| 【発明の名称】 |
電動油圧クランプ回路 |
| 【発明者】 |
【氏名】増田 健二
|
| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも一方向にトルク制御ができてかつ逆転可能な電動機２と、電源入力部１５と信号入力部１４とを有する上記電動機２のためのドライバ３と、上記電動機２で駆動されてまた油圧モータとなり得る油圧ポンプ・モータ１と、上記油圧ポンプ・モータ１を挟んでリザーバ１１と油圧シリンダ４の間をつなぐ主たる管路群１２と、油圧制御部、つまり上記油圧ポンプ・モータ１のクランプ側管路１２ａに順に３ポート電磁弁１０のための圧力取り出し管路１２ｃと上記電磁弁１０で操作し得る外部ドレン形パイロットチェック弁７の挿入とアキュムレータ５及び圧力感知部６のための分岐とを設けてなる油圧制御部とで構成することを特徴とする電動油圧クランプ回路。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電動油圧回路を、例えば工作機械のワーククランプ装置に応用したものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電動油圧回路として、例えば図３に示すごときもの（特開平１１−８２４１１号公報）が知られている。この電動油圧回路は、両ロッド形複動シリンダ５０の入出力ポート５１、５２に、それそれパイロットチェック５３、５４を挿入した回路５１ａ、５２ｂの一端を接続し、他端を正逆転可能なポンプ６０の吸入吐出ポート６１、６２に接続し、モータ７０によってポンプ６０を正逆転することによって、シリンダ５０の左右室の作動液を置換し、ピストンロッド５０ａを前進・後退させるようにしてある。リリーフ弁６１ａ、６２ａは、異常な液圧上昇のために設けられ、フィードチェック弁６１ｂ、６２ｂは液漏れ等によって作動液が不足した際の補充用として設けられ、それぞれ一端は前記吸入吐出ポート６１、６２に、他端はリザーバ８０に接続されている。また、図示しないが、片ロッド形複動シリンダを用いてピストンロッドを操作するときは、上記シリンダの左右室の流入流出量は同一とならないので、このために一方のフィードチェック弁を残すと同時に、上記フィードチェック弁が加圧閉鎖するときこの圧力で作動して反対のポンプポートをリザーバ８０へつなぐパイロット操作式の開閉切換弁を他方のフィードチェック弁の代わりに設けてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の電動油圧回路では、アキュムレータとこれを操作するための油圧制御回路がなく、また省エネルギー状態で圧力制御のできることが示されていない。つまり省エネルギー状態で長時間クランプ圧力を保持したりまた時には圧力を変えて再びクランプすることができない欠点があった。そこで、本発明の目的は、アキュムレータでクランプ圧力を例えば電動機を停止させ動力の供給を断った状態で長時間保持するとともに、電動機によるトルク制御を利用して必要な時に少ない消費動力でクランプ圧力を可変に制御でき、加えて回路に絞り要素が無く省エネルギーにして回路構成が簡素である電動油圧クランプ回路を提供ることにある。またアキュムレータの放出動力を油圧ポンプ・モータを介して電動機の発電作用を利用してドライバを経て回収することは可能である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の電動油圧クランプ回路は基本的に図１に例示するように、少なくとも一方向にトルク制御ができてかつ逆転可能な電動機２と、電源入力部１５と信号入力部１４とを有する上記電動機２のためのドライバ３と、上記電動機２で駆動されてまた油圧モータとなり得る油圧ポンプ・モータ１と、上記油圧ポンプ・モータ１を挟んでリザーバ１１と油圧シリンダ４の間をつなぐ主たる管路群１２と、油圧制御部、つまり上記油圧ポンプ・モータ１のクランプ側管路１２ａに順に３ポート電磁弁１０のための圧力取り出し管路１２ｃと上記電磁弁１０で操作し得る外部ドレン形パイロットチェック弁７の挿入とアキュムレータ５及び圧力感知部６のための分岐とを設けてなる油圧制御部とで構成することを特徴とする【０００５】
