JP2001214903A

JP2001214903A - 油圧式駆動装置

Info

Publication number: JP2001214903A
Application number: JP2000024964A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Kubota; 友夫窪田; Kosuke Sato; 浩介佐藤
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧シリンダを用いた油圧式駆動装置におい
て、高効率化と高い制御性能を同時に達成しうるものを
提供する。【解決手段】油圧シリンダ１０の伸び側油室１１と縮
み側油室１２のそれぞれに別個の油圧ポンプ２１、２２
を接続し、これらを別個の電気サーボモータ３１、３２
で駆動する。制御手段１には、変位検出器１４により検
出された油圧シリンダ１０の変位と変位目標値に基づい
て、電気サーボモータ３１、３２に対する指令をそれぞ
れ演算する。これにより、油圧モータ２１と２２はそれ
ぞれは独立に制御されるので、ロス流量が生じない構成
でありながら、逆止弁等を用いずに油圧シリンダ１０に
負圧が生じないようにでき、制御の精度が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧シリンダを用
いた油圧式駆動装置に関し、特に、高効率化と高い制御
性能を同時に達成しうる改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧シリンダを用いた油圧式駆動装置と
しては、従来からサーボ弁を使用したものが多く用いら
れている。しかしながら、このような油圧式駆動装置で
は油圧ポンプからの油圧がサーボ弁を介して常時油圧シ
リンダへ供給されるため、例えば油圧シリンダを停止さ
せている場合でも油圧ポンプが駆動されており、エネル
ギーロスが大きい。

【０００３】そこで、例えば特開昭６３−２３００２号
公報や特開昭６２−１８４２０６号公報には、両ロッド
式の油圧シリンダと正逆回転可能な油圧ポンプで閉回路
を構成することにより、ロス流量を無くし、高効率化を
図った油圧式駆動装置が提案されている。また、特開平
９−１７０６０１号公報には、片ロッド式の液圧シリン
ダと正逆回転可能な液圧ポンプで閉回路を構成した油圧
式駆動装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の油圧式駆動装置では高効率化は図れるが、サーボ弁を
用いたものに比較して、かえって制御性能が悪化してし
まう面がある。

【０００５】詳しく説明すると、特開昭６３−２３００
２号公報等の油圧式駆動装置では、油圧シリンダは油圧
ポンプの吐出側ポートと吸い込み側ポートに接続されて
いるが、吸い込み側ポート側は負圧になることがあり、
この負圧によりキャビテーションが発生すると制御性能
は大幅に悪化してしまう。

【０００６】そこで、特開昭６２−１８４２０６号公報
や特開平９−１７０６０１号公報のものには、吸い込み
側ポート側が所定圧以下となったときに、逆止弁を介し
て油圧が補給され、吸い込み側ポート側が負圧になるの
を防止する構成が備えられている。ところが、このよう
に逆止弁を用いたものでは、逆止弁のクラッキング圧力
や、逆止弁が全開となるまでの流量特性と全開となった
ときの流量特性の違い等がポート圧力に影響し、ポート
圧力に乱れが生じてしまう。このため、逆止弁が激しく
ＯＮ／ＯＦＦするような場合には、制御性能が著しく悪
化してしまう。

【０００７】また、吸い込み側ポートが負圧となること
を防止するための他の対策として、油圧タンクを加圧し
て油圧回路全体にバイアスをかけることが考えられる
が、これでは油圧ポンプの耐圧性などの問題が生じ、コ
ストアップが避けられない。さらに、片ロッド型の油圧
シリンダを用いる場合には、シリンダストロークにより
油圧閉回路内の作動油体積がロッド体積分だけ変動する
ので、油圧ポンプには、この変動分を吸収する機構が必
要となり、さらにコストアップしてしまう。

【０００８】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、油圧シリンダを用いた油圧式駆動装置に
おいて、高効率化と高い制御性能を同時に達成しうるも
のを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、油圧シ
リンダの両油室にそれぞれ接続された第１、第２の油圧
ポンプと、これら第１、第２の油圧ポンプをそれぞれ駆
動する第１、第２の駆動手段と、前記油圧シリンダの制
御すべき状態量を検出する検出手段と、この検出手段に
より検出された状態量と制御目標値に基づいて前記第
１、第２の駆動手段をそれぞれ独立に制御する制御手段
とを備えた。

