JP7839397B2 - Hydraulic system - Google Patents
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Description
本開示は、油圧装置に関する。 This disclosure relates to hydraulic systems.
従来、油圧装置としては、プレス機械のダイクッション力を制御するダイクッション装置がある(例えば、特開２００６－３１５０７４号公報(特許文献１)参照)。上記ダイクッション装置では、油圧シリンダの下降時に油圧ポンプを逆回転しつつダイクッション圧を制御する(背圧制御)。 Conventionally, hydraulic systems include die cushion devices that control the die cushion force of press machines (see, for example, Japanese Patent Publication No. 2006-315074 (Patent Document 1)). In the above-mentioned die cushion device, the die cushion pressure is controlled by reversing the rotation of the hydraulic pump while the hydraulic cylinder is descending (back pressure control).
このようなプレス機械等の産業機械で背圧制御する油圧装置の場合、圧力と流量の値に従って油圧ポンプの容量と当該油圧ポンプを駆動するモータの能力を決定している。 In the case of hydraulic systems that control back pressure in industrial machinery such as press machines, the capacity of the hydraulic pump and the power of the motor that drives the hydraulic pump are determined according to the pressure and flow rate values.
特に、大容量の油圧ポンプを用いる油圧装置では、当該油圧ポンプとモータの慣性が大きいために、背圧制御の動作開始時に逆回転による圧力制御が遅れてサージ圧力が発生しやすく、制御性が悪いという問題がある。 In particular, in hydraulic systems using large-capacity hydraulic pumps, the high inertia of the hydraulic pump and motor causes a delay in pressure control due to reverse rotation at the start of back pressure control operation, leading to surge pressure and poor controllability.
本開示では、背圧制御における制御性を向上できる油圧装置を提案する。 This disclosure proposes a hydraulic system that can improve controllability in back pressure control.
本開示の第１の態様の油圧装置は、
アクチュエータに油タンクからの作動油を供給する第１油圧ポンプと、
上記アクチュエータに上記油タンクからの作動油を供給する第２油圧ポンプと、
上記第１油圧ポンプが吐出する作動油の圧力を検出する第１圧力センサと、
圧力指令信号と流量指令信号および上記第１圧力センサにより検出された上記作動油の圧力を表す信号を受けて、上記第１油圧ポンプの回転数を制御する第１制御部と、
上記第２油圧ポンプの回転数を制御する第２制御部と
を備え、
上記第１制御部は、上記アクチュエータの背圧制御を行うとき、上記第１油圧ポンプの回転数を表す信号を出力し、
上記第２制御部は、上記アクチュエータの背圧制御を行うとき、上記第１制御部からの上記第１油圧ポンプの回転数を表す信号による指示により上記第２油圧ポンプの回転数を制御する。
A hydraulic apparatus according to a first aspect of this disclosure is
A first hydraulic pump supplies hydraulic fluid from an oil tank to the actuator,
A second hydraulic pump supplies hydraulic fluid from the oil tank to the actuator,
A first pressure sensor for detecting the pressure of the hydraulic fluid discharged by the first hydraulic pump,
A first control unit that receives a pressure command signal, a flow command signal, and a signal representing the pressure of the hydraulic fluid detected by the first pressure sensor, and controls the rotational speed of the first hydraulic pump,
The system includes a second control unit that controls the rotational speed of the second hydraulic pump,
When the first control unit controls the back pressure of the actuator, it outputs a signal representing the rotational speed of the first hydraulic pump.
When the second control unit controls the back pressure of the actuator, it controls the rotational speed of the second hydraulic pump based on a signal from the first control unit indicating the rotational speed of the first hydraulic pump.
本開示によれば、第１,第２油圧ポンプにより背圧制御を行うことで、１台の大容量の油圧ポンプに比べて第１,第２油圧ポンプ夫々の慣性を小さくできるので、背圧制御における制御性を向上できる。 According to this disclosure, by performing back pressure control using the first and second hydraulic pumps, the inertia of each of the first and second hydraulic pumps can be reduced compared to a single large-capacity hydraulic pump, thereby improving the controllability in back pressure control.
また、本開示の第２の態様に係る油圧装置は、
第１の態様の油圧装置において、
上記第２制御部は、上記アクチュエータの背圧制御を行うとき、上記第２油圧ポンプの回転数を上記第１油圧ポンプの回転数以下に制御する。
Furthermore, the hydraulic system according to the second aspect of this disclosure is
In the hydraulic system of the first embodiment,
When the second control unit controls the back pressure of the actuator, it controls the rotational speed of the second hydraulic pump to be less than or equal to the rotational speed of the first hydraulic pump.
本開示によれば、アクチュエータの背圧制御を行うとき、第２油圧ポンプの回転数を第２制御部により第１油圧ポンプの回転数以下に制御するので、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとが干渉し合って制御性が低下するのを抑制できる。 According to this disclosure, when controlling the back pressure of the actuator, the rotational speed of the second hydraulic pump is controlled by the second control unit to be less than or equal to the rotational speed of the first hydraulic pump. This suppresses interference between the first and second hydraulic pumps, which can lead to a decrease in controllability.
また、本開示の第３の態様に係る油圧装置は、
第１の態様または第２の態様の油圧装置において、
上記第２制御部は、上記アクチュエータの背圧制御を行うとき、上記圧力指令信号により表される圧力指令値よりも所定圧力高い圧力制限値を表す信号を受けて、上記第２油圧ポンプの吐出圧力が上記圧力制限値を越えないように上記第２油圧ポンプの回転数を制御する。
Furthermore, the hydraulic system according to the third aspect of this disclosure is
In the hydraulic system of the first or second embodiment,
When the second control unit controls the back pressure of the actuator, it receives a signal representing a pressure limit value that is a predetermined pressure higher than the pressure command value represented by the pressure command signal, and controls the rotational speed of the second hydraulic pump so that the discharge pressure of the second hydraulic pump does not exceed the pressure limit value.
