JP6487222B2

JP6487222B2 - 油圧ポンプシステムおよび油圧ポンプシステムの制御方法

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Publication number: JP6487222B2
Application number: JP2015013897A
Authority: JP
Inventors: 経博竹内
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: JP2016138512A

Description

この発明は、油圧ポンプシステムおよび油圧ポンプシステムの制御方法に関する。

従来、油圧ポンプシステムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、圧液を送る液圧ポンプ（油圧ポンプ）と、液圧ポンプを駆動させるサーボ電動機（モータ）と、サーボ電動機を駆動する制御装置と、圧液の流量を検出する流量検出手段と、圧液の圧力を検出する圧力検出手段とを備える液圧ポンプ駆動用サーボ電動機制御装置（油圧ポンプシステム）が開示されている。この特許文献１の液圧ポンプ駆動用サーボ電動機制御装置は、圧液の流量を流量指令値に追従させる流量制御と、圧液の圧力を圧力指令値に追従させる圧力制御との２つの制御状態（制御モード）を運転状況に応じて自動的に切り替える機能を有している。

特開平１０−１３１８６５号公報

しかしながら、上記特許文献１の液圧ポンプ駆動用サーボ電動機制御装置（油圧ポンプシステム）では、運転状況に応じて流量制御および圧力制御の２つの制御モードを切り替えているため、モータの回転数を制御する制御係数は一定であると考えられる。この場合、目標圧力に速く到達させるように制御係数が設定されていると、目標圧力の前後において圧力値が振動して安定しなくなる。一方、目標圧力において安定して圧力を制御するように制御係数が設定されていると、目標圧力に到達するまでの時間が長くなる。このため、目標圧力に到達するまでの時間が長くなるのを抑制しながら目標圧力において安定して運転することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、目標圧力に到達するまでの時間が長くなるのを抑制しながら目標圧力において安定して運転することが可能な油圧ポンプシステムおよび油圧ポンプシステムの制御方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による油圧ポンプシステムは、油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動させるモータと、モータの回転を制御するモータ制御部と、油圧ポンプにより送られるオイルの圧力を検出する圧力検出部と、モータの回転数と第１しきい値との比較結果、および、圧力検出部により検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数を設定する状態分類制御部とを備え、状態分類制御部は、圧力目標値に対して圧力検出部により検出したオイルの圧力をフィードバックしてモータの回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定するように構成されており、状態分類制御部は、モータの回転数が第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が第２しきい値以上である高回転／高圧状態と、モータの回転数が第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が第２しきい値未満である高回転／低圧状態と、モータの回転数が第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が第２しきい値以上である低回転／高圧状態と、モータの回転数が第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が第２しきい値未満である低回転／低圧状態との４つの状態に分類するとともに、高回転／高圧状態の場合に、比例制御のゲイン値を上げた後に、残存している偏差量を無くすように積分制御のゲイン値を設定し、高回転／低圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、比例制御が最も効くようにゲイン値を設定し、低回転／高圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、積分制御が最も効くようにゲイン値を設定し、低回転／低圧状態の場合に、ゲイン値を小さく設定するように構成されており、流量目標値に基づいて算出されたモータの第１算出回転数と、状態分類制御部により設定された制御係数を用いて算出されたモータの第２算出回転数とを比較して、第２算出回転数が第１算出回転数よりも小さい場合に、第２算出回転数に基づいてモータが駆動されるように構成されている。

この発明の第１の局面による油圧ポンプシステムでは、上記のように、モータの回転数と第１しきい値との比較結果、および、圧力検出部により検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数を設定する状態分類制御部を設ける。これにより、モータの回転数と第１しきい値との大小関係、および、オイルの圧力と第２しきい値との大小関係に基づいて、運転の状態が分類され、運転の状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数がそれぞれ設定されるので、状態に応じた制御係数を用いて適切なモータの回転数を算出することができる。つまり、目標圧力に到達するまでは、目標圧力に速く到達させるように制御係数を設定し、目標圧力に到達してからは、安定して圧力制御が行われるように制御係数を設定することにより、目標圧力に到達するまでの時間が長くなるのを抑制しながら目標圧力において安定して運転することができる。また、運転の状態に応じたゲイン値を用いてフィードバック制御を行うことができるので、安定して精度よく圧力目標値にオイルの圧力を近づけることができる。また、状態分類制御部により設定された制御係数を用いて算出されたモータの第２算出回転数が第１算出回転数より小さい場合に、第２算出回転数に基づきモータが駆動されることにより、回転数が過度に大きくなるのを抑制しつつ、モータを分類された状態に応じて運転することができる。これにより、モータにより駆動される油圧ポンプを安定した状態で運転することができる。

