JP2017025982A

JP2017025982A - サーボ駆動油圧ユニット

Info

Publication number: JP2017025982A
Application number: JP2015143629A
Authority: JP
Inventors: 吉田　睦; Mutsumi Yoshida; 睦吉田
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-02-02

Abstract

【課題】油圧回路内部の油漏れを検出し、油圧回路内部の油漏れによる機械の熱変位精度の悪化、作動油の劣化、油圧ユニットの損傷などを防止することができるサーボ駆動油圧ユニットを提供する。
【解決手段】制御装置22は、油圧アクチュエータ5の動作完了後の保圧時におけるモータ回転数が予め設定された値を超えた場合に、油漏れが発生したと判定する油漏れ判定手段32を備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、サーボ駆動油圧ユニットに関する。

工作機械などで使用される油圧ユニットとして、油圧ポンプと、油圧ポンプにより駆動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプを駆動する可変速モータと、油圧を検出する圧力センサと、圧力センサで得られた圧力に応じて可変速モータを制御する制御装置とを備え、可変速モータをサーボモータとしたサーボ駆動油圧ユニットが知られている（特許文献１）。

特開２００９−２１６１８２号公報

従来、油圧ユニットにおいて、油圧回路内でピストンからの油漏れがある場合、油圧シリンダ内部の油漏れであり、外部からでは、シール不具合が発見できないという問題があった。

油圧回路内部の油漏れは、油温上昇による機械の熱変位精度の悪化、作動油の劣化、油圧ユニットの損傷などの原因となる。

この発明の目的は、油圧回路内部の油漏れを検出し、油圧回路内部の油漏れによる機械の熱変位精度の悪化、作動油の劣化、油圧ユニットの損傷などを防止することができるサーボ駆動油圧ユニットを提供することにある。

この発明によるサーボ駆動油圧ユニットは、油圧ポンプと、油圧ポンプにより駆動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプを駆動するサーボモータと、油圧を検出する圧力センサと、圧力センサで得られた圧力に応じてサーボモータの回転数を制御する制御装置とを備えているサーボ駆動油圧ユニットにおいて、制御装置は、油圧アクチュエータの動作完了後の保圧時における油圧およびモータ回転数の少なくとも一方が予め設定された値と異なる場合に、油漏れが発生したと判定する油漏れ判定手段を備えていることを特徴とするものである。

制御装置は、サーボモータのドライブユニットに内蔵されているものであってもよく、サーボモータのドライブユニットよりも上位の制御装置（例えばＮＣ装置のコントローラ）であってもよい。

油圧アクチュエータの動作完了後の保圧時（制御装置側で油圧アクチュエータが動作していないことが分かっている状態）において、圧力センサで得られる油圧が予め設定された油圧に満たない場合、油漏れが発生していると判定することができる。また、油圧が下がった場合、これを予め設定された油圧に維持するためには、モータ回転数を上げる必要があり、モータ回転数が予め設定されたモータ回転数を超えた場合にも、油漏れが発生したと判定することができる。モータ回転数を使用する方がより好ましい。

油圧回路内で油漏れ（例えば油圧アクチュエータの油圧シリンダ内においてピストンからの油漏れ）がある場合、外部からはこの油漏れを発見することはできないが、保圧時の油圧および／またはモータ回転数を正常保圧時の値と比較することで、油漏れの有無を検知することができる。

保圧時の実際のモータ回転数をｂ／ｍｉｎ、予め設定されている正常状態保圧時のモータ回転数をａ／ｍｉｎ、モータ１回転あたりのポンプの吐出量をｃとして、油漏れ量／ｍｉｎは、（ｂ−ａ）×ｃによって求めることができる。これにより、油圧回路内部での漏れや配管からの少ない油漏れを検知できる。

油漏れ判定手段は、複数の油圧アクチュエータのうちのどれから油漏れが発生したかと油漏れの量とを表示装置に表示することが好ましい。

このようにすることで、油漏れ原因の究明が容易となり、早期に油漏れを解消することができる。

この発明のサーボ駆動油圧ユニットによると、外部からは発見することができない油漏れを検出することができる。したがって、油圧回路内部の油漏れによる機械の熱変位精度の悪化、作動油の劣化、油圧ユニットの損傷などを防止することができる。

図１は、この発明のサーボ駆動油圧ユニットの１実施形態を示す油圧回路図である。図２は、この発明のサーボ駆動油圧ユニットの制御の主要部を示すブロック図である。

以下、図１および図２を参照して、この発明の１実施形態について説明する。

図１に示すように、この発明のサーボ駆動油圧ユニット(1)は、ＮＣ装置(2)によって制御されて工作機械等に油を供給するもので、作動油が溜められた油タンク(3)と、油圧ポンプ(4)と、油圧ポンプ(4)によって駆動される油圧アクチュエータ(5)と、油圧ポンプ(4)を駆動するサーボモータ(6)と、油圧（油圧ポンプ(4)の吐出圧力）を検出する圧力センサ(7)とを備えている。

油圧ポンプ(4)は、サーボモータ(6)の駆動によって回転させられ、油タンク(3)から吸い込まれた作動油を圧油として、逆止弁(8)および方向切換弁(9)を介して油圧アクチュエータ(5)に供給する。

油圧アクチュエータ(5)は、シリンダ(11)と、シリンダ(11)内において前進位置と後退位置との間を往復移動可能なピストン(12)とを備えている。作動油は、方向切換弁(9)が切り換えられることによって、シリンダ(11)内のいずれか一方の側から交互に導入・排出され、これによって、ピストン(12)が往復運動する。

油圧ポンプ(4)と逆止弁(8)との間には、リリーフ弁（安全弁）(13)が設けられており、油圧が設定以上の圧力を超えると、リリーフ弁(13)が開き、作動油が油タンク(3)に戻るようになされている。

