JP2002149242A

JP2002149242A - 流量制御システム

Info

Publication number: JP2002149242A
Application number: JP2000348982A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kihara; 和幸木原; Takayoshi Kawakami; 敬芳川上; Hiroyuki Ishikawa; 裕之石川
Original assignee: Tokimec Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】作動部の負荷状態に応じて適切に流量を制御す
る流量制御システムを実現する。【解決手段】液圧源１から作動部３への流路２に対して
順に比例制御弁４２と第１圧力検出手段４３と差圧発生
部４４と第２圧力検出手段４５とが配設されるととも
に、それらの検出圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて流量Ｑの検
知と比例制御弁４２の制御を行う電子回路４１も付設さ
れていて、流量Ｑが圧力Ｐ２に応じて定められるように
する。このように流量特性の設定が電子回路の処理にて
任意にできるうえ、それに要する圧力検出手段が作動部
の負荷状態の反映にも利用されるようにもしたので、目
的の流量制御システムが簡便に実現される。また、圧力
Ｐ２が圧力値Ｂを上回ると流量Ｑを一定にし下回ると随
伴して流量Ｑも低減させるという制御を行うことで、ケ
ミカルポンプ等の液圧駆動に好適なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液圧源から作動
部に供給される圧力液体の流量を制御する流量制御シス
テムに関し、詳しくは、作動部の負荷状態に応じた流量
制御を行う流量制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧等の圧力液体について流量を
制御するには、多くの場合に流量制御弁が用いられてい
るが、アプリケーションによっては流量制御弁が使いづ
らいことも有る。例えば、ケミカルポンプに油圧モータ
を連結してその油圧駆動を行うなど、作動部の負荷状態
に応じて流量を可変制御したいような場合には、サーボ
バルブを採用して流量制御を代行させることもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーボ
バルブは、高性能な反面、高価である。また、ゴミづま
り等に弱いので圧力液体を常に清浄な状態に保っておく
必要があって維持費も嵩みがちである。このため、でき
ればサーボバルブの採用は避けたい。そこで、流量制御
弁が使いづらい場合にサーボバルブ以外のものを用いて
流量制御を代行させるには、どのような弁を採用してど
のように制御するのか、ということが技術的な課題とな
る。この発明は、このような課題を解決するためになさ
れたものであり、作動部の負荷状態に応じて適切に流量
を制御する流量制御システムを実現することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第２の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【０００５】［第１の解決手段］第１の解決手段の流量
制御システムは、出願当初の請求項１に記載の如く、
（圧力液体の供給を行う）液圧源から（前記圧力液体を
受けて作動する）作動部への（前記圧力液体送給用の）
流路に対して順に比例制御弁と第１圧力検出手段と差圧
発生部と第２圧力検出手段とが配設されるとともに、そ
れらの検出圧力（すなわち前記第１圧力検出手段からの
第１検出圧力および前記第２圧力検出手段からの第２検
出圧力）に基づいて（前記流路内における圧力液体につ
いての）流量の検知と前記比例制御弁の制御を行う電子
回路も付設されていて、（この電子回路の制御により）
前記流量が前記第２圧力検出手段の検出圧力に応じて定
められる、というものである。

【０００６】このような第１の解決手段の流量制御シス
テムにあっては、第１，第２検出圧力から差圧発生部に
おける差圧が求まり、この差圧と差圧発生部の特性とか
ら流量が検知され、その値と第２検出圧力とから流量の
目標値が定まり、流量についての検知値と目標値とから
比例制御弁に対する制御内容・制御量が決まるが、これ
らの処理が電子回路によってなされる。そして、それに
必要な圧力の検出が差圧発生部の前後の第１，第２圧力
検出手段によって行われ、その電子回路の処理結果が比
例制御弁を介して実際の流量に反映させられる。

【０００７】これにより、電子回路の処理内容を適宜定
めることで容易に、流量特性を任意に設定することがで
きる。しかも、第２圧力検出手段が作動部の直ぐ上流に
配置されていて、第２検出圧力には作動部の負荷状態が
反映されているので、電子回路の処理内容を定める際
に、流量を検知するときだけでなく流量の目標値を定め
るときにも第２検出圧力を利用するとともに、作動部の
特質も加味することで簡単に、作動部の負荷状態の変化
等にも柔軟に対応・適合するような制御が行えることと
なる。したがって、この発明によれば、作動部の負荷状
態に応じて適切に流量を制御する流量制御システムを簡
便に実現することができる。

【０００８】［第２の解決手段］第２の解決手段の流量
制御システムは、出願当初の請求項２に記載の如く、上
記第１の解決手段の流量制御システムであって、前記電
子回路の制御に基づき、前記第２圧力検出手段の検出圧
力が所定の閾値を上回ると、前記流量を一定にし、（前
記第２圧力検出手段の検出圧力が前記閾値を）下回る
と、（それに）随伴して前記流量も低減させる、という
ものである。

