JP4578017B2

JP4578017B2 - Hydraulic cylinder drive

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Publication number: JP4578017B2
Application number: JP2001129131A
Authority: JP
Inventors: 忠男大須賀; 忠夫小森谷; 隆久保
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002323005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧シリンダ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ショベル、ローダー、ブルドーザ、掘削機等の建設機械、クレーン、フォークリフト、ダンプトラック等の運輸物流機械、マシニングセンタ、旋盤等の工作機械、プレス、樹脂成形機、ゴム成形機等の成形装置などの各種機械においては、機械の可動部材を駆動するために油圧シリンダ駆動装置が提供されている。
【０００３】
図２は従来の油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【０００４】
図において、１１０は機械の可動部材を駆動するための油圧シリンダ、１３３はピストン、１１１は一端が該ピストン１３３に取り付けられ、他端が図示されない可動部材に接続されるピストンロッドである。そして、前記油圧シリンダ１１０のボトム側油圧室及びロッド側油圧室には油圧閉回路の油圧管路が接続されている。
【０００５】
ここで、１１２、１１３は前記油圧閉回路に配設されたチェック弁、１１４は前記油圧閉回路の油圧を逃がすリリーフ弁、１１５は前記ボトム側油圧室又はロッド側油圧室に接続される油圧管路のいずれか一方の油圧を低下させるための低圧選択弁である。
【０００６】
また、１２１は、不足分の油を油タンクから前記油圧閉回路に供給するためのチャージポンプ、１２２は該チャージポンプ１２１を駆動するためのチャージポンプ用モータ、１１６、１１７はチャージ管路に配設されたチェック弁、１２０はチャージ管路の油圧を逃がすリリーフ弁である。
【０００７】
さらに、１１８は圧油を吐出するとともに前記油圧シリンダ１１０から排出される油によって回転させられる２方向形の油圧ポンプモータ、１１９は、該油圧ポンプモータ１１８を回転させるとともに該油圧ポンプモータ１１８によって回転させられて発電する機能を有する電動機である。
【０００８】
そして、１２３は、直流電流をパルス電流化し前記電動機１１９に供給するパルス電流の周波数を制御して前記電動機１１９の回転数を制御するためのインバータ、１２８は各種機械の駆動源であるエンジン等によって駆動される発電機としての電源、１２４は該電源１２８から供給される交流を直流に変換して前記インバータ１２３に供給するためのコンバータ、１２７は、前記電動機１１９が発電した電流を蓄電するとともに随時前記インバータ１２３に電流を供給するためのバッテリである。
【０００９】
また、１２５は運転操作者が操作するための操作部、１２５ａは前記操作部１２５の操作レバー、１２６は前記操作部１２５の操作に対応する制御信号を前記インバータ１２３に送信するためのコントローラである。
【００１０】
次に、前記油圧シリンダについて説明する。
【００１１】
図３は従来の油圧シリンダの概略図である。
【００１２】
図に示されるように、油圧シリンダ１１０には、ピストン１３３のストローク位置を検出するためにピストン位置検出センサ１３１、１３２が配設される。なお、１３４は、ピストン１３３の位置をピックアップするために該ピストン１３３に配設された永久磁石である。
【００１３】
次に、前記構成の油圧シリンダ装置の動作について説明する。
【００１４】
まず、運転操作者が操作部１２５の操作レバー１２５ａを操作して、ピストンロッド１１１が縮張する（図において左方へ移動する）ように操作する。すると、操作部１２５から送信された制御信号を受けてインバータ１２３が電動機１１９にパルス電流を供給する。これにより、前記電動機１１９が所定の方向に回転して油圧ポンプモータ１１８を所定の方向に回転させるので、該油圧ポンプモータ１１８から油圧シリンダ１１０のロッド側に接続された油圧管路に圧油が吐出される。そして、該圧油は、油圧管路を通って油圧シリンダ１１０のロッド側に送り込まれるので、ピストン１３３が図において左方へ移動させられ、ピストンロッド１１１が縮張する。
【００１５】
続いて、前記ピストン１３３が油圧シリンダ１１０内を移動して、図における左側の端壁に近づくと、すなわち、ボトム側のストロークエンドに近づくと、油圧シリンダ１１０のロッド側に配設されたピストン位置検出センサ１３１が、永久磁石１３４の位置をピックアップして、ピストン１３３がボトム側のストロークエンドに近づいたことを検出する。そして、前記ピストン位置検出センサ１３１は、ピストン１３３がボトム側のストロークエンドに近づいたことを操作部１２５に送信する。すると、操作部１２５にピストン１３３がボトム側のストロークエンドに近づいたことが表示される。このため、運転操作者は、この表示を見ると操作レバー１２５ａを操作して、ピストン１３３の移動速度を低下させることができる。
【００１６】
また、ピストンロッド１１１が伸長する（図において右方へ移動する）ように操作する場合も、前記ピストン１３３が油圧シリンダ１１０内を移動して、図における、右側の端壁に近づくと、すなわち、ロッド側のストロークエンドに近づくと、油圧シリンダ１１０のロッド側に配設されたピストン位置検出センサ１３２が、永久磁石１３４の位置をピックアップして、ピストン１３３がロッド側のストロークエンドに近づいたことを検出する。そして、操作部１２５にピストン１３３がロッド側のストロークエンドに近づいたことが表示され、運転操作者は、この表示を見ると操作レバー１２５ａを操作して、ピストン１３３の移動速度を低下させる。
【００１７】
このように、ピストン１３３がボトム側又はロッド側のストロークエンドに近づくと、ピストン１３３がストロークエンドに近づいたことが操作部１２５に表示されるので、運転操作者はピストン１３３の移動速度を低下させることができる。したがって、ピストン１３３がロッド側又はボトム側のストロークエンドに衝突する際には、ピストン１３３の移動速度が低くなっているので、ピストン１３３や油圧シリンダ１１０に大きな衝撃が与えられることがない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の油圧シリンダ駆動装置においては、運転操作者が操作部１２５のレバー１２５ａを操作してピストン１３３の移動速度を低下させない限り、ピストン１３３の移動速度が低下しないようになっている。そのため、、ピストン１３３がロッド側又はボトム側のストロークエンドに近づいた場合に運転操作者がピストン１３３の移動速度を低下させないと、ピストン１３３が高い速度でロッド側又はボトム側のストロークエンドに衝突するので、ピストン１３３や油圧シリンダ１１０に大きな衝撃が与えられてしまう。
【００１９】
また、運転操作者がピストン１３３の移動速度を低下させる際、操作部１２５のレバー１２５ａを中立方向にある程度戻す必要があるが、該レバー１２５ａの操作量が大き過ぎるとピストン１３３が停止してしまい、小さ過ぎるとピストン１３３の速度が十分に減速せずに衝撃を緩和させることができない。
【００２０】
このような衝撃は、機械の運転操作性を阻害するだけでなく、油圧シリンダ駆動装置を構成する電動機１１９、油圧ポンプモータ１１８、油圧シリンダ１１０の耐久性を損なうとともに、油圧シリンダ駆動装置を搭載する機械の耐久性にも影響を及ぼしてしまう。
【００２１】
そこで、衝撃を緩和させる手段としてクッション室構造を有する油圧シリンダが提供されている。
【００２２】
図４は従来の他の油圧シリンダの概略図である。
【００２３】
図に示されるように、油圧シリンダ１４０のストロークエンドには小径部１４６、１４７が形成され、ピストン１４３の両側にはクッションリング１４４、１４５が取り付けられる。ここで、該クッションリング１４４、１４５の外径は、前記小径部１４６、１４７の内径よりもわずかに小さくなっているので、前記クッションリング１４４、１４５が小径部１４６、１４７内に進入することができる。また、前記小径部１４６、１４７の内壁に油圧管路１４８、１４９の端部が接続される。
【００２４】
前記油圧シリンダ１４０においては、ピストン１４３がボトム側のストロークエンドに近づいて、クッションリング１４４が図に示される１４４ａの位置に到達すると、前記クッションリング１４４の周囲にほぼ閉じられた空間としてのクッション室１４２が形成される。前述されたようにクッションリング１４４の外径は、前記小径部１４６の内径よりも小さいが、その差がわずかであるため、クッションリング１４４と小径部１４６との間の隙（すき）間は狭く、油が流れにくくなっている。したがって、ピストン１４３がさらにボトム側に移動すると、前記クッション室１４２内の油が、狭い隙間を通すため、スムーズに流出しないので、前記ピストン１４３は大きな抵抗を受ける。
【００２５】
そのため、運転操作者が操作部１２５のレバー１２５ａを操作してピストン１４３の移動速度を低下させず、ピストン１４３が高い速度でボトム側のストロークエンドに近づいても、クッションリング１４４が図に示される１４４ａの位置に到達すると、ピストン１４３は大きな抵抗を受けて、速度が減衰する。したがって、ピストン１４３がボトム側のストロークエンドに衝突する際の衝撃が大きく緩和される。なお、ロッド側についても、同様に、クッションリング１４５の周囲にクッション室が形成されるので、ピストン１４３がロッド側のストロークエンドに衝突する際の衝撃が大きく緩和される。
【００２６】
ところが、衝撃を緩和させるためにはピストン１４３の速度を大きく減衰する必要があるが、前記隙間を狭くして速度の減衰幅を大きくすると、クッション室１４２内の圧力が極めて高圧になってしまう。このため、油圧シリンダ１４０を厚肉にしなければならず、油圧シリンダ１４０の重量が大きくなってしまうとともに製造コストが高くなってしまう。
【００２７】
また、前記隙間を大きくしてピストン１４３の速度の減衰幅を小さくすると、クッション室１４２内の圧力が高圧になることはないが、衝撃を十分に緩和することができなくなってしまう。
【００２８】
さらに、ピストン１４３がボトム側（ロッド側）のストロークエンドに近づいても、油圧ポンプモータ１１８から油圧シリンダ１４０のロッド側（ボトム側）に圧油が供給され続けるので、ピストン１４３の速度を適切に低下させることが困難になっている。
【００２９】
本発明は、前記従来の油圧シリンダ駆動装置の問題点を解決して、ピストンがロッド側又はボトム側のストロークエンドに近づいた際に、油圧シリンダへの圧油の供給量を低下させて、ピストンの移動速度を適切に低下させることによって、ピストンがストロークエンドに衝突した場合でも、ピストンや油圧シリンダに大きな衝撃が与えられることがない油圧シリンダ駆動装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の油圧シリンダ駆動装置においては、電動機と、該電動機によって駆動される油圧ポンプと、ピストンロッドが取り付けられたピストンを移動可能に収納し、ボトム側及びロッド側のストロークエンドに近づいた前記ピストンと内壁との間にクッション室が形成される油圧シリンダと、前記油圧ポンプと油圧シリンダとを結ぶ油圧管路と、前記油圧シリンダのボトム側及びロッド側のストロークエンド近傍における１〜ｎ番目（ｎは正の整数）の速度制御区間の入口に配設され、前記ピストンが１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことを検出する１〜ｎ番目のピストン位置検出センサと、前記クッション室内の油圧及び油圧管路内の油圧を検出する圧力センサと、前記ピストンが１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことが検出されると、前記電動機の回転数を１〜ｎ番目の設定回転数にまで低下させ、前記クッション室内の油圧が油圧管路内の油圧よりも設定圧力差以上に大きいことが検出されると、前記電動機の回転数をクッション室対応設定回転数にまで低下させる制御手段とを有する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施の形態における油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【００３５】
