JP5668259B2

JP5668259B2 - 液圧駆動回路

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Publication number: JP5668259B2
Application number: JP2013548698A
Authority: JP
Inventors: 相昊玄; 晴次水井; 悦宏森
Original assignee: MORI KOGYO CO., LTD.; Ritsumeikan Trust
Current assignee: MORI KOGYO CO., LTD.; Ritsumeikan Trust
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: JPWO2014017475A1; EP2749774A1; WO2014017475A1; US20150121860A1; US9458864B2; EP2749774A4

Description

本発明は、液圧（油圧や水圧等）駆動機械に用いられる液圧駆動回路に関し、特に高精度、高応答性が要求されるサーボアプリケーションへの適用に好適な液圧駆動回路に関する。

従来から、「油圧ハイブリッド」や「油圧サーボ」等の技術が知られている。油圧ハイブリッド技術については、非特許文献１に記載されているように、大まかに２種類ある。一つは、従来の効率の低い油圧サーボシステムに取って代わって、従来の油圧ポンプをインバータ駆動モータやサーボモータで駆動することで、余分なエネルギーを発生することなく弁制御を可能としたハイブリッド油圧システムであり、産業界に広く普及している。

もう一つは、主に自動車や建設機械のうち、余剰な機械エネルギーを電動機経由でバッテリーに回生するタイプのものであり、このようなタイプのものもハイブリッド型と呼ばれている。特に自動車業界ではハイブリッド車が爆発的に普及しているため、一般的にはハイブリッド＝ガソリンと電気モータの複合利用という認識が高いが、海外では非特許文献２に記載されているような、油圧式ハイブリッド自動車の研究開発もなされている。これは電気モータの代わりに油圧モータを利用し、バッテリーの代わりにアキュムレータを利用することで、制動時等に得られる機械（流体）エネルギーを蓄える技術を指しており、あくまでも目的はエネルギー回生であり、後述する本発明とは技術的に異なるものである。

次に、本発明に関連する技術として油圧サーボシステムがある（ここでサーボシステムとは位置・速度・力等の目標値に自動追尾するためのシステムを意味する）。この油圧サーボシステムとしては、非特許文献３に記載されているように、圧力・吐出量が一定である従来の弁制御型と、比較的最近のポンプ制御型に分類できる。一般に広く用いられている安価な油圧駆動回路は、メインポンプで圧油を発生し、それをバルブで絞ることにより、アクチュエータを駆動し、タンクに戻す開回路で構成されている。弁制御型のサーボシステムの代表として、アクチュエータの応答性や精度を高めるために、高性能な比例弁やサーボ弁を用いるものが挙げられる。ポンプ制御型のサーボシステムの代表例としては、可変容量ポンプをロードセンシング駆動したり、定容量ポンプの回転数をインバータモータやサーボモータで制御することで効率化を図ったものが挙げられる。また、非特許文献４に記載されているように、２つ以上のポンプをシリアルに結合することで増圧効果を得る油圧駆動回路もある。

西海孝夫、田中豊他、特集「油圧ハイブリッドの技術動向」、日本フルードパワーシステム学会誌、Vol.41、no.4、pp.182-253、2010． Karl-Erik Rydberg, Hydraulic hybrids-the new generation of energyefficient drives, Proc. of ISFP, pp.899-905, 2009．芦金石、留滄海、斉藤理人他、「Ｎ圧ハイブリッド油圧源とそれを用いた高応答高効率油圧サーボシステムに関する研究（第１報）Ｎ圧ハイブリッド油圧源の提案と効率向上の検証実験」、日本フルードパワーシステム学会論文集、Vol.42, no.3, pp.46-52, 2011．パラレル回路とシリーズ回路、油空圧便覧、新版日本油空圧学会編、pp.109-110

