JP2005195081A

JP2005195081A - 油圧ユニット

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Publication number: JP2005195081A
Application number: JP2004001193A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Mizutani; 龍太郎水谷
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】ネルギー効率を向上でき、また、操作が容易で、製造コストが比較的低い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、第１軸を作動する第１油圧シリンダ１０６を、第１切換弁１０４を介して接続すると共に、第２軸を作動する第２シリンダ２０６を、第２切換弁２０４を介して接続する。コントローラ１０は、各油圧シリンダ１０６，２０６内の流体圧力を検出する圧力センサ１０９，２２０，２０９の検出値に基づいて、油圧ポンプ１を駆動する可変速モータ２の回転数と、第１および第２切換弁１０４，２０４の切り換えとを制御して、第１軸および第２軸の送り制御、戻り制御および保圧制御を行う。保圧制御において、油圧シリンダ１０４，２０４内の保圧圧力が所定の下限値を上回るときに、可変速モータ２を停止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば工作機械の例えばクランプ装置を駆動する油圧ユニットに関する。

従来、この種の油圧ユニットとしては、図１５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）。

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ＰＱ（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。

上記従来の油圧ユニットを用いて、図１６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。

図１６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、吐出ライン５０５を介して油圧ポンプ５０１から流体を供給する。コントローラ５０３により可変速モータ５０２の回転数を制御して、上記吐出ライン５０５の流体の圧力を、常時、駆動圧力が最も高い刃物台クランプ用シリンダ５３０に対応する圧力にしている。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の圧力を減圧して、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に適した圧力にしている。

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。

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。

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。

しかしながら、上記従来の油圧ユニットは、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。また、上記油圧ポンプ５０１を常時運転するので、可変速モータ５０２の消費電力が比較的大きいという問題がある。

さらに、上記油圧ユニットは、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。
特開２００１−０９０６７１号公報

そこで、本発明の課題は、エネルギー効率を向上でき、また、操作が容易で、製造コストが比較的低い油圧ユニットを提供することにある。

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調節する電力調節手段と、
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内の流体の圧力を検出する圧力センサと、
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、
上記圧力センサの検出値が予め定められた下限値以下になると、上記切換弁を遮断状態から連通状態に切り換え、かつ、上記圧力センサの検出値が予め定められた設定値になるように、上記電力調節手段を制御する昇圧モードと、上記圧力センサの検出値が上記設定値以上になると、上記切換弁を連通状態から遮断状態に切り換えて、上記圧力センサの検出値が上記下限値を下回るまで上記切換弁を遮断状態に保持する保圧モードとを含むように、上記切換弁および電力調節手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記制御手段は、昇圧モードにおいて、圧力センサの検出値が下限値以下となったアクチュエータに接続された切換弁を、遮断状態から連通状態に切り換え、かつ、上記圧力センサの検出値が予め定められた設定値になるように、上記電力調節手段を制御する。また、保圧モードにおいて、圧力センサの検出値が設定値以上となった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、上記圧力センサの検出値が上記下限値を下回るまで、この切換弁を遮断状態に保持する。上記複数の切換弁およびアクチュエータのうち、一つの切換弁およびアクチュエータを昇圧モードで制御すると共に、他の切換弁およびアクチュエータを保圧モードで制御することにより、全ての上記複数のアクチュエータ内の圧力を、各々のアクチュエータについて予め定められた下限値と設定値との間の圧力となるように制御できる。これにより、上記アクチュエータは、作動に必要な流体圧力が互いに異なる場合においても、各々適切な流体圧力が保持されて、同時に作動が可能となる。

また、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を、さらに向上できる。

一実施形態の油圧ユニットは、上記制御手段は、全ての上記複数の圧力センサの検出値が、上記下限値よりも大きく、かつ、上記設定値よりも小さいときに、上記可変速モータを停止させるモータ停止モードを含むことを特徴としている。

上記実施形態によれば、全ての上記複数の圧力センサの検出値が、上記下限値よりも大きく、かつ、上記設定値よりも小さいときに、上記制御手段は、上記可変速モータを停止させて、停止モードの制御を行う。すなわち、すべての上記アクチュエータへの流体の供給が不要であるとき、上記可変速モータを停止させるので、この油圧ユニットは、エネルギー効率を効果的に向上できて、省エネルギーを効果的に行うことができる。

一実施形態の油圧ユニットは、上記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下限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第１の異常検出手段を備えることを特徴としている。

上記実施形態によれば、上記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等に起因する場合、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。

一実施形態の油圧ユニットは、上記昇圧モードにおける上記可変速モータの回転数を、時間に対応づけて記憶する記憶手段と、
上記記憶手段で記憶された回転数の経時変化に基づいて、異常を検出する第２の異常検出手段と
を備えることを特徴としている。

上記実施形態によれば、上記制御手段による制御の昇圧モードにおいて、上記記憶手段に、上記可変速モータの回転数を時間に対応づけて記憶する。ここで、上記制御手段が保圧モードの制御を行った後に昇圧モードの制御を行う場合、上昇させるべき上記アクチュエータ内の流体の圧力は、上記保圧モード制御の終了時から、この昇圧モード制御の開始時までの間に上記アクチュエータから流体が漏れたことによる圧力の減少分に相当する。したがって、上記昇圧モードの制御において上記記憶手段に記憶された上記可変速モータの回転数に基づいて、上記第２の異常検出手段により、上記アクチュエータや配管や油圧ポンプからの流体の異常な漏れ等を、効果的に検出できる。例えば、上記第２の異常検出手段は、上記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、上記可変速モータの回転数に対応する所定の流量が、所定時間継続したことを検知して、上記アクチュエータ等からの漏れ量を検知できる。この漏れ量が、予め定められた量よりも大きいと判断したときに、上記アクチュエータ等の異常が検出される。また、上記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、上記昇圧モードの制御が行われる時間の間隔を検知し、この時間の間隔が所定時間よりも短い場合に、上記アクチュエータ等の異常が検出される。なお、上記記憶手段が上記回転数に対応づけて記憶する上記時間は、断続的な時間でも連続的な時間でもよい。

一実施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つは、複数の流体ラインによって上記切換弁に接続されており、
上記複数の流体ラインのうちの１つの流体ラインのみに、上記圧力センサが設けられており、
上記１つの流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の上記圧力センサの出力に基づいて、上記複数の流体ラインのうちの他の流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の上記他の流体ラインの圧力の値を推定する圧力推定手段を備えることを特徴としている。

上記実施形態によれば、上記複数のアクチュエータのうちの少なくとも１つに関して、上記切換弁に接続された複数の流体ラインのうちの１つの流体ラインに設けられた圧力センサにより、この流体ラインを介して上記１つのアクチュエータに供給される流体の圧力が検知される。この検知された圧力に基づいて、上記圧力推定手段により、他の流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の圧力が推定される。したがって、少ない圧力センサを用いて、アクチュエータに複数の流体ラインを介して供給される流体の圧力を、効果的に検知することができる。

上記圧力推定手段による流体の圧力の推定は、上記アクチュエータがシリンダである場合に、特に効果的に行われる。すなわち、上記シリンダは、ロッド側とヘッド側のいずれの駆動方向においても摺動抵抗が略同じであり、また、シリンダのピストンは、ロッド側とヘッド側との受圧面積の比が既知である。したがって、上記ロッド側に接続された流体ラインと、上記ヘッド側に接続された流体ラインとについて、上記摺動抵抗と受圧面積の比とを考慮することにより、いずれか一方を介して流体を供給する際の圧力の値に基づいて、他方を介して流体を供給する際の圧力の値を推定できる。例えば、ヘッド側室に接続された流体ラインのみに圧力センサを設け、上記シリンダを送り駆動する際の上記圧力センサの出力の値を記憶し、この記憶された値に基づいて、このシリンダを戻り駆動する際のロッド側に接続された流体ラインの圧力を推定できる。この推定した圧力に基づいて、上記モータおよび切換弁の制御を適切に行うことができる。

