JPS63239386A - 油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば油圧ポンプよりの吐出動ツノ（圧力、
流量）を用いて負荷を制御する油圧制御装置。特に吐出
圧力と負荷圧力との整合による動力損失を最小にするパ
ワーマツチングに関するものである。

［従来の技術］ 第３図は例えば従来の油圧制御装置の一例を示す回路図
であり、 図において、１は電動機、３は油タンク、６は主管路、
７は主管路６の吐出圧力を許容限界内に保持するリリー
フ弁、８は油圧シリンダなどを用いた負荷、１５は例え
ば回転軸に設けられた斜板を傾転し吐出流量の制御を行
うピストン形の可変容量ポンプ、１６は主管路６の吐出
圧力と負荷圧力との圧力差がバネ力に抗して作動し油圧
回路を切換える比例絞り切換弁、１７は主管路６の吐出
圧力と設定圧力との関連により油圧回路を切換えるプレ
ッシャコンペンセータ、１８は可変容量ポンプ１５の斜
板の傾転角度を制御するシリンダ、１９は電磁弁、２０
はサージ吸収弁である。

従来の油圧制御装置は上記のように構成され、動力電源
より励磁される電動機１は可変容量ポンプ１５へ連接し
常時一定高速度回転を行う。

可変容量ポンプ１５に内設された複数のピストンは回転
軸に設けられた斜板の傾転角度によって決められるスト
ロークの往復運動を行い、圧力と流量よりなる吐出動力
は傾転角度に応じて変わる。主管路６内への吐出動力は
電磁弁１９を経て負荷８へ供給される。比例絞り切換弁
１６には吐出圧力と負荷圧力が加えられ、負荷圧力が変
化して両者の圧力差が所定のバネ力より大きくなると、
油圧回路がり換わりシリンダ１Ｂに吐出圧力が加わって
可変容量ポンプ１５の斜板の傾転角度が調節され吐出圧
力が制御される。従って上記圧力差は常に所定値に保持
される。プレッシャコンペンセータ１７はリリーフ弁７
と組合わされて吐出圧力の最高値を検知して油圧回路を
切換え、ポンプの斜板を調節して吐出動力を制御し可変
容量ポンプ１５の最高吐出圧力を規制する。サージ吸収
弁２０は負荷の急撃な変動により発生するサージ圧力の
発生を抑制する。

上記作動において可変容量ポンプ１５は常時一定高速度
回転を継続する。

上記のとおり、可変容量ポンプ１５の吐出圧力は負荷の
変動に対応して制御され、常に負荷圧力と所定の圧力差
に整合されるので、負荷に必要な圧力と流量が供給され
動力損失が最小になり効率良く動作してパワーマツチン
グが行える。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の油圧制御装置では、負荷の変動に対
応して吐出動力が制御され、可変容量ポンプ１５の吐出
動力と負荷動力とのパワーマツチングが常に行われてい
るが、吐出動力制御は常時一定高速度回転する可変容量
ポンプ１５の回転軸に設けられた斜板の傾転角度を調節
して行われるため、無負荷時でも回転が継続される。従
ってポンプの動力損失が大きく発熱による油温上昇のた
め油の劣化が顕著になり、これの抑制には油量の増加が
要求されて油タンク３の寸法が大きくなる。

上記従来装置は油圧機器にて構成されているため、設定
圧力ならびに流量調整などは部品や一部の機器の交換な
ど機械式に行われるので保守点検のサービス空間を大き
く設けなければならず、従って工作機械や建設機械など
への実装のための占有空間が増加し適用が制限される。

可変容量ポンプ１５に用いられるボールベアリングなら
びに摺動部は常時高速度回転を行うため寿命制限されそ
の保守期間が短縮される。

またｌ♂動部による金属粉末や不純物の混入による作動
油の汚染や劣化のためコンタミネーションの管理も厳密
に行わなければならず、騒音が常時発生するという問題
点がめった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、ポンプは常時高速度回転を行うことなく、吐出動力
の調整はポンプの回転制御により行え、動力損失が小ざ
く発熱の抑制や寿命期間が延長でき、各種負荷に対し機
器構成を変えることなく、小形コンパクトの単一機種を
用いて動力の整合によるパワーマツチングができ、各種
機械への実装ならびにサービス空間の小さい油圧制御装
置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る油圧制御装置は、電動機と機械的に結合
されその回転速度に応じて吐出動力を主管路へ出力する
定容量ポンプと、吐出動力と吐出動力にて制御される負
荷に加わる負荷動力のそれぞれの圧力に感応する第１圧
力センサならびに第２圧力センサと、吐出動力と負荷動
力との管路内圧力損失に該当する差圧を発生する差圧補
正器と、第２圧力センサ出力と差圧補正器出力の加緯と
第１圧力センサ出力との偏差圧力を出力する差動回路と
、偏差圧力にて補正された第１圧力センサ出力に応じた
制御信号を出力する制御回路と、制御回路出力を電動機
の回転制御信号に変換する変換器を設けたものである。

