(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の吐出口からアクチュエータを一方向に作動させ、他方の吐出口からアクチュエータを反対方向に作動させるための流体を選択的に吐出可能にされたポンプの可変吐出量制御装置であって、前記アクチュエータの設定圧力を指示する圧力指令であって前記一方向側への圧力指令をプラスとし前記他方側の圧力指令をマイナスとして一組の圧力指令とし、前記一方向側の圧力検出信号をプラスとし前記他方側の圧力検出信号をマイナスとし前記圧力指令がプラスの時は前記圧力検出信号のプラス側を選択し前記圧力指令がマイナスの時は前記圧力検出信号のマイナス側を選択するようにされた一組の圧力フィードバック信号とし、前記一方の吐出流量の流量指令をプラスとし前記他方の吐出流量の流量指令をマイナスとして一組の流量指令とし、前記一方の吐出流量の流量検出信号をプラスとし前記他方の吐出流量の流量検出信号をマイナスとして一組の流量フィードバック信号とし、前記圧力指令と前記圧力フィードバック信号を比較・補償された圧力偏差量と、前記流量指令と前記流量フィードバック信号を比較・補償された流量偏差量とを比較し、偏差量を選択し、前記可変吐出量制御装置が前記圧力偏差量が選択された時は圧力フィードバック制御が行われ、前記流量偏差量が選択された時は流量フィードバック制御が行われるようにされており、
ａ）前記圧力指令がプラスでかつ前記速度指令がプラスの時は、前記圧力偏差量と前記流量偏差量とを比較し、符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｂ）前記圧力指令がマイナスでかつ前記速度指令がマイナスの時は、前記圧力偏差量と前記流量偏差量とを比較し、符号付で大きい方の偏差量を選択し、
ｃ）前記圧力指令がプラスでかつ前記速度指令がマイナス、又は、前記圧力指令がマイナスでかつ前記速度指令がプラスの時は、偏差量を零とし、
前記可変吐出量制御装置を駆動する増幅器に前記選択された偏差量を供給するようにしたことを特徴とする両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項２】
前記両方向可変吐出形ポンプの可変機構は固定ポンプのポンプ回転数及び回転方向をサーボモータにより変化させる構造のものであることを特徴とする請求項１記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項３】
前記一組の流量フィードバック信号は請求項２に記載の前記サーボモータの回転数及び回転方向を検出する回転速度検出器であることを特徴とする請求項２に記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の前記両方向可変吐出形ポンプの可変機構は斜板又は斜軸を傾転させることにより、ポンプ容量及び吐出方向を可変とする可変容量形ポンプであることを特徴とする請求項１記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項５】
前記一組の流量フィードバック信号は請求項４に記載の前記斜板又は斜軸の傾転角を検出する角度検出器であることを特徴とする請求項４記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項６】
前記一組の流量フィードバック信号はアクチュエータの位置を測定するための位置検出器であって、前記位置検出器から速度を算出し、前記アクチュエータの一方向移動時の速度をプラスとし、前記反対方向移動時の速度をマイナスとして換算した一組の流量フィードバック信号であることを特徴とする請求項１又は２又は４に記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の前記位置検出器の前記一方向側から前記反対方向側に出力が増加するようにされた位置検出信号を位置フィードバック信号とし、位置指令と前記流量指令のいずれかを選択する位置流量選択回路により流量指令が選択されたときに、請求項１に記載の前記ａ）乃至ｃ）の偏差量を選択して前記可変吐出量制御装置を制御し、位置指令が選択されたときに、前記位置指令と前記位置フィードバック信号とを比較・補償された位置偏差量を前記流量指令に代え、かつ、
前記圧力指令がプラスの時は前記圧力検出信号のプラス側を選択し、前記圧力指令がマイナスの時は前記圧力検出信号のマイナス側を選択し、
ｄ）前記圧力指令がプラスの時は、前記圧力偏差量と前記位置偏差量を流量指令とした場合の流量偏差量とを比較し、符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｅ）前記圧力指令がマイナスの時は、前記圧力偏差量と前記位置偏差量を流量指令とした場合の前記流量偏差量とを比較し、符号付で大きい方の偏差量を選択し、
前記可変吐出量制御装置の増幅器に前記いずれかの偏差量を供給し圧力又は位置フィードバック制御するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法。
【請求項８】