この発明の第２の局面による油圧ポンプシステムの制御方法は、油圧ポンプをモータにより駆動させてオイルを送る工程と、モータの回転を制御する工程と、油圧ポンプにより送られるオイルの圧力を検出する工程と、モータの回転数と第１しきい値との比較結果、および、検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数を設定する工程と、圧力目標値に対して検出したオイルの圧力をフィードバックしてモータの回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定する工程と、流量目標値に基づいて算出されたモータの第１算出回転数と、制御係数を設定する工程において設定された制御係数を用いて算出されたモータの第２算出回転数とを比較して、第２算出回転数が第１算出回転数よりも小さい場合に、第２算出回転数に基づいてモータを駆動する工程とを備え、状態を分類するとともに、分類した状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数を設定する工程は、モータの回転数が第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が第２しきい値以上である高回転／高圧状態と、モータの回転数が第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が第２しきい値未満である高回転／低圧状態と、モータの回転数が第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が第２しきい値以上である低回転／高圧状態と、モータの回転数が第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が第２しきい値未満である低回転／低圧状態との４つの状態に分類することを含み、制御係数としてのゲイン値を設定する工程は、高回転／高圧状態の場合に、比例制御のゲイン値を上げた後に、残存している偏差量を無くすように積分制御のゲイン値を設定し、高回転／低圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、比例制御が最も効くようにゲイン値を設定し、低回転／高圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、積分制御が最も効くようにゲイン値を設定し、低回転／低圧状態の場合に、ゲイン値を小さく設定することを含む。

この発明の第２の局面による油圧ポンプシステムの制御方法では、上記のように、モータの回転数と第１しきい値との比較結果、および、検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数を設定する工程を設ける。これにより、モータの回転数と第１しきい値との大小関係、および、オイルの圧力と第２しきい値との大小関係に基づいて、運転の状態が分類され、運転の状態に応じてモータの回転数を制御する制御係数がそれぞれ設定されるので、状態に応じた制御係数を用いて適切なモータの回転数を算出することができる。つまり、目標圧力に到達するまでは、目標圧力に速く到達させるように制御係数を設定し、目標圧力に到達してからは、安定して圧力制御が行われるように制御係数を設定することにより、目標圧力に到達するまでの時間が長くなるのを抑制しながら目標圧力において安定して運転することが可能な油圧ポンプシステムの制御方法を提供することができる。また、運転の状態に応じたゲイン値を用いてフィードバック制御を行うことができるので、安定して精度よく圧力目標値にオイルの圧力を近づけることができる。また、状態分類制御部により設定された制御係数を用いて算出されたモータの第２算出回転数が第１算出回転数より小さい場合に、第２算出回転数に基づきモータが駆動されることにより、回転数が過度に大きくなるのを抑制しつつ、モータを分類された状態に応じて運転することができる。これにより、モータにより駆動される油圧ポンプを安定した状態で運転することができる。

本発明によれば、上記のように、目標圧力に到達するまでの時間が長くなるのを抑制しながら目標圧力において安定して運転することが可能な油圧ポンプシステムおよび油圧ポンプシステムの制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態による油圧ポンプシステムの制御的な構成を示したブロック図である。本発明の一実施形態による油圧ポンプシステムにより駆動される射出成形装置を示した概略図である。本発明の一実施形態による油圧ポンプシステムにより駆動される射出成形装置の各工程における状態分類を説明するための表である。本発明の一実施形態による油圧ポンプシステムによる制御の切り替えと圧力および回転数の変化を説明するためのグラフである。比較例１による圧力および回転数の変化を説明するためのグラフである。比較例２による圧力および回転数の変化を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１を参照して、本発明の一実施形態による油圧ポンプシステム１００の構成について説明する。

本発明の一実施形態による油圧ポンプシステム１００は、図１に示すように、油圧ポンプ１と、モータ２と、速度制御部３と、アクチュエータ４と、圧力検出部５と、圧力／速度状態分類制御部６と、操作量小側選択機構７と、速度演算部８とを備える。油圧ポンプシステム１００は、たとえば、図２に示す射出成形装置を駆動するために用いられる。なお、速度制御部３は、本発明の「モータ制御部」の一例であり、圧力／速度状態分類制御部６は、本発明の「状態分類制御部」の一例である。

