JP4601187B2

JP4601187B2 - 液圧システム

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Publication number: JP4601187B2
Application number: JP2001043162A
Authority: JP
Inventors: 文昭渋谷; 哲治町田; 和幸木原
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2002242845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械等への応用に好適な油圧システム等の液圧システムに関し、詳しくは、省エネ等のため液圧ポンプに圧力補償機構の付いた可変容量形のものを採用するとともに、原価低減等のため電動機に誘導電動機を採用している液圧システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等への応用では、圧力補償機構付き可変容量形の液圧ポンプを誘導電動機にて駆動する液圧システムを採用するとともに、順序制御に好適なプログラマブルシーケンサ等からなる電子回路（第１電子回路）も採用したうえで、ポンプの吐出ラインに介挿された方向制御弁の動作制御などを電子制御にて行うものが知られている。この場合、ポンプの吐出圧力や吐出流量に関する制御は圧力補償機構等に任せられることから、電子回路は応用向けの制御を担えば良いので、アプリケーション対応の順序制御等の容易化を損なうことなく、すなわち電子制御の複雑化・煩雑化を招くことなく、或る程度の省エネや原価低減が達成されている。
【０００３】
また、エネルギーの節約・電力消費の削減を更に進めるべく電動機の回転を可変制御するようになったものも知られている。この場合、電動機および液圧ポンプの回転速度制御がポンプの吐出圧力や電磁弁の切換シーケンス等に基づいて行われるので、その電子制御は応用向けのコンピュータ等（第１電子回路）に任される（特開平６−１７３９０３号公報など参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者のように方向制御弁の制御とポンプ回転速度の制御とを同一の電子回路で行うのでは、省エネの促進は図れても、電子制御の複雑化・煩雑化を招来してしまう。これは、両制御の連携を断たない限り、電子回路を分割しても、回避できない。このため、制御対象の多いアプリケーションや，制御手順の込み入ったアプリケーション，制御内容の複雑なアプリケーション，制御の対象・手順・内容などの変更が予定されているアプリケーション等には利用し難く、適用範囲は限定されがちである。
【０００５】
そこで、原価低減のための誘導電動機の採用を前提として、電子制御の複雑化・煩雑化を招くことなく更なる省エネを達成するには、方向制御弁の電子制御とポンプ回転速度の電子制御とを同時に行うに際して、どの様にするか等の工夫を凝らすことが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化も可能な液圧システムを実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第５の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【０００７】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の液圧システムは、出願当初の請求項１に記載の如く、圧力補償機構の付いた可変容量形の液圧ポンプと、その機械的な回転駆動を行う誘導電動機と、前記液圧ポンプの吐出口から発して分岐や他の弁等を経て又は経ないで作動部に至る吐出ラインに介挿された方向制御弁と、その方向制御弁の作動による液体流路の開閉や切換などに関する動作制御を行う第１電子回路とを備えた液圧システムにおいて、前記誘導電動機の回転駆動を電気的に行うインバータと、前記液圧ポンプの吐出容量または相当物理量を検出する吐出容量検出手段と、前記第１電子回路から独立して設けられ即ち前記第１電子回路とは電気信号の送受や光通信などによる直接的な情報のやり取りを行うことなく個別に動作しうる状態で設けられ前記吐出容量検出手段の検出値に基づいて前記インバータに対する制御を行う第２電子回路とを具えたものである。
【０００８】