本開示によれば、アクチュエータの背圧制御時に、第２油圧ポンプの吐出圧力が圧力制限値(＝圧力指令値＋所定圧力)を越えないようにすることによって、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとが干渉し合って制御性が低下するのを抑制できる。 According to this disclosure, by ensuring that the discharge pressure of the second hydraulic pump does not exceed the pressure limit value (= pressure command value + predetermined pressure) during back pressure control of the actuator, it is possible to suppress interference between the first and second hydraulic pumps that would otherwise reduce controllability.
また、本開示の第４の態様に係る油圧装置は、
第１の態様～第３の態様のいずれか１つの油圧装置において、
上記アクチュエータから排出される作動油を上記油タンクに戻すリリーフ弁と、
上記リリーフ弁のベントポートに吐出側が接続された第３油圧ポンプと、
上記リリーフ弁のベント圧を検出する第２圧力センサと、
上記第２圧力センサにより検出された上記リリーフ弁のベント圧に応じて上記第３油圧ポンプの回転数を制御する第３制御部と
を備え、
上記第３制御部は、上記アクチュエータの背圧制御を行うとき、上記第３油圧ポンプから吐出された作動油の圧力で上記リリーフ弁のベント圧を制御することにより上記リリーフ弁の設定圧を制御する。
Furthermore, the hydraulic system according to the fourth aspect of this disclosure is
In any one of the first to third embodiments of the hydraulic system,
A relief valve that returns the hydraulic fluid discharged from the actuator to the oil tank,
A third hydraulic pump, with its discharge side connected to the vent port of the above-mentioned relief valve,
A second pressure sensor for detecting the vent pressure of the above-mentioned relief valve,
The system includes a third control unit that controls the rotational speed of the third hydraulic pump in accordance with the vent pressure of the relief valve detected by the second pressure sensor,
When the third control unit controls the back pressure of the actuator, it controls the set pressure of the relief valve by controlling the vent pressure of the relief valve with the pressure of the hydraulic fluid discharged from the third hydraulic pump.
本開示によれば、背圧制御時にアクチュエータ内にサージ圧が発生して、アクチュエータの背圧がリリーフ弁の設定圧以上になると、リリーフ弁が動作してアクチュエータから排出される作動油を油タンクに戻すことにより、アクチュエータから発生するサージ圧を抑制することができる。 According to this disclosure, when surge pressure is generated within the actuator during back pressure control, and the actuator's back pressure exceeds the set pressure of the relief valve, the relief valve operates to return the hydraulic fluid discharged from the actuator to the oil tank, thereby suppressing the surge pressure generated from the actuator.
以下、実施形態を説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものである。 The embodiments are described below. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
〔第１実施形態〕
図１は、本開示の第１実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。この第１実施形態の油圧装置は、プレス機械等の油圧シリンダに作動油を供給する。
[First Embodiment]
Figure 1 is a schematic block diagram of a hydraulic system according to a first embodiment of the present disclosure. This hydraulic system supplies hydraulic fluid to a hydraulic cylinder of a press machine or the like.
この第１実施形態の油圧装置は、図１に示すように、油圧シリンダ１０に油タンクＴからの作動油を供給するメイン油圧ポンプＰ１と、油圧ポンプＰ１を駆動するモータＭ１と、油圧シリンダ１０に油タンクＴからの作動油を供給するサブ油圧ポンプＰ２と、サブ油圧ポンプＰ２を駆動するモータＭ２と、油圧シリンダ１０に油タンクＴからの作動油を供給するサブ油圧ポンプＰ３と、サブ油圧ポンプＰ２を駆動するモータＭ３とを備えている。油圧シリンダ１０は、アクチュエータの一例である。 As shown in Figure 1, the hydraulic system of this first embodiment comprises a main hydraulic pump P1 that supplies hydraulic fluid from an oil tank T to a hydraulic cylinder 10, a motor M1 that drives the hydraulic pump P1, a sub-hydraulic pump P2 that supplies hydraulic fluid from the oil tank T to the hydraulic cylinder 10, a motor M2 that drives the sub-hydraulic pump P2, a sub-hydraulic pump P3 that supplies hydraulic fluid from the oil tank T to the hydraulic cylinder 10, and a motor M3 that drives the sub-hydraulic pump P2. The hydraulic cylinder 10 is an example of an actuator.
メイン油圧ポンプＰ１とサブ油圧ポンプＰ２およびサブ油圧ポンプＰ３に同じ性能(１回転あたりの吐出流量が同じ)の油圧ポンプを用いると共に、モータＭ１とモータＭ２およびモータＭ３に同じ性能(例えばモータ容量３７ｋＷ相当)のモータを用いている。 The main hydraulic pump P1, sub-hydraulic pumps P2 and P3 use hydraulic pumps with the same performance (same discharge flow rate per revolution), and motors M1, M2 and M3 use motors with the same performance (for example, equivalent to a motor capacity of 37 kW).
メイン油圧ポンプＰ１は、第１油圧ポンプの一例である。サブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３は、第２油圧ポンプの一例である。圧力センサＰＳ１は、第１圧力センサの一例である。 The main hydraulic pump P1 is an example of a first hydraulic pump. Sub-hydraulic pumps P2 and P3 are examples of second hydraulic pumps. Pressure sensor PS1 is an example of a first pressure sensor.
油圧シリンダ１０は、シリンダチューブ１１と、シリンダチューブ１１内を往復動するピストン１２と、ピストン１２に一端が接続されたピストンロッド１３とを有している。油圧シリンダ１０のポート１０ａは、メイン油圧ポンプＰ１の吐出側に接続されている。 The hydraulic cylinder 10 comprises a cylinder tube 11, a piston 12 that reciprocates within the cylinder tube 11, and a piston rod 13 with one end connected to the piston 12. Port 10a of the hydraulic cylinder 10 is connected to the discharge side of the main hydraulic pump P1.
サブ油圧ポンプＰ２の吐出側は、電磁弁２０を介して油圧シリンダ１０のポート１０ａに接続されている。サブ油圧ポンプＰ３の吐出側は、電磁弁３０を介して油圧シリンダ１０のポート１０ａに接続されている。 The discharge side of sub-hydraulic pump P2 is connected to port 10a of hydraulic cylinder 10 via solenoid valve 20. The discharge side of sub-hydraulic pump P3 is connected to port 10a of hydraulic cylinder 10 via solenoid valve 30.
