WO2011065161A1

WO2011065161A1 - 液圧装置

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Publication number: WO2011065161A1
Application number: PCT/JP2010/068713
Authority: WO
Inventors: 淳一宮城
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-06-03
Anticipated expiration: 2012-05-26
Also published as: TW201124630A; JP2011112153A

Abstract

　第１ポンプ１１に接続されている第１ライン１０には、第１ポンプ１１から主機油圧回路５への流れが順方向になるように、第１チェック弁１５が設けられている。第１ライン１０の第１チェック弁１５よりも上流側部分１０ａと、第１ライン１０の第１チェック弁１５よりも下流側部分１０ｂとに接続されるように、差圧弁６が設けられている。この差圧弁６は、下流側部分１０ｂの下流側圧力Ｐｂから上流側部分１０ａの上流側圧力Ｐａを引いた値が一定値Ｐｓよりも大きくなったときに、下流側部分１０ｂの作動油を排出する。

Description

液圧装置

　この発明は、例えば、射出成形機、プレス機械等の液圧装置に関する。

　一般に、大型の射出成形機の油圧装置において、保圧時に射出シリンダおよび油圧回路の液体容積が大きいため、油圧ポンプを逆回転させて圧抜きを行なう場合、圧抜き時間が長くなる。この状況は、特に、２台以上の油圧ポンプを合流して、油圧回路の液体容積が大容量化する場合に、顕著に発生する。

　従来、２台以上の油圧ポンプを合流して構成される液圧装置において、機械への作動油の流量をほぼゼロとし作動油の圧力のみ高圧に保持するときに、省エネ運転を実現するために、ポンプを１台のみ稼動させて、残りのポンプはアンロードさせるものがある（特開２００９－１７４５７２号公報：特許文献１参照）。この液圧装置では、主ポンプの負荷圧力が、アンロードしているポンプに逆流しないように、アンロードするポンプの吐き出し側にチェック弁を設けている。

　しかしながら、上記従来の液圧装置では、高圧の負荷圧力を圧抜きさせるとき、チェック弁の取り付けられたポンプでは逆流できないので、１台の主ポンプのみを逆流させて圧抜き動作を行なうことになる。大型機械の負荷液体は回路の容積が大きく、圧抜きを１台の主ポンプで制御することになり、応答速度は非常に遅くなる。

　仮に、チェック弁を設けないようにして複数台のポンプを同期運転させれば、圧抜きも複数台のポンプで行なうので、比較的早く圧抜きができるが、大流量が不要の時に不必要なポンプをアンロードできないので、省エネ運転ができない。

特開２００９－１７４５７２号公報

　そこで、この発明の課題は、特にアクチュエータ回路等の液体容積が大きな大型機械においても、圧抜きを高速化できる液圧装置を提供することにある。

　上記課題を解決するため、この発明の液圧装置は、
　双方向に回転して双方向に液体を吐出し得る第１ポンプと、
　上記第１ポンプを正逆に駆動する第１モータと、
　上記第１ポンプに接続された第１ラインに、上記第１ポンプからの流れが順方向になるように、設けられた第１チェック弁と、
　上記第１ラインの上記第１チェック弁よりも上流側部分の圧力と、上記第１ラインの上記第１チェック弁よりも下流側部分の圧力とによって動作し、上記下流側部分の圧力から上記上流側部分の圧力を引いた値が一定値よりも大きくなったときに、上記下流側部分の液体を排出する差圧弁と、
　上記第１ラインの上記下流側部分の圧力を検出する圧力センサと、
　上記圧力センサによって検出された検出圧力と目標圧力とに基づいて、上記検出圧力が上記目標圧力になるように上記第１モータを制御する制御部と
を備えることを特徴としている。

　この発明の液圧装置によれば、上記差圧弁は、上記第１ラインの下流側部分の圧力から上記第１ラインの上流側部分の圧力を引いた値が一定値よりも大きくなったときに、上記下流側部分の液体を排出するので、第１ポンプが正回転しているとき、上流側部分の圧力は、下流側部分の圧力よりも大きくなって、第１チェック弁が開放して、差圧弁は作動しない。

