JP2013045438A - 既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多額の設備費用が発生および生産の停滞および新装置の据付場所の確保および既設設備の廃棄処理などの諸問題を改善するべく、機械類に設備された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法およびその制御装置を提供する。
【解決手段】既設電気制御盤５３より出力された従来の出力手段６０などをもとにプロブラマブルロジックコントローラＢ３の実行処理により、既設油圧制御装置５２に設けられた各電動機の制御回転数および各油圧ポンプの制御吐出量を演算する。前記した各電動機の制御回転数若しくはＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令より、インバータ制御装置１５にある制御機能および主回路の実行処理によって前記各電動機の回転数を変更させ、同時に前記各油圧ポンプの吐出量を制御する。
【選択図】図１

Description

産業上の利用分野

多方面に使用される機械類の中でも、特に、機械の作動を油圧アクチュエータで行い、その作動や制御を担う油圧制御装置および油圧制御装置を稼働させるために電気制御盤を設備した油圧制御システムは数多い。なかでも鉄鋼分野などに設備されている大規模な油圧制御システムの電力量は大容量であるため、電力量の低消費化および省力化を積極的に推進することは、地球温暖化の防止および電力量の節電および工場原価の低減など大いに貢献しよう。しかしながら、かなり遅れている。なぜなら、低消費化や省力化を考慮した油圧制御システムを新たに設備したり大改造したりすることは、多額の設備費用が発生および生産の停滞および新装置の据付場所の確保および既設設備の廃棄処理などの諸問題が発生し、その結果、製品の原価高騰をまねいたり競争力の低下を引き起こしたりするためである。
そこで、この発明は上記した現状を改善するべく、機械類に設備された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法およびその制御装置に関するものである。

既に設備されている油圧制御システムを既設油圧制御システムと以下記載する。前記既設油圧制御システムは既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線などから構成されている。なお、前記既設油圧アクチュエータは前記既設油圧制御システムの規模によって、単数または複数台設置されているため以下は既設各油圧アクチュエータと記載する。

既設油圧制御装置は油圧力や油量を担う油圧ポンプおよび前記油圧ポンプを駆動する電動機および前記既設各油圧アクチュエータの作動や速度や圧力を制御する油圧制御弁類および成立たせるためのその他の機器およびマニホールドおよび配管などから成り立つ。なお、前記油圧ポンプおよび前記電動機は前記既設油圧制御システムの規模によって、単数または複数台設置されているため以下は各油圧ポンプおよび各電動機と記載する。前記各電動機の回転運転出力手段および電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路のオンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する各油圧ポンプを、各ロード油圧ポンプと記載する。前記各電動機の回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路のアンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する各油圧ポンプを、各カットオフ油圧ポンプあるいは各アンロード油圧ポンプと記載する。

既設電気制御盤の主な構成は、入力／出力手段を経由する部Ａおよび電気シーケンス制御の中枢を担うプログラマブルロジックコントローラＡおよび成立たせるためのその他の機器や電気配線などによる。
前記既設電気制御盤は、前記既設各油圧アクチュエータの作動確認例えばリミットスイッチおよび圧力スイッチおよびリレー接点および押釦スイッチおよび切替えスイッチなどの入力手段を、前記入力／出力手段を経由する部Ａを経由して前記プログラマブルロジックコントローラＡへ入力させ、予め、入力機器Ａ例えばパソコンなどによって前記プログラマブルロジックコントローラＡに入力済みであるプログラムＡの実行処理による電気シーケンス制御とそれにともなう出力手段を創り、且つ指示して出力する役目を担っている。前記した電気シーケンス制御にともなう出力手段は、前記部Ａを経由し既設各ケーブル電気配線を中継して、指示された既設油圧制御装置に設置されている前記各電動機や油圧制御弁類へ電送され、前記既設各油圧アクチュエータを制御しつつ作動させる。

既設各油圧アクチュエータは機械の動作部に単数および複数台が取り付けられ、既設各油圧配管によって既設油圧制御装置と結ばれている。

前記既設油圧制御装置に設置された前記各油圧ポンプの吐出量および設置台数の算出は、前記電気シーケンス制御にともなう出力手段および前記各電動機に駆動された前記各油圧ポンプの油圧回路におけるオンロード／アンロード出力手段および前記各電動機の回転運転／回転停止出力手段の指示によって示されるタイムスケジュールの進行にもとづく同一時間内に作動する前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および同時作動時における合計作動流量を演算し、前記油圧制御弁類の合計漏れ流量を前記合計作動流量に加えた流量より大きい値としている。また、不足して複数台を設置する場合は、メンテナンス性や保守部品の統一化を考慮し同一仕様として台数を決めるのが一般的な選定である。なおまた、前記各油圧ポンプのロード油圧力は、前記既設各油圧アクチュエータに作用する負荷によって演算される油圧力および油圧流体が油圧制御弁類および油圧配管の流路を通過する時に生ずる抵抗油圧力および圧力制御弁のブリードオフ油圧力を加算した値より大きくして決定する。
前記各電動機の容量は、前記各油圧ポンプの吐出量およびロード油圧力および単位換算係数および前記各油圧ポンプ効率より演算して決定する。また、一般的に使用される前記各電動機の種類と極数は、三相誘導電動機と４極および６極である。いずれの極数も定回転駆動である。なおまた、極数の選定は前記各油圧ポンプの回転数制限および客先の仕様条件などによって決められる。
前記既設各油圧アクチュエータの作動は、前記タイムスケジュールの進行にもとづいて行われるが、時間の経過にともない単独作動や重複作動をしたり作動速度が異なったり多様な作動が行われ、且つ機械によって前記タイムスケジュールは千差万別である。

次に、エネルギーと油圧力および流量の関係を考察してみる。
エネルギーは油圧力および流量に比例するので、前記各油圧ポンプに必要な発生エネルギーは、前記タイムスケジュールの進行にもとづき演算した前記既設各油圧アクチュエータの出力エネルギーおよび前記油圧制御弁類の流路損失エネルギーおよび前記油圧配管の流路損出エネルギーおよび前記各油圧ポンプの損失エネルギーおよび前記各電動機の損失エネルギーおよび圧力制御弁のオーバーライド損失エネルギーおよび前記既設各油圧アクチュエータの摺動損失エネルギーを演算して算出した合計出力エネルギーより大きくしなければならない。ところが、前記既設各油圧アクチュエータは前記タイムスケジュールの進行にもとづき作動されるため、前記した合計出力エネルギーは時間の経過にともない変化する。即ち、前記各油圧ポンプの発生エネルギーと前記した合計出力エネルギーの差値は常に変化する。
前記した差値の大部分は、圧力制御弁のタンクラインより排出される油量および前記圧力制御弁の入力側に作用する油圧力とタンクラインの油圧力の差圧に比例した放出エネルギー（損失エネルギー）と考えることができる。参考までに、前記した合計出力エネルギーと前記油圧ポンプの発生エネルギーとの比率を記せば、油圧業界における一般的な値は３０％またはそれ以上と言われている。

