(57)【要約】【課題】  操作が容易で、配管を簡易にでき、また、エネルギー効率を向上できる油圧ユニットを提供すること。【解決手段】  油圧ポンプ１の吐出ライン３に、チャック用切換弁１０４に接続されたチャック用シリンダ１０６と、心押台クランプ用切換弁２０４に接続された心押台クランプ用シリンダ２０６と、刃物台クランプ用切換弁３０４に接続された刃物台クランプ用シリンダ３０６とを、並列に接続する。コントローラ１０は、吐出ライン３に設けられた圧力センサ５０９の検出値に基づいて、チャック用シリンダ１０６の圧力が設定値になるように、油圧ポンプ１を駆動する可変速モータ２を制御する。心押台クランプ用シリンダ２０６の圧力が、下限値よりも下回ると、心押台クランプ用切換弁２０４を遮断状態から連通状態にして、油圧ポンプ１から流体を供給して、シリンダ２０６内の圧力を設定値に回復させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変速モータ（２）で駆動され、流体を吐出する油圧ポンプ（１）と、
上記油圧ポンプの可変速モータ（２）に供給する電力を制御する電力制御部（１０）と、
上記油圧ポンプ（１）から流体が供給される複数のアクチュエータ（１０６，２０６，３０６）と、
上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６，３０６）に各々接続され、上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６，３０６）と油圧ポンプ（１）との間を各々連通または遮断する複数の切換弁（１０４，２０４，３０４）と、
上記切換弁（１０４，２０４，３０４）により油圧ポンプ（１）に連通されたアクチュエータ（１０６，２０６，３０６）に、このアクチュエータに応じた流量および圧力の流体が供給されるように、上記電力制御部（１０）を制御する圧力制御部（１０）と、
上記複数の切換弁（１０４，２０４，３０４）のうちの１つの切換弁を連通状態にすると共に、上記複数の切換弁（１０４，２０４，３０４）のうちの他の切換弁を遮断状態にする切換制御部（１０）と
を備えることを特徴とする油圧ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧ユニットにおいて、
上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６，３０６）のうちの少なくとも１のアクチュエータ（２０６，３０６）内の流体の圧力を検出する圧力センサ（２０９，３０９）を備え、
上記少なくとも１つのアクチュエータ（２０６，３０６）に接続された切換弁（２０４，３０４）が遮断状態であり、かつ、上記圧力センサ（２０９，３０９）の検出値が基準値を下回った場合、上記切換制御部（１０）は、上記遮断状態の切換弁（２０４，３０４）を連通状態に切り換えることを特徴とする油圧ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の油圧ユニットにおいて、
上記少なくとも１つのアクチュエータ（２０６，３０６）に接続された切換弁（２０４，３０４）を連通状態から遮断状態に切り換えてから、上記圧力センサ（２０９，３０９）の検出値が基準値を下回るまでの時間に基づいて、上記アクチュエータ（２０６，３０６）の異常を検出する異常検出部（１０）を備えることを特徴とする油圧ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の油圧ユニットにおいて、
上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６，３０６）と切換弁（１０４，２０４，３０４）との間に、チェック弁（１１１，１１２，２１１，２１２，３１１，３１２）を備えること特徴とする油圧ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の油圧ユニットにおいて、
上記複数のアクチュエータは、チャック、心押台クランプおよび刃物台クランプを各々駆動する複数のシリンダ（１０６，２０６，３０６）であることを特徴とする油圧ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば工作機械に用いられて、チャック等を駆動する油圧ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の油圧ユニットとしては、図７に示すように、固定容量型の油圧ポンプ５０１と、この油圧ポンプを駆動する可変速モータ５０２と、この可変速モータ５０２を制御するコントローラ５０３と、上記油圧ポンプ５０１の吐出ライン５０５の圧力を検出する圧力センサ５０７と、上記吐出ライン５０５を介して流体が供給される油圧シリンダ５０８と、上記吐出ライン５０５と油圧シリンダ５０８との間を連通または遮断する切換弁５０９とを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記コントローラ５０３は、上記圧力センサ５０７が検出する吐出ライン５０５の圧力と、上記可変速モータ５０２の回転速度から算出された吐出ライン５０５の流量とが、所定の目標圧力−流量特性線上の圧力および流量となるように、上記可変速モータ５０２の回転速度を制御する。すなわち、上記油圧ユニットは、外部から圧力指令信号および流量指令信号を受けることなく、油圧ポンプ５０１から吐出される流体の圧力および流量を自律的に制御する。これにより、圧力指令信号および流量指令信号を外部から入力する必要を無くして、入力信号線を省略して、操作者が圧力や流量の指令を入力する手間の削減や、配線の簡素化を行なうようにしている。
【０００４】
上記従来の油圧ユニットを用いて、図８に示すような旋盤用の油圧ユニットを形成することが考えられる。
【０００５】
