CN103827509B - 液压闭环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压闭环系统。本发明的液压闭环系统（100）能够驱动具有第1端口（3b）及第2端口（3c）的液压缸（3），所述液压闭环系统具备：液压泵（1），具有通过第1管路（C1）与第1端口（3b）流体连通的第1泵端口（1a）及通过第2管路（C2）与第2端口（3c）流体连通的第2泵端口（1b）；电动马达（2），控制液压泵（1）的旋转；电动马达控制部（11），根据与电动马达（2）的输出相关的值对与电动马达（2）的输入相关的值进行反馈控制；及泵状态判定部（13），根据与电动马达（2）的输入相关的值及与电动马达（2）的输出相关的值判定液压泵（1）的状态。

Description

液压闭环系统

技术领域

本发明涉及一种能够驱动液压缸或液压马达的液压闭环系统，尤其涉及一种具备通过电动机驱动的液压泵的液压闭环系统。

背景技术

以往，已知有通过双向液压泵驱动液压马达的液压驱动装置（例如参考专利文献1）。

该液压装置中，在配置于工作油罐与换向阀之间的双向液压泵周围配置4个单向阀。通过该结构，液压驱动装置实现如下液压开环系统，即即便其双向液压泵向任意方向旋转，也能够使从工作油罐吸入的工作油以相同路径流入换向阀。

上述的4个单向阀中的2个分别配置于双向液压泵的2个端口与工作油罐之间，防止从双向液压泵向工作油罐的逆流。其结果，当旋转的双向液压泵停止时，双向液压泵的2个端口中的各个压力维持工作油罐中的压力以上的压力。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-310267号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，专利文献1中记载的装置无法判断双向液压泵有无故障。

并且，专利文献1中记载的4个单向阀的配置仅以能够使工作油始终通过相同端口流入换向阀为目的，并不以改善双向液压泵开始旋转时的流量及压力的上升特性为目的。因此，专利文献1中记载的装置不具有控制旋转的双向液压泵停止时的双向液压泵的2个端口中的各个压力的机构，也无法将2个端口中的各个压力控制为所希望的压力。因此，专利文献1中记载的装置无法改善双向液压泵开始旋转时的流量及压力的上升特性。

鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种能够更有效地利用液压闭环系统中的液压泵的液压闭环系统。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明的实施例所涉及的液压闭环系统为能够驱动具有第1端口及第2端口的液压缸或液压马达的液压闭环系统，其中，具备：液压泵，具有通过第1管路与所述第1端口流体连通的第1泵端口及通过第2管路与所述第2端口流体连通的第2泵端口；电动马达，控制所述液压泵的旋转；电动马达控制部，根据与所述电动马达的输出相关的值对与所述电动马达的输入相关的值进行反馈控制；及泵状态判定部，根据与所述电动马达的输入相关的值及与所述电动马达的输出相关的值判定所述液压泵的状态。

并且，本发明的实施例所涉及的液压闭环系统为能够驱动具有第1端口及第2端口的液压缸或液压马达的液压闭环系统，其中，具备：液压泵，具有通过第1管路与所述第1端口流体连通的第1泵端口及通过第2管路与所述第2端口流体连通的第2泵端口；电动马达，控制所述液压泵的旋转；溢流阀，分别配置于所述第1管路及所述第2管路；及单向阀，分别与所述溢流阀并联连接，并且阻止工作油从所述液压泵向所述液压缸或所述液压马达流动。

发明效果

根据上述手段，本发明能够提供一种能够更有效地利用液压闭环系统中的液压泵的液压闭环系统。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例所涉及的液压闭环系统的结构例的概要图。

图2是表示控制装置的结构例的功能框图。

图3是表示电动马达控制处理的流程的流程图。

图4是表示泵状态判定处理的流程的流程图。

图5是表示适用于电动马达的电流指令值与活塞的移动速度的实测值之间的关系的图（之一）。

图6是表示第2泵状态判定处理的流程的流程图。

图7是表示适用于电动马达的电流指令值与活塞的移动速度的实测值之间的关系的图（之二）。

图8是表示本发明的第2实施例所涉及的液压闭环系统的结构例的概要图。

图9是表示使图8的液压泵旋转时的液压闭环系统的状态的图。

图10是表示使图9中的旋转中的液压泵停止时的液压闭环系统的状态的图。

图11是从箭头IV表示的方向观察图12中以单点划线表示的液压泵的截面的剖视图。

图12是从箭头V表示的方向观察图11中以单点划线表示的面中包含的阀板的滑动面的图。

图13是说明由于溢流阀的设定压的不同而产生的液压泵的吐出压力的上升时间的变化的图。

图14是表示本发明的第3实施例所涉及的液压闭环系统的结构例的概要图。

具体实施方式

以下，参考附图，对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是表示本发明的第1实施例所涉及的液压闭环系统100的结构例的概要图。

液压闭环系统100是利用通过电动马达2旋转控制的液压泵1驱动液压缸3的系统。液压缸3例如为了移动作为被控制部的大负荷容量液压驱动式大型平面磨床的工作台而使用。

本实施例中，液压闭环系统100主要由液压泵1、电动马达2、液压缸3、安全阀4L、4R、往复阀7、输出检测用传感器9、控制装置10、输入装置15、显示装置16及语音输出装置17构成。

液压泵1为驱动液压缸3的装置，例如为固定容量型双向液压泵。另外，液压泵1可以是可变容量型泵。

电动马达2为控制液压泵1的旋转的装置，例如为可变速的AC伺服马达。

液压缸3为具有通过活塞3a隔开的第1油室3L及第2油室3R的液压驱动器。第1油室3L通过第1端口3b及管路C1与液压泵1的第1泵端口1a流体连通，第2油室3R通过第2端口3c及管路C2与液压泵1的第2泵端口1b流体连通。本实施例中，液压缸3为具备沿活塞3a的两侧延伸的2个杆的双活塞杆缸，2个杆中的一个或两个与平面磨床工作台（未图示）结合。另外，液压缸3可以是具备沿活塞3a的单侧延伸的1个杆的单活塞杆缸，也可以是平面磨床工作台直接与活塞3a结合的无杆结构。

