JP5688316B2 - Electric fluid pressure actuator - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータで駆動される流体圧ポンプからの作動流体によって作動する電動流体圧アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an electric fluid pressure actuator that is operated by a working fluid from a fluid pressure pump driven by an electric motor.
従来から、流体圧ポンプを電動モータで駆動し、その流体圧ポンプから供給される作動流体によって流体圧シリンダのロッドを進退させる電動流体圧アクチュエータが用いられている。特許文献1には、電動モータで駆動される油圧ポンプと作動油を貯留するタンクとが、油圧シリンダと平行に配設された油圧駆動ユニットが開示されている。この油圧駆動ユニットでは、電動モータの正逆回転の切り換えによって、油圧シリンダのロッドを進退させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric fluid pressure actuator is used in which a fluid pressure pump is driven by an electric motor and a rod of a fluid pressure cylinder is advanced and retracted by a working fluid supplied from the fluid pressure pump. Patent Document 1 discloses a hydraulic drive unit in which a hydraulic pump driven by an electric motor and a tank for storing hydraulic oil are arranged in parallel with a hydraulic cylinder. In this hydraulic drive unit, the rod of the hydraulic cylinder is advanced and retracted by switching between forward and reverse rotation of the electric motor.
しかしながら、特許文献1のような油圧駆動ユニットでは、油圧シリンダの出力を向上させるためには、大容量の油圧ポンプや電動モータを用いて作動圧力を高圧にする必要がある。そのため、装置が大型化するとともに、消費電力が増加するおそれがある。 However, in the hydraulic drive unit as in Patent Document 1, in order to improve the output of the hydraulic cylinder, it is necessary to increase the operating pressure using a large-capacity hydraulic pump or an electric motor. For this reason, there is a possibility that the apparatus becomes larger and the power consumption increases.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、大容量の流体圧シリンダや電動モータを用いることなく、流体圧シリンダの出力を向上可能な電動流体圧アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electric fluid pressure actuator that can improve the output of a fluid pressure cylinder without using a large capacity fluid pressure cylinder or an electric motor. And
本発明は、作動流体を双方向に吐出可能な流体圧ポンプと、前記流体圧ポンプを駆動する電動モータと、前記流体圧ポンプから吐出される作動流体によって進退するロッドを有する流体圧シリンダと、を備える電動流体圧アクチュエータであって、前記流体圧ポンプから吐出される作動流体の一部が導かれて蓄圧可能なアキュムレータを備え、前記流体圧シリンダは、前記ロッドが連結される第一ピストンと、前記第一ピストンが摺動自在に挿入され、前記流体圧ポンプから双方向に吐出される作動流体が各々導かれるピストン側流体室とロッド側流体室とが、前記第一ピストンにて画成される第一シリンダ部と、前記第一シリンダ部に連結される第二ピストンと、前記第二ピストンが摺動自在に挿入され、前記第二ピストンに前記ロッドが退出する方向への推力を付与する背圧室が、前記第二ピストンの背面に画成される第二シリンダ部と、を備え、前記流体圧ポンプから前記ピストン側流体室に作動流体が導かれる際には、前記流体圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記アキュムレータに蓄圧された作動流体が前記背圧室に導かれることを特徴とする。 The present invention includes a fluid pressure pump capable of discharging a working fluid in both directions, an electric motor that drives the fluid pressure pump, a fluid pressure cylinder having a rod that moves forward and backward with the working fluid discharged from the fluid pressure pump, An electric fluid pressure actuator comprising: an accumulator capable of accumulating a part of the working fluid discharged from the fluid pressure pump, wherein the fluid pressure cylinder includes a first piston to which the rod is connected; The first piston defines a piston-side fluid chamber and a rod-side fluid chamber into which the first piston is slidably inserted and the working fluid discharged in both directions from the fluid pressure pump is guided. The first cylinder portion, the second piston connected to the first cylinder portion, the second piston is slidably inserted, and the rod is inserted into the second piston. A back pressure chamber that imparts thrust in a direction to exit, and a second cylinder portion defined on a back surface of the second piston, and the working fluid is guided from the fluid pressure pump to the piston-side fluid chamber. In this case, the working fluid accumulated in the accumulator is guided to the back pressure chamber based on the discharge pressure of the fluid pressure pump.