【００１０】第２の発明では、前記油圧シリンダの制御
すべき状態量は、油圧シリンダの変位である。

【００１１】第３の発明では、前記油圧シリンダの制御
すべき状態量は、油圧シリンダにかかる荷重である。

【００１２】第４の発明では、前記制御装置は、前記油
圧シリンダの両油室のポート圧力が目標値に追従するよ
うに制御を行う。

【００１３】第５の発明では、前記油圧シリンダの一方
の油室のポートを絞り機構を介して他方の油室のポート
と接続した。

【００１４】第６の発明では、前記油圧シリンダの少な
くとも一方の油室のポートを絞り機構を介してタンクと
接続した。

【００１５】

【発明の作用および効果】第１〜第３の発明では、油圧
シリンダの両油室へは第１、第２の油圧ポンプが接続さ
れ、これらの油圧ポンプは第１、第２の駆動手段（例え
ば電気サーボモータ）により独立に制御される。これに
より、吸い込み側（油圧シリンダの油室からの作動流体
を吸い込む側）の油圧ポンプは、吐出側の油圧ポンプと
独立に制御されるので、吸い込み側のポートにおいても
負圧が発生しないようにできる。したがって、流量ロス
が生じない構成であるにもかかわらず、高い精度で油圧
シリンダを制御することができる。また、このために逆
止弁等を使用することもないので、逆止弁のＯＮ／ＯＦ
Ｆによる圧力の乱れ等も生じる余地がない。

【００１６】第４の発明では、特に油圧シリンダの両油
室のポート圧力を目標値に追従するように制御するの
で、ポート圧力に確実に負圧が生じないようにできる。

【００１７】第５の発明では、油圧シリンダの両油室の
ポートを絞り機構を介して接続しているので、油圧シリ
ンダの停止中または低速動作中においても、駆動手段お
よび油圧ポンプには絞り機構を介しての流量分の駆動が
確保される。このため、駆動手段の不感帯の影響や油圧
ポンプの圧力脈動の影響による油圧シリンダの停止中の
持続振動や低速動作中に動作が円滑でなくなること等を
防止でき、制御の精度が高められる。

【００１８】第６の発明では、油圧シリンダの少なくと
も一方のポートを絞り機構を介してタンクと接続してい
るので、油圧シリンダの停止中または低速動作中におい
ても、駆動手段および油圧ポンプには絞り機構を介して
の流量分の駆動が確保される。このため、駆動手段の不
感帯の影響や油圧ポンプの圧力脈動の影響による油圧シ
リンダの停止中の持続振動や低速動作中に動作が円滑で
なくなること等を防止でき、制御の精度が高められる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００２０】図１には、本発明の第１の実施の形態の油
圧式駆動装置を示す。

【００２１】図示されるように、片ロッド型の油圧シリ
ンダ１０の伸び側油室（反ロッド側油室）１１と縮み側
油室（ロッド側油室）１２には、それぞれ第１の油圧ポ
ンプ２１と第２の油圧ポンプ２２の一方のポートが接続
されている。これら第１、第２の油圧ポンプ２１、２２
の他方のポートは、タンク２３に接続されている。

【００２２】第１、第２の油圧ポンプ２１、２２は、い
ずれも正逆回転可能な油圧ポンプであるが、固定容量タ
イプのものでも可変容量タイプのものでも構わない。

【００２３】第１の油圧ポンプ２１、第２の油圧ポンプ
２２は、それぞれ第１の電気サーボモータ３１、第２の
電気サーボモータ３２により回転駆動される。第１、第
２の電気サーボモータ３１、３２は、制御装置１からの
指令信号にしたがって駆動を制御される。

【００２４】制御装置１には、油圧シリンダ１０のロッ
ド１３の変位目標値、および変位検出器１４により検出
されたロッド１３の実際の変位が入力される。制御装置
１の加算器２においては変位目標値と実際の変位の偏差
が演算される。この偏差は増幅器３（ゲインＫ０）で増
幅された後に分岐して、それぞれ増幅器４（ゲインＫ
１）、増幅器５（ゲインＫ２）で増幅されて、第１、第
２の電気サーボモータ３１、３２への指令信号となる。

