JPH0960604A - 液圧コンバータと液圧制御回路 - Google Patents
液圧コンバータと液圧制御回路Info
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- JPH0960604A JPH0960604A JP25441495A JP25441495A JPH0960604A JP H0960604 A JPH0960604 A JP H0960604A JP 25441495 A JP25441495 A JP 25441495A JP 25441495 A JP25441495 A JP 25441495A JP H0960604 A JPH0960604 A JP H0960604A
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Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Servomotors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】液圧ユニットから1種類の液圧が供給され、こ
こに液圧コンバータを用いることで複数の液圧を取出
せ、また複数のアクチュエータの位置・速度の同調制御
を可能にさせると共に、この液圧システムの省エネルギ
ーを目的とした。 【構成】液圧コンバータは複数の液圧ポンプ・モータ
部、軸受部、複数の液体回転継手、位置・速度検出器、
自己フィードバック型流量制御弁、制御弁駆動用モータ
で構成される。
こに液圧コンバータを用いることで複数の液圧を取出
せ、また複数のアクチュエータの位置・速度の同調制御
を可能にさせると共に、この液圧システムの省エネルギ
ーを目的とした。 【構成】液圧コンバータは複数の液圧ポンプ・モータ
部、軸受部、複数の液体回転継手、位置・速度検出器、
自己フィードバック型流量制御弁、制御弁駆動用モータ
で構成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は防爆環境とか水中とか製
鉄所のような高温環境で、位置検出器のような電子機器
が使用出来ない場所で、複数のアクチュエータ(51
a,b,c・・)の同調制御が必要な分野とか、アクチ
ュエータ(51)が必要とする作動液圧が2種類以上あ
り、この作動液の使用量が時々刻々変化する分野で、省
エネルギーが必要な場合とか、複数のアクチュエータ
(51a,b,c・・)が種類の異なる液圧と液量を必
要とするシステムで、システム全体の省エネルギーと配
管削減が求められる分野で利用できる。
鉄所のような高温環境で、位置検出器のような電子機器
が使用出来ない場所で、複数のアクチュエータ(51
a,b,c・・)の同調制御が必要な分野とか、アクチ
ュエータ(51)が必要とする作動液圧が2種類以上あ
り、この作動液の使用量が時々刻々変化する分野で、省
エネルギーが必要な場合とか、複数のアクチュエータ
(51a,b,c・・)が種類の異なる液圧と液量を必
要とするシステムで、システム全体の省エネルギーと配
管削減が求められる分野で利用できる。
【0002】
【従来の技術】防爆環境等で複数のアクチュエータ(5
1a,b,c・・)の同調位置速度制御が必要な場合
は、それぞれのアクチュエータ(51a,b,c・・)
に供給する作動液の流量を個別に計測し、この変化量か
らアクチュエータ(51a,b,c・・)の動きを予想
するか、それぞれのアクチュエータ(51a,b,c・
・)にワイヤー等を接続し、これを非防爆環境まで引き
出し、ここに位置速度検出器を接続して同調制御する方
法が一般的であった。
1a,b,c・・)の同調位置速度制御が必要な場合
は、それぞれのアクチュエータ(51a,b,c・・)
に供給する作動液の流量を個別に計測し、この変化量か
らアクチュエータ(51a,b,c・・)の動きを予想
するか、それぞれのアクチュエータ(51a,b,c・
・)にワイヤー等を接続し、これを非防爆環境まで引き
出し、ここに位置速度検出器を接続して同調制御する方
法が一般的であった。
【0003】また、アクチュエータ(51a,b,c.
