JP2001280257A

JP2001280257A - 液圧装置

Info

Publication number: JP2001280257A
Application number: JP2000095620A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Machida; 哲治町田; Fumiaki Shibuya; 文昭渋谷
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokimec Inc
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で省エネの液圧装置を実現する。【解決手段】圧力補償機構付き可変容量形液体ポンプ５
を駆動する電動モータ４の回転速度をモータ回転制御手
段１にてオープン制御する液圧装置において、液体ポン
プ５に関する状態を検出する検出手段１０を設けるとと
もに、その出力Ｂに応じて電動モータ４の回転速度を切
り換える。これにより、ポンプ及びモータの機械損失が
減るとともにモータの小形化も可能となる。また、電動
モータ４を誘導電動機にし、その駆動装置をインバータ
にし、検出手段１０は吐出圧力Ｐに応動する圧力スイッ
チにする。

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、作動部へ圧力液
体を供給する液体ポンプを電動モータで駆動する油圧装
置等の液圧装置に関し、詳しくは、液体ポンプが圧力補
償機構付き可変容量形のものであって電動モータの回転
制御がオープン制御でなされる液圧装置に関する。

【０００２】なお、この明細書でいう「オープン制御の
モータ回転制御」即ち「電動モータの回転制御がオープ
ン制御でなされること」は、電動モータ自体およびその
直前直後からの検出を伴ったフィードバック制御が行わ
れていないということを意味する。例えば、モータ駆動
電流を検出して行うモータトルク制御や、モータ回転軸
の回転速度を検出して行うモータ速度制御などは、行わ
れない。ただし、モータ回転制御手段以外のところのフ
ィードバック制御まで排除する訳ではなく、例えば、電
動モータの先に設けられた液体ポンプや作動部からの検
出を伴ったフィードバック制御は、併存しうる。

【０００３】

【従来の技術】図８（ａ）にブロック図を示した油圧装
置（液圧装置）は、工作機械の旋盤やマシニングセンタ
ーにおいてチャッキングやクランプ等に多用されている
ものである。この装置は、電動モータ４で液体ポンプ５
を駆動してそれから吐出される圧油（圧力液体）の流れ
る方向を電磁弁６等で切り換えることでチャックシリン
ダやクランプシリンダ等の作動部７を油圧駆動し所期の
動作を行わせるものであるが、流量マッチ制御システム
などと呼ばれ、絞り弁とチェック弁との並列回路を用い
たメータイン方式が採用されているのに加えて、液体ポ
ンプ５には圧力補償機構付き可変容量形のものが採用さ
れている。電磁弁６の切り換えは、図示のようにメイン
コントローラ８からの電気的な制御指令Ａにて遠隔で行
われたり、クラッチ部材の手動操作や機械的作動等にて
行われるようになっている。

【０００４】この場合、電動モータ４は単純に定速回転
させられ（図８（ｂ）参照）、制御指令Ａに従って電磁
弁６が切り替わると、作動部７におけるロッド等の可動
部材が進退等する。すなわち（図８（ｃ）〜（ｆ）参
照）、制御指令Ａが継続してローのときは作動部７が待
機状態になっており（期間ｔ１）この状態では可動部材
の動きが無いので吐出圧力Ｐは高いが吐出流量Ｑが絞ら
れていて消費電力は少なくなっている。その状態で、制
御指令Ａがハイになると電磁弁６が切り替わって作動部
７が前進状態になり可動部材が動くので（期間ｔ２）こ
の状態では吐出圧力Ｐが多少下がっても吐出流量Ｑが大
きくなるので消費電力は多くなる。

【０００５】そして、作動部７が作動限に達して例えば
クランプ状態になると（期間ｔ３）可動部材が止まって
吐出流量Ｑが絞られるので吐出圧力Ｐは高くなるが消費
電力は少なくなる。その状態で、制御指令Ａがローにな
ると再び電磁弁６が切り替わって今度は作動部７が後退
状態になり可動部材が動くので（期間ｔ４）この状態で
も吐出圧力Ｐが多少下がって吐出流量Ｑが大きくなるの
で消費電力は多くなる。それから、可動部材が完全に戻
って止まると作動部７が待機状態に戻り（期間ｔ１）消
費電力が少なくなる。

【０００６】このように、この液圧装置では、液体ポン
プ５に圧力補償機構付き可変容量形のものが採用された
ことにより、電磁弁６の切換に伴って吐出圧力Ｐが変化
するとともに吐出流量Ｑも増減して、進退移動やクラン
プ等の作動に必要な分しか圧力液体の吐出が行われない
ので、液体ポンプ５に固定容量形のものを用いる基本シ
ステムに比べて消費エネルギーが節約されている。しか
も、電磁弁６に基づく作動状態の切換は基本システムと
同等の単純なもので足りている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械加
工等に対するコスト削減の要請は厳しさを増すばかりで
あり、それに応えるには更に一段と消費電力を削減する
必要がある。また、そのようなランニングコストばかり
でなく、部材費等の原価によって決まる液圧装置導入の
初期費用も低減する必要もある。このため、いくら省エ
ネ効果が高く性能も優れているといっても高価で複雑な
サーボモータを導入したのでは、初期費用がアップして
しまううえ、作動状態切換方式の複雑化まで招来する虞
もあるので、サーボモータ等の採用は避けざるを得な
い。また、液体ポンプの更なる改良による効率向上を待
ってもいられない。

