JP4356623B2 - 流体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法 - Google Patents

流体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、流体ポンプから吐出された流体が供給されるアクチュエータを備えた流体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法に関するものである。
従来より、この種の流体圧ユニットとして、固定容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプを駆動する可変速モータと、上記油圧ポンプから吐出された作動流体が吐出ラインを介して供給される油圧シリンダ等のアクチュエータと、上記油圧ポンプ及びアクチュエータ間の吐出ラインを連通又は連通遮断する操作用切換弁と、上記可変速モータを制御するコントローラと、上記油圧ポンプの吐出ラインの圧力を検出する圧力センサとを備えたものは知られている（例えば特許文献１参照）。
上記コントローラは、圧力センサにより検出された吐出ラインの圧力と、可変速モータの回転速度から算出された吐出ラインの流量とが、それぞれ所定の目標圧力−流量特性線上の圧力及び流量となるように、可変速モータの回転速度を制御するようにしている。すなわち、流体圧ユニットは、外部から圧力指令信号及び流量指令信号を受けることなく、油圧ポンプから吐出される流体の圧力及び流量を自律的に制御するようになっており、これにより、圧力指令信号及び流量指令信号を外部から入力する必要を無くし、入力信号線を省略して、作業者が圧力や流量の指令を入力する手間の低減や配線の簡素化を行うことができる。
特開２００１−９０６７１号公報
ところで、動作を開始したアクチュエータがその動作を終了したときには、その動作停止に伴い圧力が急激に増大していわゆるサージ圧力が発生する。そして、例えば図４に示すように、油圧ポンプ（1）（流体ポンプ）とアクチュエータとしての例えば油圧シリンダ（3）との間に減圧弁（21）を接続して、その減圧弁（21）で減圧した圧力をシリンダ（3）の制御圧力に設定するようにした場合、ポンプ（1）からの他のアクチュエータへの回路への影響を与えることなく設定圧力を変更でき、シリンダ（3）がストロークエンド（動作終了状態）に達したときのサージ圧力を或る程度抑えることができるが、減圧弁（21）での圧力損失によりシリンダ（3）の動作時の流体の通過流量が制限され、シリンダ（3）の動作自体を高速で行おうとしても、その動作速度を上げることができないという問題がある。
尚、シリンダ（3）は、例えば駆動対象としてワーク用のチャックを駆動するチャックシリンダで、伸張動作又は収縮動作のいずれか一方でチャックにワークのチャッキングを行わせる。また、図４中、（2）は油圧ポンプを駆動するモータで、油圧ポンプと共に油圧供給ユニットを構成している。（8）はポンプ（1）とシリンダ（3）との間に接続された切換弁で、この切換弁（8）の切換えにより、シリンダ（3）が動作（伸張動作又は収縮動作）を開始するようになっている。
すなわち、減圧弁（21）を使用してシリンダ（3）への供給圧力を設定していると、図５に示すように、油圧供給ユニットの種類（誘導電動機からなるモータと可変容量型ポンプとの組合せ、又は可変速モータ（2）と固定容量型ポンプ（1）との組合せ）に関係なく、減圧弁（21）で発生する圧力損失が減圧弁設定圧力により決定される。油圧供給ユニットにより設定されるユニット設定圧力を上げれば、若干の差圧の上昇を伴って動作時通過流量を増加させることができるが、減圧弁（21）で規制される流量から、ユニットの吐出流量が設定されてしまうことになる。
これに対し、図６に示す如く、上記減圧弁（21）を使用せずに、ポンプ（1）とシリンダ（3）とを切換弁（8）のみにより接続し、ポンプ（1）の吐出圧（ユニットの設定圧力）をシリンダ（3）の制御圧力とした場合、そのポンプ吐出圧の上昇によりシリンダ（3）の動作速度を上げて高速化することはできる。しかし、その場合、上記サージ圧力の増大するのは避けられない。
すなわち、油圧供給ユニットによるユニット設定圧力をシリンダ（3）への供給圧力として設定すると、図７に示すように、ユニット設定圧力が同じであるときには、減圧弁（21）での圧力損失が無くなった分だけ、動作時通過流量が多くなるものの、シリンダ（3）自体の動作に必要な圧力分が存在するため、設定流量まで増加させることはできない。そして、シリンダ（3）の動作時のみにユニット設定圧力を必要な圧力以上に上げれば、動作時の流量を設定流量まで増加させることができるが、その分、動作の終了時にサージ圧が発生し、シリンダ（3）では必要以上の力でワークをチャッキングしてしまうこととなる。
このように、アクチュエータの動作速度を上げることと、動作終了時のサージ圧力を低下させることとはトレードオフの関係にあり、その両立が求められている。
