(57)【要約】【課題】省エネの効果を得ることができ、そして稼働しているときに、圧力降下を緩和することができ、油圧を一定に保持することが可能な省エネ型油圧制御システムを提供する。【解決手段】インバーターと、圧力センサーと、オイルタンクと、サーボモータと、プランジャーポンプと、を備え、サーボモータは、プランジャーポンプと連接し、プランジャーポンプを駆動し、０.７５ＫＷのサーボモータを採用し、高回転速度であるときに、０.０１秒以内に回転速度を２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げ、プランジャーポンプは、吸込み側を備え、プランジャーモジュールが吸込み側と連接し、吸い込まれた液圧油は、プランジャーモジュールに注入した後、加圧されて出力側に送られ、圧力センサーはインバーターと電気的に接続し、インバーターにより、サーボモータが駆動されて高回転速度または低回転速度で回転する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバーターと、圧力センサーと、オイルタンクと、サーボモータと、プランジャーポンプと、を備え、
前述オイルタンクに液圧油が充填されており、前述プランジャーポンプの吸込み側は、前記オイルタンク内に取り付けられており、液圧油を吸込み、
前述サーボモータは、前記プランジャーポンプと連接し、前記プランジャーポンプを駆動し、０.７５ＫＷのサーボモータを採用し、低回転速度であるときに、１２０ｒｐｍ／ｍｉｎを保持し、高回転速度であるときに、０.０１秒以内に回転速度を２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げ、
前述プランジャーポンプは、前述オイルタンクに伸び込む吸込み側を備え、プランジャーモジュールが前記吸込み側と連接し、吸い込まれた液圧油は、前記プランジャーモジュールに注入した後、加圧されて出力側に送られ、前記出力側は工作機械の動作端と連接することにより、前記工作機械がそれに対応する動作をやり、
前述圧力センサーは前述インバーターと電気的に接続し、前記インバーターにより、前記サーボモータが駆動されて高回転速度または低回転速度で回転し、前記圧力センサーは、前記工作機械の動作端の圧力値を検知し、前記動作端の回路に圧力降下が検知されたとき、回転速度を上げる信号を前記インバーターに転送して、前記サーボモータの回転速度を上げ、前記圧力センサーは、回路の圧力が安定的で一定に保持されることを検知されたとき、回転速度を下げる信号を前記インバーターに転送して、前記サーボモータの回転速度を下げることにより、前記サーボモータのエネルギーを節約することを特徴とする省エネ型油圧制御システム。
【請求項２】
前記サーボモータの一側に冷却ファンが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の省エネ型油圧制御システム。
【請求項３】
前記吸込み側にフィルターが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の省エネ型油圧制御システム。
【請求項４】
前記プランジャーポンプは、可変容量型の構成であり、前記吸込み側により液圧油を吸い込んで前記プランジャーモジュールに注入した後、その内部にある傾斜板により、液圧油を前記プランジャーモジュールの下端に注入し、前記プランジャーモジュール内の傾斜板を最も高い点に回転したとき、前記プランジャーモジュール内の容積が小さくなり、次に、前記プランジャーモジュール内のピストンにより液圧油が前記出力側に流し、前記傾斜板の傾斜角度を調整することによって液圧油の流量を変化することにより、異なるタイプの工作機械の要求を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の省エネ型油圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の油圧設備に関し、特に、省エネ型油圧制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、工業部品を生産するときに不可欠の設備である。国の工作機械を生産する産業が強いと、当該国の製造業は、外国の高価な設備を輸入することが必要なくなり、更に、工作機械を出力することもできる。
