JP5595987B2 - Hydraulic device - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータにより駆動される液圧ポンプからの圧液により駆動する液圧装置に関する。   The present invention relates to a hydraulic device that is driven by pressure fluid from a hydraulic pump that is driven by an electric motor.

従来から、サーボモータにより直接駆動する駆動装置が用いられている。しかし、大きな駆動力を必要とする際には、モータにより駆動される液圧ポンプからの圧液を液圧シリンダに供給して、液圧シリンダにより大きな駆動力を得る液圧装置が用いられる。液圧装置では、電動モータ、液圧ポンプ、液圧タンク、制御弁等の油圧機器を必要とするため、機器の大きさが大型化する問題があり、小型化するための研究および開発が実施されている。   Conventionally, a drive device that is directly driven by a servo motor has been used. However, when a large driving force is required, a hydraulic device that supplies a hydraulic fluid from a hydraulic pump driven by a motor to the hydraulic cylinder and obtains a large driving force by the hydraulic cylinder is used. The hydraulic equipment requires hydraulic equipment such as electric motors, hydraulic pumps, hydraulic tanks, control valves, etc., so there is a problem of increasing the size of the equipment, and research and development for miniaturization is carried out Has been.

特許文献1には、ハンチング現象の発生を防止した液圧装置について開示されている。特許文献1記載の液圧装置は、電動モータにより駆動され両方向回転可能な液圧ポンプを備え、片ロッド型の液圧シリンダのロッド側ポートをロッド側管路を介して、また、ヘッド側ポートをヘッド側管路を介して液圧ポンプの両ポートにそれぞれ接続し、少なくともヘッド側管路と液圧タンクとを連通する電磁弁を設け、更に、電動モータの回転を検出する回転検出センサを設けると共に、液圧ポンプがヘッド側管路から吸入して液圧シリンダを駆動するときに、回転検出センサにより検出された回転数が設定回転数以下となると電磁弁を閉弁する停止制御手段を備えたものである。   Patent Document 1 discloses a hydraulic device that prevents the occurrence of a hunting phenomenon. The hydraulic device described in Patent Document 1 includes a hydraulic pump driven by an electric motor and capable of rotating in both directions. The rod side port of a single rod type hydraulic cylinder is connected to a rod side pipe line, and a head side port. Are connected to both ports of the hydraulic pump via the head side pipe line, provided with at least an electromagnetic valve for communicating the head side pipe line and the hydraulic tank, and a rotation detection sensor for detecting the rotation of the electric motor. And a stop control means for closing the solenoid valve when the rotation speed detected by the rotation detection sensor is equal to or lower than the set rotation speed when the hydraulic pump sucks from the head side pipe and drives the hydraulic cylinder. It is provided.

特許3247617号公報Japanese Patent No. 3247617

特許文献1記載の液圧装置においては、ハンチング現象を抑制することができると記載されている。
しかしながら、実際の液圧装置において、回転検出センサにより検出された回転数が設定回転数以下となると電磁弁を閉弁する停止制御手段を備えた場合、液圧装置の応答性を高めることが困難となる。
In the hydraulic device described in Patent Document 1, it is described that the hunting phenomenon can be suppressed.
However, in an actual hydraulic device, it is difficult to improve the responsiveness of the hydraulic device when provided with stop control means for closing the solenoid valve when the rotational speed detected by the rotation detection sensor is equal to or lower than the set rotational speed. It becomes.

すなわち、一般的に、回転数に基づいて液圧装置の制御を行った場合、液圧は非線形であるため、液圧装置とモータとの関係において、不感帯があり、ピストンロッドを所定の位置で静止するためには、電磁弁を短時間にオンオフする必要が生じる。   That is, in general, when the hydraulic device is controlled based on the number of rotations, the hydraulic pressure is non-linear. Therefore, there is a dead zone in the relationship between the hydraulic device and the motor, and the piston rod is placed at a predetermined position. In order to stop, it is necessary to turn on and off the electromagnetic valve in a short time.

そこで、特許文献1記載の液圧装置では、所定の回転数に基づいて電磁弁を閉制御すると記載されているが、液圧装置の応答性を高めるために、当該回転数の閾値を下げると頻繁に電磁弁が短時間でオンオフを繰り返すこととなり機器の寿命が短くなる。
一方、当該回転数の閾値を上げると頻繁に電磁弁が短時間でオンオフを繰り返すことは防止できるが、液圧装置自体の応答性が低下する。
Therefore, in the hydraulic device described in Patent Document 1, it is described that the solenoid valve is controlled to be closed based on a predetermined rotational speed. However, in order to increase the response of the hydraulic device, the threshold value of the rotational speed is reduced. Frequently, the solenoid valve is repeatedly turned on and off in a short time, which shortens the life of the equipment.
On the other hand, if the threshold value of the rotational speed is increased, it is possible to prevent the solenoid valve from repeatedly turning on and off in a short time, but the responsiveness of the hydraulic device itself is lowered.

本発明の目的は、液圧ポンプの応答性を高めつつ電磁弁の開閉頻度を抑制することができる液圧装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the hydraulic apparatus which can suppress the opening / closing frequency of a solenoid valve, improving the responsiveness of a hydraulic pump.

(1)
本発明に係る液圧装置は、モータにより駆動され両方向に回転可能な液圧ポンプと、液圧ポンプによりピストンロッドが駆動する液圧アクチュエータと、液圧ポンプと、液圧アクチュエータのヘッド側ポートおよびロッド側ポートとをそれぞれ接続する一対の管路と、ヘッド側ポートの管路に介挿された電磁弁と、ロッド側ポートの管路に介挿されたチェック弁および電磁弁の少なくとも一方と、液圧アクチュエータのピストンロッド変位を検出する変位検出器と、を備えたものである。
(1)
The hydraulic device according to the present invention includes a hydraulic pump driven by a motor and rotatable in both directions, a hydraulic actuator driven by a piston rod by the hydraulic pump, a hydraulic pump, a head side port of the hydraulic actuator, A pair of pipes respectively connecting the rod side port, an electromagnetic valve inserted in the pipe of the head side port, and at least one of a check valve and an electromagnetic valve inserted in the pipe of the rod side port; A displacement detector for detecting the displacement of the piston rod of the hydraulic actuator.

