JPH10220406A - 加工機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音が少なく、設備費の削減およびメインテ
ナンスの容易化を図ることができ、パワーマッチ制御を
行なえる加工機械の制御装置を提供する 【解決手段】 固定容量形ポンプ１からプレスを駆動す
る油圧シリンダ４,４'へ向かう吐出ライン２に電磁比例
式リリーフ弁５を接続する。減算部９により、上記油圧
シリンダ４,４'の変位量目標値を表わす指令信号Ｖ_iか
ら上記リニアエンコーダ６,６'から入力される検出信号
Ｖ_f,Ｖ_f'を減算して偏差信号Ｖ_eを求める。コントロー
ラ７により、減算部９から出力された前回の偏差信号に
対する今回の偏差信号の増分ΔＶ_eが一定値以上か否か
を判別し、一定値以上と判別したとき、電磁比例式リリ
ーフ弁５にその設定圧力を増加させる増加指令信号を出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレスなどの加工
機械を駆動する油圧アクチュエータの変位量や圧力を制
御する加工機械の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制御装置として、例えば
概略的に図５に示すようなものが知られている(特開平
２−６０２１号公報)。この制御装置は、パイロット圧
によりばね５１aに抗して斜板を中立方向へ傾動させる
シリンダ５１bを有する可変容量形油圧ポンプ５１と、
この油圧ポンプ５１の吐出ライン５２にＰポートを接続
した４ポート３位置の絞り切換弁５３と、この絞り切換
弁５３の２次ポートＡ,Ｂに夫々ロッド室,ヘッド室を接
続し、ロッドの先端に図示しないプレスのラムを固定し
た油圧シリンダ５５と、上記油圧ポンプ５１の流量,圧
力を制御する複合弁５６と、吐出ライン５２の圧力を設
定するための電磁比例式リリーフ弁５７と、吐出ライン
５２の最大圧を規制する安全弁５８とからなる。

【０００３】上記複合弁５６は、絞り切換弁５３の前,
後の圧力をパイロットライン５９,６０を介して一方,他
方(可変ばね７３側)の制御ポートＸ,Ｙに受けて動作し、
Ｎポートを、上記パイロットライン５９に連なるＬポー
トとタンク６３に連なるＭポートとに連続的に切換接続
する流量補償弁６１と、絞り切換弁５３の前位の吐出ラ
イン５２の圧力を一方の制御ポートＸに上記パイロット
ライン５９を介して直接,他方(可変ばね７４側)の制御
ポートＹに上記パイロットライン５９から分岐する絞り
６５を介設したライン６４を介して夫々受けて動作し、
かつ制御ポートＹの圧力がパイロットライン６６を経て
上記電磁比例式リリーフ弁５７で制御されて、油圧ポン
プ５１のシリンダ５１bにパイロットライン６７を経て
連なるＮポートを、上記パイロットライン５９に連なる
Ｌポートと上記流量補償弁６１のＮポートに連なるＭポ
ートとに連続的に切換接続する圧力補償弁６２と、上記
パイロットライン６７と流量補償弁６１のＮポート,圧
力補償弁６２のＭポートを繋ぐパイロットライン６８と
を接続するライン６９に、パイロットライン６７に向か
って順方向をなして介設した逆止弁７０からなる。な
お、上記安全弁５８は、電磁比例式リリーフ弁５７の前
位のパイロットライン６６からタンクへ分岐するライン
７１に介設されている。

