(57)【要約】【課題】サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御が可能な油圧装置を提供する。【解決手段】油圧装置は、油圧ポンプ(Ｐ１)と、油圧ポンプ(Ｐ１)を駆動するモータ(Ｍ１)と、モータ(Ｍ１)により駆動された油圧ポンプ(Ｐ１)から流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダ(１００)と、油圧シリンダ(１００)のロッド(１０１)の位置を検出する位置センサ(６０)と、位置センサ(６０)の出力に基づいて、モータ(Ｍ１)を制御して油圧ポンプ(Ｐ１)から油圧シリンダ(１００)の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラ(５０)と、位置センサ(６０)の出力に基づいて、油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路(３０)を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ(Ｐ１)と、
上記油圧ポンプ(Ｐ１)を駆動するモータ(Ｍ１)と、
上記モータ(Ｍ１)により駆動された上記油圧ポンプ(Ｐ１)から流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダ(１００)と、
上記油圧シリンダ(１００)のロッドの位置を検出する位置センサ(６０)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記モータ(Ｍ１)を制御して上記油圧ポンプ(Ｐ１)から上記油圧シリンダ(１００)の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラ(５０,５０Ａ)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路(３０,９１,９２,Ｍ２,Ｐ２)と
を備えることを特徴とする油圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧装置において、
上記圧力制御回路は、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて外部の油圧源(８０)から供給される作動油の圧力を制御する圧力制御弁(３０)を有し、
上記圧力制御弁(３０)により制御された作動油の圧力を用いて上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御することを特徴とする油圧装置。
【請求項３】
請求項１に記載の油圧装置において、
上記圧力制御回路は、
上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートに吐出ポートが接続される第２の油圧ポンプ(Ｐ２)と、
上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)を駆動する第２のモータ(Ｍ２)と
を有すると共に、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記第２のモータ(Ｍ２)を制御して上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する第２のコントローラ(５０Ｂ)を備えることを特徴とする油圧装置。
【請求項４】
請求項３に記載の油圧装置において、
上記圧力制御回路は、
上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)の吐出ポートと上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートとの間に配設され、上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)から上記油圧シリンダ(１００)への作動油の流れのみを許容する逆止弁(９１)と、
上記逆止弁の上記油圧シリンダ(１００)側とタンク(７０)との間に配設され、上記第２のコントローラ(５０Ｂ)により制御された上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)から吐出される作動油の圧力に基づいて、上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する圧力制御弁(９２)と
を有することを特徴とする油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧装置としては、サーボ弁を用いて油圧シリンダを制御するものがある(例えば、特開２０１１−１１５２１号公報(特許文献１)参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなサーボ弁を用いて油圧シリンダを制御する油圧装置において、油圧シリンダのピストンの両側にロッドを有する構成とした場合、メータインとメータアウトの流量比が１：１の構成では、油圧シリンダの良好な制御が可能である。
【０００５】
しかしながら、上記サーボ弁を用いた油圧装置では、サーボ弁のメータイン側とメータアウト側の両方に絞りがあり、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプを常時回転させて油圧を発生させることで余剰油が多くなるため、エネルギー消費が大きいという問題や、サーボ弁の絞りにより流量が制限されて油圧シリンダを高速駆動するのに必要な流量が得られないため、油圧シリンダを高速で駆動できないという問題がある。
【０００６】
また、上記サーボ弁を用いた油圧装置において、サーボ弁の絞りを大きく開いて油圧シリンダの高速駆動を可能にしようとすると、油圧シリンダの位置制御を高い精度で行うことができないという問題がある。
【０００７】
また、上記サーボ弁を用いた油圧装置において、油圧シリンダのピストンの片側にロッドを有する構成とした場合、油圧ポンプを駆動するモータの回転制御では、油圧シリンダのピストンの両端面の面積差があるために油圧シリンダの良好な制御が困難になり、油圧シリンダのピストンの両端面の面積差に応じてサーボ弁を個々に設計する必要がある。
【０００８】
さらに、上記サーボ弁を用いた油圧装置では、外力による背圧制御を行おうとした場合、サーボ弁とは別に背圧制御回路を構成するか、または、制御弁を追加してメータイン側をブロックする必要があり、回路構成が複雑になるという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御が可能な油圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の一態様に係る油圧装置は、
油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記モータにより駆動された上記油圧ポンプから流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダと、
上記油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記モータを制御して上記油圧ポンプから上記油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路と
を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサの出力に基づいて、コントローラによりモータの回転速度を制御して、モータにより駆動された油圧ポンプから油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダに対して加速制御を行う。また、上記位置センサの出力に基づいて、圧力制御回路により油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダに対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダの流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成できる。
【００１２】
これにより、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御を行うことができる。
【００１３】
また、一実施形態の油圧装置では、
上記圧力制御回路は、
上記位置センサの出力に基づいて外部の油圧源から供給される作動油の圧力を制御する圧力制御弁を有し、
上記圧力制御弁により制御された作動油の圧力を用いて上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する。
【００１４】
上記実施形態によれば、圧力制御回路の圧力制御弁により位置センサの出力に基づいて外部の油圧源から供給される作動油の圧力を制御する。この圧力制御弁により制御された作動油の圧力を用いて、圧力制御回路は、位置センサの出力に基づいて油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダの流出側のブレーキ制御を良好に行うことができる。
【００１５】
また、一実施形態の油圧装置では、
上記圧力制御回路は、
上記油圧シリンダの流出側ポートに吐出ポートが接続される第２の油圧ポンプと、
上記第２の油圧ポンプを駆動する第２のモータと
を有すると共に、