【００２５】この指令信号により、制御装置１は、油圧
ポンプ２１、２２の回転方向および回転速度Ｋ１×Ｖ
１、Ｋ２×Ｖ２を調整し、油圧シリンダ１０の伸び側油
室１１の圧力ｐ１と縮み側油室１２の圧力ｐ２を制御
し、推力Ａ１×ｐ１−Ａ２×ｐ２によってロッド１３を
変位させる。なお、Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ電気サーボモ
ータ３１、３２の単位指令（偏差×Ｋ０）に対する回転
速度、Ａ１、Ａ２はそれぞれ油圧シリンダ１０の伸び側
油室１１、縮み側油室１２の受圧面積である。また、推
力およびロッド１３の変位は、ロッド１３の伸長方向を
正方向としている。また、上記各ゲインＫ０、Ｋ１、Ｋ
２は周波数特性を持つものでもあり得る。

【００２６】この場合、制御装置１は、変位検出器１４
からの検出信号により、ロッド１３が変位目標値の変位
を行うようにフィードバック制御を行う。

【００２７】具体的に、変位検出器１４により検出され
たロッド１３の実際の変位が変位目標値に対してプラス
の偏差を持つ場合には、第１の油圧ポンプ２１が油圧シ
リンダ１０の伸長側油室１１に油を供給するように、ゲ
インＫ０、Ｋ１、第１の電気サーボモータ３１（第１の
油圧ポンプ２１）の回転方向を決定するとともに、縮み
側油室からの油が油圧ポンプ２２を介してタンク２３に
逃がされるように、ゲインＫ０、Ｋ２、第２の電気サー
ボモータ３２（第２の油圧ポンプ２２）の回転方向を決
定する。これにより、油圧シリンダ１０の伸び側油室１
１の圧力Ｐ１は高く、また縮み側油室１２の圧力Ｐ２は
低くなり、推力Ａ１×ｐ１−Ａ２×ｐ２によりロッド１
３は伸長し、ロッド１３の変位は変位目標値に追従す
る。

【００２８】また、ロッド１３の実際の変位が変位目標
値に対してマイナスの偏差を持つ場合には、上記プラス
の偏差を持つ場合と反対の動作をするように（第２の油
圧ポンプ２２から縮み側油室１２に油が送り込まれ、伸
び側油室１１から第１の油圧ポンプ２１を介してタンク
２３に油が逃がされるように）制御を行うことにより、
ロッド１３の変位を変位目標値に追従させる。

【００２９】このように、油圧シリンダ１０の伸び側油
室１１と縮み側油室１２にはそれぞれ第１の油圧モータ
２１と第２の油圧モータ２２が接続され、これら第１、
第２の油圧モータ２１、２２をそれぞれ駆動する電気サ
ーボモータ３１、３２は制御装置１により独立に制御さ
れる（２入力システム）。

【００３０】これにより、この油圧式駆動装置において
は、ロッド１３の動作とともに、伸び側油室１１、縮み
側油室１２の静的な圧力ｐｓ１，ｐｓ２も制御すること
ができる。すなわち、ｐｓ１：ｐｓ２＝Ａ１：Ａ２の条
件を満たせば、電気サーボモータ３１、３２のトルクが
許容する範囲内で、伸び側油室１１、縮み側油室１２の
静的な圧力ｐｓ１，ｐｓ２を任意に設定することができ
る。このため、伸び側油室１１、縮み側油室１２の圧力
ｐ１，ｐ２は高く維持することができ、吸い込み側とな
った油室が負圧となることはない。また、負圧防止のた
めの逆止弁等を備える必要もなくなり、逆止弁を備えた
ことによる圧力の乱れも生じない。さらに、この油圧式
駆動装置には、絞り機構が全く用いられないため、ロス
流量が生じることもない。したがって、本実施の形態の
油圧式駆動装置によれば、高いエネルギー効率と高い制
御性能を同時に達成できる。

【００３１】また、本実施の形態の油圧式駆動装置のよ
うに２入力システムを採用すれば、片ロッド型の油圧シ
リンダ１０であっても、伸び側油室１１と縮み側油室１
２の受圧面積差の影響無しに、精密な制御を容易に行い
うる。