【０００８】そこで、原価の低減と消費電力の節約との
両立を図るべく、液体ポンプに圧力補償機構付き可変容
量形のものが採用されているのを利用して出来るだけ簡
便な改造で達成するには如何なる工夫をすべきかが技術
的な課題となる。この発明は、このような課題を解決す
るためになされたものであり、安価で省エネの液圧装置
を実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第５の解決手段は、簡易な
オープン制御の範囲に留めつつ電動モータの制御駆動方
式を手直ししたものである。その構成および作用効果を
以下に説明する。

【００１０】［第１の解決手段］第１の解決手段の液圧
装置は、出願当初の請求項１に記載の如く、圧力補償機
構付き可変容量形液体ポンプと、これを駆動する電動モ
ータと、この電動モータの回転速度を制御するオープン
制御のモータ回転制御手段とを備えた液圧装置におい
て、前記液体ポンプに関する状態を検出する検出手段を
設けるとともに、この検出手段の出力に応じて前記モー
タ回転制御手段が前記電動モータの回転速度を切り換え
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】このような第１の解決手段の液圧装置にあ
っては、圧力補償機構付き可変容量形液体ポンプの働き
によって吐出圧力が所定範囲内に収められるとともに吐
出流量が必要な量だけに可変制御されて、圧力液体に注
ぎ込まれるエネルギーが節約される。しかも、液体ポン
プに関する状態が検出されるとともに、その検出結果に
応じて電動モータの回転速度が切り換えられる。そし
て、吐出圧力が低いときには圧力補償機構が抑制的には
働かず液体ポンプの容量が最大になり、その状態では吐
出流量も多いことが求められるので、電動モータは高速
回転する。これに対し、吐出圧力が高いときには圧力補
償機構が抑制的に働き液体ポンプの容量が最小になり、
その状態では吐出流量は多くは求められない。そこで、
そのとき電動モータは低速回転する。そうすると、同じ
吐出流量を維持するべく液体ポンプの容量が自動調整さ
れて、液体ポンプの容量が最小の状態から容量可変範囲
の中間に移行する。

【００１２】吐出流量が同じでも、液体ポンプの容量最
小の状態でポンプ等を高速回転させたときと、液体ポン
プの容量および回転を適度に保ったときとを比較する
と、ポンプ及びモータの機械損失は、前者よりも後者の
方が各段に少なくなる。これにより、この液圧装置にあ
っては、圧力液体に注ぎ込まれるエネルギーが節約され
るばかりか、それに加えて、電動モータに注ぎ込まれて
から圧力液体に転化されるまでのエネルギーロスも節減
されるので、消費電力が更に節約される。

【００１３】また、電動モータの回転速度が高低切り替
わることから、電動モータの回転速度を厳密に定格回転
以内に収める必要はなくなり、絶対上限以下であれば一
時的には定格回転を超えて使用できるので、消費電力の
更なる節約とも相俟って、電動モータを定格回転数等の
低いものに変更することが可能となる。これにより、電
動モータが小形のもので足りることとなり、その分だけ
コストダウンできる。なお、モータの回転速度が可変さ
れるといっても高低切り替わるだけで依然として簡素な
オープン制御のままであり、作動状態の切換方式等に影
響が及ぶことも無い。

【００１４】これにより、電動モータの小形化に伴う原
価の低減に加えて、電動モータの回転速度の適正化に伴
う消費電力の節約も、果たされることとなる。したがっ
て、この発明によれば、安価で而も省エネの液圧装置を
実現することができる。

【００１５】［第２の解決手段］第２の解決手段の液圧
装置は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１
の解決手段の液圧装置であって、前記電動モータに誘導
電動機が採用されるとともに、その駆動装置にはインバ
ータが採用されており、しかも、前記検出手段は、検出
したもの即ち前記液体ポンプに関する物理状態が自己の
設定条件を上回っているか下回っているかの比較結果を
出力するようになっている、というものである。

【００１６】このような第２の解決手段の液圧装置にあ
っては、一般に安価で丈夫な誘導電動機が採用されてい
るので、初期費用ばかりか保守費用等の維持費も更に削
減されることとなる。しかも、インバータとの組み合わ
せにより、電動モータの回転速度を切り換えるのが容易
に行えるうえ、オープン制御なので回転速度の切換を行
うようにしても制御駆動装置のコストアップは十分に抑
えられる。さらに、スイッチングノイズ等の避け難いイ
ンバータが採用されても、検出手段が検出値をアナログ
信号等で出力するのでなく上か下かの二値で出力するこ
とから、検出部材や信号伝送系を安価なもので済ませて
も、比較結果はノイズの存在に拘わらず正確に回転制御
手段へ送られて利用されるので、モータ回転速度の切換
動作やその他の制御等も確実に動作することとなる。し
たがって、この発明によれば、安価かつ省エネで而も動
作の確実な液圧装置を実現することができる。

