(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変速モータ（１ａ）、この可変速モータ（１ａ）により駆動される双方向吐出油圧ポンプ（１ｂ）およびこの双方向吐出油圧ポンプ（１ｂ）からの圧力油により動作される油圧動作部（１ｃ）を有し、かつ２つ以上が同時動作することがないように動作期間が互いに異なる複数のアクチュエータ（１）と、可変速モータ（１ａ）に供給する出力電圧を制御する可変速制御装置（３）と、可変速制御装置（３）からの出力を選択的に１つだけのアクチュエータ（１）の可変速モータ（１ａ）に供給する切り換え手段（４）と、可変速制御装置（３）および切り換え手段（４）を制御する制御手段（５）とを含むことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
可変速モータ（１３ａ）、この可変速モータ（１３ａ）により駆動される双方向吐出油圧ポンプ（１３ｂ）およびこの双方向吐出油圧ポンプ（１３ｂ）からの圧力油により動作される油圧動作部（１３ｃ）を有する油圧動作型の第１アクチュエータ（１３）と、可変速モータ（１４ａ）を有する機械動作型の第２アクチュエータ（１４）と、可変速モータ（１３ａ）（１４ａ）に供給する出力電圧を制御する可変速制御装置（１２ａ）と、可変速制御装置（１２ａ）からの出力を選択的に１つだけのアクチュエータ（１３）（１４）の可変速モータ（１３ａ）（１４ａ）に供給する切り換え手段（１５）と、可変速制御装置（１２ａ）および切り換え手段（１５）を制御する制御手段（１２）とを含むことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は複数個のアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧駆動型のアクチュエータは、小さなアクチュエータで大きな推力を出すことができることが知られており、ワークの保持やツールの保持に大きな力が必要な工作機械のクランプ装置等に使用されることが多い。
【０００３】
そして、複数の油圧駆動型のアクチュエータを用いるアクチュエータ駆動システムとして、図７に示すように、モータ７１ａにより駆動される油圧ポンプ７１ｂおよび油タンク７１ｃを有する油圧ユニット７１を有するとともに、油圧ユニット７１から吐出される圧力油が供給される複数の油圧シリンダ７２と、各油圧シリンダ７２に対する圧力油の供給、停止、供給方向を制御する油圧制御バルブ７３と、複数の油圧制御バルブ７３の動作を制御する制御部７４とを含む構成が採用されている。なお、７５はリリーフバルブである。
【０００４】
また、ツールやワークの割り出しを行う回転部分と、割り出し完了後に、ツールやワークを固定するためのクランプ部分とを持つ割り出し装置として、従来は、回転部分の駆動源として油圧モータを採用し、クランプ部分の駆動源として油圧シリンダを採用することが一般的であったが、油圧制御バルブ、油圧配管の複雑さ、煩雑さの解消、清浄性、省メンテナンスの要望、高速割り出しの要望を考慮して、油圧ユニットレス化が進んでいる。
【０００５】
図８はこのような要望を充足するための割り出し装置の構成を示す概略図であり、油圧ユニット８１ａ、油圧制御バルブ８１ｂ、油圧シリンダ８１ｃ、およびこの油圧シリンダ８１ｃにより駆動されるカップリング８１ｄでクランプ部分８１を構成し、サーボドライバ８２ａ、サーボモータ８２ｂ、および減速機８２ｃで回転部分８２を構成し、制御用の主機８３によって油圧制御バルブ８１ｂおよびサーボドライバ８２ａを制御するように構成されている。
【０００６】
また、油圧ユニットレス化をさらに進めると、クランプ部分としてカムによりクランプを行う機構を採用することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すアクチュエータ駆動システムを採用した場合には、アクチュエータ毎に油圧制御バルブおよび油圧配管が必要であり、構成が複雑化するという不都合を有している。また、各アクチュエータが停止している状態においても、油圧制御バルブ、アクチュエータの漏れの補償を達成するとともに、油圧制御バルブ動作時の応答性を確保するために、油圧ユニットを動作させ続けることが必要であり、固定的なエネルギーの消費が発生し、システム全体としてのエネルギー効率が低下してしまうという不都合もある。
【０００８】
