JPH0988839A - 電動油圧ポンプユニットおよび小口径管推進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エネルギーロスが小さく、コンタミネーション
の影響を受けず、かつ容量や外径寸法が小さな油圧源を
用いることが可能な電動油圧ポンプユニット、およびそ
の電動油圧ポンプユニットを用いた小口径管推進装置を
提供する。 【解決手段】シリンダ６を駆動する油圧ポンプ３の駆動
源を三相誘導電動機１に求める電動油圧ポンプユニット
において、インバータ８を三相誘導電動機１の電源供給
ラインに介装する。また、演算器１１において、油圧検
出器１０で検出した吐出圧力信号Ｓ₂をもとに三相誘導
電動機１がオーバーロードにならないような範囲で限界
吐出量Ｑ₀、さらには三相誘導電動機１の限界速度ｖ₀を
求め、三相誘導電動機１の速度が限界速度ｖ₀以下にな
るように、即ち油圧ポンプ３の吐出流量が限界吐出量Ｑ
₀以下となるようにインバータ８を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクチュエータに油圧
を供給する油圧ポンプの駆動源を電動機に求め、かつそ
の電動機の制御により油圧ポンプからアクチュエータに
供給される流量、従ってアクチュエータの速度を任意に
変えることが可能な電動油圧ポンプユニット、およびそ
の電動油圧ポンプユニットを用いた小口径管推進装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】アクチュエータに油圧を供給する油圧ポ
ンプの駆動源を電動機に求める電動油圧ポンプユニット
の従来のものでは、アクチュエータへの流量、つまりア
クチュエータの速度を変えるために、一般的に以下の二
つの方式がとられている。

【０００３】（１） 油圧ポンプとして固定吐出量ポン
プを用い、油圧ポンプの吐出ラインと、アクチュエータ
からタンクへの戻りラインとの間に電磁比例流量制御弁
を設け、電気信号により電磁比例流量制御弁を制御し油
圧ポンプ吐出側からの作動油の逃がし量を変えることに
より、アクチュエータへの供給油量を変える方式。

【０００４】この方式は、図７に示すように、油圧ポン
プ１０３の吐出ラインと、アクチュエータ（図７ではシ
リンダ）１０６からタンク１０４への戻りラインとの間
に圧力補償型の電磁比例流量制御弁１３０をブリードオ
フ接続し、速度設定器１３９からの設定に基づいて電磁
比例流量制御弁用コントローラ１３１より発せられる電
気信号に応じて電磁比例流量制御弁を制御し、油圧ポン
プ１０３の吐出側からの作動油の逃がし量を変えてい
る。但し、図７において、油圧ポンプ１０３の軸と交流
電源１０７で駆動される三相誘導電動機１０１の軸とが
継手１０２を介して連結され、油圧ポンプ１０３とアク
チュエータ１０６との間には動作方向切換弁１０５が接
続されている。

【０００５】（２） 油圧ポンプとして傾転角度を自在
に変えることが出来る機構を備えたプランジャー型可変
吐出量ポンプを用い、電気信号により油圧ポンプの傾転
角度を変えることにより、油圧ポンプからの吐出流量を
変える方式。

【０００６】この方式は、図８に示すように、油圧ポン
プ１０３ａとして傾転角度を自在に変えることが出来る
プランジャー型可変吐出量ポンプを用い、さらに油圧ポ
ンプ１０３ａの傾転角度を変えるための電磁比例レギュ
レータ１４０を設けたものであり、速度設定器１４９か
らの設定に基づいて電磁比例レギュレータ用コントロー
ラ１４１より発せられる電気信号に応じて電磁比例レギ
ュレータ１４０内の電磁比例操作弁１４０ａを制御し、
電磁比例操作弁１４０ａの制御に応じてばね付き単動シ
リンダ１４０ｂを駆動し、油圧ポンプ１０３ａの傾転角
度、従って吐出流量を変えている。但し、シーケンス弁
１４２は、電磁比例レギュレータ１４０に供給するパイ
ロット油圧を確保するために、油圧ポンプ１０３ａの吐
出ラインに設けられる。また、上記以外の構成は図７と
同様であり、図８において、図７と同等の部材には同じ
符号を付してある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）の方式は、
アクチュエータに供給する圧力を補償しながら油圧ポン
プ吐出油量の一部を電磁比例流量制御弁よりタンクへ逃
がす方式のため、逃がす圧油分のエネルギーが無駄にな
ってしまい大きなエネルギーロスが生じるという欠点が
ある。

