JP4916121B2 - 油圧式加工機械、油圧式プレスブレーキおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧式プレスブレーキや油圧式シャーなどのように、加工作業を行うための作業機構を油圧で動かすようになった油圧式加工機械およびその制御方法に関する。

油圧式プレスブレーキを例に取ると、その油圧回路として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。また、油圧式プレスブレーキの油圧ポンプを駆動するためのポンプモータの制御技術として、例えば特許文献２〜４に記載されたものなどが知られている。

実用新案登録第２５５１５４１号公報 特開平９−７６０２２号公報 特開２０００−２７１６５１号公報 特開平１０−２４９４４０号公報

特許文献１に記載された従来の油圧回路は、可動テーブルが昇降動作をしてない間、ポンプモータを回転させたまま待機しており、その分不要なパワーを消費する。また、特許文献２又は３に記載された制御によれは、可動テーブルが或る設定時間以上長く停止していた場合ポンプモータが自動的に停止される。しかし、その設定時間になるまでの間は無駄なパワーが消費され、加えて、ポンプモータを再起動するために、オペレータによる操作が必要となるという煩わしさもある。

また、従来一般に、ポンプモータが回転している間その回転数は一定に制御され、可動テーブルの動作速度が変わることで生じる不要な圧油は、リリーフバルブを介して作動油タンクへ戻される。ゆえに、可動テーブルが動作している間でも、不要な圧油を吐出するために無駄なパワーが消費され、その分発熱量が大きいから、それに見合った大きい放熱能力をもつ大型の作動油タンクが使用される。

ところで、油圧ポンプ駆動用のモータは一般的に三相モータが使用される。特許文献４には、地域によって電源周波数が例えば６０Ｈｚ又は５０Ｈｚのように異なることに鑑み、電源周波数を検知し、その電源周波数に応じてポンプモータの動作速度を制御する技術が開示されている。しかし、この制御技術は、上述した無駄なパワーの消費という問題の解決には寄与しない。

従って、本発明の目的は、油圧式プレスブレーキや油圧式シャーなどの油圧式加工機械において、油圧回路での無駄なパワーの消費を低減し、エネルギー効率を向上させることにある。

本発明に従えば、加工作業を行うための作業機構を油圧で動かす油圧式加工機械は、作業機構を動かす油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間で流れる作動油の流量を制御する制御弁と、油圧ポンプを駆動する、回転数が可変制御できるポンプモータと、ポンプモータの回転数を制御するモータ回転数制御手段と、制御弁を制御することにより作業機構の動きを制御する作業機構動作制御手段とを備える。

この作業機械によれば、制御弁により油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間の作動油の流量が制御されることで作業機構の動きが制御されるとともに、ポンプモータの回転数制御により油圧ポンプから吐出される作動油の流量が制御される。油圧ポンプから吐出される作動油の流量が制御されることで、油圧ポンプから吐出されたが油圧アクチュエータに供給されことなく無駄に作動油タンクに戻される作動油の流量を小さくすることができる。それにより、無駄に消費されるパワーが減り、また、無駄な発熱量も減り、よって、エネルギー効率が向上する。

好適な実施形態では、作業機構が無負荷状態で静止しているか否かに応じて、ポンプモータの回転数が制御される。例えば、作業機構が無負荷状態で静止しているときには、ポンプモータは停止させられ、他方、作業機構が動かされるとき又は負荷状態で静止しているときには、ポンプモータを回転させられる。ここで、「負荷状態」とは、作業機構がワークピースに対して加工のための力を加えている状態をいい、「無負荷状態」とは、作業機構がワークピースに対して加工のための力を加えていない状態をいう。作業機構が無負荷状態で静止しているときにポンプモータが停止することにより、加工作業を行われていないときにおける無駄なパワーの消費が防止される。

また、好適な実施形態では、制御弁を通じて油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される作動油の流量に応じて、ポンプモータの回転数が制御される。例えば、制御弁を通じて油圧アクチュエータに供給される作動油の流量が大きいほど、ポンプモータの回転数が高くなるように、ポンプモータの回転数が段階的又は連続的に制御される。これにより、作業機構が加工作業を行なっている間においても、作動油の圧力で作業機構を動かす速さに応じて、油圧ポンプから吐出する作動油の流量が制御されるので、無駄なパワーの消費を低減できる。

また、好適な実施形態では、制御弁を通じて油圧アクチュエータに供給されるべき作動油の流量と圧力を確保するために必要最小限の流量を油圧ポンプが吐出するよう、ポンプモータの回転数が制御される。これにより、油圧ポンプが吐出されて無駄に作動油タンクに戻される作動油の流量が必要最小限にされ、無駄なパワーの消費が低減される。

