WO2019208495A1 - 液圧供給装置 - Google Patents

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哲弘 近藤
広明 三井
敏久 豊田
隆 中辻
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic pressure supply device that supplies hydraulic pressure to an actuator to drive the actuator.
  • a hydraulic pressure supply device that drives by supplying hydraulic pressure from a hydraulic pump to an actuator is known.
  • the hydraulic pump is rotationally driven by an electric motor capable of rotational speed control such as a servo motor, and the speed, position, and load of the actuator are adjusted by adjusting the discharge flow rate by rotational speed control. It can be controlled.
  • the hydraulic pressure supply device is configured such that the discharge capacity of the hydraulic pressure pump can be changed.
  • drive systems such as Patent Documents 1 and 2 are known.
  • the control is changed depending on the magnitude of the discharge pressure.
  • the discharge pressure is less than a predetermined cutoff start pressure
  • the discharge flow rate of the pump is adjusted by adjusting the rotation speed of the motor. Is controlled.
  • the pump discharge flow rate is controlled by maintaining the rotation speed of the electric motor constant and adjusting the pump discharge capacity.
  • the drive system of Patent Document 2 is configured so that the pump capacity can be switched in two stages, and the capacity of the pump is set to the smaller one in the pressure holding process that does not require a very large flow rate.
  • the control device controls the rotation speed of the servo motor so as to ensure a constant torque of the pump.
  • the pump includes a pressure adjustment (cutoff) mechanism, and the capacity of the pump is mechanically adjusted by the pressure adjustment mechanism.
  • the capacity of the pump is adjusted to a capacity capable of holding the cutoff pressure by the pressure adjusting mechanism.
  • the cut-off pressure is fixed at the initially adjusted pressure, the pressure is adjusted according to the load of the machine (difference in product thickness / material in press, difference in material in resin / powder molding, etc.) Can not do it.
  • the discharge capacity of the pump is set to the minimum discharge capacity.
  • This minimum discharge capacity is generally achieved by mechanically limiting the inclination of the swash plate so that it does not become smaller than a predetermined angle.
  • the limitation on the inclination of the swash plate is mainly a mechanical stopper or the like. It is done in Therefore, when changing the minimum discharge capacity, it is necessary to change the design of the pump accordingly. That is, even if the pumps have the same size, it is necessary to use different parts only with different minimum discharge capacities, and the parts cannot be mass-produced, resulting in an increase in pump manufacturing cost. Therefore, the minimum discharge capacity of the pump is set to the same capacity regardless of the usage mode for the same size pump.
  • the minimum discharge capacity can be adjusted by screws or the like. However, in this case, workability is poor because it is necessary to readjust the adjustment screw every time the type of workpiece is changed, that is, so-called setup change.
  • the minimum discharge capacity is set to a value regardless of the usage mode and the driving state. Therefore, in order to be able to compensate for the flow rate of hydraulic fluid that is insufficient due to internal leaks in any use mode and driving state, the minimum discharge capacity is higher than the highest flow rate of the assumed internal leaks. It is set larger. Then, in the pressure holding state, the pump driving torque determined by the product of the pump discharge pressure and the pump discharge capacity becomes large, so a large (high output) electric motor is required.
  • the minimum discharge capacity is set to be smaller than the capacity as described above in order to suppress the increase in size of the electric motor.
  • the pump discharge flow rate is determined by the product of the pump discharge capacity and the pump rotation speed, it is possible to supplement the flow rate of the hydraulic fluid corresponding to the amount of internal leakage by increasing the rotation speed of the motor than in the case described above. it can.
  • the hydraulic fluid becomes high due to continuous operation or the like, or when the ambient temperature is high in summer or the like, the following situation becomes significant. That is, the amount of internal leakage in the drive system increases due to the high temperature of the hydraulic fluid, and more hydraulic fluid needs to be discharged from the pump.
  • an object of the present invention is to provide a hydraulic pressure supply device that can suppress fluctuations in the rotation speed of an electric motor in a pressure holding state in which the pressure of an actuator is held.
  • the hydraulic pressure supply device of the present invention supplies hydraulic fluid having a holding pressure corresponding to a received load to an actuator, and the discharge capacity can be changed according to the discharge capacity and the number of rotations to be driven.
  • a hydraulic pump that discharges the hydraulic fluid at a flow rate, an electric motor that is configured to be capable of rotating the hydraulic pump and that can change the number of rotations thereof, and a predetermined maximum discharge capacity and a predetermined minimum discharge capacity.
  • a discharge capacity adjusting mechanism capable of adjusting a discharge capacity of the hydraulic pump in a range between them, a pressure detector for detecting the pressure of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump, and a rotation for detecting the rotational speed of the electric motor And the operation of the electric motor and the discharge capacity adjusting mechanism based on the number of rotations detected by the rotation number detector so that the pressure detected by the number detector and the pressure detector is maintained at the holding pressure.
  • Control And the control device adjusts the discharge capacity so that the discharge capacity of the hydraulic pump becomes a set lower limit discharge capacity when the pressure of the hydraulic fluid supplied to the actuator is held at the holding pressure.
  • the operation of the mechanism is controlled, and the set lower limit discharge capacity is set to be larger than the minimum discharge capacity and variable by the control device.
  • the set lower limit discharge capacity by setting the discharge capacity of the hydraulic pump in the pressure holding state for holding the pressure of the actuator to a set lower limit discharge capacity larger than the minimum discharge capacity.
  • the set lower limit discharge capacity can be adjusted in accordance with the driving status of the hydraulic pressure supply device, for example, the rotational speed of the electric motor and the temperature of the hydraulic fluid, even when the mechanical device used is different and the pressure is maintained. It is possible to suppress an increase in the rotational speed of the electric motor in order to maintain the hydraulic pressure of the hydraulic fluid in the holding state.
  • control device may adjust the set lower limit discharge capacity according to the rotation speed detected by the rotation speed detector.
  • the rotation speed of the electric motor can be maintained at and around the desired rotation speed.
  • the set lower limit discharge capacity when the rotation speed of the motor detected by the rotation speed detector is equal to or lower than a first predetermined rotation speed. Is set to a first predetermined capacity, and when the rotational speed of the motor detected by the rotational speed detector exceeds the first specified rotational speed, the rotational speed of the motor should be set to be equal to or lower than the first specified rotational speed.
  • a first operation mode for controlling movement of the discharge capacity adjusting mechanism so as to increase the set lower limit discharge capacity from the first predetermined capacity may be executed.
  • the rotation speed of the electric motor can be suppressed to the first specified rotation speed or less.
  • the following things are realizable by restraining the rotation speed of an electric motor below the 1st regulation rotation speed. That is, it is possible to suppress the driving sound generated from the electric motor to be equal to or lower than the driving sound generated by the electric motor rotated at the first specified rotational speed, and to further prevent the driving sound frequency from becoming harsh. Therefore, the noise caused by the hydraulic pressure supply device is reduced by setting the first specified rotation speed to a rotation speed at which the generated drive sound is less than an allowable volume or a drive sound frequency having a frequency lower than the assumed frequency. be able to.
  • the control device changes the 1st operation mode and the 2nd operation mode according to operation to the switching part.
  • the set lower limit discharge capacity is set to a second predetermined capacity smaller than the first predetermined capacity in order to maintain the pressure detected by the pressure detector at the holding pressure. May be.
  • the electric motor in the second operation mode, can be rotated with a lower driving torque than in the first operation mode in order to maintain the pressure of the actuator.
  • the electric motor can be rotated with a lower driving torque than in the first operation mode, the electric motor can be rotated with a smaller current than in the first operation mode.
  • mode switching is easy.
  • control device can be switched to a third operation mode in accordance with an operation on the switching unit, and in the third operation mode, the pressure detected by the pressure detector is the holding pressure.
  • the set lower limit discharge capacity may be a third predetermined capacity that is larger than the second predetermined capacity and smaller than the first predetermined capacity.
  • the electric motor in the third operation mode, can be rotated at a higher rotational speed than the first operation mode and lower than the second operation mode in order to maintain the pressure of the actuator. Therefore, it is possible to drive the electric motor with a current smaller than that in the first operation mode while suppressing the driving noise as compared with the second operation mode. That is, it is possible to suppress the generation of noise compared to the second operation mode and drive the electric motor with a current smaller than that of the first operation mode.
  • a liquid temperature detector for detecting the temperature of the hydraulic fluid is further provided, and the control device may adjust the value of the set lower limit discharge capacity according to the liquid temperature detected by the liquid temperature detector. Good.
  • the pressure of the hydraulic fluid can be maintained at the holding pressure even when the liquid temperature rises, and the number of rotations of the motor increases to maintain the pressure and the driving noise of the motor is increased. can do.
  • Industrial machines and robots include various actuators such as a cylinder mechanism and a hydraulic motor, and can perform various operations by moving the actuators.
  • an industrial machine, a robot, or the like includes a double-acting cylinder mechanism 2 that is an example of an actuator, and a hydraulic pressure supply device 1 is connected to the cylinder mechanism 2.
  • the hydraulic pressure supply device 1 is configured to operate the cylinder mechanism 2 by supplying hydraulic fluid (such as oil or water) to the cylinder mechanism 2.
  • hydraulic fluid such as oil or water
  • the hydraulic pressure supply device 1 controls the operation of the cylinder mechanism 2 by supplying the hydraulic fluid to the cylinder mechanism 2 to operate the cylinder mechanism 2 as described above and adjusting the flow direction and flow rate of the supplied hydraulic fluid. To do.
  • the hydraulic pressure supply apparatus 1 having such a function mainly includes a hydraulic pump 11, a discharge capacity adjusting mechanism 12, an electric motor 13, a control device 14, and a switching unit 15.
  • the hydraulic pump 11 is a bi-rotating pump, and discharges hydraulic fluid in a direction corresponding to the rotation direction. More specifically, the hydraulic pump 11 has two ports 11a and 11b. When the hydraulic pump 11 rotates in the forward direction, the hydraulic fluid is sucked from one port 11a and discharged from the other port 11b.
  • the hydraulic pump 11 sucks the hydraulic fluid from the other port 11b and discharges the hydraulic fluid from the one port 11a.
  • the cylinder mechanism 2 is connected to the two ports 11a and 11b through which the hydraulic fluid is sucked and discharged in this way via the first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L.
  • a closed circuit is configured together with the mechanism 2.
  • the cylinder mechanism 2 is a double-acting type and has a cylinder 2a and a rod 2b. A rod 2b is inserted into the cylinder 2a so as to be able to reciprocate.
  • the cylinder 2a is formed with a head side port 2c and a rod side port 2d, which are connected to the head side space and the rod side space, respectively.
  • the second liquid passage 16L is connected to the head side port 2c
  • the first liquid passage 16R is connected to the rod side port 2d.
  • the rod 2b When hydraulic fluid is supplied from the hydraulic pump 11 to the head side port 2c via the second liquid passage 16L, the rod 2b extends with respect to the cylinder 2a.
  • the cylinder mechanism 2 is operated by the hydraulic fluid from the hydraulic pump 11 and operates in an operation direction corresponding to the direction in which the hydraulic fluid flows (that is, expands and contracts).
  • the hydraulic pump 11 having such a function is a so-called variable displacement swash plate pump, and has a swash plate 21.
  • the swash plate 21 is configured to be tiltable, and the hydraulic pump 11 changes the discharge capacity q according to the tilt angle of the swash plate 21.
  • the hydraulic pump 11 includes a casing 22, a rotating shaft 23, a cylinder block 24, a plurality of pistons 25, a plurality of shoes 26, and a valve plate 27.
  • the casing 22 is formed in a hollow shape, and a rotating shaft 23, a cylinder block 24, a plurality of pistons 25, a plurality of shoes 26, and a valve plate 27 are accommodated therein.
