JP3926427B2

JP3926427B2 - Hydraulic pressure processing machine

Info

Publication number: JP3926427B2
Application number: JP13943797A
Authority: JP
Inventors: 光雄坂井; 隆綱大場
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: JPH10314999A

Description

【０００１】
【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】
このような加工装置が、実開平２−１１７００号公報に記載されている。そしてこのものでは、油圧シリンダへの圧油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して適正な加圧力を得るようにしている。
【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し加圧力を得る場合、油圧ポンプの吐出油のうち、油圧シリンダへ供給される以外はリリーフ弁からタンクに戻されるので、油圧ポンプは加圧加工に要する以上の動力を費やすこととなり、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】
このため本発明の液圧作動加圧加工装置は、加圧加工操作のため液圧ポンプに閉回路接続され液圧ポンプからの圧液により作動する液圧シリンダと、液圧ポンプを駆動する電動機と、インバータを介して電動機を給電制御し、電動機の速度、変位が入力する設定信号に応じた値となるよう調整する電動機駆動装置と、電動機駆動装置へ設定信号を出力する制御装置とを備えたものとした。そして、この制御装置は、加圧力が目標加圧力よりも小さい前目標値に達することを検出する第１の加圧力検出機構と、第１の加圧力検出機構で加圧力が前目標値に達したことを検出して作動され、液圧シリンダの前進速度を前目標値に達する前よりも小さい速度とする第１の速度設定信号を出力する低速信号発生機構と、液圧シリンダの作動位置を保つように変位設定信号を出力する定位置信号発生機構と、低速信号発生機構からの第１の速度設定信号に基づき液圧シリンダが作動しているとき加圧力を検出してこれが目標加圧力に達したことを検出すると、このときの液圧シリンダの作動位置を保つよう定位置信号発生機構を作動させる第２の加圧力検出機構と、液圧シリンダの加圧力が目標加圧力よりも、所定より大きいときには反加圧方向への第２の速度設定信号を、また所定より小さいときには加圧方向への第３の速度設定信号を出力する補正機構と、定位置信号発生機構が作動しているとき加圧力と目標加圧力との偏差を検出し偏差が所定以上に大きくなると補正機構を作動させる第１の加圧力偏差検出機構と、補正機構が作動しているとき加圧力と目標加圧力との偏差を検出し偏差が所定より小さくなるとこのときの液圧シリンダの作動位置を保つよう定位置信号発生機構を作動させる第２の加圧力偏差検出機構とを有したものとし、また、第２の速度設定信号は、第１及び第３の速度設定信号よりも、小さな液圧シリンダ速度をもたらすように選定している。
【０００６】
このような構成によると、液圧シリンダにより作動される加圧具がワークに当接し加工操作が開始されるとこれに応じ加圧力が増加し、この加圧力が前設定値に達するまで増加したことを第１の加圧力検出機構が検出することにより低速信号発生機構が作動して第１の速度設定信号が電動機駆動装置に出力され、電動機はこの速度設定信号に応じた低速状態で駆動され、液圧シリンダは電動機駆動状態に応じた流量の圧液を液圧ポンプから受けて加工操作を行う。そして、加工の進行により、加圧力が設定加圧力に達すると第２の加圧力検出機構によって定位置信号発生機構が作動され、このときの液圧シリンダの作動位置を保持するように、変位設定信号が電動機駆動装置へ出力される。これにより、電動機はその回転変位量を加圧力の負荷に抗してこの変位設定信号に応じた値に保つように不動の状態となり、液圧シリンダは停止状態となる。
【０００７】
この状態で、加圧力と目標加圧力との偏差が所定より大きくなると、第１の加圧力偏差検出機構により補正機構が作動され、これにより、前記偏差において、液圧シリンダの加圧力が目標加圧力よりも、所定より大きいときには反加圧方向への第２の速度設定信号が、また所定より小さいときには加圧方向への第３の速度設定信号が電動機駆動装置に出力されて電動機はこれら速度設定信号に応じた速度で逆転、あるいは正転されて液圧ポンプが反加圧方向あるいは加圧方向へ作動されて加圧力が減少あるいは増加する。
【０００８】
補正機構からの速度設定信号により電動機が駆動されているとき、第２の加圧力偏差検出機構により、加圧力と目標加圧力との偏差が所定より小さくなったことが検出されると、このときの液圧シリンダの作動位置を保つように変位設定信号が定位置信号発生機構によって出力され、再び電動機が前記のように不動の状態になる。このように、加圧力と目標加圧力の偏差の増減に応じて、第１の加圧力偏差検出機構による補正機構の作動や、第２の加圧力偏差検出機構による定位置信号発生機構の作動が繰り返され、加圧力と目標加圧力との偏差が所定範囲に保たれて目標加圧力に実質的に等しい加圧力が得られる。
【０００９】
そして、このように、加工が行われる際には、漏れ等の損失を除き、液圧ポンプは液圧シリンダを作動させるに必要な流量の圧液を吐出するのみであるので、液圧ポンプからの無駄な吐出を抑えることができ、動力損失を小さくできる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面により説明する。１は、例えばギヤポンプ、ピストンポンプ等による容積形の液圧ポンプで、電動機２の正転により流路３へ吐出し流路４から吸い込み、電動機３の逆転により流路４へ吐出し、流路３から吸い込む両回転形である。なお、この電動機３は一般的な三相交流用の誘導電動機である。５は加圧加工操作を行うための液圧シリンダであり、ピストン５Ａで区画された、ヘッド側の作動室５Ｂを流路３に、ロッド側の作動室５Ｃを流路４に接続して液圧ポンプ１に閉回路接続され、電動機２の正転、逆転に応じ、それぞれピストン５Ａ及びこれに取り付けたピストンロッド５Ｄを、図１の下方へ移動させる前進作動と、上方へ移動させる後退作動を、電動機２の回転速度に応じた速度で行うようになっている。
