JPWO2007114339A1 - Hydraulic supply device and control method of hydraulic actuator device using the same - Google Patents
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Abstract
本発明は、応答性が高く、種々の母機サイズに対応可能な油圧供給装置に関する。この油圧供給装置は、可変速電動機(11)とポンプユニット(12)を各々備えた複数基の油圧ポンプ装置(10);各ポンプユニットの吐出口(13)に対し、それぞれ双方向に作動油の通過を阻害なく許容するように直接に連通され、個々のポンプユニット(12)から吐出される作動油の流れを合流して負荷側へ導き、或いは逆向きに負荷側から戻されてくる作動油の流れを分流して各ポンプユニット(12)へ導くための作動油通路(21);及び各油圧ポンプ装置(10)の電動機(11)の回転数を互いに同期して制御するための制御手段(14, 15)を備える。The present invention relates to a hydraulic pressure supply device that has high responsiveness and is compatible with various base machine sizes. The hydraulic pressure supply device includes a plurality of hydraulic pump devices (10) each including a variable speed electric motor (11) and a pump unit (12); each of the hydraulic fluid is bidirectionally supplied to the discharge port (13) of each pump unit. Directly communicated so as to allow the passage of the oil without interruption, and the flow of hydraulic oil discharged from the individual pump units (12) is joined and guided to the load side, or the operation returned in the reverse direction from the load side Control for controlling the rotational speed of the hydraulic oil passage (21) for diverting the flow of oil to each pump unit (12); and the rotational speed of the electric motor (11) of each hydraulic pump device (10) in synchronization with each other Means (14, 15) are provided.
Description
本発明は、例えば油圧シリンダや油圧モータなどの各種油圧アクチュエータ装置に予め定められた流量及び/又は圧力の作動油を供給するための油圧供給装置に関し、更には係る油圧供給装置を用いて油圧アクチュエータ装置の駆動を制御するための方法に関するものである。 The present invention relates to a hydraulic pressure supply device for supplying hydraulic fluid having a predetermined flow rate and / or pressure to various hydraulic actuator devices such as a hydraulic cylinder and a hydraulic motor, and further, a hydraulic actuator using the hydraulic pressure supply device. It relates to a method for controlling the drive of a device.
射出成形装置やプレス成形装置などでは、種々の油圧アクチュエータ装置に油圧供給装置から作動油を導き、油圧供給装置側で作動油の流量及び/又は圧力を制御することにより油圧アクチュエータ装置の作動速度やトルクを制御している。例えばプラスチック成形用の射出成形機では、金型のキャビティに原料樹脂を注入するための射出シリンダ、原料樹脂を射出シリンダへ送り込む計量スクリューコンベアの回転駆動用油圧モータ、金型を加圧下に閉鎖するための型締めシリンダ、金型のキャビティ内から成形品を取り出すためのエジェクタシリンダ等、種々の動作部分に油圧アクチュエータ装置が使用されている。 In injection molding devices, press molding devices, etc., hydraulic fluid is guided from various hydraulic actuators to various hydraulic actuator devices, and the hydraulic fluid flow rate and / or pressure is controlled on the hydraulic pressure supply device side to control the hydraulic actuator device operating speed. Torque is controlled. For example, in an injection molding machine for plastic molding, an injection cylinder for injecting a raw material resin into a mold cavity, a hydraulic motor for rotating a metering screw conveyor for feeding the raw material resin into the injection cylinder, and a mold are closed under pressure. Hydraulic actuator devices are used in various operating parts such as a clamping cylinder for ejecting and an ejector cylinder for taking out a molded product from a cavity of a mold.
このような油圧機器を使用する産業機械は広汎に利用されており、それによって生産される製品のサイズもますます多様化している。射出成形装置を例にとると、電子部品や携帯用電子端末機器の筐体などの比較的小形の製品から、車両及び航空機の内装パネル部品や及び容器類などの中形の製品或いは更に大形の製品まで、成形対象製品のサイズの多様化に伴って金型は大形化する。しかしながら、これらの油圧機器を使用する産業機械では母機側のサイズが大きくなった場合、それに対応して油圧供給装置から供給すべき作動油の流量及び圧力も増やす必要がある。従って、油圧供給装置の製造業者としては、一般的には母機側の大形化に対応できるようにポンプユニットとその駆動電動機を抜本的に大形化した数種類の定格容量の油圧供給装置をシリーズ化して用意しておく必要がある。 Industrial machines using such hydraulic equipment are widely used, and the sizes of products produced thereby are diversifying. Taking an injection molding device as an example, from a relatively small product such as an electronic component or a casing of a portable electronic terminal device, to a medium-sized product such as an interior panel component or container of a vehicle or an aircraft, or a larger size. As the size of the products to be molded diversifies, the molds become larger. However, in an industrial machine that uses these hydraulic devices, when the size of the mother machine increases, it is necessary to increase the flow rate and pressure of hydraulic oil to be supplied from the hydraulic supply device accordingly. Therefore, as a manufacturer of hydraulic supply devices, in general, there are several types of hydraulic supply devices with several rated capacities that have been drastically enlarged pump units and their drive motors in order to cope with the larger size of the main unit. It is necessary to prepare it.
図7は、このように数種類の定格容量でシリーズ化された従来の油圧供給装置の構成概念を油圧回路図で示す説明図である。図7に示す通り、油圧供給装置70a,70b,70cは、それぞれ固定容量形又は可変容量形のポンプユニットとその駆動用の可変速交流サーボモータとを備え、サーボモータの回転を、回転数検知器(エンコーダ)と圧力検知器からのフィードバック信号により速度サーボ制御及びトルクサーボ制御方式で制御することによりポンプユニットから吐出される作動油の流量及び圧力を動作指令信号(速度指令及び圧力指令)に追従するように制御するようにしたサーボ制御形の油圧パワーユニットである。このように、従来は数種類のポンプ容量の油圧パワーユニット70a〜70cがシリーズ化して用意されており、母機側のサイズに応じて適合するポンプ容量の油圧パワーユニットが選択されている。しかしながら、このようなシリーズ化は油圧供給装置の製造業者にとって余剰在庫を生み出す要因となっているだけでなく、ユーザーにとっても例えば大容量のポンプユニットでは高速回転域での使用が困難であったり、サーボモータも大型のものでは高速回転域での使用に適さないなど、種々の不都合を招いていた。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration concept of a conventional hydraulic pressure supply apparatus serialized in several types of rated capacities as described above using a hydraulic circuit diagram. As shown in FIG. 7, each of the hydraulic
そこで、例えば特許文献1には、特別に大容量を必要とされる場合に複数の油圧ポンプ装置を並列接続して合算吐出流量を負荷側へ供給することが提案されている。
この特許文献1に開示されている提案は、一定圧力の作動油を負荷へ供給するためのものであり、個々のポンプ装置の吐出圧をリリーフ弁によって一定圧力に維持しつつ、作動油の下限流量及び上限流量をフロースイッチで検出し、2台目以降のポンプ装置の作動と非作動を選択するものである。しかしながら、この方式においては動作の切り換わりに時間的な遅れが不可避的に生じ、応答性が低い難点が指摘されている。リリーフ弁によって一定吐出圧に制限された上で、必要な場合にはフロースイッチでの流量の上限と下限の検出を待たなければならないからである。
The proposal disclosed in
応答性を改善する一つの方式として、リリーフ弁やフロースイッチを使用せずに複数基のポンプ装置を並列運転する吐出流量合算方式も可能である。但しその場合には、複数基のポンプ装置のうち、起動されていないポンプ装置への作動油の逆流入を防止するために各ポンプ装置の吐出ラインに個々に逆止弁を設ける必要がある。図8にその一例を示す。図8に示す通り、複数基の油圧ポンプ装置80a〜dによって射出成形機90へ作動油を供給する際には、常に最初に起動する油圧ポンプ装置80aを除いて、他の油圧ポンプ装置80b〜dの吐出口81にそれぞれ逆止弁82を設け、これら油圧ポンプ装置80b〜dのいずれかが起動されていないときに別の油圧ポンプ装置からの作動油が逆流入してくることを防止する必要があった。
As one method for improving the responsiveness, a combined discharge flow rate method in which a plurality of pump devices are operated in parallel without using a relief valve or a flow switch is also possible. However, in that case, it is necessary to provide a check valve individually in the discharge line of each pump device in order to prevent the reverse flow of the hydraulic oil into the pump device that has not been activated among the plurality of pump devices. An example is shown in FIG. As shown in FIG. 8, when hydraulic fluid is supplied to the
その理由は、装置の起動時に複数基の油圧ポンプ装置の各電動機が一斉に同時起動しない限り、僅かでも先行して起動したポンプ装置からの流体エネルギーが未だ起動されていないポンプ装置へ流入し、この起動されていないポンプ装置のポンプユニットが油圧モータとして動作してしまうからである。この結果、今や油圧モータとして動作するポンプユニットに連結されているモータが強制的に逆回転され、機器焼損に至ることさえ懸念される。このような現象は、僅か一台の油圧ポンプ装置が何らかの理由で起動しなかった場合でも生じるので、実際には全ての油圧ポンプ装置80a〜dの吐出口81にそれぞれ逆止弁82を設ける必要がある。
The reason is that the fluid energy from the pump device that was started even a little earlier flows into the pump device that has not been started, as long as the electric motors of a plurality of hydraulic pump devices do not start simultaneously at the time of startup of the device, This is because the pump unit of the pump device that has not been activated operates as a hydraulic motor. As a result, there is a concern that the motor connected to the pump unit that now operates as a hydraulic motor is forcibly reversely rotated, resulting in equipment burnout. Such a phenomenon occurs even when only one hydraulic pump device is not started for some reason. In practice, it is necessary to provide
しかしながら、負荷側の油圧アクチュエータ装置の圧抜き操作を行う際には油圧ポンプ装置側で作動油をリザーバへ流出させる必要があることを想起すれば、図8に示す回路方式においては逆止弁の存在が圧抜き操作時の応答性の犠牲を余儀なくするものであることが明らかである。 However, if it is recalled that the hydraulic pump device side needs to discharge the hydraulic oil to the reservoir when performing the pressure release operation of the load side hydraulic actuator device, the circuit system shown in FIG. It is clear that the presence is at the expense of responsiveness during the depressurization operation.
