(57)【要約】  定圧液供給装置は、容積式のポンプ本体（４１）、及び、電動モータ（４２）を含むポンプ部（４）と、インバータ（７２）と、コントローラ（７１）と、を備える。コントローラは、電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、ポンプ部４の回転速度である第２パラメータと、ポンプ部の吐出圧力と、の関係を定めたテーブル又は関係式を有している。コントローラは、第１パラメータと第２パラメータとをフィードバックしながら、ポンプの吐出圧力が目標圧力となるように、テーブル又は関係式に従い電動モータを制御する。
2020054480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び  前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力と、の関係を定めたテーブル又は関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記テーブル又は前記関係式に従い前記電動モータを制御する定圧液供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定圧液供給装置において、
前記第１パラメータは、前記インバータの出力トルク、又は、前記電動モータの電流値である定圧液供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定圧液供給装置において、
前記コントローラは、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めたテーブル又は関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記テーブル又は前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第３パラメータは、前記液の温度、及び、前記電動モータの運転時間の少なくとも一つである定圧液供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の定圧液供給装置において、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する複数の関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御する定圧液供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定圧液供給装置において、
前記電動モータは、インバータ専用モータである定圧液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、工作機械のクーラント供給装置が記載されている。このクーラント供給装置は、ポンプと、電動モータと、圧力センサと、コントローラとを備えている。ポンプは、クーラントを吐出する。電動モータは、ポンプを運転する。圧力センサは、ポンプが吐出したクーラントの吐出圧力を検出する。コントローラは、圧力センサの検出値に基づいて、ポンプの吐出圧力が目標圧力となるように、インバータ回路がモータへ出力する周波数を制御する。【０００３】
特許文献１に記載されたクーラント供給装置は、圧力センサが検出した吐出圧力に基づくフィードバック制御を行っている。本願発明者は、クーラント供給装置においては、電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力とが比例関係にあることを見いだした。この知見から、本願発明者は、電動モータの実トルクに基づいて、ポンプの吐出圧力を調節するクーラント供給装置を提案している（特許文献２参照）。【０００４】
電動モータの回転速度が上昇し、それに伴い容積式のポンプの回転速度が上昇すると、ポンプの吐出流量が高まる。工作機械の工具は、クーラントが噴出する孔を有している。このため、ポンプの吐出流量が高まるに従い、ポンプの吐出圧力も高まる。容積式のポンプの吐出圧力が高まるに従い、電動モータの実トルクも高まる。従って、電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力とは比例関係にある。【０００５】
特許文献２に記載されたクーラント供給装置のコントローラは、電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力との関係を定めたテーブル又は関係式を有している。コントローラは、テーブル又は関係式に基づいて、電動モータの実トルクが目標トルクとなるように、電動モータを制御する。その結果、ポンプの吐出圧力が、目標圧力になる。電動モータの実トルクは、例えばインバータの出力電流から算出される出力トルクで代用できる。特許文献２に記載にされたクーラント供給装置は、圧力センサが不要であり、装置構成を簡略化できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６４２１号公報
【特許文献２】特開２００９−２１５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２には明示されていないが、従来のクーラント供給装置は、電動モータとして汎用モータを用いていた。汎用モータは、低回転速度域において一定トルクを連続的に安定して出力できない。このため、従来のクーラント供給装置は、電動モータが所定回転速度以下で運転しないように、インバータの出力周波数を制限していた。【０００８】
汎用モータに対し、インバータ専用モータは、低回転速度域における定トルク特性に優れている。クーラント供給装置にインバータ専用モータを用いれば、ポンプを低回転速度域において運転できる。ポンプを低回転速度域において運転すると、クーラント供給装置の省エネ化が期待できる。尚、インバータ専用モータは、インバータ専用定トルクモータを含む。【０００９】
しかしながら、本願発明者の検討によると、インバータ専用モータを有するクーラント供給装置は、低回転速度域において、電動モータの実トルクに基づくフィードバック制御が難しいことがわかった。その理由は、容積式のポンプは、回転速度が低くなると容積効率が急激に低下してしまうためである。電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力との間の比例関係は、特に低回転速度域においては、成立しない、又は、成立し難い。【００１０】
また、本願発明者の検討によると、インバータ専用モータは、実トルクが同一であっても、回転速度が高いときと低いときとでは、インバータの出力電流が相違することがわかった。そのため、インバータの出力電流から算出される出力トルクを利用してポンプの吐出圧力を調節する構成は、ポンプの吐出圧力を調節することが難しい。【００１１】
従って、特許文献２に記載されたクーラント供給装置は、電動モータ及びポンプを低回転速度域において運転しようとしても、ポンプの吐出圧力を適切に調節することが難しい。【００１２】
尚、この問題は、工作機械用のクーラント供給装置に限らず、洗浄装置用の洗浄液供給装置も同様に有している。洗浄装置とは、工作機械によって加工された加工品を洗浄するために、所定圧力の洗浄液を加工品に供給する装置である。クーラント供給装置及び洗浄液供給装置は共に、対象物に、所定圧力の液を供給する定圧液供給装置である。【００１３】
ここに開示する技術は、定圧液供給装置において、ポンプの吐出圧力を適切に調節する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
具体的にここに開示する技術は、液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置に係る。【００１５】
定圧液供給装置は、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び  前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力と、の関係を定めたテーブル又は関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記テーブル又は前記関係式に従い前記電動モータを制御する。【００１６】