安全阀4L为用于在管路C1内的压力成为规定压力以上时向工作油罐T1放出管路C1内的工作油的阀。并且，安全阀4R为用于在管路C2内的压力成为规定压力以上时向工作油罐T1放出管路C2内的工作油的阀。

安全阀4L配置于连结与工作油罐T1流体连通的管路C3与管路C1的管路C4上，安全阀4R配置于连结管路C3与管路C2的管路C5上。

往复阀7为控制管路C1或管路C2与工作油罐T1之间的工作油的流动的阀，具有1个一次侧端口7a及2个二次侧端口7b、7c。

一次侧端口7a经由管路C11与工作油罐T1流体连通，二次侧端口中的一个7b经由管路C7与管路C1流体连通，二次侧端口中的另一个7c经由管路C8与管路C2流体连通。

具体而言，当管路C1内的压力低于工作油罐T1的压力时，往复阀7通过二次侧端口7b向管路C1内导入工作油罐T1的工作油。并且，当管路C2内的压力低于工作油罐T1的压力时，往复阀7通过二次侧端口7c向管路C2内导入工作油罐T1的工作油。这是为了弥补由于液压泵1的旋转等而产生的管路C1或管路C2中的工作油的不足。

输出检测用传感器9为检测与电动马达2的输出相关的值的传感器，例如包括：检测活塞3a的位置的位置传感器9a、检测液压泵1的旋转的旋转传感器9b、检测来自液压泵1的第1泵端口1a的吐出量的第1吐出量传感器9c1及检测来自液压泵1的第2泵端口1b的吐出量的第2吐出量传感器9c2等。并且，输出检测用传感器9对控制装置10输出检测出的值。

控制装置10为用于控制液压闭环系统100的装置，例如为具备CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的计算机。

并且，控制装置10根据经由输入装置15输入的操作者的输入，决定平面磨床工作台所需移动的距离（当前位置至目标位置的距离），即决定活塞3a所需移动的距离。而且，控制装置10根据已决定的活塞3a所需移动的距离决定活塞3a的目标移动速度（活塞3a的移动方向通过目标移动速度的值的正负来表示），并对电动马达2输出与所决定的目标移动速度对应的控制指令。具体而言，控制装置10控制为，活塞3a所需移动的距离越大目标移动速度越变大。并且，控制装置10控制为，随着活塞3a所需移动的距离的变小，即随着靠近目标位置，使目标移动速度减慢。

并且，控制装置10根据位置传感器9a的输出，监视活塞3a的位置，即平面磨床工作台的位置，并且判定平面磨床工作台是否已到达目标位置。

判定为平面磨床工作台已到达目标位置时，控制装置10对电动马达2输出用于停止液压泵1的旋转的控制指令。

输入装置15是操作者能够对控制装置10输入各种信息的装置，例如为硬件按钮、键盘、鼠标、触控面板等。

显示装置16为显示由控制装置10输出的各种信息的装置，例如为液晶显示器、LED灯等。

语音输出装置17为语音输出由控制装置10输出的各种信息的装置，例如为扬声器、蜂鸣器等。

接着，参考图2，对控制装置10所具有的各种功能要件进行说明。另外，图2是表示控制装置10的结构例的功能框图。

控制装置10从ROM读取与电动马达控制部11、泵效率计算部12及泵状态判定部13的各个功能要件对应的程序并向RAM展开，使CPU执行与各程序对应的处理。

电动马达控制部11为控制电动马达2的功能要件，例如根据各种信息生成用于控制电动马达2的控制指令，并对电动马达2输出所生成的控制指令。

在此，参考图3，对电动马达控制部11对电动马达2进行控制的处理（以下，称为“电动马达控制处理”）的流程进行说明。另外，图3是表示电动马达控制处理的流程的流程图，电动马达控制部11以规定周期反复执行该电动马达控制处理。

首先，电动马达控制部11根据活塞3a的目标移动速度决定电动马达2的控制目标值（步骤S1）。本实施例中，控制装置10例如根据操作者经由输入装置15输入的数值决定作为控制目标值的活塞3a所需移动的距离。而且，控制装置10根据活塞3a所需移动的距离决定活塞3a的目标移动速度。

之后，电动马达控制部11取得由输出检测用传感器9输出的与控制目标值对应的实测值（步骤S2）。本实施例中，电动马达控制部11根据位置传感器9a的输出取得活塞3a的实际移动速度。

之后，为了抵消控制目标值和与该控制目标值对应的实测值之差，电动马达控制部11通过反馈控制生成控制指令值（步骤S3），并对电动马达2输出所生成的控制指令值（步骤S4）。本实施例中，为了抵消目标移动速度与基于位置传感器9a的输出的实测移动速度（每单位时间的移动距离）之差，电动马达控制部11生成速度指令值，并对电动马达2输出所生成的速度指令值。

以此，电动马达控制部11通过活塞3a的移动速度的反馈对电动马达2的转速进行控制。另外，电动马达控制部11可根据速度指令值计算转矩指令值（电流指令值），并控制电动马达2的转矩，以便通过对测定在电动马达2中流动的电流的电流计（未图示）的输出进行反馈，抵消电流指令值与实测电流值之差。

其结果，电动马达控制部11不管活塞3a与电动马达2之间存在的构成要件的状态如何，即不管液压泵1的状态的好坏，通过控制电动马达2，能够实现活塞3a的所希望的移动速度。因此，例如，即使与电动马达2所给予的转速对应的液压泵1的实际吐出量少于预期的吐出量，电动马达控制部11也能够不使操作者发现该状态就使活塞3a以所希望的移动速度移动。这是因为，为了实现控制的稳定性，随着电动马达2的转速的上升自动弥补液压泵1的吐出量不足。

另外，本实施例中，电动马达控制部11采用活塞3a的目标移动速度作为控制目标值，但也可采用液压泵1的目标转速或液压泵1的目标吐出量来作为控制目标值。此时，电动马达控制部11取得由旋转传感器9b输出的液压泵1的转速或由第1吐出量传感器9c1或第2吐出量传感器9c2输出的液压泵1的吐出量来作为与控制目标值对应的实测值。