【００１１】
ピストンロッド５Ｄの先端には、ワーク６に対して加圧加工を行う加工具７が、加圧力検出のためのロードセル８を介在して取り付けられている。また、９は液圧シリンダ５に取り付けたリニアスケールであり、その可動子がピストンロッド５Ｄに連結されて、ピストンロッド５Ｄの作動位置を検出するようになっている。
【００１２】
１０は流路４からのパイロット圧で開作動するパイロット操作の逆止め弁で、液圧シリンダ５が後退作動されるとき開いて、液圧ポンプ１の吸入側へ液圧シリンダ５から導かれる、吐出流量よりも多い作動液を流路３からタンク１１へ排出させるようになっている。１２は流路３からのパイロット圧で開作動するパイロット操作の逆止め弁で、液圧シリンダ５が前進作動されるとき開いてタンク１１から流路４へ作動液が吸入されて、液圧ポンプ１の吸入側へ液圧シリンダ５から導かれる吐出流量より少ない作動液を補うようになっている。
【００１３】
１３は、制御装置１４により制御される、電動機２のための電動機駆動装置であり、詳細に図示しないが、電動機２へ給電する駆動電源周波数を変えるインバータを有し、インバータで駆動電源周波数を種々制御することによって、電動機２の正逆回転速度を入力される設定速度信号に応じた値に保つように調整する速度制御と、電動機２の回転変位量を、入力される変位設定信号に応じた値に保つように調整する変位制御を行うことができ、このため電動機２に取り付けたロータリーエンコーダ１５からの出力を取り込むようにしている。
【００１４】
制御装置１４は、詳細に図示しないが、ＣＰＵと、ＲＡＭとＲＯＭによるメモリと、入出力部と、これらを接続するバス等を備えたマイクロコンピュータにより構成され、入力信号のためのＡＤ変換器を備え、ロードセル８とリニアスケ─ル９からの出力信号がそれぞれ増幅器１６、１７を介して入力されている。そして制御装置１４は、電動機駆動装置１３へ速度、変位制御の選択信号や速度、変位の設定信号を出力して電動機駆動装置１３の作動を制御するようになっており、プログラムにより、電動機駆動装置１３を種々の態様で作動させることが可能である。なお、このような電動機駆動装置１３と制御装置１４の組み合わせは、各種市販されており、例えば株式会社キュー・エム・ソフトの商品名マイティサーボが利用できる。
【００１５】
そして、本実施例では、所定の加圧力を得るため大略、図２のように液圧シリンダ５を作動させる。すなわち、前進開始とともに、加工具７がワーク６に当接する手前のワーク６の近くに達する、作動位置がＬ１になるまでは、後記Ｖ２、Ｖ３よりも格段に大きい速度Ｖ１で液圧シリンダ５を作動させる。そして、作動位置がＬ１に達すると、Ｖ１よりも小さいＶ２となる初期加工速度で液圧シリンダ５を前進させる。このＶ２は、加工具７がワーク６に当接して良好に加工操作が開始できる速度であり、Ｌ１に達する前をより高速で作動させるのは、最初からＶ２の速度としたときには加工のサイクルタイムが大きくなってしまうので、これを防止するためである。
【００１６】
そして、加工具７がワーク６に当接し、加圧力が増加してこれが得ようとする目標加圧力として設定されるＦｓの６０パーセントに相当した前設定値Ｆｐに達すると、前進速度をＶ３へとさらに低下させる。このように速度をさらに低下させるのは、加工の進行に伴い、ピストンロッド５Ｄの作動位置Ｌの増加に対する加圧力Ｆの増加の度合いが大きくなって、加工初期と同じ速度によった場合には、精密に加圧力を得ることが困難となるからである。なお、実施例ではＦｐをＦｓの６０パーセントに選定したが、この値は、ワーク６の材質、形状等に応じて適宜選定できる。
【００１７】
速度Ｖ３による前進により、加圧力Ｆが目標とするＦｓに達すると、以後は、タイマーで設定される時間内（図２でＴ１からＴ２の間）で、加圧力ＦとＦｓとの偏差を許容範囲内とする、加圧力保持のための操作が行われ、このとき、加圧力Ｆを前記のように保つ必要に応じて電動機２は微小な正転、逆転を行い、これに伴って液圧シリンダ５は、微小な前進、後退を行う（なお、この加圧力保持操作の間は、図２では、簡明に示すため作動位置Ｌが一定のように記載しているが、前進、後退に応じ作動位置Ｌは変化する）。そして、タイマーのタイムアップ（図２でＴ２のとき）で加工のための作動が終了するのである。
【００１８】
このような作動は、制御装置１４においてのプログラムによって実現され、その手順を図３に基づき説明する。すなわち、このような加工作動が開始されると、まず手順２０により電動機駆動装置１３で速度制御を行うことを選択し、手順２１で、速度設定値として電動機２を正転方向に駆動して、液圧シリンダ５を速度Ｖ１で前進させるための値がセットされ、これが速度設定信号として電動機駆動装置１３へ出力される。そして、手順２２でピストンロッド５Ｄの作動位置Ｌが読み込まれ、手順２３でこれがＬ１に達するか否かが判別され、達しないときには、これら手順２２、２３を反復する。
【００１９】
手順２３で、ＬがＬ１に達することが判別されると、手順２４に移行して、電動機２を正転方向に駆動し、液圧シリンダ５を初期加工速度Ｖ２で前進させるための値がセットされ、これが速度設定信号として電動機駆動装置１３へ出力される。次いで、手順２５で加圧力Ｆが読み込まれ、手順２６でこれが前設定値Ｆｐに達するか否かが判別され、達しないときには、これら手順２５、２６が反復される。手順２６で、加圧力ＦがＦｐに達することが判別されると、手順２７に移行して、速度設定値として、電動機２を正転方向に駆動し、液圧シリンダ５を速度Ｖ３で前進させるための値がセットされ、これが速度設定信号として電動機駆動装置１３へ出力される。そして、手順２５、２６により、本発明においての第１の加圧力検出機構が構成され、また、手順２７により本発明においての低速信号発生機構が構成される。
【００２０】
次いで、手順２８で加圧力Ｆが読み込まれ、手順２９でこれが目標加圧力Ｆｓに達するか否かが判別され、達しないときには、これら手順２８、２９が反復される。手順２９で、加圧力ＦがＦｓに達することが判別されると、手順３０に移行してタイマーの計時が開始され、次いで手順３１でピストンロッド５Ｄの作動位置Ｌが読み込まれ、手順３２で電動機駆動装置１３に変位制御を行うことを選択して手順３３で、変位設定値として手順３１で読み込んだＬの位置にピストンロッド５Ｄを保つための値がセットされ、これが変位設定信号として電動機駆動装置１３へ出力される。そして、手順２８、２９、３１、３２により本発明においての第２の加圧力検出機構が構成され、また、手順３３により、本発明においての定位置信号発生機構が構成される。