【０００８】また、上記（１）、（２）共に、供給油量
を遠隔操作するために電気信号を油圧力に変換する過程
で電磁比例流量制御弁や電磁比例レギュレータ（電磁比
例操作弁）等の電磁比例弁を使用しているが、この電磁
比例弁は油中のゴミすなわちコンタミネーションに対し
て脆弱で、コンタミネーションの存在によって作動不良
を起こす可能性がある。そして、このようにコンタミネ
ーションの存在によって油圧源（以下、油圧ポンプおよ
び電動機をまとめて、適宜、油圧源という）の性能およ
び信頼性が大きく左右されるため、コンタミネーション
の発生防止や作動油の清浄度管理に多くの費用や手間が
必要となる。

【０００９】また、小口径管推進機の推進装置等のアク
チュエータとしてよく利用される油圧シリンダの場合、
その推進時には速度、従って油圧シリンダへの供給油量
は比較的少なくて良いが油圧は比較的高圧が要求され
る。その一方、油圧シリンダの引き戻し時には油圧はほ
ぼ無負荷引き戻しでもよいため比較的低圧でよいが、速
度は工程の無駄時間を省くために可能な限り高速が望ま
れ、供給油量の増大が望まれる。しかるに、従来の電動
油圧ポンプユニットにおいては、アクチュエータへの供
給油量を増大させるために油圧ポンプの容量を大きくす
る以外に方法がなく、かつ高圧で使用するときも油圧ポ
ンプからは全油量が吐出される。従って、電動機に要求
される動力は油圧ポンプの最高油圧と最大吐出量を同時
に満たす必要があり、その結果、油圧ポンプ、電動機共
にその容量、外径寸法が非常に大きなものになってしま
う。

【００１０】本発明の目的は、エネルギーロスが小さ
く、コンタミネーションの影響を受けず、かつ容量や外
径寸法が小さな油圧源を用いることが可能な電動油圧ポ
ンプユニット、およびその電動油圧ポンプユニットを用
いた小口径管推進装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、アクチュエータに油圧を供給する
油圧ポンプの軸と電動機の軸とが継手を介して連結され
上記油圧ポンプを上記電動機で駆動する電動油圧ポンプ
ユニットにおいて、電動機への電源供給ラインに介装さ
れたインバータと、前記電動機の回転速度を設定しその
回転速度に基づく速度設定信号を出力する速度設定手段
と、前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられその油圧ポ
ンプの吐出側圧力を検出してその圧力に基づく吐出圧力
信号を出力する吐出圧力検出手段と、前記速度設定手段
からの速度設定信号および前記吐出圧力検出手段からの
吐出圧力信号を入力し、電動機の容量に対応する油圧ポ
ンプの吐出流量と吐出圧力の関係に基づき前記電動機が
オーバーロードにならないような限界速度を求め、その
限界速度と前記速度設定信号に対応する回転速度とを比
較していずれか低い方の速度に対応する信号を速度指令
信号としてインバータに対して出力する演算器と、を有
することを特徴とする電動油圧ポンプユニットが提供さ
れる。

【００１２】このように構成した本発明において、イン
バータは交流電源の周波数変換装置であり、このインバ
ータを電動機の電源供給ラインに介装することにより、
交流電源の周波数を変化させて電動機の回転速度を任意
に設定することが可能になり、従って、油圧ポンプの吐
出流量を変更、調整することが可能になる。基本的に
は、電動機の回転速度は速度設定手段において設定さ
れ、その回転速度に基づく速度設定信号が速度設定手段
より演算器を介して速度指令信号としてインバータに出
力され、そのインバータの制御により上記設定速度で電
動機が回転する。

