(57)【要約】【課題】効率よく安定したエネルギをアキュムレータ内に蓄積することができる油圧装置を提供すること。【解決手段】本発明による油圧装置は、駆動源１０により駆動され油動力を発生させる油圧ポンプモータ１１と、油圧ポンプモータの油動力を利用する負荷装置１２と、油圧ポンプモータと負荷装置の油路に接続されたアキュムレータ３１と、油圧ポンプモータとアキュムレータの油路に油圧ポンプモータの吐き出し口側に入力側を向けた逆止弁２１と、油圧ポンプモータと逆止弁の間の油路から分岐するアンロード油路と、アンロード油路に介設された第１の制御弁１と、アキュムレータと負荷装置間の油路に介設された第２の制御弁と、アキュムレータに蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサ５１とを備え、圧力センサの検出値に基づき第１の制御弁ならびに第２の制御弁の切り換えを制御することを特徴とする。【選択図】        図１
2004239392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要量の慣性を内在又は付加により具備した駆動源と、
この駆動源によって駆動される油圧ポンプモータと、
前記油圧ポンプモータの吐き出し側から負荷装置の流入側に接続された油路と、前記油路に油圧ポンプモータの吐き出し口側に入力側を向けた逆止弁と、
前記油圧ポンプモータと前記逆止弁の間の油路から分岐するアンロード油路と、前記アンロード油路に介設された第１の制御弁と、
前記第１の制御弁の通過側を作動油タンクへ導く油路と、
前記逆止弁の出力側の前記油路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータと負荷装置との間における前記油路中に介設された第２の制御弁と、
前記アキュムレータに蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出値に基づき前記第１の制御弁ならびに第２の制御弁の切り換え制御を行う制御部を備えたことを特徴とする油圧装置。
【請求項２】
前記制御部に第１のタイマーおよび第２のタイマーを備え、前記圧力センサからの検出値が規定値以下なると第１のタイマーをスタートさせるとともに前記第１の制御弁を阻止側に切り換え前記第１のタイマーのタイムアップに基づき前記第２のタイマーをスタートさせるとともに第２のタイマーがタイムアップするまでの間前記第１の制御弁を通過側に切り換える制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の油圧装置。
【請求項３】
前記制御部は前記圧力センサからの検出値が規定値以上になるまで請求項２の処理を繰り返すことを特徴とする油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、油圧装置に関し、特に慣性モーメントを具備した駆動源により駆動される油圧ポンプモータと、油圧ポンプモータで発生された圧力により駆動される負荷を有する油圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧装置は、所要量の慣性を内在又は負荷により具備した駆動源によって、油圧ポンプモータを駆動して定圧油圧源を構成し、さらに要求負荷に応じた周辺素子を配備し、高圧小流量から低圧大流量への作動油を負荷へ供給できるように、エネルギ蓄積装置或いは油圧シリンダ等を含む負荷の状況に応じて制御弁を開閉することにより負荷に対して油圧エネルギを供給することを可能とする油圧装置があった。
【０００３】
【特許文献】
特願２００１−３５６７２７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の油圧装置にあっては、駆動源の回転数を基に制御弁の制御を行っており、負荷装置に対して供給されるエネルギ量である圧力値の変動が大きい。  つまり、圧力値の変動が大きいと、負荷装置が必要とするエネルギ量に応じ安定したエネルギ供給を行うことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり、安定したエネルギを供給するためにアキュムレータ内に蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサとタイマーにより第１の制御弁の開閉制御を行うことを特徴としている。
