JP3833291B2 - 液圧作動加圧加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧ポンプからの加圧液を受けて作動する液圧シリンダを利用し、かしめ、絞り加工、圧入、粉末成形などの各種加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
このような液圧作動加圧加工装置が、実開平2─11700号公報に記載されている。このものでは、電磁切換弁により油圧シリンダの作動方向を切り換えるとともに、油圧シリンダへの圧油の供給経路に設けた電磁比例式のリリーフ弁により供給油圧を制御することで適正な加圧加工を行うようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようにリリーフ弁を用いて供給油圧を制御する場合、油圧ポンプからの供給油のうち油圧シリンダへ送られる以外はリリーフ弁からタンクへ戻されるから、油圧ポンプが費やした動力のうち、この戻し量に相当分は損失となり、そして、加圧加工が行われるときには、加圧加工が開始される以前の前進作動時や、加圧加工終了後の後退作動時に比べ油圧シリンダの速度は遅くて油圧シリンダへ送られる流量が少ないのが普通であるから、油圧ポンプからの供給油の大部分がタンクへ戻されることになり、大きな動力損失が生じる問題点がある。
【0004】
本発明は、液圧ポンプからの無駄な吐出を抑えて、動力損失の小さな液圧作動加圧加工装置を実現しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため請求項1に記載の発明では、液圧シリンダから突出したピストンロッドの作動により加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置において、液圧シリンダが電動機で駆動される両回転形の液圧ポンプに閉回路接続し、電動機の回転速度検出器と、液圧シリンダの加圧力を検出する加圧力検出器と、電動機駆動のための制御装置を設け、制御装置は、電動機を駆動するインバータと、液圧シリンダでの加圧加工に伴う加圧力検出器からのフィードバック信号を入力して電動機の回転速度を変化させるようインバータを制御するインバータ制御部とを有し、インバータ制御部が、電動機の回転速度を設定する回転速度設定機構と、この設定機構による回転速度設定信号と回転速度検出器からのフィードバック信号をもとに回転速度設定信号に対応した電動機の回転速度を得るようインバータへの制御信号を変化させる制御信号調整機構とを有するとともに、回転速度設定機構が、加圧力検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際に所定の加圧力がタイマ設定時間の間得られるよう設定する回転速度を変化させる調整機構を有して成る。
また、請求項2に記載の発明では、液圧シリンダから突出したピストンロッドの作動により加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置において、液圧シリンダが電動機で駆動される両回転形の液圧ポンプに閉回路接続し、電動機の回転速度検出器と、液圧シリンダのピストンロッドの位置を検出する位置検出器と、電動機駆動のための制御装置を設け、制御装置は、電動機を駆動するインバータと、液圧シリンダでの加圧加工に伴う位置検出器からのフィードバック信号を入力して電動機の回転速度を変化させるようインバータを制御するインバータ制御部とを有し、インバータ制御部が、電動機の回転速度を設定する回転速度設定機構と、この設定機構による回転速度設定信号と回転速度検出器からのフィードバック信号をもとに回転速度設定信号に対応した電動機の回転速度を得るようインバータへの制御信号を変化させる制御信号調整機構とを有するとともに、回転速度設定機構が、ピストンロッドの位置を検出する位置検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際にピストンロッドがタイマ設定時間の間所定の位置に達するよう設定する回転速度を変化させる調整機構を有して成る。
