CN104061201A - 液压回路、液压缸及具备该液压缸的加工机以及液压回路的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够对供给到液压驱动器的压力油进行冷却来控制该液压驱动器的动作的液压回路，利用该液压回路来进行驱动的液压缸或具备该液压缸的加工机，或者液压回路的控制方法。本发明的液压回路具有：第1液压泵，吐出供给到液压驱动器的压力油；切换阀，配置在来自液压驱动器的回油所流入的油路上，并回收来自该液压驱动器的该回油；冷却部，对通过切换阀回收的回油进行冷却；及第2液压泵，将在冷却部冷却的回油再供给到所述油路。

Description

液压回路、液压缸及具备该液压缸的加工机以及液压回路的控制方法

技术领域

本申请主张基于2013年3月22日申请的日本专利申请第2013-060989号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种液压回路、液压缸及具备该液压缸的加工机以及液压回路的控制方法。

背景技术

液压驱动器中具有控制被供给的压力油（工作油）的流量来控制其动作的部件。液压驱动器中具有例如由缸体和杆构成的液压缸等。

专利文献1中公开有如下技术，即在利用液压缸来驱动的轧机（加工机）中，检测缸杆的位移而根据检测出的位移来对液压缸动作时的缸杆的驱动进行反馈控制。

专利文献1：日本特开平11-156412号公报

然而，专利文献1中公开的技术中，当连续驱动液压缸时，或以高负荷驱动时，有可能因压力油（工作油）的温度上升而无法进行反馈控制。液压缸等液压驱动器中，例如因液压泵的机械损失、油路（配管）中的流体摩擦等而发热。并且，专利文献1所公开的技术中没有与连续驱动液压缸时或以高负荷驱动液压缸时冷却温度上升了的压力油的技术相关的记载。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够对供给到液压驱动器的压力油进行冷却来控制该液压驱动器的动作的液压回路、利用该液压回路进行驱动的液压缸或具备该液压缸的加工机、或者液压回路的控 制方法。

根据本发明的一方式，提供一种液压回路，其控制供给到液压驱动器的压力油，从而控制该液压驱动器的动作，其中，具有：第1液压泵，双向吐出供给到所述液压驱动器的所述压力油；切换阀，配置在来自所述液压驱动器的回油所流入的油路上，且回收来自该液压驱动器的回油；冷却部，对通过所述切换阀回收的回油进行冷却；及第2液压泵，将由所述冷却部冷却的回油再供给到所述油路。也可以是如下液压回路，即还具有：检测部，检测所述第1液压泵或所述压力油的温度；及控制部，根据所述检测部检测出的温度来控制所述切换阀的开度，且所述控制部通过控制所述开度，将由所述冷却部冷却的回油的流量控制在所述第1液压泵的吐出流量以下，从而使所述油路内被加热的油的一部分返回到所述冷却部，并且将在所述冷却部内冷却的油再供给到所述油路而进行热交换。也可以是所述控制部根据所述液压驱动器的驱动方向控制所述切换阀的阀芯的位置的液压回路。并且，也可以是利用上述任一液压回路来对被供给的工作油进行冷却的液压缸。另外，也可以是具备所述液压缸的加工机。

根据本发明的另一方式，提供一种液压回路的控制方法，其控制供给到液压驱动器的压力油，从而控制该液压驱动器的动作，其中，包括：压力油供给步骤，利用第1液压泵吐出所述压力油，且将吐出的该压力油供给到所述液压驱动器；回油回收步骤，利用配置在来自所述液压驱动器的回油所流入的油路上的切换阀来回收来自该液压驱动器的回油的一部分或全部；冷却步骤，对所回收的回油进行冷却；及压力油再供给步骤，利用第2液压泵将冷却后的回油再供给到所述油路。也可以是如下液压回路的控制方法，即所述回油回收步骤根据所述第1液压泵或所述压力油的温度来控制所述切换阀的开度，从而控制冷却的回油的流量，且所述压力油再供给步骤通过控制所述第2液压泵的动作来对再供给到所述油路的被冷却了的回油的流量进行控制。