本発明では、流体圧ポンプから吐出された作動流体がピストン側流体室に導かれてロッドを退出させるのと同時に、流体圧ポンプからピストン側流体室に導かれる作動流体の圧力に基づいて、第一シリンダに連結される第二ピストンを、アキュムレータから作動流体が導かれる背圧室の推力によってロッドが退出する方向に摺動させる。よって、流体圧ポンプからの作動流体によるロッドの退出動作が、アキュムレータからの作動流体によってアシストされることとなる。したがって、大容量のシリンダや電動モータを用いることなく、流体圧シリンダの出力を向上可能である。 In the present invention, the working fluid discharged from the fluid pressure pump is guided to the piston-side fluid chamber to retreat the rod, and at the same time, based on the pressure of the working fluid guided from the fluid pressure pump to the piston-side fluid chamber, The second piston connected to one cylinder is slid in the direction in which the rod is retracted by the thrust of the back pressure chamber to which the working fluid is guided from the accumulator. Therefore, the rod withdrawal operation by the working fluid from the fluid pressure pump is assisted by the working fluid from the accumulator. Therefore, the output of the fluid pressure cylinder can be improved without using a large capacity cylinder or an electric motor.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、本発明の実施の形態に係る電動流体圧アクチュエータとしての電動油圧アクチュエータ100の構成について説明する。電動油圧アクチュエータ100では、流体圧として油圧を使用する。
First, the configuration of an
電動油圧アクチュエータ100は、作動油を双方向に吐出可能な流体圧ポンプとしての油圧ポンプ1と、油圧ポンプを駆動する電動モータ2と、油圧ポンプ1から吐出される作動油によって進退するロッド15を有する流体圧シリンダとしての油圧シリンダ10とを備える。
The electric
また、電動油圧アクチュエータ100は、油圧ポンプ1から吐出される作動油の一部が導かれて蓄圧可能なアキュムレータ20と、油圧ポンプ1と油圧シリンダ10とを連結する一対の給排流路3と給排流路4と、給排流路3,4に各々配設されるオペレートチェック弁5とオペレートチェック弁6と、作動油を貯留するタンク31とを備える。
The
油圧ポンプ1は、互いに噛合する一対のギヤ間をポンプ室として、ギヤの回転によって移動するポンプ室が、一方向から作動油を吸い込んで他方向から吐出するギヤポンプである。油圧ポンプ1は、電動モータ2の回転方向に応じて双方向に回転し、その回転に応じた方向に作動油を吐出可能である。 The hydraulic pump 1 is a gear pump in which a pump chamber that moves by rotation of a gear sucks hydraulic oil from one direction and discharges it from the other direction, with a pair of gears engaged with each other as a pump chamber. The hydraulic pump 1 rotates in both directions according to the rotation direction of the electric motor 2 and can discharge hydraulic oil in the direction according to the rotation.
電動モータ2は、作業者によって操作されるスイッチ(図示省略)からの信号がコントローラ(図示省略)に入力され、そのコントローラから発せられる信号に基づいて駆動される。 The electric motor 2 is driven based on a signal emitted from a controller (not shown) input from a switch (not shown) operated by an operator to a controller (not shown).
