油圧装置
【課題】エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される油圧装置を提供すること。
【解決手段】往動用の第１シリンダ室１１と、第１シリンダ室の１１受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室１２と、各シリンダ室を区画するピストン体１３と、を備える油圧アクチュエータ１と、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１及び、それらのポンプを正逆両方向に回転駆動するサーボモータ４と、第１シリンダ室１１と第２シリンダ室１２とを主油圧ポンプ２１を介して連結するクローズド油圧回路２と、第１シリンダ室１１と油タンク６とを副油圧ポンプ３１を介して連結して第１シリンダ室１１と前２シリンダ室１２の受圧面積の違いによって生じるクローズド油圧回路２を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路３と、 を有することを特徴とする油圧装置。
【解決手段】往動用の第１シリンダ室１１と、第１シリンダ室の１１受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室１２と、各シリンダ室を区画するピストン体１３と、を備える油圧アクチュエータ１と、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１及び、それらのポンプを正逆両方向に回転駆動するサーボモータ４と、第１シリンダ室１１と第２シリンダ室１２とを主油圧ポンプ２１を介して連結するクローズド油圧回路２と、第１シリンダ室１１と油タンク６とを副油圧ポンプ３１を介して連結して第１シリンダ室１１と前２シリンダ室１２の受圧面積の違いによって生じるクローズド油圧回路２を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路３と、 を有することを特徴とする油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ室に作動油を供給してピストン体を駆動し加工（プレス、カシメ、射出成形等）や作業（油圧ショベルの腕の伸縮、油圧クレーンの腕の伸縮等）等を行わせる油圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧アクチュエータには単動シリンダと複動シリンダとがあるが、プレス等の加工や油圧ショベル等の作業を行う油圧装置は往復で仕事をする必要があり、複動シリンダを用いている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の油圧装置に用いられる複動シリンダでは、ピストンロッドのない第１シリンダ室の受圧面積よりピストンロッドのある第２シリンダ室の受圧面積が小さい。したがって、往動時第１シリンダ室に供給する作動油量が第２シリンダ室から排出される作動油量より多くなり、不足分を油タンクから吸い込む必要がある。また、復動時第１シリンダ室から排出される作動油量が第２シリンダ室に供給する作動油量より多くなり、余分の作動油を油タンクに戻す必要がある。すなわち、従来の油圧装置では油圧回路が所謂オープン油圧回路であり、エネルギロスが大きく、油温が上昇する問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の油圧装置の問題に鑑みてなされたものであり、エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される油圧装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の油圧装置は、往動用の第１シリンダ室と、前記第１シリンダ室の受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室と、各シリンダ室を区画するピストン体と、を備える油圧アクチュエータと、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ、副油圧ポンプ及び、それらのポンプを正逆両方向に回転駆動するサーボモータと、前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室とを前記主油圧ポンプを介して連結するクローズド油圧回路と、前記第１シリンダ室と油タンクとを前記副油圧ポンプを介して連結して前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室の受圧面積の違いによって生じる前記クローズド油圧回路を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路と、を有することを特徴とする。
【０００７】
油圧アクチュエータがクローズド油圧回路で駆動されるので、エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される。
【０００８】
上記油圧装置は、前記油圧アクチュエータを増圧するブーストシリンダを有するとよい。
【０００９】
ブーストシリンダの第１ブーストシリンダ室と第２ブーストシリンダ室の受圧面積比だけ油圧アクチュエータを増圧することができる。そのため、油圧アクチュエータの駆動圧を低圧から高圧に変更するのにエネルギーを消費する必要がなく、熱の発生も抑制される。
【００１０】
また、前記油タンクは、加圧されているとよい。
【００１１】
セミクローズド油圧回路で油タンクから作動油を汲み取ることが容易になり、エネルギロスを一層抑制することができる。
【００１２】
また、前記サーボモータは、定速回転駆動されるとよい。
【００１３】
サーボモータが定速回転駆動されるので、クローズド油圧回路にカウンターバランス弁を組み込む必要がない。その結果、作動油の温度上昇が一層抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
油圧アクチュエータがクローズド油圧回路で駆動されるので、負荷の落下にクローズド油圧回路の油圧ポンプがブレーキ（車のエンジンブレーキに類似の）をかける。そのため、負荷の落下を防止するカウンターバランス弁を組み込む必要がなくなり、エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る油圧装置の概略構成図である。
【図２】実施形態２に係る油圧装置の概略構成図である。
【図３】実施形態２に係る油圧装置の加圧動作を説明する図である。
【図４】実施形態２に係る油圧装置の上昇動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）本実施形態の油圧装置は、図１に示すように、往動用の第１シリンダ室１１と、第１シリンダ室１１の受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室１２と、シリンダ室１１、１２を区画するピストン体１３と、を備える油圧アクチュエータ１を備えている。また、本実施形態の油圧装置は、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１及び、それらのポンプ２１、３１を正逆両方向に回転駆動するサーボモータ４と、第１シリンダ室１１と第２シリンダ室１２とを主油圧ポンプ２１を介して連結するクローズド油圧回路２を備えている。さらに、第１シリンダ室１１と油タンク６とを副油圧ポンプ３１を介して連結して第１シリンダ室１１と第２シリンダ室１２の受圧面積の違いによって生じるクローズド油圧回路２を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路３を備えている。
【００１７】