また、請求項3に記載の発明では、液圧シリンダから突出したピストンロッドの作動により加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置において、液圧シリンダが電動機で駆動される両回転形の液圧ポンプに閉回路接続し、電動機の回転速度検出器と、液圧シリンダの加圧力を検出する加圧力検出器と、液圧シリンダのピストンロッドの位置を検出する位置検出器と、電動機駆動のための制御装置を設け、制御装置は、電動機を駆動するインバータと、液圧シリンダでの加圧加工に伴う加圧力検出器からのフィードバック信号と位置検出器からのフィードバック信号を選択して入力して電動機の回転速度を変化させるようインバータを制御するインバータ制御部とを有し、インバータ制御部が、電動機の回転速度を設定する回転速度設定機構と、回転速度設定機構による回転速度設定信号と回転速度検出器からのフィードバック信号をもとに回転速度設定信号に対応した電動機の回転速度を得るようインバータへの制御信号を変化させる制御信号調整機構を有するとともに、回転速度設定機構には、加圧力検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際に所定の加圧力がタイマ設定時間の間得られるよう設定する回転速度を変化させる調整機構と、ピストンロッドの位置を検出する位置検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際にピストンロッドがタイマ設定時間の間所定の位置に達するよう設定する回転速度を変化させる調整機構とが選択的に形成されて成る。
この場合、回転速度設定機構には、液圧シリンダが加圧加工を行うため前進作動する際、液圧シリンダのピストンロッドが加圧加工開始位置の近傍に達すると電動機が減速する回転速度を設定する前進減速設定機構を設け、これにより、ピストンロッドを低速度に減速したうえで加圧加工が開始されるようにしても良い。また、回転速度設定機構には、液圧シリンダが加圧加工完了後に後退作動する際、液圧シリンダのピストンが後退端位置の近傍に達すると電動機が減速する回転速度を設定する後退減速設定機構を設け、これにより、ピストンを低速度に減速したうえで停止させるようにしても良い。
【0006】
そして、このものにおいては、加圧加工に伴うフィードバック信号を入力するインバータ制御部が、インバータを介して電動機の回転速度を、電動機で駆動される液圧ポンプから適正な加圧加工に要する吐出量が得られるよう変化させることができるので、液圧ポンプからの無駄な吐出が抑えられて、動力損失を少なくすることができる。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
図1において、1は、正転時には給排通路2が吐出側で給排通路3が吸入側、逆転時には給排通路3が吐出側で給排通路2が吸入側となる両回転形の油圧ポンプであり、4は、この油圧ポンプ1を駆動する電動機である。そしてこの電動機4は、周知の交流用の誘導電動機となっている。また、5は、油圧ポンプ1からの圧油を受けて作動する片ロッド形の油圧シリンダで、その、キャップ側の作動室6とヘッド側の作動室7が、それぞれ給排通路2、3に接続されて、油圧ポンプ1に閉回路接続されている。8は、油圧シリンダ5のピストンであり、9はピストン8に一体連結したピストンロッドである。
【0008】
ピストンロッド9の突出端には、ピストンロッド9を突出させる油圧シリンダ5の前進作動の際に、ワーク10に当接して、ワーク10を加圧加工する加工具11が一体的に連結されている。そして、加工具11とピストンロッド9の間には、加圧加工の際の加圧力を検出する加圧力検出器12が介在設置してあり、ここでは、加圧力検出器12として、圧電式のロードセルを利用している。13は位置検出器で、ピストンロッド9及びこれに連結された加工具11の位置を検出するよう、その可動部分をピストンロッド9に、また、固定部分を油圧シリンダ6に、それぞれ取り付けている。そしてここでは、位置検出器13として、単位長さの変位に対してアップダウン用のパルスが得られる磁歪式のリニヤスケールを利用している。
【0009】
14は逆止め弁であり、給排通路3とタンク15間に、タンク15から給排通路3方向へ自由流れとなるよう設置されている。16はパイロット操作式の逆止め弁で、給排通路2とタンク15間に、タンク15から給排通路2方向へ自由流れとなるよう設置されるとともに、給排通路3からのパイロット圧力を受けて、給排通路2からタンク15への逆流を許すように開く、制御流れ作動を行うようになっている。
【0010】
17は、電動機4のための制御装置であり、電動機4へ駆動電力を出力するインバータ18と、インバータ18からの出力周波数を変化させるようインバータ18を制御する、インバータ制御装置19を有している。なお、インバータ18は、図示しないが、入力する交流電力を直流化するコンバータ部と、転流コンデンサやスイッチング素子等を備えて、コンバータ部からの直流をスイッチング素子の動作に応じた周波数の交流電力に変換して出力できるものである。これにより、電動機4はインバータ18の出力に応じて、正逆両方向で可変速に駆動でき、また非回転状態とすることができるようになっている。