このような第１の解決手段の液圧システムにあっては、液圧ポンプに圧力補償機構の付いた可変容量形のものが採用されていて消費エネルギーの節約が図られるとともに、電動機に誘導電動機が採用されていて原価低減も図られている。さらに、その電動機を駆動するインバータが第２電子回路によって制御されるので、電動機にて駆動される液圧ポンプの回転速度も電子制御にて可変制御される。また、それと並行して、方向制御弁の電子制御が第１電子回路によって行われる。
【０００９】
しかも、それらの電子制御が独立に行われるので、第１電子回路は、ポンプ回転速度の可変制御を組み合わせる以前と同様に、応用向けの制御を担えば足りる。
これにより、電子制御の複雑化・煩雑化を招くことなく省エネが更に進むこととなる。
【００１０】
なお、第１，第２電子回路が独立に各々の制御を行っても、第１電子回路の制御に従って方向制御弁が作動すると、これに伴って液圧ポンプから作動部に向けての吐出状態が変化し、それに応じて液圧ポンプの吐出容量も変化すると、そのことが吐出容量検出手段を介して第２電子回路の回転制御に反映されるので、方向制御弁の電子制御とポンプ回転速度の電子制御は、ばらばらに行われる訳で無く、連動して適切に行われる。
したがって、この発明によれば、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化も可能な液圧システムを実現することができる。
【００１１】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の液圧システムは、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１の解決手段の液圧システムであって、前記第２電子回路が前記インバータに対する制御を行うに際して、前記検出値と所定値との差を零に又は所定範囲内に縮める制御が行われるようになっている、というものである。
【００１２】
このような第２の解決手段の液圧システムにあっては、所定値を予め設定しておけば、外部から指令等を与えなくても、容易かつ確実に、ポンプ回転速度の可変制御が具体化される。
また、所定値を設定する際に整定時のポンプ吐出容量が上限でもなく下限でもなく中間の一定値になるような値を採択しておくことにより、方向制御弁の作動に伴ってポンプ吐出流量の必要量が急変したとき等に、電動機が誘導電動機であるためポンプ回転速度の追従に遅れが生じても、応答性に優れる液圧ポンプの吐出容量が速やかに且つ大きく可変されて、吐出流量は回転速度の整定を待たずに整定するので、誘導電動機を採用していても吐出流量の応答性はそれによって損なわれることなく液圧ポンプの優れた応答性に匹敵したものとなる、という更なる作用効果も有る。
したがって、この発明によれば、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化も可能な液圧システムを簡便に実現することができる。
【００１３】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の液圧システムは、出願当初の請求項３に記載の如く、上記の第２の解決手段の液圧システムであって、前記第２電子回路が前記インバータに対する制御を行うに際して、前記差に拘わらず前記誘導電動機の回転速度を（その回転状態が安定するよう定められた）所定の最低速度以上に保つ制御が行われるようになっている、というものである。
【００１４】
このような第３の解決手段の液圧システムにあっては、回転速度の可変制御が最低速度以上のところに限定され、電動機の回転速度が最低速度を下回ることは無い。
これにより、低速域では回転状態が不安定になり易い誘導電動機を採用していても、常に回転状態が安定することとなる。
したがって、この発明によれば、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化および安定化も可能な液圧システムを簡便に実現することができる。
【００１５】
［第４の解決手段］
第４の解決手段の液圧システムは、出願当初の請求項４に記載の如く、上記の第２，第３の解決手段の液圧システムであって、前記第２電子回路が、前記差に拘わらず前記誘導電動機の回転速度を（応用目的や液圧アクチュエータの制約などに基づいて前記液圧ポンプの最大吐出流量を制限するために定められた又は液圧ポンプの回転速度の上限値に対応して定められた）所定の最高速度以下に保つ制御を行うものである、というものである。
【００１６】