【０００３】
台湾では、工作機械産業が伝統産業と見られ、政府からの援助は電子産業より大幅に少ない。しかし、この産業チェーンの百万人に近い従業員の努力により、台湾の工作機械の売り上げは、世界のトップ５以内である。台湾の機械公会のデータによると、台湾の工作機械の売り上げは、米国、スイスなどの先進国および韓国を上回る。
【０００４】
本発明は、工作機械の動力を提供する油圧制御システムである。油圧制御システムは、工作機械の例えば自動型チャック、ナイフタワー、テールストック、又は射出成形機の押さえ側の動力ソースを制御する。基本的に、全ての工作機械は油圧制御システムを有しないと加工することができない。
【０００５】
現在の三相誘導モータの油圧制御システムは、モータ定格効率のスペック（すなわち、ＩＥ１）を採用し、先進国である日本および欧州連合の要求に合わない。特に、日本の規定はＩＥ３であり、更に、ＩＥ４であるため、台湾製の工作機械は日本に輸出することができない。すなわち、油圧制御システムは、例えば日本および欧州連合のスペックに合わないと、これらの国に輸出することができない。
【０００６】
三相誘導モータの油圧制御システムがモータ定格効率のスペックに合わない原因は、下記にある。
【０００７】
（１）従来の油圧制御システムは、全パワー出力であり、旋盤のチャックに適用されることを例にして説明する。このタイプの油圧制御システムは、何時も１８００ｒｐｍ／ｍｉｎで６０Ｈｚの全パワー出力であるが、モータが稼働するときにエネルギーが消耗される。統計データによると、三相誘導モータに駆動される油圧制御システムは、１時間ごとに０.７度の電気エネルギーを消耗する。このため、電力の消耗は多い。
【０００８】
（２）従来の油圧制御システムの稼働は全パワー出力であるため、稼働しているときに熱エネルギーが発生する。冷房されている工場において、工作機械が熱を発生すると、空調システムは工場の温度を下げることが必要であるため、電力が無駄に消耗される。そして従来の油圧制御システムは高騒音なため、工場の騒音レベルは高い。
【０００９】
（３）従来の油圧制御システムは、稼働しているときに温度が高いため、液圧油の温度が上昇して劣化しやすく、保全コストは高くなる。
【００１０】
現在、あるメーカーは、インバータモータを油圧制御システムの駆動手段とするが、インバータモータの特性は、回転速度を瞬間に２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げることができないため、十分の力でワークを即時に挟むことができないため、ワークが飛散する虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の主な目的は、プランジャーポンプにサーボモータを合わせることにより、ワークを挟んだ後、圧力を保持するために、サーボモータを１２０ｒｐｍ／ｍｉｎの低回転速度で回転し、なお、作動するときに、サーボモータを０.０１秒以内に２０００ｒｐｍ／ｍｉｎの高回転速度に上げることが可能であり、すなわち、圧力を保持する段階で、サーボモータは低回転速度で出力し、なお、ワークを交換し、又は作動するときに、サーボモータは高回転速度で出力するため、省エネの効果を得ることができ、そして稼働しているときに、圧力降下を緩和することができ、油圧を一定に保持することが可能な省エネ型油圧制御システムを提供することにある。
【００１２】
本発明の次の目的は、パフォーマンス認証の規定であるＩＥ３に合うことができ、更に、ＩＥ４に合うことが可能な省エネ型油圧制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る省エネ型油圧制御システムによると、インバーターと、圧力センサーと、オイルタンクと、サーボモータと、プランジャーポンプと、を備え、
オイルタンクに液圧油が充填されており、プランジャーポンプの吸込み側は、オイルタンク内に取り付けられており、液圧油を吸込み、
サーボモータは、プランジャーポンプと連接し、プランジャーポンプを駆動し、０.７５ＫＷのサーボモータを採用し、低回転速度であるときに、１２０ｒｐｍ／ｍｉｎを保持し、高回転速度であるときに、０.０１秒以内に回転速度を２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げ、