図８に示す割り出し装置を採用した場合には、サーボモータによって高い精度で割り出しを行うことが可能であるが、最終的な位置決めはカップリングに依存しているので、必要以上に高精度なサーボモータを使用することになる可能性が高く、この場合にはコストアップを招いてしまうという不都合がある。また、アクチュエータが停止している状態においても、油圧制御バルブ、アクチュエータの漏れの補償を達成するとともに、油圧制御バルブ動作時の応答性を確保するために、油圧ユニットを動作させ続けることが必要であり、固定的なエネルギーの消費が発生し、割り出し装置全体としてのエネルギー効率が低下してしまうという不都合もある。
【０００９】
さらに、クランプ部分としてカムによりクランプを行う機構を採用した場合には、クランプを行うために十分な剛性が必要であるから、カムによりこのような剛性を得ようとすれば耐久性が不充分になってしまうという不都合がある。
【００１０】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、構成を簡単化することができるとともに、エネルギー効率を高めることができ、しかも十分な動作力を得ることができるアクチュエータ駆動装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のアクチュエータ駆動装置は、可変速モータ、この可変速モータにより駆動される双方向吐出油圧ポンプおよびこの双方向吐出油圧ポンプからの圧力油により動作される油圧動作部を有し、かつ２つ以上が同時動作することがないように動作期間が互いに異なる複数のアクチュエータと、可変速モータに供給する出力を制御する可変速制御装置と、可変速制御装置からの出力を選択的に１つだけのアクチュエータの可変速モータに供給する切り換え手段と、可変速制御装置および切り換え手段を制御する制御手段とを含むものである。
【００１２】
請求項２のアクチュエータ駆動装置は、可変速モータ、この可変速モータにより駆動される双方向吐出油圧ポンプおよびこの双方向吐出油圧ポンプからの圧力油により動作される油圧動作部を有する油圧動作型の第１アクチュエータと、可変速モータを有する機械動作型の第２アクチュエータと、可変速モータに供給する出力を制御する可変速制御装置と、可変速制御装置からの出力を選択的に１つだけのアクチュエータの可変速モータに供給する切り換え手段と、可変速制御装置および切り換え手段を制御する制御手段とを含むものである。
【００１３】
【作用】
請求項１のアクチュエータ駆動装置であれば、制御手段により可変速制御装置を制御して可変速制御装置出力波形を制御し、同じく制御手段により切り換え手段を制御して可変速制御装置出力を選択的に１つだけの可変速モータに供給する。そして、可変速制御装置出力が供給された可変速モータにより双方向吐出油圧ポンプを動作させ、双方向吐出油圧ポンプからの圧力油により油圧動作部を動作させることができる。
【００１４】
この結果、アクチュエータの数が増加しても可変速制御装置および制御手段の数を増加させる必要がないことに起因して、アクチュエータ駆動装置全体としての構成の簡単化およびコストダウンを達成することができる。また、双方向吐出油圧ポンプおよび油圧動作部とで油圧閉回路を構成しているので、漏れを考慮する必要がなくなり、固定的なエネルギーの消費を阻止して装置全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
【００１５】
請求項２のアクチュエータ駆動装置であれば、制御手段により可変速制御装置を制御して可変速制御装置出力波形を制御し、同じく制御手段により切り換え手段を制御して可変速制御装置出力を選択的に１つだけの可変速モータに供給する。そして、可変速制御装置出力が供給された可変速モータにより双方向吐出油圧ポンプを動作させ、双方向吐出油圧ポンプからの圧力油により油圧動作部を動作させることができ、または第２アクチュエータの動作部を動作させることができる。したがって、油圧動作部によって十分に大きい剛性を達成することができるとともに、第２アクチュエータの動作部により十分に高い位置決め精度を達成することができる。
【００１６】
