(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定容量型油圧ポンプ（１１）と、
この固定容量型油圧ポンプ（１１）を駆動する回転数制御が可能なモータ（１２）と、
このモータ（１２）の回転数を制御するインバータコントローラ（１３）と、
上記固定容量型油圧ポンプ（１１）の吐出ライン（７）に接続したリリーフ弁（１５，２５）と、
上記固定容量型油圧ポンプ（１１）の吐出ライン（７）の圧力を検出する圧力センサ（１７）を備え、
上記インバータコントローラ（１３）は、上記圧力センサ（１７）の出力と指令信号とに基づいてモータ（１２）の回転数を制御して、上記リリーフ弁（１５，２５）の圧力オーバライド特性を利用して、上記リリーフ弁（１５，２５）から僅かな油をタンク（１６）に放出しながら、上記吐出ライン（７）の油の圧力をフィードバック制御することを特徴とするインバータ駆動油圧ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のインバータ駆動油圧ユニットにおいて、上記吐出ライン（７）に、絞り（２４）を有するブリードオフライン（２３）を接続したことを特徴とするインバータ駆動油圧ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油の流量および圧力を制御できるインバータ駆動油圧ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油の流量および圧力を制御できる油圧ユニットとしては、図４に示すようなものがある。この油圧ユニットは、一定回転速度で回転する誘導モータ１で駆動される可変容量型油圧ポンプ２と、この可変容量型油圧ポンプ２の吐出量可変制御要素である斜板を制御する斜板制御シリンダ３と、この斜板制御シリンダ３に供給する油を制御する圧力補償弁５とを備えている。そして、上記可変容量型油圧ポンプ１のポンプライン７の圧力を圧力補償弁５のバネ５ａのバネ力に応じた圧力になるように、圧力補償弁５の作動により斜板制御シリンダ３を進退動作させて可変容量型油圧ポンプ２の吐出量を制御している。上記ポンプライン７には切換弁８を介して油圧シリンダ９を接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の油圧ユニットでは、可変容量型油圧ポンプ１と圧力補償弁５とを必要とするため、構造が複雑で大型で高価になるという問題がある。上記可変容量型油圧ポンプ１には、斜板や斜板制御シリンダ３などの複雑で大型な可変容量機構を必要とする。また、上記圧力補償弁５は圧力補償機構を必要として、構造がリリーフ弁などに比べて複雑である。
【０００４】
さらに、上記従来の油圧ユニットでは、必要な吐出流量とは無関係に、可変容量型油圧ポンプ１を誘導モータで一定速度で回転駆動しているため、騒音が大きく、かつ、エネルギーのロスと発熱が大きいという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、構造が簡単、小型で、安価で、しかも、騒音、エネルギーロス、発熱が少ない油圧ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットは、
固定容量型油圧ポンプと、
この固定容量型油圧ポンプを駆動する回転数制御が可能なモータと、
このモータの回転数を制御するインバータコントローラと、
上記固定容量型油圧ポンプの吐出ラインに接続したリリーフ弁と、
上記固定容量型油圧ポンプの吐出ラインの圧力を検出する圧力センサを備え、
上記インバータコントローラは、上記圧力センサの出力と指令信号とに基づいてモータの回転数を制御して、上記リリーフ弁の圧力オーバライド特性を利用して、上記リリーフ弁から僅かな油をタンクに放出しながら、上記吐出ラインの油の圧力をフィードバック制御する
ことを特徴としている。
【０００７】
【０００８】
請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、指令信号に応じてインバータコントローラによってモータの回転数を制御することによって、固定容量型油圧ポンプの回転数が制御されて、単位時間当たりの必要量の油が固定容量型油圧ポンプから吐出され、僅かな油はリリーフ弁からタンクに排出されて、油の流量および圧力が制御される。上記リリーフ弁の圧力オーバライド特性を利用することによって、固定容量型油圧ポンプの回転数によって吐出ラインの圧力を制御できる。
【０００９】
このように、基本的には、必要な油の量に応じて、モータの回転数が制御されて、必要以上の回転数で固定容量型油圧ポンプが回転させられないので、騒音が小さく、また、余分の油が殆ど無駄に吐出されないので、エネルギーロスが少なく、油の発熱が少ない。
【００１０】
また、インパクト負荷等で吐出ラインに過大な油圧力が生じようとするときには、リリーフ弁が動作して、油がタンクに排出されるので、モータに過負荷がかからなくて、モータに過電流が流れることがない。
【００１１】
