JP5628134B2 - 油圧閉回路システム - Google Patents

Description

本発明は、油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムに関し、特に、電動モータによって駆動される油圧ポンプを備えた油圧閉回路システムに関する。

従来、双方向油圧ポンプにより油圧モータを駆動する油圧駆動装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。

この油圧駆動装置は、作動油タンクと方向切換弁との間に配置される双方向油圧ポンプの周りに４つのチェック弁を配置する。この構成により、油圧駆動装置は、その双方向油圧ポンプが何れの方向に回転したとしても、作動油タンクから吸入された作動油が同じ経路で方向切換弁に流入できるようにする油圧開回路システムを実現する。

上述の４つのチェック弁のうちの２つは、双方向油圧ポンプの２つのポートのそれぞれと作動油タンクとの間に配置され、双方向油圧ポンプから作動油タンクへの逆流を防止する。その結果、回転する双方向油圧ポンプが停止した場合、双方向油圧ポンプの２つのポートのそれぞれにおける圧力は、作動油タンクにおける圧力以上の圧力に維持されることとなる。

特開平８−３１０２６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の４つのチェック弁の配置は、作動油が常に同じポートを通じて方向切換弁に流入できるようにすることのみを目的としており、双方向油圧ポンプの回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり特性を改善することを目的としていない。そのため、特許文献１に記載の装置は、回転する双方向油圧ポンプが停止した場合の双方向油圧ポンプの２つのポートのそれぞれにおける圧力を制御する手段を有しておらず、２つのポートのそれぞれにおける圧力を所望の圧力に制御することもできない。したがって、特許文献１に記載の装置は、双方向油圧ポンプの回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり特性を改善することができない。

上述の点に鑑み、本発明は、双方向油圧ポンプの回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり特性を改善可能な油圧閉回路システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る油圧閉回路システムは、第一ポート及び第二ポートを有する油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムであって、第一管路を通じて前記第一ポートに流体的に連通される第一ポンプポートと第二管路を通じて前記第二ポートに流体的に連通される第二ポンプポートとを有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの回転を制御する電動モータと、前記第一管路及び前記第二管路のそれぞれに配置されるリリーフ弁と、前記リリーフ弁のそれぞれに対し並列に接続されるチェック弁であり、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダ又は前記油圧モータへの作動油の流れを止めるチェック弁と、を備えることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、双方向油圧ポンプの回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり特性を改善可能な油圧閉回路システムを提供することができる。

本発明の実施例に係る油圧閉回路システムの構成例を示す概略図である。 油圧ポンプを回転させたときの油圧閉回路システムの状態を示す図である。 図２における回転中の油圧ポンプを停止させたときの油圧閉回路システムの状態を示す図である。 図５の一点鎖線で示す油圧ポンプの断面を矢印ＩＶで示す方向から見た断面図である。 図４の一点鎖線で示す面に含まれるバルブプレートのスライド面を矢印Ｖで示す方向から見た図である。 リリーフ弁の設定圧の違いによる油圧ポンプの吐出圧の立ち上がり時間の変化を説明する図である。 本発明の別の実施例に係る油圧閉回路システムの構成例を示す概略図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例に係る油圧閉回路システム１００の構成例を示す概略図である。

油圧閉回路システム１００は、電動モータ２によって回転制御される油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動するシステムである。油圧シリンダ３は、例えば、大負荷容量油圧駆動式大型平面研削盤のテーブルを駆動するために用いられる。

本実施例では、油圧閉回路システム１００は、主に、油圧ポンプ１、電動モータ２、油圧シリンダ３、安全弁４Ｌ、４Ｒ、シャトル弁７、センサ９、制御装置１０、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒ、及びチェック弁２１Ｌ、２１Ｒで構成される。

油圧ポンプ１は、油圧シリンダ３を駆動する装置であり、例えば、固定容量型又は可変容量型の斜板式双方向アキシャルピストンポンプである。なお、油圧ポンプ１は、固定容量型又は可変容量型の斜軸式アキシャルピストンポンプであってもよく、固定容量型又は可変容量型のラジアルピストンポンプであってもよい。

電動モータ２は、油圧ポンプ１の回転を制御する装置であり、例えば、ＡＣサーボモータである。具体的には、電動モータ２は、例えば、油圧ポンプ１の回転速度を可変制御する。