図において、１０は機械の可動部材を駆動するための油圧シリンダ、３３はピストン、１１は一端がピストン３３に取り付けられ他端が図示されない可動部材に接続されるピストンロッドである。ここで、前記機械は、ショベル、ローダー、ブルドーザ、掘削機等の建設機械、クレーン、フォークリフト、ダンプトラック等の運輸物流機械、マシニングセンタ、旋盤等の工作機械、プレス、樹脂成形機、ゴム成形機等の成形装置などの各種機械である。なお、本実施の形態における油圧シリンダ駆動装置は、前記各種機械の可動部材を駆動するために使用されるものであるが、ここでは、ショベル、ローダー等の建設機械に使用される場合について説明する。
【００３６】
そして、前記油圧シリンダ１０のボトム側油圧室及びロッド側油圧室には油圧閉回路の油圧管路が接続されている。ここで、１２、１３は前記油圧閉回路に配設されたチェック弁、１４は前記油圧閉回路の油圧を逃がすリリーフ弁、１５は前記ボトム側油圧室又はロッド側油圧室に接続される油圧管路のいずれか一方の油圧を低下させるための低圧選択弁である。
【００３７】
また、２１は、不足分の油を油タンクから前記油圧閉回路に供給するためのチャージポンプ、２２は該チャージポンプ２１を駆動するためのチャージポンプ用モータ、１６、１７はチャージ管路に配設されたチェック弁、２０はチャージ管路の油圧を逃がすリリーフ弁である。
【００３８】
さらに、１８は圧油を吐出するとともに前記油圧シリンダ１０から排出される油によって回転させられる２方向形の油圧ポンプモータ、１９は、該油圧ポンプモータ１８を回転させるとともに該油圧ポンプモータ１８によって回転させられて発電する機能を有する電動機である。
【００３９】
そして、２３は、直流電流をパルス電流化し前記電動機１９に供給するパルス電流の周波数を制御して前記電動機１９の回転数を制御するためのインバータ、２８は各種機械の駆動源であるエンジン等によって駆動される発電機としての電源、２４は電源２８から供給される交流を直流に変換して前記インバータ２３に供給するためのコンバータ、２７は、前記電動機２３が発電した電流を蓄電するとともに随時前記インバータ２３に電流を供給するためのバッテリである。
【００４０】
また、２５は運転操作者が操作するための入力手段としての操作部、２５ａは前記操作部２５の操作レバー、２６は前記操作部２５の操作に対応する制御信号を前記インバータ２３に送信するためのコントローラである。ここで、該コントローラ２６は、演算手段、記憶手段、入出力手段、表示手段、通信インターフェイス等を備え、各種センサからの検出信号を受信し、前記インバータ２３等に制御信号を送信する制御手段である。そして、前記コントローラ２６はチャージポンプ用モータ２２、電源２８、低圧選択弁１５等の動作を制御してもよい。さらに、前記コントローラ２６は、前記機械の動作を制御する制御手段と一体的に形成されたものであってもよいし、該制御手段の中に構築された複数のシステムの中の１つであってもよい。なお、前記操作部２５は、ＣＲＴ、液晶ディスプレー、メータ等の表示手段を備えるものであってもよい。
【００４１】
そして、前記油圧シリンダ１０には、ピストン３３のストローク位置を検出するためのピストン位置検出センサ５１、５２が配設される。ここで、前記ピストン位置検出センサ５１は油圧シリンダ１０のボトム側のストロークエンドからの距離ａの位置に配設されて、前記ピストン３３がボトム側のストロークエンドから距離ａまでの区間、すなわち、ボトム側の速度制御区間に入ったことを検出する。また、前記ピストン位置検出センサ５２は油圧シリンダ１０のロッド側のストロークエンドからの距離ｂの位置に配設されて、前記ピストン３３がロッド側のストロークエンドから距離ｂまでの区間、すなわち、ロッド側の速度制御区間に入ったことを検出する。そして、前記ピストン位置検出センサ５１、５２は前記コントローラ２６に通信可能に接続され、検出信号を送信する。なお、３４は、前記ピストン位置検出センサ５１、５２がピストン３３の位置を検出するために該ピストン３３に配設された永久磁石である。
【００４２】
ここで、前記ピストン位置検出センサ５１、５２は、複数であってもよい。この場合、１〜ｎ番目（ｎは正の整数）のピストン位置検出センサ５１、５２は、それぞれ１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことを検出する。
【００４３】
次に、前記構成の油圧シリンダ駆動装置の動作について説明する。
【００４４】
図５は、本発明の第１の実施の形態におけるピストンがボトム側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図、図６は、本発明の第１の実施の形態におけるピストンがロッド側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【００４５】
まず、運転操作者が操作部２５の操作レバー２５ａを操作して、ピストンロッド１１を縮張させる（図５における右方へ移動する）ように操作する。すると、操作部２５から送信された制御信号を受けてインバータ２３が電動機１９にパルス電流を供給する。これにより、該電動機１９が所定の方向に回転して油圧ポンプモータ１８を所定の方向に回転させるので、該油圧ポンプモータ１８から油圧シリンダ１０のロッド側に接続された油圧管路に圧油が吐出される。そして、該圧油は、油圧管路を通って油圧シリンダ１０のロッド側に送り込まれるので、ピストン３３が図５における右方へ移動させられ、ピストンロッド１１が縮張する。なお、油圧シリンダ１０内のボトム側の油は、ピストン３３によって押し出され、油圧管路を経由して、前記油圧ポンプモータ１８に吸引される。
【００４６】
続いて、前記ピストン３３が油圧シリンダ１０内を移動して、図５における右側の端壁に近づくと、すなわち、ボトム側のストロークエンドに近づくと、油圧シリンダ１０のボトム側に配設されたピストン位置検出センサ５１が、永久磁石３４の位置をピックアップして、ピストン３３がボトム側の速度制御区間に入ったことを検出する。そして、前記ピストン位置検出センサ５１は、ピストン３３がボトム側の速度制御区間に入ったことをコントローラ２６に送信する。
【００４７】
すると、コントローラ２６は、電動機１９の回転数があらかじめ設定されている1 番目の設定回転数以上であるか否かを判断する。そして、１番目の設定回転数以上である場合、操作部２５からの入力にかかわらず、コントローラ２６はインバータ２３に信号を送信して、電動機１９の回転数が前記１番目の設定回転数にまで低下するように制御させる。なお、前記コントローラ２６は、操作部２５の表示手段にピストン３３がボトム側の速度制御区間に入ったことを表示させてもよい。
【００４８】
ここで、前記１番目の設定回転数は、ピストン３３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、前記ピストン３３や油圧シリンダ１０に大きな衝撃が与えられることがない移動速度でピストン３３を移動させる量の圧油を油圧ポンプモータ１８から吐出させるような電動機１９の回転数である。
【００４９】
なお、前記ピストン位置検出センサ５１が複数である場合、１〜ｎ番目のピストン位置検出センサ５１によってピストン３３が１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことが順次検出される。そして、コントローラ２６は、電動機１９の回転数がｎ番目の設定回転数にまで順次低下するように制御させる。
【００５０】
そして、電動機１９の回転数が前記ｎ番目の設定回転数にまで低下し、油圧ポンプモータ１８の回転数も低下して圧油の吐出量が減少するので、運転操作者が操作レバー２５ａを操作しなくても、ピストン３３の減速を開始することができる。したがって、ピストン３３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン３３の移動速度が低いので、大きな衝撃が発生しない。
【００５１】
なお、油圧シリンダ１０が建設機械に使用される場合、該建設機械のバケット内に残留する土を排出する排土作業のようにある程度の衝撃を必要とすることがある。この場合、前記ピストン３３や油圧シリンダ１０にある程度の衝撃を与え、その衝撃を機械の可動部材である前記バケット等に伝達する必要があるので、前記ｎ番目の設定回転数を何段階かに分けて設定し、運転操作者が、衝撃を必要とする作業の内容に応じて、衝撃の大きさを選択することができるようにすることが望ましい。
【００５２】
次に、運転操作者が操作部２５の操作レバー２５ａを操作して、ピストンロッド１１を伸張させる（図６において左方へ移動する）ように操作する場合について説明する。この場合も、前述されたピストンロッド１１が縮張する場合と同様に、操作部２５、インバータ２３、電動機１９、油圧ポンプモータ１８、油圧シリンダ１０等が動作して、ピストン３３が図６において左方へ移動させられ、ピストンロッド１１が伸張する。
【００５３】
続いて、前記ピストン３３が油圧シリンダ１０内を移動して、図６における左側の端壁に近づくと、すなわち、ロッド側のストロークエンドに近づくと、油圧シリンダ１０のロッド側に配設されたピストン位置検出センサ５２が、永久磁石３４の位置をピックアップして、ピストン３３がロッド側の速度制御区間に入ったことを検出する。そして、前記ピストン位置検出センサ５２は、ピストン３３がロッド側の速度制御区間に入ったことをコントローラ２６に送信する。
【００５４】
以降の動作は、前述されたピストンロッド１１が縮張する場合と同様であるので、説明を省略する。
【００５５】
このように、本実施の形態においては、ピストン位置検出センサ５１、５２が、ピストン３３がボトム側又はロッド側の速度制御区間に入ったことを検出すると、操作部２５からの入力にかかわらず、電動機１９の回転数が所定の設定回転数にまで低下されるので、油圧シリンダ１０への圧油の供給量が低下してピストン３３の移動速度が低下する。
【００５６】
さらに、ピストン位置検出センサ５１、５２が複数である場合には、ピストン３３の移動速度が段階的に低下する。
【００５７】
したがって、運転操作者が操作レバー２５ａを操作しなくても、ピストン３３の減速が開始されるので、ピストン３３がボトム側又はロッド側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン３３の移動速度が低いので、大きな衝撃が発生しない。そのため、油圧シリンダ１０の操作が容易となり、かつ、油圧シリンダ１０の耐久性を向上させることができる。
【００５８】
また、油圧シリンダ１０が建設機械に使用される場合、前記第１の設定回転数を何段階かに分けて設定すれば、運転操作者が、排土作業のような衝撃を必要とする作業の内容に応じて、衝撃の大きさを選択することができる。
【００５９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００６０】
図７は本発明の第２の実施の形態における油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【００６１】