好適な実施形態では、モータ回転数制御手段が、さらに、ポンプモータを制御して油圧ポンプからの吐出圧力を制御する。例えば、作業機構が負荷状態にあるとき（つまり、ワークピースに加工力を加えているとき）には、無負荷状態にあるとき（つまり、ワークピースに加工力を加えていないとき）に比べて、油圧ポンプがより大きい圧力で作動油を吐出するようポンプモータが制御される。この油圧ポンプの吐出圧力の制御により、作業機構に加工に必要な大きさの力を出力させることができる。

ポンプモータには、例えば三相誘導モータのような交流電動モータを採用することができ、その回転数を可変するために、例えばインバータのような可変周波数交流電力発生回路を、ポンプモータの電源として用いることができる。しかし、これに限らず、例えばサーボモータのように回転数制御回路が組み込まれたモータが、ポンプモータとして用いられてもよい。

好適な実施形態では、上記のような交流電動モータと可変周波数交流電力発生回路との組み合わせが用いられ、そして、可変周波数交流電力発生回路としては、商用電源波数より低い周波数から高い周波数にわたって出力周波数が可変できるものが用いられる。従来の加工機械の一般的な設計は、ポンプモータとしての交流電動モータを商用電源周波数で回転させることを前提としている。これに対し、商用電源波数より低い周波数から高い周波数にわたってか変な周波数でポンプモータを駆動するようにした構成によれば、従来の一般的な設計による加工機械に比較して、ポンプモータの回転数をより低い回転数からより高い回転数まで可変できるので、無駄なパワーを節約するとともに、作業能率を向上させることもできる。

本発明の別の側面に従えば、可動テーブルを油圧で動かす油圧式プレスブレーキは、可動テーブルを動かす油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間で流れる作動油の流量を制御する制御弁と、油圧ポンプを駆動する、回転数が可変制御可能なポンプモータと、ポンプモータの回転数を制御するモータ回転数制御手段と、制御弁を制御することにより作業機構の動きを制御する作業機構動作制御手段とを備える。そして、作業機構動作制御手段は、可動テーブルを無負荷状態で静止させ、その後、可動テーブルを無負荷状態で下降させ、その後、可動テーブルを負荷状態で下降させ、その後、可動テーブルを無負荷状態で上昇させるという手順で、可動テーブルの動きを制御する。それに伴ない、モータ回転数制御手段は、可動テーブルが無負荷状態で静止しているときには、ポンプモータを停止させ、可動テーブルが下降又は上昇しているときには、ポンプモータを回転させる。そして、可動テーブルが無負荷状態で下降しているときには、可動テーブルが負荷状態で下降しているときに比較して、より低い回転数にポンプモータの回転数が制御される。

この油圧式プレスブレーキによれば、曲げ加工作業の場面ごとに異なる可動テーブルの昇降速度や加圧力に応じてポンプモータの回転数が可変制御されて、油圧ポンプは作業に必要となる流量と圧力で作動油を吐出することができるとともに、無駄に作動油タンクへ戻される作動油の流量を従来よりも減らすことができる。よって、エネルギー効率が向上する。

本発明のまた別の側面に従えば、油圧ポンプから吐出される作動油を制御弁を通じて油圧アクチュエータに供給して作業機構を動かす油圧式加工機械のための制御方法は、油圧ポンプの回転数を制御するステップと、制御弁を制御することにより作業機構の動きを制御するステップとを備える。

本発明によれば、油圧式プレスブレーキや油圧式シャーなどの油圧式加工機械において、油圧回路での無駄なパワーの消費が低減され、エネルギー効率が向上する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる油圧式プレスブレーキの全体的な構成を示す。

図１に示すように、油圧式プレスブレーキ３０は、加工作業を行う作業機構として、可動テーブル（以下、「ラム」という）１と固定テーブル（以下、「テーブル」という）２を有する。固定テーブル２は床上に固定され、固定テーブル２に左右２本のサイドフレーム６，６が固定される。それらサイドフレーム６，６に左右２本の油圧シリンダ１１，１１が取り付けられ、それら油圧シリンダ１１，１１にラム１が取り付けられる。油圧シリンダ１１，１１の作用により、ラム１が昇降することができる。ラム１の下面には上型３が固定され、テーブル２の上面には下型４が固定される。通常、下型４はV字形の溝を提供し、上型３は逆に下型４のV字溝に嵌まり込むV字形の突状を提供する。ラム１が昇降することにより、上型３と下型４の間で、ワークピース５としての板材が曲げ加工されるようになっている。

油圧シリンダ１１，１１にはそれぞれ制御弁１２，１２が接続され、制御弁１２，１２は作動油タンク１３と作動油ポンプ１４に接続される。作動油ポンプ１４は作動油タンク１３から作動油を吸入し圧力を加えて吐出する。作動油ポンプ１４から吐出される作動油が左右の制御弁１２，１２に供給され、また、制御弁１２，１２から排出される作動油が作動油タンク１３に戻る。制御弁１２，１２は、それぞれ例えばサーボ弁であり、コントローラ２３から制御信号を受けて動作して、油圧シリンダ１１，１１に供給される作動油の流量および圧力を制御する。制御弁１２，１２による作動油の流量および圧力の制御によって、ラム１の位置、昇降速度および加圧力が制御されることになる。

作動油ポンプ１４はポンプモータ１５に結合されて、ポンプモータ１５により駆動される。作動油ポンプ１４は例えば定容量型のポンプであり、それが吐出する作動油の流量はポンプモータ１５の回転数に比例する。ポンプモータ１５は三相誘導モータであり、インバータ２４から供給される三相交流電力により駆動される。

インバータ２４は、図示省略した商用電源から例えば５０Hz又は６０Hzの交流電力を入力し、それを整流してから直交変換して、所要周波数の交流電力を出力する。インバータ２４の出力交流電力の周波数は可変であり、その可変範囲は商用電源の周波数（例えば、５０Hz又は６０Hz）より低い周波数からより高い周波数までわたる。インバータ２４は、コントローラ２３に接続され、コントローラ１２からの指示に従い、その出力周波数と出力電圧を可変制御する。インバータ２４の出力周波数の制御により、ポンプモータ１５の回転数が可変的に制御され、よって、作動油ポンプ１４から吐出される作動油の流量が可変的に制御されることになる。また、インバータ２４の出力電圧の制御により、インバータ２４の出力電力が可変的に制御され、ポンプモータ１５の出力トルクが可変的に制御され、よって、作動油ポンプ１４から吐出される作動油の圧力が可変的に制御されることになる。

ラム１の位置を検出するための左右２つのリニアエンコーダ２１，２１が、テーブル２に取り付けられた左右２本のブラケット７，７とラム１の左右端部との間に、それぞれ取り付けられている。リニアエンコーダ２１，２１の出力信号はコントローラ２３に入力される。コントローラ２３は、リニアエンコーダ２１，２１の出力信号に基づいてラム１の位置を計測する。

コントローラ２３には、ＮＣ装置２２が接続される。ＮＣ装置２２は、ワークピース５の曲げ加工条件を示す曲げ条件データを外部から入力して、その曲げ条件データに基づいて、ラム1の昇降軸を始めとする各種の制御軸の目標位置および目標動作速度などを、曲げ加工作業の開始から終了までの間の時点毎に算出し、算出された時点毎の目標位置および動作速度などをコントローラ２３へ転送する。或いは、ＮＣ装置２２は、オペレータからの手入力により、各種制御軸の時点毎の目標位置および目標動作速度を設定して、それらをコントローラ２３へ転送する。

コントローラ２３には、また、起動スイッチ２５、運転スイッチ２６および上昇スイッチ２７が接続される。起動スイッチ２５は、例えばオペレータが手で操作するハンドスイッチであり、一方、運転スイッチ２６および上昇スイッチ２７は、いずれも、例えばオペレータが足で操作するフートスイッチである。起動スイッチ２５は、それが押されると、プレスブレーキ３０の起動を要求する起動信号をコントローラ２３に与える。運転スイッチ２６は、それが踏まれると、曲げ加工動作の実行を要求する運転信号をコントローラ２３に与える。上昇スイッチは、それが踏まれると、ラム１を上限位置まで上昇させることを要求する上昇信号をコントローラ２３に与える。

コントローラ２３は、例えばコンピュータ及びそれに付属する電子回路により構成され、ラム１の昇降動作を始め各種の制御軸の機構の動作を制御するものである。コントローラ２３は、インバータ２４の出力周波数と出力電圧並びに制御弁１２，１２の状態を可変的に制御することにより、ラム１の位置、昇降速度および加圧力を制御する。

