(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油リザーバから複数の油圧アクチュエータへ通じる負荷通路へ、或いはその逆に、制御された流量及び／又は圧力の作動油を移送する油圧パワー供給システムであって、
回転軸を有し、前記油リザーバから前記負荷通路へ作動油を移送する時には正転方向に回転する前記回転軸の回転速度に応じた流量で作動油を移送する油圧ポンプとして動作すると共に、前記負荷通路から前記油リザーバへ作動油を移送する時には該作動油の流量に応じた回転速度で前記回転軸を逆転方向に回転させる油圧モータとして動作する可逆回転形油圧ポンプモータ、
前記回転軸にトルク伝達的に結合された駆動軸を有する可変速サーボ電動機であって、前記駆動軸が該電動機に供給される駆動電流に応じた回転速度と回転方向で正転方向及び逆転方向に回転され得るもの、
前記負荷通路内の作動油の圧力に対応した電気的な第１信号を出力する圧力検出手段、
前記駆動軸の回転速度に対応した電気的な第２信号を出力する回転速度検出手段、
予めプログラムされた圧力指令信号及び予めプログラムされた流量指令信号を生じる信号指令手段、
前記圧力指令信号と前記第１信号との偏差に対応する圧力偏差信号が予め定められた制限レベルを超えているときはリミッタ動作によって優先的に前記流量指令信号に対応する大きさの速度指令信号を出力し、前記圧力偏差信号が前記制限レベル以下のときは優先的に前記圧力偏差信号に対応する大きさの速度指令信号を出力する信号処理手段、及び
前記速度指令信号と前記第２信号とに基づいて前記電動機の回転速度が前記速度指令信号に対応するように前記電動機へ供給すべき前記駆動電流の大きさを回転速度フィードバックループによりクローズド制御する回転速度制御手段、を備え、
前記信号処理手段が、前記圧力指令信号を正入力に受けると共に前記第１信号を負入力に受けて両者の偏差に相当する圧力偏差信号を生じる偏差信号検出手段と、前記圧力偏差信号が前記制限レベル以下の時は該圧力偏差信号に対応した大きさの出力信号を生じると共に前記圧力偏差信号が前記制限レベルを超えたときは一定レベルの出力信号を生じる信号リミッタ手段と、前記流量指令信号と前記信号リミッタ手段の出力信号との和又は積に相当する信号を前記速度指令信号として出力する手段とを含むことを特徴とする油圧パワー供給システム。
【請求項２】
前記回転速度制御手段が、前記速度指令信号と前記第２信号との偏差に相当する回転速度偏差信号を生じる手段と、前記回転速度偏差信号の上限及び下限を予め定められた範囲内に制限するトルクリミッタ手段と、該トルクリミッタ手段で制限された回転速度偏差信号を制御入力として受け取ると共に前記第２信号をフィードバック信号として受け取って前記電動機へ供給すべき前記駆動電流の大きさをフィードバック制御する電流制御手段とを含むことを特徴とする請求項１による油圧パワー供給システム。
【請求項３】
作動油の温度を検出して対応する大きさの電気的な第３信号を出力する油温検出手段と、予め定められた基準温度に対する前記油温検出手段で検出された温度の変化分に等価な補正量を前記流量指令信号又は前記速度指令信号に与える温度補正手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１による油圧パワー供給システム。
【請求項４】
前記流量指令信号に前記第１信号によってポンプ容積効率変化を補償するための補正をかける補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項１による油圧パワー供給システム。
【請求項５】
前記油圧アクチュエータから選ばれた一つのアクチュエータの作動速度に対応した電気的な第４信号を出力する作動速度検出手段と、前記第４信号に基づいて前記アクチュエータが作動中か否かを識別する作動識別手段と、該作動識別手段により前記アクチュエータの作動が識別されたときのみ前記速度指令信号に付加的に前記第４信号をフィードバックして前記アクチュエータの作動速度をクローズド制御する作動速度制御手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１による油圧パワー供給システム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、油リザーバから複数の油圧アクチュエータへ通じる負荷通路へ、或いはその逆に、制御された流量及び／又は圧力の作動油を供給する油圧パワー供給システムに関する。