図において、４０は油圧シリンダであり、ストロークエンドには小径部４６、４７が形成される。また、４３はピストンであり、両側にはクッションリング６６、７０が取り付けられる。そして、前記油圧シリンダ４０の後述されるクッション室６５、６９に対応する位置には、該クッション室６５、６９内の油圧を検出する圧力センサ６１、６２が配設され、また、油圧シリンダ４０と油圧ポンプモータ１８とを接続する油圧管路には、油圧管路内の油圧を検出する圧力センサ６３、６４が配設される。なお、前記圧力センサ６１〜６４はコントローラ２６に通信可能に接続され、検出した油圧信号を送信する。
【００６２】
次に、前記構成の油圧シリンダ駆動装置の動作について説明する。
【００６３】
図８は、本発明の第２の実施の形態におけるピストンがボトム側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図、図９は、本発明の第２の実施の形態におけるピストンがロッド側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【００６４】
まず、運転操作者が操作部２５の操作レバー２５ａを操作して、ピストンロッド１１が縮張する（図８において右方へ移動する）ように操作する場合について説明する。この場合も、前記第１の実施の形態と同様に、操作部２５、インバータ２３、電動機１９、油圧ポンプモータ１８、油圧シリンダ４０等が動作して、ピストン４３が図８において右方へ移動させられ、ピストンロッド４１が縮張する。
【００６５】
そして、前記ピストン４３が油圧シリンダ４０内を移動して、図８に示されるように、右側の端壁に近い、すなわち、ボトム側のストロークエンドに近い位置に到達する。ここで、クッションリング７０の外径は、小径部４７の内径よりもわずかに小さくなっているので、前記ピストン４３がさらに右方へ移動すると、前記クッションリング７０が小径部４７内に進入することができる。また、前記小径部４７の内壁には、一端が油圧ポンプモータ１８に接続される油圧管路の他端が接続される。
【００６６】
ここで、前記クッションリング７０の周囲には、油圧シリンダ４０の内壁及びピストン４３に囲まれて、ほぼ閉じられた空間としてのクッション室６５が形成される。クッションリング７０の外径は、前記小径部４７の内径よりも小さいが、その差がわずかであるため、クッションリング７０と小径部４７との間の隙間は狭く、油が流れにくくなっている。したがって、ピストン４３がさらにボトム側に移動すると、前記クッション室６５内の油が、狭い隙間を通るため、スムーズに流出しないので、前記ピストン４３は大きな抵抗を受ける。
【００６７】
なお、前記クッションリング７０の外周には、油の流路として、ロッド４１の長さ方向に延在するスリット６８がいくつか形成される。該スリット６８の数及び断面積を調節することによって、クッション室６５内から小径部４７への油の流路の断面積を変化させて油の流出抵抗を調節することができる。ここで、油の流路の断面積を大きくして油の流出抵抗を低くすると、ピストン４３がボトム側に移動する際に受ける抵抗が小さくなり、ピストン４３の移動速度の減衰幅が小さくなる。一方、油の流路の断面積を小さくして油の流出抵抗を高くすると、ピストン４３がボトム側に移動する際に受ける抵抗が大きくなり、ピストン４３の移動速度の減衰幅が大きくなる。
【００６８】
そのため、運転操作者が操作部２５のレバー２５ａを操作してピストン４３の移動速度を低下させず、ピストン４３が高い速度でボトム側のストロークエンドに近づいても、ピストン４３が図８に示される位置に到達すると、ピストン４３は大きな抵抗を受けて、速度が減衰する。したがって、ピストン４３がボトム側のストロークエンドに衝突する際の衝撃が緩和される。
【００６９】
一方、本実施の形態においては、圧力センサ６１がクッション室６５内の油圧を検出し、圧力センサ６３が管路内の油圧を検出しコントローラ２６に送信する。そして、コントローラ２６は、クッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりもあらかじめ設定された設定圧力差以上に大きいか否かを判断する。そして、設定圧力差以上である場合、操作部２５からの入力にかかわらず、コントローラ２６はインバータ２３に信号を送信して、電動機１９の回転数がクッション室対応設定回転数にまで低下するように制御させる。なお、前記コントローラ２６は、操作部２５の表示手段にクッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりも設定圧力差以上に大きいことを表示させてもよい。
【００７０】
ここで、設定圧力差の数値は、クッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりも該数値以上に大きくなければ、ピストン４３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、クッション室６５によって前記ピストン４３の移動速度が減衰して、前記ピストン４３や油圧シリンダ４０に大きな衝撃が与えられることがない移動速度でピストン４３が移動しているような数値である。また、クッション室対応設定回転数は、クッション室６５によるピストン４３の移動速度の減衰を考慮して、ピストン３３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン４３や油圧シリンダ４０に大きな衝撃が与えられることがない移動速度でピストン４３を移動させる量の圧油を油圧ポンプモータ１８から吐出させるような電動機１９の回転数である。
【００７１】
そして、クッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりも前記設定圧力差以上に大きい場合でも、電動機１９の回転数が前記クッション室対応設定回転数にまで低下し、油圧ポンプモータ１８からの圧油の吐出量が減少するので、運転操作者が操作レバー２５ａを操作しなくても、ピストン４３の減速を開始することができる。したがって、ピストン４３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン３３の移動速度が低いので、大きな衝撃が発生しない。
【００７２】
また、クッション室６５によるピストン４３の移動速度の減衰幅を大きくする必要がないので、クッション室６５内の圧力が極めて高圧にならず、油圧シリンダ４０を厚肉にする必要がなく、油圧シリンダ４０の重量が大きくならず、製造コストを低下させることができる。
【００７３】
なお、前記第１の実施の形態と同様に、油圧シリンダ４０が建設機械に使用される場合のように、ある程度の衝撃を必要とすることがある。この場合、前記ピストン３３や油圧シリンダ４０にある程度の衝撃を与え、その衝撃を機械の可動部材である前記バケット等に伝達する必要があるので、前記クッション室対応設定回転数を何段階かに分けて設定し、運転操作者が、衝撃を必要とする作業の内容に応じて、衝撃の大きさを選択することができるようにすることが望ましい。
【００７４】
次に、運転操作者が操作部２５の操作レバー２５ａを操作して、ピストンロッド４１が伸張する（図９において左方へ移動する）ように操作する場合について説明する。この場合も、前述されたピストンロッド４１が縮張する場合と同様に、操作部２５、インバータ２３、電動機１９、油圧ポンプモータ１８、油圧シリンダ４０等が動作して、ピストン４３が図９において左方へ移動させられ、ピストンロッド４１が伸張する。
【００７５】
続いて、前記ピストン４３が油圧シリンダ４０内を移動して、図９における左側の端壁に近づくと、すなわち、ロッド側のストロークエンドに近づくと、クッションリング６６の周囲には、油圧シリンダ４０の内壁及びピストン４３に囲まれて、ほぼ閉じられた空間としてのクッション室６９が形成される。前記クッションリング６６の外周には、油の流路として、ピストンロッド４１の長さ方向に延在するスリット７２がいくつか形成される。該スリット７２の数及び断面積を調節することによって、クッション室６９内から小径部４６への油の流路の断面積を変化させて油の流出抵抗を調節することができる。そして、圧力センサ６２がクッション室６９内の油圧を検出し、圧力センサ６４が油圧管路内の油圧を検出しコントローラ２６に送信する。
【００７６】
以降の動作は、前述されたピストンロッド４１が縮張する場合と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
このように、本実施の形態においては、圧力センサ６１〜６４が、クッション室６５、６９内の油圧が油圧管路内の油圧よりも設定圧力差以上に大きいことを検出すると、操作部２５からの入力にかかわらず、電動機１９の回転数がクッション室対応設定回転数にまで低下されるので、油圧シリンダ４０への圧油の供給量が低下してピストン４３の移動速度が低下する。
【００７８】
したがって、クッション室６５、６９によって速度減衰を行うことができるとともに、クッション室６５、６９内の油圧が油圧管路内の油圧よりも前記クッション室対応設定圧力差以上に大きい場合でも、運転操作者が操作レバー２５ａを操作せずに、電動機１９の回転数が前記第２の設定回転数にまで低下しピストン４３が減速される。そのため、ピストン４３がボトム側又はロッド側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン４３の移動速度が低いので、大きな衝撃が発生しない。そのため、油圧シリンダ４０の操作が容易となり、かつ、油圧シリンダ４０の耐久性を向上させることができる。
【００７９】
また、クッション室６５、６９によるピストン４３の移動速度の減衰幅を大きくする必要がないので、クッション室６５、６９内の圧力が極めて高圧にならず、油圧シリンダ４０を厚肉にする必要がなく、油圧シリンダ４０の重量が大きくならず、製造コストを低下させることができる。
【００８０】
また、油圧シリンダ４０が建設機械に使用される場合、前記クッション室対応設定回転数を何段階かに分けて設定すれば、運転操作者が、排土作業のような衝撃を必要とする作業の内容に応じて、衝撃の大きさを選択することができる。
【００８１】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００８２】
図１０は本発明の第３の実施の形態における油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【００８３】
油圧シリンダ４０には、前記第１の実施の形態と同様にピストン４３のストローク位置を検出するためのピストン位置検出センサ５１、５２が配設される。なお、該ピストン位置検出センサ５１、５２は、複数であってもよい。また、前記油圧シリンダ４０には、前記第２の実施の形態と同様にストロークエンドに小径部４６、４７が形成されるとともに、クッション室６５、６９に対応する位置には、該クッション室６５、６９内の油圧を検出する圧力センサ６１、６２が配設され、また、油圧シリンダ４０と油圧ポンプモータ１８とを接続する管路には、油圧管路内の油圧を検出する圧力センサ６３、６４が配設される。
【００８４】
次に、前記構成の油圧シリンダ駆動装置の動作について説明する。
【００８５】
図１１は、本発明の第３の実施の形態におけるピストンがボトム側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図、図１２は、本発明の第３の実施の形態におけるピストンがロッド側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【００８６】
まず、運転操作者が操作部２５の操作レバー２５ａを操作して、ピストンロッド１１が縮張する（図１１において右方へ移動する）ように操作する場合について説明する。この場合も、前記第１及び第２の実施の形態と同様に、操作部２５、インバータ２３、電動機１９、油圧ポンプモータ１８、油圧シリンダ４０等が動作して、ピストン４３が図１１において右方へ移動させられ、ピストンロッド４１が縮張する。