図８の油圧ユニットは、チャックを作動させるチャック用シリンダ５１０と、心押台クランプを作動させる心押台クランプ用シリンダ５２０と、刃物台クランプを作動させる刃物台クランプ用シリンダ５３０とに、油圧ポンプ５０１から流体を供給する。上記吐出ライン５０５における流体の圧力は、コントローラ５０３による油圧ポンプ５０１の制御の下、駆動圧力が最も高い刃物台クランプ用シリンダ５３０に対応する圧力となるように制御されている。上記チャック用シリンダ５１０および心押台クランプ用シリンダ５２０の駆動圧力は、上記刃物台クランプ用シリンダ５３０の駆動圧力よりも小さいので、上記吐出ライン５０５の下流に設けた減圧弁５１２，５２２により、上記吐出ライン５０５の圧力を、上記チャック用シリンダ５１０および心押台クランプ用シリンダ５２０に適した圧力に減圧するようにしている。
【０００６】
上記吐出ライン５０５と各シリンダ５１０，５２０，５３０は、チャック用切換弁５１１、心押台クランプ用切換弁５２１および刃物台クランプ用切換弁５３１によって、連通と遮断との間で各々切り換えられる。上記各切換弁５１１，５２１，５３１は、この旋盤に設けられた主機制御盤５４０からの信号によって切り換えられる。
【０００７】
上記チャックにワークを固定する場合、操作者の入力に応じた主機制御盤５４０からの信号により、上記チャック用切換弁５１１が連通状態となると共に、上記心押台クランプ用切換弁５２１および刃物台クランプ用切換弁５３１が遮断状態となる。操作者は、圧力計５０６に示される吐出ライン５０５の圧力と、圧力計５１３に示される減圧弁５１２の下流の圧力とを確認しながら上記減圧弁５１２を操作して、上記チャック用シリンダ５１０に供給される流体圧力が適切値となるように調節する。この適切な圧力の流体が、上記チャック用切換弁５１１を介してチャック用シリンダ５１０に供給され、チャックが駆動されて、上記ワークが適切な締め付け力で締め付けられて固定される。
【０００８】
また、上記心押台クランプに、例えば、ワークの一端を支持するセンタを固定する場合、上記チャックにおけるのと同様に、操作者が減圧弁５２２を操作し、この減圧弁５２２で減圧された流体が心押台クランプ用シリンダ５２０に供給され、心押台クランプが駆動されて、上記センタが適切な締め付け力で締め付けられて固定される。
【０００９】
しかしながら、上記従来の油圧ユニットは、操作者が減圧弁５１２，５２２を操作する必要があるので、運転の手間がかかるという問題がある。また、上記減圧弁５１２，５２２を、操作者が操作し易い位置に配置する必要があるので、配管が複雑になり、油圧ユニットの製造コストが比較的高いという問題がある。さらに、吐出ライン５０５の圧力を減圧弁５１２，５２２で減圧するので、上記油圧ポンプ５０１により生成した圧力の損失が比較的大きくて、油圧ユニットのエネルギー効率が比較的悪いという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−０９０６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の課題は、操作が容易で、製造コストが比較的低く、また、エネルギー効率を向上できる油圧ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の油圧ユニットは、
可変速モータで駆動され、流体を吐出する油圧ポンプと、
上記油圧ポンプの可変速モータに供給する電力を制御する電力制御部と、
上記油圧ポンプから流体が供給される複数のアクチュエータと、
上記複数のアクチュエータに各々接続され、上記複数のアクチュエータと油圧ポンプとの間を各々連通または遮断する複数の切換弁と、
上記切換弁により油圧ポンプに連通されたアクチュエータに、このアクチュエータに応じた流量および圧力の流体が供給されるように、上記電力制御部を制御する圧力制御部と、
上記複数の切換弁のうちの１つの切換弁を連通状態にすると共に、上記複数の切換弁のうちの他の切換弁を遮断状態にする切換制御部と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、上記複数の切換弁のうちの１つの切換弁が連通状態にされ、この連通状態の切換弁に接続されたアクチュエータに、上記油圧ポンプから流体が供給される。このアクチュエータには、上記圧力制御部で電力制御部が制御されることにより、上記油圧ポンプの可変速モータへの供給電力が制御されて、この油圧ポンプから上記アクチュエータに応じた流量および圧力の流体が供給される。一方、上記複数の切換弁のうちの他の切換弁は、上記切換制御部により遮断状態にされ、この遮断状態の切換弁に接続されたアクチュエータは、例えば、予め供給された流体の圧力が保圧される。これにより、上記複数のアクチュエータは、作動に必要な流体圧力が互いに異なる場合においても、同時に作動が可能となる。ここで、上記複数のアクチュエータは、各アクチュエータに応じた流量および圧力の流体が供給されるので、従来のように吐出ラインの圧力を各アクチュエータに応じた圧力に減圧する減圧弁が不要である。したがって、この油圧ユニットは、従来におけるように操作者が減圧弁を操作する必要が無いので、容易に操作を行うことができる。また、減圧弁が不要であるので、流体の配管を簡易にできて、油圧ユニットの製造コストを削減できる。また、従来のように油圧ポンプから吐出された流体を減圧弁で減圧することなくアクチュエータに供給できるので、油圧ユニットのエネルギー効率が向上する。
【００１３】
一実施の形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータのうちの少なくとも１つのアクチュエータ内の流体の圧力を検出する圧力センサを備え、
上記少なくとも１つのアクチュエータに接続された切換弁が遮断状態であり、かつ、上記圧力センサの検出値が基準値を下回った場合、上記切換制御部は、上記遮断状態の切換弁を連通状態に切り換えることを特徴としている。
【００１４】
