JPH0749022Y2 - 油圧供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は大流量を得るため接続された複数の可変容量
形ポンプの合流を高圧側優先方式にて制御する油圧供給
装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば油圧で作動すはる加工機械等においてワークをク
ランプする場合、ワークをクランプするシリンダがワー
クに当るまでは大流量の圧油を供給することが必要であ
り、ワークをクランプした状態ではクランプ力すなわち
圧油の圧力は必要であるが流量はほとんど必要としな
い。このため、吐出流量および吐出圧力を可変し制御す
ることが要求される。

大流量の圧油を必要とする場合、制御信号もしくは自己
圧力により吐出流量と吐出圧力を制御する大型の可変容
量形ポンプを単体で使うこともできるが、大型の可変容
量形ポンプは最適容量の入手が困難であり、また価格、
応答性、騒音及びフルカットオフ時の省エネルギ効果も
小型ポンプに比べて著しく不利になる。

このため、従来は、複数の小型可変容量形ポンプの吐出
側を逆止弁を介して合流している。

第４図は従来の一般的な逆止弁合流方式による可変容量
形ポンプの制御装置を示す。第４図において、１は主と
して圧力制御を行なう高圧小容量の第１ポンプであり、
第１ポンプ１は三方制御弁11を用い操作ピストン12のパ
イロット圧油圧力を制御することにより、操作ピストン
12を変位させて吐出可変要素13の位置制御を行ない吐出
流量と吐出圧力を可変する。２はアンロード付きで低圧
大容量の第２ポンプであり、第２ポンプはオンロード切
換弁24を切換えることにより、三方制御弁21、操作ピス
トン22及び吐出量可変要素23を動作させて吐出流量と吐
出圧力を可変する。３は第１ポンプの吐出側に設けられ
た逆止弁、４は第２ポンプ２の吐出側に設けられた逆止
弁、５は各逆止弁3,4の出口側の合流回路に接続された
アクチュエータである。

上記のように構成された制御装置において、アクチュエ
ータ５に大容量の圧油を供給するときは第１ポンプ１か
ら逆止弁３を介してアクチュエータ５に圧油を供給する
と共に、オンロード切換弁24を図示の状態から切換えて
三方制御弁21、操作ピストン22及び吐出量可変要素23に
より圧力補償制御を働らかせて、第２ポンプ２からも逆
止弁４を介してアクチュエータ５に圧油を供給し、第１
ポンプ１と第２ポンプ２との合流した流量を送る。

この大流量の圧油により、例えばワークがクランプした
後は、オンロード切換弁24を図示の状態に切換えて第２
ポンプ２の圧力補償制御を停止させ、第２ポンプ２の流
量を零にし、第１ポンプ１からのみアクチュエータ５に
圧油を供給し、必要な圧力と流量を確保している。した
がって、例えば加工機械等でワークをクランプする場合
はアクチュエータ５に供給する流量を大流量からほとん
ど零まで可変することができる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら上記のように構成された従来の制御装置に
より例えばワークをクランプする場合、アクチュエータ
５がワークに当り急停止したときに、可変容量形ポンプ
であるので応答遅れによりサージ圧力が発生し、発生し
たサージ圧力がアクチュエータ側に残り、圧力制御が適
正に行なわれなくなるという短所があった。

また、加工機械等において、加工時におけるクランプ力
は荒加工重切削等の場合はワークに加えられる切削力等
か大きいためにクランプ力を強くしなければならない
が、仕上加工のときはクランプ力によりワークに加えら
れるひずみをなくするために、クランプ力を弱くする必
要がある。

しかしながら、第４図に示した従来の制御装置において
は、第１ポンプ１と第２ポンプ２の吐出側に逆止弁3,4
が設けられているため、加工時あるいはアクチュエータ
が外力により動かされたとき等、アクチュエータ側の圧
力を降圧させる必要がある場合に、ポンプ１または２側
で吐出圧力を下げても、逆止弁3,4が介装されているの
でアクチュエータ側の圧力を降圧制御することができな
いという短所があった。

