KR20080106987A

KR20080106987A - 액압 구동 장치

Info

Publication number: KR20080106987A
Application number: KR1020087027197A
Authority: KR
Inventors: 준이치 미야기
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-09
Also published as: JP2008008258A; TWI335382B; TW200801335A; CN101473138B; JP4089738B2; KR100984142B1; CN101473138A; WO2008001657A1

Abstract

소형, 염가의 구조로, 고압의 제어와 대유량의 제어를 양립할 수 있는 액압 구동 장치를 제공한다. 2연(二連)의 중용량의 제1 고정 용량형 유압 펌프(1) 및 소용량의 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)를 서보 모터(3)로 구동한다. 제1 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(1, 2)로부터의 작동유를 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)로 제어한다. 전자 전환 밸브(5)는, 제1 및 제2 입력 포트(P1, P2)가 출력 포트(A)에 연통(連通)하는 한편 되돌아옴 포트(R)가 폐쇄되는 제1 위치(S1)와, 제1 입력 포트(P1)가 출력 포트(A)에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트(P1)가 되돌아옴 포트(R)에 연통하는 제2 위치(S2)와, 제1 입력 포트(P1)가 되돌아옴 포트(R)에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트(P2)가 출력 포트(A)에 연통하는 제3 위치(S3)를 가진다.

액압 구동 장치, 유압 펌프, 서보 모터, 입력 포트, 출력 포트

Description

액압 구동 장치{FLUID PRESSURE DRIVE DEVICE}

본 발명은, 예를 들면, 사출 성형기, 공작 기계, 건설 기계 등에 이용하면 호적(好適)한 액압 구동 장치에 관한 것이다.

종래, 액압 구동 장치로서는, 1개의 고정 용량형 유압 펌프를 서보 모터로 구동하는 것과 함께, 압력 검출값, 유량 검출값, 압력 지령값 및 유량 지령값에 기초하여, 컨트롤러에 의하여, 상기 서보 모터를 제어하도록 한 것이 있다(일본국 특허공개공보 특개2000-320466호).

그런데, 상기 종래의 액압 구동 장치에서는, 1개의 고정 용량형 유압 펌프를 서보 모터로 구동하고 있기 때문에, 그 서보 모터가 필요로 하는 축 토크는 부하 압력 및 고정 용량형 유압 펌프의 용량에 비례하게 된다. 그 때문에, 대유량을 필요로 하는 경우에, 대용량의 고정 용량형 유압 펌프를 이용하면, 부하 압력이 높아지면, 서보 모터의 필요한 축 토크, 구동 전류가 극히 커지고, 그것에 따라, 서보 모터 및 컨트롤러가 매우 대형 또한 고가로 된다.

한편, 고압을 필요로 하는 경우, 소용량의 고정 용량형 유압 펌프를 이용하여, 서보 모터가 필요로 하는 축 토크를 작게 하면, 대유량을 필요로 하는 경우에, 그 요구에 따를 수 없다.

이와 같이, 상기 종래의 액압 구동 장치에서는, 소형, 염가의 구조로, 고압의 제어와 대유량의 제어를 양립할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 과제는, 소형, 염가의 구조로, 고압의 제어와 대유량의 제어를 양립할 수 있는 액압 구동 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 액압 구동 장치는,

축이 서로 연결된 2연(二連, 두 개가 나란히 있음)의 중용량의 제1 고정 용량형 액압 펌프 및 상기 중용량보다도 작은 소용량의 제2 고정 용량형 액압 펌프와,

상기 제1 고정 용량형 액압 펌프의 토출구에 접속된 제1 입력 포트와, 상기 제2 고정 용량형 액압 펌프의 토출구에 접속된 제2 입력 포트와, 부하 라인에 접속된 출력 포트와, 탱크에 접속된 되돌아옴 포트를 가지고, 또한, 상기 제1 및 제2 입력 포트가 출력 포트에 연통(連通)하는 한편 되돌아옴 포트가 폐쇄되는 제1 위치와, 상기 제1 입력 포트가 출력 포트에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트가 되돌아옴 포트에 연통하는 제2 위치와, 상기 제1 입력 포트가 되돌아옴 포트에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트가 출력 포트에 연통하는 제3 위치를 가지는 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브와,