この場合、液圧アクチュエータのピストンロッド変位を直接検出する変位検出器を設けているので、電磁弁の開閉の極性はモータの回転方向で検出し、電磁弁の開閉の閾値は、当該変位検出器からのピストンロッド変位またはピストンロッド速度に基づいて決定することができる。すなわち、モータの回転数による間接的情報でなく、直接的なピストンロッド変位を検出して、制御を行うことにより、液圧ポンプの応答性を高めつつ電磁弁の開閉頻度を抑制することができる。すなわち、液圧装置の不感帯であっても、ピストンロッドの状態を容易に検出することができる。その結果、液圧装置の応答性を高めつつ、液圧装置の耐久性を高めることができる。   In this case, since a displacement detector that directly detects the displacement of the piston rod of the hydraulic actuator is provided, the polarity of opening and closing of the solenoid valve is detected in the rotation direction of the motor, and the threshold of opening and closing of the solenoid valve is determined by the displacement detector. Can be determined based on the piston rod displacement from or the piston rod speed. That is, the frequency of opening and closing of the electromagnetic valve can be suppressed while improving the response of the hydraulic pump by detecting and controlling the direct piston rod displacement instead of the indirect information based on the rotation speed of the motor. . That is, even in the dead zone of the hydraulic device, the state of the piston rod can be easily detected. As a result, it is possible to improve the durability of the hydraulic device while increasing the responsiveness of the hydraulic device.

(2)
液圧装置において、電磁弁を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、変位検出器の出力に応じて、電磁弁の開閉を制御してもよい。
(2)
The hydraulic device may further include a control device that controls the electromagnetic valve, and the control device may control opening and closing of the electromagnetic valve according to the output of the displacement detector.

この場合、制御装置により変位検出器の出力に応じて電磁弁の開閉を制御することができるので、間接的情報でなく、変位検出器からの直接的なピストンロッド変位に基づいて制御することができる。その結果、液圧の不感帯であっても、制御を確実に行うことができる。   In this case, since the control device can control the opening and closing of the electromagnetic valve according to the output of the displacement detector, it can be controlled based on the direct piston rod displacement from the displacement detector rather than indirect information. it can. As a result, the control can be reliably performed even in the dead zone of the hydraulic pressure.

(3)
液圧装置において、電磁弁は、一対の管路の両方に設けられた電磁弁が一体として設けられていてもよい。
(3)
In the hydraulic device, the solenoid valve may be integrally provided with solenoid valves provided on both of the pair of pipes.

この場合、一対の管路の両方に設けられた電磁弁が一体として設けられているので、部品点数を少なくすることができる。例えば、当該電磁弁として複数方向複数ポート複数位置電磁弁、具体的には4方向4ポート3位置電磁弁を用いることができる。   In this case, since the solenoid valves provided in both of the pair of pipes are integrally provided, the number of parts can be reduced. For example, a multi-directional multi-port multi-position electromagnetic valve, specifically a 4-direction 4-port 3-position electromagnetic valve can be used as the electromagnetic valve.

(4)
液圧装置において、変位検出器は、変位センサからなってもよい。
(4)
In the hydraulic device, the displacement detector may comprise a displacement sensor.

この場合、ピストンロッドの移動に大きな負荷をかけることなく、ピストンロッドの変位量および速度を検出することができる。   In this case, the displacement amount and speed of the piston rod can be detected without imposing a large load on the movement of the piston rod.

(5)
液圧装置において、変位検出器は、磁歪式リニア変位センサからなってもよい。
(5)
In the hydraulic device, the displacement detector may comprise a magnetostrictive linear displacement sensor.

この場合、変位検出器が磁歪式リニア変位センサからなるので、小型軽量化を図ることができ、ピストンロッドの移動に大きな負荷をかけることなく、ピストンロッドの変位量および速度を検出することができる。   In this case, since the displacement detector comprises a magnetostrictive linear displacement sensor, the size and weight can be reduced, and the displacement amount and speed of the piston rod can be detected without imposing a large load on the movement of the piston rod. .

(6)
液圧装置において、モータ、液圧ポンプおよび液圧アクチュエータは、モータポンプ一体型シリンダである。
(6)
In the hydraulic apparatus, the motor, the hydraulic pump, and the hydraulic actuator are a motor pump integrated cylinder.

この場合、配管をマニホールドで形成することにより、モータおよび液圧ポンプと、液圧アクチュエータであるシリンダとが一体化されているので、液圧装置の小型化を実現することができる。   In this case, by forming the piping with a manifold, the motor, the hydraulic pump, and the cylinder that is the hydraulic actuator are integrated, so that the hydraulic device can be downsized.

本実施の形態にかかる液圧装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the hydraulic apparatus concerning this Embodiment. 図1に示した液圧装置の電磁弁の配置および接続例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement | positioning and connection example of the solenoid valve of the hydraulic apparatus shown in FIG. 電磁弁を制御するコントローラの処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the controller which controls a solenoid valve. 図2に示した液圧装置の電磁弁の配置および接続例の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of arrangement | positioning and the example of a connection of the solenoid valve of the hydraulic apparatus shown in FIG. 図2および図4に示した液圧装置の電磁弁の配置および接続例のさらに他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the further another example of arrangement | positioning and the example of a connection of the solenoid valve of the hydraulic device shown to FIG. 2 and FIG. 図2、図4および図5に示した液圧装置の電磁弁の配置および接続例のさらに他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the further another example of arrangement | positioning and the example of a connection of the solenoid valve of the hydraulic apparatus shown in FIG.2, FIG4 and FIG. 図4に示した液圧装置の電磁弁の配置および接続例のさらに他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the further another example of arrangement | positioning and the example of a connection of the solenoid valve of the hydraulic apparatus shown in FIG.

