KR101124117B1 - 유압 공급 장치 및 그것을 이용한 유압 액추에이터 장치의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 응답성이 높고, 여러 가지의 모기(母機) 크기에 대응 가능한 유압 공급 장치에 관한 것이다. 이 유압 공급 장치는, 가변속(可變速) 전동기(11)와 펌프 유닛(12)을 각각 구비한 복수 기의 유압 펌프 장치(10); 각각의 펌프 유닛의 토출구(13)에 대하여, 각각 쌍방향에 작동유의 통과를 저해 없이 허용하도록 직접 연통되어, 각각의 펌프 유닛(12)으로부터 토출되는 작동유의 흐름을 합류(合流)해서 부하 측에 인도하고, 혹은 역방향으로 부하 측에서 복귀해 오는 작동유의 흐름을 분류(分流)해서 각각의 펌프 유닛(12)에 인도하기 위한 작동유 통로(21); 및 각각의 유압 펌프 장치(10)의 전동기(11)의 회전수를 서로 동기시켜 제어하기 위한 제어 수단(14, 15)을 구비한다.

Description

유압 공급 장치 및 그것을 이용한 유압 액추에이터 장치의 제어 방법{HYDRAULIC SUPPLY DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING HYDRAULIC ACTUATOR DEVICE USING THE SAME}

본 발명은, 예를 들면 유압 실린더나 유압 모터 등의 각종 유압 액추에이터 장치에 미리 정해진 유량 및/또는 압력의 작동유(作動油)를 공급하기 위한 유압 공급 장치에 관한 것이고, 또한 관련하는 유압 공급 장치를 이용해서 유압 액추에이터 장치의 구동을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

사출(射出) 성형 장치나 프레스 성형 장치 등에서는, 여러 가지의 유압 액추에이터 장치에 유압 공급 장치로부터 작동유를 인도하여, 유압 공급 장치 측에서 작동유의 유량 및/또는 압력을 제어함으로써 유압 액추에이터 장치의 작동 속도나 토크(torque)를 제어하고 있다. 예를 들면, 플라스틱 성형용의 사출 성형기에서는, 금형의 캐비티(cavity)에 원료 수지(樹脂)를 주입(注入)하기 위한 사출 실린더, 원료 수지를 사출 실린더에 보내주는 계량(計量) 스크루 컨베이어(screw conveyor)의 회전 구동용 유압 모터, 금형을 가압 하에 폐쇄하기 위한 금형 체결(締結) 실린더, 금형의 캐비티 내에서 성형품을 꺼내기 위한 이젝터 실린더(ejector cylinder) 등, 여러 가지의 동작 부분에 유압 액추에이터 장치가 사용되고 있다.

이러한 유압기기를 사용하는 산업기계는 광범위하게 이용되고 있으며, 그것에 의해서 생산되는 제품의 크기도 점점 다양화하고 있다. 사출 성형 장치를 예로 들면, 전자부품이나 휴대용 전자 단말 기기의 프레임 등의 비교적 소형 제품으로부터, 차량 및 항공기의 내장 패널 부품 및 용기류 등의 중형(中形) 제품 혹은 더욱 대형 제품까지, 성형 대상 제품의 크기의 다양화에 따라 금형은 대형화한다. 그러나, 이들 유압기기를 사용하는 산업기계에서는 모기(母機) 측의 크기가 커졌을 경우, 거기에 대응해서 유압 공급 장치로부터 공급해야 할 작동유의 유량 및 압력도 증가시킬 필요가 있다. 따라서, 유압 공급 장치의 제조 업자로서는, 일반적으로는 모기 측의 대형화에 대응할 수 있도록 펌프 유닛과 그 구동 전동기를 발본적(拔本的)으로 대형화한 몇 종류의 정격 용량의 유압 공급 장치를 시리즈(series)화해서 준비해 둘 필요가 있다.

도 7은, 이렇게 몇 종류의 정격 용량으로 시리즈화된 종래의 유압 공급 장치의 구성 개념을 유압 회로도로 나타내는 설명도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 유압 공급 장치(70a, 70b, 70c)는, 각각 고정 용량형 또는 가변 용량형의 펌프 유닛과 그 구동용의 가변속(可變速) 교류 서보 모터를 구비하고, 서보 모터의 회전을, 회전수 검지기(인코더)와 압력 검지기로부터의 피드백 신호에 의해 속도 서보 제어 및 토크 서보 제어 방식으로 제어함으로써 펌프 유닛으로부터 토출(吐出)되는 작동유의 유량 및 압력을 동작 지령 신호(속도 지령 및 압력 지령)에 추종하도록 제어하게 한 서보 제어형의 유압 파워 유닛(hydraulic power unit)이다. 이렇게, 종래는 몇 종류의 펌프 용량의 유압 파워 유닛(70a～70c)이 시리즈화해서 준비되어 있어, 모기 측의 크기에 따라 적합한 펌프 용량의 유압 파워 유닛이 선택되고 있다. 그러나, 이러한 시리즈화는 유압 공급 장치의 제조 업자에 있어서 잉여 재고를 만들어 내는 요인이 되어 있을 뿐만 아니라, 사용자에 있어서도, 예를 들면 대용량의 펌프 유닛에서는 고속 회전 영역에서의 사용이 곤란하거나, 서보 모터도 대형의 것에서는 고속 회전 영역에서의 사용에 적합하지 않은 등, 여러 가지의 문제를 초래하고 있었다.

그래서, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 특별히 대용량을 필요로 할 경우에 복수의 유압 펌프 장치를 병렬 접속해서 합산 토출 유량을 부하(負荷) 측에 공급하는 것이 제안되어 있다.

(특허 문헌 1)

일본국 특개소63-013903호 공보

이 특허 문헌 1에 개시되어 있는 제안은, 일정 압력의 작동유를 부하에 공급하기 위한 것이며, 각각의 펌프 장치의 토출 압력을 릴리프 밸브(relief valve)에 의해서 일정 압력으로 유지하면서, 작동유의 하한(下限) 유량 및 상한(上限) 유량을 플로 스위치(flow switch)로 검출하여, 2대째 이후의 펌프 장치의 작동과 비작동을 선택하는 것이다. 그러나, 이 방식에 있어서는 동작의 전환에 시간적인 지연이 불가피하게 생겨, 응답성이 낮은 난점이 지적되고 있다. 릴리프 밸브에 의해서 일정 토출 압력으로 제한된 뒤에, 필요할 경우에는 플로 스위치에서의 유량의 상한과 하한의 검출을 기다려야 하기 때문이다.

응답성을 개선하는 하나의 방식으로서, 릴리프 밸브나 플로 스위치를 사용하지 않고 복수 기의 펌프 장치를 병렬 운전하는 토출 유량 합산 방식도 가능하다. 단, 그 경우에는, 복수 기의 펌프 장치 중, 기동(起動)되지 않고 있는 펌프 장치에의 작동유의 역유입(逆流入)을 방지하기 위해서 각각의 펌프 장치의 토출 라인(discharge line)에 각각 체크 밸브(check valve)를 설치할 필요가 있다. 도 8에 그 일례를 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 복수 기의 유압 펌프 장치(80a～80d)에 의해 사출 성형기(90)에 작동유를 공급할 때에는, 항상 최초로 기동하는 유압 펌프 장치(80a)를 제외하고, 다른 유압 펌프 장치(80b～80d)의 토출구(81)에 각각 체크 밸브(82)를 설치하여, 이들 유압 펌프 장치(80b～80d) 중 어느 하나가 기동하지 않고 있을 때에 다른 유압 펌프 장치로부터의 작동유가 역유입해 오는 것을 방지할 필요가 있었다.

그 이유는, 장치의 기동 시에 복수 기의 유압 펌프 장치의 각각의 전동기가 일제히 동시에 기동하지 않는 한, 조금이라도 선행해서 기동한 펌프 장치로부터의 유체 에너지가 아직 기동하지 않고 있는 펌프 장치에 유입하여, 이 기동하지 않고 있는 펌프 장치의 펌프 유닛이 유압 모터로서 동작해버리기 때문이다. 이 결과, 지금이야말로 유압 모터로서 동작하는 펌프 유닛에 연결되어 있는 모터가 강제적으로 역회전하여, 기기(機器) 소손(燒損)에 이르는 것도 걱정된다. 이러한 현상은, 불과 1대의 유압 펌프 장치가 어떠한 이유로 기동하지 않았을 경우에서도 생기므로, 실제로는 모든 유압 펌프 장치(80a～80d)의 토출구(81)에 각각 체크 밸브(82)를 설치할 필요가 있다.