電磁弁２０は、ソレノイド２３が励磁の場合、左側の切り換え位置となり、第１ポート２１と第２ポート２２が連通する。一方、電磁弁２０は、ソレノイド２３が非励磁の場合、右側の切り換え位置となり、第１ポート２１および第２ポート２２が夫々閉鎖される。 When the solenoid 23 is energized, the solenoid valve 20 is in the left switching position, and the first port 21 and the second port 22 are in communication. Conversely, when the solenoid 23 is de-energized, the solenoid valve 20 is in the right switching position, and the first port 21 and the second port 22 are closed, respectively.
電磁弁３０は、ソレノイド３３が励磁の場合、左側の切り換え位置となり、第１ポート３１と第２ポート３２が連通する。一方、電磁弁３０は、ソレノイド３３が非励磁の場合、右側の切り換え位置となり、第１ポート３１および第２ポート３２が夫々閉鎖される。 When the solenoid 33 is energized, the solenoid valve 30 is in the left switching position, and the first port 31 and the second port 32 are in communication. Conversely, when the solenoid 33 is de-energized, the solenoid valve 30 is in the right switching position, and the first port 31 and the second port 32 are closed, respectively.
上記油圧装置は、油圧シリンダ１０のピストン１２を上昇させる制御のときは、電磁弁２０,３０のソレノイド２３,３３を非励磁として右側の切り換え位置にし、電磁弁２０の第１ポート２１と第２ポート２２とを閉鎖すると共に、電磁弁３０の第１ポート３１と第２ポート３２とを閉鎖する。一方、油圧シリンダ１０のピストン１２を下降させる背圧制御時に、電磁弁２０,３０のソレノイド２３,３３を励磁して左側の切り換え位置にし、電磁弁２０の第１ポート２１と第２ポート２２とを連通させると共に、電磁弁３０の第１ポート３１と第２ポート３２とを連通させる。 When controlling the upward movement of the piston 12 of the hydraulic cylinder 10, the hydraulic system de-energizes the solenoids 23 and 33 of the solenoid valves 20 and 30 to the right-hand switching position, closing the first port 21 and second port 22 of solenoid valve 20, and closing the first port 31 and second port 32 of solenoid valve 30. Conversely, when controlling the back pressure to lower the piston 12 of the hydraulic cylinder 10, the solenoids 23 and 33 of the solenoid valves 20 and 30 are energized to the left-hand switching position, connecting the first port 21 and second port 22 of solenoid valve 20, and connecting the first port 31 and second port 32 of solenoid valve 30.
圧力センサＰＳ１は、油圧シリンダ１０のポート１０ａとメイン油圧ポンプＰ１との間の流路の作動油の圧力を検出する。 The pressure sensor PS1 detects the pressure of the hydraulic fluid in the flow path between the port 10a of the hydraulic cylinder 10 and the main hydraulic pump P1.
図２は、油圧装置の制御ブロック図である。 Figure 2 is a control block diagram of the hydraulic system.
油圧装置は、図２に示すように、主機コントローラ２００からの圧力指令信号Ｐｉ,流量指令信号Ｑｉ,背圧指令信号ＢＰおよび圧力センサＰＳ１により検出された作動油の圧力を表す信号を受けて、メイン油圧ポンプＰ１の回転数を制御するメイン制御部１０１と、主機コントローラ２００からの圧力制限信号Ｐｉｓを受けて、サブ油圧ポンプＰ２の回転数を制御するサブ制御部１０２と、主機コントローラ２００からの圧力制限信号Ｐｉｓを受けて、サブ油圧ポンプＰ３の回転数を制御するサブ制御部１０３とを備える。メイン制御部１０１は、第１制御部の一例である。サブ制御部１０２,１０３は、第２制御部の一例である。 As shown in Figure 2, the hydraulic system comprises a main control unit 101 that controls the rotational speed of the main hydraulic pump P1 based on pressure command signals Pi, flow rate command signals Qi, back pressure command signals BP, and signals representing the hydraulic fluid pressure detected by the pressure sensor PS1 from the main controller 200; a sub-control unit 102 that controls the rotational speed of the sub-hydraulic pump P2 based on pressure limit signal Pis from the main controller 200; and a sub-control unit 103 that controls the rotational speed of the sub-hydraulic pump P3 based on pressure limit signal Pis from the main controller 200. The main control unit 101 is an example of a first control unit. Sub-control units 102 and 103 are examples of second control units.
主機コントローラ２００からの圧力制限信号Ｐｉｓが表す圧力制限値ｐｉｓは、圧力指令信号Ｐｉが表す圧力指令値ｐｉに所定圧力αを加えた圧力である。 The pressure limit value pi, represented by the pressure limit signal Pi from the main unit controller 200, is the pressure obtained by adding a predetermined pressure α to the pressure command value pi represented by the pressure command signal Pi.
背圧指令信号ＢＰは、背圧制御が開始されるときに主機コントローラ２００から出力される。背圧指令信号ＢＰがメイン制御部１０１に入力されない状態で、油圧シリンダ１０のピストン１２を上昇させる制御のとき、メイン制御部１０１は、電磁弁２０,３０のソレノイド２３,３３を非励磁として右側の切り換え位置にする。そして、メイン制御部１０１は、主機コントローラ２００からの圧力指令信号Ｐｉ,流量指令信号Ｑｉに応じてモータＭ１を制御して、メイン油圧ポンプＰ１を正回転させる。このとき、電磁弁２０,３０は閉じた状態でサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３は停止している。 The back pressure command signal BP is output from the main unit controller 200 when back pressure control is initiated. When the back pressure command signal BP is not input to the main control unit 101, and the control is to raise the piston 12 of the hydraulic cylinder 10, the main control unit 101 de-energizes the solenoids 23 and 33 of the solenoid valves 20 and 30, setting them to the right-side switching position. Then, the main control unit 101 controls the motor M1 in accordance with the pressure command signal Pi and flow rate command signal Qi from the main unit controller 200, causing the main hydraulic pump P1 to rotate forward. At this time, the solenoid valves 20 and 30 are closed and the sub-hydraulic pumps P2 and P3 are stopped.