油圧ポンプ１は、オイルを送るように構成されている。具体的には、油圧ポンプ１は、モータ２により駆動されて、オイルをアクチュエータ４に送るように構成されている。また、油圧ポンプ１は、定容量型ポンプである。モータ２は、速度制御部３により、回転速度（回転数）が制御されて駆動されるように構成されている。また、モータ２は、実際の回転速度（回転数）を検出して、速度制御部３および圧力／速度状態分類制御部６に検出した回転速度をフィードバックするように構成されている。

速度制御部３は、モータ２の回転を制御して、油圧ポンプ１から送られるオイルの流量および圧力を制御するように構成されている。具体的には、速度制御部３は、圧力目標値または流量目標値に基づく操作量（回転数指令）に基づいてモータ２の回転速度（回転数）を制御するように構成されている。

アクチュエータ４は、油圧ポンプ１により送られるオイルの圧力により駆動するように構成されている。圧力検出部５は、油圧ポンプ１により送られるオイルの圧力（アクチュエータ４に作用するオイルの圧力）を検出するように構成されている。圧力検出部５により検出されたオイルの圧力は、圧力／速度状態分類制御部６、比例制御、積分制御および微分制御にフィードバックされるように構成されている。

ここで、本実施形態では、圧力／速度状態分類制御部６は、モータ２の回転数と第１しきい値との比較結果、および、圧力検出部５により検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するように構成されている。また、圧力／速度状態分類制御部６は、分類した状態に応じてモータ２の回転数を制御する制御係数を設定するように構成されている。つまり、圧力／速度状態分類制御部６は、モータ２の回転数が第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が第２しきい値以上である状態（高回転／高圧状態）と、モータ２の回転数が第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が第２しきい値未満である状態（高回転／低圧状態）と、モータ２の回転数が第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が第２しきい値以上である状態（低回転／高圧状態）と、モータ２の回転数が第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が第２しきい値未満である状態（低回転／低圧状態）との４つの状態に分類するように構成されている。

また、圧力／速度状態分類制御部６は、圧力目標値に対して圧力検出部５により検出したオイルの圧力をフィードバックしてモータ２の回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定するように構成されている。つまり、圧力／速度状態分類制御部６が設定するゲイン値は、比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値、および、微分制御のゲイン値を含む。

また、圧力／速度状態分類制御部６は、モータ２の回転数が第１しきい値以上の場合、主に比例制御が行われるようにゲイン値を設定するように構成されている。つまり、モータ２の回転数が第１しきい値以上の場合、比例制御、積分制御および微分制御のうち、比例制御が最も効くように、比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値、および、微分制御のゲイン値がそれぞれ設定される。また、圧力／速度状態分類制御部６は、モータ２の回転数が第１しきい値未満の場合、主に積分制御が行われるようにゲイン値を設定するように構成されている。つまり、モータ２の回転数が第１しきい値未満の場合、比例制御、積分制御および微分制御のうち、積分制御が最も効くように、比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値、および、微分制御のゲイン値がそれぞれ設定される。

なお、モータ２の回転数の第１しきい値、および、オイルの圧力の第２しきい値は、流量目標値および圧力目標値に基づいて設定される。たとえば、第２しきい値は、圧力目標値の７０％に設定される。また、第１しきい値は、圧力保持動作のオイルの流量に基づいて設定される。つまり、第１しきい値は、圧力保持動作中に必要となる流量のみを供給するのに必要となるモータ２の回転数を少し上回る回転数に設定される。このときのモータ２の回転数は、各圧力時におけるポンプからのリーク量に相当する量を補充する事になる為、ポンプの能力（容量、パワーなど）に基づいて設定される。

また、圧力／速度状態分類制御部６により設定される比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値、および、微分制御のゲイン値は、それぞれ、０を含む。また、微分制御のゲイン値は、外乱に対する応答性能向上を目的として設定される。つまり、微分制御のゲイン値は、状況に応じて適宜設定される。また、たとえば、比例制御のゲイン値は、比例ゲインのみでハンチング（振動）を起こさない程度にゲイン値が調整されて設定される。そして、積分制御のゲイン値は、比例制御の残存する一定幅偏差を打ち消すようにゲイン値が調整されて設定される。