  • the rotating shaft 23 which is one of the accommodated members, is generally formed in a columnar shape, and its axially intermediate portion and one end portion are forward and reverse to the casing 22 via bearing members 28 and 29. It is supported so that it can rotate in the direction. Moreover, the other end side part of the rotating shaft 23 protrudes from the casing 22, and the electric motor 13 is connected there.
  • a cylinder block 24 is inserted through the proximal end side portion of the rotating shaft 23.
  • the cylinder blocks 24 are coupled to the rotary shaft 23 so that their axes coincide with each other and are not relatively rotatable.
  • the cylinder block 24 is formed with a plurality of cylinder chambers 24a opened at one end, and a piston 25 is inserted into each of the cylinder chambers 24a.
  • the piston 25 can reciprocate in the cylinder chamber 24a. Further, the piston 25 has a convex spherical portion 25a at one end side portion thereof, and the convex spherical portion 25a protrudes from the cylinder chamber 24a.
  • the convex spherical portion 25a is formed in a substantially spherical shape, and a shoe 26 is attached to the convex spherical portion 25a so as to be able to roll. The shoe 26 reciprocates in the axial direction together with the piston 25, and the bottom is pressed against one surface of the swash plate 21.
  • the swash plate 21 has a rotation shaft 23 inserted through an inner hole thereof, and is inclined with respect to the lower end of the swash plate 21 so that the upper end of the swash plate 21 approaches the cylinder block 24.
  • the swash plate 21 arranged in this way can tilt with respect to the rotating shaft 23, and its tilt angle can be changed.
  • each shoe 26 is pressed against the swash plate 21 thus configured, and the shoe 26 rotates together with the piston 25 when the cylinder block 24 rotates.
  • the shoe 26 since the shoe 26 is pressed against one surface of the swash plate 21, the shoe 26 slides and rotates about the axis on the surface of the inclined swash plate 21.
  • the piston 25 reciprocates in the cylinder chamber 24a.
  • a cylinder port 24b connected to each of the cylinder chambers 24a is formed at the other end of the cylinder block 24, and a valve plate 27 is provided so as to be in contact with the other end.
  • the valve plate 27 is fixed to the casing 22 and is provided to be rotatable relative to the cylinder block 24.
  • the valve plate 27 is formed with two ports 11a and 11b connected to the first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L, respectively.
  • the two ports 11 a and 11 b are drawn shifted in the circumferential direction.
  • These two ports 11a and 11b are arranged so as to correspond to the plurality of cylinder ports 24b, and the plurality of cylinder ports 24b are connected to one of the two ports 11a and 11b when the cylinder block 24 rotates. It can be switched to either one.
  • the hydraulic pump 11 configured as described above sucks hydraulic fluid from one port 11a into the cylinder chamber 24a through the cylinder port 24b.
  • the sucked hydraulic fluid is pushed by the piston 25 and discharged from the other port 11b through the cylinder port 24b after the cylinder block 24 has rotated about 180 degrees.
  • the hydraulic pump 11 sucks the hydraulic fluid from the other port 11b and discharges the hydraulic fluid from one port.
  • the hydraulic pump 11 configured as described above can change the moving amount of the piston 25 by tilting the swash plate 21, and the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 changes accordingly.
  • the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 changes according to the tilt angle of the swash plate 21.
  • the hydraulic pump 11 thus configured is provided with a discharge capacity adjusting mechanism 12 as shown in FIG. 1 in order to change the tilt angle of the swash plate 21.
  • the discharge capacity adjusting mechanism 12 is a so-called regulator, and has a function of changing the discharge capacity by changing the tilt angle of the swash plate 21 as described above.
  • the servo piston 31 and the tilt angle control valve 32 are used.
  • an electromagnetic proportional control valve 33 The servo piston 31 is formed in a substantially cylindrical shape, and is accommodated in the upper part of the casing 22 in FIG.
  • the servo piston 31 is disposed in the casing 22 so as to be capable of reciprocating in its axial direction.
  • the casing 22 has a large-diameter chamber 22a and a small-diameter chamber 22b at positions corresponding to both ends of the servo piston 31, respectively. Is formed.
  • the servo piston 31 receives pressures pa and pb of the pressurized liquid guided to the large diameter chamber 22a and the small diameter chamber 22b (that is, the large diameter chamber pressure pa and the small diameter chamber pressure pb) at both ends.
  • the servo piston 31 has different outer diameters at one end side portion and the other end side portion, and the areas for receiving the large-diameter chamber pressure pa and the small-diameter chamber pressure pb, that is, the pressure receiving areas are different.
  • the servo piston 31 has a connecting member 31a, which will be described in detail later, in the middle portion thereof, and a compression coil spring 30 is provided on the surface of the connecting member 31a on the small-diameter chamber side.
  • the compression coil spring 30 that is an urging member urges the servo piston 31 toward the large-diameter chamber 22a (that is, the right side in FIG. 2). Therefore, the servo piston 31 moves to a position where the urging force of the compression coil spring, the thrust due to the small diameter chamber pressure pb, and the thrust due to the large diameter chamber pressure pa are balanced. Note that the compression coil spring 30 is not necessarily provided.
  • the servo piston 31 is connected to the upper end of the swash plate 21 by a connecting member 31a. Therefore, the swash plate 21 falls to increase the discharge capacity q when the servo piston 31 moves toward the large diameter chamber 22a, and the discharge capacity when the servo piston 31 moves toward the small diameter chamber 22b. Get up to reduce q. Further, in the hydraulic pump 11, with respect to the servo piston 31, the movement amount of the servo piston 31 toward the large-diameter chamber 22a is regulated as follows. That is, when the servo piston 31 moves toward the large-diameter chamber 22a, it hits the wall surface of the large-diameter chamber 22a that is a stopper, and cannot move further.
  • the hydraulic pump 11 includes a minimum capacity adjusting mechanism 40 for physically limiting the amount of movement of the servo piston 31 toward the small diameter chamber 22b, and the other small diameter chamber 22b of the casing 22 has a minimum capacity. An opening is formed to provide the adjustment mechanism 40.
  • the minimum capacity adjusting mechanism 40 includes a lid 41, a contact member 42, an adjusting screw 43, and a lock nut 44.
  • the lid body 41 is generally formed in a cylindrical shape, and the tip side portion is formed with a smaller diameter than the remaining portion.
  • the lid 41 has a tip end portion screwed into the opening of the small diameter chamber 22b and closes the opening of the small diameter chamber 22b.
  • the inner hole of the lid body 41 is formed with a larger diameter at the distal end side than the proximal end portion, and a substantially disc-shaped contact member 42 is formed on the distal end side portion along the axis of the inner hole. It is inserted so that movement is possible along.
  • An O-ring 45 is provided on the outer peripheral surface of the contact member 42, and the O-ring 45 prevents the pilot liquid from leaking out from the small diameter chamber 22 b.
  • An adjustment screw 43 is screwed to the proximal end portion of the inner hole of the lid 41 to adjust the position of the contact member 42. The adjustment screw 43 is turned by rotating the adjustment screw 43. Can be adjusted.
  • the servo piston 31 when the pressure liquid is guided to the large diameter chamber 22a and the servo piston 31 moves to the small diameter chamber 22b, the servo piston 31 eventually hits the contact member 42, and the servo piston The movement of 31 is physically restricted. That is, the movement amount of the servo piston 31 is limited by the contact member 42, thereby limiting the minimum tilt amount.
  • the position of the contact member 42 having such a function can be changed by the adjusting screw 43 as described above. That is, by changing the position of the abutting member 42, the limited movement amount of the servo piston 31 can be adjusted. Thereby, in the hydraulic pump 11, the tilt amount can be mechanically adjusted by turning the adjusting screw 43 of the minimum capacity adjusting mechanism 40.
  • the movement amount of the servo piston 31 is limited by the stopper and the minimum capacity adjustment mechanism 40, so that the swash plate 21 is within the range between the maximum tilt amount and the minimum tilt amount.
  • the amount of tilt of the swash plate 21 is limited so as to move.
  • the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 is physically limited within the range between the maximum discharge capacity q max and the minimum discharge capacity q min, and the servo piston is used to change the discharge capacity q within the range between them. 31 moves.
  • pressure fluid for moving the servo piston 31 is guided to the large diameter chamber 22a and the small diameter chamber 22b, and each chamber 22a, 22b is connected to the discharge pressure introduction passage 39 via the discharge pressure selection passage 35 to guide the pressure fluid.
  • each chamber 22a, 22b is connected to the discharge pressure introduction passage 39 via the discharge pressure selection passage 35 to guide the pressure fluid.
  • the discharge pressure introduction passage 39 is disposed so as to connect the first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L.
  • a shuttle valve 34 is interposed in the middle of the discharge pressure introduction passage 39, and the shuttle valve 34 is connected to the small-diameter chamber 22b through a discharge pressure selection passage 35.
  • the shuttle valve 34 arranged in this manner selects a high-pressure hydraulic fluid from among the hydraulic fluid flowing through the first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L, and selects the selected high-pressure hydraulic fluid as a discharge pressure. Output to the passage 35.
  • a tilt angle control valve 32 and an electromagnetic proportional control valve 33 are connected to the discharge pressure selection passage 35.
  • the tilt angle control valve 32 is, for example, a pilot-type spool valve, and is connected to the tank 19 and the large-diameter chamber 22a in addition to the discharge pressure selection passage 35. That is, the tilt angle control valve 32 adjusts the large-diameter chamber pressure pa output to the large-diameter chamber 22a according to the control pressure p input thereto. More specifically, the tilt angle control valve 32 moves the spool 32a according to the control pressure p, and the opening area between the discharge pressure selection passage 35 and the large diameter chamber 22a, and the tank 19 and the large diameter chamber 22a. The large-diameter chamber pressure pa is adjusted by changing the opening area.
  • the tilt angle control valve 32 has a sleeve 32b, and the sleeve 32b is fitted on the spool 32a so as to be relatively movable. That is, the sleeve 32b can change the relative position with respect to the spool 32a, whereby the opening area between the discharge pressure selection passage 35 and the large diameter chamber 22a, and the opening between the tank 19 and the large diameter chamber 22a. The area can be changed.
  • the sleeve 32b is connected to the servo piston 31 via a feedback lever 32c, and the sleeve 32b moves in conjunction with the servo piston 31.
  • the tilt angle control valve 32 configured as described above can change the tilt angle of the swash plate 21 by moving the servo piston 31 by moving the spool 32a and adjusting the large-diameter chamber pressure pa. . Further, the sleeve 32b changes its relative position with respect to the spool 32a in conjunction with the servo piston 31, and when the servo piston 31 moves to a position where the force acting on it is balanced (that is, a position corresponding to the amount of movement of the spool 32a), the discharge pressure is increased. The space between the selection passage 35 and the tank 19 and the large-diameter chamber 22a is closed.
  • the servo piston 31 can be held at a position corresponding to the control pressure p input to the tilt angle control valve 32, that is, the control pressure p input to the tilt angle control valve 32.
  • the tilt angle of the swash plate 21 can be held at a corresponding angle.
  • An electromagnetic proportional control valve 33 is connected to the tilt angle control valve 32 having such a function in order to input a control pressure p thereto.
  • the electromagnetic proportional control valve 33 is connected to the tilt angle control valve 32 and the discharge pressure selection passage 35 as described above, and is also connected to the tank 19, and the control pressure of the pressure corresponding to the signal input thereto. p is output to the tilt angle control valve 32. Thereby, the servo piston 31 can be moved to a position corresponding to the signal input to the electromagnetic proportional control valve 33, and the swash plate 21 can be tilted to an angle corresponding to the signal. That is, the discharge capacity q can be adjusted to an amount corresponding to the signal input to the electromagnetic proportional control valve 33.