【０００９】あるいは、出願当初の請求項３に記載の如
く、（圧力液体の供給を行う）液圧源から（前記圧力液
体を受けて作動する）作動部に至る（前記圧力液体送給
用の）流路に介挿して設けられた比例制御弁と、その下
流側で前記流路に介挿して設けられた差圧発生部と、前
記比例制御弁と前記差圧発生部との間で前記流路内（に
おける前記圧力液体）の圧力を測るとともにその第１検
出圧力の信号出力も行う第１圧力検出手段と、前記差圧
発生部と前記作動部との間で前記流路内（における前記
圧力液体）の圧力を測るとともにその第２検出圧力の信
号出力も行う第２圧力検出手段と、前記第１検出圧力お
よび前記第２検出圧力を入力してそれらに基づき前記流
路内（における前記圧力液体）の流量を検知するととも
にそれに基づいて前記比例制御弁に対する制御信号を生
成しこれを前記比例制御弁へ送出するものであって前記
制御信号を生成するに際し前記第２検出圧力が所定の閾
値を上回ると前記流量が一定になり前記第２検出圧力が
前記閾値を下回るとそれに随伴して前記流量も低減する
ように前記制御信号の内容を定める電子回路とを備えた
ものである。

【００１０】このような第２の解決手段の流量制御シス
テムにあっては、上記第２解決手段について上述したこ
とに加えて、流量特性の設定が具体化されている。すな
わち、作動部の負荷圧を反映した第２検出圧力が所定の
閾値を上回ると、作動部に供給される圧力液体の流量が
一定に維持されるとともに、その圧力がその閾値を下回
ると、その圧力低下に随伴して流量も低減させられる。

【００１１】ケミカルポンプに油圧モータを連結した作
動部を油圧にて駆動するような場合に、汲み出す対象液
が無くなってもケミカルポンプが高速・定速で回転し続
けるとカジリが発生しやすい等の不都合が有るところ、
汲取液が減ってきて無くなりかけると、負荷が軽くな
り、それが負荷圧すなわち第２検出圧力に反映され、こ
れに応じて、油圧モータに供給される圧力液体の流量も
低減させられることから、ケミカルポンプの回転も徐々
に低下するので、カジリ等を生じることなく確実に汲取
作業が完了することとなる。また、それ以前には、すな
わち汲取液が或る程度以上残っているうちは、一定速度
で安定した汲み取りが行われる。

【００１２】これにより、ケミカルポンプの液圧駆動な
ども自動で的確になされることとなる。しかも、電子回
路の処理内容をケミカルポンプ等の特性に対応して適宜
定めることで容易に行える。したがって、この発明によ
れば、ケミカルポンプ等の液圧駆動に好適な流量制御シ
ステムを簡便に実現することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明の流量制御システムについて、これを実施するた
めの幾つかの形態を説明する。

【００１４】［第１の実施の形態］本発明の第１の実施
形態は、出願当初の請求項４に記載の如く、上述した解
決手段の流量制御システムであって、前記比例制御弁
に、下流側の圧力を可変制御する比例減圧弁が採用され
ている。あるいは、前記比例制御弁に、開度を可変制御
する比例絞り弁が採用されている、というものである。
これにより、流量制御弁を用いなくても、流量の可変制
御が検出圧力に基づく電子回路のフィードバック制御に
て簡単かつ的確に行えることとなる。なお、そのような
フィードバック制御の利用により、比例制御弁における
比例の精度は、制御量の増減に伴って明確に圧力や開度
も増減すれば足りることから、厳しくなくて済むので、
比例制御弁に安価な普及品を採用することも可能とな
る。

【００１５】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
形態は、出願当初の請求項５に記載の如く、上述した解
決手段の流量制御システムであって、前記比例制御弁
に、上流側ポートと下流側ポートとタンク等への戻り側
ポートを有して下流側の圧力を可変制御するとともに下
流側の圧力を下げる向きの制御限界では前記戻り側ポー
トと前記下流側ポートとを連通させる比例減圧弁が採用
されている。あるいは、前記比例制御弁に、上流側ポー
トと下流側ポートとタンク等への戻り側ポートを有して
前記上流側ポートと前記下流側ポートとの連通部におけ
る開度を可変制御するとともに前記上流側ポートと前記
下流側ポートとの連通を断ったときには前記戻り側ポー
トと前記下流側ポートとを連通させる比例３方弁が採用
されている、というものである。