一方の吐出口からアクチュエータを一方向に作動させ、他方の吐出口からアクチュエータを反対方向に作動させるための流体を選択的に吐出可能にされたポンプの可変吐出量制御装置と、前記可変吐出量制御装置を駆動する増幅器と、前記一方向側への圧力指令をプラスとし前記他方側の圧力指令をマイナスとして一組の圧力指令とする圧力指令入力手段と、前記一方向側の圧力検出信号をプラスとし前記他方側の圧力検出信号をマイナスとし前記圧力指令がプラスの時は前記圧力検出信号のプラス側を選択し前記圧力指令がマイナスの時は前記圧力検出信号のマイナス側を選択するようにされた一組の圧力フィードバック信号とする信号選択手段と、前記一方の吐出流量の流量指令をプラスとし前記他方の吐出流量の流量指令をマイナスとして一組の流量指令とする流量指令入力手段と、前記一方の吐出流量の流量検出信号をプラスとし前記他方の吐出流量の流量検出信号をマイナスとして一組の流量フィードバック信号とする流量検出手段と、前記圧力指令と前記圧力フィードバック信号を比較・補償して圧力偏差量を出力する圧力比較・補償手段と、前記流量指令と前記流量フィードバック信号を比較・補償して流量偏差量を出力する流量比較・補償手段、前記圧力偏差量と前記流量偏差量を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された偏差量を前記増幅器に出力する制御モード選択手段と、を有し前記可変吐出量制御装置が圧力又は流量フィードバック制御を行うようにされており、前記選択手段は、
ａ）前記圧力指令がプラスでかつ前記速度指令がプラスの時は、前記圧力偏差量と前記流量偏差量とを比較し符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｂ）前記圧力指令がマイナスでかつ前記速度指令がマイナスの時は、前記圧力偏差量と前記流量偏差量とを比較し符号付で大きい方の偏差量を選択し、
ｃ）前記圧力指令がプラスでかつ前記速度指令がマイナス、又は、前記圧力指令がマイナスでかつ前記速度指令がプラスの時は、偏差量を零とし、前記増幅器に前記偏差量を供給するようにされていることを特徴とする両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置。
【請求項９】
前記両方向可変吐出形ポンプの可変機構は固定ポンプのポンプ回転数及び回転方向をサーボモータにより変化させる構造のものであることを特徴とする請求項８記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置。
【請求項１０】
前記一組の流量フィードバック信号は請求項９に記載の前記サーボモータの回転数及び回転方向を検出する回転速度検出器であることを特徴とする請求項９に記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置。
【請求項１１】
前記両方向可変吐出形ポンプの可変機構は斜板又は斜軸を傾転させることにより、ポンプ容量及び吐出方向を可変とする可変容量形ポンプであることを特徴とする請求項８記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置。
【請求項１２】
前記一組の流量フィードバック信号は請求項１１に記載の前記斜板又は斜軸の傾転角を検出する角度検出器であることを特徴とする請求項１１記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置。
【請求項１３】
前記一組の流量フィードバック信号はアクチュエータの位置を測定するための位置検出器であって、前記位置検出器から速度を算出し、前記アクチュエータの一方向移動時の速度をプラスとし、前記反対方向移動時の速度をマイナスとして換算した一組の流量フィードバック信号であることを特徴とする請求項８又は９又は１１に記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の前記位置検出器の前記一方向側から前記反対方向側に出力が増加するようにされた位置検出信号をフィードバック信号として出力する位置検出手段と、位置指令を出力する位置指令入力手段と、前記位置指令と前記位置フィードバック信号を比較・補正して位置偏差量を出力する位置比較・補償手段と、前記位置指令と前記流量指令のいずれかを選択する位置流量選択手段と、前記位置流量選択手段で流量指令が選択されたときに前記位置偏差量出力が遮断され流量指令が前記流量比較・補償手段に出力され、前記位置流量選択手段で位置指令が選択されたときに流量指令が遮断され前記位置偏差量出力が前記流量比較・補償手段に出力される位置流量切換手段と、を有し、さらに、前記位置流量選択手段で流量指令が選択されたときは、請求項８に記載の前記選択手段は、請求項８に記載の前記ａ）乃至ｄ）の偏差量を選択し、前記位置流量選択手段で位置指令が選択されたときに、前記選択手段は、
ｄ）前記圧力指令がプラスの時は、前記圧力偏差量と前記流量偏差量の符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｅ）前記圧力指令がマイナスの時は、前記圧力偏差量と前記流量偏差量の符号付で大きい方の偏差量を選択し、