以下、本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、配管をマニホールド化することにより、ポンプ、モータ、油圧シリンダを一体化したモータポンプ一体型シリンダについて説明を行う。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a motor pump integrated cylinder in which a pump, a motor, and a hydraulic cylinder are integrated by forming a manifold into a pipe will be described.

(一実施の形態)
まず、図1は本実施の形態にかかる液圧装置100の一例を示す模式図であり、図2は図1に示した液圧装置100の電磁弁300の配置および接続例を示す模式図である。
(One embodiment)
First, FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic device 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement and connection example of an electromagnetic valve 300 of the hydraulic device 100 illustrated in FIG. is there.

(液圧装置の概略)
図1に示す液圧装置100は、主に、油圧シリンダ200、直線変位計250、電磁弁300、モータ400、エンコーダ420、圧力計430、ポンプ450、コントローラ500およびタンク600を含む。上述したように、図1においてモータ400、ポンプ450および油圧シリンダ200を別途記載したが、一体に形成されている。
(Outline of hydraulic equipment)
1 mainly includes a hydraulic cylinder 200, a linear displacement meter 250, a solenoid valve 300, a motor 400, an encoder 420, a pressure gauge 430, a pump 450, a controller 500, and a tank 600. As described above, although the motor 400, the pump 450, and the hydraulic cylinder 200 are separately described in FIG. 1, they are integrally formed.

図1のコントローラ500は、例えば、CPU(中央制御装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムメモリ)等を含む。   The controller 500 in FIG. 1 includes, for example, a CPU (Central Control Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Memory), and the like.

油圧シリンダ200は、複動シリンダからなり、ピストン210およびピストンロッド220を備える。ピストン210およびピストンロッド220の少なくとも一方には、直線変位計250が取り付けられている。ここで、直線変位計250は、磁歪式センサからなる。直線変位計250は、油圧シリンダ200のピストンロッド220の出方向および戻方向の変位を直接検出できるよう配設されている。   The hydraulic cylinder 200 is a double-acting cylinder and includes a piston 210 and a piston rod 220. A linear displacement meter 250 is attached to at least one of the piston 210 and the piston rod 220. Here, the linear displacement meter 250 includes a magnetostrictive sensor. The linear displacement meter 250 is arranged so that it can directly detect the displacement in the exit direction and the return direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200.

図1に示すように、圧力計430の圧力データが、コントローラ500に与えられる。また、エンコーダ420は、モータ400の駆動変位を検出する。エンコーダ420の検出データがコントローラ500に与えられる。なお、図1においては、圧力計430を1個示しているが、ポンプ450の両側に設けてもよい。さらに、図2以降については、圧力計430の図示を省略する。   As shown in FIG. 1, pressure data of the pressure gauge 430 is given to the controller 500. The encoder 420 detects the drive displacement of the motor 400. Detection data of the encoder 420 is given to the controller 500. Although one pressure gauge 430 is shown in FIG. 1, it may be provided on both sides of the pump 450. Further, the illustration of the pressure gauge 430 is omitted from FIG.

直線変位計250は、油圧シリンダ200のピストンロッド220の出方向および戻方向の変位を検出する。直線変位計250の検出結果がコントローラ500に与えられる。コントローラ500は、所定の処理(PID制御)を施し、所定の処理結果をモータ制御信号(トルク信号)に変換、増幅し、モータ400に与える。モータ400は、モータ制御信号OFに基づいて駆動する。   The linear displacement meter 250 detects the displacement in the exit direction and the return direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200. The detection result of the linear displacement meter 250 is given to the controller 500. The controller 500 performs predetermined processing (PID control), converts a predetermined processing result into a motor control signal (torque signal), amplifies it, and gives it to the motor 400. The motor 400 is driven based on the motor control signal OF.

また、コントローラ500は、電磁弁300のソレノイドに電磁弁開閉信号OCを出力する。電磁弁300は、電磁弁開閉信号OCに基づいて、弁の開閉を行う。   Further, the controller 500 outputs a solenoid valve opening / closing signal OC to the solenoid of the solenoid valve 300. The electromagnetic valve 300 opens and closes the valve based on the electromagnetic valve opening / closing signal OC.

(液圧装置の配管構成について)
次に、図2を用いて液圧装置100の配管構成の詳細について説明を行う。図2の電磁弁300は、2ポート単動常時開電磁弁310,320を用いる。図2に示すように、油圧シリンダ200のヘッド側ポートHPに配管451pの一端が接続され、配管451pの他端がポンプ450に接続される。また、油圧シリンダ200のロッド側ポートRPに配管452pの一端が接続され、配管452pの他端がポンプ450に接続される。
(Piping configuration of hydraulic equipment)
Next, the details of the piping configuration of the hydraulic apparatus 100 will be described with reference to FIG. The solenoid valve 300 in FIG. 2 uses two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320. As shown in FIG. 2, one end of the pipe 451 p is connected to the head side port HP of the hydraulic cylinder 200, and the other end of the pipe 451 p is connected to the pump 450. Further, one end of the pipe 452p is connected to the rod side port RP of the hydraulic cylinder 200, and the other end of the pipe 452p is connected to the pump 450.

配管452pの途中には、分岐Aが設けられ、配管451pの途中には分岐Cが設けられる。分岐Cには、配管455pの一端が接続され、配管455pの他端が2ポート単動常時開電磁弁320の第1ポートに接続される。また、2ポート単動常時開電磁弁320の第2ポートには、配管454pの一端が接続され、配管454pの他端が2ポート単動常時開電磁弁310の第1ポートに接続される。   A branch A is provided in the middle of the pipe 452p, and a branch C is provided in the middle of the pipe 451p. One end of the pipe 455p is connected to the branch C, and the other end of the pipe 455p is connected to the first port of the two-port single-acting normally open solenoid valve 320. One end of the pipe 454p is connected to the second port of the 2-port single-acting normally open solenoid valve 320, and the other end of the pipe 454p is connected to the first port of the 2-port single-acting normally open solenoid valve 310.