図２は、このプレスブレーキ３０がもつ制御機能、とりわけラム１の動作を制御するための制御機能を示す。

図２に示すように、コントローラ２３は、ポンプモータ１５の回転数（＝回転速度）を制御するための回転数制御部４１と、ラム１の動作を制御するためのラム動作制御部４３を有する。ポンプ回転数制御部４１は、ラム動作制御部４３からポンプモータ１５の回転数（＝回転速度）の加減操作を要求するモータ回転数操作指令を受け、そのモータ回転数操作指令に基づいてポンプモータ１５の目標回転数を決定し、その目標回転数を指令するための（換言すれば、インバータ２４の出力周波数を制御するための）モータ回転数指令をインバータ２４に出力する。インバータ２４は、回転数制御部４１から上記モータ回転数指令を入力するとともに、ポンプモータ１５から実際の回転数のフィードバックを入力し、クローズドループ制御法により、上記モータ回転数指令により指令された目標回転数に実際の回転数が一致するように、インバータ２４の出力周波数および出力電圧を制御する。インバータ２４の出力周波数にほぼ比例するように、ポンプモータ１５の回転数が制御され、ひいては油圧ポンプ１４の吐出流量が制御されることになる。その際、インバータ２４の出力電圧の制御により、ポンプモータ１５に供給される電力の大きさが制御され、それにより、ポンプモータ１５が目標回転数で回転するのに必要なトルクが確保され、ひいては、所望の流量で作動油を吐出するのに必要な制御油圧ポンプ１４の吐出圧力が確保されることになる。

コントローラ２３のラム動作制御部４３は、ラム１の移動に伴い左右のリニアエンコーダ２１，２１から出力されるパルス信号を受け、そのパルス信号をカウントすることによりラム１の位置を検出し、また、ラム１の位置の時間的変化を計算することでラム１の昇降速度を求める。また、ラム動作制御部４３は、NC装置２２から曲げ加工作業の開始から終了までの各時点毎のラム１の目標位置と目標昇降速度を定義したラム動作パターンを示すデータを受ける。そして、ラム動作制御部４３は、クローズドループ制御法により、曲げ加工作業の各時点で、ラム１の実際の位置と昇降速度とNC装置２２からのラム動作パターンにより定義された目標位置と目標昇降速度とが一致するように、左右の制御弁１２，１２を制御するとともに、上述したポンプモータ回転数制御部２３にモータ回転数操作指令を出力する。上述したように、モータ回転数操作指令に応じてポンプモータ１５の回転数が制御され、それにより、油圧ポンプ１４からの作動油の吐出流量が制御され、また、その吐出流量を確保するのに必要な吐出圧力も制御される。それとともに、制御弁１２，１２の制御により、油圧ポンプ１４から左右の油圧シリンダ１１に供給される作動油の流量が制御され、それにより、油圧シリンダ１１，１１が作動して、ラム１を上記ラム動作パターンに従ってさせることになる。

このようにして、コントローラ２３は、インバータ２４の出力周波数制御（換言すれば、ポンプモータ１５の回転数制御、又は油圧ポンプ１４の吐出流量制御）を行うとともに、制御弁１２，１２の制御も行うことで、ラム１の動作を目標のラム動作パターンに制御する。その際、注目すべき点は、ラム１の目標昇降速度が低いほど、油圧シリンダ１１に供給される作動油の流量が小さくなるように制御弁１２，１２が制御され、それとともに、油圧ポンプの１４の吐出流量も小さくなるようにインバータ２４の出力周波数（換言すればポンプモータ１５の回転数）が制御される点である。すなわち、インバータ２４の出力周波数（換言すればポンプモータ１５の回転数）の制御により、油圧シリンダ１２，１２に供給される必要のある作動油流量の大雑把な大小変化に合わせて、油圧ポンプの１４の吐出流量が大雑把に可変制御され、それにより、油圧シリンダ１２，１２が必要とする作動油流量が確保される。それに加えて、制御弁１２，１２の制御により、ラム１の動作を目標の動作パターンに精度よく従わせるように、油圧シリンダ１２，１２に供給される作動油の流量が高精度に制御される。油圧ポンプの１４の吐出流量のうち、油圧シリンダ１２，１２に供給される分を除いた余りの部分は、油圧ポンプの１４から油圧タンク１３へ戻されることになるが、油圧ポンプの１４の吐出流量が油圧シリンダ１２，１２が必要とする流量に応じて可変制御されるので、従来のように油圧ポンプの１４の吐出流量が一定である場合に比較して、油圧タンク１３へ戻される余りの流量は小さい。そのため、無駄に熱として捨てられる無駄なパワーが小さく、発熱量も小さいから油圧タンク１３も小さくて済む。

以下では、このプレスブレーキ３０の動作を、ラム１の動作の制御とインバータ２４の出力周波数（ポンプモータ１５の回転数）の制御との関係に焦点をあてて具体的に説明する。

