WO2006082711A1 - 流体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法 - Google Patents

流体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法 Download PDF

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Yoshiyuki Ochi
Yoshimitsu Otani
Hirokazu Nakamura
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    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • Fluid pressure unit and method for controlling fluid pressure unit are Fluid pressure unit and method for controlling fluid pressure unit
  • the present invention relates to a fluid pressure unit including an actuator to which a fluid discharged from a fluid pump is supplied, and a control method of the fluid pressure unit.
  • a fixed displacement hydraulic pump As this type of fluid pressure unit, a fixed displacement hydraulic pump, a variable speed motor that drives the hydraulic pump, and a working fluid discharged from the hydraulic pump are discharged via a discharge line.
  • An actuator such as a hydraulic cylinder to be supplied, an operation switching valve for connecting or disconnecting the discharge line between the hydraulic pump and the actuator, a controller for controlling the variable speed motor, and a discharge of the hydraulic pump
  • a device having a pressure sensor for detecting the pressure of the line is known (for example, see Patent Document 1).
  • the controller controls the discharge line pressure detected by the pressure sensor and the discharge line flow rate calculated by the rotational speed force of the variable speed motor, respectively, as the pressure on a predetermined target pressure-flow rate characteristic line and The rotational speed of the variable speed motor is controlled so that the flow rate is the same. That is, the fluid pressure unit autonomously controls the pressure and flow rate of the fluid discharged from the hydraulic pump that does not receive a pressure command signal and a flow rate command signal from the outside. This eliminates the need to input the pressure command signal and flow rate command signal from the outside, omits the input signal line, reduces the labor for the operator to input pressure and flow rate commands, and simplifies wiring. it can.
  • Patent Document 1 JP 2001-90671 A
  • a pressure reducing valve (21) is connected between the hydraulic pump (1) (fluid pump) and, for example, a hydraulic cylinder (3) as an actuator, and the pressure reducing valve (21) Reduce the pressure
  • the control pressure is set to the controller (3)
  • the set pressure can be changed without affecting the circuit from the pump (1) to the other actuators.
  • the surge pressure when reaching the end state can be suppressed to some extent.
  • the pressure loss at the pressure reducing valve (21) restricts the flow rate of the fluid when the cylinder (3) is operating, and even if the cylinder (3) operates itself at high speed, the operating speed must be increased. There is a problem that cannot be done.
  • the cylinder (3) is, for example, a chuck cylinder that drives a chuck for a workpiece as a driving target, and causes the chuck to chuck the workpiece in either an expansion operation or a contraction operation.
  • (2) is a motor for driving the hydraulic pump, which constitutes a hydraulic supply unit together with the hydraulic pump.
  • (8) is a switching valve connected between the pump (1) and the cylinder (3). By switching this switching valve (8), the cylinder (3) starts operating (extension or contraction). It comes to be.
  • the pressure reducing valve (21) when used to set the supply pressure to the cylinder (3), as shown in Fig. 5, the type of hydraulic supply unit (induction motor and variable capacity) The pressure loss generated by the pressure reducing valve (21) related to the combination with the pump or the combination of the variable speed motor (2) and the fixed displacement pump (1) is determined by the pressure reducing valve set pressure. If the unit set pressure set by the hydraulic supply unit is increased, the flow rate during operation can be increased with a slight increase in the differential pressure, but from the flow rate regulated by the pressure reducing valve (21), the unit The discharge flow rate will be set.
  • the pump (1) and the cylinder (3) are connected only by the switching valve (8) without using the pressure reducing valve (21) as shown in FIG.
  • the discharge pressure of the cylinder set pressure of the unit
  • the control pressure of the cylinder (3) it is possible to increase the operating speed of the cylinder (3) by increasing the pump discharge pressure to increase the speed. In this case, however, the surge pressure is inevitably increased.
  • the present invention has been made in view of the strong point, and an object of the present invention is to improve the control mode of the fluid pressure unit so that the high-speed operation of the actuator and the surge pressure at the end of the operation are performed. It is to be able to achieve both lowering.
  • the first invention is a fixed displacement fluid pump (1) driven by a variable speed motor (2) to discharge a fluid, and discharged from the fluid pump (1).
  • At least one actuator (3) that drives the driven object by fluid pressure, and when this actuator (3) drives the driven object, the operating range of the actuator (3) is set to the number of rotations of the motor (2).
  • the actuator (3) operates to drive the drive target after performing the teaching operation determined on the basis of the teaching operation, the actuator (3) starts a predetermined deceleration before the end of the operation within the determined operation range.
  • the control means (12) rotates the motor (2) at the first speed until it reaches the position, and rotates the motor (2) at the second speed lower than the first speed until the operation ends after reaching the deceleration start position.
  • It is characterized in.
  • the teaching operation is performed prior to the operation for driving the driven object, and the operating range is determined by the operation of the actuator (3). Is obtained based on the rotational speed of the motor (2).
  • the motor (3) is in the motor (until the preset deceleration start position before the end of the operation in the obtained operation range). After 2) rotates at the first speed and reaches the deceleration start position, the motor (2) rotates at a second speed lower than the first speed until the operation is completed.
  • the actuator (3) performs the teaching operation in advance to determine its operating range, and after the teaching operation,
  • the motor (2) is rotated at the first speed until the deceleration start position before the end of the operation in the operating range of the actuator (3) and at the second speed until the deceleration start position force operation ends.
  • the operating speed of the actuator (3) can be increased at a high speed, and the operation of the actuator (3) can be stopped gently by setting the second speed to a low speed, thereby suppressing an increase in surge pressure.
  • the second invention is a fixed displacement fluid pump (1) driven by a variable speed motor (2) to discharge fluid, and a driven object is driven by fluid pressure discharged from the fluid pump (1).
  • the control means (12) rotates the motor (2) at the first speed until the motor (2) is rotated at the second speed and lower than the first speed until the operation is finished after reaching the deceleration start position. It has.
  • the control means (12) corrects the operating range of the actuator (3) to a small value while at the deceleration start position.
  • the learning control is performed so as to largely correct the operation range of the actuator (3).
  • the motor (2) when the actuator (3) is driven to drive the object to be driven, the motor (2) is moved until the actuator (3) reaches a preset deceleration start position before the end of the operation in the operation range. ) Rotates at the first speed, and after reaching the deceleration start position, the motor (2) rotates at the second speed lower than the first speed until the operation is completed. Based on the surge pressure in the operation end state of the actuator (3) and the time until the operation ends after reaching the deceleration start position, when the surge pressure is equal to or higher than the set value, the actuator (3) When the operating range is small and the time until the end of operation is longer than the set value, the operating range of the actuator (3) is corrected to be large.
  • the operating range of the actuator (3) is learned by correction, and the operating speed of the actuator (3) can be increased by setting the first speed to a high speed without performing the teaching operation.
  • the second speed is set to a low speed, and the operation of the actuator (3) can be gently stopped to suppress an increase in surge pressure.
  • the drive target is a chuck for chucking a workpiece.
  • the control means (12) stores information on the operating range of the actuator (3) for each type of workpiece, and calls the operating range of the actuator (3) related to the workpiece whenever the type of workpiece changes. The actuator (3) is controlled based on the operating range.
  • information on the operating range of the actuator (3) is stored for each type of a plurality of workpieces, and the operating range of the actuator (3) related to the workpiece is called up every time the type of workpiece changes.
  • the actuator (3) is controlled based on the operating range.
  • control means (12) is configured to warn when the operating range of the actuator (3) is smaller than a predetermined range or larger than a predetermined range. It is characterized by that.
  • a fifth invention is characterized in that, in the first or second invention, a plurality of actuators are provided.
  • surgeless control can be performed on a plurality of actuators.
  • the sixth invention is characterized in that, in the first or second invention, the control means (12) determines the operating range of the actuator (3) based on an increase in fluid pressure.
  • the fluid pressure between the actuator (3) and the pump rises, and accordingly, the operating range of the actuator (3) is determined. The Therefore, the operating range of the actuator (3) can be easily determined.
  • the seventh invention is the first or second invention, wherein the control means (12) is an actuator (3)
  • the operation range is determined by an increase change of the motor drive current.
  • the actuator (3) when the actuator (3) ends its operation, the load on the motor (2) driving the pump increases and the motor drive current increases.
  • the operation range of (3) is determined. Therefore, the operating range of the actuator (3) can be easily determined.
