(57)【要約】【課題】ピストンの行程が定まっていて送油量に限界があるねじ式ポンプを使用することができて装置構造の簡素化及び小型化を図ることができると共に圧力制御が容易であって制御の融通性を高めることができる。【解決手段】シリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されると共に圧力室、吸込口及び吐出口が設けられてなるねじ式ポンプ１・２を複数組並列接続し、該各ねじ式ポンプの各吸込口１１・１２及び吐出口１３・１４に接続される吸込流路Ｓ・Ｓ及び吐出流路Ｆ・Ｆに流路を開閉する吸込弁１５・１６及び吐出弁１７・１８をそれぞれ配置し、該複数組のねじ式ポンプを交替的に一連作動させる制御部２３を設けてなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されると共に圧力室、吸込口及び吐出口が設けられてなるねじ式ポンプを用い、予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力と制御すべき対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に応じて可変速モータを駆動し、該圧力液体の圧力制御を行うに際し、上記ねじ式ポンプを複数組並列接続し、該各ねじ式ポンプの各吸込口及び吐出口に接続される吸込流路及び吐出流路に流路を開閉する吸込弁及び吐出弁をそれぞれ配置し、該複数組のねじ式ポンプを交替的に一連作動させることを特徴とする圧力制御方法。
【請求項２】
シリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されると共に圧力室、吸込口及び吐出口が設けられてなるねじ式ポンプを用い、予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力と制御すべき対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に応じて可変速モータを駆動し、該圧力液体の圧力制御を行う圧力制御装置において、上記ねじ式ポンプを複数組並列接続し、該各ねじ式ポンプの各吸込口及び吐出口に接続される吸込流路及び吐出流路に流路を開閉する吸込弁及び吐出弁をそれぞれ配置し、該複数組のねじ式ポンプを交替的に一連作動させる制御部を設けてなることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項３】
上記各ねじ式ポンプの吐出口と上記吐出弁との間の吐出流路内の圧力を検出する交替時期用圧力センサをそれぞれ設けてなることを特徴とする請求項２記載の圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば超高圧下での物性研究や新素材開発に用いられている試料加圧用の圧力容器内の圧力液体や油圧プレスの油圧アクチュエータ内の圧力液体などの長時間加減圧制御に用いられる圧力制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献】
特許第２６２７６３４号公報
【０００４】
従来この種の圧力制御装置として、例えば、特許第２６２７６３４号公報に示すように可変速モータで駆動される油圧ポンプを用いる構造のものやシリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されると共に圧力室、吸込口及び吐出口が設けられてなるねじ式ポンプを用いる構造のものが知られている。
【０００５】
しかして、図６の如く、上記試料の遅れ破壊や成形品の割れを防止するための適正な加圧過程、保持過程、減圧過程からなる圧力パターンを設定し、この予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力ＰＴと制御すべき対象物としての圧力容器内の圧油や油圧アクチュエータ内の圧油などの圧力液体の実圧力ＰＡとを比較し、目標圧力ＰＴと実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータを正逆駆動し、圧力液体の長時間圧力制御を行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来構造の場合、前者の油圧ポンプ方式にあっては、送油量に限界がなく、ポンプのサイズ変更が容易であるところから大型の圧力容器の加減圧制御に用いられているが、装置の小型化が比較的困難であって小型の圧力容器の加減圧制御には不向きであり、又、後者のねじ式ポンプにあっては、比較的構造が簡素であり、小型化も可能な構造であるが、ピストンの行程（ストローク）が定まっているので、行程端に至れば以後の送油ができず、送油量に限界があるという不都合を有している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、シリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されると共に圧力室、吸込口及び吐出口が設けられてなるねじ式ポンプを用い、予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力と制御すべき対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に応じて可変速モータを駆動し、該圧力液体の圧力制御を行うに際し、上記ねじ式ポンプを複数組並列接続し、該各ねじ式ポンプの各吸込口及び吐出口に接続される吸込流路及び吐出流路に流路を開閉する吸込弁及び吐出弁をそれぞれ配置し、該複数組のねじ式ポンプを交替的に一連作動させることを特徴とする圧力制御方法にある。
【０００８】
又、請求項２記載の装置の発明は、シリンダに可変速モータで進退されるピストンが内装されると共に圧力室、吸込口及び吐出口が設けられてなるねじ式ポンプを用い、予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力と制御すべき対象物内の圧力液体の実圧力とを比較し、該目標圧力と該実圧力との誤差に応じて可変速モータを駆動し、該圧力液体の圧力制御を行う圧力制御装置において、上記ねじ式ポンプを複数組並列接続し、該各ねじ式ポンプの各吸込口及び吐出口に接続される吸込流路及び吐出流路に流路を開閉する吸込弁及び吐出弁をそれぞれ配置し、該複数組のねじ式ポンプを交替的に一連作動させる制御部を設けてなることを特徴とする圧力制御装置にある。
【０００９】
又、請求項３記載の装置の発明は、上記各ねじ式ポンプの吐出口と上記吐出弁との間の吐出流路内の圧力を検出する交替時期用圧力センサをそれぞれ設けてなることを特徴とする圧力制御装置にある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５は本発明の実施の形態例を示し、圧力容器Ｋ内の油である圧力液体Ｌの圧力制御に適用したもので、１・２はねじ式ポンプであって、この場合、このねじ式ポンプを二組用いてなり、このねじ式ポンプ１・２はシリンダ３・４に可変速モータ５・６で進退されるピストン７・８が内装されると共に圧力室９・１０、吸込口１１・１２及び吐出口１３・１４が設け、この可変速モータ５・６の主軸の回転をねじ軸１ａ・２ａ及びナット部１ｂ・２ｂによりピストン７・８の進退運動に変換するように設けてなり、このねじ式ポンプ１・２の吸込流路Ｓ・Ｓをそれぞれ集束してタンクＴに接続すると共に吐出流路Ｆ・Ｆを集束して圧力容器Ｋに接続し、即ち、この二組のねじ式ポンプ１・２を並列接続配置し、この吸込口１１・１２及び吐出口１３・１４に接続される吸込流路Ｓ・Ｓ及び吐出流路Ｆ・Ｆに流路Ｓ・Ｆを開閉する電磁弁からなる吸込弁１５・１６及び電磁弁からなる吐出弁１７・１８をそれぞれ配置し、圧力容器Ｋの注入口に圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力を検出する実圧力用圧力センサ１９を接続し、かつ、ねじ式ポンプ１・２の吐出口１３・１４と上記吐出弁１７・１８との間の吐出流路Ｆ・Ｆ内の圧力を検出する交替時期用圧力センサを２１・２２設け、さらに、ねじ式ポンプ１・２のピストン７・８の進退位置を検出する図示省略のリミットスイッチを複数個配置して構成している。
【００１１】
２３は制御部であって、この場合、ＣＰＵユニットで構成され、上記各圧力センサ１９・２１・２２、上記リミットスイッチからの信号入力端子、可変速モータ５・６、吸込弁１５・１６、吐出弁１７・１８への制御信号出力端子をもつ信号入出力部２３ａ、予め設定された目標となる圧力パターンのプログラム及び制御プログラムがインストールされた記憶部２３ｂ、圧力パターンに基づく刻々の目標圧力ＰＴと制御すべき圧力容器の実圧力ＰＡとを比較し、目標圧力ＰＴと実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ５・６を正転逆転駆動するための駆動信号及び、ねじ式ポンプ１・２を制御プログラムにより交替的に一連作動させる、この場合、二組のねじ式ポンプ１・２を交互に作動させる、制御信号を演算出力する制御演算部２３ｃにより構成されている。
【００１２】
この実施の形態例は上記構成であるから、例えば、図１、図２において、準備過程として、ねじ式ポンプ１・２の吸込弁１５・１６を開口動作させると共に吐出弁１７・１８を閉口動作させ、可変速モータ５・６を駆動してピストン７・８を圧力室９・１０の行程中央位置まで摺動させてタンクＴから圧力液体Ｌとしての油を吸込み、吸込後、吸込弁１５・１６を閉口動作させて待機することになり、そして、加圧過程においては、一方のねじ式ポンプ１の吐出弁１７を開口動作させ、予め設定された圧力パターンに基づく目標圧力ＰＴと実圧力用圧力センサ１９による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ５を正転逆転駆動し、ピストン７を図中右方向に前進させて吐出弁１７を介して圧力容器Ｋに送油し、加圧制御を行うことになり、この間、他方のねじ式ポンプポンプ２は待機している。
