JP2006194325A

JP2006194325A - 液圧駆動装置

Info

Publication number: JP2006194325A
Application number: JP2005005560A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hoshino; 清一星野
Original assignee: Bosch Rexroth Corp Japan
Current assignee: Bosch Rexroth Corp Japan
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】片ロッド形液圧シリンダを使用した駆動装置において、回路の構成を簡素化するとともに、バルブの切換や電気的ゲインの切換を不要とし、制御性を向上させた液圧駆動装置を提供する。
【解決手段】片ロッド形液圧シリンダを固定容量液圧ポンプにより駆動する液圧駆動装置であって、前記固定容量液圧ポンプは、タンクに接続された第１の固定容量液圧ポンプと、正逆反転自在の第２の固定容量液圧ポンプとを備え、第２の固定容量液圧ポンプを正逆反転した場合における前記固定容量液圧ポンプからの流体の吐出量比を、前記片ロッド形液圧シリンダのピストンのロッド側とその反対側との受圧面積比と同等になるように構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータにより駆動される液圧ポンプからの圧液により液圧アクチュエータを駆動する液圧駆動装置に関するものである。

従来、液圧アクチュエータとして、片ロッド形液圧シリンダを使用した駆動装置が、例えば、特許文献１〜３に開示されている。

前記文献に開示される駆動装置は、いずれも固定容量の正・逆両回転形の液圧ポンプを回転速度可変形電動モータにより駆動して、片ロッド形液圧シリンダのピストンの位置・速度・荷重を制御するものであり、また、液圧ポンプと片ロッド形液圧シリンダとの関係は閉回路となるように構成されていた。
しかしながら、前記したような駆動装置では、１台の両回転固定容量ポンプと電動モータとを組み合わせて使用しているために、片ロッド形液圧シリンダ（組み合わせシリンダを含む）のようなロッドの両側において面積の差が存在するアクチュエータの場合には、閉回路中の作動油を吸入・排出する為の吸入チェック弁と排出パイロットチェック弁とが必要であった。更に、シリンダの前進と後退とで、バルブの切換と、電気的ゲインの切換、即ち、回転速度・方向制御形モータの指令値に対するシリンダの運動速度・方向と力量・方向との比の切換が必要となり、シリンダの制御の制度を向上するには障害となっていた。

特開平１０−１６９６０２号公報特開２００２−１７８２００号公報特開２００３−８８９９２号公報

そこで、本発明は、片ロッド形液圧シリンダを使用した駆動装置において、回路の構成を簡素化するとともに、バルブの切換や電気的ゲインの切換を不要とし、制御性を向上させた液圧駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討の結果、下記の通り解決手段を見いだした。
即ち、本発明の液圧駆動装置は、請求項１に記載の通り、片ロッド形液圧シリンダを固定容量液圧ポンプにより駆動する液圧駆動装置であって、前記固定容量液圧ポンプは、タンクに接続された第１の固定容量液圧ポンプと、正逆反転自在の第２の固定容量液圧ポンプとを備え、第２の固定容量液圧ポンプを、正逆反転した場合における前記固定容量液圧ポンプからの流体の吐出量比を、前記片ロッド形液圧シリンダのピストンのロッド側とその反対側との受圧面積比と同等になるように構成したことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の液圧駆動装置において、前記固定容量液圧ポンプは、回転速度・方向制御形モータにより駆動され、前記回転速度・方向制御形モータの制御は、前記片ロッド形液圧シリンダの前記ピストンの位置を検出するための位置検出器並びに前記片ロッド形液圧シリンダに供給及び／又は排出される流体の圧力を検出するための圧力検出器からの信号に基づいて行われることを特徴とする。

本発明によれば、吸入・排出用チェック弁、パイロットチェック弁を不要とし、更に、ピストンの前進と後退とでバルブの切換も電気的ゲインの切換も不要とすることができ、片ロッド形液圧シリンダの制御性を向上させることができる。

以下に図１を参照して本発明の液圧駆動装置について説明する。
図１に示される液圧駆動装置において、固定容量形液圧ポンプ１は、正逆回転可能な小容量（Ｖ_１）の第１の固定容量形液圧ポンプ２と大容量（Ｖ_２）の第２の固定容量形液圧ポンプ３とからなる２連ポンプとして構成されており、第１ポート側１ａにおいて、第１の固定容量形液圧ポンプ２と第２の固定容量形液圧ポンプ３とが接続される。そして、第２の固定容量形液圧ポンプ３は、フィルタ４を介して変動油量吸収用作動油タンク５に接続される。そして、固定容量形液圧ポンプ１は、電動モータ（回転速度・方向制御形）６により回転駆動される。
前記固定容量形液圧ポンプ１の第１ポート１ａは、片ロッド形液圧シリンダ７のヘッド側ポート７ａに接続され、第２ポートは、ロッド側ポート７ｂに接続される。
前記片ロッド形シリンダ７のピストン１２の片側にはロッド１３が設けられ、ロッド１３の先端部１３ａにより、対象物を押したり引っ張ったりする等の負荷を加えるように構成される。尚、この片ロッド形液圧シリンダ７内において、ピストン１２の受圧面積は、ロッド側はＡ_１であり、その反対側はＡ_２であり、Ａ_１とＡ_２の関係は、Ａ_１＜Ａ_２となっている。
上記構成において、固定容量液圧ポンプ１は、第１の固定容量液圧ポンプ２と第２の固定容量液圧ポンプ３とを正回転させる場合には、第１ポート１ａ側からの吐出量がＶ_１＋Ｖ_２となる。また、第１の固定容量ポンプを逆回転させる場合には、第２ポート１ｂ側からの吐出量がＶ_１となる。従って、片ロッド形液圧シリンダ７の受圧面積比（Ａ_２／Ａ_１）は、固定容量形液圧ポンプ１の吐出量比（Ｖ_１＋Ｖ_２／Ｖ_１）と同等（Ａ_２／Ａ_１≒Ｖ_１＋Ｖ_２／Ｖ_１）となる。