  • the eighth invention is a fixed displacement fluid pump (1) driven by a variable speed motor (2) to discharge fluid, and a driven object is driven by fluid pressure discharged from the fluid pump (1). And an estimating means (12) for estimating the operating range when the actuator (3) drives the driven object based on the rotational speed of the motor (2)! /, Characterized by
  • the fluid pressure discharged from the fluid pump (1) is used to reduce the amount of the fluid. (3) operates to drive the drive target. At this time, since the operating range of the actuator (3) is estimated based on the rotation speed of the variable speed motor (2), it is easy to estimate the operating range of the actuator (3).
  • the ninth invention is a fixed displacement fluid pump (1) driven by a variable speed motor (2) to discharge fluid, and a driven object is driven by fluid pressure discharged from the fluid pump (1).
  • This is a method for controlling a fluid pressure unit including at least one actuator (3).
  • a teaching operation is performed to obtain the operating range of the actuator (3) based on the rotational speed of the motor (2), and then the actuator (3) is driven.
  • the motor (2) is moved at the first speed until the actuator (3) reaches the preset deceleration start position before the end of the operation in the calculated operation range. Rotate the motor (2) at a second speed lower than the first speed until the operation is completed after reaching the deceleration start position.
  • a tenth aspect of the invention is a fixed displacement fluid pump (1) that is driven by a variable speed motor (2) to discharge fluid, and a target to be driven by the fluid pressure discharged from the fluid pump (1).
  • Drive A control method of a fluid pressure unit comprising at least one actuator (3).
  • the motor (2) is moved until the actuator (3) reaches a preset deceleration start position before the end of the operation in a predetermined operation range. Is rotated at the first speed, and the motor (2) is rotated at the second speed lower than the first speed until the operation ends after reaching the deceleration start position.
  • the operation range of the actuator (3) is corrected to be small, and the operation is ended after reaching the deceleration start position. If the time until is over the set value, the operating range of the actuator (3) is greatly corrected.
  • the tenth aspect of the invention has the same operational effects as the second aspect of the invention.
  • the actuator when the fluid pressure actuator is operated by the fluid pressure of the fixed displacement type fluid pump driven by the variable speed motor to drive the driven object, the actuator is previously set. After the teaching operation, the actuator is set in advance before the end of the operation in the operation range of the actuator. High speed operation of the actuator and reduction of surge pressure can be realized at the same time by rotating at high speed to the specified deceleration start position and at low speed until the deceleration start position force operation ends. Can do.
  • the motor is set at a high speed and the deceleration start position until the actuator reaches the preset deceleration start position before the end of the operation in the predetermined operation range. After that, the motor is rotated at a low speed until the operation is completed, and the operating range of the actuator is determined based on the surge pressure at the end of the operation state of the actuator and the time until the operation ends after reaching the deceleration start position. By correcting this, the operating range of the actuator can be learned by correcting, and high-speed operation of the actuator and reduction of surge pressure can be realized simultaneously without performing the teaching operation.
  • the driven object is a chuck for chucking a workpiece.
  • information on the actuator movement range obtained by teaching operation and learning control is stored for each type of workpiece, and the actuator movement range related to the changed workpiece type is called to control the actuator. This eliminates the need for new teaching and learning control for the work in which the operating range of the actuator is stored, thereby further shortening the operating time of the actuator.
  • a warning is issued when the operating stroke of the actuator is smaller than the predetermined range or larger than the predetermined range, so that the operating stroke exceeds the range. Easy to distinguish.
  • the operating range of the actuator can be easily determined by determining the operating range of the actuator based on an increase in fluid pressure.
  • the operating range of the actuator can be easily determined by determining the operating range of the actuator by increasing the motor drive current.
  • the operating range when the actuator drives the object to be driven is estimated based on the rotational speed of the variable speed motor, so that the operating range of the actuator is easy. Can be estimated.
  • FIG. 1 is a flowchart showing processing operations performed by a controller.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the overall configuration of the hydraulic unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between hydraulic pressure and flow rate during cylinder operation.
  • FIG. 4 is a view corresponding to FIG.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 3 showing the prior art.
  • FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 2, showing another conventional technique.
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 3, showing another prior art. Explanation of symbols
  • Controller control means, estimation means
  • FIG. 2 shows a hydraulic unit (A) (fluid pressure unit) according to an embodiment of the present invention.
  • This hydraulic mute (A) is used as a main machine in a machine tool such as a machining center.
  • this machine tool has a plurality of fixing devices (drive targets) for fixing a work and a tool, such as a chuck, a tailstock clamp, a tool post clamp, etc., and these fixing devices are hydraulic units. It is driven by the actuator (A).
  • FIG. 2 for convenience of explanation, an actuator for driving a chuck for chucking a workpiece will be described, but the same operation and control are performed for an actuator for driving a tailstock clamp and a tool post clamp.
  • (1) is a hydraulic pump (fluid pump) that discharges hydraulic fluid as a fluid
  • (2) is a motor that drives the hydraulic pump (1).
  • the hydraulic pump (1) is composed of a fixed displacement pump such as a gear pump, a trochoid pump, a vane pump, or a piston pump.
  • the motor (2) is a variable speed motor force such as a switched reluctance motor (SRM) or an embedded magnet synchronous motor (IPMSM).
  • SRM switched reluctance motor
  • IPMSM embedded magnet synchronous motor
  • the rotational speed built into the variable speed motor (2) The motor rotation speed corresponding to the discharge flow rate of the hydraulic pump (1) is detected by a control encoder (not shown).
  • (3) is a hydraulic cylinder (chuck cylinder), for example, as a chuck actuator, to which hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump (1) is supplied.
  • This hydraulic cylinder (3) has a closed chamber (4) and an open chamber (5) which are partitioned by a piston (3a) and supplied with hydraulic oil discharged from a hydraulic pump (1).
  • the closing operation is performed by extending the chuck to close the chuck.
  • the contracting operation is performed unlike the closing operation. Opening operation to open the chuck.
  • chucks There are two types of chucks: a closed usage mode in which the workpiece is also chucked with an external force when closed, and an open usage mode in which the workpiece is chucked with an internal force when the chuck is opened. (3) has come to be used. In other words, in the closed usage mode, the chucking force is applied to the chuck with the external force of the workpiece when the hydraulic cylinder (3) is closed, and in the open usage mode, the internal force of the workpiece is applied to the chuck when the hydraulic cylinder (3) is opened. Let them chuck.
  • the closed chamber (4) and the open chamber (5) of the hydraulic cylinder (3) and the discharge part and the tank (9) of the hydraulic pump (1) are connected by a hydraulic passage (7).
  • the hydraulic passage (7) is provided with an operation switching valve (8) for switching the hydraulic passage (7) to a communication state or a communication cutoff state.
  • This switching valve for operation (8) is a 4-port 3-position spring center electromagnetic switching valve with two first and second electromagnetic solenoids (8a, 8b), and its A port is a hydraulic cylinder (3 )
  • the operation switching valve (8) has a neutral position, a first position that is switched by the ON operation of the first electromagnetic solenoid (8a), and a second position that is switched by the ON operation of the second electromagnetic solenoid (8b). There are three switching positions. When the switching position is the neutral position, all of the above four ports are in the communication cut-off state, and when in the first position, the P port is communicated with the A port and the B port is communicated with the R port, while the second position. In this case, the P port communicates with the B port and the A port communicates with the R port.
  • the discharge line of the hydraulic pump (1) is connected to a circuit of another hydraulic actuator (not shown) such as a tailstock clamp or a turret clamp to operate them.
  • another hydraulic actuator such as a tailstock clamp or a turret clamp to operate them.
  • the two solenoids (8a, 8b) of the operation switching valve (8) and the motor (2) The operation is controlled by the lever (12).
  • the controller (12) receives an output signal from a pressure sensor (13) that detects the pressure in the discharge line of the hydraulic pump (1).
  • (15) is the main machine control panel for controlling the machine tool.
  • the main machine control board (15) force is also input to the controller (12), and an axis selection signal for commanding the chuck operation is input.
  • step S3 the motor (2) is rotated at a preset rotation speed for stroke teaching, and the cylinder (3) is operated (teaching operation) so that the chuck chucks the workpiece.
  • the operation of this cylinder (3) is for teaching.