　一方、保圧時等の下流側部分の圧力が上流側部分の圧力よりも大きく第１チェック弁が閉鎖した状態で、上記検出圧力が上記目標圧力よりも高くなって、第１ラインの圧抜きを行うとき、上記制御部は、第１ポンプを逆回転させて上流側部分の液体を排出する。そうすると、下流側部分の圧力から上流側部分の圧力を引いた値が一定値よりも大きくなって、差圧弁が作動し下流側部分の液体を排出する。

　このように、差圧弁による圧抜きによって、上記閉鎖した状態の第１チェック弁よりも下流側の比較的に容積の小さい液体回路の部分から液体を排出するので、圧抜き時間を短縮できる。特に、負荷側の液体容積の大きな大型機械の液圧装置において、圧抜き動作を顕著に高速化できる。

　また、一実施形態の液圧装置では、
　第２ポンプと、
　上記第２ポンプを駆動する第２モータと、
　上記第１ラインの上記上流側部分と上記第２ポンプとを接続する第２ラインに、上記第２ポンプから上記第１ラインへの流れが順方向になるように、設けられた第２チェック弁と
を有し、
　上記制御部は、上記第１ポンプの運転のみにて必要な流量の液体を上記第１ラインに吐出できると判断したときに、上記第２ポンプの運転を停止する一方、上記第１ポンプの運転のみにて必要な流量の液体を上記第１ラインに吐出できないと判断したときに、上記第２ポンプの運転を開始する。

　この実施形態の液圧装置によれば、上記制御部は、上記第１ポンプの運転のみにて必要な流量の液体を上記第１ラインに吐出できると判断したときに、上記第２ポンプの運転を停止する一方、上記第１ポンプの運転のみにて必要な流量の液体を上記第１ラインに吐出できないと判断したときに、上記第２ポンプの運転を開始するので、省エネ運転を実現できる。

　また、第１ポンプを運転して第２ポンプの運転を停止しているとき、第１ラインの液体は、第２チェック弁によって、第２ポンプに逆流しない。この状態で、差圧弁で圧抜きを行うとき、閉鎖した第１チェック弁の下流側から差圧弁で液体を排出するので、液体の排出される側の回路（第１チェック弁よりも下流側の回路）の容積が比較的小さく、迅速に圧抜きができ、精度の高い圧力制御ができる。

　また、一実施形態の液圧装置では、
　上記第１ラインの上記上流側部分と上記差圧弁とを接続する第４ラインに、絞り部を設け、
　上記第４ラインにおける上記絞り部と上記差圧弁との間の部分に、パイロットリリーフ弁を接続している。

　この実施形態の液圧装置によれば、上記第４ラインにおける上記絞り部と上記差圧弁との間の部分に、パイロットリリーフ弁を接続しているので、第１チェック弁よりも上流側の第１ラインの上流側部分の圧力が、リリーフ弁の設定圧よりも高くなると、リリーフ弁が開放する。そうすると、第４ラインにおける絞り部と差圧弁との間の部分の液体の圧力が下がって、第１ラインの下流側部分の圧力から、第４ラインにおける絞り部と差圧弁との間の部分の圧力を引いた値が一定値よりも大きくなって、差圧弁が作動し下流側部分の液体を排出する。このように、差圧弁に安全弁としての機能を追加できる。

　この発明の液圧装置によれば、上記差圧弁は、上記第１ラインの下流側部分の圧力から上記第１ラインの上流側部分の圧力を引いた値が一定値よりも大きくなったときに、上記下流側部分の液体を排出するので、特に負荷側の液体容積が大きな大型機械の液圧装置においても、圧抜きを高速化でき、精度の高い圧力制御ができる。

本発明の液圧装置の第１実施形態を示す簡略構成図である。本発明の液圧装置の降圧時間の短縮を説明する説明図である。比較例の液圧装置の降圧時間の増大を説明する説明図である。本発明の液圧装置の第２実施形態を示す簡略構成図である。

　以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

　（第１の実施形態）
　図１は、この発明の液圧装置の第１実施形態である簡略構成図を示している。この液圧装置は、主機油圧回路５に接続される第１油圧源１、第２油圧源２および第３油圧源３を有する。この主機油圧回路５は、例えば、射出成形機やプレス機械等の油圧装置である。

