(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の可変容量型液圧ポンプと、その複数の可変容量型液圧ポンプの容量をそれぞれ変化させる複数の制御弁と、前記各可変容量型液圧ポンプの容量に対応する吐き出し流量を検出する複数の流量検出手段と、前記各可変容量型液圧ポンプの吐き出し圧力を検出する複数の圧力検出手段と、与えられる圧力指令値と前記流量検出手段によって検出される流量値と前記圧力検出手段によって検出される圧力値とを入力して前記各制御弁にそれぞれ操作信号を出力する複数の制御装置とを備え、前記複数の可変容量型液圧ポンプの吐出側の各ポートを互いに逆止弁、あるいはその逆止弁と方向切換弁とを介して接続させて合流可能にすると共に、その各吐出側のポートを負荷にそれぞれ接続した液圧制御システムにおいて、
前記複数の可変容量型液圧ポンプの各吐出側の各ポートを互いに接続させて圧液を合流させる際には前記複数の制御装置に操作用の同一の圧力指令値をそれぞれ出力する操作指令入力手段を設け、
前記複数の制御装置のうち前記逆止弁の自由流れ方向の上流側に吐出側のポートが接続された前記可変容量型液圧ポンプを制御する前記制御弁に操作信号を出力する側の制御装置に、
前記複数の可変容量型液圧ポンプの各吐出側の各ポートを互いに接続させて圧液を合流させる合流運転指令信号を入力すると、該制御装置が前記操作信号を出力するために使用する圧力信号を、前記複数の圧力検出手段のうち前記逆止弁の自由流れ方向の下流側に位置する可変容量型液圧ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検出手段からの圧力信号に切り換える圧力信号切換手段と、
前記合流運転指令信号を入力すると、前記逆止弁の自由流れ方向の上流側の圧力が下流側の圧力よりも僅かに低く制御されるように、前記合流運転指令信号による前記圧力信号の値を加算あるいは前記操作指令入力手段から入力する前記圧力指令値を減算して前記操作信号を前記逆止弁の自由流れ方向の上流側に位置する前記可変容量型液圧ポンプを制御する制御弁に出力する圧力差設定切換手段とを設けたことを特徴とする液圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形機等の産業機械の駆動に用いる液圧制御システムであって、可変容量型液圧ポンプを複数台備え、その各液圧ポンプから吐出されて合流した圧液の圧力及び流量を制御可能な液圧制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械には、大流量を必要とするものがあるが、このような産業機械は一般的に低価格である。そのため、このような大流量を必要とする産業機械には、非常に高価である大型の可変容量型液圧ポンプは使用できない。
そこで、小型あるいは中型の可変容量型液圧ポンプを複数台組み合わせることによって、必要とする流量を供給できるようにする液圧システムが検討されている。
【０００３】
また、今日では電気的な制御により圧力と流量を自在にコントロールすることによって、母機側の液圧回路に複数の圧力や流量をコントロールするためのバルブを必要としないようにして、母機の低コスト化を図るようにしたポンプシステムの開発も検討されている。
しかしながら、このようなポンプシステムは、次に記載するような性能面の問題と、制御系の調整に伴う取り扱いの難しさから、一般には使用されていないのが現状である。
【０００４】
すなわち、その問題点について、図３を参照しながら説明する。
図３は従来の可変容量型液圧ポンプを複数台組み合わせた液圧制御システムを示す油圧回路図である。
この液圧制御システムは、２つの可変容量型液圧ポンプ４，５を回路内に設け、その可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａをアクチュエータ２１Ａのポートに接続している。また、可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａを方向切換弁６を介してアクチュエータ２１Ｂのポートに接続可能にしている。
【０００５】
そして、その可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａと可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａとを、流路２３により逆止弁１及び方向切換弁６を介して連通可能に接続している。また、吐出側のポート４ａの圧力を検出する圧力検出器７ａを設けると共に、吐出側のポート５ａの圧力を検出する圧力検出器７ｂを設けている。
【０００６】
可変容量型液圧ポンプ４は、その容量が制御弁８により制御されるようになっており、その可変容量型液圧ポンプ４の容量に対応する吐き出し流量は流量検出器１０により検出されるようになっている。
同様に、可変容量型液圧ポンプ５は、その容量が制御弁９により制御されるようになっており、その可変容量型液圧ポンプ５の容量に対応する吐き出し流量は流量検出器１１により検出されるようになっている。
【０００７】