次に、前記各油圧ポンプは定容量形および可変容量形が多く使用され、機械の稼働停止まで前記タイムスケジュールの進行にもとづき駆動される。
定容量形油圧ポンプを使用する場合、前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路をオンロード／アンロード油圧制御回路とし、前記既設各油圧アクチュエータが停止している間、前記した圧力側油圧制御回路の油圧力をアンロード油圧力にして、前記各電動機の発生エネルギーを低減させ省力化を図っている。
一方の可変容量形油圧ポンプは、前記定容量形油圧ポンプに比べ効率が高いため省力化に適していることから多く採用されている。また、機械の動作にあわせて多種類の油圧力−吐出量制御方式が存在するが、大規模な油圧制御システムの多くは、前記した油圧力−吐出量制御方式の中でもプレッシャコンペンセータ制御方式を採用している。何故なら、前記既設各油圧アクチュエータの設置台数および種類および作動制御が多種多様のため前記プレッシャコンペンセータ制御方式以外の制御方式を採用すると、油圧制御回路および電気制御システムが複雑となるためあまり採用されていない。前記プレッシャコンペンセータ制御方式の可変容量形油圧ポンプは、設定した油圧力−吐出量制御（Ｐ−Ｑ曲線）曲線の範囲内で制御が行われること、且つ高効率であることから省力化に適した油圧ポンプである。しかしながら、前記既設各油圧アクチュエータが作動していない場合、吐出量はほぼゼロになるが、前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路の油圧力が圧力制御弁の設定圧となるため、前記各電動機の発生エネルギーは前記定容量形油圧ポンプとの効率の差値分、少ない程度である。また、近年では、前記した従来の技術を改善する技術が開発され商品化されている。非特許文献２および非特許文献３および非特許文献４および非特許文献５を参照する。

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前記既設油圧制御システムは既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線などから構成されている。
既設油圧制御装置は油圧力や油量を担う油圧ポンプおよび前記油圧ポンプを駆動する電動機および前記既設各油圧アクチュエータの作動や速度や圧力を制御する油圧制御弁類および成立たせるためのその他の機器およびマニホールドおよび配管などから成り立つ。
既設電気制御盤の主な構成は、入力／出力手段を経由する部Ａおよび電気シーケンス制御の中枢を担うプログラマブルロジックコントローラＡおよび成立たせるためのその他の機器や電気配線などによる。前記既設電気制御盤は、前記既設各油圧アクチュエータの作動確認例えばリミットスイッチおよび圧力スイッチおよびリレー接点および押釦スイッチおよび切替えスイッチなどの入力手段を、前記入力／出力手段を経由する部Ａを経由して前記プログラマブルロジックコントローラＡへ入力させ、予め、入力機器Ａ例えばパソコンなどによって前記プログラマブルロジックコントローラＡに入力済みであるプログラムＡの実行処理による電気シーケンス制御とそれにともなう出力手段を創り、且つ指示して出力する役目を担っている。前記した電気シーケンス制御にともなう出力手段は、前記部Ａを経由し既設各ケーブル電気配線を中継して、指示された既設油圧制御装置に設置されている前記各電動機や油圧制御弁類へ電送され、前記既設各油圧アクチュエータを制御しつつ作動させる。
既設各油圧アクチュエータは機械の動作部に単数および複数台が取り付けられ、既設各油圧配管によって既設油圧制御装置と結ばれている。
前記既設油圧制御装置に設置された前記各油圧ポンプの吐出量および設置台数の算出は、前記電気シーケンス制御にともなう出力手段および前記各電動機に駆動された前記各油圧ポンプの油圧回路におけるオンロード／アンロード出力手段および前記各電動機の回転運転／回転停止出力手段の指示によって示されるタイムスケジュールの進行にもとづく同一時間内に作動する前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および同時作動時における合計作動流量を演算し、前記油圧制御弁類の合計漏れ流量を前記合計作動流量に加えた流量より大きい値としている。
また、不足して複数台を設置する場合は、メンテナンス性や保守部品の統一化を考慮し同一仕様として台数を決めるのが一般的な選定である。なおまた、前記各油圧ポンプのロード油圧力は、前記既設各油圧アクチュエータに作用する負荷によって演算される油圧力および油圧流体が油圧制御弁類ならびに油圧配管の流路を通過する時に生ずる抵抗油圧力および圧力制御弁のブリードオフ油圧力を加算した値より大きくして決定する。
前記各電動機の容量は、前記各油圧ポンプの吐出量およびロード油圧力および単位換算係数および前記各油圧ポンプ効率より演算して決定する。また、一般的に使用される前記各電動機の種類と極数は、三相誘導電動機と４極および６極である。いずれの極数も定回転駆動である。なおまた、極数の選定は前記各油圧ポンプの回転数制限および客先の仕様条件などによって決められる。
前記既設各油圧アクチュエータの作動は、前記タイムスケジュールの進行にもとづいて行われるが、時間の経過と共に単独作動や重複作動をしたり作動速度が異なったり多様な作動が行われ、且つ機械によって前記タイムスケジュールは千差万別である。
次に、エネルギーと油圧力および流量の関係を考察してみる。
エネルギーは油圧力および流量に比例するので、前記各油圧ポンプに必要な発生エネルギーは、前記タイムスケジュールの進行にもとづき演算した前記既設各油圧アクチュエータの出力エネルギーおよび前記油圧制御弁類の流路損失エネルギーおよび前記油圧配管の流路損出エネルギーおよび前記各油圧ポンプの損失エネルギーおよび前記各電動機の損失エネルギーおよび圧力制御弁のオーバーライド損失エネルギーおよび前記既設各油圧アクチュエータの摺動損失エネルギーを演算して算出した合計出力エネルギーより大きくしなければならない。ところが、前記既設各油圧アクチュエータは前記タイムスケジュールの進行にもとづき作動されるため、前記した合計出力エネルギーは時間の経過にともない変化する。即ち、前記各油圧ポンプの発生エネルギーと前記した合計出力エネルギーの差値は常に変化する。
前記した差値の大部分は、圧力制御弁のタンクラインより排出される油量および前記圧力制御弁の入力側に作用する油圧力とタンクラインの油圧力の差圧に比例した放出エネルギー（損失エネルギー）と考えることができる。参考までに、前記した合計出力エネルギーと前記油圧ポンプの発生エネルギーとの比率を記せば、油圧業界における一般的な値は３０％またはそれ以上と言われている。
次に、前記各油圧ポンプは定容量形および可変容量形が多く使用され、機械の稼働停止まで前記タイムスケジュールの進行にもとづき駆動される。
定容量形油圧ポンプを使用する場合、前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路をオンロード／アンロード油圧制御回路とし、前記既設各油圧アクチュエータが停止している間、前記した圧力側油圧制御回路の油圧力をアンロード油圧力にして、前記各電動機の発生エネルギーを低減させ省力化を図っている。
一方の可変容量形油圧ポンプは、前記定容量形油圧ポンプに比べ効率が高いため省力化に適していることから多く採用されている。また、機械の動作にあわせて多種類の油圧力−吐出量制御方式が存在するが、大規模な油圧制御システムの多くは、前記した油圧力−吐出量制御方式の中でもプレッシャコンペンセータ制御方式を採用している。何故なら、前記既設各油圧アクチュエータの設置台数および種類および作動制御が多種多様のため前記プレッシャコンペンセータ制御方式以外の制御方式を採用すると、油圧制御回路および電気制御システムが複雑となるためあまり採用されていない。前記プレッシャコンペンセータ制御方式の可変容量形油圧ポンプは、設定した油圧力−吐出量制御（Ｐ−Ｑ曲線）曲線の範囲内で制御が行われること、且つ高効率であることから省力化に適した油圧ポンプである。しかしながら、前記既設各油圧アクチュエータが作動していない場合、吐出量はほぼゼロになるが、前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路の油圧力が圧力制御弁の設定圧となるため、前記各電動機の発生エネルギーは前記定容量形油圧ポンプとの効率の差値分、少ない程度である。