  • the electric motor 13 is connected to the hydraulic pump 11 configured as described above via a speed reducer or the like so that the rotary shaft 23 can be rotationally driven.
  • the electric motor 13 is a servo motor, and is configured to be able to switch the rotation direction in accordance with a signal input thereto, that is, configured to be able to rotate the rotation shaft 23 in the forward direction and the reverse direction.
  • the hydraulic pump 11 can switch the direction in which the hydraulic fluid is discharged (that is, the ports 11a and 11b).
  • the electric motor 13 can change the rotation speed N in accordance with a signal input thereto, that is, the rotation speed of the rotary shaft 23 can be changed.
  • the flow rate of the discharged hydraulic fluid can be increased or decreased by changing the rotation speed of the rotary shaft 23.
  • the hydraulic fluid discharged while the flow rate is adjusted in this way is supplied from the hydraulic pump 11 to the cylinder mechanism 2 via either the first liquid passage 16R or the second liquid passage 16L.
  • relief valves 17R and 17L and check valves 18R and 18L are connected to the first fluid passage 16R and the second fluid passage 16L.
  • the relief valves 17R and 17L are connected to the first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L, respectively, and are also connected to the tank 19.
  • the check valves 18R and 18L are also connected to the first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L, respectively, and are also connected to the tank 19.
  • the check valves 18R and 18L arranged in this way allow the flow of the hydraulic fluid from the tank 19 to the corresponding first liquid passage 16R and the second liquid passage 16L, but prevent the reverse flow. Accordingly, the check valves 18R and 18L suck up the hydraulic fluid from the tank 19 when the hydraulic fluid flowing through the corresponding first fluid passage 16R and the second fluid passage 16L is insufficient, and the corresponding first fluid passage 16R and the first fluid passage 16R. Replenish the two-liquid passage 16L.
  • the check valve 18L is configured such that the fluid pressure in the first fluid passage 16R is guided as a pilot pressure.
  • the check valve 18L causes the second liquid passage 16L and the tank 19 to communicate with each other when the pressure of the hydraulic fluid flowing through the first liquid passage 16R (ie, the pilot pressure) exceeds a predetermined set pressure.
  • the control device 14 is electrically connected to the motor 13 and the electromagnetic proportional control valve 33 in order to control the movement of the motor 13 and the electromagnetic proportional control valve 33.
  • the control device 14 outputs signals to the electric motor 13 and the electromagnetic proportional control valve 33 to control their operations.
  • the switching unit 15 is also electrically connected to the control device 14.
  • the switching unit 15 is, for example, a dial type or button type input device, and is configured to be operable to indicate one of three operation modes described later. That is, the switching unit 15 is configured to be able to select any one of three operation modes including a low noise mode, a balance mode, and a low torque mode, and sends a signal according to the selected operation mode to the control device. 14 for output.
  • the low noise mode is a mode in which the electric motor 13 is driven at a first specified rotational speed N L or less that can suppress the driving sound generated from the electric motor 13.
  • the low torque mode is a mode in which the electric motor 13 is driven at the second specified rotational speed NH where the driving torque of the electric motor 13 is the smallest and a rotational speed in the vicinity thereof, and the balance mode is a torque that suppresses the driving sound.
  • the rotation speeds N L , N H , and NB satisfy N L ⁇ N B ⁇ N H.
  • Pressure sensors 36R and 36L which are pressure detectors, are connected to the two liquid passages 16R and 16L, respectively, and detect the pressure of the working fluid flowing through the corresponding liquid passages 16R and 16L. That is, the first pressure sensor 36R detects the pressure of the hydraulic fluid flowing through the first liquid passage 16R, and the second pressure sensor 36L detects the pressure of the hydraulic fluid flowing through the second liquid passage 16L.
  • the liquid temperature sensor 37 is connected to the tank 19 and detects the temperature of the hydraulic fluid in the tank 19.
  • the rotational speed sensor 38 is provided in the electric motor 13 and detects the rotational speed N of the electric motor 13.
  • the four sensors 36R, 36L, 37, and 38 configured in this manner output signals corresponding to the detection results to the control device 14, and the control device 14 is input from the four sensors 36R, 36L, 37, and 38.
  • the movement of the electric motor 13 and the electromagnetic proportional control valve 33 is controlled based on the received signal.
  • the control device 14 also determines the rotation direction and the number of rotations of the electric motor 13 and the pump tilt angle including the electromagnetic proportional control valve 33 according to the operation process of the machine, for example, the lowering of the cylinder mechanism 2, the pressure holding, and the rising. To control. Below, control in the process which hold
  • control unit 14 first to lower the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 to set the lower limit discharge capacity q L, to control the movement of the solenoid proportional control valve 33.
  • the set lower limit discharge capacity q L a discharge capacity that is set according to the operation mode will be described later
  • the minimum discharge displacement q min is greater than the discharge capacity described above.
  • Controller 14 controls the movement of the solenoid proportional control valve 33 as the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 is set lower discharge capacity q L to above.
  • control device 14 operates the motor 13 so that the liquid passages 16R and 16L connected to the discharge-side port among the ports 11a and 11b are maintained at a holding pressure corresponding to the load received by the rod 2b of the cylinder mechanism 2.
  • the control device 14 performs PID control so as to adjust the rotational speed N of the electric motor 13 so that the pressure command value from an operation device (not shown) matches the detection results of the pressure sensors 36R and 36L.
  • the rotation direction of the electric motor 13 is reversed depending on the direction of the load received by the rod 2b of the cylinder mechanism 2. Thereby, the pressure of the hydraulic fluid can be held to hold the position of the rod 2b of the cylinder mechanism 2.
  • Such function controller having a 14, as described above operating mode being adapted to vary the set lower limit discharge capacity q L in accordance with the setting procedure of setting the lower limit discharge capacity q L is below (i.e., setting processing ) Will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • step S1 which is a pressure holding determination step, one of the hydraulic fluid pressures flowing through the two liquid passages 16R and 16L is held at the holding pressure in order to hold the position of the cylinder mechanism 2, that is, a hydraulic pressure supply. It is determined whether or not the device 1 is in a pressure holding state. More specifically, the control device 14 detects the pressure of the working fluid flowing through the two liquid passages 16R and 16L based on signals from the pressure sensors 36R and 36L. Furthermore, the control device 14 determines whether one of the two detected pressures is equal to or higher than the holding pressure.
  • the control device 14 performs normal rotation speed control, that is, controls the rotation direction and rotation speed of the electric motor 13 and the tilt angle of the hydraulic pump 11 to lower or raise the cylinder mechanism 2. To do. The control device 14 repeatedly determines whether or not the pressure is maintained while performing such normal rotation speed control. When it is determined that the pressure is maintained, the process proceeds to step S2.
  • step S2 which is a selection mode determination step, the control device 14 determines which of the three operation modes is selected. More specifically, when a signal related to the operation mode is output from the switching unit 15, the control device 14 stores the operation mode selected based on the signal to be overwritten, and the stored operation mode. The currently selected operation mode is determined based on. When the selected mode is the low noise mode, the process proceeds to step S11.
  • step S11 which is the lower limit setting step
  • the control unit 14 sets the setting lower discharge capacity q L to the first predetermined volume q 1.
  • the first predetermined capacity q 1 is set to be larger than the aforementioned minimum discharge capacity q min (see the solid line and the alternate long and short dash line in FIG. 4).
  • step S12 which is a discharge capacity setting step
  • the control device 14 controls the operation of the electromagnetic proportional control valve 33 to reduce the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 in order to suppress the flow rate of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 11.
  • the lower limit discharge capacity q L that is, the first predetermined capacity q 1 is set.
  • the minimum discharge flow rate necessary in the pressure holding state can be estimated in advance from the amount of leakage.
  • the discharge flow rate of the hydraulic pump 11 is proportional to the discharge capacity q and the rotational speed N of the electric motor 13. Therefore, the first predetermined capacity q 1 is set to a value based on the minimum discharge flow rate so that the electric motor 13 can mainly operate at the first specified rotational speed NL or less where the driving sound of the electric motor 13 is small. the noise mode, the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 is maintained at essentially the first predetermined volume q 1.
  • the control unit 14 after setting, while maintaining the discharge capacity q to a first predetermined capacity q 1, the pressure detected to control the operation of the electric motor 13 so as to be maintained at or above the holding pressure.
  • the control device 14 increases the pump capacity and discharges the hydraulic pump 11 when the detected pressure becomes less than the holding pressure due to a large internal leak of the hydraulic pump 11 due to a change in the temperature of the hydraulic fluid. Increase the flow rate. In this way, the hydraulic pressure supply device 1 maintains the pressure holding state.
  • the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 reaches the first predetermined capacity q 1, the process proceeds to step S13.
  • step S13 which is a rotational speed determination step, the control device 14 determines whether or not the rotational speed N of the electric motor 13 is equal to or less than the first specified rotational speed NL .
  • the first specified rotation speed N L is set to a rotation speed at which the generated drive sound is less than the allowable volume or the drive sound frequency is less than the assumed frequency, and thereby the drive generated by the motor 13 as described above. The sound can be suppressed.
  • the first specified rotational speed N L is set at, for example, 10% to 80% with respect to the maximum rotational speed. That is, the control device 14 determines whether or not the driving sound generated by the electric motor 13 is loud.
  • step S1 determines whether the rotational speed N of the electric motor 13 is equal to or less than the first specified rotational speed NL . If it is determined that the rotational speed N of the electric motor 13 is equal to or less than the first specified rotational speed NL , the process returns to step S1 to determine again whether the pressure is maintained. On the other hand, if it is determined that the rotation speed is equal to or higher than the first specified rotation speed N L , the process proceeds to step S14.
  • step S14 which is the lower limit changing step
  • setting a lower limit discharge capacity q L is changed by the controller 14. That is, the control device 14 increases the discharge capacity q so as to decrease the rotational speed N of the electric motor 13.
  • the discharge flow rate of the hydraulic pump 11 is proportional to the rotational speed N of the electric motor 13 ⁇ the discharge capacity q, and the rotational speed N of the electric motor 13 can be lowered by increasing the discharge capacity q. Therefore, the control device 14 increases the discharge capacity q and decreases the rotational speed N of the electric motor 13.
  • the control unit 14 adds a predetermined increment ⁇ q to set the value was as set lower discharge capacity q L, the value is set as a new set lower discharge capacity q L.
  • the control unit 14 controls the movement of the solenoid proportional control valve 33 so as to change the discharge capacity q with a preference lower discharge capacity q L is set.
  • the discharge capacity q is changed in this way, the rotational speed N of the electric motor 13 can be reduced, and the driving sound generated by the electric motor 13 can be reduced. That is, noise generated by the electric motor 13 can be suppressed.
  • the process returns to step S1, it is determined whether re-pressure holding state.
  • step S2 the operation mode selected in step S2 is the low torque mode
  • step S21 which is the lower limit setting step
  • the control unit 14 sets the setting lower discharge capacity q L to the second predetermined capacity q 2.
  • the second predetermined capacity q 2 is set first smaller than the predetermined capacity q 1 (see dashed line 4 the solid lines and two-dot).
  • step S22 which is a discharge capacity setting step
  • the control device 14 controls the operation of the electromagnetic proportional control valve 33 to reduce the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 in order to suppress the flow rate of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 11.
  • the lower limit discharge capacity q L that is, the second predetermined capacity q 2 is set.
  • the control unit 14, after setting, while maintaining the discharge capacity q to the second predetermined capacity q 2, the pressure detected to control the operation of the electric motor 13 so as to be maintained at or above the holding pressure.