しかしながら、上記の弁制御型の油圧サーボシステムは、高性能なサーボ弁を用いるため、導入コストとランニングコスト（絞り捨てによる熱損、目詰まりによる故障）が極めて高い。ポンプ制御型は、大元の油圧源だけを変更するだけで済むので、少しの工事の手間で省エネ効果を得ることができるが、サーボ弁なしで弁制御型と同等の応答性を達成することはできない。また、大容量インバータ・サーボモータに高いコストが掛かる。また、この考え方をよりサーボアプリケーションに特化したものとして、非特許文献１に示すように、ポンプとアクチュエータとを１対１とした電気油圧アクチュエータ（ＥＨＡ）があるが、これは開回路ではなく、建設機械で広く用いられているハイドロ・スタティック・トランスミッション（ＨＳＴ）と同様の閉回路構成となるため、導入することはシステム総入れ替えとほぼ同義であり、導入コストが高く、また、負荷変動が激しいアプリケーションにおいて、サーボ弁による弁制御型に匹敵する応答性と精度を両立させることは困難である。また、非特許文献４のように単に複数のポンプをシリアルに結合した油圧駆動回路では増圧効果しか得ることができないとともに、コストが高くなる。

本発明は、上記のような種々の課題に鑑みてなされたものであって、プレス等の産業機器や建設機械等のモバイル用途で広く用いられている液圧駆動システムにおいて、高応答性、高精度、及び、高効率性を低コストで実現することができる液圧駆動回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の液圧駆動回路は、メイン液圧ポンプから吐出された圧液を供給することによって液圧アクチュエータを駆動する液圧駆動回路であって、前記メイン液圧ポンプから吐出された前記圧液を二方向に分岐させて前記液圧アクチュエータのそれぞれの液室へと流通させるメイン配管経路に配置され、前記液圧アクチュエータの駆動状態を切り替えるための第１バルブと、前記メイン配管経路から前記液圧アクチュエータの一方の液室に流入され、他方の液室から排出された圧液をタンクに戻すための第２バルブと、前記メイン液圧ポンプと前記切替弁の間で、前記メイン配管経路から分岐された分岐配管経路に配置され、該分岐配管経路に流れる圧液を用いて、前記メイン配管経路から前記液圧アクチュエータへ供給される圧液を所定分だけ増圧・増量させるサブ液圧ポンプとを備えることを特徴としている。

請求項２に記載の液圧駆動回路は、前記サブ液圧ポンプ、前記第１バルブ、及び前記第２バルブが、マニホールドブロックによって一体化構成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の液圧駆動回路は、請求項１又は２に記載の液圧駆動回路を複数備え、前記メイン配管経路は、前記メイン液圧ポンプから吐出された圧液を前記それぞれの液圧駆動回路へ流通させるよう分岐されていることを特徴としている。

請求項１に記載の液圧駆動回路によれば、サブ液圧ポンプによって、メイン配管経路から液圧アクチュエータへ供給される圧液を所定分だけ増圧・増量させることができるので、液圧アクチュエータの力や速度の制御の応答性及び精度を向上させることができる。また、既存のメイン液圧ポンプと液圧アクチュエータの間に、サブ液圧ポンプと第１バルブを設けた構成であるので、低コスト且つ簡易に高性能化することができる。

請求項２に記載の液圧駆動回路によれば、マニホールドブロックによって前記サブ液圧ポンプ、前記第１バルブ、及び前記第２バルブを一体化構成しているので、小型軽量化することができる。

請求項３に記載の液圧駆動回路によれば、１つのメイン配管経路で全体の負荷をカバーし、液圧アクチュエータ毎の変動分をサブ液圧ポンプでカバーするため、液圧アクチュエータ側の機械重量を大幅に小型軽量化することができるので、建設機械等の駆動システムに有効に利用することができる。また、メイン液圧ポンプが配置されているメイン側の回路と、サブ液圧ポンプ、第１バルブ、第２バルブ等が配置される液圧アクチュエータ側の回路とで保守管理を分散化することができるため、設置コスト及びメンテナンスコストを大幅に軽減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る構成を概略的に示す液圧回路図である。本発明の第２の実施形態に係る構成を概略的に示す液圧回路図である。本発明の第３の実施形態に係る構成を概略的に示す液圧回路図である。本発明の第４の実施形態に係る構成を概略的に示す液圧回路図である。本発明の第５の実施形態に係る構成を概略的に示す液圧回路図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る液圧駆動回路１について、図面を参照しつつ説明する。液圧駆動回路１は、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液を供給することによって両ロッドシリンダ（液圧アクチュエータ）２を駆動制御するためのものである。