油圧シリンダ３は、ピストン３ａによって隔てられる第一油室３Ｌ及び第二油室３Ｒを有する油圧アクチュエータである。第一油室３Ｌは、第一ポート３ｂ及び管路Ｃ１を通じて、油圧ポンプ１の第一ポンプポート１ａに流体的に連通され、第二油室３Ｒは、第二ポート３ｃ及び管路Ｃ２を通じて、油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂに流体的に連通される。本実施例において、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの両側に延びる２つのロッドを備えた両ロッドシリンダであり、２つのロッドのうちの一方が平面研削盤テーブル（図示せず。）に結合される。なお、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの片側に延びる１つのロッドを備えた片ロッドシリンダであってもよく、平面研削盤テーブルが直接的にピストン３ａに結合されるような、ロッドのない構成であってもよい。

安全弁４Ｌは、管路Ｃ１内の圧力が所定の設定圧以上となった場合に、管路Ｃ１内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がすための弁である。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ２内の圧力が所定の設定圧以上となった場合に、管路Ｃ２内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がすための弁である。

安全弁４Ｌは、作動油タンクＴ１に流体的に連通される管路Ｃ３と管路Ｃ１とを繋ぐ管路Ｃ４上に配置され、安全弁４Ｒは、管路Ｃ３と管路Ｃ２とを繋ぐ管路Ｃ５上に配置される。

シャトル弁７は、管路Ｃ１又は管路Ｃ２と作動油タンクＴ１との間の作動油の流れを制御する弁であり、１つの一次側ポート７ａと２つの二次側ポート７ｂ、７ｃとを有する。

一次側ポート７ａは、管路Ｃ１１を介して、作動油タンクＴ１に流体的に連通され、二次側ポートの一方７ｂは、管路Ｃ７を介して、管路Ｃ１に流体的に連通され、二次側ポートの他方７ｃは、管路Ｃ８を介して、管路Ｃ２に流体的に連通される。

具体的には、シャトル弁７は、管路Ｃ１内の圧力が作動油タンクＴ１の圧力よりも低い場合、二次側ポート７ｂを通じて、作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ１内に導入する。また、シャトル弁７は、管路Ｃ２内の圧力が作動油タンクＴ１の圧力よりも低い場合、二次側ポート７ｃを通じて、作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ２内に導入する。

このように、シャトル弁７は、油圧ポンプ１が回転し、管路Ｃ１及び管路Ｃ２のうちの一方における作動油の圧力が作動油タンクＴ１における作動油の圧力未満となった場合に、すなわち、作動油が不足した場合に、作動油タンクＴ１における作動油によってその不足を補うようにする。

センサ９は、油圧シリンダ３の動作状態を検出するセンサであり、例えば、ピストン３ａの変位を検出する位置センサである。センサ９は、検出した値を制御装置１０に対して出力する。

制御装置１０は、油圧閉回路システム１００を制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。

また、制御装置１０は、ユーザ入力に応じて、平面研削盤テーブルの所要移動距離（現在位置から目標位置までの距離）、すなわち、ピストン３ａの所要移動距離を決定する。さらに、制御装置１０は、決定したピストン３ａの所要移動距離に応じて油圧ポンプ１の回転方向及び回転速度を決定し、決定した油圧ポンプ１の回転方向及び回転速度に対応する制御信号を電動モータ２に対して出力する。具体的には、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離が大きいほど油圧ポンプ１の回転速度が大きくなるように油圧ポンプ１の回転速度を決定する。また、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離が小さくなるにつれて、すなわち、目標位置に近づくにつれて、油圧ポンプ１の回転速度が小さくなるように、油圧ポンプ１の回転速度を決定する。

また、制御装置１０は、センサ９の出力に基づいてピストン３ａの位置、すなわち、平面研削盤テーブルの位置を監視しながら、平面研削盤テーブルが目標位置に到達したか否かを判定する。

平面研削盤テーブルが目標位置に到達したと判定した場合に、制御装置１０は、油圧ポンプ１の回転を停止させるための制御信号を電動モータ２に対して出力する。

リリーフ弁２０Ｌは、管路Ｃ１上に配置され、一次側（油圧ポンプ１とリリーフ弁２０Ｌとの間にある管路Ｃ１の一部）における作動油の圧力が所定の設定圧以上の場合に開弁し、一次側における作動油の圧力が所定の設定圧未満の場合に閉弁する。

リリーフ弁２０Ｒは、管路Ｃ２上に配置され、一次側（油圧ポンプ１とリリーフ弁２０Ｒとの間にある管路Ｃ２の一部）における作動油の圧力が所定の設定圧以上の場合に開弁し、一次側における作動油の圧力が所定の設定圧未満の場合に閉弁する。