그러나, 부하 측의 유압 액추에이터 장치의 압력 빼기 조작을 실행할 때에는 유압 펌프 장치 측에서 작동유를 리저버(reservoir)에 유출시킬 필요가 있는 것을 상기하면, 도 8에 나타내는 회로 방식에 있어서는 체크 밸브의 존재가 압력 빼기 조작 시의 응답성의 희생을 부득이하게 하는 것이 명확하다.

이상과 같이, 대용량의 유압 펌프 장치에서는 펌프 유닛 자체가 고속 회전 영역에서의 사용에 난점을 가지며, 또한 서보 모터도 대형화에 따라 고속 회전 영역에서 사용할 수 없게 되는 것이 많고, 게다가 서보 제어의 응답성도 늦어지고, 성능과 작업량의 비용 밸런스가 악화하는 등의 문제가 지적되고 있다.

(발명이 해결하려고 하는 과제)

본 발명의 목적은, 높은 응답성을 유지하고, 모기(母機) 크기의 증대에 대응하기 쉬운 유압 공급 장치 및 그것을 이용한 유압 액추에이터 장치의 구동 제어 방법을 제공하는 것이다. 이러한 유압 공급 장치는, 부하 측에 불측(不測)한 사태가 생겨도 전동기나 제어 유닛의 손상 및 문제를 일으키기 어려운 구성을 구비해야 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

이 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 유압 공급 장치는, 가변속 전동기 및 그 전동기에 의해 구동되는 펌프 유닛을 각각 구비한 복수 기의 유압 펌프 장치; 각각의 펌프 유닛의 토출구에 대하여, 각각 토출 방향 및 흡인 방향의 쌍방향에 관해서 작동유의 통과를 저해 않고 허용하도록 직접 연통되어, 각각의 펌프 유닛으로부터 토출되는 작동유의 흐름을 합류(合流)해서 부하 측의 유압 액추에이터 장치에 인도하고, 혹은 역방향에 부하 측의 액추에이터 장치로부터 복귀해 오는 작동유의 흐름을 분류(分流)해서 각각의 펌프 유닛에 인도하기 위한 작동유 통로; 및, 각각의 펌프 유닛이 서로 동등한 동작 특성으로 작동하도록 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 서로 동기시켜 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 바람직한 하나의 실시형태에 의하면, 각각의 가변속 전동기는 각각 회전수 제어를 위한 서보 제어 유닛 및 회전수 검지기와 조합된 서보 모터에 의해 구성된다. 상기 제어 수단은 각각의 유압 펌프 장치의 각각의 서보 제어 유닛을 통괄 제어하고, 각각의 유압 펌프 장치에서는 회전수 검지기로 검출한 서보 모터의 회전수에 대응하는 피드백 신호가 서보 제어 유닛에 주어진다. 이것에 의해 각각의 서보 제어 유닛은, 제어 수단으로부터 주어지는 통괄적인 제어 지령에 추종(追從)하도록 각각의 서보 모터의 회전수를 서보 제어한다. 각각의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛의 토출구에 공통으로 연통하는 상기 작동유 통로에는 모든 유압 펌프 장치에 공통인 하나의 압력 검지기가 설치되고, 이 압력 검지기에 의해 작동유 통로 내의 작동유 압력이 검출된다. 이 압력 검지기에 의한 검출 신호는 피드백 신호로서 제어 수단에 주어져서, 상기 공통인 하나의 압력 검지기에 의한 검출 신호를 상기 제어 수단에 피드백 신호로 줌으로써, 상기 제어 수단에 의한 통괄적인 제어의 지배하에 속하는 모든 서보 제어 유닛을 통해서 모든 유압 펌프 장치의 서보 모터의 기계 출력 토크가 공통으로 서보 제어된다.

본 발명의 다른 바람직한 하나의 실시형태에 의하면, 상기 유압 공급 장치는, 작동유 통로 내의 작동유의 압력을 검지하는 압력 검지기와, 그 압력 검지기로부터의 검지 신호가 이상(異常) 압력값을 나타냈을 때에 상기 작동유 통로에 연통하고 있는 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 구동 정지 수단을 추가로 구비하고 있다.

본 발명의 또한 다른 바람직한 하나의 실시형태에 의하면, 상기 유압 공급 장치는, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 각각으로 검지하는 회전수 검지기와, 그 회전수 검지기로부터, 적어도 어느 1기의 유압 펌프 장치에 있어서의 전동기의 회전 이상을 나타내는 검지 신호가 출력되었을 때에 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 구동 정지 수단을 추가로 구비하고 있다.

본 발명은, 이상과 같은 유압 공급 장치를 이용하여, 상기 작동유 통로를 통해서 부하 측에 접속된 복수의 유압 액추에이터 장치의 작동을 선택적으로 제어하는 방법도 제공한다. 이 방법에서는, 부하 측에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 따라서 미리 선택된 2기 이상 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 상기 제어 수단에 의해 서로 동기해서 제어된다.

이 경우, 하나의 바람직한 변형 실시형태에 의하면, 상기 유압 액추에이터 장치로서 적어도 제1유압 액추에이터 장치와 제2유압 액추에이터 장치가 준비되어, 이들 유압 액추에이터 장치의 어느 한쪽 또는 양쪽이 전환 밸브 장치에 의해 선택적으로 상기 작동유 통로에 접속되어, 그 전환 밸브 장치에 의한 선택에 상응하여, 상기 작동유 통로에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 상기 제어 수단에 의해 제어된다.

다른 하나의 바람직한 변형 실시형태에 의하면, 상기 작동유 통로로서 서로 다른 유압 액추에이터 장치에 접속된 제1작동유 통로와 제2작동유 통로를 준비하고, 이들 작동유 통로의 어느 한쪽 또는 양쪽에 대하여 적어도 2기 이상의 상기 유압 펌프 장치에 속하는 펌프 유닛의 토출구가 개폐 밸브 장치에 의해 선택적으로 연통되어, 그 개폐 밸브 장치에 의한 선택에 따라, 상기 제1 및/또는 제2작동유 통로에 접속된 유압 액추에이터 장치 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 상기 제어 수단에 의해 제어된다.

본 발명에 의하면, 각각의 유압 펌프 장치는 소형의 것으로 좋고, 필요한 대수의 유압 펌프 장치를 부하 측의 요구하는 용량에 따라 선택적으로 병렬 운전하기 때문에 소형 유압 펌프 장치의 높은 응답성이 유지되어, 모기 크기의 증대에도 대응하기 쉽다고 하는 이점을 누릴 수 있다. 또한, 부하 측에 불측의 사태가 일어나도, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기나 서보 제어 유닛에 손상이나 문제가 생기는 것을 미연(未然)에 방지하기 위한 대책도 강구하기 쉽다.

본 발명에 의한 유압 공급 장치는, 각각의 유압 펌프 장치 자체의 높은 응답성을 유지한 채 모기 크기의 증대에 대응해서 대용량의 유압 공급 장치로서 기능을 한다.

즉, 본 발명에 의한 유압 공급 장치에서는, 부하 측에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 따라 미리 선택된 2기 이상 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 제어 수단에 의해 서로 동기해서 제어된다. 예를 들면, 제어 수단으로부터 주어지는 기동 지령 신호에 의해 복수 기의 유압 펌프 장치의 전동기가 동기해서 회전을 시작하면, 이들 유압 펌프 장치의 펌프 유닛으로부터 토출되는 작동유는, 각각의 펌프 유닛의 토출구에 각각 직접 연통된 작동유 통로에 의해 합류되어, 합산 유량으로 부하 측의 유압 액추에이터 장치에 인도된다. 이 경우, 각각의 펌프 유닛의 작동은 제어 수단에 의해 서보 제어되며, 그때의 유압 공급 장치 전체로서의 응답성은, 각각의 유압 펌프 장치 자체에 고유한 높은 응답성이 유지된다. 따라서 본 발명에 의하면, 사출 성형기 등의 모기 측의 크기 변경에 대비해서 몇 종류의 정격 성능의 유압 공급 장치를 준비해 둘 필요는 없고, 극단적일 경우는 단일 정격 규격의 유압 펌프 장치를 모기 측에서 필요로 하는 부하 용량에 맞는 대수만 조합해서 본 발명에 의한 유압 공급 장치를 구성하면 좋으며, 유압 공급 장치의 제조 업자는, 제조?보수?재고 관리 등의 각 방면에서 헤아릴 수 없는 이익을 누릴 수 있다. 또한, 유압 펌프 장치는 정역 쌍방향 회전에 적합한 형식이어도 좋으며, 이 경우는, 예를 들면 부하 측의 유압 계통으로부터의 작동유의 압력 빼기를 제어 수단에 의한 펌프 회전수 제어하에서 능률 좋게 실행할 수 있다. 즉, 제어 수단에 의해 복수 기의 유압 펌프 장치의 전동기를 역회전시키면, 부하 측의 액추에이터 장치로부터 복귀해 오는 작동유의 흐름은 작동유 통로에 의해 분류되어, 각각의 펌프 유닛에 각각 흡인된다. 이 경우도 각각의 펌프 유닛의 작동은 제어 수단에 의해 서보 제어되고, 그때의 유압 공급 장치 전체로서의 응답성은 각각의 유압 펌프 장치 자체에 고유한 높은 응답성이 유지된다.

