JPH07766Y2 - 回転制御用油圧回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は低トルク高速回転と低速高トルク回転とを必要
とする回転制御用油圧回路に関し、特に分離機用に適し
た、脱水分離時の低トルク高速回転と、掻取時の高トル
ク低速回転とを得ることができるような回転制御用油圧
回路に関する。

（従来の技術） 従来のかかる遠心分離機回転制御用油圧回路は、例えば
1981年６月15日株式会社ジャパンマシニスト社発行「新
版知りたい油圧／応用編」（著者不二越油圧研究グルー
プ）第45頁に開示された第４図に示すようなものであっ
た。

即ち、油圧モータ16と、油圧モータの入口及び出口に連
通された吐出口及び吸入口を有する可変吐出量ピストン
ポンプ２により形成される閉回路と、閉回路に圧油を補
給交換するブーストポンプ１′及びフラッシングバルブ
22′と、を含むものであった。運転時の主回路の圧油は
閉回路中を実線矢印で示すように流れ、ブーストポンプ
１′の圧油補給とフラッシングバルブ22′（運転時はバ
ルブは自動的に左位置に切換わる）の圧油交換のための
圧油は点線矢印のような流れとなっていた。遠心分離機
のスクリーン状バスケットは、油圧モータ16により高速
回転され、脱水、そして掻取のための低速回転制御を必
要とする。例えば、汚泥等の原水を、スクリーン状バス
ケット内に給液し、スクリーン状バスケット回転用油圧
モータ（以下、油圧モータという）を高速回転すれば、
遠心分離作用により脱水され、次いでバスケット内の汚
泥は内壁に押され固形化する。この固形化した汚泥物を
別途設置の刃具により掻取るために、油圧モータを高ト
ルク低速回転する必要がある。この場合第４図に示す油
圧モータ16の回転制御は、可変吐出量ピストンポンプ２
を使用する閉回路制御で行われた。これら遠心分離機の
回転速度は第３図の工程サイクル図に示す通りであり、
通常、脱水分離時の回転速度は1500rpmと高速を要し、
掻取時の回転速度は50rpmと低速を必要とする。従って
ポンプ吐出量は上述の回転に見合った流量が必要とな
り、特に掻取時には、上述のごとく1/30程度（約３％）
の吐出量しか必要としない。このような条件下では、従
来の油圧システムの可変吐出量ピストンポンプ２及び周
辺の圧力制御弁20′等は、下記する理由で不具合が発生
し、円滑な低速回転が得られないという欠点があった。
即ち、 （Ｉ）通常の一般市場品において、可変吐出量ピストン
ポンプ２の最小吐出量は最大吐出量の30〜40％が限度で
あり、これ以下での吐出量では流量変動が大きくなり油
圧モータの回転むらを発生させる。即ち極端に効率が低
下し、また、油温変化に伴う油の粘性変化によってドレ
ーン量の影響等が大きくなり安定した必要吐出量が確保
できない。従って掻取専用の油圧装置を別に必要とし
た。

（II）圧力制御弁20′等においては、安定した圧力を得
るためには、小形の弁類（3/8B相当）では最大流量の30
％程度の流量、大型の弁類（1/2B相当以上）では10％以
上の流量が最小必要流量である。従って、小流量ではポ
ンプの場合と同様に油温の変化、弁と本体からの流れ量
にも悪影響を及ぼし、また弁内部のパイロット圧が得ら
れないなどの悪影響があり、圧力が不安定となる。

（III）フラッシングバルブ22′においては上述と同様
の理由から小流量では切換圧力が不安定となりいわゆる
ふらつきを起し確実なフラッシング交換作動が得られ
ず、閉回路中の油の劣化等が進行する。