【００１３】電動機を商用電源周波数で運転したときに
発生し得る油圧ポンプの圧力と流量で定まる動力（ｋ
ｗ）を上限として電動機の容量を選定した場合、商用電
源周波数により決まる速度を超える高速域で電動機を運
転するためには、電動機がオーバーロードにならないよ
うにするため、商用電源周波数で運転するときよりも油
圧ポンプの圧力を制限（小さく）しなければならない。
これに対し、負荷の圧力を制限することが困難なときに
は、逆に油圧ポンプの圧力に応じて油圧ポンプの吐出流
量を制限、従って電動機の速度を（上記高速域で）制限
する必要がある。

【００１４】本発明は、上記のうちの後者の方式、つま
り油圧ポンプの圧力に応じてその吐出流量を制限する方
式を利用する。即ち、油圧ポンプの吐出ラインに設けら
れた吐出圧力検出手段によって油圧ポンプの吐出側圧力
を検出し、それに基づく吐出圧力信号を演算器に入力す
る。そして、演算器において、前述のように選定され
た、または予め定数として設定あるいは記憶しておいた
電動機の容量に対応する油圧ポンプの吐出流量と吐出圧
力の関係に基づいて、電動機がオーバーロードにならな
いような限界速度を求め、その限界速度と前述の速度設
定手段からの速度設定信号に対応する回転速度とを比較
し、それらのうちいずれか低い方の速度に対応する信号
を速度指令信号としてインバータに対して出力する。こ
れにより、電動機の速度が常に限界速度以下に設定さ
れ、油圧ポンプからの吐出流量が常に油圧ポンプの圧力
に応じた限界吐出量以下に設定される。

【００１５】その結果、アクチュエータへの供給油量を
増大させるために油圧ポンプおよび電動機の容量や外径
寸法を大きくする必要がなくなり、小さな油圧源を用い
ることが可能となる。

【００１６】ところで、上記のようにインバータで電動
機を制御する場合、一般に超微速運転（５〜６Ｈｚ程
度）が長時間行えないという問題がある。また、電動機
の熱耐量が小さいときや冷却性能が劣るような場合、低
速域（例えば、２０〜３０Ｈｚ以下）では長時間安定し
て定格トルクを発生することが出来ないという問題もあ
る。

【００１７】これに対し、本発明では、前述のような電
動油圧ポンプユニットにおいて、油圧ポンプの吐出ライ
ンとアクチュエータからタンクへの戻りラインとの間
に、油圧ポンプの吐出側の所定流量の油を直接前記タン
クに逃がす流量制御弁と、前記速度設定手段で設定した
速度が所定の値以下の時に上記流量制御弁への流路を開
にし前記速度設定手段で設定した速度が所定の値以上の
時に上記流量制御弁への流路を閉にする流路切換弁とを
さらに挿入し、前記演算器は、上記流路切換弁が開にな
ったときに、流量制御弁で逃がした油の流量に見合う分
だけ電動機の回転速度を増加するようインバータへ入力
する速度指令信号を変化させる。

【００１８】このような構成で、流量制御弁から逃がす
油の流量を、予め低速回転時、例えば２０〜３０Ｈｚで
の運転時の吐出量に相当する流量に決めておく。流路切
換弁は、前述の速度設定手段で設定した速度が所定値以
下になったら流量制御弁への流路を開にする。流量制御
弁への流路を開にするための上記所定値としては、油圧
ポンプの吐出流量が上記流量制御弁の通過流量と略同等
となる値程度にしておく。そして、上記流路切換弁が開
になったと同時に、演算器からインバータへ入力する速
度指令信号を変化させ（速度設定手段で元々設定した速
度よりも増加方向にシフトさせ）、これによって流量制
御弁で逃がした油の流量に見合う分だけ電動機の回転速
度が増加する。つまり、流量制御弁で逃がす流量分だけ
の油を余計に油圧ポンプから吐出させて油圧ポンプの安
定化を図り、一方、アクチュエータには速度設定手段で
元々設定した速度（超微速域や低速域）に対応する分の
圧油を供給し、所望の動作をアクチュエータに行わせ
る。

【００１９】上記の結果、電動機を超微速域や低速域で
運転するような場合でも、長時間安定した運転が可能に
なる。また、流量制御弁から一定量の圧油を逃がすこと
により若干のエネルギーロスが増えることにはなるが、
従来の方式のように吐出流量の全量を逃がし量の対象と
しているわけではないので、エネルギーロスは従来の方
式よりもはるかに少なくてすむ。