・)に種々の異なる液圧が必要な液圧回路では、それぞ
れ個別に液圧ユニット(57)が用意され、ここでアク
チュエータ(51a,b,c・・)の動きが短い間隔で
断続的に変化する場合は各液圧ユニットを停止すること
が出来ず、アクチュエータ(51a,b,c・・)の停
止中は液圧エネルギーは外部に無駄に放出されていた。
・)に種々の異なる液圧が必要な液圧回路では、それぞ
れ個別に液圧ユニット(57)が用意され、ここでアク
チュエータ(51a,b,c・・)の動きが短い間隔で
断続的に変化する場合は各液圧ユニットを停止すること
が出来ず、アクチュエータ(51a,b,c・・)の停
止中は液圧エネルギーは外部に無駄に放出されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】面積差のある液圧シリ
ンダを組み合わせて供給液圧と吐出液圧を変化させる構
造の液圧コンバータ(液圧ブースタ)もあるが、連続的
に脈動の少ない液圧を供給することは出来なかった。
ンダを組み合わせて供給液圧と吐出液圧を変化させる構
造の液圧コンバータ(液圧ブースタ)もあるが、連続的
に脈動の少ない液圧を供給することは出来なかった。
【0005】本発明はこのような種々の液圧を用いるシ
ステムで、液圧・液量の変換効率が高く、作動液を連続
的に供給でき、しかも作動液量の急変に対しても即座に
応答する液圧コンバータ(50)とその制御システムを
提供するものである。
ステムで、液圧・液量の変換効率が高く、作動液を連続
的に供給でき、しかも作動液量の急変に対しても即座に
応答する液圧コンバータ(50)とその制御システムを
提供するものである。
【0006】作動液の供給に伴うエネルギーロスの多く
は、配管抵抗等による圧力損失という形で現れる。
は、配管抵抗等による圧力損失という形で現れる。
【0007】この作動液の圧力損失は、供給液量の種類
とか通過流路形状によっても異なるが一般に、通過流量
の1乗または2乗に比例し、通過距離にも比例する。
とか通過流路形状によっても異なるが一般に、通過流量
の1乗または2乗に比例し、通過距離にも比例する。
【0008】
【課題を解決するための手段】作動液を利用してアクチ
ュエータ(51a,b,c・・)を動かし、何等かの仕
事を行わせるシステムで省エネルギーを追求するには、
液圧コンバータ(50a,b,c・・)に高い変換効率
(容積効率×機械効率)が必要であり、同時に液圧の通
過に伴う回路圧損を減らす必要がある。
ュエータ(51a,b,c・・)を動かし、何等かの仕
事を行わせるシステムで省エネルギーを追求するには、
液圧コンバータ(50a,b,c・・)に高い変換効率
(容積効率×機械効率)が必要であり、同時に液圧の通
過に伴う回路圧損を減らす必要がある。
【0009】液圧コンバータ(50)の機械効率は主に
摩擦力と、内部通路圧損により損なわれる。
摩擦力と、内部通路圧損により損なわれる。
【0010】摩擦力の発生する最大の要因は液圧コンバ
ータ(50)構成部材間の摺動抵抗によるものであり、
特に部材間に発生する液圧によるクサビ効果で摺動抵抗
が増加し、中でもピストン(4a,4b)外周に横圧が
発生すると、ピストン(4a,4b)外周とシリンダバ
レル(3a,3b)内径、およびピストン(4a,4
b)端面とピストンヘッドカバー(5a,5b)間の摩
擦力が大きくなる。
ータ(50)構成部材間の摺動抵抗によるものであり、
特に部材間に発生する液圧によるクサビ効果で摺動抵抗
が増加し、中でもピストン(4a,4b)外周に横圧が
発生すると、ピストン(4a,4b)外周とシリンダバ
レル(3a,3b)内径、およびピストン(4a,4
b)端面とピストンヘッドカバー(5a,5b)間の摩
擦力が大きくなる。
【0011】そこで、ピストン部(4a,4b)に横圧
が発生しないよう、シリンダバレル(3a,3b)内の
ピストンボア軸芯とピストンヘッドカバー(5a,5
b)端面の直角度を精度良く維持する必要がある。
が発生しないよう、シリンダバレル(3a,3b)内の
ピストンボア軸芯とピストンヘッドカバー(5a,5
b)端面の直角度を精度良く維持する必要がある。
【0012】次に、爆発の危険性のある雰囲気中とか、
高温雰囲気とか、水中のようにアクチュエータ(51
a,b,c・・)に位置検出器が設置出来ない場所で、
複数のアクチュエータ(51a,b,c・・)の同調制
御が必要な場合、アクチュエータ(51a,b,c・
・)の動きを間接的に計測して制御するが、この計測精
度が悪いと、高精度の同調制御は期待できない。
高温雰囲気とか、水中のようにアクチュエータ(51
a,b,c・・)に位置検出器が設置出来ない場所で、
複数のアクチュエータ(51a,b,c・・)の同調制
御が必要な場合、アクチュエータ(51a,b,c・
・)の動きを間接的に計測して制御するが、この計測精
度が悪いと、高精度の同調制御は期待できない。
【0013】本発明では液圧コンバータ(50a,b,
c・・)の動きを計測し、この動きを制御することで、
アクチュエータ(51a,b,c・・)の位置・速度制
御と同調を高精度で行えるよう工夫した。
c・・)の動きを計測し、この動きを制御することで、
アクチュエータ(51a,b,c・・)の位置・速度制
御と同調を高精度で行えるよう工夫した。
【0014】次に、工場内で多数のアクチュエータ(5