このような第４の解決手段の液圧システムにあっては、回転速度の可変制御が電動機の仕様上の最高回転速度より低い所定の最高速度以下のところに限定され、電動機の回転速度がその所定最高速度を上回ることは無い。これにより、液圧ポンプの最大吐出流量が制限されて、液圧アクチュエータの作動についての最高速度が適正範囲内に収まる。しかも、所定の最高速度の値を仕様上の最高回転速度以下のところから一つ選定する等のことで、容易に、液圧アクチュエータの適正最高速度が決まる。そのため、液圧アクチュエータが異常な高速度で動くといった不所望な事態は簡便に而も確実に回避される。
また、液圧ポンプが適正速度を超えて高速回転するのも簡便に回避される。
したがって、この発明によれば、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化および異常回転の回避も可能な液圧システムを簡便に実現することができる。
【００１７】
［第５の解決手段］
第５の解決手段の液圧システムは、出願当初の請求項５に記載の如く、上記の第１〜第４の解決手段の液圧システムであって、前記第２電子回路の電源回路が前記インバータへの給電線に対して受電可能に接続されている、というものである。
【００１８】
このような第５の解決手段の液圧システムにあっては、第２電子回路の電源回路への給電が、インバータへの給電を流用して行われるので、第１電子回路の電源回路への給電によって束縛されることが無い。
これにより、第１，第２電子回路の独立性が各々の電源回路にも及んで広がるので、電子回路の実装やユニット化等までも容易に行えることとなる。
したがって、この発明によれば、省エネや原価低減に加えて電子制御の更なる容易化も可能な液圧システムを実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の液圧システムについて、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１〜第６実施例により説明する。
図１〜図３に示した第１実施例は、上述した第１〜第３の解決手段を具現化したものであり、図４に示した第２実施例は、上述した第４の解決手段も具現化したものである。また、図５に示した第３実施例、図６に示した第４実施例、図７に示した第５実施例は、その変形例である。さらに、図８に示した第６実施例は、上述した第５の解決手段も具現化したものである。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のために、記号図やブロック図を多用するとともに、液体流路のうちポンプ吐出ライン等のメインラインは細い実線で表し、液体流路のうちパイロットラインは細い長破線で表し、電気信号のラインは細い二点鎖線で表した。
【００２０】
【第１実施例】
本発明の液圧システムの第１実施例である油圧システムについて、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その全体構造を示しており、油圧回路の記号図および電子回路のブロック図である。また、図２（ａ）は、そのうちの液圧ポンプに関する圧力−流量特性図であり、図２（ｂ）は、モータコントローラの詳細ブロック図である。
【００２１】
このシステムは（図１参照）、一台の油圧ポンプ４（液圧ポンプ）と一台の油圧アクチュエータ６（作動部）と含んだベーシックなものであり、ポンプ４と油圧アクチュエータ６とが、ポンプ４の吐出口から発して油圧アクチュエータ６に至る吐出ラインと油圧アクチュエータ６から発してタンクに至る戻りラインとを介して、油圧供給可能に結ばれている。
また、それらの電子制御のために、ポンプ４側に関してはモータコントローラ１（第２電子回路）が設けられ、油圧アクチュエータ６側に関してはシーケンスコントローラ７（第１電子回路）が設けられているが、これらは、互いに独立した別個の電子回路であり、交信可能に結ばれているものでもない。
【００２２】
先ず、油圧アクチュエータ６側について詳述すると、油圧アクチュエータ６には例えば応用先が工作機械のクランパ駆動用であればそれを進退させる複動シリンダが採用され、その前進後退の動作切換を油路（流路）の切換で行わせるために、ポンプ４から油圧アクチュエータ６への吐出ラインには電磁切換弁５（方向制御弁）が介挿接続される。それに加えて、流量調整や背圧維持などのために、電磁切換弁５と油圧アクチュエータ６との間の吐出ラインや戻りライン等に、可変絞りとチェック弁とを並列接続したメータアウト回路６ａ，６ｂも介挿接続される。
【００２３】
また、シーケンスコントローラ７は、従来同様にプログラマブルシーケンサ等からなり、電磁切換弁５に切換制御信号Ａを送出してその切換動作を制御するようになっている。さらに、その切換制御信号Ａの送出タイミングを油圧アクチュエータ６等の動作状態に応じて決定する等のために、油圧アクチュエータ６やそれに連結されたクランパ等にはストロークエンド等で作動するリミットスイッチ７ａが付設されるとともに、吐出ラインには吐出圧力Ｐに応じて作動する圧力スイッチ７ｂが付設され、それらの出力信号がシーケンスコントローラ７に入力されるようにもなっている。