しかしながら従来の技術にあっては、前記した比率が３０％またはそれ以上発生することを常識技術として、油圧制御システムを構築して既設備されていることである。が問題点の１である。

しかしながら従来の技術にあっては、前記既設各油圧アクチュエータの作動は、前記タイムスケジュールの進行にもとづいて行われるが、時間の経過にともない単独作動や重複作動をしたり作動速度が異なったり多様な作動が行われ、且つ機械によって前記タイムスケジュールは千差万別である。このような性格を持つ前記タイムスケジュールに対して、省力化を行う方法は前記タイムスケジュールの進行に合わせ連続的に油圧制御を行うことが求められる。しかしながら、前記各電動機の定回転駆動および油圧制御回路構成の制約によって、連続的な制御技術の難しさならびにそれに伴う金額の高騰および保守の難しさなど問題点の２が起きる。且つ、従来の技術は大まかな省力化制御方式である。

しかしながら従来の技術にあっては、定容量形油圧ポンプを使用する場合、前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路をオンロード／アンロード油圧制御回路とし、前記既設各油圧アクチュエータが停止している間、前記した圧力側油圧制御回路の油圧力をアンロード油圧力にして、前記各電動機の動力を低減させ省力化を図っている。しかし、前記各電動機の定回転駆動により油圧流体は必要以上に圧力制御弁からタンクへ排出されるため、必要以上に放出エネルギー（損失エネルギー）が発生する。が問題点の３である。

しかしながら従来の技術にあっては、可変容量形油圧ポンプを使用する場合、前記定容量形油圧ポンプに比べ効率が高いため省力化に適していることから多く採用されている。また、機械の動作にあわせて多種類の油圧力−吐出量制御方式が存在するが、大規模な油圧制御システムの多くは、前記した油圧力−吐出量制御方式の中でもプレッシャコンペンセータ制御方式を採用している。
何故なら、前記既設各油圧アクチュエータの設置台数および種類および作動制御が多種多様のため前記プレッシャコンペンセータ制御方式以外の制御方式を採用すると、油圧制御回路および電気制御システムが複雑となるためあまり採用されていない。前記プレッシャコンペンセータ制御方式の可変容量形油圧ポンプは、設定した油圧力−吐出量制御（Ｐ−Ｑ曲線）曲線の範囲内で前記既設各油圧アクチュエータの作動制御が行われること、且つ高効率であることから省力化に適した油圧ポンプである。しかし、前記既設各油圧アクチュエータが作動しない場合、吐出量はほぼゼロになるが、前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路の油圧力が圧力制御弁の設定圧となるため、前記各電動機の発生エネルギーは前記定容量形油圧ポンプとの効率の差値分、少ない程度である。また、設定した油圧力が常にかかるため油圧制御弁類ならびに油圧配管から油漏れが起きたり油圧制御弁類の耐久性が落ちたり保守点検時の危険性が伴ったりする。が問題点の４である。

また、放出エネルギーや損失エネルギーは熱エネルギーに変換されるため、タンクおよび油圧制御装置および油圧配管などの熱吸収エネルギーより高値の場合、冷却機器例えば、オイルクーラーなどを設置して油圧流体の温度上昇を抑制しなければならない。このために油圧制御装置の形状が大きくなったり冷却媒体系の設備が必要となったりする。が問題点の５である。

そこで、近年、行われている方法は、油圧供給源である前記各油圧ポンプの発生エネルギーや前記した放出エネルギーを抑制することである。
前記各油圧ポンプの発生エネルギーや放出エネルギーの抑制は（非特許文献１）に記載するように、
１．固定ポンプ＋比例電磁式ロードセンシング制御弁
固定容量形油圧ポンプと油圧アクチュエータの負荷による負荷油圧力に連動する圧力制御弁と流量制御弁を組み合わせたロードセンシング制御弁の組み合わせによる方式
２．比例電磁式ロードセンシング制御形可変ポンプ
可変油圧ポンプの吐出量側ラインに流量調整弁を設け、前記流量制御弁の入口側と出口側の差圧力を検知してポンプの吐出量を可変させる方式
３．比例電磁式圧力／流量制御形可変ポンプ
可変油圧ポンプの吐出量側ラインに圧力センサーを設け、必要な圧力をセンシングすると同時に、可変油圧ポンプのポンプ斜板角をセンシングして必要な圧力と吐出流量を制御する方式
４．回転数制御形ポンプ
油圧ポンプの回転数を制御して必要な流量を吐出させる方式で、電動機の回転数をインバータやサーボの制御が使用される
などを実用化している。
（非特許文献１）に記載しているように、省エネルギー性能の比較は、
固定ポンプ＋比例電磁式ロードセンシング制御弁を基準（０％）とすれば、
比例電磁式ロードセンシング制御形可変ポンプ‥‥２０〜４０％
比例電磁式圧力・流量制御形可変ポンプ‥‥‥‥‥３０〜６０％
回転数制御形ポンプ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥４０〜８０％
となっていることである。注目すべきは、前記省エネルギー性能の数値が２倍の範囲となっている。何故なら、前記したようにタイムスケジュールは千差万別であり、それに伴う前記各油圧ポンプの発生エネルギーと前記既設各油圧アクチュエータの出力エネルギーの差値の変化が大きいため、前記省エネルギー性能の数値を範囲として示さざるを得ないためである。また、油圧制御システムを設計する技術者の考え方によっても前記省エネルギー性能は大きく変わるであろう。
前記既設油圧制御システムは前記した省エネルギー性能が安定しない状態、即ち損失エネルギーが高値で稼働しているとも言える。
そこで、各メーカーともに省エネルギー性能が高い回転数制御形ポンプ方式（非特許文献２）および（非特許文献３）および（非特許文献４）を製品化して省力化をアピールしている。その理由は、インバータモーターおよびサーボモーターおよびそれらを制御する制御アンプの高性能化および低価格化および高品質化によって採用に値したからである。しかしながら、前記した回転数制御形ポンプ方式の省力化油圧制御装置を採用するには、既設油圧制御システムをすべて廃棄しなければならない。何故なら、既設油圧制御システムと基本的に異なるからである。このため、多額の設備費用が発生および生産設備ラインの長期停止および据付場所の確保および新設するために行われる諸工事および前記既設油圧制御システムの廃棄処理など多くの問題点の６が発生する。また、（非特許文献２）および（非特許文献３）および（非特許文献４）は他に影響の少ない小規模の油圧制御装置である。加うるに、現在の経済状況の悪さおよび原価償却期間の長期化などを鑑みるにつけ新たに省力化制御油圧システムを導入することは不可能に近い。
このため、高効率電動機や高効率である可変容量形油圧ポンプを既設機器と交換して簡易的省力化を図っているのが現実である。

