンビル２０の先端面同士が互いに平行となるように配設されている。つまり、６つのアンビル２０は、その先端面に囲まれた加圧空間１１が立方体（正六面体）となるように配置されているのである。これら６つのアンビル２０によって、加圧空間１１内に配置された被加工物Ｗが加圧される。
なお、アンビル２０の数は６個に限られず、また、その先端部の形状も截頭四角錐状に限られない。アンビル２０を１つとして１軸プレスとしても良いし、２以上のアンビル２０を用いてもよい。また、アンビル２０の先端面に囲まれた加圧空間１１は、必ずしも正多面体でなくてもよく、被加工物Ｗの形状に合わせて被加工物Ｗを加圧することができる空間となっていればよい。
【００１１】
６つのアンビル２０は、その基端にそれぞれ油圧シリンダ３０が連結されている。なお、アンビル２０および油圧シリンダ３０は、特許請求の範囲に記載の加圧手段に相当する。
油圧シリンダ３０は全て同じ構成を有しており、隣接するアンビル２０同士が互いに直交する方向に移動するように配置されている。具体的には、加圧空間１１の上下に位置するアンビル２０の移動方向は、左右および前後に位置するアンビル２０の移動方向と直交し、かつ、左右に位置するアンビル２０の移動方向は、前後に位置するアンビル２０の移動方向と直交するように配置されているのである。
なお、アンビル２０の数が６個、つまり、加圧空間１１が立方体となる場合にはアンビル２０の移動方向は直交させる必要があるが、アンビル２０の数が６個でない場合には、アンビル２０の移動方向を隣接するアンビル２０の移動方向と直交させる必要はない。アンビル２０の数が６個以外であれば、加圧空間１１の各面に垂直、言い換えれば、各アンビル２０の先端面に垂直にあって、かつ、加圧空間１１の中心を通過する軸に沿った方向にアンビル２０を移動させることができるように油圧シリンダ３０を配設すればよい。
【００１２】
油圧シリンダ３０は、中空である筒状のシリンダ３１とシリンダ３１の内周を摺動可能なピストンロッド３２とから構成されており、シリンダ３１は、フレーム１０を穿孔するなどしてフレーム１０と一体として形成されている。ピストンロッド３２は両ロッドタイプで、加圧空間１１側に設けられたロッドの一端には、アンビル２０が取り付けられている。また、図１に示すように、油圧シリンダ３０は、シリンダ３１とピストン３２とによって形成される、ピストン側油室３３とロッド側油室３４とを有している。なお、油圧シリンダ３０のシリンダ３１は、必ずしもフレーム１０と一体として形成されるのではなく、フレーム１０と別体とすることもできる。また、ピストンロッド３２は両ロッドタイプ以外のタイプでもよい。
【００１３】
つぎに、図１に基づき、油圧シリンダ３０を動作させる油圧回路について説明する。なお、図１は、６つのアンビル２０のうちの１つのアンビル２０に連結された油圧シリンダ３０の油圧回路を示している。他のアンビル２０に連結された油圧シリンダ３０の油圧回路も同様の構成である。
図１に示すように、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３には、給排管４１が接続されており、ロッド側油室３４には後述する切換弁Ｖに接続された給排管４２が接続されている。給排管４１は途中で分岐しており、一方が切換弁Ｖに接続された給排管４１ａ、他方が後述するプランジャポンプ５０に接続された給排管４１ｂとなっている。また、作動油が蓄えられたタンクＴ１内の作動油を吐出する油圧ポンプＰに接続された給排管４３と、作動油が蓄えられたタンクＴ２と切換弁Ｖとを接続する給排管４４と、プランジャポンプ５０と後述する切換弁６３とを接続する給排管４５とが設けられている。給排管４３は途中で分岐しており、一方が切換弁Ｖに接続された給排管４３ａ、他方が切換弁６３に接続された給排管４３ｂとなっている。
【００１４】
切換弁Ｖは、４ポート３位置の方向制御弁であって、油圧ポンプＰの吐出油をピストン側油室３３に送るＩ位置と、ピストン側油室３３およびロッド側油室３４をタンクＴ２と接続する中立位置IIと、油圧ポンプＰの吐出油をロッド側油室３４に送るIII位置とを選択的に切り換えできるようになっている。
切換弁ＶをＩ位置にし、油圧ポンプＰの吐出した圧油をピストン側油室３３に供給すると、ピストンロッド３２が右方に移動するので、アンビル２０を加圧空間１１に向けて接近させることができる。また、切換弁ＶをIII位置にし、油圧ポンプＰの吐出した圧油をロッド側油室３４に供給すると、ピストンロッド３２が左方に移動するので、アンビル２０を加圧空間１１から離間させることができる。
【００１５】
給排管４１ｂと給排管４５との間にはプランジャポンプ５０が介装されている。プランジャポンプ５０は、中空である筒状のシリンダ５２と、フレーム等に固定されると共にシリンダ５２の内部で相対的に摺動可能なプランジャ５３と、シリンダ５２に接続されてシリンダ５２を駆動するボールねじ駆動等の直動機構５１とを備えており、直動機構５１でシリンダ５２をプランジャ５３に対して往復運動させることにより、シリンダ５２内の作動油をピストン側油室３３へ供給し、ピストン側油室３３内の作動油を排出するポンプである。プランジャポンプ５０は、直動機構５１の動作を制御することにより精密な作動油の吐出制御が可能である。
