(57)【要約】【課題】工作機械におけるクランプに使用された作動部を作動する油圧装置において、モータ回転数を早く高速に切り換える液圧装置を実現する。【解決手段】液圧装置２０には、作動部２９に圧力液体を供給する液体ポンプ２１の回転速度を制御するモータ制御用電子回路２３と、作動部２９に至る液体ポンプ２１の吐出ライン等に介装して設けられメインコントローラ２７からの制御指令Ａに従って流路の方向切換を行う電磁弁２８が設けられる。電磁弁２８の上流に位置する液体ポンプ２１の吐出ライン等に対して吐出圧力Ｐを受圧可能に接続され検出信号Ｂをモータ制用電子回路２３へ送出するセンサ２６とを備え、モータ制御用電子回路２３とセンサ２６との間に設けられメインコントローラ２７からの制御信号Ａとサンサ２６からの検出信号Ｂとにより作成された切換信号Ｃをモータコントローラ２７に送信する電子回路３０が設けられる。【選択図】図１
2006144606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力補償付可変容量形液体ポンプと、
前記圧力補償付可変容量形液体ポンプを駆動する電動モータと、
前記電動モータの回転速度を制御するオープン制御のモータ回転制御手段と、
前記液体ポンプに関する状態を検出する検出手段と、
を備えた液圧装置において、
前記モータ回転制御手段と前記検出手段との間に電子回路を設けると共に、該電子回路に制御指令信号を取り込み電子回路の出力によりモータ回転制御手段が前記電動モータの回転速度を切り換えることを特徴する液圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧装置に関し、さらに詳細には圧力液体を供給する可変容量形液圧ポンプを電動モータにより駆動する油圧装置などの液圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力補償機構付可変容量形液体ポンプを電動モータにより駆動する一般的な油圧装置（液圧装置）に対し、前記電動モータの回転速度をインバータ等により制御することで、省エネを図る油圧装置がある。この油圧装置は、可変容量形ポンプの運転状態を検出し、吐出圧力が低く圧力補償機構が作動しないポンプ容量が最大のときには電動モータを高速回転し、吐出圧力が高く圧力補償機構が働いてポンプ容量が最小のときには電動モータを低速回転させている。
例えば、図６に示すように、圧力補償機構付可変容量液体ポンプ５を電動モータ４により駆動する公知の液圧装置１５においては、モータドライバ３とセンサ１０を追加し、該センサ１０の出力状態によりモータドライバ３の制御回転数の高低を切り換えることは容易に考えられる技術で実現が可能である。
【０００３】
図６に示す液圧装置１５の動作を図７により説明する。図７に示されるように、作動部７が作動限にあるときには、検出信号Ｂ（図７に示すセンサ１０の出力）の状態がハイになり、モータドラバ３の制御回転数を低速に切り換える。次いで、制御指令Ａが切り換えられて作動部７が動作し、結果として検出信号Ｂの状態がローになり、モータドライバ３の制御回転数を高速に切り換える。このように、液体ポンプ５の状態を反映した検出信号Ｂの状態によりモータドライバ３の制御回転数の高低が切り換えられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８０２５７号公報（図１及び図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される液圧装置１５においては、作動部７が作動限に位置する状態から、制御指令Ａに切り換えられて前記作動部７が動き出すタイミングにおいては、制御信号Ａに切り換えられて作動部７が動き出した結果として吐出圧力Ｐが下がる。すなわち、検出信号Ｂの状態は作動部７の動き出しよりも遅れた時間で変化する。この遅れた検出信号Ｂによりモータドライバ３の制御回転数が低速から高速に切り換えられるため、液体ポンプ５の回転数が高速なるまでさらに遅れることになる。
【０００５】
一方、特許文献１に記載される液圧装置は、工作機械におけるチャックやクランプ等の把持作業に多用されている。チャックやクランプにおいてはワークチェンジやツールチェンジの際に作動部を作動させるが、機械の生産性向上のためにはワークチェンジ等の時間を短縮する必要があり、短時間で作動部が作動限までに作動を完了することが要求される。