【０００４】そして、流量制御時には、流量補償弁６１
の動作によって、絞り切換弁５３の前後の差圧が一定に
なるように、可変容量形ポンプ５１のシリンダ５１bを
介して斜板を制御する。一方、圧力制御時には、電磁比
例式リリーフ弁５７と圧力補償弁６２の動作によって、
可変容量形ポンプ５１の斜板の傾きを制御して吐出ライ
ン５２の圧力を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
加工機械の制御装置は、流量制御時および圧力制御時に
可変ポンプ５１の斜板を複合弁５６を介してシリンダ５
１bにより傾動させて吐出量を増減しているため、ポン
プの騒音が大きいという問題がある。また、プレスなど
の加工機械の油圧シリンダ５５を駆動するには、能力的
に固定容量形ポンプで十分であり、可変容量形ポンプ５
１を用いることは、設備費が嵩み、メインテナンスに手
間がかかって不利になるという問題もある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、制御手法を工夫
した固定容量形ポンプを用いることにより、騒音が少な
く、設備費の削減およびメインテナンスの容易化を図る
ことができ、しかもエネルギロスの少ないパワーマッチ
制御を行なうことができる加工機械の制御装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、この種の制御装置には、シリンダロッ
ドの変位量の検出信号に基づいてフィードバック制御を
行なうコントローラによって制御されるサーボ弁が介設
されている点に着目し、このコントローラによって固定
容量形ポンプの吐出圧をリリーフ弁を介して制御するこ
とに想到し、本発明を構成するに至った。即ち、本発明
の加工機械駆動用の油圧アクチュエータを制御する制御
装置は、固定容量形ポンプと、この固定容量形ポンプか
ら上記油圧アクチュエータへ向かう吐出ラインに接続さ
れた電磁比例式リリーフ弁と、上記油圧アクチュエータ
の変位量を検出する変位センサと、上記油圧アクチュエ
ータの変位量目標値を表わす指令信号から上記変位セン
サからの検出信号を減算して偏差信号を求める減算手段
と、この減算手段から出力された前回の偏差信号に対す
る今回の偏差信号の増分が一定値以上か否かを判別し、
一定値以上と判別したとき、上記電磁比例式リリーフ弁
の設定圧力を増加させる増加指令信号を上記電磁比例式
リリーフ弁に出力する判別手段を備えたことを特徴とす
る。

【０００８】減算手段は、油圧アクチュエータの変位量
目標値を表わす指令信号から、油圧アクチュエータの変
位量を検出する変位センサからの検出信号を減算して偏
差信号を求め、判別手段は、上記偏差信号に応じた設定
圧力を表わす制御信号を、固定容量形ポンプの吐出ライ
ンに接続された電磁比例式リリーフ弁に出力する。い
ま、上記指令信号が例えば時間の１次関数で変化すると
すれば、まず接近中でワークの抵抗を受けない油圧アク
チュエータは定速動作するので、偏差信号つまり制御信
号は一定となり、電磁比例式リリーフ弁によって吐出ラ
インの圧力は一定に保持される。次に、油圧アクチュエ
ータがワークに当接すると、動作速度が低下するので、
偏差信号は増加して、前回の偏差信号に対する今回の偏
差信号の増分が一定値以上になる。すると、判別手段
は、電磁比例式リリーフ弁にその設定圧力を増加させる
増加指令信号を出力し、これにより吐出ラインの圧力
は、ワークの加工に必要な大きさまで高められる。

【０００９】このように、本発明の加工機械の制御装置
では、斜板をもつ可変容量形ポンプに代えて固定容量形
ポンプを用いているので、ポンプ騒音の低減,設備費の
削減,メインテナンスの容易化を図ることができるう
え、負荷つまりワークの反力に応じて吐出ラインの圧力
を増減できて、エネルギロスの少ないパワーマッチ制御
を実現できる。また、油圧アクチュエータがワークに当
接しない限り、吐出ラインの圧力が高まらないので、油
圧アクチュエータのフィードバック制御用サーボ弁の前
後に過大な差圧が生じないから、安定な制御を行なうこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。図１は、加工機械としてのプレ
ス(図２参照)を駆動する油圧シリンダを制御する制御装
置の一例を示す概略図である。この制御装置は、固定容
量形ポンプ１と、この固定容量形ポンプ１から油圧シリ
ンダ４,４'に向かう吐出ライン２にＰポートを接続した
サーボ弁３と、このサーボ弁３の上流側の吐出ライン２
に接続された電磁比例式リリーフ弁５と、上記油圧シリ
ンダ４,４'の変位量を検出する変位センサとしてのリニ
アエンコーダ６,６'(図２参照)と、後述する減算手段お
よび判別手段を兼ねるコントローラ７で構成される。

