JPS63239385A - 圧力流量制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば油圧ポンプより主管路へ出力される吐
出流量を吐出圧力により制御する圧力流量制御装置直。

特に定容但ポンプの起動、停止ならびに回転速度を調整
してその吐出量を制御することに関するものである。

［従来の技術］ 第７図は例えば従来の圧力流量制御装置の一例を示す回
路図であり、 図において、１は電動機、３は油タンク、８は主管路、
１５は例えば回転軸に設けられた斜板を傾転し吐出流量
の制御が行えるピストン形の可変容量ポンプ、１６は主
管路８内の吐出圧力と設定圧力との関連により油圧回路
を切換えるプレッシャコンペンセータ、１７は可変容量
ポンプ１５の斜板の傾転角度を制御する第１シリンダ、
１８は第１シリンダ１７に係合する第２シリンダである
。

従来の圧力流量制御装置は上記のように構成され、動力
電源より励磁される電動機１は可変容量ポンプ１５へ連
接され常時−心高速度回転を行い、内設された複数のピ
ストンの往復運動のストロークは回転軸に設けられた斜
板の傾転角度により決められる流量の吐出を行う。

一方、主管路８内の吐出圧力が設定限界を超えると負荷
としてのシリンダや油圧モータの性能に支障を来たすた
め、吐出圧力が設定限界を超えたときプレッシャコンベ
ンセータ（以下ＰＣ弁という）が作動して油圧回路が切
換えられる。吐出圧力がＰＣ弁１６−１の設定圧力を超
えるとＰＣ弁１６−１が作動し第２シリンダ１８が主管
路８へ接続され可変吐出ポンプ１５の斜板の傾転角度が
小さくなり吐出流ｍを減少させる。

更に吐出圧力が増加してＰＣ弁１６−２の設定圧力に達
するとＰＣ弁１６−２が作動し第１シリンダ１７が主管
路８へ接続され斜板の傾転角度がＯｏになり吐出流量が
遮断される。然し上記制御において可変容量ポンプ１５
はアンロード時でも常時一定高速度回転を持続する。

第３図は圧力流ｍ制御装置の圧力−流量特性の一例を示
し、主管路８内の吐出圧力がＰＣ弁１６−１の設定圧力
Ｐ２を超えたとぎの低圧入容量特性Ａと、吐出圧力がＰ
Ｃ弁１６−２の設定圧力Ｐ１を超えたときの高圧小容量
特性Ｂが関連して動作する多段階吐出流ｍ制御特性を示
す。

第８図は従来の圧力流量制御１１装置の他の一例を示す
回路図であり、図において１．３．８．１５〜１８は上
記従来例と同一であり、１９はＰＣ弁１６−１とＰＣ弁
１６−２の動作を切換　。

える電磁弁である。

図示のとおり電磁弁１９がＯＦＦの状態において、主管
路８内の吐出圧力が電磁弁１９を経てＰＣ弁１６−１へ
接続され設定圧力Ｐ２を超えると、ＰＣ弁１６−１が作
動し第１シリンダ１７へ吐出圧力が加わり斜板の傾転角
度が調節され吐出流ｍが制御される。

電磁弁１９がＯＮの状態になると主管路８内の吐出圧力
がＰＣ弁１６−２へ接続され、設定圧力Ｐ１を超えると
第２シリンダ１８へ吐出圧力が加わり、第１シリンダ１
７を介在して上記と同様に制御が行われる。

上記のとおり電磁弁１９の切換動作によりＰＣ弁１６−
１と１６−２はそれぞれの設定圧力Ｐ２及びＰｌに関し
て独立した動作を行う。

第３図、第５図、第６図に圧力流量制御装置の圧力−流
量特性の一例を示す。第３図は高圧大容量、低圧小容量
の例、第４図は低圧大容量、高圧小容量の例、第５図は
等圧力２容量の例である。

その伯ＰＣ弁１６−１、第１シリンダ１７及び可変言損
ポンプ１５の構成よりなる単一制御、ＰＣ弁１６−１、
ＰＣ弁１６−２、第１シリンダ１７及び可変言回ポンプ
１５の構成よりなる２圧力等容量制御など各種制御目的
に対し、それぞれ各種油圧機器の組合わぜより成る専用
の圧力流ｍ制御装置が形成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の圧力流ｍ制御装置では、各種の負荷
制御の目的に適合する圧カー流ｍ特性を得るため、それ
ぞれ機器の構成の異なる専用の圧力流量制御装置を備え
なければならず、その種類は著しく多くなる。吐出流足
制御は常時一定高速度回転する可変容量ポンプ１５の回
転軸に設けられた斜板の傾転角度を調節して行われるた
め、無負荷時でも回転を持続しポンプの勤ツノ損失が大
きく発熱による油温上昇のため、油の劣化が顕著になる
のでこれの抑制には油ｍの増加が要求され油タンク３の
寸法が大きくなる。更に設定圧力ならびに流ｍ調整など
が機械式に行われるため保守点検のサービス空間を周辺
に大きく設けなければならず、従って工作機械や建設機
械などへの実装のための占有空間が増加し適用が制限さ
れる。