泵效率计算部12为计算液压泵1的泵效率的功能要件。

“泵效率”是指液压泵1的吐出效率，例如根据与电动马达2的输入相关的值及与电动马达2的输出相关的值来计算。基本上，泵效率为随着时间的经过即随着液压泵1的经年劣化而下降的值，低于规定值时，表示需要更换或维修（以下，称为“更换等”）液压泵1。

本实施例中，泵效率采用通过电动马达2根据输入到电动马达2的控制指令值实际旋转来实现的活塞3a的移动速度除以其控制指令值的值。

泵状态判定部13为判定液压泵1的状态的功能要件，例如判定当前的液压泵1的状态是否适于持续使用。

在此，参考图4及图5，对泵状态判定部13判定液压泵1的状态的处理（以下，称为“泵状态判定处理”）的流程进行说明。另外，图4是表示泵状态判定处理的流程的流程图，泵状态判定部13以规定周期反复执行该泵状态判定处理。并且，图5是表示适用于电动马达2的电流指令值与活塞3a的移动速度的实测值之间的关系的图，横轴表示电流指令值，纵轴表示活塞3a的移动速度的实测值。

首先，泵状态判定部13取得由电动马达控制部11对电动马达2输出的控制指令值来作为与电动马达2的输入相关的值（步骤S11）。本实施例中，泵状态判定部13取得作为控制指令值的电流指令值D1。

之后，泵状态判定部13取得与由于该控制指令值适用于电动马达2而实现的电动马达2的输出相关的值（步骤S12）。本实施例中，泵状态判定部13根据位置传感器9a的输出取得活塞3a的实际移动速度V1，所述活塞的实际移动速度通过电流指令值D1适用于电动马达2导致电动马达2的转速发生变化而实现。

之后，泵状态判定部13根据由适用于电动马达2的控制指令值而产生的实测值取得基准指令值（步骤S13）。本实施例中，泵状态判定部13根据由适用于电动马达2的电流指令值D1而产生的活塞3a的实际移动速度V1取得基准指令值Ds。

“基准指令值”是指为了实现与电动马达2的输出相关的规定实测值而需要的作为基准的控制指令值。本实施例中，基准指令值例如相当于在初期使用液压闭环系统100时，为了实现活塞3a的规定移动速度而需要的电流指令值。基准指令值例如与活塞3a的移动速度的各值建立关联并以对应表的形式预先存储于控制装置10的ROM中。图5的虚线是表示通过基准指令值与活塞3a的移动速度决定的基准泵效率的线段。图5中表示基准泵效率的线段表示，假设电流指令值D1为基准指令值，则能够实现活塞3a的移动速度V2。另一方面，图5的实线是表示通过当前的电流指令值D1及活塞3a的实际移动速度V1来推断的当前的泵效率的线段。并且，图5的单点划线是表示根据容许最大指令值与适用该容许最大指令值时的活塞3a的移动速度决定的容许下限泵效率的线段。

“容许最大指令值”是指为了实现与电动马达2的输出相关的规定实测值而可适用的最大控制指令值。本实施例中，容许最大指令值例如相当于为了实现活塞3a的规定移动速度而可适用的最大电流指令值。为了实现活塞3a的规定移动速度而需要超过容许最大指令值的电流指令值时，即泵效率低于容许下限泵效率时，能够推断为液压泵1中有异常。另外，图5的斜线阴影区域表示泵效率低于容许下限泵效率的区域。

具体而言，泵状态判定部13参考存储于控制装置10的ROM中的、存储活塞3a的移动速度与基准指令值之间的关系的对应表，取得为了实现活塞3a的移动速度V1而需要的基准指令值Ds。

之后，泵状态判定部13计算所取得的基准指令值Ds与当前的电流指令值D1之差ΔD（步骤S14），对计算出的差ΔD与规定阈值ΔDmax进行比较（步骤S15）。另外，规定阈值Δdmax例如为作为相对于基准指令值Ds的差的容许最大值而与基准指令值Ds建立关联并预先存储于控制装置10的ROM中的值，预先准备有分别与各个基准指令值对应的值。

并且，成为比较对象的差ΔD的值可以是瞬时值，也可以是基于在规定期间内持续计算出的多个差ΔD的值的统计值（例如为平均值、中位数、最小值、最大值、最频值等）。

当判断为差ΔD的值超过规定阈值ΔDmax时（步骤S15的是），泵状态判定部13判定为当前的液压泵1的状态不适于持续使用。

此时，泵状态判定部13对显示装置16及语音输出装置17中的至少一个输出控制信号，向操作者通知当前的液压泵1的状态不适于持续使用（步骤S16），之后结束此次的泵状态判定处理。

另一方面，判断为差ΔD的值为规定阈值ΔDmax以下时（步骤S15的否），泵状态判定部13判定为当前的液压泵1的状态适于持续使用。

此时，泵状态判定部13不向显示装置16及语音输出装置17输出控制信号就结束此次的泵状态判定处理。

另外，泵状态判定部13可以针对液压泵1的各个旋转方向分别判定液压泵1的状态。这是因为，液压泵1的状态有可能仅在特定旋转方向上变得异常，因此为了能够更早检测这种异常状态而进行上述各个方向的判定。

如此，液压闭环系统100根据作为与电动马达2的输入相关的值的电流指令值D1与从作为与电动马达2的输出相关的值的活塞3a的移动速度V1导出的基准指令值Ds之差，判定液压泵1的状态。其结果，液压闭环系统100在液压泵1的动作环境变化期间也能够判定液压泵1的状态。并且，液压闭环系统100能够更早检测如下问题：伴随经年劣化等引起的液压泵1的泵效率的降低的能量损失的增大。并且，液压闭环系统100能够更早向操作者通知更换液压泵1等的必要性，并能够实现节能、运转成本的削减等。

并且，液压闭环系统100仅设置液压泵1作为介于电动马达2与液压缸3之间存在的主要构成要件，并对液压泵1与液压缸3建立一对一对应关系，由此作为与电动马达2的输出相关的值采用活塞3a的移动速度。其结果，液压闭环系统100能够轻松地检测出与电动马达2的输出相关的值。

