JPH0313233A - 電気油圧式システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気油圧式アクチュエータシステムに関し、さ
らに詳細には曲げ工程中の管壁の薄肉化を防止するため
の管材曲げ機械の制御に関する。

（従来の技術） アクチュエータシステム及び負荷の運動及び／又は圧力
の制御を目的とする電気油圧式制御の分野では多くの技
術応用が知られている。例えば、管材を曲げるための典
型的な機械では、曲げ工程中、管材は曲げヘッドの上流
で把持又はクランプされ、管壁の薄肉化を防止するため
に曲げ工程中曲げヘッド方向に付勢される。クランプは
ストックの長手方向への滑動を許容しつつ、曲げアクチ
ュエータ及びダイの運動の関数として正確に制御された
圧力で曲げヘッド内に管材を押圧することが好ましい。

上述の特徴を有する管材曲げ機械では、押圧型アクチュ
エータによって管クランプに供給される圧力が測定され
、圧力逃し弁が調整されて圧力対時間の所望のプロフィ
ルが獲得される。

しかしながら、これまでは、管材に沿って締め付ける機
械の滑動速度の制御や、かかる速度の関数として管材に
加えられる長手方向圧力の制御が試みられることはなか
った。結果的に、これまでに提案されてきた制御システ
ムでは、曲げ工程の所望の品質を有する制御を獲得する
ことはできず、特に曲げ工程中に管壁の薄肉化を生じる
おそれがあった。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の一般的目的は、アクチュエータ及び負
荷の圧力及び運動の双方を正確にかつより強力に制御す
ることが可能な電気油圧式アクチュエータシステムを提
供することにある。

本発明の別の目的は、現時点の電子制御処理能力に関す
る技術を組み入れて、新しいシステムを構築するにせよ
既存のシステムに付加するにせよ、経済的かつ容易に実
行可能な上記種類の電気油圧式アクチュエータシステム
を提供することにある。

本発明のさらに特定する目的は、正確にプログラム可能
な関数でもって、管材曲げ機械の押圧シリンダのようア
クチュエータ負荷の圧力及び負荷を制御するための電気
油圧式システムを提供することにある。本発明のさらに
関連する目的は、曲げ工程中の薄肉化を防止するべく曲
げヘッド内に管材を長手方向に押圧するための押圧シリ
ンダの制御を強化可能な管材曲げ用電気油圧式システム
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の第１に重要な観点によれば、油圧式アクチュエ
ータに連結された可動負荷に供給される圧力を制御する
ための電気油圧式システムは、加圧された制御油をアク
チュエータに可変的に供給するべく弁制御電子信号に呼
応する電気油圧式弁を含んでいる。センサがアクチュエ
ータの作業油圧力の関数として圧力フィードバック信号
を供給し、第２のセンサがアクチュエータに連結された
負荷の速度の関数として速度フィードバック信号を供給
する。圧力誤差信号が、圧力フィードバック信号と制御
システムへの入力して受信された圧力命令信号との間の
差分の関数として獲得される。圧力誤差信号は速度フィ
ードバック信号の関数として変調され、弁に対して弁制
御信号を供給する。特に、本発明の好適な実施例におい
ては、速度フィードバック信号はシステムに対する速度
制限命令信号入力と比較されて、速度フィードバック信
号が制限命令信号を超過した場合に速度差分信号を展開
する。圧力誤差信号は速度差分信号の関数として変調さ
れ、速度制限命令入力関連するレベルよりも大きくなら
ないようにアクチュエータ及び負荷の速度を保持する。

本発明の現在のところ最適と考えられる第２の重要な観
点によれば、管材曲げ用電気油圧式システムは、マンド
レルを備えた曲げヘッドと曲げダイに連結されたアクチ
ュエータを含み、管材に係合してマンドレルの周りで管
材を曲げる。電気油圧式弁は押圧シリンダに制御油を可
変的に供給するべく弁制御電子信号に呼応し、クランプ
の滑動速度が決定される。入力命令信号はかかる滑動速
度の関数として変調され、弁に供給される弁制御信号が
展開される。本発明の好適な実施例においては、滑動速
度が速度制限命令を比較され、滑動速度が速度制限を超
過した場合の速度差分が展開され、入力命令信号が変調
されて、滑動速度が速度制限命令のレベル以下に保持さ
れる。