【００３２】以下、詳しく説明する。片ロッド型の油圧
シリンダの場合、１入力システム（例えば、前記特開昭
６３−２３００２号公報等の油圧式駆動装置のように、
一つの電気サーボモータにより一つの油圧ポンプを駆動
して、この油圧ポンプの両側油室から油圧シリンダの油
室に油圧を供給するシステム）であると、電気サーボモ
ータへの同一の指令に対して伸び方向と縮み方向とで油
圧シリンダの移動速度が異なってしまう。このため、１
入力システムの場合には、伸びと縮みの場合で制御系を
切り換える等の対応が必要となるが、このような対応を
行うためには、シリンダの速度を常にモニターしている
必要があるし、シリンダの動作遅れによる切り換えタイ
ミングが難しい、切り換えによる指令の不連続をどのよ
うに回避するか難しい等の問題があり、難しい制御が必
要となる。また、その制御系の設計や調整には多くの労
力が必要となる。

【００３３】これに対して、２入力システムの場合に
は、ゲインＫ１、Ｋ２を適切に調整することにより、容
易に、伸び方向と縮み方向で同様な制御を行うことがで
きる。すなわち、ロッド１３の伸び側移動速度、縮み側
移動速度は、第１、第２の油圧ポンプ２１、２２の１回
転当たりの吐出流量Ｑ１、Ｑ２とすると、伸び側移動速度＝Ｋ１×Ｖ１×Ｑ１／Ａ１縮み側移動速度＝Ｋ２×Ｖ２×Ｑ２／Ａ２と表せる（なお、この伸び側移動速度の式は縮み側油室
１２のポートがタンク２３に直結されていると仮定し
て、また縮み側移動速度は伸び側油室１１のポートがタ
ンク２３に直結されていると仮定して、それぞれ計算し
たものである。また、これらの式は、電気サーボモータ
３１、３２と油圧ポンプ２１、２２は直結されていると
して計算したもので、ギアが挿入されている場合にはギ
ア比を含める必要がある。）ので、Ｋ１×Ｖ１×Ｑ１：Ｋ２×Ｖ２×Ｑ２＝Ａ１：Ａ２の関係が成立するように、Ｋ１、Ｋ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｑ
１、Ｑ２を調整すれば、伸び方向と縮み方向とを全く同
様に扱うことができる。例えば、Ｋ１：Ｋ２＝Ａ１：Ａ２としておけば、ハードウェアのパラメータであるＶ１と
Ｖ２、Ｑ１とＱ２はそれぞれ共通化することもできる。

【００３４】このように本実施の形態では、片ロッド型
の油圧シリンダであっても、制御が容易となり、制御系
の設計や調整に多くの労力が必要となることもない。

【００３５】なお、上記制御装置１の増幅器４、５分の
ゲインＫ１、Ｋ２は、それぞれ電気サーボモータ３１、
３２のドライバに含ませてしまうこともでき、これによ
れば制御装置１から増幅器４、５を省略できるので、制
御装置１の構成を簡略化できる。

【００３６】図２には、本発明の第２の実施の形態の油
圧式駆動装置を示す。

【００３７】この実施の形態では、上記第１の実施の形
態の変位検出器１４の代わりに、油圧シリンダ１０にか
かる負荷を検出する荷重検出器１５が備えられ、制御装
置１は、この荷重検出器１０からのフィードバック信号
に基づいて、油圧シリンダ１０にかかる荷重が荷重目標
値となるように、油圧シリンダ１０の動作を制御する。
他の構成については、上記第１の実施の形態と同様であ
る。このような形態でも上記第１の実施の形態と同様な
効果が得られる。

【００３８】なお、図示しないが、油圧シリンダ１０に
バネ負荷などが接続されており、油圧シリンダ１０の定
位性が確保されているような場合には、バネ負荷の特性
等から、荷重に対する油圧シリンダ１０の動作が計算で
きるから、油圧シリンダ１０の速度制御、加速度制御等
も行うことができる。