油圧シリンダ10は、ロッド15が連結されるピストン11と、ピストン11が摺動自在に挿入されるシリンダ部12と、シリンダ部12に連結されるピストン13と、ピストン13が摺動自在に挿入されるシリンダ部14とを備える。このピストン11が第一ピストンに該当し、シリンダ部12が第一シリンダ部に該当し、ピストン13が第二ピストンに該当し、シリンダ部14が第二シリンダ部に該当する。
The
油圧シリンダ10は、シリンダ部14が固定され、ロッド15の自由端が外部の負荷(図示省略)に連結される。油圧シリンダ10は、シリンダ部14に対するロッド15の進退によって伸縮して、その分だけ負荷を移動させるものである。
In the
ピストン11は、シリンダ部12から突出して設けられるロッド15を介して負荷と連結される。ピストン11がシリンダ部12内を摺動すると、ロッド15がシリンダ部12に対して進退する。
The
シリンダ部12は、作動油の圧力に応じてピストン11が内部を摺動可能な複動型のシリンダである。シリンダ部12には、ピストン側流体室としてのピストン側油室12aと、ロッド側流体室としてのロッド側油室12bとが、ピストン11にて画成される。ピストン側油室12aとロッド側油室12bとは、油圧ポンプ1から双方向に吐出される作動油が各々導かれて拡縮する。
The
ピストン13は、シリンダ部12におけるピストン側油室12aの底面12cにロッド13aを介して連結される。ピストン13がシリンダ部14内を摺動すると、シリンダ部12がピストン13と一体に摺動し、シリンダ部14に対してシリンダ部12が進退する。
The
ピストン13は、ピストン11と比較して大径に形成される。即ち、ピストン13の受圧面積は、ピストン11の受圧面積と比較して大きい。
The
ロッド13aは、シリンダ部12から外部に突出して設けられる。ロッド13aの基端部はピストン13に連結され、先端部はシリンダ部12に連結される。
The
シリンダ部14は、シリンダ部12と直列に形成される。シリンダ部14には、背圧室14aとロッド側流体室14bとが、ピストン13にて画成される。
The
背圧室14aは、ピストン13の背面13bに画成される。背圧室14aには、油圧ポンプ1からピストン側油室12aに導かれる際に、油圧ポンプ1の吐出圧に基づいて、アキュムレータ20に蓄圧された作動油が導かれる。背圧室14aは、作動油が供給されて拡張すると、ロッド15が退出する方向への推力をピストン13に付与する。
The
背圧室14aは、後述するパイロット切換弁21,22が切り換えられることによって、内部の作動油が排出可能となる。これにより、ピストン13は、背圧室14aを収縮させる方向に摺動可能となる。ロッド13aは、その自重によって、又は外部の負荷からロッド15を介して入力される力によって、背圧室14aを収縮させながらシリンダ部14内へ進入する。
The
ロッド側流体室14bには、空気などの圧縮可能な気体が封入される。ロッド側流体室14bは、アキュムレータ20から導かれる作動油によって背圧室14aが拡張したときに収縮し、内部の作動油が排出されて背圧室14aが収縮したときに拡張する。
The rod
アキュムレータ20は、後述するパイロット切換弁21とチェック弁23とを介して背圧室14aと連通可能に設けられる。チェック弁23が設けられるため、作動油は、アキュムレータ20から背圧室14aへの一方向にのみ流れる。
The
また、アキュムレータ20は、後述するパイロット切換弁22とチェック弁24とを介して給排流路4と連通可能に設けられる。チェック弁24が設けられるため、作動油は、給排流路4からアキュムレータ20への一方向にのみ流れる。
The
給排流路3は、油圧ポンプ1とピストン側油室12aとを連結する流路である。給排流路3には、油圧ポンプ1が停止したときに作動油の流れを停止するオペレートチェック弁5と、油圧シリンダ10のハンチングを防止するためのスローリターン弁8とが設けられる。
The supply /
オペレートチェック弁5は、電動モータ2が停止して油圧ポンプ1が停止したときに、閉状態となって給排流路3における作動油の流れを遮断するものである。これにより、電動モータ2が停止したときには、作動油の流れが停止して、油圧シリンダ10の長さが維持されることとなる。
The
オペレートチェック弁5は、電動モータ2が回転して油圧ポンプ1からピストン側油室12aに作動油が導かれると開状態となる。これにより、ロッド15がシリンダ部12から退出するときに、油圧ポンプ1からピストン側油室12aへの作動油の供給が可能となる。
The
また、オペレートチェック弁5は、パイロット流路5aを介して反対側の給排流路4に連結される。オペレートチェック弁5は、給排流路4における作動油の圧力によってパイロット駆動されて開状態となる。これにより、油圧ポンプ1からロッド側油室12bに作動油が供給されてロッド15がシリンダ部12内に進入するときに、ピストン側油室12aから油圧ポンプ1へ作動油を戻すことが可能となる。
The
スローリターン弁8は、ピストン側油室12aとオペレートチェック弁5との間に設けられる絞り弁である。スローリターン弁8は、ロッド15がシリンダ部12内に進入する方向へのピストン11の摺動によってピストン側油室12aから排出される作動油の流路を絞って抵抗を付与するものである。スローリターン弁8が設けられることによって、ロッド15の先端部に連結される負荷の自重によってロッド15がシリンダ部12内に進入するような場合に、ピストン11が断続的に振動を繰り返すハンチング現象が防止される。
The