コントローラは、第１パラメータと、第２パラメータと、ポンプ部の吐出圧力との関係を定めたテーブル又は関係式を有している。第１パラメータは、電動モータの実トルクに関連する。第２パラメータは、ポンプ部の回転速度である。特許文献２に記載された従来の装置は、電動モータの実トルクとポンプ部の吐出圧力との関係を定めたテーブル又は関係式を有している。前記の定圧液供給装置のテーブル又は関係式には、従来と比較して、ポンプ部の回転速度である第２パラメータが追加されている。尚、ポンプ部の回転速度は、電動モータの回転速度であると共に、ポンプ本体の回転速度である。【００１７】
ポンプ部の回転速度をテーブル又は関係式に加えることによって、容積式のポンプ本体の特性が、テーブル又は関係式に反映される。ポンプ本体の特性とは、前述したように、回転速度が低くなると容積効率が低下するという特性である。また、電動モータの特性も、テーブル又は関係式に反映される。電動モータの特性とは、前述したように、電動モータが同一トルクを出力していても、回転速度が高い場合と低い場合とでは、インバータの出力電流値が相違するという特性である。コントローラは、ポンプ部を低回転速度域で運転する場合に、テーブル又は関係式に従って、ポンプ部の吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。【００１８】
尚、第２パラメータとしてのポンプ部の回転速度は、インバータが演算する電動モータの回転速度によって代用できる。そうすれば、新たなセンサが不要であり、定圧液供給装置の構成が簡略になる。【００１９】
前記第１パラメータは、前記インバータの出力トルク、又は、前記電動モータの電流値である、としてもよい。【００２０】
コントローラは、インバータの出力トルク、又は、電動モータの電流値を用いて、ポンプの吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。インバータの出力トルクは、インバータが演算する出力トルクである。特に、第１パラメータがインバータの出力トルクであれば、新たなセンサは不要である。定圧液供給装置の構成が簡略化できる。【００２１】
前記コントローラは、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めたテーブル又は関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記テーブル又は前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第３パラメータは、前記液の温度、及び、前記電動モータの運転時間の少なくとも一つである、としてもよい。【００２２】
液の温度が変化すると液の粘度が変化する。このため、液の温度が変化すると、電動モータの実トルクとポンプ部の吐出圧力との関係が変化する。また、電動モータの運転時間が長くなると、電動モータの入力電流値に対する電動モータの実トルクの特性が変化する場合がある。電動モータの運転時間は、例えば、総運転時間である。コントローラは、液の温度、及び／又は、電動モータの運転時間を用いて、ポンプ部の吐出圧力をより適切に調節できる。【００２３】
尚、第３パラメータは、前記液の温度、及び、前記電動モータの運転時間のうちの、いずれか一方又は両方としてもよい。【００２４】
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する複数の関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御する、としてもよい。【００２５】
本願発明者は、ポンプ部の回転速度が高い場合の関係式と、低い場合の関係式とをそれぞれ設定した方が好ましい場合があることに気づいた。ポンプ部の回転速度は、電動モータの回転速度であると共に、ポンプ本体の回転速度である。例えばポンプ部の回転速度が低い場合は、電動モータの特性が関係式に強く反映され、ポンプ部の回転速度が高い場合は、ポンプ本体の特性が関係式に強く反映される場合がある。この場合、コントローラは二つの関係式を有しかつ、ポンプ部の回転速度に応じて二つの関係式を選択する。【００２６】
コントローラが、複数の関係式を有しかつ、ポンプ部の回転速度に対応する関係式に従い電動モータを制御する。このことによって、コントローラは、ポンプ部の吐出圧力を、目標圧力に、より適切に調節できる。【００２７】
前記対象物は、工作機械の工具であり、前記液は、クーラントである、としてもよい。つまり、定圧液供給装置は、工作機械のクーラント供給装置としてもよい。【００２８】
前記電動モータは、インバータ専用モータである、としてもよい。【００２９】
インバータ専用モータは、低回転速度で連続運転をする時にトルクが安定している。電動モータがインバータ専用モータであれば、定圧液供給装置は、電動モータ及びポンプ本体を低回転速度域において運転できる。電動モータ及びポンプ本体を低回転速度域で運転することによって、定圧液供給装置が省エネ化する。前述したように、テーブル又は関係式は、第２パラメータである電動モータの回転速度を含んでいる。コントローラは、電動モータ及びポンプ本体を低回転速度域で運転する場合に、ポンプ部の吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、前記の定圧液供給装置によると、ポンプの吐出圧力を適切に調節できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、クーラント供給装置の構成を例示する回路図である。
【図２】図２は、インバータの出力トルクと、ポンプ部の回転速度と、ポンプ部の吐出圧力と、の関係式を例示する図である。
【図３】図３は、図２とは異なる関係式を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、定圧液供給装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明は、定圧液供給装置の一例である。
【００３３】
（クーラント供給装置の構成）
図１は、ここに開示する定圧液供給装置が、クーラント供給装置１に適用された構成例を示している。
【００３４】
クーラント供給装置１は、工作機械２における工具２１に、クーラントを供給する。工具２１は、どのようなものであってもよい。工具２１には、図１に例示するように、クーラントが噴出する噴出孔２２が形成されている。クーラントは、この噴出孔２２を通じて加工箇所へ噴出する。工具２１は、液を噴出する孔を有する対象物の一例である。
【００３５】
工具２１には、クーラントの供給ライン２３が接続されている。供給ライン２３は、クーラント供給装置１の接続部２０を介して、クーラント供給装置１における吐出ライン３に接続されている。クーラントは、吐出ライン３及び供給ライン２３を通じて、工具２１へ供給される。
【００３６】
吐出ライン３には、ポンプ部４が配設されている。ポンプ部４は、クーラントを工具２１に向けて吐出する。ポンプ部４は、ポンプ本体４１と電動モータ４２とを含む。
【００３７】
ポンプ本体４１は、定容量の容積式ポンプである。ポンプ本体４１は、具体的には、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどの回転ポンプとしてもよい。ポンプ部４はまた、ピストンポンプ、プランジャーポンプなどの往復動ポンプとしてもよい。
【００３８】
電動モータ４２は、ポンプ本体４１に連結されている。電動モータ４２は、例えばインバータ専用モータとしてもよい。電動モータ４２は、ＰＭモータや汎用モータであってもよい。
【００３９】
電動モータ４２は、インバータ７２に接続されている。インバータ７２は、電動モータ４２に回転速度指令を出力する。電動モータ４２は、インバータ７２が出力する回転速度指令によって回転速度を変えることができる。
【００４０】
インバータ７２には、コントローラ７１が接続されている。コントローラ７１は、インバータ７２を通じて、電動モータ４２を制御する。工作機械２において加工を行っている最中に必要なクーラントの流量は常に変化するので、コントローラ７１は、インバータ７２を通じて、電動モータ４２の回転速度を常時制御する。
【００４１】