【００３９】図３には、本発明の第３の実施の形態の油
圧式駆動装置を示す。

【００４０】本実施の形態は、その基本構成において上
記第１の実施の形態（図１）と共通するが、以下の点で
異なっている。

【００４１】まず、油圧シリンダ１０の伸び側油室１１
のポート、縮み側油室１２のポートのそれぞれに圧力検
出器１６、１７が備えられ、これらの圧力検出器１６、
１７により検出された各ポート（伸び側油室１１、縮み
側油室１２）の圧力ｐ１、ｐ２が制御装置４０に入力さ
れる。

【００４２】制御装置４０は、上記第１の実施の形態に
おける制御装置１と同様の構成（加算器１、増幅器２、
３、４）に加えて、加算器４１、４２、増幅器４３、４
４、加算器４５、４６を備えている。

【００４３】圧力検出器１６、１７により検出されたポ
ート圧力ｐ１、ｐ２は、それぞれ、加算器４１、４２に
おいてｐ１目標値、ｐ２目標値との偏差が演算される。
これらの偏差は、それぞれ増幅器４３（ゲインＫ３）、
増幅器４４（ゲインＫ４）で増幅される。この増幅器４
３、４４からの信号ｐ１ｉｎｐｕｔ、ｐ２ｉｎｐｕｔ
が、それぞれ増幅器３、４からの信号に加算器４５、４
６において加算され、これらの加算信号が電気サーボモ
ータ３１、３２への指令信号となる。

【００４４】このように油圧シリンダ１０の伸び側油室
１１、縮み側油室１２のポート圧力ｐ１、ｐ２をフィー
ドバックして、電気サーボモータ３１、３２への指令信
号に加算するので、伸び側油室１１、縮み側油室１２の
ポート圧力ｐ１、ｐ２を、ｐ１：ｐ２＝Ａ２：Ａ１とい
う条件下で任意に制御することができ、負圧とならない
ように確実に高い圧力で維持することができる。

【００４５】また、本実施の形態によれば、Ｋ１または
Ｋ２のどちらかを０とし、伸び側油室１１または縮み側
油室１２の一方は圧力制御（圧力検出器１６または１７
からのフィードバック信号を用いた制御）のみで制御
し、他方は変位制御（変位検出器１４からのフィードバ
ック制御を用いた制御）と圧力制御の両方で制御するよ
うにもでき、制御方法の選択の自由度が高まる。

【００４６】なお、本実施の形態において、ｐ１目標値
とｐ２目標値が、ｐ１目標値：ｐ２目標値＝Ａ１：Ａ２
の関係からずれている場合には、油圧シリンダ１０の停
止位置でも、このずれに基づく定常偏差が生じた状態と
なる。しかし、この定常偏差は、増幅器３をＰＩコント
ローラなどとすれば解消できるし、あらかじめ変位目標
値の静的な位置をずらしておいても対応できるから、問
題となることはない。また、油圧シリンダ１０を縦置き
にして常に重力負荷が作用している場合や、外乱によっ
て一定方向に一定の力が作用し続ける場合であれば、こ
の重力負荷や外乱による力等を考慮に入れた新たな関係
式に基づいて、ｐ１目標値、ｐ２目標値を設定すればよ
い。

【００４７】図４、図５には、それぞれ本発明の第４、
第５の実施の形態の油圧式駆動装置を示す。これらの実
施の形態は、変位制御と圧力制御を併用している点で共
通するが、以下の点で異なっている。

【００４８】まず、第４の実施の形態（図４）では、上
記第３の実施の形態（図３）における圧力検出器１６、
加算器４１、増幅器４３が無くなる代わりに、また制御
装置５０に増幅器５１（ゲインＫ５）が備えられる。増
幅器５１には増幅器４４からの分岐信号（ｐ１ｉｎｐｕ
ｔ）が入力され、この増幅器５１からの出力信号（ｐ２
ｉｎｐｕｔ）が加算器４６において増幅器４からの信号
に加算される。

【００４９】また、第５の実施の形態（図５）では、上
記第３の実施の形態における圧力検出器１７、加算器４
２、増幅器４４が無くなる代わりに、制御装置６０には
増幅器６１（ゲインＫ６）が備えられる。増幅器６１に
は増幅器４３からの分岐信号（ｐ２ｉｎｐｕｔ）が入力
され、この増幅器６１からの出力信号（ｐ１ｉｎｐｕ
ｔ）が加算器４７において増幅器４からの信号に加算さ
れる。