发明效果：

根据本发明所涉及的液压回路、利用该液压回路来进行驱动的液压缸 或具备该液压缸的加工机、或者液压回路的控制方法，能够对供给到液压驱动器的压力油进行冷却，从而控制该液压驱动器的动作。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的液压回路的一例的示意回路图。

图2是表示液压回路的其他例子（比较例）的示意回路图。

图3是对本发明的实施方式所涉及的液压回路的控制方法的一例进行说明的说明图。

图4是对本发明的实施例所涉及的加工机（磨削机）的例子进行说明的示意外观图。

图中：10-液压回路，11-切换阀（电磁阀、电磁切换阀等），11thr-节流阀（油门阀等），12-冷却部，13-检测部，14-控制部，20-液压缸（液压驱动器），20Stg-载物台，100-加工机（磨削机、研磨机等），a、b-切换阀的阀芯的位置，Pp-第1液压泵，Pc-第2液压泵（电荷泵等），Tnk-罐（工作油罐等），Vca、Vcb-止回阀（单向阀等），Vsa、Vsb-安全阀（泄压阀等），Wk-工作载物台。

具体实施方式

参考附图对本发明的非限定性的例示的实施方式进行说明。另外，在所有附图中，对相同或对应的部件或组件标以相同或对应的参考符号，并省略重复说明。另外，附图的目的不在于表示部件或组件之间的相对比值。因此，具体尺寸可由本领域技术人员对照以下非限定性实施方式来确定。

以下，利用实施方式所涉及的液压回路10及通过该液压回路10驱动的液压驱动器（本实施方式中为液压缸20）来对本发明进行说明。另外，本发明除本实施方式以外，只要是使用压力油的液压回路或液压驱动器，且使用时（驱动时）伴有发热，则能够应用于任一个。

利用本实施方式所涉及的液压回路10，以下述所示的顺序对本发明进 行说明。

1.液压回路及液压驱动器（液压缸）

2.液压回路的控制方法

3.加工机的例子（实施例）

［1.液压回路及液压驱动器（液压缸）］

图1中示出本发明的实施方式所涉及的液压回路10。图1是表示本发明的实施方式所涉及的液压回路（及液压驱动器）的一例的示意回路图。其中，图1中记载的实线表示油路（压力油、工作油的通道）。并且，附加有//的实线表示电控系统。双重实线表示机械性动力系统。单点划线表示温度检测用导线。

另外，图1中作为液压驱动器图示有液压缸20，但本发明所涉及的液压回路10还能够适用于图2中示出的液压缸20以外的液压驱动器。

如图1所示，液压回路10为控制供给到液压缸20（液压驱动器）的压力油（工作油）来控制液压缸20（载物台20Stg）的动作的回路。液压回路10具有：液压泵（第1液压泵）Pp，双向吐出供给到液压缸20的压力油；切换阀11，回收来自液压缸20的回油；冷却部12，对由切换阀11回收的回油进行冷却；及液压泵（第2液压泵）Pc，将由冷却部12冷却的回油再供给到油路中。并且，液压回路10在本实施方式中将检测液压泵Pp的温度的检测部13与控制液压回路10的整体的动作的控制部14相连接。另外，液压回路10还具有：止回阀（单向阀等）Vca、Vcb，防止从液压泵Pc再供给的回油的逆流；及安全阀（泄压阀等）Vsa、Vsb，对供给压力油的油路及回油所流入的油路的最大压力进行调整。

液压回路10控制液压泵Pp的吐出动作来控制从液压泵Pp吐出的压力油的流量（压力）及吐出方向。液压回路10在例如前进驱动V+液压缸20的载物台20Stg时，向A-Line供给压力油。并且，液压回路10在后退驱动V-液压缸20的载物台20Stg时，向B-Line供给压力油。

并且，液压回路10通过控制从液压泵Pp吐出的压力油的流量来控制供给到液压缸20（液压驱动器）的压力油（工作油的流量）。由此，液压回路10通过控制供给到液压缸20的压力油而能够控制液压缸20的载物 台20Stg的移动。