　上記第１油圧源１は、第１ライン１０を介して、主機油圧回路５に接続されている。上記第２油圧源２は、第２ライン２０を介して、第１ライン１０に接続されている。上記第３油圧源３は、第３ライン３０を介して、第２ライン２０に接続されている。

　上記第１油圧源１は、第１ポンプ１１と、この第１ポンプ１１を駆動する第１モータ１２と、この第１モータ１２の回転角を検出するエンコーダ１３と、この第１モータ１２を制御する第１コントローラ１４とを有する。

　上記第１ポンプ１１は、例えば固定容量型油圧ポンプであり、双方向に回転して双方向に作動油を吐出する。上記第１モータ１２は、例えばサーボモータであり、第１ポンプ１１を正逆に可変速に駆動する。上記第１コントローラ１４は、上記エンコーダ１３によって検出された回転角を検知しながら、第１モータ１２の回転速度を制御することによって、作動油を第１ポンプ１１から流量制御して吐出する。

　同様に、上記第２油圧源２は、第２ポンプ２１と、この第２ポンプ２１を駆動する第２モータ２２と、この第２モータ２２の回転角を検出するエンコーダ２３と、この第２モータ２２を制御する第２コントローラ２４とを有する。

　上記第３油圧源３は、第３ポンプ３１と、この第３ポンプ３１を駆動する第３モータ３２と、この第３モータ３２の回転角を検出するエンコーダ３３と、この第３モータ３２を制御する第３コントローラ３４とを有する。

　上記第２ポンプ２１および上記第３ポンプ３１は、一方向に回転して一方向に作動油を吐出するポンプであってもよく、または、双方向に回転して双方向に作動油を吐出するポンプであってもよい。

　上記第１ポンプ１１は、第１ライン１０とタンク４とに接続されている。この第１ライン１０には、第１ポンプ１１から主機油圧回路５への流れが順方向になるように、第１チェック弁１５が設けられている。

　上記第１ライン１０の上記第１チェック弁１５よりも上流側部分１０ａの圧力Ｐａと、上記第１ライン１０の上記第１チェック弁１５よりも下流側部分１０ｂの圧力Ｐｂとによって作動するように、差圧弁６が設けられている。ここで、「上流側」とは、第１ポンプ１１が正回転して、第１ポンプ１１から吐出される作動油が、第１ポンプ１１から主機油圧回路５へ流れるときの、上流側をいう。

　この差圧弁６は、上記下流側部分１０ｂの下流側圧力Ｐｂから上記上流側部分１０ａの上流側圧力Ｐａを引いた値が一定値よりも大きくなったときに、上記下流側部分１０ｂの作動油を排出する。

　具体的に述べると、差圧弁６のバネ室に上流側部分１０ａが接続され、差圧弁６のメイン室に下流側部分１０ｂが接続されており、差圧弁６は、上流側部分１０ａから下流側部分１０ｂへの第１チェック弁１５を開放する正方向の流れに対して閉鎖する一方、その逆方向の流れに対して第１チェック弁１５の上下流の圧力差が発生したときに開放するように、構成されている。下流側圧力Ｐｂから上流側圧力Ｐａを引いた値が、バネ室のバネの圧力Ｐｓ（一定値）よりも大きくなれば（（Ｐｂ－Ｐａ）＞Ｐｓ）、下流側部分１０ｂはタンク４に接続される。

　上記第１ライン１０の下流側部分１０ｂの圧力Ｐｂを検出するように、圧力センサ７が設けられている。上記第１コントローラ１４は、上記圧力センサ７によって検出された検出圧力Ｐｂと、圧力指令Ｐｉに応じた目標圧力とに基づいて、上記検出圧力Ｐｂが上記目標圧力になるように、上記第１モータ１２を制御する。第１コントローラ１４は、上記検出圧力Ｐｂを、圧力モニタに出力する。