본 발명의 유압 공급 장치에 있어서, 유압 펌프 장치의 펌프 유닛을 구동하기 위한 전동기로서는 회전수의 제어가 가능한 각종의 전동기를 이용할 수 있다. 또한, 전동기에 대신해서 내연 기관을 이용할 수도 있지만, 정확한 회전수의 제어에는 전동기를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 전동기로서는, 인버터 모터(inverter motor), 스테핑 모터(stepping motor), 서보 모터(servo motor) 등, 각종의 DC 또는 AC 동기 전동기를 예로 들 수 있다.

예를 들면, 스테핑 모터에는, 회전 전기각(電氣角)이 디지털 입력에 의한 펄스의 수에 비례한다고 하는 특징이 있지만, 응답 속도는 다른 모터와 비교해서 늦고, 펄스를 발생시키기 위한 회로(드라이버)나, 회전 제어하기 위한 제어 기기를 별도로 준비할 필요가 있다.

서보 모터는, 로터리 인코더 등의 회전수 검지기나 그 밖의 외부 센서(sensor)로부터의 피드백 신호에 따라 기계적 출력(회전 속도, 추진력 토크, 위치)을 동작 지령에 추종해서 서보 제어하는 기능을 갖춘 전동기이며, DC 또는 AC 전동기에 회전수 제어를 위한 서보 제어 유닛 및 센서를 조합한 제품이 시판되고 있다. 이러한 시판 서보 모터 제품은, 제어 대상의 상태를 계측하고, 동작 지령에 의한 기준값과 비교해서 자동적으로 수정 제어하는 기능을 갖추고, 피드백 입력에 대해서도, 인코더나 전류 검출기 이외에 위치 센서 등의 각종 외부 센서로부터의 신호에도 대응하고 있으므로, 본 발명의 유압 공급 장치에 있어서의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛을 구동하기 위한 전동기 및 제어 수단으로서 적절하게 이용할 수 있다.

본 발명의 유압 공급 장치에 있어서, 유압 펌프 장치의 펌프 유닛은 전동기의 회전수에 따른 유량으로 작동유를 토출/흡인하는 것이면 좋으며, 예를 들어 고정 용량형 또는 가변 용량형의 피스톤 펌프(piston pump)나 베인 펌프(vane pump)를 이용할 수 있다.

본 발명의 유압 공급 장치에 있어서, 각각의 유압 펌프 장치는 각각 가변속 전동기 및 그 전동기에 의해 구동되는 펌프 유닛을 구비하고 있으며, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기는 바람직하게는 소비 전력이나 기계적 출력 등의 정격 성능이 서로 거의 동등하고, 또한 펌프 유닛도 바람직하게는 이론 압출 용량 등의 정격 성능이 서로 거의 동등하고, 단일 규격으로 규격화된 유압 펌프 장치인 것이 유리하다. 이렇게, 동등한 성능을 갖는 단일 규격으로 규격화된 유압 펌프 장치를 이용해서 본 발명에 의한 유압 공급 장치를 구성함으로써, 유압 공급 장치 제조 업자는, 유압 공급 장치를 짜 넣어야 할 대상인 모기(母機), 예를 들면 사출 성형기에 요구되는 부하 용량에 따라 필요한 대수의 동일 규격의 유압 펌프 장치를 선택하고, 이들 선택된 대수의 유압 펌프 장치를 공통의 작동유 통로에 병렬 접속함으로써 모기 측의 요구에 대응한 유압 공급 장치를 제공할 수 있다. 물론, 이미 모기에 조립되어 있는 유압 공급 장치의 경우에 있어서도, 금형의 변경 등의 이유에 의해 부하 용량이 증대하였을 경우에는, 증가 후의 부하 용량에 대응하도록 필요한 대수의 유압 펌프 장치를 증설하면 좋으며, 이 경우도 유압 공급 장치 전체로서의 응답성은 각각의 유압 펌프 장치의 높은 응답성과 동등한 레벨로 유지된다.

본 발명에 의한 유압 공급 장치는, 부하 측에 접속되는 유압 액추에이터 장치의 종류에 따라 제약을 받는 일은 없다. 이들 유압 액추에이터 장치에는, 예를 들면 유압 실린더(실린더?피스톤 장치)나 유압 회전 모터(오일 모터), 혹은 유압 요동(搖動) 모터 등, 유압 에너지를 기계 에너지로 변환하는 각종의 작동 기기가 포함된다.

본 발명에 의한 유압 공급 장치에 있어서 사용 가능한 작동유는, 실질적으로 비압축성의 윤활성 유체이면 좋으며, 오늘날의 많은 산업기계에 이용되고 있는 윤활성이 풍부한 유성(油性)의 작동유를 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로는, 적당한 점도가 있어서, 온도가 변화되어도 점도가 변화되기 어렵고, 저온에서도 유동성을 유지하고, 고온에서 사용해도 변질되기 어려운 성질의 작동유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 모기 측의 유압 액추에이터 장치의 동작 조건도 고려해서, 윤활성, 내마모성, 내산화 안정성 및 전단(剪斷) 안정성이 우수한 작동유를 선택하는 것이 바람직하고, 또한 금속을 부식시키지 않는 것도 중요한 특성의 일부이다. 이러한 작동유로서는, 일반적으로는 석유계 작동유를 사용할 수 있고, 또한 경우에 따라서는 인산 에스테르계나 규산 에스테르계 등의 합성 작동유, 혹은 유중수(油中水) 유화계(乳化系) 또는 물-글리콜계 등의 난연성 작동유를 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에 의한 유압 공급 장치에 있어서의 제어 수단은, 부하 측에 접속되는 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 따라 미리 선택된 2기 이상 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 펌프 유닛이 서로 동등한 동작 특성으로 작동하도록, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 서로 동기해서 제어하는 주(主) 컨트롤러(main controller)에 의해 구성된다. 각각의 유압 펌프 장치의 전동기가 전술(前述)한 시판 서보 모터 제품에 의해 구성되어 있을 경우, 주 컨트롤러는 각각의 유압 펌프 장치의 서보 제어 유닛을 지배하에 두어서 통괄 제어한다. 각각의 서보 모터의 속도 피드백은 각각의 서보 모터에 부속된 회전수 검지기(인코더)로부터 각각의 서보 제어 유닛에 주어지고, 따라서 이것은 주 컨트롤러에 의한 제어 루프 내에 포함되는 각각의 서보 제어 유닛에 의한 마이너 컨트롤(minor control)이다. 이것에 대하여, 예를 들면 부하 측의 유압 액추에이터를 구동하는 작동유의 압력은, 각각의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛 토출구에 공통으로 연통하는 작동유 통로 내의 작동유 압력을 공통인 하나의 압력 검지기에 의해 검출하고, 이 압력 검출 신호가 주 컨트롤러에 피드백 신호로서 주어진다. 이렇게 하여, 주 컨트롤러에 의한 통괄적인 제어의 지배하에 속하는 모든 서보 제어 유닛을 통해서 모든 유압 펌프 장치의 전동기(서보 모터)의 기계 출력 토크가 공통으로 서보 제어된다. 따라서, 본 발명에 의하면 각각의 유압 펌프 장치의 압력 피드백 제어(부하 측의 유압 액추에이터에 대한 추력(推力) 또는 토크 서보 제어)를 위한 압력 검지기는 모든 유압 펌프 장치에 공통인 작동유 통로에 하나만 설치하면 충분하게 된다.

