JP2004301188A - 液圧制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時になされる液圧制御システムを実現する。
【解決手段】アクチュエータ１０と、ポンプ２０と、電動機３０と、サーボコントローラ７０と、位置センサ１１と、圧力センサ２１と、流量検出用エンコーダ３１とを備え、サーボコントローラ７０が、位置検出値Ｄｆを位置指令Ｄｃに追従させるフィードバック制御の演算を行って位置制御量Ｄｓを算出し、圧力検出値Ｐｆを圧力指令Ｐｃに追従させるフィードバック制御の演算を行って圧力制御量Ｐｓを算出し、流量検出値Ｑｆを流量指令Ｑｃに追従させるフィードバック制御の演算を行って流量制御量Ｑｓを算出し、それらの制御量のうち絶対値の最も小さいものを制御量Ｓに選択して電動機３０の回転制御を行うようにする。速度制御から位置制御への切換に力制御が介在して、位置制御への切換時期に対する反力変動等の影響が抑制されるうえ、制御の切換も円滑になされる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プレスマシンやベンディングマシン等に組み込まれて液圧駆動を行う液圧システムに関し、詳しくは、その液圧駆動に際して流量制御等の速度制御に加えて位置制御も行う液圧制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧等の液圧にてアクチュエータを駆動してその動作を制御するときに速度制御と位置制御とを行う液圧制御システムとして、特許文献１に記載されたものや、図７に回路図を示したものが知られている。何れもポンプ駆動用電動機の回転制御をフィードバック制御にて行うものであるが、前者は、速度制御と位置制御とを並行して行うのに対し、後者は流量制御と位置制御とを切り替えて順次行うようになっている。
【０００３】
後者の方が一般的であり広く応用されているので、これを詳述すると、この液圧制御システムには（図７参照）、基本的な作動系および駆動系として、アクチュエータ１０の液圧駆動を行うポンプ２０と、その機械的な回転駆動を行う電動機３０と、その回転駆動を電気的に行うモータドライバ４０と、これを介して電動機３０の回転速度を制御するサーボコントローラ５０（電子制御装置）とが設けられている。そして、流量制御（速度制御）を可能とするために、電動機３０の回転速度を検出してそれを流量検出値Ｑｆとしてサーボコントローラ５０にフィードバックするロータリエンコーダ３１等（速度検出手段）が、電動機３０に付設されるとともに、その流量検出値Ｑｆを流量指令Ｑｃに追従させるフィードバック制御の演算を行って流量制御量Ｑｓを算出する流量追従制御手段５１が、サーボコントローラ５０に組み込まれている。
【０００４】
また、位置制御を可能とするために、アクチュエータ１０の進退位置等の作動位置を検出してその位置検出値Ｄｆをサーボコントローラ５０にフィードバックする位置センサ１１（位置検出手段）が、アクチュエータ１０側に設けられるとともに、その位置検出値Ｄｆを位置指令Ｄｃに追従させるフィードバック制御の演算を行って位置制御量Ｄｓを算出する位置追従制御手段５２が、サーボコントローラ５０に組み込まれている。さらに、流量制御と位置制御との切替のために、所定の設定値αと位置検出値Ｄｆとを比較等して選択指令を出す選択手段５３と、その選択指令に従って流量制御量Ｑｓと位置制御量Ｄｓとの何れか一方を制御量Ｓに選出しこれをモータドライバ４０に目標値・指令値として送出する切換手段５４も、サーボコントローラ５０に組み込まれている。
【０００５】
そして、流量指令Ｑｃと位置指令Ｄｃとが与えられ、その位置指令Ｄｃがアクチュエータ１０の現位置から離れていると、先ず選択手段５３及び切換手段５４によって流量制御量Ｑｓが制御量Ｓに選出されて、流量検出値Ｑｆを流量指令Ｑｃに追従させる流量制御が行われ、これによってアクチュエータ１０が流量指令Ｑｃに対応した速度で作動する。それから、所定値αで規定されるところまで位置検出値Ｄｆが位置指令Ｄｃに近づくと、流量制御量Ｑｓに代わって位置制御量Ｄｓが制御量Ｓに選出されて、位置検出値Ｄｆを位置指令Ｄｃに追従させる位置制御が行われ、これによってアクチュエータ１０が位置指令Ｄｃで指示された位置に到達してその位置を保つ。こうして、この液圧制御システムでは、アクチュエータ１０の液圧駆動に際して、目標位置に近づくまでは流量制御にて速度が適切な状態に維持され、目標位置の近くでは位置制御にて正確な位置決めがなされる。
【０００６】
