JP2002213401A - 油圧制御装置および粉末成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で高速性能、高精度を有する油圧制御装
置および生産性に優れ、高品質の成形品を製造できる粉
末成形機を提供する。 【解決手段】 油圧ポンプ３とヘッド側シリンダ部１０
が連通され、ロッド側シリンダ部１１と油圧タンク９が
サーボ弁２を介して連通された高速前進モードと、油圧
ポンプ３とロッド側シリンダ部１１が連通され、ヘッド
側シリンダ部１０と油圧タンク９がサーボ弁２を介して
連通された高速後退モードの少なくとも一つのモード
と、油圧ポンプ３とヘッド側シリンダ部１０がサーボ弁
２を介して連通され、ロッド側シリンダ部１１と油圧タ
ンク９がサーボ弁２を介して連通された通常モードが設
けられ、通常モードと他のモードを相互に切り替える切
替手段５〜８が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧制御装置および
粉末成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】大きな力が必要な機械には油圧で駆動す
る油圧機器が一般的に使用される。油圧機器を使用した
機械として油圧駆動型の粉末成形機がある。この粉末成
形機で粉末成形を行う動作には、金型へ粉末を充填す
る、上型がダイス直前まで下降する、上下型で圧縮成形
する、成形品をダイスから抜き出す、上型が上昇する動
作がある。以上の動作を繰り返すことにより連続成形で
きる。これらの動作で上型のみに着目すると、下降―成
形―上昇 を繰り返す動作となる。

【０００３】図５は一般的な油圧駆動型のＣＮＣ成形機
（コンピュータ制御ＮＣ成形機）における油圧制御装置
の説明図である。油圧制御装置には、油圧シリンダ１０
１、サーボ弁１０２、油圧ポンプ１０３、油圧タンク１
０４、コントローラ１０５、リニアセンサ１０６が設け
られている。油圧シリンダ１０１にはロッド１０８が連
結されたピストン１０７が設けられている。油圧シリン
ダ１０１内でピストン１０７のロッド１０８側がロッド
側シリンダ部１１０、その反対側がヘッド側シリンダ部
１０９となっている。

【０００４】サーボ弁１０２は四方弁で、４つのポート
すなわちＰポート１０２Ｐ（供給ポート）、Ｒポート１
０２Ｒ（戻りポート）、Ａポート１０２Ａ（制御ポー
ト）、Ｂポート１０２Ｂ（制御ポート）が設けられてい
る。Ｐポート１０２Ｐは油圧ポンプ１０３と、Ｒポート
１０２Ｒは油圧タンク１０４と、Ａポート１０２Ａはロ
ッド側シリンダ部１１０のロッド側ポート１１０ａと、
Ｂポート１０２Ｂはヘッド側シリンダ部１０９のヘッド
側ポート１０９ａと、それぞれの油圧管路を介して連結
されている。リニアセンサ１０６はロッド１０８の位置
を検出するセンサである。コントローラ１０５は、リニ
アセンサ１０６の情報に基づいてサーボ弁１０２などを
制御している。

【０００５】ロッド１０８を前進させるときは、コント
ローラ１０５の指示によりサーボ弁１０２を制御して、
Ｐポート１０２ＰとＡポート１０２Ａが連通し、かつＢ
ポート１０２ＢとＲポート１０２Ｒが連通した状態にす
る。油圧ポンプ１０３からヘッド側シリンダ部１０９に
油が送り込まれロッド１０８を前進させる。ロッド１０
８の前進によりロッド側シリンダ部１１０中の油が油圧
タンク１０４に送り出される。

【０００６】一方、ロッド１０８を後退させるときは、
コントローラ１０５の指示によりサーボ弁１０２を制御
して、Ｐポート１０２ＰとＢポート１０２Ｂが連通し、
かつＡポート１０２ＡとＲポート１０２Ｒが連通した状
態にする。油圧ポンプ１０３からロッド側シリンダ部１
１０に油が送り込まれロッド１０８を後退させる。ロッ
ド１０８の後退によりヘッド側シリンダ部１０９中の油
が油圧タンク１０４に送り出される。