【００２４】
次に、ポンプ４側について詳述すると、ポンプ本体には可変容量形であって更に圧力補償機構も付いているものが採用され、その機械的駆動を行う電動機には安価な巻線形誘導電動機やかご形誘導電動機などのインダクションモータ３（誘導電動機）が採用され、その電気的駆動を回転速度可変に行うインバータ２には例えば三相ＰＷＭ方式のものが採用され、そのインバータ２に与えるパルス波形の回転制御信号Ｄがモータコントローラ１によって生成されるようになっている。
【００２５】
ポンプ４の本体部には例えば斜板可動式アキシャルピストンポンプが採用され、その場合、斜板の傾きを変えることで吐出容量が可変されるので、ポンプ４に付加される圧力補償機構として、吐出圧力Ｐに応じて作動する圧力制御弁４ａや、その作動状態に応じて選択的に吐出圧力Ｐが導入されて斜板を傾ける斜板駆動部４ｂが設けられる。そして（図２（ａ）参照）、吐出圧力Ｐが高くなると吐出流量Ｑを急に絞り込み、吐出圧力Ｐがそれより低いときには吐出流量Ｑを大きくするようになっている。
【００２６】
また（図１参照）、ポンプ４には、ポンプ吐出容量に相当する物理量として斜板の傾転角を検出する傾転角センサ４ｃ（吐出容量検出手段）も設けられており、それで検出した斜板傾転角Ｂはモータコントローラ１に入力されるようになっている。そのような傾転角センサ４ｃには、斜板駆動部４ｂのコントロールピストンにテーパをつけておいてその位置を測定するＬＶＤＴ（磁気式変位計）や、ヨーク（斜板）の位置（傾転角）を直接検出する回転形ポテンショメータ等が採用される。
【００２７】
さらに（図１参照）、モータコントローラ１は、適宜なインターフェイス等の付加されたマイクロプロセッサ等が採用されていて、そのプログラム処理により斜板傾転角Ｂから回転制御信号Ｄを高速に繰り返し算出することで、インバータに対する制御を吐出容量検出手段の検出値に基づいて行うものとなっている。具体的には（図２（ｂ）参照）、設定値Ｃ（所定値）と斜板傾転角Ｂ（検出値）との差を算出する差演算ルーチンと、その差を無くすような制御量を比例演算および積分演算にて算出するＰＩ演算ルーチンと、その制御量と設定値Ｆとを比較して大きい方の値を選出するＭＡＸ演算ルーチンと、その選出結果に基づいて三相のパルス幅変調信号を生成しそれを回転制御信号Ｄとして出力するＰＷＭ演算ルーチンとがインストールされている。
【００２８】
そこで参照される設定値Ｃは、固定値で或いは再設定可能なパラメータ等で予め設定されるが、その値は、ポンプ４やインダクションモータ３の回転状態が安定していて吐出圧力Ｐや吐出流量Ｑも一定になっている整定時に、ポンプ吐出容量が上限でもなく下限でもなく中間の一定値になるようなものであって、斜板傾転角Ｂに対応した次元のものにされる。例えば、斜板傾転角Ｂの採りうる最大値と最小値とを足して２で割った値などが設定される。また、設定値Ｆも、固定値で或いは再設定可能なパラメータ等で予め設定されるが、これには、インダクションモータ３の動作特性に基づいて、その回転が安定している速度範囲の下限値またはそれより少し大きな値が採択され、比較対象の制御量と同じ次元にしたうえで設定される。これにより、モータコントローラ１は、インバータ２に対する電子制御に際して、高速および中速の回転速度域では検出値と所定値との差を縮める制御を行う一方、低速の回転速度域ではその差に拘わらず誘導電動機の回転速度を所定速度以上に保つ制御を行うものとなっている。
【００２９】
この第１実施例の液圧システムについて、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図３は、（ａ）〜（ｄ）何れも動作状態を示す信号波形や物理量等の典型的な一例であり、（ａ）が、切換制御信号Ａ（弁制御信号）に関し、（ｂ）が、斜板傾転角Ｂ（吐出容量相当検出値）に関し、（ｃ）が誘導電動機の回転速度Ｅに関し、（ｄ）がポンプ吐出流量Ｑに関する。
【００３０】
シーケンスコントローラ７による電磁切換弁５の動作制御は、アプリケーションに基づいて決められ、モータコントローラ１の導入以前と同じで良いので、その制御手順等についての詳細な説明は割愛し、以下、切換制御信号Ａに応じて電磁切換弁５が作動したとき、モータコントローラ１の制御によってインダクションモータ３やポンプ４がどの様に動作するかを中心に述べる。
【００３１】