この結果、油圧動作部および第２アクチュエータの動作部を動作させる必要があるにも拘わらず、可変速制御装置および制御手段の数を増加させる必要がないことに起因して、アクチュエータ駆動装置全体としての構成の簡単化およびコストダウンを達成することができる。また、双方向吐出油圧ポンプおよび油圧動作部とで油圧閉回路を構成しているので、漏れを考慮する必要がなくなり、固定的なエネルギーの消費を阻止して装置全体としてのエネルギー効率を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のアクチュエータ駆動装置の実施の態様を詳細に説明する。
【００１８】
図１はこの発明のアクチュエータ駆動装置の一実施態様を示す概略図である。
【００１９】
このアクチュエータ駆動装置は、可変速モータ１ａ、この可変速モータ１ａにより駆動される双方向吐出油圧ポンプ１ｂおよびこの双方向吐出油圧ポンプ１ｂからの圧力油により動作される油圧シリンダ１ｃを有する複数のアクチュエータユニット１と、交流電源２を入力として直流電源化および交流電源化をこの順に行う１つのコンバータ／インバータ（可変速制御装置）３と、このコンバータ／インバータ３からのインバータ出力電圧（インバータ出力電流、インバータ出力周波数であってもよい）を選択的に何れかの可変速モータ１ａに印加するインバータ出力切換部４と、コンバータ／インバータ３およびインバータ出力切換部４を制御するコントローラ（制御部）５とを含んでいる。なお、各油圧シリンダ１ｃには圧力センサ１ｄが設けられており、各圧力センサ１ｄからの圧力検出信号をコントローラ５に供給している。そして、このコントローラ５には、外部インターフェースを介して動作指令が供給されている。また、前記複数のアクチュエータユニット１は、選択的に動作させられるものである。
【００２０】
上記の構成のアクチュエータ駆動装置の作用は次のとおりである。
【００２１】
コントローラ５によりインバータ出力切換部４を制御することによって、コンバータ／インバータ３からのインバータ出力電圧を選択的に何れかの可変速モータ１ａに印加することができる。そして、可変速モータ１ａにより双方向吐出油圧ポンプ１ｂを駆動し、この双方向吐出油圧ポンプ１ｂからの圧力油により油圧シリンダ１ｃを動作させることができる。また、この場合において、油圧シリンダ１ｃの圧力を該当する圧力センサ１ｄにより検出してコントローラ５に供給しているので、油圧シリンダ１ｃの圧力状態および動作指令に合わせたインバータ出力電圧を出力させるべくコンバータ／インバータ３を制御することができる。
【００２２】
そして、コントローラ５によりインバータ出力切換部４を制御してインバータ出力電圧を順次異なる可変速モータ１ａに印加するとともに、油圧シリンダ１ｃの圧力状態および動作指令に合わせたインバータ出力電圧を出力させるべくコンバータ／インバータ３を制御することにより、油圧シリンダ１ｃを動作させることができる。
【００２３】
したがって、コンバータ／インバータ３の台数を１台のみにしてコストダウンを達成することができる。また、従来のアクチュエータ駆動装置と比較して、油圧配管を簡単化することができる。
【００２４】
さらに、各油圧シリンダ１ｃにより保圧を行わせる場合には、圧力センサ１ｄによって保圧力が不足するアクチュエータを検出し、該当する双方向吐出油圧ポンプ１ｂを可変速モータ１ａにより駆動することによって、最小限のエネルギー消費でアクチュエータの保圧動作を継続することができる。
【００２５】
なお、この実施態様においては、各油圧シリンダ１ｃの圧力を検出する圧力センサ１ｄを設けているが、圧力センサ１ｄを省略することが可能である。そして、この場合には、時分割で定期的に双方向吐出油圧ポンプ１ｂを駆動することによって保圧動作を継続させることができる。
【００２６】
図２はこの発明のアクチュエータ駆動装置の他の実施態様を示す概略図である。
【００２７】
このアクチュエータ駆動装置は、割り出し対象物の割り出しおよびクランプを行うものである。
【００２８】
このアクチュエータ駆動装置は、クランプ・アンクランプ指令、割り出し・停止指令を入力として制御信号を出力する主機１１と、主機１１からの制御信号を入力として切り換え指示信号を出力するとともに、内部に含まれるインバータ１２ａを制御してインバータ出力電圧を出力するコントローラ１２と、可変速モータ１３ａ、この可変速モータ１３ａにより駆動される双方向吐出油圧ポンプ１３ｂおよびこの双方向吐出油圧ポンプ１３ｂからの圧力油により動作される油圧シリンダ１３ｃを有する第１アクチュエータユニット１３と、可変速モータ１４ａおよび減速機１４ｂを有する第２アクチュエータユニット１４と、切り換え指示信号を入力として切り換え動作され、インバータ出力電圧を可変速モータ１３ａ、１４ａの何れかに印加するインバータ出力切換部１５とを有している。なお、割り出し対象物（例えば、割り出し対象物を載置した割り出しテーブルなど）１６を減速機１４ｂからの出力により回転駆動する（割り出しを行う）ようにしているとともに、油圧シリンダ１３ｃにより駆動させるカップリング１７を割り出し対象物１６に押圧してクランプを行うようにしている。