【００２１】
次いで手順３４で加圧力Ｆが読み込まれ、手順３５でタイムアップが判別されないとき手順３６へ移行して加圧力Ｆと目標加圧力Ｆｓの偏差が許容値Ｅより小さいか否かが判別されて許容値Ｅより小さいときには手順３４、３５、３６が反復され、この間に手順３５でタイムアップが判別されると加工作動は終了する。また、手順３６で、偏差が許容値Ｅより大きいことが判別されると、手順３７へ移行し電動機駆動装置１３で速度制御を行うことが選択される。手順３８によりＦがＦｓより大きいときには手順３９へ移行して、速度設定値として電動機２を逆転方向に駆動し、液圧シリンダ５を速度Ｖ４で後退させるための値がセットされ、これが速度設定信号として電動機駆動装置１３へ出力される。また、手順３８によりＦがＦｓより大きくないときには手順４０へ移行して、速度設定値として電動機２を正転方向に駆動し、液圧シリンダ５を前記速度Ｖ３で前進させるための値がセットされ、これが速度設定信号として電動機駆動装置１３へ出力される。そして、手順３４、３６、３７により本発明においての第１の加圧力偏差検出機構が構成され、手順３８、３９、４０により、本発明においての補正機構が構成される。
【００２２】
ここで、手順４０でセットされる値は、実施例ではＶ３に等しくしたが、Ｖ３に等しくする必要はなく、例えばＶ３よりも小さい速度で液圧シリンダ５を前進させるための値をセットしても良い。しかしこの値が、Ｖ３よりもあまり大きいと、ピストンロッド５Ｄ前進に伴い加圧力Ｆが瞬時に大きく増加し、またＶ３よりもあまり小さいと、ピストンロッド５Ｄ前進に伴い加圧力Ｆが素早く増加せず、加圧力を精密にＦｓ近傍に保つことが困難となるので、ほぼＶ３に近い値が選ばれる。これに対し、手順３９によるＶ４は、手順４０によりセットされる値よりも、またＶ３よりも一層小さい速度で液圧シリンダ５を後退作動させるように選定されている。これは、作動位置Ｌの変化に対する加圧力Ｆの変化が、前進作動時よりも後退作動時の方が一層大きいので、Ｖ３や手順４０でセットされる速度設定信号と同程度の速度をＶ４が与えるようにしたときには、ピストンロッド５Ｄ後退に伴い加圧力Ｆが瞬時に大きく低下することとなって精密に加圧力をＦｓの近傍に保つことが困難となるからである。
【００２３】
次いで手順４１で加圧力Ｆが読み込まれ、手順４２でタイムアップが判別されないとき手順４３へ移行して加圧力Ｆと目標加圧力Ｆｓの偏差が許容値Ｅより小さいか否かが判別されて許容値Ｅより大きいときには手順３８、３９又は４０、４１、４２、４３が反復され、この間に手順４２でタイムアップが判別されると加工作動が終了する。また、手順４３で、偏差が許容値Ｅより大きくないことが判別されると、手順３１へ移行する。そして、手順４１、４３、３１、３２により本発明においての第２の加圧力偏差検出機構が構成される。
【００２４】
次にこの実施例の作動を説明する。液圧シリンダ５のピストン５Ａを後退端に位置させた状態より、加圧作動を開始すると、Ｖ１に基づく速度設定信号により電動機２が、そして液圧ポンプ１が駆動されて、液圧シリンダ５のピストン５Ａ、ピストンロッド５ＤはＶ１の速度で前進する。これにより、ピストンロッド５Ｄの作動位置がＬ１に達すると、電動機２の速度がＶ２に基づく速度設定信号に応じて減速され、液圧シリンダ５のピストン５Ａ、ピストンロッド５Ｄの前進速度は初期加工速度Ｖ２に減速される。この状態より、加工具７がワーク６に当接し、ワーク６への加工操作が開始され、これに応じ加圧力Ｆが目標加圧力Ｆｓに達すると、タイマーの計時が開始されるとともに、このときのピストンロッド５Ｄの作動位置Ｌを保持するよう電動機２の変位制御が開始される。
【００２５】
この状態においては、電動機２は加圧力Ｆに抗したトルクを作用したまま不動の状態となり、液圧ポンプ１からの吐出はなく、ピストン５Ａは移動せず、前記作動位置Ｌが保持される。この間、液圧ポンプ１の内部漏れによる流路３側の圧力低下等により加圧力Ｆが目標加圧力Ｆｓよりも許容値Ｅを越えて低下したり、ワーク６からのスプリングバック等で加圧力Ｆが目標加圧力Ｆｓよりも許容値Ｅを越えて増加すると、手順３６、３７を経て、加圧力Ｆの補正作動が開始される。これにより、加圧力Ｆが許容値Ｅを越えて低下したときには、手順４０によりセットされたＶ３の前進速度を与えるよう電動機２が正転されて加圧力Ｆを増加させ、また、加圧力Ｆが許容値Ｅを越えて増加したときには、手順３９でセットされたＶ４の後退速度を与えるよう電動機２が逆転されて加圧力Ｆを減少させ、再び加圧力Ｆと目標加圧力Ｆｓの偏差が許容値Ｅ以内となると、このときのピストンロッド５Ｄの作動位置Ｌを保持するよう、電動機２の前記変位制御を行う状態に復帰する。
【００２６】
このような補正作動が、変位制御の間、加圧力Ｆと目標加圧力Ｆｓの偏差が許容値Ｅを越えることが検出される都度行われる。そして、この間で、手順３５、４２でタイムアップが検出されると加工作動が終了される。これにより、タイマー計時開始からタイムアップするまでの所定時間の間、加圧力Ｆは目標加圧力Ｆｓ近傍に保たれ、実質的に目標加圧力Ｆｓが保持される。そして加工作動の終了により、電動機２は、制御装置１４及び電動機駆動装置１３により液圧シリンダ５を後退作動させるため逆転駆動されるようになっており、ピストン５Ａが後退端に達すると電動機２は停止され、次の加圧作動開始に備えるのである。なお、この後退速度はＶ１程度、あるいはそれより一層大きい、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４よりも大きな速度で行い、ピストン５Ａが後退端に到達する少し前で減速させることで緩やかにピストン５Ａを停止させることができる。
【００２７】
このような作動において、電動機２で駆動される液圧ポンプ１は、漏れを無視すれば液圧シリンダ５を作動させるに要する量の圧液しか吐出しないので、従来例と比較するときわめて動力損失を少なくできる。また、液圧シリンダ５は閉回路で液圧ポンプ１に接続され、前進、後退作動は電動機２による液圧ポンプ１の正転、逆転駆動で得るようにしているので、作動方向切換用の切換弁が要らず液圧回路が簡単になる。