インバータ７２は、電動モータ４２への出力トルク及び電動モータ４２の回転速度を演算する。詳細は後述するが、インバータ７２は、インバータ７２の出力トルク及び電動モータ４２の回転速度を、フィードバック信号として、コントローラ７１に出力する。コントローラ７１は、インバータ７２の出力トルク及び電動モータ４２の回転速度に基づいて、電動モータ４２をフィードバック制御する。尚、インバータ７２の出力トルクは、電動モータ４２のトルクに関連する第１パラメータの一例である。電動モータ４２の回転速度は、第２パラメータである。
【００４２】
吐出ライン３において、接続部２０とポンプ部４との間には、リリーフライン５が接続されている。リリーフライン５には、リリーフ弁５１が配設されている。リリーフ弁５１は、所定の圧力で開弁する。リリーフ弁５１は、工具２１に必要なクーラントの流量が極端に少なくなった場合、及び、コントローラ７１が出力する制御指令に異常が発生した場合に、安全のために開弁する。
【００４３】
リリーフライン５は、クーラントのタンク６に接続されている。リリーフライン５を流れる余剰のクーラントは、タンク６に戻る。また、図示は省略するが、工具２１に供給されたクーラントはタンク６に戻る。ポンプ部４は、タンク６に接続されている。ポンプ部４は、タンク６のクーラントを吸い込む。
【００４４】
尚、吐出ライン３には、クーラントの圧力を示す圧力計３１が接続されている。
【００４５】
（クーラント供給装置の運転制御）
次に、クーラント供給装置１の運転について説明する。コントローラ７１は、前述したように、電動モータ４２のフィードバック制御を行う。
【００４６】
クーラントが供給される工具２１は、クーラントが噴出する噴出孔２２を有している。このため、吐出ライン３及び供給ライン２３におけるクーラントの流量が増えると、ポンプ部４の吐出圧力が高くなる。電動モータ４２の回転速度とポンプ部４の吐出圧力とは比例関係にある。また、定容量型の容積式のポンプ本体４１において、吐出圧力とトルクとは比例関係にある。電動モータ４２の実トルクはインバータ７２の出力トルクに相当する。このため、インバータ７２の出力トルクとポンプ部４の吐出圧力とは比例関係にある。コントローラ７１は、インバータ７２の出力トルクをフィードバック信号として用いる。コントローラ７１は、電動モータ４２のトルクが目標トルクとなるように、電動モータ４２を制御する。コントローラ７１は、ポンプ部４の吐出圧力を検知する圧力センサを用いなくても、ポンプ部４の吐出圧力が目標圧力となるように、ポンプ部４を制御できる。圧力センサを省略することにより、クーラント供給装置１の構成を簡略化できる。
【００４７】
吐出ライン３及び供給ライン２３の圧力が高くなって、所定のトルク以上のフィードバック信号がコントローラ７１に入力された場合、コントローラ７１は、速やかに電動モータ４２の回転速度を低下させて圧力を下げる。噴出孔２２から噴出するクーラントの量が調節されるため、クーラント供給装置１の正常動作時には、リリーフ弁５１が開弁しない。リリーフライン５に無駄なクーラントが流れない。
【００４８】
ここで、インバータ専用モータは、低回転速度域における定トルク特性に優れている。電動モータ４２がインバータ専用モータであれば、ポンプ部４は低回転速度域で運転できる。ポンプ部４が低回転速度域で運転することよって、クーラント供給装置１は省エネ化できる。しかしながら、容積式のポンプ本体４１は回転速度が低くなると容積効率が急激に低下する。このため、低回転速度域においては、前述したインバータ７２の出力トルクとポンプ部４の吐出圧力との間の比例関係が、成立しない、又は，成立し難い。
【００４９】
また、本願発明者は、インバータ専用モータは、回転速度が高いときと低いときとでは、モータが出力する実トルクが同一であってもインバータ７２の出力電流値が相違することを見つけた。
【００５０】
ポンプ部４の全効率は、ポンプ本体４１の容積効率の低下と、電動モータ４２の入力電流値及び実トルクの関係と、を含む。ポンプ部４が低回転速度域で運転する場合と、ポンプ部４が低回転速度域よりも高回転速度で運転する場合とにおいて、ポンプ部４の全効率は相違する。そのため、コントローラ７１は、ポンプ部４を低回転速度域で運転する場合には、前述したようにインバータ７２の出力トルクとポンプ部４の吐出圧力との間の関係のみに基づいてポンプ部４を制御することが難しい。
【００５１】
そこで、このクーラント供給装置１のコントローラ７１は、電動モータ４２の実トルクに関連する第１パラメータと、ポンプ部４の回転速度である第２パラメータと、ポンプ部４の吐出圧力と、の関係を定めたテーブル又は関係式を有していて、当該テーブル又は関係式に基づいて、ポンプ部４を制御する。第１パラメータは、具体的にはインバータ７２の出力トルクである。
【００５２】
図２は、インバータ７２の出力トルク（ｙ）と、ポンプ部４の吐出圧力（ｘ１）と、ポンプ部４の回転速度（ｘ２）との関係を定めた関係式（ｙ＝ａ１ｘ１＋ａ２ｘ２＋ｂ１）を例示している。この関係式は、ポンプ本体４１と電動モータ４２とを含むポンプ部４について、様々な運転条件で運転を行った試験結果（図２における黒丸参照）について、多変量解析を行うことによって設定できる。例えば、トルク（ｙ）を目的変数とし、吐出圧力（ｘ１）と回転速度（ｘ２）とを説明変数とした重回帰分析により、関係式は設定できる。一次式とした関係式の各定数ａ１、ａ２、ｂ１は、例えば最小二乗法（ordinary least square：ＯＬＳ）を用いて設定してもよい。尚、関係式は、一次式に限定されない。関係式は、二次式、又は、三次式でもよい。コントローラ７１は、ポンプ部４の目標圧力と、ポンプ部４の回転速度と、関係式とに基づいて、インバータ７２の目標出力トルクを設定できる。
【００５３】
尚、図示は省略するが、テーブルは、前記の関係式と同様に、インバータ７２の出力トルクと、ポンプ部４の回転速度と、ポンプ部４の吐出圧力と、の関係を定める。コントローラ７１は、ポンプ部４の目標圧力と、ポンプ部４の回転速度と、テーブルとに基づいて、インバータ７２の目標出力トルクを設定できる。
【００５４】
コントローラ７１は、インバータ７２の出力トルクと、インバータ７２が演算したポンプ部４の回転速度と、をフィードバック信号とし、前記のテーブル又は関係式に従って、ポンプ部４を制御する。図１に示すように、コントローラ７１は、機能ブロックとして、テーブル又は関係式７１１と減算器７１２とを有している。コントローラ７１は、工作機械２が指定する目標圧力の信号を受ける。コントローラ７１はまた、インバータ７２が出力する、電動モータ４２の回転速度の信号を受ける。電動モータ４２の回転速度とポンプ本体４１の回転速度とは一致する。コントローラ７１は、目標圧力と回転速度とに基づき、テーブル又は関係式７１１に従って、目標の出力トルクを設定する。
【００５５】
減算器７１２は、目標の出力トルクと、インバータ７２の出力トルクとの偏差を演算する。インバータ７２の出力トルクは、インバータ７２が出力するフィードバック信号である。コントローラ７１は、トルクの偏差に応じた制御信号を、インバータ７２に出力する。インバータ７２は、トルクの偏差が無くなるように、電動モータ４２を運転する。その結果、ポンプ部４の吐出圧力が目標圧力となる。
【００５６】
ポンプ部４の回転速度をテーブル又は関係式７１１に加えることにより、ポンプ本体４１の容積効率の低下、及び、電動モータ４２の入力電流値と出力する実トルクとの関係を、ポンプ部４の制御に反映できる。その結果、コントローラ７１は、ポンプ部４が低回転速度域において運転する場合に、ポンプ部４の吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。ポンプ部４が低回転速度域において運転することによって、クーラント供給装置１は省エネ化する。また、コントローラ７１は、ポンプ部４が、低回転速度域よりも高い回転速度で運転する場合も、ポンプ部４の吐出圧力を適切に調節できる。
【００５７】
クーラント供給装置１のフィードバック信号は、インバータ７２の出力トルク、及び、インバータ７２が演算したポンプ部４の回転速度である。フィードバック信号である第１パラメータ及び第２パラメータを検知するセンサを、クーラント供給装置１に追加する必要がない。クーラント供給装置１の構成が簡略になる。
【００５８】