背景技術
米国特許第４８０１２４７号明細書には、その吐出量と吐出圧を比例電磁油圧制御弁で電気的に制御する形式の可変容量ピストンポンプが述べられている。この従来の油圧ポンプでは、ポンプ内部に配置された斜板の角度を操作ピストンの変位で制御するために、ばね力に対抗して操作ピストンに作用する油圧力を比例電磁油圧制御弁によって制御する。比例電磁油圧操作弁は、流量指令信号と流量検出信号との偏差に応じた入力電流で励磁された時に該入力電流に比例した開度で操作ピストンの加圧室をポンプ吐出ポート又はタンクラインに連通させて流量制御を行い、吐出圧が或る設定圧力値に達した時には斜板の傾転角をカットオフ位置近傍で制御して圧力制御に切り換える。この従来の斜板角度によるポンプ制御方式では、流量制御と圧力制御をひとつの比例電磁油圧制御弁で制御しているので、流量制御モードと圧力制御モードとの間の制御モードの切換がスムースに行える点では優れている。しかしながら、この従来の油圧ポンプは、斜板角度を制御するための油圧制御系の構成が複雑であり、低圧領域での流量制御特性に劣り、ポンプの作動中は吐出量の有無に拘わらず駆動電動機が常に回転していなければならないのでエネルギー損失の面で不利であるという問題を残している。
特開平１０−１３１８６５号公報には、その回転速度をサーボモータによって制御して回転速度に応じた流量の圧油を移送する形式の油圧ポンプが述べられている。サーボモータは速度指令信号と回転速度検出信号との偏差に応じてインバータで制御される。ポンプ吐出圧は圧力検出器で検出され、また圧力指令信号と圧力検出信号との偏差が検出される。検出された圧力偏差信号は、回転速度検出信号に基づいて発生された非比例関数信号と加算され、この加算値と流量指令値とのいずれが小さい方が速度指令信号として使用される。この回転速度によるポンプ制御方式では、サーボモータの回転速度制御ループに対する流量制御と圧力制御のモードの切換えのために非比例関数信号を圧力指令信号に加算しているので切換の安定性および連続性に限界があり、またサーボモータをインバータ制御で駆動しているので応答性が斜板角度制御方式よりも劣るという問題がある。
発明の開示
本発明の主目的は、上述のような従来技術よりも更に良好な制御特性を実現可能な油圧パワー供給システムを提供するにある。
本発明の別の目的は、比較的簡易な構成でメンテナンスも容易な油圧ポンプを用いて制御モードの切換が安定でスムースな、しかも高い応答性を実現することのできる油圧パワー供給システムを提供することである。
上述の目的を達成するため、本発明の有利な一形態によれば、油リザーバから複数の油圧アクチュエータへ通じる負荷通路へ、或いはその逆に、制御された流量及び／又は圧力の作動油を移送する油圧パワー供給システムは、
回転軸を有し、前記油リザーバから前記負荷通路へ作動油を移送する時には正転方向に回転する前記回転軸の回転速度に応じた流量で作動油を移送する油圧ポンプとして動作すると共に、前記負荷通路から前記油リザーバへ作動油を移送する時には該作動油の流量に応じた回転速度で前記回転軸を逆転方向に回転させる油圧モータとして動作する可逆回転形油圧ポンプモータ、
前記回転軸にトルク伝達的に結合された駆動軸を有する可変速サーボ電動機であって、前記駆動軸が該電動機に供給される駆動電流に応じた回転速度と回転方向で正転方向及び逆転方向に回転され得るもの、
負荷通路内の作動油圧力に対応した電気的な第１信号を出力する圧力検出手段、
駆動軸の回転速度に対応した電気的な第２信号を出力する回転速度検出手段、
予めプログラムされた圧力指令信号及び予めプログラムされた流量指令信号を生じる信号指令手段、
前記圧力指令信号と前記第１信号との偏差に対応する圧力偏差信号が予め定められた制限レベルを超えているときはリミッタ動作によって優先的に前記流量指令信号に対応する大きさの速度指令信号を出力し、前記圧力偏差信号が前記制限レベル以下のときは優先的に前記圧力偏差信号に対応する大きさの速度指令信号を出力する信号処理手段、及び