以上のように、大容量の油圧ポンプ装置ではポンプユニット自体が高速回転域での使用に難点を持ち、またサーボモータも大形化に伴って高速回転域で使用できなくなるものが多く、しかもサーボ制御の応答性も遅くなり、性能と仕事量のコストバランスが悪化する等の問題が指摘されている。 As described above, in large-capacity hydraulic pump devices, the pump unit itself has difficulties in use in the high-speed rotation range, and many servo motors cannot be used in the high-speed rotation range as the size increases, and servos Problems have been pointed out such as slow control responsiveness and worsening the cost balance between performance and workload.
本発明の目的は、高い応答性を維持し、母機サイズの増大に対応し易い油圧供給装置及びそれを用いた油圧アクチュエータ装置の駆動制御方法を提供することである。このような油圧供給装置は、負荷側に不測の事態が生じても電動機や制御ユニットの損傷及び不具合を起しにくい構成を備えていなければならない。 An object of the present invention is to provide a hydraulic pressure supply device that maintains high responsiveness and can easily cope with an increase in the size of a mother machine, and a drive control method for a hydraulic actuator device using the same. Such a hydraulic pressure supply device must have a configuration that is unlikely to cause damage or malfunction of the electric motor or the control unit even if an unexpected situation occurs on the load side.
この目的を解決するための本発明による油圧供給装置は、可変速電動機及び該電動機によって駆動されるポンプユニットを各々備えた複数基の油圧ポンプ装置;各ポンプユニットの吐出口に対し、それぞれ吐出方向及び吸引方向の双方向に関して作動油の通過を阻害なく許容するように直接に連通され、個々のポンプユニットから吐出される作動油の流れを合流して負荷側の油圧アクチュエータ装置へ導き、或いは逆向きに負荷側のアクチュエータ装置から戻されてくる作動油の流れを分流して各ポンプユニットへ導くための作動油通路;及び、各ポンプユニットが互いに同等の動作特性で作動するように各油圧ポンプ装置の電動機の回転数を互いに同期して制御するための制御手段を備えている。 In order to solve this object, a hydraulic pressure supply device according to the present invention includes a plurality of hydraulic pump devices each including a variable speed electric motor and a pump unit driven by the electric motor; the discharge direction with respect to the discharge port of each pump unit In addition, the flow of the hydraulic oil is directly communicated so as to allow the passage of the hydraulic oil with respect to both directions of the suction direction, and the flow of the hydraulic oil discharged from the individual pump units is joined and led to the hydraulic actuator device on the load side, or vice versa Hydraulic oil passages for diverting the flow of hydraulic oil returned from the actuator device on the load side to the respective pump units; and each hydraulic pump so that each pump unit operates with the same operating characteristics Control means for controlling the rotation speed of the motor of the apparatus in synchronization with each other is provided.
本発明の好適な一実施形態によれば、各可変速電動機はそれぞれ回転数制御のためのサーボ制御ユニット及び回転数検知器と組み合わされたサーボモータによって構成される。前記制御手段は各油圧ポンプ装置の各サーボ制御ユニットを統括制御し、個々の油圧ポンプ装置では回転数検知器で検出されたサーボモータの回転数に対応するフィードバック信号がサーボ制御ユニットに与えられる。これにより個々のサーボ制御ユニットは、制御手段から与えられる統括的な制御指令に追従するように個々のサーボモータの回転数をサーボ制御する。各油圧ポンプ装置のポンプユニットの吐出口に共通に連通する前記作動油通路には全ての油圧ポンプ装置に共通の一つの圧力検知器が設けられ、この圧力検知器によって作動油通路内の作動油圧力が検出される。この圧力検知器による検出信号はフィードバック信号として制御手段に与えられ、それにより制御手段による統括的な制御の支配下に属する全てのサーボ制御ユニットを介して全ての油圧ポンプ装置のサーボモータの機械出力トルクが共通にサーボ制御される。 According to a preferred embodiment of the present invention, each variable speed motor is constituted by a servo motor combined with a servo control unit for controlling the rotational speed and a rotational speed detector. The control means controls each servo control unit of each hydraulic pump device, and in each hydraulic pump device, a feedback signal corresponding to the rotation speed of the servo motor detected by the rotation speed detector is given to the servo control unit. Thereby, each servo control unit servo-controls the rotation speed of each servo motor so as to follow a general control command given from the control means. The hydraulic oil passage that communicates in common with the discharge port of the pump unit of each hydraulic pump device is provided with one pressure detector common to all the hydraulic pump devices, and the hydraulic fluid in the hydraulic oil passage is provided by this pressure detector. Pressure is detected. The detection signal from this pressure detector is given to the control means as a feedback signal, whereby the mechanical output of the servo motors of all the hydraulic pump devices through all the servo control units belonging to the overall control of the control means. Torque is servo controlled in common.
本発明の別の好適な一実施形態によれば、前記油圧供給装置は、作動油通路内の作動油の圧力を検知する圧力検知器、及び該圧力検知器からの検知信号が異常圧力値を示したときに前記作動油通路に関連付けられた全ての油圧ポンプ装置の駆動を停止させる駆動停止手段を更に備えている。 According to another preferred embodiment of the present invention, the hydraulic pressure supply device includes a pressure detector that detects the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic oil passage, and a detection signal from the pressure detector indicates an abnormal pressure value. Drive stop means for stopping the drive of all the hydraulic pump devices associated with the hydraulic oil passage when shown is further provided.
本発明の更に別の好適な一実施形態によれば、前記油圧供給装置は、各油圧ポンプ装置の電動機の回転数を個々に検知する回転数検知器、及び該回転数検知器から、いずれか少なくとも1基の油圧ポンプ装置における電動機の回転異常を示す検知信号が出力されたときに全ての油圧ポンプ装置の駆動を停止させる駆動停止手段を更に備えている。 According to still another preferred embodiment of the present invention, the hydraulic pressure supply device includes any one of a rotation speed detector that individually detects the rotation speed of the electric motor of each hydraulic pump apparatus, and the rotation speed detector. Drive stop means is further provided for stopping the drive of all the hydraulic pump devices when a detection signal indicating abnormal rotation of the electric motor in at least one hydraulic pump device is output.
本発明は、以上のような油圧供給装置を用い、前記作動油通路を介して負荷側に接続された複数の油圧アクチュエータ装置の作動を選択的に制御する方法も提供する。この方法では、負荷側に接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に応じて予め選択された2基以上の台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が前記制御手段によって互いに同期して制御される。 The present invention also provides a method for selectively controlling the operation of a plurality of hydraulic actuator devices connected to the load side through the hydraulic oil passage using the hydraulic pressure supply device as described above. In this method, the number of revolutions of each electric motor belonging to two or more hydraulic pump devices selected in advance according to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the load side is controlled in synchronization with each other by the control means. The
この場合、一つの好適な変形実施形態によれば、前記油圧アクチュエータ装置として少なくとも第1の油圧アクチュエータ装置と第2の油圧アクチュエータ装置が準備され、これら油圧アクチュエータ装置のいずれか一方又は双方が切換弁装置により選択的に前記作動流体通路に接続され、該切換弁装置による選択に応じて、前記作動油通路に接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に見合う台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が前記制御手段によって制御される。 In this case, according to one preferred variant embodiment, at least a first hydraulic actuator device and a second hydraulic actuator device are prepared as the hydraulic actuator device, and either one or both of these hydraulic actuator devices is a switching valve. Rotation of each electric motor belonging to the number of hydraulic pump devices that is selectively connected to the working fluid passage by a device and corresponds to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the hydraulic oil passage according to the selection by the switching valve device The number is controlled by the control means.