【0011】
20は、電動機4回転軸の回転変位を検出するロータリーエンコーダである。エンコーダ20からは電動機4回転軸の単位回転角変位に対するアップダウン用のパルスがカウンタ21(図2)へ出力され、単位時間内に入力するエンコーダ20からのパルスをカウンタ21で計数することで、電動機4の回転速度を検出するようにしており、エンコーダ20とカウンタ21により回転速度検出器を構成する。
【0012】
インバータ制御装置19は、マイクロコンピュータ22を備えている。このマイクロコンピュータ22は、バスライン23で接続される、入力部24、出力部25、CPU26、ROMとRAMとを含むメモリー27を有し、この入力部24には、前期カウンタ21からの電動機4の回転速度Smを示す信号が入力されるとともに、加圧力検出器12からAD変換器28を介して加圧力Pを示す信号が入力される。29は、位置検出器13からのパルスを積算してピストンロッド9即ち加工具11の位置Lを示す信号を入力部24へ出力するカウンタである。
【0013】
30は、油圧シリンダ6の前進作動の際、加圧加工を始める前にピストンロッド9を減速させる、減速開始位置L1を設定してこの信号を入力部24に出力する設定器である。また、31は、加圧加工のための制御を開始する位置L2を設定してこの信号を入力部24に出力する設定器であり、なお、この位置L2は、加工具11がワーク10のごく近くに接近した位置となるよう選定される。32は、加圧加工前にピストンロッド9を高速で前進させるための電動機4の回転速度S1を設定し、また、33は、加圧加工後にピストンロッド8を高速で後退させるための電動機4の回転速度S2を設定して、これらの信号をそれぞれ入力部24に出力する設定器である。そして、34は、前記位置L2に達してから加圧加工を終了させるまでのタイマ設定時間Tを定める設定器、35は、加圧加工の際の加圧力Psを設定する設定器、さらに、36は、加圧加工の際のピストンロッド9即ち加工具11が到達すべき位置Lsを設定する設定器であり、これら各設定器34、35、36も、設定値の信号を入力部24へ出力する。
【0014】
CPU26は、入力部24からこれらの信号を読み込みつつ、メモリー27に格納されたプログラムに応じて、電動機4の回転速度を制御するために、インバータ18への制御信号Nを逐次作りだして出力部25を介してインバータ18へ出力する。ここで、メモリー27には、加圧加工の際に、加圧力Psを制御する場合と、ピストンロッド9即ち加工具11の到達すべき位置Lsを制御する場合との二通りのプログラムが、番地を異ならせて格納されるようになっており、動作を開始させる際の制御端子37への信号の有無により、どの番地からプログラムを開始するかを選択することで、前記加圧力Psの制御と位置Lsの制御が選択できるようにしている。そして、加圧力Psを制御する場合の手順が図3から図9に示してあり、また、位置Lsを制御する場合の手順が図10から図12に示してある。
【0015】
すなわち、加圧力制御が選択された場合、ピストンロッド9が後退端に位置する状態から動作が開始されると、ステップ50で減速開始位置L1、加圧力制御を開始する位置L2、前進後退の設定速度S1、S2、タイマ作動の設定時間T、加圧力の設定値Psが読み込まれ、次いでステップ51の前進速度制御が行われる。この前進速度制御では、図4のように、ステップ52でピストンロッド9の位置Lが読み込まれ、ステップ53で、このLが前記L2より小さいとき、ステップ54において、位置Lに回転速度設定値Sを示す信号を対応させる関数fに基づき該設定値Sを得る。
【0016】
即ち、関数fは、前進速度制御の開始と同時に、ピストンロッド9を微小な速度で前進させるよう電動機4を微速で正転させる予め定めたS3の大きさに立ち上がったのち、前記前進速度の設定値S1に達するまで位置Lの増加に対し正転方向に増加し、このS1に達した後は、位置Lが前記L1に達するまでS1に保たれる回転速度設定値Sを与える。さらに、関数fは、位置LがL1より大きくなると前記S3に達するまで位置Lの増加に対し減少し、S3に達した後は、S3に保たれる回転速度設定値Sを与える。この、S1に達するまでの位置Lの増加に対するSの増加の度合いと、S3に達するまでの位置Lの増加に対するSの減少の度合いは、予め定められている。
【0017】