このプランジャポンプ５０により、ピストン側油室３３に作動油を供給したり排出したりすることで、油圧シリンダ３０における長時間にわたる精密な昇圧、加圧維持、減圧を行うことができる。
【００１６】
なお、直動機構５１によりシリンダ５２を往復運動させる構成に限らず、シリンダ５２をフレーム等に固定すると共に直動機構５１をプランジャ５３に接続し、プランジャ５３をシリンダ５２に対して往復運動させる構成としてもよい。また、直動機構５１はボールねじ駆動に限らず、他の直線駆動手段、例えばリニアモータ等を用いてもよい。
【００１７】
また、ピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の給排管４１ｂにはシャットオフバルブ６１が介装され、プランジャポンプ５０と切換弁６３との間の給排管４５にはシャットオフバルブ６２が介装されている。シャットオフバルブ６１、６２は、２ポート２位置の制御弁であって、作動油の流れを開放するＩ位置と、作動油の流れを遮断するII位置とを選択的に切り換えることができるようになっている。ここで、シャットオフバルブ６１がＩ位置の状態が、特許請求の範囲に記載の第１状態に相当し、シャットオフバルブ６１がII位置の状態が、特許請求の範囲に記載の第２状態に相当する。
油圧シリンダ３０側のシャットオフバルブ６１をＩ位置にすると、プランジャポンプ５０からピストン側油室３３に作動油を給排出することができ、II位置にすると、ピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断できる。また、油圧ポンプＰ側のシャットオフバルブ６２をＩ位置にすると、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０へ作動油を補充でき、II位置にすると、プランジャポンプ５０への作動油の補充を停止できる。
【００１８】
また、給排管４３ｂと給排管４５との間に切換弁６３が介装されている。この切換弁６３は、４ポート２位置の方向制御弁であって、プランジャポンプ５０内の作動油をタンクＴ３に排出するＩ位置と、油圧ポンプＰの吐出油をプランジャポンプ５０に送るII位置とを選択的に切り換えることができるようになっている。
【００１９】
さらに、給排管４１には油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とシャットオフバルブ６１との間に加圧側圧力計７１が介装されており、給排管４１ｂにはシャットオフバルブ６１とプランジャポンプ５０との間にポンプ側圧力計７２が介装されている。したがって、加圧側圧力計７１はシャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧を測定することができ、ポンプ側圧力計７２はシャットオフバルブ６１のプランジャポンプ５０側の油圧を測定することができる。
なお、加圧側圧力計７１が特許請求の範囲に記載の第１圧力測定手段に相当し、ポンプ側圧力計７２が特許請求の範囲に記載の第２圧力測定手段に相当する。
【００２０】
また、給排管４１ａにはパイロットチェック弁６４が介装されており、給排管４２にはパイロットチェック弁６５が介装されている。パイロットチェック弁６４は、切換弁Ｖ側から送られてくる作動油は通過させ、その逆向きで送られてくる作動油は、パイロットチェック弁６５と切換弁Ｖとの間の給排管４２内の作動油が所定の油圧以下である場合は遮断する。同様に、パイロットチェック弁６５は、切換弁Ｖ側から送られてくる作動油は通過させ、その逆向きで送られてくる作動油は、パイロットチェック弁６４と切換弁Ｖとの間の給排管４１ａ内の作動油が所定の油圧以下である場合は遮断する。
【００２１】
また、超高圧発生装置Ａには、各部材の動作を制御する制御装置Ｓが設けられている。制御装置Ｓは、油圧ポンプＰからの作動油の送り出し、シャットオフバルブ６１，６２の位置の切り換え、切換弁６３、Ｖの位置の切り換え、直動機構５１の動作等を制御する。この制御装置Ｓは特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。
なお、タンクＴ１，Ｔ２，Ｔ３は一般的には同一のタンクであるが、これらを別々のタンクとしてもよい。
【００２２】
つぎに、本実施形態に係る超高圧発生装置Ａによる被加圧物Ｗの加圧方法を説明する。図３に示すように、被加圧物に対して加圧する前の準備、昇圧、加圧維持、減圧を行う場合を例に説明する。なお、昇圧にかかる時間ｔ１、加圧維持時間ｔ２、減圧にかかる時間ｔ３は、それぞれ数時間から数十時間という長時間である。準備にかかる時間ｔ０はｔ１〜ｔ３に比べ、短くなる。
【００２３】
まず、６つのアンビル２０の先端面に囲まれた加圧空間１１に被加圧物Ｗを配置する。ついで、切換弁ＶをＩ位置にし、油圧ポンプＰの吐出した作動油をピストン側油室３３に供給すると、その油圧によりパイロットチェック弁６５が開放され、ロッド側油室３４の作動油がタンクＴ２に返送される。これによりアンビル２０を加圧空間１１に向けて接近させ、各アンビル２０の先端面を被加圧物Ｗに接触、または接触する手前まで近づける。各アンビル２０の先端面が被加圧物Ｗに接触、または接触する手前まで近づいたときに、切換弁ＶをII位置にすれば、被加圧物Ｗにほとんど加圧力が加わらない状態でアンビル２０を停止させることができる（準備工程）。ここで、アンビル２０の先端面が被加工物Ｗに接触する手前まで近づくとは、アンビル２０の位置と被加工物Ｗの大きさとに基づいて、アンビル２０の先端面と被加工物Ｗの表面との間に所定の距離がある状態のことである。