その他に、流量制御と圧力制御とを行う液圧制御システムも、知られている。図８は、特許文献２に記載のものを、図７と対比し易く描き直したものであり、位置制御でなく圧力制御を行うようになっている。すなわち、この液圧制御システムは、流量制御のためのエンコーダ３１や流量追従制御手段５１は上述したのと同様であるが、圧力制御を可能とするために、位置センサ１１に代えて圧力センサ２１（圧力検出手段）が設けられるとともに、サーボコントローラ５０がサーボコントローラ６０に改造されている。具体的には、ポンプ２０の吐出圧力を検出してその圧力検出値Ｐｆをサーボコントローラ６０にフィードバックする圧力センサ２１が、ポンプ２０吐出ラインに付設されるとともに、その圧力検出値Ｐｆを圧力指令Ｐｃに追従させるフィードバック制御の演算を行って圧力制御量Ｐｓを算出する圧力追従制御手段６１が、サーボコントローラ６０に組み込まれている。
【０００７】
この場合も、アクチュエータ９の液圧駆動に際して、流量制御と圧力制御とが順に切り替えられる。すなわち、アクチュエータ９が機械的な作動限であるストロークエンドを有したものであり、そのストロークエンドに達するまでは流量制御にて速度が適切な状態に維持され、ストロークエンドでは圧力制御によって負荷圧が適切な状態に保たれる。
しかも、この場合は、選択手段５３の代わりに比較手段６２が導入されているので、流量制御量Ｑｓと圧力制御量Ｐｓとが比較されて、両者のうち小さい方が制御量Ｓとして用いられるようにもなっている。そのため、切換時に制御量Ｓが不連続に変化するを防止できて、流量制御から圧力制御へ円滑に移行することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１６９６０２号公報
【特許文献２】
特許第３１７１４７３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８の手法を図７の液圧制御システムにも適用することで、流量制御から位置制御への切換が円滑になるであろうと期待される。すなわち、図９の如く、流量制御をエンコーダ３１及び流量追従制御手段５１で行い、位置制御を位置センサ１１及び位置追従制御手段５２にて行い、比較手段６２にて流量制御量Ｑｓと位置制御量Ｄｓとの大小比較を行って制御量Ｓを切り換えるようにするのである。
【００１０】
しかしながら、図８の手法はストロークエンドにメカニカルなストッパーが存在するような状況で特に有効なものであるから、メカニカルなストッパーが無くて位置決めがフィードバック制御で行われる液圧制御システムの場合、その手法を図９のように単純に導入したのでは、それだけで十分とは言えない。すなわち、単にサーボコントローラ５０の選択手段５３を比較手段６２で置き換えたのでは、位置検出値Ｄｆが圧力指令Ｐｃと異なり穏やかに変化するため、位置決め時に急増する反力の変動等を考慮すると、切換を確実に行うには安全なところまで切換時期を早めることになるが、そうすると、位置制御に手間取って、例えばサイクルタイムの短縮という要請に反する。
【００１１】
そこで、位置決めをフィードバック制御で行うような液圧制御システムについても、制御量Ｓの選出対象である流量制御量Ｑｓや位置制御量Ｄｓを比較することにより制御の切換を円滑にするとともに、そのようにしてもサイクルタイムを充分に短くできるよう、制御手法等を工夫することが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時になされる液圧制御システムを実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第４の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１３】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の液圧制御システムは、出願当初の請求項１に記載の如く、アクチュエータの液圧駆動を行うポンプと、前記ポンプの回転駆動を行う電動機と、前記電動機の回転速度等の回転制御を行う電子制御装置と、前記アクチュエータの進退量など前記液圧駆動に関する位置を検出する位置検出手段と、前記アクチュエータの推力またはそれに代わる前記ポンプの吐出圧力など前記液圧駆動に関する力を検出する力検出手段と、前記アクチュエータの進退速度またはそれに代わる前記ポンプの吐出量もしくは前記電動機の回転速度など前記液圧駆動に関する速度を検出する速度検出手段とを備え、前記電子制御装置が、外部から受けた又は内部で生成した位置指令に前記位置検出手段の検出値を追従させるフィードバック制御の演算を行って位置制御量を算出し、外部から受けた又は内部で生成した圧力指令等の力指令に前記力検出手段の検出値を追従させるフィードバック制御の演算を行って力制御量を算出し、外部から受けた又は内部で生成した流量指令等の速度指令に前記速度検出手段の検出値を追従させるフィードバック制御の演算を行って速度制御量を算出し、さらに、前記位置制御量と前記力制御量と前記速度制御量とのうち絶対値の最も小さいものを選択して、これを前記電動機の回転制御に用いるようになっている、というものである。