本実施形態の油圧アクチュエータ１では、ピストン体１３が上下に駆動される。ピストン体１３が下降するように駆動されてピストン体１３に装着されたプレス型５で被加工材８が加圧成型される。
【００１８】
例えば、油圧アクチュエータ１の第１シリンダ室１１がφ１３５（１３．５ｃｍ）の場合、受圧面積Ｓ1は、π×６．７５２＝１４３ｃｍ２である。また、例えば、ピストン体１３のピストンロッドがφ９５（９．５ｃｍ）の場合、第２シリンダ室１２は、φ１３５（１３．５ｃｍ）−φ９５（９．５ｃｍ）の環状であるから、受圧面積Ｓ2は、π×（６．７５２−４．７５2）＝７２．２ｃｍ２である。
【００１９】
サーボモータ４は、交流サーボモータで、図示しないシーケンサを含む制御ユニットで所定の回転数（定速回転数）に制御される。また、回転方向が（矢印Ａの正回転と矢印Ｂの逆回転に）制御される。
【００２０】
主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１は、例えば、定容積型可逆回転式ピストンポンプであり、例えば、軸が矢印Ａ方向に回転されると作動油がそれぞれ三角形Ａ1、Ａ2方向に吐出される。
【００２１】
サーボモータ４の回転は、プーリ４a、４b、４cとアイドラー４dに巻回されたタイミングベルト４eで主油圧ポンプ２１と副油圧ポンプ３１に伝達される。
【００２２】
吐出量は、サーボモータ４に取付けのプーリ４ａのピッチ径に対して、主油圧ポンプ２１に取付けのプーリ４ｂ、副油圧ポンプ３１に取付けのプーリ４ｃとのピッチ径の比率にて制御した「回転数」×「ポンプ押しのけ容積」である。
【００２３】
クローズド油圧回路２は、主油圧ポンプ２１と第１シリンダ室１１とを直接接続する油圧通路２２と、主油圧ポンプ２１と第２シリンダ室１２とを電磁ポペットバルブ２４を介して接続する油圧通路２３と、を備えている。
【００２４】
油圧通路２２は、リリーフバルブ２５aを介して油タンク６と接続されている。同様に、油圧通路２３は、リリーフバルブ２５bを介して油タンク６と接続されている。
【００２５】
したがって、油圧通路２２の圧力がリリーフバルブ２５aの設定圧力を越えると、油圧通路２２の作動油の一部は、リリーフバルブ２５aを通って油タンク６に流れる。同様に、油圧通路２３の圧力がリリーフバルブ２５ｂの設定圧力を越えると、油圧通路２３の作動油の一部は、リリーフバルブ２５bを通って油タンク６に流れる。なお、２７a、２７bは、圧力計である。
【００２６】
セミクローズド油圧回路３は、副油圧ポンプ３１と油タンク６とをリリーフバルブ３５の設定圧力にて接続する油圧通路３２と、副油圧ポンプ３１と油タンク６とを直接接続する油圧通路３３と、を備えている。
【００２７】
セミクローズド油圧回路３の油圧通路３２とクローズド油圧回路２の油圧通路２２とはパイロットチェックバルブ３４を介して接続されている。また、油タンク６はチェックバルブ３６を介して油圧通路３２と接続している。なお、３７は、圧力計である。
【００２８】
油タンク６は、温度計付油面計６１、エアーブリーザー６２及びマグネットセパレータ６３を備えている。
【００２９】
上記構成の油圧装置の下降動作及び上昇動作を説明する。尚、動作説明内の数値は全て一例であり、システムの仕様条件等で変更され得る。
＜下降動作＞サーボモータ４が２２５０rpmの回転速度で矢印Ｂ方向に逆回転されると、主油圧ポンプ２１も矢印Ｂ方向に逆回転される。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１で作動油が油圧アクチュエータ１の第２シリンダ室１２から矢印Ｂ11→Ｂ12と吸い出され、Ｑ1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油が油圧通路２２中に吐出される。
【００３０】
同時に、副油圧ポンプ３１も矢印Ｂ方向に逆回転され、回転数１９４７rpmの副油圧ポンプ３１で油タンク６から作動油が矢印Ｂ21→Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と汲み出されて、矢印Ｂ26→Ｂ27→Ｂ28と吐出される。
【００３１】
なお、油圧通路３２内の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いので、矢印Ｂ27方向の作動油が交点Ｐ2を過ぎて点線矢印Ｂ29の方向に流れることはない。
【００３２】
油圧通路２３中に電磁ポペットバルブ２４が配置されているが、切り替える事で作動油は矢印Ｂ11→Ｂ12と流れる。
【００３３】
副油圧ポンプ３１の吐出量Ｑ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）であり、矢印Ｂ14方向に流れる作動油は、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ｂ15方向に流れて第１シリンダ室１１に供給される作動油量Ｑ3＝５１．６l/min（≒Ｑ1+Ｑ2）となる。
【００３４】
第１シリンダ室１１に作動油が１分間に５１．６リッター供給されるので、ピストン体１３の下降を阻止する力が働かない間は、矢印Ｂ0の方向（下方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝｛Ｑ３×１０００／６０／Ｓ１｝×１０）の速度で下降する。
【００３５】
第１シリンダ室１１に作動油がＱ3＝５１．６l/min供給されても、第２シリンダ室１２からは作動油がＱ1＝２５．２l/min（＝Ｖ0×Ｓ2）排出されるだけである。しかし、本実施形態の油圧装置では、セミクローズド油圧回路３でクローズド油圧回路２の油圧通路２２にＱ3とＱ1の差分Ｑ2（＝２７．２l/min）が供給されるので、ピストン体１３は下降する。
【００３６】
プレス型５が２ｔの重量の場合、下降動作中、油圧通路２３の圧力は２．７ＭPａ（＝Ｗ/Ｓ2）になる。したがって、従来はピストン体１３を定速で下降させるためには、油圧通路２３中にカウンターバランス弁を挿入する必要があった。しかし、本実施形態では、クローズド油圧回路２の主油圧ポンプ２１の回転数をサーボモータ４で一定に制御しているので、カウンターバランス弁なしでピストン体１３を定速下降させることができる。カウンターバランス弁がないので、作動油の温度上昇が抑制される。
【００３７】
ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に接近すると、図示しないポジションセンサからの信号を受けた制御ユニットでサーボモータ４が低速回転させられ、ピストン体１３が低速で下降される。
【００３８】
ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に当接すると、もはや下降することができず、プレス（加圧）加工が行われる。本実施形態では、リリーフバルブ２５aの設定圧力が１４MPa（＝１４３kgf/cm２）であるので、２０．４ｔ（＝１４MPa×１０．２×Ｓ１）の荷重でプレスされる。
【００３９】
なお、油圧通路２２の圧力がリリーフバルブ２５ａの設定圧力（１４MPa）を超えると、作動油Ｑ3の一部は分岐点Ｐ3からリリーフバルブ２５ａを通って油タンク６に流れるので、油圧装置が破損することがない。
＜上昇動作＞
プレス加工が終了すると、サーボモータ４は、矢印Ａ方向に正回転させられ、主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１も矢印Ａ1、Ａ2方向にそれぞれ正回転させられる。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１によって、Ｑ1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油が油圧通路２３中に吐出される。吐出された作動油は電磁ポペットバルブ２４を切り替える事で、矢印Ａ15→Ａ16と流れて第２シリンダ室１２に供給される。すると、ピストン体１３は、矢印Ａ0の方向（上方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝Ｑ1／Ｓ2）の速度で上昇する。同時に、第１シリンダ室１１からＱ3＝５１．６ｌ/min（＝Ｖ0×Ｓ１×６０／1０００／１０）の作動油が矢印Ａ11方向に排出される。