上記位置センサの出力に基づいて、上記第２のモータを制御して上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する第２のコントローラを備える。
【００１６】
上記実施形態によれば、第２のコントローラによって、位置センサの出力に基づいて圧力制御回路の第２のモータの回転速度を制御することにより、油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダの流出側のブレーキ制御の制御性を向上できる。
【００１７】
また、一実施形態の油圧装置では、
上記圧力制御回路は、
上記第２の油圧ポンプの吐出ポートと上記油圧シリンダの流出側ポートとの間に配設され、上記第２の油圧ポンプから上記油圧シリンダへの作動油の流れのみを許容する逆止弁と、
上記逆止弁の上記油圧シリンダ側とタンクとの間に配設され、上記第２のコントローラにより制御された上記第２の油圧ポンプから吐出される作動油の圧力に基づいて、上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する圧力制御弁と
を有する。
【００１８】
上記実施形態によれば、圧力制御回路の逆止弁は、第２の油圧ポンプの吐出ポートと油圧シリンダの流出側ポートとの間に配設され、第２の油圧ポンプから油圧シリンダへの作動油の流れのみを許容する。そして、圧力制御回路の第２のコントローラによって、位置センサの出力に基づいて圧力制御回路の第２のモータの回転速度を制御することにより、第２の油圧ポンプから吐出される作動油の圧力に基づいて、逆止弁の油圧シリンダ側とタンクとの間に配設された圧力制御弁により油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する。これにより、第２の油圧ポンプで油圧シリンダの流出側ポートの圧力を直接制御するよりも第２の油圧ポンプの能力を小さくできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上より明らかなように、この発明によれば、油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサの出力に基づいて、油圧ポンプから油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量制御により油圧シリンダに対して加速制御を行いつつ、圧力制御回路により油圧シリンダの流出側ポートの圧力制御により油圧シリンダに対してブレーキ制御を行うことによって、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御が可能な油圧装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。
【図２】図２はこの発明の第２実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。
【図３】図３はこの発明の第３実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の油圧装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の油圧装置の概略ブロック図を示している。この油圧装置は、射出成形機、プレス機、工作機械などの産業機械(主機)に用いられる。
【００２３】
この第１実施形態の油圧装置は、図１に示すように、作動油を吸入して吐出する油圧ポンプＰ１と、油圧ポンプＰ１を駆動するモータＭ１と、油圧ポンプＰから作動油が供給される油圧シリンダ１００と、油圧ポンプＰ１の吐出圧を検出する圧力センサＰＳ１と、第１方向制御弁１０(４ポート３位置)と、第２方向制御弁２０(３ポート２位置)と、電磁比例圧力制御弁３０と、位置制御コントローラ４０と、モータＭ１を制御するコントローラ５０と、油圧シリンダ１００のロッド１０１の現在位置を検出する位置センサ６０と、作動油を貯えたタンク７０とを備えている。油圧シリンダ１００は、片ロッド油圧シリンダであり、ヘッド側ポート１１０とロッド側ポート１２０を有している。
【００２４】
上記電磁比例圧力制御弁３０は圧力制御回路の一例である。
【００２５】
上記油圧ポンプＰ１の吐出ポートを第１方向制御弁１０のポンプポート１３に接続している。第１方向制御弁１０のタンクポート１４をタンク７０に接続している。また、第１方向制御弁１０の負荷ポート１１を油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に接続している。また、第２方向制御弁２０の第２ポート２２を第１方向制御弁１０の負荷ポート１２に接続している。
【００２６】
上記第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１,ｓｏｌ２の両方が非励磁の場合、第１方向制御弁１０は中央の切り換え位置となり、負荷ポート１１,１２とポンプポート１３とタンクポート１４は閉鎖状態となる。一方、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を励磁した場合、第１方向制御弁１０は左側の切り換え位置となり、負荷ポート１１とポンプポート１３とが連通し、負荷ポート１２とタンクポート１４とが連通する。他方、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ２を励磁した場合、第１方向制御弁１０は右側の切り換え位置となり、負荷ポート１１とタンクポート１４とが連通し、負荷ポート１２とポンプポート１３とが連通する。
【００２７】
また、第２方向制御弁２０の第１ポート２１を油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０に接続している。また、第２方向制御弁２０の第３ポート２３を電磁比例圧力制御弁３０に接続している。
【００２８】
上記第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３が非励磁の場合、第２方向制御弁２０は左側の切り換え位置となり、第１ポート２１と第２ポート２２とが連通し、第３ポート２３は閉鎖状態となる。一方、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁した場合、第２方向制御弁２０は、右側の切り換え位置となり、第１ポート２１と第３ポート２３とが連通し、第２ポート２２は状態となる。
【００２９】
上記電磁比例圧力制御弁３０は、比例減圧弁３１０(３ポート２位置)と、電磁比例リリーフ弁３２０とを有する。
【００３０】
上記比例減圧弁３１０の第１ポート３１１に第２方向制御弁２０の第３ポート２３を接続している。また、比例減圧弁３１０のタンクポート３１２にタンク７０を接続している。また、比例減圧弁３１０の第２ポート３１３に外部の油圧源８０を接続している。
【００３１】
また、比例減圧弁３１０の第１ポート３１１と第１パイロットポート３１４を絞り３３０を介して接続している。さらに、比例減圧弁３１０の第２ポート３１３と第２パイロットポート３１５を絞り３４０を介して接続している。
【００３２】
また、比例減圧弁３１０の第２パイロットポート３１５を電磁比例リリーフ弁３２０のポート３２１に接続している。また、電磁比例リリーフ弁３２０のタンクポート３２２にタンク７０に接続している。この電磁比例リリーフ弁３２０は、コントローラ５０からの圧力制御信号によりソレノイドｓｏｌ４が励磁される。この圧力制御信号は、位置センサ６０の出力に基づいてコントローラ５０から出力される。
【００３３】
なお、この実施形態では、圧力制御信号をコントローラ５０から出力したが、位置制御コントローラ４０から出力するようにしてもよい。
【００３４】
上記電磁比例圧力制御弁３０は、電磁比例リリーフ弁３２０のソレノイドｓｏｌ４の励磁電流の大小により比例減圧弁３１０の第２パイロットポート３１５の圧力が増減し、電磁比例リリーフ弁３２０の励磁電流が大きいほど、外部の油圧源８０から供給される作動油の圧力により比例減圧弁３１０の第１ポート３１１の圧力が上がる。
【００３５】
上記位置制御コントローラ４０は、主機コントローラ(図示せず)からの動作情報(目標位置を含む)や流量指令信号,圧力指令信号および位置センサ６０の出力(現在位置)に基づいて、第１方向制御弁１０と第２方向制御弁２０と電磁比例圧力制御弁３０などを制御する。
【００３６】
また、コントローラ５０は、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいてモータＭ１を制御する。
【００３７】
上記構成の油圧装置において、油圧シリンダ１００のピストン１０２が最もヘッド側ポート１１０の側に位置する状態で、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を励磁して、第１方向制御弁１０を左側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁せず、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置とする。
【００３８】
これにより、油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０(流入側ポート)が、第１方向制御弁１０を介して油圧ポンプＰ１の吐出ポートに接続される。また、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０(流出側ポート)が、第２方向制御弁２０を介してタンク７０に接続される。