そこで、作動部が作動する際の最高速度は、液体ポンプから吐出される最大流量により制御される速度となるため、如何に早く最大流量まで立ち上げるか、つまりは、如何に早く電動モータの回転数を高速に切り換えるかが作動時間を短縮するための技術的な課題となる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、工作機械におけるチャックやクランプに使用される作動部を作動する油圧装置において、簡易なオープン制御がなされる電動モータの回転数を早く高速に切り換えることが可能な液圧装置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】
【０００６】
上記の課題を達成するために、本発明は、圧力補償付可変容量形液体ポンプと、
前記圧力補償付可変容量形液体ポンプを駆動する電動モータと、
前記電動モータの回転速度を制御するオープン制御のモータ回転制御手段と、
前記液体ポンプに関する状態を検出する検出手段と、
を備えた液圧装置において、
前記モータ回転制御手段と前記検出手段との間に電子回路を設けると共に、該電子回路に制御信号を取り込み電子回路の出力によりモータ回転制御手段が前記電動モータの回転速度を切り換えることを特徴する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、制御信号が切り換わってからインバータに対して制御回転数を高速に切り換える時間遅れは零であり、制御信号の切り換えと同時に回転数を高速に切り換える指令がインバータに出力されるため、最短時間で作動部の作動が完了する。これにより、工作機械でのワークチェンジ等の時間が短縮されて、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る液圧装置２０について図面により詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る液圧装置２０の全体ブロック図である。図1に示す液圧装置２０が図７に示す従来の液圧装置１５と相違するのは、モータ制御用電子回路２３とセンサ２６との間に制御信号Aを取り込む電子回路３０を設けた点にある。
液圧装置２０は、工作機械の旋盤、マシニングセンター等においてチャキングやクランプに用いられるもので、該液圧装置２０には通常の可変容量形液体ポンプ２１、例えばラジアルピストンポンプ、ベーンポンプ等が使用されている。
前記可変容量液体ポンプ２１に同軸的に直結して該液体ポンプ２１を駆動する電動モータ２２には、一般的な三相誘導電動機等が使用される。前記電動モータ２２に駆動電流を供給するモータ制御用電子回路２３には、パワートランジスタ等を備えて電動モータ２２への駆動電流を電源から生成するモータドライバ（電動モータ駆動装置）２４と、前記パワートランジスタのオンオフ等の制御を行うモータコントローラ（電動モータ駆動装置）２５とを備える。この場合、前記モータドライバ２４には、電動モータ２２の回転速度の可変が容易でエネルギー効率にも優れているインバータが用いられている。
前記モータコントローラ２５には、センサ２６から受けた検出信号Ｂと制御信号Ａに応じて後述する電子回路３０を介して電動モータ２２の回転を高速、低速の２段階に切り換えるオープン制御方式が用いられている。
【０００９】
前記センサ２６は、可変容量液体ポンプ２１の検出圧力である吐出圧力Ｐに応答してオンオフする圧力スイッチを示し、該吐出圧力Ｐが該センサ２６の設定圧力を、越えたときに検出信号Ｂに二値のうち例えばハイを出力し、下回っているときには検出信号Ｂに二値のうち例えばローを出力する。
参照符号２７はメインコントローラを示し、該メインコントローラ２７からの電気的な制御信号Ａにより電磁弁２８の切換え、すなわちオンオフが行われ、チャック作動部、クランプ作動部等の作動部２９に圧力流体が供給される。
電子回路３０は、モータ制御用電子回路２３とセンサ２６との間に設けられメインコントローラ２７からからの検出信号Ｂとサンサ２６からの制御信号Ａとにより作成された出力である切換信号Ｃをモータコントローラ２５に出力する機能を有する。
【００１０】
前記電子回路３０は、出力である切換信号Ｃをモータドライバ２４の制御回転数切換信号として使用するもので、前記切換信号Ｃは図２に示すように作成する。