液圧駆動回路１は、図１に示すようにメイン液圧ポンプＰから吐出された圧液を二方向に分岐させて両ロッドシリンダ２のそれぞれの液室２１、２２へと流通させるメイン配管経路３にそれぞれ配置される左右の第１バルブ４（４ａ、４ｂ）と、両ロッドシリンダ２から排出された圧液をタンクＴへと戻すための左右の第２バルブ５（５ａ、５ｂ）と、メイン液圧ポンプＰと第１バルブ４ａ、４ｂの間で、メイン配管経路３から分岐された分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７とを備えている。また、液圧駆動回路１には、詳しくは図示しないが、サブ液圧ポンプ７を回転駆動させるためのサーボモータ８や各種バルブ等の動作を制御するためのコンピュータ制御回路、手動操作回路、及び圧力センサ等の各種センサ等が適宜設けられている。

メイン液圧ポンプＰは、不図示の電動モータやエンジン等によって駆動され、メイン配管経路３へ高圧の圧液を吐出するためのものである。メイン配管経路３は、図１に示すように、二方向に分岐されており、それぞれ両ロッドシリンダ２の液室２１、２２に接続されている。

左右の第１バルブ４ａ、４ｂは、メイン配管経路３のうちの左右の経路３１、３２にそれぞれ配置されている。この第１バルブ４ａ、４ｂとしては、切替弁、流量制御弁、圧力制御弁等を用いることができる。例えば、第１バルブ４ａ、４ｂとして切替弁を用いた場合には、左右の第１バルブ４ａ、４ｂの開閉を行うことによって、メイン配管経路３から両ロッドシリンダ２の左の液室２１又は右の液室２２に供給される圧液の流量を調整して、両ロッドシリンダの駆動状態（左右への駆動）を切り替える。また、メイン配管経路３から両ロッドシリンダ２の一方の液室に流入され、他方の液室から排出された圧液をタンクに戻すように第２バルブ５ａ、５ｂが設けられている。この第２バルブ５ａ、５ｂとしては、切替弁、流量制御弁、圧力制御弁等を用いることができる。

サブ液圧ポンプ７は、サーボモータ８等の電動モータによって双方向の回転が可能なものである。このサブ液圧ポンプ７は、図１に示すように、メイン配管経路３（経路３１、３２）から分岐され、左の経路３１と右の経路３２に両端が接続されている分岐配管経路６に配置されている。サブ液圧ポンプ７は、サーボモータ８によって回転駆動されることによって分岐配管経路７に流れる圧液を用いて、メイン配管経路３から両ロッドシリンダ２の液室２１、２２のいずれか一方へ供給する圧液を所定分だけ増圧・増量させるものである。

尚、本実施形態では、サブ液圧ポンプ７として双方向回転可能なものを用いる例を示しているが、これに限定されるものではなく、片方向回転可能なものを用いても良く、両ロッドシリンダ（液圧アクチュエータ）２へ供給される圧液を所定分だけ増圧・増量させることができるものであれば良い。また、本実施形態では、サブ液圧ポンプ７を駆動させるためにサーボモータ８を用いる例を示しているが、これに限定されるものではなく、他の電動モータや従来公知の駆動手段等を用いても良い。このようにサーボモータ８の代わりに、比較的低価格の電動モータを用いる場合であっても、アプリケーションに応じて容量を最適に選定することにより、容易に高性能化することができる。例えば、高速域ではメイン配管経路３の弁制御で両ロッドシリンダ２等の液圧アクチュエータを駆動し、低速域では左右の第２バルブ５ａ、５ｂを閉じることで閉回路を構成し、サブ液圧ポンプ７を駆動すれば、微速駆動できる。このように、サブ液圧ポンプ７を双方向回転型又は片方向回転型とし、複数のバルブを設けて閉回路の機能も持たせた液圧駆動回路は従来ない。従来は単に複数のポンプをシリアルに結合させただけであるので、増圧効果しか得ることができないが、液圧駆動回路１のような構成を採ることにより、低コスト且つ簡易な構成で液圧アクチュエータの力や速度の制御の応答性及び精度を向上させることができる。また、サブ液圧ポンプ７及び電動モータ８の選定にあたり、負荷変動分をカバーする最低限の性能と容量を選定すれば、大容量ポンプより小型ポンプの方が高応答であるので、１アクチュエータ−１ポンプ式で負荷を全てカバーしようとするＥＨＡ（Electro Hydrostatic Actuator）よりも大幅に低コストで、ＥＨＡ以上のサーボ性能を実現することができる。