【００１７】［第３の解決手段］第３の解決手段の液圧
装置は、出願当初の請求項３に記載の如く、上記の第２
の解決手段の液圧装置であって、前記液体ポンプの吐出
圧力に応動する圧力スイッチが、前記検出手段に設けら
れている、というものである。

【００１８】このような第３の解決手段の液圧装置にあ
っては、圧力スイッチによって液体ポンプの吐出圧力が
検出され、それが圧力スイッチの設定圧力を上回ってい
るか下回っているかという比較結果が出力されること
で、検出手段が具現化される。圧力スイッチは入手容易
で比較的安価でもあり、吐出圧力の検出も液体ポンプの
吐出口やその先の配管等に圧力スイッチを装着すること
で割と楽に行える。したがって、この発明によれば、安
価かつ省エネで而も動作の確実な液圧装置を簡便に実現
することができる。

【００１９】［第４の解決手段］第４の解決手段の液圧
装置は、出願当初の請求項４に記載の如く、上記の第２
の解決手段の液圧装置であって、前記液体ポンプの容量
可変機構に対して設けられその可変状態に応動するスイ
ッチが、前記検出手段に具わっている、というものであ
る。

【００２０】このような第４の解決手段の液圧装置にあ
っては、スイッチによって液体ポンプの容量可変機構に
関する可変状態が検出され、それがスイッチの設定条件
を上回っているか下回っているかという比較結果が出力
されることで、検出手段が具現化される。機械部材の位
置変化等を検出するスイッチも、割と入手容易で、さほ
ど高価でもない。しかも、検出対象が容量可変機構の可
変状態になっていて、圧力補償機構が作動しそれに応じ
て容量可変機構も作動したところで検出がなされるの
で、圧力補償機構の補償圧力を設定変更したときでも、
スイッチ自体の設定条件は変更する必要がなく、そのま
までも的確な検出が行える。

【００２１】このように補償圧力を変える際に圧力補償
機構以外の余計なものを操作等する必要が無く本来の圧
力補償機構の操作や調節を行えば足りるので、そのほう
が便利である。したがって、この発明によれば、安価か
つ省エネで而も動作が確実で更に便利な液圧装置を実現
することができる。

【００２２】［第５の解決手段］第５の解決手段の液圧
装置は、出願当初の請求項５に記載の如く、上記の第２
の解決手段の液圧装置であって、前記液体ポンプにおけ
る圧力補償機構から容量可変機構への導圧用連通路に対
して設けられそこの圧力に応動する圧力スイッチが、前
記検出手段に具わっている、というものである。

【００２３】このような第５の解決手段の液圧装置にあ
っては、圧力スイッチによって液体ポンプに関する特定
箇所の圧力が検出され、それが圧力スイッチの設定圧力
を上回っているか下回っているかという比較結果が出力
されることで、検出手段が具現化される。圧力スイッチ
は入手容易で比較的安価である。また、その圧力検出箇
所が、圧力補償機構から容量可変機構への導圧用連通路
になっていて、やはり圧力補償機構が作動したところで
検出がなされるので、圧力補償機構の補償圧力を設定変
更したときでも、スイッチ自体の設定条件は変更する必
要がなく、そのままでも的確な検出が行える。しかも、
その特定箇所の圧力は、圧力補償機構が作動し始めると
直ちに而も明瞭に変化するので、所望の検出結果が速や
かに得られる。そのため、モータ回転速度の切換が迅速
に行われて、消費電力の節約が更に進むこととなる。し
たがって、この発明によれば、安価かつ一層省エネで而
も動作が確実で更に便利な液圧装置を実現することがで
きる。

【００２４】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の液圧装置について、これを実施するための具体
的な形態を、以下の第１〜第４実施例により説明する。
図１〜図４に示した第１実施例は、上述した第１〜第３
の解決手段を具現化したものであり、図５に示した第２
実施例は、上述した第１，第２，第４の解決手段を具現
化したものであり、図６の第３実施例、及び図７の第４
実施例は、上述した第１，第２，第５の解決手段を具現
化したものである。なお、それらの図示に際しては、簡
明化等のため、筐体パネルや，ベース，フレーム，ボル
ト等の締結具，ヒンジ等の連結具，Ｏリング等のシール
部材などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関
連するものを中心に主として記号やブロックで図示し
た。

【００２５】

【第１実施例】本発明の液圧装置の第１実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
１は、その全体ブロック図であり、図２は、そのうちの
モータ制御用電子回路の回路図である。また、図３は、
圧力補償機構付き可変容量形アキシャルピストンポンプ
の構成等を示し、（ａ）が詳細な記号図、（ｂ）が圧力
−流量特性図、（ｃ）が斜板の傾動に基づく容量可変方
式の原理を示す要部斜視図、（ｄ）が圧力補償制御機構
も付加した要部の断面図である。

