JP2002089504A - 油圧アクチュエータ保圧方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助的な油圧源を設けることなく、エネルギ
ーの消費量を大幅に低減する。 【解決手段】 モータ２により駆動される油圧ポンプ３
と、方向制御弁４と、油圧シリンダ５と、方向制御弁４
の状態に応答して油圧シリンダ５を所望の方向に動作さ
せ、もしくは油圧シリンダ５を停止させるように圧力油
の供給を行わせる油圧配管６と、油圧ポンプ３から吐出
される圧力油の少なくとも一部を油タンク１に戻すこと
により圧力を制御する圧力制御弁７と、保圧が必要な油
圧回路に設けられて圧力油の逆流を防止するパイロット
チェック弁８と、油圧シリンダ５とパイロットチェック
弁８との間に位置する油圧配管に装着されて圧力を検出
する圧力検出部９と、圧力検出部９による検出圧力を入
力としてモータ２を制御するコントローラ１０とを有し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は油圧アクチュエー
タ保圧方法およびその装置に関し、さらに詳細にいえ
ば、油圧源からの圧力油を油圧回路を通して油圧シリン
ダに供給することにより、油圧シリンダの動作、停止を
制御する油圧アクチュエータにおいて保圧動作を行わせ
るための方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧アクチュエータは、小さな装置で大
きな力を出すことができるという利点を有しているの
で、クランプ装置、プレス装置などに広く採用されてい
る。そして、これらの装置に採用されている油圧アクチ
ュエータにおいては、力を出すために一定の圧力を保っ
ておく必要がある。なお、一定の圧力を保つことを保圧
と称する。

【０００３】図５は従来の油圧アクチュエータ保圧装置
の一例を示す油圧回路図である。

【０００４】この油圧アクチュエータ保圧装置は、油タ
ンク５１と、モータ５２により駆動される油圧ポンプ５
３と、方向制御弁５４と、油圧シリンダ５５と、方向制
御弁５４の状態に応答して油圧シリンダ５５を所望の方
向に動作させ、もしくは油圧シリンダ５５を停止させる
ように圧力油の供給を行わせる油圧配管５６と、油圧ポ
ンプ５３から吐出される圧力油の少なくとも一部を油タ
ンクに戻すことにより圧力を制御する圧力制御弁５７と
を有している。ただし、モータ５２に代えてエンジンな
どの内燃機関を採用することが可能である。

【０００５】この構成の油圧アクチュエータ保圧装置の
作用は次のとおりである。

【０００６】油圧ポンプ５３から吐出される圧力油を方
向制御弁５４を介して油圧シリンダ５５の一方の圧力室
に供給することにより、ピストン５５ａを動作させる。

【０００７】そして、ピストン５５ａが端点まで移動す
ると、ピストン５５ａが停止し、以後は保圧状態とな
る。この保圧状態においては、ピストン５５ａが停止す
るのであるから、圧力油の圧力室への流入がなくなり、
油圧ポンプ５３から供給される圧力油は殆ど不要とな
る。

【０００８】したがって、この状態に対応させるべく、
油圧ポンプ５３から吐出される圧力油の量を減少させ、
もしくは圧力制御弁５７を通して不要な圧力油を油タン
ク５１に戻すことによって、油圧回路内の圧力を一定に
保ち、油圧シリンダ５５の保圧状態を維持することがで
きる。

【０００９】なお、吐出される圧力油の量を変化させる
場合には、モータ５２の回転数を変化させ、もしくは可
変要領の油圧ポンプを採用すればよい。

【００１０】図６は従来の油圧アクチュエータ保圧装置
の他の例を示す油圧回路図である。

【００１１】この油圧アクチュエータ保圧装置が図５の
油圧アクチュエータ保圧装置と異なる点は、保圧の必要
な油圧回路上にパイロットチェック弁５８およびアキュ
ムレータ５９をさらに設けた点のみである。