【００４０】
一方、矢印Ａ2方向に正回転させられた副油圧ポンプ３１で油圧通路３３に作動油がＱ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）吐出される。したがって、油圧通路２２中を矢印Ａ11方向に流れるＱ3＝５１．６ｌ/minの作動油の内、２７．２l/min（＝Ｑ2）が交点Ｐ1で矢印Ａ21方向に分流される。Ａ21方向に分流された作動油は、油圧通路２３の圧力で開弁されたパイロットチェックバルブ３４を流れて油圧通路３２中を矢印Ａ22方向に流れ、副油圧ポンプ３１に吸い込まれる。なお、矢印Ａ21方向に流れる作動油が交点Ｐ2で点線矢印Ｂ29の方向に分流しないのは、油圧通路３２の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いからである。
【００４１】
副油圧ポンプ３１に吸い込まれたＱ2＝２７.２l/minの作動油は、矢印Ａ23方向に吐出され、矢印Ａ24→Ａ25→Ａ26→Ａ27→Ａ28と流れ、油タンク６に戻される。
【００４２】
上記のように、第１シリンダ室１１から排出される作動油の量が第２シリンダ室１２に供給される作動油量より多くても、余分の作動油がセミクローズド油圧回路３で油タンク６に戻されるので、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ａ12方向に流れる作動油Ｑ1＝２５．２l/min（＝Ｑ3―Ｑ2）となる。したがって、ピストン体１３は上昇される。
【００４３】
本実施形態では、主油圧ポンプ２１を１８００rpm回転させ、副油圧ポンプ３１を１９４７rpm回転させるのに１台のサーボモータ４でベルト４eを用いて行ったが、サーボモータを２台用いてそれぞれのサーボモータで主油圧ポンプ２１を１８００rpm回転させ、副油圧ポンプ３１を１９４７rpm回転させてもよい。
（実施形態２）本実施形態の油圧装置は、図２に示すように、実施形態１の油圧装置に油圧アクチュエータを増圧するブーストシリンダと油タンクを加圧する加圧手段とを付加したものである。同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００４４】
ブーストシリンダ９は、第１ブーストシリンダ室９１、第２ブーストシリンダ室９２、油圧アクチュエータ１の第１シリンダ室１１と連通する第３ブーストシリンダ室９３、ブーストピストン体９４を備えている。第１ブーストシリンダ室９１は、ソレノイドバルブ２０を介して油圧通路２２の交点Ｐ4に接続されている。第２ブーストシリンダ室９２は、ソレノイドバルブ２０と油圧通路４０を介して油タンク６に接続されている。第１ブーストシリンダ室９１がφ１４０（１４ｃｍ）の場合、受圧面積Ｓ11は、π×７．０２＝１５３．８ｃｍ2で、第３ブーストピストン体９４がφ６３（６．３ｃｍ）の場合、第３ブーストシリンダ室９３の受圧面積Ｓ13は、π×３.１５2＝３１．１６ｃｍ２であり、ブースト比Ｓ11：Ｓ13は４．９３：１である。
【００４５】
油圧通路２２の交点Ｐ4は、ロジックバルブ３２を介して第１シリンダ室１１と接続されている。ロジックバルブ３２は、油圧通路２２と接続される通路接続室３２a、第１シリンダ室１１に接続されるシリンダ接続室３２ｂ、背圧室３２ｃ、ポペット弁体３２ｄを備えている。ポペット弁体３２ｄは、背圧室３２ｃの圧力を背面で受け、通路接続室３２aとシリンダ接続室３２ｂとの間を遮断および連通し且つ移動量に応じて開口面積を変化させるようにハウジング内に摺動自在に配置されている。
【００４６】
シリンダ接続室３２ｂと背圧室３２ｃとは、オリフィス３１を介してパイロット通路接続されている。また、シリンダ接続室３２ｂと背圧室３２ｃとは、パイロットチェックバルブ３０を介して油圧通路４０とパイロット通路接続されている。
【００４７】
なお、シリンダ接続室３２ｂに接続される３３はストップバルブであり、３４は圧力計である。
【００４８】
加圧手段１０は、例えば設定圧力０．１５MPaのミストセパレータレギュレータ１０１、クイックエキゾーストバルブ１０２、サイレンサ１０３を備えており、油タンク６の油面を０．１５MPa加圧する。
【００４９】
上記構成の油圧装置の下降動作、加圧動作及び上昇動作を説明する。尚、動作説明内の数値は全て一例であり、システムの仕様条件等で変更され得る。
＜下降動作＞ 図２に示すように、サーボモータ４が例えば２２５０rpmの回転速度で矢印Ｂ方向に逆回転されると、主油圧ポンプ２１も矢印Ｂ方向に逆回転される。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１は油圧アクチュエータ１の第２シリンダ室１２から作動油を矢印Ｂ11→Ｂ12と吸い込み、Ｑ1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油を油圧通路２２中に吐出する。
【００５０】
同時に、副油圧ポンプ３１も矢印Ｂ方向に逆回転され、回転数１９４７rpmの副油圧ポンプ３１で油タンク６から作動油が矢印Ｂ21→Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と汲み出されて、矢印Ｂ26→Ｂ27→Ｂ28と吐出される。
【００５１】
なお、油圧通路３２内の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いので、矢印Ｂ27方向の作動油が交点Ｐ2を過ぎて点線矢印Ｂ29の方向に流れることはない。
【００５２】
また、本実施形態の油圧装置では、油タンク６が加圧手段１０で加圧されているので油タンク６から作動油を矢印Ｂ21→Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と副油圧ポンプ３１が吸い込む際、キャビテーションの発生がなく、スムーズに汲み出される。
【００５３】
油圧通路２３中に電磁ポペットバルブ２４が配置されているが、切り替える事で作動油は矢印Ｂ11→Ｂ12と流れる。
【００５４】
副油圧ポンプ３１の吐出量Ｑ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）であり、矢印Ｂ14方向に流れる作動油は、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ｂ15方向に流れて第１シリンダ室１１に供給される作動油量Ｑ3＝５１．６l/min（≒Ｑ1+Ｑ2）となる。
【００５５】
矢印Ｂ15方向に流れる作動油がロジックバルブ３２の通路接続室３２aに供給されると、ポペット弁体３２dが背圧室３２ｃの圧力に抗して開弁され、ポートＢがポートＡと連通される。すると、作動油は矢印Ｂ16方向へと流れ、第１シリンダ室１１に作動油が供給される。すると、ピストン体１３の下降を阻止する力が働かない間は、矢印Ｂ0の方向（下方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝｛Ｑ3×１０００／６０／Ｓ１｝×１０）の速度で下降する。
【００５６】
なお、第１ブーストシリンダ室９１に連通するソレノイドバルブ２０のＢポートが閉じているので、第１シリンダ室１１に作動油が供給されても第３ブーストシリンダ室９３には供給されない。
【００５７】
シリンダ接続室３２bを出た作動油は、一部オリフィス３１を通り、交点Ｐ5の圧力で開弁されたチェックバルス３０を通り点線矢印Ｃ1→Ｃ2→Ｃ3と流れる。
【００５８】