まず、プレスブレーキ３０が停止しているときには、オペレータは、曲げ加工を開始する前に起動スイッチ２５を押す。すると、コントローラ２３が、起動スイッチ２５からの起動信号に応答して、バックストップを始めとする各種制御軸の機構を所定の位置まで移動させてその位置での位置決めを行ない、その後、それらの各種制御軸機構を静止させプレスブレーキ３０を待機状態とする。待機状態では、ラム１は、実質的に加圧力を出していない状態(以下、この状態を「無負荷状態」という）で、上限位置にて静止している。このような待機状態にプレスブレーキ３０がなった後、オペレータは、各回の曲げ加工を開始する時に運転スイッチ２６を踏む。すると、コントローラ２３が、運転スイッチ２６からの運転信号に応答して、上述したようなラム１の動作の制御とポンプモータ１５の回転数の制御を開始することで、ラム１の動作を開始して曲げ加工作業を開始する。

図３Aは、プレスブレーキ３０が待機状態となり、曲げ加工作業が開始され、そして曲げ加工作業が終了して再び待機状態に戻るまでにおける、ラム１の位置の変化例を示し、図３Bと図３Cは、油圧ポンプ１４の吐出流量と吐出圧力の変化例を示す。

図３において、時刻ｔ１より前、および時刻ｔ２より後ではプレスブレーキ３０は待機状態にあり、ラム１は無負荷状態で静止している。この待機状態では、コントローラ２３による制御バルブ１２，１２の制御により、油圧シリンダ１１，１１への作動油の流量はゼロに制御され、図３Aに示すようにラム１は上限位置で静止している。また、コントローラ２３によるインバータ２４の制御により、インバータ２４は電力を出力しておらず、ポンプモータ１５は停止しているので、図３B及び図３Cに示すように、油圧ポンプ１５の吐出流量と吐出圧力はいずれもゼロである。

待機状態において、時刻ｔ１で運転スイッチ２６が押されると、曲げ加工作業が開始される。曲げ加工作業は、幾つかのフェーズから構成される。最初のフェーズは「自然落下速下降」フェーズである。このフェーズでは、図３Aに示すように、ラム１は、実質的に無負荷状態で、その自重により所定の高速度で下降する。このとき、コントローラ２３は、制御弁１２を制御して、油圧シリンダ１１，１１のロッド側から出る作動油の流量を制御することでラム１の下降速度を動作パターンで指示された速度に制御する。油圧シリンダ１１，１１のヘッド側は作動油タンク１３より直接作動油を吸い込む。

また、この最初のフェーズでは、インバータ２４の出力周波数が所定の最低周波数（例えば１５Hz）に制御される。ポンプモータ１５の回転数はインバータ２４の出力周波数でほぼ決まり、油圧ポンプ１４の吐出流量はポンプモータ１５の回転数で決まる。よって、インバータ２４の出力周波数が最低周波数に制御されることで、ポンプモータ１５が最低回転数で回転し、それにより、図３Bに示すように、油圧ポンプ１４の吐出流量は所定の最低流量に制御される。これにより、油圧ポンプ１４の吐出流量のうち、直接作動油ポンプ１３に戻される余計な分が低減され、無駄なパワーの消費が抑制される。

また、この最初のフェーズでは、インバータ２４の出力電力が低い値に制御される。油圧ポンプ１５の吐出圧力は、インバータ２４の出力電力（つまりポンプモータ１５の出力パワー）を回転数で除算した値で決まる。よって、インバータ２４の出力電力が低い値に制御されることで、図３Cに示すように、油圧ポンプ１４の吐出圧力は所定の低圧値に制御される。

この最初のフェーズが進みラム１が所定の切換位置（上型３がワークピース５に近接した位置）に到達すると、制御弁１２が切換わり、動作は次の「加圧下降」フェーズに移行する。この「加圧下降」フェーズでは、油圧ポンプ１４から吐出された作動油が、制御弁１２を通じて流量を制御されて、油圧シリンダ１１，１１のヘッド側に流入する。それにより、図３Aに示すように、ラム１は所定の加圧速度で下降して、ワークピース５に対して加圧力を加えてこれを曲げる（以下、このようにラム１が加圧力を発生する状態を「負荷状態」という）。このとき、図３Bに示すように、インバータ２４の出力周波数は加圧速度に応じた周波数（例えば、商用電源周波数と同程度の５０Hｚ）に制御され、ポンプモータ１５はその周波数に対応した回転数で回転し、それにより、油圧ポンプ１４の吐出流量は、ラム１を加圧速度で下降させるために十分であるが過大ではない適当な流量（例えば、ラム１を加圧速度で下降させるために必要な流量より僅かに大きい程度の流量）に制御される。そのため、油圧ポンプ１４の吐出流量のうち、直接作動油ポンプ１３に戻される余計な分は少なく、無駄なパワーの消費が抑制される。また、この「加圧下降」フェーズでは、インバータ２４の出力電力は大きい値に制御され、それにより、図３Cに示すように、油圧ポンプ１４の吐出圧力は、ワークピース５を曲げるために必要な加圧力が得るための高い圧力に制御される。