上記実施の形態によれば、上記少なくとも１つのアクチュエータに接続された切換弁が遮断状態であって、このアクチュエータ内の流体が保圧されている場合、例えば切換弁の遮断状態が長時間に亘ると、流体の漏れなどにより、上記アクチュエータ内の流体の圧力が低下する場合がある。この圧力の低下により、上記圧力センサの検出値が基準値を下回ると、上記切換制御部によって、上記遮断状態の切換弁が連通状態に切り換えられる。これにより、上記アクチュエータに油圧ポンプから流体が供給され、このアクチュエータ内の圧力が上昇して、所定の保圧圧力に回復する。したがって、上記アクチュエータの作動が安定して継続される。
【００１５】
一実施の形態の油圧ユニットは、上記少なくとも１つのアクチュエータに接続された切換弁を連通状態から遮断状態に切り換えてから、上記圧力センサの検出値が基準値を下回るまでの時間に基づいて、上記アクチュエータの異常を検出する異常検出部を備えることを特徴としている。
【００１６】
上記実施の形態によれば、上記少なくとも１つのアクチュエータに接続された切換弁が連通状態から遮断状態に切り換えられて、このアクチュエータ内の流体の圧力が保たれる場合、このアクチュエータからの流体の漏れによって、圧力センサの検出値が低減する場合がある。上記アクチュエータからの流体の漏れが、例えばシールの異常な摩耗などに起因する場合、上記アクチュエータに接続された切換弁が連通状態から遮断状態に切り換えられてから、上記圧力センサの検出値が基準値を下回るまでの時間が、比較的短時間になる。したがって、この時間に基づいて、例えば上記時間が基準時間よりも短いか否かを判断すること等により、上記アクチュエータの異常が検知される。
【００１７】
一実施の形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータと切換弁との間に、チェック弁を備えること特徴としている。
【００１８】
上記実施の形態によれば、上記切換弁が遮断状態である場合、上記アクチュエータ内の流体が切換弁側に漏れることが、上記チェック弁によって効果的に防止される。したがって、上記アクチュエータ内の流体を保圧する場合、この保圧圧力が効果的に維持されるので、上記アクチュエータ内の流体の低下した圧力を油圧ポンプで回復する頻度を低減できて、油圧ユニットの消費エネルギーを低減できる。
【００１９】
一実施の形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータは、チャック、心押台クランプおよび刃物台クランプを各々駆動する複数のシリンダであることを特徴としている。
【００２０】
上記実施の形態によれば、上記油圧ユニットにより、例えば工作機械が備えるチャック、心押台クランプおよび刃物台クランプを、簡易な配管構成により、容易な操作で、また、良好なエネルギー効率の下で作動できる。
【００２１】
なお、上記工作機械とは、例えば旋盤、研磨盤、表面仕上げ機械、削り盤、あるいは、マシニングセンタ等をいう。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の油圧ユニットは、複数の切換弁のうちの１つの切換弁が連通状態にされ、この連通状態の切換弁に接続されたアクチュエータに、圧力制御部による制御の下、油圧ポンプから上記アクチュエータに応じた流量および圧力の流体が供給される一方、上記複数の切換弁のうちの他の切換弁が遮断状態にされるので、この遮断状態の切換弁に接続されたアクチュエータ内の流体の圧力を所定圧力に保持することにより、上記複数のアクチュエータを、減圧弁を用いることなく同時に作動させることができる。したがって、油圧ユニットの操作の手間を削減できて、油圧ユニットの製造コストを削減でき、また、油圧ポンプからの流体を減圧弁で減圧しないので、油圧ユニットのエネルギー効率を向上できる。
【００２３】
また、一実施の形態の油圧ユニットは、複数のアクチュエータのうちの少なくとも１のアクチュエータ内の流体の圧力を検出する圧力センサを備え、上記少なくとも１つのアクチュエータに接続された切換弁が遮断状態であり、かつ、上記圧力センサの検出値が基準値を下回った場合、上記切換制御部は、上記遮断状態の切換弁を連通状態に切り換えるので、上記アクチュエータ内の流体の圧力を、安定して所定の圧力に保持でき、これによって、上記アクチュエータの作動を安定して継続できる。
【００２４】
また、一実施の形態の油圧ユニットは、上記少なくとも１つのアクチュエータに接続された切換弁を連通状態から遮断状態に切り換えてから、上記圧力センサの検出値が基準値を下回るまでの時間に基づいて、上記アクチュエータの異常を検出する異常検出部を備えるので、例えばシリンダのシールの大幅な摩耗のような異常を効果的に検出できる。
【００２５】
また、一実施の形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータと切換弁との間に、チェック弁を備えるので、上記アクチュエータ内の流体を保圧する場合、この保圧圧力を安定して維持でき、したがって、上記アクチュエータの圧力を油圧ポンプで回復させる頻度を低減できて、油圧ユニットの消費エネルギーを削減できる。
【００２６】
また、一実施の形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータは、チャック、心押台クランプおよび刃物台クランプを各々駆動する複数のシリンダであるので、操作が容易で、簡易な配管構成を有し、また、エネルギー効率が良好な工作機械を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態の油圧ユニットを示すブロック図である。この油圧ユニットは、例えばマシニングセンタ等の工作機械に用いられる。上記マシニングセンタは、例えば、チャック、心押台クランプおよび刃物台クランプなどのように、ワークおよび工具を固定する複数の装置を有し、これらの装置を、上記油圧ユニットのアクチュエータで作動させる。図１では、説明し易さのため、刃物台クランプを作動させるアクチュエータのみを示している。
【００２９】