第１シリンダ室１１に作動油がＱ3＝５１．６l/min供給されても、第２シリンダ室１２からは作動油がＱ1＝２５．２l/min（＝Ｖ0×Ｓ２）排出されるだけである。しかし、本実施形態の油圧装置では、セミクローズド油圧回路３でクローズド油圧回路２の油圧通路２２にＱ3とＱ1の差分Ｑ2（＝２７．２l/min）が供給されるので、ピストン体１３は下降する。
【００５９】
ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に接近すると、図示しないポジションセンサからの信号を受けた制御ユニットでサーボモータ４が低速回転させられ、ピストン体１３が低速で下降する。
＜加圧動作＞ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に当接すると、もはや下降することができず、図３に示すように、加圧が行われる。
【００６０】
図示しない制御ユニットが図示しないセンサーからピストン体１３の下死点信号を受けると、制御ユニットはソレノイドバルブ２０を切り替え、交点Ｐ4と第１ブーストシリンダ室９２を連通するようにする。同時に第２ブーストシリンダ室９２と油タンク６を連通するようにする。
【００６１】
すると、ピストン体１３が下降できずに停止しているので、油圧通路２２を矢印Ｂ15方向に流れる作動油は、もはや第１シリンダ室１１に流れ込むことができず、交点Ｐ4から矢印Ｂ31方向に流れ、ソレノイドバルブ２０のＰポートに供給される。Ｐポートに供給された作動油は、Ｂポートから排出され、矢印Ｂ32方向に流れて第１ブーストシリンダ室９１に供給され、ブーストピストン体９２が下方に押される。
【００６２】
本実施形態では、リリーフバルブ２５aの設定圧力が１４MPa（＝１４３kgf/cm２）であるので、ピストン体１３は、２０．４ｔ（＝１４MPa×１０．２×Ｓ１）の荷重で下方に押される。すると、第３ブーストシリンダ室９３の作用面積Ｓ１３が３１．２cm２と、第１ブーストシリンダ室９１の作用面積Ｓ１１の約１/５であるので、第１シリンダ室１１には約１００t（＝２０．４t×５）の圧力がかかる。
【００６３】
なお、第２シリンダ室１２と電磁ポペットバルブ２４の通路間に圧力が発生すると、パイロットチェックバルブ３０が開かれ、ロジックバルブ３２のポペット弁が閉まらない為、増圧が出来なくなる。その為、電磁ポペットバルブ２４を切り替えておく。
【００６４】
第１ブーストシリンダ室９１に作動油が供給され、ブーストピストン体９４が下降すると、第２ブーストシリンダ室９２の作動油は矢印Ａ31方向に流され、ソレノイドバルブ２０のＡポート→Ｔポートを通り、矢印Ａ32方向に流され、油タンク６に戻される。
【００６５】
一方、セミクローズド油圧回路３３は、以下のように動作する。加圧動作中、副油圧ポンプ３１で油タンク６から作動油が矢印Ｂ21方向に汲み出される。矢印Ｂ21方向に流れる作動油は、交点Ｐ6で矢印Ｂ20方向と矢印Ｂ10方向に分流される。矢印Ｂ20方向に流れる作動油は、矢印Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と流れ、副油圧ポンプ３１に吸入される。副油圧ポンプ３１に吸入された作動油は、矢印Ｂ26方向に吐出され、矢印Ｂ27→Ｂ29と流される。
【００６６】
交点Ｐ6を過ぎて矢印Ｂ10方向に流れる作動油は、チェックバルブ２６aを流れて矢印Ｂ12方向に流され、主油圧ポンプ２１に吸引される。主油圧ポンプ２１に吸引された作動油は、矢印Ｂ13方向に吐出され、油圧通路２２中を矢印Ｂ14→Ｂ15と流される。
＜上昇動作＞プレス加工が終了すると、図示しない制御ユニットでソレノイドバルブ２０が図４に示すように切り替えられ（遮断され）、サーボモータ４が矢印Ａ方向に正回転させられる。すると、主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１も矢印Ａ方向にそれぞれ正回転させられる。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１によって、Q1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油が油圧通路２３中に吐出される。吐出された作動油は電磁ポペットバルブ２４を切り替える事で、矢印Ａ15→Ａ16と流れて第２シリンダ室１２に供給される。すると、ピストン体１３は、矢印Ａ0の方向（上方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝｛Ｑ1×１０００／６０／Ｓ２｝×１０）の速度で上昇する。同時に、第１シリンダ室１１からＱ3＝５１．６ｌ/min（＝Ｖ0×Ｓ1×６０／1０００／１０）の作動油が矢印Ａ11方向に排出される。
【００６７】
矢印A11方向に排出された作動油がロジックバルブ３２のシリンダ接続室３２ｂに供給されると、ポペット弁体３２dが背圧室３２ｃの圧力に抗して開弁され、ポートＡとポートＢが連通される。すると、作動油は矢印Ａ11a方向へと流れる。
【００６８】
シリンダ接続室３２bに供給される作動油は、一部オリフィス３１を通り、交点Ｐ5の圧力で開弁されたチェックバルス３０を通り点線矢印Ｃ1→Ｃ2→Ｃ3と流れる。
【００６９】
一方、矢印Ａ方向に正回転させられた副油圧ポンプ３１で油圧通路３３に作動油がＱ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）吐出される。したがって、油圧通路２２中を矢印Ａ11a方向に流れるＱ3＝５１．６ｌ/ｍｉｎの作動油の内、２７．２l/min（＝Ｑ2）が交点Ｐ1で矢印Ａ21方向に分流される。A21方向に分流された作動油は、油圧通路２３の圧力で開弁されたパイロットチェックバルブ３４を通って油圧通路３２中を矢印Ａ22方向に流れ、副油圧ポンプ３１に吸い込まれる。なお、矢印Ａ21方向に流れる作動油が交点Ｐ2で点線矢印Ｂ29の方向に分流されないのは、油圧通路３２の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いからである。
【００７０】
副油圧ポンプ３１に吸い込まれたＱ2＝２７.２ｌ/minの作動油は、矢印Ａ23方向に吐出され、矢印Ａ24→Ａ25→Ａ26→Ａ27→Ａ28と流れ、油タンク６に戻る。
【００７１】
上記のように、第１シリンダ室１１から排出される作動油の量が第２シリンダ室１２に供給される作動油量より多くても、余分の作動油がセミクローズド油圧回路３で油タンク６に戻されるので、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ａ12方向に流れる作動油Ｑ1＝２５．２l/min（＝Ｑ3―Ｑ2）となる。したがって、ピストン体１３は上昇される。
【符号の説明】
【００７２】
１・ ・・・・・・・・ ・・油圧アクチュエータ
１１・・・・・・・・・・第１シリンダ室
１２・・・・・・・・・・第２シリンダ室
１３・・・・・・・・・・ピストン体
２・・・・・・・・・・・・クローズド油圧回路
２１・・・・・・・・・・主油圧ポンプ
３・・・・・・・・・・・・セミクローズド油圧回路
３１・・・・・・・・・・副油圧ポンプ
４・・・・・・・・・・・・サーボモータ
６・・・・・・・・・・・・油タンク
９・・・・・・・・・・・・ブーストシリンダ