本発明の好適な実施例においては、入力命令は曲げヘッ
ド内に管材を供給する圧力を制御する圧力命令の形式を
とる。第２のフィードバック制御ループは、上述の速度
フィードバック制御ループに加えて、押圧アクチュエー
タに供給される油圧圧力を測定するための圧力センサを
含んでいる。測定差荒れた圧力は圧力命令と比較され、
弁制御信号が命令と測定された圧力の差分の関数として
展開される。結果的に得られる圧力誤差が弁制御信号を
展開するために使用されて、管クランプの滑動速度が速
度制限命令を超過した場合にのみ速度制御ループによっ
て変調される。

本発明の別の目的、特徴及び作用効果は、以下の説明、
特許請求の範囲の記載及び添付図面に基づきさらによく
理解されよう。

（実施例及び作用） 第１図は本発明の好適な実施例に基づく管材曲げ装置１
０を示している。曲げヘッド１２はマンドレル１４と曲
げアクチュエータ又はシリンダ１８のピストン２０に連
結されたダイ１６を含んでいる。

管材２２が断続式駆動装置２４によってマンドレル１４
とダイ１６の間で方向２６に送られる。クランプ機構２
８が管材の方向２６への動きに関し曲げヘッド１２の上
流に配置され、管材を選択的に把持すべくクランプアク
チュエータ又はシリンダ３２のピストン３０に連結され
る。曲げシリンダ１８とクランプシリンダ３２は加圧さ
れた制御油を各シリンダに選択的に供給するべく関連す
るソレノイド弁３４．３６に連結されている。ソレノイ
ド弁３４３６及び管材供給機構２４は主制御器３８に連
結されて、以下に説明するように、協働して動作する。

押圧式アクチュエータ又はシリンダ４０は、クランプ機
構２８に連結されたロッド４４を備えたピストン４２と
、加圧された制御油をピストン４２の両側で受けるため
の好適なボートを備えている。

シリンダ４０の流体ボートは、ポンプ４８からフィルタ
５０を介して流体を供給するサーボ弁４６に連結され、
流体をシリンダ４０から冷却装置５４及びフィルタ５６
を介して油だめ５２に戻す。ソレノイド弁５８はシリン
ダ４０のロッド側とサーボ弁４６の戻りボートの間に連
結され、リザーバ５２へのロッド側シリンダの圧力を選
択的に緩衝するべく制御器３８から電子制御信号を受信
する。弁制御器６０はサーボ弁４６のトルクモータに弁
制御信号を供給する。電気音響センサ６２その他好適な
センサがシリンダ４０上に取り付けられて、シリンダ４
０内のピストン４２の位置を示す信号Ｙを弁制御器６０
に供給する。圧力センサ６４が、流体圧力を示す対応す
る信号Ｐを制御器６０に供給するために、押圧シリンダ
４０のロッドから離れた側の制御油の駆動圧力に応答す
る。弁制御器６０は好ましくは高速双方向直列データバ
ス６６によって主制御器３８に連結され、　弁制御器に
入力命令信号を供給し、さらにシステム動作を示す信号
を弁制御器から受信する。

押圧シリンダ４０、サーボ弁４６、弁制御器６０、音響
センサ６２及び圧力センサ６４は好ましくは、第２図に
示すように一体型アセンブリ６８内に組み込まれる。サ
ーボ弁４６はタッププレート７０によって押圧シリンダ
４０のマニホルドハウジング７２に取り付けられる。タ
ッププレート７０はサーボ弁４６とシリンダ４００ウツ
ドから離れた側のボートの間で流体通路に圧力センサ６
４を連結するために用いられる。弁制御器６０はサーボ
弁４６上に取り付けられ、主制御器３８（第１図）、圧
力センサ６４及び電気音響センサ６２に対する多重接続
器を備えている。米国特許第４，７５７，７４７号には
、弁４６のトルクモータに制御信号を供給するためのマ
イクロプロセッサベースの制御電子回路を含む一体型ア
センブリに組み込まれた制御器６０、サーボ弁４６、ア
クチュエータ４０及びセンサ６２が開示されている。上
記特許に開示された制御用電子回路はまた、電気音響セ
ンサ６２を起動し、アクチュエータのピストン位置を示
す信号Ｙをそこから受信するための機能を含んでいる。