また、図３で１８は制御装置であり、圧力検出器７ａから出力される吐出側のポート４ａの圧力と、流量検出器１０が検出して出力する可変容量型液圧ポンプ４の吐き出し流量と、外部（母機）から入力される圧力指令値Ｓｐ1 と、流量指令値ＳＱ1 とを入力し、制御弁８に対して操作信号Ｓh1を出力する。
【０００８】
同様に、図３で１７は制御装置であり、圧力検出器７ｂから出力される吐出側のポート５ａの圧力と、流量検出器１１が検出して出力する可変容量型液圧ポンプ５の吐き出し流量と、外部から入力される圧力指令値Ｓｐ2 と、流量指令値ＳＱ2 とを入力し、制御弁９に対して操作信号Ｓh2を出力する。
【０００９】
この液圧制御システムでは、可変容量型液圧ポンプ４あるいは５の圧力を制御した際に、その一方の可変容量型液圧ポンプの圧力制御が他方の可変容量型液圧ポンプの圧力制御と干渉して制御が発振したり、圧力設定値の機差等によって可変容量型液圧ポンプ４が吐出した圧液が他方の可変容量型液圧ポンプ５に逆流することによって可変容量型液圧ポンプ５が破損するのを防止するため、図３に示したような方向性で逆止弁１を流路２３に設けている。
そして、流路２３の図３で逆止弁１に対して左側の部分（上流側）が、右側（下流側）の圧力よりも低く制御されるように、圧力指令値Ｓｐ1 とＳｐ2 に差をつけるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の液圧制御システムでは、可変容量型液圧ポンプ４，５の個々の圧力制御を圧力検出器７ａ，７ｂがそれぞれ検出する圧力を基にして行なっていたため、上述したように圧力が低く制御される側の可変容量型液圧ポンプ５の圧力は、図４に示すように流量制御から圧力制御に切り換わる際に逆止弁１等の圧力損失ｂにより、実際に負荷に作用する流路２３の逆止弁１に対して図３で右側の圧力ｅよりも高くなってしまうということがあった。
【００１１】
そのため、圧力指令値よりも低い圧力ｃで圧力制御状態に入ってしまうため、上述した可変容量型液圧ポンプ４と５に設けた個々の制御圧力差ａと合わせ、合流で実負荷に作用させる流量範囲が狭くなってしまう（カットオフ幅ｄが広くなる）という問題点が生じた。
【００１２】
また、可変容量型液圧ポンプ５は、逆止弁１の自由流れ方向で下流側に位置する圧力検出器７ｂを用いて圧力制御を行なっているため、流量制御から圧力制御に切り換わる際に逆止弁１が閉じると、制御対象である負荷容積が急激に変化するため制御が発振しやすいので制御定数の調整が難しいということがあった。
さらに、システム中に設けられている方向切換弁６を操作して、可変容量型液圧ポンプ５を単独で使用して液圧を供給する場合には、合流時に上述した圧力差を設けた圧力指令値Ｓｐ2 を変更して入力する必要があるので、母機の調整が複雑になるという欠点もあった。
【００１３】
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、カットオフ幅の低減による圧力制御特性の改善と、流量制御から圧力制御に切り換わる際の動特性を改善することにより制御定数の調整が簡単にできるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、複数の可変容量型液圧ポンプと、その複数の可変容量型液圧ポンプの容量をそれぞれ変化させる複数の制御弁と、上記各可変容量型液圧ポンプの容量に対応する吐き出し流量を検出する複数の流量検出手段と、上記各可変容量型液圧ポンプの吐き出し圧力を検出する複数の圧力検出手段と、与えられる圧力指令値と上記流量検出手段によって検出される流量値と上記圧力検出手段によって検出される圧力値とを入力して上記各制御弁にそれぞれ操作信号を出力する複数の制御装置とを備え、上記複数の可変容量型液圧ポンプの吐出側の各ポートを互いに逆止弁、あるいはその逆止弁と方向切換弁とを介して接続させて合流可能にすると共に、その各吐出側のポートを負荷にそれぞれ接続した液圧制御システムを、次のように構成する。
【００１５】
すなわち、液圧制御システムを、上記複数の可変容量型液圧ポンプの各吐出側の各ポートを互いに接続させて圧液を合流させる際には上記複数の制御装置に操作用の同一の圧力指令値をそれぞれ出力する操作指令入力手段を設け、
上記複数の制御装置のうち上記逆止弁の自由流れ方向の上流側に吐出側のポートが接続された上記可変容量型液圧ポンプを制御する上記制御弁に操作信号を出力する側の制御装置に、
上記複数の可変容量型液圧ポンプの各吐出側の各ポートを互いに接続させて圧液を合流させる合流運転指令信号を入力すると、該制御装置が操作信号を出力するために使用する圧力信号を、上記複数の圧力検出手段のうち上記逆止弁の自由流れ方向の下流側に位置する可変容量型液圧ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検出手段からの圧力信号に切り換える圧力信号切換手段と、
上記合流運転指令信号を入力すると、上記逆止弁の自由流れ方向の上流側の圧力が下流側の圧力よりも僅かに低く制御されるように、上記合流運転指令信号による上記圧力信号の値を加算あるいは上記操作指令入力手段から入力する上記圧力指令値を減算して上記操作信号を上記逆止弁の自由流れ方向の上流側に位置する可変容量型液圧ポンプを制御する制御弁に出力する圧力差設定切換手段とを設けて構成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明による液圧制御システムの一実施形態例を示す油圧回路図であり、図３と対応する部分には同一の符号を付してある。