油圧アクチュエータ６のピストンが一方のストロークエンドに達して停止している状態で時刻ｔ１に切換制御信号Ａが反転したとすると（図３（ａ）参照）、それに応じて直ちに電磁切換弁５が作動し、これによって吐出ラインと戻りラインとで流路が入れ替わる。そして、油圧アクチュエータ６のピストンを他方のストロークエンドに向けて移動させるように油圧が流れ出すので、それに伴って吐出圧力Ｐが高圧の保持圧からそれより低いメータアウト回路６ａ，６ｂの発生圧力に変化する。
【００３２】
そうすると、吐出流量Ｑを増加させるように圧力制御弁４ａ及び斜板駆動部４ｂの圧力補償機能が働く。具体的には、ポンプ吐出容量が急増する。これに伴い、斜板傾転角Ｂが増加して、回転制御信号Ｄも高速側に増加するが、斜板傾転角Ｂは速やかに急増するので（図３（ｂ）時刻ｔ２参照）、慣性が大きくて応答が遅いインダクションモータ３及びポンプ４の回転速度Ｅが未だ過渡状態であっても（図３（ｃ）時刻ｔ２参照）、吐出流量Ｑは速やかに必要量に達する（図３（ｄ）時刻ｔ２参照）。この必要量は、メータアウト回路６ａ，６ｂ内の絞り弁で調節され、油圧アクチュエータ６の動作速度を規定する。
【００３３】
それから暫く（図３時刻ｔ２〜ｔ３参照）、回転速度Ｅが上がるが（図３（ｃ）参照）、その一方では斜板傾転角Ｂが減少して（図３（ｂ）参照）、吐出流量Ｑが必要量に維持される。そして、ポンプ吐出容量が整定時の状態に戻ると、具体的には斜板傾転角Ｂが設定値Ｃに戻ると（図３時刻ｔ３参照）、斜板傾転角Ｂも回転速度Ｅも吐出流量Ｑもその状態を保ち続ける。その状態は油圧アクチュエータ６のピストンが他方のストロークエンドに達するまで継続する（図３時刻ｔ３〜ｔ４参照）。
【００３４】
そして、油圧アクチュエータ６の進退動作が物理的に止められると（図３時刻ｔ４参照）、それに伴って吐出圧力Ｐが高くなるので、今度は、吐出流量Ｑを減少させるように圧力制御弁４ａ及び斜板駆動部４ｂの圧力補償機能が働くためポンプ吐出容量が急減する。これに伴い、斜板傾転角Ｂが急減して（図３（ｂ）時刻ｔ５参照）、回転速度Ｅの減少を待たずに（図３（ｃ）時刻ｔ５参照）、速やかに吐出流量Ｑは圧力保持に必要な微少量になる（図３（ｄ）時刻ｔ５参照）。
【００３５】
それから（図３時刻ｔ５〜ｔ６参照）、回転速度Ｅが下がるとともに（図３（ｃ）参照）、斜板傾転角Ｂが増加して（図３（ｂ）参照）、吐出流量Ｑは必要な微少量に維持される。そして、ポンプ吐出容量が再び整定時の状態に戻ったときには、具体的には斜板傾転角Ｂが設定値Ｃに戻ると（図３時刻ｔ６参照）、斜板傾転角Ｂも回転速度Ｅも吐出流量Ｑも当初の状態に戻りその状態を保ち続ける。
【００３６】
こうして、シーケンスコントローラ７が切換制御信号Ａにて電磁切換弁５を作動させると、そのことが電気信号等にてモータコントローラ１に通知されなくても、ポンプ４側での圧力補償動作や吐出容量検出によってモータコントローラ１によるインダクションモータ３及びポンプ４の回転制御に反映させられる。そして、油圧アクチュエータ６の動的駆動時やそれに付随して過渡的状態にある時は別として、圧力保持の整定状態にある時は、回転速度Ｅが低速域に保たれるので、摩擦等に基づく機械損失が少なくて済む。しかも、そのようにしても、上述したように吐出流量Ｑの応答性は、インダクションモータ３の応答性に束縛されることがなくて、それより優れたものとなる。
【００３７】
また、負荷条件や動作状況などによっては、ＰＩ演算にて算出された制御量が一時的に設定値Ｆを下回ることもあるが、その場合でも、回転制御信号Ｄは設定値Ｆの対応値を下回らないように修正されることから、インダクションモータ３の回転速度Ｅが不安定な回転域に入ることが無いので、この油圧システムの作動状態は常に安定している。
【００３８】
【第２実施例】
図４にモータコントローラの詳細ブロック図を示した本発明の液圧システムが上述した第１実施例のものと相違するのは、モータコントローラ１にＭＩＮ演算ルーチンが追加インストールされていることである。このＭＩＮ演算ルーチンは、ＰＩ演算ルーチンにて算出された制御量と設定値Ｆ２とを比較して小さい方の値を選出するものであり、その導入に伴って、ＭＡＸ演算ルーチンは、ＭＩＮ演算ルーチンの選出結果と設定値Ｆとを比較して大きい方の値を選出するように改造されている。なお、図示は割愛したが、ＭＩＮ演算ルーチンをＭＡＸ演算ルーチンに後続させて、ＭＡＸ演算ルーチンの選出結果と設定値Ｆ２との何れか小さい方の値がＰＷＭ演算ルーチンに引き渡されるようにしても良い。
【００３９】