米国特許第４，８１１，５６１号は関連するサーボ弁を
備えたアクチュエータと高速双方向直列通信及び制御バ
ス６６（第１図）によって主制御器に連結された制御器
とを含む電気油圧式システムが開示されている。上記米
国特許は、両方とも本件出願人に譲渡されたものであり
、ここに参考までに組み入れられている。

一般的な動作時には、管材供給機構２４が起動されマン
ドレル１４とダイ１６の間に所定の長さの管材２２が供
給される。それから、管材の運動が制動され、シリンダ
３２が起動されて管材をクランプする。曲げシリンダ１
８が起動されてマンドレル１４の周りで管材２２を曲げ
る。同時に、押圧シリンダ４０が起動されて管材２２を
方向２６の曲げヘッド１２方向に付勢する。クランプ２
８が圧力が持続する限り管材２２に沿った滑動を許容す
る。

かかる曲げヘッド内の圧力は、それが適切に制御される
場合には、曲げ工程中の管材の壁の薄肉化を防止するこ
とができる。

第３図は、最適な制御器動作のモードで公的にプログラ
ミングされた、サーボ弁４６と押圧シリンダ４０に連結
された弁制御器６０の機能的ブロック図である。比較器
７４は、動作の圧力制御モード時に主制御器３８（第１
図）から入力圧力信号Ｐｃを受信するか、又は動作の位
置制御モード時に入力位置命令信号Ｙｃを受信する。セ
ンサ６４からの圧力フィードバック信号Ｐ及びセンサ６
２からの位置フィードバック信号Ｙはスイッチ７６に供
給されて、（主制御器から）圧力／位置モード選択を受
信し、比較器７４の第２入力に選択されたセンサ信号出
力を供給する。動作の選択されたモードに応じて圧力誤
差又は位置誤差を示す比較器７４の出力が第２の比較器
７６の一方の入力に供給される。押圧シリンダ４０の滑
動速度Ｖはシリンダ位置センサ信号Ｙに基づき段８０に
おいて計算され、かかる速度は段８２において守勢黒信
号３８からの速度制限命令信号Ｖｔと段８２で比較され
る。押圧シリンダ４０の滑動速度が速度制限命令を超過
した場合に、速度誤差信号Ｅｖが比例／積分（Ｐ　Ｉ　
：　Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ／Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制
御及び進み／遅れ比較器ネットワーク８４を介して比較
器７８の第２の入力に送られる。

比較器７８は誤差信号Ｅを比例／積分制御ネットワーク
８６に送り、該ネットワークが次いで対応する弁制御信
号Ｕを電子スイッチ８８の信号入力に供給する。スイッ
チ８８の別の信号入力が主制御器３８（第１図）から弁
命令信号ＵＯを受信し、スイッチ８８は主制御器からの
開／閉ループモード選択入力により制御される。スイッ
チ８８の出力がパルスは場変調制御弁制御信号としてサ
ーボ弁４６のトルクモータに供給される。

動作時、スイッチ８８が通常は命令Ｕがサーボ弁４６に
供給される閉ループ制御（図示せず）に設定され、スイ
ッチ７６が通常は第３図に示すように圧力信号フィード
バックに設定される。圧力命令Ｐｃが押圧シリンダ４０
の実際の圧力と比較され、圧力誤差信号が比較器７４で
発生される。

