JP5048439B2

JP5048439B2 - 液圧ユニット

Info

Publication number: JP5048439B2
Application number: JP2007251895A
Authority: JP
Inventors: 宣行杉村; 登夢杉村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: JP2009085016A

Description

この発明は、アクチュエータなどに液体を供給する液圧ユニットに関するものであり、特に、複数台のポンプを有する液圧ユニットに関するものである。

通常の液圧ユニット、例えば、油圧ユニットでは、ポンプ１台を使用して連続運転を行っている。この時、作動サイクル中において最大流量を満足できるポンプが必要となるが、同サイクル中の低流量時には過大な性能であり、無駄なエネルギを消費することになる。

この問題を解決するために、可変容量ポンプやベーンポンプを利用することが考えられる。
しかし、可変容量ポンプは、必要な流量の減少に応じて吐き出し量を減らすことができるが、ポンプを停止させることができない。なお、この可変容量ポンプの効率良く使える流量範囲は、２０％程度である。
又、前記ベーンポンプは、低速では使用できない。

そこで、インバータ制御でポンプの回転数を制御する方法が採用されている（例えば、特許文献１、参照）。

特開２００６−１７７２０６

従来のインバータ制御方式では、ポンプの回転数を落とすことで吐出し量に対する漏れ量が大きくなったり、潤滑性が悪く焼きつくことから、現実的には、ピストンポンプの回転数は、１０００rpm程度までしか落とせないので、インバータ制御方式でも、現場で問題なく制御できる流量は、５０％程度である。

この発明は、上記事情に鑑み、ポンプの無駄な稼動を防止し、省エネルギを図ることである。

この発明は、液圧回路に液体を圧送するポンプと、該液圧回路内の液圧を検出する圧力センサと、前記圧力センサに接続され、該圧力センサの出力に基いて前記ポンプを制御する制御手段と、前記液圧回路に設けられたアキュムレータと、を備えた液圧ユニットにおいて；前記ポンプは、複数台配設され、前記制御手段は、前記各ポンプを全部、又は、その一部だけ稼動させて設定圧力を保持させるものであって、最初全部のポンプを起動させて液圧回路内を設定圧力にした後、前記ポンプ全部を停止させるとともに、前記設定圧力より液圧回路内の圧力が低下したときには、その圧力低下の割合に応じて全部、又は、一部のポンプを起動させることを特徴とする。

この発明の前記各ポンプの容量が、同一、又は、異なることを特徴とする。この発明の前記アキュムレータが、運転中に、前記ポンプが起動し液体の供給を開始するまでの間に、一定の流量供給を賄うことを特徴とする。

この発明は、以上の様に構成したので、大きな液体流量を必要とするときには、全部のポンプが稼動して液体を液圧回路に供給し、又、小さな液体流量で足りるときには、制御手段によりその一部のポンプだけを稼動させ他のポンプを運転停止させる。そのため、ポンプを無駄に稼動することが無いので、従来例に比べ、省エネルギを図ることができる。

又、アキュムレータを設けているので、運転中に大きな液体流量が必要になった時には、ポンプを稼動させて液体の供給を開始するまでの間に、該アキュムレータ内に蓄積されている液体を液圧回路に放出することにより一定の流量供給を賄うことができる。従って、ポンプからの液体供給開始が遅れても(反応遅れ）、円滑に液圧回路に液体を供給することができる。

本件発明者は、前記課題を解決するには、ポンプを複数台にし、必要な液体流量（液圧）に応じて各ポンプを全部、又は、その一部稼動させれば、無駄にポンプを稼動する必要がない、と考えた。又、液圧回路に液体を蓄積するアキュムレータを設け、ポンプが起動し該液圧回路へ液体を供給開始するまでの間に、前記アキュムレータ内の液体を該液圧回路に放出させれば、一定の流量供給を賄うことができ、円滑に設定流量（設定圧力）を維持することができる、と考えた。本件発明は、前記知見に基いてなされたものである。