前記速度指令信号と前記第２信号とに基づいて前記電動機の回転速度が前記速度指令信号に対応するように前記電動機へ供給すべき前記駆動電流の大きさを回転速度フィードバックループによりクローズド制御する回転速度制御手段、
を備えている。
本発明による油圧パワー供給システムは、例えば射出成形機、油圧プレス機、油圧プレス嵌め機、油圧ベンディング機など、流量制御と圧力制御の各モード間を連続的且つ円滑に切り換える必要のある油圧アクチュエータを備えた機械に油圧パワーを供給する用途に利用される。これらの機械において、エネルギーは電気エネルギーの形態で入力され、本発明による油圧パワー供給システムによって油圧パワーに変換され、この油圧パワーは、機械の個々の作動位相で油圧アクチュエータに供給されるべき流量及び圧力の要求量に実質的に一致する。従って本発明による油圧パワー供給システムを採用することにより、従来のシステムでこれら要求量を制御するために必要とされた電気油圧比例制御弁は不要となる。
本発明による油圧パワー供給システムでは、正転時には油圧ポンプ、逆転時には油圧モータとして機能する可逆回転形油圧ポンプモータを用いている。この油圧ポンプモータには、可変容積形のものを用いることもできるが、好ましくはポンプ構造が比較的単純でメンテナンスも容易な固定容積形のものが用いられる。油圧ポンプモータの回転軸にトルク伝達的に結合された駆動軸を有する可変速サーボ電動機も可逆回転形のものであり、これには好ましくは磁石界磁同期ＡＣサーボモータを用いることができる。
本発明による油圧パワー供給システムにおいて、制御指令は例えばプログラマブルコントローラ或いはコンピュータで構成可能な信号指令手段から、油圧アクチュエータの作動シーケンスに応じてそれぞれ予めプログラムされた圧力指令信号及び流量指令信号として与えられる。制御対象の検出器手段を構成するのは、油圧アクチュエータに通じる負荷通路内の作動油圧力に対応した電気的な第１信号を生じる圧力検出手段と、電動機の駆動軸の回転速度に対応した電気的な第２信号を生じる回転速度検出手段である。圧力検出手段には好ましくは半導体圧力トランスデューサを用いることができ、回転速度検出手段には好ましくはロータリーエンコーダを用いることができる。
本発明による油圧パワー供給システムにおけるサーボ電動機の制御系は、油圧ポンプモータの回転速度をネガティブフィードバック信号とする回転速度制御系のマイナーループを含み、このマイナーループの外側に負荷通路内の作動油圧力をネガティブフィードバック信号とする圧力制御系のループが組み合わされている。前記回転速度制御系の主要部分は前記回転速度制御手段に含まれ、前記圧力制御系の主要部分は前記信号処理手段に含まれている。
本発明の更に別の有利な一形態によれば、前記回転速度制御手段は、前記速度指令信号と前記第２信号との偏差に相当する回転速度偏差信号を生じる手段と、前記回転速度偏差信号の上限及び下限を予め定められた範囲内に制限するトルクリミッタ手段と、該トルクリミッタ手段で制限された回転速度偏差信号を制御入力として受け取ると共に前記第２信号をフィードバック信号として受け取って前記電動機へ供給すべき前記駆動電流の大きさをフィードバック制御する電流制御手段とを含んでいる。
本発明の別の有利な一形態によれば、前記信号処理手段は、前記圧力指令信号を正入力に受けると共に前記第１信号を負入力に受けて両者の偏差に相当する圧力偏差信号を生じる偏差信号検出手段と、前記圧力偏差信号が前記制限レベル以下の時は該圧力偏差信号に対応した大きさの出力信号を生じると共に前記圧力偏差信号が前記制限レベルを超えたときは一定レベルの出力信号を生じる信号リミッタ手段と、前記流量指令信号と前記信号リミッタ手段の出力信号との和又は積に相当する信号を前記速度指令信号として出力する手段とを含んでいる。