前記可変吐出量制御装置を駆動する前記増幅器に前記偏差量を供給するようにされていることを特徴とする請求項１３に記載の両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一方の吐出口からアクチュエータを一方向に作動させ、他方の吐出口からアクチュエータを反対方向に作動させるための流体を選択的に吐出可能にされたポンプの可変吐出量制御装置の制御方法及び装置に関する。特に、ポンプから吐出される流量を流量指令により制御する流量制御系と、吐出圧力を圧力指令により制御する圧力制御系とを備えた両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成型機の射出成形工程では、閉じられた金型に射出ノズルを介して射出材料である樹脂を加熱押し込み保圧成形する。射出開始時はスプル部に低圧で樹脂が送られる。さらに樹脂供給時にはノズルの抵抗による中圧力で樹脂が金型内に送り込まれる。さらに、金型内に樹脂が充満すると樹脂圧を上昇させ、所定圧力で保圧し均質な成形品を得る。この樹脂の押し込みを油圧シリンダ（射出シリンダ）で行う場合は、低圧、中圧力では樹脂の量を制御するための所定速度（流量）で制御される。保圧時には樹脂の圧力を制御するため所定圧力で制御される。樹脂の押し込み速度、保圧力、速度から保圧のタイミングの精度は樹脂の精度に大きく影響を与える。従って、この一連の射出工程において、例えば、特許第３１７１４７３号や、第２８１１２００号公報では、可変容量形ポンプを用い圧力及び流量フィードバック制御回路を構成して精度を上げ、さらに自動的に流量から圧力フィードバック制御へ選択して射出シリンダを流量制御から圧力制御へ自動的に変換制御するものが開示されている。この切換方法は、射出圧力を測定する圧力検出器と保圧時の射出圧力を決める圧力指令との間の圧力偏差量を計算し、射出速度を測定する流量検出出力と射出速度を決める流量指令との間の流量偏差量を計算し、圧力偏差量と流量偏差量とを比較して小さい方を選択してフィードバック制御を行うことにより切り換えている。
【０００３】
例えば、圧力指令値を保圧力、流量指令値を押し込み速度として設定すると、まず射出開始時の低圧では圧力の高い圧力指令値と低い圧力検出器の圧力偏差量はプラスで大きな値となる。一方、抵抗がないので、流量指令値に応じた流量が供給され流量指令値と流量検出値との流量偏差量は小さい。従って、流量偏差量が選択され油圧ポンプは流量フィードバック制御される。樹脂が充填され圧力が上昇すると、速度が遅くなり、流量偏差量が大きくなり、圧力偏差量が小さくなるので、圧力フィードバック制御される。このようにして、指令値を適宜に設定することにより流量フィードバック制御から圧力フィードバック制御への自動切換を行っている。さらに、切換時、スタート時等の種々の条件でのオーバーシュート防止や制御の安定性を得るために偏差量を補償するための補償回路を選択可能としたり、比例、積分、微分等の増幅器を並列にしたり、非線形にするものが開示されている。かかる流量・圧力制御は、射出成形機の他プレス機や産業機械に応用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、可変ポンプの可変構造は、斜板や斜軸式の傾転角を変化させるものや、固定容量ポンプを駆動するＡＣ、ＤＣサーボモータ、インダクションモータ等をサーボあるいはインバータ制御するものが用いられている。ところで、これら可変ポンプは一方向吐出のみでなく、例えば特開平９−１７４３００号公報の可変ポンプはインバータ制御によりモータを両回転方向に制御するものが開示され、これにより、ポンプの吐出方向を変えて方向切替弁を設けることなくシリンダの前後進させるものが開示されている。しかし、かかる一方の吐出口からアクチュエータを一方向に作動させ、他方の吐出口からアクチュエータを反対方向に作動させるための流体を選択的に吐出可能にされた両方向可変吐出形ポンプの可変吐出量制御装置について前述した流量・圧力制御装置を適用したものはなかった。
【０００５】
また、プレス機等においては、例えば、流量・圧力制御の他、位置・圧力制御がのぞまれる場合がある。例えば、圧入プレスにおいては、圧入開始端手前までは高速に移動を行い、一方圧入開始端に当接する際の速度は低速とする流量制御を行い加工時間を短縮するとともに、その後圧入深さまで位置決め制御を行う。この際に圧入部品の形状異常等による圧入異常が発生した場合、位置の制御しか行っていなければ、異常圧に関係なく、圧入深さまで位置決めを行うように制御され、異常圧を発生しても位置決めを行い続けてしまう。これを防止するため、位置のみでなく、圧力も制御する位置・圧力制御を行う必要がある。また、圧入圧力は製品毎に異なるため、製品にあわせてその上限圧力は任意に可変できることが望まれる。又、同様に鍛造成形プレスにおいては、高速送りで圧力・流量制御を行い、下死点制御においては位置・圧力制御が要求される。
【０００６】
本発明の課題は、上記問題点に鑑みて、両方向可変吐出形ポンプの圧力フィードバック制御及び流量フィードバック制御を可能とし、さらに、圧力及び流量フィードバック制御の選択を自動的に行える圧力・流量制御方法及び装置を提供することである。さらに、位置フィードバック制御も可能にし、圧力及び位置フィードバックの選択をも自動的に行える圧力・流量制御方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、請求項１の記載の発明においては、一方の吐出口からアクチュエータを一方向に作動させ、他方の吐出口からアクチュエータを反対方向に作動させるための流体を選択的に吐出可能にされたポンプの可変吐出量制御装置であって、アクチュエータの設定圧力を指示する圧力指令であって一方向側への圧力指令をプラスとし他方側の圧力指令をマイナスとして一組の圧力指令とし、一方向側の圧力検出信号をプラスとし他方側の圧力検出信号をマイナスとし圧力指令がプラスの時は圧力検出信号のプラス側を選択し圧力指令がマイナスの時は圧力検出信号のマイナス側を選択するようにされた一組の圧力フィードバック信号とし、一方の吐出流量の流量指令をプラスとし他方の吐出流量の流量指令をマイナスとして一組の流量指令とし、一方の吐出流量の流量検出信号をプラスとし他方の吐出流量の流量検出信号をマイナスとして一組の流量フィードバック信号とし、圧力指令と圧力フィードバック信号を比較・補償された圧力偏差量と、流量指令と流量フィードバック信号を比較・補償された流量偏差量とを比較し、偏差量を選択し、可変吐出量制御装置が圧力偏差量が選択された時は圧力フィードバック制御が行われ、流量偏差量が選択された時は流量フィードバック制御が行われるようにされており、