1a,b,c・・)を稼動させる場合、通常は各アクチ
ュエータ(51a,b,c・・)の近傍にそれぞれ液圧
ユニット(57a,b,c・・)が存在する形が考えら
れるが、アクチュエータ(51a,b,c・・)がそれ
ぞれ個別に高頻度で断続的に稼動していると、アクチュ
エータ(51a,b,c・・)の停止の都度、液圧ユニ
ットを止めることも出来ず、アクチュエータ(51a,
b,c・・)停止中の作動液のエネルギーはリリーフ弁
を介して熱エネルギーとして放出される。
1a,b,c・・)を稼動させる場合、通常は各アクチ
ュエータ(51a,b,c・・)の近傍にそれぞれ液圧
ユニット(57a,b,c・・)が存在する形が考えら
れるが、アクチュエータ(51a,b,c・・)がそれ
ぞれ個別に高頻度で断続的に稼動していると、アクチュ
エータ(51a,b,c・・)の停止の都度、液圧ユニ
ットを止めることも出来ず、アクチュエータ(51a,
b,c・・)停止中の作動液のエネルギーはリリーフ弁
を介して熱エネルギーとして放出される。
【0015】本発明では、全アクチュエータ(51a,
b,c・・)の平均使用流量(液圧×液量=エネルギ
ー)に若干の余裕を持たせた液圧ユニット(57)を1
台準備するだけで、断続的に動作する全アクチュエータ
(51a,b,c・・)の稼動を可能にする。
b,c・・)の平均使用流量(液圧×液量=エネルギ
ー)に若干の余裕を持たせた液圧ユニット(57)を1
台準備するだけで、断続的に動作する全アクチュエータ
(51a,b,c・・)の稼動を可能にする。
【0016】また、エネルギーロスは通路圧損によっ
て、液圧の機械エネルギーが熱に変化することによって
も発生するが、このエネルギーロスを出来るだけ少なく
するため、変換効率の高い液圧コンバータ(50)を効
果的に使用することで、液圧供給の省エネルギー化を可
能にする。
て、液圧の機械エネルギーが熱に変化することによって
も発生するが、このエネルギーロスを出来るだけ少なく
するため、変換効率の高い液圧コンバータ(50)を効
果的に使用することで、液圧供給の省エネルギー化を可
能にする。
【0017】
【作用】図1に示すように液圧コンバータ(50)の構
成機能は、液圧ポンプ・モータ部と液体回転継手部、回
転位置検出部、軸受部の4要素に大別される。
成機能は、液圧ポンプ・モータ部と液体回転継手部、回
転位置検出部、軸受部の4要素に大別される。
【0018】液圧ポンプ・モータ部でシリンダバレル
(3a,3b)は、それぞれサイドケース(12,1
3)に対して、タイミング機構(8,9,10,11)
を介してピストンヘッドカバー(5a,5b)と相対平
行位置を確保している。
(3a,3b)は、それぞれサイドケース(12,1
3)に対して、タイミング機構(8,9,10,11)
を介してピストンヘッドカバー(5a,5b)と相対平
行位置を確保している。
【0019】液圧コンバータとして作用する場合は、複
数の液圧ポンプ・モータのうち1部が駆動用液圧モータ
(70)として働き、残りは被駆動液圧ポンプ(71)
として働く。
数の液圧ポンプ・モータのうち1部が駆動用液圧モータ
(70)として働き、残りは被駆動液圧ポンプ(71)
として働く。
【0020】液圧分流器として作用する場合は、全てが
被駆動液圧ポンプとして作用し、分流先の負荷の少ない
ポートを持つ部分は駆動用液圧モータとして作用する。
被駆動液圧ポンプとして作用し、分流先の負荷の少ない
ポートを持つ部分は駆動用液圧モータとして作用する。
【0021】ここで、液圧ポンプ・モータを形成する偏
芯シャフト(2a,2b)は、一体構造のため、各被駆
動液圧ポンプ(71)または駆動用液圧モータ(70)
の回転数は同じであり、この回転位置を計測すること
で、液体コンバータを通過した液量と流速を求めること
ができる。
芯シャフト(2a,2b)は、一体構造のため、各被駆
動液圧ポンプ(71)または駆動用液圧モータ(70)
の回転数は同じであり、この回転位置を計測すること
で、液体コンバータを通過した液量と流速を求めること
ができる。
【0022】液圧コンバータが2連の場合は、タイミン
グ同期ピン(8)とこれに係合する部品でシリンダバレ
ル(3)端面とピストンヘッドカバー間の平行度は確保
されるが、図3のように液体コンバータ(50)内の液
圧ポンプ・モータが3連以上ある場合、中央のシリンダ
バレル(3b)の両サイドは位相を180度ずらせて動
いているため、ピストンヘッドカバー(5b)との相対
位置は、隣接するどちらかのシリンダバレル(3a,3
c)との間にオルダム継手を介して接続させ、隣接する
シリンダバレル(3a,3c)は相互に上下または左右
に平行に摺動させて接続することで相対位置の確保がで
きる。
グ同期ピン(8)とこれに係合する部品でシリンダバレ
ル(3)端面とピストンヘッドカバー間の平行度は確保
されるが、図3のように液体コンバータ(50)内の液
圧ポンプ・モータが3連以上ある場合、中央のシリンダ
バレル(3b)の両サイドは位相を180度ずらせて動
いているため、ピストンヘッドカバー(5b)との相対
位置は、隣接するどちらかのシリンダバレル(3a,3
c)との間にオルダム継手を介して接続させ、隣接する
シリンダバレル(3a,3c)は相互に上下または左右
に平行に摺動させて接続することで相対位置の確保がで
きる。