尚、前記の構成のクーラント供給装置１では、テーブル又は関係式７１１が、第１パラメータ及び第２パラメータを含んでいる。テーブル又は関係式７１１は、クーラントの温度を第３パラメータとしてさらに含んでもよい。クーラントの温度が変わると、クーラントの粘度が変わる。クーラントの粘度が変わると、電動モータ４２の実トルクとポンプ本体４１の吐出圧力との関係も変化する。そこで、クーラントの温度を第３パラメータとしてテーブル又は関係式７１１に追加することにより、クーラント供給装置１は、ポンプ部４の吐出圧力を、より適切に調節できる。この場合、インバータ７２の出力トルク（ｙ）と、ポンプ部４の吐出圧力（ｘ１）と、ポンプ部４の回転速度（ｘ２）と、クーラントの温度（ｘ３）と、の関係を定めた関係式の一例は、ｙ＝ａ１ｘ１＋ａ２ｘ２＋ａ３ｘ３＋ｂ１となる。
【００５９】
さらに、第３パラメータは、電動モータ４２の運転時間としてもよい。電動モータ４２の運転時間が長くなると、電動モータ４２の入力電流値に対する電動モータ４２の実トルクの特性が変化する場合がある。そこで、電動モータ４２の運転時間をテーブル又は関係式７１１に追加することにより、クーラント供給装置１は、ポンプ部４の吐出圧力を、より適切に調節できる。
【００６０】
尚、第３パラメータは、前述のように、クーラントの温度のみであってもよいし、電動モータ４２の運転時間のみであってもよい。また、第３パラメータは、クーラントの温度及び電動モータ４２の運転時間の両方であってもよい。
【００６１】
第１パラメータは、インバータ７２の出力トルクに代えて、電動モータ４２の電流値としてもよい。電動モータ４２の電流値は、センサが検知してもよい。
【００６２】
また、第１パラメータは、インバータ７２の出力トルクに代えて、電圧値と電力値を組み合わせた、電動モータ４２の実トルクに比例する値としてもよい。
【００６３】
（関係式の変形例）
図２は、ポンプ部４の運転領域の全体について、一つの関係式を設定した例を示している。本願発明者は、ポンプ部４の回転速度が高い場合の関係式と、低い場合の関係式とをそれぞれ設定した方が好ましい場合があることに気づいた。ポンプ部４の回転速度は、電動モータ４２の回転速度であると共に、ポンプ本体４１の回転速度である。例えばポンプ部４の回転速度が低い場合は、電動モータ４２の特性が関係式に強く反映され、ポンプ部４の回転速度が高い場合は、ポンプ本体４１の特性が関係式に強く反映される場合がある。この場合、コントローラ７１は二つの関係式を有しかつ、ポンプ部４の回転速度に応じて二つの関係式を選択する。
【００６４】
図３は、ポンプ部４の運転領域を、低回転速度域と高回転速度域とに分け、コントローラ７１が、低回転速度域に対応した関係式と、高回転速度域に対応した関係式とを有する例を示している。尚、図３に示す一点鎖線の四角は、所定回転速度Ｎにおける仮想平面を示している。低回転速度域は、所定回転速度Ｎ以下の領域であり、高回転速度域は、所定回転速度Ｎを超える領域である。図３の例では、第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）は、低回転速度域に対応し、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）は、高回転速度域に対応する。所定回転速度Ｎにおいて、関係式は変曲点を有している。
【００６５】
コントローラ７１は、ポンプ部４の回転速度が低回転速度域内にある場合は、第１関係式に従い電動モータ４２を制御する。また、コントローラ７１は、ポンプ部４の回転速度が高回転速度域内にある場合は、第２関係式に従い電動モータ４２を制御する。こうすることによって、コントローラ７１は、ポンプ部４が低回転速度の場合も、高回転速度の場合も、ポンプ部４の吐出圧力を、目標圧力に、より適切に調節できる。
【００６６】
尚、ポンプ部４の運転領域は、図３に示すように二つの領域に分けることに限らない。ポンプ部４の運転領域は、三つ以上の領域に分けてもよい。コントローラ７１は、各領域に対応する関係式を有すればよい。
【００６７】
ここに開示する定圧液供給装置は、クーラント供給装置に限らない。図示は省略するが、ここに開示する定圧液供給装置は、例えば洗浄装置用の洗浄液供給装置であってもよい。洗浄装置は、工作機械によって加工された加工品を洗浄するために、洗浄液を加工品に向かって噴出する。洗浄液供給装置は、洗浄装置に所定圧力の洗浄液を供給する。
【符号の説明】
【００６８】
１  クーラント供給装置
２１  工具（対象物）
２２  噴出孔
４  ポンプ部
４１  ポンプ本体
４２  電動モータ
７１  コントローラ
７１１  テーブル又は関係式
７２  インバータ
【図１】
2020054480.tif 000003
【図２】
2020054480.tif 000004
【図３】
2020054480.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月10日(2020.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、工作機械のクーラント供給装置が記載されている。このクーラント供給装置は、ポンプと、電動モータと、圧力センサと、コントローラとを備えている。ポンプは、クーラントを吐出する。電動モータは、ポンプを運転する。圧力センサは、ポンプが吐出したクーラントの吐出圧力を検出する。コントローラは、圧力センサの検出値に基づいて、ポンプの吐出圧力が目標圧力となるように、インバータ回路がモータへ出力する周波数を制御する。
【０００３】
特許文献１に記載されたクーラント供給装置は、圧力センサが検出した吐出圧力に基づくフィードバック制御を行っている。本願発明者は、クーラント供給装置においては、電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力とが比例関係にあることを見いだした。この知見から、本願発明者は、電動モータの実トルクに基づいて、ポンプの吐出圧力を調節するクーラント供給装置を提案している（特許文献２参照）。
【０００４】
電動モータの回転速度が上昇し、それに伴い容積式のポンプの回転速度が上昇すると、ポンプの吐出流量が高まる。工作機械の工具は、クーラントが噴出する孔を有している。このため、ポンプの吐出流量が高まるに従い、ポンプの吐出圧力も高まる。容積式のポンプの吐出圧力が高まるに従い、電動モータの実トルクも高まる。従って、電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力とは比例関係にある。
【０００５】
特許文献２に記載されたクーラント供給装置のコントローラは、電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力との関係を定めたテーブル又は関係式を有している。コントローラは、テーブル又は関係式に基づいて、電動モータの実トルクが目標トルクとなるように、電動モータを制御する。その結果、ポンプの吐出圧力が、目標圧力になる。電動モータの実トルクは、例えばインバータの出力電流から算出される出力トルクで代用できる。特許文献２に記載にされたクーラント供給装置は、圧力センサが不要であり、装置構成を簡略化できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６４２１号公報
【特許文献２】特開２００９−２１５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２には明示されていないが、従来のクーラント供給装置は、電動モータとして汎用モータを用いていた。汎用モータは、低回転速度域において一定トルクを連続的に安定して出力できない。このため、従来のクーラント供給装置は、電動モータが所定回転速度以下で運転しないように、インバータの出力周波数を制限していた。
【０００８】
汎用モータに対し、インバータ専用モータは、低回転速度域における定トルク特性に優れている。クーラント供給装置にインバータ専用モータを用いれば、ポンプを低回転速度域において運転できる。ポンプを低回転速度域において運転すると、クーラント供給装置の省エネ化が期待できる。尚、インバータ専用モータは、インバータ専用定トルクモータを含む。
【０００９】