１０・・・・・・・・・・・加圧手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ室に作動油を供給してピストン体を駆動し加工（プレス、カシメ、射出成形等）や作業（油圧ショベルの腕の伸縮、油圧クレーンの腕の伸縮等）等を行わせる油圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧アクチュエータには単動シリンダと複動シリンダとがあるが、プレス等の加工や油圧ショベル等の作業を行う油圧装置は往復で仕事をする必要があり、複動シリンダを用いている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の油圧装置に用いられる複動シリンダでは、ピストンロッドのない第１シリンダ室の受圧面積よりピストンロッドのある第２シリンダ室の受圧面積が小さい。したがって、往動時第１シリンダ室に供給する作動油量が第２シリンダ室から排出される作動油量より多くなり、不足分を油タンクから吸い込む必要がある。また、復動時第１シリンダ室から排出される作動油量が第２シリンダ室に供給する作動油量より多くなり、余分の作動油を油タンクに戻す必要がある。すなわち、従来の油圧装置では油圧回路が所謂オープン油圧回路であり、エネルギロスが大きく、油温が上昇する問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の油圧装置の問題に鑑みてなされたものであり、エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される油圧装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の油圧装置は、往動用の第１シリンダ室と、前記第１シリンダ室の受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室と、各シリンダ室を区画するピストン体と、を備える油圧アクチュエータと、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ、副油圧ポンプ及び、それらのポンプを正逆両方向に回転駆動するサーボモータと、前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室とを前記主油圧ポンプを介して連結するクローズド油圧回路と、前記第１シリンダ室と油タンクとを前記副油圧ポンプを介して連結して前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室の受圧面積の違いによって生じる前記クローズド油圧回路を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路と、を有することを特徴とする。
【０００７】
油圧アクチュエータがクローズド油圧回路で駆動されるので、エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される。
【０００８】
上記油圧装置は、前記油圧アクチュエータを増圧するブーストシリンダを有するとよい。
【０００９】
ブーストシリンダの第１ブーストシリンダ室と第２ブーストシリンダ室の受圧面積比だけ油圧アクチュエータを増圧することができる。そのため、油圧アクチュエータの駆動圧を低圧から高圧に変更するのにエネルギーを消費する必要がなく、熱の発生も抑制される。
【００１０】
また、前記油タンクは、加圧されているとよい。
【００１１】
セミクローズド油圧回路で油タンクから作動油を汲み取ることが容易になり、エネルギロスを一層抑制することができる。
【００１２】
また、前記サーボモータは、定速回転駆動されるとよい。
【００１３】
サーボモータが定速回転駆動されるので、クローズド油圧回路にカウンターバランス弁を組み込む必要がない。その結果、作動油の温度上昇が一層抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
油圧アクチュエータがクローズド油圧回路で駆動されるので、負荷の落下にクローズド油圧回路の油圧ポンプがブレーキ（車のエンジンブレーキに類似の）をかける。そのため、負荷の落下を防止するカウンターバランス弁を組み込む必要がなくなり、エネルギロスが少なく作動油の温度上昇が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る油圧装置の概略構成図である。
【図２】実施形態２に係る油圧装置の概略構成図である。
【図３】実施形態２に係る油圧装置の加圧動作を説明する図である。
【図４】実施形態２に係る油圧装置の上昇動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（実施形態１）本実施形態の油圧装置は、図１に示すように、往動用の第１シリンダ室１１と、第１シリンダ室１１の受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室１２と、シリンダ室１１、１２を区画するピストン体１３と、を備える油圧アクチュエータ１を備えている。また、本実施形態の油圧装置は、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１及び、それらのポンプ２１、３１を正逆両方向に回転駆動するサーボモータ４と、第１シリンダ室１１と第２シリンダ室１２とを主油圧ポンプ２１を介して連結するクローズド油圧回路２を備えている。さらに、第１シリンダ室１１と油タンク６とを副油圧ポンプ３１を介して連結して第１シリンダ室１１と第２シリンダ室１２の受圧面積の違いによって生じるクローズド油圧回路２を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路３を備えている。
【００１７】
本実施形態の油圧アクチュエータ１では、ピストン体１３が上下に駆動される。ピストン体１３が下降するように駆動されてピストン体１３に装着されたプレス型５で被加工材８が加圧成型される。
【００１８】
例えば、油圧アクチュエータ１の第１シリンダ室１１がφ１３５（１３．５ｃｍ）の場合、受圧面積Ｓ1は、π×６．７５２＝１４３ｃｍ２である。また、例えば、ピストン体１３のピストンロッドがφ９５（９．５ｃｍ）の場合、第２シリンダ室１２は、φ１３５（１３．５ｃｍ）−φ９５（９．５ｃｍ）の環状であるから、受圧面積Ｓ2は、π×（６．７５２−４．７５2）＝７２．２ｃｍ２である。
【００１９】
サーボモータ４は、交流サーボモータで、図示しないシーケンサを含む制御ユニットで所定の回転数（定速回転数）に制御される。また、回転方向が（矢印Ａの正回転と矢印Ｂの逆回転に）制御される。
【００２０】
主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１は、例えば、定容積型可逆回転式ピストンポンプであり、例えば、軸が矢印Ａ方向に回転されると作動油がそれぞれ三角形Ａ1、Ａ2方向に吐出される。
【００２１】
サーボモータ４の回転は、プーリ４a、４b、４cとアイドラー４dに巻回されたタイミングベルト４eで主油圧ポンプ２１と副油圧ポンプ３１に伝達される。
【００２２】
吐出量は、サーボモータ４に取付けのプーリ４ａのピッチ径に対して、主油圧ポンプ２１に取付けのプーリ４ｂ、副油圧ポンプ３１に取付けのプーリ４ｃとのピッチ径の比率にて制御した「回転数」×「ポンプ押しのけ容積」である。
【００２３】
クローズド油圧回路２は、主油圧ポンプ２１と第１シリンダ室１１とを直接接続する油圧通路２２と、主油圧ポンプ２１と第２シリンダ室１２とを電磁ポペットバルブ２４を介して接続する油圧通路２３と、を備えている。
【００２４】
油圧通路２２は、リリーフバルブ２５aを介して油タンク６と接続されている。同様に、油圧通路２３は、リリーフバルブ２５bを介して油タンク６と接続されている。
【００２５】
したがって、油圧通路２２の圧力がリリーフバルブ２５aの設定圧力を越えると、油圧通路２２の作動油の一部は、リリーフバルブ２５aを通って油タンク６に流れる。同様に、油圧通路２３の圧力がリリーフバルブ２５ｂの設定圧力を越えると、油圧通路２３の作動油の一部は、リリーフバルブ２５bを通って油タンク６に流れる。なお、２７a、２７bは、圧力計である。
【００２６】