また、上記シリンダを、重力が働く方向と直角以外の角度の方向に配置した場合、戻り側と送り側に駆動する場合で負荷が異なるので、この負荷の違いを演算の際に考慮して、上記流体ラインの圧力の推定値を求める必要がある。

一実施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、上記アクチュエータからの流体の漏れを防止する漏れ防止手段を備えることを特徴としている。

上記実施形態によれば、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、上記漏れ防止手段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圧力を比較的長期に亘って下限値と設定値との間に保持できるので、上記制御手段のモータ停止モードの制御を比較的長期に亘って行うことができる。その結果、上記制御手段の昇圧モードを行う頻度を低減でき、上記油圧ポンプの駆動時間を削減できるので、油圧ユニットの消費エネルギーを効果的に削減できる。

なお、上記漏れ防止手段とは、例えばチェック弁、カウンターバランス弁、または、逆止弁等のように上記切換弁と別個に形成してもよい。あるいは、上記漏れ防止手段は、例えばスプールと弁室との間の漏れを防止するシール等のように、上記切換弁と一体に形成されて、この切換弁の漏れを低減する機能を奏する手段であってもよい。

一実施形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータは、複数のクランプ装置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。

上記実施形態によれば、上記油圧ユニットにより、例えば工作機械が備える例えばクランプ装置を、良好なエネルギー効率の下で、容易な操作により作動できる。

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。

また、上記クランプ装置とは、例えば、心押台クランプ、刃物台クランプ、ワーククランプ、パレットクランプ、振れ止めクランプ、工具クランプ、ポッドクランプ、ポッドセット、あるいは、インデックスクランプ等をいう。

以上のように、本発明の油圧ユニットは、制御手段によって、昇圧モードにおいて、圧力センサの検出値が下限値以下となったアクチュエータの流体圧力が設定値になるように切換弁および電力調節手段を制御し、また、保圧モードにおいて、圧力センサの検出値が設定値以上となったアクチュエータの切換弁を、このアクチュエータ内の流体圧力が下限値を下回るまで遮断状態とするので、従来におけるような複数のアクチュエータに応じて吐出ラインの流体圧力を低減する減圧弁を削除できる。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、流体の減圧によるエネルギー損失を防止できて、油圧ユニットのエネルギー効率を向上できる。

また、一実施形態の油圧ユニットは、停止モードにおいて、全てのアクチュエータへの流体の供給が不要であるときにモータを停止するので、油圧ユニットのエネルギー効率を効果的に向上できる。

また、一実施形態の油圧ユニットは、上記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第１の異常検出手段を備えるので、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。

また、一実施形態の油圧ユニットは、上記昇圧モードにおける上記可変速モータの回転数を、時間に対応づけて記憶する記憶手段と、上記記憶手段で記憶された回転数の経時変化に基づいて、異常を検出する第２の異常検出手段とを備えるので、上記アクチュエータや配管や油圧ポンプからの流体の異常な漏れ等を、効果的に検出できる。

また、一実施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つは、複数の流体ラインによって上記切換弁に接続されており、上記複数の流体ラインのうちの１つの流体ラインのみに、上記圧力センサが設けられており、上記１つの流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の上記圧力センサの出力に基づいて、上記複数の流体ラインのうちの他の流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の上記他の流体ラインの圧力の値を推定する圧力推定手段を備えるので、少ない圧力センサを用いて、アクチュエータに複数の流体ラインを介して供給される流体の圧力を、効果的に検知することができる。

また、一実施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漏れ防止手段を備えるので、上記アクチュエータ内の流体圧力を比較的長期に亘って下限値と設定値との間に保持でき、したがって、上記制御手段のモータ停止モードの制御を比較的長期に亘って行うことができ、その結果、油圧ユニットの消費エネルギーを効果的に削減できる。

また、一実施形態の油圧ユニットは、上記複数のアクチュエータは、複数のクランプ装置を各々駆動する複数のシリンダであるので、簡易な配管構成により、容易な操作の下、良好なエネルギー効率で、例えば工作装置の例えば複数のクランプ装置を駆動することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の油圧ユニットを示す概略図である。この油圧ユニットは、工作機械としてのＮＣ（数値制御）旋盤に用いている。図２は、上記油圧ユニットの外観を示す斜視図である。上記ＮＣ旋盤は、心押台クランプおよび刃物台クランプ等のように、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。本発明の油圧ユニットは、上記心押台クランプおよび刃物台クランプ等のように、締め付け動作を行う装置を作動させるものである。上記心押台クランプは、アクチュエータとしての第１油圧シリンダ１０６で作動し、上記刃物台クランプは、アクチュエータとしての第２油圧シリンダ２０６で作動する。以下、心押台クランプを第１軸といい、刃物台クランプを第２軸という。また、上記ＮＣ旋盤を主機という。

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で駆動する。この可変速モータ２への供給電力を、コントローラ１０で制御して、この可変速モータ２の回転数を制御している。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、エンコーダ１１により検出し、このエンコーダ１１が検出した回転数をコントローラ１０が受け取るようになっている。また、上記油圧ポンプ１の吐出流体の圧力を、吐出ライン３に設けた圧力センサ９で検出している。

上記コントローラ１０は、ＣＰＵと、このＣＰＵによりスイッチング速度が制御されるインバータを有する。上記コントローラ１０は、上記エンコーダ１１および圧力センサ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等を制御する。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が吐出する流体の流量および圧力を制御するようになっている。

上記油圧ポンプの吐出ライン３は、図１に示すように、並列に配置された第１および第２切換弁１０４，２０４に接続されている。

上記第１切換弁１０４は、弁体を２つのソレノイド１Ａ，１Ｂによって軸方向に往復駆動して、３位置に切り換える方向切換弁である。具体的には、第１のソレノイド１Ａの励磁により、弁体が、吐出ライン３と第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室とを連通すると共に、戻りラインと第１油圧シリンダ１０６のロッド側室とを連通する弁体位置となる。これにより、上記第１油圧シリンダ１０６を伸長して、第１軸の送り動作を行う。一方、第２のソレノイド１Ｂの励磁により、弁体が、吐出ライン３と油圧シリンダ１０６のロッド側室とを連通すると共に、戻りラインと油圧シリンダ１０６のヘッド側室とを連通する弁体位置となる。これにより、上記第１油圧シリンダ１０６を収縮して、第１軸の戻り動作を行う。また、いずれのソレノイド１Ａ，１Ｂも励磁しない場合、第１油圧シリンダ１０６と各ラインとを遮断する弁体位置となり、上記第１油圧シリンダ１０６内の流体の保圧を行う。

上記第１切換弁１０４と第１油圧シリンダ１０６との間を接続する２つの給排油管には、漏れ防止手段としてのチェック弁１１１，１１２を各々介設している。上記２つの給排油管に、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力を検出する圧力センサ１０９と、第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の圧力を検出する圧力センサ１１０とを夫々設けている。また、上記切換弁１０４に、上記第１油圧シリンダ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。

上記第１切換弁１０４は、上記圧力センサ１０９，１１０で検出される上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側とロッド側との両方の流体圧力に基づいて、上記コントローラ１０によって、弁体の切り換えが制御される。

上記第２切換弁２０４もまた、第１切換弁１０４と同様の３位置方向切換弁からなり、２つのソレノイド２Ａ，２Ｂによって駆動される弁体の位置に応じて、上記第２軸を駆動する第２油圧シリンダ２０６の伸長、流体の保圧および第２油圧シリンダ２０６の収縮を行う。

上記第２切換弁２０４と第２油圧シリンダ２０６との間を接続する２つの給排油管に、漏れ防止手段としてのチェック弁２１１，２１２を各々介設している。上記２つの給排油管のうちの一方に、第２油圧シリンダ２０６のヘッド側室の圧力を検出する圧力センサ２０９を設けている。また、上記切換弁２０４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。