このように、被加圧物Ｗを加圧しない範囲では、油圧ポンプＰで油圧シリンダ３０を作動させるので、油圧シリンダ３０の動作を速くできる。また、後述のごとく、プランジャポンプ５０が作動油を補充・排出する回数を少なくできる。
【００２４】
なお、上記の準備工程においては、シャットオフバルブ６１をＩ位置、II位置のどちらでも構わないが、II位置であれば油圧ポンプＰから供給される作動油がプランジャポンプ５０に送られず、油圧シリンダ３０のみへ送られるので、油圧シリンダ３０の動作をより速くできる。
同様に、シャットオフバルブ６２および切換弁６３はＩ位置、II位置のどちらでも構わないが、油圧ポンプＰから供給される作動油が油圧シリンダ３０のみへ送られるような位置にしておくと、油圧シリンダ３０の動作をより速くできる。
逆に、シャットオフバルブ６１、６２および切換弁６３を、油圧ポンプＰから供給される作動油をプランジャポンプ５０に送られるような位置にすれば、プランジャポンプ５０内への作動油を補充することができる。
【００２５】
全てのアンビル２０の先端面が被加圧物Ｗに接触したら、または全てのアンビル２０の先端面と被加工物Ｗとの間が所定距離になったら、昇圧工程が開始される。
まず、シャットオフバルブ６２をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０への作動油の供給を遮断する。また、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、プランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０のピストン側油室３３への作動油の流れを開放する。
そして、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３へ作動油を供給し、被加圧物Ｗへの加圧力を昇圧する。このとき、パイロットチェック弁６４，６５によりプランジャポンプ５０側の油圧回路と切換弁ＶおよびポンプＰ側の油圧回路とが遮断されているため、プランジャポンプ５０により発生する油圧が切換弁ＶおよびポンプＰに伝達されることがない。
プランジャポンプ５０は直動機構５１によりシリンダ５２を直動させることでプランジャ５３が作動油を押し出すため、精密な作動油の吐出制御が可能であるから、長時間をかけて除々に昇圧できる。
【００２６】
プランジャポンプ５０のプランジャ５３がストローク端に達すると、それ以上は昇圧ができなくなる。本実施形態のように、昇圧にかかる時間ｔ１が数時間から数十時間という長時間である場合には、昇圧の途中でストローク端に達する。この場合、プランジャポンプ５０に作動油を補充する必要がある。
プランジャポンプ５０に作動油を補充するためには、まず、シャットオフバルブ６１をII位置にし、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断する。これにより、作動油の補充中でも油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の内圧、すなわち加圧力を維持することができる。つぎに、シャットオフバルブ６２をＩ位置にすると共に、切換弁６３をＩ位置にし、プランジャポンプ５０内の圧力を開放する。なお、シャットオフバルブ６２および切換弁６３の切り換えは同時に行ってもよいし、シャットオフバルブ６２を切り換えた後に切換弁６３を切り換えても良いし、切換弁６３を切り換えた後にシャットオフバルブ６２を切り換えても良い。つぎに、切換弁６３をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０へ作動油を供給する。このとき、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０内に作動油を吸引する。
【００２７】
プランジャポンプ５０に作動油を補充した後、シャットオフバルブ６２をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０への作動油の供給を遮断する。
つぎに、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０の内圧を昇圧させる。このとき、制御装置Ｓは加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで圧力監視を行い、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧が加圧側圧力計７１で測定された油圧と略一致したときに、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放する。すなわち、シャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れが開放されるのである。