給排流路3には、ピストン側油室12aとオペレートチェック弁5との間における作動油の圧力が上昇した場合に作動油をタンクに戻すリリーフ流路43と、オペレートチェック弁5と油圧ポンプ1との間における作動油の圧力が上昇した場合に作動油をタンクに戻すリリーフ流路41とが連結される。リリーフ流路43とリリーフ流路41とには、リリーフ弁43aとリリーフ弁41aとが各々配設される。これにより、ロッド15がシリンダ部12から退出してストローク端となった場合や過負荷となった場合には、給排流路3内の作動油がタンク31に戻されることとなる。
The supply /
給排流路4は、油圧ポンプ1とロッド側油室12bとを連結する流路である。給排流路4には、油圧ポンプ1が停止したときに作動油の流れを停止するオペレートチェック弁6が設けられる。
The supply / discharge channel 4 is a channel that connects the hydraulic pump 1 and the rod-
オペレートチェック弁6は、電動モータ2が停止して油圧ポンプ1が停止したときに、閉状態となって給排流路4における作動油の流れを遮断するものである。これにより、電動モータ2が停止したときには、油圧シリンダ10の長さが維持されることとなる。
The operation check valve 6 is closed when the electric motor 2 is stopped and the hydraulic pump 1 is stopped, thereby blocking the flow of hydraulic oil in the supply / discharge passage 4. Thereby, when the electric motor 2 stops, the length of the
オペレートチェック弁6は、電動モータ2が回転して油圧ポンプ1からロッド側油室12bに作動油が導かれると開状態となる。これにより、ロッド15がシリンダ部12内に進入するときの、油圧ポンプ1からロッド側油室12bへの作動油の供給が可能となる。
The operation check valve 6 is opened when the electric motor 2 rotates and the hydraulic oil is guided from the hydraulic pump 1 to the rod
また、オペレートチェック弁6は、パイロット流路6aを介して反対側の給排流路3に連結される。オペレートチェック弁6は、給排流路3における作動油の圧力によってパイロット駆動されて開状態となる。これにより、ロッド15がシリンダ部12から退出するときの、ロッド側油室12bから油圧ポンプ1へ作動油を戻すことが可能となる。
The operation check valve 6 is connected to the supply /
給排流路4には、ロッド側油室12bとオペレートチェック弁6との間における作動油の圧力が上昇した場合に作動油をタンクに戻すリリーフ流路44と、オペレートチェック弁6と油圧ポンプ1との間における作動油の圧力が上昇した場合に作動油をタンクに戻すリリーフ流路42とが連結される。リリーフ流路44とリリーフ流路42とには、リリーフ弁44aとリリーフ弁42aとが各々配設される。これにより、ロッド15がシリンダ部12内に進入してストローク端となった場合や過負荷となった場合には、給排流路4内の作動油がタンク31に戻されることとなる。
The supply / discharge flow path 4 includes a relief flow path 44 for returning the hydraulic oil to the tank when the pressure of the hydraulic oil between the rod
タンク31には、油圧ポンプ1における吸込流量と吐出流量との間における後述する流量差を補うための作動油が貯留される。また、タンク31には、後述するパイロット切換弁21,22が切り換えられたときに、背圧室14aから排出される作動油が戻される。
The
電動油圧アクチュエータ100は、油圧ポンプ1の前後における作動油の流量を調整するためのパイロット切換弁30と、作業者が手動で操作可能な非常用手動弁50とを備える。
The
シリンダ部12の内部をピストン11が摺動した場合に、ピストン側油室12aとロッド側油室12bとが拡縮される容積を比較すると、ロッド15が挿通する分だけピストン側油室12aと比較してロッド側油室12bの方が拡縮される容積が小さい。これにより、ロッド15がシリンダ部12から退出する場合には、ピストン側油室12aに供給される作動油の体積は、ピストン11の移動によってロッド側油室12bから排出される作動油の体積と比較して大きくなる。ロッド15がシリンダ部12内に進入する場合も同様に、ピストン11の移動によってピストン側油室12aから排出される作動油の体積は、ロッド側油室12bに供給される作動油の体積と比較して大きくなる。そこで、パイロット切換弁30を設けることによって、油圧ポンプ1における吸込流量と吐出流量との間の流量差を補っている。
When the
パイロット切換弁30は、第一ポジション30aと第二ポジション30bと第三ポジション30cとを有する三ポジションの切換弁である。パイロット切換弁30は、油圧ポンプ1の停止時には、両端がばねによって付勢されて第二ポジション30bが連通するように切り換えられている。このとき、パイロット切換弁30は、給排流路3,4とタンク31との間を遮断している。