【００１４】
このような第１の解決手段の液圧制御システムにあっては、液圧駆動によってアクチュエータが作動する際に、その進行に伴って、先ず速度制御が行われ、次に反力増加に応じて力制御が行われ、最後に位置制御が行われる。しかも、それらの切換が、最小値選択によって、電動機やポンプの制御量に跳び等の不所望な不連続を生じないように行われる。
このように速度制御から位置制御への切換に力制御を介在させるとともに何れの切換でも制御量の連続性が維持されるようにしたことにより、制御の切換が円滑になされるうえ、位置制御への切換時期に対する反力変動等の不所望な影響も抑制される。
したがって、この発明によれば、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時になされる液圧制御システムを実現することができる。
【００１５】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の液圧制御システムは、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１の解決手段の液圧制御システムであって、前記ポンプに接続されているタンクの内部を加圧する加圧機構が設けられている、というものである。
【００１６】
このような第２の解決手段の液圧制御システムにあっては、タンク内で流体が加圧されるので、ポンプが流体を吸い込み易くなり、且つ、流体に溶け込んでいる空気などが流体から抜け出て気泡が発生するといったことも防止される。
これにより、制御性が一層良くなり、サイクルタイムの更なる短縮も可能となる。
したがって、この発明によれば、速度制御から位置制御への移行が一層円滑かつ適時になされる液圧制御システムを実現することができる。
【００１７】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の液圧制御システムは、出願当初の請求項３に記載の如く、上記の第２の解決手段の液圧制御システムであって、前記タンクが密閉可能なものであり、前記加圧機構が、加圧気体を封入した伸縮性容器からなり、前記タンク内に設けられている、というものである。
【００１８】
このような第３の解決手段の液圧制御システムにあっては、タンク内を加圧しても、タンクから外へ流体の蒸気や加圧用の気体などが漏れ出ることは無い。
このようにタンクから大気へ不所望なものが流出しないようにしたことにより、本発明のシステムは周囲の環境条件の厳しいクリーンルーム等での使用にも耐えるものとなる。
したがって、この発明によれば、速度制御から位置制御への移行が一層円滑かつ適時になされるうえ清浄雰囲気中での使用にも適した液圧制御システムを実現することができる。
【００１９】
［第４の解決手段］
第４の解決手段の液圧制御システムは、出願当初の請求項４に記載の如く、上記の第１〜第３の解決手段の液圧制御システムであって、前記ポンプ即ち主ポンプが２方向回転形のものであり、それより小形の即ち最大吐出量の小さい補助ポンプが設けられ、前記ポンプに加えて前記補助ポンプも前記液圧駆動を行う又はそれに伴う圧液補充を行うようになっている、というものである。
【００２０】
このような第４の解決手段の液圧制御システムにあっては、２方向回転形の主ポンプが吐出方向の切り替わり時などに吐出しなくなって、吐出流量がアクチュエータやバルブ等でのリーク分を補充するのにも足りなくなると、制御性が悪くなって、位置決め精度が粗くなったり、位置決め時間が長引いたり、といった不所望なことが起こりがちなところ、この場合は、補助ポンプでの補充が有るので、吐出流量の不足が発生するおそれが無い。
これにより、２方向回転形ポンプでの液圧駆動時に位置制御を行っても、位置決めが精度良く且つ迅速に行えることとなる。
したがって、この発明によれば、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時に而も迅速になされる液圧制御システムを実現することができる。