　上記第１コントローラ１４、上記第２コントローラ２４および上記第３コントローラ３４は、制御部５０を構成する。

　この制御部５０は、上記第１ポンプ１１の運転のみにて必要な流量の作動油を上記第１ライン１０に吐出できると判断したときに、上記第２、上記第３ポンプ２１，３１の運転を停止する一方、上記第１ポンプ１１の運転のみにて必要な流量の作動油を上記第１ライン１０に吐出できないと判断したときに、上記第２ポンプ２１または上記第３ポンプ３１の少なくとも一方の運転を開始する。この制御部５０の制御方法は、例えば、特開２００９－１７４５７２号公報や特許第４３４１７１９号公報に記載の制御方法であるが、当然に他の制御方法であってもよい。

　上記第１コントローラ１４は、１つの圧力指令Ｐｉ、１つの流量指令Ｑｉ、および、上記圧力センサ７からの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令Ｐｉおよび流量指令Ｑｉに応じた目標圧力および目標流量を得るための操作量を出力する。

　そして、この操作量が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１コントローラ１４は、上記第１ポンプ１１に、操作量に応じて連続的に流量が変化する作動油を吐出させると共に、上記第２ポンプ２１に作動油を吐出させないように、上記第２コントローラ２４に下位流量指令Ｑ_１を出力しない。また、上記第２コントローラ２４は、上記第３ポンプ３１に作動油を吐出させないように、上記第３コントローラ３４に下位流量指令Ｑ_２を出力しない。ここで、「予め定められた設定値」とは、一般に、各油圧源の最大吐出流量である。

　一方、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、上記第１コントローラ１４は、上記第１、上記第２ポンプ１１，２１の吐出流量の合計流量が上記操作量に応じて連続的に変化し、かつ、上記第１、上記第２ポンプ１１，２１が夫々作動油を吐出するように、上記第２コントローラ２４に下位流量指令Ｑ_１を出力する。また、上記第２コントローラ２４は、上記第１、上記第２ポンプ１１，２１の吐出流量の合計流量が上記操作量に満たないと判断した場合に、上記第３ポンプ３１を可動するように、上記第３コントローラ３４に下位流量指令Ｑ_２を出力する。

　なお、上記第１コントローラ１４が、上記第１、上記第２、上記第３ポンプ１１，２１，３１の吐出流量の合計流量が上記操作量に応じて連続的に変化し、かつ、上記第１、上記第２、上記第３ポンプ１１，２１，３１が夫々作動油を吐出するように、上記第２、上記第３コントローラ２４，３４に下位流量指令Ｑ_１，Ｑ_２を出力するようにしてもよい。

　上記第２ポンプ２１は、第２ライン２０とタンク４とに接続されている。この第２ライン２０は、上記第１ライン１０の上流側部分１０ａと第２ポンプ２１とを接続する。この第２ライン２０には、第２ポンプ２１から第１ライン１０への流れが順方向になるように、第２チェック弁２５が設けられている。

　上記第３ポンプ３１は、第３ライン３０とタンク４とに接続されている。この第３ライン３０は、上記第２ライン２０の第２チェック弁２５の下流側部分と第３ポンプ３１とを接続する。この第３ライン３０には、第３ポンプ３１から第２ライン２０への流れが順方向になるように、第３チェック弁３５が設けられている。

　次に、上記構成の液圧装置の作用について説明する。

　上記第１、上記第２、上記第３ポンプ１１，２１，３１から上記主機油圧回路５に作動油を送るとき、上記第１、上記第２、上記第３ポンプ１１，２１，３１からの作動油は、点線の矢印に示すように、合流して正方向に流れる。このとき、第１ライン１０の上流側部分１０ａの圧力Ｐａは、第１ライン１０の下流側部分１０ｂの圧力Ｐｂよりも大きくなって、第１チェック弁１５が開放して、差圧弁６は作動しない。

　そして、主機油圧回路５への作動油の流量をほぼゼロとし、作動油の圧力のみ高圧に保持するとき、制御部５０によって、第２、第３ポンプ２１，３１を停止し、第１ポンプ１１のみを単独運転させて、省エネ運転を実現できる。このとき、第１ポンプ１１の負荷圧力は、第２、第３チェック弁２５，３５の作用によって、アンロードしている第２、第３ポンプ２１，３１に逆流しない。