また、配管453pの一端が2ポート単動常時開電磁弁310の第2ポートに接続され、配管453pの他端が分岐Aに接続される。配管454pの途中に設けられた分岐Bには、配管460pの一端が接続され、配管460pの他端がタンク600に接続される。   Further, one end of the pipe 453p is connected to the second port of the two-port single-acting normally open electromagnetic valve 310, and the other end of the pipe 453p is connected to the branch A. One end of the pipe 460p is connected to the branch B provided in the middle of the pipe 454p, and the other end of the pipe 460p is connected to the tank 600.

(油圧シリンダの動作)
以下、油圧シリンダ200の動作について簡略に説明を行う。まず、コントローラ500からのモータ制御信号OFに応じてモータ400が回転し、当該モータ400の回転に応じてポンプ450が駆動する。なお、本実施の形態においては、少なくともポンプ450は、正逆回転が可能である。また、さらにモータ400も正逆回転が可能であってもよい。すなわち、ポンプ450およびモータ400のうち少なくとも一方、または両方が正逆回転可能であってもよい。また、モータ400およびポンプ450を複数設けてもよい。
(Hydraulic cylinder operation)
Hereinafter, the operation of the hydraulic cylinder 200 will be briefly described. First, the motor 400 rotates according to the motor control signal OF from the controller 500, and the pump 450 is driven according to the rotation of the motor 400. In the present embodiment, at least the pump 450 can rotate forward and backward. Furthermore, the motor 400 may be capable of forward and reverse rotation. That is, at least one or both of the pump 450 and the motor 400 may be rotatable forward and backward. A plurality of motors 400 and pumps 450 may be provided.

油圧シリンダ200は、ロッド側ポートRPおよびヘッド側ポートHPを備え、ポンプ450から2ポート単動常時開電磁弁310,320からなる電磁弁300を介してヘッド側ポートHPに圧油が送り込まれた場合、ピストンロッド220が伸び、ロッド側ポートRPからポンプ450に戻される。図1および図2に示すように、この状態を油圧シリンダ200のピストンロッド220が出方向である、という。   The hydraulic cylinder 200 includes a rod-side port RP and a head-side port HP, and pressure oil is sent from the pump 450 to the head-side port HP via an electromagnetic valve 300 including two-port single-acting normally-open electromagnetic valves 310 and 320. In this case, the piston rod 220 is extended and returned to the pump 450 from the rod side port RP. As shown in FIGS. 1 and 2, this state is referred to as the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 being in the outgoing direction.

一方、ポンプ450から2ポート単動常時開電磁弁310,320からなる電磁弁300を介してロッド側ポートRPに圧油が送り込まれた場合、ピストンロッド220が縮み、ヘッド側ポートHPから圧油がポンプ450およびタンク600に戻される。図1および図2に示すように、この状態を油圧シリンダ200のピストンロッド220が戻方向である、という。
以上のように、油圧シリンダ200のピストンロッド220は、出方向または戻方向に複動する。また、油圧シリンダ200のピストンロッド220には、重量物(図示省略)が連結されており、当該重量物を移動させるために、油圧シリンダ200のピストンロッド220が出方向または戻方向に複動する。なお、本実施の形態において、ピストンロッド220の体積分の差分が生じるので、タンク600から油量の供給または排出を制御することで、当該差分を吸収し制御する。
On the other hand, when the pressure oil is sent from the pump 450 to the rod side port RP via the solenoid valve 300 including the two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320, the piston rod 220 contracts and the pressure oil is sent from the head side port HP. Is returned to the pump 450 and the tank 600. As shown in FIGS. 1 and 2, this state is that the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is in the return direction.
As described above, the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 double-acts in the exit direction or the return direction. Further, a heavy object (not shown) is connected to the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200, and the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 double-acts in the outward direction or the return direction in order to move the heavy object. . In this embodiment, since a difference corresponding to the volume of the piston rod 220 is generated, the difference is absorbed and controlled by controlling the supply or discharge of the oil amount from the tank 600.

(電磁弁制御処理)
以下、図2に示した電磁弁300の制御例について説明する。図3は、電磁弁300を制御するコントローラ500の処理を説明するフローチャートである。
(Solenoid valve control processing)
Hereinafter, a control example of the electromagnetic valve 300 shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining processing of the controller 500 that controls the electromagnetic valve 300.

図3に示すように、まず、エンコーダ420を用いて、モータ400の回転方向を検出する(ステップS1)。ここで、モータ400の回転方向が戻り方向である場合、油圧シリンダ200のピストンロッド220の進行方向を直線変位計250により検出する(ステップS2)。   As shown in FIG. 3, first, the rotation direction of the motor 400 is detected using the encoder 420 (step S1). Here, when the rotation direction of the motor 400 is the return direction, the traveling direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is detected by the linear displacement meter 250 (step S2).

ここで、直線変位計250からの検出結果が、油圧シリンダ200のピストンロッド220の進行方向が出方向であると判定された場合、油圧シリンダ200に外乱が発生しているとして、コントローラ500は、2ポート単動常時開電磁弁310,320からなる電磁弁300を閉制御する(ステップS3)。すなわち、戻り方向に電磁弁300を制御しているにも関わらず、油圧シリンダ200のピストンロッド220が逆方向に移動しているため、2ポート単動常時開電磁弁310,320からなる電磁弁300を閉塞し、油圧シリンダ200のピストンロッド220の動きを抑制する。   Here, if the detection result from the linear displacement meter 250 determines that the traveling direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is the outgoing direction, the controller 500 determines that a disturbance has occurred in the hydraulic cylinder 200, and The solenoid valve 300 including the two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320 is controlled to be closed (step S3). That is, since the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 moves in the reverse direction even though the solenoid valve 300 is controlled in the return direction, the solenoid valve including the two-port single-acting normally-open solenoid valves 310 and 320. 300 is closed and the movement of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is suppressed.