操作量小側選択機構７は、流量目標値に基づいて算出されたモータ２の第１算出回転数（操作量（回転数指令））と、圧力目標値および圧力検出部５により検出された圧力フィードバック値との差分に基づくフィードバック制御により算出されたモータ２の第２算出回転数（操作量（回転数指令））とを比較するように構成されている。また、操作量小側選択機構７は、第１算出回転数と、第２算出回転数のうち小さい側の算出回転数を選択して速度制御部３に送信するように構成されている。つまり、第２算出回転数が第１算出回転数よりも小さい場合に、第２算出回転数に基づいてモータ２が駆動される。一方、第２算出回転数が第１算出回転数以上である場合に、第１算出回転数に基づいてモータ２が駆動される。言い換えると、流量目標値に基づいて算出された第１算出回転数は、モータ２を回転駆動させるための操作量（回転数指令）のリミット値の役割を有する。

速度演算部８は、流量目標値に基づいて、モータ２の操作量（回転数指令）（第１算出回転数）を算出するように構成されている。

ここで、本実施形態の油圧ポンプシステム１００のモータ２の制御について説明する。

まず、アクチュエータ４の動作に応じて、圧力目標値および流量目標値が設定される。流量目標値に基づいて第１算出回転数（操作量（回転数指令））が算出される。また、圧力目標値および圧力検出部５により検出された圧力フィードバック値との差分に基づいて、フィードバック制御が行われて、第２算出回転数（操作量（回転数指令））が算出される。また、流量目標値および圧力目標値に基づいて、第１しきい値および第２しきい値が設定される。

圧力／速度状態分類制御部６により設定された比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値、および、微分制御のゲイン値を用いてオイルの圧力がフィードバック制御（ＰＩＤ制御）される。具体的には、圧力目標値と圧力検出部５により検出されたオイルの圧力との偏差を、圧力／速度状態分類制御部６により設定されたゲイン値を用いてＰＩＤ制御して、操作量（回転数指令）（第２算出回転数）が算出される。

そして、第１算出回転数と第２算出回転数が比較され、小さい方の算出回転数によりモータ２が駆動される。この際、モータ２から速度制御部３に回転速度がフィードバックされて、モータ２の回転数が精度よく算出回転数（第１算出回転数または第２算出回転数）に近づけられる。

次に、図２および図３を参照して、油圧ポンプシステム１００により駆動される射出成形装置について説明する。

射出成形装置は、図２に示すように、油圧ポンプ１により送られるオイルにより駆動されるように構成されている。射出成形装置は、射出装置１０と、型締装置２０とを備えている。また、射出成形装置には、油圧ポンプ１により送られるオイルの方向制御（方向切替）を行う（流路を切り替える）電磁弁Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥが設けられている。

射出装置１０は、シリンダ１１と、ピストン１２と、吐出部１３と、ホッパー１４とを含んでいる。型締装置２０は、型部２１と、シリンダ２２と、ピストン２３とを含んでいる。型締装置２０は、電磁弁Ａに接続されて油圧ポンプ１のオイルの圧力により駆動するアクチュエータ４ａを有している。射出装置１０は、電磁弁Ｂに接続されて油圧ポンプ１のオイルの圧力により駆動するアクチュエータ４ｂにより移動されるように構成されている。また、射出装置１０は、電磁弁ＣおよびＥに接続されて油圧ポンプ１のオイルの圧力により駆動するアクチュエータ４ｃを有している。また、射出装置１０は、電磁弁Ｄに接続されて油圧ポンプ１のオイルの圧力により駆動するアクチュエータ４ｄを有している。

電磁弁Ａは、中立位置Ａ０と、オフセット位置Ａ１と、オフセット位置Ａ２とを有している。つまり、電磁弁Ａは、中立位置Ａ０、オフセット位置Ａ１またはオフセット位置Ａ２に切替えられてオイルの流路を切り替える。電磁弁Ｂは、中立位置Ｂ０と、オフセット位置Ｂ１と、オフセット位置Ｂ２とを有している。つまり、電磁弁Ｂは、中立位置Ｂ０、オフセット位置Ｂ１またはオフセット位置Ｂ２に切替えられてオイルの流路を切り替える。電磁弁Ｃは、中立位置Ｃ０と、オフセット位置Ｃ１と、オフセット位置Ｃ２とを有している。つまり、電磁弁Ｃは、中立位置Ｃ０、オフセット位置Ｃ１またはオフセット位置Ｃ２に切替えられてオイルの流路を切り替える。電磁弁Ｄは、中立位置Ｄ０と、オフセット位置Ｄ１とを有している。つまり、電磁弁Ｄは、中立位置Ｄ０またはオフセット位置Ｄ１に切替えられてオイルの流路を切り替える。電磁弁Ｅは、中立位置Ｅ０と、オフセット位置Ｅ１とを有している。つまり、電磁弁Ｅは、中立位置Ｅ０またはオフセット位置Ｅ１に切替えられてオイルの流路を切り替える。