【００２８】
そして、加工作動においては、開始から作動位置がＬ１に達するまで、液圧シリンダ５のピストンロッド５Ｄは高速のＶ１で作動し、Ｌ１に達すると初期加工速度Ｖ２に減速されるようになっているので、加工具７がワーク８近傍に素早く到達してサイクルタイムを小さくできる。
【００２９】
また、初期加工速度Ｖ２で前進しているピストンロッド５Ｄは、加工具７がワーク６に当接し加工操作が始まり、これに応じて加圧力Ｆが、目標加圧力Ｆｓより小さな前目標値Ｆｐに達するとＶ３に減速されるようになっているので、加工の進行に伴い、作動位置Ｌの増加に対し加圧力Ｆが大きく増加するようになっても、時間変化に対する加圧力Ｆの増加を小さく抑えることができて加圧力Ｆが目標加圧力Ｆｓを越えて大きく増加するような事態の発生を良好に抑えることができる。そして、補正作動においてピストンロッド５Ｄを後退させる際のＶ４はＶ３よりも小さくされているので、後退作動時においては、若干のピストンロッド５Ｄの作動位置Ｌの減少で加圧力Ｆがきわめて大きく減少して作動位置の変化に対する加圧力Ｆの変化が、前進作動時よりも一層大きいのにも係わらず、時間変化に対しての加圧力の変化（減少）を小さく抑えることができ、加圧力Ｆが目標加圧力Ｆｓを越えて大きく減少するような事態の発生を良好に抑えることができる。このため、加圧力Ｆを目標加圧力Ｆｓ近傍に、精密に保つことができる。
【００３０】
なお、実施例では、加圧力Ｆをロードセル８により直接的に検出しているが、さほどの精密さを期待しなくてよい場合には、流路３或いは作動室５Ｂの圧力が加圧力と略比例的な関係となるので、この圧力を検出して加圧力に代用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
このように本発明の液圧作動加圧加工装置では、電動機で駆動される液圧ポンプは、漏れを無視すれば液圧シリンダを作動させるに要する量の圧液しか吐出しないので、従来例と比較するときわめて動力損失を少なくできる。また、液圧シリンダは液圧ポンプに閉回路で接続され、前進、後退作動は電動機による液圧ポンプ１の正転、逆転駆動で得るようにしているので、作動方向切換用の切換弁が要らず液圧回路が簡単になる。
【００３２】
また、液圧シリンダの前進速度は、加圧力が、目標加圧力より小さな前目標値に達すると第１の速度設定信号により減速されるようになっているので、加工の進行に伴い、作動位置の増加に対し加圧力が大きく増加するようになっても、時間変化に対する加圧力の増加を小さく抑えることができ、加圧力が目標加圧力を越えて大きく増加するような事態の発生を良好に抑えることができるとともに、補正機構において液圧シリンダを後退させる際の第２の速度設定信号は、第１、第３の速度設定信号よりも小さい液圧シリンダ速度をもたらすように選定したので、後退作動時においては、作動位置の変化に対する加圧力の変化が、前進作動時よりも一層大きいのに係わらず、時間変化に対しての加圧力の変化を小さく抑えることができて、加圧力が目標加圧力を越えて大きく減少するような事態の発生を良好に抑えることができ、加圧力を目標加圧力近傍に、精密に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を説明する説明図。
【図２】本発明の実施例での加工作動の概要を説明する説明図。
【図３】本発明の実施例の加工作動を行う際の手順を示す流れ図。
【符号の説明】
１液圧ポンプ
２電動機
５液圧シリンダ
１３電動機駆動装置
１４制御装置
２５、２６第１の加圧力検出機構
２７低速信号発生機構
２８、２９、３１、３２第２の加圧力検出機構
３３定位置信号発生機構
３４、３６、３７第１の加圧力偏差検出機構
３８、３９、４０補正機構
４１、４３、３１、３２第２の加圧力偏差検出機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulically operated pressurizing apparatus that performs various pressurizing processes such as caulking, drawing, press-fitting, and powder molding using a hydraulic cylinder that operates by receiving pressurized liquid from a hydraulic pump.
[0002]
[Prior art]
Such a processing apparatus is described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-11700. And in this thing, supply hydraulic pressure is controlled by the electromagnetic proportional relief valve provided in the pressure oil supply path to a hydraulic cylinder, and an appropriate pressurizing force is obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In this way, when the supply hydraulic pressure is controlled by using the relief valve to obtain the applied pressure, the hydraulic pump is returned to the tank from the relief valve except for being supplied to the hydraulic cylinder, so that the hydraulic pump is pressurized. Therefore, there is a problem in that a large power loss occurs because more power is required than required.
