JP2014228016A - 油圧試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、油圧ポンプや油圧モータの大容量化に対応しつつ、一層経済的で、高効率な油圧試験機を提供する。
【解決手段】 本発明に係る油圧試験機は、作動油を利用して仕事をするワーク３０の性能試験を行う油圧試験機１であって、ワーク３０に回転連結される電動モータ１０と、該電動モータ１０に回転連結される油圧モータである回生モータ２０と、を含んで構成され、ワーク３０が油圧ポンプである場合に、ワーク３０により吐出された高圧の作動油の一部を回生通路１１０を介して前記回生モータ２０に供給し、作動油の持つエネルギを電動モータ１０の回転駆動力として回生す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、油圧ポンプ、油圧モータ、その他の油圧機器の性能を評価するための油圧試験機に関する。

油圧試験機とは、油圧ポンプや油圧モータなどの性能を評価（測定）するものである（以下評価される油圧ポンプや油圧モータを「ワーク」と表記する場合がある）が、例えば、油圧試験機において油圧ポンプの性能を試験する場合には、油圧試験機に油圧ポンプを設置して、油圧ポンプを電動モータ等により規定の回転数で運転し、油圧ポンプより吐出される作動油に規定の負荷（圧力）をかけて、それに対する吐出量を測定することにより、油圧ポンプの性能の評価を行うものである。

また、油圧試験機において油圧モータの性能を試験する場合には、油圧試験機に油圧モータを設置して、油圧モータの回転が規定の回転数となるように作動油を送り込み、その圧力が規定圧になるように、油圧モータの出力軸に負荷を掛け、その時の流量やトルクなどを測定することにより、油圧モータの性能の評価を行うものである。

上記のいずれの場合も、最終的にワークに所定の負荷をかけるためのロードバルブとしてリリーフバルブを用いているので、そのままでは作動油の持つエネルギの全てを熱に変えて捨ててしまうことになり、経済的でないことに加え、廃棄したエネルギ分を補うために比較的大きな容量の油圧試験機が必要とされ、装置の大型化、高コスト化を招くことになっていた。

このようなことから、出願人は、先に、特許文献１において、ワークに負荷を掛けるために必要な流体エネルギの一部を動力発生源の電動モータへ戻すことにより、電動モータの消費電力を抑制することができるようにしたエネルギ回収型油圧試験機を提案している。

特許第３３６３３４６号公報

特許文献１に記載のエネルギ回収型油圧試験機によれば、それまでの油圧試験機と比較して、大幅に電動モータの消費電力を抑制することができ、経済的であると共に、油圧試験機の小容量化等にも貢献可能である。

しかしながら、近年の油圧ポンプや油圧モータの大容量化の進展に伴い、特許文献１のエネルギ回収型油圧試験機であっても、更なる改善が要求されるに至っており、より一層の経済性、高効率化の実現が切望されているのが実情であった。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、油圧ポンプや油圧モータの大容量化に対応しつつ、一層経済的で、高効率な油圧試験機を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る油圧試験機は、
作動油を利用して仕事をするワークの性能試験を行う油圧試験機であって、
ワークに回転連結される電動モータと、
該電動モータに回転連結される油圧モータである回生モータと、
を含んで構成され、
ワークが油圧ポンプである場合に、ワークにより吐出された高圧の作動油の一部を回生通路を介して前記回生モータに供給し、作動油の持つエネルギを前記電動モータの回転駆動力として回生するように構成したことを特徴とする。

本発明において、ワークが油圧モータである場合に、前記回生モータを前記電動モータにより回転駆動して前記回生モータを油圧ポンプとして機能させ、前記回生モータから吐出される高圧の作動油を、前記回生通路を介して、油圧モータであるワークの入力ポートに供給し、油圧モータであるワークの出力で前記電動モータの回転駆動をアシストすることにより、作動油の持つエネルギを前記電動モータの回転駆動力として回生するように構成したことを特徴とすることができる。

本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、油圧ポンプや油圧モータの大容量化に対応しつつ、一層経済的で、高効率な油圧試験機を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る油圧試験機を閉回路油圧ポンプの性能試験（Ａポート吐出接続の例）に利用する場合の構成を説明する油圧回路図（システム構成図）である。 同上実施の形態に係る油圧試験機を閉回路油圧ポンプの性能試験（Ｂポート吐出接続の例）に利用する場合の構成を説明する油圧回路図（システム構成図）である。 同上実施の形態に係る油圧試験機を開回路油圧ポンプの性能試験（ダブルポンプ或いはシングルポンプの例）に利用する場合の構成を説明する油圧回路図（システム構成図）である。 同上実施の形態に係る油圧試験機を油圧モータの性能試験に利用する場合の構成を説明する油圧回路図（システム構成図）である。 従来の油圧試験機の構成例を示す油圧回路図（システム構成図）である。