【００３９】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で右方向に移動させた後に低速で移動させる。
【００４０】
この低速移動の途中で第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁して、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置に切り換える。これにより、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０(流出側ポート)が電磁比例圧力制御弁３０に接続される。
【００４１】
そうして、位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御しつつ電磁比例圧力制御弁３０を制御して、油圧シリンダ１００のロッド１０１を目標位置に移動させる。
【００４２】
このとき、モータＭ１の回転速度を制御することにより、油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、位置センサ６０の出力に基づいて、電磁比例圧力制御弁３０により油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。
【００４３】
次に、油圧シリンダ１００のロッド１０１を元の位置に戻す場合、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を非励磁としソレノイドｓｏｌ２を励磁して、第１方向制御弁１０を右側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３の励磁をオフにして、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置に切り換える。
【００４４】
これにより、油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０(流出側ポート)が、第２方向制御弁２０を介してタンク７０に接続される。また、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０(流入側ポート)が、第１方向制御弁１０を介して油圧ポンプＰ１の吐出ポートに接続される。
【００４５】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で左方向に移動させた後に低速で移動させて、ロッド１０１を元の位置に戻す。
【００４６】
このようにして、上記油圧装置では、例えばプレス機において、油圧シリンダ１００により金型を高速で移動させて、目標位置の直前で低速に切り換えることにより停止時のショックを抑え、目標位置に正確に金型を停止させることが可能となる。
【００４７】
上記構成の油圧装置において、油圧シリンダ１００のロッド１０１の位置を検出する位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御して、モータＭ１により駆動された油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、上記位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０と電磁比例圧力制御弁３０により油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダ１００の流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成することができる。
【００４８】
上記油圧装置では、従来のサーボ弁を用いて油圧ポンプが常時駆動される油圧装置に比べ、作動油の流量を制御する絞りがなく余剰油を少なくできるので、省エネルギー性に優れている。
【００４９】
また、サーボ弁のように流量が制限されることがなく、油圧ポンプＰ１から油圧シリンダに高速駆動に必要な流量の作動油を供給できるので、油圧シリンダを高速で駆動することができる。
【００５０】
また、油圧シリンダ１００の流入側の加速制御と流出側のブレーキ制御をそれぞれ自在に行うことにより制御性が向上し、高精度な位置制御が可能となる。
【００５１】
さらに、位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０と電磁比例圧力制御弁３０により油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御することによって、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行うので、別に背圧制御回路を構成したり、制御弁を追加してメータイン側をブロックしたりすることなく、背圧制御が可能となる。
【００５２】
また、上記従来のサーボ弁を用いて油圧ポンプが常時駆動される油圧装置では、油圧ポンプとサーボ弁との間に余剰油を一時的に溜めるアキュムレータや、高圧インラインフィルタが必要であったが、この第１実施形態の油圧装置では、絞りによる流量制御でなく油圧ポンプの回転を制御するので、アキュムレータや高圧インラインフィルタが不要となる。
【００５３】
したがって、上記第１実施形態の油圧装置によれば、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で、省エネルギー化を実現できると共に、油圧シリンダ１００の高速駆動と高精度位置制御および背圧制御を行うことができる。
【００５４】
また、上記コントローラ５０と電磁比例圧力制御弁３０により、位置センサ６０の出力に基づいて外部の油圧源８０から供給される作動油の圧力を制御する。この電磁比例圧力制御弁３０により制御された作動油の圧力を用いて、位置センサ６０の出力に基づいて油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御することによって、油圧シリンダ１００の流出側のブレーキ制御を良好に行うことがでる。
【００５５】
上記第１実施形態の油圧装置は、サーボ弁、サーボモータ、アキュムレータ、高圧インラインフィルタを用いないので、構造を簡略化でき、コストを低減できる。
【００５６】
また、上記油圧装置をプレス機に用いた場合、ダイクッション制御において安定した圧力制御ができる。ここで、ダイクッションとは、プレス機において、プレス加工された成形品を下から突き上げる力を発生させる機能や、絞り加工のしわ押え用の反力を発生させる圧力保持機能を備える装置のことである。
【００５７】
なお、上記第１実施形態において、油圧ポンプＰ１とモータＭ１と圧力センサＰＳ１およびコントローラ５０などで構成された油圧ユニットを用いてもよい。
【００５８】
〔第２実施形態〕
図２はこの発明の第２実施形態の油圧装置の概略ブロック図を示している。この油圧装置は、射出成形機、プレス機、工作機械などの産業機械(主機)に用いられる。
【００５９】
この第２実施形態の油圧装置は、図２に示すように、作動油を吸入して吐出する第１,第２の油圧ポンプＰ１,Ｐ２と、第１の油圧ポンプＰ１を駆動する第１のモータＭ１と、第２の油圧ポンプＰ２を駆動する第２のモータＭ２と、油圧ポンプＰ１から作動油が供給される油圧シリンダ１００と、第１の油圧ポンプＰ１の吐出圧を検出する圧力センサＰＳ１と、第２の油圧ポンプＰ２の吐出圧を検出する圧力センサＰＳ２と、第１方向制御弁１０(４ポート３位置)と、第２方向制御弁２０(３ポート２位置)と、位置制御コントローラ４０と、モータＭ１を制御する第１のコントローラ５０Ａと、第２のモータＭ２を制御する第２のコントローラ５０Ｂと、油圧シリンダ１００のロッド１０１の位置を検出する位置センサ６０と、作動油を貯えたタンク７０とを備えている。油圧シリンダ１００は、片ロッド油圧シリンダであり、ヘッド側ポート１１０とロッド側ポート１２０を有している。
【００６０】
上記第２の油圧ポンプＰ２と第２のモータＭ２で圧力制御回路を構成している。
【００６１】
上記第１の油圧ポンプＰ１の吐出ポートを第１方向制御弁１０のポンプポート１３に接続している。第１方向制御弁１０のタンクポート１４をタンク７０に接続している。また、第１方向制御弁１０の負荷ポート１１を油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に接続している。また、第２方向制御弁２０の第２ポート２２を第１方向制御弁１０の負荷ポート１２に接続している。
【００６２】
また、第２方向制御弁２０の第１ポート２１を油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０に接続している。第２方向制御弁２０の第２ポート２２を第１方向制御弁１０の負荷ポート１２に接続している。第２方向制御弁２０の第３ポート２３を第２の油圧ポンプＰ２の吐出ポートに接続している。
【００６３】
上記位置制御コントローラ４０は、主機コントローラ(図示せず)からの動作情報や流量指令信号,圧力指令信号および位置センサ６０の出力に基づいて、第１方向制御弁１０と第２方向制御弁２０を制御する。また、第１のコントローラ５０Ａは、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて第１のモータＭ１を制御する。また、第２のコントローラ５０Ｂは、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ２の出力に基づいて第２のモータＭ２を制御する。