另外，本发明所涉及的液压回路10在连续驱动液压缸20的情况下，或者在以高负荷进行驱动的情况下，在压力油（工作油）的温度上升时，利用切换阀11回收来自液压缸20的回油。此时，液压回路10将回收的回油积存于罐Tnk中。并且，液压回路10对利用冷却部12回收的回油进行冷却。接着，液压回路10利用液压泵Pc将被冷却的回油再供给到油路中。由此，液压缸20能够将被加热的（发热的）压力油更换为相对低温的工作油。即，液压缸20为了冷却被加热的（发热的）压力油，使油路内的被加热的油（压力油）的一部分返回到冷却部12，并且将在冷却部12内冷却的油再供给到油路中来进行热交换。

液压缸20利用被供给的压力油（工作油）向长边方向（杆的轴向）伸缩。液压缸20例如能够由缸体容器及杆（活塞）等构成。在本实施方式中液压缸20上固定有杆。并且，在本实施方式中液压缸20在杆的内部在其轴向上具备油路。由此，液压缸20从杆内部的油路向其缸体容器内供给压力油。并且，液压缸20通过向缸体容器内供给压力油，从而相对于杆与缸体容器相对移动。此时，液压缸20根据缸体容器的相对移动而使固定于缸体容器的载物台20Stg向杆的轴向移动。

液压泵Pp（第1液压泵）吐出供给到液压泵20的压力油。液压泵Pp机械性地连接于成为动力源的马达M的输出轴，且利用马达M的驱动力进行驱动。液压泵Pp通过控制其吐出流量及吐出方向来控制供给到油路（A-Line、B-Line）的压力油的流量及流动方向。另外，马达M由控制部14（后述）进行控制。

切换阀11回收来自液压缸20的回油。如图1所示，切换阀11连接于来自液压缸20的回油所流入的油路（A-Line、B-Line）。并且，切换阀11将回收的回油积存于罐Tnk中。另外，为了确保切换阀11的背压，本实施方式所涉及的液压回路10可在切换阀11与罐Tnk之间进一步具备节流阀（油门阀）11thr。另外，切换阀11也可使用由被输入的电信号控制的电磁阀、电磁切换阀等。

具体而言，切换阀11具备通过控制部14（后述）来切换为a位置、b 位置及中间位置的阀芯。并且，切换阀11通过控制部14而根据压力油的流动方向来切换其阀芯的位置，改变其内部通道的路径。另外，切换阀11通过控制部14而根据所回收的回油的温度和/或流量来控制切换时间和/或其开度。另外，关于切换阀11的动作，在后述的[2.液压回路的控制方法]中进行说明。

冷却部12冷却所回收的回油。冷却部12利用切换阀11来将所回收的回油暂时积存在罐Tnk中。并且，冷却部12冷却暂时积存于罐Tnk中的回油。冷却部12冷却积存于罐Tnk中的回油的方法能够使用公知的技术（对油进行冷却的方法）。另外，能够在本发明中使用的冷却部12并不限定于图1所示的部件。即，能够在本发明中使用的冷却部12只要是能够对积存的工作油进行冷却的部件即可。

液压泵（第2液压泵）Pc将由冷却部12冷却的回油再供给到油路。液压泵Pc机械性地连接于成为动力源的马达Mc的输出轴，且利用马达Mc的驱动力进行驱动。另外，马达Mc由控制部14（后述）进行控制。在本实施方式中，液压泵Pc经（经由）后述的止回阀Vca或Vcb，使被冷却的回油流入（再供给到）A-Line或B-Line。并且，在液压泵Pc中能够使用单向泵等。

检测部13检测液压泵Pp的温度。并且，检测部13将检测出的温度输出于控制部14。检测部13可配置于液压泵Pp以外的油路、液压缸20或能够检测其他压力油的温度的位置。另外，检测部13检测温度的方法能够使用公知的技术（例如温度传感器）。

控制部14能够控制液压回路10的整体的动作。控制部14根据例如从液压回路10的外部输入的信息（有关操作量及操作方向的信息）控制液压泵Pp的吐出流量及吐出方法。由此，控制部14能够控制供给到液压回路10的压力油的流量及流动方向。