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本発明に係る油圧試験機は、エネルギ回生型の油圧試験機であり、今まで捨てていたエネルギの大部分を、駆動用電動機を補助的に回転させる力に変え、回転力として回収することができるように構成されている。なお、油圧試験機は、油圧ポンプ、油圧モータなどの、作動油のエネルギを利用して仕事をするもの（ワーク）の性能評価を行う装置である。

本実施の形態に係る油圧試験機１は、図１に示すように、両軸インバータ電動機である主電動モータ１０の回転軸の一端に回生用の油圧モータである回生モータ２０を回転連結し、他端にはワーク（油圧ポンプ）３０を回転連結して、ワーク（油圧ポンプ）３０を所定回転速度で回転駆動することができるように構成されている。

油圧ポンプ試験時（ワークが油圧ポンプであるとき）は、図示しない制御装置では、ワーク（油圧ポンプ）３０を所定回転速度（目標回転速度）で回転駆動する一方、ワーク（油圧ポンプ）３０より吐出される所定圧に昇圧された作動油の油圧及び吐出量を、吐出通路１００に取り付けられた圧力計、流量計１Ｆを介して計測し、油圧及び吐出量が所定（目標値）になるように、リリーフ（解放：圧力調整）バルブ９Ｖの開度（作動油のリリーフ量）を制御するようになっている。

リリーフバルブ９Ｖにより目標の油圧に調整された高圧の作動油は、リリーフバルブ９Ｖより上流側において吐出通路１００から分岐される回生通路１１０を介して、回生モータ２０へと送られて、回生モータ２０において、高圧の作動油の持つエネルギが主電動モータ１０の駆動エネルギとして利用されて回生されるようになっている。

回生モータ２０へ適正量の作動油が流れるように、制御装置では、回生モータ２０のサーボシリンダ２１をコントロールする。回生モータ２０へ導かれる油量の割合が多いほど回生されるエネルギは高いが、その割合が多すぎると圧力調整が困難となる場合がある。

リリーフバルブ９Ｖにてリリーフされて回生通路１１０延いては回生モータ２０へ導かれなかった低圧の作動油は、リリーフ通路１２０を介して、ワーク（油圧ポンプ）３０のＢポート（吸入ポート）へ導かれ、再びワーク（油圧ポンプ）３０における作動油の圧送仕事のために供されるようになっている。

また、回生モータ２０へ送られて仕事をした後の低圧の作動油は、循環通路１４０を介して、ワーク（油圧ポンプ）３０のチャージポート（吸入ポート）へ導かれ、再びワーク（油圧ポンプ）３０における作動油の圧送仕事やワーク（油圧ポンプ）３０の制御のためなどに供されるようになっている。

＜閉回路（クローズドサーキット）用油圧ポンプ試験＞
ここで、本実施の形態に係る油圧試験機１を、閉回路（クローズドサーキット）用ポンプ試験に利用する場合の一例について、図１に基づいて、より詳細に説明する。
なお、ワーク（油圧ポンプ）３０のＡポート（吐出ポート）と、Ｂポート（吸入ポート）と、が接続されている回路であることから閉回路と称している。

まず、ステップ１では、ワーク（油圧ポンプ）３０を取り付ける。具体的には、図１に示すように、試験機駆動軸１１と、ワーク（油圧ポンプ）３０の駆動軸と、をカップリング等を介して回転連結（接続）する。

ステップ２では、ワーク（油圧ポンプ）３０のＡポートと、吐出通路１００に連通するチャージフローＩＮ １（Ｃｈａｒｇｅ
ｆｌｏｗ Ｉｎ １）と、を油圧ホースで接続する。また、ワーク（油圧ポンプ）３０のＢポートと、リリーフ通路１２０に連通するチャージフローＩＮ ２（Ｃｈａｒｇｅ ｆｌｏｗ
Ｉｎ ２）と、を油圧ホースで接続する。なお、接続ポートは、逆の組合せでも可能である（ＡポートとチャージフローＩＮ ２を接続し、ＢポートとチャージフローＩＮ １を接続するようにすることもできる）。

ステップ３では、必要に応じて、ワーク（油圧ポンプ）３０のチャージポート（入圧ポート）と、ＨＳＴ ＯＵＴ ＰＯＲＴと、を油圧ホースで接続すると共に、その他必要なコントロールポートと、コントロールフロー（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｌｏｗ）と、を油圧ホースで接続する。