  • the rotation speed for stroke teaching is a fixed rotation speed, and usually a low speed value is used (see (I) in Fig. 3). In order to shorten the time from this teaching quickly to the next surgeless operation (actual chucking operation) and to increase the overall operating speed of the cylinder (3), increase the rotation speed for stroke teaching. Even speed.
  • step S3 the process proceeds to step S4, where the number of pulses from the encoder incorporated in the motor (2) is integrated to count the operation stroke of the cylinder (3).
  • step S5 it is determined whether or not the pressure of the discharge line detected by the pressure sensor (13) has risen above a predetermined value. This determination is based on the chuck chucking the workpiece. This determines whether the operation of the cylinder (3) has been completed and the pressure in the discharge line has risen as a result. When this determination is NO, the process returns to step S3 and the force determination to continue the operation stroke count is determined. If the determination is YES, the process proceeds to step S6, and the stroke corresponding to the number of pulses accumulated so far in step S4 is set to the current stroke.
  • step S7 the work information flag is turned OFF as the end of the teaching operation, and the process ends.
  • step S8 the motor (2) is rotated at a preset rotational speed for operation.
  • This rotational speed for operation is the first speed in the present invention, and is set to a high rotational speed in order to increase the operating speed of the cylinder (3) (see (II) in FIG. 3).
  • step S9 the operation stroke of the cylinder (3) is counted by integrating the number of pulses from the encoder built in the motor (2), as in step S4.
  • step S10 it is determined whether the accumulated number of pulses is also the force at which the operating stroke of the cylinder (3) has reached the deceleration start position (deceleration point).
  • This deceleration start position is determined by, for example, setting the deceleration time (for example, 0.1 second) in advance with respect to the operation end state obtained from the stroke required for chucking the current workpiece recorded in step S6.
  • the number of pulses required to end deceleration before reaching the operation end state is determined in such a way that the distance from the operation end state increases as the operation speed increases.
  • step S10 determines whether the operation stroke of the cylinder (3) has not reached the deceleration start position. If the determination in step S10 is NO because the operation stroke of the cylinder (3) has not reached the deceleration start position, the process returns to step S8 and the motor (2) is rotated at the above operation speed. Operate the cylinder (3) and continue counting the stroke.
  • step S11 deceleration processing is performed with a time constant based on the deceleration time set value, and the motor (2) is rotated at the deceleration rotational speed.
  • This deceleration rotational speed is the second speed in the present invention, and is set to a rotational speed that is extremely low and lower than the operational rotational speed (and the rotational speed for stroke teaching) ((III in FIG. 3). )reference).
  • step S12 determines whether the pressure of the discharge line detected by the pressure sensor (13) has risen to a predetermined value or more as in step S5.
  • step S12 the chuck checks the workpiece and determines that the operation stroke of the cylinder (3) has ended, and the operation ends.
  • the controller (12) when the cylinder (3) is driven to drive the chuck, determines the operation stroke by the rotation of the motor (2) (accumulation process) by the operation of the cylinder (3). After the teaching operation is performed based on the number of pulses calculated), when the cylinder (3) actually operates to drive the chuck, the cylinder (3) The motor (2) is rotated at the operating rotational speed (first speed) until it reaches the deceleration start position immediately before the end of the operation, and the motor (2) is operated at the operating rotational speed until the operation ends after reaching the deceleration start position. It is designed to rotate at a lower rotational speed for deceleration (second speed).
  • the controller (12) determines the operating stroke of the cylinder (3) based on an increase change of the discharge line pressure over a predetermined value.
  • the controller (12) determines the operation stroke when the cylinder (3) drives the chuck based on the number of rotations of the motor (2) (the number of pulses subjected to integration processing). ! / Establish estimation means to estimate.
  • the operation of the hydraulic unit (A) will be described.
  • the main machine control panel (15) force chuck operation command signal is input to the controller (12) of the hydraulic unit (A)
  • a switching command is output to one of the solenoid solenoids (8a, 8b) of the operation switching valve (8).
  • the switching valve (8) is switched from the neutral position to one of the first and second positions. Also built into the motor (2)
  • the integration counter for the number of pulses of encoder power is reset.
  • the teaching operation is performed first, the motor (2) is rotated at the rotation speed for stroke teaching, and the cylinder (3) operates so that the chuck chucks the workpiece. To do. As the motor (2) rotates, the number of pulses of the encoder force built into the motor (2) is integrated and the operating stroke of the cylinder (3) is counted. When the pressure of the discharge line detected by the pressure sensor (13) rises above a predetermined value, a stroke corresponding to the number of pulses accumulated so far is recorded as a necessary stroke for chucking the current workpiece. Then, the operation stroke of the cylinder (3) is obtained based on the number of revolutions of the motor (2) (the number of accumulated pulses).
  • the pressure of the discharge line detected by the pressure sensor (13) rises to a predetermined value or more, so the operation stroke of the cylinder (3) ends and the chuck Will be in a state of chucking the workpiece.
  • the workpiece is machined by the main machine in the chucked state.
  • the teaching operation is first performed and the operation stroke of the cylinder (3) is recorded, and then the actual chuck operation is performed.
  • the deceleration start position is also set for the operation stroke force of the cylinder (3) obtained by the teaching operation, and when the deceleration start position is reached, the operation of the cylinder (3) is decelerated. Therefore, during the teaching operation, as shown in Fig. 3, the unit set pressure remains the same as the set flow rate.
  • the motor (2) is rotated at a high rotational speed for operation until the deceleration start position is reached.
  • the cylinder (3) can be operated at a high speed, and the operation time of the cylinder (3) can be shortened accordingly.
  • the operating time is shortened by 30% to 50% compared to the prior art shown in FIG.
  • the pressure can be kept below 0. IMPa.
  • the teaching operation is performed not only on the cylinder (3) for driving the chuck but also on the actuator for driving the tailstock clamp and the tool post clamp. This makes it possible to perform multi-axis surgeless control on machine tools!
  • the fixed displacement hydraulic pump (1) is combined with the variable speed motor (2), and the number of pulses of the rotational speed control encoder of the variable speed motor (2) is integrated by the teaching operation. Since the operation stroke of the cylinder (3) is recorded, the operation stroke of the cylinder (3) can be easily estimated based on the number of rotations of the motor (2) (the number of accumulated pulses). it can.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and includes other embodiments as follows.
  • the operation stroke of the cylinder (3) recorded by the above teaching operation processing is stored corresponding to each type of work, and each time the work type changes, the hydraulic cylinder ( The operation stroke of 3) may be called and the cylinder (3) may be controlled based on the operation stroke.
  • teaching is not required for the workpieces in which the operation stroke of the cylinder (3) is stored, and the operation time of the cylinder (3) can be further shortened.
  • the operation stroke of the cylinder (3) is recorded by teaching operation on the workpiece, and the recorded stroke is used at the time of actual workpiece machining.
  • the operation stroke of the cylinder (3) can be learned and controlled. For example, when the hydraulic cylinder (3) is driven to drive the chuck, the motor (2) until the cylinder (3) reaches the deceleration start position before the end of the operation in a predetermined operation stroke set in the same manner as in the above embodiment. ) At the rotational speed for operation (first speed), and after reaching the deceleration start position, rotate the motor (2) at the rotational speed for deceleration (second speed) lower than the rotational speed for operation.
  • the operating stroke of the cylinder (3) is smaller than a predetermined range set in advance. Or, if it is larger than the predetermined range, it can easily be determined that the operation stroke of the controller (12) force warning may exceed the predetermined range.
  • the hydraulic cylinder (3) is used.
  • a hydraulic actuator other than the hydraulic cylinder (3) can be used.
  • the present invention can also be applied to devices other than machine tools and fluid pressure units that use fluids other than hydraulic oil.
  • the present invention provides a fluid pressure unit having a fixed displacement fluid pump driven by a variable speed motor and an actuator for driving a driven object. Operation and reduction of surge pressure can be realized at the same time, which is useful.