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的は、流体圧ユニットの制御形態に改良を加えることにより、上記アクチュエータの高速動作と動作終了時のサージ圧力の低下とを両立させ得ることにある。
第１の発明は、可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1）と、この流体ポンプ（1）から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも１つのアクチュエータ（3）と、このアクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する駆動時、アクチュエータ（3）が所定の動作範囲における動作終了前の減速開始位置になるまでモータ（2）を第１速度で回転させ、減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を第１速度よりも低い第２速度で回転させる制御手段（12）とを備え、この制御手段（12）は、上記アクチュエータ（3）の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、上記アクチュエータ（3）の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、アクチュエータ（3）の動作範囲を大きく補正する学習制御を行うように構成されていることを特徴とする。
この第１の発明では、アクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する駆動時、アクチュエータ（3）が動作範囲の減速開始位置になるまでモータ（2）が第１速度で回転し、減速開始位置になった後は動作を終了するまでモータ（2）が第１速度よりも低い第２速度で回転する。そして、上記アクチュエータ（3）の動作終了状態でのサージ圧力と、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間とに基づき、サージ圧力が設定値以上のときに、アクチュエータ（3）の動作範囲が小さく、また動作を終了するまでの時間が設定値以上のときに、アクチュエータ（3）の動作範囲が大きく、それぞれ補正される。こうすることで、アクチュエータ（3）の動作範囲が補正によって学習されることになり、ティーチング動作を行わずに、第１速度を高速度としてアクチュエータ（3）の動作速度を上げることができるとともに、第２速度を低速度としてアクチュエータ（3）の動作を緩やかに停止させ、サージ圧の増大を抑制することができる。
第２の発明は、上記第１の発明において、駆動対象はワークをチャッキングするチャックであり、制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲の情報を複数のワークの種類毎に記憶し、ワークの種類が変わる都度、該ワークに関するアクチュエータ（3）の動作範囲を呼び出して、該動作範囲に基づきアクチュエータ（3）を制御するように構成されていることを特徴とする。
この第２の発明では、アクチュエータ（3）の動作範囲の情報が複数のワークの種類毎に記憶され、ワークの種類が変わる都度、ワークに関するアクチュエータ（3）の動作範囲が呼び出されて、該動作範囲に基づきアクチュエータ（3）が制御される。このことで、学習制御によりアクチュエータ（3）の動作範囲が記憶されたワークに関しては、新たな学習制御が不要となり、その分、アクチュエータ（3）の動作時間をさらに短縮することができる。
第３の発明は、第１の発明において、制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲が所定範囲よりも小さいとき又は所定範囲よりも大きいときにはワーニングするように構成されていることを特徴とする。
この第３の発明では、アクチュエータ（3）の動作ストロークが下限基準値以下のとき又は上限基準値以上のときに、そのことがワーニングされるので、その動作範囲が所定範囲を超えたことが容易に判別される。
第４の発明は、第１の発明において、複数のアクチュエータを備えていることを特徴とする。
この第４の発明では、複数のアクチュエータに対し、そのサージレス制御を行うことができる。
第５の発明は、第１の発明において、制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲を流体圧の増大変化により判定することを特徴とする。
この第５の発明では、アクチュエータ（3）が動作を終了すると、そのアクチュエータ（3）及びポンプの間の流体圧が上昇するので、そのことをもってアクチュエータ（3）の動作範囲が判定される。よって、アクチュエータ（3）の動作範囲を容易に判定することができる。
第６の発明は、第１の発明において、制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲をモータ駆動電流の増大変化により判定することを特徴とする。