この設定値Ｆ２も、固定値で或いは再設定可能なパラメータ等で予め設定されるが、その値には、例えば、仕様上許容されるポンプ４の回転速度の上限値またはそれより少し小さな値と、油圧アクチュエータ６の安全速度の上限値に対応したポンプ４の吐出流量Ｑをポンプ４の吐出容量の最大値で除して得た値またはそれより少し小さな値とのうち、何れか小さい方の値が採択され、比較対象の制御量と同じ次元にしたうえで設定される。この設定値Ｆ２は設定値Ｆより大きい。これにより、モータコントローラ１は、インバータ２に対する電子制御に際して、適正な高速および中速の回転速度域では検出値と所定値との差を縮める制御を行う一方、低速の回転速度域ではその差に拘わらず誘導電動機の回転速度を所定の最低速度以上に保ち、最高速の回転速度域ではその差に拘わらず誘導電動機の回転速度を所定の最高速度以下に保つ制御を行うものとなっている。
【００４０】
この場合、負荷条件や動作状況などによってＰＩ演算算出の制御量が一時的に設定値Ｆ２を上回ったとしても、回転制御信号Ｄは設定値Ｆ２の対応値を上回らないように修正されることから、ポンプ４が異常な高速で回転することは無い。また、吐出流量Ｑも適正範囲に収まるので、油圧アクチュエータ６が暴走することも無い。さらに、例えば、上述の油圧回路からメータアウト回路６ａ，６ｂが省かれたときや、その絞りが緩められたとき等にも、設定値Ｆ２を小さな値に設定し直すといった対処方をとることで、簡単に油圧アクチュエータ６の暴走を防止することができる。
【００４１】
【第３実施例】
図５に液圧ポンプ等の記号図と特性図とを示した本発明の液圧システムが上述した第１実施例のものと相違するのは、ポンプ４の圧力補償機構が比例電磁式のものになった点である。
具体的には（図５（ａ）参照）、電気信号の圧力指令Ｇに従う小形の比例電磁式圧力制御弁４ｅと、差圧発生用のオリフィス４ｄ（絞り）とが、ポンプ４の圧力制御弁４ａのパイロットラインに追加されている。
【００４２】
この場合、圧力制御弁４ａのパイロット圧が圧力制御弁４ｅの設定圧に達して圧力制御弁４ｅが開状態になると、その流量に応じてオリフィス４ｄに差圧が発生し、これが圧力制御弁４ａを作動させる。そこで、圧力指令Ｇを適宜設定することで容易に、ポンプ４の圧力−流量特性を可変することができる（図５（ｂ）の破線グラフ参照）。その圧力指令Ｇの設定も、モータコントローラ１に通知することなく自由に行え、しかも通知は無くてもモータコントローラ１によるインダクションモータ３及びポンプ４の回転制御には反映させられる。
【００４３】
【第４実施例】
図６に全体構造を示した本発明の液圧システムが上述した第１実施例のものと相違するのは、油圧アクチュエータ６及び電磁切換弁５の組に加えてもう一組の油圧アクチュエータ６’及び電磁切換弁５’も設けられている点である。
これらは、分岐させて増やした吐出ラインに対して同様に接続され、それに伴って、シーケンスコントローラ７は、電磁切換弁５’に与える切換制御信号Ａ’も生成するように拡張されている。
【００４４】
この場合、ポンプ４やそれ用の駆動制御手段１〜３は、一組のままであり、油圧アクチュエータ６の駆動と油圧アクチュエータ６’の駆動とに共用される。そして、何れの進退動作に関しても、上述したのと同じく、シーケンスコントローラ７はモータコントローラ１に対して何ら通知することなく電磁切換弁５，５’に対して切換制御信号Ａ，Ａ’を自由に送出でき、しかも通知が無くてもモータコントローラ１によるインダクションモータ３及びポンプ４の回転制御は迅速かつ適切に行われる。
【００４５】
【第５実施例】
図７に全体構造を示した本発明の液圧システムが上述した第４実施例のものと相違するのは、シーケンスコントローラ７は別として第１実施例で述べたベーシックな一連のシステム１〜６と同様なもう一組のベーシックシステム１”〜６”が追加設置されている点である。
それに伴ってシーケンスコントローラ７は切換制御信号Ａ，Ａ’に加えて電磁切換弁５”に与える切換制御信号Ａ”も生成するように拡張されているが、追加された一連のベーシックシステム１”〜６”は、シーケンスコントローラ７による制御を受けることを除き、既存部分１〜６，５’，６’から独立している。
【００４６】
この場合も、油圧アクチュエータ６，６’，６”何れの進退動作に関しても、上述したのと同じく、シーケンスコントローラ７はモータコントローラ１に対して何ら通知することなく電磁切換弁５，５’，５”に対して切換制御信号Ａ，Ａ’，Ａ”を自由に送出でき、しかも通知が無くてもモータコントローラ１によるインダクションモータ３及びポンプ４の回転制御は迅速かつ適切に行われる。モータコントローラ１”によるインダクションモータ３”及びポンプ４”の回転制御も迅速かつ適切に行われる。
【００４７】
【第６実施例】