セミクローズド油圧回路３は、副油圧ポンプ３１と油タンク６とをリリーフバルブ３５の設定圧力にて接続する油圧通路３２と、副油圧ポンプ３１と油タンク６とを直接接続する油圧通路３３と、を備えている。
【００２７】
セミクローズド油圧回路３の油圧通路３２とクローズド油圧回路２の油圧通路２２とはパイロットチェックバルブ３４を介して接続されている。また、油タンク６はチェックバルブ３６を介して油圧通路３２と接続している。なお、３７は、圧力計である。
【００２８】
油タンク６は、温度計付油面計６１、エアーブリーザー６２及びマグネットセパレータ６３を備えている。
【００２９】
上記構成の油圧装置の下降動作及び上昇動作を説明する。尚、動作説明内の数値は全て一例であり、システムの仕様条件等で変更され得る。
＜下降動作＞サーボモータ４が２２５０rpmの回転速度で矢印Ｂ方向に逆回転されると、主油圧ポンプ２１も矢印Ｂ方向に逆回転される。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１で作動油が油圧アクチュエータ１の第２シリンダ室１２から矢印Ｂ11→Ｂ12と吸い出され、Ｑ1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油が油圧通路２２中に吐出される。
【００３０】
同時に、副油圧ポンプ３１も矢印Ｂ方向に逆回転され、回転数１９４７rpmの副油圧ポンプ３１で油タンク６から作動油が矢印Ｂ21→Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と汲み出されて、矢印Ｂ26→Ｂ27→Ｂ28と吐出される。
【００３１】
なお、油圧通路３２内の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いので、矢印Ｂ27方向の作動油が交点Ｐ2を過ぎて点線矢印Ｂ29の方向に流れることはない。
【００３２】
油圧通路２３中に電磁ポペットバルブ２４が配置されているが、切り替える事で作動油は矢印Ｂ11→Ｂ12と流れる。
【００３３】
副油圧ポンプ３１の吐出量Ｑ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）であり、矢印Ｂ14方向に流れる作動油は、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ｂ15方向に流れて第１シリンダ室１１に供給される作動油量Ｑ3＝５１．６l/min（≒Ｑ1+Ｑ2）となる。
【００３４】
第１シリンダ室１１に作動油が１分間に５１．６リッター供給されるので、ピストン体１３の下降を阻止する力が働かない間は、矢印Ｂ0の方向（下方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝｛Ｑ３×１０００／６０／Ｓ１｝×１０）の速度で下降する。
【００３５】
第１シリンダ室１１に作動油がＱ3＝５１．６l/min供給されても、第２シリンダ室１２からは作動油がＱ1＝２５．２l/min（＝Ｖ0×Ｓ2）排出されるだけである。しかし、本実施形態の油圧装置では、セミクローズド油圧回路３でクローズド油圧回路２の油圧通路２２にＱ3とＱ1の差分Ｑ2（＝２７．２l/min）が供給されるので、ピストン体１３は下降する。
【００３６】
プレス型５が２ｔの重量の場合、下降動作中、油圧通路２３の圧力は２．７ＭPａ（＝Ｗ/Ｓ2）になる。したがって、従来はピストン体１３を定速で下降させるためには、油圧通路２３中にカウンターバランス弁を挿入する必要があった。しかし、本実施形態では、クローズド油圧回路２の主油圧ポンプ２１の回転数をサーボモータ４で一定に制御しているので、カウンターバランス弁なしでピストン体１３を定速下降させることができる。カウンターバランス弁がないので、作動油の温度上昇が抑制される。
【００３７】
ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に接近すると、図示しないポジションセンサからの信号を受けた制御ユニットでサーボモータ４が低速回転させられ、ピストン体１３が低速で下降される。
【００３８】
ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に当接すると、もはや下降することができず、プレス（加圧）加工が行われる。本実施形態では、リリーフバルブ２５aの設定圧力が１４MPa（＝１４３kgf/cm２）であるので、２０．４ｔ（＝１４MPa×１０．２×Ｓ１）の荷重でプレスされる。
【００３９】
なお、油圧通路２２の圧力がリリーフバルブ２５ａの設定圧力（１４MPa）を超えると、作動油Ｑ3の一部は分岐点Ｐ3からリリーフバルブ２５ａを通って油タンク６に流れるので、油圧装置が破損することがない。
＜上昇動作＞
プレス加工が終了すると、サーボモータ４は、矢印Ａ方向に正回転させられ、主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１も矢印Ａ1、Ａ2方向にそれぞれ正回転させられる。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１によって、Ｑ1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油が油圧通路２３中に吐出される。吐出された作動油は電磁ポペットバルブ２４を切り替える事で、矢印Ａ15→Ａ16と流れて第２シリンダ室１２に供給される。すると、ピストン体１３は、矢印Ａ0の方向（上方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝Ｑ1／Ｓ2）の速度で上昇する。同時に、第１シリンダ室１１からＱ3＝５１．６ｌ/min（＝Ｖ0×Ｓ１×６０／1０００／１０）の作動油が矢印Ａ11方向に排出される。
【００４０】
一方、矢印Ａ2方向に正回転させられた副油圧ポンプ３１で油圧通路３３に作動油がＱ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）吐出される。したがって、油圧通路２２中を矢印Ａ11方向に流れるＱ3＝５１．６ｌ/minの作動油の内、２７．２l/min（＝Ｑ2）が交点Ｐ1で矢印Ａ21方向に分流される。Ａ21方向に分流された作動油は、油圧通路２３の圧力で開弁されたパイロットチェックバルブ３４を流れて油圧通路３２中を矢印Ａ22方向に流れ、副油圧ポンプ３１に吸い込まれる。なお、矢印Ａ21方向に流れる作動油が交点Ｐ2で点線矢印Ｂ29の方向に分流しないのは、油圧通路３２の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いからである。
【００４１】
副油圧ポンプ３１に吸い込まれたＱ2＝２７.２l/minの作動油は、矢印Ａ23方向に吐出され、矢印Ａ24→Ａ25→Ａ26→Ａ27→Ａ28と流れ、油タンク６に戻される。
【００４２】
上記のように、第１シリンダ室１１から排出される作動油の量が第２シリンダ室１２に供給される作動油量より多くても、余分の作動油がセミクローズド油圧回路３で油タンク６に戻されるので、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ａ12方向に流れる作動油Ｑ1＝２５．２l/min（＝Ｑ3―Ｑ2）となる。したがって、ピストン体１３は上昇される。
【００４３】
本実施形態では、主油圧ポンプ２１を１８００rpm回転させ、副油圧ポンプ３１を１９４７rpm回転させるのに１台のサーボモータ４でベルト４eを用いて行ったが、サーボモータを２台用いてそれぞれのサーボモータで主油圧ポンプ２１を１８００rpm回転させ、副油圧ポンプ３１を１９４７rpm回転させてもよい。
（実施形態２）本実施形態の油圧装置は、図２に示すように、実施形態１の油圧装置に油圧アクチュエータを増圧するブーストシリンダと油タンクを加圧する加圧手段とを付加したものである。同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００４４】