この発明の実施例を図１、図２により説明する。
液圧回路１には、液体、例えば、油が供給されるシリンダ(アクチュエータ)３と、該液圧回路１に油を供給するポンプ５が設けられている。

前記シリンダ３は、複数、例えば、３本設けられ、各シリンダ３は、４ポート２位置切換弁７を介して排液タンク９に連通している。

前記ポンプ５は、定容量吐出ポンプであり、複数台、例えば、３台５ａ、５ｂ、５ｃ設けられており、各ポンプ３の容量（吐出量）は、夫々同一、例えば、２５Ｌ／min.である。各ポンプ５ａ〜５ｃには、モータＭａ、Ｍｂ、Ｍｃが設けられ、その吸引口はフイルタ１１を介して油タンク１３に連通している。各ポンプ５ａ〜５ｃの吐出口は、コモンパイプ１５を介して液圧回路１に連結される。各ポンプ５ａ〜５ｃの吐出口には、リリーフ弁１７が連結されている。

液圧回路１には、アキュムレータ２０、圧力スイッチ２２、圧力計２４、及びリリーフ弁２６、が設けられている。前記アキュムレータ２０は、切換弁２２ａを介して前記液圧回路１に連結され、前記圧力スイッチ２２、及び前記圧力計２４は、バルブｖを介して前記液圧回路１に連結されている。なお、２８は、リリーフ弁２６からの排液を受けるタンクである。

前記圧力スイッチ２２は、制御手段（制御盤）３０に連結され、該制御盤３０は、前記圧力スイッチ２２の出力に基いて各ポンプ５ａ〜５ｃのモータＭａ〜Ｍｃを制御し、該ポンプ５ａ〜５ｃを起動させたり、停止させたりする。

この実施例の作動を説明する。
全部のポンプの起動：
制御盤３０からモータＭａ〜Ｍｃに対して起動指令を送出する。
そうすると、モータＭａ〜Ｍｃが起動し、各ポンプ５ａ〜５ｃは油タンク１３内の油を吸引し、図示しない吐出口から液圧回路１内に油を圧送する。

液圧回路１内の液圧は、圧力計２４及び圧力スイッチ２２により検出しているが、制御盤３０は、前記圧力スイッチ２２の出力に基いてポンプ５ａ〜５ｃを次のように制御する。なお、前記液圧回路１内の液圧Ｐは、最低圧力Ｐ２から最高圧力Ｐ６まで変化するが、ここでは、この間の圧力変化（Ｐ２−Ｐ６）を４つ、即ち、最低圧力Ｐ２―圧力Ｐ３（Ｐ２＜Ｐ３）、圧力Ｐ３−圧力Ｐ４（Ｐ３＜Ｐ４）圧力Ｐ４−圧力Ｐ５（Ｐ４＜Ｐ５）、圧力Ｐ５−最高圧力Ｐ６（Ｐ５＜Ｐ６）、に区切って説明する。最高圧力Ｐ６は、目標とする圧力であり、「設定圧力」ということもある。

全部のポンプの停止：
起動時、全部のポンプ５ａ〜５ｃを起動し、液圧回路１内の圧力が最高圧力Ｐ６に到達すると、制御盤３０は、圧力スイッチ２２からの出力により最高圧力到達したことを感知する。そうすると、該制御盤３０は、各モータＭａ〜Ｍｃに停止信号を送出し、各ポンプ５ａ〜５ｃを停止させる。

圧力Ｐ５：
液圧回路１内の圧力が、Ｐ５に低下すると、制御盤３０はモータＭａに起動指令を送出し、ポンプ５ａを起動させると共に、液圧回路１内の液圧がＰ６に到達した段階で、該モータＭａに停止信号を送出し、ポンプ５ａを停止させる。これにより設定圧力が維持される。