一方、背圧指令信号ＢＰがメイン制御部１０１に入力され、油圧シリンダ１０のピストン１２を下降させる背圧制御のとき、メイン制御部１０１は、電磁弁２０,３０のソレノイド２３,３３を励磁して左側の切り換え位置にする。そして、メイン制御部１０１は、主機コントローラ２００からの圧力指令信号Ｐｉ,流量指令信号Ｑｉに応じてモータＭ１を制御して、メイン油圧ポンプＰ１を逆回転させると共に、メイン油圧ポンプＰ１の回転数を表す回転数信号Ｒｓを出力する。 On the other hand, when a back pressure command signal BP is input to the main control unit 101, and back pressure control is performed to lower the piston 12 of the hydraulic cylinder 10, the main control unit 101 energizes the solenoids 23 and 33 of the solenoid valves 20 and 30 to the left switching position. Then, the main control unit 101 controls the motor M1 in accordance with the pressure command signal Pi and flow rate command signal Qi from the main unit controller 200 to reverse rotation of the main hydraulic pump P1, and outputs a rotation speed signal Rs representing the rotation speed of the main hydraulic pump P1.
このとき、サブ制御部１０２は、メイン制御部１０１からの回転数信号Ｒｓを受けて、モータＭ２を制御して、メイン油圧ポンプＰ１と同じ回転数でサブ油圧ポンプＰ２を逆回転させる。このとき、サブ制御部１０２は、主機コントローラ２００からの圧力制限信号Ｐｉｓが表す圧力未満になるように、サブ油圧ポンプＰ２を制御する。 At this time, the sub-control unit 102 receives the rotation speed signal Rs from the main control unit 101 and controls the motor M2 to rotate the sub-hydraulic pump P2 in the opposite direction at the same rotation speed as the main hydraulic pump P1. At this time, the sub-control unit 102 controls the sub-hydraulic pump P2 so that the pressure remains below the pressure indicated by the pressure limit signal Pis from the main controller 200.
同様に、サブ制御部１０３は、メイン制御部１０１からの回転数信号Ｒｓを受けて、モータＭ３を制御して、メイン油圧ポンプＰ１と同じ回転数でサブ油圧ポンプＰ３を逆回転させる。このとき、サブ制御部１０３は、主機コントローラ２００からの圧力制限信号Ｐｉｓが表す圧力未満になるように、サブ油圧ポンプＰ３を制御する。 Similarly, the sub-control unit 103 receives the rotation speed signal Rs from the main control unit 101 and controls the motor M3 to rotate the sub-hydraulic pump P3 in the opposite direction at the same rotation speed as the main hydraulic pump P1. At this time, the sub-control unit 103 controls the sub-hydraulic pump P3 so that the pressure remains below the pressure indicated by the pressure limit signal Pis from the main controller 200.
ここで、メイン制御部１０１は、圧力センサＰＳ１により検出された作動油の圧力が、圧力指令信号Ｐｉが表す圧力と等しくなるように、メイン油圧ポンプＰ１の回転数を制御する。 Here, the main control unit 101 controls the rotation speed of the main hydraulic pump P1 so that the hydraulic fluid pressure detected by the pressure sensor PS1 becomes equal to the pressure represented by the pressure command signal Pi.
なお、メイン制御部１０１からの回転数信号Ｒｓに基づいてサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３をメイン油圧ポンプＰ１と同じ回転数で逆回転させたが、メイン制御部１０１からの回転数信号Ｒｓは、回転数の制限値として用いて、サブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３の回転数をメイン油圧ポンプＰ１の回転数未満で逆回転させてもよい。すなわち、サブ制御部１０２,１０３は、油圧シリンダ１０の背圧制御を行うとき、メイン制御部１０１からの第１油圧ポンプＰ１の回転数を表す回転数信号Ｒｓによる指示により第２油圧ポンプＰ２,Ｐ３の回転数を制御するものであればよい。 Furthermore, while the sub-hydraulic pumps P2 and P3 were initially rotated in the opposite direction at the same rotational speed as the main hydraulic pump P1 based on the rotational speed signal Rs from the main control unit 101, the rotational speed signal Rs from the main control unit 101 may also be used as a rotational speed limit, causing the sub-hydraulic pumps P2 and P3 to rotate in the opposite direction at a rotational speed less than that of the main hydraulic pump P1. In other words, when controlling the back pressure of the hydraulic cylinder 10, the sub-control units 102 and 103 only need to control the rotational speeds of the second hydraulic pumps P2 and P3 based on the rotational speed signal Rs representing the rotational speed of the first hydraulic pump P1 from the main control unit 101.
また、メイン油圧ポンプＰ１とサブ油圧ポンプＰ２およびサブ油圧ポンプＰ３に異なる性能の油圧ポンプを用いてもよいし、モータＭ１,Ｍ２,Ｍ３に異なる性能のモータを用いてもよい。この場合は、メイン制御部１０１やサブ制御部１０２,１０３は夫々、油圧ポンプやモータの性能に応じて油圧ポンプの回転数を適切に制御する。 Furthermore, the main hydraulic pump P1 and the sub-hydraulic pumps P2 and P3 may be hydraulic pumps with different performance characteristics, and the motors M1, M2, and M3 may be motors with different performance characteristics. In this case, the main control unit 101 and the sub-control units 102 and 103 will appropriately control the rotational speed of the hydraulic pumps according to the performance characteristics of the hydraulic pumps and motors, respectively.
次に、図３のフローチャートに従って油圧装置の背圧制御について説明する。 Next, we will explain the back pressure control of the hydraulic system according to the flowchart in Figure 3.
まず、油圧装置の背圧制御がスタートすると、図３に示すステップＳ１に進み、メイン制御部１０１に背圧指令信号ＢＰが入力される。 First, when the back pressure control of the hydraulic system starts, the process proceeds to step S1 shown in Figure 3, and a back pressure command signal BP is input to the main control unit 101.