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Abstract

　モータ（2）により駆動される油圧ポンプと、チャックを駆動する油圧シリンダ（3）とを備えた油圧ユニット（A）において、シリンダ（3）の高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現するために、固定容量型油圧ポンプと、このポンプを駆動する可変速モータ（2）とを組み合わせ、シリンダ（3）がチャックを駆動する駆動時、シリンダ（3）の動作ストロークをモータ（2）の回転数に基づいて求めるティーチング動作を行った後、シリンダ（3）が、求められた動作ストロークにおける動作終了直前の予め設定された減速開始位置になるまでモータ（2）を高速の動作用回転速度で回転させ、減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2）を低速の減速用回転速度で回転させ、チャックをワークにソフトタッチさせる。

Description

明 細 書
流体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、流体ポンプから吐出された流体が供給されるァクチユエータを備えた流 体圧ユニット及び流体圧ユニットの制御方法に関する。
背景技術
[0002] 従来より、この種の流体圧ユニットとして、固定容量型の油圧ポンプと、この油圧ポ ンプを駆動する可変速モータと、上記油圧ポンプから吐出された作動流体が吐出ラ インを介して供給される油圧シリンダ等のァクチユエータと、上記油圧ポンプ及びァク チユエータ間の吐出ラインを連通又は連通遮断する操作用切換弁と、上記可変速モ ータを制御するコントローラと、上記油圧ポンプの吐出ラインの圧力を検出する圧力 センサとを備えたものは知られて 、る（例えば特許文献 1参照)。
[0003] 上記コントローラは、圧力センサにより検出された吐出ラインの圧力と、可変速モー タの回転速度力 算出された吐出ラインの流量とが、それぞれ所定の目標圧力—流 量特性線上の圧力及び流量となるように、可変速モータの回転速度を制御するよう になっている。すなわち、流体圧ユニットは、外部から圧力指令信号及び流量指令信 号を受けることなぐ油圧ポンプから吐出される流体の圧力及び流量を自律的に制御 するようになつている。これにより、圧力指令信号及び流量指令信号を外部から入力 する必要を無くし、入力信号線を省略して、作業者が圧力や流量の指令を入力する 手間の低減や配線の簡素化を行うことができる。
特許文献 1 :特開 2001— 90671号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、動作を開始したァクチユエータがその動作を終了したときには、その動作 停止に伴い圧力が急激に増大していわゆるサージ圧力が発生する。そして、例えば 図 4に示すように、油圧ポンプ（1) (流体ポンプ）とァクチユエータとしての例えば油圧 シリンダ (3)との間に減圧弁 (21)を接続して、その減圧弁 (21)で減圧した圧力をシリ ンダ (3)の制御圧力に設定するようにした場合、ポンプ（1)からの他のァクチユエータ への回路への影響を与えることなく設定圧力を変更でき、シリンダ (3)がストロークェ ンド (動作終了状態）に達したときのサージ圧力を或る程度抑えることができる。しかし 、減圧弁 (21)での圧力損失によりシリンダ (3)の動作時の流体の通過流量が制限さ れ、シリンダ (3)の動作自体を高速で行おうとしても、その動作速度を上げることがで きないという問題がある。
[0005] 尚、シリンダ (3)は、例えば駆動対象としてワーク用のチャックを駆動するチャックシ リンダで、伸張動作又は収縮動作のいずれか一方でチャックにワークのチヤッキング を行わせる。また、図 4中、（2)は油圧ポンプを駆動するモータで、油圧ポンプと共に 油圧供給ユニットを構成している。 (8)はポンプ（1)とシリンダ (3)との間に接続された 切換弁で、この切換弁 (8)の切換えにより、シリンダ (3)が動作 (伸張動作又は収縮動 作)を開始するようになって 、る。
[0006] すなわち、減圧弁 (21)を使用してシリンダ (3)への供給圧力を設定していると、図 5 に示すように、油圧供給ユニットの種類 (誘導電動機からなるモータと可変容量型ポ ンプとの組合せ、又は可変速モータ (2)と固定容量型ポンプ（1)との組合せ）に関係 なぐ減圧弁 (21)で発生する圧力損失が減圧弁設定圧力により決定される。油圧供 給ユニットにより設定されるユニット設定圧力を上げれば、若干の差圧の上昇を伴つ て動作時通過流量を増加させることができるが、減圧弁 (21)で規制される流量から、 ユニットの吐出流量が設定されてしまうことになる。
[0007] これに対し、図 6に示す如ぐ上記減圧弁 (21)を使用せずに、ポンプ（1)とシリンダ（ 3)とを切換弁 (8)のみにより接続し、ポンプ（1)の吐出圧 (ユニットの設定圧力）をシリ ンダ (3)の制御圧力とした場合、そのポンプ吐出圧の上昇によりシリンダ (3)の動作速 度を上げて高速ィ匕することはできる。しかし、その場合、上記サージ圧力の増大する のは避けられない。
[0008] すなわち、油圧供給ユニットによるユニット設定圧力をシリンダ (3)への供給圧力と して設定すると、図 7に示すように、ユニット設定圧力が同じであるときには、減圧弁（ 21)での圧力損失が無くなった分だけ、動作時通過流量が多くなる。しかし、シリンダ (3)自体の動作に必要な圧力分が存在するため、設定流量まで増加させることはで きない。そして、シリンダ (3)の動作時のみにユニット設定圧力を必要な圧力以上に 上げれば、動作時の流量を設定流量まで増加させることができる力 その分、動作の 終了時にサージ圧が発生し、シリンダ (3)では必要以上の力でワークをチヤッキング してしまうこととなる。
[0009] このように、ァクチユエータの動作速度を上げることと、動作終了時のサージ圧力を 低下させることとはトレードオフの関係にあり、その両立が求められている。
[0010] 本発明は力かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体圧ユニットの制 御形態に改良を加えることにより、上記ァクチユエータの高速動作と動作終了時のサ ージ圧力の低下とを両立させ得ることにある。
課題を解決するための手段
[0011] 上記目的の達成のため、第 1の発明は、可変速モータ (2)により駆動されて流体を 吐出する固定容量型流体ポンプ（1)と、この流体ポンプ（1)から吐出された流体圧に より駆動対象を駆動する少なくとも 1つのァクチユエータ (3)と、このァクチユエータ（3) が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエータ（3)の動作範囲を上記モータ (2)の回 転数に基づいて求めるティーチング動作を行った後、上記ァクチユエータ (3)が駆動 対象の駆動のために動作するときには、ァクチユエータ (3)が上記求められた動作範 囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置になるまでモータ (2)を第 1 速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ（2)を 第 1速度よりも低い第 2速度で回転させる制御手段（12)とを備えていることを特徴と する。
[0012] この第 1の発明では、ァクチユエータ (3)の駆動対象の駆動時、その駆動対象の駆 動のための動作に先だってティーチング動作が行われ、ァクチユエータ (3)の動作に よりその動作範囲が上記モータ (2)の回転数に基づいて求められる。次いで、了クチ ユエータ (3)が駆動対象の駆動のための動作するときに、ァクチユエータ (3)が上記 求められた動作範囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置になるま でモータ (2)が第 1速度で回転し、減速開始位置になった後は動作を終了するまで モータ (2)が第 1速度よりも低い第 2速度で回転する。このように、予め、ァクチユエ一 タ（3)にティーチング動作を行わせてその動作範囲を求め、ティーチング動作の後は 、モータ (2)をァクチユエータ (3)の動作範囲における動作終了前の減速開始位置ま で第 1速度で、また減速開始位置力 動作終了まで第 2速度でそれぞれ回転させる ので、その第 1速度を高速度としてァクチユエータ（3)の動作速度を上げることができ るとともに、第 2速度を低速度としてァクチユエータ (3)の動作を緩やかに停止させ、 サージ圧の増大を抑制することができる。
[0013] 第 2の発明は、可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体 ポンプ（1)と、この流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少 なくとも 1つのァクチユエータ (3)と、このァクチユエータ (3)が駆動対象を駆動する駆 動時、ァクチユエータ (3)が所定の動作範囲における動作終了前の予め設定された 減速開始位置になるまでモータ (2)を第 1速度で回転させ、その減速開始位置にな つた後に動作を終了するまでモータ (2)を第 1速度よりも低 、第 2速度で回転させる 制御手段（12)とを備えている。そして、この制御手段（12)は、上記ァクチユエータ (3 )の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、上記ァクチユエータ (3) の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまで の時間が設定値以上のときには、ァクチユエータ (3)の動作範囲を大きく補正する学 習制御を行うように構成されて 、ることを特徴とする。
