JP2000240614A - 重量物の昇降駆動用の液圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量物を途中まで上昇させて一旦停止させた
後にそれを再び上昇させたときにスムーズに重量物を上
昇させることができるようにする。 【解決手段】 重量物８を上昇させたり下降させたりす
る場合には、第１の切換弁１０を第２の流体機械６の高
圧ポート６ａと液圧シリンダ７のポート７ａとを連通さ
せる位置にすると共に、第２の切換弁２０を第２の流体
機械６の高圧ポート６ａからタンク９へ向かう流体の流
れを遮断する位置にする。また、重量物８を途中の位置
まで上昇させて一旦停止させた後にそれを再び上昇させ
る場合には、第１の切換弁１０を液圧シリンダ７のポー
ト７ａから第２の流体機械６の高圧ポート６ａへ向かう
流体の流れを遮断する位置にすると共に、第２の切換弁
２０を第２の流体機械６の高圧ポート６ａとタンク９と
を連通させる位置にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プレス機械の金
型の昇降装置、フォークリフトなどの荷役の昇降装置，
エレベータ装置，横型フライスのスピンドル昇降装置な
どのように液圧により駆動される重量物の昇降駆動用の
液圧装置に関し、特に可変容量型のトランスフォーマを
用いた液圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液圧シリンダを定圧力源システム
により省エネルギで駆動するために可変容量型のトラン
スフォーマを用いた液圧装置としては、例えば図２に示
すようなものがある。この液圧装置は、可変容量型の液
圧モータである第１の流体機械５の高圧ポート５ａと蓄
圧器４とを接続し、その第１の流体機械５の高圧ポート
５ａに略一定の高圧の圧液が導かれるようにしている。
したがって、この第１の流体機械５の押しのけ容積を変
化させることにより、その第１の流体機械５の回転軸１
５に作用する軸トルクの大きさを及び方向を操作するこ
とができる。

【０００３】その第１の流体機械５は、その回転軸１５
が固定容量型の液圧ポンプである第２の流体機械６の回
転軸１６に機械的に連結されている。したがって、第１
の流体機械５の軸トルクが変化すると、第２の流体機械
６の回転速度が変化し、それによって第２の流体機械６
の吐出量が変化する。その第２の流体機械６は、高圧ポ
ート６ａが液圧シリンダ７のポート７ａに接続されてい
る。したがって、第２の流体機械６が吐出する吐出量に
より、液圧シリンダ７に結合されている重量物８の移動
速度を制御することができる。

【０００４】なお、上述した第１の流体機械５と第２の
流体機械６のように、押しのけ容積を制御することので
きる可変容量型の液圧モータと、固定容量型の液圧ポン
プとからなり、それら両者の回転軸を機械的に結合した
ものを可変容量型のトランスフォーマと呼んでいる。図
２の液圧装置は、第１の流体機械５の低圧ポート５ｂと
第２の流体機械６の低圧ポート６ｂを、共にタンク９に
接続している。

【０００５】また、この液圧装置は、電動機１により回
転される可変容量型の液圧ポンプ２を設けており、その
液圧ポンプ２の高圧ポート２ａを、第１の流体機械５の
高圧ポート５ａと蓄圧器４とを連通する流路１１に逆止
弁３を介して接続し、その逆止弁３の向きを液圧ポンプ
２の高圧ポート２ａから蓄圧器４に向かう方向を自由流
れ方向としている。そして、その液圧ポンプ２の低圧ポ
ート２ｂを、タンク９に接続している。それによって、
おおむね一定の高圧を供給する液圧源を構成している。

【０００６】この液圧装置は、重量物８を上昇させると
きには、第１の流体機械５の押しのけ容積を液圧シリン
ダ７が上昇する方向に増加させていく。すると、第１の
流体機械５に発生する軸トルクが増加して、第２の流体
機械６の回転速度が速まるため、その流体機械６からの
吐出量が増加することによって重量物８の上昇速度が増
加する。