控制部14也可利用例如为了控制液压驱动器（液压缸20）的动作而预先搭载的控制器。其中，控制器能够由包括CPU及存储器（ROM、RAM等）等的运算处理装置构成。

本发明所涉及的控制部14根据检测部13所检测的检测结果（温度） 来判断是否对压力油（工作油）进行冷却。并且，当控制部14判断对压力油进行冷却时，控制切换阀11的阀芯的位置（及开度）而回收来自液压缸20的回油。另外，控制部14控制冷却部12的动作来对所回收的回油进行冷却，并控制液压泵Pc的动作来将被冷却的回油再供给到油路中。由此，控制部14能够将被加热的（发热的）压力油交换成被冷却的回油（能够进行热交换），因此能够通过被冷却的回油对液压回路10等进行冷却。另外，控制部14对液压回路10进行冷却的动作在后述的[2.液压回路的控制方法]中进行说明。

止回阀Vca、Vcb防止从液压泵Pc再供给的回油逆流。止回阀Vca、Vcb例如能够使用单向阀等。

安全阀Vsa、Vsb为排出油路的压力油来防止配管等的破损的阀。即，安全阀Vsa、Vsb对供给有压力油的油路及回油所流入的油路的最大压力进行调整。安全阀Vsa、Vsb例如能够使用泄压阀、比例阀及压力调整阀等。

图2中示出液压回路的其他例子（比较例）。另外，图2中记载的实线表示油路（压力油、工作油的通道）。并且，附加有//的实线表示电控系统。双重实线表示机械性动力系统。

如图2所示，当供给到液压缸20的压力油（工作油）被加热（发热）时，其他例子的液压回路利用冷却器ColrA及ColrB对压力油的油路进行冷却。其他例子的液压回路中，与本发明的实施方式所涉及的液压回路10相比，由于配置冷却器ColrA及ColrB，压力油的油路变得复杂，并且存在液压回路大型化的可能性。并且，将冷却器ColrA及ColrB配置在油路的配管内部时，同样压力油的油路的直径进一步变大，压力油的油路变得复杂，并且液压回路大型化。

如上，根据本发明的实施方式所涉及的液压回路10或使用液压回路10的液压驱动器（液压缸20），即使在驱动时（作业时）压力油（工作油）被加热（或者发热）时，也能够利用切换阀11及冷却部12对压力油进行冷却。根据液压回路10或液压驱动器（液压缸20），即使在例如因液压泵Pp的机械损失或配管内的压力油的压力损失而发热时，也能够利 用切换阀11及冷却部12来更换压力油，并对液压回路10等进行冷却。即，根据液压回路10或液压驱动器（液压缸20），即使来自油路（配管）的放热（放热量）较少时，也能够使用切换阀11及冷却部12来更换压力油，并对油路（液压回路10、液压驱动器）进行冷却。

另外，根据本发明的实施方式所涉及的液压回路10或使用液压回路10的液压驱动器（液压缸20），能够对切换阀11的阀芯的位置进行切换，因此能够根据压力油的流动方向来选择所替换的压力油（所回收的回油）。并且，根据液压回路10或使用液压回路10的液压驱动器（液压缸20），能够根据所回收的回油（所替换的压力油）的流量来控制（变更）切换阀11的切换时间（回收时间）。另外，根据液压回路10或使用液压回路10的液压驱动器（液压缸20），能够根据加热状态（发热状态）来控制（变更）切换阀11的开度。由此，根据本发明的实施方式所涉及的液压回路10或使用液压回路10的液压驱动器（液压缸20），能够根据压力油的流动方向及温度（所回收的回油的流量），使用1个冷却部12来对压力油（液压回路10等）进行冷却。

[2.液压回路的控制方法]

利用图3对本发明的实施方式所涉及的液压回路10（控制部14）的控制方法进行说明。图3是对本实施方式所涉及的液压回路10的控制方法的一例进行说明的说明图。其中，图3的纵轴是示意地表示载物台20Stg（图1）的工作台速度V[m/s]、液压泵Pp（图1）的吐出流量Q[m3/s]及进行驱动的马达M（图1）的转速N[rad/s]的时间波形的图。图3的横轴为经过时间t[s]。如图3所示，这3种状态量（V、Q、N）具有比例关系。以下，对本实施方式所涉及的液压回路10的控制部14（图1）根据吐出流量Q进行控制的方法（液压回路的控制方法）进行说明。