この第６の発明では、アクチュエータ（3）が動作を終了すると、ポンプを駆動しているモータ（2）の負荷が増大してモータ駆動電流が増大するので、そのことをもってアクチュエータ（3）の動作範囲が判定される。よって、アクチュエータ（3）の動作範囲を容易に判定することができる。
第７の発明は、可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1）と、この流体ポンプ（1）から吐出された流体圧により駆動対象を駆動するアクチュエータ（3）と、このアクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する際の動作範囲をモータ（2）の回転数に基づいて推定する推定手段（12）とを備えていることを特徴とする。
この第７の発明では、固定容量型流体ポンプ（1）が可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出すると、この流体ポンプ（1）から吐出された流体圧によりアクチュエータ（3）が動作して駆動対象が駆動される。そのとき、このアクチュエータ（3）の動作範囲が上記可変速モータ（2）の回転数に基づいて推定されるので、そのアクチュエータ（3）の動作範囲の推定が容易である。
第８の発明は、可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1）と、この流体ポンプ（1）から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも１つのアクチュエータ（3）とを備えた流体圧ユニットの制御方法であり、上記アクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する駆動時、アクチュエータ（3）が所定の動作範囲における動作終了前の減速開始位置になるまでモータ（2）を第１速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を第１速度よりも低い第２速度で回転させる。そして、上記アクチュエータ（3）の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、アクチュエータ（3）の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、アクチュエータ（3）の動作範囲を大きく補正する。
この第８の発明では、上記第１の発明と同様の作用効果を奏する。
第１及び第８の発明によれば、アクチュエータが所定の動作範囲における動作終了前の減速開始位置になるまでモータを高い速度で、また減速開始位置になった後は動作を終了するまでモータを低い速度でそれぞれ回転させるとともに、アクチュエータの動作終了状態でのサージ圧力と、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間とに基づいてアクチュエータの動作範囲を補正するようにしたことにより、アクチュエータの動作範囲を補正によって学習でき、ティーチング動作を行わずに、アクチュエータの高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現することができる。
上記第２の発明によれば、駆動対象はワークをチャッキングするチャックである場合に、学習制御により求められたアクチュエータの動作範囲の情報を複数のワークの種類毎に記憶し、変更されたワークの種類に関するアクチュエータの動作範囲を呼び出してアクチュエータを制御するようにしたことにより、アクチュエータの動作範囲が記憶されたワークに関して新たな学習制御を不要として、アクチュエータの動作時間のより一層の短縮化を図ることができる。
上記第３の発明によれば、アクチュエータの動作ストロークが所定範囲よりも小さいとき又は所定範囲よりも大きいときにワーニングするようにしたことにより、その動作ストロークが範囲を超えたことを容易に判別できる。
上記第４の発明によれば、アクチュエータを複数としたことにより、複数のアクチュエータのサージレス制御を行うことができる。
上記第５の発明によれば、アクチュエータの動作範囲を流体圧の増大変化により判定するようにしたことにより、そのアクチュエータの動作範囲を容易に判定することができる。
上記第６の発明によれば、アクチュエータの動作範囲をモータ駆動電流の増大変化により判定するようにしたことにより、アクチュエータの動作範囲を容易に判定することができる。
上記第７の発明によれば、アクチュエータが駆動対象を駆動する際の動作範囲を可変速モータの回転数に基づいて推定するようにしたことにより、アクチュエータの動作範囲を容易に推定することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