また、サブ液圧ポンプ７、第１バルブ４ａ、４ｂ、第２バルブ５ａ、５ｂをマニホールドブロック（不図示）に納めて１つのユニットとして構成することで省スペース化を図ることができる。また、本実施形態では、メイン液圧ポンプＰからメイン配管経路３へ圧液を吐出しているが、全体の負荷率とサブ液圧ポンプ７の容量を考慮して最適なアキュムレータ（不図示）を設けて、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液を蓄圧するようにしても良い。これにより、小容量のポンプをメイン液圧ポンプＰとして利用することができるので、装置全体の小型化を図ることができる。また、メイン液圧ポンプＰを駆動する電動モータをインバータやサーボ式にすることにより、更に性能を向上させることができる。また、本実施形態では、液圧アクチュエータとして両ロッドシリンダ２を駆動する場合を示しているが、これに限定されるものではなく、液圧駆動回路１は、片ロッドシリンダ等の他の液圧アクチュエータにも適用することができる。

以下、本実施形態に係る液圧駆動回路１を用いた場合の動作について図１を参照しつつ説明する。通常、この液圧駆動回路１では、例えば、両ロッドシリンダ２を右方向に駆動する場合には、左側の第２バルブ５ａを閉じ、右側の第２バルブ５ｂを開いた状態で、左側の第１バルブ４ａを開き、右側の第１バルブ４ｂを閉じることにより、圧液は、第１バルブ４ａが配置されるメイン配管経路３の左の経路３１から両ロッドシリンダ２の左の液室２１へと流入し、右の液室２２から第２バルブ５ｂを通ってタンクＴへと戻る。

この液圧駆動回路１において、瞬間的に両ロッドシリンダ２の力や速度を上げたい場合には、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液の圧力や流量を制御する代わりに、分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７をサーボモータ８によって必要なトルク・回転数だけ左回転させることにより、右の経路３２を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを左の第１バルブ４ａの手前の分岐点において左の経路３１を流れる圧液と合流させる。このような動作により、左の経路３１を流れる圧液を増圧・増量させて両ロッドシリンダ２の左の液室２１へと供給することができる。尚、両ロッドシリンダ２を左方向に駆動する場合には、開回路構成で、左側の第１バルブ４ａを閉じ、右側の第１バルブ４ｂを開いた状態で、サブ液圧ポンプ７をサーボモータ８によって必要なトルク・回転数だけ右回転させることにより、左の経路３１を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを右の第１バルブ４ｂの手前の分岐点において右の経路３２を流れる圧液と合流させれば良い。いずれの場合もサーボモータ８によってサブ液圧ポンプ７を必要なだけ回転させることにより、圧液の増圧・増量を得ることができる。尚、サブ液圧ポンプ７として、例えば、片方向（左）回転可能なものを用いて、右の経路３２を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを左の経路３１を流れる圧液と合流させるようにし、右の経路３２については、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液の圧力や流量を制御するように構成しても良い。

次に、本発明の第２の実施形態に係る液圧駆動回路１ａについて図２を参照しつつ説明する。尚、第１の実施形態に係る液圧駆動回路１と同様の構成等については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。