以上の準備ができたら、以下の手順で油圧試験機１の閉回路ポンプ試験のための運転を行う。
ステップ１０では、主電動モータ１０の回転方向をワーク（油圧ポンプ）３０の回転方向に合わせて切り換える。

ステップ１１では、方向切換弁１Ｖを、図１に示す作動油の流れ方向（矢印）となるように、ワーク（油圧ポンプ）３０の回転方向に合わせて切り換える。

ステップ１２では、方向切換弁２Ｖ、方向切換弁３Ｖを、図１に示す作動油の流れ方向となるように、その流路を切り換える。

ステップ１３では、サプライポンプ１Ｐを回転駆動して、所定圧力の作動油を補助通路１３０及び逆止弁１Ｗを介して、回生通路１１０に所定圧力の作動油を供給可能な状態にして、回生モータ２０の吸入側への作動油の不足を防止する。同時に、ＨＳＴ ＯＵＴ ＰＯＲＴに接続したワーク（油圧ポンプ）３０のチャージポートに作動油を供給すると共に、方向切換弁２Ｖを介してリリーフ通路１２０に作動油を供給する。

ステップ１４では、主電動モータ１０を回転駆動して、ワーク（油圧ポンプ）３０を回転駆動する。このとき、主電動モータ１０に回転連結されている回生モータ２０も回転駆動される。

ステップ１５では、サーボシリンダ２１のソレノイドを操作して斜板を動かし、所定の回生効率が得られるように、サーボシリンダ２１（延いては回生モータ２０）を制御する。

ステップ１６では、ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された作動油はリリーフバルブ９Ｖ（またはリリーフバルブ１０Ｖ）により圧力調整されつつ吐出通路１００に供給され、その後、リリーフバルブ９Ｖ（またはリリーフバルブ１０Ｖ）に導かれるが、リリーフバルブ９Ｖ（またはリリーフバルブ１０Ｖ）に至る途中で分岐される回生通路１１０を介して回生モータ２０にも導かれる。

ステップ１７では、ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された作動油の流量を、流量計１Ｆ（または流量計２Ｆ）によって計測する。

ステップ１８では、ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された作動油のうち回生モータ２０へ導かれる作動油の流量を、回生通路１１０に介装されている流量計５１によって計測する。

ステップ１９では、制御装置は、流量計１Ｆ（または流量計２Ｆ）によって計測された流量に基づいて、所定の回生率分の流量が回生モータ２０へ供給されるように、流量計５１で回生通路１１０を流れる作動油の流量を計測しながら回生モータ２０のサーボシリンダ２１を操作して回生モータ２０の容量（回生モータ２０を駆動するために流入する作動油の油量）を自動調整しつつ、流量計１Ｆ、圧力計にて吐出通路１００を流れる高圧の作動油をモニタしながらワーク（油圧ポンプ）３０の性能を試験する。
回生モータ２０に供給された作動油は、流量Ｑ、圧力Ｐであり、この分から効率を引いた分が回生されるエネルギとなる。

この一方で、リリーフバルブ９Ｖにてリリーフ（解放）された低圧の作動油は、リリーフ通路１２０を介して、チャージフローＩＮ ２（Ｃｈａｒｇｅ
ｆｌｏｗ Ｉｎ ２）（またはチャージフローＩＮ １（Ｃｈａｒｇｅ ｆｌｏｗ Ｉｎ １））に戻されて、ワーク（油圧ポンプ）３０のＢポートへ戻される。

このように、本実施の形態に係る油圧試験機１によれば、ワーク（油圧ポンプ）３０を駆動する主電動モータ１０の回転軸に、回生モータ２０を直接的に或いは同軸的に回転連結する構成とし、ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された高圧の作動油の少なくとも一部を回生モータ２０に戻して回生モータ２０を回転駆動、延いては主電動モータ１０を回転駆動する構成としたので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、高効率な油圧試験機を提供することができ、一層経済的で、油圧ポンプの大容量化に対応することができる。

また、本実施の形態に係る油圧試験機１は、作業者がマニュアル作業によりワーク（油圧ポンプ）３０を設置すると共に、吐出ポート、吸入ポートを外部の油圧ホース等を介して所定に接続した後、油圧モータ試験であるか油圧ポンプ試験であるかなどの試験の内容や方法、更には外部の油圧ホースの接続方向などに係らず、制御装置により方向切換弁の切り換え等を行なうことで、作動油の流れる経路の切り換えを自動的に行うことができるので、従来のように、作業者による配管の入れ換え（接続変更）などの煩雑な作業が不要であり試験工数の低減を図ることができると共に、誤接続などの防止にも貢献可能である。