上記第２切換弁２０４は、上記圧力センサ２０９で検出される上記第２油圧シリンダ２０６のヘッド側の流体圧力と、このヘッド側の流体圧力から推定されるロッド側の流体圧力とに基づいて、上記コントローラ１０によって、弁体の切り換えが制御される。すなわち、上記第２油圧シリンダ２０６は、ロッド側とヘッド側のいずれの駆動方向においても摺動抵抗が略同じであるので、この第２油圧シリンダ２０６のピストンのロッド側の受圧面積とヘッド側の受圧面積との比を用いて、ピストンをロッド側に駆動する際の上記圧力センサ２０９の検出値に基づいて、上記ピストンをヘッド側に駆動する際のロッド側、つまり、圧力センサを設けていない側の流体圧力が推定できる。上記コントローラ１０で、上記第２油圧シリンダ２０６の流体圧力の推定を行い、この推定した流体圧力の値に基づいて、上記第２切換弁２０４の弁体の切り換え等の制御を行う。なお、上記第２油圧シリンダ２０６の長手方向が、重力が働く方向と直角以外の方向を向くように、上記第２油圧シリンダ２０６が配置される場合、この第２油圧シリンダ２０６のピストンに作用する重力を考慮する。つまり、この第２油圧シリンダ２０６を送り側（ロッド側）に駆動する場合の負荷と、戻り側（ヘッド側）に駆動する場合の負荷との間で、重力により生じる差を考慮して、上記流体圧力の推定を行う。

図３は、上記コントローラ１０の構成を示すブロック図である。

上記コントローラ１０は、電源により供給された交流電力からノイズを除去するノイズフィルタ２１と、このノイズフィルタ２１からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ２２を有する。上記コンバータ２２からの直流電力は、内部電源２４で所定の電圧に変圧されて、ＣＰＵ２５に供給される。また、上記コンバータ２２からの直流電力は、インバータで構成された電流出力部２３に供給される。この電流出力部２３によって、ＣＰＵ２５の制御の下で、電流が所定の変動波形をなすように変更される。この電流出力部２３からの電力は、電流検出部２６により電流値が検出され、モータ２に出力される。こうして、上記ＣＰＵ２５によって、電流出力部２３からの出力電力を制御して、上記モータ２の回転数およびトルクを制御している。すなわち、上記電流出力部２３が電力調節手段として機能し、上記ＣＰＵ２５が制御手段として機能する。また、上記ＣＰＵ２５は、上記第２油圧シリンダ２０６のロッド側室に供給される流体の圧力を推定する圧力推定手段として機能する。

上記コントローラ１０は、主機との間で通信信号を送受信する通信ＩＦ（インターフェース）３１と、上記主機との間で入出力信号を送受信する入出力ＩＦ（インターフェース）３２とを有する。また、上記コントローラ１０は、上記可変速モータ２に設けられたエンコーダ１１から信号を受けるエンコーダＩＦ（インターフェース）３３を有する。このエンコーダＩＦ３３で受けた信号に基づいて、上記可変速モータ２の回転数と、この可変速モータ２で駆動される油圧ポンプ１からの流量との両方を制御する。さらに、上記コントローラ１０は、吐出ライン３に介設された圧力センサ９からの信号と、第１および第２油圧シリンダ１０６，２０６内の流体圧力を検出する各圧力センサ１０９，１１０，２０９からの信号を受ける圧力センサＩＦ（インターフェース）３４とを有する。また、上記コントローラのＣＰＵ２５は、可変速モータ２の温度を検出するモータ温度検出器からの信号と、上記電流検出部２６からの信号とを受けるようになっている。また、上記コントローラ１０のＣＰＵ２５は、バルブＩＦ（インターフェース）３５を介して、第１および第２切換弁１０４，２０４に、弁体の切換を行うための励磁信号を出力するようになっている。

上記コントローラ１０のＣＰＵ２５は、上記各インターフェース、モータ温度検出器および電流検出部２６からの信号に基づいて、予め記憶されたプログラムに従って、上記電流出力部２３の制御と、切換弁１０４，２０４の切り換えとを行う。これにより、油圧ユニットのＰＱ（圧力・流量）制御およびシーケンス制御を行うようになっている。

図４は、上記コントローラ１０で行われる制御の概略を示したブロック図である。なお、図４に示す制御は、主に、コントローラのＣＰＵ２５によって実行されるが、この制御は、コントローラ１０を専用回路で構成して実行されてもよい。この場合、図４に示された各処理は、専用回路で夫々構成された複数の処理手段により実行される。

図４に示すように、上記コントローラ１０のＣＰＵ２５は、通信ＩＦ３１を介して主機から受信した軸選択信号について、入力信号処理４１を行う。上記軸選択信号とは、心押台クランプ（第１軸）または刃物台クランプ（第２軸）の作動を指令する信号である。また、上記ＣＰＵ２５は、出力信号処理４２を行って、異常の発生等を通知する旨のアラーム信号や、上記各圧力センサ９，１０９，１１０，２０９が検出した圧力の値を示す信号等を生成し、通信ＩＦ３１を介して主機に送信する。

上記ＣＰＵ２５は、各処理の状態を監視し、動作のシーケンス処理を管理する動作シーケンス処理４３を行う。

また、上記ＣＰＵ２５は、圧力センサＩＦ３４を介して受けた信号と、エンコーダＩＦ３３を介して受けた信号と、後述する送り・保圧・戻り制御５０による信号とに基づいて、ＰＱ（圧力・流量）制御４８を行う。すなわち、既に行った運転に関して記憶されたモータ回転数の値等から、目標とするモータ回転数である目標速度を設定する目標速度設定を行う。また、回転数入力処理４７により得られたデータから、実速度を算出する実回転数演算を行う。そして、上記目標速度と実速度から、加速または減速のいずれを行うかを判断し、時定数を加味して、上記目標速度を得るための速度指令値およびトルク指令値を生成する変速処理を行う。

また、上記動作シーケンス処理４３の管理の下、送り・保圧・戻り制御５０を行う。すなわち、第１軸および第２軸の動作方向毎に、設定速度、加速時定数、減速時定数、および保圧回転数を記憶する。また、第１軸および第２軸の動作方向毎に、作動時間およびストロークエンド検出値等の学習結果を記憶する。この学習結果に基づいて、例えば可変速モータ２の回転数についてフィードフォワード制御を行う。

また、上記動作シーケンス処理４３の管理の下、各切換弁１０４，２０４のソレノイド励磁を管理・出力する切換弁操作出力４４を行って、バルブＩＦ３５を介して各切換弁１０４，２０４に駆動信号を送信する。

また、上記動作シーケンス処理４３の管理の下、上記ＰＱ制御４８により生成された速度指令値およびトルク指令値を受けて、可変速モータ２に供給すべきモータ電流値に関する信号を電流出力部２３に出力するモータ制御４９を行う。このモータ制御４９では、上記トルク指令値からモータ電流の値を算出するトルク指令処理を行うと共に、上記速度指令値からモータ電流の値と位相を算出する速度指令処理を行う。

図５Ａ，５Ｂは、上記第１軸と第２軸に関する制御の内容を示したタイミングチャートである。図５Ａは、コントローラ１０が主機から受信する軸選択信号と、第１および第２切換弁１０４，２０４の各ソレノイドに印加する励磁信号と、上記ＣＰＵ２５での処理において第１軸および第２軸の動作を指示する送り信号または戻り信号とを、同一の時系列に示したものである。図５Ｂは、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室における負荷圧力と、上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室における負荷圧力と、第２油圧シリンダ２０４のヘッド側室における負荷圧力と、油圧ポンプ１の吐出圧力と、可変速モータ２の回転数とを、同一の時系列に示したものである。図５Ａのタイミングチャートと図５Ｂのタイミングチャートは、同一の時間軸を用いている。