片ロッド形液圧シリンダ７には、ピストン１２の位置検出を行うためのリニアスケールやエンコーダ等を用いた位置検出センサ８が設けられており、この位置検出センサ８からの信号はコントローラ９へと送られる。
また、前記固定容量形液圧ポンプ１の第１ポート１ａと片ロッド形液圧シリンダ７のヘッド側ポート７ａとの間の流路及び前記固定容量形液圧ポンプ１の第２ポート１ｂと片ロッド形液圧シリンダ７のロッド側ポート７ｂとの間の流路には、並列に安全回路１０が設けられ、この安全回路１０の液圧を圧力検出器１４ａ，１４ｂにより検出してコントローラ９へと信号が送られる。
そして、コントローラ９は、前記位置検出センサ８及び圧力検出器１２からの信号を受け取り、電動モータ６に必要な回転数を信号に変換して電動モータ６へ送る。尚、本実施の形態では、電動モータ６の回転数についても、モータ回転数検出器１１を介してコントローラ９にフィードバックするようにしている。

上記構成により、電動モータ６を正回転させて固定容量形液圧ポンプ１を駆動すると、固定容量形液圧ポンプ１は、第１ポート側１ａから吐出量（Ｖ_１＋Ｖ_２）の流体を吐出して、片ロッド形液圧シリンダ７のヘッド側ポート７ａに供給される。供給された流体は、ピストン１２を押圧して、ロッド１３を介してロッド先端部１３ａから対象物に負荷を加える。その後、前記流体は、ロッド側ポート７ｂから排出される。排出された流体は、固定容量形液圧ポンプ１の第２ポート側１ｂから吸引される。
そして、ピストン１２が所定の位置まで移動したことを位置検出センサ８により検出すると、コントローラ９からの信号に基づき電動モータ６が制御されてピストン１２を減速停止する。このとき、ロッド先端部１３ａが外力により動くような場合には、位置検出センサ８が外力によるロッド１３の移動を検知して、電動モータ６を正回転・逆回転することにより停止位置を保持するようにする。
次に、電動モータ６を逆回転させると、固定容量形液圧ポンプ１の第２ポート側１ｂから吐出量（Ｖ_１）の流体を吐出して、片ロッド形液圧シリンダ７のロッド側ポート７ｂに供給される。供給された流体は、ピストン１２のロッド１３側を押圧して、ロッド先端部１３ａを対象物から離れる方向に移動させる。その後、前記流体は、ヘッド側ポート７ａから排出され、排出された流体は、固定容量形液圧ポンプ１の第１ポート側１ａから吸引される。
そして、ピストン１２が所定の位置まで移動したことを位置検出センサ８により検出すると、コントローラ９からの信号に基づき電動モータ６が制御されてピストン１２を減速停止する。このとき、ロッド先端部１３ａが外力により動くような場合には、位置検出センサ８が外力によるロッド１３の移動を検知して、電動モータ６を正回転・逆回転することにより停止位置を保持する。
このように、本発明では、固定容量液圧ポンプ１を正逆反転した場合の流体の吐出量比（Ｖ_１＋Ｖ_２／Ｖ_１）が、片ロッド形液圧シリンダ７のピストン１２のロッド１３側とその反対側との受圧面積比（Ａ_２／Ａ_１）と同等となるようにしたことにより、吸入・排出用チェック弁、パイロットチェック弁を不要とし、更に、ピストン１２の前進と後退とでバルブの切換も電気的ゲインの切換も不要とすることができ、片ロッド形液圧シリンダ７の制御性を向上させることができる。

本発明の液圧駆動装置は、片ロッド形液圧シリンダを使用した駆動装置（縦型・横型を問わず）に適用することができる。特に、省エネルギで直線位置・出力・速度制御が必要な機械、例えば、プレス装置に適している。

本発明の一実施の形態のである液圧駆動装置の回路図

符号の説明

１固定容量形液圧ポンプ
１ａ第１ポート
１ｂ第２ポート
２ポンプ
３ポンプ
４フィルタ
５変動油量吸収用作動油タンク
６電動モータ
７片ロッド形液圧シリンダ
７ａヘッド側ポート
７ｂロッド側ポート
８位置検出センサ
９コントローラ
１０安全回路
１１モータ回転数検出器
１２ピストン
１３ロッド
１４ａ圧力検出器
１４ｂ圧力検出器

Claims

片ロッド形液圧シリンダを固定容量液圧ポンプにより駆動する液圧駆動装置であって、前記固定容量液圧ポンプは、タンクに接続された第１の固定容量液圧ポンプと、正逆反転自在の第２の固定容量液圧ポンプとを備え、第２の固定容量液圧ポンプを正逆反転した場合における前記固定容量液圧ポンプからの流体の吐出量比を、前記片ロッド形液圧シリンダのピストンのロッド側とその反対側との受圧面積比と同等になるように構成したことを特徴とする液圧駆動装置。
前記固定容量液圧ポンプは、回転速度・方向制御形モータにより駆動され、前記回転速度・方向制御形モータの制御は、前記片ロッド形液圧シリンダの前記ピストンの位置を検出するための位置検出器並びに前記片ロッド形液圧シリンダに供給及び／又は排出される流体の圧力を検出するための圧力検出器からの信号に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載の液圧駆動装置。