一方、油圧シリンダ200のピストンロッド220の進行方向が戻方向であると判定された場合、油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度が所定値SAより大きいか否かを判定する(ステップS4)。油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度が所定値SAより大きい場合、電磁弁300のヘッド側2ポート単動常時開電磁弁320を開制御する(ステップS5)。
それにより、ヘッド側2ポート単動常時開電磁弁320を介して、油量の一部がヘッド側からタンク600側に戻される。したがって、ヘッド側からポンプ450へ戻される油量が減るので、ポンプ450からロッド側へ送る油量を減らすことができる。
On the other hand, when it is determined that the traveling direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is the return direction, it is determined whether or not the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is greater than a predetermined value SA (step S4). When the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is larger than the predetermined value SA, the head side two-port single-acting normally open solenoid valve 320 of the solenoid valve 300 is controlled to open (step S5).
As a result, part of the oil amount is returned from the head side to the tank 600 side via the head-side two-port single-acting normally-open electromagnetic valve 320. Therefore, since the amount of oil returned from the head side to the pump 450 is reduced, the amount of oil sent from the pump 450 to the rod side can be reduced.

一方、油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度が所定値SAより小さい場合、電磁弁300のロッド側およびヘッド側の2ポート単動常時開電磁弁310,320を閉制御する(ステップS3)。それにより、油量の全てがヘッド側ポートHPから配管451p側へ流れ、ポンプ450から送出された油量が配管452p側からロッド側ポートRPに流れ、油圧シリンダ200の速度を高めることができる。   On the other hand, when the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is smaller than the predetermined value SA, the two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320 on the rod side and the head side of the solenoid valve 300 are closed (step S3). Accordingly, all of the oil amount flows from the head side port HP to the pipe 451p side, and the oil amount sent from the pump 450 flows from the pipe 452p side to the rod side port RP, so that the speed of the hydraulic cylinder 200 can be increased.

一方、ステップS1の処理において、エンコーダ420によりモータ400の回転方向が出方向であると判定された場合、油圧シリンダ200のピストンロッド220の進行方向を直線変位計250により検出する(ステップS12)。   On the other hand, in the process of step S1, when the encoder 420 determines that the rotation direction of the motor 400 is the outgoing direction, the traveling direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is detected by the linear displacement meter 250 (step S12).

ここで、直線変位計250からの検出結果が、油圧シリンダ200のピストンロッド220の進行方向が戻方向であると判定された場合、油圧シリンダ200に外乱が発生しているとして、コントローラ500は、2ポート単動常時開電磁弁310,320からなる電磁弁300を閉制御する(ステップS3)。   Here, if the detection result from the linear displacement meter 250 determines that the traveling direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is the return direction, the controller 500 determines that a disturbance has occurred in the hydraulic cylinder 200, and The solenoid valve 300 including the two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320 is controlled to be closed (step S3).

一方、油圧シリンダ200のピストンロッド220の進行方向が出方向であると判定された場合、油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度が所定値SB以下か否かを判定する(ステップS14)。油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度が所定値SB以下の場合、ロッド側2ポート単動常時開電磁弁310を開制御する(ステップS15)。それにより、タンク600からロッド側2ポート単動常時開電磁弁310を介してポンプ450から油量をヘッド側に供給できるので、油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度を所定値SBに合わせることができる。
一方、油圧シリンダ200のピストンロッド220の速度が所定値SBより大きい場合、電磁弁300のロッド側およびヘッド側の2ポート単動常時開電磁弁310,320を閉制御する(ステップS3)。
On the other hand, when it is determined that the traveling direction of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is the outgoing direction, it is determined whether or not the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is equal to or less than a predetermined value SB (step S14). When the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is equal to or less than the predetermined value SB, the rod side two-port single-acting normally open solenoid valve 310 is controlled to open (step S15). As a result, the amount of oil can be supplied from the pump 450 to the head side from the tank 600 via the rod side two-port single-acting normally open solenoid valve 310, so that the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 can be adjusted to the predetermined value SB. it can.
On the other hand, when the speed of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200 is greater than the predetermined value SB, the two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320 on the rod side and the head side of the solenoid valve 300 are closed (step S3).

以上のように、液圧装置100においては、油圧シリンダ200のピストンロッド220の微小な変位で急激に圧力が変化するため、高速応答できる制御系が必要となる。さらに、ハンチングまたは不感帯の問題からピストンロッド220の動きが非線形であることから、直線変位計250を用いることにより、確実に検出を行うことができる。   As described above, in the hydraulic device 100, since the pressure suddenly changes due to the minute displacement of the piston rod 220 of the hydraulic cylinder 200, a control system capable of high-speed response is required. Furthermore, since the movement of the piston rod 220 is nonlinear due to the problem of hunting or dead zone, the linear displacement meter 250 can be used for reliable detection.

(他の例)
図4は、図2に示した液圧装置100の電磁弁300の配置および接続例の他の例を示す模式図である。
(Other examples)
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another example of the arrangement and connection example of the electromagnetic valve 300 of the hydraulic device 100 illustrated in FIG. 2.

以下、液圧装置100aについて説明を行う。なお、図4に示す液圧装置100aが、図2に示した液圧装置100と異なる点について主に説明を行う。したがって、同じ部分については、説明を省略する。   Hereinafter, the hydraulic device 100a will be described. Note that the difference between the hydraulic device 100a shown in FIG. 4 and the hydraulic device 100 shown in FIG. 2 will be mainly described. Therefore, the description of the same part is omitted.