[0004]
The present invention intends to realize a hydraulically operated pressurizing apparatus that suppresses wasteful discharge from a hydraulic pump and has a small power loss.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the hydraulically operated pressurizing apparatus according to the present invention includes a hydraulic cylinder that is closed-circuit connected to the hydraulic pump for pressurizing operation and that is operated by the pressurized liquid from the hydraulic pump, and an electric motor that drives the hydraulic pump. And an electric motor drive device that controls the electric power supply via the inverter and adjusts the speed and displacement of the electric motor to values according to the input setting signal, and a control device that outputs the setting signal to the electric motor drive device. It was assumed. Then, the control device detects that the applied pressure reaches a previous target value smaller than the target applied pressure, and the applied pressure reaches the previous target value by the first applied pressure detecting mechanism. A low-speed signal generating mechanism that outputs a first speed setting signal that is actuated and detects that the hydraulic cylinder advance speed is lower than before reaching the previous target value, and the hydraulic cylinder operating position A fixed position signal generating mechanism that outputs a displacement setting signal so as to maintain, and a pressurizing force is detected when the hydraulic cylinder is operating based on the first speed setting signal from the low speed signal generating mechanism, When it is detected that the pressure has reached, the second pressure detection mechanism that operates the fixed position signal generation mechanism to maintain the operation position of the hydraulic cylinder at this time, and the pressurization force of the hydraulic cylinder is more than the target pressurization When it is larger A correction mechanism that outputs a second speed setting signal in the direction, and a third speed setting signal in the pressurizing direction when smaller than a predetermined value, and a pressurizing force and a target pressure when the fixed position signal generating mechanism is operating. A first pressure difference detecting mechanism that detects a deviation from the pressure and activates the correction mechanism when the deviation becomes larger than a predetermined value; and a deviation between the pressure and the target pressure when the correction mechanism is operating. And a second applied pressure deviation detecting mechanism for operating the fixed position signal generating mechanism to maintain the operating position of the hydraulic cylinder at this time, and the second speed setting signal is The hydraulic cylinder speed is selected to be smaller than the first and third speed setting signals.
[0006]
According to such a configuration, when the pressurizing tool operated by the hydraulic cylinder comes into contact with the workpiece and the machining operation is started, the pressurizing force increases accordingly, and the pressurizing force increases until reaching the preset value. When the first pressure detection mechanism detects this, the low speed signal generation mechanism is activated and the first speed setting signal is output to the motor drive device, and the motor is driven in a low speed state corresponding to the speed setting signal. The hydraulic cylinder performs processing operations by receiving a hydraulic fluid at a flow rate corresponding to the electric motor driving state from the hydraulic pump. Then, when the applied pressure reaches the set applied pressure as the machining progresses, the second position detection mechanism is operated by the second applied pressure detection mechanism, and the displacement is set so as to maintain the operating position of the hydraulic cylinder at this time. A signal is output to the motor drive. As a result, the electric motor is in a stationary state so that the rotational displacement amount is kept at a value corresponding to the displacement setting signal against the load of the applied pressure, and the hydraulic cylinder is stopped.
[0007]
In this state, when the deviation between the applied pressure and the target applied pressure becomes larger than a predetermined value, the correction mechanism is actuated by the first applied pressure deviation detecting mechanism, whereby the applied pressure of the hydraulic cylinder is increased in the deviation. When the pressure is larger than a predetermined value, the second speed setting signal in the anti-pressurization direction is output to the motor driving device, and when the pressure is smaller than the predetermined value, the third speed setting signal in the pressurization direction is output to the motor driving device. The hydraulic pump is operated in the anti-pressurizing direction or the pressurizing direction at a speed corresponding to the set signal, and the pressurizing force is decreased or increased.
[0008]
When the electric motor is driven by the speed setting signal from the correction mechanism, when the second applied pressure deviation detection mechanism detects that the deviation between the applied pressure and the target applied pressure is smaller than a predetermined value, The displacement setting signal is output by the fixed position signal generation mechanism so as to keep the operation position of the hydraulic cylinder, and the electric motor is brought into a stationary state again as described above. As described above, according to the increase / decrease in the deviation between the applied pressure and the target applied pressure, the operation of the correction mechanism by the first applied pressure deviation detecting mechanism and the operation of the fixed position signal generating mechanism by the second applied pressure deviation detecting mechanism are performed. Repeatedly, the deviation between the applied pressure and the target applied pressure is maintained within a predetermined range, and an applied pressure substantially equal to the target applied pressure is obtained.
[0009]
In this way, when processing is performed, since the hydraulic pump only discharges the hydraulic fluid at a flow rate necessary to operate the hydraulic cylinder, excluding losses such as leakage, the hydraulic pump Wasteful discharge can be suppressed, and power loss can be reduced.
[0010]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a positive displacement hydraulic pump such as a gear pump, a piston pump, etc., which is discharged into the flow path 3 by the normal rotation of the electric motor 2, sucked from the flow path 4, and discharged into the flow path 4 by the reverse rotation of the electric motor 3. It is a double rotation type that sucks in 3 The electric motor 3 is a general three-phase AC induction motor. Reference numeral 5 denotes a hydraulic cylinder for performing a pressurizing process operation. The head-side working chamber 5B and the rod-side working chamber 5C, which are defined by the piston 5A, are connected to the flow path 3 and liquid is connected. A closed circuit is connected to the pressure pump 1, and in accordance with the forward rotation and reverse rotation of the electric motor 2, the piston 5A and the piston rod 5D attached to the piston 5A are respectively moved downward and moved backward in FIG. The operation is performed at a speed corresponding to the rotation speed of the electric motor 2.
[0011]
A processing tool 7 that applies pressure processing to the workpiece 6 is attached to the tip of the piston rod 5D via a load cell 8 for detecting pressure. Reference numeral 9 denotes a linear scale attached to the hydraulic cylinder 5, and the movable element is connected to the piston rod 5D to detect the operating position of the piston rod 5D.