【００６４】
上記構成の油圧装置において、油圧シリンダ１００のピストン１０２が最もヘッド側ポート１１０の側に位置する状態で、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を励磁して、第１方向制御弁１０を左側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁せず、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置とする。これにより、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０が第２方向制御弁２０を介してタンク７０に接続されている。
【００６５】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で右方向に移動させた後に低速で移動させる。
【００６６】
この低速移動の途中で第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁して、第２方向制御弁２０を右側の切り換え位置に切り換える。これにより、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０が第２の油圧ポンプＰ２の吐出ポートに接続される。
【００６７】
そうして、位置センサ６０の出力に基づいて、第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御しつつ第２のコントローラ５０Ｂにより第２の油圧ポンプＰ２を制御して、油圧シリンダ１００のロッド１０１を目標位置に移動させる。
【００６８】
このとき、第１のモータＭ１の回転速度を制御することにより、第１の油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、位置センサ６０の出力に基づいて、第２の油圧ポンプＰ２により油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。ここで、第２の油圧ポンプＰ２を逆回転させることにより、油圧シリンダ１００からの戻り油が吐出ポートに吸い込まれる。
【００６９】
次に、油圧シリンダ１００のロッド１０１を元の位置に戻す場合、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を非励磁としソレノイドｓｏｌ２を励磁して、第１方向制御弁１０を右側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３の励磁をオフにして、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置に切り換える。
【００７０】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で左方向に移動させた後に低速で移動させて、ロッド１０１を元の位置に戻す。
【００７１】
このようにして、上記油圧装置では、例えばプレス機において、油圧シリンダ１００により金型を高速で移動させて、目標位置の直前で低速に切り換えることにより停止時のショックを抑え、目標位置により正確に金型を停止させることが可能となる。この第２実施形態の油圧装置を用いたプレス機では、±５μｍオーダーの寸法精度の成形品を得ることができる。
【００７２】
上記構成の油圧装置によれば、油圧シリンダ１００のロッド１０１の位置を検出する位置センサ６０の出力に基づいて第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御して、第１のモータＭ１により駆動された第１の油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、上記位置センサ６０の出力に基づいて、第２のコントローラ５０Ｂと第２の油圧ポンプＰ２により油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダ１００の流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成できる。
【００７３】
上記第２実施形態の油圧装置は、第１実施形態の油圧装置と同様の効果を有する。
【００７４】
上記第２のコントローラ５０Ｂによって、位置センサ６０の出力に基づいて圧力制御回路の第２のモータＭ２の回転速度を制御することにより、油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダ１００の流出側のブレーキ制御の制御性を向上できる。
【００７５】
なお、上記第２実施形態において、油圧ポンプＰ１とモータＭ１と圧力センサＰＳ１および第１のコントローラ５０Ａなどで構成された油圧ユニット、および、油圧ポンプＰ２とモータＭ２と圧力センサＰＳ２および第２のコントローラ５０Ｂなどで構成された油圧ユニットを用いてもよい。
【００７６】
〔第３実施形態〕
図３はこの発明の第３実施形態の油圧装置の概略ブロック図を示している。この油圧装置は、射出成形機、プレス機、工作機械などの産業機械(主機)に用いられる。なお、この第３実施形態の油圧装置は、逆止弁９１と圧力制御弁９２を除いて第２実施形態の油圧装置と同一の構成をしている。
【００７７】
図３に示すように、第２の油圧ポンプＰ２の吐出ポートと油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０との間に配設された逆止弁９１により、第２の油圧ポンプＰ２から油圧シリンダ１００への作動油の流れのみを許容する。
【００７８】
また、上記逆止弁９１の油圧シリンダ１００側とタンク７０との間に配設された圧力制御弁９２により、第２のコントローラ５０Ｂにより制御された第２の油圧ポンプＰ２から吐出される作動油の圧力に基づいて、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を制御する。
【００７９】
これにより、第２の油圧ポンプＰ２で油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を直接制御するよりも第２の油圧ポンプＰ２の能力を小さくできる。
【００８０】
また、上記油圧装置によれば、第２の油圧ポンプＰ２に戻り油が流れないので、回生負荷に対応することができる。
【００８１】
上記第３実施形態の油圧装置は、第２実施形態の油圧装置と同様の効果を有する。
【００８２】
上記第１〜第３実施形態では、片ロッドの油圧シリンダ１００を作動させる油圧装置について説明したが、両ロッドの油圧シリンダを作動させる油圧装置にこの発明を適用してもよい。
【００８３】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第３実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０…第１方向制御弁
２０…第２方向制御弁
３０…電磁比例圧力制御弁
４０…位置制御コントローラ
５０,５０Ａ,５０Ｂ…コントローラ
６０…位置センサ
７０…タンク
８０…外部の油圧源
９１…逆止弁
９２…圧力制御弁
１００…油圧シリンダ
１０１…ロッド
１０２…ピストン
１１０…ヘッド側ポート
１２０…ロッド側ポート
３１０…比例方向制御弁
３２０…電磁比例リリーフ弁
Ｍ１,Ｍ２…モータ
Ｐ１,Ｐ２…油圧ポンプ
ＰＳ１,ＰＤ２…圧力センサ
【図１】
2019086045.tif 000003
【図２】
2019086045.tif 000004
【図３】
2019086045.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月17日(2019.1.17)
【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】
油圧ポンプ(Ｐ１)と、
上記油圧ポンプ(Ｐ１)を駆動するモータ(Ｍ１)と、
上記モータ(Ｍ１)により駆動された上記油圧ポンプ(Ｐ１)から流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダ(１００)と、
上記油圧シリンダ(１００)のロッドの位置を検出する位置センサ(６０)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記モータ(Ｍ１)を制御して上記油圧ポンプ(Ｐ１)から上記油圧シリンダ(１００)の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラ(５０,５０Ａ)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御して上記油圧シリンダ(１００)に対してブレーキ制御を行う圧力制御回路(３０,９１,９２,Ｍ２,Ｐ２)と
を備えることを特徴とする油圧装置。
【請求項２】
油圧ポンプ(Ｐ１)と、
上記油圧ポンプ(Ｐ１)を駆動するモータ(Ｍ１)と、
上記モータ(Ｍ１)により駆動された上記油圧ポンプ(Ｐ１)から流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダ(１００)と、