射出装置１０は、アクチュエータ４ｂにより、型締装置２０側に前進、または、型締装置２０から離れる方向に後退させられるように構成されている。具体的には、電磁弁Ｂがオフセット位置Ｂ２にされると、アクチュエータ４ｂにより、射出装置１０が型締装置２０側に前進させられる。また、電磁弁Ｂがオフセット位置Ｂ１にされると、アクチュエータ４ｂにより、射出装置１０が型締装置２０から離れる方向に後退させられる。

また、射出装置１０は、アクチュエータ４ｃにより、ピストン１２がシリンダ１１に対して移動されて、材料を吐出するように構成されている。具体的には、電磁弁Ｃがオフセット位置Ｃ２にされると、アクチュエータ４ｃにより、ピストン１２が移動されて材料が吐出部１３から吐出される。また、射出装置１０は、アクチュエータ４ｄにより、ピストン１２がシリンダ１１に対して回転されて、ホッパー１４から供給される材料が充填されるように構成されている。具体的には、電磁弁Ｄがオフセット位置Ｄ１にされると、アクチュエータ４ｄにより、ピストン１２がシリンダ１１に対して回転される。

型締装置２０は、アクチュエータ４ａにより、ピストン２３がシリンダ２２に対して移動されて、型部２１を開閉するとともに、型部２１を締めるように構成されている。具体的には、電磁弁Ａがオフセット位置Ａ１にされると、アクチュエータ４ａにより、ピストン２３が移動されて型部２１が閉じられて、その後、締められる。また、電磁弁Ａがオフセット位置Ａ２にされると、アクチュエータ４ａにより、ピストン２３が移動されて型部２１が開けられる。

ここで、射出成形装置の動作について説明する。図３に示すように、射出成形の動作は、型閉工程と、型締工程と、ノズル前進工程と、射出工程と、ノズル後退工程と、型開工程と、充填工程とを備えている。

型閉工程では、型締装置２０の型部２１が閉じられる。また、型閉工程では、電磁弁Ａがオフセット位置Ａ１にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より大きくなり、オイルの圧力は第２しきい値より小さくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が大きく、圧力が小さいとして状態をパターン２に分類する。つまり、アクチュエータ４ａは、オイルにより移動されるため、オイルの流量（モータ２の回転数）が大きくなる。また、アクチュエータ４ａには、大きな力が作用しないため、オイルの圧力は大きくならない。

つまり、パターン２では、アクチュエータ４ａが移動中であるため、最終目標圧力に到達しない状態が継続される。このような状態において、圧力／速度状態分類制御部６は、流量目標値から算出された第１算出回転数（操作量（回転数指令））にてモータ２を駆動させるように、圧力フィードバック制御（ＰＩＤ制御）の比例制御のゲイン値を大きい値に設定する。

型締工程では、型締装置２０の型部２１が締められる。また、型締工程では、電磁弁Ａがオフセット位置Ａ１にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より小さくなり、オイルの圧力は第２しきい値より大きくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が小さく、圧力が大きいとして状態をパターン１に分類する。つまり、アクチュエータ４ａは、ほとんど移動しないため、オイルの流量（モータ２の回転数）は小さくなる。また、アクチュエータ４ａには、型を締める力が作用するため、オイルの圧力が大きくなる。

つまり、パターン１では、アクチュエータ４ａを略移動させずに目標圧を維持させるため、検出したオイルの圧力と圧力目標値との偏差が小さくなる。この場合において、圧力／速度状態分類制御部６は、積分制御のゲイン値を大きい値に設定して精度よくオイルの圧力を制御するようにする。

ノズル前進工程では、射出装置１０が型締装置２０側に前進させられる。また、ノズル前進工程では、電磁弁Ｂがオフセット位置Ｂ２にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より大きくなり、オイルの圧力は第２しきい値より小さくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が大きく、圧力が小さいとして状態をパターン２に分類する。つまり、アクチュエータ４ｂは、オイルにより移動されるため、オイルの流量（モータ２の回転数）が大きくなる。また、アクチュエータ４ｂには、大きな力が作用しないため、オイルの圧力は大きくならない。