[0012]
10 is a pilot-operated check valve that opens by the pilot pressure from the flow path 4 and opens when the hydraulic cylinder 5 is retracted, and is guided from the hydraulic cylinder 5 to the suction side of the hydraulic pump 1. A larger amount of hydraulic fluid than the discharge flow rate is discharged from the flow path 3 to the tank 11. 12 is a pilot-operated check valve that is opened by the pilot pressure from the flow path 3, and is opened when the hydraulic cylinder 5 is moved forward, and the hydraulic fluid is sucked into the flow path 4 from the tank 11. The hydraulic fluid less than the discharge flow rate guided from the hydraulic cylinder 5 to the suction side of the hydraulic fluid 1 is supplemented.
[0013]
Reference numeral 13 denotes an electric motor drive device for the electric motor 2 controlled by the control device 14. Although not shown in detail, the electric motor drive device 13 includes an inverter that changes a drive power supply frequency that supplies power to the electric motor 2. By controlling, the speed control for adjusting the forward / reverse rotation speed of the electric motor 2 to a value corresponding to the input set speed signal and the rotational displacement amount of the electric motor 2 according to the input displacement setting signal The displacement control can be performed so as to adjust the value so as to keep the value. For this reason, the output from the rotary encoder 15 attached to the electric motor 2 is taken in.
[0014]
Although not shown in detail, the control device 14 is constituted by a microcomputer including a CPU, a memory using RAM and ROM, an input / output unit, a bus for connecting them, and the like, and an AD converter for an input signal is provided. In addition, output signals from the load cell 8 and the linear scale 9 are inputted via amplifiers 16 and 17, respectively. The control device 14 outputs a speed / displacement control selection signal and a speed / displacement setting signal to the motor drive device 13 to control the operation of the motor drive device 13, and the motor drive device is controlled by a program. It is possible to operate 13 in various ways. Various combinations of the electric motor drive device 13 and the control device 14 are commercially available. For example, the trade name Mighty Servo of QM Soft Co., Ltd. can be used.
[0015]
In this embodiment, the hydraulic cylinder 5 is generally operated as shown in FIG. 2 in order to obtain a predetermined applied pressure. That is, as the advancement starts, the hydraulic cylinder 5 is moved at a speed V1 that is significantly higher than V2 and V3 described later until the working position reaches the vicinity of the work 6 before contacting the work 6 and the operation position becomes L1. Operate. Then, when the operating position reaches L1, the hydraulic cylinder 5 is advanced at an initial processing speed at which V2 is smaller than V1. This V2 is a speed at which the processing tool 7 can come into contact with the workpiece 6 and start the processing operation satisfactorily, and the operation is performed at a higher speed before reaching the L1. This is to prevent this from happening.
[0016]
When the processing tool 7 comes into contact with the workpiece 6 and the pressing force increases and reaches a pre-set value Fp corresponding to 60% of Fs set as a target pressing force to be obtained, the forward speed is increased to V3. And further lower. In this way, the speed is further reduced when the degree of increase in the applied pressure F with respect to the increase in the operating position L of the piston rod 5D increases as the machining progresses, and the speed is the same as the initial stage of machining. This is because it is difficult to obtain a precise pressing force. In the embodiment, Fp is selected to be 60% of Fs, but this value can be appropriately selected according to the material, shape, etc. of the workpiece 6.
[0017]
When the pressure F reaches the target Fs due to the forward movement at the speed V3, the deviation between the pressure F and Fs is allowed within the time set by the timer (between T1 and T2 in FIG. 2). The operation for maintaining the applied pressure within the range is performed. At this time, the electric motor 2 performs minute forward rotation and reverse rotation as necessary to maintain the applied pressure F as described above, and the hydraulic pressure is accordingly increased. The cylinder 5 performs a slight advance and retreat (Note that during this pressure holding operation, the operation position L is described as being constant in FIG. 2 for the sake of simplicity, but in accordance with the advance and retreat. The operating position L changes). Then, when the timer expires (at time T2 in FIG. 2), the operation for machining ends.
[0018]
Such an operation is realized by a program in the control device 14, and the procedure will be described with reference to FIG. That is, when such a machining operation is started, first, it is selected to perform speed control by the electric motor drive device 13 in step 20, and in step 21, the electric motor 2 is driven in the forward rotation direction as a speed setting value. A value for advancing the hydraulic cylinder 5 at the speed V1 is set, and this value is output to the electric motor drive device 13 as a speed setting signal. Then, in step 22, the operating position L of the piston rod 5D is read. In step 23, it is determined whether or not this reaches L1, and if not, these steps 22 and 23 are repeated.
[0019]
When it is determined in step 23 that L reaches L1, the process proceeds to step 24, where the value for driving the electric motor 2 in the forward rotation direction and moving the hydraulic cylinder 5 forward at the initial processing speed V2 is set. This is output to the motor drive device 13 as a speed setting signal. Next, the pressure F is read in step 25, and it is determined in step 26 whether or not it reaches the preset value Fp. If not, the steps 25 and 26 are repeated. If it is determined in step 26 that the applied pressure F reaches Fp, the process proceeds to step 27, where the electric motor 2 is driven in the forward direction as the speed set value, and the hydraulic cylinder 5 is advanced at the speed V3. Is set, and this is output to the motor drive device 13 as a speed setting signal. The procedures 25 and 26 constitute a first pressure detection mechanism in the present invention, and the procedure 27 constitutes a low-speed signal generation mechanism in the present invention.
[0020]
Next, the pressurizing force F is read in the procedure 28, and it is determined whether or not it reaches the target pressurizing force Fs in the procedure 29. If not, the procedures 28 and 29 are repeated. If it is determined in step 29 that the applied pressure F reaches Fs, the process proceeds to step 30 to start the timer, and then in step 31, the operating position L of the piston rod 5D is read. In step 33, when the drive device 13 is selected to perform displacement control, a value for keeping the piston rod 5D at the position L read in step 31 is set as a displacement setting value, and this is set as a displacement setting signal. 13 is output. Then, the second applied pressure detection mechanism in the present invention is configured by the procedures 28, 29, 31, and 32, and the fixed position signal generating mechanism in the present invention is configured by the procedure 33.