負荷通路内の作動油圧力が圧力指令に達していない状態では、制御偏差、すなわち圧力検出手段から出力される第１信号と圧力指令信号との偏差に対応する圧力偏差信号は前記制限レベルを超えて大きい値となっている。信号処理手段はリミッタ動作によって流量指令を優先し、流量指令信号に応じて変化する速度指令信号を回転速度制御手段に与える。この状態では圧力偏差信号はリミッタ動作によって制限レベルに等しい一定値に固定され、従って、サーボ電動機の制御系に対する制御指令は流量指令信号によって支配され、回転速度制御手段はこの流量指令信号と回転速度検出手段からのフィードバック信号とが実質的に一致するようにサーボ電動機の回転速度を制御する。この状態が流量制御モードである。
ここで、本発明において「優先し」という表現は、流量制御モードにおいては回転速度制御手段へ与えられる速度指令信号中で流量指令信号が支配的となることを意味し、換言すれば、速度指令信号中には、制御指令としての流量指令信号と、制限レベルに等しい一定値の圧力偏差信号とが含まれていることを意味する。
一方、負荷通路内の作動油圧力が圧力指令に到達すると、制御偏差、すなわち圧力検出手段から出力される第１信号と圧力指令信号との偏差に対応する圧力偏差信号が前記制限レベル以下の小さい値となるので、信号処理手段は上記圧力偏差信号を優先し、圧力偏差信号に応じて変化する速度指令信号を回転速度制御手段に与える。この状態では、サーボ電動機の制御系に対する制御指令は圧力偏差信号によって支配され、制御系は回転速度制御系をマイナーループとして直列的に含む圧力制御系フィードバックループを形成する。従って、流量制御モードとの間で速度指令に連続性が確保され、回転速度制御手段は圧力偏差信号と回転速度検出手段からのフィードバック信号とが実質的に一致するようにサーボ電動機の回転速度を制御する。この状態が圧力制御モードである。
本発明においては、上述のモード切換動作、即ち、速度指令信号を流量指令信号から圧力偏差信号へ、或いはその逆に切り換える動作は、上述のようにリミッタ動作によって速度指令の連続性が両モード間で保たれること、流量制御モードにおいても圧力偏差信号が制限レベルに等しい一定値で速度指令信号中に含まれていること、及び流量制御モードと圧力制御モードとの間の双方向の移行時に圧力偏差信号が制限レベルとそれ以下のレベルとの間をオーバーシュート無しに変化することから、連続的且つ円滑に実行される。この切換動作を従来のように選択動作或いはスイッチング動作によって達成することは、制御モード間の切換が不連続的となる可能性があるので好ましくない。尚、制御系が流量制御モードにあるときに圧力偏差信号を流量指令に追従させる手段を付加的に設けておくことはモードの切換をショック無しに更に円滑に果たすために好ましいことである。
本発明による油圧パワー供給システムでは、サーボ電動機の回転速度の制御は正転及び逆転ともに可能であり、従って所要流量の作動油を負荷通路へ送り出すと共にその圧力を所要値に制御するために油圧ポンプモータを正転させる場合、および負荷通路内の作動油圧力を最適な減圧速度パターンで減圧するために油圧ポンプモータを逆転させる場合のいずれも電子的な制御が可能である。勿論、油圧ポンプモータを極めて遅い回転速度で、或いはほぼ停止状態で制御することも可能であり、従って負荷圧が低圧の領域でも制御は安定である。
本発明による油圧パワー供給システムにおいて、圧力制御モードでは圧力検出手段によって負荷通路内の作動油圧力が検出され、この圧力検出信号がフィードバック信号としてクローズド制御系に有効に作用する。従って、作動油の温度が定常温度から変化しても作動油の圧力がクローズド制御されるので自動的に油温補償が有効となっている。一方、流量制御モードでは、作動油の圧力はオープンループ制御状態にあり、油温変化で圧力が変化すると、これが油圧アクチュエータに対しては流量変化となって現れる。
本発明の更に別の有利な一形態によれば、上記システムは、作動油の温度を検出して対応する大きさの電気的な第３信号を出力する油温検出手段と、予め定められた基準温度に対する前記油温検出手段で検出された温度の変化分に等価な補正量を流量指令信号又は速度指令信号に与える温度補正手段とを更に備えている。