すなわち本発明は、所要量の慣性を内在又は付加により具備した駆動源と、駆動源によって駆動される油圧ポンプモータと、油圧ポンプモータの吐き出し側から負荷装置の流入側に接続された油路と、油路に油圧ポンプモータの吐き出し口側に入力側を向けた逆止弁と、油圧ポンプモータと逆止弁の間の油路から分岐するアンロード油路と、アンロード油路に介設された第１の制御弁と、第１の制御弁の通過側を作動油タンクへ導く油路と、逆止弁の出力側の前記油路に接続されたアキュムレータと、アキュムレータと負荷装置との間における前記油路中に介設された第２の制御弁と、アキュムレータに蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサと、圧力センサの検出値に基づき前記第１の制御弁ならびに第２の制御弁の切り換え制御を行う制御部を備える油圧装置を特徴としている。
この構成では、アキュムレータに蓄積されているエネルギ量を正確に把握できることから、アキュムレータに常時安定したエネルギを蓄積制御することが可能となる。
【０００６】
また、制御部に第１のタイマーおよび第２のタイマーを備え、圧力センサからの検出値が規定値以下なると第１のタイマーをスタートさせるとともに前記第１の制御弁を阻止側に切り換え前記第１のタイマーのタイムアップに基づき前記第２のタイマーをスタートさせるとともに第２のタイマーがタイムアップするまでの間前記第１の制御弁を通過側に切り換える制御を行うことで、アキュムレータに対して必要とするエネルギを効率よく供給できることから好ましい。
また、タイマー設定値は、油圧ポンプモータの供給油量、負荷側の必要油量およびアキュムレータの予圧設定値により決定される。
この構成では、アキュムレータに蓄積されているエネルギ量が負荷が必要とするエネルギ量を下回った場合もしくは下回る可能性が出てきた場合に、第１の制御弁をタイマーに基づいて開閉制御することにより効率よく安定したエネルギ供給を図ることが可能となる。
【発明の実施の形態】
【０００７】
本発明の好ましい実施形態について、以下、図示例とともに説明する。図１は、油圧装置の構成要素と、それらを結合する流路による油圧回路を示す図である。
【０００８】
駆動源１０は、ここでは電動機を使用する。駆動源１０の軸には慣性体、具体的にはフライホイール７１が取り付けられている。フライホイール７１は、駆動源１０により回転駆動された場合、慣性により回転エネルギが蓄積されていく。このフライホイール７１の中心には軸が接続されており、この軸を通して駆動源１０からの駆動力が油圧ポンプモータ１１に伝えられ、油圧ポンプモータ１１が駆動される。駆動源１０が大きな慣性モーメントを有する場合、すなわち駆動源１０に慣性が内在されている場合には、フライホイール７１は省略することができる。
【０００９】
油圧ポンプモータ１１は、駆動源１０に直接もしくはフライホイール７１を介して接続され、駆動源１０の駆動に伴い作動油タンク４０から作動油を吸い上げソレノイド式の第２の制御弁２の流入側に対して形成された管路１０１に作動油を吐き出す。
【００１０】
第１の制御弁１は、ソレノイド式の制御弁であり、管路１０１から分岐点６１を介して接続され、第１の制御弁１を通過して作動油タンク４０へ導くアンロード油路１０２中に設けられている。
【００１１】
逆止弁２１は、分岐点６１から第２の制御弁２への下流側の管路１０１に分岐点６１に対して入力側を向けて設けられている。
【００１２】
アキュムレータ３１は、逆止弁２１と第２の制御弁２の間の管路１０３に接続点６２を介して設けられている。
【００１３】
ここで逆止弁２１は、アキュムレータ３１に蓄積された作動油の油圧ポンプモータ１１側への逆流を阻止する働きを備える。
【００１４】
油圧シリンダ１２は、第２の制御弁２の流出側ポートから延びる管路１０４に流入側を向けて設けられている。また、油圧シリンダ１２の流出側には作動油タンク４０が設けられている。また、本発明では、負荷を油圧シリンダ１２と称して説明する。