  • the low torque mode is a mode in which the electric motor 13 is operated at and near the second specified rotational speed NH where the driving torque of the electric motor 13 is the smallest.
  • the second predetermined capacity q 2 is capable of operating the motor 13 at the second specified rotational speed NH with the smallest driving torque of the electric motor 13 and the rotational speed in the vicinity thereof based on the aforementioned minimum discharge flow rate. It is set to such a value that, in the low torque mode discharge capacity q of the hydraulic pump 11 is maintained at a second predetermined capacity q 2. Thus, in the hydraulic pressure supply device 1, the pressure holding state is maintained while the electric motor 13 maintains the low torque in the low torque mode. On setting process, when the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 is a second predetermined capacity q 2, the process returns to step S1, it is determined whether re-pressure holding state.
  • step S2 When the operation mode is balance mode.
  • step S31 which is the lower limit setting step, the control unit 14 sets the setting lower discharge capacity q L to a third predetermined capacity q 3.
  • third predetermined capacity q 3 is and less than the first predetermined volume q 1 is set larger than the second predetermined capacity q 2 (see dashed line 4 the solid lines and three points).
  • step S32 When setting the lower limit discharge capacity q L is set to the third predetermined capacity q 3, the process proceeds to step S32.
  • step S32 which is a discharge capacity setting step
  • the control device 14 controls the operation of the electromagnetic proportional control valve 33 to reduce the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 in order to suppress the flow rate of the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 11.
  • the lower limit discharge capacity q L that is, the third predetermined capacity q 3 is set.
  • the control unit 14, after setting, while maintaining the discharge capacity q in the third predetermined capacity q 3, the pressure detected to control the operation of the electric motor 13 so as to be maintained at or above the holding pressure.
  • In balance mode while suppressing the driving noise from the low torque mode is a mode for driving the electric motor 13 in the third operating speed N B and its vicinity can be driven from the low noise mode at low torque.
  • a third predetermined capacity q 3 is the smallest based on the discharge flow rate, defined by the rotational speed N B and the rotational speed of the near and the electric motor 13 is set to such a value as can operate, in balance mode , the discharge capacity q of the hydraulic pump 11 is maintained at a third predetermined capacity q 3.
  • the process returns to step S1, it is determined whether re-pressure holding state.
  • the discharge capacity q is minimum discharge capacity q min larger than the set by setting the lower limit discharge capacity q L set lower discharge capacity of the hydraulic pump 11 in the pressure holding state q L It is possible to fluctuate.
  • the rotational speed N of the electric motor 13 may be excessively larger than a desired value depending on the driving state of the hydraulic pressure supply device 1 in order to maintain the pressure.
  • the discharge capacity q can be changed in accordance with the driving status of the hydraulic pressure supply device 1, for example, the rotational speed N of the electric motor 13, the temperature of the hydraulic fluid, etc. even in the pressure holding state. Therefore, it is possible to suppress a large fluctuation in the rotational speed N of the electric motor 13 so as to maintain the hydraulic pressure of the hydraulic fluid in the pressure holding state.
  • the hydraulic pressure supply device 1 can reduce the noise of the electric motor 13 in the low noise mode, and can use the electric motor 13 having a small output in the low torque mode. Further, in the balance mode, the motor 13 can be driven with a low torque, that is, a small current, with respect to the low noise mode while reducing the noise of the motor, and heat generation from the motor 13 can be suppressed. Moreover, in the hydraulic pressure supply apparatus 1, since these three modes can be switched according to a user's preference and an environmental condition by the switching part 15, the convenience as an industrial machine provided with the hydraulic pressure supply apparatus 1 is high.
  • the apparatus when working with industrial machines at night, etc., the noise of the motor 13 is reduced in the low noise mode in consideration of noise, and when working in an environment with relatively large background noise in the daytime, etc.
  • the apparatus In the low torque mode, the apparatus can be driven while suppressing heat generation from the electric motor 13. Moreover, even if it is daytime, when a loud sound is not emitted environmentally, the heat generation from the electric motor 13 can be suppressed while reducing the driving sound in the electric motor 13 in the balance mode.
  • the control unit 14 of the hydraulic supply device 1 changes the setting lower discharge capacity q L based on the liquid temperature. That is, when the liquid temperature rises, the viscosity decreases, and the amount of leakage from the high pressure portion in the hydraulic pressure supply device 1 increases. Therefore, when the set lower limit discharge capacity q L a constant value, it is necessary to increase the rotational speed N of the electric motor 13 in order to suppress the pressure drop of the hydraulic fluid.
  • the control device 14 changes the set lower limit discharge capacity q L in accordance with the liquid temperature, as shown in FIG. That is, setting a lower limit discharge capacity q L is set essentially larger than the minimum discharge capacity q min, increases in response to the liquid temperature rise.
  • Setting the lower limit discharge capacity q L may be set to the minimum discharge capacity q min is not smaller than the value.
  • the pressure supply device 1 instead of mechanically changing the set lower limit discharge capacity q L by minimum capacity adjusting mechanism 40 can be electrically varied. Therefore, as compared with the case where mechanically change the setting lower discharge capacity q L, can be changed easily set lower discharge capacity q L, also enhance the repeatability of the value of the setting lower discharge capacity q L in each mode be able to.