ここで、従来の特許文献１にて提案した回生試験機は、図５に示すように、ワーク（油圧ポンプ）Ｔの駆動に、油圧モータＰ３を使用している。

そして、両軸の電動モータＭに、回生モータＰ２と、ワーク駆動用の油圧モータＰ３を回すための油圧ポンプＰ１と、を取付け、油圧ポンプＰ１とワーク駆動用油圧モータＰ３の容量（出力）をコントロールするように構成されている。

そして、スイッチを入れて電動モータＭに電力を供給して駆動すると、５０Ｈｚでは約１５００回転／分、６０Ｈｚでは約１８００回転／分で一定で回転する。このため、どのような場合でも電動モータＭが一定回転数で回転するため、無駄な電力消費があった。また、ワークを駆動するための駆動系が、定速型電動モータＭ−可変油圧容量式ポンプＰ１−可変容量式油圧モータＰ３−ワーク（油圧ポンプ）Ｔという順番に接続された構成であり、本実施の形態の装置に比べて、油圧ポンプと油圧モータが余計に介在するため、装置が大型化、高コスト化すると共に、エネルギ伝達のロス分余計にエネルギ消費が多くなっていた。

これに対し、本実施の形態に係る油圧試験機１は、主電動モータ１０の回転制御にインバータを用いており、これにより必要なときに必要な回転数に電動機を制御することが可能となり、エネルギロスを低減することが可能である。また、本実施の形態に係る油圧試験機１は、ワークを主電動モータ１０と直接的或いは同軸的に回転連結すると共に、主電動モータ１０と回生モータ２０を直接的或いは同軸的に回転連結した構成としたことで、エネルギロスを大幅に低減可能である。

なお、図１では、ワーク（油圧ポンプ）３０のＡポートを、油圧試験機１のチャージフローＩＮ １に接続し、ＢポートをチャージフローＩＮ ２に接続し、Ａポートを作動油の吐出側とし、Ｂポートを戻り側とした場合の一例を示したが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、油圧試験機１内における油圧ホース等の配管を作業者が切り換えたりすることなく、例えば、図２に示すように、Ａポートを作動油の戻り側とし、Ｂポートを作動油の吐出側とするようにして性能試験を行うことも可能である。

更に、図１に例示した油圧ホース等の接続方法に代えて、ワーク（油圧ポンプ）３０のＢポートを、油圧試験機１のチャージフローＩＮ １に接続し、ＡポートをチャージフローＩＮ ２に接続した場合についても、油圧試験機１内における油圧ホース等の配管を作業者が切り換えたりすることなく、上述したと同様に、作動油のエネルギを回生しながらワーク（油圧ポンプ）３０の試験を行うことが可能である。

＜開回路（オープンサーキット）用油圧ポンプ試験＞
次に、本実施の形態に係る油圧試験機１を、開回路（オープンサーキット）用ポンプ試験に利用する場合の一例について、図３に基づいて、詳細に説明する。
なお、ワーク（油圧ポンプ）３０の吐出ポートと、吸入ポートと、が接続されていない回路であることから開回路と称している。

まず、ステップ１０１では、ワーク（油圧ポンプ）３０を取り付ける。具体的には、図３に示すように、試験機駆動軸１１と、ワーク（油圧ポンプ）３０の駆動軸と、をカップリング等を介して回転連結（接続）する。

ステップ１０２では、ワーク（油圧ポンプ）３０の吐出ポートと、チャージフローＩＮ １（Ｃｈａｒｇｅ
ｆｌｏｗ Ｉｎ １）または／及びチャージフローＩＮ ２（Ｃｈａｒｇｅ ｆｌｏｗ Ｉｎ ２）と、を油圧ホースで接続する。図３では、２つのワーク（油圧ポンプ）３０が直列的に接続された開回路ダブルポンプの性能試験を行う場合の例を示しているが、何れか一方が省略された単一のワーク（油圧ポンプ）３０を試験する開回路シングルポンプの性能試験を行うことが可能で、単に、例えば、図３において外側のワーク（油圧ポンプ）３０の取り付けを省略することで可能である。

ステップ１０３では、各ワーク（油圧ポンプ）３０の吸入ポートと、サクションポート（ＳＵＣＴＩＯＮ ＰＯＲＴ）と、を油圧ホースで接続すると共に、その他必要なコントロールポートとコントロールフロー（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｌｏｗ）を油圧ホースで接続する。なお、サクションポートは、加圧式オイルタンク２００に接続されている。