【0023】液圧コンバータ(50)において、構成部
品がそれぞれ静圧バランスしている場合、作動液の劣化
等による焼付き事故がない限り、寿命は半永久的であ
り、結果として内部構成部品の機械的寿命は静圧バラン
スの出来ない軸受け(17,18)の機械寿命によって
決まる。
品がそれぞれ静圧バランスしている場合、作動液の劣化
等による焼付き事故がない限り、寿命は半永久的であ
り、結果として内部構成部品の機械的寿命は静圧バラン
スの出来ない軸受け(17,18)の機械寿命によって
決まる。
【0024】そこで、3連以上のシリンダバレル(3
a,3b,3c)を持つ液圧コンバータでは中央部を駆
動用液圧モータ(70)、両端を被駆動液圧ポンプ(7
1)という並べ方にすることで、液圧の荷重ベクトルが
お互いに打ち消し合い、結果として軸受け(17,1
8)に働く荷重が大幅に減り、軸受け寿命を伸ばすこと
ができる。
a,3b,3c)を持つ液圧コンバータでは中央部を駆
動用液圧モータ(70)、両端を被駆動液圧ポンプ(7
1)という並べ方にすることで、液圧の荷重ベクトルが
お互いに打ち消し合い、結果として軸受け(17,1
8)に働く荷重が大幅に減り、軸受け寿命を伸ばすこと
ができる。
【0025】図3、図4はメインポート(19)から入
った作動液がメイン通路(21)を経て、駆動用液圧モ
ータ(70)を駆動して、排出通路(20b)より戻り
配管(60)へ流出し、両端の被駆動液圧ポンプ(7
1)は、それぞれの分流ポート(20a,20c)より
液圧を送り出す。
った作動液がメイン通路(21)を経て、駆動用液圧モ
ータ(70)を駆動して、排出通路(20b)より戻り
配管(60)へ流出し、両端の被駆動液圧ポンプ(7
1)は、それぞれの分流ポート(20a,20c)より
液圧を送り出す。
【0026】図5はアクチュエータの同調制御用液圧コ
ンバータに関するもので、駆動用液圧モータ(70)の
入力側に流量制御弁(24)と、これを制御する流量制
御弁駆動用モータ(34)設け、アクチュエータの位置
・速度を可変にすると共に、アクチュエータ間の位置速
度を同調制御する。
ンバータに関するもので、駆動用液圧モータ(70)の
入力側に流量制御弁(24)と、これを制御する流量制
御弁駆動用モータ(34)設け、アクチュエータの位置
・速度を可変にすると共に、アクチュエータ間の位置速
度を同調制御する。
【0027】この構造では、流量制御弁駆動用モータ
(34)の回転により、ボールねじ(28)が回転し、
この回転に伴って、ボールねじナット(29)が前後進
し、これが軸受けC(38)を介して、スプール(2
6)を動かしメインポート(19b)より入った作動液
は、液体回転継手(1b)を経て液圧ポンプ・モータに
供給される。
(34)の回転により、ボールねじ(28)が回転し、
この回転に伴って、ボールねじナット(29)が前後進
し、これが軸受けC(38)を介して、スプール(2
6)を動かしメインポート(19b)より入った作動液
は、液体回転継手(1b)を経て液圧ポンプ・モータに
供給される。
【0028】作動液の流入によって液圧ポンプ・モータ
の偏芯シャフト(2a,2b)は回転し、偏芯シャフト
(2a,2b)に接続された液圧分配シャフト(1
b)、取出しシャフト(39)も共に回転し、これに接
続した歯車b(32)も回転し、この回転に伴って歯車
a(31)は回転され、これに接続したボールねじナッ
トケース(30)およびボールねじナット(29)が回
転し、スプール(26)は前後進する。
の偏芯シャフト(2a,2b)は回転し、偏芯シャフト
(2a,2b)に接続された液圧分配シャフト(1
b)、取出しシャフト(39)も共に回転し、これに接
続した歯車b(32)も回転し、この回転に伴って歯車
a(31)は回転され、これに接続したボールねじナッ
トケース(30)およびボールねじナット(29)が回
転し、スプール(26)は前後進する。
【0029】即ち、スプール(26)は歯車(31,3
2)によって機械的にフィーバックされ、流量制御弁駆
動モータ(34)の駆動分のみ液圧ポンプ・モータを回
転させた後、流量制御弁(24)を閉じる。
2)によって機械的にフィーバックされ、流量制御弁駆
動モータ(34)の駆動分のみ液圧ポンプ・モータを回
転させた後、流量制御弁(24)を閉じる。
【0030】この結果、同調用液圧コンバータの回転位
置と回転速度を自由に制御することができる。
置と回転速度を自由に制御することができる。
【0031】偏芯シャフト(2a,2b)が回転するこ
とによって、被駆動用液圧ポンプ(71)はメインポー
ト(19a)より入った作動液を分流ポート(20a)
より吐出させる。
とによって、被駆動用液圧ポンプ(71)はメインポー
ト(19a)より入った作動液を分流ポート(20a)
より吐出させる。
【0032】ここで、駆動用液圧モータ(70)と被駆
動液圧ポンプ(71)の理論排出量を同じに設定してお
けばアクチュエータの同調は可能となり、アクチュエー
タの容量の差に合わせて理論排出量を変えれば、一定比
率の速度差を保証する同調制御用液圧コンバータができ
る。
動液圧ポンプ(71)の理論排出量を同じに設定してお
けばアクチュエータの同調は可能となり、アクチュエー
タの容量の差に合わせて理論排出量を変えれば、一定比
率の速度差を保証する同調制御用液圧コンバータができ