  • setting a lower limit discharge capacity q L is set based on both the operation mode and the liquid temperature is not always necessary to change based both on. That is, setting a lower limit discharge capacity q L may be set based only on the operation mode and the liquid may be set based only on the temperature.
  • the three predetermined volumes q 1 , q 2 , and q 3 set as the set lower limit discharge capacity q L vary depending on the model of the hydraulic pump 11 (that is, the discharge capacity q) and the configuration of the hydraulic pressure supply device 1. As described above, it can be set based on the leak amount in the hydraulic pressure supply device 1.
  • the hydraulic pressure supply device 1 of the present embodiment is configured so that one mode can be selected from the three operation modes, but the selectable operation modes are not limited to three.
  • two selectable operation modes may be a low noise mode and a low torque mode.
  • four or more operation modes may be selected by adding another mode.
  • the hydraulic pressure supply apparatus 1 of this embodiment although the swash plate pump is used as the hydraulic pressure pump 11, it is not limited to this.
  • an oblique pump may be used as long as the discharge capacity q can be changed.
  • the discharge capacity adjusting mechanism 12 for tilting the swash plate 21 is not necessarily configured as described above.
  • the servo piston 31 is of a pilot pressure type, but may be of an electric type that is directly driven by a servo motor or solenoid, and the configuration is not limited.
  • the hydraulic pump 11 is a double-rotating pump, but may be a single-rotating pump that rotates only in one direction.
  • a direction switching valve is interposed between the pump and the actuator, and the direction in which the hydraulic oil flows is switched by the direction switching valve.
  • a servo motor is employed as the electric motor 13, but the electric motor 13 is not necessarily limited to the servo motor, and any electric motor capable of controlling the rotational speed may be used.
  • the cylinder mechanism 2 is disclosed as an example of the actuator, but the actuator is not limited to the cylinder mechanism 2.
  • a single-acting piston and a hydraulic motor as described above may be used as long as the actuator can be driven by supplying hydraulic fluid.
  • the applied machine is not limited to an industrial machine, and can be applied to all robots.

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Abstract

液圧供給装置は、吐出容量を変更可能な液圧ポンプと、回転数を変更することができる電動機と、最大吐出容量と最小吐出容量との間の範囲において液圧ポンプの吐出容量を調整可能な吐出容量調整機構と、液圧ポンプから吐出される作動液の圧力を検出する圧力検出器と、電動機の回転数を検出する回転数検出器と、回転数検出器で検出される回転数に基づいて電動機及び吐出容量調整機構の動作を制御してアクチュエータを任意の圧力にて保持する制御装置とを備え、制御装置は、アクチュエータの圧力を保持する際、液圧ポンプの吐出容量が設定下限吐出容量となるように吐出容量調整機構の動作を制御し、設定下限吐出容量は、最小吐出容量より大きく、且つ前記制御装置によって調整可能に設定されている。

Description

液圧供給装置
　本発明は、アクチュエータに液圧を供給して駆動させる液圧供給装置に関する。
　液圧ポンプからアクチュエータに液圧を供給して駆動する液圧供給装置が知られている。液圧供給装置において、液圧ポンプはサーボモータ等のような回転数制御が可能な電動機によって回転駆動されており、回転数制御によってその吐出流量を調整してアクチュエータの速度、位置、及び荷重を制御することができるようになっている。また、液圧供給装置では、液圧ポンプの吐出容量が変更可能に構成され、このような液圧供給装置としては、例えば特許文献１及び２のような駆動システムが知られている。
　特許文献１の駆動システムでは、吐出圧の大きさによって制御を変えるようになっており、吐出圧が予め定められたカットオフ開始圧力未満においては電動機の回転数を調整することによってポンプの吐出流量が制御される。他方、吐出圧が予め定められるカットオフ開始圧力に達すると、電動機の回転数を一定に維持し、ポンプ吐出容量を調整することによってポンプの吐出流量が制御される。
　また、特許文献２の駆動システムでは、ポンプ容量が２段階で切換え可能に構成されており、それほど大きな流量を必要としない保圧工程においてポンプの容量が小さい方に設定される。他方、制御装置は、ポンプのトルクを一定の値に確保すべくサーボモータの回転数を制御するようになっている。
特開２００３－１７２３０２号公報 特許第４３２４１４８号明細書
　特許文献１及び２の駆動システムでは、共にアクチュエータに供給する作動液の圧力を維持することを目的とする場合、それほど多くの量の作動液を供給する必要がない。それ故、特許文献１の駆動システムでは、ポンプが圧力調整（カットオフ）機構を備えており、圧力調整機構によってポンプの容量が機械的に調整される。例えば、保圧工程では、圧力調整機構によってポンプの容量がカットオフ圧力を保持可能な容量に調整される。しかし、カットオフ圧力が最初に調整された圧力で固定されてしまうので、機械の負荷（プレスにおける製品の板厚・材料の相違、樹脂・粉末成型における材料の相違等）に応じて圧力を調整することができない。
　他方、特許文献２の駆動システムでは、ポンプの吐出容量が最小吐出容量に設定されている。この最小吐出容量は、一般的に斜板の傾転が所定の角度より小さくならないように機械的に制限することによって達成されており、斜板の傾転の制限は主に機械的なストッパ等で行われている。それ故、最小吐出容量を変更する場合、それに応じてポンプの設計を変える必要がある。即ち、同じサイズのポンプであっても、最小吐出容量が異なるだけで異なる部品を用いる必要があり、部品を大量生産することができず、ポンプの製造コストが増加する。それ故、ポンプの最小吐出容量は、同じサイズのポンプに対して使用態様に依らず同じ容量に設定されている。あるいは、ポンプにおいてねじ等によって最小吐出容量を調整可能なものもある。しかし、この場合は、ワークの種類を変える、いわゆる段取り替えの度に調整ねじを調整し直すことが必要となるので作業性が悪い。
　ここで、２つの駆動システムにおける圧力保持時の内部リーク量（ポンプ内部で発生するリーク量）に着目する。各駆動システムにおける内部リーク量は、それを構成する機器、並びに作動液の温度及び圧力等の駆動システムの駆動状態に応じて変化する。前述の通り、ポンプでは、使用態様及び駆動状態に関わらず最小吐出容量がある値に設定されている。それ故、どのような使用態様及び駆動状態においても内部リークによって不足する作動液の流量を補うことができるようにするために、最小吐出容量は、想定される内部リークのうち最も多い流量よりも更に大きめに設定される。そうすると、圧力保持状態において、ポンプ吐出圧とポンプ吐出容量との積で定まるポンプ駆動トルクが大きくなるので、大型（大出力）の電動機が必要となる。
　そこで、電動機の大型化を抑えるべく最小吐出容量を、前述するような容量よりも小さめに設定することが考えられる。この場合、ポンプの吐出流量はポンプ吐出容量とポンプ回転数との積で定まることから、前述する場合よりも電動機の回転数を上げることによって内部リーク量に相当する作動液の流量を補うことができる。しかしながら、連続運転等で作動液が高温になった場合、あるいは、夏季等において雰囲気温度が高温である場合に以下のような事態が顕著となる。即ち、作動液が高温になることで駆動システムにおける内部リーク量が増加し、更に多くの作動液をポンプから吐出させる必要が生じる。そうすると、想定する回転数より高い回転数にて電動機を駆動する必要があり、その際に電動機から発せられる駆動音が大きくなり、回転数の増加に伴い発生する駆動音の周波数も変わって耳触りとなり騒音となる。即ち、ポンプの使用態様に応じて電動機の回転数が変化し、騒音を発生させることになる。
　そこで本発明は、アクチュエータの圧力を保持する圧力保持状態において、電動機の回転数の変動を抑制できる液圧供給装置を提供することを目的としている。
　本発明の液圧供給装置は、受ける荷重に応じた保持圧力の作動液をアクチュエータに供給するものであって、吐出容量を変更可能であって、該吐出容量と駆動される回転数に応じた流量の作動液を吐出する液圧ポンプと、前記液圧ポンプを回転駆動可能に構成され、且つその回転数を変更することができる電動機と、所定の最大吐出容量と所定の最小吐出容量との間の範囲において前記液圧ポンプの吐出容量を調整可能な吐出容量調整機構と、前記液圧ポンプから吐出される作動液の圧力を検出する圧力検出器と、前記電動機の回転数を検出する回転数検出器と、前記圧力検出器で検出される圧力が保持圧力にて維持されるように、前記回転数検出器で検出される回転数に基づいて前記電動機及び前記吐出容量調整機構の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記アクチュエータに供給される作動液の圧力を前記保持圧力にて保持する際、前記液圧ポンプの吐出容量が設定下限吐出容量となるように前記吐出容量調整機構の動作を制御し、前記設定下限吐出容量は、前記最小吐出容量より大きく、且つ前記制御装置によって変動可能に設定されているものである。
　本発明に従えば、アクチュエータの圧力を保持する圧力保持状態における液圧ポンプの吐出容量を最小吐出容量より大きい設定下限吐出容量に設定して、設定下限吐出容量を調整することを可能にしている。即ち、用いられる機械装置が異なっても圧力保持状態においても液圧供給装置の駆動状況、例えば電動機の回転数及び作動液の温度等に応じて設定下限吐出容量を調整することができるので、圧力保持状態において作動液の液圧を維持すべく電動機の回転数が上昇することを抑制することができる。
　上記発明において、前記制御装置は、前記回転数検出器で検出される回転数に応じて前記設定下限吐出容量を調整してもよい。
　上記構成に従えば、電動機の回転数を所望の回転数及びその付近にて維持することができる。
　上記発明において、前記制御装置は、前記アクチュエータの圧力を保持する際、前記回転数検出器で検出される前記電動機の回転数が予め定められる第１規定回転数以下の場合において前記設定下限吐出容量を第１所定容量に設定し、前記回転数検出器で検出される前記電動機の回転数が前記第１規定回転数を超える場合において前記電動機の回転数を前記第１規定回転数以下にすべく前記設定下限吐出容量を前記第１所定容量より増加させるように前記吐出容量調整機構の動きを制御する第１運転モードを実行してもよい。