【００１２】この構成の油圧アクチュエータ保圧装置の
作用は次のとおりである。

【００１３】油圧ポンプ５３から吐出される圧力油を方
向制御弁５４を介して油圧シリンダ５５の一方の圧力室
に供給することにより、ピストン５５ａを動作させる。

【００１４】そして、ピストン５５ａが端点まで移動す
ると、ピストン５５ａが停止し、以後は保圧状態とな
る。この保圧状態においては、パイロットチェック弁５
８によって油圧シリンダ５５の圧力室に充填された圧力
油の逆流を防止することができるので、方向制御弁５４
などで生じる油の漏れに拘わらず油圧シリンダ５５の保
圧状態を維持することができる。

【００１５】また、アキュムレータ５９によって、パイ
ロットチェック弁５８、油圧シリンダ５５における微少
な油の漏れを補償することができる。

【００１６】したがって、保圧状態においては、油圧ポ
ンプ５３を停止させることができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す構成の油圧
アクチュエータ保圧装置を採用した場合には、油圧回路
上の微少な油の漏れを考慮して所定量の圧力油を油圧シ
リンダ５５に供給し続けることが必要であるから、モー
タ５２を動作させ続けなければならず、エネルギーの消
費量が大きくなってしまうという不都合がある。

【００１８】図６に示す構成の油圧アクチュエータ保圧
装置を採用した場合には、モータ５２を停止させるので
エネルギーの消費量を大幅に低減させることができる。
しかし、補助的な油圧源としてのアキュムレータ５９を
設けることが必要になるので、装置全体としての大型
化、構成の複雑化を招くとともに、アキュムレータ５９
の定期的なメンテナンスなどの作業が必要になってしま
うという新たな不都合を生じてしまう。

【００１９】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、補助的な油圧源を設けることなく、エネ
ルギーの消費量を大幅に低減することができる油圧アク
チュエータ保圧方法およびその装置を提供することを目
的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の油圧アクチュ
エータ保圧方法は、油圧源からの圧力油を油圧回路を通
して油圧シリンダに供給することにより、油圧シリンダ
の動作、停止を制御する油圧アクチュエータにおいて、
油圧アクチュエータの保圧を行わせるべく油圧回路の所
定位置にパイロットチェック弁を設けておき、保圧動作
を行わせるに当たって、油圧源の動作を停止し、保圧力
の低下に応答して油圧源を一時的に動作させる方法であ
る。

【００２１】請求項２の油圧アクチュエータ保圧装置
は、油圧源からの圧力油を油圧回路を通して油圧シリン
ダに供給することにより、油圧シリンダの動作、停止を
制御する油圧アクチュエータにおいて、油圧アクチュエ
ータの保圧を行わせるべく油圧回路の所定位置に設けた
パイロットチェック弁と、保圧動作を行わせるに当たっ
て、油圧源の動作を停止し、保圧力の低下に応答して油
圧源を一時的に動作させる油圧源制御手段とを含むもの
である。

【００２２】請求項３の油圧アクチュエータ保圧装置
は、保圧力の低下を検出する圧力検出手段をさらに含む
ものである。

【００２３】請求項４の油圧アクチュエータ保圧装置
は、保圧力の低下を検出するタイマ手段をさらに含むも
のである。

【００２４】

【作用】請求項１の油圧アクチュエータ保圧方法であれ
ば、油圧源からの圧力油を油圧回路を通して油圧シリン
ダに供給することにより、油圧シリンダの動作、停止を
制御する油圧アクチュエータにおいて、油圧アクチュエ
ータの保圧を行わせるい当たって、油圧回路の所定位置
に設けたパイロットチェック弁によって油圧シリンダ内
の圧力油の逆流を防止するとともに、油圧源の動作を停
止し、保圧力の低下に応答して油圧源を一時的に動作さ
せるのであるから、補助油圧源を用いることなく保圧を
行うことができ、しかもエネルギー消費量を大幅に低減
することができる。