油タンク(3)、油圧ポンプ(4)、油圧アクチュエータ(5)、逆止弁(8)、方向切換弁(9)、リリーフ弁(13)などによって、サーボ駆動油圧ユニット(1)の油圧回路が形成されている。

サーボモータ(6)を駆動するドライブユニット(21)は、上位のコントローラとしてのＮＣ装置(2)からの指令に基づいて、ＮＣ装置(2)により設定した油圧が得られるように、サーボモータ(6)を制御する。

ドライブユニット(21)には、油圧ポンプ(4)を制御するためのコントローラ（制御装置）が内蔵されており、サーボモータ(6)の作動状態は、例えば操作盤のディスプレイや警告灯等の表示装置(23)に表示される。

通常、油圧アクチュエータ(5)は複数使用され、１つの油圧ポンプ(4)に複数の方向切換弁(9)が設置されて、各方向切換弁(9)を介して各油圧アクチュエータ(5)へ油圧が供給される。複数の油圧アクチュエータ(5)のうちのどれをどのような油圧にするかは、ＮＣ装置(2)からの指令に基づいて行われる。

ドライブユニット(21)のコントローラ(22)は、圧力制御でサーボモータ(6)を駆動するもので、圧力センサ(7)で得られた油圧に基づいて、予め設定されている油圧となるようにサーボモータ(6)の回転数を変更する。

所要の機械操作を行うに際しては、サーボモータ(6)が油圧ポンプ(4)を駆動し、必要な油圧が機械側に供給される。この際、油圧アクチュエータ(5)に作動油が供給され、これに伴って、油圧が所要圧まで上昇する。この後、油圧は、所要圧に維持される。油圧アクチュエータ(5)作動時、サーボモータ(6)は、油圧を所要の圧力に維持（保圧）するために、所要の回転数で回転させられる。

油圧アクチュエータ(5)停止中の保圧時においては、サーボモータ(6)は、油圧ソレノイド等油圧回路内部ドレンを補償し油圧圧力を一定に維持する必要最小限の回転数に制御され、これにより、エネルギーロスを最小にすることができる。

図２に示すように、コントローラ(22)には、上記の圧力制御のための手段(31)に加えて、油漏れ検出手段(32)が設けられている。

油漏れ検出手段(32)は、予め設定されている正常状態保圧時のモータ回転数（設定モータ回転数）ａと保圧時の実際のモータ回転数ｂとの差を求めることで、油漏れを判定する。

保圧時には、正常であれば、油圧およびサーボモータ(6)の回転数は一定に維持される。しかしながら、油圧回路内（例えば油圧アクチュエータ(5)）で油漏れが発生すると、油圧が低下する。油圧が低下すると、ドライブユニット(21)は、油圧を一定に保つために、サーボモータ(6)の回転数を増加させる。

すなわち、油漏れが発生すると、サーボモータ(6)の回転数が予め設定されている値よりも大きくなり、このことから、実際のモータ回転数ｂが設定モータ回転数ａを超えている場合に、油漏れが発生したと判定することができる。

なお、上記の油漏れ検出手段(32)では、設定モータ回転数ａと実際のモータ回転数とを比較しているが、これに代えて、予め設定されている保圧時の油圧と圧力センサ(7)から得られる実際の油圧とを比較することによっても油漏れを判定することができる。

油漏れ検出手段(32)は、油漏れが発生したことを表示装置(23)に表示するようになされており、複数の油圧アクチュエータ(5)のうちのどれから油漏れが発生したかと油漏れの量とを合わせて表示装置(23)に表示または警告信号を出力する。

複数の油圧アクチュエータ(5)のうちのどれから油漏れが発生したかについては、ＮＣ装置(2)によって直前に指令・動作した油圧アクチュエータ(5)を特定することで得ることができる。

油漏れ量は、次のようにして求めることができる。

保圧時の実際のモータ回転数をｂ／ｍｉｎ、正常保圧時に得られる設定モータ回転数をａ／ｍｉｎ、モータ１回転あたりのポンプの吐出量をｃとして、油漏れ量＝（ｂ−ａ）×ｃ。

これにより、油圧回路内部での漏れや配管からの少ない油漏れを検知できる。なお、油圧回路に大量の油漏れがある場合は、油タンク(3)のレベルゲージ（図示略）によって油漏れを検知することができる。

なお、図１に示した油圧回路は、１例であり、油圧回路を構成する要素は、図示したものに限定されるものではなく、また、油圧ポンプ(4)、油圧アクチュエータ(5)および各種弁(8)(9)などの形式等についても、上記のものに限定されず、種々のものを使用することができる。

(1)：サーボ駆動油圧ユニット
(3)：油タンク
(4)：油圧ポンプ
(5)：油圧アクチュエータ
(6)：サーボモータ
(7)：圧力センサ
(22)；コントローラ（制御装置）
(32)：油漏れ検出手段

Claims

油圧ポンプと、油圧ポンプにより駆動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプを駆動するサーボモータと、油圧を検出する圧力センサと、圧力センサで得られた圧力に応じてサーボモータの回転数を制御する制御装置とを備えているサーボ駆動油圧ユニットにおいて、
制御装置は、油圧アクチュエータの動作完了後の保圧時における油圧およびモータ回転数の少なくとも一方が予め設定された値と異なる場合に、油漏れが発生したと判定する油漏れ判定手段を備えていることを特徴とするサーボ駆動油圧ユニット。
油漏れ判定手段は、複数の油圧アクチュエータのうちのどれから油漏れが発生したかと油漏れの量とを表示装置に表示することを特徴とする請求項１のサーボ駆動油圧ユニット。