プランジャーポンプは、オイルタンクに伸び込む吸込み側を備え、プランジャーモジュールが吸込み側と連接し、吸い込まれた液圧油は、プランジャーモジュールに注入した後、加圧されて出力側に送られ、出力側は工作機械の動作端と連接することにより、工作機械がそれに対応する動作をやり、
圧力センサーはインバーターと電気的に接続し、インバーターにより、サーボモータが駆動されて高回転速度または低回転速度で回転し、圧力センサーは、工作機械の動作端の圧力値を検知し、動作端の回路に圧力降下が検知されたとき、回転速度を上げる信号をインバーターに転送して、サーボモータの回転速度を上げ、圧力センサーは、回路の圧力が安定で一定に保持されることを検知されたとき、回転速度を下げる信号をインバーターに転送して、サーボモータの回転速度を下げることにより、サーボモータのエネルギーを節約することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る省エネ型油圧制御システムによると、サーボモータの一側に冷却ファンが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る省エネ型油圧制御システムによると、吸込み側にフィルターが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る省エネ型油圧制御システムによると、プランジャーポンプは、可変容量型の構成であり、吸込み側により液圧油を吸い込んでプランジャーモジュールに注入した後、その内部にある傾斜板により、液圧油をプランジャーモジュールの下端に注入し、プランジャーモジュール内の傾斜板を最も高い点に回転したとき、プランジャーモジュール内の容積が小さくなり、次に、プランジャーモジュール内のピストンにより液圧油が出力側に流し、傾斜板の傾斜角度を調整することによって液圧油の流量を変化することにより、異なるタイプの工作機械の要求を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る省エネ型油圧制御システムによれば、次のような効果がある。
（１）本発明に係る油圧制御システムの電気エネルギーの消耗は０.１１度／時間であるが、従来の油圧制御システムの電気エネルギーの消耗は０.７度／時間であるため、本発明に係る油圧制御システムは省エネ効果を有する。
【００１８】
（２）本発明に係るサーボモータは、動作するときに回転速度を瞬間に上げることが可能であり、０.０１秒以内に、低回転速度である１２０ｒｐｍ／ｍｉｎから２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げるため、反応速度は速くて即時であり、そして工作機械の油圧を一定に保持することが可能であり、ワークの飛散を防止することができる。
【００１９】
（３）圧力を保持する状態では、低回転速度を保持するため、従来の構成が全パワー出力であることに比べて、本発明に係る油圧制御システムは、電気エネルギーの消耗を減少することが可能であり、省エネ効果を有する。
【００２０】
（４）本発明に係る油圧制御システムは、稼働しているときに熱エネルギー及び騒音が殆ど発生せず、ギアポンプ及び三相誘導モータを利用する構成に比べて、液圧油の変質を防止することが可能であり、工場の空調による電気エネルギーの消耗を減少することができ、省エネ効果を有する。
【００２１】
（５）本発明に係る油圧制御システムは、効率が９３%であるため、ＩＥ３又はＩＥ４というスペックに合い、台湾製の工作機械を外国に輸出することが可能となる。
【００２２】
（６）本発明に係る油圧制御システムは、従来の油圧制御システムに比べて、０.７５ＫＷだけのサーボモータを採用しても、１.５ＫＷの誘導モータのパワーと同じであるため、省エネ効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る省エネ型油圧制御システムの構成を示す之結構図である。
【図２】本発明に係る省エネ型油圧制御システムを示すシステム図である。
【図３】本発明に係る省エネ型油圧制御システムの制御を示すフローチャート（一）である。
