JP2023170779A - 油圧システム - Google Patents

Abstract

【課題】減圧する弁で発生するサージ圧を抑えることが可能な油圧システムを提供する。【解決手段】油圧ポンプ１０４と、アクチュエータに油圧を供給する切換弁１４０、１４２、１４４と、油圧ポンプ１０４と切換弁の間に並列に配置された複数の電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２と、一次側管路１１０に接続されたアキュムレータ１２０と、二次側管路１３０に接続された圧力スイッチＰＳ１、ＰＳ２とを備え、複数の電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２は閉じる設定圧が異なっていて、二次側管路１３０の圧力が定格圧力に向かって上昇するに従って段階的に閉じる。【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ポンプから吐出した作動油をアクチュエータに供給する油圧システムに関する。

従来から、油圧ポンプから吐出した作動油をアクチュエータに供給する油圧システムが知られている。特に、アキュムレータと減圧弁を用いて、アクチュエータの油圧シリンダが動作しても油圧を安定させ、かつ油圧ポンプの容量を抑えた油圧システムが知られている。

特許文献１（特許５７８２４８３）には、一次側管路に接続する油圧ポンプと、一次回路に接続するとともに油圧ポンプから吐出される作動油に蓄えるアキュムレータと、アキュムレータからの作動油を導入する一次側管路及び導入した作動油をアクチェータに向けて排出する二次側管路のそれぞれを接続するとともに、二次側管路における作動油の圧力を一次側管路管路より低い圧力に調整するノンリーク型減圧弁を備え、二次側管路は、一次側管路に対しノンリーク型減圧弁のみを介し接続されていて、油圧ポンプは、アクチェータに対し二次管路を介してのみ接続されていることを特徴とする油圧ユニットが開示されている。

特許第５７８２４８３号公報

特許文献１にかかる技術においては、ノンリーク型減圧弁の油圧ポンプ側を一次側管路とし、切換弁側（アクチュエータ側）を二次側管路として、二次側管路と一次側管路とをノンリーク型減圧弁のみを介して接続している。この回路では、初期状態（切換弁を開く前）はノンリーク型減圧弁が閉じている。切換弁が作動すると二次側管路の圧力が下がることでノンリーク型減圧弁が開き、作動油が流れる。

シリンダ等（アクチュエータ）がストロークエンドに到達すると二次側管路の圧力が上昇し、ノンリーク型減圧弁の定格圧力を超えるとノンリーク型減圧弁が閉じる。このときノンリーク型減圧弁は応答遅れを有していることから、一次側管路の高圧の作動油が二次側管路に流れるため、二次側管路の圧力が定格圧力より高くなる場合がある。これをサージ圧と称する。

ノンリーク型減圧弁にはサージ圧を逃がす回路がないため、二次側管路にサージ圧が保持されてしまう。すると次にシリンダが動作したときに二次側管路の圧力が定格圧力（意図した圧力）より高くなっていることから、シリンダが過剰な力で動作してしまい、ワークの変形を招いたり、加工精度が低下したりするおそれがある。

そこで本発明は、減圧する弁で発生するサージ圧を抑えることが可能な油圧システムを提供することを目的としている。

上記課題を鑑みて、本発明の代表的な構成は、油圧ポンプと、アクチュエータに油圧を供給する切換弁と、油圧ポンプと切換弁の間に並列に配置された複数の電磁弁と、複数の電磁弁の油圧ポンプ側である一次側管路に接続されたアキュムレータと、複数の電磁弁の切換弁側である二次側管路に接続された圧力検知部とを備え、複数の電磁弁は圧力検知部が検知した圧力によって開閉制御され、複数の電磁弁は閉じる設定圧が異なっていて、二次側管路の圧力が定格圧力に向かって上昇するに従って段階的に閉じることを特徴とする。

複数の電磁弁は流量が異なっていて、流量が大きい電磁弁ほど閉じる設定圧が低く設定されていることが好ましい。

二次側管路には、二次側管路の圧力が定格圧力より高い所定の圧力のときに油をタンクに逃がすリリーフ弁が備えられていることが好ましい。

本発明によれば、減圧する弁で発生するサージ圧を抑えることが可能な油圧システムを提供することができる。

本実施形態にかかる油圧システムを説明する油圧回路図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は本実施形態にかかる油圧システムを説明する油圧回路図である。図１に示す油圧システム１００は、モータ１０２で動作する油圧ポンプ１０４によって油タンク１０６内の作動油を一次側管路１１０に送出する。なお本実施形態では、後述する電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２の上流側（油圧ポンプ１０４側）を一次側管路１１０、電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２の下流側（切換弁１４０、１４２、１４４側）を二次側管路１３０と称している。