【００２５】請求項２の油圧アクチュエータ保圧装置で
あれば、油圧源からの圧力油を油圧回路を通して油圧シ
リンダに供給することにより、油圧シリンダの動作、停
止を制御する油圧アクチュエータにおいて、保圧動作を
行わせるに当たって、油圧回路の所定位置に設けたパイ
ロットチェック弁によって油圧シリンダ内の圧力油の逆
流を防止するとともに、油圧源制御手段によって、油圧
源の動作を停止し、保圧力の低下に応答して油圧源を一
時的に動作させることができる。

【００２６】したがって、補助油圧源を用いることなく
保圧を行うことができ、しかもエネルギー消費量を大幅
に低減することができる。

【００２７】請求項３の油圧アクチュエータ保圧装置で
あれば、保圧力の低下を検出する圧力検出手段をさらに
含むのであるから、請求項２と同様の作用を達成するこ
とができる。

【００２８】請求項４の油圧アクチュエータ保圧装置で
あれば、保圧力の低下を検出するタイマ手段をさらに含
むのであるから、油圧の低下所要時間が予め分かってい
る油圧アクチュエータに適用することにより、請求項２
と同様の作用を達成することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明の油圧アクチュエータ保圧方法およびその装置の実
施の態様を詳細に説明する。

【００３０】図１はこの発明の油圧アクチュエータ保圧
装置の一実施態様を示す油圧回路図である。

【００３１】この油圧アクチュエータ保圧装置は、油タ
ンク１と、モータ２により駆動される油圧ポンプ３と、
方向制御弁４と、油圧シリンダ５と、方向制御弁４の状
態に応答して油圧シリンダ５を所望の方向に動作させ、
もしくは油圧シリンダ５を停止させるように圧力油の供
給を行わせる油圧配管６と、油圧ポンプ３から吐出され
る圧力油の少なくとも一部を油タンク１に戻すことによ
り圧力を制御する圧力制御弁７と、保圧が必要な油圧回
路（ピストン５ａを突出方向に移動させるべく圧力油を
油圧シリンダ５に供給する油圧回路）に設けられて圧力
油の逆流を防止するパイロットチェック弁８と、油圧シ
リンダ５とパイロットチェック弁８との間に位置する油
圧配管に装着されて圧力を検出する圧力検出部９と、圧
力検出部９による検出圧力を入力としてモータ２を制御
するコントローラ１０とを有している。

【００３２】前記コントローラ１０は、第１閾値および
第２閾値が予め設定されたものであり、検出圧力が第１
閾値よりも低いことに応答してモータ２の駆動を指示す
る駆動指示信号を出力し、検出圧力が第１閾値よりも高
い第２閾値に達したことに応答してモータ２の停止を指
示する停止指示信号を出力する。

【００３３】ここで、第１閾値、第２閾値については、
例えば、油圧シリンダが保圧のために必要とする力がＦ
ｍｉｎ（油圧アクチュエータが所定の動作状態を維持で
きる下限の力）〜Ｆｍａｘであるとともに、油圧シリン
ダ５の内断面積がＡである場合には、必要となる油圧の
圧力がＦｍｉｎ／Ａ〜Ｆｍａｘ／Ａとなるので、第１閾
値を下限値、第２閾値を上限値とし、検出圧力がこの範
囲になるようにコントローラ１０によりモータ２を制御
すればよい。

【００３４】上記の構成の油圧アクチュエータ保圧装置
の作用は次のとおりである。

【００３５】圧力油がパイロットチェック弁８を通して
油圧シリンダ５に供給されるように方向制御弁４を切り
換え動作させればよく、油圧シリンダ５のピストン５ａ
が限界位置まで移動していない時には、圧力検出部９に
よる検出圧力が第１閾値よりも低いので、コントローラ
１０が駆動指示信号を出力し、この信号に応答してモー
タ２を駆動し、油圧ポンプ３から圧力油を吐出すること
により、ピストン５ａを限界位置に向かって移動させ
る。