【００１６】この場合、流量が可変範囲の下限になるよ
うに制御すると、流路内の余分な圧力液体がタンク等に
環流して、作動部に対する駆動圧力が完全に無くなるこ
とから、作動終了時には作動部が静的な釣り合いの採れ
た状態で停止するので、作動終了時やその後の保守作業
時等にまで余計な動作が行われてしまう等の不所望な事
態の発生を簡単かつ確実に防止することができる。

【００１７】［第３の実施の形態］本発明の第３の実施
形態は、出願当初の請求項６に記載の如く、上述した解
決手段および実施形態の流量制御システムであって、前
記差圧発生部に、固定絞りに可変絞りの接続されたもの
が採用されている、というものである。この発明の流量
制御システムを具現化した各機器ごとに固定絞りの絞り
量にばらつきが有るような場合、可変絞りの絞り量を調
節することで各機器の差圧発生部における絞りの合成値
を揃えることが可能である。これにより、差圧発生部の
特性に関する機差を無くすための調整作業が楽に行える
こととなる。

【００１８】［第４の実施の形態］本発明の第４の実施
形態は、出願当初の請求項７に記載の如く、上述した実
施形態の流量制御システムであって、前記差圧発生部
が、前記流路に対し纏まって着脱しうるようになってい
る、というものである。これにより、差圧発生部の絞り
量を調整する作業が、システムを具現化した実機とは別
のところで行うこともでき、さらには一括して行ってお
く等のこともできるので、便利である。

【００１９】このような解決手段や実施形態で達成され
た本発明の流量制御システムについて、これを実施する
ための具体的な形態を、以下の第１〜第５実施例により
説明する。図１，図２に示した第１実施例は、上述した
第１，第２解決手段と第１実施形態と（当初請求項１〜
４）を具現化したものであり、図３に示した第２実施例
も、同様であるが、別形態の例である。また、図４に示
した第３実施例は、上述した第１，第２解決手段と第２
実施形態と（当初請求項１〜３，５）を具現化したもの
であり、図５に示した第４実施例は、上述した第１，第
２解決手段と第１〜第４実施形態と（当初請求項１〜
７）を具現化したものであり、図６の第５実施例は、そ
の変形例である。なお、それらの図示に際しては、簡明
化等のため、記号図やブロック図を多用するとともに、
油圧のメインラインは細い実線で、油圧のパイロットラ
インは細い長破線で、電気信号のラインは細い二点鎖線
で示した。また、油圧モータからタンクへの戻りライン
等の図示も割愛した。

【００２０】

【第１実施例】本発明の流量制御システムの第１実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図１は、その概要を示し、図２は、より具体的な例
示であるが、何れにおいても、（ａ）が全体構造を示す
油圧回路等の回路図であり、（ｂ）が動作特性を示す圧
力−流量特性図である。

【００２１】この流量制御システムは、要するに（図１
（ａ）参照）、液圧源１から作動部３へ駆動用の圧力液
体を供給する際にその圧力液体の流量Ｑを制御するもの
であり、そのために、液圧源１から延びて作動部３に至
る圧力液体送給用の流路２に対して次の流量制御ユニッ
ト４０が設けられている。すなわち、流量制御ユニット
４０は、適宜のマニホールドブロック等にて纏められる
ことが多いが、そこでは、流路２に沿って上流から下流
へ順に、比例制御弁４２が介挿接続され、第１圧力検出
手段４３が受圧可能に接続され、差圧発生部４４が介挿
接続され、第２圧力検出手段４５が受圧可能に接続され
る。さらに、電子回路４１も設けられ、これは、比例制
御弁４２と第１圧力検出手段４３と第２圧力検出手段４
５とのそれぞれに対し適宜のケーブル等を介して信号送
受可能に接続される。

【００２２】このような配置や接続等により、第１圧力
検出手段４３にて比例制御弁４２と差圧発生部４４との
間における流路２内の圧力液体の圧力が測られ、その検
出結果である圧力Ｐ１（第１検出圧力）が電子回路４１
に信号送出されるとともに、第２圧力検出手段４５にて
差圧発生部４４と作動部３との間における流路２内の圧
力液体の圧力も測られ、その検出結果である圧力Ｐ２
（第２検出圧力）も電子回路４１に信号送出されるよう
になっている。また、それらの圧力Ｐ１，Ｐ２が電子回
路４１に入力され、その電子回路４１では所定の演算等
が行われて、圧力Ｐ１，Ｐ２に基づき流路２内の流量Ｑ
が検知されるとともに、その流量Ｑの検知値に基づいて
比例制御弁４２に対する制御信号Ｓが生成され、この制
御信号Ｓが比例制御弁４２に送出されるようになってい
る。そして、比例制御弁４２が制御信号Ｓに従って流量
Ｑに関する可変制御を行うことにより、圧力Ｐ２が所定
の圧力値Ｂ（閾値）を上回ると流量Ｑが一定の流量値Ａ
になり、圧力Ｐ２が圧力値Ｂを下回るとそれに随伴して
流量Ｑも低減するようになっている（図１（ｂ）参
照）。