押圧シリンダ４４で滑動速度が速度制限命令Ｖｌに相当
するレベルを下回っている限りは、比較器７４の圧力誤
差出力が比較器７８によって制御ネットワーク８６に供
給される。しかしながら、押圧シリンダ４０の滑動速度
が制限命令Ｖ１のレベルを超過した場合イこは、比較器
７４の圧力誤差出力が、それに対応して、速度誤差ＥＶ
により減少され、サーボ弁４６に対する命令Ｕを変調し
、滑動速度が所望の制限速度以下に維持されるレベルに
まで制御油流量を減少させる。圧力命令Ｐｃ対時間、及
び速度制限命令Ｖｌとのプロフィルは、最適の品質の曲
げを獲得するべく曲げヘッド１２において動作を選択的
に調整可能であるものと理解されるべきである。かかる
選択と適合性は通常は経験に応じて行われる。選択可能
な位置制御及び動作の開ループモードに関する機能はま
ず第１に保守と校正の目的のために供されるものである
。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、アクチュエータ及び負
荷の圧力及び運動の双方を正確にかつより強力に制御す
ることが可能な電気油圧式アクチュエータシステムが提
供される。さらに、本発明によれば、現時点の電子制御
処理能力に関する技術を組み入れて、新しいシステムを
構築するにせよ既存のシステムに付加するにせよ、経済
的かつ容易に実行可能な上記種類の電気油圧式アクチュ
エータシステムが提供される。