油温検出手段は、油リザーバ、油圧ポンプモータ、負荷通路、及び油圧アクチュエータを含む油圧回路内の任意位置に配置することができる。油温補正は、油温検出手段で検出された作動油の温度と、基準温度（任意の温度に設定できる）との差（変化分）を検出し、この変化分に対応する流量変化分（使用作動油の特性で定まる）に等価な信号補正量を流量指令信号に加算する。尚、この信号補正量は速度指令信号に加算してもよく、この場合は流量制御モードだけでなく圧力制御モードにおいても油温補正が有効となる。
本発明の更に別の有利な一形態によれば、上記システムは、流量指令信号に前記第１信号によってポンプ容積効率変化を補償するための補正をかける補正手段を更に備えている。この補正手段は、流量指令信号を正入力端に、圧力検出手段からの第１信号を適当な補正係数で負入力端に受け取る差動オペアンプによって構成することができる。流量制御モードにおいて例えば負荷圧増大によるポンプ内漏れ流量の増加等の原因によるポンプ容積効率の低下が補償される。
本発明の更に別の有利な一形態によれば、上記油圧パワー供給システムは、前記油圧アクチュエータから選ばれた少なくとも一つのアクチュエータの作動速度に対応した電気的な第４信号を出力する作動速度検出手段と、前記第４信号に基づいて前記アクチュエータが作動中か否かを識別する作動識別手段と、該作動識別手段により前記アクチュエータの作動が識別されたときのみ前記速度指令信号に付加的に前記第４信号をフィードバックして前記アクチュエータの作動速度をクローズド制御する作動速度制御手段とを更に備えている。
例えば射出成形機のように、単一の油圧ポンプで複数の油圧アクチュエータの作動を制御する場合、作動油の油温変化や負荷圧変化に対する補正に加えて、特に高精度な速度制御を必要とする特定の油圧アクチュエータにその作動速度を検出するための作動速度検出手段が配置される。複数の油圧アクチュエータに作動速度検出手段をそれぞれ配置することもでき、但しこの場合は、各油圧アクチュエータの作動が時間的に重ならないことが条件である。
例えば射出成形機の場合、作動速度の制御に最も高い精度が要求される油圧アクチュエータは射出シリンダであり、従って、この射出シリンダに作動速度検出手段が取り付けられる。作動速度検出手段を取り付けたアクチュエータ（射出シリンダ）が作動すると作動速度検出手段が第４信号を出力する。作動識別手段は第４信号の発生によって前記アクチュエータが作動中であることを識別し、第４信号の発生がなければ前記アクチュエータが非作動状態にあると判断する。作動速度制御手段は、作動識別手段によって前記アクチュエータの作動が識別されたときのみ前記速度指令信号に付加的に前記第４信号をフィードバックして前記アクチュエータの作動速度をクローズド制御する。この制御は、システムが流量制御モード又は圧力制御モードの何れの状態にあっても有効である。
本発明の上述及びそれ以外の特徴と利点は、添付図面に示した好適な実施形態に関する以下の説明から一層明確に理解することができる。
発明を実施するための最良の形態
図１において、射出成形機は、射出ユニット１１０と、クランピングユニット１２０と、これら射出ユニット１１０及びクランピングユニット１２０にそれぞれ電気油圧方向制御弁ユニット１１２及び１２２を介して通じる負荷通路１３０へ油圧流体パワーを供給する油圧パワー供給ユニット２００とを備えている。
射出ユニット１１０は、射出シリンダ１１４、射出ノズル前後進用移動シリンダ１１６及び計量スクリュウ駆動用油圧モータ１１８を含む複数の油圧アクチュエータを有する。クランピングユニット１２０も、金型開閉用の型締シリンダ１２４及び製品取り出し用のエジェクターシリンダ１２６を含む複数の油圧アクチュエータを有している。これらの油圧アクチュエータは、制御弁ユニット１１２及び１２２を介して一方では共通の負荷通路１３０に接続され、他方では油リザーバ６に接続されるようになっている。尚、射出シリンダ１１４は独立して制御される背圧制御用の比例電磁リリーフ弁１４０を介して油リザーバ６に接続されるようになっている。また、射出ユニット１１０の射出シリンダ１１４にはそのシリンダ作動速度を検出して対応する電気的な信号（第４信号）を出力する速度センサ３１が取り付けられている。