[0021]
Next, the pressing force F is read in step 34, and when the time up is not determined in step 35, the procedure proceeds to step 36, where it is determined whether or not the deviation between the pressing force F and the target pressing force Fs is smaller than the allowable value E. When the value is less than the value E, the steps 34, 35 and 36 are repeated, and when the time up is determined at the step 35 during this time, the machining operation ends. If it is determined in step 36 that the deviation is larger than the allowable value E, the process proceeds to step 37 and it is selected to perform speed control by the motor drive device 13. When F is larger than Fs according to the procedure 38, the routine proceeds to a procedure 39 where a value for driving the electric motor 2 in the reverse direction and moving the hydraulic cylinder 5 backward at the speed V4 is set as a speed setting value. Is output to the electric motor drive device 13. If F is not greater than Fs in step 38, the process proceeds to step 40, and the value for driving the electric motor 2 in the forward rotation direction and moving the hydraulic cylinder 5 forward at the speed V3 is set as the speed set value. This is output to the motor drive device 13 as a speed setting signal. The steps 34, 36, and 37 constitute the first pressure deviation detecting mechanism in the present invention, and the steps 38, 39, and 40 constitute the correction mechanism in the present invention.
[0022]
Here, the value set in step 40 is equal to V3 in the embodiment, but it is not necessary to be equal to V3. For example, a value for moving the hydraulic cylinder 5 forward at a speed smaller than V3 is set. Also good. However, if this value is much larger than V3, the pressure F increases instantaneously as the piston rod 5D advances, and if it is smaller than V3, the pressure F does not increase rapidly as the piston rod 5D advances. Since it becomes difficult to keep the applied pressure precisely in the vicinity of Fs, a value close to V3 is selected. On the other hand, V4 according to the procedure 39 is selected so that the hydraulic cylinder 5 is moved backward at a speed smaller than the value set by the procedure 40 and smaller than V3. This is because the change in the applied pressure F with respect to the change in the operating position L is larger in the backward operation than in the forward operation, so that the speed V4 has the same speed as the speed setting signal set in V3 and the procedure 40. This is because when the pressure is applied, the pressure F decreases instantaneously as the piston rod 5D moves backward, and it becomes difficult to accurately maintain the pressure close to Fs.
[0023]
Next, the pressurizing force F is read in step 41, and when the time-up is not determined in step 42, the procedure proceeds to step 43, where it is determined whether or not the deviation between the pressurizing force F and the target pressurizing force Fs is smaller than the allowable value E. When it is larger than the value E, the steps 38, 39 or 40, 41, 42, 43 are repeated. If it is determined in step 43 that the deviation is not larger than the allowable value E, the process proceeds to step 31. The procedures 41, 43, 31, 32 constitute the second pressure deviation detecting mechanism in the present invention.
[0024]
Next, the operation of this embodiment will be described. When the pressurizing operation is started from the state where the piston 5A of the hydraulic cylinder 5 is positioned at the backward end, the electric motor 2 and the hydraulic pump 1 are driven by the speed setting signal based on V1, and the hydraulic cylinder 5 Piston 5A and piston rod 5D move forward at a speed of V1. Thereby, when the operating position of the piston rod 5D reaches L1, the speed of the electric motor 2 is decelerated according to the speed setting signal based on V2, and the forward speed of the piston 5A and the piston rod 5D of the hydraulic cylinder 5 is the initial machining speed. Decelerated to V2. From this state, the processing tool 7 comes into contact with the workpiece 6, and the machining operation on the workpiece 6 is started. When the applied pressure F reaches the target applied pressure Fs accordingly, the timer starts counting, and at this time The displacement control of the electric motor 2 is started so as to maintain the operating position L of the piston rod 5D.
[0025]
In this state, the electric motor 2 is in a non-moving state while applying a torque against the applied pressure F, there is no discharge from the hydraulic pump 1, the piston 5A does not move, and the operating position L is maintained. During this time, the applied pressure F falls below the target applied pressure Fs beyond the allowable value E due to a pressure drop on the flow path 3 due to internal leakage of the hydraulic pump 1, or the applied pressure F is reduced by a springback from the workpiece 6. Increases beyond the target applied pressure Fs beyond the allowable value E, the correction operation of the applied pressure F is started through steps 36 and 37. As a result, when the applied pressure F decreases beyond the allowable value E, the electric motor 2 is rotated forward to increase the applied pressure F so as to give the forward speed of V3 set by the procedure 40. When the value exceeds the allowable value E, the electric motor 2 is reversely rotated so as to give the reverse speed of V4 set in the step 39, the applied pressure F is decreased, and the deviation between the applied pressure F and the target applied pressure Fs is again an allowable value. When it is within E, the displacement control of the electric motor 2 is returned to the state where the displacement control of the electric motor 2 is performed so as to maintain the operation position L of the piston rod 5D at this time.
[0026]
Such a correction operation is performed every time it is detected that the deviation between the applied pressure F and the target applied pressure Fs exceeds the allowable value E during the displacement control. During this time, when time up is detected in steps 35 and 42, the machining operation is terminated. Thus, the pressurizing force F is maintained in the vicinity of the target pressurizing force Fs for a predetermined time from the start of timer timing to the time-up, and the target pressurizing force Fs is substantially maintained. When the machining operation is completed, the electric motor 2 is driven in reverse rotation to cause the hydraulic cylinder 5 to move backward by the control device 14 and the electric motor driving device 13, and when the piston 5A reaches the backward end, the electric motor 2 is It stops and prepares for the start of the next pressurization operation. The reverse speed is approximately V1 or higher than V2, V3, and V4, and the piston 5A is slowly stopped by decelerating slightly before the piston 5A reaches the reverse end. Can do.