【００３６】そして、ピストン５ａが限界位置まで移動
すれば、ピストン５ａが移動できなくなるので、圧力が
上昇し、第２閾値に達し、コントローラ１０が停止指示
信号を出力し、モータ２を停止させる。この状態におい
て、油圧シリンダ５は、パイロットチェック弁８により
圧力油の逆流が防止されるので、保圧される。

【００３７】また、この保圧状態においても、油圧シリ
ンダ５、パイロットチェック弁８には微少な圧力油の漏
れが存在するので、時間の経過に伴って保圧力が低下す
る。しかし、圧力が第１閾値よりも低くなる前には、コ
ントローラ１０が駆動指示信号を出力し、この信号に応
答してモータ２を駆動し、油圧ポンプ３から圧力油を吐
出するので、第２閾値に対応する圧力まで保圧力を高
め、その後、モータ２を停止させる。

【００３８】この結果、アキュムレータなどの補助油圧
源を用いることなく、油圧ピストン５の保圧を達成する
ことができる。そして、保圧期間に対するモータ２の停
止時間の割合を著しく大きくすることができるので、エ
ネルギーの消費量を大幅に低減することができる。

【００３９】なお、経験値、実測値などから油圧が第２
閾値から第１閾値まで低下するのにかかる時間が分かっ
ている場合には、圧力検出部９を省略することができ
る。ただし、この場合には、コントローラ１０にタイマ
ーを持たせておくとともに、油圧が第１閾値から第２閾
値まで上昇するのに必要な時間および油圧が第２閾値か
ら第１閾値まで低下するのに必要な時間をタイマーに設
定しておき、タイマーに設定した各時間毎にモータ２の
駆動／停止を反復すればよい。また、この場合には、ピ
ストン５ａが移動中であれば、ピストン５ａが限界位置
まで移動したことを油圧アクチュエータ（クランプ、プ
レスなど）に設けたセンサなどにより検出したことに応
答してモータ２を停止させるようにすればよく、逆に、
保圧中における圧力低下後の加圧では、ピストン５ａが
既に限界位置に位置しているのであるから、経験値、実
測値に基づいて定まる所定量だけモータ２を動作させて
圧力を高め、その後モータ２を停止させるようにすれば
よい。

【００４０】図２はこの発明の油圧アクチュエータ保圧
装置の他の実施態様を示す油圧回路図である。

【００４１】この油圧アクチュエータ保圧装置は、油圧
閉回路に適用されたものであり、可変速モータ１１によ
り駆動される吐出方向可変油圧ポンプ１２と、吐出方向
可変油圧ポンプ１２から吐出される圧力油が供給される
ことによって往復動作される油圧シリンダ１３と、保圧
が必要な油圧回路（ピストン１３ａを突出方向に移動さ
せるべく油圧シリンダ１３に圧力油を供給する油圧回
路）の所定位置に設けられたパイロットチェック弁１４
と、油圧シリンダ１３の両圧力室に接続されて圧力検出
を行う圧力検出部１５と、油タンク１６と、油圧シリン
ダ１３の移動方向により圧油の流入量、流出量が異なる
ことに起因する差圧を相殺するための切替弁１７と、圧
力検出部１５からの圧力検出信号を入力として可変速モ
ータ１１を制御するコントローラ１８とを有している。
なお、１９は油圧配管である。

【００４２】前記コントローラ１８は、第１閾値および
第２閾値が予め設定されたものであり、検出圧力が第１
閾値よりも低いことに応答して可変速モータ１１の駆動
を指示する駆動指示信号を出力し、検出圧力が第１閾値
よりも高い第２閾値に達したことに応答して可変速モー
タ１１の停止を指示する停止指示信号を出力する。