【００１７】
この液圧制御システムは、２つの可変容量型液圧ポンプ４，５と、その可変容量型液圧ポンプ４，５の容量をそれぞれ変化させる２つの制御弁８，９と、可変容量型液圧ポンプ４，５のそれぞれの容量に対応する吐き出し流量を検出する２つの流量検出手段である流量検出器１０，１１とを備えている。
【００１８】
また、この液圧制御システムは、各可変容量型液圧ポンプ４，５の吐き出し圧力をそれぞれ検出する２つの圧力検出手段である圧力検出器７ａ，７ｂと、母機から与えられる圧力指令値Ｓp2と流量検出器１０によって検出される流量値と圧力検出器７ａによって検出される圧力値とを入力して制御弁８に操作信号を出力する制御装置１８も備えている。
【００１９】
さらに、母機から与えられる圧力指令値Ｓp2と流量検出器１１によって検出される流量値と圧力検出器７ｂによって検出される圧力値とを入力して制御弁９に操作信号を出力する制御装置２７も備えている。
また、この液圧制御システムは、可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａと可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａとを互いに逆止弁１と方向切換弁６とを介して接続させて合流可能にしている。
【００２０】
そして、その可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａを、負荷となるアクチュエータ２１Ａのポートに接続している。また、可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａを、方向切換弁６を介してアクチュエータ２１Ｂのポートに接続可能にしている。
【００２１】
また、この液圧制御システムは、可変容量型液圧ポンプ４，５の各吐出側の各ポート４ａ，５ａを互いに接続させて圧液を合流させる際には制御装置１８，２７に操作用の同一の圧力指令値Ｓp2をそれぞれ出力する操作指令入力手段３０を設けている。
【００２２】
さらに、この液圧制御システムは、２つの制御装置１８，２７のうち、可変容量型液圧ポンプ５を制御する制御弁９に操作信号を出力する側の制御装置２７に、可変容量型液圧ポンプ４，５の各吐出側の各ポート４ａ，５ａを互いに接続させて圧液を合流させる合流運転指令信号Ｓcoを入力すると、その制御装置２７が上記操作信号を出力するために使用する圧力信号を、圧力検出器７ａ，７ｂのうち逆止弁１の自由流れ方向の下流側（図１で右方側）に位置する可変容量型液圧ポンプ４の吐き出し圧力を検出する圧力検出器７ａからの圧力信号に切り換える圧力信号切換手段として機能する圧力信号切換器１５を設けている。
【００２３】
そして、その制御装置２７には、合流運転指令信号Ｓcoを入力すると、逆止弁１の自由流れ方向の上流側の圧力Ｐ2 が下流側の圧力Ｐ1 よりも僅かに低く制御されるように、上記圧力信号の値を加算器１６ａで加算あるいは圧力指令値Ｓp2を減算器１６ｂで減算して、操作信号Ｓh2を逆止弁１の自由流れ方向の上流側に位置する可変容量型液圧ポンプ５を制御する制御弁９に出力する圧力差設定切換手段である圧力差設定切換器１６も設けている。
【００２４】
この液圧制御システムは、方向切換弁６が図１に示す切換位置にあるときには、アクチュエータ２１Ｂの図示しないポートは可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａと遮断されるため、その駆動が停止される。また、アクチュエータ２１Ａは、可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａの圧力及び吐き出し流量に応じた速度で駆動される。
そして、方向切換弁６を図１に示す位置から同図で左方へ移動させると、流路２３の逆止弁１に対して図１で左方側の流路の部分がタンク２４に連通し、アクチュエータ２１Ｂの図示しないポートが可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａに連通する。
【００２５】
したがって、アクチュエータ２１Ａは、可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａの圧力及び吐き出し流量に応じた速度で駆動される。また、アクチュエータ２１Ｂも、可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａの圧力及び吐き出し流量に応じた速度で駆動される。
すなわち、可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａと可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａからそれぞれ吐出された圧液は合流せずに、それぞれアクチュエータ２１Ａと２１Ｂに単独で作用する。