図８にブロック図を示した本発明の液圧システムは、上述した各実施例のものを更に発展させたものであり、シーケンスコントローラ７とその電源回路が一の電子回路ユニット８に纏められ、インバータ２及びその整流回路とモータコントローラ１及びその電源回路とが別個の電子回路ユニット９に纏められている。そして、シーケンスコントローラ７の電源回路には例えば単相１００Ｖの商用電力が供給されるのに対し、インバータ２の整流回路には別の例えば三相２２０Ｖの商用電力が供給されるとともに、モータコントローラ１の電源回路はインバータ２への給電線に対して受電可能に接続されていて後者と同じ三相２２０Ｖの商用電力が供給されるようになっている。
【００４８】
この場合、シーケンスコントローラ７への給電とインバータ２への給電とを相互影響等を考慮しないで独立に行うことができるうえ、外部の電力配線に関しては、インバータ２に対する給電が行えるようにすれば、或いはインバータ２への給電が既に可能となっていれば、モータコントローラ１のための追加作業が要らないので、便利である。
【００４９】
【その他】
なお、上記の各実施例では詳細な説明を割愛したインバータ２等について付言すると、インダクションモータ３の回転速度を変更可能であれば、インバータ２は、ＰＷＭ方式に限られるものでなく、例えば周波数制御方式でも良い。また、モータコントローラ１の制御方式にもＰＩ方式に限らずＰＩＤ制御やベクトル制御さらにはそれにｄ−ｑ変換も組み合わせた制御手法などが適宜採用される。さらに、本発明の適用は工作機械に限られるものでなく、例えば、プレス装置やダイキャストマシーンの他、ガラス用成形機や，射出成形機，圧入部品装着装置，移載装置，ロボットアーム等、種々の分野への応用が可能である。また、液体は、油圧が普及しており使い易いが、油圧に限られるもので無く、例えばアプリケーションの特質や制約事項等にもよるが、水や、化学合成された液体、異種液体の混合液、粉粒材の混入液などを用いても良い。
【００５０】
油圧アクチュエータ６は、複動シリンダに限らず、応用目的に適合したものであれば、単動シリンダや、油圧モータ、ブースター等であっても良い。
メータアウト回路６ａ，６ｂは、本発明の実施に必須のものでは無く、流量調整や背圧維持など応用目的に照らして必要であれば付加されるものであり、他の回路たとえばブレーキ回路やシーケンス弁などで置き換えられたりそれらと組み合わせられたり適宜変更される。リミットスイッチ７ａや圧力スイッチ７ｂも応用目的に照らして必要であれば付加される任意のものである。
【００５１】
ポンプ４の本体部は、上述した斜板可動式アキシャルピストンポンプに限られるものでなく、圧力補償機構付きの可変容量形ポンプであれば良い。例えば、ラジアルピストンポンプやベーンポンプでも良く、その場合、ロータの変位量などが計測に適しており、その計測値がそのまま近似値（吐出容量相当物理量）として或いは適宜な換算を施されて吐出容量検出値とされる。
【００５２】
シーケンスコントローラ７やモータコントローラ１も、上述したプログラマブルシーケンサやマイクロプロセッサシステムに限られる訳でなく、電子制御に必要な処理を行える電子回路であれば、アナログ方式でもデジタル方式でも良く、プログラマブルであってもそうでなくても良い。
【００５３】
また、モータコントローラ１による制御は、上述の如く検出値Ｂと所定値Ｃとの差を零にしようとするものに限られる訳でなく、その差を許容される所定範囲内に収めようとするものであっても良い。その場合、吐出容量検出手段は、傾転角センサ４ｃより簡便なものでも足り、例えば、その所定範囲に対応した上下限の間に斜板が在ればオン値（又はオフ値）を出力し、それ以外のところに斜板が在ればオフ値（又はオン値）を出力するようになっていても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の液圧システムにあっては、方向制御弁を制御する第１電子回路とポンプ回転速度を制御する第２電子回路とを独立に設けるとともに、ポンプ回転速度の電子制御がポンプ吐出容量の検出値に基づいて方向制御弁の電子制御に連動するようにしたことにより、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化も可能な液圧システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【００５５】
また、本発明の第２の解決手段の液圧システムにあっては、外部指令等を与えなくてもポンプ回転速度の可変制御が行えるようにしたことにより、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化も可能な液圧システムを簡便に実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５６】