「加圧下降」フェーズが進みラム１が所定の下限位置に到達すると、動作は次の「加圧保持」フェーズに移行する。「加圧保持」フェーズでは、制御弁１２により油圧シリンダ１１，１１の作動油流量がゼロに制御されることにより、図３Aに示すように、ラム１は下限位置で停止して、負荷状態つまり加圧力をワークピース５に加える状態を保持する。このとき、図３Bに示すように、インバータ２４の出力周波数は所定の最低周波数（例えば１５Hz）に制御され、ポンプモータ１５の回転数は最低回転数に落とされ、よって、油圧ポンプ１４の吐出流量は最低流量に減らされる。これにより、油圧ポンプ１４の吐出流量のうち、直接作動油ポンプ１３に戻される余計な分が低減され、無駄なパワーの消費が抑制される。一方、インバータ２４の出力電力は、「加圧下降」フェーズと同様の大きい値に制御され、それにより、油圧ポンプ１４の吐出圧力は、所定の加圧力を保持するための高い圧力に維持される。

「加圧保持」フェーズで所定の加圧保持時間が経過すると、制御弁１２が切換り、動作は次の「緩上昇」フェーズに移行する。「緩上昇」フェーズは、「加圧保持」フェーズでラム１に大きい加圧力が加わっている負荷状態から、実質的に無負荷状態でラム１が上昇するという動作に切り替わるときに、制御弁１２などの油圧回路に加わる衝撃を緩やかにするための、過渡的な低速の上昇動作である。この「緩上昇」フェーズでは、油圧ポンプ１４から吐出された作動油が、制御弁１２を通じて流量を制御されて、シリンダ１１のロッド側に流入し、それにより、図３Aに示すように、ラム１は実質的に無負荷状態で所定の低い緩上昇速度で上昇する。このとき、図３Bに示すように、インバータ２４の出力周波数は緩上昇速度に応じた周波数（例えば、商用電源周波数と同程度の５０Hｚ）に制御され、ポンプモータ１５はその周波数に対応した回転数で回転し、それにより、油圧ポンプ１４の吐出流量は、ラム１を緩上昇速度で上昇させるために十分であるが過大ではない適当な流量（例えば、ラム１を緩上昇速度で上昇させるために必要な流量より僅かに大きい程度の流量）に制御される。そのため、油圧ポンプ１４の吐出流量のうち、直接作動油ポンプ１３に戻される余計な分は少なく、無駄なパワーの消費が抑制される。一方、ラム１を上昇させるのに必要な力はワークピース５を曲げるのに必要な力に比べて小さいので、インバータ２４の出力電力は小さい値に制御され、それにより、図３Cに示すように、油圧ポンプ１４の吐出圧力は、ラム１を上昇させるのに足る低い圧力に制御される。

「緩上昇」フェーズはラム１の動作が上昇に切り替わった直後の僅かな時間だけ行われ、続いて動作は最後の「速上昇」フェーズに移行する。「速上昇」フェーズでは、油圧ポンプ１４から吐出された作動油が、制御弁１２を通じてより大きい流量でシリンダ１１のロッド側に流入し、それにより、図３Aに示すように、ラム１は実質的に無負荷状態で所定の高い速上昇速度で上昇する。このとき、図３Bに示すように、インバータ２４の出力周波数は速上昇速度に応じた所定の最高周波数（例えば、８０Hｚ）に制御され、ポンプモータ１５はその最高周波数に対応した最高回転数で回転し、それにより、油圧ポンプ１４の吐出流量は、ラム１を速上昇速度で上昇させるために十分であるが過大ではない適当な最大流量（例えば、ラム１を速上昇速度で上昇させるために必要な流量より僅かに大きい程度の流量）に制御される。そのため、油圧ポンプ１４の吐出流量のうち、直接作動油ポンプ１３に戻される余計な分は少なく、無駄なパワーの消費が抑制される。一方、インバータ２４の出力電力は「緩上昇」フェーズと同様に小さい値に制御され、それにより、図３Cに示すように、油圧ポンプ１４の吐出圧力は、ラム１を上昇させるのに足る低い圧力に制御される。ラム１が上限位置に到達すると、１回の曲げ加工作業が完了し、プレスブレーキ３０の状態は待機状態になる。

以上のように、ラム１が無負荷状態で静止している時にはポンプモータ１５が停止される。また、ラム１が動いている時は、ラム１の動作速度の制御は制御弁１２による油圧シリンダ１１，１１への作動油の流量の制御により行われ、それと並行して、インバータ２４の出力周波数制御によるポンプモータ１５の回転数制御によって、油圧ポンプ１４からの作動油の吐出流量が、各場面で油圧シリンダ１１，１１に供給すべき流量を確保するために必要な実質的に最小限の流量に制御される。その結果、油圧ポンプ１４から直接作動油タンク１３へ作動油を戻すことで無駄に消費されるパワーが低減され、エネルギー効率が改善される。また、無駄にパワーの消費で生じる発熱量が減るために、作動油タンク１３の油量を少なくし、作動油タンク１３を小型にすることが可能となる。