【００２０】また、前述のように構成した本発明におい
ては、発進立坑内に設置され、先端に先導体を装着した
小口径管を地中へ推進させてその小口径管を地中に埋設
する小口径管推進装置において、油圧ポンプを前記電動
機で駆動する機構を前述のような電動油圧ポンプユニッ
トで構成したことを特徴とする小口径管推進装置が提供
される。

【００２１】上記において、好ましくは、インバータの
最高出力周波数を商用電源周波数を超えた周波数とす
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明による電動油圧ポンプユニ
ットおよび小口径管推進装置の第１の実施形態につい
て、図１から図６を参照しながら説明する。

【００２３】まず、本発明の電動油圧ポンプユニットの
構成を説明する。図１において、油圧ポンプ３の軸と三
相誘導電動機１の軸とが継手２を介して連結され、三相
誘導電動機１と交流電源７の間にはインバータ８が介装
されている。交流電源７は商用電源（日本国内では５０
Ｈｚまたは６０Ｈｚ）であり、油圧ポンプ３としては固
定吐出量ポンプを用いる。油圧ポンプ３の吐出ラインに
は動作方向切換弁５を介して油圧アクチュエータである
シリンダ６が接続されている。シリンダ６からの戻りラ
インは動作方向切換弁５を介してタンク４に接続されて
いる。なお、図１では、動作方向切換弁５を電磁弁とし
ているが手動切換弁でもよく、シリンダ６は油圧モータ
等でもよい。

【００２４】速度設定器９は三相誘導電動機１の回転速
度をボリューム等で設定するためのものであり、その回
転速度に基づく速度設定信号Ｓ₁が演算器１１へ出力さ
れる。また、油圧ポンプ３の吐出ラインには油圧検出器
１０が取り付けられており、油圧ポンプ３の吐出側圧力
が検出され（吐出圧力信号Ｓ₂）演算器１１へ出力され
る。演算器１１は、後述するような演算処理を行った上
でインバータ８に速度指令信号Ｓ₃を出力し、インバー
タ８は交流電源７の周波数を速度指令信号に応じた周波
数に変更して三相交流電動機１に供給する。

【００２５】次に、上記のような電動油圧ポンプユニッ
トが用いられる機械装置の一例である小口径管推進装置
について説明する。

【００２６】小口径管推進装置は、図２に示すように、
先導体２１が鋼製管またはコンクリート製のヒューム管
で構成された小口径管２３の先端に取り付けられ、発進
立坑２２内に小口径管２３を推進させる推進装置２４が
備えられている。推進装置２４は、プッシャーリング２
４ａ、油圧シリンダ２４ｂ、反力受架台２４ｃ、推進装
置油圧源２４ｄ、油圧ホース２４ｅ等により構成されて
おり、推進装置油圧源２４ｄは地上に設置され、反力受
架台２４ｃに発生する反力は反力受け材２５を介して地
山に伝えられる。油圧シリンダ２４ｂは、図１の電動油
圧ポンプユニットにおけるシリンダ６に相当する。但
し、推進装置油圧源２４ｄは地上ではなく発進立坑２２
内に設置されることもある。このような構成の小口径管
推進装置は、先導体２１を装着した小口径管２３を地中
へ推進させて小口径管２３を地中に埋設する装置であ
る。なお、先導体２１には、カッター等の掘削機能を具
備する場合もあり、その際は先端掘削装置と呼ばれるこ
ともある。

【００２７】次に、本実施例の電動油圧ポンプユニット
の動作を説明する。インバータ８は交流電源７の周波数
変換装置であり、このインバータ８を三相誘導電動機１
の電源供給ラインに介装することにより、交流電源７の
周波数を変化させて三相誘導電動機１の回転速度を任意
に設定することが可能になり、従って、油圧ポンプ３の
吐出流量を変更、調整することができる。一般的にこの
様な用途に用いられるインバータは単体で市販されてい
るものであり、出力周波数の最大値は１２０Ｈｚや２４
０Ｈｚなどであり、商用電源の周波数（５０Ｈｚや６０
Ｈｚ）を大幅に超えている。従って、油圧ポンプ３が固
定吐出量ポンプであっても、あるいは容量の小さいポン
プであっても、油圧ポンプを高速回転させれば所望の大
きな吐出流量が得られる。