接着，参考图6及图7，对泵状态判定处理的其他实施例（以下，称为“第2泵状态判定处理”）进行说明。另外，图6是表示第2泵状态判定处理的流程的流程图，泵状态判定部13以规定周期反复执行该第2泵状态判定处理。并且，图7是表示适用于电动马达2的电流指令值与活塞3a的移动速度的实测值的关系的图，与图5对应。

首先，泵状态判定部13取得由电动马达控制部11对电动马达2输出的控制指令值来作为与电动马达2的输入相关的值（步骤S21）。本实施例中，泵状态判定部13取得作为控制指令值的电流指令值。

之后，泵状态判定部13取得与由于该控制指令值适用于电动马达2而实现的电动马达2的输出相关的值（步骤S22）。本实施例中，泵状态判定部13根据位置传感器9a的输出取得由于电流指令值D1适用于电动马达2导致电动马达2的转速发生变化而实现的活塞3a的实际移动速度V1。

之后，泵状态判定部13取得由泵效率计算部12根据适用于电动马达2的控制指令值及由该控制指令值产生的实测值计算出的泵效率（步骤S23）。本实施例中，泵状态判定部13取得由泵效率计算部12根据适用于电动马达2的电流指令值D1与活塞3a的实际移动速度V1计算出的泵效率θ（=移动速度V1÷电流指令值D1）。

之后，泵状态判定部13对所取得的泵效率θ与规定的容许下限泵效率θmin进行比较（步骤S24）。另外，规定的容许下限泵效率θmin例如为根据容许最大指令值及适用该容许最大指令值时的活塞3a的移动速度决定的值，其预先存储于控制装置10的ROM中。并且，成为比较对象的泵效率θ可以是瞬时值，也可以是基于在规定期间内持续计算出的多个泵效率的统计值（例如为平均值、中位数、最小值、最大值、最频值等）。

判断为所取得的泵效率θ低于规定的容许下限泵效率θmin时（步骤S24的是），泵状态判定部13判定为当前的液压泵1的状态不适于持续使用。

此时，泵状态判定部13对显示装置16及语音输出装置17中的至少一个输出控制信号，向操作者通知当前的液压泵1的状态不适于持续使用（步骤S25），之后结束此次的第2泵状态判定处理。

另一方面，判断为所取得的泵效率θ为规定的容许下限泵效率θmin以上时（步骤S24的否），泵状态判定部13判定为当前的液压泵1的状态适于持续使用。

此时，泵状态判定部13不向显示装置16及语音输出装置17输出控制信号就结束此次的第2泵状态判定处理。

另外，泵状态判定部13也可以针对液压泵1的各个旋转方向分别判定液压泵1的状态。这是因为，液压泵1的状态有可能仅在特定旋转方向上变得异常，因此为了能够更早检测这种异常状态而进行上述各个方向的判定。

如此，液压闭环系统100根据对从作为与电动马达2的输入相关的值的电流指令值D1及作为与电动马达2的输出相关的值的活塞3a的移动速度V1导出的泵效率θ与容许下限泵效率θmin进行的比较，判定液压泵1的状态。其结果，液压闭环系统100在液压泵1的动作环境变化期间也能够判定液压泵1的状态。并且，液压闭环系统100能够更早检测伴如下问题：随经年劣化引起的液压泵1的泵效率的降低的能量损失的增大。并且，液压闭环系统100能够更早向操作者通知更换液压泵1等的必要性，能够实现节能、运转成本的削减等。

并且，液压闭环系统100仅设置液压泵1作为电动马达2与液压缸3之间存在的主要构成要件，并对液压泵1与液压缸3建立一对一对应关系，由此作为与电动马达2的输出相关的值采用活塞3a的移动速度。其结果，液压闭环系统100能够轻松地检测与电动马达2的输出相关的值。

实施例2

图8是表示本发明的第2实施例所涉及的液压闭环系统100A的结构例的概要图。另外，图8中，为了使图更为清楚，省略输入装置15、显示装置16、语音输出装置17、转速传感器9b、第1吐出量传感器9c1及第2吐出量传感器9c2的图示。并且，液压闭环系统100A可以是不具有输入装置15、显示装置16、语音输出装置17、转速传感器9b、第1吐出量传感器9c1及第2吐出量传感器9c2的结构。

液压闭环系统100A为利用通过电动马达2旋转控制的液压泵1驱动液压缸3的系统。液压缸3例如为了驱动大负荷容量液压驱动式大型平面磨床的工作台而使用。

本实施例中，液压闭环系统100A主要由液压泵1、电动马达2、液压缸3、安全阀4L、4R、往复阀7、传感器9、控制装置10、溢流阀20L、20R及单向阀21L、21R构成。

液压泵1为驱动液压缸3的装置，例如为固定容量型或可变容量型的斜板式双向轴向活塞泵。另外，液压泵1可以是固定容量型或可变容量型的斜轴式轴向活塞泵，也可以是固定容量型或可变容量型的径向活塞泵。

电动马达2为控制液压泵1的旋转的装置，例如为AC伺服马达。具体而言，电动马达2例如可变控制液压泵1的转速。

液压缸3为具有通过活塞3a隔开的第1油室3L及第2油室3R的液压驱动器。第1油室3L通过第1端口3b及管路C1与液压泵1的第1泵端口1a流体连通，第2油室3R通过第2端口3c及管路C2与液压泵1的第2泵端口1b流体连通。本实施例中，液压缸3为具备沿活塞3a的两侧延伸的2个杆的双活塞杆缸，2个杆中的一个或两个与平面磨床工作台（未图示）结合。另外，液压缸3可以是具备沿活塞3a的单侧延伸的1个杆的单活塞杆缸，也可以是平面磨床工作台直接与活塞3a结合的无杆结构。

安全阀4L为用于在管路C1内的压力成为规定压力以上时向工作油罐T1放出管路C1内的工作油的阀。并且，安全阀4R为用于在管路C2内的压力成为规定压力以上时向工作油罐T1放出管路C2内的工作油的阀。

