JP2008051263A - 油圧システム - Google Patents

Abstract

【課題】保圧運転時にエネルギーを節約できる上に、寒冷時に油圧シリンダ等の応答性を良くすることができる油圧システムを提供すること。
【解決手段】コントローラ２０は、油圧シリンダ５の保圧運転時において、温度センサ１３の検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、電磁切換弁２を中立位置Ｓ０に位置させて、ポンプポートＰと第１負荷ポートＡとの間を閉鎖すると共に、リリーフ弁１１が開放するように、油圧ポンプ１をモータ１５を介して制御する。このように、保圧運転中において寒冷時には、リリーフ弁１から高圧の作動油をタンク１２に排出して、作動油の圧力のエネルギーを温度のエネルギーに変換して、速やかに油温を上昇させて、寒冷時においても、作動油の粘度を低くして、十分な応答性を得ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、射出成型機、工作機械等に用いられて、保圧制御を行う油圧システムに関する。

従来、この種の油圧システムとしては、油圧シリンダの保圧状態時おいて、切換弁の負荷ラインの圧力を圧力センサで検知して、この圧力センサの検知圧力が予め定められた設定値よりも低下した場合のみに、コントローラがモータを介して油圧モータを駆動するようにして、モータの駆動を最小限に抑えて、エネルギーのロスを少なくするようにしたものがある（特許文献１：特開２００５−９０７０５号公報）。

しかしながら、上記従来の油圧システムでは、保圧運転が長く続き、かつ、負荷ラインの圧力が殆ど低下しないときには、油圧ポンプが殆ど駆動されないか、駆動されても極く短時間であるため、作動油の温度が上昇しなくて、寒冷時においては作動油の粘度が高くなる。そのため、上記従来の油圧システムでは、保圧運転時にエネルギーを節約できても、寒冷時において、油圧シリンダの起動時の応答性が悪くなると言う問題があった。
特開２００５−９０７０５号公報

そこで、この発明の課題は、保圧運転時にエネルギーを節約できる上に、寒冷時に油圧シリンダ等の応答性を良くすることができる油圧システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の油圧システムは、
油圧ポンプと、
この油圧ポンプを駆動するモータと、
上記油圧ポンプにメインラインを介して接続されたポンプポートを有する切換弁と、
この切換弁の第１負荷ポートに接続された油圧アクチュエータと、
上記切換弁の第１負荷ポートと油圧アクチュエータとの間の圧力を検出する第１圧力センサと、
上記油圧ポンプから吐出された作動油の温度を検知する温度センサと、
上記メインラインに接続されたリリーフ弁と、
上記油圧アクチュエータの保圧運転時において、上記温度センサの検出温度が予め定めた設定温度以上の場合に、上記第１圧力センサが検出した検出圧力が保圧圧力よりも低い予め定めたポンプ駆動圧力になると、上記第１圧力センサの検出圧力が保圧圧力になるまで、上記モータを介して油圧ポンプを駆動すると共に、上記切換弁のポンプポートと第１負荷ポートとの間が連通するように、上記切換弁を制御する一方、上記温度センサの検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、上記切換弁のポンプポートと第１負荷ポートとの間を閉鎖するように上記切換弁を制御すると共に、上記リリーフ弁が開放するように、上記油圧ポンプをモータを介して制御するコントローラと
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記コントローラは、油圧アクチュエータの保圧運転時において、上記温度センサの検出温度が予め定めた設定温度以上の場合には、上記第１圧力センサが検出した検出圧力が保圧圧力よりも低い予め定めたポンプ駆動圧力になると、上記第１圧力センサの検出圧力が保圧圧力になるまで、上記モータを介して油圧ポンプを駆動すると共に、上記切換弁のポンプポートと第１負荷ポートとの間が連通するように、上記切換弁を制御する。このように、上記油圧アクチュエータに入力される圧力がポンプ駆動圧力以下になったときのみに、油圧ポンプがモータによって駆動されて、油圧アクチュエータに作動油が供給されて、油圧ポンプが常時駆動されることがないから、エネルギーのロスを少なくすることができる。