【００４３】上記の構成の油圧アクチュエータ保圧装置
の作用は次のとおりである。

【００４４】図１の油圧アクチュエータ保圧装置が方向
制御弁４によって圧力油の供給方向を制御して油圧シリ
ンダ５のピストン５ａの移動方向を制御しているのに対
して、この油圧アクチュエータ保圧装置においては吐出
方向可変油圧ポンプ１２によって油圧シリンダ１３のピ
ストン１３ａの移動方向を制御する。

【００４５】そして、ピストン１３ａが限界位置まで移
動すれば、ピストン１３ａが移動できなくなるので、圧
力が上昇し、第２閾値に達し、コントローラ１８が停止
指示信号を出力し、可変速モータ１１を停止させる。こ
の状態において、油圧シリンダ１３は、パイロットチェ
ック弁１４により圧力油の逆流が防止されるので、保圧
される。

【００４６】また、この保圧状態においても、油圧シリ
ンダ１３、パイロットチェック弁１４には微少な圧力油
の漏れが存在するので、時間の経過に伴って保圧力が低
下する。しかし、圧力が第１閾値よりも低くなる前に
は、コントローラ１８が駆動指示信号を出力し、この信
号に応答して可変速モータ１１を駆動し、吐出方向可変
油圧ポンプ１２から圧力油を吐出するので、第２閾値に
対応する圧力まで保圧力を高め、その後、可変速モータ
１１を停止させる。

【００４７】この結果、アキュムレータなどの補助油圧
源を用いることなく、油圧ピストン１３の保圧を達成す
ることができる。そして、保圧期間に対する可変速モー
タ１１の停止時間の割合を著しく大きくすることができ
るので、エネルギーの消費量を大幅に低減することがで
きる。

【００４８】図３および図４を参照してさらに説明す
る。

【００４９】先ず、可変速モータ１１を駆動して油圧シ
リンダ１３のピストン１３ａを突出方向に移動させ、ピ
ストン１３ａが限界位置まで移動した後は、可変速モー
タ１１を停止させて、パイロットチェック弁１４による
保圧を行う。ただし、この保圧を行っている間において
も、油圧シリンダ１３、パイロットチェック弁１４にお
ける僅かな漏れにより圧力が徐々に低下する。

【００５０】そして、油圧アクチュエータが所定の動作
状態を維持できる下限の力に対応する圧力まで検出圧力
が低下すれば、コントローラ１８によって可変速モータ
１１を駆動することによって圧力を上昇させ、再び可変
速モータ１１を停止させて、パイロットチェック弁１４
による保圧を行う（図３中破線の円で囲んだ部分を参
照）。

【００５１】また、保圧動作が不要になった場合には、
可変速モータ１１を駆動するとともに、吐出方向可変油
圧ポンプ１２の吐出方向を切り替えることによって油圧
シリンダ１３のピストン１３ａを逆方向に移動させる。

【００５２】したがって、電力消費は、図４中（Ａ）に
示すように、可変速モータ１１を駆動している期間のみ
である。そして、図１に示す保圧装置の消費電力を示す
図４中（Ｂ）と比較すれば、図２に示す保圧装置を採用
することにより消費電力を大幅に低減できることが分か
る。

【００５３】なお、経験値、実測値などから油圧が第２
閾値から第１閾値まで低下するのにかかる時間が分かっ
ている場合には、圧力検出部１５を省略することができ
る。ただし、この場合には、コントローラ１８にタイマ
ーを持たせておくとともに、油圧が第１閾値から第２閾
値まで上昇するのに必要な時間および油圧が第２閾値か
ら第１閾値まで低下するのに必要な時間をタイマーに設
定しておき、タイマーに設定した各時間毎に可変速モー
タ１１の駆動／停止を反復すればよい。また、この場合
には、ピストン１３ａが移動中であれば、ピストン１３
ａが限界位置まで移動したことを油圧アクチュエータ
（クランプ、プレスなど）に設けたセンサなどにより検
出したことに応答して可変速モータ１１を停止させるよ
うにすればよく、逆に、保圧中における圧力低下後の加
圧では、ピストン１３ａが既に限界位置に位置している
のであるから、経験値、実測値に基づいて定まる所定量
だけ可変速モータ１１を動作させて圧力を高め、その後
可変速モータ１１を停止させるようにすればよい。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の発明は、補助油圧源を用いる
ことなく保圧を行うことができ、しかもエネルギー消費
量を大幅に低減することができるという特有の効果を奏
する。