別の一つの好適な変形実施形態によれば、前記作動油通路として互いに別の油圧アクチュエータ装置に接続された第1の作動油通路と第2の作動油通路が準備され、これら作動油通路のいずれか一方又は双方に対して少なくとも2基以上の前記油圧ポンプ装置に属するポンプユニットの吐出口が開閉弁装置により選択的に連通され、該開閉弁装置による選択に応じて、前記第1及び/又は第2の作動油通路に接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に見合う台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が前記制御手段によって制御される。 According to another preferred variant embodiment, a first hydraulic fluid passage and a second hydraulic fluid passage connected to different hydraulic actuator devices are prepared as the hydraulic fluid passages, and the hydraulic fluid passages are provided. Discharge ports of at least two or more hydraulic pump devices belonging to at least two of the hydraulic pump devices are selectively communicated to either one or both by an on-off valve device, and the first and / or the first and / or Alternatively, the number of revolutions of each electric motor belonging to the number of hydraulic pump devices corresponding to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the second hydraulic oil passage is controlled by the control means.
本発明によれば、個々の油圧ポンプ装置は小形のものでよく、必要な台数の油圧ポンプ装置を負荷側の要求する容量に応じて選択的に並列運転するから小形の油圧ポンプ装置の高い応答性が維持され、母機サイズの増大にも対応しやすいという利点を享受することができる。また、負荷側に不測の事態が起きても、各油圧ポンプ装置の電動機やサーボ制御ユニットに損傷や不具合が生じることを未然に防止するための対策も講じ易い。 According to the present invention, each of the hydraulic pump devices may be small, and the required number of hydraulic pump devices are selectively operated in parallel according to the capacity required on the load side, so that the high response of the small hydraulic pump device is high. Can be obtained, and the advantage that it can easily cope with an increase in the size of the mother machine can be enjoyed. In addition, even if an unexpected situation occurs on the load side, it is easy to take measures to prevent the motors and servo control units of each hydraulic pump device from being damaged or malfunctioning.
本発明による油圧供給装置は、個々の油圧ポンプ装置自体の高い応答性を維持したまま母機サイズの増大に対応して大容量の油圧供給装置として機能する。 The hydraulic pressure supply device according to the present invention functions as a large-capacity hydraulic pressure supply device corresponding to the increase in the size of the mother machine while maintaining the high responsiveness of each individual hydraulic pump device itself.
即ち、本発明による油圧供給装置では、負荷側に接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に応じて予め選択された2基以上の台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が制御手段によって互いに同期して制御される。例えば、制御手段から与えられる起動指令信号によって複数基の油圧ポンプ装置の電動機が同期して回転を開始すると、これらの油圧ポンプ装置のポンプユニットから吐出される作動油は、各ポンプユニットの吐出口にそれぞれ直接に連通された作動油通路によって合流され、合算流量で負荷側の油圧アクチュエータ装置へ導かれる。この場合、各ポンプユニットの作動は制御手段によってサーボ制御され、その際の油圧供給装置全体としての応答性は、個々の油圧ポンプ装置自体に固有の高い応答性が維持される。従って本発明によれば、射出成形機などの母機側のサイズ変更に備えて数種類の定格性能の油圧供給装置を用意しておく必要はなく、極端な場合は単一定格仕様の油圧ポンプ装置を母機側で必要とする負荷容量に見合う台数だけ組み合わせて本発明による油圧供給装置を構成すればよく、油圧供給装置の製造業者は、製造・保守・在庫管理などの各方面で計り知れない利益を享受することができる。尚、油圧ポンプ装置は正逆双方向回転に適合する形式であってもよく、この場合は、例えば負荷側の油圧系統からの作動油の圧抜きを制御手段によるポンプ回転数制御のもとに能率よく行うことができる。即ち、制御手段によって複数基の油圧ポンプ装置の電動機を逆回転させると、負荷側のアクチュエータ装置から戻されてくる作動油の流れは作動油通路によって分流され、各ポンプユニットへ個々に吸引される。この場合も各ポンプユニットの作動は制御手段によってサーボ制御され、その際の油圧供給装置全体としての応答性は個々の油圧ポンプ装置自体に固有の高い応答性が維持される。 That is, in the hydraulic pressure supply device according to the present invention, the rotational speeds of the motors belonging to two or more hydraulic pump devices selected in advance according to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the load side are mutually controlled by the control means. It is controlled synchronously. For example, when the motors of a plurality of hydraulic pump devices start rotating in synchronization with an activation command signal given from the control means, the hydraulic oil discharged from the pump units of these hydraulic pump devices is discharged from the discharge port of each pump unit. Are joined by hydraulic fluid passages that are directly communicated with each other, and are led to a hydraulic actuator device on the load side with a combined flow rate. In this case, the operation of each pump unit is servo-controlled by the control means, and the responsiveness of the entire hydraulic pressure supply device at that time maintains a high responsiveness specific to the individual hydraulic pump device itself. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to prepare several kinds of rated performance hydraulic supply devices in preparation for the size change on the mother machine side such as an injection molding machine. The hydraulic supply device according to the present invention may be configured by combining only the number corresponding to the load capacity required on the mother machine side, and the manufacturer of the hydraulic supply device has immeasurable benefits in various areas such as manufacturing, maintenance, inventory management, etc. You can enjoy it. The hydraulic pump device may be of a type adapted to forward / reverse bidirectional rotation. In this case, for example, the hydraulic oil is released from the hydraulic system on the load side under the control of the pump speed by the control means. Can be done efficiently. That is, when the motors of the plurality of hydraulic pump devices are reversely rotated by the control means, the flow of hydraulic oil returned from the load-side actuator device is divided by the hydraulic oil passage and is individually sucked into each pump unit. . Also in this case, the operation of each pump unit is servo-controlled by the control means, and the responsiveness of the entire hydraulic pressure supply device at that time maintains a high responsiveness specific to the individual hydraulic pump device itself.
本発明の油圧供給装置において、油圧ポンプ装置のポンプユニットを駆動するための電動機としては回転数の制御が可能な各種の電動機を利用することができる。尚、電動機に代えて内燃機関を用いることもできるが、正確な回転数の制御には電動機を用いることが好ましい。このような電動機としては、インバータモータ、ステッピングモータ、サーボモータ等、各種のDCまたはAC同期電動機を例に挙げることができる。 In the hydraulic pressure supply device of the present invention, various types of electric motors capable of controlling the rotation speed can be used as electric motors for driving the pump units of the hydraulic pump device. Although an internal combustion engine can be used instead of the electric motor, it is preferable to use the electric motor for accurate control of the rotational speed. Examples of such an electric motor include various DC or AC synchronous motors such as an inverter motor, a stepping motor, and a servo motor.
例えば、ステッピングモータには、回転電気角がデジタル入力によるパルスの数に比例するという特徴があるが、応答速度は他のモータと比べて遅く,パルスを発生させるための回路(ドライバ)や、回転制御するための制御機器を別途準備する必要がある。 For example, a stepping motor has a feature that the electrical angle of rotation is proportional to the number of pulses by digital input, but the response speed is slower than other motors, and a circuit (driver) for generating pulses, rotation, It is necessary to separately prepare a control device for controlling.
サーボモータは、ロータリーエンコーダなどの回転数検知器やその他の外部センサーからのフィードバック信号に応じて機械的出力(回転速度、推力トルク、位置)を動作指令に追従してサーボ制御する機能を備えた電動機であり、DC又はAC電動機に回転数制御のためのサーボ制御ユニット及びセンサーを組み合わせた製品が市販されている。このような市販のサーボモータ製品は、制御対象の状態を計測し,動作指令による基準値と比較して自動的に修正制御する機能を備え、フィードバック入力についても、エンコーダや電流検出器の他に位置センサーなどの各種外部センサーからの信号にも対応しているので、本発明の油圧供給装置における油圧ポンプ装置のポンプユニットを駆動するための電動機及び制御手段として好適に利用することができる。 The servo motor has a function to servo-control the mechanical output (rotation speed, thrust torque, position) according to the operation command according to the feedback signal from the rotation speed detector such as a rotary encoder and other external sensors. A product that is a motor and is a combination of a DC or AC motor and a servo control unit and sensor for controlling the rotational speed is commercially available. Such a commercially available servo motor product has a function to measure the state of the controlled object and automatically perform correction control in comparison with the reference value based on the operation command. In addition to the encoder and current detector, feedback input is also available. Since it corresponds also to signals from various external sensors such as position sensors, it can be suitably used as an electric motor and control means for driving the pump unit of the hydraulic pump device in the hydraulic pressure supply device of the present invention.