【００２８】ところが、上述したようにインバータを用
いて油圧ポンプを高速回転させ大きな吐出流量を得よう
とすると、油圧ポンプに組み合わせる電動機の容量と得
ようとする吐出圧力との関係が問題になる。即ち、電動
機を商用電源周波数で運転したときに発生し得る油圧ポ
ンプの圧力と流量で定まる動力（ｋｗ）を上限として電
動機の容量を選定した場合、商用電源周波数により決ま
る速度を超える高速域で電動機を運転するためには、電
動機がオーバーロードにならないようにするため、商用
電源周波数で運転するときよりも油圧ポンプの圧力を制
限（小さく）しなければならない。これに対し、負荷の
圧力を制限することが困難なときには、逆に油圧ポンプ
の圧力に応じて油圧ポンプの吐出流量を制限、従って電
動機の速度を（上記高速域で）制限する必要がある。

【００２９】本実施形態では、後者の方式、つまり油圧
ポンプ３の圧力に応じてその吐出流量を制限する方式を
利用する。即ち、油圧検出器１０によって油圧ポンプ３
の吐出側圧力を検出し、それに基づく吐出圧力信号Ｓ₂
を演算器１１に入力する。そして、演算器１１におい
て、前述のように選定された、または予め定数として設
定あるいは記憶しておいた三相誘導電動機１の容量に対
応する油圧ポンプ３の吐出流量と吐出圧力の関係（図３
のＡ参照）に基づいて、三相誘導電動機１がオーバーロ
ードにならないような限界吐出量Ｑ₀を吐出圧力信号Ｓ₂
から求める（図３参照）。さらに、その限界吐出量Ｑ₀
から三相誘導電動機１の限界速度ｖ₀を求め、限界速度
ｖ₀と前述の速度設定器９からの速度設定信号Ｓ₁に対応
する回転速度ｖとを比較し、それらのうちいずれか低い
方の速度に対応する信号を速度指令信号Ｓ₃としてイン
バータ８に対して出力する。これにより、三相誘導電動
機１の速度が常に限界速度ｖ₀以下に設定され、油圧ポ
ンプ３からの吐出流量が常に油圧ポンプ３の圧力に応じ
た限界吐出量Ｑ₀以下に設定される。

【００３０】図２の小口径管推進装置を運転する場合、
特に、引き戻し時において速度が速いことが求められ、
その引き戻し速度は速い方が良い。しかるに、図７およ
び図８で前述したような従来の電動油圧ポンプユニット
を用いた場合には、商用電源の周波数（５０Ｈｚまたは
６０Ｈｚ）によって決まる電動機の回転速度に対応する
吐出流量が油圧ポンプの吐出流量の限界となるため、引
き戻し速度を増速するためには油圧ポンプの容量を大き
くするしかなく、油圧ポンプの容量を大きくするために
は、電動機自体の容量も図３に示すようにＡで示す商用
電源によって規定される容量からＢで示す容量に大きく
しなければならない。このように従来の方式では、油圧
ポンプの容量および電動機の容量を共に大きくする必要
があり、油圧源の外径寸法が大きくなり、そのような油
圧源の収納や設置スペースの確保の点で問題が生ずる。

【００３１】これに対し、本実施形態では前述のように
演算器１１で処理することによって、三相誘導電動機１
がオーバーロードにならない範囲でその回転速度、従っ
て油圧ポンプ３の吐出流量を変更できるため、小口径管
推進装置の引き戻し速度の増速要求に応じたシリンダ６
への供給油量増大のために、油圧ポンプ３および三相誘
導電動機１の容量や外径寸法を大きくする必要がなくな
り、小さな油圧源を用いることが可能となる。

