(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を用い、ねじ式ポンプをシリンダ２内のピストン４の前後位置に前圧力室５及び後圧力室６が存在する構造となし、かつ、前圧力室及び後圧力室にそれぞれ吸込口７・８及び吐出口９・１０を設け、吸込口及び吐出口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１１・１２及び吐出弁１３・１４をそれぞれ配置し、ねじ式ポンプを該前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて一連作動させる制御部１９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上記シリンダ内のピストンの前後位置に前圧力室及び後圧力室が存在する構造となし、かつ、該前圧力室及び後圧力室にそれぞれ吸込口及び吐出口を設け、該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、該ねじ式ポンプを該前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて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上記シリンダ内のピストンの前後位置に前圧力室及び後圧力室が存在する構造となし、かつ、該前圧力室及び後圧力室にそれぞれ吸込口及び吐出口を設け、該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、該ねじ式ポンプを該前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて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】
上記ねじ式ポンプの各吐出口と上記各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。しかして、図５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。
【０００５】
【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。
【０００６】
【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上記シリンダ内のピストンの前後位置に前圧力室及び後圧力室が存在する構造となし、かつ、該前圧力室及び後圧力室にそれぞれ吸込口及び吐出口を設け、該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、該ねじ式ポンプを該前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて一連作動させることを特徴とする圧力制御方法にある。
【０００７】
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上記シリンダ内のピストンの前後位置に前圧力室及び後圧力室が存在する構造となし、かつ、該前圧力室及び後圧力室にそれぞれ吸込口及び吐出口を設け、該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、該ねじ式ポンプを該前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて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。
【０００８】
又、請求項３記載の装置の発明は、上記ねじ式ポンプの各吐出口と上記各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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４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の圧力制御に適用したもので、１はねじ式ポンプであって、この場合、ねじ式ポンプ１はシリンダ２に可変速モータ３で進退されるピストン４が内装され、このシリンダ２内のピストン４の前後位置に前圧力室５及び後圧力室６が存在する構造となし、この前圧力室５及び後圧力室６にそれぞれ吸込口７・８及び吐出口９・１０が設け、可変速モータ３の主軸の回転によりねじ軸１ａ及びナット部１ｂによりピストン４の進退運動に変換するように設けてなり、この吸込口７・８及び吐出口９・１０に接続される吸込流路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、このねじ式ポンプ１の吸込流路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１１・１２及び電磁弁からなる吐出弁１３・１４をそれぞれ配置し、圧力容器Ｋの注入口に圧力容器Ｋ内の油である圧力液体Ｌの実圧力を検出する実圧力用圧力センサ１５を接続し、かつ、ねじ式ポンプ１の吐出口９・１０と上記吐出弁１３・１４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１７・１８設け、さらに、ねじ式ポンプ１のピストン４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。
【００１０】
１９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１５・１７・１８、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３、吸込弁１１・１２、吐出弁１３・１４への制御信号出力端子をもつ信号入出力部１９ａ、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１９ｂ、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３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を前圧力室５及び後圧力室６の両圧力室を交互に用いて制御プログラムにより一連作動させる制御信号を演算出力する制御演算部１９ｃにより構成されている。
【００１１】
この実施の形態例は上記構成であるから、例えば、図１において、準備過程として、ねじ式ポンプ１の吸込弁１１・１２を開口動作させると共に吐出弁１３・１４を閉口動作させ、可変速モータ３を駆動してピストン４をシリンダ２の行程中央位置まで摺動させてタンクＴから前圧力室５及び後圧力室６に圧力液体Ｌとしての油を吸込み、吸込後、吸込弁１１・１２を閉口動作させて待機することになり、そして、図３の如く、加圧過程においては、ねじ式ポンプ１の吐出弁１３を開口動作させると共に吸込弁１２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１５による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ３を正転逆転駆動し、ピストン４を図中右方向に前進させて圧力容器Ｋに吐出弁１３を介して送油し、加圧制御を行うことになり、即ち、前圧力室５を用いて圧力制御動作を行うことになり、この間、圧力室６内には吸込弁１２を介してタンクＴから油が吸込み又は吐出される。
【００１２】
そして、このねじ式ポンプ１のピストン４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外のリミットスイッチが検出すると、実圧力検出用圧力センサ１５により交替時期用圧力センサ１７の圧力校正を行い、圧力校正後に吐出弁１３を閉口動作させ、吐出弁１３の閉口動作後に吸込弁１１を開口動作させると共に吸込弁１２を閉口動作させ、吐出弁１４が未だ閉口動作した状態で後圧力室６の吐出口１０での圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように動作させ、そして、吐出口１０での圧力が圧力容器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１８が検出したら、吐出弁１４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１５による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ３を正転逆転駆動させ、ピストン４を図中左方向に後退させて圧力容器Ｋに吐出弁１４を介して送油し、後圧力室６を用いて、加圧制御を行うことになり、この間、圧力室５内にはタンクＴから吸込弁１１を介して油が吸込又は吐出される。