本発明の油圧供給装置において、油圧ポンプ装置のポンプユニットは電動機の回転数に応じた流量で作動油を吐出/吸引するものであればよく、例えば固定容量形または可変容量形のピストンポンプやベーンポンプを用いることができる。 In the hydraulic supply device of the present invention, the pump unit of the hydraulic pump device may be any unit that discharges / sucks hydraulic oil at a flow rate corresponding to the rotational speed of the electric motor. For example, a fixed displacement type or a variable displacement type piston pump or vane pump Can be used.
本発明の油圧供給装置において、各油圧ポンプ装置はそれぞれ可変速電動機及び該電動機によって駆動されるポンプユニットを備えており、各油圧ポンプ装置の電動機は好ましくは消費電力や機械的出力等の定格性能が互いにほぼ同等であり、またポンプユニットも好ましくは理論押し退け容量等の定格性能が互いにほぼ同等であって、単一仕様に規格化された油圧ポンプ装置であることが有利である。このように、同等の性能を有する単一仕様に規格化された油圧ポンプ装置を用いて本発明による油圧供給装置を構成することにより、油圧供給装置の製造業者は、油圧供給装置を組み込むべき対象の母機、例えば射出成形機に要求される負荷容量に応じて必要な台数の同一規格の油圧ポンプ装置を選択し、これらの選択された台数の油圧ポンプ装置を共通の作動油通路に並列接続することにより母機側の要求に対応した油圧供給装置を提供することができる。勿論、既に母機に組み込まれている油圧供給装置の場合においても、金型の変更などの理由によって負荷容量が増大した場合には、増加後の負荷容量に対応するように必要な台数の油圧ポンプ装置を増設すればよく、この場合も油圧供給装置全体としての応答性は個々の油圧ポンプ装置の高い応答性と同等レベルに維持される。 In the hydraulic supply device of the present invention, each hydraulic pump device includes a variable speed electric motor and a pump unit driven by the electric motor, and the electric motor of each hydraulic pump device preferably has a rated performance such as power consumption and mechanical output. Are substantially equal to each other, and the pump unit is preferably a hydraulic pump device that is rated for a single specification and has a rated performance such as theoretical displacement capacity that is substantially equal to each other. In this way, by configuring the hydraulic supply device according to the present invention using the hydraulic pump device standardized to a single specification having equivalent performance, the manufacturer of the hydraulic supply device is a target to incorporate the hydraulic supply device. The required number of hydraulic pump devices of the same standard are selected according to the load capacity required for the base machine, for example, an injection molding machine, and these selected number of hydraulic pump devices are connected in parallel to a common hydraulic oil passage Accordingly, it is possible to provide a hydraulic pressure supply device that meets the requirements on the mother machine side. Of course, even in the case of the hydraulic supply device already installed in the mother machine, if the load capacity increases due to a change in the mold, etc., the necessary number of hydraulic pumps to cope with the increased load capacity In this case, the responsiveness of the entire hydraulic pressure supply device is maintained at the same level as the high responsiveness of the individual hydraulic pump devices.
本発明による油圧供給装置は、負荷側に接続される油圧アクチュエータ装置の種類によって制約を受けることはない。これらの油圧アクチュエータ装置には、例えば油圧シリンダ(シリンダ・ピストン装置)や油圧回転モータ(オイルモータ)或いは油圧揺動モータなど、油圧エネルギーを機械エネルギーに変換する各種の作動機器が包含される。 The hydraulic pressure supply device according to the present invention is not restricted by the type of hydraulic actuator device connected to the load side. These hydraulic actuator devices include various operating devices that convert hydraulic energy into mechanical energy, such as a hydraulic cylinder (cylinder / piston device), a hydraulic rotary motor (oil motor), or a hydraulic swing motor.
本発明による油圧供給装置において使用可能な作動油は実質的に非圧縮性の潤滑性流体であればよく、今日の多くの産業機械に用いられている潤滑性に富んだ油性の作動油を使用することが好ましい。一般的には、適当な粘度があって、温度が変化しても粘度が変化し難く、低温でも流動性を保ち、高温で使用しても変質し難い性質の作動油を使用することが好ましい。また、母機側の油圧アクチュエータ装置の動作条件も考慮に入れて、潤滑性、耐摩耗性、耐酸化安定性及び剪断安定性に優れた作動油を選択することが望ましく、更には金属を腐食しないことも重要な特性の一部である。このような作動油としては、一般的には石油系作動油を使用することができ、また場合によってはリン酸エステル系やケイ酸エステル系などの合成作動油、或いは油中水乳化系又は水−グリコール系などの難燃性作動油を使用することも可能である。 The hydraulic fluid that can be used in the hydraulic pressure supply device according to the present invention may be a substantially incompressible lubricating fluid, and uses the hydraulic fluid rich in lubricity used in many industrial machines today. It is preferable to do. In general, it is preferable to use a hydraulic oil that has an appropriate viscosity, has a viscosity that hardly changes even when the temperature changes, maintains fluidity even at a low temperature, and does not easily change even when used at a high temperature. . In addition, it is desirable to select hydraulic fluids that are excellent in lubricity, wear resistance, oxidation resistance stability and shear stability, taking into consideration the operating conditions of the hydraulic actuator device on the mother machine side, and furthermore, it does not corrode metals. This is also an important characteristic. As such a hydraulic oil, generally, a petroleum hydraulic oil can be used, and in some cases, a synthetic hydraulic oil such as a phosphate ester or a silicate ester, or a water-in-oil emulsification system or water. -It is also possible to use a flame-retardant hydraulic fluid such as glycol.
本発明による油圧供給装置における制御手段は、負荷側に接続される油圧アクチュエータ装置の負荷容量に応じて予め選択された2基以上の台数の油圧ポンプ装置に属する各ポンプユニットが互いに同等の動作特性で作動するように、各油圧ポンプ装置の電動機の回転数を互いに同期して制御する主コントローラによって構成される。各油圧ポンプ装置の電動機が前述の市販のサーボモータ製品によって構成されている場合、主コントローラは各油圧ポンプ装置のサーボ制御ユニットを支配下に置いて統括制御する。個々のサーボモータの速度フィードバックは各サーボモータに付属の回転数検知器(エンコーダ)から個々のサーボ制御ユニットに与えられ、従ってこれは主コントローラによる制御ループ内に包含される個々のサーボ制御ユニットによるマイナーループコントロールである。これに対して、例えば負荷側の油圧アクチュエータを駆動する作動油の圧力は、各油圧ポンプ装置のポンプユニット吐出口に共通に連通する作動油通路内の作動油圧力を共通の一つの圧力検知器によって検出され、この圧力検知信号が主コントローラにフィードバック信号として与えられる。このようにして、主コントローラによる統括的な制御の支配下に属する全てのサーボ制御ユニットを介して全ての油圧ポンプ装置の電動機(サーボモータ)の機械出力トルクが共通にサーボ制御される。従って本発明によれば各油圧ポンプ装置の圧力フィードバック制御(負荷側の油圧アクチュエータに対する推力又はトルクサーボ制御)のための圧力検知器は全ての油圧ポンプ装置に共通の作動油通路に一つだけ設ければ足りることになる。 The control means in the hydraulic pressure supply device according to the present invention is characterized in that the pump units belonging to two or more hydraulic pump devices selected in advance according to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the load side have the same operating characteristics. It is comprised by the main controller which controls the rotation speed of the electric motor of each hydraulic pump apparatus synchronizing mutually. When the electric motor of each hydraulic pump device is constituted by the above-described commercially available servo motor product, the main controller controls the servo control unit of each hydraulic pump device under control. The speed feedback of the individual servo motors is provided to the individual servo control units from the rotational speed detector (encoder) attached to each servo motor, so that this is due to the individual servo control units included in the control loop by the main controller. Minor loop control. On the other hand, for example, the pressure of the hydraulic oil that drives the hydraulic actuator on the load side is the same as the hydraulic oil pressure in the hydraulic oil passage that communicates with the pump unit discharge port of each hydraulic pump device in common. The pressure detection signal is supplied to the main controller as a feedback signal. In this way, the machine output torque of the electric motors (servo motors) of all the hydraulic pump devices is servo-controlled in common through all the servo control units belonging to the control of the overall control by the main controller. Therefore, according to the present invention, only one pressure detector for pressure feedback control of each hydraulic pump device (thrust or torque servo control for the hydraulic actuator on the load side) is provided in the hydraulic fluid passage common to all the hydraulic pump devices. Would be enough.