なお、リリーフ弁２０Ｌの所定の設定圧とリリーフ弁２０Ｒの所定の設定圧は同じ値となるように設定される。また、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの所定の設定圧は、安全弁４Ｌ、４Ｒの所定の設定圧より低い値となるように設定される。

チェック弁２１Ｌは、管路Ｃ１における作動油の流れを制御する弁である。具体的には、チェック弁２１Ｌは、リリーフ弁２０Ｌの一次側と二次側（リリーフ弁２０Ｌと油圧シリンダ３との間にある管路Ｃ１の一部）とを流体的に連通する管路Ｃ１２上に配置される。そして、チェック弁２１Ｌは、リリーフ弁２０Ｌの一次側からリリーフ弁２０Ｌの二次側への作動油の流れを禁止し、リリーフ弁２０Ｌの一次側の圧力がリリーフ弁２０Ｌの二次側の圧力より低い場合に限り、リリーフ弁２０Ｌの二次側の作動油をリリーフ弁２０Ｌの一次側に導入させる。

チェック弁２１Ｒは、管路Ｃ２における作動油の流れを制御する弁である。具体的には、チェック弁２１Ｒは、リリーフ弁２０Ｒの一次側と二次側（リリーフ弁２０Ｒと油圧シリンダ３との間にある管路Ｃ２の一部）とを流体的に連通する管路Ｃ１３上に配置される。そして、チェック弁２１Ｒは、リリーフ弁２０Ｒの一次側からリリーフ弁２０Ｒの二次側への作動油の流れを禁止し、リリーフ弁２０Ｒの一次側の圧力がリリーフ弁２０Ｒの二次側の圧力より低い場合に限り、リリーフ弁２０Ｒの二次側の作動油をリリーフ弁２０Ｒの一次側に導入させる。

次に、図２を参照しながら、油圧ポンプ１を回転させたときの油圧閉回路システム１００の状態について説明する。なお、図２において、太い黒の実線は、管路Ｃ１、Ｃ４、Ｃ７、及びＣ１２内の圧力がリリーフ弁２０Ｌの設定圧よりも高い状態を表す。また、太い灰色の実線は、管路Ｃ２、Ｃ５、Ｃ８、及びＣ１３内の圧力がリリーフ弁２０Ｒの設定圧よりも低い状態を表す。なお、図２は、図の明瞭化のため、センサ９及び制御装置１０の図示を省略している。

図２で示すように、油圧閉回路システム１００は、操作者の入力に応じて電動モータ２により油圧ポンプ１を回転させ、ピストン３ａ（平面研削盤テーブル）を矢印ＡＲ４で示す方向に移動させるように油圧シリンダ３を駆動する。

電動モータ２によって油圧ポンプ１が回転させられると、油圧ポンプ１は、第一ポンプポート１ａから作動油を吐出し、リリーフ弁２０Ｌに向かう作動油の流れを形成する（矢印ＡＲ１参照。）。なお、管路Ｃ１２では、チェック弁２１Ｌの存在により、作動油の流れが形成されることはない。

その結果、リリーフ弁２０Ｌの一次側にある作動油の圧縮度が増大して圧力が上昇し、その一次側の圧力がリリーフ弁２０Ｌの設定圧に達すると、リリーフ弁２０Ｌが開弁する。

一方、電動モータ２によって油圧ポンプ１が回転させられると、油圧ポンプ１は、第二ポンプポート１ｂに作動油を取り込み、リリーフ弁２０Ｒ及びチェック弁２１Ｒから油圧ポンプ１に向かう作動油の流れを形成する（矢印ＡＲ９参照。）。

油圧ポンプ１の回転初動時には、油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂでの取り込み量が、後述する油圧シリンダ３の第二ポート３ｃを通じた作動油の流出量を上回る。その結果、リリーフ弁２０Ｒの一次側にある作動油の圧縮度が減少して圧力が低下する。リリーフ弁２０Ｒの一次側にある作動油の圧力がリリーフ弁２０Ｒの設定圧未満であれば、リリーフ弁２０Ｒは閉弁する。

リリーフ弁２０Ｌが開弁すると、油圧ポンプ１は、第一ポンプポート１ａから作動油を吐出することによって、リリーフ弁２０Ｌを経由して油圧シリンダ３の第一ポート３ｂに向かう作動油の流れを形成する（矢印ＡＲ２及びＡＲ３参照。）。なお、管路Ｃ４では、安全弁４Ｌの存在により、作動油の流れが形成されることはなく、管路Ｃ７でも、シャトル弁７の存在により、作動油の流れが形成されることはない。