본 발명의 바람직한 하나의 실시형태에 의한 유압 공급 장치는, 제어 수단의 지배하에 속하는 모든 유압 펌프 장치의 전동기 및 그것에 부속 서보 제어 유닛의 손상을 방지하는 안전 대책으로서, 작동유 통로 내의 작동유의 압력을 검지하는 압력 검지기와, 그 압력 검지기로부터의 검지 신호가 이상 압력값을 나타냈을 때에 상기 작동유 통로에 연통하고 있는 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 구동 정지 수단을 추가로 구비하고 있다. 이 압력 검지기에는 전술한 압력 피드백 제어를 위한 압력 검지기를 이용할 수 있고, 또한 상기 구동 정지 수단은 상기 제어 수단을 구성하는 주 컨트롤러의 하나의 기능으로서 실현할 수도 있다. 작동유 통로 내의 작동유 압력은 압력 검지기로부터의 검지 신호에 근거해서 주 컨트롤러에서 항상 감시되며, 예를 들면 미리 설정된 압력 변화 속도보다도 급격한 압력 변동이 검지되었을 때에는, 제어 수단의 지배하에 속하는 모든 유압 펌프 장치의 전동기에 대한 전기 공급이 차단되어, 유압 펌프 장치의 구동이 정지된다.

본 발명의 다른 바람직한 하나의 실시형태에 의한 유압 공급 장치에서는, 제어 수단의 지배하에 있는 모든 유압 펌프 장치가 공통의 압력 피드백 제어와 함께 일제히 동기해서 펌프 회전수를 제어하며, 이들 유압 펌프 장치가 서로 동기해서 토출 동작을 시작한다. 따라서 어떤 유압 펌프 장치로부터 토출된 작동유가 그대로 다른 유압 펌프 장치의 펌프 유닛에 유입하는 일은 없고, 펌프 유닛은 어디까지나 펌프로서 동작하고, 유압 모터로서 동작하는 것, 즉 전동기를 강제적으로 역회전시키는 일이 없다. 그 결과, 전동기 및 그것에 부속되는 제어 기기의 손상을 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 작동유 통로에 이상 압력이 생겼을 때에는 모든 유압 펌프 장치의 구동이 즉시 정지되기 때문에, 부하 측에 불측의 사태가 생겨도 전동기나 제어 기기의 파손이나 문제가 일어나기 어렵다고 하는 이점을 누릴 수 있다. 정지 후에 이상 발생의 원인이 제거되고, 이어서 재기동에 의해 시스템의 복구가 실행되는 것은 설명할 것도 없다.

안전 대책 및/또는 압력 피드백을 위한 압력 검지기로서는, 작동유 통로 내의 작동유의 압력에 선형으로 추종한 전기량의 검지 신호를 발생하는 것인 한, 여러 가지의 반도체 감압 센서를 이용할 수 있다. 작동유 통로는, 각각의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛의 토출구에 대하여, 각각 토출 방향 및 흡인 방향의 쌍방향에 관해서 작동유의 통과를 저해하지 않고 허용하도록 직접 연통되어 있기 때문에, 각각의 유압 펌프 장치에 공통인 압력값을 나타낸다. 따라서, 압력 검출기는 작동유 통로의 어떠한 위치에 배치해도 좋지만, 일반적으로는 주 컨트롤러에 대한 검지 신호 선의 배선이 장대(長大)하게 되지 않도록 주 컨트롤러의 근방 위치에 배치하는 것이 바람직하다.

구동 정지 수단은, 압력 검지기로부터의 신호가 이상 사태를 나타낼 경우에 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 것이지만, 이것은 예를 들면 전술한 바와 같이 제어 수단을 구성하는 주 컨트롤러의 하나의 기능으로서 실현할 수 있다. 예를 들면 압력 검지기에 의해 검지되는 작동유 통로 내의 압력값에 대하여 단순하게 상한치 또는 하한치를 컨트롤러에 설정해 두면, 압력 검지기로부터의 신호값이 상한치를 초과하였을 경우나 하한치를 하회(下回)하였을 경우에 컨트롤러의 판정 기능에 의해 이상 사태의 발생이 인식되고, 그것에 근거하여 컨트롤러로부터 발생하는 긴급 지령 신호에 의해서 지배하의 모든 유압 펌프 장치의 전동기에 대한 전기 공급이 차단되어, 경보의 발행과 함께 모든 유압 펌프 장치의 구동이 정지된다. 물론, 구동 정지 수단은 제어 수단으로부터 독립한 개별의 제어계로서 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 바람직한 하나의 실시형태에 의한 유압 공급 장치는, 제어 수단의 지배하에 속하는 모든 유압 펌프 장치의 전동기 및 부속 서보 제어 유닛의 손상을 방지하는 제2의 안전 대책으로서, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 각각 검지하는 회전수 검지기와, 그 회전수 검지기로부터, 적어도 어느 1기의 유압 펌프 장치에 있어서의 전동기의 회전 이상을 나타내는 검지 신호가 출력되었을 때에 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 구동 정지 수단을 추가로 구비하고 있다.

각각의 유압 펌프 장치의 전동기를 시판 서보 모터 제품에 의해 구성하면, 각각의 서보 모터의 회전수는 부속 인코더 등의 회전수 검지기에 의해 계측되어, 서보 제어 유닛에 의해 항상 감시할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 부하 측의 유압 액추에이터의 이상에 의해 작동유 통로 내의 압력의 급상승이 생기면 전동기가 부하의 급증에 의해 비상 정지하는 일이 있다. 그 결과, 정지된 전동기에 연결되어 있는 펌프 유닛은 작동유 통로 내의 압력 상승에 의해 유압 모터로서 거동하여, 그것에 연결되어 있는 전동기를 역전시킨다. 이때, 전동기는 발전기로서 기능을 해서 회생 전력을 생기게 하지만, 이 회생 전력에 의해 서보 제어 유닛이 손상을 받게 되므로, 서보 제어 유닛에는 관련하는 상태의 발생을 검지해서 알람(alarm) 신호를 발생하는 기능이 구비되어 있는 것이 보통이다. 그래서 이 알람 신호를 주 컨트롤러에 받아들여, 주 컨트롤러가 알람 신호를 검지하였을 때에 모든 서보 제어 유닛의 제어를 차단해서 시스템 전체를 일시적으로 정지시킬 수 있다. 이것은 제2의 안전 대책의 일례이며, 서보 제어 유닛의 알람 기능과, 각각의 서보 제어 유닛에 대한 주 컨트롤러의 차단 기능을 구동 정지 수단으로서 이용한 예에 상당한다.

회전수 검지기로서는 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 각각 검출하는 독립된 검출기를 별도로 준비해도 좋지만, 전동기에 그 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 내장되어 있을 경우에는, 이것을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전동기로서 인버터 모터, 스테핑 모터, 혹은 서보 모터 등을 이용할 경우, 이들 모터의 많은 시판품에는 모터 회전축의 회전수를 검지하는 인코더가 장비되어 있다.

구동 정지 수단은, 서보 제어 유닛 및 주 컨트롤러로부터 독립된 제어기에 의해 구성해도 좋다. 구동 정지 수단은, 회전수 검지 수단으로부터 출력되는 검출 신호가 전동기의 이상 회전을 의미하는 신호값에 도달하였을 때에 모든 유압 펌프 장치의 전동기를 전원으로부터 분리해서 유압 펌프 장치의 구동을 정지시킨다. 예를 들면, 서보 제어 유닛 또는 독립 제어기에 단순한 비교 기능을 갖게 해 둠으로써, 회전수 검지기로부터의 검지 신호와, 미리 설정된 상한치 또는 하한치와의 비교 동작에 의해 전동기의 회전 이상의 발생을 감시할 수 있고, 이상이 생겼을 때에는 주 컨트롤러 또는 독립 제어기에 의해 모든 유압 펌프 장치의 전동기를 전원으로부터 분리해서 유압 펌프 장치의 구동을 정지시킬 수 있다.

본 발명은 이상과 같은 유압 공급 장치를 사용해서 복수의 유압 액추에이터 장치 구동을 제어하는 방법도 제공한다. 즉, 가변속 전동기 및 그 전동기에 의해 구동되는 펌프 유닛을 각각 구비하고, 정격 성능이 서로 거의 동등한 복수 기의 유압 펌프 장치; 각각의 펌프 유닛의 토출구에 각각 밸브를 사이에 끼우지 않고 직접 연통하여, 각각의 펌프 유닛으로부터 토출되는 작동유의 흐름을 합류해서 부하 측의 유압 액추에이터 장치에 인도하고, 혹은 역방향으로 부하 측의 액추에이터 장치로부터 복귀해 오는 작동유의 흐름을 분류해서 각각의 펌프 유닛에 보내주기 위한 작동유 통로; 및 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 제어하기 위한 제어 수단을 구비한 유압 공급 장치를 사용하고, 그 유압 공급 장치에 의해, 상기 작동유 통로를 통해서 부하 측의 복수의 유압 액추에이터 장치의 작동을 선택적으로 제어하는 구동 제어 방법에 있어서, 본 발명에 의한 제어 방법에 의하면, 부하 측에 접속되는 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 따라 미리 선택된 2기 이상 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 상기 제어 수단에 의해 서로 동기해서 제어된다.