液圧駆動回路１ａは、図２に示すように、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液を二方向に分岐させて両ロッドシリンダ２のそれぞれの液室２１、２２へと流通させるメイン配管経路３にそれぞれ配置される左右の電磁切替弁（第１バルブ）４ａ、４ｂと、メイン配管経路３内の圧力を調整し、両ロッドシリンダ２から排出される圧液をタンクＴへと戻すための左右の電磁リリーフ弁（第２バルブ）５ａ、５ｂと、メイン液圧ポンプＰと電磁切替弁４ａ、４ｂの間で、メイン配管経路３から分岐された分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７とを備えている。また、液圧駆動回路１ａには、詳しくは図示しないが、サブ液圧ポンプ７を回転駆動させるためのサーボモータ８や各種バルブ等の動作を制御するためのコンピュータ制御回路、手動操作回路、及び圧力センサ等の各種センサ等が適宜設けられている。

この液圧駆動回路１ａでは、両ロッドシリンダ２の駆動状態を切り替えるための第１バルブとして左右の電磁切替弁４（４ａ、４ｂ）を用いており、両ロッドシリンダ２から排出される圧液をタンクに戻すための第２バルブとして左右の電磁リリーフ弁５（５ａ、５ｂ）を用いている。尚、本実施形態においても、サブ液圧ポンプ７を駆動させるためにサーボモータ８を用いる代わりに、他の電動モータや従来公知の駆動手段等を用いても良い。このようにサーボモータ８の代わりに、比較的低価格の電動モータを用いる場合であっても、アプリケーションに応じて容量を最適に選定することにより、容易に高性能化することができる。例えば、高速域ではメイン配管経路３の弁制御で両ロッドシリンダ２等の液圧アクチュエータを駆動し、低速域では左右の電磁リリーフ弁５ａ、５ｂを閉じることで閉回路を構成し、サブ液圧ポンプ７を駆動すれば、微速駆動できる。また、サブ液圧ポンプ７、電磁切替弁４ａ、４ｂ、電磁リリーフ弁５ａ、５ｂをマニホールドブロック（不図示）に納めて１つのユニットとして構成することで省スペース化を図ることができる。また、液圧駆動回路１ａでは、液圧アクチュエータとして両ロッドシリンダ２を駆動する場合を示しているが、これに限定されるものではなく、液圧駆動回路１と同様に、片ロッドシリンダ等の他の液圧アクチュエータにも適用することができる。

以下、本実施形態に係る液圧駆動回路１ａを用いた場合の動作について図２を参照しつつ説明する。通常、両ロッドシリンダ２は、電磁リリーフ弁５ａ、５ｂによってメイン配管経路３の圧力が調整された上で、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液で弁制御される。例えば、両ロッドシリンダ２を右方向に駆動する場合には、電磁リリーフ弁５ａ、５ｂによってメイン配管経路３の圧力を調整した状態で、左側の電磁切替弁４ａを開き、右側の電磁切替弁４ｂを閉じることにより、圧液は、左のメイン配管経路３１から両ロッドシリンダ２の左の液室２１へと流入し、右の液室２２から電磁リリーフ弁５ｂを通ってタンクＴへと戻る。

この液圧駆動回路１ａにおいて、瞬間的に両ロッドシリンダ２の力や速度を上げたい場合には、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液の圧力や流量を制御する代わりに、分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７をサーボモータ８によって必要なトルク・回転数だけ左回転させることにより、右の経路３２を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを左の電磁切替弁４ａの手前の分岐点において左の経路３１を流れる圧液と合流させる。このような動作により、左の経路３１を流れる圧液を増圧・増量させて両ロッドシリンダ２の左の液室２１へと供給することができる。尚、両ロッドシリンダ２を左方向に駆動する場合には、開回路構成で、左側の電磁切替弁４ａを閉じ、右側の電磁切替弁４ｂを開いた状態で、サブ液圧ポンプ７をサーボモータ８によって必要なトルク・回転数だけ右回転させることにより、左の経路３１を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを右の電磁切替弁４ｂの手前の分岐点において右の経路３２を流れる圧液と合流させれば良い。いずれの場合もサーボモータ８によってサブ液圧ポンプ７を必要なだけ回転させることにより、圧液の増圧・増量を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る液圧駆動回路１ｂについて図３を参照しつつ説明する。尚、第１及び第２の実施形態に係る液圧駆動回路１、１ａと同様の構成等については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。