まず、図4の液圧装置100aは、電磁弁300として、パイロットチェック弁380,390をさらに備える。   First, the hydraulic device 100 a in FIG. 4 further includes pilot check valves 380 and 390 as the electromagnetic valve 300.

(他の例の液圧装置の配管構成について)
図4に示すように、油圧シリンダ200のヘッド側ポートHPに配管451pの一端が接続され、配管451pの他端がポンプ450に接続される。また、油圧シリンダ200のロッド側ポートRPに配管452pの一端が接続され、配管452pの他端がポンプ450に接続される。
(Piping configuration of other examples of hydraulic equipment)
As shown in FIG. 4, one end of the pipe 451 p is connected to the head side port HP of the hydraulic cylinder 200, and the other end of the pipe 451 p is connected to the pump 450. Further, one end of the pipe 452p is connected to the rod side port RP of the hydraulic cylinder 200, and the other end of the pipe 452p is connected to the pump 450.

配管452pの途中には、分岐A1、A2が設けられ、配管451pの途中には分岐C1、C2が設けられる。
分岐C1には、配管455pの一端が接続され、配管455pの他端が2ポート単動常時開電磁弁320の第1ポートに接続される。また、2ポート単動常時開電磁弁320の第2ポートには、配管454pの一端が接続され、配管454pの他端がパイロットチェック弁380のパイロットポートに接続される。
Branches A1 and A2 are provided in the middle of the pipe 452p, and branches C1 and C2 are provided in the middle of the pipe 451p.
One end of the pipe 455p is connected to the branch C1, and the other end of the pipe 455p is connected to the first port of the two-port single-acting normally open electromagnetic valve 320. In addition, one end of the pipe 454p is connected to the second port of the two-port single-acting normally open electromagnetic valve 320, and the other end of the pipe 454p is connected to the pilot port of the pilot check valve 380.

分岐A1には、配管453pの一端が接続され、配管453pの他端が2ポート単動常時開電磁弁310の第2ポートに接続される。また、2ポート単動常時開電磁弁310の第1ポートには、配管456pの一端が接続され、配管456pの他端がパイロットチェック弁390のパイロットポートに接続される。   One end of the pipe 453p is connected to the branch A1, and the other end of the pipe 453p is connected to the second port of the 2-port single-acting normally open electromagnetic valve 310. One end of the pipe 456 p is connected to the first port of the two-port single-acting normally open electromagnetic valve 310, and the other end of the pipe 456 p is connected to the pilot port of the pilot check valve 390.

分岐A2には、配管457pの一端が接続され、配管457pの他端がパイロットチェック弁380のアウト側接続口に接続される。また、パイロットチェック弁380のイン側接続口には、配管458pの一端が接続され、配管458pの他端がパイロットチェック弁390のイン側接続口に接続される。また、配管458pには、分岐Bが形成される。   One end of the pipe 457p is connected to the branch A2, and the other end of the pipe 457p is connected to the out side connection port of the pilot check valve 380. One end of the pipe 458 p is connected to the in-side connection port of the pilot check valve 380, and the other end of the pipe 458 p is connected to the in-side connection port of the pilot check valve 390. A branch B is formed in the pipe 458p.

分岐C2には、配管459pの一端が接続され、配管459pの他端は、パイロットチェック弁390のアウト側接続口に接続される。   One end of a pipe 459p is connected to the branch C2, and the other end of the pipe 459p is connected to an out-side connection port of the pilot check valve 390.

コントローラ500からの電磁弁開閉信号OCが2ポート単動常時開電磁弁310,320のソレノイドに接続される。その結果、図1から図3までの液圧装置100と同様の動作を行うことができる。   A solenoid valve open / close signal OC from the controller 500 is connected to the solenoids of the two-port single-acting normally open solenoid valves 310 and 320. As a result, the same operation as that of the hydraulic device 100 shown in FIGS. 1 to 3 can be performed.

(さらに他の例1)
図5は、図2および図4に示した液圧装置100の電磁弁300の配置および接続例のさらに他の例を示す模式図である。
(Still another example 1)
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating still another example of the arrangement and connection example of the electromagnetic valve 300 of the hydraulic device 100 illustrated in FIGS. 2 and 4.

以下、液圧装置100bについて説明を行う。なお、図5に示す液圧装置100bが、図2に示した液圧装置100と異なる点について主に説明を行う。したがって、同じ部分については、説明を省略する。   Hereinafter, the hydraulic device 100b will be described. Note that the difference between the hydraulic device 100b shown in FIG. 5 and the hydraulic device 100 shown in FIG. 2 will be mainly described. Therefore, the description of the same part is omitted.

(さらに他の例1の液圧装置の配管構成について)
まず、図5の液圧装置100bは、電磁弁300として、2ポート単動常時開電磁弁310の代わりに、チェック弁370を備える。チェック弁370のアウト側接続口には、配管453pの一端が接続され、配管453pの他端が分岐Aに接続される。チェック弁370のイン側接続口には、配管454pの一端が接続され、配管454pの他端側は、2ポート単動常時開電磁弁320の第2接続口に接続される。
(Regarding the piping configuration of the hydraulic device of still another example 1)
First, the hydraulic device 100b of FIG. 5 includes a check valve 370 instead of the 2-port single-acting normally open electromagnetic valve 310 as the electromagnetic valve 300. One end of the pipe 453 p is connected to the out side connection port of the check valve 370, and the other end of the pipe 453 p is connected to the branch A. One end of the pipe 454p is connected to the in-side connection port of the check valve 370, and the other end side of the pipe 454p is connected to the second connection port of the two-port single-acting normally open electromagnetic valve 320.

コントローラ500からの電磁弁開閉信号OCが2ポート単動常時開電磁弁320のソレノイドに接続される。その結果、図1から図3までの液圧装置100と同様の動作を行うことができる。   A solenoid valve open / close signal OC from the controller 500 is connected to the solenoid of the two-port single-acting normally open solenoid valve 320. As a result, the same operation as that of the hydraulic device 100 shown in FIGS. 1 to 3 can be performed.