圧力Ｐ４：
液圧回路１内の圧力が、Ｐ４に低下すると、制御盤３０はモータＭａ、Ｍｂに起動指令を送出し、ポンプ５ａ、５ｂを起動させると共に、液圧回路１内の液圧がＰ５に到達した段階で、該モータＭｂに停止信号を送出し、ポンプ５ｂを停止させる。
更に、液圧回路１内の圧力が、Ｐ６に到達すると、制御盤３０は、モータＭａに停止信号を送出し、ポンプ５ａを停止させる。これにより設定圧力が維持される。

圧力Ｐ５：
液圧回路１内の圧力が、Ｐ３に低下すると、制御盤３０はモータＭａ、Ｍｂ、Ｍｃに起動指令を送出し、ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃを起動させると共に、液圧回路１内の液圧がＰ４に到達した段階で、該モータＭｃに停止信号を送出し、ポンプ５ｃを停止させる。

また、液圧回路１内の圧力が、Ｐ５に到達すると、制御盤３０は、モータＭｂに停止信号を送出し、ポンプ５ｂを停止させる。
更に、液圧回路１内の圧力が、Ｐ６に到達すると、制御盤３０は、モータＭａに停止信号を送出し、ポンプ５ａを停止させる。これにより設定圧力が維持される。
この様にして、複数台のポンプ５ａ〜５ｃを全部稼動させたり、又は、その一部を稼動させ他は停止させたりしながら、設定圧力を維持する。

この発明の実施例は、上記に限定されるものではなく、例えば、次のようにしてもよい。
（１）複数のポンプの容量（最大吐出量）を同一にする代わりに、互いに異なった値にしてもよく、例えば、前記ポンプ５ａを６５Ｌ／min.、ポンプ５bを２５Ｌ／min.、ポンプ５cを１５Ｌ／min.に設計する。

この場合、各ポンプ５ａ〜５ｃの組み合わせ方により、次の様な多様な７通りの吐出量を得ることができる。
１５Ｌ／min.（ポンプ５c）、２５l／min.（ポンプ５ｂ）、４０Ｌ／min.(ポンプ５ｃ＋ポンプ５ｂ)、６５Ｌ／min.（ポンプ５ａ）、８０Ｌ／min.（ポンプ５ａ＋ポンプ５ｃ）、９０Ｌ／min.（ポンプ５ａ＋ポンプ５ｂ）、１０５Ｌ／min.（ポンプ５ａ＋ポンプ５ｂ＋ポンプ５ｃ）。

（２）液圧回路の液体として油の代わりに、水を使用しても良い。
（３）ポンプの台数は、４台以上であっても良い。
（４）ポンプを３台使用する場合、２台が同一容量で１台だけ容量を変えてもよい。

本発明の実施例を示す正面図である。図１の一部を示す拡大平面図である。

符号の説明

１液圧回路
５ａポンプ
５ｂポンプ
５ｃポンプ
２０アキュムレータ
２２圧力スイッチ
２２ａ切換弁
３０制御盤

Claims

液圧回路に液体を圧送するポンプと、該液圧回路内の液圧を検出する圧力センサと、前記圧力センサに接続され、該圧力センサの出力に基いて前記ポンプを制御する制御手段と、前記液圧回路に設けられたアキュムレータと、を備えた液圧ユニットにおいて；
前記ポンプは、複数台配設され、
前記制御手段は、前記各ポンプを全部、又は、その一部だけ稼動させて設定圧力を保持させるものであって、最初全部のポンプを起動させて液圧回路内を設定圧力にした後、前記ポンプ全部を停止させるとともに、前記設定圧力より液圧回路内の圧力が低下したときには、その圧力低下の割合に応じて全部、又は、一部のポンプを起動させることを特徴とする液圧ユニット。
前記各ポンプの容量が、同一、又は、異なることを特徴とする請求項１記載の液圧ユニット。
前記アキュムレータが、運転中に、前記ポンプが起動し液体の供給を開始するまでの間に、一定の流量供給を賄うことを特徴とする請求項１記載の液圧ユニト。