상기 제1 고정 용량형 액압 펌프 및 제2 고정 용량형 액압 펌프를 구동하는 서보 모터와,

상기 부하 라인의 압력을 직접 또는 간접으로 검출하는 압력 센서와,

상기 서보 모터의 회전 위치 또는 속도를 검출하는 유량 검출용 센서와,

상기 압력 센서와 유량 검출용 센서의 출력을 받는 것과 함께, 압력 지령 및 유량 지령을 받아, 상기 부하 라인의 압력 및 유량이, 상기 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록, 상기 서보 모터를 제어하는 컨트롤러

를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성의 액압 구동 장치에 의하면, 저압 대유량의 제어 시에는, 상기 컨트롤러는, 상기 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브를 제1 위치에 위치시킨다.

그렇게 하면, 상기 중용량의 제1 고정 용량형 액압 펌프로부터 전자 전환 밸브의 제1 입력 포트로 유입하는 중유량의 액체와, 소용량의 제2 고정 용량형 액압 펌프로부터 전자 전환 밸브의 제2 입력 포트로 유입하는 소유량의 액체가 합류하여, 출력 포트로부터 대유량의 액체가 부하 라인으로 공급된다.

이때, 상기 컨트롤러는, 저압을 나타내는 압력 지령과, 대유량을 나타내는 유량 지령과, 압력 센서로부터의 신호와, 유량 검출용 센서로부터의 신호에 기초하여, 부하 라인의 압력 및 유량이 상기 저압 및 대유량이 되도록, 상기 서보 모터의 회전 속도를 제어한다.

이와 같이, 상기 전자 전환 밸브가 제1 위치에 위치하고 있을 때는, 부하 라인에 대하여 저압 대유량의 제어를 행한다.

한편, 중압 중유량의 제어 시에는, 상기 컨트롤러는 상기 전자 전환 밸브를 제2 위치에 위치시킨다.

그렇게 하면, 상기 소용량의 제2 고정 용량형 액압 펌프로부터 전자 전환 밸브의 제2 입력 포트로 유입하는 소유량의 액체는, 되돌아옴 포트로부터 탱크로 배출되어, 제2 고정 용량형 액압 펌프는 언로드한다. 그러나 상기 제1 고정 용량형 액압 펌프로부터 전자 전환 밸브의 제1 입력 포트로 유입하는 중유량의 액체는, 출력 포트로부터 부하 라인으로 공급된다.

이때, 상기 컨트롤러는, 중압을 나타내는 압력 지령과, 중유량을 나타내는 유량 지령과, 압력 센서로부터의 신호와, 유량 검출용 센서로부터의 신호에 기초하여, 부하 라인의 압력 및 유량이 상기 중압 및 중유량이 되도록, 상기 서보 모터의 회전 속도를 제어한다.

이와 같이, 상기 전자 전환 밸브가 제2 위치에 위치하고 있을 때는, 부하 라인에 대하여 중압 중유량의 제어를 행한다.

또한, 고압 소유량의 제어 시에는, 상기 컨트롤러는 상기 전자 전환 밸브를 제3 위치에 위치시킨다.

그렇게 하면, 상기 중용량의 제1 고정 용량형 액압 펌프로부터 전자 전환 밸브의 제1 입력 포트로 유입하는 중유량의 액체는, 되돌아옴 포트로부터 탱크로 배출되어, 제1 고정 용량형 액압 펌프는 언로드한다. 그러나 상기 제2 고정 용량형 액압 펌프로부터 전자 전환 밸브의 제2 입력 포트로 유입하는 소유량의 액체는, 출력 포트로부터 부하 라인으로 공급된다.

이때, 상기 컨트롤러는, 고압을 나타내는 압력 지령과, 소유량을 나타내는 유량 지령과, 압력 센서로부터의 신호와, 유량 검출용 센서로부터의 신호에 기초하여, 부하 라인의 압력 및 유량이 상기 고압 및 소유량이 되도록, 상기 서보 모터의 회전 속도를 제어한다.

이와 같이, 상기 전자 전환 밸브가 제3 위치에 위치하고 있을 때는, 부하 라인에 대하여 고압 소유량의 제어를 행한다.