液圧駆動回路１ｂは、図３に示すように、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液を二方向に分岐させて両ロッドシリンダ２のそれぞれの液室２１、２２へと流通させるメイン配管経路３に配置されるパイロット切替弁（第１バルブ）４ｃと、両ロッドシリンダ２の一方の液室に圧液を流入させ、他方の液室から排出された圧液がタンクＴへと流れるようにパイロット切替弁４ｃと両ロッドシリンダ２の間に配置されるパイロット切替弁９と、メイン配管経路３の圧力を調整し、パイロット切替弁９を通って流れてくる圧液をタンクＴへと戻すための電磁リリーフ弁（第２バルブ）５と、メイン液圧ポンプＰとパイロット切替弁４ｃの間で、メイン配管経路３から分岐された分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７とを備えている。この液圧駆動回路１ｂでは、図２に示す第１バルブとして機能する２つの電磁切替弁４ａ、４ｂを１つのパイロット切替弁４ｃに置き換え、このパイロット切替弁４ｃと両ロッドシリンダ２の間にパイロット切替弁９を配置し、１つの電磁リリーフ弁５をタンクＴへの出口に備えた構成になっている。また、液圧駆動回路１ｂには、詳しくは図示しないが、サブ液圧ポンプ７を回転駆動させるためのサーボモータ８や各種バルブ等の動作を制御するためのコンピュータ制御回路、手動操作回路、及び圧力センサ等の各種センサ等が適宜設けられている。

パイロット切替弁４ｃは、左右のパイロット圧に差が生じることにより、メイン配管経路３から両ロッドシリンダ２へ流れる圧液の流れ方向を左右切り替えて、両ロッドシリンダ２の駆動状態（左右の駆動）を切り替えるものである。尚、本実施形態においても、サブ液圧ポンプ７を駆動させるためにサーボモータ８を用いる代わりに、他の電動モータや従来公知の駆動手段等を用いても良い。このようにサーボモータ８の代わりに、比較的低価格の電動モータを用いる場合であっても、アプリケーションに応じて容量を最適に選定することにより、容易に高性能化することができる。例えば、高速域ではメイン配管経路３の弁制御で両ロッドシリンダ２等の液圧アクチュエータを駆動し、低速域では電磁リリーフ弁５を閉じることで閉回路を構成し、サブ液圧ポンプ７を駆動すれば、微速駆動できる。また、サブ液圧ポンプ７、パイロット切替弁４ｃ、パイロット切替弁９、電磁リリーフ弁５をマニホールドブロック（不図示）に納めて１つのユニットとして構成しても良い。また、液圧駆動回路１ｂでは、液圧アクチュエータとして両ロッドシリンダ２を駆動する場合を示しているが、これに限定されるものではなく、液圧駆動回路１と同様に、片ロッドシリンダ等の他の液圧アクチュエータにも適用することができる。

以下、本実施形態に係る液圧駆動回路１ｂを用いた場合の動作について図３を参照しつつ説明する。通常、両ロッドシリンダ２は、メイン液圧ポンプＰから発生した圧液で弁制御される。中立状態においては、メイン配管経路３内の圧力は、電磁リリーフ弁５で設定した値に保たれ、両ロッドシリンダ２はパイロット切替弁９の中央の絞りだけの抵抗が掛かっている状態である。