【作用】上記構成において、クランプ行程では、ドライバ３を通して電源入力部１５より電動機２に動力を供給すると同時に、油圧ポンプ・モータ１（以下ポンプ１とする）を信号入力部１４の信号に従い、可変速に正転駆動させ、ポンプ１の吐出部においてクランプ側管路１２ａを昇圧させ、続いて外部ドレン式パイロットチェック弁７のチェック部材を自動的に開いて油圧シリンダ４のピストンロッドを前進させ、そしてピストンロッドがクランプ位置に達し静止した後、アキュムレータ５への蓄圧を始める。ここで、例えば圧力スイッチ６’などの圧力感知部６によって設定圧であることを感知すればドライバ３を介して電動機２を停止させる。また電動機２が停止すれば、パイロットチェック弁７のチェック部材は自動的に閉じてクランプ圧力のためのアキュムレータ５の蓄圧を保持する。そして、電磁弁１０への取り出し管路１２ｃの分岐はパイロットチェック弁７のポンプ１側にあるのでたとえ電磁弁１０に内部漏れがあってもアキュムレータ５の蓄圧力はこのために消費されることが無くクランプ圧力は長時間保持される。次にアンクランプ行程並びに圧力制御行程については、まずポンプ１を図示しない適当な手段で正転させ、相前後して電磁弁１０を励磁させれば、外部ドレン式であるパイロットチェック弁７のパイロットピストンには比較的低圧で済むパイロット油が一時的にポンプ１から流れ込むのでパイロットピストンを押圧できてパイロットチェック弁７のチェック部材を蓄圧力に抗して強制的に開くことができる。これによってアキュムレータ５の蓄圧力はポンプ１を電動機２の駆動トルクに抗して逆転させ油圧モータとして作用させて、動力を消費した後油流れはリザーバ１１に排出される。ここで電動機２の駆動トルクを充分低めてポンプ１を停止させればアンクランプ行程は終了する。また駆動トルクを確保して油圧回路の漏れを補うようにしてポンプ１を再び正転させれば、この時アキュムレータ５の作動圧以下の領域でも例えば圧力計１６の目視によって低圧のクランプ圧力を手動調整することができる。つまりドライバ３と電動機２によるトルク制御を利用してパイロットチェック弁７があっても可変圧力制御が得られるのである。以上で明らかであるが、アキュムレータ５の蓄圧を利用してクランプ圧力を動力の供給を断った状態で長時間保持することができる一方、電動機２によるトルク制御で少ない消費動力でクランプ圧力を可変に制御することもでき、加えて回路には絞り要素による損失が無く省エネルギーでかつ回路の構成も簡素である。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。図１は電動油圧クランプ回路の基本的実施例を示しており、この電動油圧クランプ回路は、例えば電動サーボモータのようなトルク制御のできる電動機２’と、電源入力部１５と信号入力部１４とを有する上記電動機２’のためのドライバ３と、上記電動機２’で駆動されてまた油圧モータとなり得る定容量形油圧ポンプ・モータ１’（以下ポンプ１’とする）と、上記ポンプ１’を挟んでリザーバ１１とばね付き単動油圧シリンダ４’の間をつなぐ主たる管路群１２と、上記ポンプ１’で分割して上記リザーバ１１につながる一側の管路１２ｂと、油圧制御部、つまり上記ポンプ１’の他側の管路であるクランプ側管路１２ａにおいて上記ポンプ１’の吐出ポートより順に３ポート電磁弁１０のための圧力取り出し管路１２ｃと上記電磁弁１０で操作される外部ドレン形パイロットチェック弁７の挿入とアキュムレータ５及び圧力感知部である圧力スイッチ６’及び圧力計１６のための分岐とのある油圧制御部とから構成する。上記構成の電動油圧クランプ回路の動作について次に述べる。