【００１３】
そして、この一方のねじ式ポンプ１のピストン７が行程前進端の近傍位置である制御前進端に来たことを図示省略のリミットスイッチが検出すると、図４の如く、実圧力用圧力センサ１９により交替時期用圧力センサ２１の圧力校正を行い、その後、吐出弁１７を閉口動作させる。
【００１４】
この吐出弁１７の閉口に伴って、ねじ式ポンプ２は吐出弁１８が未だ閉口動作した状態でねじ式ポンプ２の吐出口１４からの吐出圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように加圧動作させ、そして、ねじ式ポンプ２の吐出口１４からの吐出圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になったことを交替時期用圧力センサ２２が検出したら、吐出弁１８を開口動作させ、上記同様に、予め設定された圧力パターンに基づく目標圧力ＰＴと実圧力用圧力センサ１９による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ６を正転逆転駆動し、ピストン８を図中右方向に前進させて吐出弁１８を介して圧力容器Ｋに送油し、加圧制御を行うことになり、この他方のねじ式ポンプ２による加圧制御中において、一方のねじ式ポンプポンプ１の吸込弁１５を開口動作させ、可変速モータ５を駆動してピストン７を圧力室９の行程中央位置まで摺動させてタンクＴから吸込弁１５を介して油を吸込み、吸込後に吸込弁１５を閉口動作させ、待機することになる。
【００１５】
そして、この他方のねじ式ポンプ２のピストン８が制御前進端に来たことを図外のリミットスイッチが検出すると、再び、実圧力用圧力センサ１９により交替時期用圧力センサ２２の圧力校正を行い、吐出弁１８を閉口動作させ、この吐出弁１８の閉口動作に伴って、ねじ式ポンプ１は吐出弁１７が未だ閉口動作した状態で、ねじ式ポンプ１の吐出口１３からの吐出圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように加圧動作し、そして、ねじ式ポンプ１の吐出口１３からの吐出圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になったことを交替時期用圧力センサ２１が検出したら、吐出弁１７を開口動作させ、上記同様に、予め設定された圧力パターンに基づく目標圧力ＰＴと実圧力用圧力センサ１９による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ５を正転逆転駆動し、ピストン７を図中右方向に前進させて吐出弁１７を介して圧力容器Ｋに送油し、加圧制御を行うことになり、この一方のねじ式ポンプ１による圧力制御中において、可変速モータ６を駆動してピストン８を圧力室１０の行程中央位置まで摺動させて吸込弁１６を介してタンクＴから油を吸込み、吸込後に吸込弁１６を閉口動作させ、待機することになり、以下同様にして、ねじ式ポンプポンプ１・２は交替的に一連作動することになり、即ち、二組のねじ式ポンプ１・２は交互に作動して、圧力液体Ｌの加圧制御を連続して行うことになる。
【００１６】
又、図５の如く、減圧過程においては、一方のねじ式ポンプ１の吐出弁１７を開口動作させ、予め設定された圧力パターンに基づく目標圧力ＰＴと実圧力用圧力センサ１９による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ５を正転逆転駆動し、ピストン７を図中左方向に後退させて圧力容器Ｋから吐出弁１７を介して圧力室９内に戻油し、減圧制御を行うことになり、この間、他方のねじ式ポンプポンプ２は待機している。
【００１７】
そして、この一方のねじ式ポンプ１のピストン７が行程後進端の近傍位置である制御後退端に来たことを図外のリミットスイッチが検出すると、実圧力用圧力センサ１９により交替時期用圧力センサ２１の圧力校正を行い、吐出弁１７を閉口動作させ、この吐出弁１７の閉口動作に伴って、ねじ式ポンプ２は吐出弁１８が未だ閉口動作した状態で、ねじ式ポンプ２の吐出口からの吐出圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように加圧動作し、そして、ねじ式ポンプ２の吐出口１４からの吐出圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になったことを交替時期用圧力センサ２２が検出したら、吐出弁１８を開口動作させ、同様に、予め設定された圧力パターンに基づく目標圧力ＰＴと実圧力用圧力センサ１９による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ６を正転逆転駆動し、ピストン８を図中左方向に後退させて吐出弁１８を介して圧力容器Ｋから圧力室９内に戻油し、減圧制御を行うことになり、この他方のねじ式ポンプ２による減圧制御中において、一方のねじ式ポンプポンプ１の吸込弁１５を開口動作させ、可変速モータ５を駆動してピストン７を圧力室９の行程中央位置まで摺動させて吸込弁１５を介して圧力室９からタンクＴに戻油し、戻油後に吸込弁１５を閉口動作させ、待機することになり、以下同様にして、ねじ式ポンプポンプ１・２は交替的に一連作動することになり、即ち、二組のねじ式ポンプ１・２は交互に作動して、圧力液体Ｌの減圧制御を連続して行うことになる。尚、保持過程においても、同様に圧力制御を行うことになる。