この状態から両ロッドシリンダ２を右方向に動かしたい場合、電磁リリーフ弁５で必要なだけ背圧を加えた上で、サーボモータ８によってサブ液圧ポンプ７を左回転させる。すると、パイロット切替弁４ｃの左右パイロット圧に差圧が生じ、スプールが右に移動する。これにより、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液は、メイン配管経路３の左の経路３１を通って、両ロッドシリンダ２の左の液室２１に流入する。それと同時に、パイロット切替弁９の左右のパイロット圧に差が生じ、該パイロット切替弁９のスプールが右に移動する。これにより、両ロッドシリンダ２の右の液室２２から押し出された圧液はパイロット切替弁９を通ってタンクＴへと流れる。同様に両ロッドシリンダ２を左方向に駆動したい場合は、サーボモータ８を逆回転させれば良い。いずれの場合もサーボモータ８によってサブ液圧ポンプ７を必要なだけ回転させることにより、圧液の増圧・増量を得ることができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る液圧駆動回路１ｃについて図４を参照しつつ説明する。尚、第１〜３の実施形態に係る液圧駆動回路１〜１ｂと同様の構成等については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。

液圧駆動回路１ｃは、図４に示すように、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液を二方向に分岐させて両ロッドシリンダ２のそれぞれの液室２１、２２へと流通させるメイン配管経路３にそれぞれ配置される左右の電磁切替弁４ａ、４ｂと、両ロッドシリンダ２の一方の液室に圧液を流入させ、他方の液室から排出された圧液をタンクＴに戻すように電磁切替弁（第１バルブ）４ａ、４ｂと両ロッドシリンダ２の間に配置されるパイロット切替弁９と、メイン配管経路３の圧力を調整するためのリリーフ弁（第２バルブ）５ｃと、タンクＴへの出口に配置される電磁切替弁１０と、メイン液圧ポンプＰと電磁切替弁４ａ、４ｂの間で、メイン配管経路３から分岐された分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７とを備えている。液圧駆動回路１ｃでは、図２の液圧駆動回路１と同様にメイン配管経路３の左の経路３１と右の経路３２にそれぞれ第１バルブとして機能する電磁切替弁４ａ、４ｂを設けており、この電磁切替弁４ａ、４ｂの開閉を行うことによって、メイン配管経路３から両ロッドシリンダ２に供給される圧液の流量を調整している。また、液圧駆動回路１ｃでは、液圧アクチュエータとして両ロッドシリンダ２を駆動する場合を示しているが、これに限定されるものではなく、液圧駆動回路１と同様に、片ロッドシリンダ等の他の液圧アクチュエータにも適用することができる。

以下、本実施形態に係る液圧駆動回路１ｃを用いた場合の動作について図４を参照しつつ説明する。通常、両ロッドシリンダ２は、リリーフ弁５ｃによってメイン配管経路３の圧力が調整された上で、メイン液圧ポンプＰから発生した圧液で弁制御される。例えば、両ロッドシリンダ２を右方向に駆動したい場合、電磁切替弁１０を開いた開回路構成の状態で、左側の電磁切替弁４ａを開き、右側の電磁切替弁４ｂを閉じる。すると、圧力差によって、パイロット切替弁９は、スプールが右に移動する。これにより、圧液は、両ロッドシリンダ２の左の液室２１へと流入し、右の液室２２からパイロット切替弁９と電磁切替弁１０とを通ってタンクＴへと戻る。

この液圧駆動回路１ｃにおいて、瞬間的に両ロッドシリンダ２の力や速度を上げたい場合には、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液の圧力や流量を制御する代わりに、分岐配管経路６に配置される双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７をサーボモータ８によって必要なトルク・回転数だけ左回転させることにより、メイン配管経路３の右の経路３２を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを左の電磁切替弁４ａの手前の分岐点においてメイン配管経路３の左の経路３１を流れる圧液と合流させる。このような動作により、左の経路３１を流れる圧液を増圧・増量させて両ロッドシリンダ２の左の液室２１へと供給することができる。尚、両ロッドシリンダ２を左方向に駆動する場合には、開回路構成で、左側の電磁切替弁４ａを閉じ、右側の電磁切替弁４ｂを開いた状態で、サブ液圧ポンプ７をサーボモータ８によって必要なトルク・回転数だけ右回転させることにより、メイン配管経路３の左の経路３１を流れる圧液を吸い上げて増圧し、それを右の電磁切替弁４ｂの手前の分岐点においてメイン配管経路３の右の経路３２を流れる圧液と合流させれば良い。