이와 같이, 1개의 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브와, 상술의 접속 구조를 이용하는 것만으로, 저압 대유량, 중압 중유량, 고압 소유량이라고 하는 3단계의 운전 모드를 선택하여, 서보 모터에 필요로 하는 축 토크를 작게 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 고압 제어와 대유량 제어를 양립할 수 있을 뿐만 아니라, 서보 모터 및 컨트롤러가 필요로 하는 전류값을 작게 할 수 있어, 서보 모터 및 컨트롤러를 소형, 염가로 할 수 있다.

나아가, 예를 들면, 사출 성형기나 프레스 기계의 액압 구동 장치 등에 있어서는, 고압으로 장시간 압력을 보지(保持)하고 싶다고 하는 요청이 있었지만, 종래, 서보 모터나 컨트롤러가 큰 전류에 의하여 발열이 커지기 때문에, 이 요청에 응할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 그러나 상기 구성의 액압 구동 장치에서는, 전류값이 작아지기 때문에, 고압으로 장시간 압력을 보지할 수 있다.

일 실시예의 액압 구동 장치는,

상기 제1 고정 용량형 액압 펌프의 토출구와 상기 전자 전환 밸브의 제1 입력 포트와의 사이와, 상기 부하 라인과의 사이에, 상기 부하 라인을 향한 흐름이 순방향이 되도록 접속된 제1 체크 밸브와,

상기 제2 고정 용량형 액압 펌프의 토출구와 상기 전자 전환 밸브의 제2 입력 포트와의 사이와, 상기 부하 라인과의 사이에, 상기 부하 라인을 향한 흐름이 순방향이 되도록 접속된 제2 체크 밸브

를 구비한다.

상기 실시예에 의하면, 만일, 전자 전환 밸브가 예를 들면 티끌 등으로 로크하여, 제1 위치와 제2 위치의 사이, 혹은, 제1 위치와 제3 위치의 사이에서 정지하여, 제1 입력 포트나 제2 입력 포트와 출력 포트와의 사이가 폐쇄되어도, 제1 및 제2 고정 용량형 액압 펌프로부터의 액체를, 상기 전자 전환 밸브를 바이패스하여, 제1 체크 밸브나 제2 체크 밸브를 통하여, 부하 라인으로 공급할 수 있다. 이와 같이, 상기 전자 전환 밸브가 고장났을 때에, 상기 제1 체크 밸브나 제2 체크 밸브로, 전자 전환 밸브를 바이패스하기 때문에, 배관이나 액압 기기 등의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 일 실시예의 액압 구동 장치는,

상기 부하 라인에 접속된 릴리프 밸브를 구비한다.

상기 실시예에 의하면, 상기 릴리프 밸브에 의하여, 상기 제1 및 제2 체크 밸브로부터 공급된 액체로 부하 라인의 압력이 과대해지려고 하여도, 액체를 탱크에 해방하여, 압력이 과대해지는 것을 방지할 수 있어, 기기의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 일 실시예의 액압 구동 장치에서는,

상기 컨트롤러는,

상기 압력 지령과 상기 압력 센서로부터의 압력 검출 신호를 받아, 상기 압력 지령과 상기 압력 검출 신호와의 편차에 기초하여 압력 제어 신호를 출력하는 압력 제어부와,

상기 압력 제어부로부터의 압력 제어 신호와 유량 지령을 받아, 상기 압력 제어 신호에 상기 유량 지령에 따른 제한을 가하여 생성한 제한 제어 신호를 출력하는 제한부와,

상기 제한부로부터의 제한 제어 신호와 상기 유량 검출용 센서로부터의 유량 검출용 신호에 기초하여, 상기 부하 라인의 압력 및 유량을, 상기 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록 제어하기 위한 회전 속도 제어 신호를 생성하여 상기 서보 모터에 출력하는 회전 속도 제어부

를 구비한다.

상기 실시예에 의하면, 상기 압력 제어부로부터 출력되는 것과 함께, 압력 지령과 압력 검출 신호와의 편차에 기초한 압력 제어 신호에, 제한부에 의하여, 유량 지령에 따른 제한을 가하여(리미터 제어를 하여), 제한 제어 신호를 생성한다. 그리고 이 제한 제어 신호와 유량 검출용 센서로부터의 유량 검출용 신호에 기초하여, 회전 속도 제어부는, 부하 라인의 압력 및 유량을, 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록 제어하기 위한 회전 속도 제어 신호를 생성하여 서보 모터에 출력한다.