ブーストシリンダ９は、第１ブーストシリンダ室９１、第２ブーストシリンダ室９２、油圧アクチュエータ１の第１シリンダ室１１と連通する第３ブーストシリンダ室９３、ブーストピストン体９４を備えている。第１ブーストシリンダ室９１は、ソレノイドバルブ２０を介して油圧通路２２の交点Ｐ4に接続されている。第２ブーストシリンダ室９２は、ソレノイドバルブ２０と油圧通路４０を介して油タンク６に接続されている。第１ブーストシリンダ室９１がφ１４０（１４ｃｍ）の場合、受圧面積Ｓ11は、π×７．０２＝１５３．８ｃｍ2で、第３ブーストピストン体９４がφ６３（６．３ｃｍ）の場合、第３ブーストシリンダ室９３の受圧面積Ｓ13は、π×３.１５2＝３１．１６ｃｍ２であり、ブースト比Ｓ11：Ｓ13は４．９３：１である。
【００４５】
油圧通路２２の交点Ｐ4は、ロジックバルブ３２を介して第１シリンダ室１１と接続されている。ロジックバルブ３２は、油圧通路２２と接続される通路接続室３２a、第１シリンダ室１１に接続されるシリンダ接続室３２ｂ、背圧室３２ｃ、ポペット弁体３２ｄを備えている。ポペット弁体３２ｄは、背圧室３２ｃの圧力を背面で受け、通路接続室３２aとシリンダ接続室３２ｂとの間を遮断および連通し且つ移動量に応じて開口面積を変化させるようにハウジング内に摺動自在に配置されている。
【００４６】
シリンダ接続室３２ｂと背圧室３２ｃとは、オリフィス３１を介してパイロット通路接続されている。また、シリンダ接続室３２ｂと背圧室３２ｃとは、パイロットチェックバルブ３０を介して油圧通路４０とパイロット通路接続されている。
【００４７】
なお、シリンダ接続室３２ｂに接続される３３はストップバルブであり、３４は圧力計である。
【００４８】
加圧手段１０は、例えば設定圧力０．１５MPaのミストセパレータレギュレータ１０１、クイックエキゾーストバルブ１０２、サイレンサ１０３を備えており、油タンク６の油面を０．１５MPa加圧する。
【００４９】
上記構成の油圧装置の下降動作、加圧動作及び上昇動作を説明する。尚、動作説明内の数値は全て一例であり、システムの仕様条件等で変更され得る。
＜下降動作＞ 図２に示すように、サーボモータ４が例えば２２５０rpmの回転速度で矢印Ｂ方向に逆回転されると、主油圧ポンプ２１も矢印Ｂ方向に逆回転される。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１は油圧アクチュエータ１の第２シリンダ室１２から作動油を矢印Ｂ11→Ｂ12と吸い込み、Ｑ1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油を油圧通路２２中に吐出する。
【００５０】
同時に、副油圧ポンプ３１も矢印Ｂ方向に逆回転され、回転数１９４７rpmの副油圧ポンプ３１で油タンク６から作動油が矢印Ｂ21→Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と汲み出されて、矢印Ｂ26→Ｂ27→Ｂ28と吐出される。
【００５１】
なお、油圧通路３２内の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いので、矢印Ｂ27方向の作動油が交点Ｐ2を過ぎて点線矢印Ｂ29の方向に流れることはない。
【００５２】
また、本実施形態の油圧装置では、油タンク６が加圧手段１０で加圧されているので油タンク６から作動油を矢印Ｂ21→Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と副油圧ポンプ３１が吸い込む際、キャビテーションの発生がなく、スムーズに汲み出される。
【００５３】
油圧通路２３中に電磁ポペットバルブ２４が配置されているが、切り替える事で作動油は矢印Ｂ11→Ｂ12と流れる。
【００５４】
副油圧ポンプ３１の吐出量Ｑ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）であり、矢印Ｂ14方向に流れる作動油は、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ｂ15方向に流れて第１シリンダ室１１に供給される作動油量Ｑ3＝５１．６l/min（≒Ｑ1+Ｑ2）となる。
【００５５】
矢印Ｂ15方向に流れる作動油がロジックバルブ３２の通路接続室３２aに供給されると、ポペット弁体３２dが背圧室３２ｃの圧力に抗して開弁され、ポートＢがポートＡと連通される。すると、作動油は矢印Ｂ16方向へと流れ、第１シリンダ室１１に作動油が供給される。すると、ピストン体１３の下降を阻止する力が働かない間は、矢印Ｂ0の方向（下方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝｛Ｑ3×１０００／６０／Ｓ１｝×１０）の速度で下降する。
【００５６】
なお、第１ブーストシリンダ室９１に連通するソレノイドバルブ２０のＢポートが閉じているので、第１シリンダ室１１に作動油が供給されても第３ブーストシリンダ室９３には供給されない。
【００５７】
シリンダ接続室３２bを出た作動油は、一部オリフィス３１を通り、交点Ｐ5の圧力で開弁されたチェックバルス３０を通り点線矢印Ｃ1→Ｃ2→Ｃ3と流れる。
【００５８】
第１シリンダ室１１に作動油がＱ3＝５１．６l/min供給されても、第２シリンダ室１２からは作動油がＱ1＝２５．２l/min（＝Ｖ0×Ｓ２）排出されるだけである。しかし、本実施形態の油圧装置では、セミクローズド油圧回路３でクローズド油圧回路２の油圧通路２２にＱ3とＱ1の差分Ｑ2（＝２７．２l/min）が供給されるので、ピストン体１３は下降する。
【００５９】
ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に接近すると、図示しないポジションセンサからの信号を受けた制御ユニットでサーボモータ４が低速回転させられ、ピストン体１３が低速で下降する。
＜加圧動作＞ピストン体１３が下降してプレス型５が下型７に載置された被加工材８に当接すると、もはや下降することができず、図３に示すように、加圧が行われる。
【００６０】
図示しない制御ユニットが図示しないセンサーからピストン体１３の下死点信号を受けると、制御ユニットはソレノイドバルブ２０を切り替え、交点Ｐ4と第１ブーストシリンダ室９２を連通するようにする。同時に第２ブーストシリンダ室９２と油タンク６を連通するようにする。
【００６１】
すると、ピストン体１３が下降できずに停止しているので、油圧通路２２を矢印Ｂ15方向に流れる作動油は、もはや第１シリンダ室１１に流れ込むことができず、交点Ｐ4から矢印Ｂ31方向に流れ、ソレノイドバルブ２０のＰポートに供給される。Ｐポートに供給された作動油は、Ｂポートから排出され、矢印Ｂ32方向に流れて第１ブーストシリンダ室９１に供給され、ブーストピストン体９２が下方に押される。
【００６２】
本実施形態では、リリーフバルブ２５aの設定圧力が１４MPa（＝１４３kgf/cm２）であるので、ピストン体１３は、２０．４ｔ（＝１４MPa×１０．２×Ｓ１）の荷重で下方に押される。すると、第３ブーストシリンダ室９３の作用面積Ｓ１３が３１．２cm２と、第１ブーストシリンダ室９１の作用面積Ｓ１１の約１/５であるので、第１シリンダ室１１には約１００t（＝２０．４t×５）の圧力がかかる。
【００６３】
なお、第２シリンダ室１２と電磁ポペットバルブ２４の通路間に圧力が発生すると、パイロットチェックバルブ３０が開かれ、ロジックバルブ３２のポペット弁が閉まらない為、増圧が出来なくなる。その為、電磁ポペットバルブ２４を切り替えておく。
【００６４】
第１ブーストシリンダ室９１に作動油が供給され、ブーストピストン体９４が下降すると、第２ブーストシリンダ室９２の作動油は矢印Ａ31方向に流され、ソレノイドバルブ２０のＡポート→Ｔポートを通り、矢印Ａ32方向に流され、油タンク６に戻される。