本発明の好適な一実施形態による油圧供給装置は、制御手段の支配下に属する全ての油圧ポンプ装置の電動機及びそれに付属のサーボ制御ユニットの損傷を防止する安全対策として、作動油通路内の作動油の圧力を検知する圧力検知器、及び該圧力検知器からの検知信号が異常圧力値を示したときに前記作動油通路に関連付けられた全ての油圧ポンプ装置の駆動を停止させる駆動停止手段を更に備えている。この圧力検知器には前述の圧力フィードバック制御のための圧力検知器を利用することができ、また前記駆動停止手段は前記制御手段を構成する主コントローラの一機能として実現することもできる。作動油通路内の作動油圧力は圧力検知器からの検知信号に基づいて主コントローラで常時監視され、例えば予め設定された圧力変化速度よりも急激な圧力変動が検知されたときには、制御手段の支配下に属する全ての油圧ポンプ装置の電動機に対する給電が遮断され、油圧ポンプ装置の駆動が停止される。 According to a preferred embodiment of the present invention, the hydraulic pressure supply device operates as a safety measure for preventing damage to the motors of all hydraulic pump devices belonging to the control means and the servo control unit attached thereto. A pressure detector that detects the pressure of the oil, and a drive stop unit that stops driving of all the hydraulic pump devices associated with the hydraulic oil passage when a detection signal from the pressure detector indicates an abnormal pressure value. In addition. As the pressure detector, the above-described pressure detector for pressure feedback control can be used, and the drive stop means can be realized as a function of a main controller constituting the control means. The hydraulic pressure in the hydraulic fluid passage is constantly monitored by the main controller based on the detection signal from the pressure detector. For example, when a pressure fluctuation that is more rapid than a preset pressure change rate is detected, the control means controls The power supply to the motors of all the hydraulic pump devices belonging to the lower side is cut off, and the drive of the hydraulic pump device is stopped.
本発明の別の好適な一実施形態による油圧供給装置では、制御手段の支配下にある全ての油圧ポンプ装置が共通の圧力フィードバック制御と共に一斉に同期してポンプ回転数を制御され、これら油圧ポンプ装置が互いに同期して吐出動作を開始する。従って或る油圧ポンプ装置から吐出された作動油がそのまま別の油圧ポンプ装置のポンプユニットへ流入することはなく、ポンプユニットはあくまでもポンプとして動作し、油圧モータとして動作すること、即ち電動機を強制的に逆回転させることがない。その結果、電動機及びそれに付属する制御機器の損傷を効果的に防止することができ、また作動油通路に異常圧が生じたときには全ての油圧ポンプ装置の駆動が直ちに停止されるから、負荷側に不測の事態が生じても電動機や制御機器の破損や不具合が起き難いという利点を享受することができる。停止後に異常発生の原因が除去され、次いで再起動によってシステムの復旧が行われることは述べるまでもない。 In a hydraulic supply device according to another preferred embodiment of the present invention, all the hydraulic pump devices under the control of the control means are controlled simultaneously and simultaneously with a common pressure feedback control, and the pump rotation speed is controlled. The apparatus starts the discharge operation in synchronization with each other. Therefore, the hydraulic oil discharged from one hydraulic pump device does not flow into the pump unit of another hydraulic pump device as it is, and the pump unit operates as a pump and operates as a hydraulic motor. There is no reverse rotation. As a result, it is possible to effectively prevent damage to the electric motor and the control equipment attached thereto, and when an abnormal pressure occurs in the hydraulic oil passage, the drive of all the hydraulic pump devices is immediately stopped. Even if an unexpected situation occurs, it is possible to enjoy the advantage that the electric motor and the control device are hardly damaged or malfunctioned. Needless to say, the cause of the abnormality is removed after the stop, and then the system is restored by restarting.
安全対策及び/又は圧力フィードバックのための圧力検知器としては、作動油通路内の作動油の圧力に線形に追従した電気量の検知信号を生じるものである限り、種々の半導体感圧センサーを用いることができる。作動油通路は、各油圧ポンプ装置のポンプユニットの吐出口に対して、それぞれ吐出方向及び吸引方向の双方向に関して作動油の通過を阻害なく許容するように直接に連通されているため、各油圧ポンプ装置に共通の圧力値を呈する。従って、圧力検出器は作動油通路の如何なる位置に配置してもよいが、一般的には主コントローラに対する検知信号線の配線が長大にならないように主コントローラの近傍位置に配置することが好ましい。 As a pressure detector for safety measures and / or pressure feedback, various semiconductor pressure sensors are used as long as they generate a detection signal of an electric quantity linearly following the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic oil passage. be able to. Since the hydraulic oil passage is in direct communication with the discharge port of the pump unit of each hydraulic pump device so as to allow the hydraulic oil to pass without obstruction in both the discharge direction and the suction direction. Presents a pressure value common to the pump device. Therefore, the pressure detector may be arranged at any position in the hydraulic oil passage, but generally it is preferably arranged at a position near the main controller so that the wiring of the detection signal line to the main controller does not become long.
駆動停止手段は、圧力検知器からの信号が異常事態を示す場合に全ての油圧ポンプ装置の駆動を停止させるものであるが、これは例えば前述のように制御手段を構成する主コントローラの一機能として実現することができる。例えば圧力検知器によって検知される作動油通路内の圧力値に対して単純に上限値又は下限値をコントローラに設定しておけば、圧力検知器からの信号値が上限値を越えた場合や下限値を下回った場合にコントローラの判定機能により異常事態の発生が認識され、それに基づいてコントローラから発せられる緊急指令信号によって支配下の全ての油圧ポンプ装置の電動機に対する給電が遮断され、警報の発報と共に全ての油圧ポンプ装置の駆動が停止される。勿論、駆動停止手段は制御手段から独立した個別の制御系として構成することも可能である。 The drive stop means stops the drive of all hydraulic pump devices when the signal from the pressure detector indicates an abnormal situation. This is one function of the main controller constituting the control means as described above, for example. Can be realized. For example, if the controller simply sets an upper limit or lower limit for the pressure value in the hydraulic fluid passage detected by the pressure detector, the signal value from the pressure detector exceeds the upper limit or the lower limit. When the value is lower than the value, the controller's judgment function recognizes the occurrence of an abnormal situation, and based on that, the emergency command signal issued from the controller cuts off the power supply to all the hydraulic pump device motors under control and issues an alarm. At the same time, the driving of all the hydraulic pump devices is stopped. Of course, the drive stop means can be configured as an individual control system independent of the control means.
本発明の別の好適な一実施形態による油圧供給装置は、制御手段の支配下に属する全ての油圧ポンプ装置の電動機及び付属のサーボ制御ユニットの損傷を防止する第2の安全対策として、各油圧ポンプ装置の電動機の回転数を個々に検知する回転数検知器、及び該回転数検知器から、いずれか少なくとも1基の油圧ポンプ装置における電動機の回転異常を示す検知信号が出力されたときに全ての油圧ポンプ装置の駆動を停止させる駆動停止手段を更に備えている。 According to another preferred embodiment of the present invention, the hydraulic pressure supply device is provided with a hydraulic safety device as a second safety measure for preventing damage to the motors and attached servo control units of all hydraulic pump devices belonging to the control means. A rotation speed detector that individually detects the rotation speed of the motor of the pump device, and a detection signal that indicates a rotation abnormality of the motor in any one of the hydraulic pump devices is output from the rotation speed detector. Drive stop means for stopping the drive of the hydraulic pump device is further provided.