본 발명에 의한 제어 방법의 바람직한 하나의 실시형태에 있어서는, 상기 작동유 통로로서 서로 다른 유압 액추에이터 장치에 접속된 제1작동유 통로와 제2작동유 통로를 준비하여, 이들 작동유 통로의 어느 한쪽 또는 양쪽에 대하여 각각 적어도 2기 이상의 상기 유압 펌프 장치에 속하는 펌프 유닛의 토출구가 전환 밸브 장치에 의해 선택적으로 연통 가능하게 되고, 그 전환 밸브 장치에 의한 선택에 따라, 상기 제1 및/또는 제2작동유 통로에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 상기 제어 수단에 의해 제어된다.

본 발명에 의한 제어 방법의 다른 바람직한 하나의 실시형태에 있어서는, 상기 유압 액추에이터 장치로서 적어도 제1유압 액추에이터 장치와 제2유압 액추에이터 장치를 준비하여, 이들 유압 액추에이터 장치의 어느 한쪽 또는 양쪽이 개폐 밸브 장치에 의해 선택적으로 상기 작동유 통로에 접속 가능하게 되고, 그 개폐 밸브 장치에 의한 선택에 상응하여, 상기 작동유 통로에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수가 상기 제어 수단에 의해 제어된다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 유압 공급 장치와 그것에 의해서 구동 제어되는 사출 성형기의 구성을 나타내는 유압 회로도.

도 2는 도 1에 나타내는 유압 공급 장치 부분만의 회로 구성을 나타내는 유압 회로도.

도 3은 각각의 유압 펌프 장치의 전동기에 대한 서보 제어계의 구성을 나타내는 블록 회로도.

도 4는 전동기의 이상 회전에 대한 안전 대책을 서보 제어계에 짜 넣었을 경우의 블록 회로도.

도 5는 복수의 유압 펌프 장치를 선택적으로 작동유 통로에 접속할 경우의 유압 공급 장치의 구성을 나타내는 유압 회로도.

도 6은 복수의 유압 액추에이터 장치를 선택적으로 작동유 통로에 접속할 경우의 유압 공급 장치와 사출 성형기의 구성을 나타내는 유압 회로도.

도 7은 종래기술에 의한 유압 공급 장치의 구성 개념을 나타내는 유압 회로도.

도 8은 종래기술에 의한 복수의 유압 펌프 장치를 이용한 사출 성형기의 유압 공급 계통의 구성을 나타내는 유압 회로도.

도 1에 있어서, 사출 성형기(20)는, 예를 들면 계량 스크루(24)를 회전 구동하기 위한 가변속 유압 모터(23), 사출 실린더(27), 시프트 실린더(28), 금형 체결 실린더(35), 이젝터 실린더(38) 등, 복수의 유압 액추에이터를 구비하고 있다. 이들 복수의 유압 액추에이터를 위한 유압 공급 장치는, 본 실시형태에 있어서는, 도 2에도 나타내는 바와 같이, 서로 동등한 정격 성능을 갖는 5기의 유압 펌프 장치(10)로서 구성되어 있다. 각각의 유압 펌프 장치(10)는, 가변속 전동기(11)와, 그 전동기(11)에 의해 회전 구동되는 펌프 유닛(12)을 각각 구비하고 있다. 각각의 유압 펌프 장치(10)에 있어서의 펌프 유닛(12)의 토출구(13)는 하나의 공통인 작동유 통로(21)에 각각 연통되어 있다. 작동유 통로에는, 부하 측의 사출 성형기(20)의 상기 각각의 유압 액추에이터가 각각 방향 전환 밸브(22, 29, 32, 36, 39)를 통해서 접속되어 있다. 여기서, 작동유 통로(21)는, 각각의 펌프 유닛(12)의 토출구(13)에 대하여 각각 토출 방향 및 흡인 방향의 쌍방향에 관해서 작동유의 통과를 저해 없이 허용하도록 직접 연통되어 있다. 따라서, 각각의 펌프 유닛(12)으로부터 토출되는 작동유의 흐름은 작동유 통로(21)에서 합류되고 나서 부하 측의 유압 액추에이터 장치에 인도되고, 혹은 역방향으로 부하 측의 유압 액추에이터 장치로부터 복귀해 오는 작동유의 흐름은 작동유 통로(21)에서 분류되고 나서 각각의 펌프 유닛(12)에 인도된다.

5기의 유압 펌프 장치(10)의 각각의 펌프 유닛(12)은 서로 동등한 정격 성능의 것이며, 예를 들면 각각의 펌프 유닛(12)의 이론 압출 용량은 서로 동등하다. 마찬가지로 5기의 유압 펌프 장치(10)의 각각의 전동기(11)도 서로 동등한 정격 성능의 것이며, 예를 들면 각각의 전동기(11)의 소비 전력 및 기계 출력의 정격치는 서로 동등하다. 본 실시형태에 있어서, 각각의 펌프 유닛(12)은 미리 정해진 일정한 경전각(傾轉角)을 갖는 경사판을 구비한 액셜 피스톤 펌프(axial piston pump)로서 이루어지고, 또한 이 펌프 유닛을 회전 구동하는 각각의 전동기(11)는 회전수 검출기(로터리 인코더)(E)를 내장한 가변속 서보 모터로서 이루어진다. 5기의 유압 펌프 장치(10)에 있어서, 각각의 서보 모터(11)에는, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, 서보 제어 유닛(14)이 각각 부속되고, 내장 회전수 검출기(E)로부터의 검출 신호(Vf)가 회전수 피드백 신호로서 서보 제어 유닛(14)에 주어져 있다. 5기의 유압 펌프 장치(10)의 각각의 서보 제어 유닛(14)에는, 공통인 주 컨트롤러(15)로부터 지령 신호(Sc)가 주어진다. 주 컨트롤러(15)는 각각의 유압 펌프 장치(10)의 각각의 서보 제어 유닛(14)을 통괄 제어하고, 따라서 5기의 유압 펌프 장치에 있어서의 각각의 서보 모터(11)의 회전수는, 각각의 서보 모터(11)에 부속되는 서보 제어 유닛(14)에 의해, 공통인 하나의 주 컨트롤러(15)로부터 주어지는 동일한 지령 신호(Sc)에 추종하도록, 서로 동기해서 서보 제어된다. 각각의 유압 펌프 장치(10)의 펌프 유닛(12)의 토출구(13)에 공통으로 연통하는 작동유 통로(21)에는 모든 유압 펌프 장치(10)에 공통인 하나의 압력 검지기(40)가 설치되고, 이 압력 검지기(40)에 의해 작동유 통로(21) 내의 작동유의 압력이 검출된다. 이 압력 검지기(40)로부터 출력되는 검출 신호는 피드백 신호(Pf)로서 주 컨트롤러(15)에 주어져, 그것에 의해 주 컨트롤러(15)에 의한 통괄적인 제어의 지배하에 속하는 모든 서보 제어 유닛(14)을 통해서 모든 유압 펌프 장치(10)의 서보 모터(11)의 기계 출력 토크가 공통으로 서보 제어된다.