[0014] この第 2の発明では、ァクチユエータ (3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエ ータ (3)が動作範囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置になるまで モータ (2)が第 1速度で回転し、減速開始位置になった後は動作を終了するまでモ ータ (2)が第 1速度よりも低い第 2速度で回転する。そして、上記ァクチユエータ (3)の 動作終了状態でのサージ圧力と、減速開始位置になった後に動作を終了するまで の時間とに基づき、サージ圧力が設定値以上のときに、ァクチユエータ（3)の動作範 囲が小さぐまた動作を終了するまでの時間が設定値以上のときに、ァクチユエ一タ（ 3)の動作範囲が大きぐそれぞれ補正される。こうすることで、ァクチユエータ (3)の動 作範囲が補正によって学習されることになり、ティーチング動作を行わずに、第 1速度 を高速度としてァクチユエータ (3)の動作速度を上げることができるとともに、第 2速度 を低速度としてァクチユエータ (3)の動作を緩やかに停止させ、サージ圧の増大を抑 ff¾することができる。 [0015] 第 3の発明は、上記第 1又は 2の発明において、駆動対象はワークをチヤッキング するチャックとする。また、制御手段（12)は、ァクチユエータ (3)の動作範囲の情報を 複数のワークの種類毎に記憶し、ワークの種類が変わる都度、該ワークに関するァク チユエータ (3)の動作範囲を呼び出して、該動作範囲に基づきァクチユエータ (3)を 制御するように構成されて 、ることを特徴とする。
[0016] この第 3の発明では、ァクチユエータ (3)の動作範囲の情報が複数のワークの種類 毎に記憶され、ワークの種類が変わる都度、ワークに関するァクチユエータ（3)の動 作範囲が呼び出されて、該動作範囲に基づきァクチユエータ (3)が制御される。この ことで、ティーチング動作や学習制御によりァクチユエータ (3)の動作範囲が記憶さ れたワークに関しては、新たなティーチングゃ学習制御が不要となり、その分、了クチ ユエータ (3)の動作時間をさらに短縮することができる。
[0017] 第 4の発明は、上記第 2の発明において、制御手段（12)は、ァクチユエータ (3)の 動作範囲が所定範囲よりも小さいとき又は所定範囲よりも大きいときにはワーニング するように構成されて 、ることを特徴とする。
[0018] この第 4の発明では、ァクチユエータ (3)の動作ストロークが下限基準値以下のとき 又は上限基準値以上のときに、そのことがワーニングされるので、その動作範囲が所 定範囲を超えたことが容易に判別される。
[0019] 第 5の発明は、第 1又は第 2の発明において、複数のァクチユエータを備えているこ とを特徴とする。
[0020] この第 5の発明では、複数のァクチユエータに対し、そのサージレス制御を行うこと ができる。
[0021] 第 6の発明は、第 1又は第 2の発明において、制御手段（12)は、ァクチユエータ (3) の動作範囲を流体圧の増大変化により判定することを特徴とする。
[0022] この第 6の発明では、ァクチユエータ（3)が動作を終了すると、そのァクチユエータ（ 3)及びポンプの間の流体圧が上昇するので、そのことをもってァクチユエータ（3)の 動作範囲が判定される。よって、ァクチユエータ (3)の動作範囲を容易に判定するこ とがでさる。
[0023] 第 7の発明は、第 1又は第 2の発明において、制御手段（12)は、ァクチユエータ (3) の動作範囲をモータ駆動電流の増大変化により判定することを特徴とする。
[0024] この第 7の発明では、ァクチユエータ (3)が動作を終了すると、ポンプを駆動してい るモータ (2)の負荷が増大してモータ駆動電流が増大するので、そのことをもってァク チユエータ（3)の動作範囲が判定される。よって、ァクチユエータ（3)の動作範囲を容 易に判定することができる。
[0025] 第 8の発明は、可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体 ポンプ（1)と、この流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動するァ クチユエータ (3)と、このァクチユエータ（3)が駆動対象を駆動する際の動作範囲をモ ータ (2)の回転数に基づ 、て推定する推定手段（12)とを備えて!/、ることを特徴とする
[0026] この第 8の発明では、固定容量型流体ポンプ（1)が可変速モータ (2)により駆動さ れて流体を吐出すると、この流体ポンプ（1)から吐出された流体圧によりァクチユエ一 タ（3)が動作して駆動対象が駆動される。そのとき、このァクチユエータ (3)の動作範 囲が上記可変速モータ (2)の回転数に基づいて推定されるので、そのァクチユエ一 タ (3)の動作範囲の推定が容易である。
[0027] 第 9の発明は、可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体 ポンプ（1)と、この流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少 なくとも 1つのァクチユエータ (3)とを備えた流体圧ユニットの制御方法である。この制 御方法では、上記ァクチユエータ (3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエータ (3)の動作範囲を上記モータ (2)の回転数に基づいて求めるティーチング動作を行 い、次いで、上記ァクチユエータ (3)が駆動対象の駆動のために動作するときには、 ァクチユエータ (3)が上記求められた動作範囲における動作終了前の予め設定され た減速開始位置になるまでモータ (2)を第 1速度で回転させ、上記減速開始位置に なった後に動作を終了するまでモータ (2)を第 1速度よりも低 、第 2速度で回転させ る。
[0028] この第 9の発明では、上記第 1の発明と同様の作用効果を奏する。
[0029] 第 10の発明は、可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流 体ポンプ（1)と、この流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する 少なくとも 1つのァクチユエータ（3)とを備えた流体圧ユニットの制御方法である。この 制御方法では、上記ァクチユエータ (3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエ一 タ (3)が所定の動作範囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置にな るまでモータ (2)を第 1速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終 了するまでモータ (2)を第 1速度よりも低い第 2速度で回転させる。そして、上記ァク チユエータ（3)の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、ァクチュ エータ (3)の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動作を終 了するまでの時間が設定値以上のときには、ァクチユエータ（3)の動作範囲を大きく 補正する。
[0030] この第 10の発明では、上記第 2の発明と同様の作用効果を奏する。
発明の効果
[0031] 第 1及び第 9の発明によれば、可変速モータにより駆動される固定容量型流体ボン プカ の流体圧により流体圧ァクチユエータを動作させて駆動対象を駆動するに当 たり、予め、ァクチユエータにティーチング動作を行わせてその動作範囲をモータ回 転数から求め、ティーチング動作の後、ァクチユエータが駆動対象の駆動のための 動作するときに、モータをァクチユエータの動作範囲における動作終了前の予め設 定された減速開始位置まで高 、速度で、また減速開始位置力 動作終了までは低 い速度でそれぞれ回転させるようにしたことにより、ァクチユエータの高速動作とサー ジ圧力の低減とを同時に実現することができる。
[0032] 上記第 2及び第 10の発明によれば、ァクチユエータが所定の動作範囲における動 作終了前の予め設定された減速開始位置になるまでモータを高い速度で、また減速 開始位置になった後は動作を終了するまでモータを低い速度でそれぞれ回転させる とともに、ァクチユエータの動作終了状態でのサージ圧力と、減速開始位置になった 後に動作を終了するまでの時間とに基づいてァクチユエータの動作範囲を補正する ようにしたことにより、ァクチユエータの動作範囲を補正によって学習でき、ティーチン グ動作を行わずに、ァクチユエータの高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現 することができる。
[0033] 上記第 3の発明によれば、駆動対象はワークをチヤッキングするチャックである場合 に、ティーチング動作や学習制御により求められたァクチユエータの動作範囲の情報 を複数のワークの種類毎に記憶し、変更されたワークの種類に関するァクチユエータ の動作範囲を呼び出してァクチユエータを制御するようにしたことにより、ァクチユエ ータの動作範囲が記憶されたワークに関して新たなティーチングゃ学習制御を不要 として、ァクチユエータの動作時間のより一層の短縮ィ匕を図ることができる。
