JPS63248987A - 圧力流量制御装置 - 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主管路へ出力される吐
出流量を吐出圧力にて制御する圧力流量制御装置。特に
定容量ポンプを用いた定馬力制御に関するものである。

［従来の技術］ 可変容量ポンプを用いた定馬力制御としてポンプ吐出圧
力による容量制御が行われているが、このとき、定馬力
にするため容量制御機構の変位に逆比例してＰＣ弁スプ
リング力を変化させる方法、ＰＣ弁スプリング感度を弁
変位によって変えポンプ圧力流量特性を馬カ一定曲線に
する方法および複数台のポンプ出力の合計が一定馬力を
越ざないようにする合計馬力制御方法などが用いられて
いる。

第６図は例えば従来の圧力流量制御装置の一例を示す回
路図であり、定容量ポンプと可変容旧ポンプの組合せに
よる馬力制御の一例を示す。

図において、１は電ｖＪ機、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回転数により吐出流量が変
化するピストン形式の定容量ポンプ、３は油タンク、８
は主管路、２０は低負荷時にポンプ吐出■を油タンク３
へ還流するアンロード制御弁、２１は定容量ポンプ２と
連動する可変容量ポンプ、２２は可変容０ポンプ２１の
吐出圧力にて作動するアクチュエータ、２３は逆止め弁
、２４は油圧回路を切換える電磁弁、２５は例えばシリ
ングを用いた負荷でおる。

従来の圧力流量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は定容量ポンプ２と可変容
量ポンプ２１へ連接され、常時一定高速度回転を行う。

定容量ポンプ２は常時一定量の流量吐出を主管路８へ行
い、可変容量ポンプ２１は内股された複数のピストンの
往復運動のストロークが、回転軸に設けられた斜板の傾
転角度により決められる流量の吐出を行う小容量のポン
プである。定容Ｍポンプ２の主管路８への吐出量はアン
ロード制御弁２０を経て可変容量ポンプ２１の吐出量と
加算され電磁弁２４を経て負荷２５へ供給される。負荷
圧力がアンロード制御弁２０の設定値に達すると定容量
ポンプ２の吐出量が切換えられ油タンク３へ還流される
。従って主管路８へは小容量の可変音向ポンプ２１から
の吐出量のみとなる。

更に負荷圧力が増加すると可変容但ポンプ２１の吐出量
は主管路８内圧力に応動するアクチュエータ２２により
制御される。

第７図に従来の圧力流ω線図の一例を示し、１２は定馬
力曲線、Ｐｌはアンロード制御弁２０の設定値、Ｐ２は
可変容量ポンプ２１の最大動力点を示し、 Ｑ１ＸＰ１＝Ｑ２　ＸＰ２　＝一定　　であり、定容■
ポンプ２と可変容量ポンプ２１の各出力の合計が定馬力
となるよう制御される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の圧力流量制御装置では、負荷圧力と
速度の広い範囲に亙り馬カ一定の圧力流量線図を得るた
め、可変容量ポンプ２１のＰＣ弁スプリング力を容量制
御は構の変位に逆比例して変化させるか又はＰＣ弁スプ
リング感度を弁変位によって変化させる。または定容量
ポンプ２と可変容量ポンプ２１の複数のポンプを用いて
常時一定高速度回転を行い、負荷圧力がアンロード制御
弁２０の設定値に達すると定容Ｈポンプ２の吐出量は油
タンク３へ還流され、可変容量ポンプ２１の斜板の傾転
角度を調節して吐出流量の制御か行われる。

ポンプは常時一定高速度回転を行うので、ポンプの動力
損失か大きく発熱による油温上背のため油の劣化か顕著
になるのでこれの抑制には油量の増加が要求され油タン
ク３の寸法が犬ぎくなる。

アンロード制御弁２０の設定値ならびに可変容量ポンプ
２１にカットオフ幅の広いＰＣ弁を用いてもその最大吐
出動力の位置で定馬力曲線と一致するのみで定馬力曲線
の広い範囲にＢり連続して定馬力制御を行うことができ
ない。