【００２９】
上記の構成のアクチュエータ駆動装置の作用は次のとおりである。
【００３０】
割り出し対象物１６をクランプする場合には、割り出しを行わないのであるから、切り換え指示信号によってインバータ出力切換部１５を制御してインバータ出力電圧を第１アクチュエータユニット１３の可変速モータ１３ａに印加する。この場合には、可変速モータ１３ａにより双方向吐出油圧ポンプ１３ｂを駆動し、この双方向吐出油圧ポンプ１３ｂからの圧力油により油圧シリンダ１３ｃを動作させ、カップリング１７を割り出し対象物１６に押圧してクランプを行うことができる。
【００３１】
逆に、割り出し対象物１６の割り出しを行う場合には、クランプを行わないのであるから、切り換え指示信号によってインバータ出力切換部１５を制御してインバータ出力電圧を第２アクチュエータユニット１４の可変速モータ１４ａに印加する。この場合には、可変速モータ１４ａの機械的出力を減速機１４ｂを介して割り出し対象物１６に供給することにより割り出しを行うことができる。
【００３２】
この結果、精度のよい割り出しと高いクランプ剛性とを両立させることができる。
【００３３】
したがって、インバータ１２ａの台数を１台のみにしてコストダウンを達成することができる。また、従来のアクチュエータ駆動装置と比較して、油圧配管を簡単化することができる。
【００３４】
図３は図１の実施態様をＡＰＣ装置（ワーク自動交換装置）に適用した具体例を示す概略図である。
【００３５】
ここで、ＡＰＣ装置は、長尺のアーム部材２１と、アーム部材２１の中央部を支持して昇降させる第１油圧シリンダ２２と、アーム部材２１の両端寄り部に形成されたＵ字状の凹所に収容されるパレット２３と、パレット２３をクランプするカップリング部材２４と、パレット２３とカップリング部材２４とを互いに押圧してクランプを行わせる第２油圧シリンダ２５とを有している。なお、２６はパレット２３の上面所定位置にセットされるワークである。また、パレット２３は、その上部に抜け落ち防止用のフランジを有し、その下部に第２油圧シリンダ２５の作動部と係合する係合部を有し、その下面にカップリング部材２４の凹凸部と係合する凹凸部を有している。
【００３６】
そして、制御装置２７から出力されるモータ回転数指令Ｎｃｏｍを入力として動作し、インバータ出力電圧を出力するインバータ２８と、第１油圧シリンダ２２用のモータ２２ａ、双方向吐出油圧ポンプ２２ｂと、第２油圧シリンダ２５用のモータ２５ａ、双方向吐出油圧ポンプ２５ｂと、制御装置２７から出力される切換選択信号ＳｅｌＡ／Ｂを入力として切り換え動作を行い、インバータ出力電圧を選択的にモータ２２ａ、２５ａに印加するインバータ出力切り換え部２９とを有している。
【００３７】
図４はインバータ出力切り換え部２９の具体例を示す電気回路図である。
【００３８】
このインバータ出力切り換え部２９は、インバータ２８から出力される３相分のインバータ出力電圧をそれぞれ３つずつのスイッチングトランジスタ２９ａ、２９ｂを介してモータ２２ａ、２５ａに印加するようにしているとともに、一方の３つのスイッチングトランジスタ２９ａのベース端子に切換選択信号を供給し、他方の３つのスイッチングトランジスタ２９ｂのベース端子にインバータ２９ｃにより反転された切換選択信号を供給している。なお、スイッチングトランジスタ２９ａ、２９ｂに代えて、コンダクタなどの電気的接点を仕様することも可能である。
【００３９】
次いで、上記のＡＰＣ装置の作用を、図５の信号波形図および図６の動作状態図を参照して説明する。
【００４０】
図５はモータ回転数指令Ｎｃｏｍと切換選択信号ＳｅｌＡ／Ｂとの関係の一例を示す図であり、モータ回転数指令Ｎｃｏｍが０の場合には、モータは動作しないので切換選択信号ＳｅｌＡ／Ｂはどのような状態であってもよい（図５中、「ｄｏｎ’ｔ  ｃａｒｅ」参照）。逆に、モータ回転数指令Ｎｃｏｍが０でない場合には、モータは動作するのであるから、切換選択信号ＳｅｌＡ／Ｂは動作させるべきモータに対応させるべく制御される。
【００４１】
図６はＡＰＣ装置の動作の一例を示す図である。
【００４２】