図２は本発明の一実施形態に係る油圧ユニット（A）（流体圧ユニット）を示し、この油圧ユニット（A）は例えばマシニングセンタ等の工作機械にそれを主機として用いられる。この工作機械は、図示しないが、例えばチャック、心押台クランプ、刃物台クランプ等のように、ワークや工具を固定する複数の固定装置（駆動対象）を有し、これら固定装置を油圧ユニット（A）のアクチュエータで駆動する。図２では、説明の都合上、ワークをチャッキングするチャックを駆動するアクチュエータについて説明するが、心押台クランプや刃物台クランプを駆動するアクチュエータについても同様の動作及び制御が行われる。
図２において、（1）は流体としての作動油を吐出する油圧ポンプ（流体ポンプ）、（2）は該油圧ポンプ（1）を駆動するモータであって、上記油圧ポンプ（1）は、例えばギアポンプ、トロコイドポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等の固定容量型ポンプからなる。また、モータ（2）は、例えばスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）、埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）等の可変速モータからなり、この可変速モータ（2）に内蔵されている回転速度制御用エンコーダ（図示せず）により油圧ポンプ（1）の吐出流量に相当する、モータ回転速度を検出している。
（3）は上記油圧ポンプ（1）から吐出された作動油が供給される、例えばチャック用アクチュエータとしての油圧シリンダ（チャックシリンダ）で、この油圧シリンダ（3）は、ピストン（3a）により区画されかつ油圧ポンプ（1）から吐出された作動油が供給される閉じ室（4）及び開き室（5）を有し、閉じ室（4）に作動油が供給されたときに、伸張動作してチャックを閉じる閉じ動作を行う一方、開き室（5）に流体が供給されたときに、上記閉じ動作とは異なり、収縮動作してチャックを開く開き動作を行う。上記チャックは、閉じたときにワークを外側からチャッキングする閉じ使用態様と、開いたときにワークを内側からチャッキングする開き使用態様との２種類があり、これら２つの使用態様の双方に上記油圧シリンダ（3）が用いられるようになっている。つまり、閉じ使用態様では、油圧シリンダ（3）の閉じ動作でチャックにワークの外側からのチャッキングを行わせ、開き使用態様では、油圧シリンダ（3）の開き動作でチャックにワークの内側からのチャッキングを行わせる。
上記油圧シリンダ（3）の閉じ室（4）及び開き室（5）と、油圧ポンプ（1）の吐出部及びタンク（9）との間は油圧通路（7）により接続され、この油圧通路（7）には該油圧通路（7）を連通状態又は連通遮断状態に切り換える操作用切換弁（8）が設けられている。この操作用切換弁（8）は、第１及び第２の２つの電磁ソレノイド（8a,8b）を有する４ポート３位置スプリングセンタ電磁切換弁からなり、そのＡポートは油圧シリンダ（3）の開き室（5）に、またＢポートは油圧シリンダ（3）の閉じ室（4）に、さらにＰポートは油圧ポンプ（1）の吐出部に、またＲポートはタンク（9）にそれぞれ接続されている。また、操作用切換弁（8）は、中立位置、第１電磁ソレノイド（8a）のＯＮ動作により切り換えられる第１位置、及び第２電磁ソレノイド（8b）のＯＮ動作により切り換えられる第２位置の３つの切換位置を有し、中立位置のときには、上記４つのポートの各々を全て連通遮断状態にし、第１位置のときには、ＰポートをＡポートに、またＢポートをＲポートにそれぞれ連通させる一方、第２位置のときには、ＰポートをＢポートに、またＡポートをＲポートにそれぞれ連通させるようになっている。
上記油圧ポンプ（1）の吐出ラインは、心押台クランプや刃物台クランプ等の他の油圧アクチュエータ（図示せず）の回路に接続されて、それらを動作させる。
上記操作用切換弁（8）の２つの電磁ソレノイド（8a,8b）、及びモータ（2）はコントローラ（12）により作動が制御される。このコントローラ（12）には、上記油圧ポンプ（1）の吐出ラインの圧力を検出する圧力センサ（13）の出力信号が入力されている。（15）は上記工作機械を制御する主機制御盤で、この主機制御盤（15）からコントローラ（12）に対し、チャックの動作を指令する軸選択信号が入力される。
上記コントローラ（12）において、可変速モータ（2）を制御してチャックによりワークをチャックする動作について図１により説明する。この制御動作は、本発明でいう油圧ユニットの制御方法の実施形態に係るもので、主機制御盤（15）からのチャック動作指令を受けて開始する。最初のステップＳ１において、操作用切換弁（8）の一方の電磁ソレノイド（8a,8b）に対し切換指令を出力して、その切換弁（8）を中立位置から第１又は第２位置の一方に切り換えるとともに、シリンダ（3）のストロークカウンタ、つまりモータ（2）に内蔵されているエンコーダからのパルス数の積算カウンタをリセットする。次のステップＳ２では、ワーク情報フラグのＯＮ／ＯＦＦ状態を判定する。このワーク情報フラグは、ワークの種類の変更に伴うシリンダ（3）の動作ストロークの変化の有無を識別するもので、ワークの種類が変更されてチャックのためのシリンダ（3）のストロークが変化したときに、主機側の指示によりＯＮ状態とされる。