【００２６】この液圧装置が図８（ａ）の従来装置と相
違するのは、センサ１０（検出手段）が設けられた点
と、電動モータ４の電気的な駆動制御を行うモータ制御
用電子回路１が明記されている点と、メータイン用の絞
り弁等が省かれている点である。すなわち、この液圧装
置には（図１参照）、油圧シリンダ等の作動部７と、そ
れに作動流体である圧力液体を供給するための圧力補償
機構付き可変容量形液体ポンプ５と、これを駆動する電
動モータ４と、その回転速度を制御するモータ制御用電
子回路１（モータ回転制御手段）と、作動部７に至る液
体ポンプ５の吐出ライン等に介挿して設けられメインコ
ントローラ８からの制御指令Ａ等に従って流路の方向切
換を行う電磁弁６（油圧回路）とに加えて、電磁弁６よ
り手前に位置する液体ポンプ５の吐出ライン等に対して
吐出圧力Ｐを受圧可能に接続され検出信号Ｂをモータ制
御用電子回路１へ送出するセンサ１０も具えられてい
る。

【００２７】センサ１０は、液体ポンプ５に関する状態
量として受圧した吐出圧力Ｐを検出するが、これには、
その吐出圧力Ｐに応動してオンオフする圧力スイッチが
採用されている。すなわち、センサ１０は、スイッチ状
態がオンオフ切り替わるときの閾値となる圧力を摘み操
作等で設定することが可能なものであり、その設定圧力
（自己の設定条件）を検出圧力（吐出圧力Ｐ）が上回っ
ているとき検出信号Ｂ（比較結果）に二値のうち例えば
ハイを出力し、逆に下回っているときには検出信号Ｂに
二値のうち例えばローを出力するようになっている。

【００２８】電動モータ４には、安価で一般的なかご形
三相誘導電動機等が採用され、それに駆動電流を供給す
るモータ制御用電子回路１には、パワートランジスタ等
を有して電動モータ４への駆動電流を商用電源から生成
するモータドライバ３（電動モータの駆動装置）と、そ
のパワートランジスタのオンオフ等の制御を行うモータ
コントローラ２（電動モータの制御装置）とが設けられ
ている。モータドライバ３には、電動モータ４の回転速
度を可変するのが容易でエネルギー効率も優れているイ
ンバータが採用され、モータコントローラ２には、セン
サ１０から受けた検出信号Ｂに応じて電動モータ４の回
転速度を高速回転と低速回転との２段で切り換えるだけ
の簡素なオープン制御方式が採用されている。

【００２９】そのため（図２参照）、例えば、モータコ
ントローラ２には、低速回転に対応した所定電圧の回転
指示値Ｒ１と高速回転に対応した他の電圧の回転指示値
Ｒ２とを信号入力とし検出信号Ｂを制御入力として検出
信号Ｂがハイのとき回転指示値Ｒ１を出力し検出信号Ｂ
はローのとき回転指示値Ｒ２を出力するスイッチ回路あ
るいはセレクタ等からなる切換部２ａや、モータドライ
バ３のパワートランジスタのオンオフ等を誘導電動機４
の各相に対応づけて制御するため例えば三相の発振信号
Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐを生成するとともにその周波数を切換
部２ａの出力に対応して高低切り換える周波数制御部２
ｂが設けられている。周波数制御部２ｂは、切換部２ａ
の出力を制御電圧として入力する電圧制御発振回路（Ｖ
ＣＯ）やその発振信号から移相処理等にて三相の発振信
号Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐを生成する三相変換回路にて具体化
しても良く、カウンタ回路等を用いたデジタル回路でも
良い。また、マイクロプロセッサのプログラム処理によ
る例えばパルス幅変調方式（ＰＷＭ）で具体化しても良
く、その場合、切換部２ａもプログラムでの択一処理等
となる。

【００３０】また、モータドライバ３は、パルス信号Ｕ
ｐに従って何れか一方が導通し他方が遮断する直列接続
のトランジスタ対Ｑ１，Ｑ２と、同様にパルス信号Ｖｐ
に従って交互に導通・遮断するトランジスタ対Ｑ３，Ｑ
４と、パルス信号Ｗｐに従って交互に導通・遮断するト
ランジスタ対Ｑ５，Ｑ６とを具えたインバータである。
各トランジスタＱ１〜Ｑ６は、ＩＧＢＴ等のパワートラ
ンジスタからなり、フライホイールダイオードや図示し
ないスナバ回路等も必要に応じて適宜付加されている。
また、３組のトランジスタ対は、商用の交流電流を直流
に変換する電源部３ａから延びた正負一対の配線間に接
続されていて、正側トランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ５がオ
ンして導通状態のとき電動モータ４の各相Ｕ，Ｖ，Ｗへ
電流を流し込む一方、負側トランジスタＱ２，Ｑ４，Ｑ
６がオンして導通状態のとき電動モータ４の各相Ｕ，
Ｖ，Ｗから電流を吸い込むようになっている。なお、こ
れらのトランジスタとモータコントローラ２との間に
は、パルス信号Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐに対応したベース電流
を増幅生成するアンプや、対のトランジスタが同時にオ
ンして短絡等の障害が起こるのを防止するための回路３
ｂ等も付設されている。