各油圧ポンプ装置の電動機を市販のサーボモータ製品によって構成すると、各サーボモータの回転数は付属エンコーダ等の回転数検知器によって計測され、サーボ制御ユニットによって常時監視することができる。この場合、例えば負荷側の油圧アクチュエータの異常により作動油通路内の圧力の急上昇が生じると電動機が負荷の急増によって非常停止することがある。その結果、停止した電動機に連結されているポンプユニットは作動油通路内の圧力上昇によって油圧モータとして振る舞い、それに連結されている電動機を逆転させる。このとき、電動機は発電機として機能して回生電力を生じるが、この回生電力によってサーボ制御ユニットが損傷を受けることになるので、サーボ制御ユニットには係る状態の発生を検知してアラーム信号を生じる機能が備えられているのが通常である。そこでこのアラーム信号を主コントローラに取り込み、主コントローラがアラーム信号を検知したときに全てのサーボ制御ユニットの制御を遮断してシステム全体を一時的に停止させることができる。これは第2の安全対策の一例であり、サーボ制御ユニットのアラーム機能と、各サーボ制御ユニットに対する主コントローラの遮断機能とを駆動停止手段として利用した例に相当する。 When the electric motor of each hydraulic pump device is constituted by a commercially available servo motor product, the rotation speed of each servo motor is measured by a rotation speed detector such as an attached encoder and can be constantly monitored by a servo control unit. In this case, for example, if the pressure in the hydraulic fluid passage suddenly increases due to an abnormality in the hydraulic actuator on the load side, the electric motor may be stopped due to the sudden increase in load. As a result, the pump unit connected to the stopped electric motor behaves as a hydraulic motor by the pressure increase in the hydraulic oil passage, and reverses the electric motor connected thereto. At this time, the electric motor functions as a generator to generate regenerative power, but the servo control unit is damaged by this regenerative power, so the servo control unit detects the occurrence of the state and generates an alarm signal. Usually it is equipped with a function. Therefore, this alarm signal is taken into the main controller, and when the main controller detects the alarm signal, the control of all the servo control units is cut off and the entire system can be temporarily stopped. This is an example of a second safety measure, and corresponds to an example in which the alarm function of the servo control unit and the shut-off function of the main controller for each servo control unit are used as drive stop means.
回転数検知器としては各油圧ポンプ装置の電動機の回転数を個々に検出する独立した検出器を別途準備してもよいが、電動機にその回転数を検出するロータリーエンコーダが内蔵されている場合には、それを利用することが好ましい。例えば電動機としてインバータモータ、ステッピングモータ、或いはサーボモータ等を用いる場合、これらモータの多くの市販品にはモータ回転軸の回転数を検知するエンコーダが装備されている。 An independent detector that individually detects the number of rotations of the motor of each hydraulic pump device may be separately prepared as the number of rotations detector, but when the rotary encoder that detects the number of rotations is built in the motor. It is preferable to utilize it. For example, when an inverter motor, a stepping motor, a servo motor, or the like is used as an electric motor, many commercially available products of these motors are equipped with an encoder that detects the rotational speed of the motor rotation shaft.
駆動停止手段は、サーボ制御ユニット及び主コントローラから独立した制御器によって構成してもよい。駆動停止手段は、回転数検知手段から出力される検出信号が電動機の異常回転を意味する信号値に達したときに全ての油圧ポンプ装置の電動機を電源から切り離して油圧ポンプ装置の駆動を停止させる。例えば、サーボ制御ユニット又は独立制御器に単純な比較機能を持たせておくことにより、回転数検知器からの検知信号と、予め設定された上限値又は下限値との比較動作によって電動機の回転異常の発生を監視することができ、異常が生じたときには主コントローラ又は独立制御器によって全ての油圧ポンプ装置の電動機を電源から切り離して油圧ポンプ装置の駆動を停止させることができる。 The drive stop means may be constituted by a controller independent of the servo control unit and the main controller. The drive stop means disconnects all the hydraulic pump apparatus motors from the power source and stops driving the hydraulic pump apparatus when the detection signal output from the rotation speed detection means reaches a signal value that means abnormal rotation of the electric motor. . For example, by giving a simple comparison function to the servo control unit or the independent controller, the motor rotation abnormality can be detected by comparing the detection signal from the rotation speed detector with a preset upper limit value or lower limit value. The occurrence of an abnormality can be monitored, and when an abnormality occurs, the motors of all the hydraulic pump devices can be disconnected from the power source by the main controller or the independent controller, and the driving of the hydraulic pump devices can be stopped.
本発明は以上のような油圧供給装置を使用して複数の油圧アクチュエータ装置の駆動を制御する方法も提供する。即ち、可変速電動機及び該電動機によって駆動されるポンプユニットを各々備え、定格性能が互いにほぼ同等の複数基の油圧ポンプ装置;各ポンプユニットの吐出口にそれぞれ弁を介さずに直接に連通され、個々のポンプユニットから吐出される作動油の流れを合流して負荷側の油圧アクチュエータ装置へ導き、或いは逆向きに負荷側のアクチュエータ装置から戻されてくる作動油の流れを分流して各ポンプユニットへ送り込むための作動油通路;及び各油圧ポンプ装置の電動機の回転数を制御するための制御手段を備えた油圧供給装置を使用し、該油圧供給装置により、前記作動油通路を介して負荷側の複数の油圧アクチュエータ装置の作動を選択的に制御するに際して、本発明による制御方法によれば、負荷側に接続される油圧アクチュエータ装置の負荷容量に応じて予め選択された2基以上の台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が前記制御手段によって互いに同期して制御される。 The present invention also provides a method for controlling the driving of a plurality of hydraulic actuator devices using the hydraulic supply device as described above. That is, each comprising a variable speed electric motor and a pump unit driven by the electric motor, and a plurality of hydraulic pump devices having rated performances substantially equal to each other; communicated directly to the discharge port of each pump unit without using a valve, Each pump unit combines the flow of hydraulic oil discharged from each pump unit and leads it to the hydraulic actuator device on the load side, or diverts the flow of hydraulic oil returned from the load side actuator device in the opposite direction. A hydraulic fluid supply device including a hydraulic fluid passage for feeding into the hydraulic fluid; and a control means for controlling the number of revolutions of the electric motor of each hydraulic pump device. When the operations of the plurality of hydraulic actuator devices are selectively controlled, according to the control method of the present invention, the hydraulic actuator connected to the load side Are synchronized to control each other by chromatography data system speed said control means of each motor belonging to the hydraulic pump unit of the preselected 2 group or more number according to the load capacity of the.
本発明による制御方法の好適な一実施形態においては、前記作動油通路として互いに別の油圧アクチュエータ装置に接続された第1の作動油通路と第2の作動油通路とが準備され、これら作動油通路のいずれか一方又は双方に対してそれぞれ少なくとも2基以上の前記油圧ポンプ装置に属するポンプユニットの吐出口が切換弁装置により選択的に連通可能とされ、該切換弁装置による選択に応じて、前記第1及び/又は第2の作動油通路に接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に見合う台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が前記制御手段によって制御される。 In a preferred embodiment of the control method according to the present invention, a first hydraulic fluid passage and a second hydraulic fluid passage connected to different hydraulic actuator devices are prepared as the hydraulic fluid passage, and these hydraulic fluids are prepared. The discharge port of the pump unit belonging to at least two or more of the hydraulic pump devices respectively to either one or both of the passages can be selectively communicated by the switching valve device, and according to the selection by the switching valve device, The number of revolutions of each electric motor belonging to the number of hydraulic pump devices corresponding to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the first and / or second hydraulic fluid passage is controlled by the control means.
本発明による制御方法の別の好適な一実施形態においては、前記油圧アクチュエータ装置として少なくとも第1の油圧アクチュエータ装置と第2の油圧アクチュエータ装置とが準備され、これら油圧アクチュエータ装置のいずれか一方又は双方が開閉弁装置により選択的に前記作動流体通路に接続可能とされ、該開閉弁装置による選択に応じて、前記作動油通路に接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に見合う台数の油圧ポンプ装置に属する各電動機の回転数が前記制御手段によって制御される。 In another preferred embodiment of the control method according to the present invention, at least a first hydraulic actuator device and a second hydraulic actuator device are prepared as the hydraulic actuator device, and one or both of these hydraulic actuator devices are prepared. Can be selectively connected to the working fluid passage by the on-off valve device, and according to the selection by the on-off valve device, the number of hydraulic pump devices corresponding to the load capacity of the hydraulic actuator device connected to the hydraulic oil passage The number of rotations of each electric motor to which it belongs is controlled by the control means.