【０００７】逆に、第１の流体機械５の押しのけ容積を
減少させると、その第１の流体機械５に発生する軸トル
クが減少して、第２の流体機械６の回転速度が遅まるた
め、その流体機械６からの吐出量が減少して重量物８の
上昇速度が遅まる。このように、この液圧装置は、第１
の流体機械５の押しのけ容積を操作することにより、重
量物８の上昇速度を所望の速度に制御することができ
る。

【０００８】一方、重量物８を下降させるときには、そ
の重量物８が自重で下降すると、それに応じて液圧シリ
ンダ７から圧液が第２の流体機械６に供給されるため、
その第２の流体機械６がモータ作用をする。それによっ
て、第１の流体機械５がポンプ作用を行なうことにより
に高圧の圧液が蓄圧器４に供給されて、その蓄圧器４の
圧力が高まる。このとき、第１の流体機械５の押しのけ
容積を操作することにより抵抗となる軸トルクを制御す
ることができる。すなわち、重量物８の下降速度を制御
することができる。

【０００９】このように、この液圧装置は、重量物８が
持っている位置エネルギで第２の流体機械６にモータ作
用をさせ、それによりその第２の流体機械６に機械的に
結合されている第１の流体機械５にポンプ作用をさせ、
それによって蓄圧器４に高圧の圧液を供給する。

【００１０】したがって、重量物８の位置エネルギを蓄
圧器４に液圧エネルギとして回収し、その蓄圧器４に蓄
えた液圧エネルギを次回の重量物８を上昇させる際に再
利用することができるので、省エネルギの液圧装置にな
る。また、重量物８の上昇及び下降の速度は、第１の流
体機械５の押しのけ容積を操作することで制御すること
ができ、絞りを使用した液圧装置のように絞りにより流
量を制御するものではないので、絞り損失のない省エネ
ルギの液圧装置である。

【００１１】なお、図２の液圧装置は、重量物８が上昇
あるいは下降する際の位置エネルギを蓄圧器４の液圧エ
ネルギに交換しているだけであるため、その位置エネル
ギと液圧エネルギの総和は一定なはずである。ところ
が、実際にはトランスフォーマや回路中の漏れや摩擦損
失などにより少しずつエネルギが失われていくので、こ
の液圧装置では小型で圧力補償制御方式の可変容量型の
液圧ポンプ２を電動機１により回転させ、上記損失に相
当するエネルギ分を補充して蓄圧器４の液圧エネルギを
補うようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の液圧シリンダを定圧力源システムで省エネルギに駆動
するために可変容量型のトランスフォーマを用いた液圧
装置には、以下に示すような問題点があった。すなわ
ち、重量物を上昇させた際に、それが上昇限に達する前
の途中の位置で一旦停止させた状態から、その重量物を
再度上昇させようとした場合には、第１の流体機械５の
押しのけ容積を最大にしたとしても第２の流体機械６の
回転軸が回転を始めないために、重量物８を上昇させる
ことができない場合があった。

【００１３】つまり、このように重量物を上昇させて途
中で一旦停止させると、その位置を保持するために第１
の流体機械５と第２の流体機械６の双方に高い圧力が作
用して回転軸１５，１６に軸トルクが発生し、その回転
軸１５と１６の軸トルクが釣り合うことによって回転軸
１５と１６とが静止する。この状態から再び重量物を上
昇させるには、第２の流体機械６の回転軸１６を、その
第２の流体機械６から液圧シリンダ７に圧液を供給する
方向に回転させる必要がある。

【００１４】そのためには、第１の流体機械５に作用さ
せるトルクを増大させなければならないので、その第１
の流体機械５の押しのけ容積を増加させる必要がある。
ここで、第１の流体機械５の回転軸１５とそれを支持す
る軸受との間には摩擦力が働いているので、第１の流体
機械５に作用させるトルクは、その摩擦力に打ち勝つこ
とができるだけの大きなものにしなければならない。