　一方、保圧時等の下流側部分１０ｂの圧力Ｐｂが上流側部分１０ａの圧力Ｐａよりも大きく第１チェック弁１５が閉鎖した状態で、上記検出圧力が上記目標圧力よりも高くなって、上記主機油圧回路５および上記第１ライン１０の圧抜きを行うとき、上記第１コントローラ１４は、第１ポンプ１１を逆回転させて、上流側部分１０ａの作動油を、実線の矢印Ｑ_Ｐに示すように、タンク４側に排出する。すると、下流側部分１０ｂの圧力Ｐｂから上流側部分１０ａの圧力Ｐａを引いた値が一定値よりも大きくなって、差圧弁６が作動する。そして、この差圧弁６の作動により、下流側部分１０ｂの作動油は、実線の矢印Ｑ_Ｒに示すように、タンク４側に排出される。なお、上流側部分１０ａの作動油は、第２、第３チェック弁２５，３５の作用によって、第２、第３ポンプ２１，３１に逆流しない。

　したがって、図２に示すように、上記第１ポンプ１１の逆回転によって、第１ポンプ１１から上流側部分１０ａ内の作動油の排出量Ｑ_Ｐを少量排出するだけで、差圧弁６の作動によって、差圧弁６から下流側部分１０ｂ内の作動油の排出量Ｑ_Ｒを多量に排出できて、下流側部分１０ｂ（主機油圧回路５）の圧力Ｐｂを降圧する時間Δｔ１を短縮できる。

　比較例として、上記第１チェック弁１５および上記差圧弁６を設けない液圧装置についての、第１ライン１０（主機油圧回路５）の降圧時間を説明する。第１ポンプ１１の逆回転のみによって第１ライン１０の作動油を排出するため、図３に示すように、第１ポンプ１１からの作動油の排出量Ｑ_Ｐが多くなり、第１ライン１０の圧力Ｐｂを降圧する時間Δｔ２が増大する。

　このように、差圧弁６による圧抜きによって、上記閉鎖した状態の第１チェック弁１５よりも下流側の比較的に容積の小さい液体回路の部分から作動油を排出するので、圧抜き時間を短縮できる。特に、負荷側の液体容積の大きな大型機械の液圧装置において、圧抜き動作を顕著に高速化できる。

　また、上記第１ライン１０の上流側部分１０ａに、第２ライン２０が接続され、この第２ライン２０に第３ライン３０が接続されているので、差圧弁６で圧抜きを行うとき、閉鎖した第１チェック弁１５の下流側の下流側部分１０ｂから差圧弁６で作動油を排出するため、第２ライン２０や第３ライン３０から作動油を排出する必要がなく、作動油の排出される側の回路（第１チェック弁１５よりも下流側の回路）の容積が比較的大きくても、迅速に圧抜きができ、省エネ性と圧抜きの応答性能が両立できる。

　（第２の実施形態）
　図４は、この発明の液圧装置の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、第１ライン１０の上流側部分１０ａと差圧弁６との間に、パイロットリリーフ弁８および絞り部９を設けている。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

　図４に示すように、第１ライン１０の上流側部分１０ａと差圧弁６のバネ室とを接続する第４ライン４０に、絞り部９を設けている。この絞り部９は、第４ライン４０における上流側部分１０ａと差圧弁６における圧力Ｐａとの間に差圧を発生させて差圧弁６を作動させる働きをする。

　上記第４ライン４０における絞り部９と差圧弁６との間の一部分に、パイロットリリーフ弁８を接続している。この第４ライン４０の一部分の圧力が、パイロットリリーフ弁８のバネ室のバネの圧力よりも大きくなったときに、第４ライン４０の一部分をタンク４に開放する。

　上記構成の液圧装置によれば、上記第４ライン４０の上記一部分に、パイロットリリーフ弁８を接続しているので、第１チェック弁１５よりも上流側の第１ライン１０の上流側部分１０ａの圧力が、パイロットリリーフ弁８の設定圧よりも高くなると、パイロットリリーフ弁８が開放する。そうすると、第４ライン４０の上記一部分の作動油の圧力が下がって、第１ライン１０の下流側部分１０ｂの圧力から、第４ライン４０の上記一部分の圧力を引いた値が一定値よりも大きくなって、差圧弁６が作動する。そして、差圧弁６の作動により、下流側部分１０ｂの作動油はタンク４側に排出される。