次に、ステップＳ２に進み、メイン制御部１０１によって、メイン油圧ポンプＰ１を逆回転させて、圧力フィードバック制御(圧力制御)を行う。詳しくは、圧力フィードバック制御では、圧力センサＰＳ１により検出された作動油の圧力が、圧力指令信号Ｐｉが表す圧力と等しくなるように、メイン油圧ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御する。 Next, the process proceeds to step S2, where the main control unit 101 reverses the rotation of the main hydraulic pump P1 to perform pressure feedback control (pressure control). Specifically, in pressure feedback control, the rotation speed of the main hydraulic pump P1 is feedback-controlled so that the hydraulic fluid pressure detected by the pressure sensor PS1 equals the pressure represented by the pressure command signal Pi.
次に、ステップＳ３に進み、メイン制御部１０１から回転数信号Ｒｓをサブ制御部１０２,１０３に入力する。 Next, the process proceeds to step S3, where the rotation speed signal Rs is input from the main control unit 101 to the sub-control units 102 and 103.
次に、ステップＳ４に進み、サブ制御部１０２,１０３によって、サブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３を夫々逆回転させて、回転数を制御する。詳しくは、サブ制御部１０２は、回転数信号Ｒｓが表す回転数になるようにサブ油圧ポンプＰ２を制御すると共に、サブ制御部１０３は、回転数信号Ｒｓが表す回転数になるようにサブ油圧ポンプＰ３を制御する。ここで、サブ制御部１０２,１０３は、サブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３の回転数のみを制御し、圧力制御は行わず、メイン制御部１０１のみが圧力制御を行う。 Next, the process proceeds to step S4, where the sub-control units 102 and 103 control the rotation speed of the sub-hydraulic pumps P2 and P3 by rotating them in opposite directions. Specifically, sub-control unit 102 controls sub-hydraulic pump P2 to achieve the rotation speed indicated by the rotation speed signal Rs, while sub-control unit 103 controls sub-hydraulic pump P3 to achieve the rotation speed indicated by the rotation speed signal Rs. Here, sub-control units 102 and 103 only control the rotation speed of sub-hydraulic pumps P2 and P3; they do not perform pressure control, while only the main control unit 101 performs pressure control.
上記構成の油圧装置によれば、メイン油圧ポンプＰ１(第１油圧ポンプ)およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３(第２油圧ポンプ)により背圧制御を行うことで、１台の大容量の油圧ポンプに比べてメイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３夫々の慣性を小さくできるので、背圧制御における制御性を向上でき、油圧シリンダ１０を高速で下降させることができる。また、メイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３夫々の慣性を小さくすることにより、サージ発生を抑制できる。 With the hydraulic system configured as described above, back pressure control is performed using the main hydraulic pump P1 (first hydraulic pump) and sub-hydraulic pumps P2 and P3 (second hydraulic pumps). This allows for reduced inertia of each of the main hydraulic pump P1 and sub-hydraulic pumps P2 and P3 compared to a single large-capacity hydraulic pump. Therefore, controllability in back pressure control is improved, and the hydraulic cylinder 10 can be lowered at high speed. Furthermore, reducing the inertia of each of the main hydraulic pump P1 and sub-hydraulic pumps P2 and P3 suppresses surge generation.
大流量の油圧装置の場合には、その大流量に見合った油圧ポンプとモータとを選定することになり、油圧ポンプとモータの価格が非常に高くなる。一般的に３７ｋｗを超えるとモータの価格が急激に高価になると共に、油圧ポンプも流量が３００Ｌ／ｍｉｎ程度までが汎用的な範囲となり、例えば１１０ｋＷクラスで流量が９００Ｌ／ｍｉｎを１台の油圧ポンプで賄うと、非常に高価になるだけでなく入手性も悪いので、故障時などの対処が難しくなるという問題がある。これに対して、本開示の油圧装置は、汎用的な低価格の油圧ポンプとモータを複数用いる構成とすることによって、油圧ポンプとモータの入手性を上げ、故障時に迅速な対応が可能となるので、メンテナンス性を大幅に向上できる。 In the case of high-flow hydraulic systems, it is necessary to select hydraulic pumps and motors that match the high flow rate, resulting in very high prices for these components. Generally, motor prices increase sharply above 37 kW, and hydraulic pumps are generally limited to flow rates up to around 300 L/min. For example, using a single 110 kW class hydraulic pump to handle a flow rate of 900 L/min would be extremely expensive and difficult to obtain, posing a problem in the event of a malfunction. In contrast, the hydraulic system disclosed herein utilizes multiple general-purpose, low-cost hydraulic pumps and motors, improving the availability of these components and enabling rapid response in the event of a malfunction, thereby significantly improving maintainability.
また、油圧シリンダ１０(アクチュエータ)の背圧制御を行うとき、サブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３の回転数をサブ制御部１０２,１０３(第２制御部)によりメイン油圧ポンプＰ１の回転数以下に制御するので、メイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３が干渉し合って制御性が低下するのを抑制できる。 Furthermore, when controlling the back pressure of the hydraulic cylinder 10 (actuator), the rotational speeds of the sub-hydraulic pumps P2 and P3 are controlled by the sub-control units 102 and 103 (second control units) to be less than or equal to the rotational speed of the main hydraulic pump P1. This suppresses interference between the main hydraulic pump P1 and the sub-hydraulic pumps P2 and P3, which can lead to a decrease in controllability.
また、油圧シリンダ１０の背圧制御時に、サブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３の吐出圧力が、圧力制限信号Ｐｉｓが表す圧力制限値ｐｉｓ(＝圧力指令値ｐｉ＋所定圧力α)を越えないようにすることによって、メイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３が干渉し合って制御性が低下するのを抑制できる。 Furthermore, during back pressure control of the hydraulic cylinder 10, by ensuring that the discharge pressure of the sub-hydraulic pumps P2 and P3 does not exceed the pressure limit value pi (= pressure command value pi + predetermined pressure α) represented by the pressure limit signal Pi, it is possible to suppress interference between the main hydraulic pump P1 and the sub-hydraulic pumps P2 and P3, which would otherwise reduce controllability.