[0034] 上記第 4の発明によれば、ァクチユエータの動作ストロークが所定範囲よりも小さい とき又は所定範囲よりも大きいときにワーニングするようにしたことにより、その動作スト ロークが範囲を超えたことを容易に判別できる。
[0035] 上記第 5の発明によれば、ァクチユエータを複数としたことにより、複数のァクチユエ ータのサージレス制御を行うことができる。
[0036] 上記第 6の発明によれば、ァクチユエータの動作範囲を流体圧の増大変化により判 定するようにしたことにより、そのァクチユエータの動作範囲を容易に判定することが できる。
[0037] 上記第 7の発明によれば、ァクチユエータの動作範囲をモータ駆動電流の増大変 化により判定するようにしたことにより、ァクチユエータの動作範囲を容易に判定する ことができる。
[0038] 上記第 8の発明によれば、ァクチユエータが駆動対象を駆動する際の動作範囲を 可変速モータの回転数に基づいて推定するようにしたことにより、ァクチユエ一タの動 作範囲を容易に推定することができる。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]図 1は、コントローラで行われる処理動作を示すフローチャート図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施形態に係る油圧ユニットの全体構成を示す回路図である
[図 3]図 3は、シリンダ動作時の油圧及び流量の関係を示す図である。
[図 4]図 4は、従来技術を示す図 2相当図である。
[図 5]図 5は、従来技術を示す図 3相当図である。
[図 6]図 6は、他の従来技術を示す図 2相当図である。
[図 7]図 7は、他の従来技術を示す図 3相当図である。 符号の説明
[0040] (A) 油圧ユニット（流体圧ユニット）
(1) 油圧ポンプ（流体ポンプ）
(2) モータ
(3) 油圧シリンダ (ァクチユエータ）
(7) 油圧通路 (流体通路）
(8) 操作用切換弁
(12) コントローラ (制御手段、推定手段）
(13) 圧力センサ
発明を実施するための最良の形態
[0041] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の実施形態 は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲 を制限することを意図するものではない。
[0042] 図 2は本発明の一実施形態に係る油圧ユニット (A) (流体圧ユニット)を示す。この 油圧ュ-ット (A)は例えばマシユングセンタ等の工作機械にそれを主機として用 ヽら れる。この工作機械は、図示しないが、例えばチャック、心押台クランプ、刃物台クラ ンプ等のように、ワークや工具を固定する複数の固定装置 (駆動対象)を有し、これら 固定装置を油圧ユニット (A)のァクチユエータで駆動する。図 2では、説明の都合上 、ワークをチヤッキングするチャックを駆動するァクチユエータについて説明するが、 心押台クランプや刃物台クランプを駆動するァクチユエータについても同様の動作及 び制御が行われる。
[0043] 図 2において、（1)は流体としての作動油を吐出する油圧ポンプ (流体ポンプ）、 (2) は該油圧ポンプ（1)を駆動するモータである。上記油圧ポンプ（1)は、例えばギアポ ンプ、トロコイドポンプ、ベーンポンプ、ピストンポンプ等の固定容量型ポンプからなる
。また、モータ（2)は、例えばスィッチドリラタタンスモータ（SRM)、埋込磁石同期モ ータ（IPMSM)等の可変速モータ力 なり、この可変速モータ（2)に内蔵されている 回転速度制御用ェンコーダ（図示せず）により油圧ポンプ（ 1 )の吐出流量に相当する 、モータ回転速度を検出している。 [0044] (3)は上記油圧ポンプ（1)から吐出された作動油が供給される、例えばチャック用ァ クチユエータとしての油圧シリンダ（チャックシリンダ）である。この油圧シリンダ (3)は、 ピストン (3a)により区画されかつ油圧ポンプ（1)から吐出された作動油が供給される 閉じ室 (4)及び開き室 (5)を有し、閉じ室 (4)に作動油が供給されたときに、伸張動作 してチャックを閉じる閉じ動作を行う一方、開き室 (5)に流体が供給されたときに、上 記閉じ動作とは異なり、収縮動作してチャックを開く開き動作を行う。上記チャックは、 閉じたときにワークを外側力もチヤッキングする閉じ使用態様と、開いたときにワーク を内側力 チヤッキングする開き使用態様との 2種類があり、これら 2つの使用態様の 双方に上記油圧シリンダ (3)が用いられるようになつている。つまり、閉じ使用態様で は、油圧シリンダ (3)の閉じ動作でチャックにワークの外側力ものチヤッキングを行わ せ、開き使用態様では、油圧シリンダ (3)の開き動作でチャックにワークの内側力もの チヤッキングを行わせる。
[0045] 上記油圧シリンダ (3)の閉じ室 (4)及び開き室 (5)と、油圧ポンプ（1)の吐出部及び タンク (9)との間は油圧通路 (7)により接続され、この油圧通路 (7)には該油圧通路 (7 )を連通状態又は連通遮断状態に切り換える操作用切換弁 (8)が設けられて 、る。こ の操作用切換弁 (8)は、第 1及び第 2の 2つの電磁ソレノイド (8a,8b)を有する 4ポート 3位置スプリングセンタ電磁切換弁カゝらなり、その Aポートは油圧シリンダ (3)の開き室 (5)に、また Bポートは油圧シリンダ (3)の閉じ室 (4)に、さらに Pポートは油圧ポンプ（ 1)の吐出部に、また Rポートはタンク (9)にそれぞれ接続されている。また、操作用切 換弁 (8)は、中立位置と、第 1電磁ソレノイド (8a)の ON動作により切り換えられる第 1 位置と、第 2電磁ソレノイド (8b)の ON動作により切り換えられる第 2位置との 3つの切 換位置を有する。切換位置が中立位置のときには、上記 4つのポートの各々を全て 連通遮断状態にし、第 1位置のときには、 Pポートを Aポートに、また Bポートを Rポー トにそれぞれ連通させる一方、第 2位置のときには、 Pポートを Bポートに、また Aポー トを Rポートにそれぞれ連通させるようになって ヽる。
[0046] 上記油圧ポンプ（1)の吐出ラインは、心押台クランプや刃物台クランプ等の他の油 圧ァクチユエータ（図示せず)の回路に接続されて、それらを動作させる。
[0047] 上記操作用切換弁 (8)の 2つの電磁ソレノイド（8a,8b)、及びモータ（2)はコントロー ラ（12)により作動が制御される。このコントローラ（12)には、上記油圧ポンプ（1)の吐 出ラインの圧力を検出する圧力センサ（13)の出力信号が入力されている。（15)は上 記工作機械を制御する主機制御盤で、この主機制御盤（15)力もコントローラ（12)に 対し、チャックの動作を指令する軸選択信号が入力される。
[0048] 上記コントローラ（12)において、可変速モータ（2)を制御してチャックによりワークを チャックする動作について図 1により説明する。この制御動作は、本発明でいう油圧 ユニットの制御方法の実施形態に係るもので、主機制御盤（15)力 のチャック動作 指令を受けて開始する。最初のステップ S1において、操作用切換弁 (8)の一方の電 磁ソレノイド (8a,8b)に対し切換指令を出力して、その切換弁 (8)を中立位置力も第 1 又は第 2位置の一方に切り換えるとともに、シリンダ (3)のストロークカウンタ、つまりモ ータ（2)に内蔵されて 、るエンコーダ力ものパルス数の積算カウンタをリセットする。 次のステップ S2では、ワーク情報フラグの ONZOFF状態を判定する。このワーク情 報フラグは、ワークの種類の変更に伴うシリンダ (3)の動作ストロークの変化の有無を 識別するもので、ワークの種類が変更されてチャックのためのシリンダ (3)のストローク が変化したときに、主機側の指示により ON状態とされる。
[0049] 上記ステップ S2の判定は、ワークを最初にチヤッキングする場合にフラグが ONで あり、このときにはステップ S3〜S7のティーチング動作処理を行う。このティーチング 動作では、まず、ステップ S3において、モータ (2)を予め設定されたストロークティー チング用回転速度で回転させ、シリンダ (3)をチャックがワークをチヤッキングするよう に動作 (ティーチング動作)させる。このシリンダ (3)の動作はティーチングのためであ り、上記ストロークティーチング用回転速度は固定回転速度で、通常は低速値が採 用される（図 3の (I)参照)。尚、このティーチングを素早く行って次のサージレス動作（ 実際のチヤッキング動作）に至るまでの時間を短くし、シリンダ (3)の全体の動作速度 を速くするには、ストロークティーチング用回転速度を高 、速度にしてもょ 、。
[0050] 上記ステップ S3の後はステップ S4に進み、モータ（2)内蔵のエンコーダからのパル ス数を積算処理することにより、シリンダ (3)の動作ストロークをカウントする。次のステ ップ S5では、上記圧力センサ（13)により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上 に上昇したかどうかを判定する。この判定は、チャックがワークをチヤッキングすること によってシリンダ (3)の動作が終了し、それが原因で吐出ラインの圧力が上昇したか を判定するものである。この判定が NOのときには、ステップ S3に戻って動作ストロー クのカウントを続ける力 判定が YESのときには、ステップ S6に進み、上記ステップ S 4においてこれまで積算処理されたパルス数に相当するストロークを現行ワークをチ ャッキングするための必要ストロークとして記録する。このことで、シリンダ（3)の動作ス トロークがモータ (2)の回転数 (積算処理されたパルス数）に基づいて求められる。次 いで、ステップ S7において、ティーチング動作の終了として上記ワーク情報フラグを OFFにしてから終了する。
