(57)【要約】【課題】  回転数制御可能な電動モータにより回転する液圧ポンプを単一で構成し、装置全体のコンパクト化を図り得るもの。【解決手段】  回転数を制御可能なサーボモータ２により回転される液圧ポンプ１から吐出する圧液によって複動シリンダ３を駆動し、圧力検出センサ１７からフィードバックされる実際値を目標値に一致するようサーボモータドライバ１６、コントローラ１９でサーボモータ２の回転数を制御し、液圧ポンプ１は、吐出する圧液の吐出圧力と吐出量との関係を、吐出圧力の上昇に応じて吐出量が減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行うものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数を制御可能な電動モータと、この電動モータにより回転され圧液を吐出する液圧ポンプと、この液圧ポンプから吐出する圧液によって駆動される液圧アクチュエータと、この液圧アクチュエータ側からフィードバックされる実際値を目標値に一致するよう前記電動モータの回転数を制御する制御部とを備え、前記液圧ポンプは、吐出する圧液の吐出圧力と吐出量との関係を、吐出圧力の上昇に応じて吐出量が減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行うものであることを特徴とする液圧駆動装置。
【請求項２】
前記液圧ポンプを正逆回転可能とし、前記液圧ポンプの一方のポートと前記液圧アクチュエータの一方のポートとを接続すると共に、前記液圧ポンプの他方のポートと前記液圧アクチュエータの他方のポートとを接続し、前記液圧ポンプは正逆回転のいずれか一方の回転で前記定馬力制御を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の液圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転数を制御可能な電動モータにより回転する液圧ポンプから吐出する圧液により液圧アクチュエータを駆動する液圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液圧駆動装置は、回転数を制御可能な電動モータとしてのサーボモータに正逆回転可能な２個の固定容量形の液圧ポンプを同軸に結合し、一方の液圧ポンプを圧力制御用に充当し、圧力制御用以外の他方の液圧ポンプの吐出口を絞り弁、方向切換弁を介し低圧側としてのタンクへ連通可能としてアンロード手段を構成し、また、他方の液圧ポンプの吐出口を逆止め弁を介して負荷回路に接続し、逆止弁の自由流れの方向を負荷回路方向とすると共に、逆止め弁の出口に圧力制御用とした一方の液圧ポンプの吐出口を接続する。そして、方向切換弁が他方の液圧ポンプの吐出口をタンクへ連通するのを遮断した状態では、両方の液圧ポンプの流量が合流して負荷回路へ流入し、サーボモータの回転数を操作して流量を制御し、圧液を低圧大流量で吐出する。また、方向切換弁が他方の液圧ポンプの吐出口をタンクへ連通した状態では、サーボモータは低速で回転して圧力制御用とした一方の液圧ポンプの必要馬力を発生し、圧液を高圧小流量で吐出する。このようにして、圧力制御用とした一方の液圧ポンプを押しのけ容積の小さなものにできてサーボモータを出力の小さい小形のものにできる。この液圧駆動装置は、例えば下記の特許文献に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１５９８０６号公報（２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、かかる従来の液圧駆動装置では、高圧小流量の制御で用いる押しのけ容積の小さな一方の液圧ポンプと、低圧大流量の制御で一方の液圧ポンプと共に用いる押しのけ容積の大きな他方の液圧ポンプとを備えなければならず、液圧ポンプが２台となって、装置全体が大型化してしまう問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、回転数制御可能な電動モータにより回転する液圧ポンプを単一で構成し、装置全体のコンパクト化を図り得る液圧駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段をとった。即ち、