図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、まず、時間Ｔ１において、主機から、第１軸を送り側に作動する旨の軸選択信号を受信する。この軸選択信号に伴って、バルブＩＦ３５を介して、第１切換弁１０４の第１ソレノイド１Ａに励磁信号を送出すると共に、第１軸の送り信号をオンにする。この送り信号に基づいて、電流出力部２３から所定の電力が可変速モータ２に供給される。これにより、上記可変速モータ２の回転数が最大回転数となり、上記油圧ポンプ１の吐出流量が最大定格流量となる。この最大定格流量の流体が、上記第１ソレノイド１Ａの励磁により連通状態となった第１切換弁１０４を介して、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室に供給される。これにより、上記第１油圧シリンダ１０６が伸長して、第１軸を送り側に駆動する。

その後、時間Ｔ２において、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力がストロークエンド検出値に達すると、圧力センサ１０９からの信号を受けたＣＰＵ２５は、第１油圧シリンダ１０６の伸長が終了したことを検知し、これに伴って第１軸の送り信号をオフにする。その結果、電力出力部２３から出力される電力の周波数が低減されて、可変速モータ２の回転数が低減する。

そして、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力がストロークエンド検出値に達してから所定の待ち時間が経過した時間Ｔ３において、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａの励磁を解除する。これにより、上記第１切換弁１０４は遮断状態となり、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、予め定められた設定値Ｍ１に保圧される。

ここで、上記時間Ｔ２において可変速モータ２の回転数を低減して油圧ポンプ１からの吐出量を低減した後に、上記時間Ｔ３において第１切換弁１０４を遮断状態にしている。これにより、上記油圧ポンプ１および吐出ライン３に過大なサージ圧が生じることが防止できて、上記油圧ポンプ１や吐出ライン３等への悪影響を効果的に防止できる。なお、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室におけるストロークエンド検出値を、ピストンの駆動限界に達する前の値にしてもよい。これにより、実際にピストンが限界まで駆動される前に、このヘッド側室に供給する流体の流量を低減できるので、ピストンの駆動が限界に達した際に生じるサージ圧を、効果的に防止することができる。

また、上記第１切換弁１０４と、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室との連通路に、漏れ防止手段の一例としてのチェック弁１１１を設けているので、上記ヘッド側室の流体圧力を、設定値Ｍ１と下限値Ｌ１との間に比較的長時間に亘って維持できる。したがって、上記油圧シリンダ１０６の保圧状態を安定して保持できる。

この後、時間Ｔ４において、主機から、第２軸を送り側に作動する旨の軸選択信号を受信する。この軸選択信号に伴って、バルブＩＦ３５を介して、第２切換弁２０４の第１のソレノイド２Ａに励磁信号を送出すると共に、第２軸の送り信号をオンにする。この送り信号に基づいて、電流出力部２３から所定の電力が可変速モータ２に供給される。これにより、上記可変速モータ２の回転数が最大回転数となり、上記油圧ポンプ１の吐出流量が最大定格流量となる。この最大定格流量の流体が、上記第１ソレノイド２Ａの作動により連通状態となった第２切換弁２０４を介して、上記第２油圧シリンダ２０６のヘッド側室に供給される。これにより、上記第２油圧シリンダ２０６が伸長して、第２軸を送り側に駆動する。

その後、時間Ｔ５において、上記第２油圧シリンダ２０６のヘッド側室の圧力がストロークエンド検出値に達すると、圧力センサ２０９からの信号を受けたＣＰＵ２５は、第２油圧シリンダ２０６の伸長が終了したことを検知し、これに伴って第２軸の送り信号をオフにする。その結果、電力出力部２３から出力される電力の周波数が低減されて、可変速モータ２の回転数が低減する。

そして、上記第２油圧シリンダ２０６のヘッド側室の圧力がストロークエンド検出値に達してから所定の待ち時間が経過した時間Ｔ６において、第２切換弁の第１ソレノイド２Ａの励磁を解除する。これにより、上記第２切換弁２０４は遮断状態となり、上記第２油圧シリンダ２０６のヘッド側室の圧力が、予め定められた設定値Ｍ３に保圧される。

ここで、上記第２切換弁２０４と、上記第２油圧シリンダ２０６のヘッド側室との連通路に、漏れ防止手段の一例としてのチェック弁２１１を設けているので、上記ヘッド側室の流体圧力を、上記設定値Ｍ３と下限値Ｌ３との間に比較的長時間に亘って維持できる。したがって、上記油圧シリンダ１０６の保圧状態を安定して保持できる。

上記時間Ｔ３において第１切換弁１０４が遮断状態にされて、第１油圧シリンダ１０６内で保圧されている流体圧力は、保圧状態が継続されるに従って、圧力値が低減する。時間Ｔ７において、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、予め定められた下限値Ｌ１を下回ると、上記圧力センサ１０９からの信号を受けたコントローラ１０は、第１軸の送り信号を生成する。これにより、上記電流出力部２６から所定の電力が供給され、可変速モータ２の回転数が上昇して、油圧ポンプ１の吐出圧力が上昇する。そして、時間Ｔ８において、コントローラ１０は第１切換弁１０４の第１ソレノイド１Ａに励磁信号を送出する。これにより、上記第１切換弁１０４が連通状態となり、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室に、所定の吐出圧力Ｍ１１となった油圧ポンプ１の吐出ライン３が連通される。その結果、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が上昇して、当初の設定値Ｍ１に回復する。この第１油圧シリンダ１０６のヘッド側の圧力が、上記下限値を下回った時間Ｔ７から所定の待ち時間が経過した後（時間Ｔ９の時点）、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａの励磁をオフにする。これにより、上記第１切換弁１０４は遮断状態となり、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、上記設定値Ｍ１に補正された状態で保圧される。

時間Ｔ１０において、主機から、第２軸を戻り側に作動する旨の軸選択信号を受信する。この軸選択信号に伴って、第２切換弁２０４の第２のソレノイド２Ｂに励磁信号を送出すると共に、第２軸の戻り信号をオンにする。この第２軸の戻り信号に基づいて、電流出力部２３から所定の電力が可変速モータ２に供給される。これにより、上記可変速モータ２の回転数が最大回転数となり、上記油圧ポンプ１の吐出流量が所定の最大定格流量となる。この油圧ポンプ１の吐出流体が、連通状態となった第２切換弁２０４を介して、上記第２油圧シリンダ２０６のロッド側室に供給され、上記第２油圧シリンダ２０６が収縮して、第２軸を戻り側に駆動する。時間Ｔ１１において、コントローラ１０は、圧力センサ９からの信号により、油圧ポンプ１の吐出圧力が所定のストロークエンド検出値に達したことを検知すると、電流出力部２３からの出力電力の周波数を低減して、可変速モータ２の回転数を低減する。ここで、上記コントローラ１０は、上記圧力センサ９の検出値に基づいて、上記第２油圧シリンダ２０６のロッド側室の流体の圧力を推定している。このロッド側室の流体圧力は、第２油圧シリンダ２０６の伸長時のヘッド側室の圧力に基づいて推定している。つまり、上記コントローラ１０のＣＰＵ２５が、圧力推定手段として機能する。

そして、上記第２油圧シリンダ２０６のロッド側室の負荷圧力が設定値となってから所定の待ち時間を経過した時間Ｔ１２において、第２切換弁２０４の第２ソレノイド２Ｂの励磁をオフにする。これにより、上記第２切換弁２０４が遮断状態となり、上記第２油圧シリンダ２０６のロッド側室の圧力が設定値に保圧される。

上記第２油圧シリンダ２０６のロッド側室の流体の圧力は、このロッド側室と第２切換弁２０４との間に介設されたチェック弁２１２により、比較的長時間に亘って、設定値と下限値との間に保持される。