ａ）圧力指令がプラスでかつ速度指令がプラスの時は、圧力偏差量と流量偏差量とを比較し、符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｂ）圧力指令がマイナスでかつ速度指令がマイナスの時は、圧力偏差量と流量偏差量とを比較し、符号付で大きい方の偏差量を選択し、
ｃ）圧力指令がプラスでかつ速度指令がマイナス、又は、圧力指令がマイナスでかつ速度指令がプラスの時は、偏差量を零とし、
可変吐出量制御装置を駆動する増幅器に選択された偏差量を供給するようにした両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法を提供することにより上記課題を解決した。
【０００８】
即ち、両方向での制御をできるだけ共通な要素で制御するために、一方又は他方に対する指令信号、検出信号をそれぞれプラス・マイナスに分け方向性を正負の電気信号に分けることとした。そこで、一方側の圧力検出信号、流量検出信号、圧力指令、流量指令をプラス、他方側の圧力検出信号、流量検出信号、圧力指令、流量指令をマイナスとして一組の出力としたので、正負でどちらの制御をしているのか電気的に容易に判別できる。従って、圧力指令と圧力フィードバック信号を比較・補償された圧力偏差量と、流量指令と流量フィードバック信号を比較・補償された流量偏差量とを比較し、偏差量を選択し、可変吐出量制御装置が圧力偏差量が選択された時は圧力フィードバック制御が行われ、前記流量偏差量が選択された時は流量フィードバック制御するという従来と同様な制御が両吐出方向に対しそれぞれ可能である。
【０００９】
ところで、上記フィードバック制御においてプラス又はマイナスの指令値に対して、フィードバック信号は必ずしも指令値のプラスマイナスに応じたプラスマイナスではなく、種々の状態が生ずる。例えば、アナログ信号の零点のずれやドリフト、人為的な指令値等の設定ミス、初期設定の為の試験作動時の設定値の不整合、負荷や外力による逆方向作動等種々の要因により、指令値がプラス（一方向への作動）に対してフィードバック信号がマイナスになったり、この逆になることがある。この場合に、従来のままでは、暴走、振動、ハンチング等が発生するおそれがある。そこで、本発明のおいては、どの方向が制御すべき側なのかを明確にするために圧力に関しては、圧力指令がプラスの時は圧力検出信号のプラス側を選択し、圧力指令がマイナスの時は圧力検出信号のマイナス側を選択するようにして方向性を特定した。
【００１０】
一方、偏差量に関しては、
ａ）圧力指令がプラスでかつ前記速度指令がプラスの時は、圧力偏差量と流量偏差量とを比較し、符号付で小さい方の偏差量を選択する。
これにより、指令値よりフィードバック値が小さい場合は偏差量はプラスとなり、この値が僅かであれば充分制御されており、この値がプラス側により大きければ大きいほど指令値に対し作動が遅れており制御状態ではない。一方、指令値よりフィードバック値が大きい場合は偏差量はマイナスとなり、オーバーシュート気味となる。圧力、流量偏差量が共にプラスである場合は偏差量が小さい方が制御されている。一方、マイナスになる場合は、オーバーシュートされているので、もし絶対値で小さい方をとるとオーバーシュート分が是正されないままとなる。そこで、オーバーシュートを是正するために偏差量を符号付で小さい方とした。同様に、逆方向ではマイナス側でフィードバックの大小を決定する。従って、ｂ）圧力指令がマイナスでかつ速度指令がマイナスの時は、圧力偏差量と流量偏差量とを比較し、符号付で大きい方の偏差量を選択する。
【００１１】
圧力と流量指令値のプラスマイナスが異なる場合は、種々の条件を検討しても判定を複雑化するだけであるので、本発明においては、
ｃ）圧力指令がプラスでかつ速度指令がマイナス、又は、圧力指令がマイナスでかつ速度指令がプラスの時は、偏差量を零とし、可変吐出量制御装置を停止、つまり吐出量を零とするようにした。圧力と流量指令値のプラスマイナスが異なるような条件では、例え作動させても零点が移動している等、作動自体に有効なあるいは意味のある働きがないのが一般であり停止しても問題はない。なお、圧力指令、流量指令が、いずれか、又は両方が零の場合は、プラス側またはマイナス側のいずれかとして設定すれば、同様な制御となる。また、いずれかの指令が零の場合には出力を零としてもよく、適宜設定すればよい。
【００１２】
また、請求項２にかかる発明においては、両方向可変吐出形ポンプの可変機構は固定ポンプのポンプ回転数及び回転方向をサーボモータにより変化させる構造のものとした。かかる構造での流量検出器は請求項３に示すような、一組の流量フィードバック信号はサーボモータの回転数及び回転方向を検出する回転速度検出器とするのが好ましい。
【００１３】
また、請求項４にかかる発明においては、両方向可変吐出形ポンプの可変機構は斜板又は斜軸を傾転させることにより、ポンプ容量及び吐出方向を可変とする可変容量形ポンプとした。かかるポンプの流量検出器は請求項５に示すように一組の流量フィードバック信号は斜板又は斜軸の傾転角を検出する角度検出器とするのが好ましい。
【００１４】