[0051] このようにワークを最初にチヤッキングして、ステップ S3〜S7のティーチング動作処 理が終了すると、ワーク情報フラグが OFFになるので、上記ステップ S2の判定は OF Fになる。このときにはステップ S8〜S12のサージレス動作処理を行う。このサージレ ス動作は、チャックにワークの実際のチヤッキング動作を行わせるもので、まず、ステ ップ S8において、予め設定された動作用回転速度でモータ（2)を回転させる。この 動作用回転速度は、本発明でいう第 1速度であり、シリンダ (3)の動作速度を速くする ために高速の回転速度に設定される（図 3の (II)参照)。
[0052] 次のステップ S9では、ステップ S4と同様に、モータ（2)内蔵のエンコーダからのパ ルス数を積算処理することにより、シリンダ (3)の動作ストロークをカウントする。次いで 、ステップ S10において、積算されたパルス数カもシリンダ（3)の動作ストロークが減 速開始位置 (減速ポイント）に到達した力どうかを判定する。この減速開始位置は、上 記ステップ S6で記録された現行ワークのチヤッキングのための必要ストロークから得 られる動作終了状態に対し、例えば予め減速時間（例えば 0. 1秒)の設定により、該 減速時間で動作終了状態に達するまでに減速を終了させるにはいくらのパルス数が 必要かと 、うように決定されるもので、上記動作用回転速度が高 、ほど動作終了状 態からの距離が離れるように設定される。シリンダ (3)の動作ストロークが減速開始位 置に到達していないために、ステップ S10の判定が NOであるときには、ステップ S8 に戻って上記動作用回転速度のままモータ (2)を回転させてシリンダ (3)を動作させ 、そのストロークのカウントを継続させる。
[0053] これに対し、ステップ S 10で減速開始位置の到達による YESと判定されると、シリン ダ (3)の動作終了までの減速を行うために、ステップ S11において、上記減速時間の 設定値による時定数で減速処理を実施し、モータ (2)を減速用回転速度で回転させ る。この減速用回転速度は、本発明でいう第 2速度であり、上記動作用回転速度 (及 びストロークティーチング用回転速度)よりも低 ヽ極低速の回転速度に設定される（図 3の (III)参照)。その後、ステップ S12に進んで、上記ステップ S5と同様に、圧力セン サ（13)により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上に上昇した力どうかを判定し 、この判定が NOのときには、未だ、チャックがワークをチヤッキングしていなくてシリン ダ（3)の動作ストロークが未終了の状態であるので、ステップ S 11に戻って減速処理 を継続する。一方、ステップ S12の判定が YESのときには、チャックがワークをチヤッ キングしてシリンダ (3)の動作ストロークが終了したと判断し、動作を終了する。
[0054] 上記ステップ S1〜S12により、コントローラ（12)は、シリンダ（3)がチャックを駆動す る駆動時、シリンダ (3)の動作によりその動作ストロークをモータ (2)の回転数 (積算処 理されたパルス数）に基づいて求めるティーチング動作を行った後、上記シリンダ (3) が実際にチャックの駆動のために動作するサージレス動作時には、シリンダ (3)が上 記求められた動作ストロークにおける動作終了直前の減速開始位置になるまでモー タ (2)を動作用回転速度 (第 1速度)で回転させ、減速開始位置になった後に動作を 終了するまでモータ (2)を動作用回転速度よりも低 、減速用回転速度 (第 2速度)で 回転させるようになつている。
[0055] また、ステップ S5, S12により、コントローラ（12)は、シリンダ（3)の動作ストロークを 吐出ライン圧力の所定値以上の増大変化により判定するようにしている。
[0056] また、ステップ S1〜S7により、コントローラ（12)は、シリンダ（3)がチャックを駆動す る際の動作ストロークをモータ（2)の回転数 (積算処理されたパルス数）に基づ!/ヽて推 定する推定手段を構成して ヽる。
[0057] 運転動作
上記油圧ユニット (A)の運転動作にっ 、て説明する。主機制御盤（15)力 チャック 動作指令信号が油圧ユニット (A)のコントローラ（12)に入力されると、操作用切換弁（ 8)の一方の電磁ソレノイド (8a,8b)に切換指令が出力され、その切換弁 (8)が中立位 置から第 1又は第 2位置の一方に切り換えられる。また、モータ (2)に内蔵されている エンコーダ力ものパルス数の積算カウンタがリセットされる。
[0058] チャックが現行ワークを初めてチヤッキングするときには、最初にティーチング動作 が行われ、モータ (2)がストロークティーチング用回転速度で回転されて、チャックが ワークをチヤッキングするようにシリンダ (3)が動作する。このモータ (2)の回転に伴 ヽ 、モータ（2)内蔵のエンコーダ力ものパルス数が積算処理されて、シリンダ（3)の動作 ストロークがカウントされる。そして、圧力センサ（13)により検出された吐出ラインの圧 力が所定値以上に上昇すると、これまで積算処理されたパルス数に相当するストロー クが現行ワークをチヤッキングするための必要ストロークとして記録され、シリンダ (3) の動作ストロークがモータ (2)の回転数 (積算処理されたパルス数）に基づいて求めら れる。
[0059] このティーチング処理動作が終了すると、今度は、チャックがワークをチヤッキングし て該ワークの加工等を行う通常の動作が行われ、モータ（2)が高 、動作用回転速度 で回転されてシリンダ (3)が動作する。このとき、上記ティーチング動作と同様に、モ ータ（2)内蔵のエンコーダ力ものノ ルス数が積算処理されてシリンダ (3)の動作スト口 ークがカウントされる。そして、シリンダ (3)の動作ストロークが減速開始位置に到達す ると、モータ (2)が低 、減速用回転速度で回転されてシリンダ (3)の動作が減速され、 その後、チャックがワークをチヤッキングしてシリンダ (3)が動作終了状態になると、圧 力センサ（13)により検出された吐出ラインの圧力が所定値以上に上昇するので、シリ ンダ (3)の動作ストロークが終了し、チャックがワークをチヤッキングした状態となる。そ のチヤッキング状態でワークが主機により加工される。
[0060] 尚、上記ティーチング動作はワークの種類が変わる都度、 1回だけ行われる。
[0061] 一実施形態の効果
したがって、この実施形態においては、シリンダ (3)の動作によりチャックが新しいヮ ークをチヤッキングするときには、最初にティーチング動作が行われてシリンダ (3)の 動作ストロークが記録された後、チャックの実際のチヤッキング動作時には、ティーチ ング動作により得られたシリンダ (3)の動作ストローク力も減速開始位置が設定されて 、その減速開始位置に達すると、シリンダ (3)の動作が減速される。そのため、ティー チング動作時において、図 3に示すように、ユニット設定圧力はそのままで設定流量 を流量 (I)に低下させてシリンダ (3)が動作するのに必要なモータ回転速度をストロー クティーチング用回転速度とし、その後の実際のチヤッキング動作時に、ユニット設定 圧力を上昇させて設定流量 (II)でシリンダ (3)を動作させ、減速開始位置から動作終 了までは減速し、チャックがワークを実際にチヤッキングする時点では殆ど流量のな い状態 (III)として、チャックをワークにソフトタツチ状態でチヤッキングさせることができ 、チヤッキングに伴うサージ圧力の発生を低減することができる。
[0062] また、シリンダ (3)の動作が動作終了前の減速開始位置で減速されるので、その減 速開始位置に達するまでは、モータ (2)を高 、動作用回転速度で回転してシリンダ ( 3)を高速度で動作させることができ、その分、シリンダ (3)の動作時間を短縮すること ができる。
[0063] よって、シリンダ (3)の高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現することができ 、例えば図 4に示す従来技術に比べ、 30%〜50%の動作時間の短縮し、かつサー ジ圧力を 0. IMPa以下に抑えることができる。
[0064] そして、上記ティーチング動作は、チャックを駆動するシリンダ (3)だけでなく、心押 台クランプや刃物台クランプを駆動するァクチユエータにつ 、ても行われる。このこと で、工作機械にお!/、て多軸のサージレス制御を行うことができる。
[0065] また、固定容量型油圧ポンプ（1)を可変速モータ (2)に組み合わせ、上記ティーチ ング動作により、上記可変速モータ (2)の回転速度制御用エンコーダのパルス数を 積算処理することで、シリンダ (3)の動作ストロークを記録するので、シリンダ (3)の動 作ストロークをモータ（2)の回転数 (積算処理されたパルス数）に基づ ヽて容易に推 定することができる。
[0066] (その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなぐ次のような他の実施形態をも包 含している。