【００１５】
制御部８０は、第１乃至第２の制御弁の開閉制御ならびにアキュムレータ３１内に蓄積された作動油の圧力値を検出する圧力センサ５１からの検出信号を入力することで、アキュムレータの圧力値を監視することを可能とするマイクロコンピュータ等から構成されるものである。
ここで制御部８０は、圧力センサ５１からの検出信号を常時また間欠的に監視を行い第１の制御弁１乃至第２の制御弁の開閉制御を行っている。具体的には、圧力センサ５１からの検出信号に応じた検出値に対応するタイマー１およびタイマー２の時間を予め設定したテーブルを備え、前記テーブルの値に基づき第１の制御弁の開閉制御を行う。
【００１６】
次に前段で説明した各構成がどのように負荷である油圧シリンダ１２を動作させるのかについて説明する。駆動源１０を始動し、油圧ポンプモータ１１を設定された回転数で運転している場合には、作動油は作動油タンク４０から油圧ポンプモータ１１に吸入される。油圧ポンプモータ１１に吸入された作動油は、油圧ポンプモータ１１から吐き出され、吐出側の管路１０１から、管路１０２、第１の制御弁１をとおり、作動油タンク４０に流れる。ここで、制御回路は圧力センサ５１の検出信号値に応じた第１乃至第２のタイマー値を開閉弁制御テーブルから抽出する。
抽出された値を第１のタイマーおよび第２のタイマーにセットする。また、セット後タイマーをスタートさせ第１のタイマー終了までの時間第１の制御弁１を阻止側に切り換える。さらに、第１のタイマーの終了に応じて第２のタイマーをスタートさせ第２のタイマー終了までの時間、第１の制御弁１を通過側に切り換える制御を行う。
【００１７】
制御部８０の制御に基づき第１の制御弁１が通過側のポジションにある場合には、管路１０２、第１の制御弁１および作動油タンク４０へつながる管路はアンロード油路を形成する。この状態で、制御部８０内の第１のタイマー終了に基づき第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切り換えると、駆動源１０により駆動される油圧ポンプモータ１１によって、作動油が、管路１０１中の接続点６１の下流側に接続された逆止弁２１を通過し、負荷側へと供給される。また、第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切り換えた時には、駆動源１０により設定回転数で運転される油圧ポンプモータ１１が連続的に発生できる吐出圧力、すなわち油圧ポンプモータ１１の通常運転時に発生する吐出圧力よりも高い圧力が発生する。この高圧の作動油は、第２の制御弁２のポジションが阻止側にある時、アキュムレータ３１に供給され、作動油つまりエネルギがアキュムレータ内に蓄積される。
【００１８】
この高圧が発生する理由についてさらに詳細に説明する。駆動源１０は、発生可能なトルクがＱｍである場合、駆動源１０により駆動される油圧ポンプモータ１１のトルクをＱｐとすると、損失を無視した場合には、Ｑｍ＝Ｑｐの関係が成立することはあきらかである。ここで、駆動源１０の持つ慣性モーメントをＩ、角速度をωとすると、駆動源１０が加速又は減速する際に要する慣性トルクはＩ・ｄω／ｄｔで表せる。なお、Ｉ・ｄω／ｄｔは加速時には＋、減速時には−の値を持つことになる。
【００１９】
本実施形態では、第１の制御弁１のポジションが通過側の状態にある場合には、駆動源１０は設定回転数を維持するように図示していない回転計からの回転数を基に制御される。第１の制御弁１のポジションが阻止側に切り換えられた時、油圧ポンプモータ１１は負荷を受けて、駆動源１０が減速することになるが、前述したように駆動源１０の慣性トルクＩ・ｄω／ｄｔがＱｍに加算されることとなり、Ｑｐ＝Ｑｍ−Ｉ・ｄω／ｄｔの関係が成立する。よって、駆動源１０の減速による慣性のトルクが付加されることにより、通常運転時の油圧ポンプモータ１１の入力トルクＱｍよりも大きいトルクが油圧ポンプモータ１１に入力される。その一方で、油圧ポンプモータ１１の吐出圧力は、負荷圧力に応じて上昇する。その結果、圧力上昇した作動油が下流側の負荷に供給されるのである。
【００２０】