【００３２】また、一般に、小口径管推進装置では、推
進時には大きな圧力を必要とする反面、速度、従って吐
出流量は小さくてもよく、引き戻し時にはあまり大きな
圧力は必要としない反面、速い速度、従って大きな吐出
流量が必要である。つまり、油圧ポンプの圧力と吐出流
量の関係を示す図４において、推進時には作動油の圧力
と流量がＤで示す領域にあればよく、引き戻し時にはＥ
で示す領域にあればよい。小口径管推進装置に本実施形
態の電動油圧ポンプユニットを用いた場合、三相誘導電
動機１がオーバーロードにならない範囲でその回転速
度、従って油圧ポンプ３の吐出流量を変更できるため、
商用電源によって規定される動力Ａは必ずしも必要では
なく、例えば、Ｃで示される容量まで三相誘導電動機１
の容量を低下することも可能である。すなわち、三相交
流電動機１の選定に当たって、油圧ポンプ３の容量や外
径寸法、および商用電源の周波数による制約がなくな
り、負荷の要求する動力のみによって三相交流電動機１
の容量を決定することが可能になる。

【００３３】なお、負荷の種類によっては吐出流量が低
下してアクチュエータの動作速度が低下すると、トルク
や推力が低下する場合も多い。そのような場合に上記の
ような電動油圧ポンプユニットで制御を行おうとすると
ハンチングを起こす可能性がある。この時、例えば吐出
圧力信号Ｓ₂を移動平均するなどしてフィードバックの
時定数を大きくすれば、三相交流電動機１のオーバーロ
ードに対する時定数は充分に大きいことから、上記のよ
うなハンチングの発生を回避することができる。

【００３４】以上のような本実施形態によれば、インバ
ータ８を三相誘導電動機１の電源供給ラインに介装する
ので、三相誘導電動機１の回転速度、従って油圧ポンプ
３の吐出流量を任意に変更、調整することができる。ま
た、商用電源の周波数を大幅に超えた周波数で三相誘導
電動機１を運転して大きな供給油量を得ることも可能で
ある。

【００３５】しかも、演算器１１において、三相誘導電
動機１がオーバーロードにならないような限界吐出量Ｑ
₀を吐出圧力から求め、その限界吐出量Ｑ₀から三相誘導
電動機１の限界速度ｖ₀を求め、限界速度ｖ₀と速度設定
器９で設定した回転速度ｖとを比較して低い方の速度を
インバータ８に指定するので、三相誘導電動機１の速度
が常に限界速度ｖ₀以下に設定され、油圧ポンプ３から
の吐出流量が常に油圧ポンプ３の圧力に応じた限界吐出
量Ｑ₀以下に設定される。つまり、三相誘導電動機１が
オーバーロードにならない範囲でその回転速度、従って
油圧ポンプ３の吐出流量を変更できるため、シリンダ６
への供給油量増大のために油圧ポンプ３および三相誘導
電動機１の容量や外径寸法を大きくする必要がなくな
り、小さな油圧源を用いることが可能となる。

【００３６】また、油圧ポンプ３からの吐出油量の一部
を直接タンク４へ逃がすことがないため、エネルギーロ
スを小さくすることができる。さらに、電磁比例弁を一
切使用しないので、コンタミネーションの影響を受ける
ことがほとんどない。

【００３７】次に、本発明によるの第２の実施形態につ
いて、図５および図６を参照しながら説明する。

【００３８】上記のようにインバータで電動機を制御す
る場合、一般に超微速運転（５〜６Ｈｚ程度）が長時間
行えないという問題がある。また、電動機の熱耐量が小
さいときや冷却性能が劣るような場合、低速域（例え
ば、２０〜３０Ｈｚ以下）では長時間安定して定格トル
クを発生することが出来ないという問題もある。本実施
形態はこのような不具合を回避するためのものである。

【００３９】本実施形態では、図５に示すように、油圧
ポンプ３の吐出ラインとシリンダ６からタンク４への戻
りラインとの間に流量制御弁１２および流路開閉切換弁
１３をブリードオフ接続する。そして、流量制御弁１２
から直接タンク４に逃がす油の流量を、予め低速回転
時、例えば２０〜３０Ｈｚでの運転時の吐出量に相当す
る流量Ｑ₁（図６参照）に決めておく。流路開閉切換弁
１３には、速度設定器９で設定した速度が所定値ｖ
₁（図６参照）以下になったら演算器１４より制御信号
Ｓ₄が入力され、流路開閉切換弁１３は制御信号Ｓ₄が入
力されると開になり流量制御弁１２より油が逃がされ
る。流路開閉切換弁１３を開にするための所定値ｖ₁と
しては、油圧ポンプ３の吐出流量が流量制御弁１２の通
過流量と略同等となる値程度にしておく。