この油圧ユニットは、例えばギアポンプ、トロコイドポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等の固定容量型の油圧ポンプ１を、例えばスイッチリラクタンスモータ、埋め込み磁石型モータ（ＩＰＭ）等の可変速モータ２で駆動し、この可変速モータ２の回転数を、コントローラ１０で制御している。上記油圧ポンプ１の吐出流量に相当する可変速モータ２の回転速度を、このモータ２に内蔵された回転センサで検出している。また、アクチュエータとしての油圧シリンダ６に供給される流体の圧力を、この油圧シリンダ６の給排油管に設けた圧力センサ９で検出している。
【００３０】
上記コントローラ１０は、マイクロコンピュータと、このマイクロコンピュータによりスイッチング速度が制御されるインバータとからなる。上記コントローラ１０は、上記回転センサおよび圧力センサ９の出力信号を受け、これらの信号により検知した流量および圧力に基づいて、上記可変速モータ２に供給する電力の周波数をインバータで変更する。これにより、上記可変速モータ２の回転速度を制御して、上記油圧ポンプ１からの流体の流量および圧力を制御するようになっている。このように、上記コントローラ１０は、電力制御部および圧力制御部としての機能を有する。
【００３１】
上記油圧ポンプの吐出ライン３は、上記油圧ポンプ１と油圧シリンダ６との間を連通または遮断する切換弁４に接続されている。また、上記切換弁４には、油圧シリンダ６からの流体をタンク７に戻す戻りライン５が接続されている。
【００３２】
上記切換弁４は、弁体が軸方向に２つのソレノイドによって往復駆動されて３位置に切り換えられる方向切換弁である。具体的には、上記吐出ライン３および戻りライン５を、上記油圧シリンダ６のヘッド側室およびロッド側室に夫々連通する弁体位置と、上記各ラインと油圧シリンダ６とを遮断する弁体位置と、上記吐出ライン３および戻りライン５を、上記油圧シリンダ６のロッド側室およびヘッド側室に夫々連通する弁体位置とを有する。これらの弁体位置により、上記油圧シリンダ６の伸長および収縮、あるいは油圧シリンダ６内の流体の保圧を行なうようになっている。
【００３３】
上記コントローラ１０は、マシニングセンタの制御を行なう主機制御盤１２の指令の下、上記圧力センサ９の検出値に基づいて、上記切換弁４の制御を行なうようになっている。すなわち、切換制御部としての機能を有する。
【００３４】
図２は、上記コントローラ１０によって制御される油圧ユニットの動作と、上記圧力センサ９で検出される圧力の変動とを、同一の時系列に示したタイミングチャートである。
【００３５】
図２に示されるように、まず、時間Ｔ１において、コントローラ１０は、主機制御盤１２から、刃物台クランプの作動を指令する軸選択信号を受ける。そうすると、上記コントローラ１０は、以下のような油圧シリンダ６の送り制御を開始する。すなわち、上記切換弁４を制御して連通状態にして（切換弁ＯＮ）、油圧シリンダ６のヘッド側室を油圧ポンプの吐出ライン３に連通し、上記油圧シリンダ６のロッド側室を戻りライン５に連通する。また、圧力センサ９からの信号に基づいて、上記可変速モータ２に供給する電力の周波数を制御して、油圧ポンプ１からの流体の流量および圧力を制御する。これにより、上記油圧シリンダ６内の圧力が上昇してロッドが突出駆動され、刃物台クランプのクランプ部が駆動されて、このクランプ部で刃物が把持される。時間Ｔ２において、上記圧力センサ９の検出値が設定値Ｐ１に達してから所定の安定待ち時間が経過すると、上記コントローラ１０は油圧シリンダ６の伸長動作が完了したと判断して、上記切換弁４を連通状態から遮断状態に切り換えると共に（切換弁ＯＦＦ）、油圧ポンプ１からの流体の供給を停止して、油圧シリンダ６の送り制御を終了する。
【００３６】
そして、引き続いて、上記コントローラ１０は、油圧シリンダ６の圧力制御を開始する。すなわち、上記圧力センサ９の検出値が上記設定値Ｐ１と下限値Ｐ２との間の値となるように、上記油圧シリンダ６の保圧を行なう。ここで、時間Ｔ３において、上記圧力センサ９の検出値が下限値Ｐ２を下回ると、コントローラ１０は、上記切換弁４を遮断状態から連通状態に切り換えると共に（切換弁ＯＮ）、上記油圧ポンプ１の回転数を制御して、所定流量および圧力の流体を油圧シリンダ６に供給する。これにより、油圧シリンダ６内の圧力が設定値Ｐ１に回復される。その後、時間Ｔ４において、上記切換弁４を連通状態から遮断状態に切り換えると共に（切換弁ＯＦＦ）、上記油圧ポンプ１からの流体の供給を停止する。そして、時間Ｔ５において、上記主機制御盤１２から作動停止を指令する軸選択信号を受信すると、コントローラ１０は油圧シリンダ６の圧力制御を終了し、油圧シリンダ６が収縮して、上記刃物台クランプの刃物の交換等が可能となる。
【００３７】
また、上記コントローラ１０は、上記油圧シリンダ６の異常を検出する異常検出部としての機能を有する。すなわち、上記切換弁４が遮断状態に切り換えられてアクチュエータ６が保圧状態となった時間Ｔ２から、アクチュエータ６の圧力が下限値Ｐ２を下回った時間Ｔ３までの間の時間である減圧時間を測定する。この減圧時間が所定の基準時間よりも短く、かつ、この基準時間よりも短い減圧時間が連続して３回発生した場合、上記アクチュエータ６からの異常な漏れが生じていると判断する。この異常な漏れの発生を判断したコントローラ１０は、主基制御盤１２に信号を送出して、この主基制御盤１２に設けられた警告ランプなどの警告手段を動作させる。こうして、例えば油圧シリンダ６のシールの異常摩耗などを検出できる。
【００３８】
図３は、図２のタイミングチャートに示した動作において、上記コントローラ１０で実行される一連の処理を示したフローチャートである。
【００３９】
まず、上記コントローラ１０は、上記主機制御盤１２から刃物台クランプの作動を指令する旨の軸選択信号を受信しているか否かを判断する（Ｓ１）。作動を指令する旨の軸選択信号を受けている場合、制御モードがモード０からモード３のいずれであるかを判断する（Ｓ２）。
【００４０】
