JP2009215935A - 液圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストが低く、且つ、簡易な構成の液圧制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
ポンプ５から圧送される液体の液圧と該液圧に対応するモータ４のトルクとの対応関係を記憶し、該対応関係に基づいて、目標圧Ａを目標トルクＢに換算し、モータ４に供給される交流電流Ｆに基づいて、モータ４のトルクを検出し、該検出トルクＨと前記目標トルクＢとの偏差Ｄに基づいて、交流電流Ｆの目標周波数Ｅを算出し、該目標周波数Ｅの交流電流Ｆをモータ４に供給する液圧制御装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプから圧送される液体の液圧を制御する液圧制御装置に関する。

ポンプから圧送される液体の液圧を制御するシステムとして、圧力検出器を備えたシステムが知られている。このシステムは、ポンプと、ポンプから液体が圧送される圧送先との間の液圧を圧力検出器で実測し、液圧の実測圧が目標圧となるように、実測圧と目標圧との偏差に基づいて液圧をフィードバック制御するシステムである。

例えば、液体を圧送するポンプとして、モータによって駆動されるポンプを使用する場合、この液圧のフィードバック制御は、実測圧と目標圧との偏差に基づいてモータに供給される交流電流の周波数を制御することで行われる。かかるフィードバック制御における交流電流の周波数の制御は、実測圧と目標圧との偏差に基づいて、該実測圧が該目標圧となるために必要とされる交流電流の目標周波数を算出し、該目標周波数を該交流電流の周波数に設定することで行うことができる。

このように、液圧の制御にフィードバック制御を用いるのは、モータに供給される交流電流の周波数と液圧との対応関係が変動するためである。該対応関係は、圧送に必要な液体流量に応じて変動し、この必要な液体流量は、液体が圧送される工作機器や、ポンプから工作機器までの配管の大きさ等の状況により変動する。よって、目標圧に基づいて、モータに供給される交流電流の周波数を制御するだけでは、液圧を正確に制御することができないためである。

しかし、かかるシステムでは、フィードバック制御を行うため、液圧を実測する圧力検出器が必須である。よって、かかるシステムは、圧力検出器が必須であるため、コストが高く、且つ、構成が複雑である。また、圧力検出器をフィードバック制御に用いれば、液圧の制御を高精度に行うことができる。しかし、冷却や洗浄を行うためにクーラント液を圧送する場合など、液圧の制御は、必ずしも高精度に行う必要が無い。このため、上記のシステムを採用することは、経済性、保守性の観点、及び、設置の手間等の観点から好ましくない。

そこで、本発明は、コストが低く、簡易な構成の液圧制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、ポンプを駆動するモータに交流電流を供給し、該交流電流の周波数に対応する速度で前記モータを回転駆動して、前記ポンプから液体を圧送させる電流供給部と、前記ポンプから圧送される液体の液圧が目標圧となるために必要とされる前記交流電流の目標周波数を算出し、該目標周波数を前記電流供給部に入力する制御部とを備え、前記電流供給部は、前記モータに供給する交流電流の周波数を、前記制御部から入力された目標周波数に設定する液圧制御装置であって、前記制御部は、前記ポンプから圧送される液体の液圧と該液圧に対応する前記モータのトルクとの対応関係を記憶し、該対応関係に基づいて、前記目標圧を目標トルクに換算し、更に、前記制御部は、前記電流供給部から前記モータに供給される交流電流に基づいて、前記モータのトルクを検出し、該検出トルクと前記目標トルクとの偏差に基づいて、前記目標周波数を算出することを特徴とする液圧制御装置を提供する。