油圧シリンダ３の第一ポート３ｂを通じて作動油が第一油室３Ｌに流入すると、油圧シリンダ３のピストン３ａは、第一油室３Ｌの体積が増大する方向、すなわち図中右方向に移動する（矢印ＡＲ４参照。）。

ピストン３ａが右方向に移動すると、第二油室３Ｒの体積は減少し、第二油室３Ｒ内の作動油が第二ポート３ｃを通じて管路Ｃ２に流出する。

このようにして、油圧ポンプ１は、油圧シリンダ３の第二ポート３ｃからリリーフ弁２０Ｒ及びチェック弁２１Ｒに向かう作動油の流れを形成する（矢印ＡＲ５及びＡＲ６参照。）。なお、リリーフ弁２０Ｒは、その一次側の圧力に応じて開弁・閉弁を切り換えるが、その二次側の圧力に応じて開弁・閉弁を切り換えることはない。また、チェック弁２１Ｒは、リリーフ弁２０Ｒの一次側の圧力がリリーフ弁２０Ｒの二次側の圧力より低い場合に、リリーフ弁２０Ｒの二次側の作動油をリリーフ弁２０Ｒの一次側に導入させる。なお、リリーフ弁２０Ｒの一次側の圧力は、油圧ポンプ１の回転により管路Ｃ２内の作動油が油圧ポンプ１に取り込まれるため、リリーフ弁２０Ｒの二次側より低くなっている。

その結果、油圧ポンプ１は、油圧シリンダ３の第二ポート３ｃから管路Ｃ１３すなわちチェック弁２１Ｒを通じて油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂに向かう作動油の流れを形成する（矢印ＡＲ５〜ＡＲ８参照。）。なお、図２では、リリーフ弁２０Ｒの一次側の圧力は、リリーフ弁２０Ｒの設定圧よりも低い。そのため、リリーフ弁２０Ｒを通じた、リリーフ弁２０Ｒの二次側からリリーフ弁２０Ｒの一次側への作動油の流れが形成されることはない。但し、リリーフ弁２０Ｒの一次側の圧力が設定圧より高い場合には、リリーフ弁２０Ｒを通じた、リリーフ弁２０Ｒの二次側からリリーフ弁２０Ｒの一次側への作動油の流れが形成される。

なお、管路Ｃ２内の圧力が作動油タンクＴ１の圧力未満であれば、シャトル弁７は、二次側ポート７ｃ及び管路Ｃ８を通じて作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ２に供給する。この作動油の流れは、管路Ｃ２内の圧力が作動油タンクＴ１の圧力に達した場合に消失する。

また、図２では、ピストン３ａを右側に移動させる場合の油圧閉回路システム１００の状態を代表例として示すが、ピストン３ａを左側に移動させる場合にも、作動油が流れる方向とその圧力の状態が左右で反対となることを除き、同様の説明が適用され得る。

次に、図３〜図５を参照しながら、図２における回転中の油圧ポンプ１を停止させたときの油圧閉回路システム１００の状態について説明する。なお、図３において、太い黒の点線は、管路Ｃ１、Ｃ４、Ｃ７、及びＣ１２内の圧力、並びに、油圧ポンプ１とリリーフ弁２０Ｒとチェック弁２１Ｒとの間の圧力がリリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧と等しい状態を表す。また、太い灰色の実線は、管路Ｃ５及びＣ８内の圧力、並びに、油圧シリンダ３とリリーフ弁２０Ｒとチェック弁２１Ｒとの間の圧力がリリーフ弁２０Ｒの設定圧よりも低い状態を表す。なお、図３は、図の明瞭化のため、センサ９及び制御装置１０の図示を省略している。

図４及び図５は、油圧ポンプ１の構造を説明するための概略図であり、図４は、図５の一点鎖線で示す油圧ポンプ１の断面を矢印ＩＶで示す方向から見た断面図であり、図５は、図４の一点鎖線で示す面に含まれるバルブプレート４０のスライド面４０ａを矢印Ｖで示す方向から見た図である。なお、図４及び図５に示す油圧ポンプ１は、回転中であり、第一ポンプポート１ａが吐出ポートを構成し、第二ポンプポート１ｂが吸入ポートを構成する。また、図４及び図５における高密度のドットパターンは、第一ポンプポート１ａにおける作業油の圧力が比較的高いことを表し、低密度のドットパターンは、第二ポンプポート１ｂにおける作業油の圧力が比較的低いことを表す。