さらに、本発明によれば、正確にプログラム可能な関数
でもって、管材曲げ機械の押圧シリンダのようアクチュ
エータ負荷の圧力及び負荷を制御するための電気油圧式
システムが提供される。さらに、本発明によれば、曲げ
工程中の薄肉化を防止するべく曲げヘッド内に管材を長
手方向に押圧するための押圧シリンダの制御を強化可能
な管材曲げ用電気油圧式システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現在のところ最適の実施例に基づく
、管材曲げ機械及び関連する制御システムの機能的ブロ
ック図であり、 第２図は、第１図に機能的に説明された、押圧シリンダ
と、弁と、弁制御器のアセンブリの側面図であり、さら
に、 第３図は、第１図の弁制御器の機能的ブロック図である
。 １０・・・管材曲げ機械、 １２・・・曲げヘッド、 １４・・・マンドレル、 １６・・・グイ、 １８・・・曲げアクチュエータ、 ２０・・・ピストン、 ２２・・・管材、 ２４・・・駆動装置、 ２６・・・管材運動方向、 ２８・・・クランプ機構、 ３０・・・ピストン、 ３２・・・クラップアクチュエータ、 ３４　、３６・・・ソレノイド弁、 ３８・・・主制御器、 ４０・・・シリンダ、 ４２・−・ピストン、 ４４・・・ロッド、 ４６・・・サーボ弁、 ６０・・・制御器、 ６２・・・電気音響センサ、 ６４・・・圧力センサ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　油圧式アクチュエータ手段に連結された可動負荷に
   供給される圧力を制御するための電気油圧式システムで
   あって、 加圧された制御油を上記アクチュエータ手段に可変的に
   供給するべく、弁制御電子信号に応答する電気油圧式弁
   と、 上記アクチュエータ手段の制御油圧力の関数として圧力
   フィードバック信号を供給するための手段と、 上記負荷の速度の関数として速度フィードバック信号を
   供給するための手段と、 上記圧力命令信号と上記圧力フィードバック信号との間
   の差分の関数として圧力誤差信号を供給するための手段
   と、さらに、 上記弁に上記弁制御信号を供給するべく、 上記速度フィードバック信号の関数として上記圧力誤差
   信号を変調するための手段とを含むことを特徴とする、
   電気油圧式システム。 ２　上記変調手段が、上記圧力誤差信号と上記速度フィ
   ードバック信号の差分の関数として上記弁制御信号を供
   給するための手段を含むことを特徴とする、請求項１に
   記載の電気油圧式システム。 ３　上記変調手段が、速度制限命令信号を受信するため
   の手段と、上記速度制限命令信号に対して上記速度フィ
   ードバック信号を比較して上記速度フィードバック信号
   が上記速度制限命令信号を超過した場合に速度差分信号
   を展開するための手段と、さらに、上記速度差分信号の
   関数として上記入力命令信号を変調するための手段とを
   含むことを特徴とする、請求項２に記載の電気油圧式シ
   ステム。 ４　マンドレルを備えた曲げヘッドと、管材に係合して
   上記マンドレルの周りで上記管材を曲げるための手段と
   、さらに、マンドレルの周りで曲げ動作が行われている
   管に管材の薄肉化を減少させるための手段をとを含む、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の電気油圧式システム
   において、 上記マンドレルが、上記管材を把持するための手段と、
   上記管材を上記曲げヘッドの方向に長手方向に押圧する
   べく上記把持手段に連結された油圧式アクチュエータ手
   段と、さらに、上記曲げヘッド内への上記管材の押圧を
   制御するべく上記管材押圧手段に連結された制御手段と
   から成り、 上記制御手段が、上記アクチュエータ手段に制御油を可
   変的に供給するべく弁制御電子信号に応答する電気油圧
   式弁手段と、入力命令電子信号を受信する手段と、上記
   管材把持手段での滑動速度を決定するべく上記管材把持
   手段委連結された手段と、さらに、上記弁制御信号とし
   て上記弁に対する上記入力命令信号の送信を変調するべ
   く上記滑動速度に応答する手段と化ら成ることを特徴と
   する、請求項１乃至３のいずれかに記載の電気油圧式シ
   ステム。 ５　上記速度決定手段が、上記滑動速度の関数として速
   度電子信号を供給するための手段を含み、さらに、上記
   変調手段が上記入力命令信号と上記速度信号との差分の
   関数として上記弁制御信号を供給するための手段を含む
   ことを特徴とする、請求項４に記載の電気油圧式システ
   ム。 ６　上記変調手段が、速度制限命令信号を受信するため
   の手段と、上記速度制限命令信号に対して上記速度信号
   を比較して上記速度信号が上記速度制限命令信号を超過
   した場合に速度差分信号を展関するための手段と、さら
   に、上記速度差分信号の関数として上記入力命令信号を
   変調するための手段とからなることを特徴とする、請求
   項５に記載の電気油圧式システム。 ７　上記アクチュエータ手段で選択された制御変数を測
   定し対応する制御変数フィードバック電子信号を供給す
   るための手段をさらに含み、上記入力命令を信号を受信
   するための手段が、上記選択された制御変数の制御に関
   する命令信号を受信するための手段と、さらに、上記選
   択された変数命令信号と上記制御変数フィードバック信
   号の差分の関数として上記弁制御信号を供給するための
   手段とを含むことを特徴とする、請求項５に記載の電気
   油圧式システム。 ８　上記制御変数が上記アクチュエータ手段の位置を含
   むことを特徴とする、請求項７に記載の電気油圧式シス
   テム。 ９　上記制御変数が上記アクチュエータ手段の圧力を含
   むことを特徴とする、請求項７に記載の電気油圧式シス
   テム。 １０　上記変数測定手段が、上記アクチュエータ手段の
   位置及び圧力の関数としてのそれぞれのフィードバック
   信号を供給するためのアクチュエータ手段の第１及び第
   ２のセンサと、上記入力命令信号受信手段との連結のた
   めに上記フィードバック信号管で選択を行うための手段
   とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の電気油圧
   式システム。 １１　上記アクチュエータ手段が、シリンダ内を摺動可
   能なピストンを備えた線形アクチュエータと、上記把持
   手段に対し上記ピストンを連結するロッドと、上記ピス
   トンの反対側で上記シリンダに上記弁手段からの制御油
   を供給するためのボートと、さらに、上記ピストンの反
   対側での流体圧力の供給の間に上記ピストンの上記ロッ
   ド側の流体圧力を緩衝するべく上記ピストンのロッド側
   の上記ボートに連結された第２の弁手段とを含むことを
   特徴とする、請求項４に記載の電気油圧式システム。