図1において、射出成形機20は、例えば計量スクリュウ24を回転駆動するための可変速油圧モータ23、射出シリンダ27、シフトシリンダ28、型締シリンダ35、エジェクターシリンダ38など、複数の油圧アクチュエータを備えている。これら複数の油圧アクチュエータのための油圧供給装置は、本実施形態においては、図2にも示すように、互いに同等の定格性能を有する5基の油圧ポンプ装置10から構成されている。個々の油圧ポンプ装置10は、可変速電動機11と、該電動機11によって回転駆動されるポンプユニット12とをそれぞれ備えている。各油圧ポンプ装置10におけるポンプユニット12の吐出口13は一つの共通の作動油通路21にそれぞれ連通されている。作動油通路には、負荷側の射出成形機20の前記各油圧アクチュエータがそれぞれ方向切換弁22,29,32,36,39を介して接続されている。ここで、作動油通路21は、各ポンプユニット12の吐出口13に対してそれぞれ吐出方向及び吸引方向の双方向に関して作動油の通過を阻害なく許容するように直接に連通されている。従って、個々のポンプユニット12から吐出される作動油の流れは作動油通路21で合流されてから負荷側の油圧アクチュエータ装置へ導かれ、或いは逆向きに負荷側の油圧アクチュエータ装置から戻されてくる作動油の流れは作動油通路21で分流されてから各ポンプユニット12へ導かれる。
In FIG. 1, the
5基の油圧ポンプ装置10の各ポンプユニット12は互いに同等の定格性能のものであり、例えば各ポンプユニット12の理論押し退け容量は互いに同等である。同様に5基の油圧ポンプ装置10の各電動機11も互いに同等の定格性能のものであり、例えば各電動機11の消費電力及び機械出力の定格値は互いに同等である。本実施形態において、各ポンプユニット12は予め定められた一定の傾転角を有する斜板を備えたアキシャルピストンポンプからなり、またこのポンプユニットを回転駆動する各電動機11は回転数検出器(ロータリーエンコーダ)Eを内蔵した可変速サーボモータからなる。5基の油圧ポンプ装置10において、各サーボモータ11には例えば図3に示すようにサーボ制御ユニット14がそれぞれ付属し、内蔵回転数検出器Eからの検出信号Vfが回転数フィードバック信号としてサーボ制御ユニット14に与えられている。5基の油圧ポンプ装置10の各サーボ制御ユニット14には、共通の主コントローラ15から指令信号Scが与えられる。主コントローラ15は各油圧ポンプ装置10の各サーボ制御ユニット14を統括制御し、従って5基の油圧ポンプ装置における各サーボモータ11の回転数は、それぞれのサーボモータ11に付属するサーボ制御ユニット14により、共通の1つの主コントローラ15から与えられる同じ指令信号Scに追従するように、互いに同期してサーボ制御される。各油圧ポンプ装置10のポンプユニット12の吐出口13に共通に連通する作動油通路21には全ての油圧ポンプ装置10に共通の一つの圧力検知器40が設けられ、この圧力検知器40によって作動油通路21内の作動油の圧力検出される。この圧力検知器40から出力される検出信号はフィードバック信号Pfとして主コントローラ15に与えられ、それにより主コントローラ15による統括的な制御の支配下に属する全てのサーボ制御ユニット14を介して全ての油圧ポンプ装置10のサーボモータ11の機械出力トルクが共通にサーボ制御される。
The
例えば、射出成形機20の計量用油圧モータ23を予めプログラムされた速度変化パターンに応じて正方向に回転制御する場合、方向切換弁22が図1に示す左側の切換ポジションにある状態で、前記速度変化パターンに対応して変化する指令信号Scが主コントローラ15からその支配下の各サーボ制御ユニット14に与えられ、各油圧ポンプ装置10のサーボモータ11が互いに同期した状態で起動される。これにより、互いに同等性能のサーボモータ11とポンプユニット12によって構成されている5基の油圧ポンプ装置10は実質的に同時に作動油の吐出を開始し、互いに同期した状態を維持しながら、前記速度変化パターンに対応して吐出流量を変化させてゆく。5基の油圧ポンプ装置10から吐出される作動油の流れは各吐出口13から共通の作動油通路21内で合流し、この作動油通路21から方向切換弁22を通過して油圧モータ23に供給される。この結果、油圧モータ23の回転数が前記速度変化パターンに従って制御される。計量用油圧モータ23を逆方向に回転制御する場合、方向切換弁22は図1に示す右側の切換ポジションに切り換えられ、予め定められた逆転時のための速度変化パターンに対応する指令信号Scによって同様の回転数制御が実行される。いずれの場合も、各油圧ポンプ装置10の動作は起動から停止まで互いに同期した状態でサーボ制御され、従って各ポンプユニット12の吐出口13への作動油の逆流入を防止するための逆止弁は不要である。図1及び図2に示すように、作動油通路21と各ポンプユニット12の吐出口13との間は双方向の流れの通過を阻害なく許容するように直接的に連通され、逆止弁の介在が無いので、各油圧ポンプ装置10の吐出流量変化に関する応答性が低下されることはない。
For example, when the metering
尚、各油圧ポンプ装置10のポンプユニット12を双方向回転形のポンプユニットで構成することも可能であり、それによってサーボモータ11の逆回転制御により油圧アクチュエータ装置側からの作動油の圧抜きを果たすことができる。この場合も5基の油圧ポンプ装置10を並列運転することにより大流量で圧抜き操作を行うことができ、射出成形機のサイクルタイムの短縮化も達成することができる。
In addition, the
射出成形機20側では、前述のようにして駆動される油圧モータ23の回転によってインライン形の計量スクリュウ24が回転され、このスクリュウ24の回転により図示しないヒータを備えた加熱バレル25内にホッパ26からプラスチック原料(ビーズ)が供給される。バレル25内では供給された原料ビーズが加熱により可塑化され、スクリュウ24の継続的な回転によって混練されつつバレル内前方部へ送られる。このときにバレル内前方部に充填された可塑化樹脂に生じる圧力によってスクリュウ24が後退され、このスクリュウ24の後退が或る所定位置に達するとリミットスイッチなどの図示しない位置検出器が作動して油圧モータ23によるスクリュウ24の回転が停止され、これによって成形に必要な樹脂量が計量される。この場合のバレル内前方部に充填された可塑化樹脂に生じる圧力は、スクリュウ24が無抵抗で後退しないように射出シリンダ27に油圧(スクリュウ背圧)を作用させて任意に調整することができ、これは、方向切換弁29を図1中の右側に示される切換ポジションに切り換え、油圧ポンプ装置10から供給される作動油の圧力を圧力検知器40からのフィードバック信号Pfに基づいて主コントローラ15により指令信号Scに追従するように制御することで果たされる。この間に型締めシリンダ35が方向切換弁36の切換動作によって作動され、それにより固定金型フレーム34に対して可動金型フレーム33が接近され、金型30内のキャビティに射出される樹脂圧に抗するに足りる締付力で金型が閉じられる。その後、シフトシリンダ28によってバレル25が金型30へ向けて前進され、バレル25の先端ノズルが金型の射出口31に嵌合される。この状態で射出シリンダ27が作動され、バレル25内の前方部に充填された樹脂が金型30内のキャビティに射出される。キャビティ内が樹脂で充満されると、射出シリンダ27の圧力が充填圧力から保持圧力に切り換えられ、キャビティ内における適正な成形条件が維持される。所定時間経過後に型締めシリンダ35が逆方向に作動して金型が開放され、次いでエジェクタシリンダ38の作動に応じてエジェクターピン37によって成形品が金型から取り出される。
On the
以上に述べた射出成形機20の動作は、各油圧ポンプ装置と各方向切換弁の動作を主コントローラ15よるプログラム制御動作によって制御することにより実行される。主コントローラ15は、予めプログラムされた動作シーケンスに従って各油圧ポンプ装置10と各方向切換弁22,29,32,36,39の動作を制御する。例えば、射出シリンダ27は方向切換弁29によって、またシフトシリンダ28は方向切換弁32によって、それぞれ作動油通路21に対する接続流路が切り換えられる。これによって各シリンダは選択的に前進、停止又は後退動作を行い、これらの動作中における移動速度及びトルクは、各油圧ポンプ装置10における互いに同期した回転数制御(流量制御)と、共通の圧力検知器40を用いた吐出圧力のフィードバック制御(背圧制御)とによって指令信号Scに追従するように制御される。
The operation of the
同様に、金型30側についても、型締めシリンダ35は方向切換弁36によって、またエジェクタシリンダ38は方向切換弁39によって、それぞれ作動油通路21に対する接続流路が切り換えられることによって選択的に前進、停止又は後退動作を行い、これらの動作中における移動速度及びトルクは、各油圧ポンプ装置10における互いに同期した回転数制御と、共通の圧力検知器40を用いた吐出圧力のフィードバック制御とによって指令信号に追従するように制御される。
Similarly, on the
これら油圧モータ23や各シリンダ27,28,35,38は、それぞれ固有の動作容量を必要とする。従って主コントローラ15は、予め設定されたプログラムに従い、各方向切換弁22,29,32,36,39の切換動作に同期して各油圧ポンプ装置10のサーボユニット14に対して相応する回転数指令信号を与える。これにより、射出成形機の動作シーケンスに応じて油圧供給装置から所要の流量/圧力で作動油を供給することができる。
The
主コントローラ15は、その制御の支配下に属する全ての油圧ポンプ装置10のサーボモータ11及び付属のサーボ制御ユニット14の損傷を防止する安全対策として、作動油通路21内の作動油の圧力を検知する圧力検知器40からの検知信号が異常圧力値を示したときに前記作動油通路21に関連付けられた全ての油圧ポンプ装置10の駆動を停止させる駆動停止機能を備えている。図3に示すように、一方では作動油通路21内の作動油圧力は圧力検知器40からの検知信号Pfに基づいて主コントローラで常時監視され、他方では圧力検知器40によって検知される作動油通路21内の圧力値に対して上限値と下限値が主コントローラに設定されている。圧力検知器40からの信号値が上限値を超えるか或いは下限値を下回ると、主コントローラの判定機能により異常事態の発生が認識される。これに基づいて主コントローラ15から支配下の全ての油圧ポンプ装置10のサーボ制御ユニット14に緊急停止指令信号が与えられる。これにより全ての油圧ポンプ装置10のサーボモータ11に対する給電が遮断され、サーボ制御ユニット14から主コントローラに警報信号ALが送られると共に、全ての油圧ポンプ装置10の駆動が停止される。尚、例えば予め設定された圧力変化速度よりも急激な圧力変動が検知されたときに主コントローラ15によって異常状態の発生が認識されるようにしてもよい。