上記油圧シリンダ(１００)のロッドの位置を検出する位置センサ(６０)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記モータ(Ｍ１)を制御して上記油圧ポンプ(Ｐ１)から上記油圧シリンダ(１００)の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラ(５０,５０Ａ)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路(３０,９１,９２,Ｍ２,Ｐ２)と
を備え、
上記圧力制御回路は、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて外部の油圧源(８０)から供給される作動油の圧力を制御する圧力制御弁(３０)を有し、
上記圧力制御弁(３０)により制御された作動油の圧力を用いて上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御することを特徴とする油圧装置。
【請求項３】
油圧ポンプ(Ｐ１)と、
上記油圧ポンプ(Ｐ１)を駆動するモータ(Ｍ１)と、
上記モータ(Ｍ１)により駆動された上記油圧ポンプ(Ｐ１)から流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダ(１００)と、
上記油圧シリンダ(１００)のロッドの位置を検出する位置センサ(６０)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記モータ(Ｍ１)を制御して上記油圧ポンプ(Ｐ１)から上記油圧シリンダ(１００)の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラ(５０,５０Ａ)と、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路(３０,９１,９２,Ｍ２,Ｐ２)と
を備え、
上記圧力制御回路は、
上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートに吐出ポートが接続される第２の油圧ポンプ(Ｐ２)と、
上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)を駆動する第２のモータ(Ｍ２)と
を有すると共に、
上記位置センサ(６０)の出力に基づいて、上記第２のモータ(Ｍ２)を制御して上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する第２のコントローラ(５０Ｂ)を備えることを特徴とする油圧装置。
【請求項４】
請求項３に記載の油圧装置において、
上記圧力制御回路は、
上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)の吐出ポートと上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートとの間に配設され、上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)から上記油圧シリンダ(１００)への作動油の流れのみを許容する逆止弁(９１)と、
上記逆止弁の上記油圧シリンダ(１００)側とタンク(７０)との間に配設され、上記第２のコントローラ(５０Ｂ)により制御された上記第２の油圧ポンプ(Ｐ２)から吐出される作動油の圧力に基づいて、上記油圧シリンダ(１００)の流出側ポートの圧力を制御する圧力制御弁(９２)と
を有することを特徴とする油圧装置。
【手続補正２】
【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】
この発明は、油圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧装置としては、サーボ弁を用いて油圧シリンダを制御するものがある(例えば、特開２０１１−１１５２１号公報(特許文献１)参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなサーボ弁を用いて油圧シリンダを制御する油圧装置において、油圧シリンダのピストンの両側にロッドを有する構成とした場合、メータインとメータアウトの流量比が１：１の構成では、油圧シリンダの良好な制御が可能である。
【０００５】
しかしながら、上記サーボ弁を用いた油圧装置では、サーボ弁のメータイン側とメータアウト側の両方に絞りがあり、油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプを常時回転させて油圧を発生させることで余剰油が多くなるため、エネルギー消費が大きいという問題や、サーボ弁の絞りにより流量が制限されて油圧シリンダを高速駆動するのに必要な流量が得られないため、油圧シリンダを高速で駆動できないという問題がある。
【０００６】
また、上記サーボ弁を用いた油圧装置において、サーボ弁の絞りを大きく開いて油圧シリンダの高速駆動を可能にしようとすると、油圧シリンダの位置制御を高い精度で行うことができないという問題がある。
【０００７】
また、上記サーボ弁を用いた油圧装置において、油圧シリンダのピストンの片側にロッドを有する構成とした場合、油圧ポンプを駆動するモータの回転制御では、油圧シリンダのピストンの両端面の面積差があるために油圧シリンダの良好な制御が困難になり、油圧シリンダのピストンの両端面の面積差に応じてサーボ弁を個々に設計する必要がある。
【０００８】
さらに、上記サーボ弁を用いた油圧装置では、外力による背圧制御を行おうとした場合、サーボ弁とは別に背圧制御回路を構成するか、または、制御弁を追加してメータイン側をブロックする必要があり、回路構成が複雑になるという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御が可能な油圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の一態様に係る油圧装置は、
油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記モータにより駆動された上記油圧ポンプから流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダと、
上記油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記モータを制御して上記油圧ポンプから上記油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して上記油圧シリンダに対してブレーキ制御を行う圧力制御回路と
を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサの出力に基づいて、コントローラによりモータの回転速度を制御して、モータにより駆動された油圧ポンプから油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダに対して加速制御を行う。また、上記位置センサの出力に基づいて、圧力制御回路により油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダに対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダの流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成できる。
【００１２】
これにより、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御を行うことができる。
【００１３】
また、この発明の一態様に係る油圧装置は、
油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記モータにより駆動された上記油圧ポンプから流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダと、
上記油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記モータを制御して上記油圧ポンプから上記油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路と
を備え、
上記圧力制御回路は、
上記位置センサの出力に基づいて外部の油圧源から供給される作動油の圧力を制御する圧力制御弁を有し、
上記圧力制御弁により制御された作動油の圧力を用いて上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する。
【００１４】
上記構成によれば、油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサの出力に基づいて、コントローラによりモータの回転速度を制御して、モータにより駆動された油圧ポンプから油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダに対して加速制御を行う。また、上記位置センサの出力に基づいて、圧力制御回路により油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダに対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダの流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成できる。また、圧力制御回路の圧力制御弁により位置センサの出力に基づいて外部の油圧源から供給される作動油の圧力を制御する。この圧力制御弁により制御された作動油の圧力を用いて、圧力制御回路は、位置センサの出力に基づいて油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダの流出側のブレーキ制御を良好に行うことができる。