・  検出信号Ｂと制御信号Ａによる状態遷移する出力状態として、高速状態Ｘから低速状態Ｙ、低速状態Ｙから高速切換状態Ｚ、高速切換状態Ｚから高速状態Ｘの状態メモリを設ける。また、制御信号Ａの状態を保存する前回信号メモリを設ける。
・  状態メモリの初期状態を高速状態Ｘとする。
・  状態メモリが高速状態Ｘにあるときには、切換信号Ｃとしてモモータコントローラ２５により高速回転数が選択される出力をする。また、検出信号Ｂがハイであれば、低速状態Ｙへ状態メモリを変更する。
・  状態メモリが低速状態Ｙにある時には、切換信号Ｃとしてモータコントローラ２５により高速切換状態Ｚへ状態遷移する。なお、制御信号Ａが変化したことは、前回信号メモリの内容と今回の制御信号Ａの状態が異なっていることで検出する。
・  状態メモリが高速切換状態Ｚにある時には、切換信号Ｃとしてモータコントローラ２５により高速回転数が選択される出力をする。また、検出信号Ｂがローであれは、高速状態Ｘへ状態遷移する。
このように、電子回路３０は制御信号Ａと検出信号Ｂにより状態メモリの内容と切換信号Ｃの出力を変更することを特徴とする。
【００１１】
図３は、電子回路３０構成図を示す。電子回路３０は、外部信号の入出部３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４とから構成され、前記ＲＯＭ３３に記憶されて図４に示すプログラムに従ってＣＰＵ３２が入出力部３１を介して制御信号Ａと検出信号Ｂの状態を読み取り、ＲＡＭ３４に設けられた状態メモリ（図示しない）と前回信号メモリ（図示しない）を変更すると共に、入出力部３１を介して外部信号として切換信号Ｃを出力する。
なお、前記入出力部３１では、一般的に行われる外部信号の信号形態やレベル変換等も行っている。
【００１２】
次に、図４により電子回路３０のプログラムを説明する。先ず、ステップ１及び２において電源投入後にのみ、状態メモリと前回信号メモリを初期化する。ステップ３において外部信号である制御信号Ａ及び検出信号Ｂを読み込み、現在の状態メモリの内容に応じて、状態Ｘ、状態Ｙ、状態Ｚのそれぞれの処理へ分岐し、制御信号Ａの変化または検出信号Ｂのハイ、ローによる状態メモリを変更する。また、切換信号Ｃとしてモータドライブ２により高速回転数または低速回転数が選択される信号を出力する。そして、前回信号メモリに今回の制御信号Ａの状態を保存し、初期化以降の処理へジャンプし、無限に繰り返す。
【００１３】
電子回路３０の出力である切換信号Ｃは、作動部２９が作動限にある状態から制御信号Ａが切換えられて該作動部２９が動き出すタイミングにおいては、検出信号Ｂがローに変化する前にモータドライブ２４に対して制御回転数を高速にする信号が出力されるので、回転数切換の時間遅れが解消される。
前記電子回路３０では、ＣＰＵ３２上で動作するプログラムとしたが、電子ロジック回路のみにより構成することも可能である。また、電子回路３０をモータコントローラ２５に内に組み込むことも可能である。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る液圧装置２０は基本的には以上のように構成されたものであり、次に図１乃至図４を参照してその動作について説明する。
先ず、図４において、装置の電源投入時に電子回路３０内では、ステップ１で状態メモリに高速状態Ｘが初期設定され、ステップ２で制御信号Ａを読み込みその状態が前回信号メモリに設定されることにより、電子回路３０内に初期化が完了する。
ステップ３では、制御信号Ａと検出信号Ｂの状態が読み込まれ、それ以降の処理では、状態メモリが高速状態Ｘに設定されているので、状態Ｘ時の処理が行われる。ここで、検出信号Ｂがローであれば、切換信号Ｃとして高速選択が図１のモータ制御用電子回路２３に出力される。電子回路３０内では、今回の制御信号Ａの状態を前回信号メモリに保存し、ステップ３にジャンプして、制御信号Ａと検出信号Ｂを読み込み、以降の処理が無限に繰り返される。
【００１５】
モータ制御用電子回路２３は、切換信号Ｃに応じて電動モータ２２の回転速度を、Ｒ２で設定された高速回転と、Ｒ１で設定された低速回転の、２段で切り換えることが可能となっており、切換信号Ｃとして高速選択の出力に応じて、電動モータ２２を高速回転させる。
ポンプ２１が高速に回されて作動油を吐出し、作動部２９が作動限に達して待機状態になると、吐出圧力が上昇し、それに対応して検出信号Ｂがハイとなる。