예를 들면, 사출 성형기(20)의 계량용 유압 모터(23)를 미리 프로그램된 속도변화 패턴에 따라서 정방향으로 회전 제어할 경우, 방향 전환 밸브(22)가 도 1에 나타내는 좌측의 전환 포지션(position)에 있는 상태에서, 상기 속도 변화 패턴에 대응해서 변화되는 지령 신호(Sc)가 주 컨트롤러(15)로부터 그 지배하의 각각의 서보 제어 유닛(14)에 주어져, 각각의 유압 펌프 장치(10)의 서보 모터(11)가 서로 동기한 상태에서 기동한다. 이것에 의해, 서로 동등한 성능의 서보 모터(11)와 펌프 유닛(12)에 의해 구성되어 있는 5기의 유압 펌프 장치(10)는 실질적으로 동시에 작동유의 토출을 시작하고, 서로 동기한 상태를 유지하면서, 상기 속도 변화 패턴에 대응해서 토출 유량을 변화시켜 간다. 5기의 유압 펌프 장치(10)로부터 토출되는 작동유의 흐름은 각각의 토출구(13)로부터 공통의 작동유 통로(21) 내에서 합류하여, 이 작동유 통로(21)로부터 방향 전환 밸브(22)를 통과해서 유압 모터(23)에 공급된다. 이 결과, 유압 모터(23)의 회전수가 상기 속도 변화 패턴을 따라 제어된다. 계량용 유압 모터(23)를 역방향으로 회전 제어할 경우, 방향 전환 밸브(22)는 도 1에 나타내는 우측의 전환 포지션에 전환되고, 미리 정해진 역전 시를 위한 속도 변화 패턴에 대응하는 지령 신호(Sc)에 의해 마찬가지의 회전수 제어가 실행된다. 어느 경우도, 각각의 유압 펌프 장치(10)의 동작은 기동으로부터 정지까지 서로 동기한 상태에서 서보 제어되며, 따라서 각각의 펌프 유닛(12)의 토출구(13)에의 작동유의 역유입을 방지하기 위한 체크 밸브는 불필요하다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 작동유 통로(21)와 각각의 펌프 유닛(12)의 토출구(13)와의 사이 는 쌍방향 흐름의 통과를 저해 없이 허용하도록 직접적으로 연통되며, 체크 밸브의 개재(介在)가 없으므로, 각각의 유압 펌프 장치(10)의 토출 유량 변화에 관한 응답성이 저하되는 일은 없다.

또한, 각각의 유압 펌프 장치(10)의 펌프 유닛(12)을 쌍방향 회전형의 펌프 유닛으로 구성하는 것도 가능해서, 그것에 의해서 서보 모터(11)의 역회전 제어에 의해 유압 액추에이터 장치 측에서의 작동유의 압력 빼기를 달성할 수 있다. 이 경우도 5기의 유압 펌프 장치(10)를 병렬 운전함으로써 대유량에서 압력 빼기 조작을 실행할 수 있어, 사출 성형기의 사이클 타임(cycle time)의 단축화도 달성할 수 있다.

사출 성형기(20) 측에서는, 전술한 바와 같이 하여 구동되는 유압 모터(23)의 회전에 의해 인라인(in line)형의 계량 스크루(24)가 회전되고, 이 스크루(24)의 회전에 의해 도시하지 않는 히터를 구비한 가열 배럴(barrel)(25) 내에 호퍼(hopper)(26)로부터 플라스틱 원료(비즈(beads))가 공급된다. 배럴(25) 내에서는 공급된 원료 비즈(beads)가 가열에 의해 가소화(可塑化)되어, 스크루(24)의 계속적인 회전에 의해 혼련(混練)되면서 배럴 내 전방부에 이송된다. 이때에 배럴 내 전방부에 충전된 가소화 수지에 생기는 압력에 의해 스크루(24)가 후퇴되고, 이 스크루(24)의 후퇴가 어떤 소정 위치에 도달하면 리미트 스위치(limit switch) 등의 도시하지 않는 위치 검출기가 작동해서 유압 모터(23)에 의한 스크루(24)의 회전이 정지되며, 이것에 의해 성형에 필요한 수지량이 계량된다. 이 경우의 배럴 내 전방부에 충전된 가소화 수지에 생기는 압력은, 스크루(24)가 무저항으로 후퇴하지 않 도록 사출 실린더(27)에 유압(스크루 배압)을 작용시켜서 임의로 조정할 수 있고, 이것은, 방향 전환 밸브(29)를 도 1 중의 우측에 나타나는 전환 포지션으로 전환하여, 유압 펌프 장치(10)로부터 공급되는 작동유의 압력을 압력 검지기(40)로부터의 피드백 신호(Pf)에 근거해서 주 컨트롤러(15)에 의해 지령 신호(Sc)에 추종하도록 제어함으로써 달성된다. 이 사이에 금형 체결 실린더(35)가 방향 전환 밸브(36)의 전환 동작에 의해 작동되고, 그것에 의해 고정 금형 프레임(34)에 대하여 가동 금형 프레임(33)이 접근되어, 금형(30) 내의 캐비티에 사출되는 수지 압력에 저항할 만한 체결력으로 금형이 체결된다. 그 후, 시프트 실린더(28)에 의해 배럴(25)이 금형(30)을 향해서 전진되어, 배럴(25)의 선단 노즐이 금형의 사출구(31)에 맞닿는다. 이 상태에서 사출 실린더(27)가 작동되어, 배럴(25) 내의 전방부에 충전된 수지가 금형(30) 내의 캐비티에 사출된다. 캐비티 내가 수지로 충만되면, 사출 실린더(27)의 압력이 충전 압력으로부터 유지 압력으로 전환되어, 캐비티 내에 있어서의 적정한 성형 조건이 유지된다. 소정의 시간 경과 후에 금형 체결 실린더(35)가 역방향으로 작동해서 금형이 개방되고, 이어서 이젝터 실린더(38)의 작동에 상응해서 이젝터 핀(ejector pin)(37)에 의해 성형품이 금형으로부터 취출(取出)된다.

이상으로 설명한 사출 성형기(20)의 동작은, 각각의 유압 펌프 장치와 각각의 방향 전환 밸브의 동작을 주 컨트롤러(15)에 의한 프로그램 제어 동작에 의해 제어함으로써 실행된다. 주 컨트롤러(15)는, 미리 프로그램된 동작 시퀀스를 따라서 각각의 유압 펌프 장치(10)와 각각의 방향 전환 밸브(22, 29, 32, 36, 39)의 동작을 제어한다. 예를 들면, 사출 실린더(27)는 방향 전환 밸브(29)에 의해, 또한 시프트 실린더(28)는 방향 전환 밸브(32)에 의해, 각각 작동유 통로(21)에 대한 접속 유로가 전환된다. 이것에 의해 각각의 실린더는 선택적으로 전진, 정지 또는 후퇴 동작을 실행하고, 이들의 동작 중에 있어서의 이동 속도 및 토크는, 각각의 유압 펌프 장치(10)에 있어서의 서로 동기한 회전수 제어(유량 제어)와, 공통의 압력 검지기(40)를 이용한 토출 압력의 피드백 제어(배압(背壓) 제어)에 의해 지령 신호(Sc)에 추종하도록 제어된다.

마찬가지로, 금형(30) 측에 대해서도, 금형 체결 실린더(35)는 방향 전환 밸브(36)에 의해, 또한 이젝터 실린더(38)는 방향 전환 밸브(39)에 의해, 각각 작동유 통로(21)에 대한 접속 유로가 전환됨으로써 선택적으로 전진, 정지 또는 후퇴 동작을 실행하고, 이들의 동작 중에 있어서의 이동 속도 및 토크는, 각각의 유압 펌프 장치(10)에 있어서의 서로 동기한 회전수 제어와, 공통의 압력 검지기(40)를 이용한 토출 압력의 피드백 제어에 의해 지령 신호에 추종하도록 제어된다.

이들 유압 모터(23)나 각각의 실린더(27, 28, 35, 38)는, 각각 고유한 동작 용량을 필요로 한다. 따라서, 주 컨트롤러(15)는, 미리 설정된 프로그램을 따라, 각각의 방향 전환 밸브(22, 29, 32, 36, 39)의 전환 동작에 동기해서 각각의 유압 펌프 장치(10)의 서보 유닛(14)에 대하여 상응하는 회전수 지령 신호를 부여한다. 이것에 의해, 사출 성형기의 동작 시퀀스에 따라 유압 공급 장치로부터 소요되는 유량/압력으로 작동유를 공급할 수 있다.