上記ステップＳ１において、上記主機制御盤１２から作動を指令する旨の軸選択信号を受信していない場合、現在の制御モードをモード０にして（Ｓ３）、一連の処理を終了する。
【００４１】
上記ステップＳ２において、制御モードがモード０であると判断された場合、制御モードをモード１に変更して（Ｓ４）、切換弁４を連通状態に切り換えてＯＮにして（Ｓ５）、一連の処理を終了する。なお、上記切換弁４を連通状態に切り換えると共に、圧力センサ９の検出値が設定値になるように、上記油圧ポンプ１の制御を開始する。
【００４２】
一方、上記ステップＳ２において、制御モードがモード１であると判断された場合、圧力センサ９の検出値が設定値Ｐ１に到達しているか否かを判断する（Ｓ６）。
【００４３】
上記ステップＳ６において、圧力センサ９の検出値が設定値Ｐ１に到達している場合、制御モードをモード２に変更して（Ｓ７）、安定待ち時間の計時を開始して（Ｓ８）、一連の処理を終了する。
【００４４】
上記ステップＳ６において、圧力センサ９の検出値が設定値Ｐ１に到達していない場合、一連の処理を終了する。
【００４５】
また、上記ステップＳ２において、制御モードがモード２であると判断された場合、安定待ち時間と計時時間との差を算出する（Ｓ９）。つまり、圧力センサ９の検出値が設定値Ｐ１に到達してから安定待ち時間が経過するまでの残り時間を求める。上記残り時間が１ミリ秒よりも小さいか否かを判断して（Ｓ１０）、上記残り時間が１ミリ秒よりも小さい場合、制御モードをモード３に変更する（Ｓ１１）。そして、切換弁４を遮断状態に切り換えてＯＦＦにする（Ｓ１２）。なお、この切換弁４のＯＦＦと共に、刃物台クランプの油圧シリンダ６についての油圧ポンプ１の制御を終了する。続いて、異常検出タイマの計時を開始して（Ｓ１３）、一連の処理を終了する。
【００４６】
上記ステップＳ１０において、安定待ち時間が経過するまでの残り時間が１ミリ秒よりも大きい場合、一連の処理を終了する。
【００４７】
また、上記ステップＳ２において、制御モードがモード３であると判断された場合、圧力センサ９の検出値が下限値Ｐ２を下回っているか否かを判断する（Ｓ１４）。
【００４８】
上記ステップＳ１４において、上記圧力センサ９の検出値が下限値Ｐ２を下回っている場合、制御モードをモード１に変更し（Ｓ１５）、切換弁４を連通状態に切り換えてＯＮにして（Ｓ１６）、異常検出タイマが計時した値を記憶して（Ｓ１７）、一連の処理を終了する。
【００４９】
一方、上記ステップＳ１４において、上記圧力センサ９の検出値が下限値Ｐ２を下回っていない場合、上記ステップＳ１５〜Ｓ１７を経ないで、一連の処理を終了する。
【００５０】
上記一連の処理が繰り返されることにより、上記主機制御盤１２から作動を指令する旨の軸選択信号を受けている場合において、上記シリンダ６の伸縮を制御する送り制御と、上記シリンダ６内の圧力を保圧する圧力制御と、上記シリンダ６の異常を検出する処理が実行される。なお、上記シリンダ６の異常を検出する処理はフローチャートに示していないが、上記ステップＳ１７において異常検出タイマが計時して記憶された時間の値が、基準時間よりも小さく、かつ、この基準時間よりも小さい値が連続して３回記憶された場合、上記シリンダ６の異常を示す警報を発する。
【００５１】
以上のように、上記油圧シリンダ６の圧力を、従来のように減圧弁を用いることなく、設定値Ｐ１と下限値Ｐ２との間に保つことができる。したがって、減圧弁を削除できるので、油圧配管を簡易にできて、油圧ユニットのコストダウンが可能となる。また、従来におけるような流体の圧力の減圧によるエネルギーの損失を削除できるので、油圧ユニットの消費エネルギーを削減できて、油圧ユニットのエネルギー効率を向上できる。また、減圧弁の操作が不要になるので、油圧ユニットの操作を簡単にできる。
【００５２】
図４は、本発明の実施の形態の油圧ユニットを、ＮＣ（数値制御）旋盤に用いた場合のブロック図である。本実施の形態の油圧ユニットのアクチュエータにより、ＮＣ旋盤のチャックと、心押台クランプと、刃物台クランプとを駆動するものである。この油圧ユニットは、図１の油圧ユニットと同一の固定容量型の油圧ポンプ１および可変速モータ２を備える。上記油圧ポンプ１の吐出ライン３の流体の圧力を、圧力センサ５９で検出している。上記油圧ポンプ１の吐出ライン３に、図１に示したものと同一の３つの方向切換弁１０４，２０４，３０４を、並列に接続している。
【００５３】
上記３つの方向切換弁のうちのチャック用切換弁１０４は、上記油圧ポンプ１と、チャックを作動させるチャック用シリンダ１０６とを、連通と遮断との間で切り換える。上記チャック用切換弁１０４とチャック用シリンダ１０６との間を接続する２つの給排油管には、チェック弁１１１，１１２を各々介設している。また、上記切換弁４には、上記シリンダ１０６からの流体をタンク１０７に戻す戻りラインを接続している。
【００５４】
上記心押台クランプ用切換弁２０４は、上記油圧ポンプ１と、心押台クランプを作動させる心押台クランプ用シリンダ２０６とを、連通と遮断との間で切り換える。上記心押台クランプ用切換弁２０４と心押台クランプ用シリンダ２０６との間を接続する２つの給排油管には、チェック弁２１１，２１２を各々介設している。上記チェック弁２１１と心押台クランプ用シリンダ２０６との間に、流体の圧力を検出する圧力センサ２０９を設けている。上記切換弁４に、上記シリンダ２０６からの流体をタンク２０７に戻す戻りラインを接続している。
【００５５】
また、刃物台クランプ用切換弁３０４は、上記油圧ポンプ１と、刃物台クランプを作動させる刃物台クランプ用シリンダ３０６とを、連通と遮断との間で切り換える。上記刃物台クランプ用切換弁３０４と刃物台クランプ用シリンダ３０６との間を接続する２つの給排油管には、チェック弁３１１，３１２を各々介設している。上記チェック弁３１１と心押台クランプ用シリンダ３０６との間に、流体の圧力を検出する圧力センサ３０９を設けている。上記切換弁４に、上記シリンダ３０６からの流体をタンク３０７に戻す戻りラインを接続している。
【００５６】