이와 같이, 압력 제어 신호에, 제한부에 의하여, 유량 지령에 따른 제한을 가하여 제한 제어 신호를 작성하고, 이 제한 제어 신호에 기초하여, 압력 및 유량을 제어하기 때문에, 압력 제어 및 유량 제어를 적확(的確)하고 또한 순조롭게 할 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 소형, 염가의 구조로, 모터 축 토크, 컨트롤러 출력 전류를 작게 억제하여, 고압의 제어와 대유량의 제어를 양립할 수 있는 액압 구동 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 액압 구동 장치의 회로도이다.

이하, 본 발명을 도시된 실시예에 의하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 이 액압 구동 장치는, 축이 서로 연결된 2연의 제1 고정 용량형 유압 펌프(1) 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)와, 이 제1 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(1, 2)를 구동하는 서보 모터(3)와, 상기 제1 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(1, 2)로부터의 작동유를 제어하는 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)와, 상기 서보 모터(3)를 제어하는 컨트롤러(6)를 구비한다.

덧붙여, 제1 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(1, 2)는, 제1 및 제2 고정 용량형 액압 펌프의 일례이다.

상기 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)는 중용량이고, 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)는 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)의 중용량보다도 작은 소용량이다.

상기 전자 전환 밸브(5)는, 제1 입력 포트(P1)와 제2 입력 포트(P2)와 출력 포트(A)와 되돌아옴 포트(R)를 가진다.

또한, 상기 전자 전환 밸브(5)는, 상기 제1 및 제2 입력 포트(P1, P2)가 출 력 포트(A)에 연통하는 한편 되돌아옴 포트(R)가 폐쇄되는 제1 위치(S1)와, 상기 제1 입력 포트(P1)가 출력 포트(A)에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트(P1)가 되돌아옴 포트(R)에 연통하는 제2 위치(S2)와, 상기 제1 입력 포트(P1)가 되돌아옴 포트(R)에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트(P2)가 출력 포트(A)에 연통하는 제3 위치(S3)를 가진다.

나아가 또한, 상기 전자 전환 밸브(5)는, 솔레노이드 a, b를 가지며, 솔레노이드 a 및 b를 소자(消磁)하면, 중립 위치, 즉, 제1 위치(S1)에 위치하고, 솔레노이드 a만을 여자(勵磁)하면, 제2 위치(S2)에 위치하고, 솔레노이드 b만을 여자하면, 제3 위치(S3)에 위치한다.

상기 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)의 토출구는, 제1 토출 라인(11)을 통하여 전자 전환 밸브(3)의 제1 입력 포트(P1)에 접속하고, 또한, 상기 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)의 토출구는, 제2 토출 라인(12)을 통하여 전자 전환 밸브(3)의 제2 입력 포트(P2)에 접속하고 있다. 나아가, 상기 전자 전환 밸브(5)의 출력 포트(A)는 부하 라인(15)에 접속하고, 이 부하 라인(15)은 주기(主機) 유압 회로(16)에 통하여 있다. 상기 전자 전환 밸브(5)의 되돌아옴 포트(R)는 탱크(T)에 접속하고 있다.

상기 제1 토출 라인(11)과 부하 라인(15)의 사이에, 이 부하 라인(15)을 향한 흐름이 순방향이 되는 제1 체크 밸브(21)를 접속하고 있다. 나아가, 상기 제2 토출 라인(12)과 부하 라인(15)의 사이에, 이 부하 라인(15)을 향한 흐름이 순방향이 되는 제2 체크 밸브(22)를 접속하고 있다. 나아가 또한, 상기 부하 라인(15)에 릴리프 밸브(23)를 접속하고 있다.

또한, 상기 부하 라인(15)에 압력 센서(25)를 접속하여, 이 압력 센서(25)에서 부하 라인(15)의 압력을 직접 검출하도록 하고 있다.

한편, 상기 서보 모터(3)에는, 이 서보 모터(3)의 회전 위치를 검출하는 엔코더로 이루어지는 위치 검출기(26)를 설치하고 있다. 이 위치 검출기(26)는, 2연의 제1 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(1, 2)의 유량을 간접적으로 검출하기 위한 것으로, 유량 검출용 센서의 일례이다.