【００２３】詳述すると（図２（ａ）参照）、典型的な
液圧源１には、電動モータや発動機等で駆動される油圧
ポンプが採用され、適宜の油タンクや図示しないリリー
フ弁等も付設される。これは、アプリケーションによっ
ては、他の油圧回路等と共用されることもある。流路２
は、適宜の金属製配管や、金属網等で補強されたゴムホ
ース、マニホールドブロック内に加工形成された穿孔、
継手、弁内通路などが連なって形成され、液圧源１から
吐出された圧力液体である油の全部または一部を通過さ
せて作動部３に導くようになっている。

【００２４】作動部３には、入力ポートが流路２に接続
され図示しない出力ポートがタンク側配管等に接続され
た油圧モータ３ａが設けられ、その回転出力軸がケミカ
ルポンプ３ｂの入力軸に連結されていて、流量Ｑに対応
した回転速度で油圧モータ３ａおよびケミカルポンプ３
ｂが作動するようになっている。ケミカルポンプ３ｂ
は、汲み出し対象の汲取液３ｃの特質に適合したものが
用いられ、例えば汲取液３ｃが特殊な化学薬品等であっ
てもそれに反応しない材質の部材から構成されるうえ、
潤滑油の使用等にも多くの制約があるため、容器中やタ
ンク内から汲取液３ｃが無くなった空の状態で高速回転
し続けたりすると不所望なカジリを生じやすいものとな
っている。

【００２５】比例制御弁４２には、例えば電磁比例減圧
弁が採用され、その二次側圧力である下流側の圧力Ｐ１
が可変制御される。すなわち、電磁比例減圧弁は、二次
側圧力をパイロット圧力とし、それと、制御信号Ｓに概
ね比例する電磁石の推力との釣り合いを採るようになっ
ている。差圧発生部４４には、安価な固定絞りが用いら
れ、流量Ｑが流量値Ａになっているかそれ以下のときに
も前後の圧力差が明瞭に発現するという条件の下で、そ
の圧力差すなわち差圧が成る可く小さく収まるような絞
り量・絞り程度のものになっている。

【００２６】第１，第２圧力検出手段４３，４５には、
性能や精度が足りれば適宜の圧力計が使用可能である
が、圧力Ｐ１，Ｐ２の信号出力を可能とするために、圧
電変換手段の付いたものが採用される。必須では無い
が、信号増幅やノイズ抑制等のため例えば差動出力のア
ンプ等も組み込まれているのが好ましい。電子回路４１
は、専用に設計されたアナログやデジタルの演算回路で
も良いが、この例では、汎用のマイクロプロセッサ４１
ｂを採用して処理内容がプログラムにて柔軟に定められ
るようになっている。

【００２７】すなわち、マイクロプロセッサ４１ｂは、
そのプログラム処理によって、操作盤等に設置された各
設定器４１ａ等から流量値Ａ，圧力値Ｂ，遮断圧力Ｃを
入力するとともに、圧力Ｐ１，Ｐ２も適宜のＡ／Ｄ変換
回路４１ｃ等を介して定期的あるいは不定期に入力し、
それらの値に基づいて比例制御弁４２への制御信号Ｓを
生成するようになっている。そして、その演算に際して
は（図２（ｂ）参照）、差圧（Ｐ１−Ｐ２）から差圧発
生部４４の特性に基づいて流量Ｑを算出するとともに、
流量Ｑについての流量制御特性を上記ケミカルポンプ３
ｂの特質に適合させるべく、制御信号Ｓに従って比例制
御弁４２が圧力Ｐ１を可変することにより、圧力Ｐ２が
所定の圧力値Ｂ（閾値）を上回ると流量Ｑが一定の流量
値Ａになり、圧力Ｐ２が圧力値Ｂを下回るとそれに随伴
して流量Ｑも低減するように、流量Ｑと圧力Ｐ２とから
比例制御弁４２の特性に基づいて制御信号Ｓの内容・値
を定めるようになっている。また、圧力Ｐ１が遮断圧力
Ｃを超えるような異常時には不測の事態に至るのを未然
に防止するべく、流量Ｑを速やかに絞り込むようにもな
っている。

【００２８】この第１実施例の流量制御システムについ
て、その使用態様及び動作を説明する。

【００２９】汲取液３ｃが有る状態で、液圧源１及び流
量制御ユニット４０を稼動させると、流量Ｑが零から増
加し、それに伴って油圧モータ３ａ及びケミカルポンプ
３ｂの回転も加速される。すると、汲み出される汲取液
３ｃが負荷となって、圧力Ｐ２が上昇するとともに、そ
れを上回る勢いで制御信号Ｓ及び圧力Ｐ１も上昇する。
圧力Ｐ２が圧力値Ｂに達するまでは、そのような上昇が
繰り返される。