一方、上記コントローラは、油圧アクチュエータの保圧運転時において、上記温度センサの検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、上記切換弁のポンプポートと第１負荷ポートとの間を閉鎖するように上記切換弁を制御すると共に、上記リリーフ弁が開放するように、上記油圧ポンプをモータを介して制御する。

このように、保圧運転において寒冷時には、リリーフ弁から高圧の作動油をタンクに排出して、作動油の圧力のエネルギーを温度のエネルギーに変換して、速やかに油温を上昇させて、寒冷時においても、作動油の粘度を低くして、十分な応答性を得ることができる。

１実施の形態の油圧システムは、
上記メインラインの圧力を検出する第２圧力センサを備え、
上記コントローラは、上記油圧アクチュエータの保圧運転時において、上記温度センサの検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、上記第２圧力センサの検出圧力が、上記保圧圧力よりも高い予め定めたリリーフ弁開放圧力になるように、上記モータを介して油圧ポンプを制御する。

上記実施形態によれば、上記コントローラは、上記油圧アクチュエータの保圧運転時において、上記温度センサの検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、上記第２圧力センサの検出圧力が、上記保圧圧力よりも高い予め定めたリリーフ弁開放圧力になるように、上記モータを介して油圧ポンプを制御するので、メインラインの圧力を予め定めたリリーフ弁開放圧力に制御して、リリーフ弁を開放でき、過大な圧力、過剰な排出油を生じることなく、最適な圧力で、リリーフ弁を開放することができる。

また、１実施の形態では、
上記切換弁の第１負荷ポートと油圧アクチュエータとの間にチェック弁を接続し、
上記第１圧力センサは、上記チェック弁と油圧アクチュエータとの間の圧力を検出する。

上記実施形態によれば、上記切換弁の第１負荷ポートと油圧アクチュエータとの間にチェック弁を接続しているので、保圧時において、作動油の漏れを少なくすることができる。一般に、チェック弁は、切換弁よりも、漏れが少ない上に、チェック弁と切換弁との両方で、作動油をブロックするので、保圧時の作動油の漏れを少なくすることができる。

しかも、上記第１圧力センサは、上記チェック弁と油圧アクチュエータとの間の圧力を検出するので、油圧アクチュエータの入力圧力を直接検出することができて、保圧時の圧力制御を精確に行うことができる。

この発明によれば、油圧システムにおいて、保圧運転時にエネルギーを節約できる上に、寒冷時に油圧シリンダ等の油圧アクチュエータの応答性を良くすることができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１に示すように、油圧ポンプ１に、切換弁の一例としての３位置形の電磁切換弁２のポンプポートＰをメインライン３を介して接続している。上記電磁切換弁２の第１負荷ポートＡにチェック弁６を介して油圧アクチュエータの一例としての油圧シリンダ５を接続している。上記チェック弁６は、第１負荷ポートＡから油圧シリンダ５に向けての流れが順方向になるようになっている。上記チェック弁６と油圧シリンダ５との間に第１圧力センサ７を接続している。

一方、上記メインライン３に第２圧力センサ８を接続している。また、上記メインライン３にリリーフ弁１１を接続している。このリリーフ弁１１から排出された作動油はタンク１２に戻される。また、上記電磁切換弁２のタンクポートＴから排出された作動油もタンク１２に戻される。

さらに、上記メインライン３に、油圧ポンプ１から吐出された作動油の温度を検出する温度センサ１３を設けている。

また、上記油圧ポンプ１をモータ１５で駆動する。上記モータ１５の作動をコントローラ２０で制御する。上記コントローラ２０は、第１圧力センサ７、第２圧力センサ８および温度センサ１３の出力を受けて、油圧ポンプ１および電磁切換弁２の制御を行う。