この発明の目的は、以上のような従来の技術の課題や問題点を着目してなされたものであり、既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法およびその制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１による発明は、既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法において、省力化油圧制御システムへ構築するために附設する省力化制御装置に設けられているプログラマブルロジックコントローラＢには入力機器Ｂｂにより指示して入力したプログラムＢがあって、前記既設電気制御盤に備えられたプログラマブルロジックコントローラＡに入力済みであるプログラムＡの実行処理によって出力される前記既設各油圧アクチュエータの作動に対応した電気シーケンス制御による出力手段および前記既設油圧制御装置に備えられた各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段およびその他の出力手段を従来の出力手段と称する出力手段とし、前記各油圧ポンプを駆動する各電動機における回転運転／回転停止出力手段と共に、前記既設電気制御盤に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａより前記省力化制御装置に設けられている入力／出力手段を経由する部Ｂを経て前記プログラムＢへ指示して入力すること、前記各油圧ポンプを駆動する各電動機における回転運転／回転停止出力手段を前記既設電気制御盤に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａ若しくは前記省力化制御装置に設けられている入力／出力を経由する部Ｂより省力化油圧制御システムへ構築するために附設するインバータ制御装置に設けられている入力／出力手段を経由する部Ｃを経て各インバータへ指示して入力すること、前記各電動機の回転数および設置台数ならびに前記各油圧ポンプの吐出量若しくは押しのけ容量および最低有効回転数ならびに前記既設各油圧アクチュエータの作動流量ならびに他の考慮すべき入力手段を、新たな入力手段と称して前記省力化制御装置に設けられている入力機器Ｂａによって指示し前記プログラムＢへ入力すること、入力された前記従来の出力手段と称する出力手段および前記各電動機における回転運転／回転停止出力手段および新たな入力手段と称する入力手段をもとに前記プログラムＢを実行処理すること、前記プログラマブルロジックコントローラＢにある演算部により前記各電動機の回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路のオンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する各油圧ポンプ（各ロード油圧ポンプ）の吐出量および前記した吐出量を加算した合計吐出量を演算すること、前記演算部により前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段および前記各電動機の回転運転／回転停止出力手段の指示によって示されるタイムスケジュールの進行にもとづく前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および同一時間内に作動する前記既設各油圧アクチュエータの作動流量を加算した合計作動流量を演算すること、前記演算部により前記した作動流量および合計作動流量および前記した合計吐出量および前記新たな入力手段と称する入力手段をもとに、前記タイムスケジュールの進行にもとづく同一時間内における合計制御吐出量および前記各油圧ポンプ（各ロード油圧ポンプ）の制御吐出量および前記各電動機の制御回転数を演算すること、前記した制御回転数を出力手段若しくは前記した制御回転数をＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令を出力手段とし、前記各電動機に対応する前記各インバータへ入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する前記入力／出力手段を経由する部Ｃを経て指示して入力すること、前記演算部若しくは前記プログラムＢの実行処理により前記各電動機の回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路のアンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する各油圧ポンプ（各カットオフ油圧ポンプ若しくは各アンロード油圧ポンプ）の回転数を前記した最低有効回転数に変換すること、前記した最低有効回転数を出力手段若しくは前記した最低有効回転数をＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令を出力手段とし、前記各電動機に対応する前記各インバータへ入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する前記入力／出力手段を経由する部Ｃを経て指示して入力すること、指示されて前記各インバータに入力された前記出力手段をもとに前記各インバータの内部にある制御機能および主回路の実行処理によって前記各電動機の回転運転／回転停止の指示および制御回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段を創らせ、前記入力／出力手段を経由する部Ｃより対応する前記各電動機へ指示して電送し、前記各電動機の回転数を変更させ、同時に前記各油圧ポンプの吐出量を制御すること、前記タイムスケジュールの進行にもとづいて変化する前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および合計作動流量に対応して前記各油圧ポンプの吐出量を連続制御して省力化を図ること、を特徴とするものである。

請求項１の発明は、電動機の電力量および油圧ポンプの出力量の関係を解明することも不可欠である。
電動機の電力量および油圧ポンプの出力量の関係を示すと、
電動機の電力量∝油圧ポンプの出力量−−−−−−−−−−−−−−−−１
トルク∝油圧力−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−２
回転数∝吐出量（流量）−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−３
電動機の電力量∝トルク×回転数×運転時間−−−−−−−−−−−−−４
油圧ポンプの出力量∝油圧力×吐出量（流量）×運転時間−−−−−−−５
式１および式２および式３および式４および式５が成り立つ。
前記した式より、
電動機の電力量∝油圧力×吐出量（流量）×運転時間−−−−−−−−−６
式６により、前記各電動機の電力量は前記各油圧ポンプの油圧力ならびに吐出量ならびに運転時間に比例することがわかる。特に、鉄鋼分野などに設備されている大規模な油圧制御システムにおける既設各油圧アクチュエータの油圧制御回路は、流量制御方式が主流であるため前記各電動機の電力量を低減させるには前記各油圧ポンプの吐出量および加算した合計吐出量を極力、前記タイムスケジュールの進行にもとづき前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および同時作動時における合計作動流量に近づけることが肝心である。

従って、本発明は、前記したように前記既設電気制御盤に入力済みであるプログラムＡおよび前記プロブラムＡより出力される従来の出力手段と称する出力手段を採用したため、新たに電気シーケンス制御を行うプログラムを構築する必要はない。また、前記タイムスケジュールの進行にともない同一時間内における前記既設各油圧アクチェータの作動流量および合計作動流量が変化しても、変化に対応した流量を吐出すべく前記各電動機の回転数を連続制御するため、前記各油圧ポンプより制御吐出させることができる。前記したことより圧力制御弁からタンクに排出される油圧流体は減少して放出エネルギー（損失エネルギー）は減少する。且つ、前記既設各油圧アクチュエータの油圧制御回路内の流量が作動流量および合計作動流量と近似になるため流量制御弁の制御差圧（制御入口側の油圧力と制御出口側の油圧力との差）が少なくなって制御開度を大きくすることができ、前記既設各油圧アクチュエータの回路内の圧力が低下する。前記した内容は、式６に当てはまり前記各電動機の電力量の低下が証明される。

