電動シリンダの扱い易さと油圧サーボの大出力

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アクチュエータが生産を
変える
当社は
ハイブリッド
アクチュエーターの
販売会社です。
製品の製造は、
第一電気株式会社
東京都港区
新橋3-1-10
石井ビル |
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基本動作原理
速度可変可逆モータと双方向吐出ポンプとによって加圧された作動油が直接シリンダに導入されます。
片ロッドシリンダの場合(下図)は、ロッド分の体積差を補償するためにポンプ吐出側に補償回路(マイクロシャトル弁と貯油ポット)が並列に設置されます。
コントローラに入力された外部位置指令信号に追従するように、モータ回転制御装置が作動油の流量と方向とを制御して、ピストンロッドを所定の位置に移動させます。

DDV方式油圧サーボコントロール
DDV方式とは、Direct Drive Volume Control の略称であり制御弁(方向制御弁・圧力制御弁・流量制御弁・サーボ弁等)を全く使用しない制御方式である。
DDV方式は制御弁の代わりに制御機能を持った油圧ポンプで直接アクチュエータを駆動するものである。下図のようにまず制御入力Eiを加算器経由でサーボ増幅器に加え、それによりサーボモータを駆動する。その機械出力で双方向可変容量ポンプを駆動し油圧エネルギーに変換してやる。それをアクチュエータ(この図では油圧モータ)により機械出力Poに変換し、外部へ取り出す。この機械出力(シリンダの場合は変位、油圧モータの時は回転角)をセンサで電気信号Efに変換し、加算器へフィードバックすることにより、ネガチブフィードバック制御システムが構成される
サーボモータでポンプの回転速度を制御してやればポンプの吐出油量もそれに比例し油圧モータの回転数も変化するが、容量を変化させることにより減速機の減速比を自由に変えることが出来るためである。要するにサーボモータの回転速度を油圧無段変速機で回転数と出力トルクを自由に設定することになる。
アクチュエ−タが仕事をする時だけポンプを駆動して油圧エネルギーを発生させ、仕事をしない時は電動機もポンプも停止させることでエネルギーロスが消滅してしまったことになる。
又下図を見ても分かる通リポンプから出力された作動油がポンプヘ戻ってくるまでの間にはアクチュエータが挿入されているだけである。従来の油機はその間に制御弁、メータイン、メータアウト等のエネルギーロスの原因となるオリフイスが挿入されている。従ってアクチュエータの摩擦抵抗、回路の抵抗以外のロスが無くなってしまった。
ポンプは本質的に吐出量と吸入量が等しい。従ってアクチュエ−タがオーバーランしようとすると、その分だけ作動油がポンプヘ戻ろうとするが、ポンプはその余分の作動油を吸入することが出来ない。従来の方式では作動油はタンクヘ戻されるがDDV方式はポンプヘ戻されるためアクチュエータのオーバーランがここで阻止される。この阻止作用がダンピング効果であり、オリフィスと全く同じ働きをする。

上図のポンプを固定容量にした場合、モータトルクによリポンプが回転し作動油が加圧され、アクチュエータはその圧力に比例したトルクを出力する。ポンプはモータの回転速度に比例した圧油を吐出し、その油量に比例した速度で油圧モータが回転する。
従って
電動機トルク→油圧→油圧モータのトルク
電動機回転数→油量→油圧モータの回転数
となり、モータのトルクと回転数を制御することで油圧モータの出力トルクと回転数が自由に制御出来る。
ポンプを可変容量型にした場合、油圧モータの回転数を下げることにより出力トルクが増大し、出力トルクが必要ない時は回転数を上げることが可能となるので、慣性負荷の場合スタート時に大トルクで、増速時に徐々に吐出量を増加させることで高速回転低トルク運転が可能となる。
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