以上の準備ができたら、以下の手順で油圧試験機１の運転を行う。
ステップ１１０では、主電動モータ１０の回転方向をワーク（油圧ポンプ）３０の回転方向に合わせて切り換える。

ステップ１１１では、方向切換弁１Ｖを、図３に示す作動油の流れ方向（矢印）となるように、ワーク（油圧ポンプ）３０の回転方向に合わせて切り換える。

ステップ１１２では、サプライポンプ１Ｐを回転駆動して、所定圧力の作動油を補助通路１３０及び逆止弁１Ｗを介して、回生通路１１０に所定圧力の作動油を供給可能な状態にして、回生モータ２０の吸入側への作動油の不足を防止する。

ステップ１１３では、主電動モータ１０を回転駆動して、ワーク（油圧ポンプ）３０を回転駆動する。このとき、主電動モータ１０に回転連結されている回生モータ２０も回転駆動される。

ステップ１１４では、各ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された作動油はリリーフバルブ９Ｖまたはリリーフバルブ１０Ｖにより圧力調整されつつリリーフバルブ９Ｖまたはリリーフバルブ１０Ｖに導かれるルート（吐出通路１００、１００’）と、リリーフバルブ９Ｖまたはリリーフバルブ１０Ｖに至る途中で分岐されて回生通路１１０、１１０’を介して回生モータ２０に導かれるルートと、に分岐される。

ステップ１１５では、各ワーク（油圧ポンプ）３０の試験圧力が同じ場合には、パイロットチェック弁をオープンとし、リリーフバルブ１０Ｖは全閉とし、リリーフバルブ９Ｖのみで回生通路１１０内の圧力を調整する。この圧力がワーク（油圧ポンプ）３０の試験圧力である。そして、試験圧力を与えたときのワーク（油圧ポンプ）３０の性能（吐出量、容積効率など）を計測する。

なお、各ワークの試験圧力が異なる場合には、ワーク（油圧ポンプ）３０より吐出された作動油の圧力を、吐出通路１００、１００’に設けられた圧力計によりモニタしながら、リリーフバルブ９Ｖまたはリリーフバルブ１０Ｖの作動油のリリーフ量を調整することで調整することも可能である。

ステップ１１６では、ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された作動油のうち回生モータ２０へ導かれる作動油の流量を、回生通路１１０に介装されている流量計５１によって計測する。

ステップ１１７では、制御装置は、ワーク（油圧ポンプ）３０より吐出した作動油の流量を、流量計１Ｆ及び流量計２Ｆによって計測された作動油の油量の回生に使われるものの合計の回生率分の流量が回生モータ２０に行くように流量計５１で計測しながら、回生モータ２０のサーボシリンダ２１を操作し回生モータ２０の容量を自動調整しつつ、流量計１Ｆ、圧力計にて吐出通路１００、１００’を流れる高圧の作動油をモニタしながらワーク（油圧ポンプ）３０の性能を試験する。
回生モータ２０に供給された作動油は、流量Ｑ、圧力Ｐであり、この分から効率を引いた分が回生モータ２０において回生されるエネルギとなる。

この一方で、リリーフバルブ９、１０Ｖにてリリーフ（解放）された低圧の作動油は、リターン通路１５０を介して、加圧式オイルタンク２００へ戻される。

このように、本実施の形態に係る油圧試験機１によれば、ワーク（油圧ポンプ）３０を駆動する主電動モータ１０の回転軸に、回生モータ２０を直接的に或いは同軸的に回転連結する構成とし、ワーク（油圧ポンプ）３０から吐出された高圧の作動油の少なくとも一部を回生モータ２０に戻して回生モータ２０を回転駆動、延いては主電動モータ１０を回転駆動する構成としたので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、高効率な油圧試験機を提供することができ、一層経済的で、油圧ポンプの大容量化に対応することができる。

また、本実施の形態に係る油圧試験機１は、作業者がマニュアル作業によりワーク（油圧ポンプ）３０を設置すると共に、吐出ポート、吸入ポートを外部の油圧ホース等を介して所定に接続した後、油圧モータ試験であるか油圧ポンプ試験であるかなどの試験の内容や方法、更には外部の油圧ホースの接続方向などに係らず、制御装置により方向切換弁の切り換え等を行なうことで、作動油の流れる経路の切り換えを自動的に行うことができるので、従来のように、作業者による配管の入れ換え（接続変更）などの煩雑な作業が不要であり試験工数の低減を図ることができると共に、誤接続などの防止にも貢献可能である。

更に、本実施の形態に係る油圧試験機１によれば、１台の試験機で、作動油の流路を切り換えるといった簡単な操作により、油圧ポンプだけでなく油圧モータについてもエネルギ回生しながら、性能試験等を行うことが可能であり、経済的であると共に、設置スペース等の省スペース化を図ることできる。