このような理由により油圧システムとしての制御性がわ
るく、油圧モータ16の高トルク低速回転時に回転ムラが
発生し不安定となり、これがスクリーン状バスケットに
直接伝達され系の振動や騒音を発生させ、環境の悪化や
掻取刃具の破損等機械寿命の低下を招いていた。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案の目的は従来製品のかかる欠点を解消した適度の
低トルク高速回転が得られ、かつ例えば遠心分離機の掻
取時のように、きわめて低速回転かつ高トルクを要する
回転を回転むらなく得ることができ、かつ低速回転時に
油圧モータへのきわめて少量の圧油供給に伴う圧力制御
弁等の圧力の不安定及びフラッシングバルブのふらつき
等によるフラッシング交換が得られないといった不具合
をなくした回転制御用油圧回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） このため本考案は、油圧モータ16及び油圧モータの入口
及び出口に連通された吐出口及び吸入口を有する可変吐
出量ポンプ２により形成される閉回路と、該閉回路に圧
油を補給交換するブーストポンプ１及びフラッシングバ
ルブ22と、を含む回転制御用油圧回路において、前記可
変吐出量ポンプ２は吐出量をほぼ零にする切換装置100
を含み、前記ブーストポンプ１は高圧小容量であって吐
出圧が上昇すると吐出量を減少させる可変吐出量ポンプ
で形成され、前記油圧モータ16の入口側油路15,17には
その出口に油圧モータ入口に向け油路15から油路17への
圧油の流入を阻止する回路逆流防止弁18が配設されてお
り、前記ブーストポンプ１の吐出路に設けられた切換弁
７の一方からシーケンス弁８を介して前記可変吐出量ポ
ンプ２の両ポートに接続される回路でブースト回路（補
給回路）を構成し、前記切換弁７の他方から流量調整弁
14を介して前記回路逆流防止弁18の出口に接続される回
路が設けられ、かつ、前記フラッシングバルブ22のパイ
ロット路28に該パイロット路28と前記油圧モータ16の戻
り回路31′またはタンク４への戻り回路25のいずれか一
方とを接続する切換弁29が設けられ、該タンクへの戻り
回路と前記流量調整弁14で構成される回路とで開回路を
構成し高トルク低速回転が可能にされていることを特徴
とする回転制御用油圧回路としたものである。

（実施例） 次に本考案の実施例につき図面を参照して説明すると、
第１図および第２図に示すように、可変吐出量ピストン
ポンプ２は吐出量をほぼ零に切換える周知の切換装置で
ある遠隔操作部100を含み、可変吐出量ピストンポンプ
２の吐出口側油路17は回路逆流防止弁（チェック弁）18
を通って油路15を経由して、油圧モータ16へと連通さ
れ、油圧モータ16の戻り側は、戻り回路31′、油路31を
経由して再び可変吐出量ピストンポンプ２の吸込側へ連
通され、いわゆる閉回路が構成されている。

閉回路を構成する油路17と油路31との間には油路17より
分岐し接続された閉回路の圧力設定リリーフ弁９が設け
られている。さらに圧力設定リリーフ弁９は油路10及び
チェック弁19を介して油路31に接続されており、油路17
の余剰油が可変吐出量ピストンポンプ２の吸入口に戻さ
れるようになっている。

油路17と油圧モータ16の入口側である油路15との間には
回路逆流防止弁としてチェック弁18（代替的に電磁弁等
の他の回路逆流防止弁であってもよい）が配置され油路
15の圧油が油路17に流入しないようにされている。

油路15と戻り回路31′間にはブレーキ弁20が高圧側ポー
トを戻り回路31′側にして接続されており、油圧モータ
16の制動時あるいは、停止時に、慣性力で戻り回路3
1′、油路31に発生するサージ圧力を油路15側へ逃し、
異常圧の発生を防ぎ、周辺の配管及び弁類の破壊を防止
するようにされている。

ブーストポンプ１は高圧小容量であって吐出圧が上がる
と吐出量を減少させる周知の可変吐出量ピストンポンプ
で形成される。ブーストポンプ１は、可変吐出量ピスト
ンポンプ２と一体形成されて電動機３に接続されてお
り、タンク４からサクションフィルタ５を介して油を吸
入するようにされている。

ブーストポンプ１の圧油はチェック弁６を通過した後、
可変吐出量ピストンポンプ２の切換装置100に制御圧を
供給する減圧弁と切換弁である電磁弁７に分岐接続され
ている。