또한, 상기 컨트롤러(6)는, 상기 압력 센서(25)와 위치 검출기(26)의 출력을 받는 것과 함께, 압력 지령 및 유량 지령을 받아, 부하 라인(15)의 압력 및 유량이, 상기 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록, 상기 서보 모터(3)를 제어한다.

구체적으로는, 상기 컨트롤러(6)는, 압력 제어부(31)와 제한부(32)와 회전 속도 제어부(33)를 포함한다. 이러한 압력 제어부(31), 제한부(32) 및 회전 속도 제어부(33)는 마이크로 컴퓨터의 소프트웨어, 하드웨어 등으로 구성되어 있다.

상기 압력 제어부(31)는, 상기 압력 지령과 상기 압력 센서(25)로부터의 압력 검출 신호(Pf)를 받아, 상기 압력 지령과 상기 압력 검출 신호(Pf)와의 편차에 기초한 압력 제어 신호(Vp)를 출력한다. 이 압력 제어부(31)는, 압력 편차를 이른바 PID(비례·적분·미분) 제어에 의하여 압력 제어 신호로 변환한다.

상기 제한부(32)는, 리미터 회로와 마찬가지의 기능을 가지고, 상기 압력 제어부(31)로부터의 압력 제어 신호(Vp)와 유량 지령을 받아, 상기 압력 제어 신 호(Vp)가, 유량 지령에 따른 소정의 값보다도 클 때에, 상기 유량 지령에 따른 제한을 가하여, 소망하는 회전 속도에 대응하는 제한 제어 신호(VL)를 생성하여 출력한다.

상기 컨트롤러(6)는, 도시하지 않지만, 미리 정해진 기준에 의하여, 유량 지령이 대유량, 중유량 또는 소유량 중 어떤 것을 나타내고 있는지를 정하고, 그리고 이 정해진 대유량, 중유량 및 소유량에 따라, 전자 전환 밸브(5)를 제1, 제2 및 제3 위치(S1, S2, S3)에 위치시키기 위한 제어 신호를 솔레노이드 a, b에 출력한다.

또한, 상기 회전 속도 제어부(33)는, 예를 들면, 단위 시간당, 위치 검출기(26)로부터 받은 검출 신호의 수, 즉, 서보 모터(3)의 회전 속도와, 상기 제어 신호에 의하여 정해지는 전자 전환 밸브(5)의 위치 S1, S2 또는 S3, 즉, 서보 모터(3)의 일정 회전각당 부하 라인(15)으로 공급되는 작동유의 양에 기초하여, 유량을 검출한다.

나아가, 상기 회전 속도 제어부(33)는, 소망 유량에 대응하는 제한부(32)로부터의 제한 제어 신호(VL)와, 상기 검출한 유량과의 편차에 따른 회전 속도 제어 신호를 생성하여 상기 서보 모터(3)에 출력하여, 상기 부하 라인(15)의 압력 및 유량을, 상기 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록 제어한다. 이 회전 속도 제어부(33)는, 드라이버로서의 기능을 가지며, 상기 회전 속도 제어 신호는 교류의 모터 제어 전류이다.

상기 구성의 액압 구동 장치는 다음과 같이 동작한다.

지금, 압력 지령 및 유량 지령에 의하여, 저압 대유량의 제어를 행한다고 한 다. 이때, 상기 컨트롤러(6)는, 상기 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)를 제1 위치(S1)에 위치시킨다.

그렇게 하면, 중용량의 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)로부터 전자 전환 밸브(5)의 제1 입력 포트(P1)로 유입하는 중유량의 작동유와, 소용량의 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)로부터 전자 전환 밸브(5)의 제2 입력 포트(P2)로 유입하는 소유량의 작동유가 합류하여, 출력 포트(A)로부터 대유량의 액체가 부하 라인(15)으로 공급된다.

이때, 상기 컨트롤러(6)는, 저압을 나타내는 압력 지령과, 대유량을 나타내는 유량 지령과, 압력 센서(25)로부터의 신호와, 위치 검출기(26)로부터의 신호에 기초하여, 부하 라인(15)의 압력 및 유량이 상기 저압 및 대유량이 되도록, 상기 서보 모터(3)의 회전 속도를 제어한다.

이와 같이, 상기 전자 전환 밸브(5)가 제1 위치(S1)에 위치하고 있을 때는, 부하 라인(15)에 대하여 저압 대유량의 제어를 행한다.