また、電磁切替弁４ａ、４ｂを開いたまま、電磁切替弁１０を閉じることにより、任意の時点でサブ液圧ポンプ７を用いた閉回路構成で両ロッドシリンダ２を駆動させることができる。この場合、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液のエネルギーが遮断される代わりに、外乱を受けないため、微小な力制御や微速制御に特に有効である。

次に、本発明の第５の実施形態に係る液圧駆動回路１ｄについて図５を参照しつつ説明する。尚、第１〜４の実施形態に係る液圧駆動回路１〜１ｃと同様の構成等については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。

液圧駆動回路１ｄは、１つのメイン配管経路３ａに両ロッドシリンダ（液圧アクチュエータ）２とサブ液圧ポンプ７を複数接続することで、システム全体の平均的な負荷をメイン液圧ポンプＰからメイン配管経路３ａへと吐出される圧液のエネルギーでカバーし、それぞれの両ロッドシリンダ２の負荷のうち全体平均からの差分を双方向回転可能なサブ液圧ポンプ７による生成エネルギーでカバーするよう多軸分散制御回路として構成したものである。

この液圧駆動回路１ｄは、図５に示すように、図４に示す液圧駆動回路１ｃを複数備えており、メイン液圧ポンプＰから吐出された圧液をそれぞれの液圧駆動回路１ｃへ流通させるようメイン配管経路３ａは分岐されている。このような液圧駆動回路１ｄは、建設機械等の駆動システムに有効に用いることができる。尚、図５では、液圧駆動回路１ｄを構成する複数の液圧駆動回路１ｃの一部については、その構成を省略して図示している。また、液圧駆動回路１ｄでは、液圧駆動回路１ｃを複数用いて多軸分散制御回路を構成している例を示しているが、他の液圧駆動回路１〜１ｂを用いて多軸分散制御回路を構成するようにしても良い。また、液圧駆動回路１ｄでも、液圧アクチュエータとして両ロッドシリンダ２を駆動する場合を示しているが、これに限定されるものではなく、片ロッドシリンダ等の他の液圧アクチュエータにも適用することができる。

また、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１、１ａ〜１ｄ液圧駆動回路
２両ロッドシリンダ（液圧アクチュエータ）
２１、２２液室
３、３ａメイン配管経路
４、４ａ〜４ｃ第１バルブ
５、５ａ〜５ｃ第２バルブ
６分岐配管経路
７サブ液圧ポンプ
８サーボモータ（電動モータ）
９パイロット切替弁
１０電磁切替弁
Ｐメイン液圧ポンプ
Ｔタンク

Claims

メイン液圧ポンプから吐出された圧液を供給することによって液圧アクチュエータを駆動する液圧駆動回路であって、
前記メイン液圧ポンプから吐出された前記圧液を二方向に分岐させて前記液圧アクチュエータのそれぞれの液室へと流通させるメイン配管経路に配置され、前記液圧アクチュエータの駆動状態を切り替えるための第１バルブと、
前記メイン配管経路から前記液圧アクチュエータの一方の液室に流入され、他方の液室から排出された圧液をタンクに戻すための第２バルブと、
前記メイン液圧ポンプと前記切替弁の間で、前記メイン配管経路から分岐された分岐配管経路に配置され、該分岐配管経路に流れる圧液を用いて、前記メイン配管経路から前記液圧アクチュエータへ供給される圧液を所定分だけ増圧・増量させるサブ液圧ポンプとを備えることを特徴とする液圧駆動回路。
前記サブ液圧ポンプ、前記第１バルブ、及び前記第２バルブは、マニホールドブロックによって一体化構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧駆動回路。
請求項１又は２に記載の液圧駆動回路を複数備え、前記メイン配管経路は、前記メイン液圧ポンプから吐出された圧液を前記それぞれの液圧駆動回路へ流通させるよう分岐されていることを特徴とする液圧駆動回路。