【００４０】そして、流路開閉切換弁１３が開になった
と同時に、演算器１４からインバータ８へ入力する速度
指令信号Ｓ₃を変化させ、速度設定器９で元々設定した
速度よりも三相誘導電動機１の回転速度が増加する方向
にシフトさせて流量制御弁１２で逃がす流量Ｑ₁だけの
油（いわばダミーの圧油）を余計に油圧ポンプ３から吐
出させるようにする。この流量Ｑ₁の概念を図６に示
す。つまり、速度設定器９で設定した速度がｖ₁以下に
なったら、その流量Ｑ₁に見合う分だけ三相誘導電動機
１の回転速度を増加方向にシフトさせ、流量制御弁１２
で逃がした油の流量Ｑ₁だけ余計に油圧ポンプ３から吐
出させる。これにより油圧ポンプ３を安定に運転するこ
とが可能となる。一方、シリンダ６には速度設定器９で
設定した速度（超微速域や低速域）に対応する分の圧油
が供給されるため、所望の動作を行わせることができ
る。

【００４１】以上のような本実施形態によれば、第１の
実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、速度設定
器９で設定した速度がｖ₁以下になった時に流路開閉切
換弁１３を開にして流量制御弁１２より圧油を逃がし、
その流量Ｑ₁に見合う分だけ三相誘導電動機１の回転速
度を増加させ、流量Ｑ₁だけ余計に油圧ポンプ３から吐
出させるので、三相誘導電動機１を超微速域や低速域で
運転するような場合でも、長時間安定した運転が可能に
なる。

【００４２】また、流量制御弁１２から一定量の圧油を
逃がすことにより若干のエネルギーロスが増えることに
はなるが、従来の方式のように吐出流量の全量を逃がし
量の対象としているわけではないので、エネルギーロス
は従来の方式よりもはるかに少なくてすむ。但し、図５
において、図１と同等の部材には同じ符号を付した。

【００４３】なお、上記では、小口径管推進装置に本発
明の電動油圧ポンプユニットを適用する場合を中心に説
明したが、小口径管推進装置例以外の装置、例えばシー
ルド掘進機のシールドジャッキ駆動用ポンプユニット、
その他の建設機械や工作機械のアクチュエータ等に適用
してもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、インバータを電動機の
電源供給ラインに介装するので、電動機の回転速度、従
って油圧ポンプの吐出流量を任意に変更、調整すること
ができ、商用電源の周波数を大幅に超えた周波数で三相
誘導電動機を運転して大きな供給油量を得ることも可能
である。しかも、電動機がオーバーロードにならない範
囲でその回転速度、従って油圧ポンプの吐出流量を変更
できるため、アクチュエータへの供給油量増大のために
油圧ポンプおよび電動機の容量や外径寸法を大きくする
必要がなくなり、油圧源、従って電動油圧ポンプユニッ
ト全体を小型化することができる。

【００４５】また、油圧ポンプからの吐出油量の一部を
直接タンクへ逃がすことがないため、エネルギーロスを
小さくすることができる。従って、装置全体のヒートバ
ランスが改善され、油圧タンクも小さくて済む。

【００４６】さらに、電磁比例弁を一切使用しないの
で、コンタミネーションの影響を受けることがほとんど
ない。従って、作動油の管理、なかんずく作動油の清浄
度の管理にかける手間と費用を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による電動油圧ポンプ
ユニットの構成を示すブロック図である。

【図２】図１の電動油圧ポンプユニットが用いられる小
口径管推進装置を示す図である。

【図３】図１の三相誘導電動機の容量に対応する油圧ポ
ンプの吐出流量と吐出圧力の関係を示す図である。

【図４】油圧ポンプの吐出流量と吐出圧力の関係を示す
図であって、三相誘導電動機の容量を低下することが可
能であることを説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による電動油圧ポンプ
ユニットの構成を示すブロック図である。