【００３１】液体ポンプ５には（図３参照）、斜板５ｈ
の傾転角を可変制御しうるアキシャルピストンポンプが
良く用いられるが、可変容量形であれば、ラジアルピス
トンポンプやベーンポンプ等の他のタイプのものでも良
い。いずれであっても、液体ポンプ５の容量が制御可能
範囲の上限に来たときポンプ軸５ｄの単位回転数当たり
最大量を吐出し、液体ポンプ５の容量が制御可能範囲の
下限に来たとき吐出量Ｑがほぼ零になるようになってい
る。そのための容量可変機構５ａに加えて、この液体ポ
ンプ５には、吐出圧力Ｐに応じて作動し吐出圧力Ｐが所
定の設定圧力を超えると容量可変機構５ａへパイロット
圧を送る圧力補償機構５ｂも付設されている（図３
（ａ）参照）。

【００３２】アキシャルピストンポンプを例に詳述する
と（図３（ｃ），（ｄ）参照）、ポンプ軸５ｄを介して
シリンダブロック５ｆが電動モータ４によって回転駆動
されると、シュープレート５ｇに一端の係止された幾つ
かのピストンが進退し、それに伴って、バルブプレート
の吸い込みポート５ｅから油等の液体が吸い込まれると
ともに、バルブプレートの吐き出しポート５ｃから液体
が吐出されるようになっている。また、シュープレート
５ｇの傾きを規定する斜板５ｈ（ヨーク）は、傾動可能
に支持され、その傾きが容量可変機構５ａによって可変
制御されるようになっている。容量可変機構５ａは、液
体流路５ｉを介して導かれたパイロット圧が高いと斜板
５ｈの傾転角を変えてピストンの行程および吐出流量Ｑ
を零に近づけ、パイロット圧が低いと斜板５ｈの傾転角
を逆向きに変えてピストンの行程および吐出流量Ｑを最
大に近づけるようになっている。

【００３３】さらに、そのパイロット圧を決める圧力補
償機構５ｂは、圧力制御弁の一種であり、リリーフ弁に
似た構造をしている。すなわち、吐き出しポート５ｃの
ところから吐出圧力Ｐの圧油をスプールの一端側に導く
とともに、そのスプールの他端側から摘み操作等で弾撥
力を調節可能なバネでスプールを押し、吐出圧力Ｐとバ
ネでの設定圧力との大小に応じてスプールが移動して、
吐出圧力Ｐが設定圧力を上回ると、吐出圧力Ｐを液体流
路５ｉへ導いてパイロット圧を上昇させる一方、吐出圧
力Ｐが設定圧力を下回ると、液体流路５ｉ内のパイロッ
ト圧をケーシング内空間経由でタンクへ抜いて下降させ
るようになっている。そして、このような圧力補償機構
５ｂ及び容量可変機構５ａの働きによって、吐出流量Ｑ
は（図３（ｂ）参照）、吐出圧力Ｐが圧力補償機構５ｂ
の設定圧力に達するまでは、多少の変動は有るが最大容
量に対応した一定値になり、吐出圧力Ｐがその設定圧力
に達すると、急に零になる、という特性を示す。

【００３４】この第１実施例の液圧装置について、その
使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図４
（ａ）〜（ｆ）は、何れも、動作状態を示すタイムチャ
ートである。ここでも、従来例との比較等のため、作動
部７が工作機械のクランプシリンダ等であり、そのロッ
ド等の可動部材が進退する際に、制御指令Ａに応じて作
動部７が待機状態（期間ｔ１）前進状態（期間ｔ２）ク
ランプ状態（期間ｔ３）待機状態（期間ｔ１）の各状態
を遷移する場合について述べる。

【００３５】先ず、作動部７が待機状態（期間ｔ１）の
うちは、制御指令Ａが継続してローであり、その状態で
は、可動部材の動きが無いので吐出圧力Ｐが高く、それ
に対応して検出信号Ｂはハイとなる。また、これを受け
たモータ制御用電子回路１の制御によって電動モータ４
の回転速度は回転指示値Ｒ１に対応した低速回転とな
る。この回転速度は従来例のものより遅くなっている。
さらに、吐出流量Ｑは、電磁弁６や作動部７でのリーク
量等に対応して決まるので、従来例のものとほぼ同じに
なるが、ポンプ軸５ｄ回転速度の相違が圧力補償機構５
ｂ及び容量可変機構５ａによる斜板５ｈの傾転角自動調
整によって吸収されるので、やはり必要量だけ供給され
る。

【００３６】次に、その状態で、制御指令Ａがハイにな
ると電磁弁６が切り替わって作動部７が前進状態になり
可動部材が動く（期間ｔ２）。この状態では、吐出圧力
Ｐがグッと下がり、それに対応して検出信号Ｂがローと
なる。また、これを受けたモータ制御用電子回路１の制
御によって電動モータ４の回転速度は回転指示値Ｒ２に
対応した高速回転となる。この回転速度は従来例のもの
と同等に速くなっている。さらに、吐出流量Ｑは、可動
部材の動きに対応して従来例のものと同様に大きくな
る。