上記油圧ポンプ１の動作は、図１の油圧ユニットにおけるのと同様のコントローラ１０で制御している。上記コントローラ１０は、拡張Ｉ／Ｏ（入出力）端子部１３を介して、ＮＣ旋盤の主機制御盤１２と信号の送受信を行うようになっている。また、上記拡張Ｉ／Ｏ端子部１３を介して、上記各切換弁１０４，２０４，３０４に駆動信号を送出し、また、上記各圧力センサ２０９，３０９からの信号を受け取るようになっている。
【００５７】
上記主機制御盤１２は、上記チャックと、心押台クランプと、刃物台クランプとの各装置について、作動すべき装置を指令する軸選択信号をコントローラ１０に送信する。また、上記心押台クランプおよび刃物台クランプを駆動するシリンダ２０６，３０６について、保圧すべき圧力値を上記コントローラ１０に指令すると共に、このコントローラ１０から、各圧力センサ５９，２０９，３０９が検出した圧力値を受信する。
【００５８】
図５は、上記油圧ユニットの動作と、上記各圧力センサ５９，２０９，３０９で検出される圧力との変動とを、同一の時系列に示したタイミングチャートである。
【００５９】
本実施の形態では、比較的流体の漏れが多いチャック用シリンダ１０６に、油圧ポンプ１から流体を概略常時供給する。一方、上記心押台クランプ用シリンダ２０６および刃物台クランプ用シリンダ３０６内の流体を保圧状態にして、これらのシリンダ２０６，３０６内の圧力が基準値を下回った場合に、上記油圧ポンプ１によって圧力を回復させるようにしている。
【００６０】
図５のタイミングチャートに示されるように、時間Ｔ０において、コントローラ１０は、上記チャック用シリンダ１０６に所定の作動圧力Ｐ１１の流体を供給するように、油圧ポンプ１の運転を制御している。ここで、上記チャック用シリンダ１０６に供給する流体の圧力は、吐出ライン３に設けられた圧力センサ５９で検出する。
【００６１】
また、時間Ｔ０において、心押台クランプは、主機制御盤１２から作動指令を受けていなくて軸選択されていないので、無制御状態である。
【００６２】
また、時間Ｔ０において、刃物台クランプは、主機制御盤１２から軸選択を受けており、コントローラ１０によって、刃物台クランプ用切換弁３０４が遮断状態にされている。これにより、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６が所定の保圧圧力Ｐ１３となるようにしている。
【００６３】
時間Ｔ１１において、上記主機制御盤１２から心押台クランプの作動指令を受けたコントローラ１０は、上記心押台クランプ用切換弁２０４を遮断状態から連通状態に切り換える。そして、時間Ｔ１２において、チャック用切換弁１０４を連通状態から遮断状態にして、上記チャック用シリンダ１０６への流体の供給を停止する。上記コントローラ１０は、上記油圧ポンプ１の可変速モータ２を制御して、上記心押台クランプ用シリンダ２０６に流体を供給して、心押台クランプを駆動する。この心押台クランプ用シリンダ２０６の流体の圧力が、保圧圧力Ｐ１２になってから安定待ち時間を経た時間Ｔ１３において、上記心押台クランプ用切換弁２０４を連通状態から遮断状態に切り換える。このようにして、上記コントローラ１０は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１３の間に亘って、上記心押台クランプ用シリンダ２０６の送り制御を行う。
【００６４】
この後、時間Ｔ１４において、上記コントローラ１０はチャック用切換弁１０４を遮断状態から連通状態に切り換え、上記油圧ポンプ１の吐出流量を変更して、上記チャック用シリンダ１０６の圧力を所定の作動圧力Ｐ１１に戻す。このように、上記チャック用シリンダ１０６は、上記心押台クランプ用シリンダ２０６の送り制御が行われるのに応じて時間Ｔ１２から時間Ｔ１４の間、流体の供給が停止される。
【００６５】
上記チャック用シリンダ１０６への流体の供給を再開した後、時間Ｔ１５において、上記圧力センサ３０９からの信号を受けて、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６の圧力が所定の下限値を下回ったことを検知したコントローラ１０は、上記刃物台クランプ用切換弁３０４を遮断状態から連通状態に切り換えると共に、上記チャック用切換弁１０４を連通状態から遮断状態に切り換える。そして、上記可変速モータ２の回転数を制御し、所定流量の流体を上記刃物台クランプ用シリンダ３０６に供給して、このシリンダ３０６の圧力を所定の保圧圧力Ｐ１３に回復させる。この後、安定待ち時間を経た時間Ｔ１６において、上記刃物台クランプ用切換弁３０４を、連通状態から遮断状態に切り換える。そして、時間Ｔ１７において、上記チャック用切換弁１０４を遮断状態から連通状態に切り換える。このように、上記チャック用シリンダ１０６は、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６の送り制御が行われるのに応じて時間Ｔ１５から時間Ｔ１７の間、流体の供給が停止される。
【００６６】
上記チャック用シリンダ１０６への流体の供給を再開した後、時間Ｔ１８において、主機制御盤１２から刃物台クランプのアンクランプ動作を指令する旨の信号を受けると、コントローラ１０は、上記刃物台クランプ用切換弁３０４を切り換える。これにより、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６のロッド側室に油圧ポンプ１の吐出ライン３が連通されると共に、上記シリンダ３０６のヘッド側室に戻しタンク３０７が連通されて、上記シリンダ３０６のロッドが没入する。そして、時間Ｔ１９において、上記シリンダ３０６の収縮動作が完了し、上記刃物台クランプによる刃物のクランプが解除されて、例えば上記刃物の交換等が行われる。このようにして、上記時間Ｔ１８から時間Ｔ１９の間、上記刃物台クランプ用シリンダ２０６の送り制御が行われる。上記時間Ｔ１９以降は、上記刃物台クランプは、無制御状態になる。
【００６７】