図４及び図５で示すように、油圧ポンプ１は、主に、バルブプレート４０、シリンダブロック４１、ピストン４３、シュー４５、及び斜板４６から構成される。

バルブプレート４０は、第一ポンプポート１ａ及び第二ポンプポート１ｂを内部に形成する非回転部材である。本実施例では、バルブプレート４０は、円柱形状であり、シリンダブロック４１とスライド可能に接触するスライド面４０ａを有する。また、第一ポンプポート１ａ及び第二ポンプポート１ｂのそれぞれは、円弧状の開口をスライド面４０ａに形成する。

シリンダブロック４１は、複数のピストン室４２及び複数のピストンポート４４をその内部に形成する回転部材である。本実施例では、シリンダブロック４１は、９つのピストン室４２−１〜４２−９及び９つのピストンポート４４−１〜４４−９を備え、ポンプ回転軸１Ｘ周りを回転する。

ピストン４３は、シリンダブロック４１のピストン室４２においてポンプ回転軸１Ｘに平行な方向に往復動する部材である。また、ピストン４３は、シリンダブロック４１と共に、ポンプ回転軸１Ｘの周りを回転する。本実施例では、ピストン４３は、９つのピストン室４２−１〜４２−９のそれぞれに収容される９つのピストン４３−１〜４３−９で構成される。

シュー４５は、ピストン４３の一端に３軸周りに回動可能に接続され、且つ、斜板４６のスライド面４６ａ上におけるポンプ回転軸１Ｘを中心とする円の円周上をスライド可能に斜板４６に結合される部材である。また、シュー４５は、シリンダブロック４１及びピストン４３と共に、ポンプ回転軸１Ｘの周りを回転する。本実施例では、シュー４５は、略半球体であり、９つのピストン４３−１〜４３−９のそれぞれに接続される９つのシュー４５−１〜４５−９で構成される。

斜板４６は、ピストン４３のストロークを決定する非回転部材であり、シュー４５がスライド可能なスライド面４６ａを提供する。本実施例では、斜板４６は、ポンプ回転軸１Ｘに対してスライド面４６ａが形成する角度である傾斜角θであり、ピストン４３のストロークを決定する傾斜角θを固定値とし、油圧ポンプ１が固定容量型となるように構成される。

図５に示す９つの破線円のそれぞれは、９つのピストンポート４４−１〜４４−９のそれぞれの現在の位置を示す。また、図５は、４つのピストンポート４４−４〜４４−７が第一ポンプポート１ａに流体的に連通し、３つのピストンポート４４−１、４４−２、及び４４−９と、２つのピストンポート４４−３及び４４−８のそれぞれの一部とが第二ポンプポート１ｂに流体的に連通した状態を示す。

９つのピストンポート４４−１〜４４−９のそれぞれは、図５の矢印ＡＲ１０で示すように、第一ポンプポート１ａ及び第二ポンプポート１ｂのそれぞれの円弧状の開口の上を辿るように、ポンプ回転軸１Ｘの周りを回転する。本実施例では、第一ポンプポート１ａの開口上を通過するピストンポートに接続されるピストン室から第一ポンプポート１ａに対して比較的高圧の作動油が吐出され、第二ポンプポート１ｂの開口上を通過するピストンポートに接続されるピストン室に第二ポンプポート１ｂからの比較的低圧の作動油が取り込まれる。

また、バルブプレート４０は、スライド面４０ａ上に開口し、且つ、第一ポンプポート１ａの内壁に接続される小穴５０を有する。小穴５０は、第一ポンプポート１ａ（吐出ポート）の開口に流体的に接続されていたピストンポートが、第二ポンプポート１ｂ（吸入ポート）の開口に流体的に接続される際の急激な圧力変化を緩和するためのものである。具体的には、図５のピストンポート４４−８で示すように、ピストンポート４４−８の一部が第二ポンプポート１ｂに流体的に接続されたときに、小穴５０を通じて第一ポンプポート１ａの作動油を第二ポンプポート１ｂに導入させる（矢印ＡＲ１１参照。）。これにより、ピストンポート４４−８が完全に第一ポンプポート１ａに流体的に接続される前に、比較的低圧の第二ポンプポート１ｂにおける作動油の圧力を増大させる。

また、バルブプレート４０は、スライド面４０ａ上に開口し、且つ、第二ポンプポート１ｂの内壁に接続される小穴５１を有する。小穴５１は、第二ポンプポート１ｂ（吸入ポート）の開口に流体的に接続されていたピストンポートが、第一ポンプポート１ａ（吐出ポート）の開口に流体的に接続される際の急激な圧力変化を緩和するためのものである。具体的には、ピストンポートの一部が第一ポンプポート１ａに流体的に接続されたときに、小穴５１を通じて第一ポンプポート１ａの作動油を対応するピストン室及び第二ポンプポート１ｂに導入させる。これにより、そのピストンポートが完全に第一ポンプポート１ａに流体的に接続される前に、比較的低圧の対応するピストン室及び第二ポンプポート１ｂにおける作動油の圧力を増大させる。