(さらに他の例2)
図6は、図2、図4および図5に示した液圧装置100の電磁弁300の配置および接続例のさらに他の例を示す模式図である。
(Still another example 2)
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating still another example of the arrangement and connection example of the electromagnetic valve 300 of the hydraulic device 100 illustrated in FIGS. 2, 4, and 5.

以下、液圧装置100cについて説明を行う。なお、図6に示す液圧装置100cが、図4に示した液圧装置100aと異なる点について主に説明を行う。したがって、同じ部分については、説明を省略する。   Hereinafter, the hydraulic device 100c will be described. Note that the difference between the hydraulic device 100c shown in FIG. 6 and the hydraulic device 100a shown in FIG. 4 will be mainly described. Therefore, the description of the same part is omitted.

まず、図6の液圧装置100cは、電磁弁300として、2ポート単動常時開電磁弁320を使用せず、2ポート単動常時開電磁弁310のみを使用したものである。   First, the hydraulic device 100c in FIG. 6 does not use the 2-port single-acting normally open solenoid valve 320 as the solenoid valve 300, but uses only the 2-port single-acting normally open solenoid valve 310.

(さらに他の例2の液圧装置の配管構成について)
図6に示すように、分岐C1には、配管454pの一端が接続され、配管454pの他端がパイロットチェック弁380のパイロットポートに接続される。
(Regarding the piping configuration of the hydraulic device of still another example 2)
As shown in FIG. 6, one end of a pipe 454p is connected to the branch C1, and the other end of the pipe 454p is connected to a pilot port of the pilot check valve 380.

コントローラ500からの電磁弁開閉信号OCが2ポート単動常時開電磁弁310のソレノイドに接続される。その結果、図1から図3までの液圧装置100と同様の動作を行うことができる。   A solenoid valve opening / closing signal OC from the controller 500 is connected to the solenoid of the 2-port single-acting normally open solenoid valve 310. As a result, the same operation as that of the hydraulic device 100 shown in FIGS. 1 to 3 can be performed.

(さらに他の例3)
図7は、図4に示した液圧装置100の電磁弁300の配置および接続例のさらに他の例を示す模式図である。
(Still another example 3)
FIG. 7 is a schematic diagram showing still another example of the arrangement and connection example of the electromagnetic valve 300 of the hydraulic device 100 shown in FIG.

以下、液圧装置100dについて説明を行う。なお、図7に示す液圧装置100dが、図2に示した液圧装置100と異なる点について主に説明を行う。したがって、同じ部分については、説明を省略する。   Hereinafter, the hydraulic device 100d will be described. Note that the difference between the hydraulic device 100d shown in FIG. 7 and the hydraulic device 100 shown in FIG. 2 will be mainly described. Therefore, the description of the same part is omitted.

まず、図7の液圧装置100dは、電磁弁300として、2ポート単動常時開電磁弁310および2ポート単動常時開電磁弁320の代わりに、4方向4ポート3位置電磁弁330を備える。   First, the hydraulic device 100d of FIG. 7 includes a four-way four-port three-position electromagnetic valve 330 as the electromagnetic valve 300, instead of the two-port single-action normally-open electromagnetic valve 310 and the two-port single-action normally-open electromagnetic valve 320. .

(さらに他の例3の液圧装置の配管構成について)
図7に示すように、分岐Cには、配管455pの一端が接続され、配管455pの他端が4方向4ポート3位置電磁弁330の第2ポートに接続される。分岐Aには、配管454pの一端が接続され、配管454pの他端が4方向4ポート3位置電磁弁330の第1ポートに接続される。
4方向4ポート3位置電磁弁330の第3ポートには、配管460pの一端が接続され、配管460pの他端がタンク600に接続される。
(Regarding the piping configuration of the hydraulic device of still another example 3)
As shown in FIG. 7, one end of the pipe 455 p is connected to the branch C, and the other end of the pipe 455 p is connected to the second port of the four-way four-port three-position solenoid valve 330. One end of the pipe 454 p is connected to the branch A, and the other end of the pipe 454 p is connected to the first port of the four-way four-port three-position solenoid valve 330.
One end of the pipe 460 p is connected to the third port of the four-direction four-port three-position electromagnetic valve 330, and the other end of the pipe 460 p is connected to the tank 600.

コントローラ500からの電磁弁開閉信号OCが4方向4ポート3位置電磁弁330の各ソレノイドに接続される。その結果、図1から図3までの液圧装置100と同様の動作を行う。   A solenoid valve opening / closing signal OC from the controller 500 is connected to each solenoid of the four-way four-port three-position solenoid valve 330. As a result, the same operation as that of the hydraulic device 100 shown in FIGS. 1 to 3 is performed.

なお、本実施の形態においては、エンコーダ420によりモータの回転方向を検出していることとしているが、これに限定されず、他の任意の回転方向検出装置、モータ回転方向検知器、非接触センサ、回転方向を検知する機能を有するモータなどを用いてもよい。   In the present embodiment, the rotation direction of the motor is detected by the encoder 420. However, the present invention is not limited to this, and any other rotation direction detection device, motor rotation direction detector, non-contact sensor. A motor having a function of detecting the rotation direction may be used.