さらに、インバータ２４による出力周波数制御により、商用電源周波数に制限されずに、ポンプモータ１５の回転数を制御することが可能であるために、商用電源周波数に関係なく、ラム１の動作速度を所望どおりに制御することができる。

また、インバータ２４は商用電源周波数よりも高くできるので、その高い周波数でポンプモータを高速に回転させることが可能である。そこで、図３に示した「速上昇」フェーズに代表されるように、高い油圧力は不要であるが、高速にラム１を移動させたいという急速接近または急速離反の動作においては、高い周波数でポンプモータ１５を高速に回転させて油圧ポンプ１４の吐出流量を増大させることで、ポンプモータ１５の定格パワーを増やさなくても、ラム１の移動速度を従来よりも高めることができる。それにより、生産能率の向上が期待でできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。例えば、インバータに代えて、例えばサイクロコンバータなど他の種類の可変周波数交流電力を発生する回路が用いられてもよい。また、ポンプモータとして、誘導モータに代えて、同期モータのような他の種類の交流モータ、或いは直流モータが用いられてもよい。或いは、ポンプモータとして、サーボモータのように回転数制御回路を搭載したモータを用いることで、インバータのような可変周波数交流出力回路を別途設けることなく、コントローラからポンプモータに直接与えられる指令によりポンプモータの回転数を可変制御するようにしてもよい。また、作業機構を動かすための油圧アクチュエータとして、油圧シリンダに代えて、油圧モータなど他の種類のアクチュエータが用いられてもよい。本発明は、油圧式プレスブレーキに限らず、油圧式シャーやその他の種類の油圧式加工機械にも適用できる。また、ポンプモータの回転数は、上述した実施形態のように段階的に制御する代わりに、無段階的つまり連続的に制御してもよい。

本発明の一実施形態にかかる油圧式プレスブレーキの全体的な構成を示す図。 プレスブレーキ３０がもつ制御機能、とりわけラム１の動作を制御するための制御機能を示すブロック図。 プレスブレーキ３０が待機状態となり、曲げ加工作業が開始され、そして曲げ加工作業が終了して再び待機状態に戻るまでにおける、ラム１の位置（同図A）と油圧ポンプ１４の吐出流量（同図B）と吐出圧力（同図C)の変化を例示するタイムチャート。

符号の説明

１ ラム(可動テーブル）
２ テーブル（固定テーブル）
３ 上型
４ 下型
５ ワークピース（板材）
６ サイドフレーム
７ ブラケット
１１ 油圧シリンダ
１２ 制御弁（サーボバルブ等）
１３ 油圧タンク
１４ 油圧ポンプ
１５ ポンプモータ（三相誘導モータ）
２１ リニアエンコーダ
２２ NC装置
２４ インバータ
２５ 起動スイッチ
２６ 運転スイッチ
２７ 上昇スイッチ
３０ 油圧式プレスブレーキ
４１ ポンプモータ回転数制御部
４３ ラム動作制御部

Claims (9)