流量検出器は前述した通り、回転速度検出器や角度検出器でもよいが、かかるポンプサイドでの測定では、実際のアクチュエータの動きとは同じでない。従って、測定誤差が大きく、また、分解能も劣る。そこで、請求項６の発明においては、一組の流量フィードバック信号はアクチュエータの位置を測定するための位置検出器であって、位置検出器から速度を算出し、アクチュエータの一方向移動時の速度をプラスとし、反対方向移動時の速度をマイナスとして換算した一組の流量フィードバック信号として、アクチュエータの動きを流量フィードバック信号とするようにした。
【００１５】
また、圧力・流量フィードバック制御にさらに、圧力・位置フィードバック制御を行いたい。そこで、請求項７にかかる発明においては、前述した位置検出器の一方向側から反対方向側に出力が増加するようにされた位置検出信号を位置フィードバック信号とし、位置指令と流量指令のいずれかを選択する位置流量選択回路により流量指令が選択されたときに、前述した請求項１に記載のａ）乃至ｃ）の偏差量を選択して可変吐出量制御装置を制御し、位置指令が選択されたときに、位置指令と位置フィードバック信号とを比較・補償された位置偏差量を流量指令に代え、かつ、
ｄ）圧力指令がプラスの時は、圧力偏差量と位置偏差量を流量指令とした場合の流量偏差量とを比較し、符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｅ）圧力指令がマイナスの時は、圧力偏差量と位置偏差量を流量指令とした場合の流量偏差量とを比較し、符号付で大きい方の偏差量を選択し、
可変吐出量制御装置の増幅器にいずれかの偏差量を供給し圧力又は位置フィードバック制御するようにした両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法提供する。
【００１６】
即ち、位置制御においては、位置指令と位置フィードバック信号との偏差量は実質、速度制御即ち流量制御と同等の信号となる。そこで、位置偏差量を流量指令として、流量フィードバック制御部に入力するようにした。これにより、位置フィードバック制御と流量フィードバック制御を選択可能となる。また、位置指令フィードバック制御であっても、流量フィードバック制御の補償値等をそのまま使用するので調整が容易である。
【００１７】
このように流量（速度）フィードバック制御系の外側に位置制御系を構成した場合において、指令位置と現在位置の差である位置偏差の符号、つまり速度指令と、圧力指令の符号が合わない場合は、それぞれの指令の符号が異なることから、出力が０となる。位置指令を与える際には、移動方向、つまり位置偏差の符号が分かっているため、それに合わせて圧力指令の符号を決めればよいが、目標位置まで移動しさらに位置がオーバーシュートした場合には、位置偏差の符号は逆になり、それぞれの指令の符号が異なることから出力が０となり、オーバーシュートの補正ができない。オーバーシュートの補正をするためには、指令を与える側で常に現在位置を認識し、位置偏差の符号を算出し、位置偏差の符号と圧力指令の符号を合わせる必要があり、指令を与える側の装置も複雑になる。そこで本発明においては、圧力・位置指令の場合は、圧力指令の符号のみによって次のように設定することとした。
ｄ）圧力指令がプラスの時は、圧力偏差量と位置偏差量を流量指令とした場合の流量偏差量とを比較し、符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｅ）圧力指令がマイナスの時は、圧力偏差量と位置偏差量を流量指令とした場合の流量偏差量とを比較し、符号付で大きい方の偏差量を選択する。
【００１８】
これにより、位置指令がプラス方向の場合は、位置偏差もプラスになり、さらには速度（流量）偏差量もプラスになるので、圧力指令もプラスとすると、圧力偏差量と流量偏差量の小さい方が選択されてポンプ吐出量が制御される。さらに移動して目標位置でオーバーシュートしたとすると今度は位置偏差がマイナス、流量偏差量もマイナスとなるので、符号付の小さい方である流量偏差量が選ばれて位置を戻すように制御される。
【００１９】
逆に、位置指令がマイナス方向の場合は、位置偏差もマイナスになり、さらには速度（流量）偏差量もマイナスになるので、圧力指令もマイナスとすると、圧力偏差量と流量偏差量の大きい方が選択されてポンプ吐出量が制御される。さらに移動して目標位置でオーバーシュートしたとすると今度は位置偏差がプラス、流量偏差量もプラスとなるので、符号付の大きい方である流量偏差量が選ばれて位置を戻すように制御される。なお、最初から位置指令に対して圧力指令の符号が逆の場合は、前述したオーバーシュートした場合と同様に、位置制御が優先される。
【００２０】
前述した両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御方法を実施するためには、次の装置とすればよい。即ち、請求項８にかかる発明においては、一方の吐出口からアクチュエータを一方向に作動させ、他方の吐出口からアクチュエータを反対方向に作動させるための流体を選択的に吐出可能にされたポンプの可変吐出量制御装置と、可変吐出量制御装置を駆動する増幅器と、一方向側への圧力指令をプラスとし他方側の圧力指令をマイナスとして一組の圧力指令とする圧力指令入力手段と、一方向側の圧力検出信号をプラスとし他方側の圧力検出信号をマイナスとし圧力指令がプラスの時は圧力検出信号のプラス側を選択し、圧力指令がマイナスの時は圧力検出信号のマイナス側を選択するようにされた一組の圧力フィードバック信号とする信号選択手段と、一方の吐出流量の流量指令をプラスとし他方の吐出流量の流量指令をマイナスとして一組の流量指令とする流量指令入力手段と、一方の吐出流量の流量検出信号をプラスとし前記他方の吐出流量の流量検出信号をマイナスとして一組の流量フィードバック信号とする流量検出手段と、圧力指令と圧力フィードバック信号を比較・補償して圧力偏差量を出力する圧力比較・補償手段と、流量指令と前記流量フィードバック信号を比較・補償して流量偏差量を出力する流量比較・補償手段、圧力偏差量と流量偏差量を選択する選択手段と、選択手段により選択された偏差量を増幅器に出力する制御モード選択手段と、を有し可変吐出量制御装置が圧力又は流量フィードバック制御を行うようにされており、選択手段は、