【００５５】請求項２の発明は、補助油圧源を用いるこ
となく保圧を行うことができ、しかもエネルギー消費量
を大幅に低減することができるという特有の効果を奏す
る。

【００５６】請求項３の発明は、請求項２と同様の効果
を奏する。

【００５７】請求項４の発明は、油圧の低下所要時間が
予め分かっている油圧アクチュエータに適用することに
より、請求項２と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の油圧アクチュエータ保圧装置の一実
施態様を示す油圧回路図である。

【図２】この発明の油圧アクチュエータ保圧装置の他の
実施態様を示す油圧回路図である。

【図３】図２の油圧アクチュエータ保圧装置における圧
力の変化を示す図である。

【図４】図２の油圧アクチュエータ保圧装置と従来の油
圧アクチュエータ保圧装置との保圧時消費電力の変化を
示す図である。

【図５】従来の油圧アクチュエータ保圧装置の一例を示
す油圧回路図である。

【図６】従来の油圧アクチュエータ保圧装置の他の例を
示す油圧回路図である。

【符号の説明】

２ モータ ３ 油圧ポンプ ５、１３ 油圧シリンダ ６、１９ 油圧配管 ８、１４ パイロットチェック弁 １０、１８ コン
トローラ １１ 可変速モータ １２ 吐出方向可変油圧ポンプ

フロントページの続き (72)発明者 櫛田 秀実 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ 株式会社ダイキンシステムソリューション ズ研究所内 Ｆターム(参考） 3H089 AA06 AA12 BB01 CC01 DA02 DA13 DA14 DB03 DB34 DB46 DB49 EE36 FF07 FF12 GG02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧源（２）（３）（１１）（１２）か
   らの圧力油を油圧回路（６）（１９）を通して油圧シリ
   ンダ（５）（１３）に供給することにより、油圧シリン
   ダ（５）（１３）の動作、停止を制御する油圧アクチュ
   エータにおいて、油圧アクチュエータの保圧を行わせる
   べく油圧回路（６）（１９）の所定位置にパイロットチ
   ェック弁（８）（１４）を設けておき、 保圧動作を行わせるに当たって、油圧源（２）（３）
   （１１）（１２）の動作を停止し、保圧力の低下に応答
   して油圧源（２）（３）（１１）（１２）を一時的に動
   作させることを特徴とする油圧アクチュエータ保圧方
   法。
2. 【請求項２】 油圧源（２）（３）（１１）（１２）か
   らの圧力油を油圧回路（６）（１９）を通して油圧シリ
   ンダ（５）（１３）に供給することにより、油圧シリン
   ダ（５）（１３）の動作、停止を制御する油圧アクチュ
   エータにおいて、油圧アクチュエータの保圧を行わせる
   べく油圧回路（６）（１９）の所定位置に設けたパイロ
   ットチェック弁（８）（１４）と、 保圧動作を行わせるに当たって、油圧源（２）（３）
   （１１）（１２）の動作を停止し、保圧力の低下に応答
   して油圧源（２）（３）（１１）（１２）を一時的に動
   作させる油圧源制御手段（１０）（１８）とを含むこと
   を特徴とする油圧アクチュエータ保圧装置。
3. 【請求項３】 保圧力の低下を検出する圧力検出手段を
   さらに含む請求項２に記載の油圧アクチュエータ保圧装
   置。
4. 【請求項４】 保圧力の低下を検出するタイマ手段をさ
   らに含む請求項２に記載の油圧アクチュエータ保圧装
   置。