【００１１】上記コントローラ７は、リニアエンコーダ
６,６'からの検出信号Ｖ_f,Ｖ_f'であるパルスを計数する
カウンタ８と、油圧シリンダの変位量目標値を表わす指
令信号Ｖ_iから上記カウンタ８の計数値が表わす検出信
号を減算して,大きい方を偏差信号Ｖ_eとして出力する減
算手段としての減算部９と、この減算部９から入力され
た前回の偏差信号に対する今回の偏差信号の増分が所定
の負荷増加に対応する一定値以上か否かを判別する負荷
判別部１０と、この負荷判別部１０が肯と判別したとき
この負荷判別部から出力される偏差信号の増分ΔＶ_eを
受けて、これに対応するリリーフ弁５の設定圧の圧力増
分を算出する圧力演算部１１と、この圧力演算部１１で
算出された圧力増分ΔＰをリリーフ弁５の現在の設定圧
に加算して,加算値が油圧系の最大圧を超えるか否かを
判別し、超えるときは最大圧に対応する電圧信号を,超え
ないときは加算値に対応する電圧信号を出力するととも
に、上記負荷判別部１０が否と判別したときこの負荷判
別部１０から出力される零信号を受けて,現在出力して
いる電圧信号をそのまま出力する圧力設定部１２と、こ
の圧力設定部１２からのディジタルの出力電圧をアナロ
グ信号Ｖ_cに変換して増幅器１４に出力するＡ／Ｄ変換
器１３とからなる。

【００１２】なお、上記負荷判別部１０,圧力演算部１
１,圧力設定部１２およびＤ／Ａ変換器１３により、減
算部９から出力された前回の偏差信号に対する今回の偏
差信号の増分が一定値以上か否かを判別し、一定値以上
と判別したとき、電磁比例式リリーフ弁５にその設定圧
力を増加させる増加指令信号を出力する判別手段を構成
している。図２は、プレスの正面図であり、このプレス
は、図１の油圧シリンダ４,４'のロッド４a,４a'の先端
に両側を固定し,下端に上型１６を取り付けたラム１５
と、このラム１５に対向して配置され,上端に下型１８
を取り付けたテーブル１７からなり、各ロッド４a,４a'
の変位量は、各エンコーダ６,６'で検出され、検出信号
Ｖ_f,Ｖ_f'としてコントローラ７のカウンタ８(図１参照)
に入力される。

【００１３】上記構成のプレスの制御装置の動作につい
て、図３のフローチャートおよび図４の経時変化のグラ
フにより次に説明する。プレス工程が開始すると、サー
ボ弁３が油圧シリンダのロッド下降側に切り換えられる
とともに、コントローラ７の減算部９は、油圧シリンダ
のロッド４a,４a'の変位量目標値を表わす指令信号Ｖ_i
とエンコーダ６,６'からカウンタ８を経る変位量の検出
信号Ｖ_f,Ｖ_f'(図４(Ａ)参照)とを受けて、両信号の偏差
信号Ｖ_eを求め、圧力設定部１２は、まずこの偏差信号
Ｖ_eに比例する電圧信号Ｖ_c(図４(Ｂ)参照)をＤ／Ａ変換
器１３,増幅器１４を経て電磁比例式リリーフ弁５に出
力し、これにより固定容量形ポンプ１の吐出ライン２の
圧力は、ワーク接近中のロッドの速度(加圧速度)に対応
する値に保持されて、ステップＳ１でロッド４a,４a'が
上死点から定速で下降を始める。

