(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、該電動モータの出力軸に減速機を介して結合したボールねじと、該ボールねじに、その軸線方向に移動可能に螺合するナット部材と、該ナット部材にシリンダロッドの一端を連結された第１の液圧シリンダと、該第１の液圧シリンダのヘッド側とロッド側の面積比に等しい面積比を有する第２の液圧シリンダと、前記第１，第２の液圧シリンダのヘッド側及びロッド側をそれぞれ連通するヘッド側液圧配管及びロッド側液圧配管と、前記電動モータの回転方向，回転速度及び回転トルクを制御可能なコントローラとからなることを特徴とする液圧装置。
【請求項２】
電動モータが、サーボモータドライバにより駆動される電動サーボモータであることを特徴とする請求項１記載の液圧装置。
【請求項３】
電動モータが、電磁ブレーキを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の液圧装置。
【請求項４】
第２の液圧シリンダは、ヘッド側とロッド側の少なくとも一方の近傍にカウンタバランス弁を接続したことを特徴とする請求項１，２，３のいずれか一項記載の液圧装置。
【請求項５】
第２の液圧シリンダは、そのヘッド側とロッド側の少なくとも一方に圧力センサを、そのシリンダロッドに変位センサをそれぞれ設け、それらのセンサ信号をコントローラにフィードバックするようにしたことを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれか一項記載の液圧装置。
【請求項６】
第１の液圧シリンダと第２の液圧シリンダとは、互いに一体化することによりヘッド側及びロッド側液圧配管を省略し得るようにしたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５のいずれか一項記載の液圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微少な流量で高圧を発生し得る構成簡単な液圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液圧によって液圧シリンダを駆動するには、例えば図６に示すように、駆動源である電動モータ１０１、この電動モータ１０１により駆動されて作動液を液圧タンク１０２から液圧シリンダ１０３に供給する液圧ポンプ１０４，液圧ポンプ１０４と液圧シリンダ１０３との間に介装された流量制御弁１０５，方向制御弁１０６、液圧ポンプ１０４と液圧タンク１０２との間に介装された安全弁１０７、これらを互いに接続する多数の液圧配管を必要としていた。
【０００３】
【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装置にあっては、液圧回路中に方向切換弁や流量制御弁等の液圧部材を必要とし、構成が複雑化して組付け工数が増加し、生産コストが上昇するきらいがあった。
【０００４】
また、液圧ポンプに固定容量形ポンプを用いた場合には、液圧シリンダの速度制御には流量制御弁を使用しなければならず、所要量以外の作動液はすべて液圧タンクに戻されるので、作動液の液温が上昇し、通常耐摩耗性向上のために作動液に加えられている添加剤の性能が劣化して液圧部材内部の摺動部の耐摩耗性が損なわれるというおそれがあった。特に、作動液として水を用いた場合には、液圧製品の寿命が著しく低下するという問題点があった。
【０００５】
さらに、液圧シリンダのロッド側とヘッド側の面積差から生じる作動液の液面変化等の理由からも大形の液圧タンクが必要となり装置が大形化して設置の自由度が制約される点にも問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、構成簡単でコンパクト化が可能であり、いかなる作動液をも用いることができる液圧装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、電動モータと、この電動モータの出力軸に減速機を介して結合したボールねじと、このボールねじに、その軸線方向に移動可能に螺合するナット部材と、このナット部材にシリンダロッドの一端を連結された第１の液圧シリンダと、この第１の液圧シリンダのヘッド側とロッド側の面積比に等しい面積比を有する第２の液圧シリンダと、上記第１，第２の液圧シリンダのヘッド側及びロッド側をそれぞれ連通するヘッド側液圧配管及びロッド側液圧配管と、上記電動モータの回転方向，回転速度及び回転トルクを制御可能なコントローラとからなる液圧装置を提供するものである。
【０００７】
そして、上記の液圧装置において、電動モータが、サーボモータドライバにより駆動される電動サーボモータであってもよく、上記の電動モータが電磁ブレーキを備えていればさらによい。
【０００８】
また、上記の液圧装置において、第２の液圧シリンダは、ヘッド側とロッド側の少なくとも一方にカウンタバランス弁を接続するのが好ましく、ヘッド側とロッド側の少なくとも一方の近傍に圧力センサを、そのシリンダロッドに変位センサをそれぞれ設け、それらのセンサ信号をコントローラにフィードバックすることもできる。