【００３７】そして、作動部７が作動限に達してクラン
プ状態になると（期間ｔ３）、可動部材が止まって吐出
圧力Ｐが高くなる。この状態で吐出流量Ｑは少なくな
る。すると、この状態では、吐出圧力Ｐに対応して検出
信号Ｂがハイとなり、これを受けたモータ制御用電子回
路１の制御によって電動モータ４の回転速度は回転指示
値Ｒ１に対応した低速回転となる。その状態で、制御指
令Ａがローになると再び電磁弁６が切り替わって今度は
作動部７が後退状態になり可動部材が動くので（期間ｔ
４）吐出圧力Ｐがグッと下がるので検出信号Ｂがローと
なり、これを受けたモータ制御用電子回路１の制御によ
って電動モータ４の回転速度は回転指示値Ｒ２に対応し
た高速回転となる。それから、可動部材が戻って止まる
と待機状態に戻る（期間ｔ１）。

【００３８】このように、この液圧装置でも、圧力補償
機構付き可変容量形液体ポンプ５の採用が継続されてい
ることにより、電磁弁６の切換に伴って吐出圧力Ｐが変
化するとともに吐出流量Ｑも増減して、進退移動やクラ
ンプ等の作動に必要な分しか圧力液体の吐出が行われな
いので、圧力液体に注がれるエネルギーは既述の従来例
同様に節約されている。しかも、電磁弁６に基づく作動
状態の切換は基本システムと同等の単純なもので足りて
いる。

【００３９】さらに、それだけでなく、この実施例の液
圧装置では、待機状態（期間ｔ１）やクランプ状態（期
間ｔ３）のときに、電動モータ４及び液体ポンプ５の回
転速度が低速になるので、回転支軸における粘性抵抗や
慣性抵抗などに起因する機械損失が減少する。しかも、
負荷状態すなわち吐出圧力Ｐ×吐出流量Ｑは同じままな
ので、電動モータ４の消費電力は機械損失が減少した分
だけそのまま減少する。例えば、典型的な工作機械用の
液圧装置で実験測定した結果では、回転速度を１８００
回転(min^-1）と３００回転(min^-1）とで切り換えること
で消費電力をほぼ半減することができた。また、進退時
にも（期間ｔ２，ｔ４）、吐出圧力Ｐの低下等に基づい
て消費エネルギーが少なくなる。さらに、電動モータ４
には、安価で丈夫な誘導電動機が採用されているうえ、
その定格回転数が回転指示値Ｒ２を多少下回る小形のも
のになっているので、モータドライバ３にインバータを
導入したりセンサ１０を追加設置したにも拘わらず、モ
ータコントローラ２や検出信号Ｂの伝送系等が簡易なも
ので足りることも相俟って、装置コストの低減も達成さ
れている。

【００４０】

【第２実施例】図５に全体ブロック図を示した本発明の
液圧装置が上述した第１実施例のものと相違するのは、
検出手段としてセンサ１０に代えてセンサ１１が導入さ
れている点である。

【００４１】センサ１１は、液体ポンプ５の容量可変機
構５ａの可変状態に応動するべく、その容量可変機構５
ａに対して設けられる。これには、斜板５ｈやそれに連
動する部材に感応して斜板５ｈの傾転角の変化に伴いオ
ンオフするものであれば任意のスイッチが採用可能であ
るが、油汚れ等に強くて設置上の制約も少ない近接スイ
ッチが好適であり、その場合、斜板５ｈ等に検出対象の
小さな磁石を取り付けておき、それをケイーシングの外
から近接スイッチで検出するようにすると良い。また、
その場合、斜板５ｈ等と共に動く磁石の位置とセンサ１
１の設定場所に対応した設定位置との遠近比較に基づい
てセンサ１１がオンオフする。

【００４２】この場合も、全体的な動作等は第１実施例
について述べたのと同様なので、再度の説明は割愛する
が、この場合、検出信号Ｂの生成メカニズム等が異な
る。すなわち、吐出圧力Ｐが圧力補償機構５ｂの設定圧
力を上回ると、そこから容量可変機構５ａに高いパイロ
ット圧が送られて、斜板５ｈの傾転角が変化し、それに
応じてセンサ１１が検出信号Ｂをハイにする。これに対
し、吐出圧力Ｐが圧力補償機構５ｂの設定圧力を下回る
と、それに対応して容量可変機構５ａへのパイロット圧
が低下して、斜板５ｈの傾転角が逆向きに変化し、それ
に応じてセンサ１１が検出信号Ｂをローにする。

【００４３】このように、吐出圧力Ｐに直接応動するの
で無く、容量可変機構５ａを介して吐出圧力Ｐには間接
的に応動するようになっているので、圧力補償機構５ｂ
の設定圧力を変更したような場合に、上記第１実施例の
液圧装置ではセンサ１０の設定圧力も変更し直す必要が
有るのに対し、この第２実施例の液圧装置では、容量可
変機構５ａが圧力補償機構５ｂの作動を待って作動する
ものなので、センサ１１の設定位置を変更し直す必要は
無い。