ａ）圧力指令がプラスでかつ流量（速度）指令がプラスの時は、圧力偏差量と流量偏差量とを比較し符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｂ）圧力指令がマイナスでかつ流量指令がマイナスの時は、圧力偏差量と流量偏差量とを比較し符号付で大きい方の偏差量を選択し、
ｃ）圧力指令がプラスでかつ流量指令がマイナス、又は、圧力指令がマイナスでかつ流量指令がプラスの時は、偏差量を零とし、増幅器に偏差量を供給するようにした両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置を提供することにより前述の方法を行える。
【００２１】
両方向可変吐出形ポンプの可変機構は固定ポンプのポンプ回転数及び回転方向をサーボモータにより変化させる構造のものがよい（請求項９）。また、一組の流量フィードバック信号はサーボモータの回転数及び回転方向を検出する回転速度検出器にするのが好ましい（請求項１０）。さらに、両方向可変吐出形ポンプの可変機構は斜板又は斜軸を傾転させることにより、ポンプ容量及び吐出方向を可変とする可変容量形ポンプのものであってもよい（請求項１１）。さらに、斜板、斜軸形の可変ポンプの一組の流量フィードバック信号は斜板又は斜軸の傾転角を検出する角度検出器を用いるのが好ましい（請求項１２）。
【００２２】
一組の流量フィードバック信号はアクチュエータの位置を測定するための位置検出器であって、位置検出器から速度を算出し、アクチュエータの一方向移動時の速度をプラスとし、反対方向移動時の速度をマイナスとして換算した一組の流量フィードバック信号とするのがより好ましい（請求項１３）。
【００２３】
さらに、位置検出器の一方向側から反対方向側に出力が増加するようにされた位置検出信号をフィードバック信号として出力する位置検出手段と、位置指令を出力する位置指令入力手段と、位置指令と位置フィードバック信号を比較・補正して位置偏差量を出力する位置比較・補償手段と、位置指令と流量指令のいずれかを選択する位置流量選択手段と、位置流量選択手段で流量指令が選択されたときに位置偏差量出力が遮断され流量指令が流量比較・補償手段に出力され、位置流量選択手段で位置指令が選択されたときに流量指令が遮断され位置偏差量出力が流量比較・補償手段に出力される位置流量切換手段と、を有し、さらに、位置流量選択手段で流量指令が選択されたときは、請求項８に記載の選択手段は、請求項８に記載の前記ａ）乃至ｃ）の偏差量を選択し、位置流量選択手段で位置指令が選択されたときに、選択手段は、
ｄ）圧力指令がプラスの時は、圧力偏差量と流量偏差量の符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｅ）圧力指令がマイナスの時は、圧力偏差量と流量偏差量の符号付で大きい方の偏差量を選択し、
可変吐出量制御装置を駆動する増幅器に偏差量を供給することにより、圧力・流量制御、圧力・位置制御の可能な両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御装置を提供するものとなった。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の第一の実施の形態を示す油圧回路図、図２はブロック線図である。第一の実施の形態は圧力及び流量フィードバック制御を行うものである。図１に示すように、作動油を吸入・吐出する両回転型の固定容量形ピストンポンプ１、ポンプを回転するサーボモータ２、サーボモータの回転方向及び回転数を検出するエンコーダ３から可変吐出量制御装置５が構成され、さらに可変吐出量制御装置を駆動する増幅器４が設けられ、両方向可変吐出形ポンプ１０を構成している。可変吐出量制御装置５はポンプ１の両側に設けられた一方側の吐出口１１から油路１３を介して油圧シリンダ（アクチュエータ）６のキャップ側６ｃに圧油を流入させ一方向（プラス側）に作動、図１ではシリンダロッド６ｒが出る方向に作用させ、他方の吐出口１２から油路１４を介して油圧シリンダのヘッド側６ｈに圧油を流入させ反対方向（マイナス側）に作動、図１ではシリンダロッド６ｒが引き込む方向に作用させるように圧油（流体）を選択的に吐出するようにされている。かかる構成の両方向可変吐出形ポンプは従来の技術で述べたものと同様であるので詳細は省略する。
【００２５】
流路１３及び１４にはそれぞれ一方向側圧力検出器７、他方側圧力検出器８が設けられている。ポンプ１の一方側の吐出口１１から吐出された圧油はシリンダロッド６ｒを押出し、シリンダヘッド６ｈ側からの戻り油はポンプの他方側の油路１４を通って他方側の吐出口１２からポンプ１に戻される。戻される油量は吐出される油量より少ないため油タンク１５より吸入チェック弁１６を介して不足油が他方側の吐出口１２からポンプ１に補充される。逆に、ポンプ１の他方側の吐出口１２から吐出された圧油はシリンダロッド６ｒを引き込み、シリンダキャップ６ｃ側からの戻り油はポンプの一方側の油路１３を通って一方側の吐出口１１からポンプ１に戻される。戻される油量は吐出される油量より多いためパイロットチェック１７を押し開き余剰油を油タンク１５に戻すようにされている。