【００１４】上記指令信号Ｖ_iは、図４(Ａ)から分かる
ように時間に関して直線的に変化し、検出信号Ｖ_f,Ｖ_f'
も、ロッド４a,４a'がワークに当接するまでは抵抗を受
けずに定速下降するので、減算部９がステップＳ２で算
出する偏差信号Ｖ_eは一定になるから、負荷判別部１０
は、ステップＳ４で前回の偏差信号に対する今回の偏差
信号の増分が零になるので否と判断し、従って圧力設定
部１２が負荷判別部１０からの零信号を受けて,前回出
力していた電圧信号Ｖ_cを図４(Ｂ)に示すようにそのま
ま出力し、リリーフ弁５の設定圧は不変だから吐出ライ
ン２の圧力もそのまま保持される。

【００１５】次に、ロッド４a,４a'が図４の時刻Ｔ₁に
おいてワークに当接すると、ワークからの反力を受けて
ロッドの下降速度が低下するので、偏差信号Ｖ_e＝Ｖ_i−
Ｖ_f(Ｖ_f≧Ｖ_f'),Ｖ_i−Ｖ_f'(Ｖ_f＜Ｖ_f')は、図４(Ａ)の
時刻Ｔ₁,Ｔ₂間の如く刻々増加するから、負荷判別部１
０はステップＳ４で肯と判断し、ステップＳ５でワーク
による負荷反力ありとして、前回の偏差信号に対する今
回の偏差信号の増分ΔＶ_eを求め,これを圧力演算部１１
に出力する。すると、圧力演算部１１は、上記増分ΔＶ
_eに対応するリリーフ弁５の設定圧の増分ΔＰを算出
し、圧力設定部１２は、ステップＳ６で上記増分ΔＰを
現在の設定圧に加算した後、ステップＳ７でその加算値
が加圧正常範囲の最大圧以内か否かを判断する。そし
て、最大圧以内と判断すれば、ステップＳ８で上記加算
値に対応する電圧信号を、図４(Ｂ)の時刻Ｔ₁,Ｔ₂間の
漸増するＶ_cとして、Ｄ／Ａ変換器１３と増幅器１４を
経てリリーフ弁５に出力し、これによって吐出ライン２
の圧力は、時刻Ｔ₂にはワークの加工に必要な大きさま
で高められることになる。時刻Ｔ₂以降、ロッドの下降
速度は、ワークの加工により当接前の下降速度よりも遅
いが一定になるので、偏差信号の増分ΔＶ_eが無くなっ
てステップＳ４で否と判断され、圧力設定部１２からの
電圧信号Ｖ_cが図４(Ｂ)の如く高い値で再び一定にな
り、吐出ライン２の圧力は、これに対応する一定高圧に
保持される。

【００１６】一方、圧力設定部１２が、ステップＳ７で
否,つまり上記加算値が加圧正常範囲の最大圧を超える
と判断すると、ステップＳ９に進んで上記最大圧に対応
する電圧信号をリリーフ弁５に出力し、これにより吐出
ライン２の圧力は、安全弁があった従来例と同様に上記
最大圧に保持される。そして、ロッド４a,４a'が下死点
に到達すると、コントローラ７がステップＳ１０で肯と
判断して、プレス工程が終了し、上昇工程へと切り換わ
る。