상세하게는, 상기 컨트롤러(6)의 압력 제어부(31)로부터 출력되는 것과 함께, 압력 지령과 압력 검출 신호와의 편차에 기초한 압력 제어 신호(Vp)에, 제한부(32)에 의하여, 유량 지령에 따른 제한을 가하여, 제한 제어 신호(VL)를 생성한다. 그리고 이 제한 제어 신호(VL)와, 위치 검출기(26)로부터의 신호와 상기 제1 위치(S1)를 나타내는 제어 신호에 의하여 산출된 유량에 기초하여, 회전 속도 제어부(33)는, 부하 라인(15)의 압력 및 유량을, 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록 제어하기 위한 회전 속도 제어 신호를 생성하여 서보 모터(3)에 출력한다.

이와 같이, 압력 제어 신호(Vp)에, 제한부(32)에 의하여, 유량 지령에 따른 제한을 가하여 제한 제어 신호(VL)를 작성하고, 이 제한 제어 신호(VL)에 기초하여, 압력 및 유량을 제어하기 때문에, 압력 제어 및 유량 제어를 적확하고 또한 순조롭게 할 수 있다.

다음으로, 압력 지령 및 유량 지령에 의하여, 중압 중유량의 제어를 행한다고 한다.

이때, 상기 컨트롤러(6)는, 상기 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)를 제2 위치(S2)에 위치시킨다.

그렇게 하면, 중용량의 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)로부터 전자 전환 밸브(5)의 제1 입력 포트(P1)로 유입하는 중유량의 작동유는 출력 포트(A)로부터 부하 라인(15)으로 공급되는 한편, 소용량의 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)로부터 전자 전환 밸브(5)의 제2 입력 포트(P2)로 유입하는 소유량의 작동유는 되돌아옴 포트(R)로부터 탱크(T)로 배출되어, 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)는 언로드한다.

이때, 상기 컨트롤러(6)는, 중압을 나타내는 압력 지령과, 중유량을 나타내는 유량 지령과, 압력 센서(25)로부터의 신호와, 위치 검출기(26)로부터의 신호에 기초하여, 부하 라인(15)의 압력 및 유량이 상기 중압 및 중유량이 되도록, 상기 서보 모터(3)의 회전 속도를 제어한다.

이와 같이, 상기 전자 전환 밸브(5)가 제2 위치(S2)에 위치하고 있을 때는, 부하 라인(15)에 대하여 중압 중유량의 제어를 행한다.

상세하게는, 상기 컨트롤러(6)의 압력 제어부(31)로부터 출력되는 것과 함께, 압력 지령과 압력 검출 신호와의 편차에 기초한 압력 제어 신호(Vp)에, 제한부(32)에 의하여, 유량 지령에 따른 제한을 가하여, 제한 제어 신호(VL)를 생성한다. 그리고 이 제한 제어 신호(VL)와, 위치 검출기(26)로부터의 신호와 상기 제2 위치(S2)를 나타내는 제어 신호에 의하여 산출된 유량에 기초하여, 회전 속도 제어부(33)는, 부하 라인(15)의 압력 및 유량을, 압력 지령 및 유량 지령에 따른 중압 및 중유량이 되도록 제어하기 위한 회전 속도 제어 신호를 생성하여 서보 모터(3)에 출력한다.

다음으로, 압력 지령 및 유량 지령에 의하여, 고압 소유량의 제어를 행한다고 한다.

이때, 상기 컨트롤러(6)는, 상기 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)를 제3 위치(S3)에 위치시킨다.

그렇게 하면, 중용량의 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)로부터 전자 전환 밸브(5)의 제1 입력 포트(P1)로 유입하는 중유량의 작동유는 되돌아옴 포트(R)로부터 탱크(T)로 배출되어, 제1 고정 용량형 유압 펌프(1)가 언로드하는 한편, 소용량의 제2 고정 용량형 유압 펌프(2)로부터 전자 전환 밸브(5)의 제2 입력 포트(P2)로 유 입하는 소유량의 작동유는 출력 포트(A)로부터 부하 라인(15)으로 공급된다.