また、例えば特開昭63−115902号公報には、第４図に示
したのと同様の逆止弁合流方式の油圧供給装置を複数の
比例電磁式圧力流量制御形可変容量ポンプによって構成
し、射出成形機の動作プログラムに従った制御指令信号
をコントローラから各可変容量形ポンプに与えることに
より、大流量が必要とされるときには各ポンプからの合
算流量を負荷へ供給し、高圧小流量の圧力制御状態では
最小限のポンプのみオンロード状態にして他はアンロー
ド状態にする方式が示されているが、この方式でも、各
ポンプの吐出流路中に逆止弁が存在することによって第
４図の従来例と同様にアクチュエータ側の圧力を降圧制
御することができないという短所がある。

このような従来技術の短所を解決するには、例えば第５
図に示すように、大流量を必要とする場合のみ吐出流量
を供給する第２ポンプ２の吐出ラインにのみ逆止弁４を
設ければ良い。第５図において、14は第１ポンプ１の圧
力制御を行なう圧力制御切換弁、15は高圧制御用の三方
制御弁、16は低圧制御用の三方制御弁である。

第５図に示した制御装置においても、アクチュエータ５
に供給する圧油が大流量要求されるときは、オンロード
切換弁24をオンにして第２ポンプ２の圧力補償制御を働
らかせながら、第２ポンプ２からの吐出流量を第１ポン
プ１の吐出流量に合流してアクチュエータ５に供給す
る。そして小流量で高圧の圧力制御が要求されるとき
は、第２ポンプ２をアンロード状態とし、第１ポンプ１
の圧力制御切換弁14により、高圧側の三方制御弁15と低
圧側の三方制御弁16を選択し、アクチュエータ５に供給
する圧油が所定の圧力になるように制御を行なう。

しかしながら、この場合第１ポンプ１の吐出ラインに逆
止弁が設けられていないため、第２ポンプ２の吐出圧力
は第１ポンプ１の吐出圧力より低く設定されるているこ
とが必要であると共に、第２ポンプ２は第１ポンプ１が
運転されているときのみ運転する必要があり、ポンプの
設定圧力、運転順序に制約がある。そして、この制約が
守られないときは第２ポンプ２の吐出油が第１ポンプ１
に逆流して、最悪の場合には第１ポンプ１を損傷すると
いう短所があった。

この考案はかかる短所を解決するためになされたもので
あり、アクチュエータに供給する圧油の流量を複数のポ
ンプの運転順序とは関係なしに大流量からほぼ零まで可
変できると共に、圧油の昇圧と降圧とを円滑に制約する
ことができる油圧供給装置を得ることを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ この考案は、それぞれカットオフ動作開始圧力及び吐出
流量の各設定値に基づいて自己吐出圧力により油圧制御
弁を介して吐出圧力と吐出流量を制御する第１と第２の
可変容量形ポンプの各吐出ラインを合流して負荷への圧
油供給ラインに圧油を供給する油圧供給装置に関し、前
述の課題を解決するために、請求項１に記載の考案によ
る油圧供給装置では、第１の可変容量形ポンプのカット
オフ動作開始圧力の設定値を流量制御状態で負荷に要求
される負荷圧および第２の可変容量形ポンプのカットオ
フ動作開始圧力の設定値より高く設定し、第２の可変容
量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設定値を前記負
荷圧より高く設定し、また第１と第２の可変容量形ポン
プの各吐出ラインの前記圧油供給ラインへの合流部には
方向切換弁を設け、この方向切換弁により、第１の可変
容量形ポンプの吐出圧力と第２の可変容量形ポンプの吐
出圧力が互いに同圧のときは第１と第２の可変容量形ポ
ンプの各吐出ラインを共に前記圧油供給ラインに連通さ
せ、第１の可変容量形ポンプの吐出圧力が第２の可変容
量形ポンプの吐出圧力より高いときには第１の可変容量
形ポンプの吐出ラインを前記圧油供給ラインに連通させ
て第２の可変容量形ポンプの吐出ラインを閉鎖し、第２
の可変容量形ポンプの吐出圧力が第１の可変容量形ポン
プの吐出圧力より高いときには第２の可変容量形ポンプ
の吐出ラインを前記圧油供給ラインに連通させて第１の
可変容量形ポンプの吐出ラインを閉鎖するようにしたも
のである。