【００３０】そして、圧力Ｐ２が圧力値Ｂに達すると、
流量Ｑの上昇は抑えられて、圧力Ｐ２が圧力値Ｂと遮断
圧力Ｃとの間になっているうちは、流量Ｑが流量値Ａで
一定に維持される。汲取液３ｃの水頭圧変化等によって
作動部３の負荷状態が変化するので圧力Ｐ２は増減変動
するが、汲取液３ｃが十分に有るうちは、一定量ずつ安
定して汲取液３ｃが汲み出される。

【００３１】やがて、汲取液３ｃがほとんど汲み出され
てその水頭圧が可成り下がると、圧力Ｐ２も低下してき
て圧力値Ｂを下回るようになる。すると、今度は稼動開
始時と逆に、流量Ｑ及び圧力Ｐ２が相互に影響しあって
下降を繰り返し、最後は、共に零になる。こうして、汲
取液３ｃが残り少なくてケミカルポンプ３ｂのカジリに
注意が要るときには、その危険度に合わせてケミカルポ
ンプ３ｂの回転速度が自動的に落とされるので、安全か
つ確実に汲取液３ｃの汲取作業が完遂されることとな
る。

【００３２】また、万一カジってしまったり、汲取液３
ｃ送給用ホースが詰まってしまったりして、負荷が過剰
に重くなったような場合、それを反映して圧力Ｐ２も大
きく上昇する。そして、圧力Ｐ１が遮断圧力Ｃを超える
程に負荷状態が変化すると、流量Ｑが速やかに減少し
て、油圧モータ３ａ及びケミカルポンプ３ｂの回転も急
ぎ減速される。こうして、例え異常事態が発生したとし
てもそれが更に悪化するのは確実に防止される。

【００３３】

【第２実施例】図３に回路図を示した本発明の流量制御
システムが上述した第１実施例のものと相違するのは、
比例制御弁４２に比例絞り弁が採用されている点であ
る。この比例絞り弁は、その絞り開度を制御信号Ｓにて
可変制御しうるよう、絞り開度を定めるスプール等の可
動部材にパルスモータ等の電動部材を連結したものとな
っている。また、制御信号Ｓをパルスモータ等に適した
デジタル信号で送出するために、電子回路４１にはデジ
タル出力回路４１ｅ等の適宜なインターフェイスやドラ
イバが採用されている。

【００３４】この場合、制御信号Ｓによって圧力Ｐ１で
なく比例制御弁４２の開度が指示されるが、制御信号Ｓ
の増減に対応して流量Ｑが増減するという関係は維持さ
れているので、繰り返しとなる詳細な説明は割愛する
が、電子回路４１を介するフィードバック制御によっ
て、この場合にも、上述した第１実施例のときと同様の
動作結果が得られる。

【００３５】

【第３実施例】図４に回路図を示した本発明の流量制御
システムが上述した第１実施例のものと相違するのは、
比例制御弁４２に比例３方弁が採用されている点であ
る。この比例３方弁は、上流側ポートと下流側ポートと
タンク等への戻り側ポートを有する３方弁に、電磁駆動
部が付加されていて、制御信号Ｓの値にほぼ比例してポ
ート切換用スプールの位置を連続的・アナログ的に変え
るものである。そして、制御信号Ｓの値が大きいときに
は、上流側ポートと下流側ポートとの連通部における開
度を可変制御するとともに、制御信号Ｓの値が零のとき
には、上流側ポートと下流側ポートとの連通を断って戻
り側ポートと下流側ポートとを連通させるようになって
いる。

【００３６】この場合、上述した第２実施例のと概ね同
様の動作結果が得られるが、汲取作業終了時やその他の
異常時などに流量Ｑが零またはその近くまで絞り込まれ
たときには、流路２に籠もった圧力液体が徐々に而も確
実にタンク側へ戻り、これによって余分な圧力が抜ける
ので、油圧モータ３ａやケミカルポンプ３ｂが自然な状
態で穏やかに停止することとなる。

【００３７】

【第４実施例】本発明の流量制御システムの第４実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図５は、（ａ）が全体構造を示す油圧回路や電子回
路の回路図であり、（ｂ）が動作特性を示す圧力−流量
特性図である。この流量制御システムが上述した第１実
施例のものと相違するのは、差圧発生部４４が別ユニッ
トに纏められて流量制御ユニット４０に対して着脱可能
に装着されるようになった点と、流路２における第２圧
力検出手段４５の下流側に手動式の閉止弁４６が介挿接
続されている点である。また、比例制御弁４２に用いら
れている比例減圧弁や、電子回路４１の処理内容も、一
部改造されている。