【００２６】
さらに、方向切換弁６を図１に示す位置から同図で右方へ移動させると、アクチュエータ２１Ｂの図示しないポートがタンク２４に連通し可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａが流路２３の逆止弁１に対して図１で左方側の流路の部分に連通する。
【００２７】
したがって、逆止弁１が開いた状態にある流量制御の状態では、可変容量型液圧ポンプ４の吐出側のポート４ａと可変容量型液圧ポンプ５の吐出側のポート５ａからそれぞれ吐出された圧液が流路２３で逆止弁１を介して合流し、その合流した圧液がアクチュエータ２１Ａに作用することによって、アクチュエータ２１Ａがその合流した圧液により駆動される。
【００２８】
その圧液を合流させてアクチュエータ２１Ａを駆動する際には、図示しない母機から合流運転指令信号Ｓcoがこの液圧制御システムの制御系に入力される。そして、操作指令入力手段３０が、制御装置１８，２７に対して操作用の同一の圧力指令値Ｓp2を出力する。
【００２９】
すると、圧力信号切換器１５が、可変容量型液圧ポンプ４，５の各制御圧力信号を、圧力検出器７ａ，７ｂのうち逆止弁１の自由流れ方向の下流側（図１で右方側）に位置する可変容量型液圧ポンプ４の吐き出し圧力を検出する圧力検出器７ａの圧力信号に切り換える（図１に示す切換位置）。
したがって、逆止弁１の圧力損失によるカットオフ幅の増大と、その逆止弁１の急激な遮断による制御の発振現象がなくなる。
【００３０】
また、合流運転指令信号Ｓcoを圧力差設定切換器１６が入力すると、その圧力差設定切換器１６は、逆止弁１の自由流れ方向の上流側の圧力Ｐ2 が下流側の圧力Ｐ1 よりも僅かに低く制御されるように圧力信号の値を加算器１６ａで加算、あるいは圧力指令値Ｓp2を減算器１６ｂで減算して操作信号Ｓh2を逆止弁１の自由流れ方向の上流側に位置する可変容量型液圧ポンプ５を制御する制御弁９に出力する。
【００３１】
それによって、制御装置１８と制御装置２７の制御部２７ａに、同一の圧力操作指令値及び同一の流量操作指令値を入力させることができるので、母機側から指令値出力の機差をなくすことができると共に、その母機側の制御操作を簡単にすることができる。
【００３２】
このように、母機側の指令値の機差がないことと、上述したように１つの圧力検出器７ａの圧力信号により合流時の圧力制御を行なうことにより圧力検出器の出力に差が生じるようなことがないので、図２に示した逆流防止用の圧力設定差ｆを図４で説明した従来の液圧制御システムにおける圧力差ａ（図２に破線で図示）に比べて小さくすることができる。また、逆止弁１等の圧力損失によるカットオフ幅の増大をなくすことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、カットオフ幅を極めて小さくしても圧液の逆流によるポンプの破損を防止することができ、カットオフ特性が改善される。
また、流量制御から圧力制御への切換時の動特性が安定して行なえるため、制御定数の調整を簡単に行なうことができる。
【００３４】
そして、大型の可変容量型液圧ポンプは一般的に高価であるが、この液圧制御システムは、そのような大型の可変容量型液圧ポンプを用いることなしに、小型あるいは中型の可変容量型液圧ポンプを複数使用してそれらのポンプから吐出した圧液を合流させて大流量を必要とする産業機械等を駆動させ、圧力と流量を共に制御することができる。
【００３５】
したがって、この液圧制御システムは、他に圧力及び流量を制御するための制御バルブを必要としないので、この液圧制御システムを接続する母機の低コスト化が図れる。また、応答性の良い小型あるいは中型の可変容量型液圧ポンプを用いるために、大型の可変容量型液圧ポンプを使用した液圧制御システムに比べて制御性の優れた液圧制御システムになる。
さらに、合流運転時と単独運転時で共に制御指令値を変える必要がないため、母機側の制御機器の調整を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による液圧制御システムの一実施形態例を示す油圧回路図である。
【図２】図１の液圧制御システムにおける逆流防止用の圧力設定差ｆを説明するための線図である。
【図３】従来の可変容量型液圧ポンプを複数台組み合わせた液圧制御システムを示す油圧回路図である。
【図４】図３の液圧制御システムにおける逆流防止用の圧力設定差ａを説明するための線図である。
【符号の説明】
１：逆止弁
４，５：可変容量型液圧ポンプ
４ａ，５ａ：吐出側のポート    ６：方向切換弁
７ａ，７ｂ：圧力検出器（圧力検出手段）
８，９：制御弁
１０，１１：流量検出器（流量検出手段）
１５：圧力信号切換器（圧力信号切換手段）
１６：圧力差設定切換器（圧力差設定切換手段）
１６ａ：加算器              １６ｂ：減算器
１８，２７：制御装置        ３０：操作指令入力手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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