しかしながら、本願発明者の検討によると、インバータ専用モータを有するクーラント供給装置は、低回転速度域において、電動モータの実トルクに基づくフィードバック制御が難しいことがわかった。その理由は、容積式のポンプは、回転速度が低くなると容積効率が急激に低下してしまうためである。電動モータの実トルクとポンプの吐出圧力との間の比例関係は、特に低回転速度域においては、成立しない、又は、成立し難い。
【００１０】
また、本願発明者の検討によると、インバータ専用モータは、実トルクが同一であっても、回転速度が高いときと低いときとでは、インバータの出力電流が相違することがわかった。そのため、インバータの出力電流から算出される出力トルクを利用してポンプの吐出圧力を調節する構成は、ポンプの吐出圧力を調節することが難しい。
【００１１】
従って、特許文献２に記載されたクーラント供給装置は、電動モータ及びポンプを低回転速度域において運転しようとしても、ポンプの吐出圧力を適切に調節することが難しい。
【００１２】
尚、この問題は、工作機械用のクーラント供給装置に限らず、洗浄装置用の洗浄液供給装置も同様に有している。洗浄装置とは、工作機械によって加工された加工品を洗浄するために、所定圧力の洗浄液を加工品に供給する装置である。クーラント供給装置及び洗浄液供給装置は共に、対象物に、所定圧力の液を供給する定圧液供給装置である。
【００１３】
ここに開示する技術は、定圧液供給装置において、ポンプの吐出圧力を適切に調節する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
具体的にここに開示する技術は、液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置に係る。
【００１５】
定圧液供給装置は、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力と、の関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御する。
【００１６】
コントローラは、第１パラメータと、第２パラメータと、ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた関係式を有している。第１パラメータは、電動モータの実トルクに関連する。第２パラメータは、ポンプ部の回転速度である。特許文献２に記載された従来の装置は、電動モータの実トルクとポンプ部の吐出圧力との関係を定めた関係式を有している。前記の定圧液供給装置の関係式には、従来と比較して、ポンプ部の回転速度である第２パラメータが追加されている。尚、ポンプ部の回転速度は、電動モータの回転速度であると共に、ポンプ本体の回転速度である。
【００１７】
ポンプ部の回転速度を関係式に加えることによって、容積式のポンプ本体の特性が、関係式に反映される。ポンプ本体の特性とは、前述したように、回転速度が低くなると容積効率が低下するという特性である。また、電動モータの特性も、関係式に反映される。電動モータの特性とは、前述したように、電動モータが同一トルクを出力していても、回転速度が高い場合と低い場合とでは、インバータの出力電流値が相違するという特性である。コントローラは、ポンプ部を低回転速度域で運転する場合に、関係式に従って、ポンプ部の吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。
【００１８】
尚、第２パラメータとしてのポンプ部の回転速度は、インバータが演算する電動モータの回転速度によって代用できる。そうすれば、新たなセンサが不要であり、定圧液供給装置の構成が簡略になる。
【００１９】
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する複数の関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、当該境界において変曲点を有している。
【００２０】
本願発明者は、ポンプ部の回転速度が高い場合の関係式と、低い場合の関係式とをそれぞれ設定した方が好ましい場合があることに気づいた。ポンプ部の回転速度は、電動モータの回転速度であると共に、ポンプ本体の回転速度である。例えばポンプ部の回転速度が低い場合は、電動モータの特性が関係式に強く反映され、ポンプ部の回転速度が高い場合は、ポンプ本体の特性が関係式に強く反映される場合がある。この場合、コントローラは二つの関係式を有しかつ、ポンプ部の回転速度に応じて二つの関係式を選択する。
【００２１】
コントローラが、複数の関係式を有しかつ、ポンプ部の回転速度に対応する関係式に従い電動モータを制御する。このことによって、コントローラは、ポンプ部の吐出圧力を、目標圧力に、より適切に調節できる。
【００２２】
前記第１パラメータは、前記インバータの出力トルク、又は、前記電動モータの電流値である、としてもよい。
【００２３】
コントローラは、インバータの出力トルク、又は、電動モータの電流値を用いて、ポンプの吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。インバータの出力トルクは、インバータが演算する出力トルクである。特に、第１パラメータがインバータの出力トルクであれば、新たなセンサは不要である。定圧液供給装置の構成が簡略化できる。
【００２４】
前記コントローラは、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第３パラメータは、前記電動モータの総運転時間である、としてもよい。
【００２５】
前記コントローラは、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第３パラメータは、前記液の温度である、としてもよい。
【００２６】
液の温度が変化すると液の粘度が変化する。このため、液の温度が変化すると、電動モータの実トルクとポンプ部の吐出圧力との関係が変化する。また、電動モータの運転時間が長くなると、電動モータの入力電流値に対する電動モータの実トルクの特性が変化する場合がある。電動モータの運転時間は、総運転時間である。コントローラは、液の温度、及び／又は、電動モータの総運転時間を用いて、ポンプ部の吐出圧力をより適切に調節できる。
【００２７】
尚、第３パラメータは、前記液の温度、及び、前記電動モータの総運転時間のうちの、いずれか一方又は両方としてもよい。
【００２８】
前記対象物は、工作機械の工具であり、前記液は、クーラントである、としてもよい。つまり、定圧液供給装置は、工作機械のクーラント供給装置としてもよい。
【００２９】
前記電動モータは、インバータ専用モータである、としてもよい。
【００３０】
インバータ専用モータは、低回転速度で連続運転をする時にトルクが安定している。電動モータがインバータ専用モータであれば、定圧液供給装置は、電動モータ及びポンプ本体を低回転速度域において運転できる。電動モータ及びポンプ本体を低回転速度域で運転することによって、定圧液供給装置が省エネ化する。前述したように、関係式は、第２パラメータである電動モータの回転速度を含んでいる。コントローラは、電動モータ及びポンプ本体を低回転速度域で運転する場合に、ポンプ部の吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、前記の定圧液供給装置によると、ポンプの吐出圧力を適切に調節できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、クーラント供給装置の構成を例示する回路図である。
【図２】図２は、インバータの出力トルクと、ポンプ部の回転速度と、ポンプ部の吐出圧力と、の関係式を例示する図である。
【図３】図３は、図２とは異なる関係式を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、定圧液供給装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明は、定圧液供給装置の一例である。
【００３４】
（クーラント供給装置の構成）
図１は、ここに開示する定圧液供給装置が、クーラント供給装置１に適用された構成例を示している。
【００３５】
クーラント供給装置１は、工作機械２における工具２１に、クーラントを供給する。工具２１は、どのようなものであってもよい。工具２１には、図１に例示するように、クーラントが噴出する噴出孔２２が形成されている。クーラントは、この噴出孔２２を通じて加工箇所へ噴出する。工具２１は、液を噴出する孔を有する対象物の一例である。