射出工程では、射出装置１０から材料が射出され、材料が型部２１に流入される。また、射出工程では、電磁弁Ｃがオフセット位置Ｃ２にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より大きくなり、オイルの圧力は第２しきい値より大きくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が大きく、圧力が大きいとして状態をパターン３に分類する。つまり、アクチュエータ４ｃは、オイルにより移動されるため、オイルの流量（モータ２の回転数）が大きくなる。また、アクチュエータ４ｃには、材料の吐出のための力が作用するため、オイルの圧力が大きくなる。

つまり、パターン３では、オイルの流量が大きく、オイルの圧力が大きくなる。この場合においても、まずは圧力制御においてハンチング（振動）を起こさない程度に比例ゲインを上げた後に、そのままでは定常的に残存している偏差量を無くす為に適切な積分ゲインを設定する。また、アクチュエータ動作に影響を与える外乱等に対して対応する為の制御として、必要に応じ微分ゲインを設定するなど、運転状況に応じた最適なＰＩＤ制御のゲイン値の設定を行う。

ノズル後退工程では、射出装置１０が型締装置２０から離れる方向に後退させられる。また、ノズル後退工程では、電磁弁Ｂがオフセット位置Ｂ１にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より大きくなり、オイルの圧力は第２しきい値より小さくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が大きく、圧力が小さいとして状態をパターン２に分類する。つまり、アクチュエータ４ｂは、オイルにより移動されるため、オイルの流量（モータ２の回転数）が大きくなる。また、アクチュエータ４ｂには、大きな力が作用しないため、オイルの圧力は大きくならない。

型開工程では、型締装置２０の型部２１が開けられる。また、型開工程では、電磁弁Ａがオフセット位置Ａ２にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より大きくなり、オイルの圧力は第２しきい値より小さくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が大きく、圧力が小さいとして状態をパターン２に分類する。つまり、アクチュエータ４ａは、オイルにより移動されるため、オイルの流量（モータ２の回転数）が大きくなる。また、アクチュエータ４ａには、大きな力が作用しないため、オイルの圧力は大きくならない。

充填工程では、射出装置１０内に材料が充填される。また、充填工程では、電磁弁Ｄがオフセット位置Ｄ１にされる。また、電磁弁Ｅがオフセット位置Ｅ１にされる。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より大きくなり、オイルの圧力は第２しきい値より小さくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が大きく、圧力が小さいとして状態をパターン２に分類する。

停止状態では、射出成形装置の運転が停止される。この際、モータ２の回転数は第１しきい値より小さくなり、オイルの圧力は第２しきい値より小さくなる。この場合、圧力／速度状態分類制御部６は、回転数が小さく、圧力が小さいとして状態をパターン４に分類する。なお、停止状態において、モータ２の電源は、ＯＮにされているものの、偏差が小さく、かつ、ゲイン値も小さく設定されている。このため、モータ２は、ほとんど駆動されない状態となる。

次に、図４〜図６を参照して、型閉工程および型締工程の圧力および回転数の変化について説明する。

型閉工程は、ピストン２３がシリンダ２２に対して移動している期間の工程である。型閉工程の期間は、偏差量が一定であるため、比例成分により算出される速度指令量は一定となる。また、順次積分成分による加算量が増加される。

型締工程は、型２１が接合して、急激に圧力が上昇して、圧力を保持する工程（圧力保持動作工程）である。つまり、シリンダ２２が移動している状態の型閉工程から、型２１が接合すると、型締工程に移行する。型締工程（圧力保持動作工程）では、制御対象である圧力の目標値と圧力の偏差量が小さくなる。

図４に示すように、本実施形態では、制御状況により比例制御のゲイン値および積分制御のゲイン値を切り替える。つまり、図４の例では、実圧力と圧力しきい値（第２しきい値）との比較結果、および、実回転速度（回転数）と回転数しきい値（第１しきい値）との比較結果に基づいて、比例制御のゲイン値および積分制御のゲイン値を切り替える。

型閉工程では、実回転速度が第１しきい値よりも大きく、実圧力が第２しきい値よりも小さいとして、状態がパターン２に分類される。この場合、比例制御のゲイン値が大きく設定され、第２算出回転数は、第１算出回転数よりも大きくなる。つまり、モータ２は、設定されている上限値で駆動される。これにより、速やかに、ピストン２３を移動させて、圧力が上がるまでの時間が長くなるのを抑制することが可能である。