[0067] (1)例えば、上記実施形態では、ティーチング動作及びサージレス動作 (実際のチ ャッキング動作）の 、ずれにお!、ても、シリンダ（3)の動作ストロークを吐出ラインの圧 力の上昇変化により判定しているが、これに代え、モータ (2)の駆動電流が増大変化 することによって半 IJ定するようにしてもょ 、。 [0068] (2)また、上記実施形態では、ワークの種類が変わると、そのワークが先にティーチ ングによりシリンダ (3)の動作ストロークを記録されたものであっても、新たにティーチ ングを行ってシリンダ (3)の動作ストロークを記録するようにしている。これに代え、上 記ティーチング動作処理によって記録されたシリンダ (3)の動作ストロークをワークの 種類毎に対応して記憶しておき、ワークの種類が変わる都度、その新しいワークに関 する油圧シリンダ (3)の動作ストロークを呼び出して、その動作ストロークに基づきシリ ンダ (3)を制御するようにしてもよい。そうすれば、シリンダ (3)の動作ストロークが記憶 されたワークに関しては、ティーチングが不要となり、シリンダ (3)の動作時間をさらに 短縮することができる。
[0069] (3)また、上記実施形態では、ワークについてのティーチング動作によりシリンダ (3 )の動作ストロークを記録し、実際のワーク加工時には記録されたストロークを利用す るようにしている。このようなティーチングに代えて、シリンダ（3)の動作ストロークを学 習制御するようにすることもできる。例えば、油圧シリンダ (3)がチャックを駆動する駆 動時、上記実施形態と同様に、シリンダ (3)が予め設定された所定の動作ストローク における動作終了前の減速開始位置になるまでモータ (2)を動作用回転速度 (第 1 速度)で回転させ、減速開始位置になった後に動作を終了するまでモータ (2)を動作 用回転速度よりも低い減速用回転速度 (第 2速度)で回転させる。そして、上記実施 形態と異なるのは、コントローラ（12)力 シリンダ (3)の動作終了状態でのサージ圧力 と、シリンダ (3)が減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間とに基づき 、シリンダ (3)の動作ストロークを補正することであり、シリンダ (3)の動作終了状態で のサージ圧力が設定値以上のときには、シリンダ (3)の動作ストロークを小さく補正す る一方、減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のとき には、シリンダ (3)の動作ストロークを大きく補正するようにする。こうすることで、ティー チングを行うことなぐシリンダ (3)の高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現す ることができる。尚、その場合も、上記（2)と同様に、シリンダ (3)の動作ストロークをヮ ークの種類毎に記録しておき、ワークの種類が変わる都度、そのデータを読み出して シリンダ (3)を制御するようにしてもよ!、。
[0070] (4)また、そのとき、シリンダ (3)の動作ストロークが予め設定した所定範囲よりも小さ 、か又は所定範囲よりも大き 、ときには、コントローラ（12)力 ワーニングするようにし てもよぐその動作ストロークが所定範囲を超えたことが容易に判別できる。
[0071] (5)また、上記実施形態では、油圧シリンダ (3)を用いているが、油圧シリンダ (3)以 外の油圧ァクチユエータを用いることもできる。また、本発明は、工作機械以外の装 置や、作動油以外の流体を用いる流体圧ユニットに適用することができる。
産業上の利用可能性
[0072] 以上説明したように、本発明は、可変速モータにより駆動される固定容量型流体ポ ンプと、駆動対象を駆動するァクチユエ一タとを備えた流体圧ユニットにおいて、ァク チユエータの高速動作とサージ圧力の低減とを同時に実現することができるので、有 用である。

Claims

請求の範囲
[1] 可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1)と、 上記流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも 1つ のァクチユエータ（3)と、
上記ァクチユエータ（3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエータ (3)の動作 範囲を上記モータ（2)の回転数に基づいて求めるティーチング動作を行った後、上 記ァクチユエータ (3)が駆動対象の駆動のために動作するときには、ァクチユエ一タ（ 3)が上記求められた動作範囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置 になるまでモータ (2)を第 1速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を 終了するまでモータ (2)を第 1速度よりも低 、第 2速度で回転させる制御手段（12)と を備えて!/、る流体圧ユニット。
[2] 可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1)と、 上記流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも 1つ のァクチユエータ（3)と、
上記ァクチユエータ（3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエータ (3)が所定 の動作範囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置になるまでモータ（ 2)を第 1速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終了するまでモー タ (2)を第 1速度よりも低 、第 2速度で回転させる制御手段（12)とを備え、
上記制御手段（12)は、上記ァクチユエータ (3)の動作終了状態でのサージ圧力が 設定値以上のときには、上記ァクチユエータ (3)の動作範囲を小さく補正する一方、 減速開始位置になった後に動作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、ァ クチユエータ (3)の動作範囲を大きく補正する学習制御を行うように構成されて!、る 流体圧ユニット。
[3] 請求項 1又は 2において、
駆動対象はワークをチヤッキングするチャックであり、
制御手段（12)は、ァクチユエータ (3)の動作範囲の情報を複数のワークの種類毎 に記憶し、ワークの種類が変わる都度、該ワークに関するァクチユエータ（3)の動作 範囲を呼び出して、該動作範囲に基づきァクチユエータ（3)を制御するように構成さ れて 、る流体圧ユニット。
[4] 請求項 2において、
制御手段（12)は、ァクチユエータ (3)の動作範囲が所定範囲よりも小さ!/、とき又は 所定範囲よりも大きいときにはワーニングするように構成されている流体圧ユニット。
[5] 請求項 1又は 2において、
複数のァクチユエータを備えて 、る流体圧ユニット。
[6] 請求項 1又は 2において、
制御手段（12)は、ァクチユエータ (3)の動作範囲を流体圧の増大変化により判定 する流体圧ユニット。
[7] 請求項 1又は 2において、
制御手段（12)は、ァクチユエータ (3)の動作範囲をモータ駆動電流の増大変化に より判定する流体圧ユニット。
[8] 可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1)と、 上記流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動するァクチユエ一 タ (3)と、
上記ァクチユエータ (3)が駆動対象を駆動する際の動作範囲をモータ (2)の回転数 に基づ!/、て推定する推定手段（12)とを備えて!/、る流体圧ユニット。
[9] 可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1)と、 該流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも 1つの 了クチユエータ (3)とを備えた流体圧ユニットの制御方法であって、
上記ァクチユエータ（3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエータ (3)の動作 範囲を上記モータ（2)の回転数に基づいて求めるティーチング動作を行い、 次いで、上記ァクチユエータ（3)が駆動対象の駆動のために動作するときには、ァ クチユエータ (3)が上記求められた動作範囲における動作終了前の予め設定された 減速開始位置になるまでモータ (2)を第 1速度で回転させ、上記減速開始位置にな つた後に動作を終了するまでモータ (2)を第 1速度よりも低 、第 2速度で回転させる 流体圧ユニットの制御方法。
[10] 可変速モータ (2)により駆動されて流体を吐出する固定容量型流体ポンプ（1)と、 該流体ポンプ（1)から吐出された流体圧により駆動対象を駆動する少なくとも 1つの 了クチユエータ (3)とを備えた流体圧ユニットの制御方法であって、
上記ァクチユエータ（3)が駆動対象を駆動する駆動時、ァクチユエータ (3)が所定 の動作範囲における動作終了前の予め設定された減速開始位置になるまでモータ（ 2)を第 1速度で回転させ、上記減速開始位置になった後に動作を終了するまでモー タ (2)を第 1速度よりも低!ヽ第 2速度で回転させ、
上記ァクチユエータ (3)の動作終了状態でのサージ圧力が設定値以上のときには、 ァクチユエータ (3)の動作範囲を小さく補正する一方、減速開始位置になった後に動 作を終了するまでの時間が設定値以上のときには、ァクチユエータ (3)の動作範囲を 大きく補正する流体圧ユニットの制御方法。
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