　上記構成に従えば、電動機の回転数を第１規定回転数以下に抑えることができる。このように電動機の回転数を第１規定回転数以下に抑えることによって以下のようなことを実現することができる。即ち、電動機から発せられる駆動音を第１規定回転数にて回転させた電動機で発生する駆動音以下に抑えることができ、更に駆動音周波数が高くなって耳障りとなることを抑えることができる。それ故、発せられる駆動音が許容できる音量以下、又は駆動音周波数の高さが想定した周波数以下となる回転数に第１規定回転数を設定することで、液圧供給装置による騒音を低減することができる。
　上記発明において、前記アクチュエータの圧力を保持する際において運転モードを切替える切替部を有し、前記制御装置は、前記切替部に対する操作に応じて前記第１運転モードと第２運転モードとを切替えるようになっており、前記第２運転モードでは、前記圧力検出器で検出される圧力を前記保持圧力にて維持すべく、前記設定下限吐出容量を前記第１所定容量より小さい第２所定容量に設定してもよい。
　上記構成に従えば、第２運転モードでは、アクチュエータの圧力を保持すべく第１運転モードより低い駆動トルクで電動機を回転させることができる。このように第１運転モードより低い駆動トルクで電動機を回転させることができるので、第１運転モードのときより小さい電流で電動機を回転させることができる。また、２つの運転モードを切替部に対する操作によって切替えることができるので、モード切替えが容易である。
　上記発明において、前記制御装置は、前記切替部に対する操作に応じて第３運転モードに切替え可能であって、前記第３運転モードでは、前記圧力検出器で検出される圧力が前記保持圧力にて維持すべく、前記設定下限吐出容量を前記第２所定容量より大きくかつ第１所定容量より小さい第３所定容量としてもよい。
　上記構成に従えば、第３運転モードでは、アクチュエータの圧力を保持すべく第１運転モードより高く且つ第２運転モードより低い回転数にて電動機を回転させることができる。それ故、第２運転モードより駆動音を抑えつつ、第１運転モードより小さい電流で電動機を駆動させることができる。即ち、第２運転モードより騒音の発生を抑え、第１運転モードより小さい電流で電動機を駆動することができる。
　上記発明において、作動液の温度を検出する液温検出器を更に備え、前記制御装置は、前記液温検出器によって検出される液温に応じて前記設定下限吐出容量の値を調整してもよい。
　上記構成に従えば、液温上昇が生じても作動液の圧力を保持圧力に維持することができ、圧力を保持すべく電動機の回転数が増加して電動機の駆動音が大きくなることを抑制することができる。
　本発明によれば、アクチュエータの圧力を保持する圧力保持状態において電動機の回転数の変化を抑制できる。
本実施形態の液圧供給装置の構成を示す液圧回路図である。 図１の液圧供給装置に備わる液圧ポンプの断面図である。 図１の液圧供給装置の制御装置が実行する設定下限吐出容量の設定処理の手順を示すフローチャートである。 最小吐出容量と第１乃至第３所定容量との関係を示すグラフである。 最小吐出容量及び設定下限吐出容量と液温との関係を示すグラフである。
　以下、本発明に係る実施形態の液圧供給装置１について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する液圧供給装置１は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
　産業機械及びロボットは、シリンダ機構及び液圧モータ等の種々のアクチュエータを備えており、アクチュエータを動かすことによって様々な作業を行うことができる。例えば、産業機械やロボット等には、図１に示すように、アクチュエータの一例である複動式シリンダ機構２が備わっており、このシリンダ機構２には、液圧供給装置１が接続されている。液圧供給装置１は、シリンダ機構２に作動液（油又は水等）を供給してシリンダ機構２を作動させるようになっている。以下では、液圧供給装置１について更に詳細に説明する。
　［液圧供給装置１］
　液圧供給装置１は、前述の通りシリンダ機構２に作動液を供給してシリンダ機構２を作動させ、また供給する作動液の流れる方向や流量等を調整することによってシリンダ機構２の動作を制御する。このような機能を有する液圧供給装置１は、主に液圧ポンプ１１と、吐出容量調整機構１２と、電動機１３と、制御装置１４と、切替部１５とを備えている。液圧ポンプ１１は、両回転型のポンプであり、その回転方向に応じた方向へと作動液を吐出する。更に詳細に説明すると、液圧ポンプ１１は、２つのポート１１ａ，１１ｂを有し、正方向に回転すると一方のポート１１ａから作動液を吸入し、その作動液を他方のポート１１ｂから吐出する。また、逆方向に回転すると、液圧ポンプ１１は、他方のポート１１ｂから作動液を吸入し、その作動液を一方のポート１１ａから吐出する。このように作動液が吸引及び吐出される２つのポート１１ａ，１１ｂには、第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌを介してシリンダ機構２が接続されており、液圧ポンプ１１は、シリンダ機構２と共に閉回路を構成している。
　シリンダ機構２は、複動型のものであり、シリンダ２ａ及びロッド２ｂを有している。シリンダ２ａには、ロッド２ｂが往復運動可能に挿入されている。また、シリンダ２ａには、ヘッド側ポート２ｃ及びロッド側ポート２ｄが形成されており、各々はヘッド側空間及びロッド側空間と繋がっている。また、ヘッド側ポート２ｃには、第２液通路１６Ｌが接続され、ロッド側ポート２ｄには、第１液通路１６Ｒが接続されている。このように構成されている液圧シリンダ機構２は、液圧ポンプ１１から第１液通路１６Ｒを介してロッド側ポート２ｄに作動液が供給されるとロッド２ｂがシリンダ２ａに対して縮退し、また液圧ポンプ１１から第２液通路１６Ｌを介してヘッド側ポート２ｃに作動液が供給されるとロッド２ｂがシリンダ２ａに対して伸長する。このようにシリンダ機構２は、液圧ポンプ１１からの作動液によって作動し、また作動液の流れる方向に応じた作動方向に作動する（即ち、伸長及び縮退する）。
　このような機能を有する液圧ポンプ１１は、いわゆる可変容量形の斜板ポンプであり、斜板２１を有している。斜板２１は、傾転可能に構成されており、液圧ポンプ１１は、斜板２１の傾転角に応じて吐出容量ｑを変更する。以下では、液圧ポンプ１１の構成について、その一例を図２を参照しながら更に詳細に説明する。液圧ポンプ１１は、斜板２１の他に、ケーシング２２、回転軸２３、シリンダブロック２４、複数のピストン２５、複数のシュー２６、及びバルブプレート２７を備えている。ケーシング２２は、その中が中空に形成されており、その中に回転軸２３、シリンダブロック２４、複数のピストン２５、複数のシュー２６、及びバルブプレート２７が収容されている。
　収容されている部材のうちの１つである回転軸２３は、大略円柱状に形成されており、その軸線方向中間部分及び一端部が軸受部材２８，２９を介してケーシング２２に正方向及び逆方向に回転可能に支持されている。また、回転軸２３は、その他端側部分がケーシング２２から突き出ており、そこには電動機１３が連結されている。また、回転軸２３の基端側部分には、シリンダブロック２４が挿通されている。シリンダブロック２４は、互いに軸線が一致し且つ相対回転不能に回転軸２３に結合されている。また、シリンダブロック２４には、その一端にて開口する複数のシリンダ室２４ａが形成されており、シリンダ室２４ａの各々には、ピストン２５が挿入されている。
　ピストン２５は、シリンダ室２４ａ内を往復運動できるようになっている。また、ピストン２５は、その一端側部分に凸球部２５ａを有しており、凸球部２５ａがシリンダ室２４ａから突出している。凸球部２５ａは、大略球状に形成されており、そこにはシュー２６が転動可能に取り付けられている。シュー２６は、ピストン２５と共に軸線方向に往復運動し、底部が斜板２１の一表面に押し付けられている。斜板２１は、その内孔に回転軸２３が挿通されており、その下端部に対して上端部をシリンダブロック２４に近づけるようにして傾斜させて配置されている。このように配置されている斜板２１は、回転軸２３に対して傾転できるようになっており、その傾転角を変えることができる。
　このように構成されている斜板２１には、前述の通り、各シュー２６が押し付けられており、シュー２６は、シリンダブロック２４が回転するとピストン２５と一緒に回転する。その際、シュー２６は、斜板２１の一表面に押し付けられているので、傾転する斜板２１の一表面上をその軸線回りに摺動回転する。そうすることで、ピストン２５がシリンダ室２４ａを往復運動する。また、シリンダブロック２４の他端には、シリンダ室２４ａの各々に繋がるシリンダポート２４ｂが形成され、また他端に当接させるようにバルブプレート２７が設けられている。バルブプレート２７は、ケーシング２２に固定されており、シリンダブロック２４に対して相対回転可能に設けられている。また、バルブプレート２７には、第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌに夫々繋がる２つのポート１１ａ，１１ｂが形成されている。なお、図２では、説明の便宜上、２つのポート１１ａ，１１ｂは、周方向にずらして描かれている。これら２つのポート１１ａ，１１ｂは、複数のシリンダポート２４ｂに対応させて配置され、複数のシリンダポート２４ｂは、シリンダブロック２４が回転することによって接続されるポートが２つのポート１１ａ，１１ｂのうちの何れかへと切替わるようになっている。
　このように構成される液圧ポンプ１１は、例えば回転軸２３が正回転すると、一方のポート１１ａからシリンダポート２４ｂを介してシリンダ室２４ａに作動液を吸入する。また、吸入された作動液は、前記シリンダブロック２４が約１８０度回転した後、ピストン２５に押されてシリンダポート２４ｂを介して他方のポート１１ｂから排出される。他方、回転軸２３が逆回転すると、液圧ポンプ１１は、他方のポート１１ｂから作動液を吸引し、一方のポートから作動液を排出する。このように構成されている液圧ポンプ１１は、斜板２１を傾転させることでピストン２５の移動量を変えることができ、それに伴って液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが変わる。また、その移動量は斜板２１の傾転角に応じて変化するので、斜板２１の傾転角に応じて液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが変わる。このように構成されている液圧ポンプ１１には、斜板２１の傾転角を変えるべく図１に示すような吐出容量調整機構１２が設けられている。
　吐出容量調整機構１２は、いわゆるレギュレータであり、前述の通り斜板２１の傾転角を変えて吐出容量を変更する機能を有しており、主にサーボピストン３１と、傾転角制御弁３２と、電磁比例制御弁３３と、を有している。サーボピストン３１は、大略円柱状に形成されており、図２においてケーシング２２の紙面上部に収容されている。また、サーボピストン３１は、ケーシング２２内においてその軸線方向に往復運動可能に配置されており、ケーシング２２には、サーボピストン３１の両端部に対応する位置に夫々大径室２２ａ，小径室２２ｂが形成されている。サーボピストン３１は、大径室２２ａ，小径室２２ｂに導かれる圧液の圧力ｐａ，ｐｂ（即ち、大径室圧ｐａ及び小径室圧ｐｂ）を両端部にて夫々受圧している。また、サーボピストン３１は、その一端側部分と他端側部分とが外径が異なっており、大径室圧ｐａ，小径室圧ｐｂを受圧する面積、即ち受圧面積が異なっている。更に、サーボピストン３１は、その中間部分に後で詳述する連結部材３１ａを有しており、この連結部材３１ａの小径室側の面に圧縮コイルばね３０が設けられている。付勢部材である圧縮コイルばね３０は、サーボピストン３１を大径室２２ａ側（即ち、図２の紙面右側）へと付勢している。それ故、サーボピストン３１は、圧縮コイルばねの付勢力と小径室圧ｐｂによる推力と，大径室圧ｐａによる推力とが釣り合う位置に移動する。なお、圧縮コイルばね３０は、必ずしも備えていなくても良い。
　また、サーボピストン３１は、連結部材３１ａによって斜板２１の上端部に連結されている。それ故、斜板２１は、サーボピストン３１が大径室２２ａ側の方へと移動すると吐出容量ｑを増加させるように倒れ、サーボピストン３１がその小径室２２ｂ側の方へと移動すると吐出容量ｑを減少させるように起き上がる。また、液圧ポンプ１１では、サーボピストン３１に関して、サーボピストン３１の大径室２２ａ側への移動量が以下のようにして規制されている。即ち、サーボピストン３１は、その大径室２２ａ側に移動すると、ストッパである大径室２２ａの壁面に当たり、それ以上の移動ができないようになっている。即ち、サーボピストン３１の大径室２２ａ側への移動量が大径室２２ａの壁面によって制限され、それによって最大傾転量が制限される。また、液圧ポンプ１１は、サーボピストン３１の小径室２２ｂ側への移動量を物理的に制限すべく最小容量調整機構４０を備えており、ケーシング２２の他方の小径室２２ｂには、最小容量調整機構４０を設けるべく開口が形成されている。
　最小容量調整機構４０は、蓋体４１と、当接部材４２と、調整ねじ４３と、ロックナット４４とを有している。蓋体４１は、大略円筒状に形成されており、先端側部分が残余の部分より小径に形成されている。蓋体４１は、その先端側部分を小径室２２ｂの開口に螺合させ、小径室２２ｂの開口を塞いでいる。また、蓋体４１の内孔は、基端側部分に対して先端側部分が大径に形成されており、先端側部分には大略円板状の当接部材４２が、内孔の軸線に沿って移動可能に嵌挿されている。当接部材４２の外周面には、Ｏリング４５が設けられており、Ｏリング４５によって小径室２２ｂから外側へとパイロット液が漏れ出ることを防いでいる。また、蓋体４１の内孔の基端側部分には、当接部材４２の位置を調整すべく調整ねじ４３が螺合されており、調整ねじ４３は、それを回すことによって当接部材４２の位置を調整することができる。
　このように構成されている最小容量調整機構４０では、大径室２２ａに圧液が導かれてサーボピストン３１が小径室２２ｂ側に移動すると、やがてサーボピストン３１が当接部材４２に当たり、サーボピストン３１の移動が物理的に規制される。即ち、サーボピストン３１の移動量を当接部材４２によって制限し、それによって最小傾転量を制限している。このような機能を有する当接部材４２は、前述の通り調整ねじ４３によってその位置を変えることができる。即ち、その当接部材４２の位置を変えることによって、サーボピストン３１の制限される移動量を調整することができる。これにより、液圧ポンプ１１では、最小容量調整機構４０の調整ねじ４３を回すことによって傾転量を機械的に調整することができる。