【００２６】
かかる油圧回路に対して制御回路は次のようにされる。図２に示すように、一方向側への圧力指令をプラスとし他方側の圧力指令をマイナスとして一組の圧力指令２２とする圧力指令入力手段２１と、一方向側の圧力検出器７からの圧力検出信号２３をプラスとし他方側の圧力検出器８からの圧力検出信号２４をマイナスとして一組の圧力フィードバック信号２６とし、圧力指令２２がプラスの時は圧力検出信号のプラス側２３を選択し、圧力指令がマイナスの時は圧力検出信号のマイナス側２４を選択するように信号選択手段２５とが設けられている。圧力フィードバック信号２６及び圧力指令信号２２は、圧力比較器２７、補償回路（例えば比例積分回路）２８からなる圧力比較・補償手段５０により比較補償され、圧力偏差量３５として選択手段２９を介して増幅器４に供給され圧力フィードバック制御による可変吐出量制御が行われる。
【００２７】
一方側への吐出流量の流量指令をプラスとし他方側への吐出流量の流量指令をマイナスとして一組の流量指令信号３１とする流量指令入力手段３０と、吐出流量はエンコーダ３により代理検出され一方側の流量検出信号をプラスとし他方側の流量検出信号をマイナスとして一組の流量フィードバック信号３３とする流量検出手段３２が設けられている。流量フィードバック信号３３と流量指令信号３１とは、流量比較器３４と補償回路（例えば比例積分回路）４５とからなる流量比較・補償手段５１により比較補償され、流量偏差量３６として選択手段２９を介して増幅器４に供給され流量フィードバック制御による可変吐出量制御が行われる。
【００２８】
選択手段２９は、
ａ）圧力指令２２がプラスでかつ流量（速度）指令３１がプラスの時は、圧力偏差量３５と流量偏差量３６とを比較し符号付で小さい方の偏差量３７を選択し、ｂ）圧力指令２２がマイナスでかつ流量指令３１がマイナスの時は、圧力偏差量３５と流量偏差量３６とを比較し符号付で大きい方の偏差量３７を選択し、
ｃ）圧力指令２２がプラスでかつ流量指令２３がマイナス、又は、圧力指令がマイナスでかつ速度指令がプラスの時は、偏差量３７を零とし、増幅器４に偏差量３７を供給するようにされている。圧力指令、および流量指令が零の場合は、それぞれプラス側の指令として設定しており、前記ａ）と同様となる。従って、圧力指令、流量指令、圧力偏差量、流量偏差量の組合せにより、圧力又は流量フィードバック制御のいずれかが選択され可変吐出量の圧力・流量フィードバック制御が行われる。
【００２９】
圧力・流量フィードバック制御を両方向側で行えるので、例えば、前述した射出成型機の射出制御等において、射出初期は射出速度を制御する流量制御を行い、樹脂が金型内に充填された後は圧力制御により保圧を行い、戻り工程で、ピンを引き抜く時に低圧制御し、ピンと金型とのかじりを防止し、引き抜き後、流量制御により素早く戻す等の応用が可能となる。さらに、圧力指令と流量指令とのプラスマイナスが逆の関係の時は、偏差量３７を零としポンプの吐出量を零とするので、テストショット時や調整時に設定ミスがあっても、誤動作の発生を防ぐことができる。
【００３０】
なお、両方向可変吐出形ポンプの可変機構はポンプ回転数及び回転方向をサーボモータにより変化させ、一組の流量フィードバック信号をサーボモータの回転速度検出器としたが、斜板又は斜軸を傾転させることにより、ポンプ容量及び吐出方向を可変とする可変容量形ポンプのものであって、流量フィードバック信号を斜板又は斜軸の傾転角を検出する角度検出器とすることもできることはいうまでもない。
【００３１】
本発明の第二の実施の形態について、説明する。第二の実施の形態では、第一の実施の形態のものにさらに位置フィードバック制御機能を加えたものである。第二の実施の形態の油圧回路図は前述した図１と同様で、位置検出器であるリニアスケール４１を利用するようにされている。また、図３は本発明の第二の実施の形態を示すブロック線図であり、前述したと同様の構成については同符号を付し説明を省略する。図１において、位置検出器であるリニアスケール４１の被検出ロッド４２は油圧シリンダ６のロッド６ｒの先端に取り付けられ、ロッドの出入りに応じて位置を検出するようにされている。位置検出器の位置検出信号４３は一方向側から反対方向側に出力が増加する。即ちロッド６ｒが伸びるに従って大きくなるようにされている。リニアスケール４１からの位置検出信号４３はカウンタ４４によりカウントされ速度（流量）検出手段３２により速度信号、即ち流量フィードバック信号３３として出力される。流量フィードバック信号３３は、第一の実施の形態と同様に、比較・補償手段５１により流量指令３１と比較補償され流量偏差量３６として選択手段２９を介して増幅器４に供給され流量フィードバック制御による可変吐出量制御が行われる。なお、前述したように、選択手段２９により圧力偏差量が選択された場合は圧力フィードバック制御による可変吐出量制御が行われる。
【００３２】