ばね付き単動油圧シリンダ４’のピストンロッドは、始め後退端にあり、クランプ行程では、ドライバ３を通して電源入力部１５より電動機２’に動力を供給すると同時に、ポンプ１’を信号入力部１４の信号に従って、可変速に正転駆動させ、以下順に作動油をリザーバ１１より吸い上げ、クランプ側管路１２ａを昇圧させ、続いて外部ドレン式パイロットチェック弁７のチェック部材を自動的に開いて油圧シリンダ４’のピストンロッドをばね力に抗して前進させ、ピストンロッドがクランプ位置に達して静止した後、アキュムレータ５への蓄圧を開始する。ここで、圧力スイッチ６’が設定圧を感知すれば図示しない方法でドライバ３を介して電動機２’は停止して、パイロットチェック弁７のチェック部材は自動的に閉じてアキュムレータ５にはクランプのための圧力を蓄圧保持する。そして、電磁弁１０への取り出し管路１２ｃの分岐はパイロットチェック弁７のポンプ１’側にあるのでたとえ電磁弁１０に内部漏れがあってもアキュムレータ５の蓄圧力をこのために消費することは無くクランプ圧力は長時間保持される。次にアンクランプ行程並びに圧力制御行程においては、まずポンプ１’を正転させ、相前後して電磁弁１０を励磁させれば外部ドレン式であるパイロットチェック弁７のパイロットピストン部には比較的低圧で済むパイロット油が一時的に流れ込むのでパイロットピストンを押圧してパイロットチェック弁７のチェック部材を強制的に開くことができる。これによってアキュムレータ５の蓄圧力はポンプ１’を電動機２’の駆動トルクに抗して逆転させて油圧モータとして作用させるので、動力を消費した油流れはリザーバ１１に排出される。ここで電動機２’の駆動トルクを充分低めれば油圧シリンダ４’のピストンロッドは元の後退端に戻りアンクランプ行程は終了するが、駆動トルクを確保して油圧回路の漏れを補うようにしてポンプ１’を再び正転させれば、この時アキュムレータ５の作動圧以下の領域でも圧力計１６の目視によって低圧のクランプ圧力を手動調整するこができる。つまりドライバ３と電動機２’によるトルク制御を利用してパイロットチェック弁７があっても可変２次圧力制御が得られるのである。以上で明らかであるが、アキュムレータ５の蓄圧を利用してクランプ圧力を動力の供給を断った状態で長時間保持することができる一方、電動機２’によるトルク制御で少ない消費動力でクランプ圧力を可変に制御することができ、加えて回路には絞り要素による損失が無く省エネルギーでかつ回路の構成も簡素である。また、以上の回路においてアキュムレータ５の放出時の動力を電動機２’を介して回収できるように構成してもよい。また、圧力スイッチ６’を圧力検出器に変えて、アキュムレータ５の作動状態に関係無く、フィードバック式に圧力制御してもよい。また、油圧シリンダはばね付きに限定しない。また、図２は本発明の電動油圧クランプ回路の他の実施例で、図１において油圧シリンダ４’を片ロッド形複動シリンダ４”とした上で、圧力制御をフィードバック制御式としたものである。なお、同一部材には同一番号を付して説明を省略する。１”は２方向流れ２方向回転定容量形油圧ポンプ・モータ（以下ポンプ１”とする）、２”はトルク制御ができて発電機にもなる２方向回転電動機、３’は動力回収回路を持ちかつ信号線１３を介して圧力検出器６”からの信号を加算演算できる加算器を持つドライバ、９は一側の管路１２ｂから分岐して上記シリンダ４”の残るポートにつながる管路１２ｂ’から分岐するパイロット管路と電磁弁１０の制御ポートとの間に介在して中間ポートをパイロットチェック弁７のパイロット部につながる高圧優先形シャトル弁、８はクランプ側管路１２ａの上記ポンプ１”側と上記一側の管路１２ｂとの間に介在して中間ポートをリザーバ１１につながる低圧優先形シャトル弁である。上記構成の電動油圧クランプ回路の動作は下記のごとくである。クランプ行程では、ポンプ１”は正転駆動され、クランプ側管路１２ａが昇圧するので、始めに低圧優先形シャトル弁８が自動的に右位置をとり一側の管路１２ｂと管路１２ｂ’はリザーバ１１に開放される。