【００２１】
［第５の解決手段］
第５の解決手段の液圧制御システムは、出願当初の請求項５に記載の如く、上記の第１〜第４の解決手段の液圧制御システムであって、前記ポンプが可変容量形のものであり、前記電子制御装置が前記力制御量を選択しているとき、前記電子制御装置による前記電動機の回転速度等の回転制御に加えて、前記電子制御装置による又はそれと連携する他の制御装置による前記ポンプの容量制御も行われるようになっている、というものである。
【００２２】
このような第５の解決手段の液圧制御システムにあっては、力制御を行うときには吐出流量があまりいらないという液圧駆動の性質に基づき、力制御時にポンプの容量制御も行われて、ポンプの容量が小さくされる。そうすると、ポンプを駆動するトルクも小さくて足りるようになるので、電動機の駆動トルクが小さくて済むこととなる。
これにより、電動機を駆動するドライバの出力電流・パワーも小さくなる。理想的にシステムが構成できれば、例えばトルクが半減したとき、消費電力も半減する。
したがって、この発明によれば、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時になされるうえエネルギー効率も良い液圧制御システムを実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の液圧制御システムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１〜第７実施例により説明する。
図１に示した第１実施例は、上述した第１の解決手段を具現化したものであり、図２に示した第２実施例、及び図３に示した第３実施例は、その応用例である。また、図４の第４実施例は、上述した第２，第３の解決手段を具現化したものであり、図５の第５実施例は、上述した第４の解決手段を具現化したものであり、図６の第６実施例は、その変形例である。さらに、図示は割愛したが第７実施例は、上述の第５の解決手段を具現化したものである。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、ブロック図や，記号図，回路図を多用して、発明の説明に必要なものや関連するものを中心に図示した。また、油圧ラインは細い実線で図示し、電気ラインは二点鎖線で図示し、従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示した。
【００２４】
【第１実施例】
本発明の液圧制御システムの第１実施例について、その具体的な構成を、図１（ａ）の回路図を引用して説明する。
【００２５】
この液圧制御システムには、油圧シリンダ等のアクチュエータ１０と、ピストンポンプやベーンポンプ等の油圧ポンプ２０と、サーボモータ或いはインダクションモータ等の電動機３０と、アナログの及び／又はデジタルの演算回路あるいはマイクロプロセッサ等からなるサーボコントローラ７０（電子制御装置）と、位置検出手段としての位置センサ１１と、力検出手段としての圧力センサ２１と、速度検出手段としてのエンコーダ３１とが具わっている。また、サーボコントローラ７０には、流量追従制御手段５１と圧力追従制御手段６１と位置追従制御手段５２と最小値選択手段７１とが設けられ、これらはハードワイヤードロジック回路およびプログラムの何れか一方または双方によって具現化されている。
【００２６】
アクチュエータ１０は、例えば粉体加圧成形用プレスマシンや，焼結成形用プレスマシン，鉄材折り曲げ用のベンディングマシン等に組み込まれた油圧シリンダであり、液圧駆動によってロッドが進退するようになっている。
ポンプ２０は、双方向に油圧を吐出可能な２方向回転形のものであり、アクチュエータ１０の液圧駆動を行うに際して、吸い込み側と吐出側とが回転方向により入れ替わるようになっている。その吐出ライン及びリターンラインは、一方がアクチュエータ１０のロッドを前進させる方のポートに、他方がロッドを後退させる方のポートに接続されている。
【００２７】
電動機３０は、モータドライバ４０にて電気的に駆動されるものであり、ポンプ２０の回転駆動を行うために、出力軸が適宜なカップリング等にてポンプ２０の回転軸に連結されている。
モータドライバ４０は、電動機３０の回転速度またはトルクが制御量Ｓに対応したものになるよう、周波数可変方式やパルス幅変調方式などで電動機３０への出力電流等を可変するようになっている。
【００２８】