なお、制御装置Ｓは特許請求の範囲に記載の油圧監視手段にも相当する。制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで測定した圧力を監視してもよいし、制御装置Ｓとは別の圧力監視装置を設けてもよい。
【００２８】
このように、加圧側圧力計７１、ポンプ側圧力計７２およびシャットオフバルブ６１を、制御装置Ｓに接続すれば、その制御装置Ｓでポンプ側圧力計７２で測定された油圧が加圧側圧力計７１で測定された油圧と略一致しているか否かを監視し、一致したと判断したときに、制御装置Ｓによりシャットオフバルブ６１のソレノイドを動作させ、位置を切り換えることができる。したがって、自動的にシャットオフバルブ６１の切り換えができる。
【００２９】
また、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧と加圧側圧力計７１で測定された油圧とが略一致したときに、音（聴覚信号）や光（視覚信号）等の視聴覚信号を出力する視聴覚信号出力装置Ｍによって視聴覚信号を発し、その視聴覚信号を基に、作業員がシャットオフバルブ６１を切り換えるようにしてもよい。視聴覚信号出力装置Ｍは、例えば、警告音を発するブザー、点灯と消灯とを切り換え可能なランプ・ＬＥＤ、文字や図形を表示可能なモニター等が挙げられる。視聴覚信号装置Ｍは、聴覚信号または視覚信号のどちらか一方のみを出力しても良いし、聴覚信号および視覚信号の両方を出力しても良い。視聴覚信号装置Ｍは必ずしも要するのではなく、制御装置Ｓが自動的にシャットオフバルブ６１を切り換える場合は、省略しても良い。
また、油圧監視装置を設けずに、加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とが測定した測定値をそれぞれ表示する表示装置を設け、表示装置に表示された測定値が略一致したら、作業員がシャットオフバルブ６１を切り換えるようにしても良い。
【００３０】
なお、シャットオフバルブ６１をＩ位置にするのは、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧と加圧側圧力計７１で測定された油圧とが完全に一致した場合に限らず、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧と加圧側圧力計７１で測定された油圧との差が所定値以内に収まった場合に、シャットオフバルブ６１をＩ位置にしても良い。
【００３１】
その後、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３へ作動油を供給し、昇圧を再開する。
なお、再びプランジャポンプ５０がストローク端に達した場合には、上記と同様の工程でプランジャポンプ５０に作動油を補充し、再び昇圧を開始させる。
【００３２】
以上のごとく、シャットオフバルブ６１で昇圧を中断し、プランジャポンプ５０に作動油を補充し、昇圧を再開できるので、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した昇圧ができる。また、シャットオフバルブ６１は、シャットオフバルブ６１の油圧ポンプ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放するので、昇圧再開時の被加圧物Ｗへの負荷変動を低減できる。
【００３３】
さらに、制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで測定した圧力の監視を行うので、昇圧中断から再開までの処理を超高圧発生装置Ａを構成する機器、例えばプランジャポンプ５０や油圧ポンプＰ等の最高速度で動作させることができ、昇圧中断から再開までの時間を短くできる。
【００３４】
つぎに、目的の加圧力まで昇圧が完了すると、その加圧力を維持する加圧維持工程（図３におけるｔ２）が開始される。
加圧維持工程では、理想的には油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に圧油を供給する必要はないが、実際には、油圧シリンダ３０のシリンダ３１とピストンロッド３２とのシールの隙間や、切換弁Ｖ等において油漏れがあるため、除々に油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の内圧が下がってくる。これを補うために、プランジャポンプ５０で油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に常に少量の圧油を供給し続ける必要がある。
【００３５】
この加圧維持工程においても、油圧シリンダ３０を動作させる油圧回路の動作は昇圧工程とほぼ同様であり、プランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に供給する作動油の量が少量となるだけである。
また、加圧維持工程が長時間である場合には、プランジャポンプ５０がストローク端に達する場合がある。この場合にも、昇圧工程の場合と同様にプランジャポンプ５０に作動油を補充し、再びプランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０への作動油の供給を開始させる。このときのプランジャポンプ５０、シャットオフバルブ６１、６２、切換弁６３、加圧側圧力計７１およびポンプ側圧力計７２の動作も昇圧工程の場合と同様である。