1. 可動テーブル（１）を油圧で動かす油圧式プレスブレーキ（３０）において、
   前記可動テーブル（１）を動かす油圧アクチュエータ（１１）と、
   油圧タンク（１３）から作動油を吸入し圧力を加えて吐出する油圧ポンプ（１４）と、
   前記油圧ポンプ（１４）から前記油圧アクチュエータ（１１）に通じる第１の流路に流れる前記作動油の流量、及び、前記油圧タンク（１３）から前記油圧ポンプ（１４）を介さずに前記油圧アクチュエータ（１１）に通じる第２の流路に流れる前記作動油の流量を、前記可動テーブル（１）の動作パターンに従って制御する制御弁（１２）と、
   前記油圧ポンプ（１４）を駆動する、回転数が可変制御可能なポンプモータ（１５）と、
   前記ポンプモータ（１５）の回転数を制御するモータ回転数制御手段（２３、２４）と、
   前記制御弁（１２）を制御することにより前記可動テーブル（１）の動きを制御する作業機構動作制御手段（４３）と
   を備え、
   前記作業機構動作制御手段（４３）は、前記動作パターンに従い、
   前記可動テーブル（１）を無負荷状態で静止させ、その後、前記第２の流路を介して、前記油圧タンク（１３）から前記油圧アクチュエータ（１１）に作動油を吸い込むことで、前記可動テーブル（１）をその自重により無負荷状態で下降させ、その後、前記可動テーブル（１）を負荷状態で下降させ、その後、前記可動テーブル（１）を負荷状態で静止させ、
   負荷状態での静止後、前記可動テーブル（１）を無負荷状態で上昇させ、その後、前記可動テーブル（１）を再び無負荷状態で静止させ、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）は、
   Ａ． 前記可動テーブル（１）が下降前に無負荷状態で静止しているときには、前記ポンプモータ（１５）の回転を停止させ、
   Ｂ． 前記可動テーブル（１）が無負荷状態で下降しているとき、負荷状態で下降しているとき、負荷状態で静止しているとき、及び、無負荷状態で上昇しているときには、前記ポンプモータ（１５）を回転させ、
   さらに、前記モータ回転数制御手段（２３、２４）は、前記Ｂにおいて、
   Ｂ１． 前記可動テーブル（１）が無負荷状態で下降しているときには、前記ポンプモータ（１５）を、前記可動テーブル（１）が負荷状態で下降しているときよりも低い所定の最低回転数で回転させ、
   Ｂ２． 前記可動テーブル（１）が負荷状態で静止しているときには、前記ポンプモータ（１５）を、前記所定の最低回転数で回転させ、
   Ｂ３． 前記可動テーブル（１）が無負荷状態で上昇しているときには、前記ポンプモータ（１）の回転数を、前記可動テーブル（１）が負荷状態で下降しているときよりも高い所定の最高回転数で回転させ、それにより前記可動テーブル（１）の上昇速度を上げ、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、前記ポンプモータ（１５）の回転数を制御することで、前記油圧ポンプ（１４）からの作動油の流量を実質的に必要最小限にすると共に、前記作業機構動作制御手段（４３）が、前記動作パターンに従い前記制御弁（１２）を制御することで、前記油圧アクチュエータ（１１）へ送られずに、前記第１の流路より油圧ポンプを介して油圧タンク（１３）に戻される余分な作動油を少なくする
   油圧式プレスブレーキ。
2. 請求項１記載のものにおいて、
   前記作業機構動作制御手段（４３）は、前記動作パターンに従い、負荷状態での停止と、無負荷状態での上昇との間で、前記可動テーブル（１）を負荷状態で上昇させ、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）は、前記可動テーブル（１）が負荷状態で上昇しているときには、前記可動テーブル（１）が負荷状態で下降しているときと同等の回転数で前記ポンプモータ（１５）を回転させる
   油圧式プレスブレーキ。
3. 請求項１又は２に記載のものにおいて、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、作業機構動作制御手段（４３）により制御される前記制御弁を通じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量に応じて、前記ポンプモータの回転数を制御する、
   油圧式プレスブレーキ。
4. 請求項３記載のものにおいて、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、前記制御弁を通じて前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量が大きいほど、前記ポンプモータの回転数が高くなるように、前記ポンプモータの回転数を段階的又は連続的に制御する、
   油圧式プレスブレーキ。
5. 請求項１又は２に記載のものにおいて、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、前記制御弁を通じて前記油圧アクチュエータに供給されるべき作動油の流量と圧力を確保するために必要最小限の流量を前記油圧ポンプが吐出するよう、前記ポンプモータの回転数を制御する、
   油圧式プレスブレーキ。
6. 請求項１又は２に記載のものにおいて、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、さらに、前記ポンプモータを制御して前記油圧ポンプ（１４）からの吐出圧力を制御する、
   油圧式プレスブレーキ。
7. 請求項６記載のものにおいて、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、前記作業機構（１）が負荷状態にあるときには、前記作業機構（１）が無負荷状態にあるときに比べて、より大きい圧力で前記油圧ポンプ（１４）が作動油を吐出するよう前記ポンプモータ（１５）を制御する、
   油圧式プレスブレーキ。
8. 請求項１又は２に記載のものにおいて、
   前記ポンプモータ（１５）が交流電動モータであり、
   前記モータ回転数制御手段（２３、２４）が、
   周波数が可変制御可能な交流電力を前記ポンプモータ（１）に供給する可変周波数交流電力発生回路（２４）と、
   前記可変周波数交流電力発生回路（２４）の出力周波数を制御する周波数制御手段（２３）とを有する
   油圧式プレスブレーキ。
9. 請求項８記載のものにおいて、
   可変周波数交流電力発生回路（２４）が、商用電源から商用周波数の交流電力を入力して、入力電力を周波数が可変な出力電力に変換するものであり、前記出力電力の周波数の可変範囲が前記商用周波数より低い周波数から高い周波数にまでわたっている、
   油圧式プレスブレーキ。
   
   

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