位置センサ１１は、距離計やリニアエンコーダ等からなり、アクチュエータ１０のロッド進退位置を検出して、その位置検出値Ｄｆをサーボコントローラ７０にフィードバックするようになっている。
圧力センサ２１は、プレッシャゲージ等からなり、ポンプ２０の吐出圧力を検出して、その圧力検出値Ｐｆをサーボコントローラ７０にフィードバックするようになっている。
エンコーダ３１は、電動機３０の出力軸に臨んで設けられて、電動機３０の回転速度を検出し、それを付設のＦ／Ｖ変換手段等にて流量検出値Ｑｆに変換してからサーボコントローラ７０にフィードバックするようになっている。
【００２９】
サーボコントローラ７０は、流量指令Ｑｃと圧力指令Ｐｃと位置指令Ｄｃとを外部から受けるとともに、位置検出値Ｄｆと圧力検出値Ｐｆと流量検出値Ｑｆとのフィードバックも受け、それらに基づく演算を流量追従制御手段５１と圧力追従制御手段６１と位置追従制御手段５２と最小値選択手段７１とで行って制御量Ｓを生成し、これをモータドライバ４０へ送出することで、電動機３０の回転速度を制御するようになっている。
【００３０】
流量追従制御手段５１は、流量指令Ｑｃと流量検出値Ｑｆとの差ΔＱを算出するとともに、その差ΔＱにＰＩＤ（比例積分微分）制御の演算やＰＩ制御の演算を施して流量制御量Ｑｓ（速度制御量）を算出するようになっている。
圧力追従制御手段６１は、圧力指令Ｐｃと圧力検出値Ｐｆとの差ΔＰを算出するとともに、その差ΔＰにＰＩＤ制御やＰＩ制御の演算を施して圧力制御量Ｐｓ（力制御量）を算出するようになっている。
【００３１】
位置追従制御手段５２は、位置指令Ｄｃと位置検出値Ｄｆとの差ΔＤを算出するとともに、その差ΔＤにＰＩＤ制御やＰＩ制御の演算を施して位置制御量Ｄｓを算出するようになっている。
最小値選択手段７１は、流量制御量Ｑｓの絶対値と圧力制御量Ｐｓの絶対値と位置制御量Ｄｓの絶対値とを大小比較して、それらのうち最も小さいものを選択し、これを制御量Ｓとしてモータドライバ４０に送出するようになっている。
【００３２】
この第１実施例の液圧制御システムについて、その使用態様及び動作を、図１（ｂ）のタイミングチャートを引用して説明する。これは、指令値Ｑｃ，Ｐｃ，Ｄｃと検出値Ｑｆ，Ｐｆ，Ｄｆの典型的な一例である。
【００３３】
無負荷状態で前進駆動を開始し加圧状態で位置決めするまでを詳述する。その際に流量制御と圧力制御と位置制御とが順に行われるよう、スタート位置で無負荷のとき流量検出値Ｑｆ，圧力検出値Ｐｆ，位置検出値Ｄｆが値“０”になるとして、流量指令Ｑｃより圧力指令Ｐｃが大きく且つ圧力指令Ｐｃより位置指令Ｄｃが大きく設定される。流量追従制御手段５１のゲインＫ１，圧力追従制御手段６１のゲインＫ２，位置追従制御手段５２のゲインＫ３も、簡単のため個々の手段の応答性等を無視して、同じ値か、昇順になっているものとする。
【００３４】
そうすると、前進駆動開始時ｔ０には、流量制御量Ｑｓが最小なので、それが制御量Ｓに選出されて、流量制御が行われる。具体的には、流量検出値Ｑｆが流量指令Ｑｃに追従するよう、フィードバック制御が行われて、アクチュエータ１０がほぼ定速で前進動作する。そのとき、圧力検出値Ｐｆは低圧状態を維持し、位置検出値Ｄｆはほぼ直線的に増加する。
それから、例えばプレスマシンでは加圧圧縮が進み、ベンディングマシンでは曲げ加工が進んで、負荷の反力が急増すると、圧力検出値Ｐｆが急上昇し、流量検出値Ｑｆは低下する。そして、それに伴って流量制御量Ｑｓと圧力制御量Ｐｓとの大小が入れ替わると、その時点ｔ１で、圧力制御量Ｐｓが最小になるので、それが制御量Ｓに選出されて、圧力制御が行われるようになる。
【００３５】
具体的には、圧力検出値Ｐｆが圧力指令Ｐｃに追従するよう、フィードバック制御が行われ、負荷反力に抗してアクチュエータ１０の前進動作が続く。そのとき、流量検出値Ｑｆが更に低下して、位置検出値Ｄｆは、増加の度合いが鈍くなるが、増加しつづけて位置指令Ｄｃに近づく。
そして、それに伴って圧力制御量Ｐｓと位置制御量Ｄｓとの大小が入れ替わると、その時点ｔ２で、位置制御量Ｄｓが最小になるので、それが制御量Ｓに選出されて、位置制御が行われるようになる。
【００３６】
こうして、この液圧制御システムにあっては、前進駆動時に流量制御と圧力制御と位置制御とがその順に切り替わりながら液圧制御が行われる。しかも、そのような切替が行われても、制御量Ｓは連続しているので、不所望なショックや衝撃音が発生することが無い。また、位置検出値Ｄｆや圧力検出値Ｐｆにオーバーシュートが発現しないように制御条件を設定したときでも、アクチュエータ１０や負荷の作動部材が速やかに前進して正確な目標位置に到達する。