【図４】本発明に係る省エネ型油圧制御システムの制御を示すフローチャート（二）である。
【図５】本発明に係る省エネ型油圧制御システムの液圧原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１から図５を参照する。本発明に係る省エネ型油圧制御システムは、圧力センサー１と、インバーター２と、オイルタンク３と、サーボモータ４と、プランジャーポンプ５と、を備える。
【００２６】
図１から図３に示すように、オイルタンク３内に液圧油が充填されており、プランジャーポンプ５の吸込み側５１は、オイルタンク３内に取り付けられており、液圧油を吸い込む。本発明の一実施形態では、吸込み側５１にフィルター５２が設けられている。フィルター５２により、液圧油に含有するゴミを除去することができる。
【００２７】
図１から図３に示すように、サーボモータ４は、プランジャーポンプ５と連接し、プランジャーポンプ５を駆動する。本実施形態に係るサーボモータ４は、０.７５ＫＷのサーボモータ４を採用し、低回転速度で１２０ｒｐｍ／ｍｉｎの回転速度を保持し、高回転速度では、０.０１秒以内に回転速度を２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げる。本実施形態では、サーボモータ４の一側に冷却ファン４１が設けられており、平常時に冷却ファン４１がオンされ、サーボモータ４からの熱を放熱することができる。
【００２８】
図１から図３に示すように、プランジャーポンプ５はオイルタンク３に伸び込む吸込み側５１を備える。プランジャーモジュール５３は、吸込み側５１と接続し、吸い込まれた液圧油をプランジャーモジュール５３に注入した後、加圧して出力側５４に送る。出力側５４は工作機械６の動作端と接続する。本発明に係るプランジャーポンプ５は、可変容量型の構成であり、吸込み側５１により液圧油をプランジャーモジュール５３に注入した後、その内部にある傾斜板により、液圧油がプランジャーモジュール５３の下端に注入される。プランジャーモジュール５３内にある傾斜板を最も高い点に回転したと、プランジャーモジュール５３内の容積が小さくなって、プランジャーモジュール５３内のピストンにより、出力側５４に液圧油を流せる。前記傾斜板の傾斜角度を調整することにより、液圧油の流量が変化される。これにより、異なる種類の工作機械６を作動することができる。
【００２９】
図１から図４に示すように、圧力センサー１はインバーター２と電気的に接続する。インバーター２により、サーボモータ４が駆動され、高回転速度または低回転速度で回転することが可能である。圧力センサー１は、工作機械６の動作端の圧力値を検知する。前記動作端の回路に圧力降下が発生することを検知したとき、圧力センサー１が回転速度を上げる信号をインバーター２に転送して、サーボモータ４の回転速度を上げる。なお、圧力を保持するときに、圧力センサー１が回路の圧力が安定的であることを検知したとき、回転速度を下げる信号をインバーター２に転送して、サーボモータ４の回転速度を下げる。これにより、サーボモータ４は省エネ効果を有する。
【００３０】
本発明の実施形態では、旋盤のナイフタワーが刃具を交換することを例にして説明するが、もちろん、本発明はこれらに限定されない。
【００３１】
図３に示すように、工作機械６の旋盤の主圧力は３.５ＭＰａに設定され、チャックの圧力は１.０〜２.４ＭＰａに設定される。ナイフタワーが刃具を交換し、又は作動するときには、回路の圧力が下がる。回路内に圧力降下が発生するときに、圧力センサー１は、回転速度を上げる信号をインバーター２に転送して、インバーター２によりサーボモータ４の回転速度が上げられる。そしてサーボモータ４は、０.０１秒以内に回転速度を２０００ ｒｐｍ／ｍｉｎに上げると同時に、プランジャーポンプ５により、オイルタンク３内の液圧油が吸い上げられて、プランジャーモジュール５３により、液圧油が吸込み側５１からプランジャーモジュール５３に注入した後、プランジャーモジュール５３は、可変容量型の特性を利用して、液圧油を出力端５４に送る。これにより、圧力を２.９〜３.０ＭＰａに下げるため、圧力差が大きすぎることはなく、挟み力を一定に保持することが可能であり、過大の圧力降下によるワークの飛散を防止することが可能である。
【００３２】