【００３６】
工具２１には、クーラントの供給ライン２３が接続されている。供給ライン２３は、クーラント供給装置１の接続部２０を介して、クーラント供給装置１における吐出ライン３に接続されている。クーラントは、吐出ライン３及び供給ライン２３を通じて、工具２１へ供給される。
【００３７】
吐出ライン３には、ポンプ部４が配設されている。ポンプ部４は、クーラントを工具２１に向けて吐出する。ポンプ部４は、ポンプ本体４１と電動モータ４２とを含む。
【００３８】
ポンプ本体４１は、定容量の容積式ポンプである。ポンプ本体４１は、具体的には、歯車ポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプなどの回転ポンプとしてもよい。ポンプ部４はまた、ピストンポンプ、プランジャーポンプなどの往復動ポンプとしてもよい。
【００３９】
電動モータ４２は、ポンプ本体４１に連結されている。電動モータ４２は、例えばインバータ専用モータとしてもよい。電動モータ４２は、ＰＭモータや汎用モータであってもよい。
【００４０】
電動モータ４２は、インバータ７２に接続されている。インバータ７２は、電動モータ４２に回転速度指令を出力する。電動モータ４２は、インバータ７２が出力する回転速度指令によって回転速度を変えることができる。
【００４１】
インバータ７２には、コントローラ７１が接続されている。コントローラ７１は、インバータ７２を通じて、電動モータ４２を制御する。工作機械２において加工を行っている最中に必要なクーラントの流量は常に変化するので、コントローラ７１は、インバータ７２を通じて、電動モータ４２の回転速度を常時制御する。
【００４２】
インバータ７２は、電動モータ４２への出力トルク及び電動モータ４２の回転速度を演算する。詳細は後述するが、インバータ７２は、インバータ７２の出力トルク及び電動モータ４２の回転速度を、フィードバック信号として、コントローラ７１に出力する。コントローラ７１は、インバータ７２の出力トルク及び電動モータ４２の回転速度に基づいて、電動モータ４２をフィードバック制御する。尚、インバータ７２の出力トルクは、電動モータ４２のトルクに関連する第１パラメータの一例である。電動モータ４２の回転速度は、第２パラメータである。
【００４３】
吐出ライン３において、接続部２０とポンプ部４との間には、リリーフライン５が接続されている。リリーフライン５には、リリーフ弁５１が配設されている。リリーフ弁５１は、所定の圧力で開弁する。リリーフ弁５１は、工具２１に必要なクーラントの流量が極端に少なくなった場合、及び、コントローラ７１が出力する制御指令に異常が発生した場合に、安全のために開弁する。
【００４４】
リリーフライン５は、クーラントのタンク６に接続されている。リリーフライン５を流れる余剰のクーラントは、タンク６に戻る。また、図示は省略するが、工具２１に供給されたクーラントはタンク６に戻る。ポンプ部４は、タンク６に接続されている。ポンプ部４は、タンク６のクーラントを吸い込む。
【００４５】
尚、吐出ライン３には、クーラントの圧力を示す圧力計３１が接続されている。
【００４６】
（クーラント供給装置の運転制御）
次に、クーラント供給装置１の運転について説明する。コントローラ７１は、前述したように、電動モータ４２のフィードバック制御を行う。
【００４７】
クーラントが供給される工具２１は、クーラントが噴出する噴出孔２２を有している。このため、吐出ライン３及び供給ライン２３におけるクーラントの流量が増えると、ポンプ部４の吐出圧力が高くなる。電動モータ４２の回転速度とポンプ部４の吐出圧力とは比例関係にある。また、定容量型の容積式のポンプ本体４１において、吐出圧力とトルクとは比例関係にある。電動モータ４２の実トルクはインバータ７２の出力トルクに相当する。このため、インバータ７２の出力トルクとポンプ部４の吐出圧力とは比例関係にある。コントローラ７１は、インバータ７２の出力トルクをフィードバック信号として用いる。コントローラ７１は、電動モータ４２のトルクが目標トルクとなるように、電動モータ４２を制御する。コントローラ７１は、ポンプ部４の吐出圧力を検知する圧力センサを用いなくても、ポンプ部４の吐出圧力が目標圧力となるように、ポンプ部４を制御できる。圧力センサを省略することにより、クーラント供給装置１の構成を簡略化できる。
【００４８】
吐出ライン３及び供給ライン２３の圧力が高くなって、所定のトルク以上のフィードバック信号がコントローラ７１に入力された場合、コントローラ７１は、速やかに電動モータ４２の回転速度を低下させて圧力を下げる。噴出孔２２から噴出するクーラントの量が調節されるため、クーラント供給装置１の正常動作時には、リリーフ弁５１が開弁しない。リリーフライン５に無駄なクーラントが流れない。
【００４９】
ここで、インバータ専用モータは、低回転速度域における定トルク特性に優れている。電動モータ４２がインバータ専用モータであれば、ポンプ部４は低回転速度域で運転できる。ポンプ部４が低回転速度域で運転することよって、クーラント供給装置１は省エネ化できる。しかしながら、容積式のポンプ本体４１は回転速度が低くなると容積効率が急激に低下する。このため、低回転速度域においては、前述したインバータ７２の出力トルクとポンプ部４の吐出圧力との間の比例関係が、成立しない、又は，成立し難い。
【００５０】
また、本願発明者は、インバータ専用モータは、回転速度が高いときと低いときとでは、モータが出力する実トルクが同一であってもインバータ７２の出力電流値が相違することを見つけた。
【００５１】
ポンプ部４の全効率は、ポンプ本体４１の容積効率の低下と、電動モータ４２の入力電流値及び実トルクの関係と、を含む。ポンプ部４が低回転速度域で運転する場合と、ポンプ部４が低回転速度域よりも高回転速度で運転する場合とにおいて、ポンプ部４の全効率は相違する。そのため、コントローラ７１は、ポンプ部４を低回転速度域で運転する場合には、前述したようにインバータ７２の出力トルクとポンプ部４の吐出圧力との間の関係のみに基づいてポンプ部４を制御することが難しい。
【００５２】
そこで、このクーラント供給装置１のコントローラ７１は、電動モータ４２の実トルクに関連する第１パラメータと、ポンプ部４の回転速度である第２パラメータと、ポンプ部４の吐出圧力と、の関係を定めたテーブル又は関係式を有していて、当該テーブル又は関係式に基づいて、ポンプ部４を制御する。第１パラメータは、具体的にはインバータ７２の出力トルクである。
【００５３】
図２は、インバータ７２の出力トルク（ｙ）と、ポンプ部４の吐出圧力（ｘ１）と、ポンプ部４の回転速度（ｘ２）との関係を定めた関係式（ｙ＝ａ１ｘ１＋ａ２ｘ２＋ｂ１）を例示している。この関係式は、ポンプ本体４１と電動モータ４２とを含むポンプ部４について、様々な運転条件で運転を行った試験結果（図２における黒丸参照）について、多変量解析を行うことによって設定できる。例えば、トルク（ｙ）を目的変数とし、吐出圧力（ｘ１）と回転速度（ｘ２）とを説明変数とした重回帰分析により、関係式は設定できる。一次式とした関係式の各定数ａ１、ａ２、ｂ１は、例えば最小二乗法（ordinary least square：ＯＬＳ）を用いて設定してもよい。尚、関係式は、一次式に限定されない。関係式は、二次式、又は、三次式でもよい。コントローラ７１は、ポンプ部４の目標圧力と、ポンプ部４の回転速度と、関係式とに基づいて、インバータ７２の目標出力トルクを設定できる。
【００５４】
尚、図示は省略するが、テーブルは、前記の関係式と同様に、インバータ７２の出力トルクと、ポンプ部４の回転速度と、ポンプ部４の吐出圧力と、の関係を定める。コントローラ７１は、ポンプ部４の目標圧力と、ポンプ部４の回転速度と、テーブルとに基づいて、インバータ７２の目標出力トルクを設定できる。
【００５５】
コントローラ７１は、インバータ７２の出力トルクと、インバータ７２が演算したポンプ部４の回転速度と、をフィードバック信号とし、前記のテーブル又は関係式に従って、ポンプ部４を制御する。図１に示すように、コントローラ７１は、機能ブロックとして、テーブル又は関係式７１１と減算器７１２とを有している。コントローラ７１は、工作機械２が指定する目標圧力の信号を受ける。コントローラ７１はまた、インバータ７２が出力する、電動モータ４２の回転速度の信号を受ける。電動モータ４２の回転速度とポンプ本体４１の回転速度とは一致する。コントローラ７１は、目標圧力と回転速度とに基づき、テーブル又は関係式７１１に従って、目標の出力トルクを設定する。