【００３６】
そのため、ストロークに限りが有るプランジャポンプでも長時間の連続した加圧維持ができる。また、シャットオフバルブ６１は、シャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放するので、加圧再開時の被加圧物Ｗへの負荷変動を低減できる。
さらに、加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで圧力監視を行うので、加圧中断から再開までの処理を超高圧発生装置Ａを構成する機器の最高速度で動作させることができ、加圧中断から再開までの時間を短くできる。
【００３７】
つぎに、加圧維持工程が完了すると、その加圧力を減圧する減圧工程（図３におけるｔ３）が開始される。
まず、シャットオフバルブ６２をII位置にし、油圧ポンプＰからプランジャポンプ５０への作動油の供給を遮断する。また、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、プランジャポンプ５０から油圧シリンダ３０への作動油の流れを開放する。
そして、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から作動油を吸引し、被加圧物Ｗへの加圧力を減圧する。このとき、プランジャポンプ５０は精密な作動油の吸引制御が可能であるから、長時間をかけて除々に減圧できる。
【００３８】
プランジャポンプ５０が作動油を限界まで吸引すると、それ以上は減圧ができなくなる。この場合、プランジャポンプ５０から作動油を排出する必要がある。
プランジャポンプ５０から作動油を排出するためには、まず、シャットオフバルブ６１をII位置にし、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを遮断する。これにより、プランジャポンプ５０内の作動油を排出中でも油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の内圧、すなわち加圧力を維持することができる。つぎに、切換弁６３をＩ位置にするとともに、シャットオフバルブ６２をＩ位置にして、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０から作動油をタンクＴ３へ排出する。なお、シャットオフバルブ６２および切換弁６３の切り換えは同時に行ってもよいし、シャットオフバルブ６２を切り換えた後に切換弁６３を切り換えても良いし、切換弁６３を切り換えた後にシャットオフバルブ６２を切り換えても良い。
【００３９】
プランジャポンプ５０から作動油を排出した後、シャットオフバルブ６２をII位置にし、作動油の排出を停止する。
つぎに、プランジャポンプ５０の直動機構５１を動作させ、プランジャポンプ５０の内圧を昇圧させる。このとき、制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで測定した圧力の監視を行い、ポンプ側圧力計７２で測定された油圧が加圧側圧力計７１で測定された油圧と略一致したときに、シャットオフバルブ６１をＩ位置にし、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放する。
【００４０】
その後、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から作動油を排出し、減圧を再開する。
なお、再びプランジャポンプ５０が作動油を限界まで吸引した場合には、上記と同様の工程でプランジャポンプ５０から作動油を排出し、再び減圧を開始させる。
【００４１】
以上のごとく、ストロークに限りが有るプランジャポンプ５０でも長時間の連続した減圧ができる。また、シャットオフバルブ６１は、シャットオフバルブ６１の油圧シリンダ３０側の油圧とプランジャポンプ５０側の油圧とが略一致したときに、油圧シリンダ３０とプランジャポンプ５０との間の作動油の流れを開放するので、減圧再開時の被加圧物Ｗへの負荷変動を低減できる。
さらに、制御装置Ｓにより加圧側圧力計７１とポンプ側圧力計７２とで計測する圧力を監視するので、減圧中断から再開までの処理を超高圧発生装置Ａを構成する機器の最高速度で動作させることができ、減圧中断から再開までの時間を短くできる。
【００４２】
減圧完了後は、切換弁ＶをIII位置にし、油圧ポンプＰの吐出した作動油をロッド側油室３４に供給すると、その油圧によりパイロットチェック弁６４が開放され、ピストン側油室３３の作動油がタンクＴ２に返送される。これによりアンビル２０を加圧空間１１から離間させる。その後、加圧空間１１から被加圧物Ｗを取り出す。
【００４３】
（他の実施形態）
上記実施形態では、油圧シリンダ３０のピストン側油室３３の減圧工程において、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から積極的に作動油を排出させているが、油圧回路の油漏れによる減圧の速度によっては、プランジャポンプ５０による減圧を行わなくてもよい。また、油圧回路の油漏れによる減圧の速度が目的とする減圧の速度よりも速い場合には、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３に作動油を供給し、減圧の速度を下げる制御を行う必要がある。この様な場合には、プランジャポンプ５０により油圧シリンダ３０のピストン側油室３３から作動油を吸引する必要はなく、逆にプランジャポンプ５０により油圧シリンダのピストン側油室３３へ作動油を供給することで減圧の速度を制御する。