【００１５】
また、この発明の一態様に係る油圧装置では、
油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記モータにより駆動された上記油圧ポンプから流入側ポートに作動油が供給される油圧シリンダと、
上記油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記モータを制御して上記油圧ポンプから上記油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御するコントローラと、
上記位置センサの出力に基づいて、上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する圧力制御回路と
を備え、
上記圧力制御回路は、
上記油圧シリンダの流出側ポートに吐出ポートが接続される第２の油圧ポンプと、
上記第２の油圧ポンプを駆動する第２のモータと
を有すると共に、
上記位置センサの出力に基づいて、上記第２のモータを制御して上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する第２のコントローラを備える。
【００１６】
上記構成によれば、油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサの出力に基づいて、コントローラによりモータの回転速度を制御して、モータにより駆動された油圧ポンプから油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダに対して加速制御を行う。また、上記位置センサの出力に基づいて、圧力制御回路により油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダに対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダの流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成できる。また、第２のコントローラによって、位置センサの出力に基づいて圧力制御回路の第２のモータの回転速度を制御することにより、油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダの流出側のブレーキ制御の制御性を向上できる。
【００１７】
また、一実施形態の油圧装置では、
上記圧力制御回路は、
上記第２の油圧ポンプの吐出ポートと上記油圧シリンダの流出側ポートとの間に配設され、上記第２の油圧ポンプから上記油圧シリンダへの作動油の流れのみを許容する逆止弁と、
上記逆止弁の上記油圧シリンダ側とタンクとの間に配設され、上記第２のコントローラにより制御された上記第２の油圧ポンプから吐出される作動油の圧力に基づいて、上記油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する圧力制御弁と
を有する。
【００１８】
上記実施形態によれば、圧力制御回路の逆止弁は、第２の油圧ポンプの吐出ポートと油圧シリンダの流出側ポートとの間に配設され、第２の油圧ポンプから油圧シリンダへの作動油の流れのみを許容する。そして、圧力制御回路の第２のコントローラによって、位置センサの出力に基づいて圧力制御回路の第２のモータの回転速度を制御することにより、第２の油圧ポンプから吐出される作動油の圧力に基づいて、逆止弁の油圧シリンダ側とタンクとの間に配設された圧力制御弁により油圧シリンダの流出側ポートの圧力を制御する。これにより、第２の油圧ポンプで油圧シリンダの流出側ポートの圧力を直接制御するよりも第２の油圧ポンプの能力を小さくできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上より明らかなように、この発明によれば、油圧シリンダのロッドの位置を検出する位置センサの出力に基づいて、油圧ポンプから油圧シリンダの流入側ポートに供給される作動油の流量制御により油圧シリンダに対して加速制御を行いつつ、圧力制御回路により油圧シリンダの流出側ポートの圧力制御により油圧シリンダに対してブレーキ制御を行うことによって、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で省エネルギー化と高速駆動と高精度位置制御および背圧制御が可能な油圧装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。
【図２】図２はこの発明の第２実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。
【図３】図３はこの発明の第３実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の油圧装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の油圧装置の概略ブロック図を示している。この油圧装置は、射出成形機、プレス機、工作機械などの産業機械(主機)に用いられる。
【００２３】
この第１実施形態の油圧装置は、図１に示すように、作動油を吸入して吐出する油圧ポンプＰ１と、油圧ポンプＰ１を駆動するモータＭ１と、油圧ポンプＰから作動油が供給される油圧シリンダ１００と、油圧ポンプＰ１の吐出圧を検出する圧力センサＰＳ１と、第１方向制御弁１０(４ポート３位置)と、第２方向制御弁２０(３ポート２位置)と、電磁比例圧力制御弁３０と、位置制御コントローラ４０と、モータＭ１を制御するコントローラ５０と、油圧シリンダ１００のロッド１０１の現在位置を検出する位置センサ６０と、作動油を貯えたタンク７０とを備えている。油圧シリンダ１００は、片ロッド油圧シリンダであり、ヘッド側ポート１１０とロッド側ポート１２０を有している。
【００２４】
上記電磁比例圧力制御弁３０は圧力制御回路の一例である。
【００２５】
上記油圧ポンプＰ１の吐出ポートを第１方向制御弁１０のポンプポート１３に接続している。第１方向制御弁１０のタンクポート１４をタンク７０に接続している。また、第１方向制御弁１０の負荷ポート１１を油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に接続している。また、第２方向制御弁２０の第２ポート２２を第１方向制御弁１０の負荷ポート１２に接続している。
【００２６】
上記第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１,ｓｏｌ２の両方が非励磁の場合、第１方向制御弁１０は中央の切り換え位置となり、負荷ポート１１,１２とポンプポート１３とタンクポート１４は閉鎖状態となる。一方、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を励磁した場合、第１方向制御弁１０は左側の切り換え位置となり、負荷ポート１１とポンプポート１３とが連通し、負荷ポート１２とタンクポート１４とが連通する。他方、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ２を励磁した場合、第１方向制御弁１０は右側の切り換え位置となり、負荷ポート１１とタンクポート１４とが連通し、負荷ポート１２とポンプポート１３とが連通する。
【００２７】
また、第２方向制御弁２０の第１ポート２１を油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０に接続している。また、第２方向制御弁２０の第３ポート２３を電磁比例圧力制御弁３０に接続している。
【００２８】
上記第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３が非励磁の場合、第２方向制御弁２０は左側の切り換え位置となり、第１ポート２１と第２ポート２２とが連通し、第３ポート２３は閉鎖状態となる。一方、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁した場合、第２方向制御弁２０は、右側の切り換え位置となり、第１ポート２１と第３ポート２３とが連通し、第２ポート２２は状態となる。
【００２９】
上記電磁比例圧力制御弁３０は、比例減圧弁３１０(３ポート２位置)と、電磁比例リリーフ弁３２０とを有する。
【００３０】
上記比例減圧弁３１０の第１ポート３１１に第２方向制御弁２０の第３ポート２３を接続している。また、比例減圧弁３１０のタンクポート３１２にタンク７０を接続している。また、比例減圧弁３１０の第２ポート３１３に外部の油圧源８０を接続している。
【００３１】
また、比例減圧弁３１０の第１ポート３１１と第１パイロットポート３１４を絞り３３０を介して接続している。さらに、比例減圧弁３１０の第２ポート３１３と第２パイロットポート３１５を絞り３４０を介して接続している。
【００３２】
また、比例減圧弁３１０の第２パイロットポート３１５を電磁比例リリーフ弁３２０のポート３２１に接続している。また、電磁比例リリーフ弁３２０のタンクポート３２２にタンク７０に接続している。この電磁比例リリーフ弁３２０は、コントローラ５０からの圧力制御信号によりソレノイドｓｏｌ４が励磁される。この圧力制御信号は、位置センサ６０の出力に基づいてコントローラ５０から出力される。