【０００７】以上の動作を、リニアセンサ１０６により
ロッド１０８の位置検出と連動させて制御し、ロッド１
０８先端に連結された粉末成形機の成形パンチを高精度
に制御している。

【０００８】この構成で生産性向上のために成形サイク
ルの高速化を行うためには、成形シリンダに送り込む油
量が多く必要になる。そのためには油量を制御している
サーボ弁を大流量タイプにしなければならない。一方、
上記構成で大流量タイプのサーボ弁を使用すると、成形
パンチの位置決め精度など成形機として精度の性能が悪
くなる問題点がある。

【０００９】従来技術１として、特開平５−５２２０２
号公報には、高速動作用の大流量タイプのサーボ弁と、
低速動作だが高精度の小流量タイプのサーボ弁を並列に
設けた油圧式サーボ装置が開示されている。

【００１０】従来技術２として、特開平９−２９１９０
５号公報には、中位点に所定のオーバーラップ域を設け
た流量特性を有する大制御流量の大容量サーボ弁と、ゼ
ロラップの流量特性を有する小制御流量の小容量サーボ
弁を並列に設けた油圧式サーボ制御装置が開示されてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１、従来技術２のいずれも、成形パンチごとに高価な
サーボ弁が２つも必要であるので、コストアップする問
題点があった。

【００１２】本発明は上記課題を解決したもので、安価
で高速性能、高精度を有する油圧制御装置および生産性
に優れ、高品質の成形品を製造できる粉末成形機を提供
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、油圧シリン
ダ中に往復動可能に配設されたピストンと、該ピストン
と連結されたロッドと、前記油圧シリンダの、前記ピス
トンより前記ロッド側であるロッド側シリンダ部と、前
記油圧シリンダの、前記ピストンより前記ロッド側と反
対側であるヘッド側シリンダ部とが設けられた油圧シリ
ンダを制御する油圧制御装置であって、前記ロッド側シ
リンダ部または前記ヘッド側シリンダ部に油を送出する
油圧ポンプと、前記ロッド側シリンダ部または前記ヘッ
ド側シリンダ部から排出された油を貯蔵する油圧タンク
と、前記ロッド側シリンダ部または前記ヘッド側シリン
ダ部への油流量を制御するサーボ弁が設けられ、前記油
圧ポンプと前記ヘッド側シリンダ部が連通され、前記ロ
ッド側シリンダ部と前記油圧タンクが前記サーボ弁を介
して連通された高速前進モードと、前記油圧ポンプと前
記ロッド側シリンダ部が連通され、前記ヘッド側シリン
ダ部と前記油圧タンクが前記サーボ弁を介して連通され
た高速後退モードの少なくとも一つのモードと、前記油
圧ポンプと前記ヘッド側シリンダ部が前記サーボ弁を介
して連通され、前記ロッド側シリンダ部と前記油圧タン
クが前記サーボ弁を介して連通された通常モードが設け
られ、該通常モードと他のモードを相互に切り替える切
替手段が設けられていることを特徴とする油圧制御装置
である。

【００１４】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００１５】高速前進モード、高速後退モードにおいて
は油圧ポンプとヘッド側シリンダまたはロッド側シリン
ダがサーボ弁を介さずに直接連通され、かつロッド側シ
リンダまたはヘッド側シリンダと油圧タンクをサーボ弁
内の二つの流路を介して連通されているので、油の流量
を増加し、かつサーボ弁で流量制御できる。これにより
ロッドを高速に前進または後退させることができる。

【００１６】通常モードでは油圧ポンプとヘッド側シリ
ンダ部およびロッド側シリンダ部と油圧タンクがそれぞ
れサーボ弁を介して連通されているので、油の流量は比
較的少量でサーボ弁で精密に制御でき、ロッドを高精度
に前進または後退させることができる。