すなわち、本実施の形態に係る油圧試験機１において、油圧モータをワークとして試験を行う場合は、回生モータ２０（油圧モータ試験の際には、油圧ポンプとしての働きができる）を、ワークである油圧モータを駆動するための油圧ポンプとして利用することができると共に、ワークである油圧モータの回転軸に負荷をかける役割として使用することができる（例えば、起動後所定条件でワークを運転できるようになった後など）。

より詳細には、例えば、図４に示すように、初めに、本実施の形態に係る油圧試験機１の回生機構（回生モータ２０、サーボシリンダ２１など）とは別の油圧ポンプ（サプライポンプ１Ｐ，２Ｐなど）により、ワークとなる油圧モータ３０の作動油入力ポートと、回生モータ２０の吸入側と、に作動油を供給する。この供給により、ブレーキ付のワーク（油圧モータ）３０の場合は、ブレーキは解除されると共に、初動のための供給が行われて、回転を開始すること（初動或いは起動）が可能になる。

次に、両軸主電動モータ１０を回転駆動して、油圧ポンプの役割をするように設定された回生モータ２０より、作動油を、リリーフバルブ９Ｖ、１０Ｖにて圧力調整しつつ、所定圧で吐出させる。

吐出された作動油は、回生通路１１０を図１〜図３とは逆方向に流れ、流量計５１と流量計９６を通り、ワークである油圧モータ３０の入力ポートへと導かれる。

両流量計の間には、リリーフバルブ９Ｖ、１０ＶがＴ型に接続されている。この場合、ワーク（油圧モータ）３０に入力する作動油の圧力を調整可能とするために、常に回生モータ２０からの作動油の吐出流量は、ワーク（油圧モータ）３０の作動油必要入力流量よりも多くなるように制御されなければならない。その制御理論は、油圧ポンプ試験と同様である。

ワーク（油圧モータ）３０の試験圧力は、リリーフバルブ９Ｖ、１０Ｖの圧力調整により決定される。

ワーク（油圧モータ）３０は、その作動油の圧力でトルクを発生し両軸主電動モータ１０を回そうとする。そのため、電気エネルギで回転駆動されていた両軸主電動モータ１０は、ワーク（油圧モータ）３０で発生されたトルクにアシストされ、ワーク（油圧モータ）３０を回転させるための電気エネルギの消費（消費電力）は小さくなる。
これが、ワークを油圧モータとした油圧モータ試験時におけるエネルギ回生である。

以下において、本実施の形態に係る油圧試験機１を、油圧モータ試験に利用する場合の一例について、図４に基づいて、より詳細に説明する。
＜油圧モータ性能試験＞
まず、ステップ２０１では、主電動モータ１０の駆動軸１１と、ワーク（油圧モータ）３０の駆動軸と、をカップリング等を介して回転連結する。

ステップ２０２では、ワーク（油圧モータ）３０の入力ポートと、油圧試験機１側のモータアウトポート（ＭＯＴＯＲ ＯＵＴ ＰＯＲＴ）と、を油圧ホースで接続する。

ステップ２０３では、ワーク（油圧モータ）３０の戻りポート（排出ポート）と、油圧試験機１側のリターンポートと、を油圧ホースで接続すると共に、その他必要なコントロールポートとコントロールフロー（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｌｏｗ）を油圧ホースで接続する。

以上の準備ができたら、以下の手順で油圧試験機１の運転を行う。
ステップ２１０では、主電動モータ１０の回転方向を、ワーク（油圧モータ）３０の回転方向に合わせて切り換える。

ステップ２１１では、方向切換弁１Ｖ、３Ｖをワーク（油圧モータ）３０の回転方向に合わせて切り換える。なお、油圧ポンプを試験する場合とは逆向きの位置に切り換えることになる。

ステップ２１２では、サプライポンプ１Ｐ及びサプライポンプ２Ｐを駆動し、補助通路１３０を介して、回生モータ２０の吸入ポート側に所定圧の作動油を供給して、回生モータ２０を回転駆動し、ワーク（油圧モータ）３０を回転駆動するための油圧ポンプとして使用する。

ステップ２１３では、回生モータ２０を回転駆動した後の作動油は、方向切換弁１Ｖを介して回生通路１１０（ここでは便宜的に回生通路としているが、ワークへ作動油を供給する作動油供給通路である）へ供給され、これと連通するモータアウトポート（ＭＯＴＯＲ ＯＵＴ ＰＯＲＴ）に所定圧の作動油が供給され、ワーク（油圧モータ）３０の入圧ポートに所定圧の作動油を供給して、ワーク（油圧モータ）３０の回転力を付与する。