【００１３】
そして、ピストン４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、再び実圧力用圧力センサ１５により交替時期用圧力センサ１８の圧力校正を行い、圧力校正後に吐出弁１４を閉口動作させ、吸込弁１２を開口動作させると共に吸込弁１１を閉口動作させ、吐出弁１３が未だ閉口動作した状態で前圧力室５の吐出口９での圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように動作させ、そして、吐出口９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１７が検出したら、吐出弁１３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１５による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ３を正転逆転駆動し、ピストン４を図中右方向に前進させて吐出弁１３を介して圧力容器Ｋに送油し、再び、前圧力室５を用いて、加圧制御を行うことになり、以下同様にして、ねじ式ポンプポンプ１は前圧力室５及び後圧力室６の両圧力室を交互に用いて一連作動して、圧力液体Ｌの加圧制御を連続して行うことになる。
【００１４】
又、減圧過程においては、ねじ式ポンプ１の吐出弁１３及び吸込弁１２を開口動作させ、吐出弁１４及び吸込弁１１を閉口動作させ、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１５による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ３を正転逆転駆動し、ピストン４を図中左方向に後退させて圧力容器Ｋから前圧力室５に戻油し、減圧制御を行うことになり、即ち、前圧力室５を用いて圧力制御動作を行うことになり、この間、圧力室６内の油は吸込弁１２を介してタンクＴへと吐出又は吸込される。
【００１５】
そして、このねじ式ポンプ１のピストン４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、図４の如く、実圧力用圧力センサ１５により交替時期用圧力センサ１７の圧力校正を行い、圧力校正後に吐出弁１３を閉口動作させ、吐出弁１３の閉口後に吸込弁１１を開口動作させると共に吸込弁１２を閉口動作させ、吐出弁１４が未だ閉口動作した状態で後圧力室６の吐出口１０での圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように動作させ、そして、吐出口１０での圧力が圧力容器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１８が検出したら、吐出弁１４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１５による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ３を正転逆転駆動し、ピストン４を図中右方向に前進させて吐出弁１４を介して圧力容器Ｋから後圧力室６内に戻油し、即ち、後圧力室６を用いて、減圧制御を行うことになり、この間、圧力室５内の油は吸込弁１１を介してタンクＴに吐出又は吸込される。
【００１６】
そして、ピストン４が制御前進端に来たことをリミットスイッチが検出すると、吐出弁１４を閉口動作させ、吸込弁１２を開口動作させると共に吸込弁１１を閉口動作させ、吐出弁１３が未だ閉口動作した状態で前圧力室５の吐出口９での圧力が圧力容器Ｋ内の圧力液体Ｌの実圧力ＰＡと同一になるように動作させ、そして、吐出口９で圧力が圧力容器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１７が検出したら、吐出弁１３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１５による実圧力ＰＡとの誤差に応じて可変速モータ３を正転逆転駆動し、ピストン４は図中左方向に後退して圧力容器Ｋから吐出弁１３を介して前圧力室５内に戻油させ、再び、前圧力室５を用いて、減圧制御を行うことになり、この間、圧力室６内の油は吸込弁１２を介してタンクＴに吐出又は吸込され、以下同様にして、ねじ式ポンプポンプ１は前圧力室５及び後圧力室６の両圧力室を交互に用いて一連作動して、圧力液体Ｌの減圧制御を連続して行うことになる。
【００１７】
このように、ねじ式ポンプ１をシリンダ２内のピストン４の前後位置に前圧力室５及び後圧力室６が存在する構造となし、かつ、前圧力室５及び後圧力室６にそれぞれ吸込口７・８及び吐出口９・１０を設け、吸込口７・８及び吐出口９・１０に接続される吸込流路Ｓ及び吐出流路Ｆに流路を開閉する吸込弁１１・１２及び吐出弁１３・１４をそれぞれ配置し、制御部１９によりねじ式ポンプ１を前圧力室５及び後圧力室６の両圧力室を交互に用いて一連作動させ、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との誤差に応じて可変速モータ３を駆動することによって連続して圧力液体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。
【００１８】
又、この場合、上記各ねじ式ポンプ１の各吐出口９・１０と上記各吐出弁１３・１４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１７・１８をそれぞれ設けてなるから、ねじ式ポンプ１を前圧力室５及び後圧力室６の両圧力室を交互に用いて円滑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。
【００１９】
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水等の圧力液体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。
【００２０】
【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、ねじ式ポンプをシリンダ内のピストンの前後位置に前圧力室及び後圧力室が存在する構造となし、かつ、前圧力室及び後圧力室にそれぞれ吸込口及び吐出口を設け、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、制御部によりねじ式ポンプを前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて一連作動させ、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可変速モータを駆動することによっ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。
【００２１】
又、請求項３記載の発明にあっては、上記ねじ式ポンプの各吐出口と上記各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、ねじ式ポンプを前圧力室及び後圧力室の両圧力室を交互に用いて円滑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。
【００２２】
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制御部の構成系統図である。
【図３】本発明の実施の形態例の加圧制御の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態例の減圧制御の説明図である。
【図５】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　シリンダ
３　可変速モータ
４　ピストン
５　前圧力室
６　後圧力室
７　吸込口
８　吸込口
９　吐出口
１０　吐出口
１１　吸込弁
１２　吸込弁
１３　吐出弁
１４　吐出弁
１５　実圧力用圧力センサ
１７　交替時期用圧力センサ
１８　交替時期用圧力センサ
１９　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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