さらに、本発明の第３の解決手段の液圧システムにあっては、回転速度の可変制御が誘導電動機の安定回転域に限定されるようにしたことにより、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化および安定化も可能な液圧システムを簡便に実現することができたという有利な効果が有る。
【００５７】
また、本発明の第４の解決手段の液圧システムにあっては、回転速度の可変制御が液圧ポンプやアクチュエータ等に基づく適正回転域に限定されるようにしたことにより、省エネや原価低減に加えて電子制御の容易化および異常回転の回避も可能な液圧システムを簡便に実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５８】
また、本発明の第５の解決手段の液圧システムにあっては、第１，第２電子回路の独立性が各々の電源回路にも及ぶようにしたことにより、省エネや原価低減に加えて電子制御の更なる容易化も可能な液圧システムを実現することができたという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧システムの第１実施例について、油圧回路の記号図および電子回路のブロック図である。
【図２】（ａ）は、液圧ポンプに関する圧力−流量特性図であり、（ｂ）は、モータコントローラ（第２電子回路）の詳細ブロック図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）何れも動作状態を示す信号波形や物理量等の典型的な一例であり、（ａ）が、切換制御信号Ａ（弁制御信号）に関し、（ｂ）が、斜板傾転角Ｂ（吐出容量相当検出値）に関し、（ｃ）が誘導電動機の回転速度Ｅに関し、（ｄ）がポンプ吐出流量Ｑに関する。
【図４】本発明の液圧システムの第２実施例について、モータコントローラ（第２電子回路）の詳細ブロック図である。
【図５】本発明の液圧システムの第３実施例について、（ａ）は、液圧ポンプ及びその付加機構に関する記号図であり、（ｂ）は、その液圧ポンプに関する圧力−流量特性図である。
【図６】本発明の液圧システムの第４実施例について、油圧回路の記号図および電子回路のブロック図である。
【図７】本発明の液圧システムの第５実施例について、油圧回路の記号図および電子回路のブロック図である。
【図８】本発明の液圧システムの第６実施例について、シーケンスコントローラ（第１電子回路）とモータコントローラ（第２電子回路）とのブロック図である。
【符号の説明】
１モータコントローラ（回転制御用の制御回路、第２電子回路）
２インバータ
３インダクションモータ（誘導電動機）
４ポンプ（押しのけ容積可変の液圧ポンプ、可変容量形の液圧ポンプ）
４ａ圧力制御弁（圧力補償機構）
４ｂ斜板駆動部（圧力補償機構）
４ｃ傾転角センサ（押しのけ容積の検出部材、吐出容量検出手段）
５電磁切換弁（開閉弁、切換弁、電気的に制御可能な方向制御弁）
６油圧アクチュエータ（応用向けの作動部）
６ａ，６ｂメータアウト回路（応用向けの付加回路）
７シーケンスコントローラ（応用向けの制御回路、第１電子回路）

Claims

圧力補償機構の付いた可変容量形の液圧ポンプと、その駆動を行う誘導電動機と、前記液圧ポンプの吐出ラインに介挿された方向制御弁と、その動作制御を行う第１電子回路とを備えた液圧システムにおいて、前記誘導電動機の駆動を行うインバータと、前記液圧ポンプの吐出容量または相当物理量を検出する吐出容量検出手段と、前記第１電子回路から独立して設けられ前記吐出容量検出手段の検出値に基づいて前記インバータに対する制御を行う第２電子回路とを具えたことを特徴とする液圧システム。
前記第２電子回路が、前記検出値と所定値との差を零に又は所定範囲内に縮める制御を行うものであることを特徴とする請求項１記載の液圧システム。
前記第２電子回路が、前記差に拘わらず前記誘導電動機の回転速度を所定の最低速度以上に保つ制御を行うものであることを特徴とする請求項２記載の液圧システム。
前記第２電子回路が、前記差に拘わらず前記誘導電動機の回転速度を所定の最高速度以下に保つ制御を行うものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載された液圧システム。
前記第２電子回路の電源回路が前記インバータへの給電線に対して受電可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された液圧システム。