本発明に係る液圧制御装置は、検出トルクと目標トルクとの偏差に基づいて目標周波数を算出する。即ち、本発明に係る液圧制御装置においては、目標周波数の算出がモータのトルクの偏差に基づいて行われている。一方、上述の従来のシステムにおいては、目標周波数の算出がポンプから圧送される液体の実測圧と目標圧との偏差、即ち、液圧の偏差に基づいて行われている。ポンプから圧送される液体の液圧とモータのトルクとは、液体がモータの駆動によって圧送されるため、所定の対応関係を有する。よって、検出トルクは液圧の実測圧と所定の対応関係を有し、目標トルクは液圧の目標圧と所定の対応関係を有する。このような対応関係が存在することにより、液圧の偏差に代えて、モータのトルクの偏差に基づいて目標周波数を算出することができる。検出トルクは、モータに供給される交流電流に基づいて算出でき、目標トルクは、ポンプから圧送される液体の液圧とモータのトルクとの所定の対応関係に基づいて目標圧から換算することができる。尚、ポンプから圧送される液体の液圧とモータのトルクとの所定の対応関係は、従来と同様に、圧送に必要な液体流量に応じて変動する。よって、目標圧から目標トルクを換算する際には、そのときの条件（液体が圧送される制御対象の状況など）に対応したポンプから圧送される液体の液圧とモータのトルクとの所定の対応関係を用いる必要がある。各条件におけるポンプから圧送される液体の液圧とモータのトルクとの所定の対応関係は、各条件においてポンプの液圧を実測することで取得することができる。検出トルク及び目標トルクをこのように得ることができるので、検出トルクと目標トルクとの偏差を圧力検出器が無くても算出することができる。よって、本発明の液圧制御装置は、圧力検出器が無くても、算出した偏差に基づいて目標周波数を算出できる。このように、目標周波数の算出に、圧力検出器が不要であるので、本発明の液圧制御装置は、コストが低く、構成が簡易である。

また、本発明の好ましい構成として、前記制御部は、前記目標圧の変更時から所定時間が経過するまでの間は、前記目標トルクに基づいて前記目標周波数を算出し、前記所定時間が経過した後は、前記偏差に基づいて前記目標周波数を算出する構成を挙げることができる。

目標圧を変更すると、目標トルクと検出トルクとの偏差が変動し、偏差に基づいて算出される目標周波数も変動するため、モータの回転速度も変動する。モータの回転速度が変動する際には、液体を圧送するためのトルクとは別に、モータの回転速度を加速させるための加速トルクが発生する。加速トルクが発生すると、モータに供給される交流電流には、加速トルクに対応する電流成分が重畳される。このように加速トルクに対応する電流成分が重畳されるため、加速トルクが発生すると、交流電流に基づいて算出される検出トルクの算出精度が低下する。検出トルクの算出精度の低下は、偏差の算出精度、ひいては目標周波数の算出精度の低下に繋がる。更に、目標圧の変更直後においては、目標トルクと検出トルクとの偏差が大きい。偏差が大きな状態で、当該偏差を用いて目標周波数をＰＩ制御等によって算出すると、目標周波数が発振する恐れが高い。このように、目標周波数の算出精度が低下し、且つ、目標周波数が発振する恐れが高いため、目標圧が変更されてから所定時間が経過するまでの間においては、偏差に基づいてポンプの液圧を精度良く制御することが困難である。かかる好ましい構成においては、目標トルクと検出トルクとの偏差に基づく目標周波数の算出が目標圧の変更時から所定時間が経過した後に行われる。目標圧の変更時から時間が経つにつれ、モータの回転速度の加速度は低下すると共に偏差が小さくなる。よって、かかる好ましい構成においては、偏差に依存する液圧制御の精度低下を防止することができる。

また、本発明の好ましい構成として、前記制御部は、前記目標圧が所定のしきい値以上の場合は、前記目標圧が前記所定のしきい値未満の場合に比べて、前記偏差に基づいて前記目標周波数を算出する際に使用する定数として小さい値を使用して、前記偏差に基づいて前記目標周波数を算出する構成を挙げることができる。

クーラント液等の液体の噴射が高圧で行われる場合、液体は、小さな開口部を有したノズルなどから噴射されることがある。このように小さな開口部から液体が噴射される場合、ポンプの圧送量が変動すると、ポンプから圧送される液体の液圧は大きく変動する。液圧の制御は、交流電流の周波数を制御して、ポンプの圧送量を変動させることで行われる。よって、小さな開口部から液体が噴射される場合は、液圧の制御の際に液圧が発振し易い。従って、高圧で液体を噴射する場合は、液圧が発振する恐れがある。一方、液体の噴射が低圧で行われる場合、液体の噴射は、高圧で行われる場合に比べて大きな開口部を有したノズルなどから液体が大量に噴射されることがある。大きな開口部から液体が噴射される場合、ポンプの圧送量が変動しても、液体の液圧の変動量が小さい。従って、低圧で液体を噴射する場合は、高圧で液体を噴射する場合に比べ、液圧が発振し難い。かかる好ましい構成においては、目標圧が所定のしきい値以上の場合は、目標圧が所定のしきい値未満の場合に比べて、小さい値が定数として使用される。よって、かかる好ましい構成によれば、目標圧が大きい場合は、小さい値が定数として使用されるため、高圧で液体を噴射する場合における液圧の発振を防止することができる。また、目標圧が小さい場合は、大きい値が定数として使用されるため、液体を低圧で噴射する場合における液圧の応答性が高くされている。上述のように、低圧で液体を噴射する場合は、液圧が発振し難いため、大きい値が定数として使用されても、液圧が発振する恐れが少ない。