上記第１実施形態の油圧装置では、油圧シリンダ１０のピストン１２を上昇させる制御のとき、電磁弁２０,３０を閉じて、メイン油圧ポンプＰ１のみを用いて油圧シリンダ１０を駆動したが、電磁弁２０,３０を用いず、メイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３で油圧シリンダ１０のピストン１２を上昇させてもよい。 In the hydraulic system of the first embodiment described above, when controlling the raising of the piston 12 of the hydraulic cylinder 10, the solenoid valves 20 and 30 were closed and the hydraulic cylinder 10 was driven using only the main hydraulic pump P1. However, the piston 12 of the hydraulic cylinder 10 may be raised using the main hydraulic pump P1 and sub-hydraulic pumps P2 and P3 without using the solenoid valves 20 and 30.
〔第２実施形態〕
図４は、本開示の第２実施形態の油圧装置の概略ブロック図である。この第２実施形態の油圧装置は、リリーフ弁４０とモータＭ４と油圧ポンプＰ４と圧力センサＰＳ２およびリリーフ弁制御部１０４を除いて第１実施形態の油圧装置と同一の構成をしている。
[Second Embodiment]
Figure 4 is a schematic block diagram of a hydraulic system according to a second embodiment of the present disclosure. This hydraulic system of the second embodiment has the same configuration as the hydraulic system of the first embodiment, except for the relief valve 40, motor M4, hydraulic pump P4, pressure sensor PS2, and relief valve control unit 104.
第２実施形態の油圧装置は、油圧シリンダ１０から排出される作動油を油タンクＴに戻すリリーフ弁４０と、リリーフ弁４０のベント圧を検出する圧力センサＰＳ２と、リリーフ弁４０の設定圧Ｐｓｅｔを制御する油圧ポンプＰ４と、油圧ポンプＰ４を駆動するモータＭ４とを備える。油圧ポンプＰ４は、第３油圧ポンプの一例である。圧力センサＰＳ２は、第２圧力センサの一例である。 The hydraulic system of the second embodiment includes a relief valve 40 that returns the hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder 10 to the oil tank T, a pressure sensor PS2 that detects the vent pressure of the relief valve 40, a hydraulic pump P4 that controls the set pressure Pset of the relief valve 40, and a motor M4 that drives the hydraulic pump P4. The hydraulic pump P4 is an example of a third hydraulic pump. The pressure sensor PS2 is an example of a second pressure sensor.
油圧シリンダ１０のポート１０ａをリリーフ弁４０の入口ポート４１に接続し、リリーフ弁４０の出口ポート４２を油タンクＴに接続している。リリーフ弁４０は、パイロット作動形のリリーフ弁であり、油圧ポンプＰ４の吐出側をリリーフ弁４０のベントポート４３に接続している。これにより、油圧ポンプＰ４の吐出圧力がリリーフ弁４０のベントポート４３に供給されて、リリーフ弁４０の設定圧Ｐｓｅｔが制御される。 The port 10a of the hydraulic cylinder 10 is connected to the inlet port 41 of the relief valve 40, and the outlet port 42 of the relief valve 40 is connected to the oil tank T. The relief valve 40 is a pilot-operated relief valve, and the discharge side of the hydraulic pump P4 is connected to the vent port 43 of the relief valve 40. As a result, the discharge pressure of the hydraulic pump P4 is supplied to the vent port 43 of the relief valve 40, controlling the set pressure Pset of the relief valve 40.
図５は、第２実施形態の油圧装置の制御ブロック図である。この第２実施形態の油圧装置の制御ブロックは、リリーフ弁制御部１０４を除いて第１実施形態の油圧装置の制御ブロックと同一の構成をしている。リリーフ弁制御部１０４は、第３制御部の一例である。 Figure 5 is a control block diagram of the hydraulic system of the second embodiment. The control block of this second embodiment has the same configuration as the control block of the hydraulic system of the first embodiment, except for the relief valve control unit 104. The relief valve control unit 104 is an example of a third control unit.
油圧シリンダ１０のピストン１２を上昇させる制御と、油圧シリンダ１０のピストン１２を下降させる背圧制御は、リリーフ弁４０の動作を除いて第１実施形態の油圧装置と同じである。 The control for raising the piston 12 of the hydraulic cylinder 10 and the back pressure control for lowering the piston 12 of the hydraulic cylinder 10 are the same as those of the hydraulic system in the first embodiment, except for the operation of the relief valve 40.
リリーフ弁制御部１０４は、主機コントローラ２００からの圧力指令信号Ｐｉ,流量指令信号Ｑｉ,背圧指令信号ＢＰおよび圧力センサＰＳ２により検出された作動油の圧力を表す信号を受けて、油圧ポンプＰ４の回転数を制御する。 The relief valve control unit 104 receives pressure command signals Pi, flow rate command signals Qi, back pressure command signals BP, and signals representing the hydraulic fluid pressure detected by the pressure sensor PS2 from the main unit controller 200, and controls the rotation speed of the hydraulic pump P4.
図６は、第２実施形態の油圧装置の背圧制御時の圧力変化の一例を示している。図６において、縦軸は圧力[ＭＰａ]を表し、横軸は時間[任意目盛]を表す。 Figure 6 shows an example of pressure change during back pressure control of the hydraulic system in the second embodiment. In Figure 6, the vertical axis represents pressure [MPa], and the horizontal axis represents time [arbitrary scale].
図６の例では、油圧シリンダ１０の背圧制御の目標圧力を２０ＭＰａとする。また、リリーフ弁制御部１０４により油圧ポンプＰ４を制御して、リリーフ弁４０の設定圧Ｐｓｅｔを２０ＭＰａに設定している。 In the example shown in Figure 6, the target pressure for back pressure control of the hydraulic cylinder 10 is set to 20 MPa. Furthermore, the relief valve control unit 104 controls the hydraulic pump P4 to set the relief valve 40's set pressure Pset to 20 MPa.