이때, 상기 컨트롤러(6)는, 고압을 나타내는 압력 지령과, 소유량을 나타내는 유량 지령과, 압력 센서(25)로부터의 신호와, 위치 검출기(26)로부터의 신호에 기초하여, 부하 라인(15)의 압력 및 유량이 상기 고압 및 소유량이 되도록, 상기 서보 모터(3)의 회전 속도를 제어한다.

이와 같이, 상기 전자 전환 밸브(5)가 제3 위치(S3)에 위치하고 있을 때는, 부하 라인(15)에 대하여 고압 소유량의 제어를 행한다.

상세하게는, 상기 컨트롤러(6)의 압력 제어부(31)로부터 출력되는 것과 함께, 압력 지령과 압력 검출 신호와의 편차에 기초한 압력 제어 신호(Vp)에, 제한부(32)에 의하여, 유량 지령에 따른 제한을 가하여, 제한 제어 신호(VL)를 생성한다. 그리고 이 제한 제어 신호(VL)와, 위치 검출기(26)로부터의 신호와 상기 제3 위치(S3)를 나타내는 제어 신호에 의하여 산출된 유량에 기초하여, 회전 속도 제어부(33)는, 부하 라인(15)의 압력 및 유량을, 압력 지령 및 유량 지령에 따른 고압 및 소유량이 되도록 제어하기 위한 회전 속도 제어 신호를 생성하여 서보 모터(3)에 출력한다.

이와 같이, 1개의 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)와, 상술의 접속 구조 를 이용하는 것만으로, 저압 대유량, 중압 중유량, 고압 소유량이라고 하는 3단계의 운전 모드를 선택하여, 2개의 펌프를 적당히 언로드, 합류시키는 것에 의하여, 서보 모터(3)에 필요로 하는 축 토크를 작게 할 수 있다.

따라서, 이 액압 구동 장치에 의하면, 고압 제어와 대유량 제어를 양립할 수 있을 뿐만 아니라, 서보 모터(3) 및 컨트롤러(6)가 필요로 하는 전류값을 작게 할 수 있어, 서보 모터(3) 및 컨트롤러(6)를 소형, 염가로 할 수 있다.

나아가, 상기 액압 구동 장치에서는, 전류값이 작아지기 때문에, 고압 소용량의 제어를 선택하면, 고압으로 장시간 압력을 보지할 수 있다.

다음으로, 상기 전자 전환 밸브(5)가 예를 들면 티끌 등으로 로크하여, 제1 위치(S1)와 제2 위치(S2)의 사이, 혹은, 제1 위치(S1)와 제3 위치(S3)의 사이에서 정지하여, 제1 입력 포트(P1)나 제2 입력 포트(P2)와 출력 포트(A)나 되돌아옴 포트(R)와의 사이가 폐쇄되었다고 한다.

이때, 토출 라인(11, 12)의 압력이 오르려고 하지만, 제1 체크 밸브(21)나 제2 체크 밸브(22)가 개방되어, 제1 및 제2 고정 용량형 유압 펌프(1, 2)로부터의 작동유가, 상기 전자 전환 밸브(5)를 바이패스하여, 부하 라인(15)으로 공급된다. 이와 같이, 상기 전자 전환 밸브(5)가 고장났을 때에, 작동유가 제1 체크 밸브(21)나 제2 체크 밸브(22)로, 전자 전환 밸브(5)를 바이패스하기 때문에, 배관이나 유압 기기 등의 파손을 방지할 수 있다.

나아가, 상기 제1 및 제2 체크 밸브(21, 22)로부터 공급된 작동유로 부하 라인(15)의 압력이 과대해지려고 하였을 때에, 릴리프 밸브(23)에 의하여, 작동유를 탱크(T)에 해방하여, 압력이 과대해지는 것을 방지할 수 있어 기기의 파손을 방지할 수 있다.

상기 실시예에서는, 부하 라인(15)의 압력을 압력 센서(25)에서 직접 검출하였지만, 서보 모터(3)에 흐르는 전류값을 전류 센서에서 검출하고, 이 전류값에 의하여, 간접적으로 압력을 검출하여도 무방하다.

또한, 상기 실시예에서는, 유량 검출용 센서의 일례로서 위치 검출기를 이용하여, 서보 모터(3)의 회전 위치와 시간에 기초하여 유량을 검출하였지만, 서보 모터(3)의 회전 속도를 직접 검출하여, 유량을 검출하도록 하여도 무방하다.