また、本発明の好ましい構成としては、前記制御部は、前記偏差が所定値以上である状態が所定時間継続すると、前記電流供給部による前記モータの回転駆動を停止させる構成を挙げることができる。

偏差が大きい状態が継続すると、液圧の制御が正常に行えていないと判断できる。かかる好ましい構成においては、このような場合においては、モータの回転駆動が停止される。モータの回転駆動が停止されることで、本発明に係る液圧制御装置やポンプが制御不能となり故障することを防止できる。

以上のように、本発明に係る液圧制御装置は、圧力検出器を備えないため、コストが低く、且つ、構成が簡易である。また、本発明に係る液圧制御装置は、圧力検出器が無くても、液圧を制御することができる。よって、本発明に係る液圧制御装置によれば、液圧の制御機能を備えない既存のシステムに圧力検出器を取り付けること無く、該システムを液圧の制御機能を備えるシステムに変更することができる。よって、本発明に係る液圧制御装置によれば、このシステム変更を容易に行うことができる。

図１は、本実施形態に係る液圧制御装置１の機能ブロック図である。図１に示すように、液圧制御装置１は、ポンプ５から工作機械６等に圧送される液体の液圧（以下、単に「ポンプ５の液圧」という）を制御する装置である。ポンプ５は、モータ４によって駆動され、モータ４の回転速度に応じた量の液体を圧送する。モータ４は、このモータ４に供給される交流電流の周波数に応じた速度で回転する。液圧制御装置１は、このモータ４と電気的に接続され、モータ４に供給する交流電流Ｆの周波数を調整し、ポンプ５が圧送する液体の量（以下、単に「ポンプ５の圧送量」という）を制御することで、ポンプ５の液圧を制御する。尚、ポンプ５から圧送される液体は、特に限定されるものでなく、クーラント液、洗浄液等を挙げることができる。

このような液圧制御装置１は、図１に示すように、制御部２と電流供給部３とを備えている。制御部２は、第１換算部２１と、第２換算部２２と、減算器２３と、増減量調整部２４と、選択部２５と、抽出部２６と、第３換算部２７とを備えている。この制御部２は、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）によって実現することができる。

第１換算部２１には、ポンプ５の液圧についての目標圧Ａが入力される。第１換算部２１は、入力された目標圧Ａを、モータ４の目標トルクＢに換算する。この目標トルクＢとは、ポンプ５の液圧が目標圧Ａとなるために必要なモータ４のトルクである。目標圧Ａを目標トルクＢに換算可能であるのは、ポンプ５における液体の圧送は、モータ４により行われるため、ポンプ５の液圧とモータ４のトルクとの対応関係は、図２に示すような傾向を有する。尚、ポンプ５の液圧とモータ４のトルクとの間の所定の対応関係は、圧送に必要な液体流量に応じて変動し、この必要な液体流量は、液体が圧送される工作機器６や、ポンプ５から工作機器６までの配管の大きさ等の状況により変動する（即ち、このような条件によって、図２の式の定数Ａ及び定数Ｂが変動する。）。従って、ポンプ５の液圧とモータ４のトルクとの間の所定の対応関係は、互いに容量（モータ１回転当りの液体の圧送量）が異なるポンプ５が備えられた製品間や、互いに許容トルクが異なるモータ４が備えられた製品間において、異なる。目標トルクＢを換算する際には、そのときの条件、即ち、圧送に必要な液体流量に対応したポンプ５の液圧とモータ４のトルクとの所定の対応関係を用いる必要がある。目標圧Ａを目標トルクＢに換算することを実現する方法としては、例えば、ポンプ５の液圧とモータ４のトルクとが対応付けられたテーブルを第１換算部２１に記憶させ、第１換算部２１が該記憶させたテーブルを用いて目標圧Ａを目標トルクＢに換算する方法を挙げることができる。また、他の方法としては、ポンプ５の液圧をモータ４のトルクに換算可能な関数を第１換算部２１に記憶させ、第１換算部２１が該記憶させた関数を用いて目標圧Ａを目標トルクＢに換算する方法を挙げることができる。第１換算部２１は、換算した目標トルクＢを第２換算部２２及び減算器２３へ入力する。尚、第１換算部２１に入力される目標圧Ａは、特に限定されるものでなく、該目標圧Ａとしては、液圧制御装置１に備えられた操作キーなどを用いてユーザが指定した目標圧や、工作機械６を制御する制御装置（図示しない）など液圧制御装置１とは異なる装置が指定した目標圧などを挙げることができる。