【００３３】
なお、この実施形態では、圧力制御信号をコントローラ５０から出力したが、位置制御コントローラ４０から出力するようにしてもよい。
【００３４】
上記電磁比例圧力制御弁３０は、電磁比例リリーフ弁３２０のソレノイドｓｏｌ４の励磁電流の大小により比例減圧弁３１０の第２パイロットポート３１５の圧力が増減し、電磁比例リリーフ弁３２０の励磁電流が大きいほど、外部の油圧源８０から供給される作動油の圧力により比例減圧弁３１０の第１ポート３１１の圧力が上がる。
【００３５】
上記位置制御コントローラ４０は、主機コントローラ(図示せず)からの動作情報(目標位置を含む)や流量指令信号,圧力指令信号および位置センサ６０の出力(現在位置)に基づいて、第１方向制御弁１０と第２方向制御弁２０と電磁比例圧力制御弁３０などを制御する。
【００３６】
また、コントローラ５０は、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいてモータＭ１を制御する。
【００３７】
上記構成の油圧装置において、油圧シリンダ１００のピストン１０２が最もヘッド側ポート１１０の側に位置する状態で、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を励磁して、第１方向制御弁１０を左側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁せず、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置とする。
【００３８】
これにより、油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０(流入側ポート)が、第１方向制御弁１０を介して油圧ポンプＰ１の吐出ポートに接続される。また、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０(流出側ポート)が、第２方向制御弁２０を介してタンク７０に接続される。
【００３９】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で右方向に移動させた後に低速で移動させる。
【００４０】
この低速移動の途中で第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁して、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置に切り換える。これにより、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０(流出側ポート)が電磁比例圧力制御弁３０に接続される。
【００４１】
そうして、位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御しつつ電磁比例圧力制御弁３０を制御して、油圧シリンダ１００のロッド１０１を目標位置に移動させる。
【００４２】
このとき、モータＭ１の回転速度を制御することにより、油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、位置センサ６０の出力に基づいて、電磁比例圧力制御弁３０により油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。
【００４３】
次に、油圧シリンダ１００のロッド１０１を元の位置に戻す場合、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を非励磁としソレノイドｓｏｌ２を励磁して、第１方向制御弁１０を右側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３の励磁をオフにして、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置に切り換える。
【００４４】
これにより、油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０(流出側ポート)が、第２方向制御弁２０を介してタンク７０に接続される。また、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０(流入側ポート)が、第１方向制御弁１０を介して油圧ポンプＰ１の吐出ポートに接続される。
【００４５】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で左方向に移動させた後に低速で移動させて、ロッド１０１を元の位置に戻す。
【００４６】
このようにして、上記油圧装置では、例えばプレス機において、油圧シリンダ１００により金型を高速で移動させて、目標位置の直前で低速に切り換えることにより停止時のショックを抑え、目標位置に正確に金型を停止させることが可能となる。
【００４７】
上記構成の油圧装置において、油圧シリンダ１００のロッド１０１の位置を検出する位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０によりモータＭ１の回転速度を制御して、モータＭ１により駆動された油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、上記位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０と電磁比例圧力制御弁３０により油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダ１００の流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成することができる。
【００４８】
上記油圧装置では、従来のサーボ弁を用いて油圧ポンプが常時駆動される油圧装置に比べ、作動油の流量を制御する絞りがなく余剰油を少なくできるので、省エネルギー性に優れている。
【００４９】
また、サーボ弁のように流量が制限されることがなく、油圧ポンプＰ１から油圧シリンダに高速駆動に必要な流量の作動油を供給できるので、油圧シリンダを高速で駆動することができる。
【００５０】
また、油圧シリンダ１００の流入側の加速制御と流出側のブレーキ制御をそれぞれ自在に行うことにより制御性が向上し、高精度な位置制御が可能となる。
【００５１】
さらに、位置センサ６０の出力に基づいて、コントローラ５０と電磁比例圧力制御弁３０により油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御することによって、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行うので、別に背圧制御回路を構成したり、制御弁を追加してメータイン側をブロックしたりすることなく、背圧制御が可能となる。
【００５２】
また、上記従来のサーボ弁を用いて油圧ポンプが常時駆動される油圧装置では、油圧ポンプとサーボ弁との間に余剰油を一時的に溜めるアキュムレータや、高圧インラインフィルタが必要であったが、この第１実施形態の油圧装置では、絞りによる流量制御でなく油圧ポンプの回転を制御するので、アキュムレータや高圧インラインフィルタが不要となる。
【００５３】
したがって、上記第１実施形態の油圧装置によれば、サーボ弁を用いることなく、簡単な構成で、省エネルギー化を実現できると共に、油圧シリンダ１００の高速駆動と高精度位置制御および背圧制御を行うことができる。
【００５４】
また、上記コントローラ５０と電磁比例圧力制御弁３０により、位置センサ６０の出力に基づいて外部の油圧源８０から供給される作動油の圧力を制御する。この電磁比例圧力制御弁３０により制御された作動油の圧力を用いて、位置センサ６０の出力に基づいて油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御することによって、油圧シリンダ１００の流出側のブレーキ制御を良好に行うことがでる。
【００５５】
上記第１実施形態の油圧装置は、サーボ弁、サーボモータ、アキュムレータ、高圧インラインフィルタを用いないので、構造を簡略化でき、コストを低減できる。
【００５６】
また、上記油圧装置をプレス機に用いた場合、ダイクッション制御において安定した圧力制御ができる。ここで、ダイクッションとは、プレス機において、プレス加工された成形品を下から突き上げる力を発生させる機能や、絞り加工のしわ押え用の反力を発生させる圧力保持機能を備える装置のことである。
【００５７】
なお、上記第１実施形態において、油圧ポンプＰ１とモータＭ１と圧力センサＰＳ１およびコントローラ５０などで構成された油圧ユニットを用いてもよい。
【００５８】
〔第２実施形態〕
図２はこの発明の第２実施形態の油圧装置の概略ブロック図を示している。この油圧装置は、射出成形機、プレス機、工作機械などの産業機械(主機)に用いられる。
【００５９】
この第２実施形態の油圧装置は、図２に示すように、作動油を吸入して吐出する第１,第２の油圧ポンプＰ１,Ｐ２と、第１の油圧ポンプＰ１を駆動する第１のモータＭ１と、第２の油圧ポンプＰ２を駆動する第２のモータＭ２と、油圧ポンプＰ１から作動油が供給される油圧シリンダ１００と、第１の油圧ポンプＰ１の吐出圧を検出する圧力センサＰＳ１と、第２の油圧ポンプＰ２の吐出圧を検出する圧力センサＰＳ２と、第１方向制御弁１０(４ポート３位置)と、第２方向制御弁２０(３ポート２位置)と、位置制御コントローラ４０と、モータＭ１を制御する第１のコントローラ５０Ａと、第２のモータＭ２を制御する第２のコントローラ５０Ｂと、油圧シリンダ１００のロッド１０１の位置を検出する位置センサ６０と、作動油を貯えたタンク７０とを備えている。油圧シリンダ１００は、片ロッド油圧シリンダであり、ヘッド側ポート１１０とロッド側ポート１２０を有している。