　したがって、上記差圧弁６に安全弁としての機能を追加できる。また、上記リリーフ弁８はパイロットリリーフ弁でよいので小型化できる。

　なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記液圧装置は、作動油以外に水等の液体を扱う装置であってもよい。また、上記第２、上記第３油圧源２，３を設けずに、上記第１油圧源１のみを設けてもよく、上記差圧弁６による圧抜きによって、圧抜き時間を短縮できる。

　また、上記第１油圧源１以外の油圧源２，３の数量の増減は、自由である。また、上記制御部５０を構成するコントローラ１４，２４，３４の数量の増減は、自由である。また、上記第２、上記第３チェック弁２５，３５を設けなくてもよい。

　１　第１油圧源
　２　第２油圧源
　３　第３油圧源
　５　主機油圧回路
　６　差圧弁
　７　圧力センサ
　８　パイロットリリーフ弁
　９　絞り部
　１０　第１ライン
　１０ａ　上流側部分
　１０ｂ　下流側部分
　１１　第１ポンプ
　１２　第１モータ
　１４　第１コントローラ
　１５　第１チェック弁
　２０　第２ライン
　２１　第２ポンプ
　２２　第２モータ
　２４　第２コントローラ
　２５　第２チェック弁
　３０　第３ライン
　３１　第３ポンプ
　３２　第３モータ
　３４　第３コントローラ
　３５　第３チェック弁
　４０　第４ライン
　５０　制御部
　Ｐａ　上流側圧力
　Ｐｂ　下流側圧力

Claims

　双方向に回転して双方向に液体を吐出し得る第１ポンプ（１１）と、
　上記第１ポンプ（１１）を正逆に駆動する第１モータ（１２）と、
　上記第１ポンプ（１１）に接続された第１ライン（１０）に、上記第１ポンプ（１１）からの流れが順方向になるように、設けられた第１チェック弁（１５）と、
　上記第１ライン（１０）の上記第１チェック弁（１５）よりも上流側部分（１０ａ）の圧力（Ｐａ）と、上記第１ライン（１０）の上記第１チェック弁（１５）よりも下流側部分（１０ｂ）の圧力（Ｐｂ）とによって動作し、上記下流側部分（１０ｂ）の圧力（Ｐｂ）から上記上流側部分（１０ａ）の圧力（Ｐａ）を引いた値が一定値よりも大きくなったときに、上記下流側部分（１０ｂ）の液体を排出する差圧弁（６）と、
　上記第１ライン（１０）の上記下流側部分（１０ｂ）の圧力（Ｐｂ）を検出する圧力センサ（７）と、
　上記圧力センサ（７）によって検出された検出圧力（Ｐｂ）と目標圧力とに基づいて、上記検出圧力（Ｐｂ）が上記目標圧力になるように、上記第１モータ（１２）を制御する制御部（５０）と
を備えることを特徴とする液圧装置。
　請求項１に記載の液圧装置において、
　第２ポンプ（２１）と、
　上記第２ポンプ（２１）を駆動する第２モータ（２２）と、
　上記第１ライン（１０）の上記上流側部分（１０ａ）と上記第２ポンプ（２１）とを接続する第２ライン（２０）に、上記第２ポンプ（２１）から上記第１ライン（１０）への流れが順方向になるように、設けられた第２チェック弁（２５）と
を有し、
　上記制御部（５０）は、上記第１ポンプ（１１）の運転のみにて必要な流量の液体を上記第１ライン（１０）に吐出できると判断したときに、上記第２ポンプ（２１）の運転を停止する一方、上記第１ポンプ（１１）の運転のみにて必要な流量の液体を上記第１ライン（１０）に吐出できないと判断したときに、上記第２ポンプ（２１）の運転を開始することを特徴とする液圧装置。
　請求項１または２に記載の液圧装置において、
　上記第１ライン（１０）の上記上流側部分（１０ａ）と上記差圧弁（６）とを接続する第４ライン（４０）に、絞り部（９）を設け、
　上記第４ライン（４０）における上記絞り部（９）と上記差圧弁（６）との間の部分に、パイロットリリーフ弁（８）を接続したことを特徴とする液圧装置。