第２換算部２２は、目標トルクＢをモータ４に供給する交流電流Ｆの目標周波数Ｃに換算する。目標周波数Ｃは、ポンプ５の液圧が目標圧Ａとなるために必要な交流電流Ｆの周波数である。目標トルクＢを交流電流Ｆの目標周波数Ｃに換算可能であるのは、ポンプ５の圧送量が交流電流Ｆの周波数と略比例し、ポンプ５の液圧は、ポンプ５の圧送量に略比例し、且つ、ポンプ５から圧送される液体の流路（例えば、液体が流れる配管の内径や、ノズルの開口部）の大きさに略反比例する関係を有し、ポンプ５の液圧とモータ４のトルクとが上述のような所定の対応関係を有するからである。目標トルクＢを目標周波数Ｃに換算することを実現する方法としては、例えば、モータ４のトルクと交流電流Ｆの周波数とが対応付けられたテーブルを第２換算部２２に記憶させ、第２換算部２２が該記憶させたテーブルを用いて目標トルクＢを目標周波数Ｃに換算する方法を挙げることができる。また、他の方法として、モータ４のトルクを交流電流Ｆの周波数に換算可能な関数を第２換算部２２に記憶させ、第２換算部２２が該記憶させた関数を用いて目標トルクＢを目標周波数Ｃに換算する方法を挙げることができる。第２換算部２２は、換算した目標周波数Ｃを電流供給部３へ入力する。

減算器２３は、第１換算部２１から入力された目標トルクＢとモータ４の検出トルクＨとの偏差Ｄを算出し、該偏差Ｄを増減量調整部２４へ入力する。

増減量調整部２４は、減算器２３から入力された偏差Ｄに基づいて、目標周波数Ｅを算出する。目標周波数Ｅは、第２換算部２２が算出する目標周波数Ｃと同様に、ポンプ５の液圧が目標圧Ａとなるために必要な交流電流Ｆの周波数である。モータ４のトルクの偏差Ｄからポンプ５の液圧が目標圧Ａとなるために必要な交流電流Ｆの目標周波数Ｅが算出できるのは、モータ４のトルクとポンプ５の液圧とが所定の対応関係を有するからである。偏差Ｄに基づく目標周波数Ｅへの算出は、例えば、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等で行うことができる。ＰＩ制御により目標周波数Ｅを算出する場合、このＰＩ制御に用いる式の具体例として次式（１）を挙げることができる。
Ｖ＝Ｋ_ｐ×Ｚ＋Ｋ_Ｉ∫Ｚdt…（１）
Ｖ：目標周波数Ｅ、Ｋ_Ｐ：比例定数、Ｋ_Ｉ：積分(時間)定数、Ｚ：偏差Ｄ
また、ＰＩＤ制御により目標周波数Ｅを算出する場合、このＰＩＤ制御に用いる式の具体例として次式（２）を挙げることができる。
Ｖ＝Ｋ_ｐ×Ｚ＋Ｋ_Ｉ∫Ｚdt＋Ｋ_DdＺ/dt…（２）
Ｋ_D：微分定数