The
パイロット切換弁30は、油圧ポンプ1から吐出された作動油がピストン側油室12aに導かれる場合には、給排流路3における作動油の圧力によってパイロット駆動されて、第一ポジション30aが連通するように切り換えられる。このとき、パイロット切換弁30は、給排流路4とタンク31との間を連通させる。これにより、ロッド15の体積の分だけ、作動油をタンク31から給排流路4に導き、油圧ポンプ1の吸込流量を補うことが可能となる。
When the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the piston-
パイロット切換弁30は、油圧ポンプ1から吐出された作動油がロッド側油室12bに導かれる場合には、給排流路4における作動油の圧力によってパイロット駆動されて、第三ポジション30cが連通するように切り換えられる。このとき、パイロット切換弁30は、給排流路3とタンク31との間を連通させる。これにより、ロッド15の体積の分だけ、作動油を給排流路3からタンク31に戻すことが可能となる。
When the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the rod-
また、この状態において、アキュムレータ20に蓄圧された作動油の圧力が低下している場合には、油圧ポンプ1から吐出された作動油の一部がアキュムレータ20に導かれる。よって、アキュムレータ20に導かれる体積の分だけ、作動油をタンク31から給排流路3に導き、油圧ポンプ1の吸込流量を補うことが可能となる。
In this state, when the pressure of the hydraulic oil accumulated in the
非常用手動弁50は、全ポートを閉じる第一ポジション50aと、給排流路3,4をともにタンク31に連通する第二ポジション50bとを有する。非常用手動弁50は、作業者が手動で操作可能なスイッチ51を有する。非常用手動弁50は、非常時に作業者によってスイッチ51が操作されると、第二ポジション50bに切り換えられ、給排流路3,4内の作動油をタンク31に導くこととなる。これにより、油圧シリンダ10の伸縮動作は停止し、作業者が手動で油圧シリンダ10を伸縮させることが可能となる。
The
電動油圧アクチュエータ100は、給排流路3における作動油の圧力に基づいて切り換えられるパイロット切換弁21と、給排流路4における作動油の圧力に基づいて切り換えられるパイロット切換弁22とを備える。このパイロット切換弁21が第一パイロット切換弁に該当し、パイロット切換弁22が第二パイロット切換弁に該当する。
The
パイロット切換弁21は、油圧ポンプ1から吐出されてピストン側油室12aに導かれる作動油の圧力をパイロット圧として、アキュムレータ20に蓄圧された作動油を背圧室14aに導くように切り換えられる。具体的には、以下のとおりである。
The
パイロット切換弁21は、第一ポジション21aと第二ポジション21bとを有する二ポジションの切換弁である。パイロット切換弁21は、給排流路3に連結されるパイロット流路21cを有する。
The
パイロット切換弁21は、油圧ポンプ1の停止時には、ばねによって付勢されて第一ポジション21aが連通するように切り換えられている。このとき、パイロット切換弁21は、アキュムレータ20から導かれる作動油を遮断し、背圧室14aとタンク31とを連通可能とする。
When the hydraulic pump 1 is stopped, the
パイロット切換弁21は、油圧ポンプ1から吐出された作動油がピストン側油室12aに導かれる場合に、給排流路3からパイロット流路21cを介して伝達される作動油の圧力がばね力と比較して大きくなることでパイロット駆動され、第二ポジション21bが連通するように切り換えられる。
When the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the piston-
このとき、パイロット切換弁21は、背圧室14aとタンク31との間を遮断し、アキュムレータ20と背圧室14aとを連通させる。これにより、アキュムレータ20に蓄圧された作動油が背圧室14aに導かれることとなる。
At this time, the
よって、油圧ポンプ1から吐出された作動油がピストン側油室12aに導かれてロッド15がシリンダ部12から退出するとともに、アキュムレータ20から導かれる作動油で背圧室14aが拡張してロッド13aがシリンダ部14から退出し、油圧シリンダ10は伸長することとなる。
Therefore, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the piston-
パイロット切換弁22は、油圧ポンプ1から吐出されてロッド側油室12bに導かれる作動油の圧力をパイロット圧として、油圧ポンプ1から吐出される作動油の一部をアキュムレータ20に導くように切り換えられる。具体的には、以下のとおりである。
The
パイロット切換弁22は、第一ポジション22aと第二ポジション22bとを有する二ポジションの切換弁である。パイロット切換弁22は、給排流路4に連結されるパイロット流路22cを有する。
The