る。
【0033】また機械的フィーバックを成立させるた
め、歯車a(31)とボールねじナットケース(30)
間に滑り機構が必要であり、この構造を図6に示す。
め、歯車a(31)とボールねじナットケース(30)
間に滑り機構が必要であり、この構造を図6に示す。
【0034】図6に示すように、歯車a(31)とボー
ルねじナットケース(30)間に滑り軸受け(41a,
b,c,d)を設けている。
ルねじナットケース(30)間に滑り軸受け(41a,
b,c,d)を設けている。
【0035】アクチュエータの数が4つある場合は、図
7に示すような構成で4連同調制御用液圧コンバータが
出来,他の連数の場合も同様の構成が可能である。
7に示すような構成で4連同調制御用液圧コンバータが
出来,他の連数の場合も同様の構成が可能である。
【0036】液圧コンバータを使用し、1つのアクチュ
エータで、2種類の液圧が必要なシステムの省エネルギ
ー,省配管液圧回路を図8に示す。
エータで、2種類の液圧が必要なシステムの省エネルギ
ー,省配管液圧回路を図8に示す。
【0037】中圧・大液量を使用し、単時間のみ高圧・
小液量が必要な回路で、中圧も、高圧も作動液の使用量
が数Hz以上の早さで急激に変化する用途では、液圧ユ
ニットの吐出量を可変にする方法では液量変化の追い付
かず、通常はアクチュエータと液圧ユニットの間にアキ
ュームレータを接続してこれを補っている。
小液量が必要な回路で、中圧も、高圧も作動液の使用量
が数Hz以上の早さで急激に変化する用途では、液圧ユ
ニットの吐出量を可変にする方法では液量変化の追い付
かず、通常はアクチュエータと液圧ユニットの間にアキ
ュームレータを接続してこれを補っている。
【0038】ここに、液圧コンバータを図8のように使
用すると、中圧が必要な場合は、中圧配管を経てアクチ
ュエータは動作し、2圧切換弁が切り替わった瞬間にア
キュームレータ1から作動液が高圧配管(58)を経て
アクチュエータ側に排出されると同時に、駆動用液圧モ
ータ(70)が回転し、理論押しのけ容積の小さな被駆
動液圧ポンプ(71)から高圧の作動液が排出される。
用すると、中圧が必要な場合は、中圧配管を経てアクチ
ュエータは動作し、2圧切換弁が切り替わった瞬間にア
キュームレータ1から作動液が高圧配管(58)を経て
アクチュエータ側に排出されると同時に、駆動用液圧モ
ータ(70)が回転し、理論押しのけ容積の小さな被駆
動液圧ポンプ(71)から高圧の作動液が排出される。
【0039】このような液圧コンバータを用いれば、別
途高圧の液圧ユニットを常時駆動して待機している必要
がないため、省エネルギーになると共に、高圧の液圧ユ
ニットからの配管も不要となる。
途高圧の液圧ユニットを常時駆動して待機している必要
がないため、省エネルギーになると共に、高圧の液圧ユ
ニットからの配管も不要となる。
【0040】図9は請求項6のアクチュエータ(51
a,b,c・・)側に位置速度検出器を持たない状態
で、遠隔操作による位置速度制御を可能としたアクチュ
エータ(51a,b,c・・)同調回路である。
a,b,c・・)側に位置速度検出器を持たない状態
で、遠隔操作による位置速度制御を可能としたアクチュ
エータ(51a,b,c・・)同調回路である。
【0041】通常はアクチュエータ(51a,b,c・
・)にそれぞれ流量制御弁を配置しこの流量制御でアク
チュエータ(51a,b,c・・)の位置速度の同調を
行うが、流量制御弁の開度制御だけでは作動液の粘度変
化、負荷のアンバランス等によって精度の高い制御が出
来ない。
・)にそれぞれ流量制御弁を配置しこの流量制御でアク
チュエータ(51a,b,c・・)の位置速度の同調を
行うが、流量制御弁の開度制御だけでは作動液の粘度変
化、負荷のアンバランス等によって精度の高い制御が出
来ない。
【0042】図9回路ではアクチュエータに流れる流量
そのものが把握されるため高精度の位置・速度制御が可
能となる。
そのものが把握されるため高精度の位置・速度制御が可
能となる。
【0043】この同調回路で、液圧コンバータの機差が
存在する場合、先に終端に到達したアクチュエータへの
作動液はチェック弁(54)を介し、リリーフ弁(5
3)から余剰分を洩らすことで液圧コンバータが回転可
能となり、終端に到達していないアクチュエータを終端
まで動作させることが出来る。
存在する場合、先に終端に到達したアクチュエータへの
作動液はチェック弁(54)を介し、リリーフ弁(5
3)から余剰分を洩らすことで液圧コンバータが回転可
能となり、終端に到達していないアクチュエータを終端
まで動作させることが出来る。
【0044】図10は図5の同調制御用液圧コンバータ
を使ったアクチュエータの制御例であり、流量制御弁に
対する制御方法が図9の場合と異なり、指令に対して液
圧コンバータの動作結果が直接機械フィードバックする
構成のため、指令に対する応答性が早い。
を使ったアクチュエータの制御例であり、流量制御弁に
対する制御方法が図9の場合と異なり、指令に対して液
圧コンバータの動作結果が直接機械フィードバックする
構成のため、指令に対する応答性が早い。
【0045】図11はこれらの省エネルギーの考え方を
より広範囲なものに置き換えたもので、メイン配管とし
て高圧配管(58)、戻り配管(60)、ドレン配管