選択部２５は、第２換算部２２と電流供給部３とを接続する第１スイッチ素子２５１、及び、増減量調整部２４と電流供給部３とを接続する第２スイッチ素子２５２のオンオフを制御し、目標周波数Ｃ及び目標周波数Ｅの何れか一方を電流供給部３へ入力する。選択部２５は、目標圧Ａの変更時から所定時間が経過するまでの間は、第１スイッチ素子２５１をオンにし、第２スイッチ素子２５２をオフにして、目標周波数Ｃを電流供給部３へ入力する。一方、選択部２５は、目標圧Ａの変更時から所定時間が経過した後は、第１スイッチ素子２５１をオフにし、第２スイッチ素子２５２をオンにして、目標周波数Ｅを電流供給部３へ入力する。この所定時間とは、例えば、目標圧Ａの変更時から、偏差Ｄが、ポンプ５の液圧が安定した状態で生じる目標トルクＢと検出トルクＨとの偏差（定常偏差）と同じ大きさになるまでの時間とすることができる。所定時間は、予め選択部２５に記憶させておいても良い。また、目標圧Ａの変更時を選択部２５に認識させる構成として、次のような構成を挙げることができる。図１に示すように、選択部２５は、目標圧Ａが入力され、且つ、入力された目標圧Ａを記憶する機能を有する。そして、選択部２５は、最後に入力された目標圧Ａと新たに入力された目標圧Ａとが異なる場合は、目標圧が変更されたと判断する。また、新たな目標圧Ａが入力された際に、最後に入力された目標圧Ａを記憶していない時も、目標圧Ａが変更されたと判断するように選択部２５を構成してもよい。最後に入力された目標圧Ａが記憶されていない時とは、例えば、液圧制御装置１の電源投入後、初めて目標圧Ａが選択部２５に入力される場合などを挙げることができる。よって、新たな目標圧Ａが入力された際に、最後に入力された目標圧Ａが選択部２５に記憶されていない時も目標圧Ａが変更されたと判断するように選択部２５を構成することで、例えば、液圧制御装置１の電源投入後、初めて目標圧Ａを液圧制御装置１に入力してモータ４を駆動させる場合（液圧制御装置１の運転開始時）にも、目標周波数Ｃを電流供給部３に入力させることができる。尚、目標圧Ａの変更時を選択部２５に認識させる方法として、例えば、目標圧Ａに代えて目標トルクＢを選択部２５に入力し、選択部２５は、最後に入力された目標トルクＢと新たに入力された目標トルクＢとが異なる場合、目標圧Ａが変更されたと判断する方法を挙げることもできる。

電流供給部３は、モータ４に交流電流Ｆを供給して、交流電流Ｆの周波数に対応する速度でモータ４を回転駆動して、ポンプ５から液体を工作機器６に圧送させる。電流供給部３は、目標周波数Ｃが入力された場合は、交流電流Ｆの周波数を目標周波数Ｃに設定する。これにより、モータ４の回転速度及びポンプ５の液圧は、目標トルクＢに基づいて制御される。一方、電流供給部３は、目標周波数Ｅが入力された場合は、交流電流Ｆの周波数を目標周波数Ｅに設定する。これにより、モータ４の回転速度及びポンプ５の液圧は、偏差Ｄに基づいて制御される。

尚、モータ４の制御には、トルク電流成分と磁化電流成分とを独立して制御する電流ベクトル制御が採用されている。トルク成分電流は、モータ４のトルクを発生させるための電流成分であり、磁化電流成分はモータ４の磁束を発生させるための電流成分である。よって、モータ４に供給される交流電流Ｆは、トルク電流成分と磁化電流成分とが合成された電流である。

抽出部２６は、交流電流Ｆからトルク電流成分Ｇを抽出して、該トルク電流成分Ｇを第３換算部２７へ入力する。

第３換算部２７は、抽出部２６から入力されたトルク電流成分Ｇをモータ４の検出トルクＨに換算して、該検出トルクＨを減算器２３へ入力する。

以上のような構成の液圧制御装置１においては、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過するまでの間は、選択部２５によって目標周波数Ｃが電流供給部３に入力される。よって、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過するまでの間は、ポンプ５の液圧は目標トルクＢに基づいて制御される。このように、ポンプ５の液圧を目標トルクＢに基づいて制御するのは、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過するまでの間においては、偏差Ｄに基づいてポンプ５の液圧を精度良く制御することが困難であるためである。

偏差Ｄに基づいてポンプ５の液圧を精度良く制御することが困難であるのは、以下の通りである。目標圧Ａを変更すると、目標トルクＢと検出トルクＨとの偏差Ｄが変動し、偏差Ｄに基づいて算出される目標周波数Ｅも変動するため、モータ４の回転速度も変動する。モータ４の回転速度が変動する際には、ポンプ５から液体を圧送するためのトルクとは別に、モータ４の回転速度を加速させるための加速トルクが発生する。加速トルクが発生すると、モータ４に供給される交流電流Ｆには、加速トルクに対応する電流成分が重畳される。このように加速トルクに対応する電流成分が重畳されるため、加速トルクが発生すると、交流電流Ｆに基づいて算出される検出トルクＨの算出精度が低下する。検出トルクＨの算出精度の低下は、偏差Ｄの算出精度の低下、ひいては、目標周波数Ｅの算出精度の低下に繋がる。更に、目標圧Ａの変更直後においては、目標トルクＢと検出トルクＨとの偏差Ｄが大きい。偏差Ｄが大きな状態で、当該偏差Ｄを用いて目標周波数ＥをＰＩ制御等によって算出すると、目標周波数Ｅが発振する恐れが高い。このように、目標周波数Ｅの算出精度が低下し、且つ、目標周波数Ｅが発振する恐れが高いため、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過するまでの間においては、偏差Ｄに基づいてポンプ５の液圧を精度良く制御することが困難である。このように目標圧の変更から所定時間が経過するまでの間は、偏差Ｄに基づいて精度良く制御が困難であるので、目標トルクＢに基づいてポンプ５の液圧を制御することで、偏差Ｄに依存する液圧制御の精度低下を防止することができる。