また請求項２に記載の考案による油圧供給装置では、前
記方向切換弁として、高圧側を優先するシャトル弁を備
えたことを特徴としている。

［作用］ 請求項１に記載の考案による油圧供給装置において、第
１の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設定
値P_c1は、流量制御状態で負荷に要求される負荷圧P_Rお
よび第２の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力
の設定値P_c2より高く設定されており、また第２の可変
容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設定値P_c2は
前記負荷圧P_Rよりも高く設定されている。即ち、P_c1＞P
_c2＞P_Rの条件が満足されるように設定されている。

第１と第２の可変容量形ポンプの各吐出ラインの前記圧
油供給ラインへの合流部に設けられた方向切換弁は、第
１の可変容量形ポンプの吐出圧力P₁と第２の可変容量形
ポンプの吐出圧力P₂が互いに同圧のときは第１と第２の
可変容量形ポンプの各吐出ラインを共に前記圧油供給ラ
インに連通させ、第１の可変容量形ポンプの吐出圧力P₁
が第２の可変容量形ポンプの吐出圧力P₂よりも高いとき
には第１の可変容量形ポンプの吐出ラインを前記圧油供
給ラインに連通させて第２の可変容量形ポンプの吐出ラ
インを閉鎖し、第２の可変容量形ポンプの吐出圧力が第
１の可変容量形ポンプの吐出圧力により高いときには第
２の可変容量形ポンプの吐出ラインを前記圧油供給ライ
ンに連通させて第１の可変容量形ポンプの吐出ラインを
閉鎖する。

今、第１と第２の可変容量形ポンプの吐出圧油が合算さ
れて負荷へ供給されているときは、方向切換弁は中立状
態を維持して双方のポンプの吐出ラインを共に前記圧油
供給ラインに連通させている。この状態では、P₁＝P₂＝
P_Rとなるように各可変容量形ポンプが自己吐出圧力によ
り制御動作を行うが、この状態で方向切換弁が中立状態
を維持するメカニズムは以下の通りである。

即ち、合算流量を負荷へ供給しているときは各可変容量
形ポンプは流量制御状態にあり、従って、P₁＜P_c1、P₂
＜P_c2である。ここで、P_c1＞P_c2＞P_Rに設定されている
ので、上述のように各可変容量形ポンプ自身の自己吐出
圧力により制御動作でP₁＝P₂＝P_Rの状態にて設定流量が
保たれているが、例えば第２の可変容量形ポンプの吐出
圧力P₂がP₁よりも低下すると、方向切換弁は第１の可変
容量形ポンプの吐出ラインを前記圧油供給ラインに連通
させて第２の可変容量形ポンプの吐出ラインを閉鎖する
ので、第２の可変容量形ポンプは吐出ラインがブロック
状態になる。

このように、第２の可変容量形ポンプの吐出ラインがブ
ロック状態になっても第２の可変容量形ポンプはフルカ
ットオフ状態になるまでは吐出を継続可能であるので、
一旦低下した第２の可変容量形ポンプの吐出圧力P₂はそ
の吐出ラインが閉鎖された時点から自動的に上昇して行
くことになる。

これにより、第２の可変容量形ポンプの吐出圧力P₂が再
びP_Rまで回復すると、方向切換弁は第２の可変容量形ポ
ンプの吐出ラインを再び負荷への圧油供給ラインに連通
させ、従って第１の可変容量形ポンプの吐出圧油と共に
合算された流量が負荷に供給される。

逆に中立状態から第１の可変容量形ポンプの吐出圧力P₁
が低下したときも同様であり、定常的には方向切換弁が
中立状態に平衡して両ポンプの合算流量を負荷へ供給す
ることになる。