The
図4に示す実施形態では、サーボモータ11の異常回転に対する安全対策機能が主コントローラに組み込まれている。即ち、各油圧ポンプ装置10におけるサーボモータ11の回転数は個々のサーボモータに付属する回転数検知器(ロータリーエンコーダ)Eによって計測され、フィードバック信号Vfとしてサーボ制御ユニット14に与えられている。各サーボ制御ユニット14はフィードバック信号Vfの値を常時監視している。フィードバック信号Vfの値が予め設定された閾値を超えると、サーボ制御ユニット14からから警報信号ALが主コントローラ15へ送られる。主コントローラ15には、いずれか少なくとも1基の油圧ポンプ装置10のサーボ制御ユニット14から警報信号が送られてくると、全ての油圧ポンプ装置10の駆動を停止させる駆動停止機能が組み込まれている。このようなモータ回転数の上下限による監視に代えて、単純にサーボモータ11からの回生電力の発生を監視することによって同様の駆動停止機能を働かせることもできる。例えば各油圧ポンプ装置10のサーボモータ11は、負荷側の油圧アクチュエータ装置の故障などによって作動油通路21内の圧力が急上昇すると負荷の急増によって非常停止することがある。その場合、停止したサーボモータ11に連結されているポンプユニット12は作動油通路21内の圧力上昇によって一時的に油圧モータとして振る舞い、それに連結されているサーボモータ11が逆方向に回転されることがある。これによってサーボモータ11が発電機として機能するとサーボモータ11から生じる回生電力がサーボ制御ユニット14に流入する。一般的なサーボ制御ユニットには、この回生電力によって損傷を受けることがないように、係る回生電力の発生を検知して警報信号ALを生じる機能が組み込まれている。そこで、この警報信号ALを主コントローラ15に取り込み、主コントローラ15が警報信号ALを検知したときには支配下の全てのサーボ制御ユニット14の制御動作を遮断してシステム全体を一時的に停止させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 4, a safety measure function against abnormal rotation of the
本発明による油圧供給装置においては、図1及び図2に示したように全ての油圧ポンプ装置10が共通の一つの作動油通路21に対して双方向の流れに関して常時連通されているような回路方式を採用することができるが、これに代えて、各油圧ポンプ装置10が流れ方向毎に選択的に別々の作動油通路に連通されるような回路方式も採用することができる。即ち、図5に示す実施形態においては、作動油通路として互いに別の油圧アクチュエータ装置に接続された第1の作動油通路21aと第2の作動油通路21bとが準備され、これら作動油通路のいずれか一方又は双方に対してそれぞれ少なくとも2基以上の油圧ポンプ装置10に属するポンプユニット12の吐出口13がそれぞれ切換弁装置50により選択的に連通可能とされている。この場合、主コントローラ15は、切換弁装置50による選択に応じて記第1の作動油通路21a及び/又は第2の作動油通路21bに接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に見合う台数の油圧ポンプ装置10に属する各サーボモータ11の回転数を制御する。
In the hydraulic pressure supply device according to the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a circuit in which all
図6に示す更に別の実施形態においては、複数の油圧アクチュエータ装置が選択的に作動油通路に接続される。即ち、射出成形機20の複数の油圧アクチュエータ装置は、射出機側の油圧モータ23,射出シリンダ27及びシフトシリンダ28が第1グループとして作動油通路61aに接続され、金型側の型締めシリンダ35及びエジェクタシリンダ38が第2グループとして作動油通路61bに接続されている。作動油通路61aと61bとの間には開閉弁装置62が介装されており、これら作動油通路61aと61bとが選択的に接続され、或いは切り離されるようになっている。
In yet another embodiment shown in FIG. 6, a plurality of hydraulic actuator devices are selectively connected to the hydraulic fluid passage. That is, in the plurality of hydraulic actuator devices of the
開閉弁装置62が図6に示すように連通ポジションにあるときは作動油通路61aに接続された第1グループの各油圧アクチュエータ装置と、作動油通路61bに接続された第2グループの各油圧アクチュエータ装置とが合計5基の油圧ポンプ装置10a,10bから作動油の供給を受けることになる。これに対して、開閉弁装置62が遮断ポジションに切り換えられると、作動油通路61aに接続された第1グループの各油圧アクチュエータ装置は3基の油圧ポンプ装置10aから作動油の供給を受け、これとは独立して作動油通路61bに接続された第2グループの各油圧アクチュエータ装置は2基の油圧ポンプ装置10bから作動油の供給を受けることになる。このようにして、第1グループの各油圧アクチュエータ装置と第2グループのの各油圧アクチュエータ装置とのいずれか一方又は双方が開閉弁装置62により選択的に作動流体通路に接続される。
When the on-off
主コントローラ15は、開閉弁装置62による選択に応じて、作動油通路61a及び/又は61bに接続された油圧アクチュエータ装置の負荷容量に見合う台数の油圧ポンプ装置に属する各サーボモータの回転数を制御する。
The
これにより、グループ毎の油圧アクチュエータ装置を互いに独立して制御することが可能となり、或いは両者を統合的に制御することも可能となる。その結果、各グループ毎の個別の作動と同時作動とを選択でき、射出成形機の動作サイクルタイムの短縮化や、状況に応じて一部のサーボモータを停止させることによる省電力化も可能である。 As a result, the hydraulic actuator devices for each group can be controlled independently of each other, or both can be integratedly controlled. As a result, it is possible to select individual operation and simultaneous operation for each group, shortening the operation cycle time of the injection molding machine, and saving power by stopping some servo motors depending on the situation. is there.
以上に述べたように、本発明では油圧供給装置側で複数基の油圧ポンプ装置を同期サーボ制御方式により選択的に並列運転して吐出作動油を合流し、負荷容量に見合う流量の作動油で複数の油圧アクチュエータ装置を駆動するから、機械的動力をボールネジやギアなどの破損しやすい機器を使用して重ね合わせる従来の方式に比べて、ロータリーエンコーダなどの回転数検知器の精度が低くても安定した制御を行うことができ、また圧力制御についても全ての油圧ポンプ装置に共通の単一の圧力検知器をフィードバック系に用いてクローズループを構築することができので、安価な制御システムで安定した制御を行うことが可能である。 As described above, in the present invention, a plurality of hydraulic pump devices are selectively operated in parallel by the synchronous servo control system on the hydraulic pressure supply device side to join the discharge hydraulic fluid, and the hydraulic fluid having a flow rate suitable for the load capacity is used. Since multiple hydraulic actuator devices are driven, even if the accuracy of the rotational speed detector such as a rotary encoder is low compared to the conventional method of superimposing mechanical power using easily damaged devices such as ball screws and gears Stable control can be performed and a closed loop can be constructed using a single pressure detector common to all hydraulic pumps as a feedback system for pressure control. Control can be performed.
更に本発明によれば、個々の油圧ポンプ装置の電動機の回転を監視することによってシステムの破損に至るような障害の発生を未然に防ぐこともでき、種々の安全対策が施された信頼性の高い油圧供給装置を提供することも可能である。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of a failure that leads to the damage of the system by monitoring the rotation of the electric motors of the individual hydraulic pump devices. It is also possible to provide a high hydraulic pressure supply device.
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