【００１７】切替手段により高速前進モード、高速後退
モードと通常モードを相互に切り替えることができるの
で、精密な制御を必要とするときは通常モードに切り替
え、それ以外の時は高速前進モードまたは高速後退モー
ドに切り替えることができる。この結果、高精度と高速
性能を有する油圧制御装置が実現でき、そのサイクルタ
イムが短くできる。また切替手段はサーボ弁に比べて安
価であり、サーボ弁を１つしか使用せずに高速前進モー
ド、高速後退モードと通常モードを実現できるので、安
価な油圧制御装置が実現できる。

【００１８】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技
術的手段と称する。）は、請求項１記載の油圧制御装置
のロッドに連結された成形パンチが設けられてることを
特徴とする粉末成形機である。

【００１９】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【００２０】すなわち、粉末に成形パンチが当たったの
になど高精度が必要なときには通常モードで、その他の
時は高速前進モードまたは高速後退モードで成形パンチ
を移動できるので、成形サイクルタイムを短く、生産性
に優れ、かつた高品質の粉末成形品を製造できる粉末成
形機を提供できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明者は、一つのサーボ弁を使
用して、油圧シリンダを比較的低速で動作させ精密に制
御する通常モードと、油圧シリンダを高速で動作させる
高速モードとを切り替える切替手段を設け、高速モード
時に油圧シリンダからの戻り分の油をサーボ弁のＡポー
トとＰポートおよびＢポートとＲポートを接続すること
により油の通過抵抗を減少させるという技術的思想に到
達した。

【００２２】本発明の実施例を粉末成形機の油圧制御装
置で説明する。図１は実施例の油圧制御装置のシステム
図である。本油圧制御装置は、油圧シリンダ１、サーボ
弁２、切替弁５〜８、油圧ポンプ３、油圧タンク９、リ
ニアセンサ４などから構成されている。切替弁５〜８は
本実施例における切替手段である。

【００２３】油圧シリンダ１にはロッド１３が連結され
たピストン１２が設けられている。ロッド１３の先端部
１３ａは粉末成形機の成形ポンチとなっている。油圧シ
リンダ１においてピストン１２のロッド１３側がロッド
側シリンダ部１１、その反対側がヘッド側シリンダ部１
０となっている。

【００２４】サーボ弁２は四方弁で、４つのポートすな
わちＰポート２Ｐ（供給ポート）、Ｒポート２Ｒ（戻り
ポート）、Ａポート２Ａ（制御ポート）、Ｂポート２Ｂ
（制御ポート）が設けられている。切替弁５〜７も四方
弁で、４つのポートすなわちＰポート５Ｐ〜７Ｐ、Ｒポ
ート５Ｒ〜７Ｒ、Ａポート５Ａ〜７Ａ、Ｂポート５Ｂ〜
７Ｂがそれぞれ設けられている。切替弁６はＢポートは
常に封鎖されている。切替弁８は二方弁でポート８ａ、
８ｂを備えている。

【００２５】油圧ポンプ３は切替弁６および切替弁５を
介してヘッド側シリンダ部１０のヘッド側ポート１０ａ
に油圧管路で連結されている。詳細には、油圧ポンプ３
と切替弁６のＰポート６Ｐ、切替弁６のＡポート６Ａと
切替弁５のＰポート５Ｐ、切替弁５のＡポート５Ａとヘ
ッド側ポート１０ａがそれぞれの油圧管路で連結されて
いる。油圧ポンプ３は切替弁８の一方のポート８ａにも
連結されている。