また、型締工程では、実回転速度が第１しきい値よりも小さく、実圧力が第２しきい値よりも大きいとして、状態がパターン１に分類される。この場合、積分制御が支配的になるようにゲイン値が設定される。これにより、実圧力を圧力目標にして安定して運転することが可能である。

図５に示す比較例１は、比例制御成分が優先される制御である。この場合、常に比例制御のゲイン値が大きく設定される。つまり、型閉工程では、モータが設定されている上限値で駆動されるため、速やかにピストンを移動させることができるものの、型締工程では、実圧力がハンチング（振動）してしまい安定しない。

図６に示す比較例２は、積分制御成分が優先される制御である。この場合、常に積分制御が支配的に設定される。つまり、型閉工程では、偏差が加算されるまで、モータの実回転速度は大きくならず、ピストンを移動させるのに時間がかかる。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、モータ２の回転数と第１しきい値との比較結果、および、圧力検出部５により検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じてモータ２の回転数を制御する制御係数を設定する圧力／速度状態分類制御部６を設ける。これにより、モータ２の回転数と第１しきい値との大小関係、および、オイルの圧力と第２しきい値との大小関係に基づいて、運転の状態が分類され、運転の状態に応じてモータ２の回転数を制御する制御係数がそれぞれ設定されるので、状態に応じた制御係数を用いて適切なモータ２の回転数を算出することができる。つまり、目標圧力に到達するまでは、目標圧力に速く到達させるように制御係数を設定し、目標圧力に到達してからは、安定して圧力制御が行われるように制御係数を設定することにより、目標圧力に到達するまでの時間が長くなるのを抑制しながら目標圧力において安定して運転することができる。

また、本実施形態では、上記のように、圧力／速度状態分類制御部６を、圧力目標値に対して圧力検出部５により検出したオイルの圧力をフィードバックしてモータ２の回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定するように構成する。これにより、運転の状態に応じたゲイン値を用いてフィードバック制御を行うことができるので、安定して精度よく圧力目標値にオイルの圧力を近づけることができる。

また、本実施形態では、上記のように、圧力／速度状態分類制御部６が設定するゲイン値は、比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値、および、微分制御のゲイン値を含む。これにより、オイルの圧力を、運転の状態に応じて設定された比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値および微分制御のゲイン値を用いて安定して精度よくフィードバック制御することができる。

また、本実施形態では、上記のように、圧力／速度状態分類制御部６を、モータ２の回転数が第１しきい値以上の場合、主に比例制御が行われるようにゲイン値を設定するとともに、モータ２の回転数が第１しきい値未満の場合、主に積分制御が行われるようにゲイン値を設定するように構成する。これにより、モータ２の回転数が第１しきい値以上で、オイルの圧力により駆動するアクチュエータを比較的高速で移動させる場合、主に比例制御によりフィードバック制御することにより、オイルの圧力を迅速に目標値に到達させることができる。また、モータ２の回転数が第１しきい値未満の場合で、オイルの圧力により駆動するアクチュエータを比較的低速で移動させる場合、主に積分制御によりフィードバック制御することにより、偏差が少ない場合でも積分されるので、精度よくオイルの圧力を目標値に近づけることができる。

また、本実施形態では、上記のように、流量目標値に基づいて算出されたモータ２の第１算出回転数と、圧力／速度状態分類制御部６により設定された制御係数を用いて算出されたモータ２の第２算出回転数とを比較して、第２算出回転数が第１算出回転数よりも小さい場合に、第２算出回転数に基づいてモータ２が駆動されるように構成する。これにより、圧力／速度状態分類制御部６により設定された制御係数を用いて算出されたモータ２の第２算出回転数が第１算出回転数より小さい場合に、第２算出回転数に基づきモータ２が駆動されることにより、回転数が過度に大きくなるのを抑制しつつ、モータ２を分類された状態に応じて運転することができる。これにより、モータ２により駆動される油圧ポンプ１を安定した状態で運転することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の油圧ポンプシステムを射出成形装置に用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の油圧ポンプシステムを射出成形装置以外に用いてもよい。たとえば、プレス機械などの圧力保持動作工程を有する装置などに本発明の油圧ポンプシステムを用いてもよい。

また、上記実施形態では、圧力／速度状態分類制御部（状態分類制御部）が設定するゲイン値は、比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値および微分制御のゲイン値を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、状態分類制御部が設定するゲイン値は、比例制御のゲイン値、積分制御のゲイン値および微分制御のゲイン値のうち少なくとも比例制御のゲイン値および積分制御のゲイン値を含んでいればよい。