【００１８】
このように、ねじ式ポンプ１・２を二組並列接続し、各ねじ式ポンプ１・２の吸込流路Ｓ・Ｓ及び吐出流路Ｆ・Ｆに流路を開閉する吸込弁１５・１６及び吐出弁１７・１８をそれぞれ配置し、制御部２３により二組のねじ式ポンプ１・２を交互に連続して作動させ、予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力ＰＴと制御すべき対象物内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡとを比較して目標圧力ＰＴと実圧力ＰＡとの誤差に応じてそれぞれ可変速モータ５・６を駆動することにより連続して圧力液体Ｌの圧力制御を行うことができ、従って、ピストンの行程が定まっていて送油量に限界があるねじ式ポンプを使用することができて装置構造の簡素化及び小型化を図ることができると共に圧力制御が容易であって制御の融通性を高めることができる。
【００１９】
又、この場合、上記各ねじ式ポンプ１・２の吐出口１３・１４と上記吐出弁１７・１８との間の吐出流路Ｆ・Ｆ内の圧力を検出する交替時期用圧力センサ２１・２２をそれぞれ設けてなるから、二組のねじ式ポンプ１・２を円滑に交互に一連作動させることができ、圧力液体Ｌの圧力制御を良好に行うことができる。
【００２０】
尚、上記実施の形態例においては、圧力容器Ｋ内の油である圧力流体の圧力制御に適用しているが、油圧プレスの油圧シリンダに給送される油、水圧プレス等のその他の液圧アクチュエータに用いられる圧力液体Ｌの圧力制御にも適用することができる。この場合、上記実施例の圧力容器Ｋに代えて、集束された吐出流路Ｆに液圧アクチュエータのポートを接続することになる。
【００２１】
又、上記実施の形態例においては、ねじ式ポンプを二組用い、二組のねじ式ポンプを交互に作動させるようにしているが、三組以上の複数組のねじ式ポンプを用いて交替的に一連作動させることもできる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、ねじ式ポンプを複数組並列接続し、各ねじ式ポンプの吸込流路及び吐出流路に流路を開閉する吸込弁及び吐出弁をそれぞれ配置し、制御部により複数組のねじ式ポンプを交替的に一連作動させ、予め設定された圧力パターンに基づく刻々の目標圧力と制御すべき対象物内の圧力液体の実圧力とを比較して目標圧力と実圧力との誤差に応じてそれぞれ可変速モータを駆動して連続して圧力液体の圧力制御を行うことができ、従って、ピストンの行程が定まっていて送油量に限界があるねじ式ポンプを使用することができて装置構造の簡素化及び小型化を図ることができると共に圧力制御が容易であって制御の融通性を高めることができる。
【００２３】
又、請求項３記載の発明にあっては、上記各ねじ式ポンプの吐出口と上記吐出弁との間の吐出流路内の圧力を検出する交替時期用圧力センサをそれぞれ設けてなるから、各ねじ式ポンプを円滑に交替的に一連作動させることができ、圧力液体の圧力制御を良好に行うことができる。
【００２４】
以上、所期の目的を充分達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例の油圧回路図である。
【図２】本発明の実施の形態例のねじ式ポンプの説明断面図である。
【図３】本発明の実施の形態例の制御部の構成系統図である。
【図４】本発明の実施の形態例の加圧制御の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態例の減圧制御の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態例の全体の圧力制御図である。
【符号の説明】
Ｌ　圧力液体
Ｓ　吸込流路
Ｆ　吐出流路
１　ねじ式ポンプ
２　ねじ式ポンプ
３　シリンダ
４　シリンダ
５　可変速モータ
６　可変速モータ
７　ピストン
８　ピストン
９　圧力室
１０　圧力室
１１　吸込口
１２　吸込口
１３　吐出口
１４　吐出口
１５　吸込弁
１６　吸込弁
１７　吐出弁
１８　吐出弁
１９　実圧力用圧力センサ
２１　交替時期用圧力センサ
２２　交替時期用圧力センサ
２３　制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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