回転数を制御可能な電動モータと、この電動モータにより回転され圧液を吐出する液圧ポンプと、この液圧ポンプから吐出する圧液によって駆動される液圧アクチュエータと、この液圧アクチュエータ側からフィードバックされる実際値を目標値に一致するよう前記電動モータの回転数を制御する制御部とを備え、前記液圧ポンプは、吐出する圧液の吐出圧力と吐出量との関係を、吐出圧力の上昇に応じて吐出量が減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行うものであることを特徴とする液圧駆動装置がそれである。
【０００６】
この場合、前記液圧ポンプを正逆回転可能とし、前記液圧ポンプの一方のポートと前記液圧アクチュエータの一方のポートとを接続すると共に、前記液圧ポンプの他方のポートと前記液圧アクチュエータの他方のポートとを接続し、前記液圧ポンプは正逆回転のいずれか一方の回転で前記定馬力制御を行うものでも良い。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、回転数を制御可能な電動モータで回転する液圧ポンプとして、吐出する圧液の吐出圧力と吐出量との関係を、吐出圧力の上昇に応じて吐出量が減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行うものを備えている。このため、液圧ポンプから吐出する圧液を低圧大流量や高圧小流量に制御することができるから、液圧ポンプを単一で構成でき、装置全体のコンパクト化を図ることができる。また、液圧ポンプは定馬力制御であるから、従来の装置と比較して、液圧ポンプを回転するための必要馬力を増加することなくでき、液圧ポンプを回転する回転数制御可能な電動モータを大型で高価格なものとすることなく、出力の小さい小型のものを維持できる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、液圧ポンプは正逆回転可能で、正逆回転のいずれか一方で定馬力制御を行うものであるため、定馬力制御を行う既存の一方向回転形の液圧ポンプを、僅かな変更で流用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１は正逆回転可能な液圧ポンプで、一方のポート１Ａと他方のポート１Ｂとを有し、正回転したときには他方のポート１Ｂから吸入した作動液を一方のポート１Ａから圧液として吐出すると共に、逆回転したときには一方のポート１Ａから吸入した作動液を他方のポート１Ｂから圧液として吐出する。２は回転数を制御可能な電動モータとしてのサーボモータで、液圧ポンプ１を回転するよう液圧ポンプ１と結合する。３は液圧アクチュエータとしての複動シリンダで、ピストンロッド３Ａを有し、キャップ側ポート４Ａへの圧液の供給でピストンロッド３Ａを図１下方向へワークＷに向けて駆動し、ピストンロッド３Ａの先端に取付けた図示しない加工具によりワークＷを加圧加工する。また、複動シリンダ３はヘッド側ポート４Ｂへの圧液の供給でピストンロッド３Ａを図１上方向へワークＷから離間する方向に駆動し、原位置に復帰する。
【００１０】
５は第１流路で、複動シリンダ３のキャップ側ポート４Ａと液圧ポンプ１の一方のポート１Ａとを接続する。６は第２流路で、複動シリンダ３のヘッド側ポート４Ｂと液圧ポンプ１の他方のポート１Ｂとを接続する。５Ａは第１流路５から分岐してタンクＴに接続する第３流路で、パイロット操作逆止め弁７を配設する。６Ａは第２流路６から分岐してタンクＴに接続する第４流路で、逆止め弁８を配設する。パイロット操作逆止め弁７はタンクＴから第１流路５への流れを許容すると共に第１流路５からタンクＴへの流れを阻止する向きに設け、第２流路６側からのパイロット圧力の作用により開作動して第１流路５からタンクＴへの流れを許容する。逆止め弁８はタンクＴから第２流路６への流れを許容すると共に第２流路６からタンクＴへの流れを阻止する向きに設ける。
【００１１】
１０は第３流路５Ａから分岐してタンクＴに接続する第１排出流路、１１は第４流路６Ａから分岐してタンクＴに接続する第２排出流路である。１２は第１排出流路１０に配設した第１リリーフ弁で、第１流路５の圧力が異常上昇して設定圧力を越えると第１流路５の圧液をタンクＴに排出する。１３は第２排出流路１１に配設した第２リリーフ弁で、設定圧力を第１リリーフ弁１２と同一に設定し、第２流路６の圧力が異常上昇して設定圧力を越えると第２流路６の圧液をタンクＴに排出する。
【００１２】