パイロット切換弁22は、油圧ポンプ1の停止時には、ばねによって付勢されて第一ポジション22aが連通するように切り換えられている。このとき、パイロット切換弁22は、背圧室14aとタンク31との間を遮断し、アキュムレータ20と給排流路4との間を遮断する。
When the hydraulic pump 1 is stopped, the
パイロット切換弁22は、油圧ポンプ1から吐出された作動油がロッド側油室12bに導かれる場合に、給排流路4からパイロット流路22cを介して伝達される作動油の圧力がばね力と比較して大きくなることでパイロット駆動され、第二ポジション22bが連通するように切り換えられる。
When the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the rod-
このとき、パイロット切換弁22は、アキュムレータ20と給排流路4とを連通させる。これにより、油圧ポンプ1から吐出されてロッド側油室12bに導かれる作動油の一部が、アキュムレータ20に導かれて蓄圧されることとなる。同時に、パイロット切換弁22は、背圧室14aとタンク31との間をパイロット切換弁21を介して連通させる。これにより、背圧室14a内の作動油がタンク31に導かれることとなる。
At this time, the
よって、油圧ポンプ1から吐出された作動油がロッド側油室12bに導かれてロッド15がシリンダ部12内に進入するとともに、背圧室14a内の作動油が排出されることでロッド13aがシリンダ部14内に進入し、油圧シリンダ10は収縮することとなる。
Therefore, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the rod
なお、パイロット切換弁21とパイロット切換弁22とを用いるのではなく、給排流路3と給排流路4との各々における作動油の圧力を検出する圧力センサを設け、その圧力センサの信号に基づいてコントローラによって切り換えられる電磁式切換弁を用いてもよい。
Instead of using the
パイロット切換弁22と給排流路4との間には、絞り弁9が設けられる。そのため、油圧ポンプ1から吐出された作動油のうち、パイロット切換弁22に導かれる作動油の体積は、ロッド側油室12bに導かれる作動油の体積と比較して小さくなる。よって、ロッド側油室12bに導かれる作動油が減少することによってロッド15がシリンダ部12内に進入する動作が妨げられることはない。
A throttle valve 9 is provided between the
以下、図2及び図3を参照して、電動油圧アクチュエータ100の作用について説明する。
Hereinafter, the operation of the
まず、図2を参照して、油圧シリンダ10が伸長する場合について説明する。
First, the case where the
電動モータ2の駆動によって油圧ポンプ1が一方向に回転すると、油圧ポンプ1から給排流路3に向けて作動油が吐出される。油圧ポンプ1から吐出された作動油は、オペレートチェック弁5を開状態として通過し、スローリターン弁8を通過してシリンダ部12のピストン側油室12aに供給される。このとき、作動油の流量は、スローリターン弁8に設けられるバイパス流路のチェック弁を通過できるため絞られることはない。
When the hydraulic pump 1 rotates in one direction by driving the electric motor 2, hydraulic oil is discharged from the hydraulic pump 1 toward the supply /
油圧ポンプ1から供給される作動油によってピストン側油室12aが拡張すると、ピストン11は、ロッド15がシリンダ部12から退出する方向に摺動する。これにより、ロッド15はシリンダ部12から退出することとなる。このとき、オペレートチェック弁6は、パイロット流路6aを介して伝達される給排流路3内の作動油の圧力によって開状態とされている。よって、ロッド側油室12b内の作動油が排出されて油圧ポンプ1に戻され、ロッド側油室12bは収縮する。
When the piston-
パイロット切換弁30は、給排流路3内の作動油の圧力によってパイロット駆動されて第一ポジション30aに切り換えられ、タンク31と給排流路4とを連通している。これにより、油圧ポンプ1の吐出流量と比較してロッド15の体積の分だけ少ない吸込流量が、タンク31からパイロット切換弁30を介して給排流路4に供給される作動油によって補われる。
The
パイロット切換弁21は、給排流路3内の作動油の圧力によって、第二ポジション21bに切り換えられる。これにより、アキュムレータ20内に蓄圧された作動油が、チェック弁23とパイロット切換弁21とを通過してシリンダ部14の背圧室14aに供給される。
The
アキュムレータ20から供給される作動油によって背圧室14aが拡張すると、ピストン13は、ロッド13aがシリンダ部14から退出する方向に摺動する。これにより、シリンダ部12は、シリンダ部14に対してロッド15と同方向に移動することとなる。
When the