【００４４】

【第３実施例】図６に全体ブロック図を示した本発明の
液圧装置が上述した第１実施例のものと相違するのは、
検出手段としてセンサ１０に代えてセンサ１２が導入さ
れている点である。

【００４５】センサ１２は、センサ１０と同様の圧力ス
イッチでも別の圧力スイッチでも良いが、その設置個所
は異なる。すなわち、センサ１２は、液体ポンプ５にお
ける圧力補償機構５ｂから容量可変機構５ａへの導圧用
連通路である液体流路５ｉに対して設けられ、そこの圧
力であるパイロット圧に応動する。具体的には、そのパ
イロット圧が自己の設定圧力を上回っているときには検
出信号Ｂをハイにし、パイロット圧が自己の設定圧力を
下回っているときには検出信号Ｂをローにするようにな
っている。

【００４６】この場合も、全体的な動作等は第１実施例
について述べたのと同様なので、繰り返しとなる説明は
割愛するが、やはり、検出信号Ｂの生成メカニズム等が
異なる。すなわち、吐出圧力Ｐが圧力補償機構５ｂの設
定圧力を上回り、そこから液体流路５ｉに高いパイロッ
ト圧が送られると、それに感応してセンサ１２が検出信
号Ｂをハイにする。これに対し、吐出圧力Ｐが圧力補償
機構５ｂの設定圧力を下回り、それに対応して液体流路
５ｉの圧力が低下すると、それに感応してセンサ１２が
検出信号Ｂをローにする。

【００４７】このように、吐出圧力Ｐに直接応動するの
で無く、圧力補償機構５ｂから容量可変機構５ａに至る
液体流路５ｉの圧力を検出することで吐出圧力Ｐには間
接的に応動するようになっているので、やはり圧力補償
機構５ｂの設定圧力を変更したような場合に、センサ１
２の設定位置を変更し直す必要は無い。しかも、圧力補
償機構５ｂが作動すれば、容量可変機構５ａの作動を待
たずに、速やかにセンサ１２が応動するので、吐出流量
Ｑの多い進退状態（期間ｔ２，ｔ４）から吐出流量Ｑの
少ない待機状態等（期間ｔ１，ｔ３）に移行するに際し
て、上記第２実施例の液圧装置よりも迅速にモータ回転
速度が高速から低速に切り替わるので、その分だけ消費
電力の節約が更に進むこととなる。また、この場合、作
動部７側にメータイン・メータアウト回路やブレーキ回
路等が設けられて、進退時（期間ｔ２，ｔ４）に吐出圧
力Ｐが高止まりするようになっていても、圧力補償機構
５ｂが適切に作動する範囲に収まってさえいれば、液体
流路５ｉの圧力は零近くまで明瞭に変化するので、確度
の高い検出結果が得られる、という利点もある。

【００４８】

【第４実施例】図７に全体ブロック図を示した本発明の
液圧装置が上述した第３実施例のものと相違するのは、
回転指示値Ｒ１，Ｒ２が固定電圧でなくメインコントロ
ーラ８から与えられるようになった点と、圧力補償機構
５ｂに電磁比例式の圧力制御弁が採用されてその設定圧
力の変更が手動でなくメインコントローラ８からの設定
信号Ｃに従って行われるようになった点である。

【００４９】この場合、回転指示値Ｒ１，Ｒ２や設定信
号Ｃの値を変えることで同じ液圧装置を種々のアプリケ
ーションに適合させることができるうえ、それらの値は
メインコントローラ８側で自由に変えられる。しかも、
そのようにしても、上述の説明から明らかなように液圧
装置側には再調整等を施す必要が無いので、便利であ
る。

【００５０】

【その他】なお、上記の各実施例では、電磁弁６をメイ
ンコントローラ８で制御するようにしたが、電磁弁６を
作動させる方法は、これに限られるものでなく、例えば
手動で操作するスイッチや工作機械の可動部材にて操作
されるスイッチの出力等に応じて作動するようにしても
良く、その場合、メインコントローラ８は無くても良
い。また、電磁弁６もこれに限られず例えばレバー操作
等で作動する他の方向制御弁等でも良い。さらに、上記
の各実施例で電磁弁６や作動部７は、一組しか設けられ
ていなかったが、これも一組に限られるものでなく、液
体ポンプ５の吐出ラインに対して並列に複数組が接続さ
れていても良い。

【００５１】また、作動部７も、上述したシリンダユニ
ットに限らず、油圧モータや他のアクチュエータであっ
ても良い。例えば、ボールネジ等の回転直進運動変換機
構とラムシリンダ等の加圧機構との組み合わせや、減速
ギヤ等を介在させて連結された揺動機構などでも良い。
その応用も、上述した工作機械に限らず、例えば、プレ
ス装置やダイキャストマシーンの他、ガラス用成形機
や，射出成形機，圧入部品装着装置，移載装置，ロボッ
トアーム等、種々の分野で可能である。さらに、液体
は、油圧が普及しており使い易いが、油圧に限られるも
ので無く、例えばアプリケーションの特質や制約事項等
にもよるが、水や、化学合成された液体、異種液体の混
合液、粉粒材の混入液などを用いても良い。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の液圧装置にあっては、圧力補償機構
付き可変容量形液体ポンプの存在を前提として電動モー
タの回転速度を切り換えるようにしたことにより、ポン
プ及びモータの機械損失が減るとともにモータの小形化
も可能となり、その結果、安価で而も省エネの液圧装置
を実現することができたという有利な効果が有る。