一方、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過した後は、選択部２５によって目標周波数Ｅが電流供給部３に入力される。よって、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過した後は、ポンプ５の液圧は偏差Ｄに基づいて制御される。目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過した後は、ポンプ５の液圧が偏差Ｄに基づいて制御されるのは、目標圧Ａが変更されてから時間が経つにつれ、モータ４の回転速度の加速度が低下すると共に偏差Ｄが小さくなり、目標周波数Ｅの算出精度が向上し、且つ、目標周波数Ｅが発振する恐れが低下するためである。このように、偏差Ｄに基づいて算出される目標周波数Ｅの交流電流Ｆをモータ４に供給することで、ポンプ５の液圧をフィードバック制御することができる。よって、目標圧Ａが変更されてから所定時間が経過した以降は、フィードバック制御により高精度にポンプ５の液圧を制御することができる。

以上のようにして、本実施形態に係る液圧制御装置１は、目標トルクＢと偏差Ｄとに基づいて、ポンプ５の液圧を制御する。目標トルクＢは目標圧Ａから換算できる。偏差Ｄは、目標トルクＢと検出トルクＨとから算出でき、検出トルクＨは、交流電流Ｆに基づいて算出できる。このため、目標トルクＢと偏差Ｄとは共に、ポンプ５の液圧を検出する圧力検出器が無くても得ることが可能である。よって、本実施形態に係る液圧制御装置１は、圧力検出器が無くても目標周波数を算出することができる。従って、圧力検出器が不要であるので、液圧制御装置１は、コストが低く、且つ、構成が簡易である。また、液圧制御装置１は、圧力検出器が無くても、液圧を制御することができる。よって、液圧制御装置１によれば、液圧の制御機能を備えない既存のシステムに圧力検出器を取り付けることなく、該システムを液圧の制御機能を備えるシステムに変更することができる。よって、液圧制御装置１によれば、このシステム変更を容易に行うことができる。

また、図１に示すように、液圧制御装置１は、制御部２と電流供給部３とを有している。従って、液圧制御装置１は、制御部２及び電流供給部３を内蔵したインバータとして提供することができる。また、液圧制御装置１は、互いに異なる筐体に内蔵された制御部２と電流供給部３とで構成された装置としても提供することができる。

好ましくは、液圧制御装置１の制御部２は、目標圧Ａが所定のしきい値以上の場合は、目標圧Ａが所定のしきい値未満の場合に比べて、小さい値を定数として使用して偏差Ｄに基づいて目標周波数Ｅを算出する構成とされる。

クーラント液等の液体の噴射が高圧で行われる場合、液体は、工作機械６等に取り付けられた小さな開口部を有したノズルなどから噴射されることがある。このように小さな開口部から液体が噴射される場合、ポンプ５の圧送量が変動すると、ポンプ５の液圧は大きく変動する。ポンプ５の液圧の制御は、交流電流Ｆの周波数を制御して、ポンプ５の圧送量を変動させることで行われる。よって、小さな開口部から液体が噴射される場合は、液圧の制御の際に液圧が発振し易い。従って、高圧で液体を噴射する場合は、液圧が発振する恐れがある。一方、液体の噴射が低圧で行われる場合、液体の噴射は、高圧で行われる場合に比べて大きな開口部を有したノズルなどから液体が大量に噴射されることがある。大きな開口部から液体が噴射される場合、ポンプ５の圧送量が変動しても、液体の液圧の変動量が小さい。従って、低圧で液体を噴射する場合は、高圧で液体を噴射する場合に比べ、液圧が発振し難い。かかる好ましい構成においては、目標圧Ａが所定のしきい値以上の場合は、目標圧Ａが所定のしきい値未満の場合に比べて、小さい値が定数として使用される。よって、かかる好ましい構成によれば、目標圧Ａが大きい場合は、小さい値が定数として使用されるため、高圧で液体を噴射する場合における液圧の発振を防止することができる。また、目標圧Ａが小さい場合は、大きい値が定数として使用されるため、液体を低圧で噴射する場合における液圧の応答性が高くされている。上述のように、低圧で液体を噴射する場合は、液圧が発振し難いため、大きい値が定数として使用されても、液圧が発振する恐れが少ない。