【００１７】このように、上記プレスの制御装置では、
図５の従来例で述べた斜板をもつ可変容量形ポンプ５１
に代えて固定容量形ポンプ１を用いているので、斜板の
傾動に伴う騒音が無くなるうえ、ポンプの設備費を削減
し,ポンプのメインテナンスを容易にでき、しかも偏差
信号の一定以上の増分ΔＶ_eにより負荷増加つまりワー
クの反力増加に応じて吐出ライン２の圧力を増加でき
て、エネルギロスの少ないパワーマッチ制御を実現する
ことができる。また、油圧シリンダのロッド４a,４a'が
ワークに当接しない限り、吐出ライン２の圧力が低圧に
保持されるので、ロッドのフィードバック制御用サーボ
弁の前後に過大な差圧が生じないから、安定した制御を
行なうことができる。上記実施の形態では、判別手段と
しての圧力設定部１２でリリーフ弁４への出力電圧が加
圧正常範囲の最大圧を超えるか否かを判別し、超えると
きは最大圧に対応する電圧信号を出力するようにしてい
るので、過大な吐出圧を防止できるという利点がある。

【００１８】なお、本発明の油圧アクチュエータは、上
記実施の形態の油圧シリンダ４,４'に限らず油圧モータ
などでもよく、また、本発明の変位センサは、上記実施
の形態のリニアエンコーダ６,６'に限らず、アナログの
変位量検出信号を出力する変位計などでもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
加工機械の油圧アクチュエータを制御する制御装置は、
固定容量形ポンプと、この固定容量形ポンプから上記油
圧アクチュエータへ向かう吐出ラインに接続された電磁
比例式リリーフ弁と、上記油圧アクチュエータの変位量
を検出する変位センサと、上記油圧アクチュエータの変
位量目標値を表わす指令信号から上記変位センサからの
検出信号を減算して偏差信号を求める減算手段と、この
減算手段から出力された前回の偏差信号に対する今回の
偏差信号の増分が一定値以上か否かを判別し、一定値以
上と判別したとき、上記電磁比例式リリーフ弁の設定圧
力を増加させる増加指令信号を上記電磁比例式リリーフ
弁に出力する判別手段を備えているので、可変容量形ポ
ンプの斜板傾動に伴う騒音を無くすとともに設備費の削
減およびメインテナンスの容易化を図ることができ、し
かもエネルギロスの少ないパワーマッチ制御を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるプレスの油圧シリンダを制御す
る制御装置を示す概略図である。

【図２】 上記プレスの正面図である。

【図３】 図１のコントローラによる制御の流れを示す
フローチャートである。

【図４】 図１の油圧シリンダのロッド位置の指令信号
と検出信号および出力電圧の時間変化を示す図である。

【図５】 従来のプレスの油圧シリンダの制御装置の概
略図である。

【符号の説明】

１…固定容量形ポンプ、２…吐出ライン、３…サーボ
弁、４,４'…油圧シリンダ、４a,４a'…ロッド、５…電
磁比例式リリーフ弁、６,６'…リニアエンコーダ、７…
コントローラ、９…減算部、１０…負荷判別部、１１…
圧力演算部、１２…圧力設定部、１４…増幅器、１５…
ラム、１６…上型、１７…テーブル、１８…下型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工機械を駆動する油圧アクチュエータ
   (４,４')を制御する加工機械の制御装置において、 固定容量形ポンプ(１)と、 この固定容量形ポンプ(１)から上記油圧アクチュエータ
   (４,４')へ向かう吐出ライン(２)に接続された電磁比例
   式リリーフ弁(５)と、 上記油圧アクチュエータ(４,４')の変位量を検出する変
   位センサ(６,６')と、 上記油圧アクチュエータ(４,４')の変位量目標値を表わ
   す指令信号(Ｖ_i)から上記変位センサ(６,６')からの検
   出信号(Ｖ_f,Ｖ_f')を減算して偏差信号（Ｖ_e）を求める
   減算手段(９)と、 この減算手段(９)から出力された前回の偏差信号に対す
   る今回の偏差信号の増分(ΔＶ_e)が一定値以上か否かを
   判別し、一定値以上と判別したとき、上記電磁比例式リ
   リーフ弁(５)の設定圧力を増加させる増加指令信号を上
   記電磁比例式リリーフ弁(５)に出力する判別手段(１０,
   １１,１２,１３)を備えたことを特徴とする加工機械の
   制御装置。