【００８７】
続いて、前記ピストン４３が油圧シリンダ４０内を移動して、ボトム側のストロークエンドに近づくと、前記第１の実施の形態と同様に、油圧シリンダ４０のロッド側に配設されたピストン位置検出センサ５１が、永久磁石３４の位置をピックアップして、ピストン４３がボトム側の速度制御区間に入ったことを検出する。そして、前記ピストン位置検出センサ５１は、ピストン４３がボトム側の速度制御区間に入ったことをコントローラ２６に送信する。
【００８８】
すると、該コントローラ２６は、電動機１９の回転数があらかじめ設定されている第１の設定回転数以上であるか否かを判断する。そして、第１の設定回転数以上である場合、操作部２５からの入力にかかわらず、コントローラ２６はインバータ２３に信号を送信して、電動機１９の回転数が前記第１の設定回転数にまで低下するように制御させる。なお、前記コントローラ２６は、操作部２５の表示手段にピストン４３がボトム側の速度制御区間に入ったことを表示させてもよい。なお、前記ピストン位置検出センサ５１が複数である場合、前記第１の実施の形態と同様に、１〜ｎ番目のピストン位置検出センサ５１によってピストン３３が１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことが順次検出される。そして、コントローラ２６は電動機１９の回転数がｎ番目の設定回転数にまで順次低下するように制御させる。
【００８９】
ここで、本実施の形態におけるｎ番目の設定回転数は、前記第１の実施の形態におけるｎ番目の設定回転数よりも高い回転数であってもよい。
【００９０】
そして、前記ピストン４３が油圧シリンダ４０内をさらに移動して、図１１に示されるように、ボトム側のストロークエンドにより近い位置に到達する。すると、前記第２の実施の形態と同様に、クッションリング７０の周囲には、油圧シリンダ４０及びピストン４３に囲まれて、ほぼ閉じられた空間としてのクッション室６５が形成され、前記ピストン４３は大きな抵抗を受ける。
【００９１】
一方、前記第２の実施の形態と同様に、圧力センサ６１がクッション室６５内の油圧を検出し、圧力センサ６３が油圧管路内の油圧を検出しコントローラ２６に送信する。そして、コントローラ２６は、クッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりもあらかじめ設定された設定圧力差以上に大きいか否かを判断する。そして、設定圧力差以上である場合、操作部２５からの入力にかかわらず、コントローラ２６はインバータ２３に信号を送信して、電動機１９の回転数が第２の設定回転数にまで低下するように制御させる。なお、前記コントローラ２６は、操作部２５の表示手段にクッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりも設定圧力差以上に大きいことを表示させてもよい。
【００９２】
ここで、設定圧力差の数値は、前記第２の実施の形態と同様に、クッション室６５内の油圧が油圧管路内の油圧よりも該数値以上に大きくなければ、ピストン４３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、クッション室６５によって前記ピストン４３の移動速度が減衰して、前記ピストン４３や油圧シリンダ４０に大きな衝撃が与えられることがない移動速度でピストン４３が移動しているような数値である。
【００９３】
また、クッション室対応設定回転数は、前記第２の実施の形態と同様に、クッション室６５によるピストン４３の移動速度の減衰を考慮して、ピストン３３がボトム側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン４３や油圧シリンダ４０に大きな衝撃が与えられることがない移動速度でピストン４３を移動させる量の圧油を油圧ポンプモータ１８から吐出させるような電動機１９の回転数である。なお、前記クッション室対応設定回転数は、前記ｎ番目の設定回転数よりも低く設定される。
【００９４】
なお、前記第１又は２の実施の形態と同様に、ある程度の衝撃を必要とする場合には、前記ピストン３３や油圧シリンダ４０にある程度の衝撃を与え、その衝撃を機械の可動部材である前記バケット等に伝達する必要があるので、前記設定回転数を何段階かに分けて設定し、運転操作者が、衝撃を必要とする作業の内容に応じて、衝撃の大きさを選択することができるようにすることが望ましい。
【００９５】
次に、運転操作者が操作部２５の操作レバー２５ａを操作して、ピストンロッド４１が伸張する（図１２において左方へ移動する）ように操作する場合について説明する。この場合も、前述されたピストンロッド４１が縮張する場合と同様に、操作部２５、インバータ２３、電動機１９、油圧ポンプモータ１８、油圧シリンダ４０等が動作して、ピストン４３が図１２において左方へ移動させられ、ピストンロッド４１が伸張する。
【００９６】
続いて、前記ピストン４３が油圧シリンダ４０内を移動して、図１２における左側の端壁に近づくと、すなわち、ロッド側のストロークエンドに近づくと、油圧シリンダ４０のロッド側に配設されたピストン位置検出センサ５２が、永久磁石３４の位置をピックアップして、ピストン４３がロッド側の速度制御区間に入ったことを検出する。そして、前記ピストン位置検出センサ５２は、ピストン４３がロッド側の速度制御区間に入ったことをコントローラ２６に送信する。
【００９７】
以降の動作は、前述されたピストンロッド４１が縮張する場合と同様であるので、説明を省略する。
【００９８】
このように、本実施の形態においては、ピストン位置検出センサ５１、５２が、ピストン４３がボトム側又はロッド側の速度制御区間に入ったことを検出すると、操作部２５からの入力にかかわらず、電動機１９の回転数が所定の設定回転数にまで低下されるので、油圧シリンダ４０への圧油の供給量が低下してピストン４３の移動速度が低下する。さらに、圧力センサ６１〜６４が、クッション室６５、６９内の油圧が油圧管路内の油圧よりも設定圧力差以上に大きいことを検出すると、操作部２５からの入力にかかわらず、電動機１９の回転数がクッション室対応設定回転数にまで低下されるので、油圧シリンダ４０への圧油の供給量が低下してピストン４３の移動速度がより低下する。
【００９９】
したがって、ピストン４３の移動速度がスムーズに、かつ、確実に低下する。さらに、クッション室６５、６９によって速度減衰を行うことができる。そのため、ピストン４３がボトム側又はロッド側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストン４３の移動速度が低いので、大きな衝撃が発生しない。そのため、油圧シリンダ４０の操作が容易となり、かつ、油圧シリンダ４０の耐久性を向上させることができる。
【０１００】
また、油圧シリンダ４０が建設機械に使用される場合、設定回転数を何段階かに分けて設定すれば、運転操作者が、排土作業のような衝撃を必要とする作業の内容に応じて、衝撃の大きさを選択することができる。
【０１０１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１０２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、油圧シリンダ駆動装置においては、電動機と、該電動機によって駆動される油圧ポンプと、ピストンロッドが取り付けられたピストンを移動可能に収納し、ボトム側及びロッド側のストロークエンドに近づいた前記ピストンと内壁との間にクッション室が形成される油圧シリンダと、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとを結ぶ油圧管路と、前記油圧シリンダのボトム側及びロッド側のストロークエンド近傍における１〜ｎ番目（ｎは正の整数）の速度制御区間の入口に配設され、前記ピストンが１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことを検出する１〜ｎ番目のピストン位置検出センサと、前記クッション室内の油圧及び油圧管路内の油圧を検出する圧力センサと、前記ピストンが１〜ｎ番目の速度制御区間に入ったことが検出されると、前記電動機の回転数を１〜ｎ番目の設定回転数にまで低下させ、前記クッション室内の油圧が油圧管路内の油圧よりも設定圧力差以上に大きいことが検出されると、前記電動機の回転数をクッション室対応設定回転数にまで低下させる制御手段とを有する。
【０１１０】
この場合、ピストンの移動速度がスムーズに、かつ、確実に低下する。さらに、クッション室によって速度減衰を行うことができる。そのため、ピストンがボトム側又はロッド側のストロークエンドに衝突した場合でも、ピストンの移動速度が低いので、大きな衝撃が発生しない。そのため、油圧シリンダの操作が容易となり、かつ、油圧シリンダの耐久性を向上させることができる。
【０１１１】
また、クッション室によるピストンの移動速度の減衰幅を大きくする必要がないので、クッション室内の圧力が極めて高圧にならず、油圧シリンダを厚肉にする必要がなく、油圧シリンダの重量が大きくならず、製造コストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【図２】従来の油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【図３】従来の油圧シリンダの概略図である。
【図４】従来の他の油圧シリンダの概略図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるピストンがボトム側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるピストンがロッド側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるピストンがボトム側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態におけるピストンがロッド側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における油圧シリンダ駆動装置の回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるピストンがボトム側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態におけるピストンがロッド側のストロークエンドに近づいた時の油圧シリンダの動作を示す図である。
【符号の説明】
１０、４０油圧シリンダ
１１、４１ピストンロッド
１９電動機
３３、４３ピストン
５１、５２ピストン位置検出センサ
６１、６２、６３、６４圧力センサ
６５、６９クッション室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic cylinder driving device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, construction machines such as excavators, loaders, bulldozers, excavators, transport logistics machines such as cranes, forklifts and dump trucks, machine tools such as machining centers and lathes, presses, molding machines such as resin molding machines, rubber molding machines, etc. In various machines, a hydraulic cylinder driving device is provided to drive a movable member of the machine.