更に設定値ならびに流量の調整は機械式に行われるため
保守点検のサービス空間を周辺に大きく設けなければな
らず、従って工作機械や珪ｍ９Ｒ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。

ポンプ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。また摺動部よりの金属粉末や不純物の混入
による作動油の汚染や劣化により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、常時高速度回転のた
め常時騒音が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、吐出流量
の小さいときは減速でき、動力損失が少なく発熱が抑制
され寿命が延長でき、所定の負荷動力の範囲にて定馬力
制御が連続して行える圧力流量線図が得られ、各種機械
への実装のための占有空間ならびにサービス空間の小さ
い圧力流量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］ この発明に係る圧力流量制御装置は、電動機と機械的に
結合されその回転速度に応じた吐出量を主管路へ出力す
る定容量ポンプと、主管路内の吐出圧力に感応する圧力
センサと、圧力センサ信号との積か一定なる関係を有す
る流量信号を出力する制御回路と、制御回路出力を電動
機の回転速度制御信号に変換する変換器とを設けたもの
である。

［作用］ この発明においては、定容量ポンプの吐出流量が出力さ
れる主管路に係合し吐出圧力に感応して電気信号を出力
する圧力センサを設け、圧力センサ出力により圧力と流
量の積が一定となる特性をそなえた制御回路より所定の
電気制御信号を出力し、変換器を経て定容（イ）ポンプ
の回転制御を行うので、定容量ポンプは回転数に対応し
た吐出流量を発生し、吐出動力の定馬力連続制御が行え
る。

また制御回路に圧力設定器やその選択芸能を設けること
により、定容量ポンプの起動ならびに停止の間欠制御を
含む複数レベルの吐出動力を得る定馬力多段階制御が行
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１〜３．８は上記従来装置と同一でおり、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
さく且つその放出時間の大きいフローレギュレータ、６
は主管路８内吐出圧力を設定値に保持するリリーフ弁、
７は吐出圧力に感応し圧力に比例した電気信号を出力す
る圧力センサ、９は圧力センサ７の出力に応じて定馬力
の電気制御信号を出力する制御回路、１０は電気的構成
をなし、入力電圧又は電流により所定の電圧又は周波数
信号を出力する変換器、１１は逆止め弁を示している。

上記のように構成された圧力流量制御装置においては、
定容■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と同一である。

第２図は圧力流組線図の一例を示し、１２は上記従来装
置と同一であり、吐出流量Ｑは定容量ポンプ２の回転速
度によって変化し吐出圧力１１〜２２間において Ｐｌ　　・Ｑ１＝Ｐ２　・Ｑ２＝一定 の関係を示す。

定容量ポンプ２の圧力と流量よりなる吐出動力は逆止め
弁１１を経て主管路８へ出力され負荷に供給される。主
管路８内の吐出圧力は所定値内に保持するためリリーフ
弁６が設けられ異常吐出圧力の発生を防止している。主
管路８内の吐出圧力に感応しその圧力に比例した電気信
号を出力する圧力センサ７の出力は制御回路９へ入力さ
れる。

制御回路９の一例として例えば関数発生回路を用いると
き、定容量ポンプ２の吐出動力が一定となるよう吐出圧
力Ｐにより吐出流量が制御され、　　吐出動力に＝Ｐ−
Ｑ　　　　Ｋ＝定数Ｑ＝に／Ｐ 上式より吐出圧力の増加に逆比例して吐出流量が変化す
る特性を有する。

第３図は制御回路の一例を示し、１３はオペアンプ、１
４は！）算器であり、入力回路に０１と０２が加えられ
ると、出力回路は ｅｏ＝−６１／ｅ２　　　となり、 実質的に割算としての演算を行う関数発生回路で　０１
＝Ｋ（一定）　　　８２＝Ｐ（吐出圧力）ｅｏ　＝Ｑ　
（吐出流量）　　とすると、Ｑ＝−に／Ｐ　　　となり
、ｅ２へ吐出圧力を加えると、出力には定馬力曲線にて
変換された吐出流量が得られる。