【００１５】ところが、一度停止状態にある回転軸１５
とそれを支持する軸受との間には静止摩擦力が働いてい
て、その静止摩擦力は動摩擦力の数倍の大きさであっ
て、しかも上述した摩擦力は第１の流体機械５に作用す
る圧力に対応して大きくなるものであり、その第１の流
体機械５には前述したように高い圧力が作用しているた
め、回転軸１５とそれを支持する軸受との間には非常に
大きな摩擦力が発生する。

【００１６】さらに、第１の流体機械５の回転軸１５と
第２の流体機械６の回転軸１６とが釣り合って静止して
いるときは、第２の流体機械６に高圧が作用していて軸
トルクが大きいときには、それに釣り合っている第１の
流体機械５の押しのけ容積も既に大きくなっているた
め、その押しのけ容積をそこから更に増大させて最大の
位置まで大きくしたとしても、上述した摩擦力に打ち勝
つだけのトルクを回転軸１５に発生させることができ
ず、回転軸１５が回転しないことがある。

【００１７】この問題を解決する方法としては、第２の
流体機械６に比べて第１の流体機械５の押しのけ容積を
大きくする方法がある。また、第２の流体機械６の押し
のけ容積を可変にして、重量物８の上昇開始時にはその
押しのけ容積を小さくする方法もある。しかしながら、
トランスフォーマは、第１の流体機械５の回転軸１５と
第２の流体機械６の回転軸１６の双方に作用する軸トル
クを釣り合わせることによって静止させて重量物８を停
止させるものであるため、仮に定圧力源の圧力と液圧シ
リンダ７の圧力が等しいとすると、両者の押しのけ容積
は同じにするのが普通である。

【００１８】したがって、重量物を途中まで上昇させて
一旦停止させた後にそれを再び上昇させるときのために
だけ前者の方法のように、第２の流体機械６に比べて第
１の流体機械５の押しのけ容積を大きくするのはコスト
アップになるだけ、非常に不経済であるということがあ
った。また、後者の第２の流体機械６側を可変容量型の
液圧モータにして押しのけ容積を小さくできるようにす
るのも、同様にコストアップになってしまうだけ不経済
であるということがあった。

【００１９】この発明は、上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、重量物を途中まで上昇させて一旦停止さ
せた後にそれを再び上昇させたときに、スムーズにその
重量物を上昇させることができる液圧装置を安価に提供
することを目的とする。

【００２０】

【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、略一定の圧液を供給する液圧源と、可変
容量型の液圧モータと固定容量型の液圧ポンプのそれぞ
れ回転軸を機械的に結合した可変容量型の液圧トランス
フォーマと、重量物の昇降を行なう液圧シリンダとを備
え、上記液圧源の高圧ポートを上記可変容量型の液圧モ
ータの高圧ポートに接続すると共に、上記固定容量型の
液圧ポンプの高圧ポートを上記液圧シリンダのポートに
接続し、上記可変容量型の液圧モータと上記固定容量型
の液圧ポンプのそれぞれ低圧ポートをタンクに接続した
重量物の昇降駆動用の液圧装置を、次のように構成す
る。

【００２１】すなわち、重量物の昇降駆動用の液圧装置
に、上記固定容量型の液圧ポンプの高圧ポートと液圧シ
リンダのポートとを連通する流路に、その固定容量型の
液圧ポンプの高圧ポートと液圧シリンダのポートとを連
通させる位置とその液圧シリンダのポートから上記固定
容量型の液圧ポンプの高圧ポートへ向かう流体の流れを
遮断する位置とに切り換え可能な第１の切換弁を設ける
と共に、上記固定容量型の液圧ポンプの高圧ポートとタ
ンクとを連通する流路に、その固定容量型の液圧ポンプ
の高圧ポートとタンクとを連通させる位置と上記固定容
量型の液圧ポンプの高圧ポートからタンクへ向かう流体
の流れを遮断する位置とに切り換え可能な第２の切換弁
を設ける。