【００３８】差圧発生部４４は、流量制御ユニット４０
に装着するためのボルト挿通用穴や流路２の一部をなす
キリ穴等の加工が施されたマニホールドブロック等から
なるベースブロックと、大流量を流せる固定絞り４４ａ
と、小流量を流すための可変絞り４４ｂとを具えてい
て、固定絞り４４ａと可変絞り４４ｂとがベースブロッ
クに組み込まれて並列接続状態となり、その合成絞りに
応じた差圧を流路２中で生じるようになっている。

【００３９】比例制御弁４２の減圧弁には、流路２に接
続される上流側ポートと下流側ポートとに加えて、タン
ク等に適宜の配管等で接続される戻り側ポートも形成さ
れており、この減圧弁は、制御信号Ｓが大きいときに
は、二次圧がそれになるよう減圧しながら上流側ポート
から下流側ポートへ圧力液体を流すことで、下流側の圧
力を可変制御する一方、制御信号Ｓが零かそれに近いと
きには、すなわち下流側の圧力を下げる向きの制御限界
では、戻り側ポートと下流側ポートとを連通させるよう
になっている。

【００４０】また、電子回路４１は、上述の設定値Ａ〜
Ｃに加えて限界圧力Ｄも入力するようになっており、圧
力Ｐ１が遮断圧力Ｃを超えて更に限界圧力Ｄをも上回っ
たときには、制御信号Ｓを零に強制し続けて、流量Ｑや
圧力Ｐ１，Ｐ２を不可逆的に下限まで下げるようになっ
ている。さらに、動作開始時・運転開始時には、圧力Ｐ
２が圧力値Ｂに達する前から流量Ｑが流量値Ａになるよ
うな制御を行い、一旦は圧力Ｐ２が圧力値Ｂを超えて定
常運転を行った後に圧力Ｐ２が圧力値Ｂより低下したと
きには流量Ｑも随伴して低減させる制御を行うようにな
っている。

【００４１】この場合、運転を開始すると汲取速度が速
やかに増して開始直後から一定速度で安定した汲み取り
がなされる。また、作業終了時は、上述したのと同様に
して減速され安全が確保される。さらに、差圧発生部４
４が流量制御ユニット４０から着脱可能となっているの
で、流量制御ユニット４０に装着する前に、流量制御ユ
ニット４０とは別個に設けられ正確な流量計等の接続さ
れている調整用回路に一時的に取り付けて、可変絞り４
４ｂを調節することで、所定の流量を流したときに所望
の差圧を生じるような調整を施しておく。これにより、
簡単に、差圧発生部４４の特性が総ての流量制御ユニッ
ト４０で揃うこととなる。

【００４２】また、閉止弁４６を完全に閉じた状態で、
制御信号Ｓのオフセット調整等を施すことで、制御信号
Ｓが零より大きくなると直ちに圧力Ｐ１も上昇し制御信
号Ｓが零になると圧力Ｐ１も確実に零またはタンク圧力
に戻るようにすることも、手動調整ではあるが容易にで
きる。あるいは、閉止弁４６を完全に閉じておいて、電
子回路４１を零点自動調整モードにすると、電子回路４
１は、圧力Ｐ１を監視しながら制御信号Ｓを増減させ
て、圧力Ｐ１が一度は正になりそれから零またはタンク
圧力に戻ったのを確認し、そのときの採取データに基づ
いて制御信号Ｓに関する零点・基準値を算出して、その
零点・基準値を不揮発性メモリ等に保存する。そして、
その後はそれを基準にして制御信号Ｓが生成される。こ
うして、極めて簡単に零点調整が済む。

【００４３】

【第５実施例】本発明の流量制御システムの第５実施例
について、その具体的な構成を、図面を引用して説明す
る。図６は、その構造を示し、（ａ）が油圧回路や電子
回路の全体回路図、（ｂ）が電子回路のブロック図であ
る。この流量制御システムが上述した第４実施例のもの
と相違するのは、電子回路４１がクロック同期式デジタ
ル回路にて具体化されている点と、可変絞り４４ｂにそ
の絞り量を可変するパルスモータやシンクロナスモータ
等が付設されている点と、そのパルスモータ等の動作制
御のための調整信号ＳＳを生成するように電子回路４１
が拡張されている点である。