安全阀4L配置于连结与工作油罐T1流体连通的管路C3与管路C1的管路C4上，安全阀4R配置于连结管路C3与管路C2的管路C5上。

往复阀7为控制管路C1或管路C2与工作油罐T1之间的工作油的流动的阀，具有1个一次侧端口7a及2个二次侧端口7b、7c。

一次侧端口7a经由管路C11与工作油罐T1流体连通，二次侧端口中的一个7b经由管路C7与管路C1流体连通，二次侧端口中的另一个7c经由管路C8与管路C2流体连通。

具体而言，当管路C1内的压力低于工作油罐T1的压力时，往复阀7通过二次侧端口7b向管路C1内导入工作油罐T1的工作油。并且，当管路C2内的压力低于工作油罐T1的压力时，往复阀7通过二次侧端口7c向管路C2内导入工作油罐T1的工作油。

如此，当液压泵1旋转，管路C1及管路C2中的一个中的工作油的压力变得低于工作油罐T1中的工作油的压力时，即工作油不足时，往复阀7通过工作油罐T1中的工作油弥补其不足。

传感器9a为检测液压缸3的动作状态的传感器，例如为检测活塞3a的位移的位置传感器。传感器9a对控制装置10输出检测出的值。

控制装置10为用于控制液压闭环系统100A的装置，例如为具备CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的计算机。

并且，控制装置10根据用户的输入决定平面磨床工作台所需移动的距离（当前位置至目标位置的距离），即活塞3a所需移动的距离。而且，控制装置10根据已决定的活塞3a所需移动的距离决定液压泵1的旋转方向及转速，并对电动马达2输出与所决定的液压泵1的旋转方向及转速对应的控制信号。具体而言，控制装置10以活塞3a所需移动的距离越大液压泵1的转速越变大的方式决定液压泵1的转速。并且，控制装置10决定液压泵1的转速，以便随着活塞3a所需移动的距离的缩小，即随着靠近目标位置，液压泵1的转速减慢。

并且，控制装置10根据传感器9a的输出监视活塞3a的位置，即平面磨床工作台的位置，并且判定平面磨床工作台是否已到达目标位置。

判定为平面磨床工作台已到达目标位置时，控制装置10对电动马达2输出用于停止液压泵1的旋转的控制信号。

溢流阀20L设置于管路C1上，当一次侧（液压泵1与溢流阀20L之间的管路C1的一部分）的工作油的压力为规定的设定压以上时开阀，当一次侧的工作油的压力低于规定的设定压时闭阀。

溢流阀20R设置于管路C2上，当一次侧（液压泵1与溢流阀20R之间的管路C2的一部分）的工作油的压力为规定的设定压以上时开阀，当一次侧的工作油的压力低于规定的设定压时闭阀。

另外，溢流阀20L的规定的设定压与溢流阀20R的规定的设定压设定为相同的值。并且，溢流阀20L、20R的规定的设定压设定为低于安全阀4L、4R的规定的设定压的值。

单向阀21L为控制管路C1中的工作油的流动的阀。具体而言，单向阀21L配置于使溢流阀20L的一次侧与二次侧（溢流阀20L与液压缸3之间的管路C1的一部分）流体连通的管路C12上。而且，单向阀21L禁止工作油从溢流阀20L的一次侧向溢流阀20L的二次侧流动，仅在溢流阀20L的一次侧的压力低于溢流阀20L的二次侧的压力时，向溢流阀20L的一次侧导入溢流阀20L的二次侧的工作油。

单向阀21R为控制管路C2中的工作油的流动的阀。具体而言，单向阀21R配置于使溢流阀20R的一次侧与二次侧（溢流阀20R与液压缸3之间的管路C2的一部分）流体连通的管路C13上。而且，单向阀21R禁止工作油从溢流阀20R的一次侧向溢流阀20R的二次侧流动，仅在溢流阀20R的一次侧的压力低于溢流阀20R的二次侧的压力时，向溢流阀20R的一次侧导入溢流阀20R的二次侧的工作油。

接着，参考图9，对使液压泵1旋转时的液压闭环系统100A的状态进行说明。另外，图9中，黑色粗实线表示管路C1、C4、C7及C12内的压力高于溢流阀20L的设定压的状态。并且，灰色粗实线表示管路C2、C5、C8及C13内的压力低于溢流阀20R的设定压的状态。另外，图9中，为了使图更为清楚，省略传感器9a及控制装置10的图示。

如图9所示，液压闭环系统100A根据操作者的输入通过电动马达2使液压泵1旋转，并以使活塞3a（平面磨床工作台）向以箭头AR4表示的方向移动的方式对液压缸3进行驱动。

若液压泵1通过电动马达2而旋转，则液压泵1从第1泵端口1a吐出工作油，形成朝向溢流阀20L的工作油的流动（参考箭头AR1）。另外管路C12中，由于单向阀21L的存在，不会形成工作油的流动。

其结果，溢流阀20L的一次侧的工作油的压缩度增大而压力上升，若该一次侧压力达到溢流阀20L的设定压，则溢流阀20L开阀。

另一方面，若液压泵1通过电动马达2而旋转，则液压泵1使工作油进入第2泵端口1b，并形成从溢流阀20R及单向阀21R朝向液压泵1的工作油的流动（参考箭头AR9）。

在液压泵1开始旋转时，液压泵1的第2泵端口1b的引入量超过通过后述的液压缸3的第2端口3c的工作油的流出量。其结果，溢流阀20R的一次侧的工作油的压缩度减少而压力下降。若溢流阀20R的一次侧的工作油的压力低于溢流阀20R的设定压，则溢流阀20R闭阀。

若溢流阀20L开阀，则液压泵1中，从第1泵端口1a吐出工作油，由此形成经由溢流阀20L而朝向液压缸3的第1端口3b的工作油的流动（参考箭头AR2及AR3）。另外，管路C4中，由于安全阀4L的存在而不会形成工作油的流动，管路C7中，也由于往复阀7的存在而不会形成工作油的流动。