【００２２】そして、その重量物の昇降駆動用の液圧装
置を、上記液圧シリンダにより重量物の上昇と下降を行
なう場合には、第１の切換弁を上記固定容量型の液圧ポ
ンプの高圧ポートと液圧シリンダのポートとを連通させ
る位置にすると共に、第２の切換弁を上記固定容量型の
液圧ポンプの高圧ポートからタンクへ向かう流体の流れ
を遮断する位置にし、上記重量物を途中まで上昇させて
一旦停止させた後にそれを再び上昇させる場合には、そ
の上昇動作を再開する前に少なくとも一回は第１の切換
弁を液圧シリンダのポートから上記固定容量型の液圧ポ
ンプの高圧ポートへ向かう流体の流れを遮断する位置に
すると共に、第２の切換弁を上記固定容量型の液圧ポン
プの高圧ポートとタンクとを連通させる位置にするよう
に構成する。

【００２３】

【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はこの発明による重量物の
昇降駆動用の液圧装置の一実施形態例を示す油圧回路図
であり、図２と対応する部分には同一の符号を付してあ
る。

【００２４】この重量物の昇降駆動用の液圧装置は、図
２で説明した液圧装置に対し、第２の流体機械６の高圧
ポート６ａと液圧シリンダ７のポート７ａとの間の流路
１３に第１の切換弁１０を設けると共に、その第２の流
体機械６の高圧ポート６ａとタンク９との間の流路１４
に第２の切換弁２０を設けた点のみが異なる。

【００２５】すなわち、この液圧装置は、略一定の圧液
を供給する電動機１とそれによって回転される可変容量
型の液圧ポンプ２とからなる液圧源と、可変容量型の液
圧モータである第１の流体機械５の回転軸１５と固定容
量型の液圧ポンプである第２の流体機械６の回転軸１６
とを機械的に結合した可変容量型の液圧トランスフォー
マと、重量物８の昇降を行なう液圧シリンダ７とを備え
ている。

【００２６】そして、その液圧ポンプ２の高圧ポート２
ａを第１の流体機械５の高圧ポート５ａに流路１１を通
して接続すると共に、第２の流体機械６の高圧ポート６
ａを液圧シリンダ７のポート７ａに流路１３により接続
し、第１の流体機械５の低圧ポート５ｂと第２の流体機
械６の低圧ポート６ｂをそれぞれタンク９に接続してい
る。さらに、第２の流体機械６の高圧ポート６ａと液圧
シリンダ７のポート７ａとを連通する流路１３に、その
第２の流体機械６の高圧ポート６ａと液圧シリンダ７の
ポート７ａとを連通させる位置とその液圧シリンダ７の
ポート７ａから第２の流体機械６の高圧ポート６ａへ向
かう流体の流れを遮断する位置とに切り換え可能な第１
の切換弁１０を設けている。

【００２７】さらにまた、第２の流体機械６の高圧ポー
ト６ａとタンク９とを連通する流路１４に、その第２の
流体機械６の高圧ポート６ａとタンク９とを連通させる
位置と第２の流体機械６の高圧ポート６ａからタンク９
へ向かう流体の流れを遮断する位置とに切り換え可能な
第２の切換弁２０を設けている。

【００２８】そして、この重量物の昇降駆動用の液圧装
置は、液圧シリンダ７により重量物８を上昇あるいは下
降させる場合には、第１の切換弁１０を第２の流体機械
６の高圧ポート６ａと液圧シリンダ７のポート７ａとを
連通させる位置にすると共に、第２の切換弁２０を第２
の流体機械６の高圧ポート６ａからタンク９へ向かう流
体の流れを遮断する位置にする。

【００２９】また、重量物８を上昇限に至る前の途中の
位置まで上昇させて一旦停止させた後にそれを再び上昇
させる場合には、その上昇動作を再開する前に少なくと
も一回は第１の切換弁１０を液圧シリンダ７のポート７
ａから第２の流体機械６の高圧ポート６ａへ向かう流体
の流れを遮断する位置にすると共に、第２の切換弁２０
を第２の流体機械６の高圧ポート６ａとタンク９とを連
通させる位置にする。なお、第１の流体機械５の高圧ポ
ート５ａと液圧ポンプ２の高圧ポート２ａが共に蓄圧器
４に接続されている点は、図２で説明した液圧装置と同
様である。