【００５０】このように第４、第５の実施の形態では、
伸び側油室１１または縮み側油室１２のいずれか一方の
みに圧力検出器１６または１７を設け、この圧力検出器
を設けた側のポート圧力に基づいて、他方のポート圧力
ｐ１またはｐ２、および加算値ｐ１ｉｎｐｕｔまたはｐ
２ｉｎｐｕｔを算出する。この場合、ゲインＫ５は、ｐ
１：ｐ２＝Ａ１：Ａ２の関係が保たれるように、電気サ
ーボモータ３１、３２のトルク定数の違い、油圧ポンプ
２１、２２の押しのけ容積の違い、電気サーボモータ３
１、３２と油圧ポンプ２１、２２の間にギアが挿入され
ている場合にはそのギア比、ゲインＫ１、Ｋ２等から、
解析的に算出することができる。また、実験的にｐ１ｉ
ｎｐｕｔとｐ１、ｐ２ｉｎｐｕｔとｐ２の関係を求めて
おけば、この実験値から、ｐ１ｉｎｐｕｔとｐ２ｉｎｐ
ｕｔの比としてＫ５を求めることができる。

【００５１】この図４、図５のような構成によっても、
ポート圧力が油圧シリンダ１０の制御性に影響しない程
度に高ければよい場合には十分であり、油圧式駆動装置
の構成を簡略化することができる。

【００５２】図６、図７、図８には、本発明の第６、第
７、第８の実施の形態を示す。

【００５３】これらの実施形態では、解析的または実験
的にｐ１ｉｎｐｕｔとｐ１、ｐ２ｉｎｐｕｔとｐ２の関
係を求めることにより、上記第３の実施の形態における
圧力検出器１６、１７を２つとも省略している。

【００５４】すなわち、第６の実施の形態（図６）で
は、上記第４の実施の形態（図４）における圧力検出器
１６、加算器４１が省略される代わりに、ｐ１ｉｎｐｕ
ｔは、ｐ１目標値から、ｐ１とｐ１ｉｎｐｕｔの関係式
を用いて演算される。また、第７の実施の形態（図７）
では、上記第５の実施の形態（図５）における圧力検出
器１７、加算器４２が省略される代わりに、ｐ２ｉｎｐ
ｕｔは、ｐ２目標値から、ｐ２とｐ２ｉｎｐｕｔの関係
式を用いて演算される。さらに、第８の実施の形態（図
８）では、ｐ１ｉｎｐｕｔはｐ１目標値からｐ１とｐ１
ｉｎｐｕｔの関係式を用いて演算され、またｐ２ｉｎｐ
ｕｔはｐ２目標値からｐ２とｐ２ｉｎｐｕｔの関係式を
用いて演算される。

【００５５】このように圧力検出器１６、１７を両方と
も省略することにより、さらなるコスト削減を図りつ
つ、ポート圧力を制御することができる。

【００５６】図９には、本発明の第９の実施の形態を示
す。

【００５７】この実施の形態は、上記第３の実施の形態
（図３）における変位検出器１４を荷重検出器１５に変
更し、油圧シリンダ１０の変位制御をする代わりに荷重
制御を行うものである。したがって、変位制御が荷重制
御となる以外は、上記第３の実施の形態と同様であるの
で、詳しい説明は省略する。

【００５８】なお、第４〜第８の実施の形態（図４〜図
８）においても、変位検出器１４を荷重検出器１５に変
更することにより、変位制御を荷重制御に変更すること
ができるが、これらの説明も省略する。

【００５９】図１０には、本発明の第１０の実施の形態
を示す。

【００６０】この実施の形態は、上記第３の実施の形態
（図３）と同様の構成において、伸び側油室１１のポー
トと縮み側油室１２のポートを可変絞り機構１０１を介
して接続し、また伸び側油室１１のポートとタンク２３
を可変絞り機構１０２を介して接続し、また縮み側油室
１２のポートとタンク２３を可変絞り機構１０３を介し
て接続することにより、油圧シリンダ１０の停止時や低
速動作時の制御性を高めるものである。すなわち、油圧
シリンダ１０を制御しながら停止させたり、非常に低速
で動かそうとする場合には、電気サーボモータ３１、３
２の不感帯や油圧ポンプ２１、２２からの圧力脈動の影
響が相対的に大きくなるため、油圧シリンダ１０を停止
させているときに周波数の低い持続振動を生じたり、油
圧シリンダ１０を低速で動作させるときに動作が滑らか
でなくなったりする現象が生じてしまうが、上記のよう
な構成をとることにより、このような現象を防止でき
る。