また、上記実施形態では、圧力／速度状態分類制御部（状態分類制御部）がモータの回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、状態分類制御部がゲイン値以外のモータの回転数を制御するための制御係数を設定する構成でもよい。

また、上記実施形態では、圧力／速度状態分類制御部（状態分類制御部）が状態を４分類に分類する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、状態分類制御部が状態を２分類、３分類または５分類以上に分類する構成でもよい。

また、上記実施形態では、油圧ポンプにより送られるオイルの流量を検出する流量計を設けていない例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、油圧ポンプにより送られるオイルの流量を検出する流量計を設けてもよい。

１油圧ポンプ
２モータ
３速度制御部（モータ制御部）
５圧力検出部
６圧力／速度状態分類制御部（状態分類制御部）
１００油圧ポンプシステム

Claims

油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動させるモータと、
前記モータの回転を制御するモータ制御部と、
前記油圧ポンプにより送られるオイルの圧力を検出する圧力検出部と、
前記モータの回転数と第１しきい値との比較結果、および、前記圧力検出部により検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じて前記モータの回転数を制御する制御係数を設定する状態分類制御部とを備え、
前記状態分類制御部は、圧力目標値に対して前記圧力検出部により検出したオイルの圧力をフィードバックして前記モータの回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定するように構成されており、
前記状態分類制御部は、前記モータの回転数が前記第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値以上である高回転／高圧状態と、前記モータの回転数が前記第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値未満である高回転／低圧状態と、前記モータの回転数が前記第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値以上である低回転／高圧状態と、前記モータの回転数が前記第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値未満である低回転／低圧状態との４つの状態に分類するとともに、前記高回転／高圧状態の場合に、比例制御のゲイン値を上げた後に、残存している偏差量を無くすように積分制御のゲイン値を設定し、前記高回転／低圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、比例制御が最も効くようにゲイン値を設定し、前記低回転／高圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、積分制御が最も効くようにゲイン値を設定し、前記低回転／低圧状態の場合に、ゲイン値を小さく設定するように構成されており、
流量目標値に基づいて算出された前記モータの第１算出回転数と、前記状態分類制御部により設定された制御係数を用いて算出された前記モータの第２算出回転数とを比較して、前記第２算出回転数が前記第１算出回転数よりも小さい場合に、前記第２算出回転数に基づいて前記モータが駆動されるように構成されている、油圧ポンプシステム。
油圧ポンプをモータにより駆動させてオイルを送る工程と、
前記モータの回転を制御する工程と、
前記油圧ポンプにより送られるオイルの圧力を検出する工程と、
前記モータの回転数と第１しきい値との比較結果、および、検出したオイルの圧力と第２しきい値との比較結果に基づいて、状態を分類するとともに、分類した状態に応じて前記モータの回転数を制御する制御係数を設定する工程と、
圧力目標値に対して検出したオイルの圧力をフィードバックして前記モータの回転数をフィードバック制御するための制御係数としてのゲイン値を設定する工程と、
流量目標値に基づいて算出された前記モータの第１算出回転数と、前記制御係数を設定する工程において設定された制御係数を用いて算出された前記モータの第２算出回転数とを比較して、前記第２算出回転数が前記第１算出回転数よりも小さい場合に、前記第２算出回転数に基づいて前記モータを駆動する工程とを備え、
前記状態を分類するとともに、分類した状態に応じて前記モータの回転数を制御する制御係数を設定する工程は、前記モータの回転数が前記第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値以上である高回転／高圧状態と、前記モータの回転数が前記第１しきい値以上、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値未満である高回転／低圧状態と、前記モータの回転数が前記第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値以上である低回転／高圧状態と、前記モータの回転数が前記第１しきい値未満、かつ、オイルの圧力が前記第２しきい値未満である低回転／低圧状態との４つの状態に分類することを含み、
前記制御係数としてのゲイン値を設定する工程は、前記高回転／高圧状態の場合に、比例制御のゲイン値を上げた後に、残存している偏差量を無くすように積分制御のゲイン値を設定し、前記高回転／低圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、比例制御が最も効くようにゲイン値を設定し、前記低回転／高圧状態の場合に、比例制御、積分制御および微分制御のうち、積分制御が最も効くようにゲイン値を設定し、前記低回転／低圧状態の場合に、ゲイン値を小さく設定することを含む、油圧ポンプシステムの制御方法。