[0003]
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional hydraulic cylinder driving device.
[0004]
In the figure, 110 is a hydraulic cylinder for driving a movable member of the machine, 133 is a piston, 111 is a piston rod having one end attached to the piston 133 and the other end connected to a movable member not shown. A hydraulic line of a closed hydraulic circuit is connected to the bottom side hydraulic chamber and the rod side hydraulic chamber of the hydraulic cylinder 110.
[0005]
Here, 112 and 113 are check valves provided in the hydraulic closed circuit, 114 is a relief valve for releasing the hydraulic pressure of the hydraulic closed circuit, and 115 is a hydraulic pipe connected to the bottom hydraulic chamber or the rod hydraulic chamber. This is a low pressure selection valve for reducing the hydraulic pressure of either one of the paths.
[0006]
Reference numeral 121 denotes a charge pump for supplying insufficient oil from the oil tank to the hydraulic closed circuit, 122 denotes a charge pump motor for driving the charge pump 121, and 116 and 117 are arranged to the charge pipeline. The provided check valve 120 is a relief valve for releasing the hydraulic pressure in the charge line.
[0007]
Further, 118 is a two-way hydraulic pump motor that discharges pressure oil and is rotated by the oil discharged from the hydraulic cylinder 110, and 119 rotates the hydraulic pump motor 118 and is rotated by the hydraulic pump motor 118. This is an electric motor having a function of generating electric power.
[0008]
Reference numeral 123 denotes an inverter for converting the direct current into a pulse current and controlling the frequency of the pulse current supplied to the electric motor 119 to control the number of revolutions of the electric motor 119. Reference numeral 128 denotes an engine as a driving source of various machines. A power source as a generator to be driven, 124 is a converter for converting alternating current supplied from the power source 128 into direct current and supplying it to the inverter 123, 127 stores the current generated by the electric motor 119 and stores it as needed. It is a battery for supplying current to the inverter 123.
[0009]
Reference numeral 125 denotes an operation unit for operation by the driver, 125a denotes an operation lever of the operation unit 125, and 126 denotes a controller for transmitting a control signal corresponding to the operation of the operation unit 125 to the inverter 123. .
[0010]
Next, the hydraulic cylinder will be described.
[0011]
FIG. 3 is a schematic view of a conventional hydraulic cylinder.
[0012]
As shown in the drawing, the hydraulic cylinder 110 is provided with piston position detection sensors 131 and 132 for detecting the stroke position of the piston 133. Reference numeral 134 denotes a permanent magnet disposed on the piston 133 in order to pick up the position of the piston 133.
[0013]
Next, the operation of the hydraulic cylinder device having the above configuration will be described.
[0014]
First, the driver operates the operation lever 125a of the operation unit 125 to operate the piston rod 111 to contract (move to the left in the figure). Then, in response to the control signal transmitted from the operation unit 125, the inverter 123 supplies a pulse current to the electric motor 119. As a result, the electric motor 119 rotates in a predetermined direction to rotate the hydraulic pump motor 118 in a predetermined direction, so that pressure oil is supplied from the hydraulic pump motor 118 to the hydraulic line connected to the rod side of the hydraulic cylinder 110. Discharged. Then, since the pressure oil is sent to the rod side of the hydraulic cylinder 110 through the hydraulic conduit, the piston 133 is moved to the left in the drawing, and the piston rod 111 is contracted.
[0015]
Subsequently, when the piston 133 moves in the hydraulic cylinder 110 and approaches the left end wall in the drawing, that is, when it approaches the bottom stroke end, the piston position disposed on the rod side of the hydraulic cylinder 110. The detection sensor 131 picks up the position of the permanent magnet 134 and detects that the piston 133 has approached the bottom stroke end. The piston position detection sensor 131 transmits to the operation unit 125 that the piston 133 has approached the bottom stroke end. Then, it is displayed on the operation unit 125 that the piston 133 has approached the bottom stroke end. For this reason, the driver can operate the operation lever 125a and reduce the moving speed of the piston 133 when viewing this display.
[0016]
Also, when the piston rod 111 is operated to extend (move to the right in the figure), when the piston 133 moves in the hydraulic cylinder 110 and approaches the right end wall in the figure, When approaching the stroke end on the rod side, the piston position detection sensor 132 disposed on the rod side of the hydraulic cylinder 110 picks up the position of the permanent magnet 134 and confirms that the piston 133 has approached the stroke end on the rod side. To detect. Then, it is displayed on the operation unit 125 that the piston 133 has approached the stroke end on the rod side, and when viewing this display, the driver operates the operation lever 125a to decrease the moving speed of the piston 133.
[0017]
As described above, when the piston 133 approaches the stroke end on the bottom side or the rod side, the fact that the piston 133 has approached the stroke end is displayed on the operation unit 125, so the driver reduces the moving speed of the piston 133. be able to. Therefore, when the piston 133 collides with the stroke end on the rod side or the bottom side, the moving speed of the piston 133 is low, so that a large impact is not applied to the piston 133 or the hydraulic cylinder 110.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional hydraulic cylinder driving device, unless the driver operates the lever 125a of the operation unit 125 to decrease the moving speed of the piston 133, the moving speed of the piston 133 does not decrease. Therefore, if the operator does not decrease the moving speed of the piston 133 when the piston 133 approaches the rod end or bottom stroke end, the piston 133 collides with the rod end or bottom stroke end at a high speed. Therefore, a large impact is given to the piston 133 and the hydraulic cylinder 110.
[0019]
Further, when the driver reduces the moving speed of the piston 133, it is necessary to return the lever 125a of the operation unit 125 to the neutral direction to some extent. However, if the operation amount of the lever 125a is too large, the piston 133 stops. If it is too small, the speed of the piston 133 is not sufficiently decelerated and the impact cannot be reduced.
[0020]
Such an impact not only impedes the operation operability of the machine, but also impairs the durability of the electric motor 119, the hydraulic pump motor 118, and the hydraulic cylinder 110 that constitute the hydraulic cylinder driving device, and mounts the hydraulic cylinder driving device. It also affects the durability of the machine.
[0021]
Therefore, a hydraulic cylinder having a cushion chamber structure is provided as means for reducing the impact.
[0022]
FIG. 4 is a schematic view of another conventional hydraulic cylinder.
[0023]
As shown in the drawing, small diameter portions 146 and 147 are formed at the stroke end of the hydraulic cylinder 140, and cushion rings 144 and 145 are attached to both sides of the piston 143. Here, since the outer diameters of the cushion rings 144 and 145 are slightly smaller than the inner diameters of the small diameter portions 146 and 147, the cushion rings 144 and 145 may enter the small diameter portions 146 and 147. it can. In addition, end portions of hydraulic pipes 148 and 149 are connected to the inner walls of the small diameter portions 146 and 147.
[0024]
In the hydraulic cylinder 140, when the piston 143 approaches the stroke end on the bottom side and the cushion ring 144 reaches the position 144a shown in the figure, a cushion chamber as a space substantially closed around the cushion ring 144 is shown. 142 is formed. As described above, the outer diameter of the cushion ring 144 is smaller than the inner diameter of the small-diameter portion 146, but since the difference is slight, the gap between the cushion ring 144 and the small-diameter portion 146 is narrow. The oil is difficult to flow. Therefore, when the piston 143 moves further to the bottom side, the oil in the cushion chamber 142 passes through a narrow gap and therefore does not flow out smoothly, so that the piston 143 receives a large resistance.
[0025]
Therefore, even if the driver does not decrease the moving speed of the piston 143 by operating the lever 125a of the operating portion 125, the cushion ring 144 is shown in the drawing even when the piston 143 approaches the bottom stroke end at a high speed. When the position of 144a is reached, the piston 143 receives a large resistance and the speed is attenuated. Therefore, the impact when the piston 143 collides with the bottom stroke end is greatly reduced. Similarly, on the rod side, since a cushion chamber is formed around the cushion ring 145, the impact when the piston 143 collides with the stroke end on the rod side is greatly reduced.
[0026]
However, in order to reduce the impact, it is necessary to greatly attenuate the speed of the piston 143. However, if the gap is narrowed and the speed attenuation width is increased, the pressure in the cushion chamber 142 becomes extremely high. For this reason, the hydraulic cylinder 140 must be thick, which increases the weight of the hydraulic cylinder 140 and increases the manufacturing cost.
[0027]
Further, if the clearance is increased to reduce the speed attenuation width of the piston 143, the pressure in the cushion chamber 142 does not increase, but the impact cannot be sufficiently reduced.
[0028]
Furthermore, even if the piston 143 approaches the stroke end on the bottom side (rod side), the hydraulic oil continues to be supplied from the hydraulic pump motor 118 to the rod side (bottom side) of the hydraulic cylinder 140. It has become difficult to reduce.
[0029]
The present invention solves the problems of the conventional hydraulic cylinder driving device, and reduces the amount of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder when the piston approaches the stroke end on the rod side or the bottom side. It is an object of the present invention to provide a hydraulic cylinder driving device in which a large impact is not applied to the piston or the hydraulic cylinder even when the piston collides with the stroke end by appropriately reducing the moving speed of the cylinder.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the hydraulic cylinder driving device of the present invention, the electric motor, the hydraulic pump driven by the electric motor, and the piston to which the piston rod is attached are movably accommodated, and approach the stroke ends on the bottom side and the rod side. In addition, a hydraulic cylinder in which a cushion chamber is formed between the piston and the inner wall, a hydraulic line connecting the hydraulic pump and the hydraulic cylinder, and 1 to n near the stroke end on the bottom side and the rod side of the hydraulic cylinder A 1st to nth piston position detection sensor disposed at the entrance of a th (n is a positive integer) speed control section for detecting that the piston has entered the 1st to nth speed control section; A pressure sensor for detecting the hydraulic pressure in the cushion chamber and the hydraulic pressure in the hydraulic line; When it is detected that the piston has entered the 1st to nth speed control section, the rotational speed of the electric motor is reduced to the 1st to nth set rotational speed. When the hydraulic pressure in the cushion chamber is detected to be greater than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic line, the rotational speed of the electric motor is reduced to the set rotational speed corresponding to the cushion chamber. Control means Have The
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder driving device according to a first embodiment of the present invention.