【００６１】まず、伸び側油室１１のポートと縮み側油
室１２のポートを可変絞り機構１０１を介して接続した
構成の効果について説明するために、この可変絞り機構
１０１に関連する構成のみが備えられ、可変絞り機構１
０２、１０３に関連する上記構成が備えられないとす
る。

【００６２】この場合、油圧シリンダ１０を停止させて
いるときには、伸び側油室１１のポート圧力ｐ１より縮
み側油室１２のポート圧力ｐ２が大きくなっているの
で、作動油は、縮み側油室１２のポートから可変絞り機
構１０１を介して伸び側油室１１のポートに流れる。こ
のため、ポート圧力ｐ１は増大し、ポート圧力ｐ２は減
少し、油圧シリンダ１０は伸び方向（プラス方向）に動
き、これらの動きによってｐ１はｐ１目標値に、ｐ２は
ｐ２目標値に、また油圧シリンダ１０のシリンダ変位は
変位目標値に再度追従するように機能する。この動作が
平衡状態に達し、油圧シリンダ１０が停止したときに
は、ｐ１、ｐ２、シリンダ変位はそれぞれ目標値に近い
値となってはいるが、この場合でもこれらの値と目標値
の間には、ある程度の偏差が生じている。この偏差分は
可変絞り機構１０１を通過する流量分に相当するもの
で、電気サーボモータ３１、３２および油圧ポンプ２
１、２２は、油圧シリンダ１０の停止時においてもこの
偏差分の回転をしていることになる。なお、この偏差分
が問題となる場合には、ＰＩ（比例＋積分）制御等で対
応すればよい。

【００６３】このように伸び側油室１１のポートと縮み
側油室１２のポートを可変絞り機構１０１を介して接続
することにより、油圧シリンダ１０の停止中または低速
動作中であっても、電気サーボモータ３１、３２および
油圧モータ２１、２２は、常にある程度の回転数を持つ
ようにできる。したがって、電気サーボモータ３１、３
２の不感帯の影響が無くなり、また油圧ポンプ２１、２
２の圧力脈動の影響も相対的に小さくなる。さらに、油
圧ポンプ２１、２２の圧力脈動は、可変絞り機構１０１
によって直接的にも低減される。したがって、油圧シリ
ンダ１０の停止中の持続振動を無くすことができ、また
油圧シリンダ１０の低速動作を滑らかなものとできる。

【００６４】つぎに、伸び側油室１１のポートとタンク
２３を可変絞り機構１０２を介して接続した構成の効果
について説明するために、この可変絞り機構１０２に関
連する構成のみが備えられ、可変絞り機構１０１、１０
３に関連する上記構成が備えられないとする。

【００６５】この場合、油圧シリンダ１０が停止してい
るときには、作動油は伸び側油室１１のポートから可変
絞り機構１０２を介してタンク２３（圧力は略０とす
る）に流出するので、ｐ１目標値とｐ１に偏差が生じ、
油圧シリンダ１０は縮み方向に移動する。このため、こ
れを引き戻そうとする動作がなされ、ｐ１はｐ１目標値
に近づき、シリンダ変位も変位目標値に近づく。なお、
この変位を戻そうとするときの指令はｐ２を変化させて
しまうが、それに応じてｐ２目標値とＰ２に偏差が生じ
ることで、ｐ２は再度ｐ２目標値に制御されるので問題
ない。このようにして油圧シリンダ１０の状態は次第に
平衡状態となるが、この平衡状態においては可変絞り機
構１０２を流出する作動油を補充する分が偏差となって
現れ、電気サーボモータ３１および油圧ポンプ２１は、
油圧シリンダ１０の停止時にも、この偏差分の回転を行
うことになる。