【００５６】
減算器７１２は、目標の出力トルクと、インバータ７２の出力トルクとの偏差を演算する。インバータ７２の出力トルクは、インバータ７２が出力するフィードバック信号である。コントローラ７１は、トルクの偏差に応じた制御信号を、インバータ７２に出力する。インバータ７２は、トルクの偏差が無くなるように、電動モータ４２を運転する。その結果、ポンプ部４の吐出圧力が目標圧力となる。
【００５７】
ポンプ部４の回転速度をテーブル又は関係式７１１に加えることにより、ポンプ本体４１の容積効率の低下、及び、電動モータ４２の入力電流値と出力する実トルクとの関係を、ポンプ部４の制御に反映できる。その結果、コントローラ７１は、ポンプ部４が低回転速度域において運転する場合に、ポンプ部４の吐出圧力を、目標圧力に、適切に調節できる。ポンプ部４が低回転速度域において運転することによって、クーラント供給装置１は省エネ化する。また、コントローラ７１は、ポンプ部４が、低回転速度域よりも高い回転速度で運転する場合も、ポンプ部４の吐出圧力を適切に調節できる。
【００５８】
クーラント供給装置１のフィードバック信号は、インバータ７２の出力トルク、及び、インバータ７２が演算したポンプ部４の回転速度である。フィードバック信号である第１パラメータ及び第２パラメータを検知するセンサを、クーラント供給装置１に追加する必要がない。クーラント供給装置１の構成が簡略になる。
【００５９】
尚、前記の構成のクーラント供給装置１では、テーブル又は関係式７１１が、第１パラメータ及び第２パラメータを含んでいる。テーブル又は関係式７１１は、クーラントの温度を第３パラメータとしてさらに含んでもよい。クーラントの温度が変わると、クーラントの粘度が変わる。クーラントの粘度が変わると、電動モータ４２の実トルクとポンプ本体４１の吐出圧力との関係も変化する。そこで、クーラントの温度を第３パラメータとしてテーブル又は関係式７１１に追加することにより、クーラント供給装置１は、ポンプ部４の吐出圧力を、より適切に調節できる。この場合、インバータ７２の出力トルク（ｙ）と、ポンプ部４の吐出圧力（ｘ１）と、ポンプ部４の回転速度（ｘ２）と、クーラントの温度（ｘ３）と、の関係を定めた関係式の一例は、ｙ＝ａ１ｘ１＋ａ２ｘ２＋ａ３ｘ３＋ｂ１となる。
【００６０】
さらに、第３パラメータは、電動モータ４２の総運転時間としてもよい。電動モータ４２の総運転時間が長くなると、電動モータ４２の入力電流値に対する電動モータ４２の実トルクの特性が変化する場合がある。そこで、電動モータ４２の総運転時間をテーブル又は関係式７１１に追加することにより、クーラント供給装置１は、ポンプ部４の吐出圧力を、より適切に調節できる。
【００６１】
尚、第３パラメータは、前述のように、クーラントの温度のみであってもよいし、電動モータ４２の総運転時間のみであってもよい。また、第３パラメータは、クーラントの温度及び電動モータ４２の総運転時間の両方であってもよい。
【００６２】
第１パラメータは、インバータ７２の出力トルクに代えて、電動モータ４２の電流値としてもよい。電動モータ４２の電流値は、センサが検知してもよい。
【００６３】
また、第１パラメータは、インバータ７２の出力トルクに代えて、電圧値と電力値を組み合わせた、電動モータ４２の実トルクに比例する値としてもよい。
【００６４】
（関係式の変形例）
図２は、ポンプ部４の運転領域の全体について、一つの関係式を設定した例を示している。本願発明者は、ポンプ部４の回転速度が高い場合の関係式と、低い場合の関係式とをそれぞれ設定した方が好ましい場合があることに気づいた。ポンプ部４の回転速度は、電動モータ４２の回転速度であると共に、ポンプ本体４１の回転速度である。例えばポンプ部４の回転速度が低い場合は、電動モータ４２の特性が関係式に強く反映され、ポンプ部４の回転速度が高い場合は、ポンプ本体４１の特性が関係式に強く反映される場合がある。この場合、コントローラ７１は二つの関係式を有しかつ、ポンプ部４の回転速度に応じて二つの関係式を選択する。
【００６５】
図３は、ポンプ部４の運転領域を、低回転速度域と高回転速度域とに分け、コントローラ７１が、低回転速度域に対応した関係式と、高回転速度域に対応した関係式とを有する例を示している。尚、図３に示す一点鎖線の四角は、所定回転速度Ｎにおける仮想平面を示している。低回転速度域は、所定回転速度Ｎ以下の領域であり、高回転速度域は、所定回転速度Ｎを超える領域である。図３の例では、第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）は、低回転速度域に対応し、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）は、高回転速度域に対応する。所定回転速度Ｎにおいて、関係式は変曲点を有している。
【００６６】
コントローラ７１は、ポンプ部４の回転速度が低回転速度域内にある場合は、第１関係式に従い電動モータ４２を制御する。また、コントローラ７１は、ポンプ部４の回転速度が高回転速度域内にある場合は、第２関係式に従い電動モータ４２を制御する。こうすることによって、コントローラ７１は、ポンプ部４が低回転速度の場合も、高回転速度の場合も、ポンプ部４の吐出圧力を、目標圧力に、より適切に調節できる。
【００６７】
尚、ポンプ部４の運転領域は、図３に示すように二つの領域に分けることに限らない。ポンプ部４の運転領域は、三つ以上の領域に分けてもよい。コントローラ７１は、各領域に対応する関係式を有すればよい。
【００６８】
ここに開示する定圧液供給装置は、クーラント供給装置に限らない。図示は省略するが、ここに開示する定圧液供給装置は、例えば洗浄装置用の洗浄液供給装置であってもよい。洗浄装置は、工作機械によって加工された加工品を洗浄するために、洗浄液を加工品に向かって噴出する。洗浄液供給装置は、洗浄装置に所定圧力の洗浄液を供給する。
【符号の説明】
【００６９】
１  クーラント供給装置
２１  工具（対象物）
２２  噴出孔
４  ポンプ部
４１  ポンプ本体
４２  電動モータ
７１  コントローラ
７１１  テーブル又は関係式
７２  インバータ
【手続補正２】
【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】
液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力と、の関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する複数の関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、当該境界において変曲点を有している定圧液供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定圧液供給装置において、
前記第１パラメータは、前記インバータの出力トルク、又は、前記電動モータの電流値である定圧液供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定圧液供給装置において、
前記コントローラは、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第３パラメータは、前記電動モータの総運転時間である定圧液供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の定圧液供給装置において、
前記コントローラは、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第３パラメータは、前記液の温度である定圧液供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定圧液供給装置において、
前記電動モータは、インバータ専用モータである定圧液供給装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月27日(2020.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