このように、合算流量を供給しているときに第１と第２
の可変容量形ポンプの吐出圧力に差が生じると方向切換
弁は低圧側を遮断することになるが、負荷圧力P_Rに対し
て第１と第２の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始
圧力の設定値P_c1，P_c2に余裕があるため、吐出ラインを
閉じられたほうのポンプの吐出圧力が自己吐出圧力によ
り制御動作で自動的に上昇して回復し、再び方向切換弁
を中立状態に戻すので、安定して合算流量の供給を維持
することができる。

負荷のアクチュエータが例えばストロークエンドに達し
てクランプ動作等を開始するときには、従来と同様にし
て例えばオンロード／アンロード切換用電磁弁によって
低圧設定側の第２の可変容量形ポンプをアンロード状態
に切換える。これにより、第２の可変容量形ポンプの吐
出ラインの圧力P₂がP₁よりも低下するので、方向切換弁
は第１の可変容量形ポンプの吐出ラインだけを負荷への
圧油供給ラインに連通させ、第２の可変容量形ポンプの
吐出ラインを遮断して、アンロード状態になっている第
２の可変容量形ポンプに負荷及び第１の可変容量形ポン
プの影響がないようにする。

この状態では、高圧設定側の第１の可変容量形ポンプの
吐出ラインだけが負荷への圧油供給ラインに接続された
状態となり、従って高圧設定の第１の可変容量形ポンプ
だけで負荷圧力の制御が行われる。この第１の可変容量
形ポンプによる圧力制御動作は、負荷への圧油供給ライ
ンに逆止弁が介在しないことから、良く知られた油圧制
御弁によって自己吐出圧力による昇圧および降圧制御と
して行うことが可能である。

再び負荷に合算流量を供給する場合は、負荷圧力P_RがP
_c2以下に復帰した後に第２の可変容量形ポンプをオンロ
ード状態にすればよい。

請求項２に記載の考案によれば、上記方向切換弁は高圧
側を優先するシャトル弁で構成されており、このような
シャトル弁自体は、高圧側の入口が出口に接続されると
共に低圧側の入口が閉鎖される形式の所謂「高圧優先形
シャトル弁」として知られている。このようなシャトル
弁を用いることによって油圧供給装置の油圧回路構成を
比較的簡素にすることができる。

［実施例］ 第１図はこの考案の一実施例を示す油圧回路図である。
図において1,2,5,12〜16及び21〜24は第４図、第５図に
示した従来例と全く同じものである。６は高圧側を優先
するシャトル弁であり、シャトル弁６を介して圧力補償
制御形である高圧力小流量の第１ポンプ１と、アンロー
ド付圧力補償制御形の低圧力大流量の第２ポンプの吐出
側が合流している。そして、第１ポンプと第２ポンプ２
のカットオフ動作開始圧力の設定値はアクチュエータ５
側の負荷圧力より高く設定され、かつ第１ポンプ１のカ
ットオフ動作開始圧力の設定値は第２ポンプ２のカット
オフ動作開始圧力の設定値より高くなるように設定され
ている。

上記のように構成された制御装置において、例えばアク
チュエータ５がワークをクランプする位置まで高速移動
する場合等のように大流量の圧油を必要とする場合は、
圧力制御弁14をオフの状態とし、高圧側の三方制御弁15
からパイロット圧を操作ピストン12に送り、圧力補償制
御を働らかせながら第１ポンプ１から吐出した圧油をシ
ャトル弁６に送る。

一方、第２ポンプ２のオンロード切換弁24をオンして第
２ポンプ２からも圧油をシャトル弁６に送る。このとき
シャトル弁６に送られた第１ポンプ１からの圧油と第２
ポンプ２からの圧油は同圧力となっているため、シャト
ル弁６で第１ポンプ１と第２ポンプ２の吐出ラインはア
クチュエータ５側と連通し、両ポンプ1,2からの圧油が
合流してアクチュエータ５に送られ大流量を得ることが
できる。