この射出成形機において、エネルギーは電気エネルギーの形態で入力され、油圧パワー供給ユニット２００によって油圧パワーに変換され、この油圧パワーは、射出成形機のシーケンシャル動作における個々の作動位相で負荷通路１３０を介して各油圧アクチュエータに供給されるべき流量及び圧力の要求量に実質的に一致する。すなわち、負荷通路１３０における作動油の流量と圧力は主に油圧パワー供給ユニット２００によって制御される。
パワー供給ユニット２００は本発明で主に対象とする部分であり、本実施例においては、可逆回転形固定容積油圧ポンプモータ１と、このポンプモータの回転軸にトルク伝達的に結合された駆動軸７を有する可変速可逆回転形ＡＣサーボ電動機２と、駆動軸７の回転速度を検出するロータリエンコーダ３と、負荷通路１３０内の作動油圧力を検出して対応する電気的な信号（第１信号）を生じる圧力センサ４と、サーボ電動機のための回転速度制御手段構成するＡＣサーボアンプ１０と、サーボアンプへ与える速度指令信号を出力する信号処理装置２０と、それぞれ予め定められた流量指令信号と圧力指令信号を信号処理装置２０へ与える信号指令装置８及び９とを主に備えている。
パワー供給ユニット２００はまた、油リザーバ６内の作動油の温度を検出して対応する電気的な信号（第３信号）を出力する温度検出器５も備えている。
油圧ポンプモータ１の出力流量は、射出ユニット１１０及びクランピングユニット１２０によって遂行される種々の動作を制御するために、ポンプの吐出及び吸込の両動作においてサーボ電動機２の回転速度のクローズドループ制御によって制御され、従って出力流量はポンプの回転速度に直接的に比例する。
クローズドループ制御は二つの主要モードを含み、その一つはロータリーエンコーダ３と共同してサーボアンプ１０及び信号処理装置２０で実行される流量制御モード、他の一つはロータリーエンコーダ３及び圧力センサ４と共同してサーボアンプ１０及び信号処理装置２０で実行される圧力制御モードである。
射出ユニット１１０、クランピングユニット１２０及び油圧パワー供給ユニット２００によって遂行される種々の動作に関連するシーケンス、タイミング及び量的な各種の値は、操作インターフェースを介して入力される成形パラメータに従って制御コンピュータの指令のもとに遂行され、ここでは、これらの指令を与える要素として、流量指令信号のための信号指令装置８と圧力指令信号のための信号指令装置９とが象徴的に図示されている。
油圧ポンプモータ１は駆動軸７にトルク伝達的に結合された回転軸を有する定容量形ポンプであり、油リザーバ６から負荷通路１３０へ作動油を移送する時には正転方向に回転する前記回転軸の回転速度に応じた流量で作動油を移送する油圧ポンプとして動作すると共に、負荷通路１３０から油リザーバ６へ作動油を移送する時には該作動油の流量に応じた回転速度で前記回転軸を逆転方向に回転させる油圧モータとして動作する。これら正逆方向の回転速度、すなわちポンプモータ１による作動油の移送量はサーボ電動機２によって制御される。
ロータリエンコーダ３は回転速度検出手段を構成し、電動機２の駆動軸（出力軸）の回転速度を検出して対応する電気的な信号（第２信号）を出力する。
電動機２の回転速度制御系を構成するサーボアンプ１０は、ロータリエンコーダ３で検出された回転速度をフィードバック信号に利用して、信号指令装置８及び９から与えられる流量指令信号及び圧力偏差信号から生成された回転速度指令信号を制御指令とするクローズドループ制御系を構成している。即ち、サーボアンプ１０は、信号処理装置２０からＤＡコンバータ４１を介して与えられる速度指令信号とロータリエンコーダ３からの第２信号との偏差に対応する回転速度偏差信号を生じる差動オペアンプ１２と、制御係数を与えるオペアンプ１４と、回転速度偏差信号の上限及び下限を予め定められた範囲内に制限するトルクリミッタ回路１６と、トルクリミッタ回路で制限された回転速度偏差信号を制御入力として受け取ると共にロータリエンコーダ３からの第２信号をフィードバック信号として受け取ってサーボ電動機２へ供給すべき駆動電流の大きさをフィードバック制御するＡＣ電流制御器１８とを含んでいる。この電流制御器１８にはまた、駆動電流の大きさを検出する電流検出器１９からの電流フィードバックも与えられている。サーボ電動機２は、電流制御器１８によって制御された駆動電流に応じた回転速度と回転方向で正転方向または逆転方向に回転する。