[0035]
In the figure, 10 is a hydraulic cylinder for driving a movable member of the machine, 33 is a piston, 11 is a piston rod having one end attached to the piston 33 and the other end connected to a movable member not shown. Here, the machine is a construction machine such as an excavator, a loader, a bulldozer, an excavator, a transport logistics machine such as a crane, a forklift, a dump truck, a machine tool such as a machining center, a lathe, a press, a resin molding machine, a rubber molding machine, etc. Various machines such as molding equipment. The hydraulic cylinder driving device in the present embodiment is used to drive the movable members of the various machines. Here, a case where the hydraulic cylinder driving device is used in a construction machine such as an excavator or a loader will be described. .
[0036]
A hydraulic line of a closed hydraulic circuit is connected to the bottom side hydraulic chamber and the rod side hydraulic chamber of the hydraulic cylinder 10. Here, 12 and 13 are check valves arranged in the hydraulic closed circuit, 14 is a relief valve for releasing the hydraulic pressure of the hydraulic closed circuit, and 15 is a hydraulic pipe connected to the bottom hydraulic chamber or the rod hydraulic chamber. This is a low pressure selection valve for reducing the hydraulic pressure of either one of the paths.
[0037]
Further, 21 is a charge pump for supplying the shortage of oil from the oil tank to the hydraulic closed circuit, 22 is a charge pump motor for driving the charge pump 21, and 16 and 17 are arranged in the charge line. The provided check valve 20 is a relief valve for releasing the hydraulic pressure of the charge line.
[0038]
Further, 18 is a two-way hydraulic pump motor that discharges pressure oil and is rotated by the oil discharged from the hydraulic cylinder 10, and 19 rotates the hydraulic pump motor 18 and is rotated by the hydraulic pump motor 18. This is an electric motor having a function of generating electric power.
[0039]
Reference numeral 23 denotes an inverter for controlling the frequency of the pulsed current that is converted into a pulsed current from the direct current and supplied to the electric motor 19, and 28 is controlled by an engine that is a driving source of various machines. A power source as a generator to be driven, 24 is a converter for converting alternating current supplied from a power source 28 into direct current and supplying it to the inverter 23, 27 stores the current generated by the electric motor 23 and the above-mentioned as needed. This is a battery for supplying current to the inverter 23.
[0040]
Reference numeral 25 denotes an operation unit as an input means for a driver to operate, 25a denotes an operation lever of the operation unit 25, and 26 denotes a control signal corresponding to the operation of the operation unit 25 to transmit to the inverter 23. Controller. The controller 26 includes control means, storage means, input / output means, display means, a communication interface, etc., and is a control means for receiving detection signals from various sensors and transmitting control signals to the inverter 23 and the like. is there. The controller 26 may control operations of the charge pump motor 22, the power source 28, the low pressure selection valve 15, and the like. Further, the controller 26 may be formed integrally with a control means for controlling the operation of the machine, or may be one of a plurality of systems constructed in the control means. May be. The operation unit 25 may include display means such as a CRT, a liquid crystal display, and a meter.
[0041]
The hydraulic cylinder 10 is provided with piston position detection sensors 51 and 52 for detecting the stroke position of the piston 33. Here, the piston position detection sensor 51 is disposed at a position a distance a from the bottom stroke end of the hydraulic cylinder 10, and the piston 33 is a section from the bottom stroke end to the distance a, that is, the bottom. Detecting that the speed control section on the side has been entered. The piston position detection sensor 52 is disposed at a position b from the rod-side stroke end of the hydraulic cylinder 10, and the piston 33 is in a section from the rod-side stroke end to the distance b, that is, the rod side. It is detected that the speed control section is entered. The piston position detection sensors 51 and 52 are communicably connected to the controller 26 and transmit detection signals. Reference numeral 34 denotes a permanent magnet disposed on the piston 33 so that the piston position detection sensors 51 and 52 detect the position of the piston 33.
[0042]
Here, the piston position detection sensors 51 and 52 may be plural. In this case, the 1st to nth (n is a positive integer) piston position detection sensors 51 and 52 detect that they have entered the 1st to nth speed control sections, respectively.
[0043]
Next, the operation of the hydraulic cylinder driving device having the above-described configuration will be described.
[0044]
FIG. 5 is a diagram showing the operation of the hydraulic cylinder when the piston in the first embodiment of the present invention approaches the bottom stroke end, and FIG. 6 shows the piston in the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows operation | movement of the hydraulic cylinder when approaching the stroke end by the side of a rod.
[0045]
First, the driver operates the operation lever 25a of the operation unit 25 to operate the piston rod 11 to contract (move to the right in FIG. 5). Then, in response to the control signal transmitted from the operation unit 25, the inverter 23 supplies a pulse current to the electric motor 19. As a result, the electric motor 19 rotates in a predetermined direction to rotate the hydraulic pump motor 18 in a predetermined direction, so that the pressure oil is supplied from the hydraulic pump motor 18 to the hydraulic line connected to the rod side of the hydraulic cylinder 10. Discharged. And since this pressure oil is sent to the rod side of the hydraulic cylinder 10 through a hydraulic pipe line, the piston 33 is moved rightward in FIG. 5, and the piston rod 11 expands. The bottom oil in the hydraulic cylinder 10 is pushed out by the piston 33 and sucked by the hydraulic pump motor 18 through the hydraulic line.
[0046]
Subsequently, when the piston 33 moves in the hydraulic cylinder 10 and approaches the right end wall in FIG. 5, that is, when it approaches the bottom stroke end, the piston disposed on the bottom side of the hydraulic cylinder 10 The position detection sensor 51 picks up the position of the permanent magnet 34 and detects that the piston 33 has entered the bottom speed control section. The piston position detection sensor 51 transmits to the controller 26 that the piston 33 has entered the bottom side speed control section.
[0047]
Then, the controller 26 determines whether or not the rotation speed of the electric motor 19 is equal to or higher than a first set rotation speed set in advance. If it is equal to or higher than the first set rotational speed, the controller 26 transmits a signal to the inverter 23 regardless of the input from the operation unit 25, and the rotational speed of the electric motor 19 reaches the first set rotational speed. Control to decrease. The controller 26 may display on the display means of the operation unit 25 that the piston 33 has entered the bottom speed control section.
[0048]
Here, the first set rotational speed is such that even when the piston 33 collides with the bottom stroke end, the piston 33 is moved at a moving speed at which a large impact is not applied to the piston 33 or the hydraulic cylinder 10. This is the number of rotations of the electric motor 19 that discharges an amount of pressure oil from the hydraulic pump motor 18.
[0049]
When there are a plurality of piston position detection sensors 51, the 1st to nth piston position detection sensors 51 sequentially detect that the piston 33 has entered the 1st to nth speed control section. And the controller 26 is controlled so that the rotation speed of the electric motor 19 falls to the nth setting rotation speed sequentially.
[0050]
Then, since the rotation speed of the electric motor 19 is reduced to the nth set rotation speed and the rotation speed of the hydraulic pump motor 18 is also decreased and the discharge amount of the pressure oil is reduced, the driver operates the operation lever 25a. Even if not, the deceleration of the piston 33 can be started. Therefore, even when the piston 33 collides with the bottom stroke end, the moving speed of the piston 33 is low, so that a large impact does not occur.
[0051]
In addition, when the hydraulic cylinder 10 is used for a construction machine, a certain amount of impact may be required, such as a soil removal operation for discharging the soil remaining in the bucket of the construction machine. In this case, it is necessary to give a certain amount of impact to the piston 33 and the hydraulic cylinder 10 and to transmit the impact to the bucket or the like which is a movable member of the machine. Therefore, the nth set rotational speed is divided into several stages. It is desirable that the operator can select the magnitude of the impact according to the content of the work requiring the impact.
[0052]
Next, a case where the driver operates the operation lever 25a of the operation unit 25 to operate the piston rod 11 to extend (move to the left in FIG. 6) will be described. Also in this case, the operation unit 25, the inverter 23, the electric motor 19, the hydraulic pump motor 18, the hydraulic cylinder 10 and the like operate as in the case where the piston rod 11 is contracted, and the piston 33 moves to the left in FIG. The piston rod 11 is extended.
[0053]
Subsequently, when the piston 33 moves in the hydraulic cylinder 10 and approaches the left end wall in FIG. 6, that is, when it approaches the stroke end on the rod side, the piston disposed on the rod side of the hydraulic cylinder 10. The position detection sensor 52 picks up the position of the permanent magnet 34 and detects that the piston 33 has entered the speed control section on the rod side. The piston position detection sensor 52 transmits to the controller 26 that the piston 33 has entered the rod-side speed control section.
[0054]
Since the subsequent operation is the same as the case where the piston rod 11 is contracted, the description thereof is omitted.
[0055]
Thus, in this embodiment, when the piston position detection sensors 51 and 52 detect that the piston 33 has entered the speed control section on the bottom side or the rod side, regardless of the input from the operation unit 25, Since the rotation speed of the electric motor 19 is reduced to a predetermined set rotation speed, the amount of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder 10 is reduced and the moving speed of the piston 33 is reduced.
[0056]
Furthermore, when there are a plurality of piston position detection sensors 51 and 52, the moving speed of the piston 33 decreases stepwise.
[0057]
Therefore, since the deceleration of the piston 33 is started even if the driver does not operate the operation lever 25a, the moving speed of the piston 33 is low even when the piston 33 collides with the stroke end on the bottom side or the rod side. So there is no big impact. Therefore, the operation of the hydraulic cylinder 10 becomes easy and the durability of the hydraulic cylinder 10 can be improved.
[0058]
Further, when the hydraulic cylinder 10 is used in a construction machine, if the first set rotational speed is set in several stages, the operator can perform an operation that requires an impact such as a soil removal operation. Depending on the content, the magnitude of the impact can be selected.
[0059]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that description of the same structure and the same operation as those of the first embodiment is omitted.
[0060]
FIG. 7 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder driving device according to the second embodiment of the present invention.
[0061]
In the figure, reference numeral 40 denotes a hydraulic cylinder, and small diameter portions 46 and 47 are formed at the stroke end. Reference numeral 43 denotes a piston, to which cushion rings 66 and 70 are attached on both sides. Pressure sensors 61 and 62 for detecting the hydraulic pressure in the cushion chambers 65 and 69 are disposed at positions corresponding to the later-described cushion chambers 65 and 69 of the hydraulic cylinder 40. Pressure sensors 63 and 64 for detecting the hydraulic pressure in the hydraulic pipeline are disposed in the hydraulic pipeline connecting the hydraulic pump motor 18. The pressure sensors 61 to 64 are communicably connected to the controller 26 and transmit detected hydraulic signals.