以上より、油圧ポンプ1から吐出された作動油がピストン側油室12aに導かれてロッド15がシリンダ部12から退出するとともに、アキュムレータ20から導かれる作動油で背圧室14aが拡張してロッド13aがシリンダ部14から退出し、油圧シリンダ10は伸長することとなる。よって、油圧ポンプ1からの作動油によるロッド15の退出動作が、アキュムレータ20からの作動油によってアシストされることとなる。したがって、大容量のシリンダや電動モータを用いることなく、電動油圧アクチュエータ100の出力を向上可能である。
As described above, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the piston-
このとき、ロッド13aは、ロッド15がシリンダ部12から退出しはじめる作動初期においてシリンダ部14から退出する。その後、ロッド13aは、ロッド15が未だシリンダ部12からの退出を続けているうちにストローク端までストロークして停止する。よって、油圧シリンダ10の作動初期における高出力化が可能である。そのため、電動油圧アクチュエータ100は、昇降リフタなど、作動初期に大きな出力を必要とする油圧機器に好適である。
At this time, the
なお、アキュムレータ20の蓄圧容量や、ピストン13のストローク量を調整することによって、アシスト特性を変更することも可能である。
The assist characteristics can be changed by adjusting the pressure accumulation capacity of the
次に、図3を参照して、油圧シリンダ10が収縮する場合について説明する。
Next, a case where the
電動モータ2の駆動によって油圧ポンプ1が他方向に回転すると、油圧ポンプ1から給排流路4に向けて作動油が吐出される。油圧ポンプ1から吐出された作動油は、オペレートチェック弁6を開状態として通過し、シリンダ部12のロッド側油室12bに供給される。
When the hydraulic pump 1 rotates in the other direction by driving the electric motor 2, hydraulic oil is discharged from the hydraulic pump 1 toward the supply / discharge passage 4. The hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 passes through with the operation check valve 6 opened, and is supplied to the rod
油圧ポンプ1から供給される作動油によってロッド側油室12bが拡張すると、ピストン11は、ロッド15がシリンダ部12内に進入する方向に摺動する。これにより、ロッド15は、シリンダ部12内に進入することとなる。このとき、オペレートチェック弁5は、パイロット流路5aを介して伝達される給排流路4内の作動油の圧力によって開状態とされている。よって、ピストン側油室12a内の作動油が排出されて油圧ポンプ1に戻され、ピストン側油室12aは収縮する。
When the rod
パイロット切換弁30は、給排流路4内の作動油の圧力によってパイロット駆動されて第三ポジション30cに切り換えられ、タンク31と給排流路3とを連通している。これにより、油圧ポンプ1の吐出流量と比較してロッド15の体積の分だけ多い油圧ポンプ1の吸込流量が、タンク31に戻されることとなる。
The
パイロット切換弁22は、給排流路4内の作動油の圧力によって、第二ポジション22bに切り換えられる。これにより、背圧室14a内の作動油が、パイロット切換弁21とパイロット切換弁22とを通過してタンク31に戻される。作動油が排出されることによって背圧室14aが収縮すると、ピストン13は、ロッド13aがシリンダ部14内に進入する方向に摺動する。
The
以上より、油圧ポンプ1から吐出された作動油がロッド側油室12bに導かれてロッド15がシリンダ部12内に進入するとともに、背圧室14a内の作動油が排出されることでロッド13aがシリンダ部14内に進入し、油圧シリンダ10は収縮することとなる。
As described above, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the rod-
同時に、給排流路4内の作動油の一部が、パイロット切換弁22とチェック弁24とを通過してアキュムレータ20に導かれる。これにより、アキュムレータ20に蓄圧された作動油の圧力が低下している場合には、油圧ポンプ1から吐出された作動油の一部がアキュムレータ20に導かれることとなる。
At the same time, part of the hydraulic oil in the supply / discharge flow path 4 passes through the
なお、アキュムレータ20に作動油を導いて蓄圧させる間は、その分の作動油がタンク31から給排流路3に導かれて油圧ポンプ1に供給されるため、不足分の吸込流量が補われる。
While the hydraulic oil is introduced into the
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。 According to the above embodiment, the following effects are obtained.