なお、図示しないが、バルブプレート４０は、油圧ポンプ１が矢印ＡＲ１０で示す方向とは逆の方向に回転する場合に、小穴５０、５１と同様の役割を果たす別の小穴を備えるものとする。

これらの小穴５０、５１を利用して、油圧ポンプ１は、ピストンポート及びピストン室における作動油の圧力が急激に変化して脈動を発生させたりするのを防止する。

ここで再び図３を参照すると、油圧ポンプ１の回転が停止した時点では、第一ポンプポート１ａ（吐出ポート）側の管路Ｃ１、Ｃ４、Ｃ７、Ｃ１２内の圧力が、第二ポンプポート１ｂ（吸入ポート）側の管路Ｃ２、Ｃ５、Ｃ８、Ｃ１３内の圧力よりも高い状態にある。なお、この状態は、図３の太い黒の点線と太い灰色の実線で示す圧力状態とは異なる。また、第一ポンプポート１ａ側の圧力は、リリーフ弁２０Ｌの設定圧より高いため、リリーフ弁２０Ｌは、開弁状態となっている。一方、第二ポンプポート１ｂ側の圧力は、リリーフ弁２０Ｒの設定圧より高いため、リリーフ弁２０Ｒは、閉弁状態となっている。

その後、第一ポンプポート１ａ側の圧力は、小穴５０又は小穴５１を通じて第二ポンプポート１ｂ側に至り、油圧ポンプ１とリリーフ弁２０Ｒとチェック弁２１Ｒとの間の作動油の圧力を増大させる。なお、第一ポンプポート１ａ側の圧力は、第一ポンプポート１ａ側の作動油が第二ポンプポート１ｂ側に移動するにつれて減少する。

油圧ポンプ１とリリーフ弁２０Ｒとチェック弁２１Ｒとの間の作動油の圧力が増大してリリーフ弁２０Ｒの設定圧に至ると、リリーフ弁２０Ｒが開弁状態となり、その作動油は、リリーフ弁２０Ｒの二次側に至る。

第一ポンプポート１ａ側の作動油の圧力が減少してリリーフ弁２０Ｌの設定圧を下回ると、リリーフ弁２０Ｌが閉弁状態となる。このとき、第二ポンプポート１ｂ側の作動油の圧力もリリーフ弁２０Ｒの設定圧を下回るため、リリーフ弁２０Ｒも閉弁状態となる。その結果、図３の太い黒の点線で示すように、管路Ｃ１、Ｃ４、Ｃ７、及びＣ１２内の作動油の圧力、並びに、油圧ポンプ１とリリーフ弁２０Ｒとチェック弁２１Ｒとの間の作動油の圧力が、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧とほぼ同じ圧力となる。

このようにして、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の回転が停止している場合、第一ポンプポート１ａ及び第二ポンプポート１ｂのそれぞれにおける圧力がリリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧にほぼ等しい圧力となるようにする。これは、油圧ポンプ１の回転を開始させる前の油圧ポンプ１の両ポンプポートにおける作動油の圧縮度を予め増大させておくためである。厳密には、吸入ポートにおける作動油の圧縮度を予め増大させておくためであるが、実際に油圧ポンプ１の回転が開始するまでは何れのポンプポートが吸入ポートになるか未定であるため、両ポンプポートにおける作動油の圧縮度を予め増大させておく。

その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の回転によって油圧ポンプ１に取り込まれる作動油の体積変化（圧縮容量）を小さくし、油圧ポンプ１の回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり応答性を改善することができる。

ここで、図６を参照しながら、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧の違いによる油圧ポンプ１の吐出圧の立ち上がり時間の変化について説明する。なお、図６（Ａ）は、油圧ポンプ１の吐出圧の時間的推移を示し、図６（Ｂ）は、油圧ポンプ１の回転速度の時間的推移を示す。

また、図６（Ａ）の実線で表される推移は、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧をＰ１（＞０）［ＭＰａ］とした場合の推移を示し、図６（Ａ）の点線で表される推移は、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧を０［ＭＰａ］とした場合の推移を示す。