【００２６】切替弁８の他方のポート８ｂは、サーボ弁
２のＰポート２Ｐおよび切替弁７のＰポート７Ｐと連結
されている。サーボ弁２のＡポート２Ａは切替弁６のＲ
ポート６Ｒと連結され、サーボ弁２のＢポート２Ｂは切
替弁５のＲポート５Ｒと連結されている。一方、切替弁
７のＡポート７Ａは切替弁５のＲポート５Ｒと連結さ
れ、切替弁７のＢポート７Ｂは切替弁６のＲポート６Ｒ
と連結されている。サーボ弁２のＲポート２Ｒ、切替弁
７ののＲポート７Ｒはともに油圧タンク９と連結されて
いる。

【００２７】切替弁５のＢポート５Ｂはロッド側シリン
ダ部１１のロッド側ポート１１ａと連結されている。リ
ニアセンサ４はロッド１３の位置を検出するセンサであ
る。リニアセンサ４の情報などに基づいて、サーボ弁
２、油圧ポンプ３、切替弁５〜８が図示しないコントロ
ーラにより制御されている。

【００２８】油圧制御装置の動作について説明する。本
油圧制御装置は３つの動作モードすなわち通常モード、
高速前進モード、高速後退モードを持っている。各動作
モード時に切替弁５〜８が表１に示す切替弁位置になる
ように制御される。

【００２９】

【表１】 通常モードすなわち比較的低速でロッド１３を前進また
は後退させるモードでは、Ａポート５ＡとＰポート５
Ｐ、Ｂポート５ＢとＲポート５Ｒ、Ａポート６ＡとＲポ
ート６Ｒ、ポート８ａとポート８ｂが連通され、切替弁
７がＯＦＦ状態にされている。図２は通常モードの連結
状態を説明する説明図で、図１から切替弁５〜８を省略
して描いたものである。通常モードは、図５と同じ連結
状態となり従来技術で示したように、ロッド１３の前進
後退を制御する。

【００３０】高速前進モードすなわち高速でロッド１３
を前進させるモードでは、Ａポート５ＡとＰポート５
Ｐ、Ｂポート５ＢとＲポート５Ｒ、Ａポート６ＡとＰポ
ート６Ｐ、Ａポート７ＡとＰポート７Ｐ、Ｂポート７Ｂ
とＲポート７Ｒが連通され、切替弁８がＯＦＦ状態にさ
れ、かつサーボ弁２もＡポート２ＡとＰポート２Ｐ、Ｂ
ポート２ＢとＲポート２Ｒが連通されている。

【００３１】図３は高速前進モードの連結状態を説明す
る説明図で、図１から切替弁５〜８を省略して描いたも
のである。油圧ポンプ３は、サーボ弁２を介さず直接ヘ
ッド側シリンダ部１０のヘッド側ポート１０ａに連結さ
れた状態である。一方、ロッド側シリンダ部１１のロッ
ド側ポート１１ａはサーボ弁２のＡポート２ＡとＢポー
ト２Ｂに連結された状態である。またサーボ弁２のＰポ
ート２ＰとＲポート２Ｒは、ともに油圧タンク９に連結
された状態である。このときサーボ弁２の内部で、Ａポ
ート２ＡとＰポート２Ｐ、Ｂポート２ＢとＲポート２Ｒ
が連通した状態に制御されている。

【００３２】油圧ポンプ３からヘッド側シリンダ部１０
に油が送り込まれロッド１３を前進させる。ロッド１３
の前進によりロッド側シリンダ部１１中の油は、サーボ
弁２を介して油圧タンク９に送り出される。サーボ弁２
の内部で、油はＡポート２ＡからＰポート２ＰへとＢポ
ート２ＢからＲポート２Ｒへの２つの経路を通って流れ
る。

【００３３】このためサーボ弁２中での油の通流流路断
面積が２倍になり、それにより通過抵抗が半分になるの
で、図２の接続に比べて油の流量を約３倍に増加させる
ことができた。油圧ポンプ３とヘッド側シリンダ部１０
が直接連結されており、こちらの経路も油の流量を増加
できる。これらによりロッド１３を高速に前進させるこ
とができる。サーボ弁２により油の流量を制御している
ので、ロッド１３の前進速度を制御することができる。