時間Ｔ１３において、コントローラ１０は、主機から、第１軸を戻り側に作動する旨の軸選択信号を受信する。この軸選択信号に伴って、第１切換弁１０４の第２ソレノイド１Ｂに励磁信号を送出すると共に、第１軸の戻り信号をオンにする。この第１軸の戻り信号に基づいて、電流出力部２３から所定の電力が可変速モータ２に供給される。これにより、上記可変速モータ２の回転数が最大回転数となり、上記油圧ポンプ１の吐出流量が所定の最大定格流量となる。この油圧ポンプ１の吐出流体が、連通状態となった第１切換弁１０４を介して、上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室に供給され、上記第１油圧シリンダ１０６が収縮して、第１軸を戻り側に駆動する。時間Ｔ１４において、コントローラ１０は、圧力センサ１１０からの信号により、上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の負荷圧力が所定のストロークエンド検出値に達したことを検知すると、電流出力部２３からの出力電力の周波数を低減して、可変速モータ２の回転数を低減する。そして、上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の圧力がストロークエンド検出値となってから所定の待ち時間を経過した時間Ｔ１５において、第１切換弁１０４の第２ソレノイド１Ｂの励磁をオフにする。これにより、上記第１切換弁１０４が遮断状態となり、上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の圧力が設定値Ｍ２に保圧される。

上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の流体の圧力は、このロッド側室と第１切換弁１０４との間に介設されたチェック弁１１２により、比較的長時間に亘って、上記設定値Ｍ２と下限値Ｌ２との間に安定に保持される。

図５Ａおよび５Ｂに示したタイミングチャートにおいて、第１油圧シリンダ１０６と第２油圧シリンダ２０６の両方が保圧状態である場合、可変速モータ２を停止している。例えば、時間Ｔ６から時間Ｔ７までの間の一部に、可変速モータ２が停止する比較的長い期間を有する。この期間において、可変速モータ２に電力を供給しないので、この油圧ユニットは消費電力を効果的に削減できる。

図６は、図５Ａおよび５Ｂに示すタイミングチャートの制御を行う際に、ＣＰＵ２５で実行される処理を示したフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、動作パラメータの初期化を行う。詳しくは、可変速モータ２の保圧回転数の設定と、保圧タイマの初期化と、安定待ちタイマの初期化と、保圧圧力の設定を行う。

上記可変速モータ２の保圧回転数とは、例えば、図５Ａおよび５Ｂ中の時間Ｔ２からＴ３までの間に、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力を設定値Ｍ１とするための回転数である。また、上記保圧タイマとは、油圧シリンダ１０６，２０６の保圧状態の継続時間を計るものであり、例えば、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、ストロークエンド検出値に達した時間Ｔ２に、計時を開始する。また、上記安定待ちタイマとは、油圧シリンダ１０６，２０６内の圧力が、ストロークエンド検出値に達した時間Ｔ２からの経過時間を計るものであり、所定の待ち時間が経過すると、油圧シリンダ１０６，２０６と油圧ポンプ１との連通を切換弁１０４，２０４が遮断する。例えば、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力がストロークエンド検出値となった時間Ｔ２に、上記安定待ちタイマが計時を開始し、所定の待ち時間が経過した時間Ｔ３に、第１切換弁１０４を遮断状態にしている。

上記ステップＳ１の後、第１軸および第２軸について、主機から受けた軸選択信号に基づいて、軸選択入力がオンか否かを判断する（Ｓ２）。

上記ステップＳ２で、軸選択入力がオンであると判断した場合、動作シーケンス管理を行う（Ｓ３）。すなわち、第１および第２油圧シリンダ１０６，２０６の送り動作と、戻り動作と、保圧力補正動作とのいずれを優先して行うかを決定する。

上記ステップＳ２で、軸選択入力がオンでないと判断した場合、このステップＳ２の処理を繰り返す。

そして、上記ステップＳ３の後、第１軸および第２軸である動作軸への運転指令を行う（Ｓ４）。具体的には、第１および第２切換弁１０４，２０４の切り換えと、可変速モータ２への供給電力の調節を行う。

続いて、各軸の動作モード管理を行う（Ｓ５）。

そして、可変速モータ２が運転中か否かを判断し（Ｓ６）、運転中であるときは、軸選択信号に基づいて、第１軸および第２軸のいずれかについての軸選択入力がオフか否かを判断する（Ｓ７）。

上記ステップＳ６において、上記可変速モータ２が運転中でない場合は、上記ステップＳ２に戻る。

上記ステップＳ７において、軸選択入力がオフである場合、作動軸への停止指令を行う（Ｓ８）一方、軸選択入力がオフでない場合、上記ステップＳ５に戻る。

上記ステップＳ８で作動軸への停止指令を行った後、上記ステップＳ２に戻る。

図６には、上記ＣＰＵ２５による処理において、出力が要求された際に実行する出力処理を示している。すなわち、出力要求の管理を行い（Ｓ１１）、出力要求の内容を判断する。そして、要求内容に該当する切換弁への出力処理を行う（Ｓ１２）。例えば、要求内容に応じた適切な切換弁１０４，２０４のソレノイドに励磁信号を出力する。また、要求内容に応じて、電流出力部２３を介して可変速モータ２への出力処理を行う（Ｓ１３）。また、要求内容に応じて、主機に、流体の漏れ等を通知するアラーム信号や、各軸の動作状況を通知する動作信号や、各圧力センサ９，１０９，１１０，２０９の検出値を通知する圧力通知信号等のような外部信号の出力処理を行う（Ｓ１４）。

また、図６には、上記ＣＰＵ２５による処理において、異常が検出された際に実行する異常処理を示している。すなわち、可変速モータ２を停止し、主機に異常の旨を通知する異常出力を行い、ブザーや画像表示装置等によるアラーム表示を行う（Ｓ１６）。

以下、図７乃至図１３を参照して、第１軸に関して行われる各制御について詳細に説明する。

図７は、第１軸について実行される制御に関して、特に、送り制御と戻り制御を詳細に説明するタイミングチャートである。図８は、第１軸の送り制御を行う際にＣＰＵ２５で実行される処理を示したフローチャートである。

図７の時間Ｔ２１において、主機から第１軸の送りを指令する旨の軸選択信号を受けると、図８の送り制御を開始する。すなわち、図４の処理シーケンス処理において、上記主機から受けた軸選択信号を解析し、第２軸との動作スケジュールにおいて第１軸の動作を行うと判断した場合、この第１軸の送り制御を開始する。

まず、図８に示すように、第１軸の動作パラメータを設定する（Ｓ２１）。詳しくは、可変速モータ２の送り動作における回転数を設定し、送りタイマを初期化すると共に、ストロークエンド検出値を設定する。

続いて、第１切換弁１０４の第１ソレノイド１Ａの励磁要求と、可変速モータ２の起動要求と、送りタイマの起動を行う（Ｓ２２）。

その後、上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達したか否かを判断する（Ｓ２３）。

上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達している場合、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の負荷圧力は安定しているか否かを判断する（Ｓ２４）。この負荷圧力が安定しているか否かは、例えば、圧力センサ１０９の検出値の変動幅が、予め定められた値よりも小さいか否かによって判断する。

上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達しており、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の負荷圧力が安定していると判断された場合、このヘッド側室の圧力である送り圧力および油圧ポンプの吐出圧力の記憶・学習を行う（Ｓ２５）。図７のタイミングチャートでは、時間Ｔ２２の直後に、この処理が行われる。

上記ステップＳ２３において、可変速モータ２の回転数が設定回転数に達していないと判断された場合、および、上記ステップＳ２４において、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の負荷圧力が安定していないと判断された場合、ステップＳ２５は実行しないでステップＳ２６に移る。

ステップＳ２６では、圧力センサ１０９の検出値から、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、ストロークエンド検出値に達したか否かを判断する。

上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、ストロークエンド検出値に達していないと判断した場合、上記ステップＳ２３に戻る。

上記ステップＳ２６において、上記第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力が、ストロークエンド検出値に達したと判断した場合、このストロークエンド検出値に達した時点での油圧ポンプ１の吐出圧力を記憶して、この油圧ポンプ１におけるストロークエンド検出値として学習する。また、上記送りタイマの計時時間を記憶して、送り制御の実行時間を学習する（Ｓ２７）。図７のタイミングチャートでは、時間Ｔ２３において、このステップＳ２７の処理が行われて、送り制御が終了する。