請求項２による発明は、既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置において、前記した新たな入力手段と称する入力手段を指示して入力する入力機器ＢａおよびプログラマブルロジックコントローラＢおよび前記プログラマブルロジックコントローラＢには省力化を図るために必要なプロブラムＢおよび入力／出力手段を経由する部Ｂおよび成立たせるための機器類および電気配線類を備えてなる省力化制御装置と、既設油圧制御装置に備えられた各油圧ポンプを駆動する各電動機に対応する各インバータおよび入力／出力手段を経由する部Ｃおよび成立たせるための機器類および電気配線類を備えてなるインバータ制御装置と、前記した従来の出力手段と称する出力手段を前記省力化制御装置へ指示して入力するため前記既設電気制御盤に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａより前記入力／出力手段を経由する部Ｂ間の各ケーブル電気配線と、前記各電動機における回転運転／回転停止出力手段を前記省力化制御装置へ指示して入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ａより前記入力／出力手段を経由する部Ｂ間の各ケーブル電気配線と、前記省力化制御装置における実行処理により出力される出力手段を前記各インバータへ指示して入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ間の各ケーブル電気配線と、前記電動機における回転運転／回転停止出力手段をインバータ制御装置に備えられている各電動機に対応する各インバータへ指示して入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ａ若しくは前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ間の各ケーブル電気配線と、各電動機に対応する各インバータの制御機能および主回路の実行処理により創られる各電動機の回転運転／回転停止の指示および制御回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段を指示して電送するため前記入力／出力手段を経由する部Ｃより前記各電動機の端子間の各ケーブル電気配線と、前記した従来の出力手段と称する出力手段を前記入力／出力手段を経由する部Ａより指示される前記既設油圧制御装置へ入力する既設各ケーブル電気配線と、を備えてなることを特徴とし既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなることを特徴とするものである。

従って、前記したように既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設油圧配管および既設電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムに、省力化油圧制御を行うその制御方法を備えた前記省力化制御装置および前記各電動機の回転数を制御する制御機能および主回路を備えた前記インバータ制御装置を附帯し、既設電気制御盤および前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置の相互間のケーブル電気配線と既設各ケーブル電気配線を一部使用と既設各ケーブル電気配線の向け先替えで済むようにした。このため、省力化油圧制御システムを新規に設備することはない。また、それに伴う諸問題も発生しない。勿論、既設各ケーブル電気配線は新規と交換してもよい。

請求項３による発明は、前記既設電気制御盤内にシリアル通信用リンクユニットを加えて設備すること、既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築するために附設する前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置に同系のシリアル通信用ユニットを各々に設備すること、前記既設電気制御盤内のシリアル通信用リンクユニットより前記省力化制御装置内のシリアル通信用リンクユニット間および前記省力化制御装置のシリアル通信用リンクユニットより前記インバータ制御装置のシリアル通信用リンクユニット間を各専用ケーブルで結ぶこと、とによるフィールドネットワーク化を構築してなる請求項２記載の既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなること、を特徴とするものである。

従って、前記既設電気制御盤および前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置の相互間をフィールドネットワーク化したことによってＩ／Ｏ情報通信力の強化を図り、前記既設油圧制御装置に設けられた前記電動機および油圧制御弁を制御作動させる時間の短縮化を図って応答性を良くした。また、ケーブルの複雑さも解消できる。

請求項４による発明は、既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築するために附設する前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置を一体化した複合省力化制御装置を備えてなる請求項２および請求項３記載の既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなること、を特徴とするものである。

従って、前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置を一体化した複合省力化制御装置にすることによって、前記された効果や利点が失われることはなく、電気制御系の簡素化が図れる。

この発明に係る請求項１の実施例１の省力化油圧制御システムを示す図である。 この発明に係る請求項１の実施例２の省力化油圧制御システムを示す図である。 既設油圧制御システムを示す図である。 タイムスケジュールを示す図である。 この発明に係る請求項２の実施例の省力化制御装置を示す図である。 この発明に係る請求項２の実施例のインバータ制御装置を示す図である。 この発明に係る請求項３の実施例の省力化油圧制御システムを示す図である。 この発明に係る請求項４の実施例の複合省力化制御装置を示す図である。

以下に、この発明に係る既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法およびその制御装置について適宜図面を参照しながら説明する。
この発明に係る既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法について、この発明に係る請求項１の実施例１の省力化油圧制御システムを示す図１およびこの発明に係る請求項１の実施例２の省力化油圧制御システムを示す図２において、但し、図１および図２は大規模な油圧制御システムの例えば、を示し各油圧アクチュエータは４台、各油圧ポンプおよび各電動機は各３台、各インバータは前記各電動機の台数にあわせて３台、また、前記油圧ポンプは定容量形油圧ポンプを２台および可変容量形油圧ポンプを１台として図示する。同時に既設油圧制御システムを示す図３およびタイムスケジュールを示す図４を適宜参照しながら説明する。

既設油圧制御装置５２および既設電気制御盤５３および既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎおよび既設各油圧配管５５および既設各ケーブル電気配線５６、５７１、５７２、５７Ｎおよびその他の機器によって構成された既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築する制御方法において、省力化油圧制御システム１へ構築するために附設する省力化制御装置２には、プログラマブルロジックコントローラＢ３が設けられており、入力機器Ｂｂ４例えば、パソコンなどによってプログラマブルロジックコントローラＢ３へ、省力化を構築するために必要なプログラムＢ５を指示して入力する。

既設電気制御盤５３に備えられたプログラマブルロジックコントローラＡ５８に入力済みであるプログラムＡ５９の実行処理によって出力される既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動に対応した電気シーケンス制御による出力手段および既設油圧制御装置５２に備えられた各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段およびその他の出力手段例えば、異常警報出力手段などを含む出力手段を従来の出力手段６０と称する出力手段と各電動機６１１、６１２、６１Ｎにおける回転運転／回転停止出力手段６３を、既設電気制御盤５３に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａ６４より省力化制御装置２に設けられている入力／出力手段を経由する部Ｂ６を経てプログラムＢ５へ指示して入力する。且つ、各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転運転および回転停止の制御を行うため、入力／出力手段を経由する部Ａ６４より出力される回転運転／回転停止出力手段６３を、省力化油圧制御システム１へ構築するために附設するインバータ制御装置１５に設けられている各電動機６１１、６１２、６１Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎを経て各インバータ１７１、１７２、１７Ｎへ指示して入力する。