上記ステップＳ２の判定は、ワークを最初にチャッキングする場合にフラグがＯＮであり、このときにはステップＳ３〜Ｓ７のティーチング動作処理を行う。このティーチング動作では、まず、ステップＳ３において、モータ（2）を予め設定されたストロークティーチング用回転速度で回転させ、シリンダ（3）をチャックがワークをチャッキングするように動作（ティーチング動作）させる。このシリンダ（3）の動作はティーチングのためであり、上記ストロークティーチング用回転速度は固定回転速度で、通常は低速値が採用される（図３の(I)参照）。尚、このティーチングを素早く行って次のサージレス動作（実際のチャッキング動作）に至るまでの時間を短くし、シリンダ（3）の全体の動作速度を速くするには、ストロークティーチング用回転速度を高い速度にしてもよい。
上記ステップＳ３の後はステップＳ４に進み、モータ（2）内蔵のエンコーダからのパルス数を積算処理することにより、シリンダ（3）の動作ストロークをカウントする。次のステップＳ５では、上記圧力センサ（13）により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上に上昇したかどうかを判定する。この判定は、チャックがワークをチャッキングすることによってシリンダ（3）の動作が終了し、それが原因で吐出ラインの圧力が上昇したかを判定するものであり、判定がＮＯのときには、ステップＳ３に戻って動作ストロークのカウントを続けるが、判定がＹＥＳのときには、ステップＳ６に進み、上記ステップＳ４においてこれまで積算処理されたパルス数に相当するストロークを現行ワークをチャッキングするための必要ストロークとして記録する。このことで、シリンダ（3）の動作ストロークがモータ（2）の回転数（積算処理されたパルス数）に基づいて求められる。次いで、ステップＳ７において、ティーチング動作の終了として上記ワーク情報フラグをＯＦＦにしてから終了する。
このようにワークを最初にチャッキングして、ステップＳ３〜Ｓ７のティーチング動作処理が終了すると、ワーク情報フラグがＯＦＦになるので、上記ステップＳ２の判定はＯＦＦになる。このときにはステップＳ８〜Ｓ１２のサージレス動作処理を行う。このサージレス動作は、チャックにワークの実際のチャッキング動作を行わせるもので、まず、ステップＳ８において、予め設定された動作用回転速度でモータ（2）を回転させる。この動作用回転速度は、本発明でいう第１速度であり、シリンダ（3）の動作速度を速くするために高速の回転速度に設定される（図３の(II)参照）。
次のステップＳ９では、ステップＳ４と同様に、モータ（2）内蔵のエンコーダからのパルス数を積算処理することにより、シリンダ（3）の動作ストロークをカウントする。次いで、ステップＳ１０において、積算されたパルス数からシリンダ（3）の動作ストロークが減速開始位置（減速ポイント）に到達したかどうかを判定する。この減速開始位置は、上記ステップＳ６で記録された現行ワークのチャッキングのための必要ストロークから得られる動作終了状態に対し、例えば予め減速時間（例えば０．１秒）の設定により、該減速時間で動作終了状態に達するまでに減速を終了させるにはいくらのパルス数が必要かというように決定されるもので、上記動作用回転速度が高いほど動作終了状態からの距離が離れるように設定される。シリンダ（3）の動作ストロークが減速開始位置に到達していないために、ステップＳ１０の判定がＮＯであるときには、ステップＳ８に戻って上記動作用回転速度のままモータ（2）を回転させてシリンダ（3）を動作させ、そのストロークのカウントを継続させる。
これに対し、ステップＳ１０で減速開始位置の到達によるＹＥＳと判定されると、シリンダ（3）の動作終了までの減速を行うために、ステップＳ１１において、上記減速時間の設定値による時定数で減速処理を実施し、モータ（2）を減速用回転速度で回転させる。この減速用回転速度は、本発明でいう第２速度であり、上記動作用回転速度（及びストロークティーチング用回転速度）よりも低い極低速の回転速度に設定される（図３の(III)参照）。その後、ステップＳ１２に進んで、上記ステップＳ５と同様に、圧力センサ（13）により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上に上昇したかどうかを判定し、この判定がＮＯのときには、未だ、チャックがワークをチャッキングしていなくてシリンダ（3）の動作ストロークが未終了の状態であるので、ステップＳ１１に戻って減速処理を継続する。一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳのときには、チャックがワークをチャッキングしてシリンダ（3）の動作ストロークが終了したと判断し、動作を終了する。