変換器１０は制御回路９出力の流ω信号を受は電動機１
の回転速度制御信号を出力し、吐出圧力に応じて制御さ
れる定容量ポンプ２の流量は吐出圧力と吐出流量の積が
一定なる関係にて変化する。従って吐出圧力の変化に対
応して吐出流量は第２図に示すとおり連続制御される。

第４図は制御回路の他の一例を示し、定馬力制御におけ
る３速制御の一例を示す。図において、１．７．１０は
上記実施例と同一であり、１５−１〜１５−３は比較器
、１６−１〜１６−３は圧力設定器、１７−１〜１７−
２はＯＲ回路、１８−１〜１８−３は信号発生器、十Ｅ
は直流電源を示す。定馬力曲線１２に基づく吐出流量に
対応する吐出圧力検知のため、比較器１５−１〜１５−
３と圧力設定器１６−１〜１６−３を設け、吐出圧力が
所定の圧力設定値に到達したとき該当する比較器が動作
して吐出圧力を検知し該当する信号発生器より所定レベ
ル信号を制御回路９出力とする。圧力レベルの弁別は隣
接する比較器１５−１〜１５−３出力をＯＲ回路１７−
１．１７−２へ接続して行う。

例えば、最大圧力の８０％、５０％、２０％、の検知を
行うとき、圧力設定器１６−１、コロ−２，１６−３の
設定値をそれぞれ上記値とする。定容量ポンプ２の起動
時において電動機１が励磁され吐出圧力が２０％を超え
ると、比較器１５−３が作動し比較器１５−２は非作動
であるのでＯＲ回路１７−２のみ出力を発生し信号発生
器１８−３が選択される。従ってこの出力が変換器１０
へ加えられ電動機１は定容量ポンプ２が吐出圧力２０％
に対応する吐出流量となるよう回転制御される。

同様に吐出圧力が５０％を超えると比較器１５−２と１
５−３が作動し、ＯＲ回路１７−１のみが出力を発生し
て信号発生器１８−２が選択される。吐出圧力が８０％
を超えると比較器１５−１．１５−２．１５−３が作動
し、ＯＲ回路１７−１．１７−２は出力しないので信号
発生器１８−１が選択される。

上記回路は１系統とすることは勿論更に関連回路を増加
して多系統とし１段階から多段階に亙り、圧力設定値に
対応する信号発生器の出力信号により定馬力制御が行え
るように定めることができる。

変換器１０は制御回路９出力を受は電動機１を所定の回
転速度に制御する電圧又は周波数の出力を発生するイン
バータとしての作用をする。

電動機１は上記電圧又は周波数信号により回転速度が可
変速駆動され幅広い変速が行える。

従って定容量ポンプ２の吐出量の連続制御や多段階制御
により起動、停止ならびに吐出動力の定馬力制御により
定容■ポンプ２出力による負荷の定馬力制御が行える。

第５図に圧力流量の多段階制御線図の一例を示し、１２
は上記従来装置と同一であり、Ｐｌ　　・Ｑ１＝Ｐ２　
・Ｑ２　＝Ｐ３　・Ｑ３の関係となる。

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の起動ならびに停止時又は吐出流量の制御時にお
ける、吐出流量の急峻な変化による過渡応答時に発生す
るサージ圧力やハンティングを防止するための緩衝作用
を行う。

本装置は電気機器の導入が多いので、構成機器を変更す
ることなく制御回路９の変更のみにて各種負荷の定馬力
連続制御や多段階制御を行うことができる。

定容量ポンプ２は常時高速度回転を行うことなく回転数
により吐出量が制御されるので、定容量ポンプ２出力は
所定の定馬力に保持され動力損失の発生が抑制できる。

従って動力損失に伴う熱発生が逓減できるので油の劣化
が緩和され油タンクの容量が１／３〜１／４と著しく小
型になり、且つ設定値や回転数の調整が電気的に行える
ので、本装置は小形パッケージにでき実装空間が小さく
できる。