一次側管路１１０には作動油が油圧ポンプ１０４に逆流することを防止するチェック弁１１２を備えている。チェック弁１１２の下流側にはリリーフ弁１１６を接続し、帰還管路１１８を介して一次側管路１１０の余剰圧力を油タンク１０６に戻す。

また一次側管路１１０にはフィルタ１１４が接続されていると共に、アキュムレータ１２０および圧力スイッチＰＳ０が接続されている。圧力スイッチＰＳ０は一次側管路１１０の圧力を監視し、その圧力が所定値より下がるとモータ１０２を駆動して一次側管路１１０に作動油を送出させて、アキュムレータ１２０に作動油を蓄積する。アキュムレータ１２０の方式については限定しない。

さらに一次側管路１１０には、複数の電磁弁が並列に配置されている。本実施形態では２つの第一電磁弁ＳＯＬ１と第二電磁弁ＳＯＬ２が並列に配置された例を示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上の電磁弁を配置してもよい。

第一電磁弁ＳＯＬ１はチェック弁機能付き開閉弁（ソレノイドバルブ）である。第一電磁弁ＳＯＬ１は常時開（ノーマルオープン）である。電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２の下流側である二次側管路１３０には圧力検知部である圧力スイッチＰＳ１が配置されていて、二次側管路１３０の圧力が第一電磁弁ＳＯＬ１の設定圧に至ると第一電磁弁ＳＯＬ１を閉じるように開閉制御される。

第二電磁弁ＳＯＬ２はチェック弁機能付き絞り弁（ソレノイドバルブ）である。第二電磁弁ＳＯＬ２は常時開（ノーマルオープン）であるが、絞り弁であるため、第一電磁弁ＳＯＬ１よりも流量が少なく絞られている。二次側管路１３０には圧力検知部である圧力スイッチＰＳ２が配置されていて、二次側管路１３０の圧力が第二電磁弁ＳＯＬ２の設定圧に至るとＳＯＬ２を閉じるように開閉制御される。

ここで、第一電磁弁ＳＯＬ１と第二電磁弁ＳＯＬ２は閉じる設定圧が異なっていて、第一電磁弁ＳＯＬ１の設定圧は、第二電磁弁ＳＯＬ２の設定圧よりも低く設定されている。これにより、二次側管路１３０の圧力が定格圧力に向かって上昇するに従って、第一電磁弁ＳＯＬ１、第二電磁弁ＳＯＬ２と段階的に閉じる。

すなわち、複数の電磁弁は流量および閉じる設定圧が異なっていて、流量が大きい電磁弁ほど閉じる設定圧が低く設定されている（早い段階から閉じる）。

アクチュエータの負荷が低い場合（アクチュエータが高速で作動する場合、すなわち二次側管路１３０の圧力が大きく低下する場合）、２つの電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２が両方ともＯＮすることで圧力損失を少なくし、一次側管路１１０から大流量の作動油を流すことが可能となる。

二次側管路１３０の圧力が定格圧力に近づいたとき、圧力スイッチＰＳ１がこれを検出し、大流量の第一電磁弁ＳＯＬ１をＯＦＦにする。すると電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２全体で見れば流路面積が絞られるため、減圧が行われることになり、二次側管路１３０の圧力上昇は緩やかなものになる。

複数の電磁弁（電磁弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２）の圧力損失を少なくするためには、複数の電磁弁の流路面積の合計が一次側管路１１０の流路面積以上であることが好ましい。これは電磁弁が３つ以上である場合も同様である。また段階的に減圧を行うためには、最初の電磁弁を閉じた後の残りの電磁弁の流路面積の合計が一次側管路１１０の流路面積未満であることが必要である。