另外，图3为液压回路10（控制部14）的控制方法的一例，能够在本发明中使用的控制方法并不限定于图3所示的方法。液压回路10（控制部14）例如也可为基于工作台速度V或转速N的液压回路的控制方法。

如图3所示，本实施方式所涉及的液压回路10的控制部14（图1），首先作为压力油供给步骤，从液压泵Pp吐出压力油，且将吐出的压 力油供给到液压缸20（图1）。控制部14例如能够根据操作员进行操作的操纵杆（未图示）的操作方向及操作量输入的信息来控制液压泵Pp的吐出流量Q及吐出方向。

接着，作为回油回收步骤，控制部14控制切换阀11（图1）的动作来回收来自液压缸20的回油的一部分或全部。其中，控制部14优选在液压泵Pp的吐出流量Q恒定（例如图3中+Qmax或-Qmax）时回收回油。并且，控制部14根据检测部13（图1）检测出的检测结果来控制回收回油的开始时刻及回收时间。如图3所示，例如当液压泵Pp的吐出流量Q为+Qmax时，控制部14将切换阀11的阀芯的位置设为a位置（图1），并在回收时间（Sol_A）内回收回油。并且，如图3所示，例如当液压泵Pp的吐出流量Q为-Qmax时，控制部14将切换阀11的阀芯的位置设为b位置（图1），并在回收时间（Sol_B）内回收回油。

另外，控制部14也可检测例如液压泵Pp的吐出方向而根据检测出的吐出方向来选择切换阀11的阀芯的位置。并且，控制部14也可进一步控制切换阀11的开度来控制（变更）回收回油的回收时间。另外，控制部14也可在液压泵Pp的吐出流量Q并不恒定时（例如在加速时）回收回油。

控制部14也可将例如检测部13检测出的温度成为预定的温度以上时作为回收回油的开始时刻。并且，控制部14也可根据例如检测部13检测出的温度来计算进行排热的排热量Hex（及回收的流量Qex），且将计算出的排热量Hex代入下式，计算回收回油的回收时间Δt。

（式1）

Δt=Hex/｛Co×ρo×Qex×（T1-T2）｝

其中，Co为压力油（工作油）的比热。ρo为压力油（工作油）的密度。T1为检测部13检测的温度（冷却前的温度）。T2为积存在罐Tnk（图1）中的工作油的温度（冷却后的温度）。

另外，预定的温度是指与液压回路10、液压缸20及压力油的种类对应之温度。并且，所谓预定的温度能够设定为预先通过实验或计算等决定的温度。另外，预定的温度也可设为通过工作人员等输入的温度。

接着，作为压力油再供给步骤，控制部14通过控制液压泵Pc的动作，将被冷却的回油再供给到油路中。此时，控制部14通过控制液压泵Pc的吐出流量，从而控制再供给到油路中的被冷却的回油的流量。并且，控制部14根据所回收的压力油的流量来控制液压泵Pc的吐出流量。控制部14通过控制切换阀11的阀芯的位置及开度，从而例如将通过冷却部12冷却的回油的流量控制在液压泵Pp的吐出流量以下，使被加热的压力油的一部分返回冷却部12，并且再供给在冷却部12内冷却了的油而进行热交换。

另外，作为回油回收步骤，控制部14并不限定于上述所示的方法。作为回油回收步骤，控制部14可进行回油的回收、冷却及再供给的反馈控制（P控制、PI控制及PID控制）直至例如检测部13所检测的温度达到所期望的温度为止。

[实施例]

利用具备实施方式所涉及的液压回路10及液压驱动器（液压缸20）的加工机的实施例来对本发明进行说明。其中，加工机为磨削机、研磨机等进行机械加工的机械。

图4是对本发明的实施例所涉及的加工机（磨削机）100的一例进行说明的示意外观图。另外，能够使用本发明所涉及的液压回路10及液压驱动器的加工机并不限定于图4所示的加工机。