なお、後退駆動は、位置指令Ｄｃ等の変更にて行われる他、図示しない切換弁の併用または単独利用にて行われることもあり、１サイクルを終えて前進駆動可能な無負荷状態に戻す。
【００３７】
【第２施例】
図２に回路図を示した本発明の液圧制御システムが上述した第１実施例のものと相違するのは、各指令Ｑｃ，Ｐｃ，Ｄｃを生成するシーケンサ等のメインコントローラ８０が明示された点と、アクチュエータ１０が両ロッドのシリンダに具体化されている点と、圧力センサ２１の付いていない方の油圧ラインに圧力センサ２２が付設されている点と、圧力センサ２２側の油圧ラインにタンクからの吸い込みを可能とするチェック弁２３が接続されるとともに圧力センサ２１側の油圧ラインにもタンクからの吸い込みを可能とするチェック弁２４が接続されている点である。
【００３８】
この場合、前進時には圧力センサ２１の圧力検出値Ｐｆａを用いて圧力制御量Ｐｓの算出を行い、後退時には圧力センサ２２の圧力検出値Ｐｆｂを用いて圧力制御量Ｐｓの算出を行うことで、進退いずれのときでも、流量制御と位置制御とに圧力制御を加えることができる。なお、アクチュエータ１０の両ロッドの径が等しければ、ポンプ２０の吐出流量は環流分でほぼ間に合い、チェック弁２３，２４は僅かなリーク分を補充するだけなので、タンクが小容量のもので済む。
【００３９】
【第３実施例】
図３に回路図を示した本発明の液圧制御システムが上述した第２実施例のものと相違するのは、アクチュエータ１０が片ロッドの油圧シリンダに具体化されている点と、チェック弁２４に代えて連通路開閉用の切換弁２５が設けられそれがヘッド側の油圧ラインからタンクへの分岐路に介挿接続されて油圧ラインのロード／アンロード（遮断状態／連通状態）を切り換えるようになっている点である。
【００４０】
この場合、ロッド後退時に、ポンプ吐出流量を上回る油量が戻されるが、切換弁２５を連通状態にすることで、余分な油をタンクへ返すことができる。前進時は遮断状態にする。
なお、切換弁２５の電子制御は、図示のようにメインコントローラ８０がオープンで行うようにしても良いが、ポンプ２０の吐出方向を流量検出値Ｑｆ等で検知しているサーボコントローラ７０が行うようにしても良い。
【００４１】
【第４実施例】
図４に油圧タンクの縦断面図を示した本発明の液圧制御システムが上述した第１〜第３実施例のものと相違するのは、ポンプ２０用のタンク２６が密閉可能なものに改造された点と、その内部空間にゴム袋２６ａ（加圧機構）が納められている点である。
【００４２】
タンク２６は、油流入管の中空と油流出管の中空とゴム袋２６ａの口金とを除き、溶接等にて固定的に、又はシールリング等を介在させて開閉可能に、気密に封じられている。
ゴム袋２６ａは、空気や窒素ガス等の気体を加圧しながら吹き込んでから口金を閉めており、タンク２６内の油量が増減すると、それに応じて伸縮するようになっている。ゴム袋２６ａが大きく膨らんでも、膨張力が失われないよう充分な量の加圧気体が封入されている。
【００４３】
この場合、タンク内の油量が変化すると、それに見合った体積分だけゴム袋２６ａが速やかに伸縮するので、タンクから油が零れることが無い。そして、ゴム袋２６ａ中の封入気体の膨張力によって、タンク２６内の油に対し、常に、正の圧力が働く。そのため、アクチュエータ１０の位置決めが正確に且つ安定してなされる。
【００４４】
【第５実施例】
図５に回路図を示した本発明の液圧制御システムが上述した第２実施例のものと相違するのは、チェック弁２３，２４のタンク側ラインが合流している点と、そこに補助ポンプ２７が介挿接続されている点である。
補助ポンプ２７には、安価なギヤポンプ等が採用され、２方向回転形のポンプ２０より小形で低圧のものとなっている。補助ポンプ２７は定速回転で駆動されるので、余分な油量を逃がしてタンクに戻すリリーフバルブ２８も並設されている。
【００４５】
この場合、ポンプ２０とアクチュエータ１０とを結ぶ油圧ラインにリーク分がチェック弁２３，２４を介して補助ポンプ２７から補充されることから、特にポンプ２０の吐出状態が中立のときでも油量は不足することなく充分に供給されるので、第３実施例のような加圧機構を設けなくても、アクチュエータ１０の位置決めが正確に且つ安定してなされる。なお、加圧機構の設置も行えば更に制御性が向上する。
【００４６】
【第６実施例】
図６に回路図を示した本発明の液圧制御システムが上述した第５実施例のものと相違するのは、アクチュエータ１０が縦型シリンダになった点と、それに伴って油圧回路が改造されている点である。