図９は、第１油圧シリンダ１０６の保圧制御を行う際にＣＰＵ２５で実行される処理を示したフローチャートである。

図７の時間Ｔ２３において、送り制御が終了すると、ＣＰＵ２５は保圧制御を開始する。

まず、図９に示すように、第１軸の動作パラメータを設定する（Ｓ３１）。詳しくは、可変速モータ２の保圧時における回転数を設定し、保圧タイマを初期化すると共に、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室において保圧すべき保圧圧力（設定値Ｍ１）を設定する。

続いて、安定待ちタイマを起動すると共に、保圧タイマを起動し（Ｓ３２）、その後、可変速モータ２の回転数が低下して、設定回転数に達したか否かを判断する（Ｓ３３）。

上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達すると（図７の時間Ｔ２４）、保圧時の回転数の学習を行うと共に、第１油圧シリンダ１０６のヘッド側室の圧力である負荷圧力のサンプリングを行う（Ｓ３４）。なお、上記ステップＳ３３において可変速モータ２の回転数が設定回転数に達していないと判断した場合、上記ステップＳ３４の学習とサンプリングは行わない。

続いて、上記安定待ちタイマが計時する時間が、予め定められた安定待ち時間に達したか否かを判断する（Ｓ３５）。安定待ち時間に達したと判断した場合、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲内の圧力であるか否かを判断する（Ｓ３６）。この保圧範囲は、上記ステップＳ３１で設定された設定値Ｍ１と、予め定められた下限値Ｌ１との間である。

上記ステップＳ３５において、上記安定待ちタイマが計時する時間が、予め定められた安定待ち時間に達していないと判断した場合、上記ステップＳ３３に戻る。

上記ステップＳ３６において、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲内の圧力であると判断した場合（図７では時間Ｔ２５）、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａに対する励磁の停止要求を行うと共に、この第１切換弁１０４が切り換わるまでの時間待ちを行う（Ｓ３７）。

そして、可変速モータ２の停止要求を行い（Ｓ３８）、送り動作完了信号の主機への出力を入出力ＩＦ３２に要求して（Ｓ３９）、保圧監視制御に移る。

一方、上記ステップＳ３６において、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲内の圧力でないと判断した場合、第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力を記憶し、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａに対する励磁の停止要求を行うと共に、この第１切換弁１０４が切り換わるまでの時間待ちを行う（Ｓ４０）。

そして、主機に通知すべきアラームの分類・管理を行って（Ｓ４１）、図６の異常処理に移る。このとき、上記ＣＰＵ２５は、第１の異常検出手段として機能する。

このように、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力について、上記安定待ち時間を経た後の圧力が保圧範囲内であるか否かを判断することにより、例えば、上記シリンダ１０６の異常な漏れ等によって流体圧力が下限値Ｌ１を下回ったことが検出される。したがって、上記第１油圧シリンダ１０６の異常を比較的容易に検出できる。

上記保圧制御に続いて行われる保圧監視制御では、図９に示すように、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲外であるか否かを判断する（Ｓ４５）。上記負荷圧力が保圧範囲内である場合、このステップＳ４５を繰り返す。

上記負荷圧力が保圧範囲外であると判断した場合（図７の時間Ｔ２６）、保圧タイマの計時時間を記憶すると共に保圧時間の学習を行い（Ｓ４６）、圧力補正制御に移る。

図１０は、第１油圧シリンダ１０６における保圧圧力の補正を行う際にＣＰＵ２５で実行される処理を示したフローチャートである。

まず、第１軸の動作パラメータを設定する（Ｓ５１）。詳しくは、保圧圧力の生成に要する可変速モータ２の回転数を設定し、保圧タイマおよび安定待ちタイマを初期化する。また、補正されて回復すべき保圧圧力（設定値Ｍ１）を設定する。

続いて、安定待ちタイマを起動すると共に保圧タイマを起動し、可変速モータ２の起動要求を行う（Ｓ５２）。

そして、可変速モータ２の回転数が増大して、設定回転数に達したか否かを判断する（Ｓ５３）。上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達すると（図７の時間Ｔ２７）、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａに対する励磁の要求を行う（Ｓ５４）。また、保圧時の回転数の学習を行うと共に、第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力のサンプリングを行う（Ｓ５５）。なお、上記ステップＳ５３において可変速モータ２の回転数が設定回転数に達していないと判断した場合、上記ステップＳ５５の学習とサンプリングは行わない。

続いて、上記安定待ちタイマが計時する時間が、予め定められた安定待ち時間に達したか否かを判断する（Ｓ５６）。安定待ち時間に達したと判断した場合、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲内の圧力であるか否かを判断する（Ｓ５７）。この保圧範囲は、図９のステップＳ３６の保圧範囲と同一である。

上記ステップＳ５６において、上記安定待ちタイマが計時する時間が、予め定められた安定待ち時間に達していないと判断した場合、上記ステップＳ５３に戻る。

上記ステップＳ５７において、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲内の圧力であると判断した場合（図７では時間Ｔ２８の時点）、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａに対する励磁の停止要求を行うと共に、この第１切換弁１０４が切り換わるまでの時間待ちを行う（Ｓ５８）。

そして、可変速モータ２の停止要求を行い（Ｓ５９）、保圧監視制御に戻る。

一方、上記ステップＳ５７において、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲内の圧力でないと判断した場合、第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力を記憶し、第１切換弁の第１ソレノイド１Ａに対する励磁の停止要求を行うと共に、この第１切換弁１０４が切り換わるまでの時間待ちを行う（Ｓ６０）。

そして、主機に通知すべきアラームの分類・管理を行って（Ｓ６１）、図６の異常処理に移る。このとき、上記ＣＰＵ２５は、第１の異常検出手段として機能する。

上記圧力補正制御は、１回の保圧制御において、複数回繰り返して行ってもよい。すなわち、図１１の保圧制御を示すタイミングチャートにおいて、第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲外であると判断された時間Ｔ４１から、図１０のステップＳ５１からＳ５９までの処理が行われる。これにより、圧力補正制御が行われ、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が所定の設定値Ｍ１に補正されて、時間Ｔ４２に可変速モータ２が停止する。その後、時間Ｔ４４において、再度、第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が保圧範囲外であると判断され、図１０のステップＳ５１からＳ５９までの処理が行われる。これにより、圧力補正制御が行われ、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力が所定の設定値Ｍ１に補正されて、時間Ｔ４５に可変速モータ２が停止する。このように、送り制御の後の保圧制御において、保圧圧力を補正する圧力補正制御を複数回実行することにより、少ない消費エネルギーで、第１油圧シリンダ１０６の保圧圧力を安定して維持できるのである。

図１２は、第１軸の戻り制御を行う際にＣＰＵ２５で実行される処理を示したフローチャートである。

図７の時間Ｔ２９において、主機から第１軸の戻り制御を指令する軸選択信号を受けると、図１２の戻り制御を開始する。すなわち、図４の処理シーケンス処理において、上記主機から受けた軸選択信号を解析し、第２軸との動作スケジュールにおいて第１軸の動作を行うと判断した場合、この第１軸の戻り制御を開始する。

まず、図１２に示すように、第１軸の動作パラメータを設定する（Ｓ７１）。詳しくは、可変速モータ２の回転数を設定し、戻りタイマを初期化すると共に、戻りのストロークエンド検出値を設定する。なお、本実施形態では、第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の流体圧力を圧力センサ１１０で検出し、この圧力センサ１１０の検出値から戻りのストロークエンドを検知するが、ロッド側室の流体圧力を検出する圧力センサ１１０は削除してもよい。この場合、圧力センサ１０９が検出するヘッド側室の流体圧力からロッド側室の流体圧力を推定し、この推定した流体圧力に基づいてストロークエンドを検知する。