上記ステップＳ１〜Ｓ１２により、コントローラ（12）は、シリンダ（3）がチャックを駆動する駆動時、シリンダ（3）の動作によりその動作ストロークをモータ（2）の回転数（積算処理されたパルス数）に基づいて求めるティーチング動作を行った後、上記シリンダ（3）が実際にチャックの駆動のために動作するサージレス動作時には、シリンダ（3）が上記求められた動作ストロークにおける動作終了直前の減速開始位置になるまでモータ（2）を動作用回転速度（第１速度）で回転させ、減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を動作用回転速度よりも低い減速用回転速度（第２速度）で回転させるようになっている。
また、ステップＳ５，Ｓ１２により、コントローラ（12）は、シリンダ（3）の動作ストロークを吐出ライン圧力の所定値以上の増大変化により判定するようにしている。
また、ステップＳ１〜Ｓ７により、コントローラ（12）は、シリンダ（3）がチャックを駆動する際の動作ストロークをモータ（2）の回転数（積算処理されたパルス数）に基づいて推定する推定手段を構成している。
−運転動作−
上記油圧ユニット（A）の運転動作について説明する。主機制御盤（15）からチャック動作指令信号が油圧ユニット（A）のコントローラ（12）に入力されると、操作用切換弁（8）の一方の電磁ソレノイド（8a,8b）に切換指令が出力され、その切換弁（8）が中立位置から第１又は第２位置の一方に切り換えられる。また、モータ（2）に内蔵されているエンコーダからのパルス数の積算カウンタがリセットされる。
チャックが現行ワークを初めてチャッキングするときには、最初にティーチング動作が行われ、モータ（2）がストロークティーチング用回転速度で回転されて、チャックがワークをチャッキングするようにシリンダ（3）が動作する。このモータ（2）の回転に伴い、モータ（2）内蔵のエンコーダからのパルス数が積算処理されて、シリンダ（3）の動作ストロークがカウントされる。そして、圧力センサ（13）により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上に上昇すると、これまで積算処理されたパルス数に相当するストロークが現行ワークをチャッキングするための必要ストロークとして記録され、シリンダ（3）の動作ストロークがモータ（2）の回転数（積算処理されたパルス数）に基づいて求められる。
このティーチング処理動作が終了すると、今度は、チャックがワークをチャッキングして該ワークの加工等を行う通常の動作が行われ、モータ（2）が高い動作用回転速度で回転されてシリンダ（3）が動作する。このとき、上記ティーチング動作と同様に、モータ（2）内蔵のエンコーダからのパルス数が積算処理されてシリンダ（3）の動作ストロークがカウントされる。そして、シリンダ（3）の動作ストロークが減速開始位置に到達すると、モータ（2）が低い減速用回転速度で回転されてシリンダ（3）の動作が減速され、その後、チャックがワークをチャッキングしてシリンダ（3）が動作終了状態になると、圧力センサ（13）により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上に上昇するので、シリンダ（3）の動作ストロークが終了し、チャックがワークをチャッキングした状態となる。そのチャッキング状態でワークが主機により加工される。
尚、上記ティーチング動作はワークの種類が変わる都度、１回だけ行われる。
−実施形態の効果−
したがって、この実施形態においては、シリンダ（3）の動作によりチャックが新しいワークをチャッキングするときには、最初にティーチング動作が行われてシリンダ（3）の動作ストロークが記録された後、チャックの実際のチャッキング動作時には、ティーチング動作により得られたシリンダ（3）の動作ストロークから減速開始位置が設定されて、その減速開始位置に達すると、シリンダ（3）の動作が減速されるので、ティーチング動作時において、図３に示すように、ユニット設定圧力はそのままで設定流量を流量(I)に低下させてシリンダ（3）が動作するのに必要なモータ回転速度をストロークティーチング用回転速度とし、その後の実際のチャッキング動作時に、ユニット設定圧力を上昇させて設定流量(II)でシリンダ（3）を動作させ、減速開始位置から動作終了までは減速し、チャックがワークを実際にチャッキングする時点では殆ど流量のない状態(III)として、チャックをワークにソフトタッチ状態でチャッキングさせることができ、チャッキングに伴うサージ圧力の発生を低減することができる。
また、シリンダ（3）の動作が動作終了前の減速開始位置で減速されるので、その減速開始位置に達するまでは、モータ（2）を高い動作用回転速度で回転してシリンダ（3）を高速度で動作させることができ、その分、シリンダ（3）の動作時間を短縮することができる。
