JP5215751B2 - 油圧回路 - Google Patents

Description

この発明は、工作機械等に用いられる油圧回路に関するものであり、更に述べると、スターデルタ起動される電動機を備えた油圧回路に関するものである。

工作機械、例えば、大型ＮＣ旋盤には、油圧回路が設けられており、該油圧回路には、電動機が設けられている。そして、前記電動機を駆動させることにより油槽内の油を該油圧回路内に圧送し工作機械を駆動させている。

この油圧回路の圧力は、工作機械の駆動に伴い高くすることを要求されるので、それに対応するため、大型のポンプが使用されている。

ところが、大型ポンプを用いると、それを駆動する電動機も大型電動機、例えば、５．５ＫＷ以上、にしなければならないので、起動時における消費電力が大きくなると共に、起動しにくいので、定格運転になるまで長い時間がかかる、という問題がある。

そこで、起動電流を抑制し、かつ、起動を円滑にするために、スターデルタ起動装置が用いられている。この起動装置は、最初はスター接続で電動機を起動し、該電動機が所定の速度まで加速された後に、スター接続からデルタ接続に切り替える際に、電動機のコイルが一旦電源から切り離される（「オープンサーキトトランジション方式」といわれている）。

従来例では、スターデルタ起動を行うと、スター接続からデルタ接続に移るまでの時間が比較的長く、応答性に問題がある。そのため、工作機械の駆動・停止の運転状況に合わせて電動機の駆動・停止を繰り返すことは、作業効率の大幅な低下を招来することになる。そのため、エネルギーを節約(省エネ)するために、工作機械の停止の度に電動機を停止させる、間欠運転は困難な状況にある。

この発明は、上記事情に鑑み、電動機の起動を容易にするとともに、省エネを図ることを目的とする。

この発明は、スターデルタ起動される電動機と、該電動機により駆動され、油圧回路に液体を圧送するポンプと、を備えた油圧回路において、前記ポンプから吐き出された余剰液体を蓄積するアキュムレータと、前記電動機の起動を補助する油圧モータであって、前記アキュムレータにより駆動する油圧モータと、を備えていることを特徴とする油圧回路、である。

この発明の前記アキュムレータは、電磁切替弁を介して前記油圧モータに連結されていることを特徴とする。この発明の前記電磁切換弁は、前記油圧回路の圧力を検出する圧力スイッチの作動に基き、切り替えられることを特徴とする。この発明の前記電動機は、駆動・停止を繰り返す間欠運転が行われることを特徴とする。

この発明は、前記ポンプから吐き出された余剰液体を蓄積するアキュムレータと、前記電動機の起動を補助する油圧モータであって、前記アキュムレータにより駆動する油圧モータと、を備えているので、電動機の起動時に油圧モータが駆動する。そのため、電動機の起動が油圧モータにより助勢され、補助されるので、従来例に比べ、大幅にスター時間を短縮できる。従って、電動機の駆動・停止を繰り返しても、従来のように長時間かからないので、油圧回路により駆動されるアクチュエータが、一時停止したときに完全に電動機を停止させる運転（「間欠運転」という）を行うことができるため、エネルギの無駄な消費を防止することができる。又、間欠運転に伴い、油圧回路に供給される作動油の温度上昇を抑えることができるので、該作動油の劣化の防止を図ることができる。

この発明の第１実施の形態を図１により説明する。
油圧回路３の回路配管には、アクチュエータ１とポンプ１１が配設され、前記両者１，１１間には、アキュムレータ５が設けられている。

前記アクチュエータ１は、例えば、クランプ用油圧シリンダであり、電磁切換弁１７の切換により駆動する。前記アキュムレータ５は、ブラダ６により上下に仕切られているが、その上部の部屋は気体室であり、その下部の部屋は液体室となっている。

前記アキュムレータ５とポンプ１１との間には、圧力スイッチ７と逆止弁１５が配設されている。前記ポンプ１１は、吐出し量の多い大型ポンプであるが、該ポンプ１１から吐き出された余剰液体は、前記アキュムレータ５に蓄積される。*前記圧力スイッチ７は、前記回路配管内の圧力を検出し、検出信号を制御盤（図示省略）に送出する。前記逆止弁１５は、前記回路配管内の液体、例えば、油Ｗがポンプ１１に逆流するのを防止する。

前記圧力センサ７と逆止弁15との間には、安全弁(リリーフバルブ)１３が接続されている。この弁１３は、油圧回路３の圧力が設計安全圧を超えた場合に開き、前記回路配管内の油をタンク21内に排出させる。

前記ポンプ１１は、電動機Ｍに接続されている。この電動機Ｍは、大型電動機であり、スターデルタ起動装置(図示省略)を用いて起動される。前記電動機Ｍは、油圧モータ２０に接続され、該油圧モータ２０の駆動により前記電動機Ｍの起動補助が行われる。従って、この油圧モータ２０は、起動アシストモータということができる。

前記油圧モータ２０は、電磁切換弁２２を介して前記アキュムレータ５に接続されている。前記切換弁２２は、圧力スイッチ７の圧力検出に基いて制御される。前記電動機Ｍが起動する際には、前記切換弁２２が開き、前記油圧モータ２０に油Ｗが供給されるので、前記油圧モータ２０が始動する。