【００４４】
また、上記実施形態ではプランジャポンプ５０の他に油圧ポンプＰを設けたが、油圧ポンプＰを設けずプランジャポンプ５０のみを設ける構成としてもよい。この場合、タンクＴ１，Ｔ２、切換弁Ｖ，６３、給排管４１ａ，４２，４３，４３ａ，４３ｂ，４４も設ける必要はない。そして、被加圧物Ｗを加圧しない範囲においても、プランジャポンプ５０で油圧シリンダ３０を作動させればよい。
【符号の説明】
【００４５】
３０ 油圧シリンダ
５０ プランジャポンプ
６１、６２ シャットオフバルブ
７１ 加圧側圧力計
７２ ポンプ側圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備える
ことを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、
該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせる
ことを特徴とする請求項１記載の加圧装置。
【請求項３】
さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、
前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせる
ことを特徴とする請求項２記載の加圧装置。
【請求項４】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備える
ことを特徴とする加圧装置。
【請求項５】
さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、
該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせる
ことを特徴とする請求項４記載の加圧装置。
【請求項６】
さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、
前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせる
ことを特徴とする請求項５記載の加圧装置。
【請求項７】
さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段と、
該油圧監視手段の監視結果に基づき視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段とを備え、
前記視聴覚信号出力手段は、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の加圧装置。
【請求項８】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、
前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にする
ことを特徴とする加圧装置の制御方法。
【請求項９】
前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にする
ことを特徴とする請求項８記載の加圧装置の制御方法。
【請求項１０】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、
前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にする
ことを特徴とする加圧装置の制御方法。
【請求項１１】
前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にする
ことを特徴とする請求項１０記載の加圧装置の制御方法。
【請求項１２】
さらに、視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段を備える加圧装置の制御方法であって、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記視聴覚信号出力手段から前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力する
ことを特徴とする請求項８、９、１０または１１記載の加圧装置の制御方法。
【請求項１】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備える
ことを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、
該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせる
ことを特徴とする請求項１記載の加圧装置。
【請求項３】
さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、