［作用］ この発明においては、主管路内吐出圧力と負荷圧力をそ
れぞれ検知する第１圧力センサならびに第２圧力センサ
を設け、第２圧力センサ出力を吐出圧力と負荷圧力との
圧力損失に該当する差圧にて補正して、第１圧力センサ
出力との偏差圧力を得て、上記偏差圧力にて補正された
第１圧力センサ出力を変換器にて信号変換して電動機の
回転制御を行うので、ポンプの吐゛出動力と負荷動力は
例え負荷が変動しても常に所定の関係に保持されて、動
力損失の少いパワーマツチングされた油圧制御が行える
。

［実施例］ 本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明する
。第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、 図において、１．３．６〜８．１９は上記従来装置と同
一でおり、２は例えば傾転角度が固定された斜板を回転
軸にそなえて回転速度に応じて圧力と流量よりなる吐出
動力が制御されるピストン形の定容量ポンプ、４はアキ
ュムレータ、５はアキュムレータ４への充満時間が小さ
くその放出時間の大きいフローレギュレータ、９は主管
路６の吐出圧力に感応する第１圧力センサ、１０は負荷
圧力に感応する第２圧力センサ、１１は吐出動力と負荷
動力との間の圧力損失相当の差圧を発生する差圧補正器
、１２は吐出圧力と補正された負荷圧力との偏差圧力を
出力する差動回路、１３は第１圧力センサ９出力を差動
回路１２出力にて補正しその出力に比例した電圧又は電
流を出力する制御回路、１４は電気的に構成され入力電
圧又は電流に応じて電動機１の回転速度を制御する電圧
又は周波数信号を出力する変換器を示している。

上記のように構成された油圧制御装置においては、定容
量ポンプ２は電動機１と連接されその回転速度は電動機
１と同一であり、吐出動力は回転速度に比例し主管路６
へ出力され、電磁弁１９の作動により負荷８へ供給され
る。主管路８内の吐出圧力を所定の最高圧力内に保持す
るため、リリーフ弁７を設けて異常吐出圧力の発生を防
止している。

第１圧力センサ９には主管路６の吐出圧力が、第２圧力
センサ１０には負荷圧力がそれぞれ入力され、第２圧力
センサ１０出力には吐出動力と負荷動力との間の圧力損
失（５〜７に！Ｉｆ／ｃｄ＞に相当する差圧が差圧補正
器１１より加えられ、それぞれ差動回路１２にてその偏
差圧力が得られる。制御回路１３には主管路６内圧力に
感応する第１圧力センサ９出力と上記差動回路１２出力
が入力され、負荷の変動に応する差動回路１２出力の偏
差圧力にて補正された第１圧力センサ９出力に比例する
電圧又は電流信号を出力する。変換器１４は制御回路１
３より電圧又は電流信号を受は電動機１の回転速度制御
を行う電圧又は周波数信号に変換する即らインバータと
しての作用を行う。

変換器１４としてインバータを用いると、インバータは
ランプ特性をそなえているので定容量ポンプ２の起動な
らびに停止時又は負荷の急変時における油圧回路のサー
ジ圧力の発生や電動機１の突入、遮断の動作の緩衝作用
がある。

従って、円滑な制御特性が得られる。

第２図は圧力補正回路の一例を示し、図において、２２
はオペアンプ、十Ｅ、−Ｅは直流電源であり、入力に主
管路６内圧力として第１圧力センサ９出力Ｐ１と補正の
ための差動回路１２出力士寵が入力される。例えば図示
の回路においてはオペアンプ２２の利（ｑは１に等しく
、出力にはそれぞれの入力が加算されてＰ１±Ｐ〆　が
得られ第１圧力センサ９出力が補正される。オペアンプ
２２の利得は回路定数を変えることにより任意の値に選
定できる。

アキュムレータ４とフローレギュレータ５は定容量ポン
プ２の起動、停止ならびに負荷の急変などによる吐出動
力の急峻な変化による過渡応答時に発生するサージ圧力
の発生やハンティングの防止のための緩衝作用を行い、
上記変換器１４に用いられるインバータのランプ特性の
作用と共に定容量ポンプ２の適正な制御が行える。

上記のとおり、吐出動力と負荷動力は常時所定圧力差に
て整合するようパワーマツチングが行われる。

流量制御時において第１圧力センサ９と第２圧力センサ
１０とより得られた吐出圧力と負荷圧力との差圧が、所
定圧力差に保持できるよう定容量ポンプ２の吐出量の制
御が行われる。