若工作油通过液压缸3的第1端口3b流入第1油室3L，则液压缸3的活塞3a向第1油室3L的体积增大的方向移动，即向图中的右方向移动（参考箭头AR4）。

若活塞3a向右方向移动，则第2油室3R的体积减少，第2油室3R内的工作油通过第2端口3c向管路C2流出。

以此，液压泵1形成从液压缸3的第2端口3c朝向溢流阀20R及单向阀21R的工作油的流动（参考箭头AR5及AR6）。另外，溢流阀20R根据其一次侧的压力切换开阀、闭阀，但是不会根据其二次侧的压力切换开阀、闭阀。并且，当溢流阀20R的一次侧的压力低于溢流阀20R的二次侧的压力时，单向阀21R向溢流阀20R的一次侧导入溢流阀20R的二次侧的工作油。另外，管路C2内的工作油通过液压泵1的旋转而引入液压泵1，因此溢流阀20R的一次侧的压力变得低于溢流阀20R的二次侧。

其结果，液压泵1形成从液压缸3的第2端口3c通过管路C13即单向阀21R而朝向液压泵1的第2泵端口1b的工作油的流动（参考箭头AR5～AR8）。另外，图9中，溢流阀20R的一次侧的压力低于溢流阀20R的设定压。因此，不会形成通过溢流阀20R的、从溢流阀20R的二次侧朝向溢流阀20R的一次侧的工作油的流动。但是，溢流阀20R的一次侧的压力高于设定压时，形成通过溢流阀20R的、从溢流阀20R的二次侧朝向溢流阀20R的一次侧的工作油的流动。

另外，若管路C2内的压力低于工作油罐T1的压力，则往复阀7通过二次侧端口7c及管路C8向管路C2供给工作油罐T1的工作油。该工作油的流动在管路C2内的压力达到工作油罐T1的压力时消失。

并且，图9中，作为代表例示出使活塞3a向右侧移动时的液压闭环系统100A的状态，但是在使活塞3a向左侧移动时，除了工作油流动的方向与其压力状态左右相反之外，也能够适用同样的说明。

接着，参考图10～图12，对停止了图9中的旋转中的液压泵1时的液压闭环系统100A的状态进行说明。另外，图10中，黑色粗点线表示管路C1、C4、C7及C12内的压力以及液压泵1与溢流阀20R与单向阀21R之间的压力与溢流阀20L、20R的设定压相等的状态。并且，灰色粗实线表示管路C5及C8内的压力以及液压缸3与溢流阀20R与单向阀21R之间的压力低于溢流阀20R的设定压的状态。另外，图10中，为了使图更为清楚，省略传感器9a及控制装置10的图示。

图11及图12为用于说明液压泵1的结构的概要图，图11是从箭头IV表示的方向观察图12中以单点划线表示的液压泵1的截面的剖视图，图12是从箭头V表示的方向观察图11中以单点划线表示的面中包含的阀板40的滑动面40a的图。另外，图11及图12所示的液压泵1处于旋转状态，第1泵端口1a构成吐出端口，第2泵端口1b构成吸入端口。并且，图11及图12中的高密度的点图案表示第1泵端口1a的工作油的压力比较高的情况，低密度的点图案表示第2泵端口1b的工作油的压力比较低的情况。

如图11及图12所示，液压泵1主要由阀板40、气缸组41、活塞43、闸块45及斜板46构成。

阀板40为在内部形成有第1泵端口1a及第2泵端口1b的非旋转部件。本实施例中，阀板40为圆柱形状，并具有能够与气缸组41滑动接触的滑动面40a。并且，第1泵端口1a及第2泵端口1b分别在滑动面40a上形成圆弧状开口。

气缸组41为在内部形成有多个活塞室42及多个活塞端口44的旋转部件。本实施例中，气缸组41具备9个活塞室42-1～42-9及9个活塞端口44-1～44-9，绕泵旋转轴1X旋转。

活塞43为在气缸组41的活塞室42中向与泵旋转轴1X平行的方向往复移动的部件。并且，活塞43与气缸组41一同绕泵旋转轴1X旋转。本实施例中，活塞43由分别容纳于9个活塞室42-1～42-9的9个活塞43-1～43-9构成。

闸块45为可绕3轴转动地连接在活塞43的一端，并且以能够在斜板46的滑动面46a上的以泵旋转轴1X为中心的圆的圆周上滑动的方式与斜板46的结合的部件。并且，闸块45与气缸组41及活塞43一同绕泵旋转轴1X旋转。本实施例中，闸块45为大致半球体，由分别与9个活塞43-1～43-9连接的9个闸块45-1～45-9构成。

斜板46为决定活塞43的冲程的非旋转部件，提供能够供闸块45滑动的滑动面46a。本实施例中，斜板46构成为，将滑动面46a相对于泵旋转轴1X形成的角度的倾斜角θ且决定活塞43的冲程的倾斜角θ设为固定值，由此液压泵1成为固定容量型。

图12所示的9个虚线圆分别表示9个活塞端口44-1～44-9各自的当前位置。并且，图12表示4个活塞端口44-4～44-7与第1泵端口1a流体连通，3个活塞端口44-1、44-2及44-9以及2个活塞端口44-3及44-8各自的一部分与第2泵端口1b流体连通的状态。

如图12中以箭头AR10表示，9个活塞端口44-1～44-9分别以顺着第1泵端口1a及第2泵端口1b各自的圆弧状开口上方的方式绕泵旋转轴1X旋转。本实施例中，从与通过第1泵端口1a的开口上方的活塞端口连接的的活塞室对第1泵端口1a吐出比较高压的工作油，在与通过第2泵端口1b的开口上方的活塞端口连接的活塞室引入来自第2泵端口1b的比较低压的工作油。

并且，阀板40具有在滑动面40a上开口且与第1泵端口1a的内壁连接的小孔50。小孔50用于缓和与第1泵端口1a（吐出端口）的开口流体连接的活塞端口在流体连接于第2泵端口1b（吸入端口）的开口时的急剧的压力变化。具体而言，如图12中以活塞端口44-8表示，活塞端口44-8的一部分与第2泵端口1b流体连接时，通过小孔50向第2泵端口1b导入第1泵端口1a的工作油（参考箭头AR1）。由此，在活塞端口44-8完全流体连接于第1泵端口1a之前，增大比较低压的第2泵端口1b中的工作油的压力。