これまでの説明は、第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切り換える動作を１回だけ行った場合についてのみであったが、阻止側から通過側に切り換え、再び阻止側に切り換える動作を反復することがきる。
【００２１】
このように、本実施形態では、より小さい駆動源で高い油圧を供給することができるので、負荷が必要とする最大負荷トルクに合わせた出力トルクを備える駆動源を設けることなく、駆動させることが可能であり、経済的にも大きなメリットがある。
【００２２】
次に逆止弁２１の出力側について説明すると、逆止弁２１の出力側にはアキュムレータ３１が接続されており、第１の制御弁１が通過側から阻止側に切り換えることにより圧力上昇した作動油がアキュムレータ内に流れエネルギを蓄えることができる。
アキュムレータに蓄えられたエネルギと管路１０３の作動油圧力を圧力センサ５１により検出することができる。
【００２３】
つづいて、この圧力センサで検出された値が制御部８０に伝えられ、制御部は負荷装置が必要とするエネルギに応じた値に達しているか否かの判断を行い、負荷装置が必要とするエネルギ量に相当する値であった場合には、第２の制御弁２を阻止側から通過側に切り換える制御を制御部８０は行う。また、第２の制御弁２を通過側に切り換えることで、アキュムレータ３１から作動油が油圧シリンダに流入し、油圧シリンダが稼働する。油圧シリンダを稼働させた作動油は油圧シリンダから吐き出され作動油タンク４０へ流れる。
【００２４】
以上、駆動源１０で作り出されたエネルギを一度アキュムレータに蓄積することで、駆動源が作り出すことが可能な範囲以上の高エネルギ量を効率よくここでは油圧シリンダとする負荷装置に供給することができる。
【００２５】
図２は、油圧装置を制御する制御部８０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに基づき本発明の第１の制御弁ならびに第２の制御弁の動作を詳細に説明する。また、実施例の負荷装置は、油圧シリンダを用いており必要な時に稼働されるよう構成されている。つまり、常時稼働しているのではなく必要とされる場合に限り第２の制御弁を通過側に切り換え作動油を供給する構成としている。もちろん、アキュムレータ内に油圧シリンダが必要とするエネルギが蓄えられていない場合には、第２の制御弁を通過側に切替ることはしないものとする。
【００２６】
Ｓ３０１で駆動源を動作させるにあたり、第１の制御弁１を通過側に切替るとともに第２の制御弁２を阻止側に切り換える。
次に、Ｓ３０２で駆動源を動作させる。これにより駆動源１０の軸に接続されたフライホイール７１ならびに油圧ポンプモータが１１回転を始める。つづいて、油圧ポンプモータ１１は、作動油タンク４０から作動油を吸い上げ油圧ポンプモータ１１の吐き出側の管路１０１に対して作動油を吐き出す。油圧ポンプモータ１１から吐き出された作動油は、管路１０１、管路１０２に流れ第１の制御弁１を通過して作動油タンク４０に流れる。つまり、アンロード状態、すなわち油圧ポンプモータ１１の負荷を除去した状態を形成する。ここでは、駆動源に対して回転数を上昇させることにで十分な慣性トルクを持たせる。また、図示していないが作動油タンク４０は、第１の制御弁に接続される作動油タンク４０、油圧ポンプモータ１１に接続される作動油タンク４０ならびに油圧シリンダ１２に接続される作動油タンク４０と接続されている。
【００２７】
次に、Ｓ３０３で第１の制御弁１を阻止側に切り換える。この切り換え動作により、駆動源１０で駆動される油圧ポンプモータ１１によって圧力上昇した作動油が逆止弁２１を通過し逆止弁２１の出力側に供給される。つづいて、逆止弁２１出力側に供給された作動油が第２の制御弁２が阻止側に切り換えられていることで行き場を失いアキュムレータ３１内に流れ込む。また、逆止弁２１は、逆止弁２１を通過した作動油を逆止弁２１の入力側に対して逆流することを阻止する働きを持っている。
【００２８】
次に、Ｓ３０４で圧力センサ５１からの検出値と負荷装置が必要とするエネルギ量を満たしているか否かの判断をする。Ｓ３０４の判定が「Ｙ］の場合、Ｓ３０５で第１の制御弁１を通過側に切り換え処理を行い、再びＳ３０４の判定ステップに移る。ここでは、アンロードを形成し駆動源に慣性トルクを持たせるために回転数を上昇させる処理を行っている。