【００６５】
一方、セミクローズド油圧回路３３は、以下のように動作する。加圧動作中、副油圧ポンプ３１で油タンク６から作動油が矢印Ｂ21方向に汲み出される。矢印Ｂ21方向に流れる作動油は、交点Ｐ6で矢印Ｂ20方向と矢印Ｂ10方向に分流される。矢印Ｂ20方向に流れる作動油は、矢印Ｂ22→Ｂ23→Ｂ24→Ｂ25と流れ、副油圧ポンプ３１に吸入される。副油圧ポンプ３１に吸入された作動油は、矢印Ｂ26方向に吐出され、矢印Ｂ27→Ｂ29と流される。
【００６６】
交点Ｐ6を過ぎて矢印Ｂ10方向に流れる作動油は、チェックバルブ２６aを流れて矢印Ｂ12方向に流され、主油圧ポンプ２１に吸引される。主油圧ポンプ２１に吸引された作動油は、矢印Ｂ13方向に吐出され、油圧通路２２中を矢印Ｂ14→Ｂ15と流される。
＜上昇動作＞プレス加工が終了すると、図示しない制御ユニットでソレノイドバルブ２０が図４に示すように切り替えられ（遮断され）、サーボモータ４が矢印Ａ方向に正回転させられる。すると、主油圧ポンプ２１、副油圧ポンプ３１も矢印Ａ方向にそれぞれ正回転させられる。すると、回転数１８００rpmの主油圧ポンプ２１によって、Q1＝２５．２l/min（＝１４cc/rev.×１８００rpm）の作動油が油圧通路２３中に吐出される。吐出された作動油は電磁ポペットバルブ２４を切り替える事で、矢印Ａ15→Ａ16と流れて第２シリンダ室１２に供給される。すると、ピストン体１３は、矢印Ａ0の方向（上方）に速度Ｖ0＝６０mm/sec（＝｛Ｑ1×１０００／６０／Ｓ２｝×１０）の速度で上昇する。同時に、第１シリンダ室１１からＱ3＝５１．６ｌ/min（＝Ｖ0×Ｓ1×６０／1０００／１０）の作動油が矢印Ａ11方向に排出される。
【００６７】
矢印A11方向に排出された作動油がロジックバルブ３２のシリンダ接続室３２ｂに供給されると、ポペット弁体３２dが背圧室３２ｃの圧力に抗して開弁され、ポートＡとポートＢが連通される。すると、作動油は矢印Ａ11a方向へと流れる。
【００６８】
シリンダ接続室３２bに供給される作動油は、一部オリフィス３１を通り、交点Ｐ5の圧力で開弁されたチェックバルス３０を通り点線矢印Ｃ1→Ｃ2→Ｃ3と流れる。
【００６９】
一方、矢印Ａ方向に正回転させられた副油圧ポンプ３１で油圧通路３３に作動油がＱ2＝２７．２l/min（＝１４cc/rev.×１９４７rpm）吐出される。したがって、油圧通路２２中を矢印Ａ11a方向に流れるＱ3＝５１．６ｌ/ｍｉｎの作動油の内、２７．２l/min（＝Ｑ2）が交点Ｐ1で矢印Ａ21方向に分流される。A21方向に分流された作動油は、油圧通路２３の圧力で開弁されたパイロットチェックバルブ３４を通って油圧通路３２中を矢印Ａ22方向に流れ、副油圧ポンプ３１に吸い込まれる。なお、矢印Ａ21方向に流れる作動油が交点Ｐ2で点線矢印Ｂ29の方向に分流されないのは、油圧通路３２の圧力がリリーフバルブ３５の設定圧力より低いからである。
【００７０】
副油圧ポンプ３１に吸い込まれたＱ2＝２７.２ｌ/minの作動油は、矢印Ａ23方向に吐出され、矢印Ａ24→Ａ25→Ａ26→Ａ27→Ａ28と流れ、油タンク６に戻る。
【００７１】
上記のように、第１シリンダ室１１から排出される作動油の量が第２シリンダ室１２に供給される作動油量より多くても、余分の作動油がセミクローズド油圧回路３で油タンク６に戻されるので、交点Ｐ1を過ぎて矢印Ａ12方向に流れる作動油Ｑ1＝２５．２l/min（＝Ｑ3―Ｑ2）となる。したがって、ピストン体１３は上昇される。
【符号の説明】
【００７２】
１・ ・・・・・・・・ ・・油圧アクチュエータ
１１・・・・・・・・・・第１シリンダ室
１２・・・・・・・・・・第２シリンダ室
１３・・・・・・・・・・ピストン体
２・・・・・・・・・・・・クローズド油圧回路
２１・・・・・・・・・・主油圧ポンプ
３・・・・・・・・・・・・セミクローズド油圧回路
３１・・・・・・・・・・副油圧ポンプ
４・・・・・・・・・・・・サーボモータ
６・・・・・・・・・・・・油タンク
９・・・・・・・・・・・・ブーストシリンダ
１０・・・・・・・・・・・加圧手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往動用の第１シリンダ室と、前記第１シリンダ室の受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室と、各シリンダ室を区画するピストン体と、を備える油圧アクチュエータと、
正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ、副油圧ポンプ及び、それらのポンプを正逆両方向に回転駆動するサーボモータと、
前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室とを前記主油圧ポンプを介して連結するクローズド油圧回路と、
前記第１シリンダ室と油タンクとを前記副油圧ポンプを介して連結して前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室の受圧面積の違いによって生じる前記クローズド油圧回路を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路と、
を有することを特徴とする油圧装置。
【請求項２】
前記油圧アクチュエータを増圧するブーストシリンダを有する請求項１に記載の油圧装置。
【請求項３】
前記油タンクを加圧する加圧手段を有する請求項１または２に記載の油圧装置。
【請求項４】
前記サーボモータは、定速回転駆動される請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧装置。
【請求項１】
往動用の第１シリンダ室と、前記第１シリンダ室の受圧面積より小さい受圧面積の復動用の第２シリンダ室と、各シリンダ室を区画するピストン体と、を備える油圧アクチュエータと、
正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型主油圧ポンプ、副油圧ポンプ及び、それらのポンプを正逆両方向に回転駆動するサーボモータと、
前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室とを前記主油圧ポンプを介して連結するクローズド油圧回路と、
前記第１シリンダ室と油タンクとを前記副油圧ポンプを介して連結して前記第１シリンダ室と前記第２シリンダ室の受圧面積の違いによって生じる前記クローズド油圧回路を流れる作動油量の違いを補償するセミクローズド油圧回路と、
を有することを特徴とする油圧装置。
【請求項２】
前記油圧アクチュエータを増圧するブーストシリンダを有する請求項１に記載の油圧装置。
【請求項３】
前記油タンクを加圧する加圧手段を有する請求項１または２に記載の油圧装置。
【請求項４】
前記サーボモータは、定速回転駆動される請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１０２８５５（Ｐ２０１２−１０２８５５Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４４７０（Ｐ２０１０−２５４４７０）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５９７１５６２３６）日邦興産株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５９７１５６２３６）日邦興産株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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