并且，阀板40具有在滑动面40a上开口且与第2泵端口1b的内壁连接的小孔51。小孔51用于缓和与第2泵端口1b（吸入端口）的开口流体连接的活塞端口在流体连接于第1泵端口1a（吐出端口）的开口时的急剧的压力变化。具体而言，活塞端口的一部分与第1泵端口1a流体连接时，通过小孔51向对应的活塞室及第2泵端口1b导入第1泵端口1a的工作油。由此，在该活塞端口完全流体连接于第1泵端口1a之前，增大比较低压的对应的活塞室及第2泵端口1b中的工作油的压力。

另外，虽未图示，当液压泵1向与箭头AR10表示的方向相反的方向旋转时，阀板40具备与小孔50、51相同作用的其他小孔。

利用这些小孔50、51，液压泵1防止活塞端口及活塞室中的工作油的压力急剧变化而产生脉动等现象。

在此，再次参考图10，在液压泵1的旋转停止的时刻，第1泵端口1a（吐出端口）侧的管路C1、C4、C7、C12内的压力处于高于第2泵端口1b（吸入端口）侧的管路C2、C5、C8、C13内的压力的状态。另外，该状态与图10中以黑色粗点线及以灰色粗实线表示的压力状态不同。并且，第1泵端口1a侧的压力高于溢流阀20L的设定压，因此溢流阀20L呈开阀状态。另一方面，第2泵端口1b侧的压力低于溢流阀20R的设定压，因此溢流阀20R成为闭阀状态。

之后，第1泵端口1a侧的压力通过小孔50或小孔51到达第2泵端口1b侧，增大液压泵1与溢流阀20R与单向阀21R之间的工作油的压力。另外，第1泵端口1a侧的压力随着第1泵端口1a侧的工作油向第2泵端口1b侧移动而减少。

若液压泵1与溢流阀20R与单向阀21R之间的工作油的压力增大而达到溢流阀20R的设定压，则溢流阀20R成为开阀状态，其工作油到达溢流阀20R的二次侧。

若第1泵端口1a侧的工作油的压力减少而低于溢流阀20L的设定压，则溢流阀20L成为闭阀状态。此时，第2泵端口1b侧的工作油的压力也低于溢流阀20R的设定压，因此溢流阀20R也成为闭阀状态。其结果，如图10中以黑色粗点线表示，管路C1、C4、C7及C12内的工作油的压力以及液压泵1与溢流阀20R与单向阀21R之间的工作油的压力成为大致与溢流阀20L、20R的设定压相同的压力。

以此，液压泵1的旋转处于停止状态时，液压闭环系统100A使第1泵端口1a及第2泵端口1b各自中的压力成为大致与溢流阀20L、20R的设定压相等的压力。这是为了事先增大使液压泵1开始旋转之前的液压泵1的两个泵端口中的工作油的压缩度。严格来讲，是为了事先增大吸入端口中的工作油的压缩度，但是实际上在液压泵1开始旋转之前并不确定哪个泵端口会成为吸入端口，因此事先增大两个泵端口中的工作油的压缩度。

其结果，液压闭环系统100A能够减小通过液压泵1的旋转引入液压泵1中的工作油的体积变化（压缩容量），并改善液压泵1开始旋转时的流量及压力的上升响应性。

在此，参考图13，对由于溢流阀20L、20R的设定压的不同引起的液压泵1的吐出压的上升时间的变化进行说明。另外，图13的上段表示液压泵1的吐出压的时间推移，图13的下段表示液压泵1的转速的时间推移。

并且，图13上段中以实线表示的推移表示将溢流阀20L、20R的设定压设为P1（＞0）[MPa]时的推移，图13上段中以点线表示的推移表示将溢流阀20L、20R的设定压设为0[MPa]时的推移。

如图13下段中表示，若在时刻t0使液压泵1开始旋转，则将溢流阀20L、20R的设定压设为P1[MPa]（例如为2[MPa]）时的液压泵1的吐出压立刻开始上升。而且，从液压泵1开始旋转起经过时间t1[ms]（例如为8～10[ms]）为止，液压泵1的吐出压缓慢上升，经过时间t1[ms]之后，以与液压泵1的转速相应的比例持续上升。

另一方面，尽管液压泵1处于旋转状态，将溢流阀20L、20R的设定压设为0[MPa]时的液压泵1的吐出压在经过时间t2（＞t1）[ms]为止以不足0[MPa]的状态推移。另外，图13上段中，为了便于说明，将负压的值表示为0[MPa]。而且，在从液压泵1开始旋转起经过时间t2[ms]的时刻，液压泵1的吐出压开始上升，到经过时间t3（＞t2）[ms]（例如为28.5[ms]）为止缓慢上升。而且，经过时间t3[ms]之后，液压泵1的吐出压以与液压泵1的转速相应的比例持续上升。另外，液压泵1的转速在从开始旋转起经过时间t4（t2＜t4＜t3）[ms]（例如为25[ms]）的时刻达到规定的转速N1[rpm]。

如此，将溢流阀20L、20R的设定压设为P1[MPa]时，液压泵1在开始旋转后经过时间t1[ms]的时刻，开始正常的吸入。以下，将开始正常的吸入为止所需要的时间称为“吐出压上升时间”。相对于此，将溢流阀20L、20R的设定压设为0[MPa]时，液压泵1在开始旋转后经过时间t2[ms]为止，处于伴随气蚀的吸入不良状态，即泵吐出效率下降的状态。而且，液压泵1在经过时间t3的时刻才能够开始正常的吸入。

通过以上结构，液压闭环系统100A能够通过溢流阀20L、20R控制液压泵1停止旋转时的液压泵1的2个端口1a、1b各自中的压力。其结果，液压闭环系统100A能够在液压闭环系统100的效果的基础上，或者与液压闭环系统100的效果独立地改善液压泵1开始旋转时的流量及压力的上升特性。

并且，通过将溢流阀20L、20R的设定压设为高于0[MPa]的值P1[MPa]，液压闭环系统100A能够抑制或避免液压泵1开始旋转时的伴随气蚀的吸入不良，从而缩短吐出压上升时间。