このとぎの動力損失は ポンプ吐出徂×所定圧力差　　である。

圧力制御時においてはポンプ吐出量はほぼ零になり吐出
圧力はリリーフ弁６の最高圧力に等しくなり、このとき
の動力損失は リリーフ弁６へのベント流ｆｉｘ吐出圧力士固定吐出ポ
ンプ２の内部損失　　となりその値は非常に小さくなる
。

流量制御時、圧力制御時及び中立時のすべての状態にお
いて、定容量ポンプ２は負荷に必要な圧力と流量、が供
給されるのでパワーマツチングによる動力損失は最小と
なり、更に定容量ポンプ２は常時高速回転を行わないの
で大幅な省エネルギが実現できる。

本装置は電気機器を多く導入しているので、差圧補正器
１１や制御回路１３の変更及び調整はコイルバネや一部
の油圧機器の交換などを行うことなく、電気的に容易に
行えるので各種の負荷制御に広く適用できる。更にシー
ケンス制御やプログラム制御も関連機器の付加により容
易に行える。定容量ポンプ２は常時高速度回転を行うこ
となく吐出量が回転数により制御されるので発熱ならび
に騒音の発生が抑制され、従って熱発生が逓減されるの
で油の劣化が緩和し油タンクの容量が１／３〜１／４と
著しく小さくなり、装置が小形コンパクトになるので実
装空間が小さく各種機械への実装が容易になる。

定容量ポンプ２は低コストで作動時間も逓減されるので
寿命が延長され、電気機器の導入による摺動部が減少す
るので装置の信頼性が向上し保守期間の延長もできる。

またコンタミネーションの管理も容易になる。

定容量ポンプ２は斜板式の他科軸式ピストンポンプやギ
ヤポンプなどが使用できる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、電動機により駆動され
る定容量ポンプの吐出圧力と負荷圧力に個別に感応する
第１圧力センサ及び第２圧力センサと、第２圧力センサ
を差圧補正し、第１圧力センサとの８差圧力を出力する
差動回路と、第１圧力センサ出力を偏差圧力にて補正し
制御信号を出力する制御回路と、制御回路出力を電動機
の回転制御信号に変換する変換器を設ける簡単な構造に
より、 定容量ポンプは常時高速度回転を行うことなく、負荷の
変動に応動して回転制御され、吐出圧力と負荷圧力の所
定圧力差が常に一定に保持されるので、常に負荷へ適正
なポンプ吐出動力が供給され負荷動力との整合によるパ
ワーマツチングが行われ動力損失が最小にできる。動力
損失が著しく軽減され定容量ポンプが回転制御されるの
で、熱発生や騒音発生が抑制されて油の劣化が緩和し油
タンクの容量が１／３〜１／４にできるので装置は小形
パッケージとなり、実装時の占有空間が小さく各種機械
類への実装が容易になる。

電気機器が導入され機械的摺動部の構造が減少するので
摩耗寿命が改善されてｉ置の信頼性が向上し保守点検期
間が延長できる。

変換器にインバータを用いそのランプ特性とアキュムレ
ータにより、ポンプの起動、停止時における油圧回路の
サージ圧力の発生や電動機の突入、遮断特性の緩衝作用
があるのでポンプの間欠制御が行える。各種負荷に対し
機器構成を変えることなく差圧補正器や制御回路の変更
により適用でき、回路効率が向上する。

定容量ポンプを用いるのでポンプのコストが低下し、コ
ンタミネーションの管理が容易になるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は圧
力補正回路の一例、第３図は従来の油圧制御装置の回路
図の一例である。 図において、１は電動機、２は定容量ポンプ、３は油タ
ンク、４はアキュムレータ、５はフローレギュレータ、
６は主管路、７はリリーフ弁、８は負荷、９は第１圧力
センサ、１０は第２圧力センサ、１１は差圧補正器、１
２は差動回路、１３は制御回路、１４は変換器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　株式会社　東　京　計　器７：リリーフ
弁　　　　　　１４；変換器第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電動機と連接しその回転速度に応じた吐出動力を主管
   路に出力する定容量ポンプと、吐出動力と吐出動力にて
   制御される負荷に加わる負荷動力の圧力に個別に感応す
   る第１圧力センサならびに第２圧力センサと、吐出動力
   と負荷動力との管路内圧力損失に該当する差圧を発生す
   る差圧補正器と、該第２圧力センサ出力と該差圧補正器
   出力の加算と該第１圧力センサ出力との偏差圧力を出力
   する差動回路と、偏差圧力にて補正された該第１圧力セ
   ンサ出力に応じた制御信号を出力する制御回路と、該制
   御回路出力を該電動機の回転速度制御信号に変換する変
   換器とを具備することを特徴とする油圧制御装置。