先ず、アーム２１を移動させてパレット２３の上面所定位置にワーク２６をセットする｛図６（Ａ）参照｝。次いで、切換選択信号をＳｅｌＢに設定してインバータ出力電圧をモータ２２ａに印加し、双方向吐出油圧ポンプ２２ｂを駆動して第１油圧シリンダ２２を動作させることにより、アーム２１を下降させる｛図６（Ｂ）参照｝。その後、切換選択信号をＳｅｌＡに設定してインバータ出力電圧をモータ２５ａに印加し、双方向吐出油圧ポンプ２５ｂを駆動して第２油圧シリンダ２５を動作させることにより、パレット２３を下降させ、クランプする｛図６（Ｃ）参照｝。この状態においては、パレット２３の上面所定位置にセットされたワーク２６もクランプされた状態になっているので、このワーク２６に対して必要な加工処理（例えば、穴あけ加工）を行うことができる。
【００４３】
加工処理が行われた後は、切換選択信号をＳｅｌＡに設定してインバータ出力電圧をモータ２５ａに印加し、双方向吐出油圧ポンプ２５ｂを駆動して第２油圧シリンダ２５を逆方向に動作させることにより、パレット２３のクランプを解除し｛図６（Ｄ）参照｝、次いで、切換選択信号をＳｅｌＢに設定してインバータ出力電圧をモータ２２ａに印加し、双方向吐出油圧ポンプ２２ｂを駆動して第１油圧シリンダ２２を逆方向に動作させることにより、アーム２１を上昇させる｛図６（Ｅ）参照｝。
【００４４】
その後は、加工処理が施されたワーク２６を取り外し、再び新たなワーク２６について上記の一連の処理を行う。
【００４５】
したがって、インバータ１２ａの台数を１台のみにしてコストダウンを達成することができる。また、従来のアクチュエータ駆動装置と比較して、油圧配管を簡単化することができる。
【００４６】
なお、以上の各実施態様において、インバータに代えて、チョッパおよびＤＣモータを採用することが可能である。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、アクチュエータの数が増加しても可変速制御装置および制御手段の数を増加させる必要がないことに起因して、アクチュエータ駆動装置全体としての構成の簡単化およびコストダウンを達成することができ、また、双方向吐出油圧ポンプおよび油圧動作部とで油圧閉回路を構成しているので、漏れを考慮する必要がなくなり、固定的なエネルギーの消費を阻止して装置全体としてのエネルギー効率を高めることができるという特有の効果を奏する。
【００４８】
請求項２の発明は、油圧動作部および減速機構を動作させる必要があるにも拘わらず、可変速制御装置および制御手段の数を増加させる必要がないことに起因して、アクチュエータ駆動装置全体としての構成の簡単化およびコストダウンを達成することができ、また、双方向吐出油圧ポンプおよび油圧動作部とで油圧閉回路を構成しているので、漏れを考慮する必要がなくなり、固定的なエネルギーの消費を阻止して装置全体としてのエネルギー効率を高めることができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のアクチュエータ駆動装置の一実施態様を示す概略図である。
【図２】この発明のアクチュエータ駆動装置の他の実施態様を示す概略図である。
【図３】図１の実施態様をＡＰＣ装置に適用した具体例を示す概略図である。
【図４】インバータ出力切り換え部の具体例を示す電気回路図である。
【図５】モータ回転数指令Ｎｃｏｍと切換選択信号ＳｅｌＡ／Ｂとの関係の一例を示す図である。
【図６】ＡＰＣ装置の動作の一例を示す図である。
【図７】複数の油圧駆動型のアクチュエータを用いる従来のアクチュエータ駆動システムを示す図である。
【図８】従来の割り出し装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１  アクチュエータ    １ａ、１３ａ、１４ａ  可変速モータ
１ｂ、１３ｂ  双方向吐出油圧ポンプ    １ｃ、１３ｃ  油圧シリンダ
３  コンバータ／インバータ    ４、１５  インバータ出力切換部
５、１２  コントローラ    １２ａ  インバータ
１４ｂ  減速機
【図１】
0003895097.tif 000002
【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】
0003895097.tif 000008
【図８】
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