[0027]
In such an operation, the hydraulic pump 1 driven by the electric motor 2 discharges only the amount of hydraulic fluid required to operate the hydraulic cylinder 5 if the leakage is ignored. Less. The hydraulic cylinder 5 is connected to the hydraulic pump 1 in a closed circuit, and forward and backward operations are obtained by forward and reverse driving of the hydraulic pump 1 by the electric motor 2. A hydraulic circuit is simplified because no valve is required.
[0028]
In the machining operation, the piston rod 5D of the hydraulic cylinder 5 operates at a high speed V1 from the start until the operation position reaches L1, and when reaching the L1, the piston rod 5D is decelerated to the initial machining speed V2. Therefore, the processing tool 7 can quickly reach the vicinity of the workpiece 8 to reduce the cycle time.
[0029]
Further, the piston rod 5D moving forward at the initial processing speed V2 starts the processing operation when the processing tool 7 comes into contact with the workpiece 6, and in response to this, the applied force F becomes a previous target value Fp smaller than the target applied force Fs. Since it is decelerated to V3 when it reaches, even if the pressing force F greatly increases with the increase of the operating position L as the machining progresses, the increase of the pressing force F with respect to the time change is reduced. The occurrence of a situation in which the pressure force F can be suppressed and the pressure force F greatly increases beyond the target pressure force Fs can be satisfactorily suppressed. Since V4 when the piston rod 5D is retracted in the correction operation is set to be smaller than V3, the pressurizing force F is greatly reduced by a slight decrease in the operating position L of the piston rod 5D during the reverse operation. Thus, the change (decrease) in the applied pressure with respect to the time change can be kept small even though the change in the applied pressure F with respect to the change in the operating position is larger than that during the forward operation. It is possible to satisfactorily suppress the occurrence of a situation where the target pressure force Fs is greatly reduced. For this reason, the pressurizing force F can be accurately maintained in the vicinity of the target pressurizing force Fs.
[0030]
In the embodiment, the pressurizing force F is directly detected by the load cell 8. However, when it is not necessary to expect so much precision, the pressure in the flow path 3 or the working chamber 5B is substantially equal to the pressurizing force. Since this is a proportional relationship, this pressure can be detected and substituted for the applied pressure.
[0031]
【The invention's effect】
Thus, in the hydraulic pressure pressurizing apparatus of the present invention, the hydraulic pump driven by the electric motor discharges only the amount of hydraulic fluid required to operate the hydraulic cylinder if the leakage is ignored. In comparison, power loss can be greatly reduced. Further, the hydraulic cylinder is connected to the hydraulic pump in a closed circuit, and forward and backward operations are obtained by forward and reverse driving of the hydraulic pump 1 by an electric motor, so a switching valve for switching the operation direction is required. The hydraulic circuit is simplified.
[0032]
The forward speed of the hydraulic cylinder is decelerated by the first speed setting signal when the applied pressure reaches a previous target value smaller than the target applied pressure. Even if the applied pressure increases greatly with respect to the increase in pressure, the increase in applied pressure over time can be kept small, and the occurrence of a situation where the applied pressure greatly increases beyond the target applied pressure is improved. The second speed setting signal when the hydraulic cylinder is retracted in the correction mechanism is selected so as to provide a hydraulic cylinder speed smaller than the first and third speed setting signals. At the time of operation, the change in the applied pressure with respect to the time change can be suppressed to a small level even though the change in the applied pressure with respect to the change in the operating position is larger than that during the forward operation. Force can be suppressed satisfactorily occurrence of a situation such as greatly reduced beyond the target pressurizing force, the pressure in the vicinity of the target pressurizing force can be kept precisely.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the outline of the machining operation in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure when performing a machining operation according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydraulic pump 2 Electric motor 5 Hydraulic cylinder 13 Electric motor drive device 14 Control apparatus 25, 26 1st pressurization detection mechanism 27 Low speed signal generation mechanism 28, 29, 31, 32 2nd pressurization detection mechanism 33 Fixed position signal Generation mechanism 34, 36, 37 First pressure deviation detecting mechanism 38, 39, 40 Correction mechanism 41, 43, 31, 32 Second pressure deviation detecting mechanism

Claims

For pressure processing operation, a closed circuit connected to the hydraulic pump and operated by the hydraulic fluid from the hydraulic pump, an electric motor that drives the hydraulic pump, and an electric power supply control of the electric motor via the inverter, An electric motor drive device that adjusts the speed and displacement to a value corresponding to the input setting signal, and a control device that outputs the setting signal to the electric motor drive device. The control device has a pressing force smaller than the target pressing force. The first pressure detection mechanism that detects that the previous target value has been reached, and the first pressure detection mechanism that detects that the pressure has reached the previous target value, is actuated to control the forward speed of the hydraulic cylinder. A low-speed signal generating mechanism that outputs a first speed setting signal that has a lower speed than before reaching the previous target value; a fixed-position signal generating mechanism that outputs a displacement setting signal so as to maintain the operating position of the hydraulic cylinder; Low speed signal generator When the hydraulic pressure cylinder is operating based on the first speed setting signal from and the pressure is detected to reach the target pressure, it is determined to maintain the hydraulic cylinder operating position at this time. A second pressure detection mechanism that activates the position signal generation mechanism, and a second speed setting signal in the counter-pressurization direction when the pressure applied to the hydraulic cylinder is greater than a predetermined value than the target pressure. When the value is small, the deviation between the correction mechanism that outputs the third speed setting signal in the pressurizing direction and the fixed position signal generation mechanism is detected and the deviation is larger than a predetermined value. A first pressure difference detecting mechanism for operating the correction mechanism, and a deviation between the pressure and the target pressure when the correction mechanism is operating, and when the deviation becomes smaller than a predetermined value, the operating position of the hydraulic cylinder at this time I'll keep A second applied pressure deviation detecting mechanism for activating the fixed position signal generating mechanism, and the second speed setting signal causes a smaller hydraulic cylinder speed than the first and third speed setting signals. Selected hydraulically operated pressurizing equipment.