よって、シリンダ（3）の高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現することができ、例えば図４に示す従来技術に比べ、３０％〜５０％の動作時間の短縮し、かつサージ圧力を０．１ＭＰａ以下に抑えることができる。
そして、上記ティーチング動作は、チャックを駆動するシリンダ（3）だけでなく、心押台クランプや刃物台クランプを駆動するアクチュエータについても行われる。このことで、工作機械において多軸のサージレス制御を行うことができる。
また、固定容量型油圧ポンプ（1）を可変速モータ（2）に組み合わせ、上記ティーチング動作により、上記可変速モータ（2）の回転速度制御用エンコーダのパルス数を積算処理することで、シリンダ（3）の動作ストロークを記録するので、シリンダ（3）の動作ストロークをモータ（2）の回転数（積算処理されたパルス数）に基づいて容易に推定することができる。
（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態をも包含している。
（１）例えば、上記実施形態では、ティーチング動作及びサージレス動作（実際のチャッキング動作）のいずれにおいても、シリンダ（3）の動作ストロークを吐出ラインの圧力の上昇変化により判定しているが、これに代え、モータ（2）の駆動電流が増大変化することによって判定するようにしてもよい。
（２）また、上記実施形態では、ワークの種類が変わると、そのワークが先にティーチングによりシリンダ（3）の動作ストロークを記録されたものであっても、新たにティーチングを行ってシリンダ（3）の動作ストロークを記録するようにしているが、上記ティーチング動作処理によって記録されたシリンダ（3）の動作ストロークをワークの種類毎に対応して記憶しておき、ワークの種類が変わる都度、その新しいワークに関する油圧シリンダ（3）の動作ストロークを呼び出して、その動作ストロークに基づきシリンダ（3）を制御するようにしてもよい。そうすれば、シリンダ（3）の動作ストロークが記憶されたワークに関しては、ティーチングが不要となり、シリンダ（3）の動作時間をさらに短縮することができる。
（３）また、上記実施形態では、ワークについてのティーチング動作によりシリンダ（3）の動作ストロークを記録し、実際のワーク加工時には記録されたストロークを利用するようにしている。このようなティーチングに代えて、シリンダ（3）の動作ストロークを学習制御するようにすることもできる。例えば、油圧シリンダ（3）がチャックを駆動する駆動時、上記実施形態と同様に、シリンダ（3）が予め設定された所定の動作ストロークにおける動作終了前の減速開始位置になるまでモータ（2）を動作用回転速度（第１速度）で回転させ、減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を動作用回転速度よりも低い減速用回転速度（第２速度）で回転させる。そして、上記実施形態と異なるのは、コントローラ（12）が、シリンダ（3）の動作終了状態でのサージ圧力と、シリンダ（3）が減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間とに基づき、シリンダ（3）の動作ストロークを補正することであり、シリンダ（3）の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、シリンダ（3）の動作ストロークを小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、シリンダ（3）の動作ストロークを大きく補正するようにする。こうすることで、ティーチングを行うことなく、シリンダ（3）の高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現することができる。尚、その場合も、上記（２）と同様に、シリンダ（3）の動作ストロークをワークの種類毎に記録しておき、ワークの種類が変わる都度、そのデータを読み出してシリンダ（3）を制御するようにしてもよい。
（４）また、そのとき、シリンダ（3）の動作ストロークが予め設定した所定範囲よりも小さいか又は所定範囲よりも大きいときには、コントローラ（12）からワーニングするようにしてもよく、その動作ストロークが所定範囲を超えたことが容易に判別できる。
（５）また、上記実施形態では、油圧シリンダ（3）を用いているが、油圧シリンダ（3）以外の油圧アクチュエータを用いることもできる。また、本発明は、工作機械以外の装置や、作動油以外の流体を用いる流体圧ユニットに適用することができる。
以上説明したように、本発明は、可変速モータにより駆動される固定容量型流体ポンプと、駆動対象を駆動するアクチュエータとを備えた流体圧ユニットにおいて、アクチュエータの高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現することができるので、有用である。