この大流量の圧油でアクチュエータ５が駆動され、アク
チュエータ５によりワークがクランプされ、大流量の圧
油を供給する必要がなくなると、オンロード切換弁24を
オフする。このオンロード切換弁24のオフにより第２ポ
ンプ２はアンロード状態になり第２ポンプ２の吐出ライ
ンは第１ポンプ１の吐出ラインより圧力が低くなる。こ
の結果シャトル弁６の第２ポンプ２からアクチュエータ
５への流路が遮断され、第１ポンプ１からアクチュエー
タ５への流路のみが連通する。したがって第１ポンプ１
からシャトル弁６を介して必要とする高圧力小流量の圧
油をアクチュエータ５に送ることができる。

この状態で仕上加工等のためにアクチュエータ５の負荷
圧力を低下させるときは圧力制御切換弁14をオンする。
すると第１ポンプ１のパイロット圧は高圧側の三方制御
弁15から低圧側の三方制御弁16に切換り、第１ポンプ１
の吐出圧力を低圧側の三方制御弁16からのパイロット圧
で制御される設定圧力に降圧する。この第１ポンプの吐
出圧力の降圧によりシャトル弁６で連通しているアクチ
ュエータ５の負荷圧力も降圧側の三方制御弁15の設定圧
力から低圧側の三方制御弁16の設定圧力に降圧して一定
圧力を保持する。

なお、上記実施例においてはアクチュエータ５側の負荷
圧力を昇圧、降圧する場合について説明したが、アクチ
ュエータ５が急停止したとき、可変容量型ポンプである
ため応答遅れによりサージ圧力が発生してもシャトル弁
６が連通しており、従ってこのサージ圧力は三方制御弁
15,16または21のいずれかで制御に取り込まれ、アクチ
ュエータ５の負荷圧力を第１ポンプ１の吐出圧力に追従
させることができるので、サージ圧力がいつまでもアク
チュエータ側に残ることはない。

また、上記実施例においては第１ポンプ１と第２ポンプ
２を同時に運転した場合について説明したが、例えば第
２ポンプ２を先に運転し、第１ポンプ１を後に運転した
場合には、第２ポンプ２のみを運転しているときにシャ
トル弁６により第１ポンプ１の吐出ラインが遮断されて
いるため第２ポンプ２からの吐出油が第１ポンプ１に逆
流することを防ぐことができる。したがって、第１ポン
プ１と第２ポンプ２は運転順位に制約されることなしに
安全に運転することができる。

また、上記実施例においては第１ポンプ１と第２ポンプ
２の２個のポンプを使用した場合について説明したが、
より大流量をアクチュエータ５に供給するために３個、
４個等多くのポンプを使用しても上記実施例と同様な作
用を奏し得る。

例えば第２図に示すように、アンロード付圧力補償制御
形の第２ポンプ２に同様な第３ポンプ７と第４ポンプ８
とを大流量供給用に設け、各ポンプ2,7,8の吐出ライン
に逆止弁25,75,85を接続して逆止弁25,75,85の出口側ポ
ートをシャトル弁６に接続することにより、より大流量
の圧油をアクチュエータ５に送ることができる。

また、第３図に示すように第２ポンプ２と第３ポンプ７
及び第４ポンプ８のカットオフ動作開始圧力の設定値を
変え、各ポンプ2,7,8の吐出側にシャトル弁9,10を設け
るとアクチュエータ５の負荷圧力が低圧のときは大流量
を供給し、アクチュエータ５の負荷圧力が高くなるにし
たがって順次流量を減らすこともでき、アクチュエータ
５の動作を必要に応じて円滑に制御することもできる。