尚、目標圧Ａが所定のしきい値以上の場合と目標圧Ａが所定のしきい値の未満の場合とで大きさを異ならせることで、高圧で噴射する場合におけるポンプ５の液圧の発振を防止することができ、且つ、低圧で噴射する場合におけるポンプ５の液圧の応答性を高くすることができる定数として、比例ゲイン、積分ゲインを挙げることができる。従って、例えば、上式（１）を用いて偏差Ｄから目標周波数Ｅを算出する場合においては、目標圧Ａが所定のしきい値以上か未満かによって、大きさを異ならせる定数は、上式（１）の定数のうちのＫ_Ｐ、Ｋ_Ｉの何れか一方、又は、Ｋ_Ｐ、Ｋ_Ｉの両方である。また、上式（２）を用いて偏差Ｄから目標周波数Ｅを算出する場合においては、目標圧Ａが所定のしきい値以上か未満かによって、大きさを異ならせる定数は、上式（２）の定数のうちのＫ_Ｐ、Ｋ_Ｉ、Ｋ_Dである。

上式（１）を用いて偏差Ｄから目標周波数Ｅを算出する場合において、かかる好ましい構成を増減量調整部２４において実現する場合、増減量調整部２４を次のように構成することができる。図１に示すように、増減量調整部２４を、目標圧Ａが入力されるように構成する。更に、増減量調整部２４に、所定のしきい値と、式（１）と、式（１）の各定数とを記憶させる。尚、目標圧Ａが所定のしきい値以上か未満かによって、大きさを異ならせる定数（Ｋ_Ｐ、Ｋ_Ｉ）については、増減量調整部２４に、該定数として使用される大きい値と小さい値とを記憶させる。このように構成された増減量調整部２４において、目標圧Ａが入力されると、増減量調整部２４は、入力された目標圧Ａが所定のしきい値以上か未満かを判断する。増減量調整部２４は、所定のしきい値以上と判断すると、上式（１）に各定数を代入する。尚、目標圧Ａが所定のしきい値以上か未満かによって、大きさを異ならせるＫ_Ｐ、Ｋ_Ｉについては、小さい値を定数として上式（１）に代入する。一方、増減量調整部２４は、目標圧Ａが所定のしきい値未満と判断すると、上式（１）に各定数を代入する。尚、目標圧Ａが所定のしきい値以上か未満かによって、大きさを異ならせるＫ_Ｐ、Ｋ_Ｉについては、大きい値を定数として上式（１）に代入する。尚、目標圧Ａが所定値以上か未満かに基づいて、定数として使用される値が決定される場合について説明したが、目標圧Ａに代えて、目標トルクＢが所定のしきい値以上か未満かに基づいて、定数として使用される値を決定してもよい。

ここでは、しきい値が１つの場合について説明したが、しきい値は、２以上あってもよい。例えば、しきい値が第１しきい値と第１しきい値より大きい第２しきい値との２つある場合、目標圧Ａが第１しきい値よりも大きい場合は、目標圧Ａが第１しきい値より小さい場合よりも、小さい値が定数として使用される。また、目標圧Ａが第２しきい値よりも大きい場合は、目標圧Ａが第２しきい値よりも小さい場合よりも、小さい値が定数として使用される。このように、しきい値が２以上あれば、定数として用いられる値を多段階的に切り替えることができ、より一層液圧の発振の防止及び液圧の応答性の向上を図ることができる。

また、目標圧Ａが所定のしきい値以上の場合は、目標圧Ａが所定のしきい値未満の場合に比べて、小さい値を定数として使用して偏差Ｄに基づいて目標周波数Ｅを算出することは、次のような方法でも実現することができる。例えば、増減量調整部２４が、目標圧Ａと定数として使用される値との対応関係を示す関数を用いて、入力された目標圧Ａを定数として使用される値に変換し、該値を定数として使用して偏差Ｄに基づいて目標周波数Ｅを算出する方法である。この方法に使用する関数として、例えば、図３に示すように、目標圧Ａが大きければ大きいほど、小さい値に変換する関数を挙げることができる。このような関数を用いると、目標圧Ａが所定のしきい値以上の場合は、目標圧Ａが所定のしきい値未満の場合に比べて、小さい値に変換される。よって、この方法によれば、目標圧Ａが所定のしきい値以上の場合は、目標圧Ａが所定のしきい値未満の場合に比べて、小さい値を定数として使用して偏差Ｄに基づいて目標周波数Ｅを算出することができる。