【００３０】また、上述した第１の切換弁１０と第２の
切換弁２０の位置を切り換える制御は、例えば各種判断
及び処理機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）と、各処
理プログラム及び固定データを格納したＲＯＭと、処理
データを格納するデータメモリであるＲＡＭと、入出力
回路(Ｉ/Ｏ）とからなるマイクロコンピュータを使用し
て行なうことができる。

【００３１】この液圧装置は、このように構成されてい
るので、重量物８を上昇あるいは下降させるときには、
第１の切換弁１０を第２の流体機械６の高圧ポート６ａ
と液圧シリンダ７のポート７ａとを連通させる位置にす
ると共に、第２の切換弁２０を第２の流体機械６の高圧
ポート６ａからタンク９へ向かう流体の流れを遮断する
位置にする。したがって、図２で説明した液圧装置と同
様の回路構成になるため、その図２で説明した場合と同
様な作用で、重量物８の上昇あるいは下降をスムーズに
行なうことができる。

【００３２】また、重量物８を上昇限に至る前の途中の
位置まで上昇させて一旦停止させた後にそれを再び上昇
させる場合には、その上昇動作を再開する前に少なくと
も一回は第１の切換弁１０を液圧シリンダ７のポート７
ａから第２の流体機械６の高圧ポート６ａへ向かう流体
の流れを遮断する位置にすると共に、第２の切換弁２０
を第２の流体機械６の高圧ポート６ａとタンク９とを連
通させる位置にする。

【００３３】そうすれば、液圧シリンダ７のポート７ａ
から第２の流体機械６の高圧ポート６ａへ向かう流体の
流れが遮断されるため、液圧シリンダ７のポート７ａの
圧力は高圧状態が保たれるので、重量物８はその途中の
上昇位置に保持されたままの状態になる。

【００３４】また、第２の流体機械６の高圧ポート６ａ
とタンク９とが連通状態になるので、その高圧ポート６
ａは低圧になる。したがって、第２の流体機械６に作用
する圧力が低圧になるため、その圧力により発生する回
転軸１６の軸トルクは小さくなる。そのため、第１の流
体機械５を、第２の流体機械６の回転軸１６に作用する
小さな軸トルクに釣り合わせるには、第１の流体機械５
の押しのけ容積は小さくてすむ。したがって、次に重量
物８を上昇させるために第１の流体機械５の回転軸１５
に、より大きな軸トルクが必要になったときには、その
第１の流体機械５側の軸トルクを第２の流体機械６側の
軸トルクに比べて十分増加させることができる。

【００３５】さらに、第２の流体機械６の高圧ポート６
ａは低圧になっているため、回転軸１６の回転に際して
抵抗となる静止摩擦力も小さくなっている。このよう
に、この発明による重量物の昇降駆動用の液圧装置によ
れば、重量物８を上昇限に至る前の途中の位置まで上昇
させて一旦停止させた後にそれを再び上昇させる場合で
あっても、第１の流体機械５側の軸トルクを第２の流体
機械６側の軸トルクに比べて十分増加させることがで
き、しかも第２の流体機械６の回転軸１６の静止摩擦力
は小さいので、トランスフォーマを構成する第２の流体
機械６の回転軸１６を、液圧シリンダ７のピストンを上
昇させる側に回転させて重量物８を再び上昇させること
ができる。