電磁弁７の出口にはシーケンス弁８および流量調整弁14
が接続され、電磁弁７がオフの場合には、第１図に示す
ように、ポンプ１の吐出側は、チェック弁６、電磁弁７
を介し、シーケンス弁８に接続され、さらに閉回路の圧
力を設定するリリーフ弁９のタンクライン10、チェック
弁19,30を介して可変吐出量ピストンポンプ２の両ポー
トに接続され、いわゆるブースト回路（補給回路）が構
成されている。このブースト回路の設定圧力は、電磁弁
７とシーケンス弁８間の回路11に接続されたリリーフ弁
12によって設定可能にされている。なお、シーケンス弁
８は切換装置100の制御圧力を確保するためのものであ
る。

また、電磁弁７がオンの場合には、第２図に示すよう
に、ポンプ１の吐出油は、チェック弁６、電磁弁７、油
路13、流量調整弁14を介し、回路逆流防止弁（チェック
弁）18の出側と、油圧モータ16間の油路15へ接続され掻
取（高トルク低速回転）回路が構成されている。

ポンプ１は内部に、圧力補償機構（コンペンセータ）を
もっており、回路の圧力はポンプ１によって設定可能に
されている。

ポンプ１の吐出流量は高圧になると吐出流量を減少する
ようにされているが、さらに流量調整弁14により流量規
制可能にされている。

油路15および戻り回路31′の間にフラッシングバルブ22
が設けられており、油路15はフラッシングバルブ22の油
路21とパイロット路27とに分岐して接続されている。ま
た、戻り回路31′とフラッシングバルブ22の油路26が分
岐して接続されている。

さらに、フラッシングバルブ22のパイロット路28は電磁
弁29を介して、電磁弁29がオフの時は戻り回路31′と接
続され、電磁弁29がオンの時はタンク４への戻り回路25
と接続されるようにされている。

第１図に示す閉回路運転中は電磁弁29はオフとされ、パ
イロット路28と戻り回路31′が連通されている。油路15
の圧力が戻り回路31′の圧力より高いときはパイロット
路27の圧油によってフラッシングバルブ22が左位置にさ
れ、油路26の余剰油を油路23、圧力保持用リリーフ弁24
を介し、タンク４への戻り回路25へ戻すようにされる。
また、戻り回路31′の圧力が油路15の圧力より高いとき
はパイロット路28の圧油によってフラッシングバルブ22
が右位置にされ、油路21の余剰油を油路23、圧力保持用
リリーフ弁24を介し、タンク４への戻り回路25へ戻すよ
うにされる。

また、第２図に示すように電磁弁29がオンされている場
合は、パイロット路28の圧油は電磁弁29を介してタンク
４への戻り回路25に連通されるので、フラッシングバル
ブ22が図で常に左位置になるようにされ、油路26は油路
23、圧力保持用リリーフ弁24を介し、タンク４への戻り
回路25へ接続される。即ち、ポンプ１の吐出油は油圧モ
ータ16を経由して常時タンクに戻され、第２図で示す掻
取（高トルク低速回転）回路は開回路を構成することと
なる。

次に油圧回路図を示す第１図乃至第３図を参照して実施
例の作用について説明する。

電動機３を起動すると、ブーストポンプ１及び可変吐出
量ピストンポンプ２が回転し、高圧大容量で油圧モータ
16が回転する。高速回転に達したところでスクリーン状
バスケット内に、例えば汚泥物の原水を給液するとスク
リーン状バスケット内側より脱水が行われ、固形の汚泥
物がバスケット内に残ることとなる。そこで可変吐出量
形ピストンポンプ２の吐出量を減少させ第３図に示すよ
うな制動をかけ低速回転にする。その後、固形化し堅く
固った汚泥物を別途設置の掻取刃具を用いて低速回転で
掻取することとなる。

より詳細に説明すると、高速回転時（脱水分離時）にお
いては、第１図に示すように、切換装置100により流量
を設定された可変吐出量ピストンポンプ２の吐出口から
吐出された圧油は、油路17、チェック弁18、油路15、油
圧モータ16に送られ、油圧モータを所定の回転数で高速
回転させ脱水分離が行われる。油圧モータ16からの戻り
油は戻り回路31′、油路31を経由して可変吐出量ピスト
ンポンプ２の吸入口に戻ってくる。