制御信号Ａは依然変化しないままで、電子回路３０内では、検出信号Ｂがハイとなるため、高速状態Ｘから低速状態Ｙへ状態メモリを変更し、切換信号Ｃとして低速選択を出力する。モータ制御用電子回路２３では、切換信号Ｃの低速選択出力に応じて、電動モータ２２の回転速度をＲ１で設定された低速回転で回転させる。   
【００１６】
なお、電源投入時に作動部２９が作動限にあって、前回運転時の圧力が残っている場合に、電源投入後最初のステップ３で読み込んだ検出信号Ｂがハイであれば、最初から低速状態Ｙへ状態メモリを遷移し、切換信号Ｃとして低速選択が出力され、電動モータ２２は最初から低速回転を行う。
次に、状態メモリが低速状態Ｙであり、制御信号Ａが切り換えられると、電子回路３０内のステップ３で、変化した制御信号Ａが読み込まれ、低速状態Ｙから高速切換状態Ｚに状態メモリを変更し、切換信号Ｃとして高速選択が出力され、電動モータ２２は高速回転を行う。
制御信号Ａで電磁弁２８が切り換わると、作動部２９が動き出し、その結果として吐出圧力が低下する。圧力が降下したのに対応して、検出信号Ｂは時間遅れを伴ってローに変化する。
【００１７】
次に、状態メモリが高速切換状態Ｚであり、検出信号Ｂがローに変化すると、電子回路３０内のステップ３で、変化した検出信号Ｂが読み込まれ、高速切換状態Ｚから高速状態Ｘに状態メモリを変更し、切換信号Ｃとして高速選択が出力されるので、電動モータ２２は、そのまま高速回転を続ける。
次に、作動部２９が作動限に達して待機状態になると吐出圧力が上昇し、それに対応して検出信号Ｂがハイとなる。
検出信号Ｂがハイに変化すると、電子回路３０内では再び低速状態Ｙに状態メモリを変更し、切換信号Ｃとして低速選択が出力される。
このように、電子回路３０内では、制御信号Ａと検出信号Ｂの変化に応じて、図４のフローチャートに従い、図２に示すように高速状態Ｘ→低速状態Ｙ→高速切換状態Ｚと状態メモリを変更する。また、状態メモリが高速状態Ｘの場合は切換信号Ｃとして高速選択を出力、低速状態Ｙの場合は切換信号Ｃとして低速選択を出力、高速切換状態Ｚの場合は切換信号Ｃとして高速選択を出力する。
【００１８】
つまり、電子回路３０では、検出信号Ｂがローからハイに変化した条件で、切換信号Ｃを高速選択から低速選択に切り換えて電動モータ２２を低速回転させ、また、制御信号Ａが変化した条件で、切換信号Ｃを低速選択から高速選択に切り換えて電動モータ２２を高速回転させる。
このように、電動モータ２２を低速回転から高速回転に切り換える時に、従来技術の検出信号の変化ではなく、制御信号Ａの変化を使用しているため、回転数切換の時間遅れが解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る液圧装置の全体ブロック図である。
【図２】図１の電子回路の動作説明図である。
【図３】図１の電子回路の構成図である。
【図４】図１の電子回路のフローチャート図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る液圧装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【図６】従来技術に係る液圧装置の全体ブロック図である。
【図７】従来技術に係る液圧装置の動作状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
１、２３  モータ制御用電子回路
２、２５  モータコントローラ
３、２４  モータドライバ
４．２２  電動モータ
５、２１  液体ポンプ
６、２８  電磁弁
７、２９  作動部
８、２７  メインコントローラ
１０、２６  センサ
１５、２０  液圧装置
３０  電子回路
３１  入出部３１  
３２  ＣＰＵ
３３  ＲＯＭ
３４  ＲＡＭ
【図１】
2006144606.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006144606.tif 000006
【図５】
2006144606.tif 000007
【図６】
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【図７】
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