次いでステップ55で、電動機4の回転速度Smが読み込まれ、ステップ56で、回転速度設定値Sを示す信号と実回転速度Smを示す信号の差に応じてこの差を解消するに要するインバータ18への制御信号Nが演算され、なお、ここでKは比例定数である。そして、ステップ57でこのNが出力される。このような手順が、ステップ53において位置Lが加圧力制御開始位置L2に達することが検出されるまで反復され、電動機4の回転速度Smは関数fで与えられる設定値Sに制御されるのである。そして、L2に達したことが検出されると、ステップ58(図3)で設定時間Tのタイマ計時が開始されて、ステップ59の加圧力制御が開始される。
【0018】
この加圧力制御においては、図6に示すように、ステップ60で加圧力Pが読み込まれ、ステップ61で、加圧力の設定値Psと実加圧力Pの差に対し回転速度設定値Sを示す信号を対応させる関数gに基づき、PsとPの差を解消するに要する回転速度設定値Sを得る。この関数gは、この実施例では、図7に示すように、回転速度設定値Sを、PsがPより所定値以上大きいと正転方向のS3とするとともに、PがPsより所定値以上大きいと逆転方向のS3とし、また、PsがPより所定値より小さく、かつ、PがPsより所定値より小さい範囲では、PsとPが等しければ零となる、Ps−Pに比例した回転速度設定値Sを与えるようにしている。
【0019】
次いでステップ62で電動機4の回転速度Smが読み込まれ、ステップ63で、回転速度設定値Sを示す信号と実回転速度Smを示す信号の差に応じてこの差を解消するに要するインバータ18への制御信号Nが演算され、ステップ64でこのNが出力される。このような手順が、ステップ65(図3)においてタイムアップが検出されるまで、即ちタイマ設定時間Tの間、反復され、加圧力Pは設定値のPsとなるよう制御されるのである。
【0020】
ステップ65でタイムアップが検出されると、ステップ66の後退速度制御が開始される。この後退速度制御では、図8のように、ステップ67でピストンロッド9の位置Lが読み込まれ、ステップ68で、このLが作動開始時の零より大きいとき、ステップ69において、位置Lに回転速度設定値Sを示す信号を対応させる関数hに基づき該設定値Sを得る。
【0021】
図9に示すように、この関数hは、後退速度制御の開始と同時に、ピストンロッド9を後退させるよう逆転方向へS3の大きさに立ち上がるとともに前記後退速度の設定値S2に達するまで位置Lの減少に対し逆転方向に増加し、このS2に達した後は、位置Lが予め定められた減速開始位置L3に達するまでS2に保たれる回転速度設定値Sを与える。さらに関数hは、位置LがL3より小さくなると前記S3に達するまで位置Lの減少に対し減少し、S3に達した後は、S3に保たれる設定値Sを与える。このS2達するまでの位置Lの減少に対するSの増加の度合いと、S3に達するまでの位置Lの減少に対するSの減少の度合いは、予め定められている。
【0022】
次いでステップ70で、電動機4の回転速度Smが読み込まれ、ステップ71で、回転速度設定値Sを示す信号と実回転速度Smを示す信号の差に応じてこの差を解消するに要するインバータ17への制御信号Nが演算され、ステップ72でこのNが出力される。このような手順が、ステップ68において位置Lが作動開始時の位置に達することが検出されるまで反復され、電動機4の回転速度Smは関数hで与えられるSに制御されるのであり、ピストンロッド9が作動開始時の位置に達すると作動が終了する。
【0023】
そして、このような制御の手順において、電動機4の回転速度の設定値Sを生じる回転速度設定機構が形成されるとともに、回転速度設定値Sを示す信号と実回転速度Smを示す信号の差に応じてこの差を解消するようインバータ17への制御信号Nを変化させる制御信号調整機構が形成される。さらに、回転速度設定機構においては、加圧加工の開始前に回転速度の設定値をS1からS3に低下させる如き、前進減速設定機構と、加圧加工後の後退作動時において、停止前に回転速度の設定値をS2からS3に低下させる如き、後退減速設定機構が形成されるとともに、加圧力制御をおこなう際に、加圧力Pの検出値に応じ、関数gに基づき所要回転速度を得るために回転速度の設定値Sを変化させる、調整機構が形成されるのである。
【0024】
また、加圧加工の際に位置制御を行うことが選択されたときは、図10に示すように、ステップ50で、加圧力の設定値Psの代わりにピストンロッド9の位置の設定値Lsが読み込まれ、また、タイマ計時を開始するステップ58の後に加圧力制御の代わりにステップ59で位置制御を行う点で前記加圧力制御を行う場合と異なるが、他の点では、前記加圧力制御を行う場合と全く同じである。