如图4所示，本实施例所涉及的磨削机（加工机）100在第1砂轮配置部Sg1及第2砂轮配置部Sg2分别配置有砂轮（未图示）。并且，本实施例所涉及的磨削机100使分别配置在第1砂轮配置部Sg1及第2砂轮配置部Sg2的砂轮旋转，从而使旋转的砂轮与配置在工作载物台Wk的加工对象物（未图示）接触，对加工对象物进行加工（磨削、研磨等）。其中，工作载物台Wk相当于实施方式所涉及的液压缸20的载物台20Stg。

进行加工时，磨削机100利用实施方式所涉及的液压回路10及液压缸20，使工作载物台Wk（载物台20Stg）在图中向+（X）方向进行往复移动。此时，当磨削机100连续驱动液压缸20时，或以高负荷进行驱动时可能产生发热。并且，具有磨削机100因加工时的发热而加工精度下降的 可能性。

因此，磨削机100为了将包括加工时的液压回路10及液压缸20的机械整体的温度保持为恒定，利用液压回路10的切换阀11及冷却部12（图1）等对机械及压力油等进行冷却。由此，磨削机100能够将机械整体的温度保持为恒定，因此能够提高加工精度。

另外，对本实施例所涉及的磨削机100的机械及压力油等进行冷却的方法，与本实施方式所涉及的液压回路10及液压缸20的控制方法（[2.液压回路的控制方法]）相同，因此省略说明。

综上所述，根据本发明的实施例所涉及的加工机，能够获得与实施方式所涉及的液压回路10或使用液压回路10的液压驱动器（液压缸20）相同的效果。

如上所述，对本发明的优选液压回路、液压驱动器（液压缸）及加工机所涉及的实施方式或实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式或实施例。并且，本发明可根据所附技术方案进行各种变形或变更。

Claims (7)

1.一种液压回路，其控制供给到液压驱动器的压力油来控制该液压驱动器的动作，其特征在于，具有：

第1液压泵，双向吐出供给到所述液压驱动器的所述压力油；

切换阀，配置在来自所述液压驱动器的回油所流入的油路上，并回收来自该液压驱动器的回油；

冷却部，对通过所述切换阀回收的回油进行冷却；及

第2液压泵，将由所述冷却部冷却的回油再供给到所述油路。

2.根据权利要求1所述的液压回路，其特征在于，还具有：

检测部，检测所述第1液压泵或所述压力油的温度；及

控制部，根据所述检测部检测出的温度来控制所述切换阀的开度，

所述控制部通过控制所述开度来将由所述冷却部冷却的回油的流量控制在所述第1液压泵的吐出流量以下，从而使所述油路内被加热的油的一部分返回到所述冷却部，并且将在所述冷却部内冷却的油再供给到所述油路而进行热交换。

3.根据权利要求2所述的液压回路，其特征在于，

所述控制部根据所述液压驱动器的驱动方向控制所述切换阀的阀芯的位置。

4.一种液压缸，其中，

所述液压缸利用权利要求1至3中任一项所述的液压回路对被供给的工作油进行冷却。

5.一种加工机，其中，

所述加工机具备权利要求4所述的液压缸。

6.一种液压回路的控制方法，其控制供给到液压驱动器的压力油，从而控制该液压驱动器的动作，其特征在于，包括：

压力油供给步骤，利用第1液压泵吐出所述压力油，且将吐出的该压力油供给到所述液压驱动器；

回油回收步骤，利用配置在来自所述液压驱动器的回油所流入的油路上的切换阀回收来自该液压驱动器的回油的一部分或全部；

冷却步骤，对所回收的回油进行冷却；及

压力油再供给步骤，利用第2液压泵将被冷却的回油再供给到所述油路。

7.根据权利要求6所述的液压回路的控制方法，其特征在于，

所述回油回收步骤根据所述第1液压泵或所述压力油的温度来控制所述切换阀的开度，从而控制冷却的回油的流量，

所述压力油再供给步骤通过控制所述第2液压泵的动作对再供给到所述油路的被冷却的回油的流量进行控制。