なお、上記各実施例においては各ポンプの吐出油をシャ
トル弁を介して合流する場合について説明したが、複数
の方向切換弁を使用しても良い。

［考案の効果］ この考案は以上説明したように、それぞれカットオフ動
作開始圧力及び吐出流量の各設定値に基づいて自己吐出
圧力により油圧制御弁を介して吐出圧力と吐出流量を制
御する第１と第２の可変容量形ポンプの各吐出ラインを
合流して負荷への圧油供給ラインに圧油を供給する油圧
供給装置において、第１の可変容量形ポンプのカットオ
フ動作開始圧力の設定値を流量制御状態で負荷アクチュ
エータに要求される負荷圧および第２の可変容量形ポン
プのカットオフ動作開始圧力の設定値より高く設定し、
第２の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設
定値を前記負荷圧より高く設定し、また第１と第２の可
変容量形ポンプの各吐出ラインの前記圧油供給ラインへ
の合流部には、第１の可変容量形ポンプの吐出圧力と第
２の可変容量形ポンプの吐出圧力が互いに同圧のときは
第１と第２の可変容量形ポンプの各吐出ラインを共に前
記圧油供給ラインに連通させ、第１の可変容量形ポンプ
の吐出圧力が第２の可変容量形ポンプの吐出圧力より高
いときには第１の可変容量形ポンプの吐出ラインを前記
圧油供給ラインに連通させて第２の可変容量形ポンプの
吐出ラインを閉鎖し、第２の可変容量形ポンプの吐出圧
力が第１の可変容量形ポンプの吐出圧力より高いときに
は第２の可変容量形ポンプの吐出ラインを前記圧油供給
ラインに連通させて第１の可変容量形ポンプの吐出ライ
ンを閉鎖する方向切換弁を設けたので、油圧をアクチュ
エータに供給しているときはアクチュエータ側と高圧側
のポンプ側とは方向切換弁により常に連通されているか
ら、アクチュエータ側の圧油の昇圧と降圧を円滑に制御
することができる。

また、高圧側を優先する方向切換弁で各ポンプの吐出ラ
インが接続されているから、各ポンプの設定圧力や、運
転順序に関係なく安全に運転することができると共に、
あるポンプが故障してもその影響を他のポンプに与える
ことなしに運転することができる。

さらに、高圧側を優先する方向切換弁としてシヤトル弁
を使用すると制御装置の全体構成を簡略化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す油圧回路図、第２図と
第３図は各々他の実施例を示す油圧回路図、第４図と第
５図は各々従来例を示す油圧回路図である。 １…第１ポンプ、２…第２ポンプ、５…アクチュエー
タ、６…シャトル弁、７…第３ポンプ、８…第４ポン
プ、9,10…シャトル弁、25,75,85…逆止弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−106406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−233201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115902（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−66484（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれカットオフ動作開始圧力及び吐出
   流量の各設定値に基づいて自己吐出圧力により油圧制御
   弁を介して吐出圧力と吐出流量を制御する第１と第２の
   可変容量形ポンプの各吐出ラインを合流して負荷への圧
   油供給ラインに圧油を供給する油圧供給装置において、 第１の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設
   定値は流量制御状態で負荷に要求される負荷圧および第
   ２の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設定
   値より高く設定され、 第２の可変容量形ポンプのカットオフ動作開始圧力の設
   定値は前記負荷圧より高く設定され、 第１と第２の可変容量形ポンプの各吐出ラインの前記圧
   油供給ラインへの合流部には、第１の可変容量形ポンプ
   の吐出圧力と第２の可変容量形ポンプの吐出圧力が互い
   に同圧のときは第１と第２の可変容量形ポンプの各吐出
   ラインを共に前記圧油供給ラインに連通させ、第１の可
   変容量形ポンプの吐出圧力が第２の可変容量形ポンプの
   吐出圧力より高いときには第１の可変容量形ポンプの吐
   出ラインを前記圧力油供給ラインに連通させて第２の可
   変容量形ポンプの吐出ラインを閉鎖し、第２の可変容量
   形ポンプの吐出圧力が第１の可変容量形ポンプの吐出圧
   力より高いときには第２の可変容量形ポンプの吐出ライ
   ンを前記圧油供給ラインに連通させて第１の可変容量形
   ポンプの吐出ラインを閉鎖する方向切換弁が設けられて
   いることを特徴とする油圧供給装置。
2. 【請求項２】前記方向切換弁が高圧側を優先するシャト
   ル弁であることを特徴とする請求項１に記載の油圧供給
   装置。