【0025】
そして、ステップ59の位置制御の詳細は、図11に示すように、ステップ60で位置Lが読み込まれる。そしてステップ61で、位置の設定値Lsと実位置Lの差に対し回転速度設定値Sを示す信号を対応させる関数jに基づき、LsとLの差を解消するに要する回転速度設定値Sを得る。
【0026】
この関数jは、この実施例では、図12に示すように、回転速度設定値Sを、LsがLより所定値以上大きいと正転方向のS3にするとともに、LがLsより所定値以上大きいと逆転方向のS3にし、また、LsがLより所定値より小さく、かつ、LがLsより所定値より小さい範囲では、LsとLが等しければ零となる、Ls−Lに比例した回転速度設定値Sを与えるようにしている。
【0027】
次いでステップ62で電動機4の回転速度Smが読み込まれ、ステップ63で、回転速度設定値Sを示す信号と実回転速度Smを示す信号の差に応じてこの差を解消するに要するインバータ17への制御信号Nが演算され、ステップ64でこのNが出力される。このような手順が、ステップ65(図10)においてタイムアップが検出されるまで、即ちタイマ設定時間Tの間、反復され、LがLsに制御されるのである。そして、このような位置制御の手順においても、前記同様電動機4の回転速度設定値Sを生じる回転速度設定機構が形成されるとともに、電動機4の実回転速度Smを示す信号から、この設定値Sに応じた回転速度を得るようインバータ17への制御信号Nを変化させる制御信号調整機構が形成され、さらに、回転速度設定機構においては、位置Lをその設定値Lsに保つよう、関数jによりLに応じて回転速度設定値Sを変化させる、調整機構が形成されるのである。
【0028】
次のこの実施例の作動を説明する。今、ピストンロッド9が後退端に位置させて停止した図1の状態より、作動を開始すると、前進速度制御を受け、正転方向に始動する電動機4は、増速過程を経て、設定値S1に応じた一定の回転速度で正転する。なお、開始にあたって、制御端子37への入力はなくて加圧加工の際に加圧力制御を行うことが選択されたとする。油圧ポンプ1は、電動機4の回転速度に応じた流量の圧油を給排通路2に吐出するので、この圧油が作動室6に供給されて前進作動する油圧シリンダ5のピストンロッド9の前進速度も、電動機4の回転速度に対応したものとなり、増速過程を経て、前記設定値S1に対応した一定速度に達する。
【0029】
なお、油圧シリンダ5の前進作動時に、給排通路3をへて油圧シリンダ5の作動室7から油圧ポンプ1へ戻される流量は、ピストン8の受圧面積が作動室6側より作動室7側が小さいことより、作動室6へ供給される油圧ポンプ1の吐出流量より少ないが、逆止め弁14が開きタンク15から不足分が補給されて油圧ポンプ1の吸入作用は支障なく行われる。
【0030】
そして、ピストンロッド9が、減速開始位置L1に達すると電動機4は減速してS3の速度に達し、油圧シリンダ5のピストンロッド9も、減速過程を経た後、S3に応じた微速で前進し、ピストンロッド9が位置L2に達すると、加圧力制御が開始され、加工具11がワーク10に当接する。このように、微速状態で加工具11がワーク10に当接するので、ワーク10や加工具11に無用な損傷を与えることを防止できる。
【0031】
加圧力制御においては、電動機4は正転、逆転あるいは非回転状態をとる如くその回転速度が制御されて油圧シリンダ5のピストンロッド9による加圧力Pが設定値Pmに保たれ、これにより、ワーク10へ適正な加工がなされる。そして、タイマ設定時間Tが経過すると、加圧加工が終了し、電動機4が逆転されて油圧シリンダ5が復帰作動する。このとき電動機4は設定値S2に達するまで増速され、そして、ピストンロッド9が停止位置近傍のL3に達するとS2からS3に達するまで減速されるので、ピストンロッド9の速度もこれに対応した速度に制御されて、ピストンロッド9が初期位置に達すれば作動が終了され、電動機4が停止し、油圧シリンダ5が停止されて、再度の作動開始に備えるのである。
【0032】
この油圧シリンダ5の復帰時には、作動室6から給排通路2へと、油圧ポンプ1吸入側へ排出される流量は、作動室7へ供給される、油圧ポンプ1から吐出される流量より多いが、給排通路3からの圧力で逆止め弁16が開くことで過剰な流量が給排通路2からタンク15へ排出されるので、油圧ポンプ1の吸入作用に支障はない。また、復帰作動の開始直後では、電動機4の逆転に、ピストン8が直ちに追従して復帰作動をせず、給排通路2に負圧が生じることがある。このような場合、逆止め弁16により、タンク15からの吸入が許されるので、吸入作用が阻害されてキャビテーションが生じる事態を防止でき、良好なポンプ作動を維持できる。そして、油圧シリンダ5のピストン8及びピストンロッド9は、電動機4回転速度が停止の前にS3に低下されるので、このS3に対応した微速状態まで速度が低下して停止されるので、高速状態のままピストン8が油圧シリンダ6の後退側端壁に衝突するような事態が防止でき、油圧シリンダ5の不要な損傷を防止できる。