【００４４】この場合、関数演算等を行う演算回路５１
によって流量値Ａと圧力値Ｂと遮断圧力Ｃと圧力Ｐ１と
圧力Ｐ２とから上述の圧力−流量特性（図５（ｂ）参
照）に対応した目標流量Ｑａが求められ、減算回路等を
含んだ演算回路５２によって圧力Ｐ１，Ｐ２から検出流
量Ｑｂが求められ、演算回路５３によって目標流量Ｑａ
と検出流量Ｑｂとから制御指令値Ｓａが算出され、通常
はその制御指令値Ｓａが選択回路５５によって制御信号
Ｓに採択されて、上述したのと同様の動作結果が得られ
る。

【００４５】また、電子回路４１の動作モードを通常モ
ードから差圧自動調整モードに切り替えると、通常モー
ドでは動作停止している調整回路５４が動作する。する
と、調整回路５４からの選択切換信号Ｓｃに応じて選択
回路５５が調整回路５４からの制御指令値Ｓａを制御信
号Ｓに採択し、その状態で、調整回路５４が、適当に制
御信号Ｓと調整信号ＳＳとを変化させながら圧力Ｐ１，
Ｐ２のデータ入力を行うとともに、差圧発生部４４にお
ける流量−差圧特性が所望の特性に最も近づくよう最小
自乗法に基づく演算等も行って、可変絞り４４ｂの最適
と思われる調節量Ｓｄを決定する。この調節量Ｓｄが不
揮発性メモリ５６に記憶されると、差圧自動調整モード
を終え通常モードに復帰する。そして、その後は、シス
テム起動時やその他の初期化時に、その調節量Ｓｄが不
揮発性メモリ５６から読み出されて調整信号ＳＳが生成
され、それによって可変絞り４４ｂひいては差圧発生部
４４が調節される。こうして、差圧発生部４４の特性調
整も簡単に行われる。

【００４６】

【その他】なお、上記の各実施例では、ケミカルポンプ
及びそれに連結された油圧モータ３ａが作動部３になっ
ていたが、作動部３は、これに限られず、流量制御を要
するものであれば種々のアクチュエータが該当しうる。
また、液体は、油圧が普及しており使い易いが、油圧に
限られるもので無く、例えばアプリケーションの特質や
制約事項等にもよるが、水や、化学合成された液体、異
種液体の混合液、粉粒材の混入液などを用いても良い。

【００４７】さらに、上記の第２実施例では制御信号Ｓ
がデジタル信号にされ、他の各実施例では制御信号Ｓが
アナログ信号にされているが、それに限られるものでな
く、制御信号Ｓ等に何れを採用するかは任意であり、電
子回路４１における制御信号Ｓの出力回路と、それを受
ける比例制御弁４２とが、互いに適合していれば良い。
また、値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設定も、設定器４１ａに限ら
れる訳でなく、例えば、キーボードから入力するように
しても良く、ホストコンピュータからダウンロードする
ようにしても良く、固定値で良い場合にはＲＯＭ等に書
き込んでおくようにしても良い。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の流量制御システムにあっては、流量
特性の設定が電子回路の処理にて任意にできるようにす
るとともに、それに要する圧力検出手段が作動部の負荷
状態の反映にも利用されるようにもしたことにより、作
動部の負荷状態に応じて適切に流量を制御する流量制御
システムを簡便に実現することができたという有利な効
果が有る。

【００４９】また、本発明の第２の解決手段の流量制御
システムにあっては、第１解決手段の流量制御システム
における電子回路の処理内容をケミカルポンプ等の特性
に基づいて具体化したことにより、ケミカルポンプ等の
液圧駆動に好適な流量制御システムを簡便に実現するこ
とができたという有利な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流量制御システムの第１実施例につ
いて、概要を説明するためのものであり、（ａ）が全体
構造を示す油圧回路等の回路図であり、（ｂ）が動作特
性を示す圧力−流量特性図である。

【図２】より具体的に説明するためのものであ
り、（ａ）が全体構造を示す油圧回路や電子回路の回路
図であり、（ｂ）が動作特性を示す圧力−流量特性図で
ある。

【図３】本発明の流量制御システムの第２実施例につ
いて、全体構造を示す油圧回路や電子回路の回路図であ
る。

【図４】本発明の流量制御システムの第３実施例につ
いて、全体構造を示す油圧回路や電子回路の回路図であ
る。

【図５】本発明の流量制御システムの第４実施例につ
いて、（ａ）が全体構造を示す油圧回路や電子回路の回
路図であり、（ｂ）が動作特性を示す圧力−流量特性図
である。