この時、電磁弁１０は非励磁状態とすので高圧優先形シャトル弁９の作動状態に関係なくパイロットチェック弁７のパイロット部に働くパイロット圧はリザーバ１１に開放されパイロットチェック弁７のパイロットピストンは後退した位置を保つ。クランプ圧力はフィードバック式に制御されてアキュムレータ５が所定値に蓄圧されれば、図示しない方法でドライバ３’から電動機２”への動力を断つようにする。なお、クランプ行程でシリンダ４”のピストンロッドが前進運動している間はシリンダ４”からの戻り油量はポンプ１”の吸入量より少ないので、この時は、不足分をシャトル弁８を通してリザーバ１１から一側の管路１２ｂ側に補充する。アキュムレータ５を開放して低い圧力でクランプ圧力を保持する２次クランプ圧力制御行程では、図示しない方法で圧力フィードバックループを解いた状態とした後、ポンプ１”は正転され、吐出圧を高めながら、前後して電磁弁１０を励磁し外部ドレン式パイロットチェック弁７のパイロットピストンに一時的に吐出圧油を供給してパイロットチェック弁７を強制的に開放し、ポンプ１”の吐出側とシリンダ４”のアキュムレータ５側とを連通状態とした後、クランプ側管路１２ａの圧力を圧力検出器６”で監視しながらアキュムレータ５の蓄圧を利用してポンプ１”を駆動トルクに抗して逆転させ油圧モータとして働かせ、つまり吸入、吐出を逆とし、この時動力を電気的に回収し、しかる後、適時油圧回路の漏れを補うようにポンプ１”を再び正転させて、２次クランプ圧力を信号入力部１４の要求に従うように再びフィードバック式に圧力制御する。シリンダ４”の下降行程では、シリンダ４”に自重が働かないとして、圧力フィードバックを解いて、必要に応じて２次クランプ圧力を一旦開放した後、電動機２”のトルクを逆にして管路１２ｂ’にポンプ１”で圧力を発生させれば、シャトル弁８は自動的に左位置をとると同時にシリンダ４”は下降方向に押圧される。この時電磁弁１０の励磁、非励磁を問わずシャトル弁９は自動的に働いてこれを通してパイロットチェック弁７のパイロットピストンを一側の管路１２ｂの圧力で押圧してパイロットチェック弁７を連通し続けるので、シリンダ４”のアキュムレータ５側の管路部つまりクランプ側管路１２ａはシャトル弁８を介してリザーバ１１とつながる。この時、シリンダ４”からの戻り油は二分して一方はポンプ１”へ吸入され他方はリザーバ１１へ戻る。また、油圧シリンダ４”は片ロッド形を問わなず、両ロッド形でもよい。
【０００７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の電動油圧クランプ回路は、トルク制御のできる電動機と、油圧ポンプ・モータと、油圧シリンダと、アキュムレータ等を含む油圧制御部とで構成して、アキュムレータによるクランプ圧力保持と電動機による可変圧力制御とを両立させるようにしたので、クランプ圧力を動力の供給を断った状態で長時間保持することができる一方、消費動力の少ないで可変クランプ圧力制御ができ、加えて回路に絞り要素による損失を無くして省エネルギーでかつ回路の構成が簡素となる効果がある。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９５０７４８７５
【氏名又は名称】増田 健二
|
| 【出願日】 |
平成１２年６月２日（２０００．６．２） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−３４１０３８（Ｐ２００１−３４１０３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月１１日（２００１．１２．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２０５９１６（Ｐ２０００−２０５９１６） |
|