図４に示すように、旋盤のナイフタワーは、刃具を交換した後、圧力を保持する。この状態では、圧力センサー１は圧力が安定的であることを検知したとき、インバーター２によりサーボモータ４の回転速度が徐々に１２０ｒｐｍ／ｍｉｎに下がる。これにより、加工の過程中に、挟み力を一定に保持することが可能であり、サーボモータ４は全パワー出力することを必要とせず、省エネ効果を得ることが可能である。また、本発明に係る省エネ型油圧制御システムによれば、構成の部品がより少ないため、稼働中に熱エネルギーが発生しない。このため、工場を冷房することにより熱エネルギーを放熱することを必要とせず、電気エネルギーの消耗を減少することができる。
【００３３】
本発明の設計は、未來の５年〜１０年の世界各国の油圧制御システムについてのＩＥ３及びＩＥ４のスペックに合い、省エネ効果がＩＥ４より大幅に優れ、省エネ効果が７３%に達する。
【００３４】
このように、本発明の特定の例を参照して説明したが、それらの例は、説明のためだけのものであり、本発明を限定するものではなく、この分野に通常の知識を有する者には、本発明の要旨および特許請求の範囲を逸脱することなく、ここで開示された実施例に変更、追加、または、削除を施してもよいことがわかる。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧力センサー
２  インバーター
３  オイルタンク
４  サーボモータ
５  プランジャーポンプ
６  工作機械
３１  冷却ファン
４２  フィルター
５１  吸込み側
５３  プランジャーモジュール
５４  出力側
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月15日(2020.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバーターと、圧力センサーと、オイルタンクと、サーボモータと、プランジャーポンプと、を備え、
前述オイルタンクに液圧油が充填されており、前述プランジャーポンプの吸込み側は、前記オイルタンク内に取り付けられており、液圧油を吸込み、
前述サーボモータは、前記プランジャーポンプと連接し、前記プランジャーポンプを駆動し、０.７５ＫＷのサーボモータを採用し、低回転速度であるときに、１２０ｒｐｍ／ｍｉｎを保持し、高回転速度であるときに、０.０１秒以内に回転速度を２０００ｒｐｍ／ｍｉｎに上げ、前記サーボモータの一側に冷却ファンが設けられており、
前述プランジャーポンプは、前述オイルタンクに伸び込む吸込み側を備え、プランジャーモジュールが前記吸込み側と連接し、吸い込まれた液圧油は、前記プランジャーモジュールに注入された後、加圧されて出力側に送られ、前記出力側は工作機械の動作端と連接することにより、前記工作機械にそれに対応する動作を起こさせる構造であり、前記吸込み側にフィルターが設けられており、
前記プランジャーポンプは、可変容量型の構成であり、前記吸込み側により液圧油を吸い込んで前記プランジャーモジュールに注入した後、その内部にある傾斜板により、液圧油を前記プランジャーモジュールの下端に注入し、前記プランジャーモジュール内の傾斜板が最も高い点に回転したとき、前記プランジャーモジュール内の容積が小さくなり、次に、前記プランジャーモジュール内のピストンにより液圧油を前記出力側に流し、前記傾斜板の傾斜角度を変えることによって液圧油の流量を調整することができ、
前述圧力センサーは前述インバーターと電気的に接続し、前記インバーターにより、前記サーボモータが駆動されて高回転速度または低回転速度で回転すると共に、前記工作機械の主圧力を３．５Ｍｐａに維持し、前記圧力センサーは、前記工作機械の動作端の圧力値を検知し、前記動作端の回路に圧力降下が検知されたとき、前記サーボモータの回転速度を上げる信号を前記インバーターに転送して、前記サーボモータの回転速度を２０００ｒｐｍ／ｍｉｎまで上げ、圧力降下を２．９〜３．０ＭＰａの範囲に維持し、前記圧力センサーは、回路の圧力が安定的で一定に保持されることが検知されたとき、回転速度を下げる信号を前記インバーターに転送して、前記サーボモータの回転速度を１２０ｒｐｍ／ｍｉｎまで下げ、主圧力を３．５ＭＰａに維持し、前記サーボモータのエネルギーを節約することを特徴とする省エネ型油圧制御システム。