上記コントローラ２０は、インバータ部２１、制御部２２、温度判別部２３、保圧制御部２４および昇温制御部２５を有する。上記制御部２２は、インバータ部２１の制御部を兼ねており、圧力および流量の制御を行うものである。詳しくは、上記制御部２２は、第２圧力センサ８の出力が圧力指令に応じた値になるように、インバータ部２１を介してモータ１５の回転数を制御し、また、流量指令に応じた油圧ポンプ１の回転数になるように、インバータ部２１を介してモータ１５の回転数を制御する。さらに、上記制御部２２は、電磁切換弁２の切換位置を制御する信号をその電磁切換弁２に出力する。

また、上記温度判別部２３は、上記温度センサ１３からの検出温度を表す信号を受けて、上記検出温度が予め定められた設定温度以上であるか否かの判別を行う。

上記保圧制御部２４は、保圧指令を受けたときに、保圧制御を行う。すなわち、上記保圧制御部２４は、保圧指令を受けると、図２に示すように、第１圧力センサ７が保圧圧力を検出するまで、インバータ部２１を介してモータ１５を駆動し、第１圧力センサ７が保圧圧力を検出すると、電磁切換弁２を全てのポートをブロックする中立位置Ｓ０に位置させ、かつ、モータ１５の駆動を停止して、吐出流量を零にする。そして、保圧指令が有効の間、第１圧力センサ７から出力された検出圧力を監視し、この検出圧力が、保圧圧力よりも低い予め定めたポンプ駆動圧力になると、上記第１圧力センサ７の検出圧力が保圧圧力になるまで、インバータ部２１およびモータ１５を介して油圧ポンプ１を駆動すると共に、上記電磁切換弁２を切換位置Ｓ１に位置させて、ポンプポートＰと第１負荷ポートＡとの間を連通させる。

このように、保圧運転の間においては、油圧シリンダ５に入力される圧力が予め定められたポンプ駆動圧力以下になったことを第１圧力センサ７が検出したときのみに、油圧ポンプ１がモータ１５によって駆動されるが、それ以外のときは、油圧ポンプ１は駆動されることがないから、エネルギーのロスを少なくすることができる。

一方、上記昇温制御部２５は、保圧指令が有効な状態で、つまり、保圧運転時において、上記温度センサ１３の検出温度が予め定めた設定温度未満であることを示す信号を温度判別部２３から受けると、電磁切換弁２を中立位置Ｓ０に位置させるように制御して、ポンプポートＰと第１負荷ポートＡとの間を閉鎖すると共に、メインライン３の圧力がリリーフ弁開放圧力になるように、上記油圧ポンプ１をインバータ部２１およびモータ１５を介して駆動して、リリーフ弁１１を開放させる。このリリーフ弁開放圧力は、リリーフ弁１１を開放するが、過度に高くない圧力であって、かつ、リリーフ弁１１から排出される油量が過大にならなくて、昇温運転をする上で、最適な圧力である。

このように、寒冷時の保圧状態においては、図３に示すように、第２圧力センサ８の検出圧力がリリーフ弁開放圧力になるように、油圧ポンプ１の制御を行って、リリーフ弁１１から高圧の作動油をタンク１２に排出して、作動油の圧力のエネルギーを温度のエネルギーに変換して、速やかに油温を上昇させる。したがって、寒冷時においても、保圧運転を行っても、作動油の粘度を低くして、その後の作動において十分な応答性を得ることができる。

上記実施形態では、電磁切換弁２の第１負荷ポートＡと油圧シリンダ５との間にチェック弁６を接続しているので、保圧時において、作動油の漏れを少なくすることができる。特に、チェック弁６と電磁切換弁２との両方で、作動油をブロックするので、保圧時の作動油の漏れを少なくすることができる。