各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転数および設置台数ならびに各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの吐出量若しくは押しのけ容量および最低有効回転数ならびに既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動流量４１ならびに他の考慮すべき入力手段例えば、使用している油圧制御弁類の漏れ量Ｑｑなどを含む入力手段を、新たな入力手段８と称して省力化制御装置２に設けられている入力機器Ｂａ７例えば、タッチパネルやパソコンなどによって指示しプログラムＢ５へ入力する。
入力された従来の出力手段６０と称する出力手段および各電動機６１１、６１２、６１Ｎにおける回転運転／回転停止出力手段６３および新たな入力手段８と称する入力手段をもとにプログラムＢ５を実行処理する。

プログラマブルロジックコントローラＢ３にある演算部９により各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの圧力側油圧制御回路のオンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する例えば、各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎ（各ロード油圧ポンプ）の吐出量および前記した吐出量を加算した合計吐出量を演算する。演算部９により前記電気シーケンス制御による出力手段および各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段および各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転運転／回転停止出力手段の指示によって示されるタイムスケジュール４０の進行にもとづく既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動流量４１および同一時間内に作動する既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動流量４１を加算した合計作動流量４２を演算する。

演算部９により作動流量４１および合計作動流量４２および前記した合計吐出量および新たな入力手段８と称する入力手段をもとに、タイムスケジュール４０の進行にもとづく同一時間内における合計制御吐出量４３および各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎ（各ロード油圧ポンプ）の制御吐出量および各電動機６１１、６１２、６１Ｎの制御回転数を演算する。

演算された制御回転数若しくは前記した制御回転数をＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令を出力手段１０とし、各電動機６１１、６１２、６１Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎへ入力するため入力／出力手段を経由する部Ｂ６より各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎを経て指示して入力する。

演算部９若しくはプログラムＢ５の実行処理により各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの圧力側油圧制御回路のアンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する例えば、各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎ（各カットオフ油圧ポンプ若しくは各アンロード油圧ポンプ）の回転数を前記した最低有効回転数に変換する。

変換された最低有効回転数若しくは前記した最低有効回転数をＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令を出力手段１１とし、各電動機６１１、６１２、６１Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎへ入力するため入力／出力手段を経由する部Ｂ６より各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎを経て指示して入力する。

指示されて入力された出力手段１０および出力手段１１をもとに各インバータ１７１、１７２、１７Ｎの内部にある制御機能および主回路の実行処理によって各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転運転／回転停止の指示および回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段１８を創らせ、入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎより対応する各電動機６１１、６１２、６１Ｎへ指示して電送し、各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転数を変更させ、同時に各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの吐出量を制御する。

タイムスケジュール４０の進行にもとづいて変化する既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動流量４１および合計作動流量４２に対応して各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの吐出量を連続制御して省力化を図ること、を特徴とする既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築する制御方法における請求項１の実施例１は構成される。

既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築する制御方法における請求項１の実施例２は（００３９）（００４０）（００４１）（００４２）（００４３）に記載する。

前記した（００２９）の記載と同一記載とする。

既設電気制御盤５３に備えられたプログラマブルロジックコントローラＡ５８に入力済みであるプログラムＡ５９の実行処理によって出力される既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動に対応した電気シーケンス制御による出力手段および既設油圧制御装置５２に備えられた各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段およびその他の出力手段例えば、異常警報出力手段などを含む出力手段を従来の出力手段６０と称する出力手段と各電動機６１１、６１２、６１Ｎにおける回転運転／回転停止出力手段６３を、既設電気制御盤５３に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａ６４より省力化制御装置２に設けられている入力／出力手段を経由する部Ｂ６を経てプログラムＢ５へ指示して入力する。且つ、各電動機６１１、６１２、６１Ｎの回転運転および回転停止の制御を行うため、入力／出力手段を経由する部Ｂ６より出力される回転運転／回転停止出力手段６３を、インバータ制御装置１５に設けられている各電動機６１１、６１２、６１Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎを経て各インバータ１７１、１７２、１７Ｎへ指示して入力する。

前記した（００３１）、（００３２）、（００３３）、（００３４）、（００３５）、（００３６）、（００３７）と記載は同一記載とする。

タイムスケジュール４０の進行にもとづいて変化する既設各油圧アクチュエータ５４１、５４２、５４３、５４Ｎの作動流量４１および合計作動流量４２に対応して各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎの吐出量を連続制御して省力化を図ること、を特徴とする既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築する制御方法における請求項１の実施例２は構成される。

この発明に係る既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置について、この発明に係る請求項２の実施例の省力化油圧制御装置を示す図５およびインバータ制御装置を示す図６において、但し、請求項１の実施例１の省力化油圧制御システム図を示す図１および請求項１の実施例２の省力化油圧制御システム図を示す図２を適宜参照しながら説明する。

新たな入力手段８と称する入力手段を指示して入力する入力機器Ｂａ７およびプログラマブルロジックコントローラＢ３およびプログラマブルロジックコントローラＢ３には省力化を図るために必要なプログラムＢ５および入力／出力手段を経由する部Ｂ６および成立たせるための機器類および電気配線類を備えてなる省力化制御装置２と、

既設油圧制御装置５２に備えられた各油圧ポンプ６２１、６２２、６２Ｎを駆動する各電動機６１１、６１２、６１Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎおよび各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎおよび成立たせるための機器類および電気配線類を備えてなるインバータ制御装置１５と、

従来の出力手段６０と称する出力手段を、省力化制御装置２へ指示して入力するため既設電気制御盤５３に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａ６４より入力／出力手段を経由する部Ｂ６間の各ケーブル電気配線３１１と、

回転運転／回転停止出力手段６３を、省力化制御装置２へ指示して入力するため入力／出力手段を経由する部Ａ６４より入力／出力手段を経由する部Ｂ６間の各ケーブル電気配線３１２と、

出力手段１０および出力手段１１をインバータ制御装置１５に備えられている各電動機６１１、６１２、６２Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎへ指示して入力するため入力／出力手段を経由する部Ｂ６より各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎ間の各ケーブル電気配線３４と、

回転運転／回転停止出力手段６３をインバータ制御装置１５に備えられている各電動機６１１、６１２、６２Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎへ指示して入力するため入力／出力手段を経由する部Ａ６４より各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎ間の各ケーブル電気配線３２（請求項１の実施例１の省力化油圧制御システム図を示す図１を参照する）若しくは入力／出力手段を経由する部Ｂ６より各インバータ１７１、１７２、１７Ｎに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎ間の各ケーブル電気配線３３（請求項１の実施例２の省力化油圧制御システム図を示す図２を参照する）と、

各電動機６１１、６１２、６２Ｎに対応する各インバータ１７１、１７２、１７Ｎの制御機能および主回路の実行処理により創られる各電動機６１１、６１２、６２Ｎの回転運転／回転停止の指示および制御回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段１８を指示して電送するため入力／出力手段を経由する部Ｃ１６１、１６２、１６Ｎより各電動機６１１、６１２、６２Ｎの端子間の各ケーブル電気配線５７１、５７２、５７Ｎと、