請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットは、固定容量型油圧ポンプをインバータコントローラでモータを介して回転数を制御しながら駆動して、リリーフ弁の圧力オーバライド特性を利用して、流量および圧力を制御して、可変容量型油圧ポンプの複雑な圧力補償機構や圧力補償弁の複雑な圧力補償機構を必要としないので、構造が簡単で、小型で、安価であるという利点を有する。
【００１２】
【００１３】
請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、上記インバータコントローラは、圧力センサの出力と指令信号とに基づいて、吐出ラインの圧力を指令信号に応じた圧力になるようにフィードバック制御する。したがって、リリーフ弁から油を放出しながら、そのリリーフ弁の圧力オーバライド特性を利用して、吐出ラインの圧力を指令信号に応じた値に正確に制御できる。
【００１４】
また、請求項２の発明のインバータ駆動油圧ユニットは、請求項１に記載のインバータ駆動油圧ユニットにおいて、上記吐出ラインに、絞りを有するブリードオフラインを接続したことを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、絞りを有するブリードオフラインから常に油をタンクに漏らしている。したがって、インバータコントローラによるモータの最小回転速度に制限があっても、つまり、固定容量型油圧ポンプからの最小吐出量に制限があっても、ブリードオフラインからの漏れ流量の分だけ吐出ラインの最小流量の値を小さくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、この実施の形態のインバータ駆動油圧ユニットは、固定容量型油圧ポンプ１１と、この固定容量型油圧ポンプ１１の回転数つまり回転速度を制御できるモータの一例としての同期モータ１２と、この同期モータ１２の回転数を制御するインバータコントローラ１３と、上記固定容量型油圧ポンプ１１の吐出ライン７に接続したリリーフ弁１５と、上記吐出ライン７の圧力を検出する圧力センサ１７とを備えている。上記インバータコントローラ１３は、交流電源１８から交流電力を受けて整流して直流電力を出力する整流部１３ａと、この整流部１３ａから直流電力を受けて駆動信号を同期モータ１２に出力するスイッチングトランジスタ部１３ｂと、指令信号と圧力センサ１７からの出力信号とを受けて、指令信号に応じた流量または圧力になるような周波数を有する駆動信号を同期モータ１２に出力するようにスイッチングトランジスタ部１３ｂを切り換える制御部１３ｃを有する。上記吐出ライン７には切換弁８を介して油圧シリンダ９を接続している。
【００１８】
上記構成において、いま、指令信号として流量指令信号がインバータコントローラ１３に入力されたとする。そうすると、上記インバータコントローラ１３の制御部１３ｃは流量指令信号に応じた回転速度で同期モータ１２ひいては固定容量型油圧ポンプ１１が回転するようにスイッチングトランジスタ部１３ｂをスイッチング制御する。これにより、固定容量型油圧ポンプ１１は、速度指令信号に応じた回転速度で回転して、その回転数に応じた量の油を吐出して、油圧シリンダ９のピストンロッドを流量指令信号に応じた速度で移動させる。このとき、吐出ライン７の圧力は油圧シリンダ９の負荷に応じた圧力に大略なっていて、リリーフ弁１５は図２に示すような圧力オーバライド特性を有するから、吐出ライン７の圧力に応じた漏れ量の油をタンク１６に排出している。
【００１９】
このように、流量指令信号に応じた量の油を固定容量型油圧ポンプ１１が吐出するように、インバータコントローラ１３で同期モータ１２の回転数が制御されて、必要以上の回転数で固定容量型油圧ポンプ１２が回転させられないので、騒音が小さく、また、余分の油が殆ど無駄に吐出されないので、エネルギーロスが少なく、油の発熱が少ない。
【００２０】
また、上記油圧シリンダ９がストロークエンドで急停止したとき、あるいはインパクト負荷等がかかったときに、吐出ライン７に過大な油圧力が生じようとするが、このとき、リリーフ弁１５が動作して、油がタンク１６に排出されるので、同期モータ１２に過負荷がかからなくて、同期モータ１２に過電流が流れることがない。
【００２１】
一方、たとえば、上記油圧シリンダ９にクランプ動作をさせるために、インバータコントローラ１３に指令信号として圧力指令信号が入力されたとする。そうすると、上記インバータコントローラ１３の制御部１３ｃは圧力センサ１７からの吐出ライン７の圧力を表す出力信号と圧力指令信号を比較して、その比較結果に基づいて、スイッチングトランジスタ部１３ｂを制御して、同期モータ１２および固定容量型油圧ポンプ１１の回転速度を増減して、吐出ライン７の圧力を圧力指令信号に相当した圧力になるようにする。すなわち、上記圧力センサ１７の検出した圧力が圧力指令信号の示す圧力よりも小さいときには、固定容量型油圧ポンプ１１の回転速度を増大する一方、上記圧力センサ１７の検出した圧力が圧力指令信号の示す圧力よりも大きいときには、固定容量型油圧ポンプ１１の回転速度を減少するようにフィードバック制御するのである。このとき、上記リリーフ弁１５は図２に示すオーバライド特性によって定まる漏れ量の油をタンク１６に排出している。
【００２２】