１４はサーボモータ２の回転数を検出するロータリエンコーダ等の回転数検出センサで、検出したサーボモータ２の実際の回転数をフィードバック配線１５でサーボモータドライバ１６にフィードバックする。１７は第１流路５に配設した圧力検出センサで、複動シリンダ３のキャップ側ポート４Ａに供給する圧液の圧力を検出し、検出した圧力の実際値をフィードバック配線１８でコントローラ１９にフィードバックする。２０は複動シリンダ３のピストンロッド３Ａの位置を検出する位置検出センサで、ここでは位置の変位に応じたパルスを出力するリニアスケールを用い、検出した位置の実際値をフィードバック配線２１でコントローラ１９にフィードバックする。コントローラ１９はフィードバック配線２１よりフィードバックされる位置の実際値を動作指令として入力する位置の目標値に一致するようサーボモータドライバ１６に位置指令（回転数を指令する）を出力すると共に、フィードバック配線１８よりフィードバックされる圧力の実際値を動作指令として入力する圧力の目標値に一致するようサーボモータドライバ１６に圧力指令（回転数を指令する）を出力する。サーボモータドライバ１６はフィードバック配線１５よりフィードバックされるサーボモータ２の回転数がコントローラ１９より入力される位置指令または圧力指令に一致するようサーボモータ２の回転数を制御する。そして、サーボモータドライバ１６とコントローラ１９とで制御部を構成する。
【００１３】
液圧ポンプ１は、斜板１Ｃの傾斜角度を最大傾斜角度と最小傾斜角度との間で傾転自在とし、斜板１Ｃの最大傾斜角度で押しのけ容積を最も大きくした最大容積となって吐出量を最大にし、また、斜板１Ｃの最小傾斜角度で押しのけ容積を最も小さくした最小容積となって吐出量を最小とする可変容量形ピストンポンプであり、一方のポート１Ａから圧液を吐出する正回転において、吐出圧力の上昇に応じて吐出量を減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行うよう制御機構２２を備えている。制御機構２２は制御弁２３、制御ピストン２４等から構成されている。制御弁２３は中立位置Ｘと第１位置Ｙと第２位置Ｚとを有し、中立位置Ｘでは第１流路５に分岐接続するパイロット供給流路２５と制御ピストン２４の軸方向一端部に形成した第１作用室２６に接続するパイロット負荷流路２７とタンクＴに接続するパイロット排出流路２８との間を遮断し、第１位置Ｙではパイロット負荷流路２７をパイロット供給流路２５に切換連通してパイロット排出流路２８を遮断し、第２位置Ｚではパイロット負荷流路２７をパイロット排出流路２８に切換連通してパイロット供給流路２５を遮断する。制御ピストン２４の軸方向他端部には、軸方向一端部に形成の第１作用室２６と対向して第２作用室２９を形成し、第２作用室２９はパイロット供給流路２５に分岐接続するパイロット流路３０を介して常時パイロット圧力を導入し、また、制御ピストン２４に作用するパイロット圧力の受圧面積を第１作用室２６より小さく設ける。制御ピストン２４は斜板１Ｃの先端部を揺動自在に枢支すると共に、ばね３１を介して制御弁２３を押圧自在に設ける。制御弁２３はパイロット供給流路２５に分岐接続するパイロット流路３２を介して作用する液圧ポンプ１の吐出圧力に基づく作用力と制御ピストン２４の押圧力とを対向作用し、中立位置Ｘと第１位置Ｙと第２位置Ｚとに切換操作自在に設ける。
【００１４】
そして、制御機構２２は、液圧ポンプ１の吐出圧力の上昇で、制御弁２３がパイロット流路３２を介して作用する液圧ポンプ１の吐出圧力に基づく作用力で中立位置Ｘから第１位置Ｙに切換り、一方のポート１Ａから吐出する圧液の一部がパイロット供給流路２５よりパイロット負荷流路２７を流れて第１作用室２６に導入され、制御ピストン２４が第１作用室２６と第２作用室２７との面積差に基づく作用力で図１の右方向に移動して斜板１の傾斜角度を減少すると共に制御弁２３を押圧し、制御弁２３が制御ピストン２４の押圧でこの押圧力とパイロット流路３２を介して作用する吐出圧力に基づく作用力とが平衡する位置へと移動し、この平衡位置で制御弁２３が第１位置Ｙから中立位置Ｘに切換復帰し、制御ピストン２４が斜板１の傾斜角度を減少した位置で停止する。また、制御機構２２は、液圧ポンプ１の吐出圧力の低下で、制御弁２３が制御ピストン２４に押圧されて中立位置Ｘから第２位置Ｚに切換り、第１作用室２６の圧液がパイロット負荷流路２７よりパイロット排出流路２８を流れてタンクＴに排出され、制御ピストン２４が第２作用室２９のパイロット圧力に基づく作用力で制御弁２３の反押圧方向（図１の左方向）に移動して斜板１の傾斜角度を増加すると共に制御弁２３の押圧を軽減し、制御弁２３がパイロット流路３２を介して作用する液圧ポンプ１の吐出圧力に基づく作用力でこの作用力と制御ピストン２４の軽減した押圧力とが平衡する位置へと移動し、この平衡位置で制御弁２３が第２位置Ｚから中立位置Ｘに切換復帰し、制御ピストン２４が斜板１の傾斜角度を増加した位置で停止する。このようにして、制御機構２２は、一方のポート１Ａから圧液を吐出する正回転において、吐出圧力の上昇に応じて吐出量を減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行う。