【００６０】
上記第２の油圧ポンプＰ２と第２のモータＭ２で圧力制御回路を構成している。
【００６１】
上記第１の油圧ポンプＰ１の吐出ポートを第１方向制御弁１０のポンプポート１３に接続している。第１方向制御弁１０のタンクポート１４をタンク７０に接続している。また、第１方向制御弁１０の負荷ポート１１を油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に接続している。また、第２方向制御弁２０の第２ポート２２を第１方向制御弁１０の負荷ポート１２に接続している。
【００６２】
また、第２方向制御弁２０の第１ポート２１を油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０に接続している。第２方向制御弁２０の第２ポート２２を第１方向制御弁１０の負荷ポート１２に接続している。第２方向制御弁２０の第３ポート２３を第２の油圧ポンプＰ２の吐出ポートに接続している。
【００６３】
上記位置制御コントローラ４０は、主機コントローラ(図示せず)からの動作情報や流量指令信号,圧力指令信号および位置センサ６０の出力に基づいて、第１方向制御弁１０と第２方向制御弁２０を制御する。また、第１のコントローラ５０Ａは、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて第１のモータＭ１を制御する。また、第２のコントローラ５０Ｂは、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ２の出力に基づいて第２のモータＭ２を制御する。
【００６４】
上記構成の油圧装置において、油圧シリンダ１００のピストン１０２が最もヘッド側ポート１１０の側に位置する状態で、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を励磁して、第１方向制御弁１０を左側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁せず、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置とする。これにより、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０が第２方向制御弁２０を介してタンク７０に接続されている。
【００６５】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で右方向に移動させた後に低速で移動させる。
【００６６】
この低速移動の途中で第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３を励磁して、第２方向制御弁２０を右側の切り換え位置に切り換える。これにより、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０が第２の油圧ポンプＰ２の吐出ポートに接続される。
【００６７】
そうして、位置センサ６０の出力に基づいて、第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御しつつ第２のコントローラ５０Ｂにより第２の油圧ポンプＰ２を制御して、油圧シリンダ１００のロッド１０１を目標位置に移動させる。
【００６８】
このとき、第１のモータＭ１の回転速度を制御することにより、第１の油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００のヘッド側ポート１１０に供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、位置センサ６０の出力に基づいて、第２の油圧ポンプＰ２により油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。ここで、第２の油圧ポンプＰ２を逆回転させることにより、油圧シリンダ１００からの戻り油が吐出ポートに吸い込まれる。
【００６９】
次に、油圧シリンダ１００のロッド１０１を元の位置に戻す場合、位置制御コントローラ４０は、第１方向制御弁１０のソレノイドｓｏｌ１を非励磁としソレノイドｓｏｌ２を励磁して、第１方向制御弁１０を右側の切り換え位置とすると共に、第２方向制御弁２０のソレノイドｓｏｌ３の励磁をオフにして、第２方向制御弁２０を左側の切り換え位置に切り換える。
【００７０】
そして、位置制御コントローラ４０からの流量指令信号,圧力指令信号および圧力センサＰＳ１の出力に基づいて、第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御して、油圧シリンダ１００のピストン１０２を高速で左方向に移動させた後に低速で移動させて、ロッド１０１を元の位置に戻す。
【００７１】
このようにして、上記油圧装置では、例えばプレス機において、油圧シリンダ１００により金型を高速で移動させて、目標位置の直前で低速に切り換えることにより停止時のショックを抑え、目標位置により正確に金型を停止させることが可能となる。この第２実施形態の油圧装置を用いたプレス機では、±５μｍオーダーの寸法精度の成形品を得ることができる。
【００７２】
上記構成の油圧装置によれば、油圧シリンダ１００のロッド１０１の位置を検出する位置センサ６０の出力に基づいて第１のコントローラ５０Ａにより第１のモータＭ１の回転速度を制御して、第１のモータＭ１により駆動された第１の油圧ポンプＰ１から油圧シリンダ１００の流入側ポートに供給される作動油の流量を制御することにより、油圧シリンダ１００に対して加速制御を行う。また、上記位置センサ６０の出力に基づいて、第２のコントローラ５０Ｂと第２の油圧ポンプＰ２により油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダ１００に対してブレーキ制御を行う。このように、油圧シリンダ１００の流入側の加速と流出側のブレーキをそれぞれ自在に制御する２自由度の制御系を構成できる。
【００７３】
上記第２実施形態の油圧装置は、第１実施形態の油圧装置と同様の効果を有する。
【００７４】
上記第２のコントローラ５０Ｂによって、位置センサ６０の出力に基づいて圧力制御回路の第２のモータＭ２の回転速度を制御することにより、油圧シリンダ１００の流出側ポートの圧力を制御して、油圧シリンダ１００の流出側のブレーキ制御の制御性を向上できる。
【００７５】
なお、上記第２実施形態において、油圧ポンプＰ１とモータＭ１と圧力センサＰＳ１および第１のコントローラ５０Ａなどで構成された油圧ユニット、および、油圧ポンプＰ２とモータＭ２と圧力センサＰＳ２および第２のコントローラ５０Ｂなどで構成された油圧ユニットを用いてもよい。
【００７６】
〔第３実施形態〕
図３はこの発明の第３実施形態の油圧装置の概略ブロック図を示している。この油圧装置は、射出成形機、プレス機、工作機械などの産業機械(主機)に用いられる。なお、この第３実施形態の油圧装置は、逆止弁９１と圧力制御弁９２を除いて第２実施形態の油圧装置と同一の構成をしている。
【００７７】
図３に示すように、第２の油圧ポンプＰ２の吐出ポートと油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０との間に配設された逆止弁９１により、第２の油圧ポンプＰ２から油圧シリンダ１００への作動油の流れのみを許容する。
【００７８】
また、上記逆止弁９１の油圧シリンダ１００側とタンク７０との間に配設された圧力制御弁９２により、第２のコントローラ５０Ｂにより制御された第２の油圧ポンプＰ２から吐出される作動油の圧力に基づいて、油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を制御する。
【００７９】
これにより、第２の油圧ポンプＰ２で油圧シリンダ１００のロッド側ポート１２０の圧力を直接制御するよりも第２の油圧ポンプＰ２の能力を小さくできる。
【００８０】
また、上記油圧装置によれば、第２の油圧ポンプＰ２に戻り油が流れないので、回生負荷に対応することができる。
【００８１】
上記第３実施形態の油圧装置は、第２実施形態の油圧装置と同様の効果を有する。
【００８２】
上記第１〜第３実施形態では、片ロッドの油圧シリンダ１００を作動させる油圧装置について説明したが、両ロッドの油圧シリンダを作動させる油圧装置にこの発明を適用してもよい。
【００８３】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第３実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０…第１方向制御弁
２０…第２方向制御弁
３０…電磁比例圧力制御弁
４０…位置制御コントローラ
５０,５０Ａ,５０Ｂ…コントローラ
６０…位置センサ
７０…タンク
８０…外部の油圧源
９１…逆止弁
９２…圧力制御弁
１００…油圧シリンダ
１０１…ロッド
１０２…ピストン
１１０…ヘッド側ポート
１２０…ロッド側ポート
３１０…比例減圧弁
３２０…電磁比例リリーフ弁
Ｍ１,Ｍ２…モータ
Ｐ１,Ｐ２…油圧ポンプ
ＰＳ１,ＰＳ２…圧力センサ