圧力センサ２０は、ポンプモータ１のボディ又はカバー内に取り付けられた半導体ゲージ式圧力センサであってよく、ポンプモータ１の一方のポートに連通した負荷通路１３０内の作動油圧力を常に検出している。
信号処理装置２０は、射出成形機の作動サイクルの各位相段階で信号指令装置８及び９から流量指令信号及び圧力指令信号をそれぞれデジタル信号形式で受け取り、また圧力センサ４からのフィードバック信号（第１信号）をＡＤコンバータ４２を介して常時受け取っている。信号処理装置２０は、信号指令装置９からの圧力指令信号と圧力センサ４からの第１信号との偏差に対応する圧力偏差信号が予め定められた制限レベルを超えているときはリミッタ動作によって優先的に信号指令装置８からの流量指令信号に対応する大きさの速度指令信号を出力し、前記圧力偏差信号が前記制限レベル以下のときは優先的に前記圧力偏差信号に対応する大きさの速度指令信号を出力する。本実施例において、信号処理装置２０はデジタルシステムによって構成されており、その必要とする全ての機能はソフトウェアプログラムによって実現することができる。機能要素として図示したように、本実施例による信号処理装置２０は、信号指令装置９からの圧力指令信号を正入力に受けると共に圧力センサ４からＡＤコンバータ４２を介してデジタル化された第１信号を負入力に受けて両者の偏差に相当する圧力偏差信号を生じる偏差信号検出要素２１と、得られた圧力偏差信号を予め定められた位相シフト値で補償するための位相補償要素２２と、位相補償要素２２からの圧力偏差信号が前記制限レベル以下の時は該圧力偏差信号に対応した大きさの出力信号を生じると共に前記圧力偏差信号が前記制限レベルを超えたときは一定レベルの出力信号を生じる信号リミッタ要素２３と、信号指令装置８からの流量指令信号と前記信号リミッタ要素２３の出力信号との和又は積に相当する信号を速度指令信号として前記ＤＡコンバータ４１に与える演算要素２４とを主に含んでいる。
信号処理装置２０において、流量指令信号系統中には更に作動油の温度変化に対する補正のための補正要素２５も設けられている。
補正要素２５は、温度検出器５で検出された作動油の現在の温度に相当する第３信号をＡＤコンバータ４３及び係数要素２７を介してデジタル信号として受け取る。このデジタル信号は、信号処理装置２０自体の機能によって基準温度（この基準温度は、例えばシステムの初期化動作時の室温など、任意の温度として信号処理装置２０に予め設定されている）に対する検出温度の変化分に等価な流量補正分に相当する。補正要素２５は、流量指令信号と上記流量補正分との差に相当する出力を生じる。
この補正要素２５による補正動作を更に詳細に説明すると、流量指令の補正は次式で求めた補正量Ｑｃ１を流量指令から減算する処理である。
Ｑｃ１＝Ｇｔ×（Ｔ−Ｔｓ）／Ｔｓ
ここで、Ｔは検出された油温、Ｔｓは基準温度、Ｇｔは補正ゲインである。
基準温度Ｔｓは予め定められており、補正ゲインＧｔは使用する油圧ポンプモータ１の容量をはじめとする諸元及び使用する作動油の特性に応じて定められる固有の係数である。このように、本実施形態では、温度検出器５により油温を検出して油温変化に基づいた補正量を補正要素２５によって流量指令信号に与えるので、ポンプ回転速度制御による流量制御であっても作動油の温度変化に基づく制御流量の誤差はなく、高精度な制御が可能となる。
尚、本実施形態では、補正要素２５によって補正量を流量指令信号に与えているが、演算要素２４から出力される速度指令信号に補正量を与えるようにしても良く、この場合は圧力制御モードにおいても油温補正を果たすことが可能である。
本実施例による信号処理装置２０において、流量指令信号系統中には更に圧力センサ４からの第１信号に基づいて流量指令信号に負荷通路内の作動油圧力変化に応じたポンプ容積効率変化を補償するための補正要素２６も設けられている。ここで、ポンプ容積効率の補償とは、例えば負荷圧力の増大によって油圧ポンプモータ１の内部漏れ流量が増加したときに負荷通路１３０へ送り出される作動油の流量が減少する現象を補償することである。補正要素２６は、圧力センサ４で検出された負荷通路１３０内の作動油の現在の圧力に相当する第１信号をＡＤコンバータ４２及び係数要素２８を介してデジタル信号として受け取る。このデジタル信号は、信号処理装置２０の機能によって基準圧力（この基準圧力は、使用する油圧ポンプモータに固有の諸元によって定められる）に対する検出圧力の変化分に等価な流量補正分に相当する。補正要素２６は、流量指令信号と上記流量補正分との差に相当する出力を生じる。