ステップ２１４では、主電動モータ１０を回転駆動して回生モータ２０を回転させ、回生モータ２０を油圧ポンプとして機能させて、ワーク（油圧モータ）３０の入圧ポートに所定圧の作動油を供給する。同時に、同軸に取付けられたワーク（油圧モータ）３０も回転駆動する。

ステップ２１５では、回生モータ２０より吐出された所定圧の作動油は、方向切換弁１Ｖを介して回生通路１１０へ送られ、パイロットチェック弁を通過して、リリーフバルブ９Ｖ及びリリーフバルブ１０Ｖに行くルートと、モータアウトポート（ＭＯＴＯＲ ＯＵＴ ＰＯＲＴ）に行くルートと、に分岐される。

ステップ２１６では、リリーフバルブ１０Ｖは全閉とし、リリーフバルブ９Ｖのみで回生通路１１０内の圧力延いてはモータアウトポート（ＭＯＴＯＲ ＯＵＴ ＰＯＲＴ）からの吐出圧力を調整する。この圧力が、ワーク（油圧モータ）３０の試験圧力（駆動圧力）である。すなわち、試験圧力を与えたときのワーク（油圧モータ）３０の性能（吐出量、容積効率など）を計測する。

ステップ２１７では、回生モータ２０より吐出した作動油の流量を、回生通路１１０に設けられている流量計５１によって計測する。

ステップ２１８では、ワーク（油圧モータ）３０に入力される作動油の流量を、流量計９６によって計測する。なお、リリーフバルブ９Ｖによりリリーフされた作動油は、方向切換弁２Ｖを介して、加圧式オイルタンク２００へ戻されるようになっている。

ステップ２１９では、制御装置は、流量計９６によって計測された流量が、流量計５１で計測された流量の所定の回生率分を差し引いた流量となるように、回生モータ２０のサーボシリンダ２１を操作し、回生モータ２０の容量を自動調整しつつ、流量計９６、圧力計にてワーク（油圧モータ）３０に供給される所定圧の作動油をモニタしながらワーク（油圧モータ）３０の性能を試験する。

ステップ２２０では、ワーク（油圧モータ）３０に入った作動油の流量Ｑ、圧力Ｐから効率を引いた分が回生されるエネルギとなり、ワーク（油圧モータ）３０と直接的或いは同軸的に回転連結されている主電動モータ１０に回転力を与え、主電動モータ１０をアシストすることになる。

ステップ２２１では、ワーク（油圧モータ）３０での駆動仕事に供され低圧となった作動油が、リターンポート（ＲＥＴＵＲＮ ＰＯＲＴ）及びリターン通路１５０を介して、加圧式オイルタンク２００へ戻される。

このように、本実施の形態に係る油圧試験機１によれば、ワーク（油圧モータ）３０に直接的に或いは同軸的に回転連結され、ワーク（油圧モータ）３０を駆動するための主電動モータ１０の回転軸に、回生モータ２０を直接的に或いは同軸的に回転連結する構成し、回生モータ２０を油圧ポンプとして利用してワーク（油圧モータ）３０を駆動することで、主電動モータ１０の駆動をアシストすることができるため、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、高効率な油圧モータの試験機を提供することができ、一層経済的で、油圧モータの大容量化に対応することができる。

また、本実施の形態に係る油圧試験機１は、作業者がマニュアル作業によりワーク（油圧モータ）３０を設置すると共に、入力ポート、排出ポートを外部の油圧ホース等を介して所定に接続した後、油圧モータ試験であるか油圧ポンプ試験であるかなどの試験の内容や方法、更には外部の油圧ホースの接続方向などに係らず、制御装置により方向切換弁の切り換え等を行なうことで、作動油の流れる経路の切り換えを自動的に行うことができるので、従来のように、作業者による配管の入れ換え（接続変更）などの煩雑な作業が不要であり試験工数の低減を図ることができると共に、誤接続などの防止にも貢献可能である。

更に、本実施の形態に係る油圧試験機１によれば、１台の試験機で、作動油の流路を切り換えるといった簡単な操作により、油圧ポンプだけでなく油圧モータについてもエネルギ回生しながら、性能試験等を行うことが可能であり、経済的であると共に、設置スペース等の省スペース化を図ることできる。