【００３６】なお、第１の切換弁１０を液圧シリンダ７
のポート７ａから第２の流体機械６の高圧ポート６ａへ
向かう流体の流れを遮断する位置にすると共に、第２の
切換弁２０を第２の流体機械６の高圧ポート６ａとタン
ク９とを連通させる位置にするのは、重量物８を途中の
位置まで上昇させて一旦停止させた後にそれを再び上昇
させる場合に限るものではなく、重量物８を停止させて
いる間中行なってもよい。あるいは、重量物８が途中の
位置から上昇する場合に限ることなしに、重量物８の全
ての停止状態から上昇あるいは下降する前の時点で行な
うようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、可変容量型の液圧モータの押しのけ容積を固定容量
型の液圧ポンプの押しのけ容積に対して極端に大きくし
たり、その可変容量型の液圧モータの回転軸に機械的に
回転軸を結合させる液圧ポンプを可変容量型にしたりせ
ずに、重量物を上昇限に至る前の途中の位置まで上昇さ
せて一旦停止させた後にそれを再び上昇させることがで
きる液圧装置を安価に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による重量物の昇降駆動用の液圧装置
の一実施形態例を示す油圧回路図である。

【図２】従来の重量物を昇降駆動するための液圧装置の
一例を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

２：液圧ポンプ ２ａ，５ａ，６ａ：高圧ポート ５：第１の流体機械 ６：第２の流体機械 ７：液圧シリンダ ７ａ：ポート ８：重量物 ９：タンク １０：第１の切換弁 １１，１３，１４：流路 １５，１６：回転軸 ２０：第２の切換弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F002 EB04 EB08 3F333 AA02 AB13 FH04 FH08 3H071 AA01 BB01 CC18 CC31 DD16 DD26 DD35 DD72 DD76 3H089 AA10 AA90 BB27 CC01 CC09 DA02 DB44 DB48 GG01 JJ03 JJ09 JJ10 JJ20

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略一定の圧液を供給する液圧源と、可変
   容量型の液圧モータと固定容量型の液圧ポンプのそれぞ
   れ回転軸を機械的に結合した可変容量型の液圧トランス
   フォーマと、重量物の昇降を行なう液圧シリンダとを備
   え、前記液圧源の高圧ポートを前記可変容量型の液圧モ
   ータの高圧ポートに接続すると共に、前記固定容量型の
   液圧ポンプの高圧ポートを前記液圧シリンダのポートに
   接続し、前記可変容量型の液圧モータと前記固定容量型
   の液圧ポンプのそれぞれ低圧ポートをタンクに接続した
   重量物の昇降駆動用の液圧装置において、 前記固定容量型の液圧ポンプの高圧ポートと前記液圧シ
   リンダのポートとを連通する流路に、その固定容量型の
   液圧ポンプの高圧ポートと前記液圧シリンダのポートと
   を連通させる位置と該液圧シリンダのポートから前記固
   定容量型の液圧ポンプの高圧ポートへ向かう流体の流れ
   を遮断する位置とに切り換え可能な第１の切換弁を設け
   ると共に、 前記固定容量型の液圧ポンプの高圧ポートと前記タンク
   とを連通する流路に、その固定容量型の液圧ポンプの高
   圧ポートと前記タンクとを連通させる位置と前記固定容
   量型の液圧ポンプの高圧ポートから前記タンクへ向かう
   流体の流れを遮断する位置とに切り換え可能な第２の切
   換弁を設け、 前記液圧シリンダにより重量物の上昇と下降を行なう場
   合には、前記第１の切換弁を前記固定容量型の液圧ポン
   プの高圧ポートと前記液圧シリンダのポートとを連通さ
   せる位置にすると共に、前記第２の切換弁を前記固定容
   量型の液圧ポンプの高圧ポートから前記タンクへ向かう
   流体の流れを遮断する位置にし、 前記重量物を途中まで上昇させて一旦停止させた後にそ
   れを再び上昇させる場合には、その上昇動作を再開する
   前に少なくとも一回は前記第１の切換弁を前記液圧シリ
   ンダのポートから前記固定容量型の液圧ポンプの高圧ポ
   ートへ向かう流体の流れを遮断する位置にすると共に、
   前記第２の切換弁を前記固定容量型の液圧ポンプの高圧
   ポートと前記タンクとを連通させる位置にするようにし
   たことを特徴とする重量物の昇降駆動用の液圧装置。