図６（Ｂ）で示すように、時刻ｔ０において油圧ポンプ１の回転を開始させると、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧をＰ１［ＭＰａ］（例えば２［ＭＰａ］である。）としたときの油圧ポンプ１の吐出圧は即座に上昇を開始する。そして、油圧ポンプ１の回転の開始から時間ｔ１［ｍｓ］（例えば８〜１０［ｍｓ］である。）が経過するまでは、油圧ポンプ１の吐出圧は緩やかに上昇し、時間ｔ１［ｍｓ］が経過した後は、油圧ポンプ１の回転速度に応じた割合で上昇を続ける。

一方で、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧を０［ＭＰａ］としたときの油圧ポンプ１の吐出圧は、油圧ポンプ１が回転しているにもかかわらず、時間ｔ２（＞ｔ１）［ｍｓ］が経過するまでは０［ＭＰａ］未満のまま推移する。なお、図６（Ａ）では、説明の便宜上、負圧の値を０［ＭＰａ］としている。そして、油圧ポンプ１の回転の開始から時間ｔ２［ｍｓ］が経過した時点で、油圧ポンプ１の吐出圧は上昇を開始し、時間ｔ３（＞ｔ２）［ｍｓ］（例えば２８．５［ｍｓ］である。）が経過するまでは緩やかに上昇する。そして、時間ｔ３［ｍｓ］が経過した後、油圧ポンプ１の吐出圧は、油圧ポンプ１の回転速度に応じた割合で上昇を続ける。なお、油圧ポンプ１の回転速度は、回転開始から時間ｔ４（ｔ２＜ｔ４＜ｔ３）［ｍｓ］（例えば２５［ｍｓ］である。）が経過した時点で所定の回転速度Ｎ１［ｒｐｍ］に至る。

このように、油圧ポンプ１は、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧をＰ１［ＭＰａ］とした場合には、回転開始後に時間ｔ１［ｍｓ］が経過した時点で正常な吸い込みを開始させる。以下、正常な吸い込みを開始させるまでに要する時間を「吐出圧立ち上がり時間」と称する。これに対し、油圧ポンプ１は、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧を０［ＭＰａ］とした場合には、回転開始後に時間ｔ２［ｍｓ］が経過するまでは、キャビテーションを伴う吸い込み不良の状態、すなわちポンプ吐出効率が低下した状態にある。そして、油圧ポンプ１は、時間ｔ３が経過した時点でようやく正常な吸い込みを開始させることができる。

以上の構成により、油圧閉回路システム１００は、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒによって、回転する油圧ポンプ１が停止した場合の油圧ポンプ１の２つのポート１ａ、１ｂのそれぞれにおける圧力を制御することができる。その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり特性を改善することができる。

また、油圧閉回路システム１００は、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧を０［ＭＰａ］より高い値Ｐ１［ＭＰａ］に設定することによって、油圧ポンプ１の回転初動時におけるキャビテーションを伴う吸い込み不良の発生を抑制し或いは回避して吐出圧立ち上がり時間を短縮することができる。

次に、図７を参照しながら、本発明の別の実施例に係る油圧閉回路システム１００Ａについて説明する。なお、図７は、油圧閉回路システム１００Ａの構成例を示す概略図である。

油圧閉回路システム１００Ａは、シャトル弁７の代わりにフラッシング弁７Ａを備える点で油圧閉回路システム１００と相違するが、その他の点で油圧閉回路システム１００と共通する。

そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明する。なお、油圧閉回路システム１００と同じ構成要素に対しては、油圧閉回路システム１００を説明するために用いた参照符号と同じ参照符号を用いる。

フラッシング弁７Ａは、管路Ｃ２における作動油の圧力が所定圧に達した場合に開弁状態となるチェック弁７Ａ１と、管路Ｃ１における作動油の圧力が所定圧に達した場合に開弁状態となるチェック弁７Ａ２とを備える。

チェック弁７Ａ１は、管路Ｃ７上に配置され、管路Ｃ２における作動油の圧力が所定圧に達した場合に開弁状態となり、作動油タンクＴ１の作動油が管路Ｃ１１及び管路Ｃ７を通じて管路Ｃ１に導入されるようにする。なお、チェック弁７Ａ１は、管路Ｃ２における作動油の圧力が所定圧未満の場合には閉弁状態となり、作動油タンクＴ１と管路Ｃ１との間の作動油の流れを遮断する。また、チェック弁７Ａ１は、管路Ｃ２における作動油の圧力が管路Ｃ１における作動油の圧力よりも高い場合に開弁状態となり、管路Ｃ２における作動油の圧力が管路Ｃ１における作動油の圧力よりも低い場合に開弁状態となるよう構成されてもよい。