【００５３】また、本発明の第２の解決手段の液圧装置
にあっては、電動モータ及びその駆動制御を安価なもの
で簡便に行うとともにそのノイズ等の影響が検出結果に
及ぶことのないようにしたことにより、安価かつ省エネ
で而も動作の確実な液圧装置を実現することができたと
いう有利な効果を奏する。

【００５４】さらに、本発明の第３の解決手段の液圧装
置にあっては、安価な検出部材を楽なところに装着する
ことで検出手段を具現化したことにより、安価かつ省エ
ネで而も動作の確実な液圧装置を簡便に実現することが
できたという有利な効果が有る。

【００５５】また、本発明の第４の解決手段の液圧装置
にあっては、安価な検出部材を導入するとともに液体ポ
ンプの容量可変機構の作動に基づいて検出がなされるよ
うにしたことにより、補償圧力を変えても検出手段の設
定条件を変える必要は無いので、安価かつ省エネで而も
動作が確実で更に便利な液圧装置を実現することができ
たという有利な効果を奏する。

【００５６】また、本発明の第５の解決手段の液圧装置
にあっては、安価な検出部材を導入するとともに液体ポ
ンプの圧力補償機構の作動に基づいて検出がなされるよ
うにしたことにより、補償圧力を変えても検出手段の設
定条件を変える必要は無く而も検出および切換が迅速に
行われるので、安価かつ一層省エネで而も動作が確実で
更に便利な液圧装置を実現することができたという有利
な効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液圧装置の第１実施例について、そ
の構成を示す全体ブロック図である。

【図２】モータ制御用電子回路の回路図である。

【図３】圧力補償機構付き可変容量形アキシャル
ピストンポンプの構成等を示し、（ａ）が詳細な記号
図、（ｂ）が圧力−流量特性図、（ｃ）が斜板での容量
可変方式の原理を示す要部斜視図、（ｄ）が圧力補償制
御機構も付加した要部の断面図である。

【図４】動作状態を示すタイムチャートである。

【図５】本発明の液圧装置の第２実施例に関する全体
ブロック図である。

【図６】本発明の液圧装置の第３実施例に関する全体
ブロック図である。

【図７】本発明の液圧装置の第４実施例に関する全体
ブロック図である。

【図８】従来の液圧装置のブロック図とタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１モータ制御用電子回路（電動モータの制御駆動装
置、回転制御手段）２モータコントローラ（制御回路、電動モータの電
子制御装置）２ａ切換部（スイッチ回路、セレクタ、プログラ
ムでの択一処理）２ｂ周波数制御部（ＶＣＯ＋三相変換、ＰＷＭ）３モータドライバ（インバータ、パワー回路、電動
モータの駆動装置）４電動モータ（誘導電動機）５液体ポンプ（油圧ポンプ、圧力補償機構付き可変
容量形液体ポンプ）５ａ容量可変機構（斜板傾転機構）５ｂ圧力補償機構（圧力制御弁）５ｉ液体流路（パイロット圧を導く連通路、導圧
用連通路）６電磁弁（切換バルブ、油圧回路、方向制御弁）７作動部（油圧シリンダ、液圧アクチュエータ）８メインコントローラ（応用向け順序制御手段）１０センサ（圧力スイッチ、設定圧力との比較を伴っ
た検出手段）１１センサ（近接スイッチ、設定位置との比較を伴っ
た検出手段）１２センサ（圧力スイッチ、設定圧力との比較を伴っ
た検出手段）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力補償機構付き可変容量形液体ポンプ
と、これを駆動する電動モータと、前記液体ポンプに関
する状態を検出する検出手段と、この検出手段の出力に
応じて前記電動モータの回転速度を切り換えるオープン
制御のモータ回転制御手段とを備えている液圧装置。
【請求項２】前記電動モータが誘導電動機であり、その
駆動がインバータでなされ、前記検出手段は、検出した
ものが自己の設定条件を上回っているか下回っているか
の比較結果を出力するものであることを特徴とする請求
項１記載の液圧装置。
【請求項３】前記検出手段が、前記液体ポンプの吐出圧
力に応動する圧力スイッチを具有していることを特徴と
する請求項２記載の液圧装置。
【請求項４】前記検出手段が、前記液体ポンプの容量可
変機構に対して設けられその可変状態に応動するスイッ
チを具有していることを特徴とする請求項２記載の液圧
装置。
【請求項５】前記検出手段が、前記液体ポンプにおける
圧力補償機構から容量可変機構への導圧用連通路に対し
て設けられそこの圧力に応動する圧力スイッチを具有し
ていることを特徴とする請求項２記載の液圧装置。