油圧シリンダ１０の背圧制御が開始されると、第１実施形態と同様、メイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３は逆回転する。 When back pressure control of the hydraulic cylinder 10 is initiated, the main hydraulic pump P1 and the sub-hydraulic pumps P2 and P3 rotate in reverse, similar to the first embodiment.
例えば、プレス機械の背圧制御では、油圧シリンダ１０内にサージ圧が発生する。このとき、油圧シリンダ１０のポート１０ａの圧力がリリーフ弁４０の設定圧Ｐｓｅｔ以上になると、リリーフ弁４０が動作して油圧シリンダ１０から排出される作動油を油タンクＴに戻す。これによって、油圧シリンダ１０から発生するサージ圧を抑制する。 For example, in back pressure control of a press machine, surge pressure is generated within the hydraulic cylinder 10. When the pressure at port 10a of the hydraulic cylinder 10 exceeds the set pressure Pset of the relief valve 40, the relief valve 40 activates, returning the hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder 10 back to the oil tank T. This suppresses the surge pressure generated from the hydraulic cylinder 10.
その後、リリーフ弁制御部１０４により油圧ポンプＰ４を制御して、リリーフ弁４０の設定圧Ｐｓｅｔを２２ＭＰａに変更することにより、リリーフ弁４０が閉じる。リリーフ弁４０が閉じた後は、メイン油圧ポンプＰ１およびサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３により油圧シリンダ１０から排出される作動油を油タンクＴに戻す。 Subsequently, the relief valve control unit 104 controls the hydraulic pump P4 to change the set pressure Pset of the relief valve 40 to 22 MPa, thereby closing the relief valve 40. After the relief valve 40 closes, the main hydraulic pump P1 and sub-hydraulic pumps P2 and P3 return the hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder 10 to the oil tank T.
上記構成の油圧装置によれば、背圧制御時に油圧シリンダ１０(アクチュエータ)内にサージ圧が発生して、油圧シリンダ１０の背圧がリリーフ弁４０の設定圧Ｐｓｅｔ以上になると、リリーフ弁４０が動作して油圧シリンダ１０から排出される作動油を油タンクＴに戻すことにより、油圧シリンダ１０から発生するサージ圧を抑制することができる。 According to the hydraulic system configured above, when back pressure control is performed, surge pressure is generated within the hydraulic cylinder 10 (actuator). If the back pressure of the hydraulic cylinder 10 exceeds the set pressure Pset of the relief valve 40, the relief valve 40 operates to return the hydraulic fluid discharged from the hydraulic cylinder 10 to the oil tank T, thereby suppressing the surge pressure generated from the hydraulic cylinder 10.
上記第２実施形態の油圧装置は、第１実施形態の油圧装置と同様の効果を有する。 The hydraulic system of the second embodiment described above has the same effects as the hydraulic system of the first embodiment.
上記第１,第２実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダ１０に片ロッド油圧シリンダを用いたが、両ロッド油圧シリンダや油圧モータ等を用いてもよい。 In the first and second embodiments described above, a single-rod hydraulic cylinder was used as the actuator for the hydraulic cylinder 10, but a double-rod hydraulic cylinder or a hydraulic motor may also be used.
上記第１,第２実施形態では、第２油圧ポンプとしてサブ油圧ポンプＰ２,Ｐ３を用いたが、第２油圧ポンプは１または３以上でもよい。 In the first and second embodiments described above, sub-hydraulic pumps P2 and P3 were used as the second hydraulic pumps, but the number of second hydraulic pumps may be one or more.
上記第１,第２実施形態では、メイン油圧ポンプＰ１(第１油圧ポンプ)とサブ油圧ポンプＰ２(第２油圧ポンプ)およびサブ油圧ポンプＰ３(第２油圧ポンプ)に同じ性能の油圧ポンプを用いると共に、モータＭ１,Ｍ２,Ｍ３に同じ性能のモータを用いた油圧装置について説明したが、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの性能やモータの性能は異なっていてもよい。その場合、第１油圧ポンプを制御する第１制御部や第２油圧ポンプを制御する第２制御部は、制御する油圧ポンプやモータの性能に応じて油圧ポンプの回転数を適切に制御するのが好ましい。 In the first and second embodiments described above, a hydraulic system was described in which the main hydraulic pump P1 (first hydraulic pump), sub-hydraulic pump P2 (second hydraulic pump), and sub-hydraulic pump P3 (second hydraulic pump) all have the same performance, and the motors M1, M2, and M3 all have the same performance. However, the performance of the first and second hydraulic pumps and the motors may differ. In that case, it is preferable that the first control unit controlling the first hydraulic pump and the second control unit controlling the second hydraulic pump appropriately control the rotational speed of the hydraulic pumps according to the performance of the hydraulic pumps and motors being controlled.
本開示の具体的な実施の形態について説明したが、本開示は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々変更して実施することができる。 While specific embodiments of this disclosure have been described, this disclosure is not limited to the first and second embodiments described above, and can be implemented with various modifications within the scope of this disclosure.