また、液圧制御装置１の他の好ましい構成として、制御部２は、偏差Ｄが所定値以上である状態が所定時間継続すると、電流供給部３によるモータ４の回転駆動を停止させる構成を挙げることができる。

偏差Ｄが大きい状態が継続すると、ポンプ５の液圧の制御が正常に行えていないと判断できる。かかる好ましい構成においては、このような場合においては、モータ４の回転駆動が停止される。モータ４の回転駆動が停止されることで、本発明に係る液圧制御装置１やポンプ５が制御不能となり故障することを防止できる。

かかる好ましい構成の具体的な構成としては、図１に示すように、偏差Ｄが所定値以上である状態が所定時間継続すると、電流供給部３によるモータ４の回転駆動を停止させる停止部２８を制御部２に設けた構成を挙げることができる。停止部２８は、偏差Ｄが入力可能とされている。停止部２８は、入力される偏差Ｄが所定のしきい値以上である時間を計測するタイマーを有している。このタイマーは、停止部２８に入力された偏差Ｄが所定のしきい値以上となった時に時間の計測を開始し、停止部２８に入力された偏差Ｄが所定のしきい値未満となると、時間の計測を停止して、計測した時間をクリアする。停止部２８は、タイマーが計測した時間が所定時間を超えると、図１に示すように、電流供給部３と、モータ４との間に設けられた第３スイッチ素子２８１をオフにする。これにより、交流電流Ｆのモータ４への供給が停止され、モータ４が停止する。

図１は、本実施形態に係る液圧制御装置の機能ブロック図である。 図２は、ポンプの液圧とモータのトルクとの対応関係を示すグラフである。 図３は、目標圧を、目標周波数を算出する際に使用する定数に変換する関数が示す目標圧と定数として使用される値との対応関係を図示したグラフである。

符号の説明

１…液圧制御装置、２…制御部、２１…第１換算部、２２…第２換算部 ２３…減算器、２４…増減量調整部、２５…選択部、２５１…第１スイッチ素子、２５２…第２スイッチ素子、２６…抽出部、２７…第３換算部、２８…停止部、２８１…第３スイッチ素子、３…電流供給部、４…モータ、５…ポンプ、６…工作機械

Claims (4)

1. ポンプを駆動するモータに交流電流を供給し、該交流電流の周波数に対応する速度で前記モータを回転駆動して、前記ポンプから液体を圧送させる電流供給部と、
   前記ポンプから圧送される液体の液圧が目標圧となるために必要とされる前記交流電流の目標周波数を算出し、該目標周波数を前記電流供給部に入力する制御部とを備え、
   前記電流供給部は、前記モータに供給する交流電流の周波数を、前記制御部から入力された目標周波数に設定する液圧制御装置であって、
   前記制御部は、前記ポンプから圧送される液体の液圧と該液圧に対応する前記モータのトルクとの対応関係を記憶し、該対応関係に基づいて、前記目標圧を目標トルクに換算し、
   更に、前記制御部は、前記電流供給部から前記モータに供給される交流電流に基づいて、前記モータのトルクを検出し、該検出トルクと前記目標トルクとの偏差に基づいて、前記目標周波数を算出することを特徴とする液圧制御装置。
2. 前記制御部は、前記目標圧の変更時から所定時間が経過するまでの間は、前記目標トルクに基づいて前記目標周波数を算出し、前記所定時間が経過した後は、前記偏差に基づいて前記目標周波数を算出することを特徴とする請求項１に記載の液圧制御装置。
3. 前記制御部は、前記目標圧が所定のしきい値以上の場合は、前記目標圧が前記所定のしきい値未満の場合に比べて、前記偏差に基づいて前記目標周波数を算出する際に使用する定数として小さい値を使用して、前記偏差に基づいて前記目標周波数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の液圧制御装置。
4. 前記制御部は、前記偏差が所定値以上である状態が所定時間継続すると、前記電流供給部による前記モータの回転駆動を停止させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液圧制御装置。

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