油圧ポンプ1から吐出された作動油がピストン側油室12aに導かれてロッド15を退出させるのと同時に、油圧ポンプ1からピストン側油室12aに導かれる作動油の圧力に基づいて、シリンダ部12に連結されるピストン13を、アキュムレータ20から作動油が導かれる背圧室14aの推力によってロッド15が退出する方向に摺動させる。よって、油圧ポンプ1からの作動油によるロッド15の退出動作が、アキュムレータ20からの作動油によってアシストされることとなる。したがって、大容量のシリンダや電動モータを用いることなく、電動油圧アクチュエータ100の出力を向上可能である。
The hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 1 is guided to the piston-
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
本発明は、機械,設備,治具などを省力化,自動化するためのアクチュエータとして利用することができる。 The present invention can be used as an actuator for saving and automating machines, equipment, jigs and the like.
100 電動油圧アクチュエータ(電動流体圧アクチュエータ)
1 油圧ポンプ(流体圧ポンプ)
2 電動モータ
3 給排流路
4 給排流路
5 オペレートチェック弁
6 オペレートチェック弁
10 油圧シリンダ(流体圧シリンダ)
11 ピストン(第一ピストン)
12 シリンダ部(第一シリンダ部)
12a ピストン側油室(ピストン側流体室)
12b ロッド側油室(ロッド側流体室)
13 ピストン(第二ピストン)
13a ロッド
14 シリンダ部(第二シリンダ部)
14a 背圧室
15 ロッド
20 アキュムレータ
21 パイロット切換弁
22 パイロット切換弁
100 Electric hydraulic actuator (electric fluid pressure actuator)
1 Hydraulic pump (fluid pressure pump)
2
11 Piston (first piston)
12 Cylinder part (first cylinder part)
12a Piston side oil chamber (piston side fluid chamber)
12b Rod side oil chamber (rod side fluid chamber)
13 Piston (second piston)
14a
Claims (5)
前記流体圧ポンプを駆動する電動モータと、
前記流体圧ポンプから吐出される作動流体によって進退するロッドを有する流体圧シリンダと、を備える電動流体圧アクチュエータであって、
前記流体圧ポンプから吐出される作動流体の一部が導かれて蓄圧可能なアキュムレータを備え、
前記流体圧シリンダは、
前記ロッドが連結される第一ピストンと、
前記第一ピストンが摺動自在に挿入され、前記流体圧ポンプから双方向に吐出される作動流体が各々導かれるピストン側流体室とロッド側流体室とが、前記第一ピストンにて画成される第一シリンダ部と、
前記第一シリンダ部に連結される第二ピストンと、
前記第二ピストンが摺動自在に挿入され、前記第二ピストンに前記ロッドが退出する方向への推力を付与する背圧室が、前記第二ピストンの背面に画成される第二シリンダ部と、を備え、
前記流体圧ポンプから前記ピストン側流体室に作動流体が導かれる際には、前記流体圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記アキュムレータに蓄圧された作動流体が前記背圧室に導かれることを特徴とする電動流体圧アクチュエータ。 A fluid pressure pump capable of discharging working fluid in both directions;
An electric motor for driving the fluid pressure pump;
An electric fluid pressure actuator comprising a fluid pressure cylinder having a rod that advances and retreats by working fluid discharged from the fluid pressure pump,
An accumulator capable of accumulating pressure by guiding a part of the working fluid discharged from the fluid pressure pump;
The fluid pressure cylinder is
A first piston to which the rod is coupled;
The first piston defines a piston-side fluid chamber and a rod-side fluid chamber into which the first piston is slidably inserted and the working fluid discharged in both directions from the fluid pressure pump is guided. A first cylinder part,
A second piston coupled to the first cylinder portion;
A second cylinder portion in which the second piston is slidably inserted, and a back pressure chamber that applies thrust to the second piston in a direction in which the rod retracts is defined on a back surface of the second piston; With
When the working fluid is led from the fluid pressure pump to the piston-side fluid chamber, the working fluid accumulated in the accumulator is led to the back pressure chamber based on the discharge pressure of the fluid pressure pump. Electric fluid pressure actuator.
前記第二パイロット切換弁は、前記流体圧ポンプから吐出されて前記ロッド側流体室に導かれる作動流体の圧力をパイロット圧として、前記背圧室内の作動流体を前記タンクに導くように切り換えられることを特徴とする請求項3に記載の電動流体圧アクチュエータ。 A tank in which the working fluid is stored;
The second pilot switching valve is switched to guide the working fluid in the back pressure chamber to the tank using the pressure of the working fluid discharged from the fluid pressure pump and guided to the rod side fluid chamber as a pilot pressure. The electric fluid pressure actuator according to claim 3.
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