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

また摺動部による金属粉末や不純物の混入による作動油
の汚染や劣化によりコンタミネーションの管理もｔｉ密
に行わなければならず、常時高速回転のため騒音が常時
発生するという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、ポンプは常時高速度回転を行うことなく、吐出流量
の遮断時、こは停止できて動力損失がなく発熱の抑制や
寿命期間が延長でき、各種の負荷制御に対し機器構成を
変えることなく単一機種を用いて簡易な調整により適正
な圧力−流量特性が得られ、各種機械への実装のための
占有空間ならびにサービス空間の小さい圧力流量制御装
置を１ｑることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る圧力流量制御１ＩＩｌ装置は、電動機と
機械的結合されその回転速度に応じて吐出流Ｍを主管路
へ出力する定容量ポンプと、吐出圧力が設定値を超えた
とぎ感応する主管路に設けられた圧力検出器と、その作
動により負荷の制御に適合する制御信号を出力する制御
回路と、制御回路出力を電動機の回転速度制御信号に変
換する変換器を設けたものである。

［作用］ この発明においては、定容量ポンプの吐出流量が出力さ
れる主管路に係合し吐出圧力が設定値を超えたことを検
知する圧力検出器を設け、圧力検出器出力により制御回
路は所定の電気制御信号を発生し、変換器を経て定容量
ポンプの回転速度制御を行うので、定容量ポンプは回転
数に対応した吐出流量の油圧を発生できる。従って制御
回路出力の電気信号レベルを圧力検出器の作動との関連
にて設定することにより、定容量ポンプの起動ならびに
停止のオンオフ動作や圧力検出器による複数の設定値を
設は複数レベルの吐出流量を得る多段階制御の各種不連
続制御が行える。

［実施例］ 本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明する
。

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、図に
おいて］、３．８は上記従来装置と同一であり、２は例
えば傾転角度が固定された斜板を回転軸にそなえ回転速
度により吐出流量が変化するピストン形式の定容量ポン
プ、４はアキュムレータ、５はアキュムレータ４への充
満時間が小ざく且つその放出時間の大ぎいフローレギュ
レータ、６は主管路８内吐出圧力を所定値に保持するリ
リーフ弁、７は吐出圧力が設定値を超えたとき感応し電
気信号を出力する圧力検出器、９は圧力検出器７の作動
に応じて所定の電気制御信号を出力する制御回路、１０
は電気的構成をなし、入力電圧及び電流に応じて電動機
１の回転速度を制御する電圧又は周波数信号を出力する
変換器、１１は逆止め弁を示している。

上記のように構成された圧力流Ｍ制御装置においては、
定容量ポンプ２は電動機１と連接されその回転速度は電
動機１の回転速度と同一である。

第２図は定容量ポンプの吐出流量特性の一例を示し、吐
出流量は定容量ポンプ２の回転速度によって変化する。

定容量ポンプ２の吐出流量は逆止め弁１１を経て主管路
８へ出力され負荷に供給される。主管路８内の吐出圧力
は所定値内に保持するためリリーフ弁６が設けられ異常
吐出圧力の発生を防止している。主管路８へ設けられ吐
出圧力が設定値を超えたことを検知し、オンオフ動作す
る圧力検出器７の出力は制御回路９へ入力される。圧力
検出器７は複数の設定を行えるものもあり、吐出圧力に
より吐出流量を制御し負荷に応じた制御信号を制御回路
９は出力する。

例えば、定容量ポンプ２の起動−停止のオンオフ制御や
吐出流量をシーケンス制御するための多段階制御の不連
続制御が容易に行える。即ち第２図〜第５図に示す各種
圧力−流量特性が得られるよう圧力検出器７と制御回路
９が設けられている。

制御回路９出力は定容量ポンプ２の負荷に応じた電気信
号を出力し、変換器１０は電動Ｉ１１を所定の回転速度
に制御する電圧又は周波数信号を出力するインバータと
しての作用を行う。

電動機１は上記電圧又は周波数信号によりその回転速度
が可変速駆動され幅広い変速がそのランプ特性により円
滑に行える。従って定容量ポンプ２の起動−停止ならび
に吐出流用の多段階制御により定容量ポンプ２出力と負
荷動力の差が小さくできる。

第３図、第５図、第６図に示す圧力流ｍ制御装置の圧カ
ー流量特性については、複数の圧力検出器７を主管路８
に設け、それぞれの設定圧力Ｐ１、Ｐ２・・・２口に応
じた変換器１０の出力により電動機１の回転数を制御し
、固定吐出ポンプ２は吐出流ωＱ１、Ｑ２・・・Ｑｎを
主管路８へ出力する。

第４図に示す特性については、吐出流ｆ！ｉＱｚにて吐
出圧力がＰ２に到達したとき作動する圧力検出器７出力
により定容量ポンプ２の回転数を制御して吐出流ｍＱ１
となし、更に吐出圧力が上昇しＰｌに到達したとき定容
量ポンプ２が停止制御され吐出流向が遮断される。