続いて、第１切換弁１０４の第２ソレノイド１Ｂの励磁要求と、可変速モータ２の起動要求と、戻りタイマの起動を行う（Ｓ７２）。

その後、上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達したか否かを判断する（Ｓ７３）。

上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達している場合、油圧ポンプ１の吐出圧力が安定しているか否かを判断する（Ｓ７４）。このポンプ圧力が安定しているか否かは、例えば、圧力センサ９の検出値の変動幅が、予め定められた値よりも小さいか否かによって判断する。

上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達しており、上記油圧ポンプ１の吐出圧力が安定していると判断された場合、この吐出圧力の記憶・学習を行う（Ｓ７５）。図７のタイミングチャートでは、時間Ｔ３０の直後に、この処理が行われる。

上記ステップＳ７３において、可変速モータ２の回転数が設定回転数に達していないと判断された場合、および、上記ステップＳ７４において、油圧ポンプ１の吐出圧力が安定していないと判断された場合、ステップＳ７５は実行しないでステップＳ７６に移る。

ステップＳ７６では、圧力センサ９の検出値から、上記油圧ポンプ１の吐出圧力が、ストロークエンド検出値に達したか否かを判断する。なお、この油圧ポンプ１におけるストロークエンド検出値は、ステップＳ７５において記憶・学習した第１軸の送り制御時のストロークエンド検出値を用いる。あるいは、予め記憶されたストロークエンド検出値を用いてもよい。

上記油圧ポンプ１の吐出圧力が、ストロークエンド検出値に達していないと判断した場合、上記ステップＳ７３に戻る。

上記ステップＳ７６において、上記油圧ポンプ１の吐出圧力が、ストロークエンド検出値に達したと判断した場合、このストロークエンド検出値に達した時点での油圧ポンプ１の吐出圧力を記憶・学習する（Ｓ７７）。また、この時点での戻りタイマの計時時間を、第１軸の戻り制御の実行時間として記憶・学習する（Ｓ７８）。図７のタイミングチャートでは、時間Ｔ３１において、このステップＳ７８の処理が行われて、戻り制御から戻り保圧制御に移る。

図１３は、図１２に引き続いて実行される戻り保圧制御を示すフローチャートである。

まず、第１軸の動作パラメータを設定する（Ｓ８１）。詳しくは、可変速モータ２の保圧時における回転数を設定し、タイマを初期化する。

続いて、安定待ちタイマを起動すると共に、保圧タイマを起動し（Ｓ８２）、その後、可変速モータ２の回転数が低下して、設定回転数に達したか否かを判断する（Ｓ８３）。

上記可変速モータ２の回転数が設定回転数に達すると（図７の時間Ｔ３２）、保圧時の回転数のサンプリングを行うと共に、油圧ポンプ１の吐出圧力のサンプリングを行う（Ｓ８４）。なお、上記ステップＳ８３において可変速モータ２の回転数が設定回転数に達していないと判断した場合、上記ステップＳ８４のサンプリングは行わない。

続いて、上記安定待ちタイマが計時する時間が、予め定められた安定待ち時間に達したか否かを判断する（Ｓ８５）。安定待ち時間に達したと判断した場合、上記油圧ポンプ１の吐出圧力が保圧範囲内の圧力であるか否かを判断する（Ｓ８６）。この保圧範囲は、所定の上限値と、予め定められた下限値との間である。

上記ステップＳ８５において、上記安定待ちタイマが計時する時間が、予め定められた安定待ち時間に達していないと判断した場合、上記ステップＳ８３に戻る。

上記ステップＳ８６において、上記油圧ポンプ１の吐出圧力が保圧範囲内の圧力であると判断した場合（図７では時間Ｔ３３）、第１切換弁の第２ソレノイド１Ｂに対する励磁の停止要求を行うと共に、この第１切換弁１０４が切り換わるまでの時間待ちを行う（Ｓ８７）。

そして、可変速モータ２の停止要求を行い（Ｓ８８）、送り動作完了信号の主機への出力を入出力ＩＦ３２に要求して（Ｓ８９）、保圧制御を終了する。

一方、上記ステップＳ８６において、上記油圧ポンプ１の吐出圧力が保圧範囲内の圧力でないと判断した場合、この吐出圧力を記憶し、第１切換弁の第２ソレノイド１Ｂに対する励磁の停止要求を行うと共に、この第１切換弁１０４が切り換わるまでの時間待ちを行う（Ｓ９０）。

そして、主機に通知すべきアラームの分類・管理を行って（Ｓ９１）、図６の異常処理に移る。このとき、上記ＣＰＵ２５は、第１の異常検出手段として機能する。

このように、上記第１油圧シリンダ１０６の負荷圧力について、上記安定待ち時間を経た後の圧力が保圧範囲内であるか否かを判断することにより、例えば、上記シリンダ１０６の異常な漏れ等によって流体圧力が下限値を下回ったことが検出される。したがって、上記第１油圧シリンダ１０６の異常を比較的容易に検出できる。

本実施形態の油圧ユニットは、保圧制御の途中において、あるいは、送り制御、戻り制御および保圧制御の間において、油圧ポンプ１による流体の供給が不要であるときは、可変速モータ２を停止できる。したがって、可変速モータ２の消費エネルギーを削減して、効果的に省エネルギーを行うことができる。

また、本実施形態の油圧ユニットは、第１軸および第２軸の作動中においても、上記可変速モータ２を停止することができるので、モータを常時運転していた従来と比較して、上記可変速モータ２やタンク７内の流体の温度上昇を効果的に低減できる。したがって、可変速モータ２やタンク７を従来よりも小型にでき、油圧ユニットの小型化を行うことができる。

また、本実施形態の油圧ユニットは、上記第１油圧シリンダ１０６および第２油圧シリンダ２０６の制御モードに応じて、油圧ポンプ１の吐出圧力を制御するので、従来におけるような油圧ポンプの吐出圧力を減圧する減圧弁が不要である。したがって、減圧弁の操作の手間を削除でき、また、流体の配管を簡易にしてコストダウンを行うことができる。

また、各油圧シリンダ１０６，２０６の制御に用いる圧力センサ１０９，１１０，２０９の検出値を用いて異常を検出するので、少ないコストで異常検出を行うことができる。

なお、図１２に示した第１軸の戻り制御と、図１３に示した戻り保圧制御とは、第１油圧シリンダ１０６内の圧力ではなく、油圧ポンプ１の吐出圧力に基づいている。したがって、上記第１油圧シリンダ１０６のロッド側室の流体圧力を検出する圧力センサ１１０を削除してもよい。あるいは、第１軸の戻り制御と保圧制御を、上記圧力センサ１１０の検出値に基づいて行ってもよい。

また、上記保圧制御および圧力補正制御において、ＣＰＵ２５は、安定待ちタイマが安定待ち時間を計時した後に、上記第１油圧シリンダ１０６の保圧圧力が所定の範囲内であるか否かを判断することにより、上記シリンダ１０６の異常を検出している。しかしながら、これに代えて、上記第１油圧シリンダ１０６の保圧圧力が下限値を下回った際に、上記安定待ちタイマの計時時間を検出し、この計時時間と、正常な運転時に学習した計時時間とを比較することにより、流体の漏れ等の異常を検出してもよい。この場合、上記安定待ちタイマは、上記第１油圧シリンダ１０６が保圧状態となる第１切換弁１０４の遮断時に起動してもよい。すなわち、上記第１油圧シリンダ１０６の保圧開始時から、保圧圧力が下限値を下回った時までの時間に基づいて、異常を検出してもよい。

また、図７から図１３を参照して第１軸に関する制御を説明したが、第２軸についても同様の制御を行うことができる。ここで、第２軸を作動する第２油圧シリンダ２０６には、ロッド側室の流体圧力を検出する圧力センサを設けていない。したがって、図１２および図１３に示すように、油圧ポンプ１の吐出圧力に基づいて、戻り制御および保圧制御を実行する。