(72)をシステム全体に通し、アクチュエータ側は電
気のコンセントから電気を取出すように、自由に液圧を
取出すことができる。
より広範囲なものに置き換えたもので、メイン配管とし
て高圧配管(58)、戻り配管(60)、ドレン配管
(72)をシステム全体に通し、アクチュエータ側は電
気のコンセントから電気を取出すように、自由に液圧を
取出すことができる。
【0046】ここで液圧は高圧を通し、液圧コンバータ
を構成する液圧ポンプ・モータの理論排出量を必要圧力
・流量に応じて組合せることにより、アクチュエータに
必要な液圧を供給できると共に、メイン供給配管に高圧
を通すことで液量は少なくなり配管圧損を減らすことが
できる。
を構成する液圧ポンプ・モータの理論排出量を必要圧力
・流量に応じて組合せることにより、アクチュエータに
必要な液圧を供給できると共に、メイン供給配管に高圧
を通すことで液量は少なくなり配管圧損を減らすことが
できる。
【0047】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図1においてピストン部はピストン本体とピストンリン
グ(6)、ピストンリング押さえ(43)、ピストンを
ピストンヘッドカバーへ軽く押し付けるバネ(42)で
形成され、ピストン端面にはメイン(または分流)ポー
トより静圧バランスを形成するための潤滑用の貫通穴が
形成されている。
図1においてピストン部はピストン本体とピストンリン
グ(6)、ピストンリング押さえ(43)、ピストンを
ピストンヘッドカバーへ軽く押し付けるバネ(42)で
形成され、ピストン端面にはメイン(または分流)ポー
トより静圧バランスを形成するための潤滑用の貫通穴が
形成されている。
【0048】この結果図13に示すように、ピストンは
液圧によりピストンヘッドカバーに軽く押し付けられ、
ピストン端面からの洩れも少なく、摺動抵抗も少ない状
態が維持される。
液圧によりピストンヘッドカバーに軽く押し付けられ、
ピストン端面からの洩れも少なく、摺動抵抗も少ない状
態が維持される。
【0049】ピストンに横力も働かず、機械効率が高い
ため液圧コンバータを構成する液圧ポンプ・モータはエ
ネルギーロスが少なく、高い変換効率が得られる。
ため液圧コンバータを構成する液圧ポンプ・モータはエ
ネルギーロスが少なく、高い変換効率が得られる。
【0050】メインポート(19)より液体回転継手
(7)を経て液圧分配シャフト(1)に入った作動液は
それぞれ偏芯シャフト(2a,2b)に達する。
(7)を経て液圧分配シャフト(1)に入った作動液は
それぞれ偏芯シャフト(2a,2b)に達する。
【0051】ここより偏芯シャフト(2a,2b)に設
けられた2方取り部からメイン通路(21)を経て、ピ
ストン(4a,4b)シャフト側端部に達する。
けられた2方取り部からメイン通路(21)を経て、ピ
ストン(4a,4b)シャフト側端部に達する。
【0052】偏芯シャフトの回転に応じてピストン(4
a,4b)がシリンダバレル(3a.3b)内で往復動
し、作動液を吸入・吐出する。
a,4b)がシリンダバレル(3a.3b)内で往復動
し、作動液を吸入・吐出する。
【0053】作動液は分流通路(22a,22b)を経
て、再度偏芯シャフト、液圧分配シャフトを経て外部に
流出する。
て、再度偏芯シャフト、液圧分配シャフトを経て外部に
流出する。
【0054】図12に示すように回転推力はピストンに
供給された液圧により、シリンダバレルのピストンボア
に液圧柱が発生し、各液圧柱に働く推力のこの合力が偏
芯シャフトの軸中心の方向に発生する。
供給された液圧により、シリンダバレルのピストンボア
に液圧柱が発生し、各液圧柱に働く推力のこの合力が偏
芯シャフトの軸中心の方向に発生する。
【0055】ここで、液圧分配シャフト中心と偏芯シャ
フト間は偏芯しているため、この偏芯量×推力の合力が
回転トルクとなる。
フト間は偏芯しているため、この偏芯量×推力の合力が
回転トルクとなる。
【0056】ここで、吐出側が戻り配管に接続されてい
る方が駆動用液圧モータ(70)として働き、アクチュ
エータ側に接続されている方が被駆動液圧ポンプ(7
1)として作用する。
る方が駆動用液圧モータ(70)として働き、アクチュ
エータ側に接続されている方が被駆動液圧ポンプ(7
1)として作用する。
【0057】ここで駆動用液圧モータ(70)と被駆動
液圧ポンプ(71)の理論排出量を適当に組み合わせる
ことで任意の液圧と、液量が得られる。
液圧ポンプ(71)の理論排出量を適当に組み合わせる
ことで任意の液圧と、液量が得られる。
【0058】例えば、駆動用液圧モータ(70)と被駆
動液圧ポンプ(71)の理論排出量が同じで、駆動用液
圧モータ(70)の出口側の圧力が0の場合、被駆動液
圧ポンプ(71)より吐出される液圧は供給圧力の2倍
となる。
動液圧ポンプ(71)の理論排出量が同じで、駆動用液
圧モータ(70)の出口側の圧力が0の場合、被駆動液
圧ポンプ(71)より吐出される液圧は供給圧力の2倍
となる。
【0059】吐出側が共にアクチュエータと接続される
場合は、液圧コンバータは液圧の分流器として作用し、
例えばシリンダ2本を位置制御しながら同調させる場合
も、簡便な制御でこれが可能となる。
場合は、液圧コンバータは液圧の分流器として作用し、
例えばシリンダ2本を位置制御しながら同調させる場合