この後、時間Ｔ２０において、上記圧力センサ２０９からの信号を受けて、上記心押台クランプ用シリンダ２０６の圧力が所定の下限値を下回ったことを検知したコントローラ１０は、上記心押台クランプ用切換弁２０４を遮断状態から連通状態に切り換えると共に、上記チャック用切換弁１０４を連通状態から遮断状態に切り換える。そして、上記可変速モータ２の回転数を制御し、所定流量の流体を上記心押台クランプ用シリンダ２０６に供給して、このシリンダ２０６の圧力を所定の保圧圧力Ｐ１２に回復させる。この後、安定待ち時間を経た時間Ｔ２１において、上記心押台クランプ用切換弁２０４を、連通状態から遮断状態に切り換える。そして、時間Ｔ２２において、上記チャック用切換弁１０４を遮断状態から連通状態に切り換える。このように、上記チャック用シリンダ１０６は、上記心押台クランプ用シリンダ２０６の送り制御が行われるのに応じて時間Ｔ２０から時間Ｔ２２の間、流体の供給が停止される。
【００６８】
上記チャック用シリンダ１０６への流体の供給を再開した後、時間Ｔ２３において、主機制御盤１２から刃物台クランプのクランプ動作を指令する旨の信号を受けると、コントローラ１０は、上記刃物台クランプ用切換弁３０４を切り換える。これにより、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６のヘッド側室に油圧ポンプ１の吐出ライン３が連通されると共に、上記シリンダ３０６のロッド側室に戻しタンク３０７が連通される。そして、時間Ｔ２４において、上記チャック用切換弁１０４が連通状態から遮断状態に切り換えられて、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６のみに流体が供給される。これにより、上記シリンダ３０６が伸長され、上記刃物台クランプが駆動されて、この刃物台に刃物が固定される。そして、上記シリンダ３０６内の流体圧力が保圧圧力Ｐ１３になってから安定待ち時間を経た時間Ｔ２５において、上記刃物台クランプ用切換弁３０４を連通状態から遮断状態に切り換える。このようにして、時間Ｔ２３から時間Ｔ２５に亘って、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６の送り制御を行う。
【００６９】
この後、時間Ｔ２６において、上記コントローラ１０はチャック用切換弁１０４を遮断状態から連通状態に切り替え、上記油圧ポンプ１の吐出流量を変更して、上記チャック用シリンダ１０６の圧力を所定の作動圧力Ｐ１１に戻す。このように、上記チャック用シリンダ１０６は、上記刃物台クランプ用シリンダ３０６の送り制御が行われるのに応じて時間Ｔ２４から時間Ｔ２６の間、流体の供給が停止される。
【００７０】
図６は、図５のタイミングチャートに示した動作において、上記コントローラ１０で実行される一連の処理を示したフローチャートである。
【００７１】
このフローチャートにおいて、心押台クランプを第１保圧軸といい、刃物台クランプを第２保圧軸という。なお、刃物台クランプを第１保圧軸とすると共に、心押台クランプを第２保圧軸としてもよい。
【００７２】
また、このフローチャートにおいて、まず、第１保圧軸に関する処理を行った後、引き続いて、第２保圧軸に関する処理を行う。図６には、第１保圧軸に関する処理を詳細に示している。第２保圧軸に関する処理は、ステップＳ４１として示しているが、このステップＳ４１において、第１保圧軸に関するステップＳ２１〜Ｓ４０と同様の処理を行う。
【００７３】
まず、上記コントローラ１０は、上記主機制御盤１２から第１保圧軸の作動を指令する旨の軸選択信号を受信しているか否かを判断する（Ｓ２１）。軸選択信号を受けている場合、制御モードがモード０からモード３のいずれであるかを判断する（Ｓ２２）。
【００７４】
上記ステップＳ２１において、上記主機制御盤１２から第１保圧軸の作動を指令する旨の軸選択信号を受信していない場合、現在の制御モードをモード０にして（Ｓ２３）、第２保圧軸の処理に移る（Ｓ４１）。
【００７５】
一方、上記ステップＳ２２において、制御モードがモード０であると判断された場合、制御モードをモード１に変更して（Ｓ２４）、第１保圧軸の切換弁２０４を連通状態に切り換えてＯＮにして（Ｓ２５）、第２保圧軸の処理に移る。なお、上記切換弁２０４を連通状態に切り換えると共に、圧力センサ２０９の検出値が設定値になるように、上記油圧ポンプ１の制御を開始する。
【００７６】
また、上記ステップＳ２２において、制御モードがモード１であると判断された場合、圧力センサ２０９の検出値が設定値Ｐ１２に到達しているか否かを判断する（Ｓ２６）。
【００７７】
上記ステップＳ６において、圧力センサ２０９の検出値が設定値Ｐ１に到達している場合、制御モードをモード２に変更して（Ｓ２７）、安定待ち時間の計時を開始して（Ｓ２８）する。そして、チャック用切換弁１０４を連通状態から遮断状態に切り換えてＯＦＦにする（Ｓ２９）。そして、主機制御盤１２からの指令に基づいて、心押台クランプ用シリンダ２０６の圧力を設定する（Ｓ３０）。これにより、上記油圧ポンプ１からの流体が全て心押台クランプ用シリンダ２０６に供給され、このシリンダ２０６が上記設定圧力になる。
【００７８】
上記ステップＳ２６において、圧力センサ２０９の検出値が設定値Ｐ１に到達していない場合、第２保圧軸に関する処理に移る。
【００７９】
一方、上記ステップＳ２２において、制御モードがモード２であると判断された場合、安定待ち時間と計時時間との差を算出する（Ｓ３１）。つまり、圧力センサ２０９の検出値が設定値Ｐ１に到達してから安定待ち時間が経過するまでの残り時間を求める。上記残り時間が１ミリ秒よりも小さいか否かを判断して（Ｓ３２）、上記残り時間が１ミリ秒よりも小さい場合、心押台クランプ用切換弁２０４を連通状態から遮断状態に切り換えてＯＦＦにする（Ｓ３３）。そして、主機制御盤１２からの指令に基づいて、チャック用シリンダ１０６の圧力を設定する（Ｓ３４）。
【００８０】
上記ステップＳ３２において、安定待ち時間が経過するまでの残り時間が１ミリ秒よりも大きい場合、ステップ３３、３４をパスして後述のステップＳ３５に進む。