以上の本実施の形態においては、油圧シリンダ200のピストンロッド変位を検出する直線変位計250を設けているので、電磁弁300の開閉の極性はモータ400の回転方向で検出し、電磁弁300の開閉の閾値は、当該直線変位計250からのピストンロッド変位またはピストンロッド速度に基づいて決定することができる。すなわち、モータ400の回転数による間接的情報でなく、直接的なピストンロッド変位を検出して、コントローラ500において電磁弁300の制御を行うことにより、ポンプ450の応答性を高めつつ電磁弁300の開閉頻度を抑制することができる。その結果、液圧装置100,100a,〜,100dにおいては、応答性を高めつつ、耐久性を高めることができる。   In the above embodiment, since the linear displacement meter 250 for detecting the piston rod displacement of the hydraulic cylinder 200 is provided, the opening / closing polarity of the electromagnetic valve 300 is detected in the rotational direction of the motor 400, and The open / close threshold can be determined based on the piston rod displacement or the piston rod speed from the linear displacement meter 250. That is, instead of indirect information based on the rotation speed of the motor 400, the direct displacement of the piston rod is detected, and the controller 500 controls the solenoid valve 300, thereby improving the responsiveness of the pump 450 and improving the response of the solenoid valve 300. Opening and closing frequency can be suppressed. As a result, in the hydraulic devices 100, 100a,..., 100d, it is possible to improve durability while improving responsiveness.

本発明においては、モータ400がモータに相当し、ポンプ450が液圧ポンプに相当し、油圧シリンダ200が液圧アクチュエータおよびモータポンプ一体型シリンダに相当し、コントローラ500が制御装置に相当し、液圧装置100,100a,〜100dが液圧装置に相当し、ヘッド側ポートHPがヘッド側ポートに相当し、ロッド側ポートRPがロッド側ポートに相当し、電磁弁300,310,320,330が電磁弁に相当し、チェック弁370,380,390がチェック弁に相当し、直線変位計250が変位検出器、変位センサ、および磁歪式センサに相当し、4方向4ポート3位置電磁弁330が一体として設けられた電磁弁に相当する。   In the present invention, the motor 400 corresponds to a motor, the pump 450 corresponds to a hydraulic pump, the hydraulic cylinder 200 corresponds to a hydraulic actuator and a motor pump integrated cylinder, the controller 500 corresponds to a control device, The pressure devices 100, 100a, to 100d correspond to hydraulic devices, the head side port HP corresponds to the head side port, the rod side port RP corresponds to the rod side port, and the solenoid valves 300, 310, 320, 330 The check valves 370, 380, and 390 correspond to check valves, the linear displacement meter 250 corresponds to a displacement detector, a displacement sensor, and a magnetostrictive sensor, and the four-way four-port three-position solenoid valve 330 corresponds to a solenoid valve. This corresponds to a solenoid valve provided as a unit.

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。   A preferred embodiment of the present invention is as described above, but the present invention is not limited thereto. It will be understood that various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention.

100,100a,〜100d 液圧装置
200 油圧シリンダ
250 直線変位計
300,310,320,330 電磁弁
370,380,390 チェック弁
400 モータ
450 ポンプ
HP ヘッド側ポート
RP ロッド側ポート
100, 100a, to 100d Hydraulic device 200 Hydraulic cylinder 250 Linear displacement meter 300, 310, 320, 330 Solenoid valve 370, 380, 390 Check valve 400 Motor 450 Pump HP Head side port RP Rod side port

Claims (7)

モータにより駆動される液圧ポンプと、
前記液圧ポンプによりピストンロッドが駆動する液圧アクチュエータと、
前記液圧ポンプと、前記液圧アクチュエータのヘッド側ポートおよびロッド側ポートとをそれぞれ接続する一対の管路と、
前記ヘッド側ポートの管路に介挿された電磁弁と、
前記ロッド側ポートの管路に介挿されたチェック弁および電磁弁の少なくとも一方と、
前記液圧アクチュエータのピストンロッド変位を検出する変位検出器と、
前記電磁弁を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記液圧ポンプの回転方向および前記変位検出器の出力において前記液圧アクチュエータのピストンロッドの出方向または戻方向が一致しない場合、前記電磁弁を閉制御する、液圧装置。
A hydraulic pump driven by a motor;
A hydraulic actuator driven by a piston rod by the hydraulic pump;
A pair of pipes connecting the hydraulic pump and the head side port and the rod side port of the hydraulic actuator;
An electromagnetic valve interposed in the pipe of the head side port;
At least one of a check valve and a solenoid valve inserted in a pipe line of the rod side port;
A displacement detector for detecting piston rod displacement of the hydraulic actuator;
A control device for controlling the solenoid valve,
The control device closes the electromagnetic valve when the rotation direction of the hydraulic pump and the output direction or return direction of the piston rod of the hydraulic actuator do not match in the output of the displacement detector .
前記制御装置は、前記変位検出器の速度および変位に応じて、前記電磁弁の開閉を制御する、請求項1記載の液圧装置。 The hydraulic device according to claim 1, wherein the control device controls opening and closing of the electromagnetic valve according to a speed and a displacement of the displacement detector . 前記制御装置は、前記変位検出器の速度が所定値超過の場合に前記ヘッド側ポートの電磁弁を開制御する、請求項1または2に記載の液圧装置。 The hydraulic device according to claim 1 or 2, wherein the control device controls the opening of the electromagnetic valve of the head side port when the speed of the displacement detector exceeds a predetermined value . 前記電磁弁は、一対の管路の両方に設けられた電磁弁が一体として設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の液圧装置。 The solenoid valve comprises a pair of conduits electromagnetic valve provided in both of that provided as an integral, hydraulic apparatus according to any one of 3 from Motomeko 1. 前記変位検出器は、変位センサからなる、請求項1から4のいずれか1項に記載の液圧装置。 It said displacement detector ing from the displacement sensor, the hydraulic device according to any one of Motomeko 1 4. 前記変位検出器は、磁歪式センサからなる、請求項1から5のいずれか1項に記載の液圧装置。 The displacement detector is composed of a magnetostrictive sensor, a hydraulic device according to any one of 5 Motomeko 1. 前記モータ、前記液圧ポンプおよび前記液圧アクチュエータは、モータポンプ一体型シリンダである、求項1から6のいずれか1項に記載の液圧装置。
Said motor, said hydraulic pump and said hydraulic actuator is a motor pump integrated cylinder, hydraulic system according to any one of Motomeko 1 6.
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