さらに、上記の液圧装置において、第１の液圧シリンダと第２の液圧シリンダとは、互いに一体化することによりヘッド側及びロッド側液圧配管を省略し得るようにすることも可能である。
【０００９】
この発明による液圧装置は上記のように構成することにより、コントローラから指令を受けて電動モータが回転し、減速機によって回転トルクを増大したボールねじの回転がナット部材によって直線運動に変換され、ナット部材と一体の第１液圧シリンダのシリンダロッドが伸縮する。第１の液圧シリンダのシリンダロッドが伸縮すると、第１の液圧シリンダのヘッド側及びロッド側を連通したヘッド側及びロッド側を有する第２の液圧シリンダのシリンダロッドが逆方向に伸縮する。
【００１０】
ここで、第１，第２の液圧シリンダはヘッド側とロッド側の面積比は同じであるから、第１の液圧シリンダと第２の液圧シリンダの出入りする作動液の流量は等しいのでヘッド側及びロッド側液圧配管中に液圧部材を挿入する必要がない。そして、第２の液圧シリンダのヘッド側ボア径を第１の液圧シリンダのヘッド側ボア径より大きくすることにより、第１の液圧シリンダに発生した推力以上の推力を第２の液圧シリンダに発生させることができる。
また、第１，第２の液圧シリンダは内部の摺動部分がシリンダロッドに取り付けた０リングとシリンダボアの内壁のみであるので、上記の液圧装置の作動液に耐摩耗性の添加剤を含んでいない水を使用することも可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の第１実施形態を示す液圧回路図である。
【００１２】
この液圧装置は、電動モータ１と、この電動モータ１の出力軸１ａに減速機２を介して結合したボールねじ３と、そのボールねじ３に回転不能に螺合するナット部材４と、このナット部材４に自由端部を固定したシリンダロッド５ａを有し、上記電動モータ１を一体的に固設するとともに、その出力軸１ａ及びボールねじ３を回転自在に軸支する第１の液圧シリンダ５と、第１の液圧シリンダ５のヘッド側とロッド側の面積比に等しい面積比を有し、そのヘッド側ボア径より大きいヘッド側ボア径を有する第２の液圧シリンダ６と、第１，第２の液圧シリンダ５，６のヘッド側及びロッド側をそれぞれ連通するヘッド側液圧配管７及びロッド側液圧配管８と、上記電動モータ１の回転方向，回転速度及び回転トルクを制御可能なコントローラ９とからなる。
【００１３】
以上の構成で、コントローラ９により停止状態にあった電動モータ１を駆動し、減速機２を介してボールねじ３を一方向に回転させ、ナット部材４を図で左方へ直進移動させると、ナット部材４と一体のシリンダロッド５ａが左方へ縮む方向に移動する。シリンダロッド５ａが縮むことにより、第１の液圧シリンダ５のヘッド側の作動液がヘッド側液圧配管７を通って第２の液圧シリンダ６のヘッド側に流入し、第２の液圧シリンダ６のシリンダロッド６ａが伸長する。
【００１４】
このとき、第１の液圧シリンダ５のヘッド側で発生した圧力が第２の液圧シリンダ６のヘッド側に伝達され、第２の液圧シリンダ６のヘッド側ボア面積と第１の液圧シリンダ５のヘッド側ボア面積との比率で、シリンダロッド５ａの推力がシリンダロッド６ａへ伝えられ、シリンダロッド６ａに連結された負荷（図示しない）が図で右方へ駆動される。
なお、電動モータ１がシリンダロッド５ａを伸長させる方向に回転する場合は、第２のシリンダロッド６ａが縮む方向に移動することになる。
【００１５】
この第１実施形態によれば、液圧装置を２個の液圧シリンダと２本の液圧配管からなる液圧部材のみで構成することができ、大形の液圧タンクが不要になって液圧装置の小形化が可能になるとともに、液圧シリンダは内部の摺動部分がシリンダロッドに取り付けた０リングとシリンダボア内壁のみであるので、作動液として水を何らの問題なく使用することができる。
【００１６】
次に、図２は、この発明の第２実施形態を示す液圧回路図であり、前第１実施形態の電動モータ１をサーボモータドライバ１２により駆動される電動サーボモータ１１としたものであり、その他の構成は図１と同様である。
この第２実施形態によれば、前第１実施形態の効果に加えて第２の液圧シリンダ６のシリンダロッド６ａの速度及び推力を正確に制御することが可能になる。
【００１７】
図３は、この発明の第３実施形態を示す液圧回路図であり、第１実施形態における電動モータ１に電磁ブレーキ１３を備えるようにした。なお、その他の構成は図１と同様であるが、図２に示すように、電動モータ１にサーボモータドライバ１２により駆動される電動サーボモータ１１を用いるようにしても差支えない。
このような構成によれば、図示しない負荷を駆動するシリンダロッド６ａに所定以外の外力が発生した場合にも、シリンダロッド６ａを固定し得て負荷の不用意な動きを防止することができる。
【００１８】