【００１５】
次に、かかる構成の作動を説明する。
複動シリンダ３のピストンロッド３Ａが上方の原位置に停止している図１の状態で、コントローラ１９への動作指令によりサーボモータ２で液圧ポンプ１を正回転すると、液圧ポンプ１は他方のポート１Ｂから吸入した作動液を一方のポート１Ａから圧液として吐出し、この圧液は第１流路５を流れて複動シリンダ３のキャップ側ポート４Ａに供給され、複動シリンダ３はピストンロッド３Ａを下方向へ駆動し、ヘッド側ポート４Ｂの作動液は第２流路６を流れて液圧ポンプ１の他方のポート１Ｂに吸入される。このとき、液圧ポンプ１は、制御機構２２の制御弁２３が中立位置Ｘに位置し、斜板１Ｃが最大傾斜角度で、押しのけ容積を最も大きくした最大容積になっており、低圧大流量で複動シリンダ３を制御する。また、ヘッド側ポート４Ｂから排出される作動液量は、キャップ側ポート４Ａに供給される圧液量と比較してピストンロッド３Ａの体積に相当する分少なく、この不足分の作動液は逆止め弁８を介してタンクＴから補給される。
【００１６】
ピストンロッド３Ａの下方向への駆動で、位置検出センサ２０がピストンロッド３Ａの実際の位置を検出し、コントローラ１９はフィードバック配線２１よりフィードバックされる位置の実際値を位置の目標値に一致させるよう位置指令をサーボモータドライバ１６へ出力し、サーボモータドライバ１６はフィードバック配線１５よりフィードバックされるサーボモータ２の回転数がコントローラ１９より入力される位置指令に一致するようサーボモータ２の回転数を制御する。
【００１７】
ピストンロッド３ＡがワークＷの近傍まで下方に駆動して位置の実際値が位置の目標値に一致すると、ピストンロッド３Ａの位置制御が完了し、引き続き、ピストンロッド３Ａを下方へ駆動する。そして、ピストンロッド３ＡがワークＷに当接し、一方のポート１Ａから吐出してキャップ側ポート４Ａに供給される圧液の圧力が上昇すると、制御機構２２の制御弁２３が上昇した吐出圧力に基づく作用力で第１位置Ｙに切換り、一方のポート１Ａから吐出される圧液の一部がパイロット供給流路２５よりパイロット負荷流路２７を流れて第１作用室２６に導入され、制御ピストン２４は第１作用室２６と第２作用室２９との面積差に基づく作用力で図１の右方向に移動し、斜板１Ｃの傾斜角度を減少すると共に制御弁２３を押圧する。制御弁２３は制御ピストン２４の押圧力とパイロット流路３２を介して作用する吐出圧力に基づく作用力とが平衡する位置へ移動し、この平衡位置で第１位置Ｙから中立位置Ｘに切換復帰する。制御ピストン２４は制御弁２３の中立位置Ｘへの切換復帰で第１作用室２６に接続するパイロット負荷流路２７が遮断されるため斜板１Ｃの傾斜角度を減少した位置で停止する。液圧ポンプ１は斜板１Ｃの傾斜角度の減少に応じて押しのけ容積が減少して吐出量を減少する。この吐出量の減少により、液圧ポンプ１の吐出圧力が低下すると、制御弁２３が制御ピストン２４に押圧されて第２位置Ｚに切換り、第１作用室２６の圧液がパイロット負荷流路２７よりパイロット排出流路２８を流れてタンクＴに排出され、制御ピストン２４は第２作用室２９のパイロット圧力に基づく作用力で図１の左方向に移動し、斜板１Ｃの傾斜角度を増加すると共に制御弁２３の押圧を軽減する。制御弁２３はパイロット流路３２を介して作用する吐出圧力に基づく作用力と制御ピストン２４の軽減した押圧力とが平衡する位置へ移動し、この平衡位置で第２位置Ｚから中立位置Ｘに切換復帰する。制御ピストン２４は制御弁２３の中立位置Ｘへの切換復帰で斜板１Ｃの傾斜角度を増加した位置で停止し、液圧ポンプ１は斜板１Ｃの傾斜角度の増加に応じて押しのけ容積が増加して吐出量を増加する。そして、吐出圧力の上昇に応じて、制御機構２２の制御弁２３と制御ピストン２４が前述と同様の作動を繰り返し、斜板１Ｃの傾斜角度を順次減少して液圧ポンプ１の吐出量が順次減少し、図２にＡで示す如き、低圧大流量から高圧小流量へと移行しで複動シリンダ３を制御する。
【００１８】