図１は、コントローラで行われる処理動作を示すフローチャート図である。 図２は、本発明の実施形態に係る油圧ユニットの全体構成を示す回路図である。 図３は、シリンダ動作時の油圧及び流量の関係を示す図である。 図４は、従来技術を示す図２相当図である。 図５は、従来技術を示す図３相当図である。 図６は、他の従来技術を示す図２相当図である。 図７は、他の従来技術を示す図３相当図である。
A 油圧ユニット（流体圧ユニット）
1 油圧ポンプ（流体ポンプ）
2 モータ
3 油圧シリンダ（アクチュエータ）
7 油圧通路（流体通路）
8 操作用切換弁
12 コントローラ（制御手段、推定手段）
13 圧力センサ

Claims (8)

  1. 可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1）と、
    上記流体ポンプ（1）から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも１つのアクチュエータ（3）と、
    上記アクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する駆動時、アクチュエータ（3）が所定の動作範囲における動作終了前の減速開始位置になるまでモータ（2）を第１速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を第１速度よりも低い第２速度で回転させる制御手段（12）とを備え、
    上記制御手段（12）は、上記アクチュエータ（3）の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、上記アクチュエータ（3）の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、アクチュエータ（3）の動作範囲を大きく補正する学習制御を行うように構成されていることを特徴とする流体圧ユニット。
  2. 請求項１において、
    駆動対象はワークをチャッキングするチャックであり、
    制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲の情報を複数のワークの種類毎に記憶し、ワークの種類が変わる都度、該ワークに関するアクチュエータ（3）の動作範囲を呼び出して、該動作範囲に基づきアクチュエータ（3）を制御するように構成されていることを特徴とする流体圧ユニット。
  3. 請求項１において、
    制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲が所定範囲よりも小さいとき又は所定範囲よりも大きいときにはワーニングするように構成されていることを特徴とする流体圧ユニット。
  4. 請求項１において、
    複数のアクチュエータを備えていることを特徴とする流体圧ユニット。
  5. 請求項１において、
    制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲を流体圧の増大変化により判定することを特徴とする流体圧ユニット。
  6. 請求項１において、
    制御手段（12）は、アクチュエータ（3）の動作範囲をモータ駆動電流の増大変化により判定することを特徴とする流体圧ユニット。
  7. 可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1）と、
    上記流体ポンプ（1）から吐出された流体圧により駆動対象を駆動するアクチュエータ（3）と、
    上記アクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する際の動作範囲をモータ（2）の回転数に基づいて推定する推定手段（12）とを備えていることを特徴とする流体圧ユニット。
  8. 可変速モータ（2）により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1）と、該流体ポンプ（1）から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも１つのアクチュエータ（3）とを備えた流体圧ユニットの制御方法であって、
    上記アクチュエータ（3）が駆動対象を駆動する駆動時、アクチュエータ（3）が所定の動作範囲における動作終了前の減速開始位置になるまでモータ（2）を第１速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を第１速度よりも低い第２速度で回転させ、
    上記アクチュエータ（3）の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、アクチュエータ（3）の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、アクチュエータ（3）の動作範囲を大きく補正することを特徴とする流体圧ユニットの制御方法。
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