【００６６】このように電気サーボモータ３１には、あ
る程度の回転数が常に確保されるので、仮に電気サーボ
モータ３２への指令が不感帯の領域に入ったとしても、
電気サーボモータ３１により油圧シリンダ１０を精度よ
く制御することができる。また、油圧ポンプ２１、２２
の圧力脈動に関しても、電気サーボモータ３２への指令
が不感帯に入っている場合は油圧ポンプ２１は動作せず
圧力脈動も生じないし、油圧ポンプ２２にはある程度の
回転数が確保されているので、圧力脈動の影響は相対的
に小さくなる。さらに、圧力脈動は、可変絞り機構１０
２によって直接的にも低減される。したがって、油圧シ
リンダ１０の停止中の持続振動を防止でき、また低速動
作中の動作も滑らかにできる。

【００６７】また、縮み側油室１２のポートとタンク２
３を可変絞り機構１０３を介して接続した構成について
も同様に考えれば、油圧シリンダ１０の停止時において
も、電気サーボモータ３２および油圧ポンプ２２は可変
絞り機構１０３から流出する作動油を補充する分の回転
をするので、電気サーボモータ３２の不感帯の影響や、
油圧ポンプ２２の圧力脈動の影響が低減され、油圧シリ
ンダ１０の停止中の持続振動を防止でき、また低速動作
中の動作も滑らかにできる。

【００６８】なお、この実施の形態では、伸び側油室１
１のポートと縮み側油室１２のポートを可変絞り機構１
０１を介して接続する構成、また伸び側油室１１のポー
トとタンク２３を可変絞り機構１０２を介して接続する
構成、また縮み側油室１２のポートとタンク２３を可変
絞り機構１０３を介して接続する構成の３つが総て備え
られているが、これらの構成はそれぞれ単独でも効果が
あるもので、３つの構成のいずれか１つまたはいずれか
２つを備えた構成を採ることもできる。

【００６９】また、上記第１〜第１０の実施の形態は、
いずれも片ロッド型の油圧シリンダ１０を用いたもので
あったが、本発明はこのような形態に限られるものでは
なく、両ロッド型の油圧シリンダにも当然に適用できる
ものである。

【００７０】また、上記第１〜第１０の実施の形態で
は、電気サーボモータ３１と３２を一つの制御装置１、
５０、６０、７０、８０、９０で制御したが、本発明は
このような形態に限られず、電気サーボモータ３１と３
２を別々の制御装置で制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図９】本発明の第９の実施の形態を示す油圧式駆動装
置の構成図である。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態を示す油圧式駆
動装置の構成図である。

【符号の説明】

１制御装置１０油圧シリンダ１４変位検出器１５荷重検出器２１油圧ポンプ２２油圧ポンプ２３タンク３１電気サーボモータ３２電気サーボモータ５０制御装置６０制御装置７０制御装置８０制御装置９０制御装置１０１可変絞り機構１０２可変絞り機構１０３可変絞り機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H001 AA01 AE11 3H089 AA32 BB17 CC01 DA02 DA06 DA14 EE31 FF03 FF07 GG02 JJ20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧シリンダの両油室にそれぞれ接続され
た第１、第２の油圧ポンプと、これら第１、第２の油圧ポンプをそれぞれ駆動する第
１、第２の駆動手段と、前記油圧シリンダの制御すべき状態量を検出する検出手
段と、この検出手段により検出された状態量と制御目標値に基
づいて前記第１、第２の駆動手段をそれぞれ独立に制御
する制御手段と、を備えたことを特徴とする油圧式駆動装置。
【請求項２】前記油圧シリンダの制御すべき状態量は、
油圧シリンダの変位であることを特徴とする請求項１に
記載の油圧式駆動装置。
【請求項３】前記油圧シリンダの制御すべき状態量は、
油圧シリンダにかかる荷重であることを特徴とする請求
項１に記載の油圧式駆動装置。
【請求項４】前記制御装置は、前記油圧シリンダの両油
室のポート圧力が目標値に追従するように制御を行うこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに
記載の油圧式駆動装置。
【請求項５】前記油圧シリンダの一方の油室のポートを
絞り機構を介して他方の油室のポートと接続したことを
特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載
の油圧式駆動装置。
【請求項６】前記油圧シリンダの少なくとも一方の油室
のポートを絞り機構を介してタンクと接続したことを特
徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の
油圧式駆動装置。