【００３４】高速後退モードすなわち高速でロッド１３
を後退させるモードでは、Ａポート５ＡとＲポート５
Ｒ、Ｂポート５ＢとＰポート５Ｐ、Ａポート６ＡとＰポ
ート６Ｐ、Ａポート７ＡとＰポート７Ｐ、Ｂポート７Ｂ
とＲポート７Ｒが連通され、切替弁８がＯＦＦ状態にさ
れ、かつサーボ弁２もＡポート２ＡとＰポート２Ｐ、Ｂ
ポート２ＢとＲポート２Ｒが連通されている。

【００３５】図４は高速後退モードの連結状態を説明す
る説明図で、図１から切替弁５〜８を省略して描いたも
のである。油圧ポンプ３は、サーボ弁２を介さず直接ロ
ッド側シリンダ部１１のロッド側ポート１１ａに連結さ
れた状態である。一方、ヘッド側シリンダ部１０のヘッ
ド側ポート１０ａはサーボ弁２のＡポート２ＡとＢポー
ト２Ｂに連結された状態である。またサーボ弁２のＰポ
ート２ＰとＲポート２Ｒは、ともに油圧タンク９に連結
された状態である。このときサーボ弁２の内部で、Ａポ
ート２ＡとＰポート２Ｐ、Ｂポート２ＢとＲポート２Ｒ
が連通した状態に制御されている。

【００３６】油圧ポンプ３からロッド側シリンダ部１１
に油が送り込まれロッド１３を後退させる。ロッド１３
の後退によりヘッド側シリンダ部１０中の油は、サーボ
弁２を介して油圧タンク９に送り出される。サーボ弁２
の内部で、油はＡポート２ＡからＰポート２ＰへとＢポ
ート２ＢからＲポート２Ｒへの２つの経路を通って流れ
る。

【００３７】このため、高速前進モードと同様に、サー
ボ弁２中での油の通流流路断面積が２倍になり、それに
より通過抵抗が半分になるので、図２の接続に比べて油
の流量を約３倍に増加させることができた。油圧ポンプ
３とロッド側シリンダ部１１が直接連結されており、こ
ちらの経路も油の流量を増加できる。これらによりロッ
ド１３を高速に後退させることができる。サーボ弁２に
より油の流量を制御しているので、ロッド１３の後退速
度を制御することができる。

【００３８】以上説明したように、本油圧制御装置は比
較的小型のサーボ弁１つを用いて、ロッドを精密に前進
後退させる通常モードと、ロッドを高速に前進または後
退させる高速前進モード、高速後退モードを併せ持つこ
とができる。このため高速性能を有する油圧制御装置が
実現でき、そのサイクルタイムが短くできる。また高精
度に制御可能な油圧制御装置を実現できる。切替弁は安
価であり、高価なサーボ弁は１つしか使用していないの
で安価な油圧制御装置が実現できる。

【００３９】本実施例は、上記の油圧制御装置により成
形パンチを制御した粉末成形機であるが、成形のサイク
ルタイムを短くできるので、生産性に優れた粉末成形機
を提供できる。また成形パンチを正確に制御できるの
で、高品質の粉末成形品を製造できる粉末成形機を提供
できる。