チェック弁７Ａ２は、管路Ｃ８上に配置され、管路Ｃ１における作動油の圧力が所定圧に達した場合に開弁状態となり、作動油タンクＴ１の作動油が管路Ｃ１１及び管路Ｃ８を通じて管路Ｃ２に導入されるようにする。なお、チェック弁７Ａ２は、管路Ｃ１における作動油の圧力が所定圧未満の場合には閉弁状態となり、作動油タンクＴ１と管路Ｃ２との間の作動油の流れを遮断する。また、チェック弁７Ａ２は、管路Ｃ１における作動油の圧力が管路Ｃ２における作動油の圧力よりも高い場合に開弁状態となり、管路Ｃ１における作動油の圧力が管路Ｃ２における作動油の圧力よりも低い場合に開弁状態となるよう構成されてもよい。

このように、フラッシング弁７Ａは、油圧ポンプ１が回転し、管路Ｃ１及び管路Ｃ２のうちの一方における作動油の圧力が作動油タンクＴ１における作動油の圧力未満となった場合に、すなわち、作動油が不足した場合に、作動油タンクＴ１における作動油によってその不足を補うようにする。

以上の構成により、油圧閉回路システム１００Ａは、油圧閉回路システム１００と同様、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒによって、回転する油圧ポンプ１が停止した場合の油圧ポンプ１の２つのポート１ａ、１ｂのそれぞれにおける圧力を制御することができる。その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の回転初動時の流量及び圧力の立ち上がり特性を改善することができる。

また、油圧閉回路システム１００Ａは、油圧閉回路システム１００と同様、リリーフ弁２０Ｌ、２０Ｒの設定圧を０［ＭＰａ］より高い値Ｐ１［ＭＰａ］に設定することによって、油圧ポンプ１の回転初動時におけるキャビテーションを伴う吸い込み不良の発生を抑制し或いは回避して吐出圧立ち上がり時間を短縮することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動する構成であるが、油圧ポンプ１で油圧モータを駆動する構成であってもよい。

また、上述の実施例では、油圧閉回路システム１００は、大負荷容量油圧駆動式大型平面研削盤のテーブルを被制御部として移動させるために用いられるが、射出成形機の射出シリンダや可動プラテンを被制御部として移動させるために用いられてもよく、他の工作機械の構成部品を被制御部として移動させるために用いられてもよい。

１・・・油圧ポンプ １ａ・・・第一ポンプポート １ｂ・・・第二ポンプポート １Ｘ・・・ポンプ回転軸 ２・・・電動モータ ３・・・油圧シリンダ ３ａ・・・ピストン ３ｂ・・・第一ポート ３ｃ・・・第二ポート ３Ｌ・・・第一油室 ３Ｒ・・・第二油室 ４Ｌ、４Ｒ・・・安全弁 ７・・・シャトル弁 ７ａ・・・一次側ポート ７ｂ、７ｃ・・・二次側ポート ７Ａ・・・フラッシング弁 ７Ａ１、７Ａ２・・・チェック弁 ９・・・センサ １０・・・制御装置 ２０Ｌ、２０Ｒ・・・リリーフ弁 ２１Ｌ、２１Ｒ・・・チェック弁 ４０・・・バルブプレート ４０ａ・・・スライド面 ４１・・・シリンダブロック ４２・・・ピストン室 ４３・・・ピストン ４４・・・ピストンポート ４５・・・シュー ４６・・・斜板 ４６ａ・・・スライド面 ５０、５１・・・小穴 １００、１００Ａ・・・油圧閉回路システム Ｔ１・・・作動油タンク

Claims (3)

1. 第一ポート及び第二ポートを有する油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムであって、
   第一管路を通じて前記第一ポートに流体的に連通される第一ポンプポートと第二管路を通じて前記第二ポートに流体的に連通される第二ポンプポートとを有する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプの回転を制御する電動モータと、
   前記第一管路及び前記第二管路のそれぞれに配置されるリリーフ弁と、
   前記リリーフ弁のそれぞれに対し並列に接続されるチェック弁であり、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダ又は前記油圧モータへの作動油の流れを止めるチェック弁と、
   を備えることを特徴とする油圧閉回路システム。
2. 前記油圧ポンプは、アキシャルピストンポンプである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧閉回路システム。
3. 前記第一管路と作動油タンクとをつなぐ管路、及び、前記第二管路と作動油タンクとをつなぐ管路のそれぞれに配置される安全弁を備え、
   前記リリーフ弁の設定圧は、前記安全弁の設定圧より小さい、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧閉回路システム。

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