[0062]
Next, the operation of the hydraulic cylinder driving device having the above-described configuration will be described.
[0063]
FIG. 8 is a diagram showing the operation of the hydraulic cylinder when the piston in the second embodiment of the present invention approaches the bottom stroke end, and FIG. 9 shows the piston in the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows operation | movement of the hydraulic cylinder when approaching the stroke end by the side of a rod.
[0064]
First, a case where the driver operates the operation lever 25a of the operation unit 25 to operate the piston rod 11 to contract (move to the right in FIG. 8) will be described. Also in this case, as in the first embodiment, the operation unit 25, the inverter 23, the electric motor 19, the hydraulic pump motor 18, the hydraulic cylinder 40, and the like operate to move the piston 43 to the right in FIG. The piston rod 41 is contracted.
[0065]
Then, the piston 43 moves in the hydraulic cylinder 40 and reaches a position close to the right end wall, that is, close to the bottom stroke end, as shown in FIG. Here, since the outer diameter of the cushion ring 70 is slightly smaller than the inner diameter of the small diameter portion 47, the cushion ring 70 enters the small diameter portion 47 when the piston 43 moves further to the right. Can do. Further, the other end of the hydraulic pipe line, one end of which is connected to the hydraulic pump motor 18, is connected to the inner wall of the small diameter portion 47.
[0066]
Here, around the cushion ring 70, a cushion chamber 65 is formed as a substantially closed space surrounded by the inner wall of the hydraulic cylinder 40 and the piston 43. The outer diameter of the cushion ring 70 is smaller than the inner diameter of the small diameter portion 47, but since the difference is slight, the gap between the cushion ring 70 and the small diameter portion 47 is narrow and oil does not flow easily. Accordingly, when the piston 43 further moves to the bottom side, the oil in the cushion chamber 65 passes through a narrow gap and does not flow out smoothly, so that the piston 43 receives a large resistance.
[0067]
Several slits 68 extending in the length direction of the rod 41 are formed on the outer periphery of the cushion ring 70 as oil passages. By adjusting the number and the cross-sectional area of the slits 68, the oil flow resistance from the inside of the cushion chamber 65 to the small-diameter portion 47 can be changed to adjust the oil outflow resistance. Here, if the cross-sectional area of the oil flow path is increased to reduce the oil outflow resistance, the resistance received when the piston 43 moves to the bottom side decreases, and the attenuation width of the moving speed of the piston 43 decreases. On the other hand, if the cross-sectional area of the oil flow path is reduced to increase the oil outflow resistance, the resistance received when the piston 43 moves to the bottom side increases, and the attenuation width of the moving speed of the piston 43 increases.
[0068]
Therefore, even if the driving operator does not decrease the moving speed of the piston 43 by operating the lever 25a of the operating portion 25, the piston 43 is shown in FIG. 8 even if the piston 43 approaches the bottom stroke end at a high speed. When the position is reached, the piston 43 receives a large resistance and the speed is attenuated. Therefore, the impact when the piston 43 collides with the bottom stroke end is alleviated.
[0069]
On the other hand, in the present embodiment, the pressure sensor 61 detects the hydraulic pressure in the cushion chamber 65, and the pressure sensor 63 detects the hydraulic pressure in the pipe and transmits it to the controller 26. Then, the controller 26 determines whether or not the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is greater than a preset pressure difference that is greater than the hydraulic pressure in the hydraulic line. When the pressure difference is equal to or larger than the set pressure difference, the controller 26 transmits a signal to the inverter 23 regardless of the input from the operation unit 25 so that the rotation speed of the electric motor 19 is reduced to the set rotation speed corresponding to the cushion chamber. Let me control. The controller 26 may cause the display means of the operation unit 25 to display that the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is greater than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic line.
[0070]
Here, if the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is not larger than the hydraulic pressure in the hydraulic line, the numerical value of the set pressure difference is the cushion chamber 65 even when the piston 43 collides with the bottom stroke end. Therefore, the moving speed of the piston 43 is attenuated, and the piston 43 is moving at such a moving speed that a large impact is not applied to the piston 43 or the hydraulic cylinder 40. Also, the set rotational speed corresponding to the cushion chamber takes into account the attenuation of the moving speed of the piston 43 by the cushion chamber 65, and even if the piston 33 collides with the bottom stroke end, a large impact is applied to the piston 43 and the hydraulic cylinder 40. The number of rotations of the electric motor 19 is such that the hydraulic pump motor 18 discharges an amount of pressure oil that moves the piston 43 at a moving speed that is not given.
[0071]
Even when the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is greater than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic line, the rotational speed of the electric motor 19 is reduced to the set rotational speed corresponding to the cushion chamber, and the hydraulic pump motor 18 Accordingly, the piston 43 can start decelerating even if the driver does not operate the operation lever 25a. Therefore, even when the piston 43 collides with the bottom stroke end, the moving speed of the piston 33 is low, so that a large impact does not occur.
[0072]
Further, since it is not necessary to increase the attenuation width of the moving speed of the piston 43 by the cushion chamber 65, the pressure in the cushion chamber 65 does not become extremely high, the hydraulic cylinder 40 does not need to be thick, and the hydraulic cylinder 40 This does not increase the weight and can reduce the manufacturing cost.
[0073]
Similar to the first embodiment, a certain degree of impact may be required as in the case where the hydraulic cylinder 40 is used in a construction machine. In this case, it is necessary to give a certain impact to the piston 33 and the hydraulic cylinder 40 and to transmit the impact to the bucket or the like which is a movable member of the machine. Therefore, the set rotational speed corresponding to the cushion chamber is divided into several stages. It is desirable that the operator can select the magnitude of the impact according to the content of the work requiring the impact.
[0074]
Next, a case where the driver operates the operation lever 25a of the operation unit 25 to operate the piston rod 41 to extend (move to the left in FIG. 9) will be described. Also in this case, the operation unit 25, the inverter 23, the electric motor 19, the hydraulic pump motor 18, the hydraulic cylinder 40, and the like operate as in the case where the piston rod 41 is contracted, and the piston 43 is moved to the left in FIG. The piston rod 41 is extended.
[0075]
Subsequently, when the piston 43 moves in the hydraulic cylinder 40 and approaches the left end wall in FIG. 9, that is, when it approaches the stroke end on the rod side, the cushion ring 66 is surrounded by the hydraulic cylinder 40. A cushion chamber 69 is formed as a substantially closed space surrounded by the inner wall and the piston 43. On the outer periphery of the cushion ring 66, several slits 72 extending in the length direction of the piston rod 41 are formed as oil passages. By adjusting the number and the cross-sectional area of the slits 72, it is possible to adjust the oil outflow resistance by changing the cross-sectional area of the oil flow path from the inside of the cushion chamber 69 to the small diameter portion 46. The pressure sensor 62 detects the hydraulic pressure in the cushion chamber 69, and the pressure sensor 64 detects the hydraulic pressure in the hydraulic pipeline and transmits it to the controller 26.
[0076]
Since the subsequent operation is the same as the case where the piston rod 41 is contracted, the description thereof is omitted.
[0077]
Thus, in the present embodiment, when the pressure sensors 61 to 64 detect that the hydraulic pressure in the cushion chambers 65 and 69 is larger than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic pipeline, Regardless of the input, the rotation speed of the electric motor 19 is reduced to the cushion chamber setting rotation speed, so that the amount of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder 40 is reduced and the moving speed of the piston 43 is reduced.
[0078]
Therefore, the speed can be attenuated by the cushion chambers 65 and 69, and even if the hydraulic pressure in the cushion chambers 65 and 69 is larger than the hydraulic pressure in the hydraulic pipe line, the driver operator However, without operating the operation lever 25a, the rotation speed of the electric motor 19 is reduced to the second set rotation speed, and the piston 43 is decelerated. Therefore, even when the piston 43 collides with the stroke end on the bottom side or the rod side, since the moving speed of the piston 43 is low, a large impact does not occur. Therefore, the operation of the hydraulic cylinder 40 becomes easy and the durability of the hydraulic cylinder 40 can be improved.
[0079]
Moreover, since it is not necessary to increase the attenuation width of the moving speed of the piston 43 by the cushion chambers 65 and 69, the pressure in the cushion chambers 65 and 69 does not become extremely high, and the hydraulic cylinder 40 does not need to be thick. The weight of the hydraulic cylinder 40 does not increase and the manufacturing cost can be reduced.
[0080]
In addition, when the hydraulic cylinder 40 is used in a construction machine, if the set rotation speed corresponding to the cushion chamber is set in several stages, the driver can perform an operation that requires an impact such as earth removal work. Depending on the content, the magnitude of the impact can be selected.
[0081]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first and second embodiments will be omitted.
[0082]
FIG. 10 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder driving device according to the third embodiment of the present invention.
[0083]
Piston position detection sensors 51 and 52 for detecting the stroke position of the piston 43 are disposed in the hydraulic cylinder 40 as in the first embodiment. The piston position detection sensors 51 and 52 may be plural. The hydraulic cylinder 40 is formed with small diameter portions 46 and 47 at the stroke end as in the second embodiment, and the cushion chambers 65 and 69 are located at positions corresponding to the cushion chambers 65 and 69, respectively. Pressure sensors 61 and 62 for detecting the hydraulic pressure in the engine 69 are disposed, and pressure sensors 63 and 64 for detecting the hydraulic pressure in the hydraulic pipes are connected to the pipes connecting the hydraulic cylinder 40 and the hydraulic pump motor 18. Is disposed.
[0084]
Next, the operation of the hydraulic cylinder driving device having the above-described configuration will be described.
[0085]
FIG. 11 is a diagram showing the operation of the hydraulic cylinder when the piston in the third embodiment of the present invention approaches the bottom stroke end, and FIG. 12 shows the piston in the third embodiment of the present invention. It is a figure which shows operation | movement of the hydraulic cylinder when approaching the stroke end by the side of a rod.