具体的には、ロッドの自重による圧力が掛かる方のラインに補助ポンプ２７が接続され、リリーフバルブ２８に代えて油圧ブレーキ回路２９が導入されている。チェック弁２４は補助ポンプ２７から独立してタンクに接続されている。
【００４７】
この場合、ロッド等への重力の作用によって常に圧力が掛かり続ける方の油圧ラインからは油がリーク分に加えてブレーキ回路２９経由の逃げ分も流出するが、補助ポンプ２７によって積極的に補充されるので、アクチュエータ１０が縦型で荷重が片寄っていても、アクチュエータ１０の位置決めが損なわれることは無い。
【００４８】
【第７実施例】
図示を割愛した本発明の液圧制御システムが上述した各実施例のものと相違するのは、ポンプ２０が可変容量形のものになった点と、サーボコントローラ７０が制御量Ｓに圧力制御量Ｐｓを選択して圧力制御を行っているとき電動機３０のの回転速度の制御に加えてポンプ２０の容量制御も行うようになっている点である。
ポンプ２０の容量制御は、例えばポンプ２０がアキシャルピストンポンプであればヨーク傾転角を可変することで実行され、ポンプ２０がベーンポンプであればステータに対するロータの変位を可変することで実行され、吐出圧力が所定の設定圧に達する又は近づくとポンプ容量を小さく絞り込むようになっている。
【００４９】
この場合、アクチュエータ１０の作動位置が目標位置に近づいて、ポンプ２０の制御が流量制御から圧力制御に切り替わるころには、負荷圧力が大きくなるとともにアクチュエータ１０の作動速度が落ち、それに伴って、ポンプ２０の吐出流量が少量で足りるようになるとともに、ポンプ２０の容量が小さく絞り込まれる。これにより、ポンプ２０の駆動トルク及び電動機３０の出力トルクが小さくなって、モータドライバ４０の出力電流・パワーも小さくなる。また、吐出流量が低下しても、ポンプ容量が絞り込まれたことによって、吐出流量の低下の割には電動機３０の回転速度を下げなくて済むうえ、電動機３０の出力変化に対するアクチュエータ１０の感度を、好ましいレベルに下げることもできるので、位置決めの安定度が増すこととなる。
【００５０】
【その他】
なお、上記の各実施例では、各検出値が“０”になる状態で前進駆動を開始するといった分かり易い条件下で制御の順次切替が行われるような条件を例示したが、液圧駆動時に流量制御と圧力制御と位置制御とがその順に行われるような一般的条件は、ゲイン Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３、かつ、指令値 Ｄｃ＞Ｐｃ＞Ｑｃである。ただし、本発明の適用は、このような順序および条件に限られるものでなく、条件を適宜変更することにより、本発明は種々の動作内容のものに適用することができる。例えば、上記のゲインＫ１，Ｋ２，Ｋ３や，指令Ｄｃ，Ｐｃ，Ｑｃの関係や値を適宜設定することにより、液圧駆動時に流量制御と位置制御がその順に行われるようにすることも、圧力制御と流量制御と圧力制御と位置制御がその順に行われるようにすることも、圧力制御と流量制御と位置制御がその順に行われるようにすることも、流量制御と圧力制御がその順に行われるようにすることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の液圧制御システムにあっては、速度制御から位置制御への切換に力制御を介在させるとともに何れの切換でも制御量の連続性が維持されるようにしたことにより、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時になされる液圧制御システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【００５２】
また、本発明の第２の解決手段の液圧制御システムにあっては、タンク内で流体を加圧して制御性を更に良くしたことにより、速度制御から位置制御への移行が一層円滑かつ適時になされる液圧制御システムを実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５３】
さらに、本発明の第３の解決手段の液圧制御システムにあっては、タンクから大気へ蒸気等が流出しないようにもしたことにより、速度制御から位置制御への移行が一層円滑かつ適時になされるうえ清浄雰囲気中での使用にも適した液圧制御システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【００５４】