【００８１】
ステップ３５において、チャック用シリンダ１０６の圧力が上記設定圧力に到達したか否かを判断する（Ｓ３５）。上記設定圧力に到達している場合、制御モードをモード３に変更する（Ｓ３６）。そして、チャック用切換弁１０４を遮断状態に切り換えてＯＮにする（Ｓ３７）。続いて、第２保圧軸に関する処理に移る。
【００８２】
上記ステップＳ３５において、上記チャック用シリンダ１０６の圧力が設定圧力に到達していない場合、第２保圧軸に関する処理に移る。
【００８３】
一方、上記ステップＳ２２において、制御モードがモード３であると判断された場合、圧力センサ２０９の検出値が下限値を下回っているか否かを判断する（Ｓ３８）。
【００８４】
上記ステップ３８において、上記圧力センサ２０９の検出値が下限値を下回っている場合、制御モードをモード１に変更し（Ｓ３９）、切換弁２０４を連通状態に切り換えてＯＮにする（Ｓ４０）。この後、第２保圧軸に関する処理に移る。
【００８５】
上記一連の処理が繰り返されることにより、流体の漏れが比較的多いチャック用シリンダ１０６への流体の供給を主に制御しつつ、流体の漏れが比較的少ない心押台クランプ用シリンダ２０６と刃物台クランプ用シリンダ３０６について、流体圧力を下限値以上に保圧することができる。
【００８６】
なお、上記フローチャートにおいて、図３と同様に、コントローラ１０が異常検出部として機能してもよい。すなわち、上記心押台クランプ用切換弁２０４を連通状態から遮断状態に切り換えたときに異常検出タイマの計時を開始し、この後、上記心押台クランプ用シリンダ２０６内の圧力が下限値を下回った時までの時間である減圧時間を測定する。この減圧時間が所定の基準時間よりも小さく、かつ、この基準時間よりも小さい減圧時間が連続して３回以上生じた場合に、上記シリンダ２０６に異常があると判断してもよい。これにより、上記シリンダ２０６のシールの異常磨耗などを効果的に検出できる。
【００８７】
以上のように、上記チャック用シリンダ１０６について、供給する流体の流量等を制御しつつ、上記心押台クランプ用シリンダ２０６および刃物台クランプ用シリンダ３０６について、適切な圧力の範囲に流体の圧力を制御できるので、油圧ユニットの消費エネルギーを低減できる。特に、各圧力センサ５９，２０９，３０９の検出値に基づいて、上記各シリンダ１０６，２０６，３０６に適切な流量の流体を供給するように油圧ポンプ１の容量を制御するので、従来におけるように各シリンダに応じて流体を減圧する減圧弁が不要である。したがって、流体の減圧によるエネルギーの無駄な消費を削減できて、高効率の油圧ユニットが得られる。また、上記減圧弁が不要であるので、流体の配管を簡易にできて、油圧ユニットのコストダウンが可能になる。また、従来におけるように、各シリンダに応じて減圧弁を操作する必要が無いので、油圧ユニットの操作が簡単になる。
【００８８】
また、上記チャック用切換弁１０４とチャック用シリンダ１０６との間を接続する２つの給排油管にチェック弁１１１，１１２を各々介設し、上記心押台クランプ用切換弁２０４と心押台クランプ用シリンダ２０６との間を接続する２つの給排油管にチェック弁２１１，２１２を各々介設し、上記刃物台クランプ用切換弁３０４と刃物台クランプ用シリンダ３０６との間を接続する２つの給排油管にチェック弁３１１，３１２を介設している。したがって、上記各シリンダ１０６，２０６，３０６について、各々に接続された切換弁１０４，２０４，３０４が遮断状態であり、流体の保圧を行う際に、各シリンダ１０６，２０６，３０６からの流体の漏れを効果的に防止できる。したがって、上記各シリンダ１０６，２０６，３０６の流体圧力の回復を行う頻度を少なくできるので、油圧ポンプ１の動作回数を削減して、油圧ユニットの消費エネルギーを削減できる。
【００８９】
上記実施の形態において、上記油圧ユニットはＮＣ旋盤に用いたが、例えば研磨盤、表面仕上げ機械、削り盤、あるいは、マシニングセンタ等の他の工作機械に用いてもよい。
【００９０】
また、上記コントローラ１０が異常検出部として機能する場合、基準時間よりも短い減圧時間が連続して３回生じた場合に異常であると判断したが、異常であると判断する際の上記基準時間よりも短い減圧時間の発生回数は、３回に限られない。また、上記基準時間の長さに応じて、異常と判断する際の基準時間よりも短い減圧時間の発生回数を変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態の油圧ユニットを示すブロック図である。
【図２】油圧ユニットの動作と、上記圧力センサによる検出圧力の変動とを、同一の時系列に示したタイミングチャートである。
【図３】コントローラで実行される処理を示したフローチャートである。
【図４】ＮＣ旋盤に用いた油圧ユニットを示すブロック図である。
【図５】油圧ユニットの動作と、各圧力センサによる検出圧力の変動とを、同一の時系列に示したタイミングチャートである。
【図６】コントローラで実行される処理を示したフローチャートである。
【図７】従来の油圧ユニットを示す図である。
【図８】旋盤に用いた従来の油圧ユニットを示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  油圧ポンプ
２  可変速モータ
７  タンク
１０  コントローラ
１２  主機制御盤
１３  拡張Ｉ／Ｏ端子部
１０４  チャック用切換弁
１０６  チャック用シリンダ
１０７  タンク
１１１，１１２  チェック弁
２０４  心押台クランプ用切換弁
２０６  心押台クランプ用シリンダ
２０７  タンク
２１１，２１２  チェック弁
３０４  刃物台クランプ用切換弁
３０６  刃物台クランプ用シリンダ
３０７  タンク
３１１，３１２  チェック弁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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