주 컨트롤러(15)는, 그 제어의 지배하에 속하는 모든 유압 펌프 장치(10)의 서보 모터(11) 및 부속 서보 제어 유닛(14)의 손상을 방지하는 안전 대책으로서, 작동유 통로(21) 내의 작동유의 압력을 검지하는 압력 검지기(40)로부터의 검지 신호가 이상 압력값을 나타냈을 때에 상기 작동유 통로(21)에 연통하고 있는 모든 유압 펌프 장치(10)의 구동을 정지시키는 구동 정지 기능을 갖추고 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 한쪽에서는 작동유 통로(21) 내의 작동유 압력은 압력 검지기(40)로부터의 검지 신호(Pf)에 근거해서 주 컨트롤러에서 항상 감시되고, 다른 쪽에서는 압력 검지기(40)에 의해 검지되는 작동유 통로(21) 내의 압력값에 대하여 상한치와 하한치가 주 컨트롤러에 설정되어 있다. 압력 검지기(40)로부터의 신호값이 상한치를 초과하든가 혹은 하한치를 하회하면, 주 컨트롤러의 판정 기능에 의해 이상 사태의 발생이 인식된다. 이것에 근거해서 주 컨트롤러(15)로부터 지배하의 모든 유압 펌프 장치(10)의 서보 제어 유닛(14)에 긴급 정지 지령 신호가 주어진다. 이것에 의해 모든 유압 펌프 장치(10)의 서보 모터(11)에 대한 전기 공급이 차단되어, 서보 제어 유닛(14)으로부터 주 컨트롤러에 경보 신호(AL)가 전송되는 동시에, 모든 유압 펌프 장치(10)의 구동이 정지된다. 또한, 예를 들면 미리 설정된 압력 변화 속도보다도 급격한 압력 변동이 검지되었을 때에 주 컨트롤러(15)에 의해 이상 상태의 발생이 인식되도록 해도 좋다.

도 4에 나타내는 실시형태에서는, 서보 모터(11)의 이상 회전에 대한 안전 대책 기능이 주 컨트롤러에 짜 넣어져 있다. 즉, 각각의 유압 펌프 장치(10)에 있어서의 서보 모터(11)의 회전수는 각각의 서보 모터에 부속되는 회전수 검지기(로터리 인코더)(E)에 의해 계측되어, 피드백 신호(Vf)로서 서보 제어 유닛(14)에 주어져 있다. 각각의 서보 제어 유닛(14)은 피드백 신호(Vf)의 값을 항상 감시하고 있다. 피드백 신호(Vf)의 값이 미리 설정된 임계치를 초과하면, 서보 제어 유닛(14)으로부터 경보 신호(AL)가 주 컨트롤러(15)에 보내진다. 주 컨트롤러(15)에는, 적어도 어느 1기의 유압 펌프 장치(10)의 서보 제어 유닛(14)으로부터 경보 신호가 전송되어 오면, 모든 유압 펌프 장치(10)의 구동을 정지시키는 구동 정지 기능이 짜 넣어져 있다. 이러한 모터 회전수 상, 하한에 의한 감시에 대신하여, 단순하게 서보 모터(11)로부터의 회생 전력의 발생을 감시함으로써 마찬가지의 구동 정지 기능을 하게 할 수도 있다. 예를 들면, 각각의 유압 펌프 장치(10)의 서보 모터(11)는, 부하 측의 유압 액추에이터 장치의 고장 등에 의해 작동유 통로(21) 내의 압력이 급상승하면 부하의 급증에 의해 비상 정지하는 일이 있다. 그 경우, 정지한 서보 모터(11)에 연결되어 있는 펌프 유닛(12)은 작동유 통로(21) 내의 압력 상승에 의해 일시적으로 유압 모터로서 거동하고, 거기에 연결되어 있는 서보 모터(11)가 역방향으로 회전되는 일이 있다. 이것에 의해 서보 모터(11)가 발전기로서 기능을 하면, 서보 모터(11)로부터 생기는 회생 전력이 서보 제어 유닛(14)에 유입한다. 일반적인 서보 제어 유닛에는, 이 회생 전력에 의해 손상을 받는 일이 없도록, 관련하는 회생 전력의 발생을 검지해서 경보 신호(AL)를 발생하는 기능이 짜 넣어져 있다. 그래서, 이 경보 신호(AL)가 주 컨트롤러(15)에 받아들여져, 주 컨트롤러(15)가 경보 신호(AL)를 검지하였을 때에는, 지배하의 모든 서보 제어 유닛(14)의 제어 동작을 차단해서 시스템 전체를 일시적으로 정지시킬 수 있다.

본 발명에 의한 유압 공급 장치에 있어서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 모든 유압 펌프 장치(10)가 공통인 하나의 작동유 통로(21)에 대하여 쌍방향의 흐름에 관해서 항상 연통되어 있는 것 같은 회로 방식을 채용할 수 있지만, 이것에 대신하여, 각각의 유압 펌프 장치(10)가 흐름 방향마다 선택적으로 따로따로인 작동유 통로에 연통되는 것 같은 회로 방식도 채용할 수 있다. 즉, 도 5에 나타내는 실시형태에 있어서는, 작동유 통로로서 서로 다른 유압 액추에이터 장치에 접속된 제1작동유 통로(21a)와 제2작동유 통로(21b)가 준비되어, 이들 작동유 통로의 어느 한쪽 또는 양쪽에 대하여 각각 적어도 2기 이상의 유압 펌프 장치(10)에 속하는 펌프 유닛(12)의 토출구(13)가 각각 전환 밸브 장치(50)에 의해 선택적으로 연통 가능하게 되어 있다. 이 경우, 주 컨트롤러(15)는, 전환 밸브 장치(50)에 의한 선택에 따라 상기 제1작동유 통로(21a) 및/또는 제2작동유 통로(21b)에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치(10)에 속하는 각각의 서보 모터(11)의 회전수를 제어한다.

도 6에 나타내는 또 다른 실시형태에 있어서는, 복수의 유압 액추에이터 장치가 선택적으로 작동유 통로에 접속된다. 즉, 사출 성형기(20)의 복수의 유압 액추에이터 장치는, 사출기 측의 유압 모터(23), 사출 실린더(27) 및 시프트 실린더(28)가 제1그룹으로서 작동유 통로(61a)에 접속되고, 금형 측의 금형 체결 실린더(35) 및 이젝터 실린더(38)가 제2그룹으로서 작동유 통로(61b)에 접속되어 있다. 작동유 통로(61a)와 작동유 통로(61b)와의 사이에는 개폐 밸브 장치(62)가 장치되어 있으며, 이들 작동유 통로(61a)와 작동유 통로(61b)가 선택적으로 접속되고, 혹은 분리되도록 되어 있다.

개폐 밸브 장치(62)가, 도 6에 나타낸 바와 같이, 연통 포지션에 있을 때는 작동유 통로(61a)에 접속된 제1그룹의 각각의 유압 액추에이터 장치와, 작동유 통로(61b)에 접속된 제2그룹의 각각의 유압 액추에이터 장치가 합계 5기의 유압 펌프 장치(10a, 10b)로부터 작동유의 공급을 받게 된다. 이것에 대하여, 개폐 밸브 장치(62)가 차단 포지션으로 전환되면, 작동유 통로(61a)에 접속된 제1그룹의 각각의 유압 액추에이터 장치는 3기의 유압 펌프 장치(10a)로부터 작동유의 공급을 받으며, 이것과는 독립해서 작동유 통로(61b)에 접속된 제2그룹의 각각의 유압 액추에이터 장치는 2기의 유압 펌프 장치(10b)로부터 작동유의 공급을 받게 된다. 이렇게 하여, 제1그룹의 각각의 유압 액추에이터 장치와 제2그룹의 각각의 유압 액추에이터 장치의 어느 한쪽 또는 양쪽이 개폐 밸브 장치(62)에 의해 선택적으로 작동유 통로에 접속된다.

주 컨트롤러(15)는, 개폐 밸브 장치(62)에 의한 선택에 따라, 작동유 통로(61a) 및/또는 작동유 통로(61b)에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 서보 모터의 회전수를 제어한다.

이것에 의해, 그룹마다의 유압 액추에이터 장치를 서로 독립해서 제어하는 것이 가능해 지며, 혹은 양자를 통합적으로 제어하는 것도 가능해 진다. 그 결과, 각각의 그룹마다의 개별의 작동과 동시 작동을 선택할 수 있어, 사출 성형기의 동작 사이클 타임의 단축화나, 상황에 따라 일부의 서보 모터를 정지시키는 것에 의한 전력 절감도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 유압 공급 장치 측에서 복수 기의 유압 펌프 장치를 동기 서보 제어 방식에 의해 선택적으로 병렬 운전해서 토출 작동유를 합류하여, 부하 용량에 맞는 유량의 작동유로 복수의 유압 액추에이터 장치를 구동하기 때문에, 기계적 동력을 볼(ball) 나사나 기어(gear) 등의 파손되기 쉬운 기기를 사용해서 중합(重合)하는 종래의 방식에 비해서, 로터리 인코더 등의 회전수 검지기의 정밀도가 낮아도 안정된 제어를 실행할 수 있고, 또한 압력 제어에 대해서도 모든 유압 펌프 장치에 공통인 단일 압력 검지기를 피드백계를 이용해서 폐쇄 루프를 구축할 수 있으므로, 저렴한 제어 시스템으로 안정된 제어를 실행하는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 의하면, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전을 감시함으로써 시스템의 파손에 이르는 것 같은 장애 발생을 미연에 방지할 수도 있고, 여러 가지의 안전 대책이 시행된 신뢰성이 높은 유압 공급 장치를 제공하는 것도 가능하다.