油圧モータ16へ圧油が導かれて油圧モータ16が回転を始
めると、油路15側が負荷側となり、油路15と接続された
油路21より、フラッシングバルブ22のパイロット回路27
を経由して圧油が導かれ、フラッシンブバルブ22がこの
圧油により切換わり、油路26側の余剰油が油路23及び圧
力設定用リリーフ弁24、油路25を経由してタンク４へ戻
される。

一方、この時電磁弁７はオフ状態とされ、ブーストポン
プ１からの圧油は、オフ状態の電磁弁７、シーケンス弁
８、チェック弁19を経由して、油路31へ補給されブース
ト回路を構成し閉回路内の油の入替が行われる。

制動時には可変吐出量ピストンポンプ２の吐出量制御用
斜板の傾転角を切換装置100により制御して吐出量を第
３図の工程サイクルに示すように減少させ制動させる。
制動時の慣性力によって油圧モータ16の出側の戻り回路
31′、油路31が増圧される。この時電磁弁29はオフ状態
とされており、増圧された戻り回路31′の圧油は電磁弁
29及びパイロット路28に導かれ、フラッシングバルブ22
を図の右位置に切換え油路15はフラッシングバルブ22、
油路23、圧力保持用リリーフ弁24及び戻り回路25を介し
てタンク４と連通される。

この状態においてブーストポンプからの油は、オフ状態
の電磁弁７、シーケンス弁８、チェック弁30を介し油路
17へと接続され、閉回路内へ導かれる。このように油圧
モータ16の高速回転時及び制動時において、ブーストポ
ンプ１およびフラッシングバルブ22により閉回路内の油
の入替が行われる。

次に、高トルク低速回転時（掻取状態時）について説明
する。第３図に示すように、遠心分離作用時の高速回転
から、制動がかけられ、回転数が徐々に落される。この
時点で、別途設置の電気信号が出され、第２図に示すよ
うに、電磁弁７がオン状態となり、また、可変吐出量ピ
ストンポンプ２の吐出量は吐出量制御用斜板の傾転角を
遠隔操作部100によりほぼ０とされ可変吐出量ピストン
ポンプ２の油吸込側油路31と吐出側油路17との間におい
て油の吸込、吐出は行われない。従って、掻取作業時に
おける、油圧モータ16の低速回転はポンプ１のみの小容
量で行われ、回路を流れる圧油の流れは第２図に矢印で
示すようなものとなる。

即ち、ポンプ１からの圧油は油路13、流量調整弁14、チ
ェック弁18の出側の油路15を介して油圧モータ16へ送り
込まれる。油圧モータの回転数は掻取物の材質によって
その値が異なるが、流量調整弁14でブーストポンプの吐
出流量を制御することによって所望の回転数を容易に得
ることができ、油圧モータは掻取対象物にそれぞれ対応
した回転数、例えば50rpmで回転される。

また、フラッシングバルブ22は高速回転時と同様に油路
15に接続された油路21、パイロット油路27により切換え
られ、油圧モータからの戻り回路31′の油がフラッシン
グバルブ22等を介してタンク４へ戻されるように作動す
るが、第２図で示すように電磁弁29はオン状態とされ、
フラッシングバルブ22は電磁弁29によって強制的に油圧
モータからの戻り回路31′の油をタンク４へ戻すように
作動し常に開回路が構成される。

従って、油圧モータの回路中に導入された油は、閉回路
および開回路運転中において常時フラッシングバルブ22
によって、入替られ、圧油が閉回路中に閉じ込められる
ことによって生じる油自体の劣化、さらには油温が上昇
し、系中のポンプ、弁類、ひいては機械本体への歪など
の悪影響を受けることがない。