このように、リリーフ弁１５の圧力オーバライド特性を利用して、リリーフ弁１５から僅かな油をタンク１６に放出しながら、吐出ライン７の圧力を圧力センサ１７とインバータコントローラ１３と同期モータ１２と固定容量型油圧ポンプ１１でフィードバック制御するので、エネルギーロスを少なくしながら、吐出ライン７の圧力を圧力指令信号に応じた正確な値に制御することができる。
【００２３】
このように、圧力指令信号による圧力制御時にも、インバータコントローラ１３によって同期モータ１２ひいては固定容量型油圧ポンプ１１の回転数が制御されて、必要以上の回転数で固定容量型油圧ポンプ１１が回転させられないので、騒音が小さく、また、余分の油が殆ど無駄に吐出されないので、エネルギーロスが少なく、油の発熱が少ない。
【００２４】
また、上記インバータ駆動油圧ユニット１０は、固定容量型油圧ポンプ１１をインバータコントローラ１３で同期モータ１２を介して回転数を制御しながら駆動して、リリーフ弁１０の圧力オーバライド特性を利用して、流量および圧力を制御しているので、構造が簡単で、小型で、安価である。すなわち、この油圧ユニットは、従来のような可変容量型油圧ポンプの複雑な圧力補償機構や圧力補償弁の複雑な圧力補償機構を必要としないので、構造が簡単で、小型で、安価であるのである。
【００２５】
図３は変形例を示し、この変形例はリリーフ弁２５の構造のみが図１の実施の形態と異なり、他の構成要素は図１の実施の形態と同じである。したがって、同一構成要素は図１を援用する。
【００２６】
上記リリーフ弁２５は、リリーフ弁本体２１と、絞り２４を有するブリードオフライン２３とからなる。吐出ライン７からブリードオフライン２３および絞り２４を通して常に油がタンク１６に排出される。したがって、インバータコントローラ１３による同期モータ１３の最小回転速度に制限があっても、つまり、固定容量型油圧ポンプ１１からの最小吐出量に制限があっても、絞り２４を有するブリードオフライン２３からの排出流量の分だけ吐出ライン７から油圧シリンダ９等の負荷に供給する最小流量の値を小さくすることができる。
【００２７】
なお、図３では、ブリードオフライン２３をリリーフ弁２５内に設けたが、リリーフ弁とは別に設けてもよい。
【００２８】
【００２９】
また、モータはインバータコントローラからのパルスで回転数が制御できるものならば、同期モータに限らずどのようなモータであってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、指令信号に応じてインバータコントローラによってモータの回転数を制御することによって、固定容量型油圧ポンプの回転数を制御し、かつ、リリーフ弁の圧力オーバライド特性を利用して、リリーフ弁から僅かな量の油をタンクに排出して、油の流量および圧力を制御するので、必要以上の回転速度で固定容量型油圧ポンプを回転させることがなくて、騒音が小さく、また、余分の油が殆ど無駄に吐出されないので、エネルギーロスが少なく、油の発熱が少ない。
【００３１】
また、請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、インパクト負荷等で吐出ラインに過大な油圧力が生じようとするときには、リリーフ弁が動作して、油がタンクに排出されるので、モータに過負荷がかからなくて、モータに過電流が流れることがない。
【００３２】
また、請求項１の発明の油圧ユニットは、固定容量型油圧ポンプとリリーフ弁を用いて、複雑な可変容量機構を有する可変容量型油圧ポンプや複雑な圧力補償機構を有する圧力補償弁を必要としないので、構造が簡単で、小型で、安価であるという利点を有する。
【００３３】
また、請求項１の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、リリーフ弁の圧力オーバライド特性を利用しながら、インバータコントローラが、圧力センサの出力と指令信号とに基づいて、固定容量型油圧ポンプの回転速度を制御して、吐出ラインの圧力を指令信号に応じた圧力になるようにフィードバック制御するので、吐出ラインの圧力を指令信号に応じた値に正確に制御できる。
【００３４】
また、請求項２の発明のインバータ駆動油圧ユニットによれば、絞りを有するブリードオフラインから常に油をタンクに漏らしているので、インバータコントローラによるモータの最小回転速度に制限があっても、つまり、固定容量型油圧ポンプからの最小吐出量に制限があっても、ブリードオフラインからの漏れ流量の分だけ吐出ラインの最小流量の値を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態のインバータ駆動油圧ユニットのブロック図である。
【図２】  圧力オーバライド特性を示すグラフである。
【図３】  リリーフ弁の変形例の回路図である。
【図４】  従来の油圧ユニットの回路図である。
【符号の説明】
７    吐出ライン                  １１  固定容量型油圧ポンプ
１２  同期モータ                  １３  インバータコントローラ
１５，２５  リリーフ弁            ２３  ブリードオフライン
２４  絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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