また、本発明の第４の解決手段の液圧制御システムにあっては、２方向回転形ポンプで位置制御を行っても吐出流量の不足が発生しないようにしたことにより、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時に而も迅速になされる液圧制御システムを実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５５】
また、本発明の第５の解決手段の液圧制御システムにあっては、力制御時にポンプ容量が小さくなるようにもしたことにより、速度制御から位置制御への移行が円滑かつ適時になされるうえエネルギー効率も良い液圧制御システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧制御システムの第１実施例について、（ａ）が回路図、（ｂ）が指令値と検出値のタイミングチャートである。
【図２】本発明の液圧制御システムの第２実施例についての回路図である。
【図３】本発明の液圧制御システムの第３実施例についての回路図である。
【図４】本発明の液圧制御システムの第４実施例について、タンクの縦断面図である。
【図５】本発明の液圧制御システムの第５実施例についての回路図である。
【図６】本発明の液圧制御システムの第６実施例についての回路図である。
【図７】従来の液圧制御システムの回路図である。
【図８】従来の他の液圧制御システムの回路図である。
【図９】両者から想定される液圧制御システムの回路図である。
【符号の説明】
９ アクチュエータ（油圧モータ、油圧シリンダ、液圧シリンダ）
１０ アクチュエータ（油圧モータ、油圧シリンダ、液圧シリンダ）
１１ 位置センサ（位置検出手段）
２０ ポンプ（油圧ポンプ、液圧ポンプ、主ポンプ）
２１，２２ 圧力センサ（力検出手段）
２３，２４ チェック弁（逆止弁）
２５ 切換弁（方向制御弁）
２６ タンク
２６ａ ゴム袋（伸縮性容器、加圧機構）
２７ 補助ポンプ
２８ リリーフバルブ
２９ ブレーキ回路
３０ 電動機（電動モータ、誘導モータ、サーボモータ）
３１ エンコーダ（速度検出手段）
４０ モータドライバ（電流増幅部、電動機駆動手段）
５０ サーボコントローラ（電子制御装置）
５１ 流量追従制御手段（速度制御量算出手段）
５２ 位置追従制御手段（位置制御量算出手段）
５３ 選択手段
５４ 切換手段
６０ サーボコントローラ（電子制御装置）
６１ 圧力追従制御手段（力制御量算出手段）
６２ 比較手段
７０ サーボコントローラ（電子制御装置）
７１ 最小値選択手段（セレクタ回路、選択ルーチン）
８０ メインコントローラ

Claims (5)

1. アクチュエータの液圧駆動を行うポンプと、その回転駆動を行う電動機と、その回転制御を行う電子制御装置と、前記液圧駆動に関する位置を検出する位置検出手段と、前記液圧駆動に関する力を検出する力検出手段と、前記液圧駆動に関する速度を検出する速度検出手段とを備え、前記電子制御装置が、前記位置検出手段の検出値を位置指令に追従させるフィードバック制御の演算を行って位置制御量を算出し、前記力検出手段の検出値を力指令に追従させるフィードバック制御の演算を行って力制御量を算出し、前記速度検出手段の検出値を速度指令に追従させるフィードバック制御の演算を行って速度制御量を算出し、それらの制御量のうち絶対値の最も小さいものを選択して前記電動機の回転制御を行うものである液圧制御システム。
2. 前記ポンプ用のタンク内を加圧する加圧機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の液圧制御システム。
3. 前記タンクが密閉可能なものであり、前記加圧機構が、加圧気体を封入した伸縮性容器からなり、前記タンク内に設けられている、ことを特徴とする請求項２記載の液圧制御システム。
4. 前記ポンプが２方向回転形のものであり、それより小形の補助ポンプが設けられ、前記ポンプに加えて前記補助ポンプも前記液圧駆動を行う又はそれに伴う圧液補充を行うものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された液圧制御システム。
5. 前記ポンプが可変容量形のものであり、前記電子制御装置が前記力制御量を選択しているとき、前記電動機の回転速度の制御に加えて前記ポンプの容量制御も行うものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された液圧制御システム。

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