前記油圧モータ２０の始動により電動機Ｍは、助勢され起動が補助されるので、スター接続時間が従来よりも短くなる。そのため、スター接続からデルタ接続になるまで時間（起動時間）が、従来より短くなる。前記スター接続からデルタ接続となり、起動が完了すると、電動機Ｍは、通常の運転状態となる。
この時、圧力スイッチ７の圧力検出に基き、前記制御盤は、前記電磁切換弁２２を閉じさせるので、前記油圧モータ２０は停止する。

制御盤からの指示に基き、電磁切換弁１７は切り替えられ、油圧シリンダ１内に油を供給したり、逆に、該油圧シリンダ１内の油をタンク１９に排出させたりして、ピストンを摺動させる。

運転中において、油圧シリンダ１が一時停止すると、圧力スイッチ７の圧力信号を受信している制御盤は、前記電動機Ｍに停止信号を送出して、前記電動機Ｍを停止させる。そのため、油圧シリンダ１の一時停止中は、電動機Ｍも停止しているので、該電動機Ｍは電力を消費しない。従って、エネルギーの無駄使いを防止することができ、省エネを実現できる。

次に、前記アクチュエータ１が駆動を再開すると、アキュムレータ５に蓄積されている作動油が吐き出されるとともに、圧力スイッチ７は油圧回路３の圧力低下を検出し制御盤に送信するので、該制御盤は、前記電動機Ｍを起動させ、油槽９内の油Ｗを油圧回路３内に圧送させる。この時、前記電磁切換弁２２が開かれ、油圧モータ２０が駆動して起動補助を行うことは、前述の通りである。

この様に、従来に比べ、電動機Ｍの起動時間が短くなったので、駆動・停止を繰り返すアクチュエータ１の運転に合わせて、該電動機Ｍの駆動・停止を繰り返す「間欠運転」を行っても、作業効率が低下するのを防止することができる。また、間欠運転により消費電力を大幅に減少することができると共に、油圧回路の駆動に使用される油（作動油）の温度上昇を抑えることができるので、作動油の劣化防止を図ることができる。

なお、油槽９内には、油Ｗを収容したが、油Ｗ以外の液体、例えば、水を収容することもできる。従って、本件油圧回路は、油ｗのみならず、水などの液体を使用する場合も含むものである。

この発明の第２実施の形態を図２により説明するが、図１と同一図面符号は、その名称も機能も同一である。
この実施形態と第１実施形態との相違は、油圧シリンダ(起動アシストモータ)を設けて、電動機Ｍを間欠運転する代わりに、電動機Ｍの回転数を制御するインバータ３０を設け、アクチュエータの一時停止には、該電動機を無負荷低回転にすることである。このインバータ３０は、電動機Ｍの負荷又は圧力スイッチ７の作動に基づいて制御される。

本実施の形態で用いられるインバータは、一般的に知られている電圧形インバータや電流形インバータ、モータ制御系のインバータ回路などであるが、前記インバータ回路は、駆動用周波数が低く、大電流大電力である。なお、前記インバータ回路には、スイッチング素子としてサイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどが使用される。

この実施の形態では、アクチュエータ１が駆動中には、電動機Ｍは、所定回転数で回転し、油槽９内の油Ｗをポンプ９から油圧回路３内に吐き出させている。この時の電動機Ｍの回転数は、例えば、２００ｒｐｍ、である。

前記アクチュエータ１が、運転中に一時駆動を停止すると、電動機Ｍの負荷が軽くなり、無負荷状態となる。そうすると、インバータ３０は前記電動機Ｍを無負荷低回転に制御するので、該電動機Ｍは、低回転の待機運転状態となる。

この時、アキュムレータ５により圧力が保持されているため、前記回転数は、通常のインバータ制御による回転数よりも低く、例えば、５０ｒｐｍ、にすることができる。そのため、消費電力の低減を図ることができるので、省エネを実現することができる。

なお、前記アキュムレータを設けない場合には、インバータを設けても、待機中の回転数を高く、例えば、１５０ｒｐｍ、しなければならないので、本実施の形態に比べ、省エネ効果はあまり大きくない。

本件発明の第１実施の形態を示す正面図である。 本件発明の第２実施の形態を示す正面図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
３ 油圧回路
５ アキュムレータ
７ 圧力スイッチ
１１ ポンプ
２０ 油圧モータ
３０ インバータ
Ｍ 電動機
Ｗ 油

Claims (4)

1. スターデルタ起動される電動機と、該電動機により駆動され、油圧回路に液体を圧送するポンプと、を備えた油圧回路において、
   前記ポンプから吐き出された余剰液体を蓄積するアキュムレータと、
   前記電動機の起動を補助する油圧モータであって、前記アキュムレータにより駆動する油圧モータと、
   を備えていることを特徴とする油圧回路。
2. 前記アキュムレータは、電磁切替弁を介して前記油圧モータに連結されていることを特徴とする請求項１記載の油圧回路。
3. 前記電磁切換弁は、前記油圧回路の圧力を検出する圧力スイッチの作動に基き、切り替えられることを特徴とする請求項２記載の油圧回路。
4. 前記電動機は、駆動・停止を繰り返す間欠運転が行われることを特徴とする請求項１記載の油圧回路。

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