この補正要素２６による補正動作を更に詳細に説明すると、流量指令の補正は次式で求めた補正量Ｑｃ２を流量指令から減算する処理である。
Ｑｃ２＝Ｇｐ×（Ｐ−Ｐｓ）／Ｐｓ
ここで、Ｐは検出された圧力、Ｐｓは基準圧力、Ｇｐは補正ゲインである。
このようにして補正要素２６によって検出圧力に応じた流量補正量を流量指令信号に与え、圧力変化に伴うポンプ容積効率の変化を補償する。
本実施形態においては、更に射出シリンダ１１４の作動速度が速度センサ３１によって検出され、これが制御系に与えられている。パワー供給ユニット２００は速度センサ３１の検出信号に基づいて射出シリンダ１１４が作動中か否かを識別する識別器３３を含み、この識別器３３は半導体スイッチング素子で構成されたリレースイッチ３４ａ，３４ｂを有している。識別器３３は、速度センサ３１から信号が到来していない状態ではスイッチ３４ａをＯＦＦ、スイッチ３４ｂをＯＮの状態、すなわち図示の切換位置に保持し、速度センサ３１から信号が到来するとスイッチ３４ａをＯＮ、スイッチ３４ｂをＯＦＦの状態、すなわち図示の切換位置から切り換えられた状態にする。制御系内のＤＡコンバータ４１の出力とサーボアンプ１０の入力との間には、ＤＡコンバータ４１からの速度指令信号に速度センサ３１の検出信号をフィードバックする差動オペアンプ３７と、オペアンプ３７の出力信号を受けて射出シリンダの作動速度のクローズド制御に必要な補償動作を行う作動速度制御器３５とが直列に配置されている。この作動速度制御器３５は、識別器３３に速度センサ３１からの信号が到来してスイッチ３３ａがＯＮ、スイッチ３３ｂがＯＦＦの状態になっているときのみ有効となる。
速度センサ３１は、特に高精度の制御が要求される射出シリンダ１１４の作動速度を検出するものであるが、必要であれば、射出シリンダ１１４の作動位相と時間的に重複しない他の油圧アクチュエータにも同様な速度センサを設けて作動速度のクローズド制御を果たすことができる。
射出シリンダ１１４のピストンが停止しているときは速度センサ３１は検出信号を生じていない。この状態では、識別器３３はスイッチ３４ａをＯＦＦ、スイッチ３４ｂをＯＮに保持しており、スイッチ３４ｂによって制御器３５が側路されている。従ってＤＡコンバータ４１からの速度指令信号は制御器３５をバイパスして直接サーボアンプ１０に入力される。
一方、射出シリンダ１１４のピストンが動くと速度センサ３１が検出信号を生じる。識別器３３は、この検出信号を受けてスイッチ３４ａをＯＮ、スイッチ３４ｂをＯＦＦに切り換える。これによりスイッチ３４ａを通して速度センサ３１の検出信号が差動オペアンプ３７の負入力に達し、ＤＡコンバータ４１からの速度指令信号にネガティブフィードバック信号として与えられる。また、スイッチ３４ｂがＯＦＦに切り換えられたので制御器３５が有効となる。差動オペアンプ３７は、ＤＡコンバータ４１からの速度指令信号と、速度センサ３１からの作動速度検出信号との偏差に相当する速度偏差信号を生じ、この速度偏差信号が制御器３５を介してサーボアンプ１０に導入される。
このようにして、速度センサ３１によって射出シリンダ１１４の作動速度が検出され、射出シリンダ１１４に動きの速度をサーボ制御系にフードバックすることにより、射出動作中の負荷圧の変化や作動油の温度変化によるシリンダ作動速度の変動を補償することができる。
尚、以上に述べた実施例は本発明を限定するものではなく、当業者に自明なその変形は本発明の範疇に含まれることは述べるまでもない。
【図面の簡単な説明】
添付の図１は、本発明の一実施形態による油圧パワー供給システムを装備した非限定的な適用例である射出成形機の模式構成図である。
【図１】
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