そして、複動シリンダ３のキャップ側ポート４Ａに供給する圧液の圧力の実際値を圧力検出センサ１７で検出してフィードバック配線１８よりコントローラ１９にフィードバックし、コントローラ１９は圧力の実際値を圧力の目標値に一致させるよう圧力指令をサーボモータドライバ１６へ出力し、サーボモータドライバ１６はフィードバック配線１５よりフィードバックされるサーボモータ２の回転数がコントローラ１９より入力される圧力指令に一致するようサーボモータ２の回転数を制御し、ピストンロッド３ＡによるワークＷの加圧を圧力制御する。
【００１９】
ワークＷの加圧加工が完了すると、コントローラ１９への動作指令によりサーボモータ２で液圧ポンプ１を逆回転し、液圧ポンプ１は一方のポート１Ａから吸入した作動液を他方のポート１Ｂから圧液として吐出し、この圧液は第２流路６を流れて複動シリンダ３のヘッド側ポート４Ｂに供給され、複動シリンダ３はピストンロッド３Ａを上方へ駆動し、キャップ側ポート４Ａの作動液は第１流路５を流れ、液圧ポンプ１の一方のポート１Ａに吸入される。このとき、液圧ポンプ１は一方のポート１Ａが吸入側となって低圧であるため、定馬力制御が機能せず、斜板１Ｃが最大傾斜角度で、押しのけ容積を最も大きくした最大容積になっており、図２にＢで示す如き、低圧大流量で複動シリンダ３を制御する。また、キャップ側ポート４Ａから排出される作動液量は、ヘッド側ポート４Ｂに供給される圧液量と比較してピストンロッド３Ａの体積に相当する分多く、この余分な作動液はパイロット操作逆止め弁７が第２流路６側からのパイロット圧力により開作動することでタンクＴに排出される。
【００２０】
ピストンロッド３Ａを図１の原位置まで復帰すると、コントローラ１９はサーボモータドライバ１６に停止指令を出力して液圧ポンプ１を停止し、ピストンロッド３Ａを図１の原位置で停止する。
【００２１】
かかる作動で、一方のポート１Ａから吐出する圧液の吐出圧力と吐出量との関係を、図２にＡで示す如き、低圧大流量から高圧小流量へと移行する、すなわち、吐出圧力の上昇に応じて吐出量が減少して馬力を略一定に制御する定馬力制御を行う液圧ポンプ１を備えているため、一方のポート１Ａから吐出する圧液を低圧大流量や高圧小流量に制御することができるから、液圧ポンプ１を単一で構成でき、装置全体のコンパクト化を図ることができる。また、液圧ポンプ１は定馬力制御であるから、従来の装置と比較して、液圧ポンプ１を回転するための必要馬力を増加することなくでき、液圧ポンプ１を回転する回転数制御可能なサーボモータ２を大型で高価格なものとすることなくでき、出力の小さい小型のものを維持できる。
【００２２】
また、液圧ポンプ１は正逆回転可能で、一方のポート１Ａから圧液を吐出する正回転で定馬力制御を行うものであるため、定馬力制御を行う既存の一方向回転形の液圧ポンプを、ポート等を変更する僅かな変更で流用することができる。
【００２３】
なお、一実施形態では、回転数を制御可能な電動モータとしてサーボモータ２を用いたが、三相誘導電動モータをインバータ制御で回転数を制御可能としたりインバータモータやステッピングモータを用いたりしても良い。また、一実施形態で設けた圧力検出センサ１７に替えて、ピストンロッド３Ａの先端に圧電式のロードセル等の荷重検出センサを設け、ピストンロッド３ＡでワークＷを加圧加工する際に、荷重検出センサで検出した荷重の実際値をフィードバックして荷重の目標値と一致するようサーボモータ２の回転数を制御する荷重制御としても良い。また、一実施形態で設けた位置検出センサ２０は、用途に応じて適宜設けなくても良い。また、一実施形態では、液圧ポンプ１として可変容量形ピストンポンプを用いたが、複数のベーンを半径方向へ移動自在に備えたロータに対してカムリングを偏移自在に設け、ロータ、ベーン、カムリングで区画形成するポンプ室の押しのけ容積を、ロータに対するカムリングの偏移量に応じて変更自在とする可変容量形ベーンポンプとしても良いことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示し、液圧駆動装置の一部をブロックで示した液圧回路図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、液圧ポンプの吐出圧力−吐出量特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１：液圧ポンプ
１Ａ：一方のポート
１Ｂ：他方のポート
２：サーボモータ（電動モータ）
３：複動シリンダ（液圧アクチュエータ）
１６：サーボモータドライバ（制御部）
１９：コントローラ（制御部）
【図１】
2005308047.tif 000003
【図２】
2005308047.tif 000004