【図６】流量制御弁で逃がす油の流量、即ち油圧ポンプ
から余計に吐出させる油の流量の概念を示す図である。

【図７】従来の電動油圧ポンプユニットの構成を示すブ
ロック図であって、油圧ポンプとして固定吐出量ポンプ
を用い、油圧ポンプの吐出ラインとアクチュエータから
タンクへの戻りラインとの間に電磁比例流量制御弁を設
け、電気信号により電磁比例流量制御弁を制御し油圧ポ
ンプ吐出側からの作動油の逃がし量を変えることによ
り、アクチュエータへの供給油量を変える方式を示す図
である。

【図８】従来の電動油圧ポンプユニットの構成を示すブ
ロック図であって、油圧ポンプとして傾転角度を自在に
変えることが出来る機構を備えたプランジャー型可変吐
出量ポンプを用い、電気信号により油圧ポンプの傾転角
度を変えることにより、油圧ポンプからの吐出流量を変
える方式を示す図である。

【符号の説明】

１ 三相誘導電動機 ２ 継手 ３ 油圧ポンプ ４ タンク ５ 動作方向切換弁 ６ シリンダ ７ 交流電源 ８ インバータ ９ 速度設定器 １０ 油圧検出器 １１ 演算器 １２ 流量制御弁 １３ 流路開閉切換弁 １４ 演算器 ２１ 先導体 ２２ 発進立坑 ２３ 小口径管 ２４ 推進装置 Ｓ₁ 速度設定信号 Ｓ₂ 吐出圧力信号 Ｓ₃ 速度指令信号 Ｓ₄ 制御信号 Ｑ₀ 限界吐出量

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータに圧油を供給する油圧ポ
   ンプの軸と電動機の軸とが継手を介して連結され前記油
   圧ポンプを前記電動機で駆動する電動油圧ポンプユニッ
   トにおいて、 前記電動機への電源供給ラインに介装されたインバータ
   と、 前記電動機の回転速度を設定しその回転速度に基づく速
   度設定信号を出力する速度設定手段と、 前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられその油圧ポンプ
   の吐出側圧力を検出してその圧力に基づく吐出圧力信号
   を出力する吐出圧力検出手段と、 前記速度設定手段からの速度設定信号および前記吐出圧
   力検出手段からの吐出圧力信号を入力し、前記電動機の
   容量に対応する前記油圧ポンプの吐出流量と吐出圧力の
   関係に基づき前記電動機がオーバーロードにならないよ
   うな限界速度を求め、前記限界速度と前記速度設定信号
   に対応する回転速度とを比較していずれか低い方の速度
   に対応する信号を速度指令信号として前記インバータに
   対して出力する演算器と、 を有することを特徴とする電動油圧ポンプユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電動油圧ポンプユニット
   において、前記油圧ポンプの吐出ラインと前記アクチュ
   エータからタンクへの戻りラインとの間に、油圧ポンプ
   の吐出側の所定流量の油を直接前記タンクに逃がす流量
   制御弁と、前記速度設定手段で設定した速度が所定の値
   以下の時に前記流量制御弁への流路を開にし前記速度設
   定手段で設定した速度が所定の値以上の時に前記流量制
   御弁への流路を閉にする流路切換弁とをさらに挿入し、
   前記演算器は、前記流路切換弁が開になったときに、前
   記流量制御弁で逃がした油の流量に見合う分だけ前記電
   動機の回転速度を増加するよう前記インバータへ入力す
   る速度指令信号を変化させることを特徴とする電動油圧
   ポンプユニット。
3. 【請求項３】 発進立坑内に設置され、先端に先導体を
   装着した小口径管を地中へ推進させて前記小口径管を地
   中に埋設する小口径管推進装置において、前記油圧ポン
   プを前記電動機で駆動する機構を請求項１記載の電動油
   圧ポンプユニットで構成したことを特徴とする小口径管
   推進装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の小口径管推進装置におい
   て、前記インバータの最高出力周波数を商用電源周波数
   を超えた周波数としたことを特徴とする小口径管推進装
   置。