従来の出力手段６０と称する出力手段を入力／出力手段を経由する部Ａ６４より指示される既設油圧制御装置５３へ入力する既設各ケーブル電気配線５６と、を備えてなることを特徴とする既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築する制御方法を備えてなる請求項２の実施例は構成される。

この発明に係る既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置について、この発明に係る請求項３の実施例の省力化油圧制御システムを示す図７において、但し、図７は大規模な油圧制御システムの例えば、を示し各油圧アクチュエータは４台、各油圧ポンプおよび各電動機は各３台、各インバータは前記各電動機の台数にあわせて３台、また、前記油圧ポンプは定容量形油圧ポンプを２台および可変容量形油圧ポンプを１台として図示する。既設電気制御盤５３内にシリアル通信用リンクユニット７０を加えて設備すること、既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築するために附設する省力化制御装置２およびインバータ制御装置１５に同系のシリアル通信用ユニット７１および７３１、７３２、７３Ｎを設備すること、既設電気制御盤５３内のシリアル通信用リンクユニット７０より省力化制御装置２内のシリアル通信用リンクユニット７１間および省力化制御装置２のシリアル通信用リンクユニット７１よりインバータ制御装置１５のシリアル通信用リンクユニット７３１、７３２、７３Ｎ間を各専用ケーブル７４、７５で結ぶこと、とによるフィールドネットワーク化を構築してなる請求項３の実施例は構成される。

この発明に係る既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築するために附設する省力化制御装置２およびインバータ制御装置１５を一体化した複合省力化制御装置８０において、この発明に係る請求項４の実施例の複合省力化制御装置を示す図８である。既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築するために附設する省力化制御装置２およびインバータ制御装置１５を一体化した複合省力化制御装置８０を備えてなる請求項２および請求項３記載の既設油圧制御システム５０を省力化油圧制御システム１へ構築してなる請求項４の実施例は構成される。

なお、この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の形態で実施し得るものである。すなわち、分野や油圧制御回路に限定することなく、既設されている油圧制御システムにおいて同様に適用できる。

発明の効果

以上説明したように、請求項１の発明による既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法においては、前述の発明の実施の形態のように前記既設電気制御盤に入力済みであるプログラムＡおよび前記プロブラムＡより出力される従来の出力手段と称する出力手段を採用したため新たに電気シーケンス制御を行うプログラムを構築する必要はない。また、前記タイムスケジュールの進行にともなう同一時間内における作動流量および合計作動流量が変化しても、前記各油圧ポンプより変化に対応した吐出量を連続して制御吐出させることができるため、圧力制御弁よりタンクに排出される油圧流体は減少して放出エネルギー（損失エネルギー）は減少する。且つ、前記既設各油圧アクチュエータの油圧制御回路内の流量が合計作動流量と近似になるため流量制御弁の制御差圧（制御入口側の油圧力と制御出口側の油圧力との差）が少なくなって制御開度を大きくすることができ、前記既設各油圧アクチュエータの回路内の圧力が低下する。前記した内容は、式６に当てはまり前記各電動機の電力量の低下が証明される。また、前記各電動機の制御回転時におけるサージ電圧は前記各インバータの加減速時間の調整によって、既設油圧制御システムの電気制御方法に比べはるかに少なくなり省力化が図れる。

以上説明したように、請求項２の発明による既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置においては、前記既設油圧制御システムに省力化油圧制御を行うその制御方法を備えた前記省力化制御装置および前記各電動機の回転数を制御する制御機能および主回路を備えた前記インバータ制御装置を附帯し、前記既設電気制御盤および前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置の相互間の各ケーブル電気配線と既設各ケーブル電気配線を一部使用と既設各ケーブル電気配線の向け先替えで済むようにした。このため、省力化油圧制御システムを新規に設備することはない。また、それに伴う諸問題も発生しない。勿論、既設各ケーブル電気配線は新規と交換してもよい。

以上説明したように、請求項３の発明によるフィールドネットワークを構築してなる既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置においては、前記既設電気制御盤および前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置の相互間をフィールドネットワーク化したことによってＩ／Ｏ情報通信力の強化を図り、前記既設油圧制御装置に設けられた前記各電動機および油圧制御弁を制御作動させる時間の短縮化を図って応答性を良くした。また、ケーブル電気配線の複雑さも解消できる。

以上説明したように、請求項４の発明による既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築するために附設する前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置を一体化した複合省力化制御装置を備えてなり、且つ前記既設電気制御盤および前記複合省力化制御装置間をフィールドネットワーク化にて備えてなる、既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置においては、一体化した複合省力化制御装置にすることによって、前記された効果や利点が失われることはなく、電気制御系の簡素化が図れる。

１ 省力化油圧制御システム
２ 省力化制御装置
３ プログラマブルロジックコントローラＢ
４ 入力機器Ｂｂ
５ プロブラムＢ
６ 入力／出力手段を経由する部Ｂ
７ 入力機器Ｂａ
８ 新たな入力手段
９ 演算部
１５ インバータ制御装置
１６１、１６２、１６Ｎ 入力／出力手段を経由する部Ｃ
１７１、１７２、１７Ｎ 各インバータ
１８ 制御回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段
３１１、３１２ 入力／出力手段を経由する部Ａより入力／出力手段を経由する部Ｂ間の 各ケーブル電気配線
３２ 入力／出力手段を経由する部Ａより入力／出力手段を経由する部Ｃ間の 各ケーブル電気配線
３３、３４ 入力／出力手段を経由する部Ｂより入力／出力手段を経由する部Ｃ間の 各ケーブル電気配線
４０ タイムスケジュール
４１ 作動流量
４２ 各油圧アクチュエータの作動流量を加算した合計作動流量
４３ 同一時間内における合計制御吐出量
５０ 既設油圧制御システム
５２ 既設油圧制御装置
５３ 既設電気制御盤
５４１、５４２、５４３、５４Ｎ 油圧アクチュエータ
５５ 既設各油圧配管
５６ 入力／出力手段を経由する部Ａより油圧制御装置間の既設各ケーブル電 気配線
５７１、５７２、５７Ｎ 入力／出力手段を経由する部Ｃより各電動機の端子間の各ケー ブル電気配線
５８ プログラマブルロジックコントローラＡ
５９ プログラムＡ
６０ 従来の出力手段
６１１、６１２、６１Ｎ 各電動機
６２１、６２２、６２Ｎ 各油圧ポンプ
６３ 各電動機における回転運転／回転停止出力手段
７０、７１、７３１、７３２、７３Ｎ シリアル通信用リンクユニット
７４ 既設電気制御盤より省力化制御装置間の専用ケーブル
７５ 省力化制御装置からインバータ制御装置間の専用ケーブル
８０ 複合省力化制御装置

Claims (4)