　このように液圧ポンプ１１では、ストッパ及び最小容量調整機構４０によってサーボピストン３１の移動量を制限することによって、斜板２１が最大傾転量と最小傾転量との間の範囲内にて動くように斜板２１の傾転量を制限されている。これにより、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが最大吐出容量ｑmaxと最小吐出容量ｑminとの範囲内で物理的に制限され、それらの間の範囲内にて吐出容量ｑを変えるべくサーボピストン３１が移動する。他方、大径室２２ａ，小径室２２ｂには、サーボピストン３１を移動させる圧液が導かれ、各室２２ａ，２２ｂは、圧液を導くべく吐出圧選択通路３５を介して吐出圧導入通路３９に夫々繋がっている。
　吐出圧導入通路３９は、第１液通路１６Ｒと第２液通路１６Ｌとを繋ぐようにして配置されている。吐出圧導入通路３９の途中には、シャトル弁３４が介在し、またシャトル弁３４は、吐出圧選択通路３５を介して小径室２２ｂに接続されている。このように配置されているシャトル弁３４は、第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌを夫々流れる作動液のうち高圧の作動液を選択して、選択された高圧の作動液を吐出圧選択通路３５に出力する。また、吐出圧選択通路３５には、傾転角制御弁３２と、電磁比例制御弁３３が接続されている。
　傾転角制御弁３２は、例えばパイロット式のスプール弁であり、吐出圧選択通路３５の他に、タンク１９及び大径室２２ａに接続されている。即ち、傾転角制御弁３２は、そこに入力される制御圧ｐに応じて大径室２２ａに出力する大径室圧ｐａを調整する。更に詳細に説明すると、傾転角制御弁３２は、制御圧ｐに応じてスプール３２ａを動かして吐出圧選択通路３５と大径室２２ａとの間の開口面積、及びタンク１９と大径室２２ａとの間の開口面積を変えて大径室圧ｐａを調整する。
　また、傾転角制御弁３２は、スリーブ３２ｂを有しており、スリーブ３２ｂは、相対移動可能にスプール３２ａに外嵌されている。即ち、スリーブ３２ｂは、スプール３２ａに対する相対位置を変化させることができ、それによって吐出圧選択通路３５と大径室２２ａとの間の開口面積、及びタンク１９と大径室２２ａとの間の開口面積を変化させることができる。また、スリーブ３２ｂは、フィードバックレバー３２ｃを介してサーボピストン３１に連結されており、スリーブ３２ｂは、サーボピストン３１に連動して移動する。
　このように構成されている傾転角制御弁３２は、スプール３２ａを移動させて大径室圧ｐａを調整することによってサーボピストン３１を移動させて斜板２１の傾転角を変えることができる。また、スリーブ３２ｂは、サーボピストン３１に連動してスプール３２ａに対する相対位置を変え、サーボピストン３１がそれに作用する力が釣り合う位置（即ち、スプール３２ａの移動量に応じた位置）まで移動すると吐出圧選択通路３５及びタンク１９と大径室２２ａとの間を閉じる。そうすることで、傾転角制御弁３２に入力される制御圧ｐに応じた位置にてサーボピストン３１を保持することができる、即ち、傾転角制御弁３２に入力される制御圧ｐに応じた角度にて斜板２１の傾転角を保持することができる。このような機能を有する傾転角制御弁３２には、そこに制御圧ｐを入力すべく電磁比例制御弁３３が接続されている。
　電磁比例制御弁３３は、前述の通り傾転角制御弁３２及び吐出圧選択通路３５に接続されている他、タンク１９に接続されており、そこに入力される信号に応じた圧力の制御圧ｐを傾転角制御弁３２に出力する。これにより、電磁比例制御弁３３に入力する信号に応じた位置へとサーボピストン３１を移動させ、前記信号に応じた角度に斜板２１傾転させることができる。即ち、それによって吐出容量ｑを電磁比例制御弁３３に入力する信号に応じた量に調整することができる。このように構成されている液圧ポンプ１１には、前述の通り、その回転軸２３を回転駆動可能に電動機１３が減速機等を介して連結されている。
　電動機１３は、サーボモータであり、そこに入力される信号に応じて回転方向を切替え可能に構成されている、即ち回転軸２３を正方向及び逆方向に回転可能に構成されている。このように回転軸２３の回転方向を変えることによって、液圧ポンプ１１では作動液を吐出する方向（即ち、ポート１１ａ，１１ｂ）を切替えることができる。また、電動機１３は、そこに入力される信号に応じて回転数Ｎを変えることができるようになっている、即ち回転軸２３の回転数を変更できるようになっている。このように回転軸２３の回転数が変更されることによって吐出する作動液の流量を増減させることができる。このようにして流量が調整されながら吐出される作動液は、前述の通り、液圧ポンプ１１から第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌの何れかを介してシリンダ機構２に供給される。また、第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌには、液圧ポンプ１１及びシリンダ機構２の他に、リリーフ弁１７Ｒ，１７Ｌ及び逆止弁１８Ｒ，１８Ｌが接続されている。
　リリーフ弁１７Ｒ，１７Ｌは、第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌに夫々対応させて接続され、またタンク１９にも接続されている。このように配置されているリリーフ弁１７Ｒ，１７Ｌは、対応する第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌを流れる作動液が所定圧力以上になると、その作動液をタンク１８に排出する。即ち、２つの通路１６Ｒ，１６Ｌを流れる作動液が所定圧力以上の高圧になることを防いでいる。逆止弁１８Ｒ，１８Ｌもまた、第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌに夫々対応させて接続され、またタンク１９にも接続されている。このように配置されている逆止弁１８Ｒ，１８Ｌは、タンク１９から対応する第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌへの作動液の流れを許容するが、その逆方向流れを阻止する。従って、逆止弁１８Ｒ，１８Ｌは、対応する第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌを流れる作動液が不足する際に、タンク１９から作動液を吸い上げて対応する第１液通路１６Ｒ及び第２液通路１６Ｌに補給する。なお、逆止弁１８Ｌは、第１液通路１６Ｒの液圧がパイロット圧として導かれるようになっている。即ち、逆止弁１８Ｌは、第１液通路１６Ｒを流れる作動液の圧力（即ち、パイロット圧）が予め定められる設定圧力を超えると、第２液通路１６Ｌとタンク１９とを連通させる。このような構成を有する液圧供給装置１では、電動機１３及び電磁比例制御弁３３の動きを制御すべく、それらに制御装置１４が電気的に接続されている。
　制御装置１４は、電動機１３及び電磁比例制御弁３３に信号を出力してそれらの動作を制御するようになっている。また、制御装置１４には、切替部１５も電気的に接続されている。切替部１５は、例えばダイアル式又はボタン式の入力器であって、後述する３つの運転モードの何れかを指示すべく操作可能に構成されている。即ち、切替部１５は、低騒音モード、バランスモード、及び低トルクモードを含む３つの運転モードのうちの何れかを選択可能に構成されており、選択された運転モードに応じた信号を制御装置１４に出力する。なお、低騒音モードは、電動機１３から発生する駆動音を抑えることができる第１規定回転数ＮＬ以下にて電動機１３を駆動させるモードである。
　また、低トルクモードは、電動機１３の駆動トルクが最も小さい第２規定回転数ＮＨ及びその付近の回転数にて電動機１３を駆動させるモードであり、バランスモードは、駆動音を抑えつつトルクをある程度低く抑えられる第３規定回転数ＮＢ及びその付近の回転数にて電動機１３を駆動させるモードである。なお、各回転数ＮＬ，ＮＨ，ＮＢは、ＮＬ＜ＮＢ＜ＮＨとなっている。制御装置１４は、切替部１５から信号が出力されると、その信号に応じて電動機１３及び電磁比例制御弁３３の動きを制御する。また、制御装置１４には、電動機１３及び電磁比例制御弁３３の動きを制御すべく、圧力センサ３６Ｒ，３６Ｌ、液温センサ３７、及び回転数センサ３８が電気的に接続されている。
　圧力検出器である圧力センサ３６Ｒ，３６Ｌは、２つの液通路１６Ｒ，１６Ｌに夫々対応させて接続されており、対応する液通路１６Ｒ，１６Ｌを流れる作動液の圧力を検出する。即ち、第１圧力センサ３６Ｒは、第１液通路１６Ｒを流れる作動液の圧力を検出し、第２圧力センサ３６Ｌは、第２液通路１６Ｌを流れる作動液の圧力を検出する。また、液温センサ３７は、タンク１９に接続されており、タンク１９の作動液の温度を検出する。また、回転数センサ３８は、電動機１３に設けられており、電動機１３の回転数Ｎを検出するようになっている。このように構成される４つのセンサ３６Ｒ，３６Ｌ，３７，３８は、検出結果に応じた信号を制御装置１４に出力し、制御装置１４は、４つのセンサ３６Ｒ，３６Ｌ，３７，３８から入力された信号に基づいて電動機１３及び電磁比例制御弁３３の動きを制御する。
　また、制御装置１４は、機械の動作工程、例えば、シリンダ機構２の下降、圧力保持、上昇、に応じて電動機１３の回転方向と回転数、並びに電磁比例制御弁３３を含めたポンプ傾転角を制御する。以下では、液圧供給装置１のこのような動作のうち圧力を保持する工程における制御、即ち圧力保持制御について説明する。
　まず、一般的な圧力保持制御について説明する。即ち、制御装置１４は、まず液圧ポンプ１１の吐出容量ｑを設定下限吐出容量ｑＬまで下げるべく、電磁比例制御弁３３の動きを制御する。ここで、設定下限吐出容量ｑＬとは、後で詳述する運転モードに応じて設定される吐出容量であり、前述する最小吐出容量ｑminより大きい吐出容量である。制御装置１４は、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが前述する設定下限吐出容量ｑＬとなるように電磁比例制御弁３３の動きを制御する。更に、制御装置１４は、ポート１１ａ，１１ｂのうち吐出側のポートに繋がる液通路１６Ｒ，１６Ｌがシリンダ機構２のロッド２ｂが受ける荷重に応じた保持圧力にて維持されるように電動機１３の動作を制御する。即ち、制御装置１４は、図示しない操作装置からの圧力指令値と圧力センサ３６Ｒ，３６Ｌの検出結果とが一致するように電動機１３の回転数Ｎを調整すべくＰＩＤ制御を行う。また、シリンダ機構２のロッド２ｂが受ける荷重の方向により電動機１３の回転方向が反転する。これにより、シリンダ機構２のロッド２ｂの位置を保持すべく作動液の圧力保持を行うことができる。このような機能を有する制御装置１４は、前述の通り運転モードに応じて設定下限吐出容量ｑＬを変動させるようになっており、以下では設定下限吐出容量ｑＬの設定手順（即ち、設定処理）について図３のフローチャートを参照しながら説明する。
　制御装置１４は、図示しない電源がオンになり、制御装置１４に電力が供給されると設定処理を開始する。設定処理が開始されると、ステップＳ１に移行する。圧力保持判定工程であるステップＳ１では、シリンダ機構２の位置を保持すべく、２つの液通路１６Ｒ，１６Ｌを流れる作動液の圧力の何れかが保持圧力にて保持されている、即ち液圧供給装置１が圧力保持状態にあるか否かを判定する。具体的に説明すると、制御装置１４は、圧力センサ３６Ｒ，３６Ｌからの信号に基づいて２つの液通路１６Ｒ，１６Ｌの流れる作動液の圧力を検出する。更に制御装置１４は、検出された２つの圧力のうち何れかの圧力が保持圧力以上であるか否かを判定する。例えば、圧力制御時の圧力指令値に対して圧力実績が８０％以上になれば保持圧以上になったと判断する。圧力保持状態でない場合、制御装置１４は、通常の回転数制御を行う、即ちシリンダ機構２の下降又は上昇をさせるべく電動機１３の回転方向及び回転数、並びに液圧ポンプ１１の傾転角を制御する。制御装置１４は、このような通常の回転数制御を行いつつ再度圧力保持状態か否かの判定を繰り返し行い、やがて圧力保持状態であると判断されるとステップＳ２に移行する。
　選択モード判定工程であるステップＳ２では、３つの運転モードのうち何れが選択されているかを制御装置１４が判断する。具体的に説明すると、制御装置１４は、運転モードに関する信号が切替部１５から出力されると、その信号に基づいて選択されている運転モードを上書きするように記憶し、その記憶される運転モードに基づいて現在選択されている運転モードを判断する。選択されるモードが低騒音モードの場合、ステップＳ１１に移行する。
　下限設定工程であるステップＳ１１では、制御装置１４が設定下限吐出容量ｑＬを第１所定容量ｑ１に設定する。ここで第１所定容量ｑ１は、前述する最小吐出容量ｑminより大きく設定されている（図４の実線及び一点鎖線参照）。設定下限吐出容量ｑＬが第１所定容量ｑ１に設定されると、ステップＳ１２に移行する。吐出容量設定工程であるステップＳ１２では、液圧ポンプ１１から吐出される作動液の流量を抑えるべく、制御装置１４が電磁比例制御弁３３の動作を制御して液圧ポンプ１１の吐出容量ｑを設定下限吐出容量ｑＬ、即ち第１所定容量ｑ１にする。液圧供給装置１では、装置全体における作動液のリーク量を大よそ把握することができるので、そのリーク量から圧力保持状態において必要な最小吐出流量を事前に推測することができる。液圧ポンプ１１の吐出流量は、前述の通り、吐出容量ｑと電動機１３の回転数Ｎに比例する。そこで、第１所定容量ｑ１は、最小吐出流量に基づき、電動機１３の駆動音が小さい第１規定回転数ＮＬ以下にて電動機１３が主に作動できるような値に設定されており、低騒音モードでは、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが基本的に第１所定容量ｑ１にて維持されている。
　なお、制御装置１４は、設定後、吐出容量ｑを第１所定容量ｑ１に維持しつつ、検出される圧力が保持圧力以上に維持されるように電動機１３の動作を制御する。他方、制御装置１４は、作動液の温度変化等で液圧ポンプ１１の内部リーク等が大きくなって検出される圧力が保持圧力未満となると、ポンプ容量を増加して、液圧ポンプ１１の吐出流量を大きくする。このようにして、液圧供給装置１は圧力保持状態を維持している。他方、設定処理に関しては、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが第１所定容量ｑ１になると、ステップＳ１３に移行する。