１０…油圧シリンダ(アクチュエータ)
１０ａ…ポート
１１…シリンダチューブ
１２…ピストン
１３…ピストンロッド
２０,３０…電磁弁
４０…リリーフ弁
１０１…メイン制御部(第１制御部)
１０２,１０３…サブ制御部(第２制御部)
１０４…リリーフ弁制御部(第３制御部)
Ｍ１,Ｍ２,Ｍ３,Ｍ４…モータ
Ｐ１…メイン油圧ポンプ(第１油圧ポンプ)
Ｐ２,Ｐ３…サブ油圧ポンプ(第２油圧ポンプ)
Ｐ４…油圧ポンプ(第３油圧ポンプ)
ＰＳ１…圧力センサ(第１圧力センサ)
ＰＳ２…圧力センサ(第２圧力センサ)
Ｔ…油タンク
10. Hydraulic cylinder (actuator)
10a...Port 11...Cylinder tube 12...Piston 13...Piston rod 20,30...Solenoid valve 40...Relief valve 101...Main control unit (first control unit)
102, 103... Sub-control units (Second Control Unit)
104... Relief valve control unit (3rd control unit)
M1, M2, M3, M4... Motors P1... Main hydraulic pump (first hydraulic pump)
P2, P3... Sub-hydraulic pumps (second hydraulic pumps)
P4... Hydraulic pump (third hydraulic pump)
PS1... Pressure sensor (first pressure sensor)
PS2... Pressure sensor (second pressure sensor)
T... Oil tank
Claims (4)
上記アクチュエータ(１０)に上記油タンク(Ｔ)からの作動油を供給する第２油圧ポンプ(Ｐ２,Ｐ３)と、
上記第１油圧ポンプ(Ｐ１)が吐出する作動油の圧力を検出する第１圧力センサ(ＰＳ１)と、
圧力指令信号(Ｐｉ)と流量指令信号(Ｑｉ)および上記第１圧力センサ(ＰＳ１)により検出された上記作動油の圧力を表す信号を受けて、上記第１油圧ポンプ(Ｐ１)の回転数を制御する第１制御部(１０１)と、
上記第２油圧ポンプ(Ｐ２,Ｐ３)の回転数を制御する第２制御部(１０２,１０３)と
を備え、
上記第１制御部(１０１)は、上記アクチュエータの背圧制御を行うとき、上記第１油圧ポンプ(Ｐ１)の回転数を表す信号(Ｒｓ)を出力し、
上記第２制御部(１０２,１０３)は、上記アクチュエータ(１０)の背圧制御を行うとき、上記第１制御部(１０１)からの上記第１油圧ポンプ(Ｐ１)の回転数を表す信号(Ｒｓ)による指示により上記第２油圧ポンプ(Ｐ２,Ｐ３)の回転数を制御する、油圧装置。 A first hydraulic pump (P1) supplies hydraulic fluid from an oil tank (T) to the actuator (10),
A second hydraulic pump (P2, P3) supplies hydraulic fluid from the oil tank (T) to the actuator (10),
A first pressure sensor (PS1) detects the pressure of the hydraulic fluid discharged by the first hydraulic pump (P1) described above,
A first control unit (101) controls the rotational speed of the first hydraulic pump (P1) in response to a pressure command signal (Pi), a flow rate command signal (Qi), and a signal representing the pressure of the hydraulic fluid detected by the first pressure sensor (PS1).
The system includes a second control unit (102, 103) that controls the rotational speed of the second hydraulic pump (P2, P3),
When the first control unit (101) controls the back pressure of the actuator, it outputs a signal (Rs) representing the rotational speed of the first hydraulic pump (P1).
The second control unit (102, 103) controls the rotational speed of the second hydraulic pump (P2, P3) based on a signal (Rs) from the first control unit (101) indicating the rotational speed of the first hydraulic pump (P1) when controlling the back pressure of the actuator (10).
上記第２制御部(１０２,１０３)は、上記アクチュエータ(１０)の背圧制御を行うとき、上記第２油圧ポンプ(Ｐ２,Ｐ３)の回転数を上記第１油圧ポンプ(Ｐ１)の回転数以下に制御する、油圧装置。 In the hydraulic system according to claim 1,
The second control unit (102, 103) controls the rotational speed of the second hydraulic pump (P2, P3) to be less than or equal to the rotational speed of the first hydraulic pump (P1) when controlling the back pressure of the actuator (10).
上記第２制御部(１０２,１０３)は、上記アクチュエータ(１０)の背圧制御を行うとき、上記圧力指令信号(Ｐｉ)により表される圧力指令値よりも所定圧力高い圧力制限値を表す信号(Ｐｉｓ)を受けて、上記第２油圧ポンプ(Ｐ２,Ｐ３)の吐出圧力が上記圧力制限値を越えないように上記第２油圧ポンプ(Ｐ２,Ｐ３)の回転数を制御する、油圧装置。 In the hydraulic system according to claim 1 or 2,
The second control unit (102, 103) described above controls the back pressure of the actuator (10) and, upon receiving a signal (Pis) representing a pressure limit value that is a predetermined pressure higher than the pressure command value represented by the pressure command signal (Pi), controls the rotational speed of the second hydraulic pumps (P2, P3) so that the discharge pressure of the second hydraulic pumps (P2, P3) does not exceed the pressure limit value.
上記アクチュエータ(１０)から排出される作動油を上記油タンク(Ｔ)に戻すリリーフ弁(４０)と、
上記リリーフ弁(４０)のベントポートに吐出側が接続された第３油圧ポンプ(Ｐ４)と、
上記リリーフ弁(４０)のベント圧を検出する第２圧力センサ(ＰＳ２)と、
上記第２圧力センサ(ＰＳ２)により検出された上記リリーフ弁(４０)のベント圧に応じて上記第３油圧ポンプ(Ｐ４)の回転数を制御する第３制御部(１０４)と
を備え、
上記第３制御部(１０４)は、上記アクチュエータ(１０)の背圧制御を行うとき、上記第３油圧ポンプ(Ｐ４)から吐出された作動油の圧力で上記リリーフ弁(４０)のベント圧を制御することにより上記リリーフ弁(４０)の設定圧を制御する、油圧装置。 In the hydraulic system according to claim 1 or 2,
A relief valve (40) returns the hydraulic fluid discharged from the actuator (10) to the oil tank (T),
A third hydraulic pump (P4) is connected to the vent port of the above-mentioned relief valve (40) on its discharge side,
A second pressure sensor (PS2) detects the vent pressure of the above-mentioned relief valve (40),
The system includes a third control unit (104) that controls the rotational speed of the third hydraulic pump (P4) in accordance with the vent pressure of the relief valve (40) detected by the second pressure sensor (PS2),
The third control unit (104) controls the set pressure of the relief valve (40) by controlling the vent pressure of the relief valve (40) with the pressure of the hydraulic fluid discharged from the third hydraulic pump (P4) when controlling the back pressure of the actuator (10).
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| JP2020171959A (en) | 2018-08-31 | 2020-10-22 | ダイキン工業株式会社 | Die cushion device |
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