上記実施形態では、コントローラ２０は、油圧ポンプ１の保圧運転中において、温度センサ１３の検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、第２圧力センサ８の検出圧力が、保圧圧力よりも高い予め定めたリリーフ弁開放圧力になるように、インバータ部２１およびモータ１５を介して油圧ポンプ１の回転数を制御しているが、昇温運転の間、モータの回転数を制御しないで、モータを単にオンにして、リリーフ弁から作動油を排出して、作動油の昇温をするようにしても良い。

また、上記実施形態では、電磁切換弁２の第１負荷ポートＡと油圧シリンダ５との間にチェック弁６を接続しているが、チェック弁を設けなくて、切換弁で、作動油をブロックするようにしても良い。

この発明の１実施形態の油圧システムの回路図である。 上記実施形態の通常の保圧運転を示すグラフである。 上記実施形態の昇温運転を示すグラフである。

符号の説明

１ 油圧ポンプ
２ 電磁切換弁
３ メインライン
５ 油圧シリンダ
６ チェック弁
７ 第１圧力センサ
８ 第２圧力センサ
１１ リリーフ弁
１３ 温度センサ
１５ モータ
２０ コントローラ
２１ インバータ部
２２ 制御部
２３ 温度判別部
２４ 保圧制御部
２５ 昇温制御部

Claims (3)

1. 油圧ポンプ（１）と、
   この油圧ポンプ（１）を駆動するモータ（１５）と、
   上記油圧ポンプ（１）にメインライン（３）を介して接続されたポンプポート（Ｐ）を有する切換弁（２）と、
   この切換弁（２）の第１負荷ポート（Ａ）に接続された油圧アクチュエータ（５）と、
   上記切換弁（２）の第１負荷ポート（Ａ）と油圧アクチュエータ（５）との間の圧力を検出する第１圧力センサ（７）と、
   上記油圧ポンプ（１）から吐出された作動油の温度を検知する温度センサ（１３）と、
   上記メインライン（３）に接続されたリリーフ弁（１１）と、
   上記油圧アクチュエータ（５）の保圧運転時において、上記温度センサ（１３）の検出温度が予め定めた設定温度以上の場合に、上記第１圧力センサ（７）が検出した検出圧力が保圧圧力よりも低い予め定めたポンプ駆動圧力になると、上記第１圧力センサ（７）の検出圧力が保圧圧力になるまで、上記モータ（１５）を介して油圧ポンプを駆動すると共に、上記切換弁（２）のポンプポート（Ｐ）と第１負荷ポート（Ａ）との間が連通するように、上記切換弁（２）を制御する一方、上記温度センサ（１３）の検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、上記切換弁（２）のポンプポート（Ｐ）と第１負荷ポート（Ａ）との間を閉鎖するように上記切換弁（２）を制御すると共に、上記リリーフ弁（１１）が開放するように、上記油圧ポンプ（１）をモータ（１５）を介して制御するコントローラ（２０）と
   を備えることを特徴とする油圧システム。
2. 請求項１に記載の油圧システムにおいて、
   上記メインライン（３）の圧力を検出する第２圧力センサ（８）を備え、
   上記コントローラ（２０）は、上記油圧アクチュエータ（５）の保圧運転時において、上記温度センサ（１３）の検出温度が予め定めた設定温度未満の場合に、上記第２圧力センサ（８）の検出圧力が、上記保圧圧力よりも高い予め定めたリリーフ弁開放圧力になるように、上記モータ（１５）を介して油圧ポンプ（１）を制御することを特徴とする油圧システム。
3. 請求項１または２に記載の油圧システムにおいて、
   上記切換弁（２）の第１負荷ポート（Ａ）と油圧アクチュエータ（５）との間にチェック弁（６）を接続し、
   上記第１圧力センサ（７）は、上記チェック弁（６）と油圧アクチュエータ（５）との間の圧力を検出することを特徴とする油圧システム。
   

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