また、高トルク低速回転時にはポンプ１による小流量に
よる場合であっても、フラッシングバルブは強制的に固
定位置にされているので、クリーン状バスケット回転用
油圧モータ16の掻取時の負荷変動によるフラッシングバ
ルブ22のふらつきが生じない。さらに、回路逆流防止弁
（チェック弁）18により油路15に供給される圧油は閉回
路の圧力を設定する大容量のリリーフバルブ９とは分離
されているので、ポンプ１による小流量による場合であ
っても、圧力不安定を生じることがない。よって、掻取
時においても流量調整弁14による小流量制御とポンプ１
の高圧制御により安定した高トルク低速回転が可能とな
る、 なお、圧力計32はブースト回路系、圧力計33は閉回路系
の設定圧力確認用である。また、切換装置100は電気制
御、遠隔制御等種々のものが使用される。

（考案がの効果） 以上説明したように本考案によると、従来、閉回路用と
開回路用の２系統のパワーソースとブーストポンプを必
要としていたものを１系統のパワーソースとブーストポ
ンプとで、適度な低トルク高速回転が得られ、かつ例え
ば遠心分離機の掻取時のように、きわめて低速回転かつ
高トルクを要する回転を回転むらなく得ることができ、
また、低速回転時に油圧モータへのきわめて少量の圧油
供給に伴う圧力制御弁等の圧力不安定及びフラッシング
バルブのふらつき等によるフラッシング交換が得られな
いといった不具合をなくした回転制御用油圧回路を提供
するものとなった。

さらに本考案では、特殊なポンプ、弁類を必要とせず、
一般市場性のあるポンプ、弁類で充当でき、常に安定し
た機能が得られ、メンテナンスが容易であり、かつ振
動、騒音による環境の悪化及び機械寿命の低下を招くこ
とがなく製品品質が安定する。

また、２系統パワーソースを１系統にしたため、重量が
軽減され、コンパクトで取り扱いが容易である。

各工程毎に高速回転低トルク、低速回転高トルクを、そ
の工程別に適宜に切換弁により設定できるようにしたの
で、制御シーケンスが簡単であり、常に安定した油圧モ
ータの制御が確実かつ円滑に作用させることができるな
どの利点がありきわめて有用なものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本考案の実施例である遠心分離機回
転制御用油圧回路の脱水分離時と、掻取時の作動状態を
それぞれ示す油圧回路図、第３図は遠心分離機の作用サ
イクルダイヤグラム、第４図は従来の回転制御用油圧回
路の油圧回路図である。 １……ポンプ（ブーストポンプ）、２……可変吐出量ピ
ストンポンプ（可変吐出量ポンプ）、４……タンク、７
……電磁弁（切換弁）、８……シーケンス弁、14……流
量調整弁、15……油路、16……油圧モータ、17……油
路、18……チェック弁（回路逆流防止弁）、22……フラ
ッシングバルブ、25……戻り回路、28……パイロット
路、29……電磁弁（切換弁）、31′……戻り回路、100
……切換装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧モータ16及び油圧モータの入口及び出
   口に連通された吐出口及び吸入口を有する可変吐出量ポ
   ンプ２により形成される閉回路と、該閉回路に圧油を補
   給交換するブーストポンプ１及びフラッシングバルブ22
   と、を含む回転制御用油圧回路において、前記可変吐出
   量ポンプ２は吐出量をほぼ零にする切換装置100を含
   み、前記ブーストポンプ１は高圧小容量であって吐出圧
   が上昇すると吐出量を減少させる可変吐出量ポンプで形
   成され、前記油圧モータ16の入口側油路15,17にはその
   出口を油圧モータ入口に向けた回路逆流防止弁18が配設
   されており、前記ブーストポンプ１の吐出路に設けられ
   た切換弁７の一方からシーケンス弁８を介して前記可変
   吐出量ポンプ２の両ポートに接続される回路、および前
   記切換弁７の他方から流量調整弁14を介して前記回路逆
   流防止弁18の出口に接続される回路が設けられ、かつ、
   前記フラッシングバルブ22のパイロット路28に該パイロ
   ット路28と前記油圧モータ16の戻り回路31′またはタン
   ク４への戻り回路25のいずれか一方とを接続する切換弁
   29が設けられていることを特徴とする回転制御用油圧回
   路。