【0033】
また、作動の開始にあたって、制御端子37へ信号が入力され、加圧加工の際に位置制御を行うことが選択された場合には、前進するピストンロッド9がL2に達したときから、タイマ設定時間Tの間に位置制御が行われる以外は、上記と同様に作動する。そして、この位置制御においても、電動機4は正転、逆転あるいは非回転状態をとる如くその回転速度が制御されて油圧シリンダ5のピストンロッド9の位置Lが設定値Lmに保たれ、これにより、ワーク10に対する加工具11の進出量が設定値Lmに応じ定められることでワーク10へ適正な加工がなされる。
【0034】
この作動において、油圧ポンプ1からは、電動機4の回転速度に応じた量の圧油しか吐出されず、加圧加工前または後の前進、後退作動では、電動機4が回転速度制御を受けることにより油圧シリンダ5の速度制御が行われ、加圧加工の際には、加圧力あるいはピストンロッド9の位置を設定値に保つに必要な速度に電動機4の回転速度が制御されるので、油圧ポンプ1からの無駄な吐出は、油圧ポンプ1や油圧シリンダ5等で生じる漏れに相当分程度の少ないものに抑えることができ、動力損失をきわめて少なくできる。
【0035】
そして、油圧シリンダ5の作動方向は油圧ポンプ1の回転方向により定まるので、作動方向変更のために切換弁を設ける必要がなくて、油圧回路が簡単になるとともに、加圧加工の前及び後の油圧シリンダ5の先進作動、後退作動は、電動機4の設定速度S1、S2に応じた高速状態で行うことができ、サイクルタイムが大きくなることが防止でき、しかも、これらS1、S2は、設定器30、31で適宜設定できるので、都合のいい速度を容易に選定できる。また、前進作動での減速開始位置L1や、加圧加工開始位置L2をワーク10の高さに応じて適宜設定することで、ワーク10に応じた最適の前進作動を得ることができるし、タイマ設定時間Tの間、加圧力制御や、位置制御による加圧加工を行うので、確実な加圧加工を得ることができる。また、加圧加工の際に加圧力制御を行うか、位置制御を行うかを選択できるので、より短時間に、より正確な加圧加工が得られる方をワーク10に応じて選択することで、一層好適な加圧加工を行うことができる。
【0036】
図13は油圧回路の異なった実施例を示す。先の実施例との相違点を説明すると、このものでは、油圧シリンダ5のピストン8、ピストンロッド9及び加工具11の重量が大きく、単にピストン8を後退端で停止させるのみでは、これらが自重により、前進方向へと下降してしまう場合の、このような自重による下降を防止するカウンタバランス弁80を給排通路3に設置している。81は、給排通路3から作動室7へ圧油を供給する際、カウンタバランス弁80をバイパスするよう、該弁80と並列に設けた逆止め弁である。そして、パイロット操作式の逆止め弁16の給排通路2側には、絞り83が設けられ、さらに、給排通路2は、この通路2方向へ自由流れとなる逆止め弁84を介し、タンク15に接続されている。
【0037】
そしてこのものでは、電動機4の正転時には、ウンタバランス弁80を開いて作動室7からの圧油が排出されるとともに、逆転時には、逆止め弁81を経て作動室7へ圧油が供給されて、先の実施例と同様な作用効果を奏する。さらに、電動機4の停止時には、カウンタバランス弁80の閉止でピストン8等の自重による降下(前進作動)が防止される。そして、電動機4を逆転させる油圧シリンダ5の後退作動時には、逆止め弁16が、給排通路3の圧力で開くことにより、給排通路2より油圧ポンプ1が吸入する以上の過剰流量がタンク15へ排出されるが、このとき、絞り83の作用で給排通路2に圧力が生じるので、油圧ポンプ1の吸入作用が良好になされる。また、油圧シリンダ5の後退開始直後にピストン8が電動機4の作動に直ちに応じて移動しないとき、逆止め弁84は、タンク15からの吸入を許すよう開いて油圧ポンプ1のキャビテーション発生を防止する。
【0038】