[0086]
First, a case where the driving operator operates the operation lever 25a of the operation unit 25 to operate the piston rod 11 to contract (move to the right in FIG. 11) will be described. Also in this case, as in the first and second embodiments, the operation unit 25, the inverter 23, the electric motor 19, the hydraulic pump motor 18, the hydraulic cylinder 40, and the like operate, and the piston 43 moves to the right in FIG. The piston rod 41 is contracted.
[0087]
Subsequently, when the piston 43 moves in the hydraulic cylinder 40 and approaches the bottom stroke end, the position detection of the piston disposed on the rod side of the hydraulic cylinder 40 is performed as in the first embodiment. The sensor 51 picks up the position of the permanent magnet 34 and detects that the piston 43 has entered the speed control section on the bottom side. The piston position detection sensor 51 transmits to the controller 26 that the piston 43 has entered the bottom side speed control section.
[0088]
Then, the controller 26 determines whether or not the rotation speed of the electric motor 19 is equal to or higher than a first set rotation speed set in advance. When the rotation speed is equal to or higher than the first set rotation speed, the controller 26 transmits a signal to the inverter 23 regardless of the input from the operation unit 25, and the rotation speed of the electric motor 19 reaches the first set rotation speed. Control to decrease. The controller 26 may display on the display means of the operation unit 25 that the piston 43 has entered the bottom speed control section. When there are a plurality of piston position detection sensors 51, the piston 33 has entered the 1st to nth speed control sections by the 1st to nth piston position detection sensors 51, as in the first embodiment. Are detected sequentially. And the controller 26 is controlled so that the rotation speed of the electric motor 19 falls to the nth set rotation speed sequentially.
[0089]
Here, the n-th set rotation speed in the present embodiment may be higher than the n-th set rotation speed in the first embodiment.
[0090]
Then, the piston 43 further moves in the hydraulic cylinder 40 and reaches a position closer to the bottom stroke end as shown in FIG. Then, as in the second embodiment, a cushion chamber 65 is formed around the cushion ring 70 as a substantially closed space surrounded by the hydraulic cylinder 40 and the piston 43. Receive great resistance.
[0091]
On the other hand, as in the second embodiment, the pressure sensor 61 detects the hydraulic pressure in the cushion chamber 65, and the pressure sensor 63 detects the hydraulic pressure in the hydraulic line and transmits it to the controller 26. Then, the controller 26 determines whether or not the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is greater than a preset pressure difference that is greater than the hydraulic pressure in the hydraulic line. When the pressure difference is equal to or greater than the set pressure difference, the controller 26 transmits a signal to the inverter 23 regardless of the input from the operation unit 25 so that the rotation speed of the electric motor 19 decreases to the second set rotation speed. Let me control. The controller 26 may cause the display means of the operation unit 25 to display that the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is greater than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic line.
[0092]
Here, the numerical value of the set pressure difference is the same as in the second embodiment, if the hydraulic pressure in the cushion chamber 65 is not larger than the hydraulic pressure in the hydraulic line, the piston 43 is on the bottom side. Even when it collides with the stroke end, the moving speed of the piston 43 is attenuated by the cushion chamber 65, and the piston 43 seems to move at a moving speed at which a large impact is not applied to the piston 43 or the hydraulic cylinder 40. It is a numerical value.
[0093]
Further, the set rotation speed corresponding to the cushion chamber is set even when the piston 33 collides with the bottom stroke end in consideration of the attenuation of the moving speed of the piston 43 by the cushion chamber 65, as in the second embodiment. The number of revolutions of the electric motor 19 is such that the hydraulic pump motor 18 discharges an amount of pressure oil that moves the piston 43 at a moving speed at which a large impact is not applied to the piston 43 and the hydraulic cylinder 40. The set rotational speed corresponding to the cushion chamber is set lower than the nth set rotational speed.
[0094]
As in the first or second embodiment, when a certain amount of impact is required, a certain amount of impact is applied to the piston 33 or the hydraulic cylinder 40, and the impact is the movable member of the machine. Since it is necessary to transmit to the bucket or the like, the set rotation speed may be set in several stages, and the operator can select the magnitude of the impact according to the content of the work requiring the impact. It is desirable to be able to do so.
[0095]
Next, a case where the driving operator operates the operation lever 25a of the operation unit 25 to operate the piston rod 41 to extend (move leftward in FIG. 12) will be described. Also in this case, the operation unit 25, the inverter 23, the electric motor 19, the hydraulic pump motor 18, the hydraulic cylinder 40, and the like operate as in the case where the piston rod 41 is expanded, and the piston 43 is moved to the left in FIG. The piston rod 41 is extended.
[0096]
Subsequently, when the piston 43 moves in the hydraulic cylinder 40 and approaches the left end wall in FIG. 12, that is, when it approaches the stroke end on the rod side, the piston disposed on the rod side of the hydraulic cylinder 40. The position detection sensor 52 picks up the position of the permanent magnet 34 and detects that the piston 43 has entered the speed control section on the rod side. The piston position detection sensor 52 transmits to the controller 26 that the piston 43 has entered the rod-side speed control section.
[0097]
Since the subsequent operation is the same as the case where the piston rod 41 is contracted, the description thereof is omitted.
[0098]
Thus, in this embodiment, when the piston position detection sensors 51 and 52 detect that the piston 43 has entered the speed control section on the bottom side or the rod side, regardless of the input from the operation unit 25, Since the rotation speed of the electric motor 19 is decreased to a predetermined set rotation speed, the amount of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder 40 is decreased and the moving speed of the piston 43 is decreased. Further, when the pressure sensors 61 to 64 detect that the hydraulic pressure in the cushion chambers 65 and 69 is larger than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic pipelines, the electric motor 19 Since the rotation speed is reduced to the cushion chamber setting rotation speed, the amount of pressure oil supplied to the hydraulic cylinder 40 is reduced, and the moving speed of the piston 43 is further reduced.
[0099]
Therefore, the moving speed of the piston 43 decreases smoothly and reliably. Furthermore, speed attenuation can be performed by the cushion chambers 65 and 69. Therefore, even when the piston 43 collides with the stroke end on the bottom side or the rod side, since the moving speed of the piston 43 is low, a large impact does not occur. Therefore, the operation of the hydraulic cylinder 40 becomes easy and the durability of the hydraulic cylinder 40 can be improved.
[0100]
Further, when the hydraulic cylinder 40 is used in a construction machine, if the set number of rotations is set in several stages, the operation operator can respond according to the content of the work that requires an impact such as a soil removal work. The magnitude of impact can be selected.
[0101]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0102]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the hydraulic cylinder driving device, the electric motor, the hydraulic pump driven by the electric motor, and the piston to which the piston rod is attached are movably accommodated. A cushion chamber is formed between the piston and the inner wall approaching the stroke end on the bottom side and the rod side. A hydraulic cylinder connecting the hydraulic pump and the hydraulic cylinder, and 1st to n-th (n is a positive integer) speed control section in the vicinity of the stroke end on the bottom side and the rod side of the hydraulic cylinder. A 1-nth piston position detection sensor disposed at the inlet and detecting that the piston has entered the 1-nth speed control section; A pressure sensor for detecting the hydraulic pressure in the cushion chamber and the hydraulic pressure in the hydraulic line; When it is detected that the piston has entered the 1st to nth speed control section, the rotational speed of the electric motor is reduced to the 1st to nth set rotational speed. When the hydraulic pressure in the cushion chamber is detected to be greater than the set pressure difference than the hydraulic pressure in the hydraulic line, the rotational speed of the electric motor is reduced to the set rotational speed corresponding to the cushion chamber. Control means.
[0110]
In this case, the moving speed of the piston is smoothly and reliably reduced. Furthermore, speed attenuation can be performed by the cushion chamber. Therefore, even when the piston collides with the stroke end on the bottom side or the rod side, since the moving speed of the piston is low, a large impact does not occur. Therefore, the operation of the hydraulic cylinder becomes easy and the durability of the hydraulic cylinder can be improved.
[0111]
Moreover, since it is not necessary to increase the damping width of the moving speed of the piston by the cushion chamber, the pressure in the cushion chamber does not become extremely high, the hydraulic cylinder does not need to be thick, and the weight of the hydraulic cylinder does not increase. The manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder driving device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional hydraulic cylinder driving device.
FIG. 3 is a schematic view of a conventional hydraulic cylinder.
FIG. 4 is a schematic view of another conventional hydraulic cylinder.
FIG. 5 is a diagram showing an operation of the hydraulic cylinder when the piston approaches the bottom stroke end in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an operation of the hydraulic cylinder when the piston approaches the rod-end stroke end in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder driving device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the hydraulic cylinder when the piston approaches the bottom stroke end in the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an operation of the hydraulic cylinder when the piston approaches the rod-side stroke end in the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram of a hydraulic cylinder driving device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing the operation of the hydraulic cylinder when the piston approaches the bottom stroke end in the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing the operation of the hydraulic cylinder when the piston approaches the rod-side stroke end in the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 40 Hydraulic cylinder
11, 41 Piston rod
19 Electric motor
33, 43 Piston
51, 52 Piston position detection sensor
61, 62, 63, 64 Pressure sensor
65, 69 Cushion room

Claims

(A) an electric motor;
(B) a hydraulic pump driven by the electric motor;
(C) a hydraulic cylinder that movably houses a piston to which a piston rod is attached, and in which a cushion chamber is formed between the piston and the inner wall approaching the stroke end on the bottom side and the rod side;
(D) a hydraulic line connecting the hydraulic pump and the hydraulic cylinder;
(E) disposed at the inlet of the 1st to nth (n is a positive integer) speed control section in the vicinity of the stroke end on the bottom side and the rod side of the hydraulic cylinder, and the piston is the 1st to nth speed control section. 1st to nth piston position detection sensors that detect that
(F) a pressure sensor for detecting the hydraulic pressure in the cushion chamber and the hydraulic pressure in the hydraulic line;
(G) When it is detected that the piston has entered the 1st to nth speed control sections, the rotational speed of the electric motor is reduced to the 1st to nth set rotational speed, and the hydraulic pressure in the cushion chamber is reduced to the hydraulic pressure. A hydraulic cylinder driving device comprising: control means for reducing the rotational speed of the electric motor to a set rotational speed corresponding to a cushion chamber when it is detected that the hydraulic pressure in the pipe is greater than a set pressure difference. .