【００４０】なお、実施例では、高速前進モードと高速
後退モードを有しているが、必要に応じて高速前進モー
ド、高速後退モードのいずれかと通常モードを併せ持つ
油圧制御装置とすることもできる。また実施例では、四
方弁の切替弁を４つ、二方弁の切替弁を１つ使用して切
替手段を実現しているが、特にこれに限定させず、様々
な切替手段や切替弁を適用して実現することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、油圧シリンダ
中に往復動可能に配設されたピストンと、該ピストンと
連結されたロッドと、前記油圧シリンダの、前記ピスト
ンより前記ロッド側であるロッド側シリンダ部と、前記
油圧シリンダの、前記ピストンより前記ロッド側と反対
側であるヘッド側シリンダ部とが設けられた油圧シリン
ダを制御する油圧制御装置であって、前記ロッド側シリ
ンダ部または前記ヘッド側シリンダ部に油を送出する油
圧ポンプと、前記ロッド側シリンダ部または前記ヘッド
側シリンダ部から排出された油を貯蔵する油圧タンク
と、前記ロッド側シリンダ部または前記ヘッド側シリン
ダ部への油流量を制御するサーボ弁が設けられ、前記油
圧ポンプと前記ヘッド側シリンダ部が連通され、前記ロ
ッド側シリンダ部と前記油圧タンクが前記サーボ弁を介
して連通された高速前進モードと、前記油圧ポンプと前
記ロッド側シリンダ部が連通され、前記ヘッド側シリン
ダ部と前記油圧タンクが前記サーボ弁を介して連通され
た高速後退モードの少なくとも一つのモードと、前記油
圧ポンプと前記ヘッド側シリンダ部が前記サーボ弁を介
して連通され、前記ロッド側シリンダ部と前記油圧タン
クが前記サーボ弁を介して連通された通常モードが設け
られ、該通常モードと他のモードを相互に切り替える切
替手段が設けられていることを特徴とする油圧制御装置
およびこの油圧制御装置のであるので、安価で高速性
能、高精度を有する油圧制御装置および生産性に優れ、
高品質の成形品を製造できる粉末成形機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の油圧制御装置のシステム図

【図２】通常モードの連結状態を説明する説明図

【図３】高速前進モードの連結状態を説明する説明図

【図４】高速後退モードの連結状態を説明する説明図

【図５】一般的な油圧駆動型のＣＮＣ成形機（コンピュ
ータ制御ＮＣ成形機）における油圧制御装置の説明図

【符号の説明】

１…油圧シリンダ ２…サーボ弁 ３…油圧ポンプ ５〜８…切替弁（切替手段） ９…油圧タンク １０…ヘッド側シリンダ部 １１…ロッド側シリンダ部 １２…ピストン １３…ロッド １３ａ…成形パンチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧シリンダ中に往復動可能に配設され
   たピストンと、該ピストンと連結されたロッドと、前記
   油圧シリンダの、前記ピストンより前記ロッド側である
   ロッド側シリンダ部と、前記油圧シリンダの、前記ピス
   トンより前記ロッド側と反対側であるヘッド側シリンダ
   部とが設けられた油圧シリンダを制御する油圧制御装置
   であって、前記ロッド側シリンダ部または前記ヘッド側
   シリンダ部に油を送出する油圧ポンプと、前記ロッド側
   シリンダ部または前記ヘッド側シリンダ部から排出され
   た油を貯蔵する油圧タンクと、前記ロッド側シリンダ部
   または前記ヘッド側シリンダ部への油流量を制御するサ
   ーボ弁が設けられ、前記油圧ポンプと前記ヘッド側シリ
   ンダ部が連通され、前記ロッド側シリンダ部と前記油圧
   タンクが前記サーボ弁を介して連通された高速前進モー
   ドと、前記油圧ポンプと前記ロッド側シリンダ部が連通
   され、前記ヘッド側シリンダ部と前記油圧タンクが前記
   サーボ弁を介して連通された高速後退モードの少なくと
   も一つのモードと、前記油圧ポンプと前記ヘッド側シリ
   ンダ部が前記サーボ弁を介して連通され、前記ロッド側
   シリンダ部と前記油圧タンクが前記サーボ弁を介して連
   通された通常モードが設けられ、該通常モードと他のモ
   ードを相互に切り替える切替手段が設けられていること
   を特徴とする油圧制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧制御装置のロッドに
   連結された成形パンチが設けられてることを特徴とする
   粉末成形機。