また定容量ポンプ２は低コストになり且つ作動時間も逓
減されて長寿命になり、電気は器の導入により機械摺動
部が減少するので本装置の信頼性が向上し、保守期間が
延長できる。従って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として斜板式ピストンポンプの他
ギヤポンプや斜軸式ピストンポンプなどを用いることが
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に感応する圧力センサの信号
により、定馬力制御に基づく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、圧力セ
ンサ出力に対応して定容量ポンプの定馬力の連続制御や
制御回路内へ比較器、設定器、ＯＲ回路、信号発生器を
設けることにより、ポンプの起動−停止のオンオフ制御
や吐出流量の所定シーケンスによる多段階制御などが行
えるので、常に負荷へ定馬力の油圧動力が供給でき、定
容量ポンプの吐出動力と負荷動力の差が小ざくできる。

従って動力損失が著しく軽減され、動力損失に伴う熱発
生が抑制できるので作動油の劣化が緩和され油タンクの
容量か１／３〜１／４になる。

本装置は小形パッケージにできるので実装時の占有空間
が小さくなり各種機械への適用が容易になる。

電気機器が導入され機械的摺動部が減少し摩耗寿命も改
善されて、本装置の信頼性が向上し保守点検期間の延長
ができる。各種負荷に対し構成別器を変えることなく制
御回路の変更により適用できる。

定容（６）ポンプを用いているので、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り騒音発
生が緩和でき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
力流量線図の一例、第３図は制御回路の一例、第４図は
制御回路の伯の一例、第５図は圧力流量の多段階制御線
図の一例、第６図は従来の圧力流量制御装置の一例、第
７図は従来の圧力流量線図の一例で必る。 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はリリーフ弁、７は圧力センサ、８は主管路、９は制
御回路、１０は変換器、１１は逆止め弁である。 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５；フローレ
ギュレータ　　　１１；逆止め弁６；リリーフ弁 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 手続補正書 昭和６２年　６月　２日１４、。 特許庁長官　　黒１）明１！ｎ　　殿　　　　　　　　
″１、事件の表示 特願昭６２−　８１９０７号 ２、発明の名称 圧力流量制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都大田区南蒲田２丁目１６番４６号〒　１４
４ 電話　東京０３　（７３２）２１１１ 名称　（３３８）株式会社　東　京　ｈＪ　　器５、補
正の対象 （１）明細書の１特許請求の範囲」の欄（２）明細書の
「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容 補正する。 （２）同書第５頁第１行目の「速度」とあるを「回転速
度」と補正する。 （３）同店第７頁第１８行乃至第１９行目の「回転制御
」とあるを「回転速度制御」と補正する。 （４）同書第１２頁第６行目の１回転制御」とあるを「
回転速度制御」と補正する。 （５）同店第１５頁第３行目の「回転制御信号」とある
を「回転速度制御信号」と補正する。 以　　上 （別　紙） 補正後の特許請求の範囲 （１）電動機と連接しその回転速度に応じた吐出流量を
主管路に出力する定容量ポンプと、主管路内吐出圧力に
感応して電気信号を出力する圧力センサと、該圧力セン
サ信号との積が一定なる関係を有する流量信号を出力す
る制御回路と、該制御回路出力を電動殿の回転速度制御
信号に変換する変換器とを具備し該定容Φポンプより定
馬力吐出動力を得ることを特徴とする圧力流量制御装置
。 （２）制御回路が圧力センサ信号Ｐを入力とし出力がＫ
は定数）なる関数発生回路よりなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の圧力流量制御装置。 （３）制御回路が比較器、圧力設定器、ＯＲ回路ならび
に信号発生器よりなることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の圧力流量制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機と連接しその回転速度に応じた吐出流量を
   主管路に出力する定容量ポンプと、主管路内吐出圧力に
   感応して電気信号を出力する圧力センサと、該圧力セン
   サ信号との積が一定なる関係を有する流量信号を出力す
   る制御回路と、該制御回路出力を電動機の回転速度信号
   に変換する変換器とを具備し該定容量ポンプより定馬力
   吐出動力を得ることを特徴とする圧力流量制御装置。
2. （２）制御回路が圧力センサ信号Ｐを入力とし出力がＫ
   ／Ｐ（Ｋは定数）なる関数発生回路よりなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の圧力流量制御装置。
3. （３）制御回路が比較器、圧力設定器、ＯＲ回路ならび
   に信号発生器よりなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の圧力流量制御装置。