一方、位置検出信号４３はカウンタ４４によりカウントされて位置検出手段４６より位置フィードバック信号４７として出力される。位置フィードバック信号４７は位置比較器４８、補償手段（例えば比例積分）４９からなる位置比較・補償手段５２により、位置指令手段５６から出力される位置指令５５と比較補償され位置偏差量５４として位置流量切換手段５３に出力される。本発明においては、流量指令及び位置指令のいずれかを選択するための位置流量選択手段５７が設けられている。位置流量切換手段５３は、この位置流量選択手段５７により流量指令が選択されたときに位置偏差量５４の出力を遮断し流量指令３１が流量比較・補償手段５１に出力され、位置流量選択手段５７で位置指令５５が選択されたときは流量指令３１が遮断され位置偏差量５４の出力が流量比較・補償手段５１に入力するようにされている。即ち、位置指令が選択されたときは流量指令３１に代えて位置偏差量５４が流量比較・補償手段５１に入力される。なお、指令値、検出器等の零点やスパン（ゲイン）を調整する調整器や、検出信号等をモニタするためのモニタ回路、その他の補償回路が適宜設けられるのはいうまでもない。また、符号６０は応答性を増すために追加した回路である。
【００３３】
圧力・流量制御に加え圧力・位置制御を可能とするには、単に、選択手段２９に圧力偏差量、流量偏差量、位置偏差量を入力しそれぞれ選択するようにしてもよい。しかし、位置フィードバックにおいては結果として速度（流量）制御となり、速度（流量）指令と同等信号となる。従って、本発明のように流量指令に代えて位置偏差量を与えるようにして制御すれば、調整も容易であり、応答性、位置決め精度等が良好となる。
【００３４】
圧力・流量制御においては、圧力信号と流量信号とのプラスマイナスを判定したが、位置流量制御においては、選択手段２９は、
ｄ）圧力指令がプラスの時は、圧力偏差量と流量偏差量の符号付で小さい方の偏差量を選択し、
ｅ）圧力指令がマイナスの時は、圧力偏差量と流量偏差量の符号付で大きい方の偏差量を選択するようにされている。
これにより、圧力・流量制御、圧力・位置制御が選択的に可能な両方向可変吐出形ポンプの圧力・流量制御ができる。例えば、圧入プレスや鍛造成形プレスに利用できるものとなった。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、両方向可変吐出量制御において、圧力指令、圧力フィードバック信号、流量指令、流量フィードバック信号を方向別にプラスマイナスに分け方向性を電気的に特定し、圧力指令と圧力フィードバック信号を比較・補償された圧力偏差量と、流量指令と流量フィードバック信号を比較・補償された流量偏差量とを比較し、偏差量を選択し、可変吐出量制御装置が圧力偏差量が選択された時は圧力フィードバック制御が行われ、流量偏差量が選択された時は流量フィードバック制御が行われるようして、かつ、圧力指令と速度指令のプラスマイナス及び圧力偏差量、流量偏差量の大小により、偏差量零を含む選択できるようにしたので、両方向可変吐出形ポンプの圧力フィードバック制御又は流量フィードバック制御を可能とし、さらに、圧力及び流量フィードバック制御の選択を自動的に行え、また、偏差量零とすることができるので、振動、ハンチング、オーバーシュートの少ない圧力・流量制御方法及び装置を提供するものとなった。また、装置も複雑でなく制御も容易なものとなった。
【００３６】
また、サーボモータの回転検出器や、斜板や斜軸の角度検出器を流量フィードバックとして用いるので従来の両方向可変吐出形ポンプに容易に適用できる。
【００３７】
さらに、リニアスケール等の位置検出器を用い、流量フィードバック信号と位置フィードバック信号を取り出し、選択的に圧力・流量フィードバック制御、圧力・位置フィードバック制御を行えるようにしたので、位置フィードバック制御も可能にし、圧力及び位置フィードバックの選択をも自動的に行える圧力・流量制御方法及び装置を提供するものとなった。さらに、位置フィードバック制御の場合は、圧力指令のみで偏差量を判断し、流量フィードバック制御での流量指令値に代えて位置指令と位置フィードバック指令との比較・補償された位置偏差量を指令値として入力するようにしたので、制御が容易で応答性が良く、制御回路も簡単なものとなった。また、回転検出器や角度検出器等の信号をマイナーループとして用いることもできるので、より応答性、精度を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す油圧回路図である。
【図２】本発明の第一及び第二の実施の形態を示すブロック線図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１    ポンプ
２    サーボモータ
３、４１  流量検出手段、回転速度検出器、角度検出器、位置検出器、位置検出
４    増幅器
５    可変吐出量制御装置
６    アクチュエータ
７、８  圧力検出器
１０  両方向可変吐出形ポンプ
１１  一方の吐出口
１２  他方の吐出口
２１  圧力指令入力手段
２２  圧力指令
２３、２４  圧力検出信号
２５  信号選択手段
２６  圧力フィードバック信号
２９  選択手段、制御モード選択手段
３０  流量指令入力手段
３１  流量指令
３２  流量（速度）検出手段
３３  流量フィードバック信号
３５  圧力偏差量
３６  流量偏差量
３７  偏差量
４３  位置検出信号
４７  位置フィードバック信号
５０  圧力比較・補償手段
５１  流量比較・補償手段
５２  位置比較・補償手段
５３  位置流量選択手段
５４  位置偏差量
５５  位置指令
５６  位置指令入力手段
【図１】
0003863785.tif 000002
【図２】
0003863785.tif 000003
【図３】
0003863785.tif 000004