前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせる
ことを特徴とする請求項２記載の加圧装置。
【請求項４】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力を測定する第１圧力測定手段と、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を測定する第２圧力測定手段と、を備える
ことを特徴とする加圧装置。
【請求項５】
さらに、前記シャットオフバルブの第１状態と第２状態とを切り換え可能な制御手段を備え、
該制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にさせる
ことを特徴とする請求項４記載の加圧装置。
【請求項６】
さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段を備え、
前記制御手段は、前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にさせる
ことを特徴とする請求項５記載の加圧装置。
【請求項７】
さらに、前記第１圧力測定手段の測定値と、前記第２圧力測定手段の測定値とを監視する油圧監視手段と、
該油圧監視手段の監視結果に基づき視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段とを備え、
前記視聴覚信号出力手段は、前記油圧監視手段が前記第１圧力測定手段の測定値と前記第２圧力測定手段の測定値とが略一致したことを検出したときに、前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の加圧装置。
【請求項８】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段に該シリンダ内の作動油を供給するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、
前記プランジャポンプが作動油を補充している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にする
ことを特徴とする加圧装置の制御方法。
【請求項９】
前記プランジャポンプが作動油を補充した後に、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にする
ことを特徴とする請求項８記載の加圧装置の制御方法。
【請求項１０】
作動油の供給により被加工物を加圧する加圧手段と、
シリンダと、該シリンダ内を摺動可能なプランジャと、該シリンダまたは該プランジャを駆動する駆動機構とを有し、該駆動機構により該シリンダまたは該プランジャを駆動することにより前記加圧手段から該シリンダ内に作動油を吸引するプランジャポンプと、
前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを開放する第１状態と、前記加圧手段と前記プランジャポンプとの間の作動油の流れを遮断する第２状態とを切り換え可能なシャットオフバルブと、を備える加圧装置の制御方法であって、
前記プランジャポンプが作動油を排出している間は、前記シャットオフバルブを第２状態にする
ことを特徴とする加圧装置の制御方法。
【請求項１１】
前記プランジャポンプが作動油を排出した後に、
前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力を上昇させ、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と、前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記シャットオフバルブを第１状態にする
ことを特徴とする請求項１０記載の加圧装置の制御方法。
【請求項１２】
さらに、視覚信号および／または聴覚信号を出力する視聴覚信号出力手段を備える加圧装置の制御方法であって、
前記シャットオフバルブの前記加圧手段側の作動油の圧力と前記シャットオフバルブの前記プランジャポンプ側の作動油の圧力とが略一致したときに、前記視聴覚信号出力手段から前記視覚信号および／または前記聴覚信号を出力する
ことを特徴とする請求項８、９、１０または１１記載の加圧装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２３７４１９（Ｐ２０１２−２３７４１９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７９５９（Ｐ２０１１−１０７９５９）
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（５０２２３５３２６）住友重機械テクノフォート株式会社 (122)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（５０２２３５３２６）住友重機械テクノフォート株式会社 (122)
【Ｆターム（参考）】
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