更に圧力が上昇し定格圧力となった場合、圧力スイッチＰＳ２がこれを検知し、小流量の第二電磁弁ＳＯＬ２をＯＦＦにする。もちろん第二電磁弁ＳＯＬ２にも応答遅れがあるためサージ圧が発生するが、第二電磁弁ＳＯＬ２が小流量であることから、二次側管路１３０に発生するサージ圧を抑えることが可能になる。

なお後述する圧力センサＰＳ３によって二次側管路１３０の圧力を測定し、定格圧力に到達する前に第二電磁弁ＳＯＬ２を細かくＯＮ・ＯＦＦしてもよい。これにより、定格圧力付近の圧力上昇をさらに緩やかにすることができる。

二次側管路１３０には手動で開閉される仕切弁１３２が接続されていて、帰還管路１１８を介して油タンク１０６に作動油を抜くことができる。

二次側管路１３０には、必要なアクチュエータ（不図示）の数に応じて複数の給圧用のＰポートが接続されている。Ｐポートにはそれぞれ切換弁１４０、１４２、１４４が接続され、各切換弁１４０、１４２、１４４には作動経路用のＡポート（ノーマルクローズ）およびＢポート（ノーマルオープン）がアクチュエータに接続されている。なお図１においては切換弁１４０は４ポート２位置電磁弁（スプリングリターン）、切換弁１４２、１４４は４ポート３位置電磁弁（スプリングセンタ）の記号で図示しているが、切換弁の種類については適宜選定することができる。

また二次側管路１３０には電磁リリーフ弁ＳＯＬ３が備えられている。電磁リリーフ弁ＳＯＬ３は常時閉（ノーマルクローズ）であり、二次側管路１３０の圧力を測定する圧力センサＰＳ３が定格圧力より高い所定の圧力を検出したときに開かれる。これにより、外的要因などで二次側管路１３０にサージ圧が発生した場合に、二次側管路１３０から油タンク１０６に作動油を逃がすことが可能になる。電磁リリーフ弁ＳＯＬ３は絞り弁になっており、小流量としている。これにより二次側管路１３０の圧力を緩やかに低下させ、圧力の逃がしすぎを防止することができる。

これにより、スプール型の減圧弁のような連続したドレンをなくすことができる。またノンリーク型減圧弁は省エネ効果が高いものの、サージ圧を閉じ込めてしまって開放できないという問題があるが、本発明の構成であればサージ圧を無駄なく油タンク１０６に逃がすことができる。アキュムレータ１２０に蓄えた圧油を有効に利用できることから、油圧ポンプ１０４の稼働時間を少なくすることができ、モータ１０２の消費電力を小さくすることができるため、省エネに貢献することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、油圧ポンプから吐出した作動油をアクチュエータに供給する油圧システムとして利用することができる。

ＰＳ０、ＰＳ１、ＰＳ２…圧力スイッチ、ＰＳ３…圧力センサ、ＳＯＬ１…第一電磁弁、ＳＯＬ２…第二電磁弁、ＳＯＬ３…電磁リリーフ弁、１０２…モータ、１０４…油圧ポンプ、１０６…油タンク、１１０…一次側管路、１１２…チェック弁、１１４…フィルタ、１１６…リリーフ弁、１１８…帰還管路、１２０…アキュムレータ、１３０…二次側管路、１３２…仕切弁、１４０、１４２、１４４…切換弁

Claims (3)

1. 油圧ポンプと、
   アクチュエータに油圧を供給する切換弁と、
   前記油圧ポンプと前記切換弁の間に並列に配置された複数の電磁弁と、
   前記複数の電磁弁の前記油圧ポンプ側である一次側管路に接続されたアキュムレータと、
   前記複数の電磁弁の前記切換弁側である二次側管路に接続された圧力検知部とを備え、
   前記複数の電磁弁は前記圧力検知部が検知した圧力によって開閉制御され、
   前記複数の電磁弁は閉じる設定圧が異なっていて、前記二次側管路の圧力が定格圧力に向かって上昇するに従って段階的に閉じることを特徴とする油圧システム。
2. 前記複数の電磁弁は流量が異なっていて、
   流量が大きい電磁弁ほど閉じる設定圧が低く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の油圧システム。
3. 前記二次側管路には、前記二次側管路の圧力が定格圧力より高い所定の圧力のときに油をタンクに逃がすリリーフ弁が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の油圧システム。

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