定圧液供給装置は、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータ（ｙ）と、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータ（ｘ２）と、前記ポンプ部の吐出圧力（ｘ１）と、の関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータ（ｙ）と前記第２パラメータ（ｘ２）とをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力（ｘ１）が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）、及び、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）、及び、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、傾き（ａ３、ａ４、ａ５、ａ６）が異なる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータ（ｙ）と、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータ（ｘ２）と、前記ポンプ部の吐出圧力（ｘ１）と、の関係を定めた関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータ（ｙ）と前記第２パラメータ（ｘ２）とをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力（ｘ１）が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）、及び、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）、及び、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、傾き（ａ３、ａ４、ａ５、ａ６）が異なる定圧液供給装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月6日(2020.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
定圧液供給装置は、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた二変数の一次関数からなる関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する、複数の前記関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、一次関数の傾きが異なる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ここに開示する定圧液供給装置は、液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記電動モータの総運転時間である第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた三変数の一次関数からなる関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する、複数の前記関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、一次関数の傾きが異なる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここに開示する定圧液供給装置は、液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記液の温度である第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた三変数の一次関数からなる関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する、複数の前記関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、一次関数の傾きが異なる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
図３は、ポンプ部４の運転領域を、低回転速度域と高回転速度域とに分け、コントローラ７１が、低回転速度域に対応した関係式と、高回転速度域に対応した関係式とを有する例を示している。尚、図３に示す一点鎖線の四角は、所定回転速度Ｎにおける仮想平面を示している。低回転速度域は、所定回転速度Ｎ以下の領域であり、高回転速度域は、所定回転速度Ｎを超える領域である。図３の例では、第１関係式（ｙ＝ａ３ｘ１＋ａ４ｘ２＋ｂ２）は、低回転速度域に対応し、第２関係式（ｙ＝ａ５ｘ１＋ａ６ｘ２＋ｂ３）は、高回転速度域に対応する。
【手続補正６】
【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】
液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた二変数の一次関数からなる関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する、複数の前記関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、一次関数の傾きが異なる定圧液供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定圧液供給装置において、
前記第１パラメータは、前記インバータの出力トルク、又は、前記電動モータの電流値である定圧液供給装置。
【請求項３】
液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記電動モータの総運転時間である第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた三変数の一次関数からなる関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する、複数の前記関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、一次関数の傾きが異なる定圧液供給装置。
【請求項４】
液の噴出孔を有する対象物に、液を供給する定圧液供給装置であって、
液を吐出する容積式のポンプ本体、及び、前記ポンプ本体に連結されかつ、前記ポンプ本体を運転する電動モータを含むポンプ部と、
前記電動モータの回転速度を変更させるインバータと、
前記インバータを通じて前記ポンプ部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記電動モータの実トルクに関連する第１パラメータと、前記ポンプ部の回転速度である第２パラメータと、前記液の温度である第３パラメータと、前記ポンプ部の吐出圧力との関係を定めた三変数の一次関数からなる関係式を有し、
前記コントローラは、前記第１パラメータと前記第２パラメータと前記第３パラメータとをフィードバックしながら、前記ポンプ部の吐出圧力が目標圧力となるように、前記関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記ポンプ部の運転領域は、複数の回転速度域に分けられ、
前記コントローラは、前記複数の回転速度域のそれぞれに対応する、複数の前記関係式を有しかつ、前記ポンプ部の回転速度に応じて、対応する関係式に従い前記電動モータを制御し、
前記複数の関係式は、前記複数の回転速度域の境界において連続していると共に、一次関数の傾きが異なる定圧液供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定圧液供給装置において、
前記電動モータは、インバータ専用モータである定圧液供給装置。
【国際調査報告】
2020054480.tif 000006
2020054480.tif 000007