또한, 본 발명이 이용하는 컨트롤러는, 상기 실시예의 컨트롤러(6)에 한정하는 것은 아니고, 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개2000-320466호의 도 4에 기재와 같은 차분(差分) 선택부를 가지는 것이어도 무방하고, 압력 지령 및 유량 지령에 따라 압력 및 유량을 제어하는 것이면, 어떠한 것이어도 무방하다.

Claims

축이 서로 연결된 2연(二連)의 중용량의 제1 고정 용량형 액압 펌프(1) 및 상기 중용량보다도 작은 소용량의 제2 고정 용량형 액압 펌프(2)와,

상기 제1 고정 용량형 액압 펌프(1)의 토출구에 접속된 제1 입력 포트(P1)와, 상기 제2 고정 용량형 액압 펌프(2)의 토출구에 접속된 제2 입력 포트(P2)와, 부하 라인(15)에 접속된 출력 포트(A)와, 탱크(T)에 접속된 되돌아옴 포트(R)를 가지고, 또한, 상기 제1 및 제2 입력 포트(P1, P2)가 출력 포트(A)에 연통(連通)하는 한편 되돌아옴 포트(R)가 폐쇄되는 제1 위치(S1)와, 상기 제1 입력 포트(P1)가 출력 포트(A)에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트(P2)가 되돌아옴 포트(R)에 연통하는 제2 위치(S2)와, 상기 제1 입력 포트(P1)가 되돌아옴 포트(R)에 연통하는 한편 상기 제2 입력 포트(P2)가 출력 포트(A)에 연통하는 제3 위치(S3)를 가지는 4포트 3위치형의 전자 전환 밸브(5)와,

상기 제1 고정 용량형 액압 펌프(1) 및 제2 고정 용량형 액압 펌프(2)를 구동하는 서보 모터(3)와,

상기 부하 라인(15)의 압력을 직접 또는 간접으로 검출하는 압력 센서(25)와,

상기 서보 모터(3)의 회전 위치 또는 속도를 검출하는 유량 검출용 센서(26)와,

상기 압력 센서(25)와 유량 검출용 센서(26)의 출력을 받는 것과 함께, 압력 지령 및 유량 지령을 받아, 상기 부하 라인(15)의 압력 및 유량이, 상기 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록, 상기 서보 모터(3)를 제어하는 컨트롤러(6)

를 구비하는 것을 특징으로 하는 액압 구동 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 고정 용량형 액압 펌프(1)의 토출구와 상기 전자 전환 밸브(5)의 제1 입력 포트(P1)의 사이와, 상기 부하 라인(15)과의 사이에, 상기 부하 라인(15)을 향한 흐름이 순방향이 되도록 접속된 제1 체크 밸브(21)와,

상기 제2 고정 용량형 액압 펌프(2)의 토출구와 상기 전자 전환 밸브(5)의 제2 입력 포트(P2)의 사이와, 상기 부하 라인(15)과의 사이에, 상기 부하 라인(15)을 향한 흐름이 순방향이 되도록 접속된 제2 체크 밸브(22)

를 구비하는 것을 특징으로 하는 액압 구동 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 부하 라인(15)에 접속된 릴리프 밸브(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액압 구동 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 컨트롤러(6)는,

상기 압력 지령과 상기 압력 센서로부터의 압력 검출 신호를 받아, 상기 압력 지령과 상기 압력 검출 신호와의 편차에 기초하여 압력 제어 신호(Vp)를 출력하는 압력 제어부(31)와,

상기 압력 제어부(31)로부터의 압력 제어 신호와 유량 지령을 받아, 상기 압력 제어 신호에 상기 유량 지령에 따른 제한을 가하여 생성한 제한 제어 신호(VL)를 출력하는 제한부(32)와,

상기 제한부(32)로부터의 제한 제어 신호와 상기 유량 검출용 센서(26)로부터의 유량 검출용 신호에 기초하여, 상기 부하 라인(15)의 압력 및 유량을, 상기 압력 지령 및 유량 지령에 따른 압력 및 유량이 되도록 제어하기 위한 회전 속도 제어 신호를 생성하여 상기 서보 모터(3)에 출력하는 회전 속도 제어부(33)

를 구비하는 것을 특징으로 하는 액압 구동 장치.