また、図４は、この発明の第４実施形態を示す液圧回路図であり、第１，第２の液圧シリンダ５，６のヘッド側及びロッド側をそれぞれ連通させるヘッド側液圧配管７及びロッド側液圧配管８のヘッド側とロッド側近傍に、逆止弁１４ａとリリーフ弁１４ｂからなるヘッド側カウンタバランス弁１４及び逆止弁１５ａとリリーフ弁１５ｂからなるロッド側カウンタバランス弁１５をそれぞれ挿入したものである。その他の構成は図１（又は図２又は図３）と同様である。
【００１９】
この第４実施形態によれば、電動モータ１，ボールねじ３，ナット部材４あるいはヘッド側液圧配管７又はロッド側液圧配管８等が破損した場合でも、第２の液圧シリンダ６のシリンダロッド６ａの位置を安全に保つことができる。
なお、上記第４実施形態では、第２の液圧シリンダ６のヘッド側及びロッド側の双方の近傍にヘッド側及びロッド側カウンタバランス弁１４，１５を設けたが、そのいずれか一方の近傍にのみ設けるようにすることもできる。
【００２０】
さらに、図５は、この発明の第５実施形態を示す液圧回路図であり、第２の液圧シリンダ６のヘッド側及びロッド側にヘッド側圧力センサ１６及びロッド側圧力センサ１７を設けるとともに、シリンダロッド６ａに変位センサ１８を設け、それぞれのセンサ信号をコントローラ９にフィードバックするようにしたものである。その他の構成は図１（乃至図４のいずれか）と同様である。
【００２１】
この第５実施形態によれば、個々のセンサ信号と入力信号をコントローラ９で比較，演算し、操作信号を電動モータ１に出力することにより、シリンダロッド６ａの推力，位置，速度を正確に制御することができる。
なお、上記第５実施形態においては、第２の液圧シリンダ６のヘッド側及びロッド側にそれぞれヘッド側圧力センサ１６及びロッド側圧力センサ１７を設けるようにしたが、そのいずれか一方に設けても差支えない。
【００２２】
ここで、これらの実施形態において、第１の液圧シリンダ５と第２の液圧シリンダ６を一体化することにより、両シリンダのヘッド側及びロッド側を連通するヘッド側液圧配管７及びロッド側液圧配管８を省略することにより、さらにコンパクトで設置自由度の高い液圧装置を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明による液圧装置によれば、きわめて簡単な構成により液圧シリンダを駆動することができる。そして、第１，第２の液圧シリンダは内部の摺動部位が耐摩耗性をそれ程必要としないため、作動液に耐摩耗性の添加剤等を含んでいない通常の水を充分に使用することが可能になる。
【００２４】
上記の液圧装置において、電動モータを、サーボモータドライバにより駆動される電動サーボモータとすると、上記の効果に加えて通常の電動モータよりも一層正確に第２の液圧シリンダを駆動することができ、電動モータが電磁ブレーキを備えているようにすると、もし、第２の液圧シリンダのシリンダロッドに不必要な外力が発生した場合でも、シリンダロッドの位置を常に正常な位置に保つことが可能になる。
【００２５】
また、上記の液圧装置において、第２の液圧シリンダのヘッド側とロッド側の少なくとも一方の近傍にカウンタバランス弁を接続することにより、液圧回路の一部が破損した場合でも、シリンダロッドの位置を安全に保つことができ、そのヘッド側とロッド側の少なくとも一方に圧力センサを、シリンダロッドに変位センサをそれぞれ設け、それぞれのセンサ信号をコントローラにフィードバックすると、第２の液圧シリンダのシリンダロッドの推力，位置，速度を一層正確に制御することが可能となる。
【００２６】
さらに、上記の液圧装置において、第１，第２の液圧シリンダを一体化し、これら両シリンダのヘッド側，ロッド側を連通するヘッド側液圧配管及びロッド側液圧配管を省略することにより、一層コンパクトで設置自由度の高い液圧装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す液圧回路図である。
【図２】この発明の第２実施形態を示す液圧回路図である。
【図３】この発明の第３実施形態を示す液圧回路図である。
【図４】この発明の第４実施形態を示す液圧回路図である。
【図５】この発明の第５実施形態を示す液圧回路図である。
【図６】従来の液圧装置の一例を示す液圧回路図である。
【符号の説明】
１：電動モータ              ２：減速機
３：ボールねじ              ４：ナット部材
５：第１の液圧シリンダ      ６：第２の液圧シリンダ
７：ヘッド側液圧配管        ８：ロッド側液圧配管
９：コントローラ            １１：電動サーボモータ
１２：サーボモータドライバ  １３：電磁ブレーキ
１４：ヘッド側カウンタバランス弁
１５：ロッド側カウンタバランス弁
１６：ヘッド側圧力センサ    １７：ロッド側圧力センサ
１８：変位センサ
【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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