また、図14は、作動室6への供給油圧を圧力検出器85で検出することで、加圧力を検出する場合を示している。なお、圧力検出器85として、例えば、半導体歪みゲージ式のように圧力に応じたアナログ電圧を出力するものが利用でき、この出力は、前記同様、AD変換器をへてデジタル信号に変換のうえ、インバータ制御装置へ出力するのである。一般にピストンロッド9による加圧力には、作動室6への供給油圧の他、作動室7の油圧、ピストン8及びピストンロッド9に働く摩擦力、油圧シリンダ5を垂直設置するときにはピストン8、ピストンンロッド9及び加工具11の重量などが影響する。しかし、一番大きな影響を与えるのは作動室6への供給油圧であるので、さほど精度を必要としない場合には、前記各実施例のように直接加圧力を検出する事なく、作動室6への供給油圧を検出することで、加圧力の検出に代用できるのである。
【0039】
なお、各実施例では油圧作動の場合を示したが、例えば、水圧ポンプで水圧用のシリンダを駆動する場合のような、各種液圧作動の場合に適用できる。
【0040】
【発明の効果】
このように請求項1に記載の発明によると、電動機の回転速度を、電動機で駆動される液圧ポンプから適正な加圧加工に要する吐出量が得られるよう、変化させることができるので、液圧ポンプからの無駄な吐出が抑えられて、動力損失を少なくすることができる。また、液圧シリンダは、両回転形の液圧ポンプに閉回路接続するので、液圧シリンダの作動方向を切換弁を用いることなく変更でき、液圧回路の構成を簡単にすることができる。さらにまた、タイマ設定時間の間、加圧力制御による加圧加工を行うので、確実な加圧加工を行うことができる。
また、請求項2に記載の発明によると、請求項1に記載の発明と同様に、液圧ポンプからの無駄な吐出が抑えられて、動力損失を少なくすることができ、また、液圧シリンダの作動方向を切換弁を用いることなく変更でき、液圧回路の構成を簡単にすることができる。さらにまた、タイマ設定時間の間、位置制御による加圧加工を行うので、確実な加圧加工を行うことができる。
また、請求項3に記載の発明によると、請求項1および請求項2に記載の発明と同様に、液圧ポンプからの無駄な吐出が抑えられて、動力損失を少なくすることができ、また、液圧シリンダの作動方向を切換弁を用いることなく変更でき、液圧回路の構成を簡単にすることができる。さらにまた、タイマ設定時間の間、加圧力制御や、位置制御による加圧加工を行うので、確実な加圧加工を行うことができる。さらにまた、加圧加工の際に加圧力制御を行うか、位置制御を行うかを選択できるので、より短時間に、より正確な加圧加工が得られる方を選択することで、一層好適な加圧加工を行うことができる。
【0041】
そして、請求項4に記載の発明によると、請求項1ないし請求項3に記載の発明の効果に加え、液圧シリンダを、加圧加工の開始前に減速して加圧加工を行うようにしているため、加圧加工がピストンロッドの低速状態で開始されるので、被加工物の損傷を防止でき、サイクルタイムを無闇に大きくすることなく良好な加圧加工が可能となる。
【0042】
また、請求項5に記載の発明によると、請求項1ないし請求項4に記載の発明の効果に加え、液圧シリンダの後退作動の際に、ピストンを減速したうえで停止させるようにしているため、ピストンが高速状態で停止側端壁へ衝突することが防止されて、液圧シリンダの損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を油圧回路図と共に示す構成説明図。
【図2】本発明の第1実施例における制御装置のブロック図。
【図3】本発明の第1実施例における制御の手順を示す流れ図
【図4】図3における前進速度制御を詳細に示す流れ図。
【図5】図4における関数fを示す説明図。
【図6】図3における加圧力制御を詳細に示す流れ図。
【図7】図6における関数gを示す説明図。
【図8】図3における後退速度制御を詳細に示す流れ図
【図9】図9における関数hを示す説明図。
【図10】本発明の第1実施例における制御の手順を示す流れ図。
【図11】図10における位置制御の詳細を示す流れ図。
【図12】図11における関数jを示す説明図。
【図13】本発明の第2実施例を油圧回路図とともに示す構成説明図。
【図14】本発明の第3実施例を示す構成説明図。
【符号の説明】
1 液圧ポンプ(油圧ポンプ)
4 電動機
5 液圧シリンダ(油圧シリンダ)
12 加圧力検出器
13 位置検出器
17 制御装置
18 インバータ
19 インバータ制御装置
20 ロータリエンコーダ
21 カウンタ
Claims (5)