实施例3

接着，参考图14，对本发明的第3实施例所涉及的液压闭环系统100B进行说明。另外，图14是表示液压闭环系统100B的结构例的概要图。

液压闭环系统100B代替往复阀7而具备冲洗阀7A，在这一点上与液压闭环系统100A不同，但是在其他点上与液压闭环系统100A相同。

因此，省略相同点的说明并详细说明不同点。另外，对于与液压闭环系统100A相同的构成要件，使用与为了说明液压闭环系统100A而使用的参考符号相同的参考符号。

冲洗阀7A具备：单向阀7A1，在管路C2中的工作油的压力达到规定压时成为开阀状态；及单向阀7A2，在管路C1中的工作油的压力达到规定压时成为开阀状态。

单向阀7A1配置于管路C7上，在管路C2中的工作油的压力达到规定压时成为开阀状态，使工作油罐T1的工作油通过管路C11及管路C7导入管路C1内。另外，单向阀7A1在管路C2中的工作油的压力低于规定压时成为闭阀状态，截断工作油罐T1与管路C1之间的工作油的流动。并且，单向阀7A1可构成为在管路C2中的工作油的压力高于管路C1中的工作油的压力时成为开阀状态，也可构成为在管路C2中的工作油的压力低于管路C1中的工作油的压力时也成为开阀状态。并且，单向阀7A1可构成为，在管路C2中的工作油的压力高于管路C1中的工作油的压力时成为开阀状态，在管路C2中的工作油的压力低于管路C1中的工作油的压力时成为闭阀状态。

单向阀7A2配置于管路C8上，在管路C1中的工作油的压力达到规定压时成为开阀状态，使工作油罐T1的工作油通过管路C11及管路C8导入管路C2内。另外，单向阀7A2在管路C1中的工作油的压力低于规定压时成为闭阀状态，截断工作油罐T1与管路C2之间的工作油的流动。并且，单向阀7A2可构成为在管路C1中的工作油的压力高于管路C2中的工作油的压力时成为开阀状态，也可构成为在管路C1中的工作油的压力低于管路C2中的工作油的压力时也成为开阀状态。并且，单向阀7A2可构成为在管路C1中的工作油的压力高于管路C2中的工作油的压力时成为开阀状态，在管路C1中的工作油的压力低于管路C2中的工作油的压力时成为闭阀状态。

如此，当液压泵1旋转，管路C1及管路C2中的一个中的工作油的压力变得低于工作油罐T1中的工作油的压力时，即工作油不足时，冲洗阀7A通过工作油罐T1的工作油来弥补该不足。

通过以上结构，液压闭环系统100B与液压闭环系统100A同样地，能够通过溢流阀20L、20R控制液压泵1停止旋转时的液压泵1的2个端口1a、1b各自中的压力。其结果，液压闭环系统100B与液压闭环电路100A同样地，能够改善液压泵1开始旋转时的流量及压力的上升特性。

并且，液压闭环系统100B与液压闭环系统100A同样地，通过将溢流阀20L、20R的设定压设为高于0[MPa]的值P1[MPa]，能够抑制或避免液压泵1开始旋转时的伴随气蚀的吸入不良，从而缩短吐出压上升时间。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明的范围内，能够对上述实施例加以各种变形及置换。

例如，上述实施例中，液压闭环系统100、100A、100B为以液压泵1驱动液压缸3的结构，但是也可以是以液压泵1驱动液压马达的结构。

并且，上述实施例中，液压闭环系统100、100A、100B为了移动作为被控制部的大负荷容量型液压驱动式大型平面磨床的工作台而使用，但是可以为了移动作为被控制部的注射成型机的注射缸或可动压板而使用，也可以为了移动作为被控制部的其他施工机械的构成部件而使用。

并且，本申请主张基于2011年11月7日申请的日本专利申请2011-243809号的优先权及基于日本专利申请2011-243810号的优先权，并通过参考将这些日本专利申请的全部内容援用于本申请中。

符号说明

1-液压泵，1a-第1泵端口，1b-第2泵端口，2-电动马达，3-液压缸，3a-活塞，3b-第1端口，3c-第2端口，3L-第1油室，3R-第2油室，4L、4R-安全阀，7-往复阀，7a-一次侧端口，7b、7c-二次侧端口，9-输出检测用传感器，9a-位置传感器，9b-旋转传感器，9c1-第1吐出量传感器，9c2-第2吐出量传感器，10-控制装置，11-电动马达控制部，12-泵效率计算部，13-泵状态判定部，15-输入装置，16-显示装置，17-语音输出装置，100-液压闭环系统，T1-工作油罐。

Claims (5)

1.一种液压闭环系统，其能够驱动具有第1端口及第2端口的液压缸或液压马达，其特征在于，具备：

液压泵，具有通过第1管路与所述第1端口流体连通的第1泵端口及通过第2管路与所述第2端口流体连通的第2泵端口；

电动马达，控制所述液压泵的旋转；

电动马达控制部，根据通过所述液压缸或所述液压马达移动的被控制部的实测移动速度，对与所述被控制部的目标移动速度相对应的控制指令值进行反馈控制，从而控制所述电动马达；及

泵状态判定部，根据所述控制指令值和所述实测移动速度来判定所述液压泵的状态。

2.根据权利要求1所述的液压闭环系统，其特征在于，

所述泵状态判定部针对所述液压泵的各个旋转方向判定所述液压泵的状态。

3.根据权利要求1所述的液压闭环系统，其特征在于，具备：

溢流阀，分别配置于所述第1管路及所述第2管路；及

单向阀，与各个所述溢流阀并联连接，并且阻止工作油从所述液压泵向所述液压缸或所述液压马达流动。

4.根据权利要求3所述的液压闭环系统，其特征在于，

所述液压泵为轴向活塞泵。

5.根据权利要求3所述的液压闭环系统，其特征在于，

所述液压闭环系统具备安全阀，所述安全阀分别配置于连结所述第1管路与工作油罐的管路及连结所述第2管路与工作油罐的管路，

所述溢流阀的设定压小于所述安全阀的设定压。