インバータのランプ特性とアキュムレータ４とフローレ
ギュレータ５は定容量ポンプ２の起動ならびに停止時又
は吐出流量の制御時における吐出流量の急峻な変化によ
る過渡応答時に発生する油圧回路のサージ圧力や電動機
１の突入ならびに遮断動作の緩衝作用を行う。従って定
容量ポンプ２の回転速度の間欠制御が容易に行える。

上記のとおり、主管路８へ圧力検出器７を係合させ吐出
圧力を検知し、その出力により制御回路９よりオンオフ
の２値制御又は複数の圧力設定値を設けて従来より多種
類の吐出流Ｍの多段階制御の不連続制御信号を出力する
ことにより、変換器１０は制御信号に対応して電動機１
の回転速度を微細に制御でき常に負荷へ適正な吐出流量
が供給できる。従って負荷の多速制御が行える。

本装置は電気機器の導入が多いので構成機器を変更する
ことなく、圧力検出器７の設定値の変更や制御回路９の
出力信号の修正が電気回路の調整によりできるので回路
効率が向上し且つ１種類の装置にて各種の負荷制御を行
うことができる。例えば所定のシーケンスに基づいて所
定の油圧動力が負荷に供給でき、シーケンスの変更も容
易に行える。

定容量ポンプ２は常時高速度回転を行うことなく回転数
により吐出量が制御されるので、定容量ポンプ２と負荷
動力の差が小さくなり、動力損失の発生が抑制できる。

従って動力損失に伴う熱発生が逓減できるので油の劣化
が緩和され油タンク３の容量が１／３〜１／４と著しく
小ざくでき且つ設定圧力や回転数の設定が電気的に行え
るので本装置は小形パッケージにでき実装空間が小さく
できる。

また、定容量ポンプ２は低コストになり且つ作動時間；
ｂ逓減されて長寿命になり電気機器の導入により機械摺
動部が減少するので本装置の信頼性が向上し、保守期間
が延長できる。従ってコンタミネーションの管理も容易
になる。

定容量ポンプ２として斜板式ピストンポンプの他ベーン
ポンプや斜軸式ピストンポンプなどを用いることができ
る。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、電動機により駆動され
る定容量ポンプの吐出圧力を検知する圧力検出器が作動
して、各種負荷制御に対する制御信号を出力する制御回
路と、制御回路出力を電動機の回転制御信号に変換する
変換器を設ける簡単な構造により、 定容量ポンプは常時高速度回転を行うことなく、圧力検
出器出力に対応して固定吐出ポンプの起動−停止のオン
オフの２ｉｖ１制御や吐出流ｍのシーケンス制御の要求
に対応する多段階制御などの不連続制御が行えるので、
多速制御が行えて常に負荷へ適正な吐出量の油圧動力が
供給でき定容量ポンプ出力と負荷動力の差が小ざくでき
る。

従って動力損失が著しく軽減され、動力損失に伴う熱発
生が抑制されるので作動油の劣化が緩和され油タンクの
容量が１／３〜１／４になり、本装置は小形パッケージ
にできるので実装時の占有空間が小さくなり各種機械類
への適用が容易になる。

電気機器が導入され機械的摺動部の構成が減少し摩耗寿
命も改善されて本装置の信頼性が向上し保守、点検期間
の延長ができる。

インバータのランプ特性とアキュムレータを用いている
ので、ポンプの起動、停止時における油圧回路のサージ
圧力の発生や電動機の突入、遮断特性の緩衝作用がある
のでポンプの間欠制御が行える。

各種負荷の状態に対し機器構成を変えることなく圧力検
出器の設定値の変更や制御回路の修正などにより回路効
率が向上する。

定容量ポンプを用いるので、ポンプのコストが低下し、
コンタミネーションの管理が容易になり騒音発生が緩和
できる。

という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は定
容量ポンプの吐出流量特性の一例、第３図〜第６図は圧
力流量制御装置の圧力−流量特性の一例、第７図は従来
の圧力流旧制ｗＪ装置の一例を示す回路図、第８図は従
来の圧力流旧制御装置の他の一例を示す回路図である。 図において、１は電動機、２は定容量ポンプ３は油タン
ク、４はアキュムレータ、５は７０−レギュレータ、６
はリリーフ弁、７は圧力検出器、８は主管路、９は制御
回路、１０は変換器、１１は逆止め弁である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　株式会社　東　京　計　器２：定容量ポ
ンプ　　　　　８：主管路３：油ダンク　　　　　　　
９Ｓ制御回路４；アキュムレーダ　　　　１０；変換器
５；フローレギュレーダ　１１；逆止め弁６；リリーフ
弁 第１図 →吐出圧力 第２図 第３図　　　　第４図 第５図　　　　　第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電動機と連接しその回転速度に応じた吐出流量を主管
   路に出力する定容量ポンプと、吐出圧力が設定値を超え
   たとき感応する主管路に設けられた圧力検出器の作動に
   より所定の制御信号を出力する制御回路と、該制御回路
   出力を該電動機の回転速度制御信号に変換する変換器と
   を具備することを特徴とする圧力流量制御装置。