　回転数判定工程であるステップＳ１３では、制御装置１４が電動機１３の回転数Ｎが第１規定回転数ＮＬ以下か否かを判定する。第１規定回転数ＮＬは、発せられる駆動音が許容できる音量以下、又は駆動音周波数の高さが想定した周波数以下となる回転数に設定され、これによって前述の通り電動機１３で発生する駆動音を抑えることができる。第１規定回転数ＮＬは、例えば最大回転数に対して１０％以上８０％以下にて設定される。即ち、制御装置１４は電動機１３で発生する駆動音が大きいか否かを判定している。電動機１３の回転数Ｎが第１規定回転数ＮＬ以下であると判定されると、ステップＳ１に戻り、再度圧力保持状態か否かを判定する。他方、第１規定回転数ＮＬ以上であると判定されると、ステップＳ１４に移行する。
　下限変更工程であるステップＳ１４では、制御装置１４によって設定下限吐出容量ｑＬが変更される。即ち、制御装置１４は、電動機１３の回転数Ｎを下げるべく吐出容量ｑを増加させる。液圧ポンプ１１の吐出流量は、電動機１３の回転数Ｎ×吐出容量ｑに比例しており、吐出容量ｑを増加させることによって電動機１３の回転数Ｎを下げることができる。それ故、制御装置１４は、吐出容量ｑを増加させて電動機１３の回転数Ｎを下げる。具体的に説明すると、制御装置１４は、設定下限吐出容量ｑＬとして設定されていた値に所定の増加量Δｑを加算し、その値を新たな設定下限吐出容量ｑＬとして設定する。設定下限吐出容量ｑＬが設定変更されると、制御装置１４は、設定される設定下限吐出容量ｑＬに合わせて吐出容量ｑを変更すべく電磁比例制御弁３３の動きを制御する。このようにして吐出容量ｑが変更されると電動機１３の回転数Ｎを低下させることができ、電動機１３にて発生する駆動音を小さくすることができる。即ち、電動機１３によって発生される騒音を抑えることができる。そして、設定下限吐出容量ｑＬが設定変更されると、ステップＳ１に戻り、再び圧力保持状態か否かが判定される。
　次に、ステップＳ２において選択された運転モードが低トルクモードの場合、について説明する。運転モードが低トルクモードの場合、ステップＳ２からステップＳ２１に移行する。下限設定工程であるステップＳ２１では、制御装置１４が設定下限吐出容量ｑＬを第２所定容量ｑ２に設定する。ここで第２所定容量ｑ２は、第１所定容量ｑ１より小さく設定されている（図４実線及び二点鎖線参照）。設定下限吐出容量ｑＬが第２所定容量ｑ２に設定されると、ステップＳ２２に移行する。
　吐出容量設定工程であるステップＳ２２では、液圧ポンプ１１から吐出される作動液の流量を抑えるべく、制御装置１４が電磁比例制御弁３３の動作を制御して液圧ポンプ１１の吐出容量ｑを設定下限吐出容量ｑＬ、即ち第２所定容量ｑ２にする。なお、制御装置１４は、設定後、吐出容量ｑを第２所定容量ｑ２に維持しつつ、検出される圧力が保持圧力以上に維持されるように電動機１３の動作を制御する。低トルクモードは、前述の通り、電動機１３の駆動トルクが最も小さい第２規定回転数ＮＨ及びその付近にて電動機１３を作動させるモードである。それを実現すべく、第２所定容量ｑ２は、前述する最小吐出流量に基づき、電動機１３の駆動トルクが最も小さい第２規定回転数ＮＨ及びその付近の回転数にて電動機１３が作動できるような値に設定されており、低トルクモードでは液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが第２所定容量ｑ２にて維持されている。このようにして、液圧供給装置１では、低トルクモードにおいて電動機１３が低トルクを保ったまま圧力保持状態が維持される。設定処理に関しては、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが第２所定容量ｑ２になると、ステップＳ１に戻り、再び圧力保持状態か否かが判定される。
　最後に、ステップＳ２において選択された運転モードがバランスモードの場合、について説明する。運転モードがバランスモードの場合。ステップＳ２からステップＳ３１に移行する。下限設定工程であるステップＳ３１では、制御装置１４が設定下限吐出容量ｑＬを第３所定容量ｑ３に設定する。ここで第３所定容量ｑ３は、第１所定容量ｑ１より小さく且つ第２所定容量ｑ２より大きく設定されている（図４実線及び三点鎖線参照）。設定下限吐出容量ｑＬが第３所定容量ｑ３に設定されると、ステップＳ３２に移行する。
　吐出容量設定工程であるステップＳ３２では、液圧ポンプ１１から吐出される作動液の流量を抑えるべく、制御装置１４が電磁比例制御弁３３の動作を制御して液圧ポンプ１１の吐出容量ｑを設定下限吐出容量ｑＬ、即ち第３所定容量ｑ３にする。なお、制御装置１４は、設定後、吐出容量ｑを第３所定容量ｑ３に維持しつつ、検出される圧力が保持圧力以上に維持されるように電動機１３の動作を制御する。バランスモードでは、低トルクモードより駆動音を抑えつつ、低騒音モードより低トルクで駆動できる第３規定回転数ＮＢ及びその付近にて電動機１３を駆動させるモードである。それを実現すべく、第３所定容量ｑ３は、最小吐出流量に基づき、規定回転数ＮＢ及びその付近の回転数にて電動機１３が作動できるような値に設定されており、バランスモードでは、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが第３所定容量ｑ３にて維持されている。設定処理に関しては、液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが第３所定容量ｑ３になると、ステップＳ１に戻り、再び圧力保持状態か否かが判定される。
　このように構成されている液圧供給装置１では、圧力保持状態における液圧ポンプ１１の吐出容量ｑが最小吐出容量ｑminより大きい設定下限吐出容量ｑＬに設定して設定下限吐出容量ｑＬを変動させることを可能にしている。吐出容量ｑが一定の場合、圧力を保持すべく液圧供給装置１の駆動状況に応じて電動機１３の回転数Ｎが所望値より過度に大きくなることがある。しかし、液圧供給装置１では、圧力保持状態であっても液圧供給装置１の駆動状況、例えば電動機１３の回転数Ｎ及び作動液の温度等に応じて吐出容量ｑを変更することができるので、圧力保持状態において作動液の液圧を維持すべく電動機１３の回転数Ｎを大きく変動させることを抑制することができる。
　また、液圧供給装置１では、低騒音モードにおいて電動機１３の騒音の低減を実現し、低トルクモードにおいて出力の小さい電動機１３の使用を可能とすることができる。また、バランスモードでは、電動機の騒音を低減しつつ低騒音モードに対して低トルク、即ち小さい電流で電動機１３を駆動することができ、電動機１３からの発熱を抑えることができる。また、液圧供給装置１では、これら３つのモードを切替部１５によって使用者の好み及び環境状況に応じて切替えることができるので、液圧供給装置１を備える産業機械としての利便性が高い。即ち、夜間等に産業機械で作業を行う場合には、騒音に配慮して低騒音モードにて電動機１３の騒音の低減を実現し、昼間等に暗騒音の比較的大きい環境で作業を行う場合には、低トルクモードにて電動機１３からの発熱を抑えて装置を駆動することができる。また、昼間であっても、環境上あまり大きな音が発せられない場合には、バランスモードにて電動機１３における駆動音の低減を図りつつ電動機１３からの発熱を抑えることができる。
　また、液圧供給装置１の制御装置１４は、作動液の温度、即ち液温に基づいて設定下限吐出容量ｑＬを変更する。即ち、液温が上昇すると粘性が低下し、液圧供給装置１における高圧箇所からのリーク量が増加する。それ故、設定下限吐出容量ｑＬを一定値とすると、作動液の圧力低下を抑えるべく電動機１３の回転数Ｎを増加させる必要がある。これに対して、制御装置１４では、図５に示すように液温に応じて設定下限吐出容量ｑＬを変化させる。即ち、設定下限吐出容量ｑＬは、基本的に最小吐出容量ｑminより大きく設定されており、液温上昇に応じて増加する。設定下限吐出容量ｑＬは、最小吐出容量ｑminより小さくない値に設定されていてもよい。このように設定下限吐出容量ｑＬを設定することによって、液温上昇が生じても作動液の圧力を保持圧力に維持することができ、また維持すべく電動機１３の回転数Ｎが増加して電動機の駆動音が大きくなることを抑制することができる。
　また、液圧供給装置１では、設定下限吐出容量ｑＬを最小容量調整機構４０によって機械的に変えるのではなく、電気的に変えることができる。それ故、設定下限吐出容量ｑＬを機械的に変える場合に比べて、設定下限吐出容量ｑＬを容易に変えることができ、また各モードにおける設定下限吐出容量ｑＬの値の再現性を高めることができる。
　［その他の実施形態について］
　本実施形態の液圧供給装置１では、設定下限吐出容量ｑＬが運転モード及び液温の両方に基づいて設定されているが、必ずしも両方に基づいて変更する必要はない。即ち、設定下限吐出容量ｑＬは、運転モードにのみ基づいて設定されてもよく、また液温にのみ基づいて設定されてもよい。また、設定下限吐出容量ｑＬとして設定される３つの所定容量ｑ１，ｑ２，ｑ３は、液圧ポンプ１１の機種（即ち、吐出容量ｑ）及び液圧供給装置１の構成によって異なるが、前述の通り、液圧供給装置１におけるリーク量に基づいて設定することができる。
　また、本実施形態の液圧供給装置１では、３つの運転モードから１つのモードを選択することができるように構成されているが、選択可能な運転モードは３つに限定されない。例えば、選択可能な運転モードは低騒音モード及び低トルクモードの２つであってもよい。選択可能な運転モードは、逆に更に別のモードを加えて４つ以上にしてもよい。また、本実施形態の液圧供給装置１では、液圧ポンプ１１として斜板ポンプが用いられているが、これに限定されない。例えば、斜軸ポンプであってもよく、吐出容量ｑを変えることができるものであればよい。また、斜板２１を傾転させる吐出容量調整機構１２は、必ずしも上述するような構成である必要はない。即ち、サーボピストン３１は、パイロット圧式のものであるがサーボモータやソレノイドによって直接駆動される電動式のものであってもよく、その構成については限定されない。また、液圧ポンプ１１は、両回転型のポンプが用いられているが、一方向のみに回転する片回転型のポンプであってもよい。この場合、ポンプとアクチュエータとの間に方向切換弁が介在され、方向切換弁によって作動油の流れる方向が切替えられる。
　更に、本実施形態の液圧供給装置１では、電動機１３としてサーボモータが採用されているが、必ずしもサーボモータに限定されず、回転数制御が可能な電動機であればよい。更に、本実施形態の液圧供給装置１では、アクチュエータの例としてシリンダ機構２が開示されているが、アクチュエータはシリンダ機構２に限定されない。例えば、単動式のピストン及び前述するような液圧モータであってもよく、作動液を供給することによって駆動可能なアクチュエータであればよい。また、適用される機械も産業機械に限定されず、ロボット全般に適用することができる。
　１　液圧供給装置
　２　シリンダ機構
　１１　液圧ポンプ
　１２　吐出容量調整機構
　１３　電動機
　１４　制御装置
　１５　切替部
　３６Ｒ　　第１圧力センサ（圧力検出器）
　３６Ｌ　　第２圧力センサ（圧力検出器）
　３７　液温センサ（液温検出器）
　３８　回転数センサ（回転数検出器）

Claims (6)

  1. 　受ける荷重に応じた保持圧力の作動液をアクチュエータに供給する液圧供給装置であって、
    　吐出容量を変更可能であって、該吐出容量と駆動される回転数に応じた流量の作動液を吐出する液圧ポンプと、
    　前記液圧ポンプを回転駆動可能に構成され、且つその回転数を変更することができる電動機と、
    　所定の最大吐出容量と所定の最小吐出容量との間の範囲において前記液圧ポンプの吐出容量を調整可能な吐出容量調整機構と、
    　前記液圧ポンプから吐出される作動液の圧力を検出する圧力検出器と、
    　前記電動機の回転数を検出する回転数検出器と、
    　前記圧力検出器で検出される圧力が保持圧力にて維持されるように、前記回転数検出器で検出される回転数に基づいて前記電動機及び前記吐出容量調整機構の動作を制御する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、前記アクチュエータに供給される作動液の圧力を前記保持圧力にて保持する際、前記液圧ポンプの吐出容量が設定下限吐出容量となるように前記吐出容量調整機構の動作を制御し、
    　前記設定下限吐出容量は、前記最小吐出容量より大きく、且つ前記制御装置によって変更可能に設定されている、液圧供給装置。
  2. 　前記制御装置は、前記回転数検出器で検出される回転数に応じて前記設定下限吐出容量を調整する、請求項１に記載の液圧供給装置。
  3. 　前記制御装置は、前記アクチュエータの圧力を保持する際、前記回転数検出器で検出される前記電動機の回転数が予め定められる第１規定回転数以下の場合において前記設定下限吐出容量を第１所定容量に設定し、前記回転数検出器で検出される前記電動機の回転数が前記第１規定回転数を超える場合において前記電動機の回転数を前記第１規定回転数以下にすべく前記設定下限吐出容量を前記第１所定容量より増加させるように前記吐出容量調整機構の動きを制御する第１運転モードを実行する、請求項２に記載の液圧供給装置。
  4. 　前記アクチュエータの圧力を保持する際において運転モードを切替える切替部を有し、
    　前記制御装置は、前記切替部に対する操作に応じて前記第１運転モードと第２運転モードとを切替えるようになっており、
    　前記第２運転モードでは、前記圧力検出器で検出される圧力を前記保持圧力にて維持すべく、前記設定下限吐出容量を前記第１所定容量より小さい第２所定容量に設定する、請求項３に記載の液圧供給装置。
  5. 　前記制御装置は、前記切替部に対する操作に応じて第３運転モードに切替え可能であって、
    　前記第３運転モードでは、前記圧力検出器で検出される圧力が前記保持圧力にて維持すべく、前記設定下限吐出容量を前記第２所定容量より大きくかつ第１所定容量より小さい第３所定容量とする、請求項４に記載の液圧供給装置。
  6. 　作動液の温度を検出する液温検出器を更に備え、
    　前記制御装置は、前記液温検出器によって検出される液温に応じて前記設定下限吐出容量の値を調整する、請求項１乃至５の何れか１つに記載の液圧供給装置。
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