ところで、上述した本実施の形態では、回生モータ２０はシングルタイプの油圧モータを採用している。このため、ワークが、例えばタンデムポンプ（図３等の油圧ポンプ３０の直列接続を参照）の場合、ＮＯ．１ポンプと、ＮＯ．２ポンプと、をそれぞれ別々の圧力で同時に試験したい場合には、現状では、回生モータ２０がシングルであるが故に回生通路１１０が合流される構成となっているので、圧力の高い方の作動油と、圧力の低い方の作動油と、が合流して、作動油の圧力が均されてしまい、圧力の高い方の作動油の持つエネルギを効率良く回生モータ２０での回生に利用できないおそれがある。

なお、作動油の圧力の低い方の作動油をリリーフし、圧力の高い方の作動油のみを回生のエネルギとすることができるが、この場合でも、圧力の低い方の作動油のエネルギを捨ててしまうことから、作動油の持つエネルギを全体として効率良く回生モータ２０での回生に利用できないおそれがある。

このため、回生モータ２０をタンデム式の油圧モータを採用すると共に、ＮＯ．１ポンプ及びＮＯ．２ポンプ毎に独立した回生通路を設け、ＮＯ．１ポンプ及びＮＯ．２ポンプから吐出される作動油を、それぞれ独立して、それぞれの回生モータへ送ることができるように構成することができる。

これにより、ＮＯ．１ポンプと、ＮＯ．２ポンプと、で試験圧力（作動油の圧力）が異なっても、それぞれの作動油の持つエネルギを効率良く回生することができる。

また、このように構成することには、以下のような利点もある。
すなわち、油圧モータの性能試験を行う場合においては、回生モータとワーク（油圧モータ）が同軸で、同回転数で回転するため、回生モータよりも小さい容量のワーク（油圧モータ）でなければ試験できないという制限があるが、回生モータをタンデム化することで合計容量を大きくすることができ、以って対象となるワーク（油圧モータ）のサイズをより大きくすることができる、といった利点がある。

また、本実施の形態に係る油圧試験機（油圧ポンプ試験）においては、回生回路において回生率を高めることが省エネ効果を高めることにつながる。現在の制御方法ではある回生率を超えてしまうと制御スピードが追いつかず、瞬間的な圧力低下を起こし不安定な状態となるおそれがある。これを補うために、回生回路中に（例えば回生通路１１０の途中に）、油圧を蓄えておくことができるアキュームレータを組み込んでおいて、瞬間的な圧力低下が発生したときには、このアキュームレータから高圧の作動油を回生回路に供給することで、瞬間的な圧力低下による不安定な状態の発生を回避することができる構成とすることもできる。

本実施の形態では、主電動モータ１０、回生モータ２０、ワーク３０を機械的に回転連結するが、回転連結の方法は特に限定されるものではなく、例えば、間に減速機を介装したり、少なくとも１つの回転軸が他の回転軸に対してオフセットするような伝達機構を介装することも可能である。

なお、図１〜図４に関し、それぞれの油圧試験機１の説明に不要な部分を省略して図示しているが、油圧試験機１の基本的な構成は共通であり、油圧ホースの接続や、方向切換弁の切り換え方向等を変更することで、１台の油圧試験機１により、閉回路油圧ポンプ試験（シングル或いはダブルポンプ）、開回路油圧ポンプ試験（シングル或いはダブルポンプ）、油圧モータ試験を行うことができるものである。

以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１ 油圧試験機
９Ｖ、１０Ｖ リリーフバルブ
１０ 主電動モータ（電動モータ）
２０ 回生モータ（油圧モータ）
２１ サーボシリンダ
３０ ワーク（油圧ポンプ或いは油圧モータ）
１００ 吐出通路
１１０ 回生通路
１２０ リリーフ通路
１３０ 補助通路
１４０ 循環通路
１５０ リターン通路
２００ 加圧式オイルタンク（作動油タンク）

Claims (2)

1. 作動油を利用して仕事をするワークの性能試験を行う油圧試験機であって、
   ワークに回転連結される電動モータと、
   該電動モータに回転連結される油圧モータである回生モータと、
   を含んで構成され、
   ワークが油圧ポンプである場合に、ワークにより吐出された高圧の作動油の一部を回生通路を介して前記回生モータに供給し、作動油の持つエネルギを前記電動モータの回転駆動力として回生するように構成したことを特徴とする油圧試験機。
2. ワークが油圧モータである場合に、前記回生モータを前記電動モータにより回転駆動して前記回生モータを油圧ポンプとして機能させ、前記回生モータから吐出される高圧の作動油を、前記回生通路を介して、油圧モータであるワークの入力ポートに供給し、油圧モータであるワークの出力で前記電動モータの回転駆動をアシストすることにより、作動油の持つエネルギを前記電動モータの回転駆動力として回生するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の油圧試験機。
   

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