も、簡便な制御でこれが可能となる。
【0060】ただ内部洩れ等の影響でアクチュエータ間
の位置がずれて来る場合は、アクチュエータと液圧分流
器の間にリリーフ弁を設けて、ストロークエンド等で両
者の位置を合わせる必要がある。
の位置がずれて来る場合は、アクチュエータと液圧分流
器の間にリリーフ弁を設けて、ストロークエンド等で両
者の位置を合わせる必要がある。
【0061】
【発明の効果】効果としては既に述べたように、基本的
には省エネルギーであり、次には複数のアクチュエータ
の位置・速度の同調制御が容易に行える点でる。
には省エネルギーであり、次には複数のアクチュエータ
の位置・速度の同調制御が容易に行える点でる。
【0062】
【図1】液圧コンバータ正面図
【図2】液圧コンバータ側面図
【図3】3連液圧コンバータ正面図
【図4】偏芯シャフト断面図
【図5】同調制御用液圧コンバータ正面図
【図6】ボールねじナットケース滑り機構断面図
【図7】4連同調制御用液圧コンバータ正面図
【図8】2圧制御回路回路図
【図9】同調回路回路図
【図10】位置速度制御式同調回路回路図
【図11】液圧供給回路回路図
【図12】回転力発生原理
【図13】ピストンの液圧バランス
1a,b 液圧分配シャフト 2a,b,c 偏芯シャフト 3a,b,c シリンダバレル 4a,b,c ピストン 5a,b,c ピストンヘッドカバー 6a,b,c ピストンリング 7a,b 液体回転継手 8 タイミング同期ピン 9 軸受け小 10 偏芯軸受け 11 軸受け大 12 サイドケースa 13 サイドケースb 14 ケース 15 位置検出器ステータ 16 位置検出器ロータ 17 軸受けa 18 軸受けb 19a,b メインポート 20a,b,c 分流ポート 21 メイン通路 22a,b,c 分流通路 23 オルダム継手 24 流量制御弁 25 制御用液体回転継手 26 方向切換弁スプール 27 方向切換弁スリーブ 28 ボールねじ 29 ボールねじナット 30 ボールねじナットケース 31 歯車a 32 歯車b 33 カップリング 34 流量制御弁駆動用モータ 35 シールa 36 シールb 37 シールc 38 軸受けc 39 取り出しシャフト 40 回転位置・速度検出器 41a,b,c,d 滑り軸受け 42 バネ 43 ピストンリング押え 50 液圧コンバータ 51a,b,c アクチュエータ 52 負荷 53 リリーフ弁 54 チェック弁 55 アキュームレータa 56 アキュームレータb 57 液圧ユニット 58 高圧配管 59 中圧配管 60 戻り用配管 61 2圧切換弁 70 駆動用液圧モータ 71 被駆動液圧ポンプ 72 ドレン配管
Claims (8)
- 【請求項1】 複数の偏芯シャフト(2a,2b)を
液圧分配シャフト(1a,1b)回転軸中心から偏芯さ
せて配置し、この外周に複数のピストン(4a,4b)
を内蔵したシリンダバレル(3a,3b)を装着し、こ
の外周に放射状にピストンヘッドカバー(5a,5b)
を置き、偏芯シャフト(2a,2b)の両端に液圧分配
シャフト(1a,1b)を設け、その外周に液体回転継
手(7a,7b)を設け、回転シャフト部(1aまたは
1d)の一端より外部に取出しシャフト(39)を結合
し、ここに位置・速度検出器(15,16)を接続した
液圧コンバータ。 - 【請求項2】 液圧コンバータの、それぞれ隣接する
偏芯シャフト(2a,2b)の位相を180度ずらせ、
高圧側メインポート(19)または分流ポート(20)
も、それぞれ180度位相をずらせて構成した液圧コン
バータ。 - 【請求項3】 偏芯シャフト(2a,2b,2c)が
3連以上の場合、中央のシリンダバレル(3b)と、隣
接するシリンダバレル(3a,または3c)の側面間に
オルダム継手(23)を設けて、相互の平行度を維持で
きるよう構成した液圧コンバータ。 - 【請求項4】 液圧コンバータの駆動用液圧モータ(7
0)に制御用液体回転継手(25)と制御弁駆動モータ
(34)の回転によって方向切換弁スプール(26)と
方向切換弁スリーブ(27)間の開度が開閉する流量制
御弁(24)を設け、液圧ポンプ・モータから流量制御
弁の開度を機械的にフィードバックする機構を設け、液
圧分配シャフト(1)に取出しシャフト(39)を締結
し、ここに回転速度・位置検出器(15,16)を接続
した液圧コンバータ吐出量制御機構。 - 【請求項5】 高圧・小吐出量と低圧・大吐出量の2
つの作動液が必要な液圧回路で、駆動用液圧モータ(7
0)の駆動に低圧・大吐出量側の液圧を利用し、被駆動
側液圧ポンプ(71)を高圧・小吐出量側に接続し、外
部アクチュエータ(51)と液圧コンバータの間に、2
圧切換弁(61)を配し、2圧切換弁(61)の入力側
に低圧・大吐出量の作動液と、被駆動側液圧ポンプ(7
1)より排出された高圧・小吐出量の作動液をそれぞれ
供給できるよう構成した2圧制御回路。 - 【請求項6】 位置速度検出器(40)を接続した多
連液圧コンバータ(50)の複数の吐出側にそれぞれア
クチュエータ(51a,b,c・・)を接続し、流量制
御コントローラよりアンプを介して、流量制御弁に開度
指令を送り、これと、液圧コンバータ位置速度検出器
(40)から出たフィードバック出力とを比較し、偏差
を出力する流量制御ループを形成し、位置速度検出器が