- 液圧シリンダから突出したピストンロッドの作動により加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置において、液圧シリンダが電動機で駆動される両回転形の液圧ポンプに閉回路接続し、電動機の回転速度検出器と、液圧シリンダの加圧力を検出する加圧力検出器と、電動機駆動のための制御装置を設け、制御装置は、電動機を駆動するインバータと、液圧シリンダでの加圧加工に伴う加圧力検出器からのフィードバック信号を入力して電動機の回転速度を変化させるようインバータを制御するインバータ制御部とを有し、インバータ制御部が、電動機の回転速度を設定する回転速度設定機構と、この設定機構による回転速度設定信号と回転速度検出器からのフィードバック信号をもとに回転速度設定信号に対応した電動機の回転速度を得るようインバータへの制御信号を変化させる制御信号調整機構とを有するとともに、回転速度設定機構が、加圧力検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際に所定の加圧力がタイマ設定時間の間得られるよう設定する回転速度を変化させる調整機構を有した液圧作動加圧加工装置。
- 液圧シリンダから突出したピストンロッドの作動により加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置において、液圧シリンダが電動機で駆動される両回転形の液圧ポンプに閉回路接続し、電動機の回転速度検出器と、液圧シリンダのピストンロッドの位置を検出する位置検出器と、電動機駆動のための制御装置を設け、制御装置は、電動機を駆動するインバータと、液圧シリンダでの加圧加工に伴う位置検出器からのフィードバック信号を入力して電動機の回転速度を変化させるようインバータを制御するインバータ制御部とを有し、インバータ制御部が、電動機の回転速度を設定する回転速度設定機構と、この設定機構による回転速度設定信号と回転速度検出器からのフィードバック信号をもとに回転速度設定信号に対応した電動機の回転速度を得るようインバータへの制御信号を変化させる制御信号調整機構とを有するとともに、回転速度設定機構が、ピストンロッドの位置を検出する位置検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際にピストンロッドがタイマ設定時間の間所定の位置に達するよう設定する回転速度を変化させる調整機構を有した液圧作動加圧加工装置。
- 液圧シリンダから突出したピストンロッドの作動により加圧加工を行う液圧作動加圧加工装置において、液圧シリンダが電動機で駆動される両回転形の液圧ポンプに閉回路接続し、電動機の回転速度検出器と、液圧シリンダの加圧力を検出する加圧力検出器と、液圧シリンダのピストンロッドの位置を検出する位置検出器と、電動機駆動のための制御装置を設け、制御装置は、電動機を駆動するインバータと、液圧シリンダでの加圧加工に伴う加圧力検出器からのフィードバック信号と位置検出器からのフィードバック信号を選択して入力して電動機の回転速度を変化させるようインバータを制御するインバータ制御部とを有し、インバータ制御部が、電動機の回転速度を設定する回転速度設定機構と、回転速度設定機構による回転速度設定信号と回転速度検出器からのフィードバック信号をもとに回転速度設定信号に対応した電動機の回転速度を得るようインバータへの制御信号を変化させる制御信号調整機構を有するとともに、回転速度設定機構には、加圧力検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際に所定の加圧力がタイマ設定時間の間得られるよう設定する回転速度を変化させる調整機構と、ピストンロッドの位置を検出する位置検出器からのフィードバック信号をもとに加圧加工の際にピストンロッドがタイマ設定時間の間所定の位置に達するよう設定する回転速度を変化させる調整機構とが選択的に形成される液圧作動加圧加工装置。
- 回転速度設定機構には、液圧シリンダが加圧加工を行うため前進作動する際、液圧シリンダのピストンロッドが加圧加工開始位置の近傍に達すると電動機が減速する回転速度を設定する前進減速設定機構を設け、これにより、ピストンロッドを低速度に減速したうえで加圧加工が開始されるようにした請求項1から請求項3のいずれかに記載の液圧作動加圧加工装置。
- 回転速度設定機構には、液圧シリンダが加圧加工完了後に後退作動する際、液圧シリンダのピストンが後退端位置の近傍に達すると電動機が減速する回転速度を設定する後退減速設定機構を設け、これにより、ピストンを低速度に減速したうえで停止 させるようにした請求項1から請求項4のいずれかに記載の液圧作動加圧加工装置。
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