1. 既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法において、省力化油圧制御システムへ構築するために附設する省力化制御装置に設けられているプログラマブルロジックコントローラＢには入力機器Ｂｂにより指示して入力したプログラムＢがあって、前記既設電気制御盤に備えられたプログラマブルロジックコントローラＡに入力済みであるプログラムＡの実行処理によって出力される前記既設各油圧アクチュエータの作動に対応した電気シーケンス制御による出力手段および前記既設油圧制御装置に備えられた各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段およびその他の出力手段を従来の出力手段と称する出力手段とし、前記各油圧ポンプを駆動する各電動機における回転運転／回転停止出力手段と共に、前記既設電気制御盤に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａより前記省力化制御装置に設けられている入力／出力手段を経由する部Ｂを経て前記プログラムＢへ指示して入力すること、前記各油圧ポンプを駆動する各電動機における回転運転／回転停止出力手段を前記既設電気制御盤に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａ若しくは前記省力化制御装置に設けられている入力／出力を経由する部Ｂより省力化油圧制御システムへ構築するために附設するインバータ制御装置に設けられている入力／出力手段を経由する部Ｃを経て各インバータへ指示して入力すること、前記各電動機の回転数および設置台数ならびに前記各油圧ポンプの吐出量若しくは押しのけ容量および最低有効回転数ならびに前記既設各油圧アクチュエータの作動流量ならびに他の考慮すべき入力手段を、新たな入力手段と称して前記省力化制御装置に設けられている入力機器Ｂａによって前記プログラムＢへ指示して入力すること、入力された前記従来の出力手段と称する出力手段および前記各電動機における回転運転／回転停止出力手段および前記新たな入力手段と称する入力手段をもとに前記プログラムＢを実行処理すること、前記プログラマブルロジックコントローラＢにある演算部により前記各電動機の回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路のオンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する各油圧ポンプ（各ロード油圧ポンプ）の吐出量および前記した吐出量を加算した合計吐出量を演算すること、前記演算部により前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路におけるオンロード／アンロード出力手段および前記各電動機の回転運転／回転停止出力手段の指示によって示されるタイムスケジュールの進行にもとづく前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および同一時間内に作動する前記既設各油圧アクチュエータの作動流量を加算した合計作動流量を演算すること、前記演算部により前記した作動流量および合計作動流量および前記した合計吐出量および前記新たな入力手段と称する入力手段をもとに、前記タイムスケジュールの進行にもとづく同一時間内における合計制御吐出量および前記各油圧ポンプ（各ロード油圧ポンプ）の制御吐出量および前記各電動機の制御回転数を演算すること、前記した制御回転数若しくは前記した制御回転数をＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令を出力手段とし、前記各電動機に対応する前記各インバータへ入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する前記入力／出力手段を経由する部Ｃを経て指示して入力すること、前記演算部若しくは前記プログラムＢの実行処理により前記各電動機の回転運転出力手段および前記電気シーケンス制御による出力手段および前記各油圧ポンプの圧力側油圧制御回路のアンロード出力手段を単独にしてまたは共有にして条件指示されて駆動する各油圧ポンプ（各カットオフ油圧ポンプ若しくは各アンロード油圧ポンプ）の回転数を前記した最低有効回転数に変換すること、前記した最低有効回転数若しくは前記した最低有効回転数をＤ／Ａ変換したＩＮＶ回転数指令を出力手段とし、前記各電動機に対応する前記各インバータへ入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する前記入力／出力手段を経由する部Ｃを経て指示して入力すること、指示されて前記各インバータに入力された前記した出力手段をもとに前記各インバータの内部にある制御機能および主回路の実行処理によって前記各電動機の回転運転／回転停止の指示および制御回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段を創らせ、前記入力／出力手段を経由する部Ｃより対応する前記各電動機へ指示して電送し、前記各電動機の回転数を変更させ、同時に前記各油圧ポンプの吐出量を制御すること、前記タイムスケジュールの進行にもとづいて変化する前記既設各油圧アクチュエータの作動流量および合計作動流量に対応して前記各油圧ポンプの吐出量を連続制御して省力化を図ること、を特徴とする既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法。
2. 既設油圧制御装置および既設電気制御盤および既設各油圧アクチュエータおよび既設各油圧配管および既設各ケーブル電気配線およびその他の機器によって構成された既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置において、前記した新たな入力手段と称する入力手段を指示して入力する入力機器ＢａおよびプログラマブルロジックコントローラＢおよび前記プログラマブルロジックコントローラＢには省力化を図るために必要なプロブラムＢおよび入力／出力手段を経由する部Ｂおよび成立たせるための機器類および電気配線類を備えてなる省力化制御装置と、既設油圧制御装置に備えられた各油圧ポンプを駆動する各電動機に対応する各インバータおよび前記各インバータに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃおよび成立たせるための機器類および電気配線類を備えてなるインバータ制御装置と、前記した従来の出力手段と称する出力手段を前記省力化制御装置へ指示して入力するため前記既設電気制御盤に備えられた入力／出力手段を経由する部Ａより前記入力／出力手段を経由する部Ｂ間の各ケーブル電気配線と、前記各電動機における回転運転／回転停止出力手段を前記省力化制御装置へ指示して入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ａより前記入力／出力手段を経由する部Ｂ間の各ケーブル電気配線と、前記省力化制御装置における実行処理により出力される出力手段を前記各インバータへ指示して入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ間の各ケーブル電気配線と、前記電動機における回転運転／回転停止出力手段をインバータ制御装置に備えられている各電動機に対応する各インバータへ指示して入力するため前記入力／出力手段を経由する部Ａ若しくは前記入力／出力手段を経由する部Ｂより前記各インバータに対応する入力／出力手段を経由する部Ｃ間の各ケーブル電気配線と、各電動機に対応する各インバータの制御機能および主回路の実行処理により創られる各電動機の回転運転／回転停止の指示および制御回転数若しくは最低有効回転数の可変電圧／可変周波数の出力手段を指示して電送するため前記入力／出力手段を経由する部Ｃより前記各電動機の端子間の各ケーブル電気配線と、前記した従来の出力手段と称する出力手段を前記入力／出力手段を経由する部Ａより指示される前記既設油圧制御装置へ入力する既設各ケーブル電気配線と、を備えてなることを特徴とする既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置。
3. 前記既設電気制御盤内にシリアル通信用リンクユニットを加えて設備すること、既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築するために附設する前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置に同系のシリアル通信用ユニットを各々に設備すること、前記既設電気制御盤内のシリアル通信用リンクユニットより前記省力化制御装置内のシリアル通信用リンクユニット間および前記省力化制御装置のシリアル通信用リンクユニットより前記インバータ制御装置のシリアル通信用リンクユニット間を各専用ケーブルで結ぶこと、とによるフィールドネットワーク化を構築してなる請求項２記載の既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置。
4. 既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築するために附設する前記省力化制御装置および前記インバータ制御装置を一体化した複合省力化制御装置を備えてなる請求項２および請求項３記載の既設油圧制御システムを省力化油圧制御システムへ構築する制御方法を備えてなるその制御装置。

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