図１４Ａは、図７のタイミングチャートにおいて、送り制御から保圧制御の際に、第１油圧シリンダ１０６に供給される流体について、圧力Ｐと流量Ｑとの間に生じるＰＱ特性を示した図である。図７に示された第１油圧シリンダの負荷圧力における点Ｅ，F，Ｇ，Ｈに該当する点を、図１４ＡのＰＱ座標に示している。

また、図１４Ｂは、図７のタイミングチャートにおいて、戻り制御から戻り保圧制御の際に、油圧ポンプ２から吐出される流体のＰＱ特性を示した図である。図７に示された油圧ポンプ１の吐出圧力における点Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎに該当する点を、図１４ＢのＰＱ座標に示している。

図１４Ａおよび１４Ｂにおいて、油圧ユニットに予め設定された目標ＰＱ特性線５０を重ねて示している。上記目標ＰＱ特性線５０は、最大流量運転直線５１と、定馬力運転曲線５２と、最大圧力運転直線５３とからなる。通常運転時において、上記目標ＰＱ特性線５０上の流体圧力および流量となるように、コントローラ１０によって可変速モータ２の回転数を制御している。これにより、油圧ユニットを自律的かつ省エネルギー運転を行うものである。

図１４Ａに示すように、第１軸の送り制御および保圧制御におけるＰＱ特性は、比較的小さいサージ圧が生じる点Ｇ以外の点は、目標ＰＱ特性線５０の範囲内に位置している。すなわち、送り制御および保圧制御を、必要最小限の消費エネルギーで実行できる。これは、負荷圧力のストロークエンド検出値に基づいて可変速モータ２の回転数を制御しているように、フィードフォワード制御を行っていることに起因している。

また、図１４Ｂにおいても、図１４Ａと同様に、第１軸の戻り制御および保圧制御におけるＰＱ特性は、比較的小さいサージ圧が生じる点Ｍ以外の点は、目標ＰＯ特性線５０の範囲内に位置している。したがって、戻り制御および保圧制御を、必要最小限の消費エネルギーで実行できる。

上記実施形態では、本発明の油圧ユニットをＮＣ旋盤に用いた場合について説明したが、本発明の油圧ユニットは、ＮＣ旋盤に限らず、マシニングセンタ等の他の工作機械に用いてもよい。

また、上記実施形態では、上記油圧ユニットはアクチュエータとしての油圧シリンダ１０６，２０６を駆動したが、油圧シリンダ以外の他のアクチュエータを駆動してもよい。

また、上記実施形態では、上記アクチュエータは心押台クランプおよび刃物台クランプを駆動したが、他のクランプ装置を駆動してもよい。

また、上記実施形態では、漏れ防止手段の一例としてチェック弁１１１，１１２，２１１，２１２を設けたが、チェック弁以外のカウンターバランス弁等を設けてもよい。また、上記切換弁１０４，２０４に漏れ防止手段を一体に形成してもよい。

本発明の実施形態の油圧ユニットを示す概略図である。図１の実施形態による油圧ユニットの外観を示す斜視図である。コントローラの構成を示すブロック図である。コントローラで行われる制御の概略を示したブロック図である。第１軸と第２軸に関する制御の内容を示したタイミングチャートのである。第１軸と第２軸に関する制御の内容を示したタイミングチャートである。図５Ａおよび５Ｂのタイミングチャートに示される制御を行う際に、ＣＰＵで実行される処理を示したフローチャートである。第１軸について実行する制御を詳細に説明するタイミングチャートである。第１軸の送り制御を行う際にＣＰＵで実行される処理を示したフローチャートである。第１油圧シリンダの保圧制御を行う際にＣＰＵで実行される処理を示したフローチャートである。第１油圧シリンダにおける保圧圧力の補正を行う際にＣＰＵで実行される処理を示したフローチャートである。第１油圧シリンダの保圧制御を示すタイミングチャートである。第１軸の戻り制御を行う際にＣＰＵで実行される処理を示したフローチャートである。図１２に引き続いて実行される保圧制御を示すフローチャートである。第１油圧シリンダに供給される流体について、圧力Ｐと流量Ｑとの間に生じるＰＱ特性を示した図である。油圧ポンプから吐出される流体のＰＱ特性を示した図である。従来の油圧ユニットを示す図である。従来の油圧ユニットを用いて形成した旋盤用の油圧ユニットを示す図である。

符号の説明

１油圧ポンプ
２可変速モータ
３吐出ライン
７タンク
９圧力センサ
１０コントローラ
１１エンコーダ
１２主機制御盤
１０４第１切換弁
１０６第１油圧シリンダ
１０７タンク
１０９，１１０圧力センサ
１１１，１１２チェック弁
２０４第２切換弁
２０６第２油圧シリンダ
２０７タンク
２０９圧力センサ
２１１，２１２チェック弁

Claims

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）に供給する電力を調節する電力調節手段（２３）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）と、
上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６）内の流体の圧力を検出する圧力センサ（１０９，１１０，２０９）と、
上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６）に各々接続され、上記複数のアクチュエータ（１０６，２０６）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）と、
上記圧力センサ（１０９，１１０，２０９）の検出値が予め定められた下限値（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）以下になると、上記切換弁（１０４，２０４）を遮断状態から連通状態に切り換え、かつ、上記圧力センサ（１０９，１１０，２０９）の検出値が予め定められた設定値（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）になるように、上記電力調節手段（１０）を制御する昇圧モードと、上記圧力センサ（１０９，１１０，２０９）の検出値が上記設定値（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）以上になると、上記切換弁（１０４，２０４）を連通状態から遮断状態に切り換えて、上記圧力センサ（１０９，１１０，２０９）の検出値が上記下限値（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を下回るまで上記切換弁（１０４，２０４）を遮断状態に保持する保圧モードとを含むように、上記切換弁（１０４，２０４）および電力調節手段（２３）を制御する制御手段（２５）と
を備えることを特徴とする油圧ユニット。
請求項１に記載の油圧ユニットにおいて、
上記制御手段（２５）は、全ての上記複数の圧力センサ（１０９，１１０，２０９）の検出値が、上記下限値（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）よりも大きく、かつ、上記設定値（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）よりも小さいときに、上記可変速モータ（２）を停止させるモータ停止モードを含むことを特徴とする油圧ユニット。
請求項１または２に記載の油圧ユニットにおいて、
上記切換弁（１０４，２０４）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（１０９，１１０，２０９）の検出値が下限値を下回るまでの時間に基づいて、上記アクチュエータ（１０６，２０６）の異常を検出する第１の異常検出手段（２５）を備えることを特徴とする油圧ユニット。
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、
上記昇圧モードにおける上記可変速モータ（２）の回転数を、時間に対応づけて記憶する記憶手段と、
上記記憶手段で記憶された回転数の経時変化に基づいて、異常を検出する第２の異常検出手段（２５）と
を備えることを特徴とする油圧ユニット。
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のうちの少なくとも１つ（２０６）は、複数の流体ラインによって上記切換弁（２０４）に接続されており、
上記複数の流体ラインのうちの１つの流体ラインのみに、上記圧力センサ（２０９）が設けられており、
上記１つの流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の上記圧力センサ（２０９）の出力に基づいて、上記複数の流体ラインのうちの他の流体ラインを介して上記アクチュエータに流体を供給する際の上記他の流体ラインの圧力の値を推定する圧力推定手段（２５）を備えることを特徴とする油圧ユニット。
請求項１乃至５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）と切換弁（１０４，２０４）との間に、上記アクチュエータ（１０６，２０６）からの流体の漏れを防止する漏れ防止手段（１１１，１１２，２１１，２１２）を備えること特徴とする油圧ユニット。
請求項１乃至６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、複数のクランプ装置を各々駆動する複数のシリンダ（１０６，２０６）であることを特徴とする油圧ユニット。