Claims (9)

1. 가변속(可變速) 전동기 및 상기 전동기에 의해 구동되는 펌프 유닛을 각각 구비한 복수 기의 유압 펌프 장치; 각각의 펌프 유닛의 토출구에 대하여, 각각 토출 방향 및 흡인 방향의 쌍방향에 관해서 작동유의 통과를 저해 없이 허용하도록 직접 연통되어, 각각의 펌프 유닛으로부터 토출되는 작동유의 흐름을 합류(合流)해서 부하(負荷) 측의 유압 액추에이터 장치에 인도하고, 혹은 역방향으로 부하 측의 액추에이터 장치로부터 복귀해 오는 작동유의 흐름을 분류(分流)해서 각각의 펌프 유닛에 인도하기 위한 작동유 통로; 및 각각의 펌프 유닛이 서로 동등한 동작 특성으로 작동하도록, 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 서로 동기시켜 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고,

   각각의 가변속 전동기가 각각 회전수 제어를 위한 서보 제어 유닛 및 회전수 검지기와 조합된 서보 모터에 의해 구성되고,

   각각의 유압 펌프 장치의 각각의 서보 제어 유닛이 상기 제어 수단에 의해 통괄 제어되며,

   각각의 유압 펌프 장치에서는 회전수 검지기로 검출한 서보 모터의 회전수에 대응하는 피드백 신호가 서보 제어 유닛에 주어지고,

   각각의 서보 제어 유닛에서는 상기 제어 수단으로부터 주어지는 제어 지령에 추종(追從)하도록 각각의 서보 모터의 회전수가 서보 제어되고,

   각각의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛의 토출구에 공통으로 연통하는 상기 작동유 통로 내의 작동유 압력이 공통인 하나의 압력 검지기로 검출되고,

   상기 압력 검지기에 의한 검출 신호가 제어 수단에 피드백 신호로서 주어지고,

   상기 공통인 하나의 압력 검지기에 의한 검출 신호를 상기 제어 수단에 피드백 신호로서 줌으로써, 상기 제어 수단에 의한 통괄 제어의 지배하에 속하는 모든 서보 제어 유닛을 통해서 모든 유압 펌프 장치의 서보 모터의 기계 출력 토크가 공통으로 서보 제어되는 것을 특징으로 하는 유압 공급 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 압력 검지기로부터의 검지 신호가 이상(異常) 압력값을 나타냈을 때에 상기 작동유 통로에 연통하고 있는 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 구동 정지 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 유압 공급 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 회전수 검지기로부터, 적어도 어느 1기의 유압 펌프 장치에 있어서의 전동기의 회전 이상을 나타내는 검지 신호가 출력되었을 때에 모든 유압 펌프 장치의 구동을 정지시키는 구동 정지 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 유압 공급 장치.
5. 가변속 전동기 및 상기 전동기에 의해 구동되는 펌프 유닛을 각각 구비하고, 정격 성능이 서로 동등한 복수 기의 유압 펌프 장치와; 각각의 펌프 유닛의 토출구에 각각 밸브를 통하지 않고 직접 연통되어, 각각의 펌프 유닛으로부터 토출되는 작동유의 흐름을 합류해서 부하 측의 유압 액추에이터 장치에 인도하고, 혹은 역방향으로 부하 측의 액추에이터 장치로부터 복귀해 오는 작동유의 흐름을 분류해서 각각의 펌프 유닛에 보내주기 위한 작동유 통로; 및 각각의 유압 펌프 장치의 전동기의 회전수를 제어하기 위한 제어 수단을 구비하고, 또한 각각의 가변속 전동기가 각각 회전수 제어를 위한 서보 제어 유닛 및 회전수 검지기와 조합된 서보 모터에 의해 구성된 유압 공급 장치를 사용하여, 상기 유압 공급 장치에 의해, 상기 작동유 통로를 통해서 부하 측의 복수의 유압 액추에이터 장치의 작동을 선택적으로 제어하는 구동 제어 방법에 있어서,

   부하 측에 접속되는 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 따라 미리 선택된 2기 이상 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수를 상기 제어 수단에 의해 서로 동기시켜 제어함과 더불어,

   각각의 유압 펌프 장치의 각각의 서보 제어 유닛을 상기 제어 수단에 의해 통괄 제어하고,

   각각의 유압 펌프 장치에, 회전수 검지기로 검출한 서보 모터의 회전수에 대응하는 피드백 신호를 서보 제어 유닛에 주고,

   각각의 서보 제어 유닛에서는 상기 제어 수단으로부터 주어지는 제어 지령에 추종하도록 각각의 서보 모터의 회전수를 서보 제어하고,

   각각의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛의 토출구에 공통으로 연통하는 상기 작동유 통로 내의 작동유 압력을 공통인 하나의 압력 검지기로 검출하고,

   상기 압력 검지기에 의한 검출 신호를 제어 수단에 피드백 신호로서 주고,

   상기 제어 수단에 의한 통괄 제어의 지배하에 속하는 모든 서보 제어 유닛을 통해서 모든 유압 펌프 장치의 서보 모터의 기계 출력 토크를 공통으로 서보 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 액추에이터 장치의 구동 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 작동유 통로로서 서로 다른 유압 액추에이터 장치에 접속된 제1작동유 통로와 제2작동유 통로를 준비하고, 이들 작동유 통로의 어느 한쪽 또는 양쪽에 대하여 각각 적어도 2기 이상의 상기 유압 펌프 장치에 속하는 펌프 유닛의 토출구를 전환 밸브 장치에 의해 선택적으로 연통 가능하게 해서, 상기 전환 밸브 장치에 의한 선택에 따라, 상기 제1 및 제2작동유 통로 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수를 상기 제어 수단에 의해서 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 액추에이터 장치의 구동 제어 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 유압 액추에이터 장치로서 적어도 제1유압 액추에이터 장치와 제2유압 액추에이터 장치를 준비하고, 이들 유압 액추에이터 장치의 어느 한쪽 또는 양쪽을 개폐 밸브 장치에 의해 선택적으로 상기 작동유 통로에 접속 가능하게 해서, 상기 개폐 밸브 장치에 의한 선택에 따라, 상기 작동유 통로에 접속된 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 맞는 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각각의 전동기의 회전수를 상기 제어 수단에 의해서 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 액추에이터 장치의 구동 제어 방법.
8. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유압 공급 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
9. 제8항에 기재된 사출 성형기를 사용한 사출 성형기의 구동 제어 방법에 있어서,

   상기 유압 공급 장치에 의해, 상기 작동유 통로를 통해서 부하 측의 복수의 유압 액추에이터 장치의 동작을 선택적으로 제어할 경우에,

   부하 측에 접속되는 유압 액추에이터 장치의 부하 용량에 따라 미리 선택된 2기 이상의 대수의 유압 펌프 장치에 속하는 각 전동기의 회전수를 상기 제어 수단에 의해 서로 동기시켜 제어함과 더불어,

   각각의 유압 펌프 장치의 각각의 서보 제어 유닛을 상기 제어 수단에 의해 통괄 제어하고,

   각각의 유압 펌프 장치에, 회전수 검지기로 검출한 서보 모터의 회전수에 대응하는 피드백 신호를 서보 제어 유닛에 주고,

   각각의 서보 제어 유닛에서는 상기 제어 수단으로부터 주어지는 제어 지령에 추종하도록 각각의 서보 모터의 회전수를 서보 제어하고,

   각각의 유압 펌프 장치의 펌프 유닛의 토출구에 공통으로 연통하는 상기 작동유 통로 내의 작동유 압력을 공통인 하나의 압력 검지기로 검출하고,

   상기 압력 검지기에 의한 검출 신호를 제어 수단에 피드백 신호로서 주고,

   상기 제어 수단에 의한 통괄 제어의 지배하에 속하는 모든 서보 제어 유닛을 통하여 모든 유압 펌프 장치의 서보 모터의 기계 출력 토크를 공통으로 서보 제어하는 것을 특징으로 하는 사출 성형기의 구동 제어 방법.

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