接続出来ない複数のアクチュエータの遠隔同調位置制御
を行わせる液圧回路。 - 【請求項7】 アクチュエータ(51)と液圧コンバ
ータ(50)を接近させて配置し、液圧ユニット(5
7)は高圧・小液量の液圧を供給できる構成とし、液圧
コンバータ(50)の駆動用液圧モータ(70)は高圧
・小液量の液圧で回転し、被駆動液圧ポンプ(71)よ
り低圧・大吐出量の液圧をアクチュエータ(51)に供
給する液圧コンバータ(50)を用いた液圧回路。 - 【請求項8】 異なる液圧が必要な液圧回路におい
て、高圧の液圧ラインを液圧の必要なシステム全域に通
し、これに複数のアクチュエータ(51a,b,c・
・)のそれぞれ必要とする液圧とか液量に応じて、理路
押しのけ容積の異なる液圧コンバータ(50a,b,c
・・)を接続し、液圧ユニットからは一種類の高圧のみ
が供給され、アクチュエータ(51a,b,c・・)近
傍で液圧コンバータ(50a,b,c・・)を介して異
なる液圧と液量を取り出せるように構成した液圧供給回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25441495A JPH0960604A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 液圧コンバータと液圧制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25441495A JPH0960604A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 液圧コンバータと液圧制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0960604A true JPH0960604A (ja) | 1997-03-04 |
Family
ID=17264650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25441495A Pending JPH0960604A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 液圧コンバータと液圧制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0960604A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100351052C (zh) * | 2001-12-28 | 2007-11-28 | 本田技研工业株式会社 | 步行式移动机器人 |
| CN110118207A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-13 | 吴瑜华 | 可精确输出多份等量高压动力液压油的气动增压装置 |
| CN113530917A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-10-22 | 长沙亿美博智能科技有限公司 | 一种数字液压缸 |
| CN113638927A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-11-12 | 湖北三江航天万山特种车辆有限公司 | 一种液压双管路防爆回转接头及液压双管路防爆回路 |
| CN114517798A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-20 | 三一重机有限公司 | 液压驱动系统及作业机械 |
-
1995
- 1995-08-24 JP JP25441495A patent/JPH0960604A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100351052C (zh) * | 2001-12-28 | 2007-11-28 | 本田技研工业株式会社 | 步行式移动机器人 |
| CN110118207A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-08-13 | 吴瑜华 | 可精确输出多份等量高压动力液压油的气动增压装置 |
| CN113638927A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-11-12 | 湖北三江航天万山特种车辆有限公司 | 一种液压双管路防爆回转接头及液压双管路防爆回路 |
| CN113530917A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-10-22 | 长沙亿美博智能科技有限公司 | 一种数字液压缸 |
| CN114517798A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-20 | 三一重机有限公司 | 液压驱动系统及作业机械 |
| CN114517798B (zh) * | 2022-02-23 | 2023-07-18 | 三一重机有限公司 | 液压驱动系统及作业机械 |
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