【００２９】
次にＳ３０４の判定が「Ｎ」の場合、すなわちアキュムレータ３０に負荷装置が必要とするエネルギ量が蓄積されていなければ、Ｓ３０６で図３記載の開閉弁制御テーブルを基に、圧力センサ５１の検出値に対応する第１のタイマーならびに第２のタイマー値をそれぞれ取得しそれぞれのタイマーに対してセットを行う。第１のタイマーならびに第２のタイマー値は事前の実験データを基に最適な値が制御部８０に記憶されているもとする。
【００３０】
次にＳ３０７で第１のタイマーをスタートさせるとともにＳ３０８で第１の制御弁１を阻止側に切り換え、Ｓ３０９で第１のタイマーがタイムアップするまでこの状態を維持する。これにより、駆動源１０で駆動される油圧ポンプモータ１１によって圧力上昇した作動油は、逆止弁２１を通過し逆止弁２１の出力側に供給され、逆止弁２１出力側に供給された作動油は、第２の制御弁２が阻止側２ｂに切り換えられていることから行き場を失いアキュムレータ３１内に流れ込みエネルギが蓄えられる。また、Ｓ３０７とＳ３０８が逆であっても問題はない。また、それぞれのタイマーは、スタートと同時に減算されているものとする。
【００３１】
次に、Ｓ３０９で第１のタイマーのタイムアップを検出すると、Ｓ３１０で第２のタイマーをスタートさせるとともにＳ３１１で第１の制御弁１を通過側に切り換え、Ｓ３１２で第２のタイマーがタイムアップするまでこの状態を維持する。これにより、アンロードを形成し駆動源に慣性トルクを持たせるために回転数を上昇させる処理を行っている。
【００３２】
次に、Ｓ３１２で第２のタイマータイムアップを検出することにより、再びＳ３０４に戻り圧力センサ５１からの検出値と負荷装置が必要とするエネルギ量を満たしているか否かの判断をする。つまり、負荷装置が必要とするエネルギ量を満たすまでＳ３０６，Ｓ３０７，Ｓ３０８，Ｓ３０９，Ｓ３１０，Ｓ３１１，Ｓ３１２を繰り返す。これにより、常に圧力センサ５１の出力値を監視することで、安定してたエネルギを負荷装置に供給できる状態を維持することができる。
【００３３】
なお、第１のタイマーと第２のタイマーを実施例では分けて説明したが、タイマーを分けずに一つのタイマーで制御することも可能である。この場合、第１のタイマー値をタイマーにセットした後、タイマーのタイムアップに基づき第２のタイマー値をタイマーにセットすれば良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の油圧装置は、駆動源単体では発生できない高エネルギを第１の制御弁および第２の制御弁の開閉制御を行うことで、負荷装置が必要とするエネルギをアキュムレータに蓄積することができる。これにより、負荷装置が必要とするエネルギ量に応じた駆動源を設ける必要が無くなった。つまり、高エネルギを発生するために大型モータを使用する必要が無くなったことでコストの削減効果がある。さらに、アキュムレータ内に蓄積されたエネルギ量を圧力センサで検出することにより、従来駆動源の回転数で切り換え制御していた第１の制御弁を、圧力センサの検出値を参照することで、もっとも効率よく安定したエネルギをアキュムレータ内に蓄積することが可能となった。つまり、安定したエネルギをアキュムレータ内に蓄えることが可能となったことで、負荷装置に安定したエネルギ供給を実現することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧装置の構成要素および油圧回路を示す図である。
【図２】上記油圧装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】上記油圧装置でタイマー値が記録されたデータテーブルである。
【符号の説明】
１乃至２は制御弁、１０・・・駆動源、１１・・・油圧ポンプモータ、１２／・・油圧シリンダ、２１・・・逆止弁、３１・・・アキュムレータ、４０／・・作動油タンク
【図１】
2004239392.tif 000003
【図２】
2004239392.tif 000004
【図３】
2004239392.tif 000005