【図６】本発明の流量制御システムの第５実施例につ
いて、構造を示し、（ａ）が油圧回路や電子回路の全体
回路図、（ｂ）が電子回路のブロック図である。

【符号の説明】

１液圧源（ポンプユニット、ポンプ＋タンクユニッ
ト）２流路（配管、ホース、継手、マニホールドブロッ
クの穿孔）３作動部（アクチュエータ）油圧モータ）３ａ油圧モータ（ケミカルポンプ駆動用のアクチ
ュエータ）３ｂケミカルポンプ（特定の圧力−流量特性での
駆動を要する応用）３ｃ汲取液（ケミカルポンプの汲み出し対象液）４０流量制御ユニット（油圧回路＋電子回路、流量制
御システム）４１電子回路（演算部、制御装置）４１ａ設定器（操作手段、入力手段、設定手
段）４１ｂマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１ｃＡ／Ｄ変換回路（帰還信号入力手段）４１ｄＤ／Ａ変換回路（制御信号出力手段）４２比例制御弁（電磁式、パルス駆動式、減圧
弁、絞り弁、３方弁）４３第１圧力検出手段（プレッシャーゲージ、圧
力計）４４差圧発生部（絞り部）４４ａ固定絞り（主流用絞り）４４ｂ可変絞り（調整用絞り）４５第２圧力検出手段（プレッシャーゲージ、圧
力計）４６閉止弁（止め弁、ストップバルブ）５１、５２、５３演算回路（関数演算手段）５４調整回路（調整手順制御手段）５５選択回路（セレクタ、切換部）５６不揮発性メモリ（調整量の保持手段）Ａ流量値（一定値）Ｂ圧力値（閾値）Ｃ遮断圧力Ｄ限界圧力Ｐ１圧力（第１検出圧力）Ｐ２圧力（第２検出圧力）Ｑ流量Ｓ制御信号ＳＳ調整信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川裕之東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内Ｆターム(参考） 3H089 AA35 BB15 BB27 CC08 DA02 DA14 DB12 EE06 EE36 FF07 GG02 5H307 BB07 CC05 EE02 EE04 EE06 EE07 EE17 FF09 FF12 FF13 GG04 HH04 HH12 JJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液圧源から作動部への流路に対して順に比
例制御弁と第１圧力検出手段と差圧発生部と第２圧力検
出手段とが配設されるとともに、それらの検出圧力に基
づいて流量の検知と前記比例制御弁の制御を行う電子回
路も付設されていて、前記流量が前記第２圧力検出手段
の検出圧力に応じて定められる流量制御システム。
【請求項２】前記電子回路は、前記第２圧力検出手段の
検出圧力が所定の閾値を上回ると、前記流量を一定に
し、下回ると随伴して前記流量も低減させる、という制
御を行うものであることを特徴とする請求項１記載の流
量制御システム。
【請求項３】液圧源から作動部に至る流路に介挿して設
けられた比例制御弁と、その下流側で前記流路に介挿し
て設けられた差圧発生部と、前記比例制御弁と前記差圧
発生部との間で前記流路内の圧力を測るとともにその第
１検出圧力の信号出力も行う第１圧力検出手段と、前記
差圧発生部と前記作動部との間で前記流路内の圧力を測
るとともにその第２検出圧力の信号出力も行う第２圧力
検出手段と、前記第１検出圧力および前記第２検出圧力
を入力してそれらに基づき前記流路内の流量を検知する
とともにそれに基づいて前記比例制御弁に対する制御信
号を生成しこれを前記比例制御弁へ送出するものであっ
て前記制御信号を生成するに際し前記第２検出圧力が所
定の閾値を上回ると前記流量が一定になり前記第２検出
圧力が前記閾値を下回るとそれに随伴して前記流量も低
減するように前記制御信号の内容を定める電子回路とを
備えている流量制御システム。
【請求項４】前記比例制御弁が、下流側の圧力を可変制
御する比例減圧弁と、開度を可変制御する比例絞り弁と
の何れか一方であることを特徴とする請求項１乃至請求
項３の何れかに記載された流量制御システム。
【請求項５】前記比例制御弁が、上流側ポートと下流側
ポートとタンク等への戻り側ポートを有して下流側の圧
力を可変制御するとともに下流側の圧力を下げる向きの
制御限界では前記戻り側ポートと前記下流側ポートとを
連通させる比例減圧弁と、上流側ポートと下流側ポート
とタンク等への戻り側ポートを有して前記上流側ポート
と前記下流側ポートとの開度を可変制御するとともに前
記上流側ポートと前記下流側ポートとの連通を断ったと
きには前記戻り側ポートと前記下流側ポートとを連通さ
せる比例３方弁との何れか一方であることを特徴とする
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された流量制御シ
ステム。
【請求項６】前記差圧発生部が、固定絞りに可変絞りの
接続されたものであることを特徴とする請求項１乃至請
求項５の何れかに記載された流量制御システム。
【請求項７】前記差圧発生部が、前記流路に対し纏まっ
て着脱しうるものであることを特徴とする請求項６記載
の流量制御システム。