特開2022-24407液圧装置、液圧装置の制御方法、および液圧装置の制御プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022024407
(43)【公開日】2022-02-09
(54)【発明の名称】液圧装置、液圧装置の制御方法、および液圧装置の制御プログラム
(51)【国際特許分類】
F04B 49/06 20060101AFI20220202BHJP
【ＦＩ】
F04B49/06 321A
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020126971
(22)【出願日】2020-07-28
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-08-25
(71)【出願人】
【識別番号】394007849
【氏名又は名称】株式会社堀内機械
(74)【代理人】
【識別番号】110000844
【氏名又は名称】特許業務法人 クレイア特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】戸波 照喜
(72)【発明者】
【氏名】辻本 佳孝
(72)【発明者】
【氏名】真下 和昌
【テーマコード（参考）】
3H145
【Ｆターム（参考）】
3H145AA03
3H145AA24
3H145AA42
3H145BA02
3H145BA19
3H145BA20
3H145CA03
3H145CA09
3H145DA07
3H145DA08
3H145DA47
3H145EA13
3H145EA17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】片ロッド式液圧シリンダの駆動速度を押し方向と引き方向で同一とし、かつ、液圧ポンプの実吐出量の理論吐出量からの低下を補償することのできる液圧装置、液圧装置の制御方法および制御プログラムを提供することにある。
【解決手段】液圧シリンダ１７０と液圧ポンプ９０とモータ１００と制御装置１４０とを備える液圧装置２００において、コントローラ１４０の発生する押し方向と引き方向の回転数指令信号周波数の比をピストン１０のピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比と等しくするとともに、液圧ポンプ９０からの液体の漏出による実吐出量の理論吐出量からの低下を補償するために、コントローラ１４０の発生する回転数指令信号周波数に補正係数を乗算するための補正器１３０を設ける。
【選択図】図１
【解決手段】液圧シリンダ１７０と液圧ポンプ９０とモータ１００と制御装置１４０とを備える液圧装置２００において、コントローラ１４０の発生する押し方向と引き方向の回転数指令信号周波数の比をピストン１０のピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比と等しくするとともに、液圧ポンプ９０からの液体の漏出による実吐出量の理論吐出量からの低下を補償するために、コントローラ１４０の発生する回転数指令信号周波数に補正係数を乗算するための補正器１３０を設ける。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液圧シリンダと液圧発生源と管路とを備える液圧装置であって、
前記液圧シリンダは、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内を往復動するピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンロッドが貫通する貫通部を有するとともに前記シリンダチューブの一端を閉塞するロッド側カバーと、前記シリンダチューブの他端を閉塞するピストン側カバーとを備え、前記ピストンにより前記シリンダチューブ内がピストン側液室とロッド側液室とに区画され、
前記液圧発生源は、回転数指令信号周波数を発生してモータを駆動する制御装置と前記回転数指令信号周波数に基づいて回転数を変更する前記モータと前記モータにより駆動される液圧ポンプとを備え、
前記液圧装置は、前記液圧シリンダと前記液圧発生源とを前記管路により接続して、前記液圧シリンダの前記ピストン側液室に液体を供給して前記ピストンロッドを押し方向に駆動するか、または、前記液圧シリンダの前記ロッド側液室に液体を供給して前記ピストンロッドを引き方向に駆動し、
前記制御装置は、前記液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を、前記ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する、液圧装置。
前記液圧シリンダは、シリンダチューブと、前記シリンダチューブ内を往復動するピストンと、前記ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンロッドが貫通する貫通部を有するとともに前記シリンダチューブの一端を閉塞するロッド側カバーと、前記シリンダチューブの他端を閉塞するピストン側カバーとを備え、前記ピストンにより前記シリンダチューブ内がピストン側液室とロッド側液室とに区画され、
前記液圧発生源は、回転数指令信号周波数を発生してモータを駆動する制御装置と前記回転数指令信号周波数に基づいて回転数を変更する前記モータと前記モータにより駆動される液圧ポンプとを備え、
前記液圧装置は、前記液圧シリンダと前記液圧発生源とを前記管路により接続して、前記液圧シリンダの前記ピストン側液室に液体を供給して前記ピストンロッドを押し方向に駆動するか、または、前記液圧シリンダの前記ロッド側液室に液体を供給して前記ピストンロッドを引き方向に駆動し、
前記制御装置は、前記液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を、前記ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する、液圧装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記第１の回転数指令信号周波数と前記第２の回転数指令信号周波数との比と、前記ピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比とを等しくすることで、前記ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する、請求項１に記載の液圧装置。
【請求項3】
さらに、前記制御装置の前記回転数指令信号周波数に第１の補正係数Ｘを乗算する補正器を備え、
前記制御装置の前記回転数指令信号周波数が小さい場合、前記制御装置の前記回転数指令信号周波数が大きい場合に比べて、前記第１の補正係数Ｘの値を増加させる、請求項２に記載の液圧装置。
前記制御装置の前記回転数指令信号周波数が小さい場合、前記制御装置の前記回転数指令信号周波数が大きい場合に比べて、前記第１の補正係数Ｘの値を増加させる、請求項２に記載の液圧装置。
【請求項4】
さらに、前記ピストン側液室の液圧を検出する検出器および前記ロッド側液室の液圧を検出する検出器と、
前記制御装置の前記回転数指令信号周波数に第２の補正係数Ｙを乗算する補正器と、を備え、
前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が大きい場合、前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、前記第２の補正係数Ｙの値を増加させる、請求項２に記載の液圧装置。
前記制御装置の前記回転数指令信号周波数に第２の補正係数Ｙを乗算する補正器と、を備え、
前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が大きい場合、前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、前記第２の補正係数Ｙの値を増加させる、請求項２に記載の液圧装置。
【請求項5】
さらに、前記ピストン側液室の液圧を検出する検出器および前記ロッド側液室の液圧を検出する検出器を備え、
前記補正器の補正係数は前記第１の補正係数Ｘと第２の補正係数Ｙとの積であって、
前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が大きい場合、前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、前記第２の補正係数Ｙの値を増加させる、請求項３に記載の液圧装置。
前記補正器の補正係数は前記第１の補正係数Ｘと第２の補正係数Ｙとの積であって、
前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が大きい場合、前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、前記第２の補正係数Ｙの値を増加させる、請求項３に記載の液圧装置。
【請求項6】
さらに、前記ピストン側液室の液圧を検出する検出器および前記ロッド側液室の液圧を検出する検出器と、
前記制御装置の前記回転数指令信号周波数に第３の補正係数Ｚを乗算する補正器と、を備え、
前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差をΔＰ、前記回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、前記第３の補正係数Ｚは次の数式１により算出される、請求項２に記載の液圧装置。
前記制御装置の前記回転数指令信号周波数に第３の補正係数Ｚを乗算する補正器と、を備え、
前記ピストン側液室の液圧と前記ロッド側液室の液圧との差をΔＰ、前記回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、前記第３の補正係数Ｚは次の数式１により算出される、請求項２に記載の液圧装置。
【数1】
【請求項7】
前記αは１より大きく、前記ａと前記αとは前記液圧ポンプの特性に基づいて決定される請求項６に記載の液圧装置。
【請求項8】
前記モータは両方向回転モータであり、前記液圧ポンプは両方向回転液圧ポンプである、請求項１から７のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項9】
前記モータは片方向回転モータであり、前記液圧ポンプは片方向回転液圧ポンプであって、前記液圧発生源はさらに方向切換弁を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の液圧装置。
【請求項10】
液圧シリンダと、制御装置とモータと液圧ポンプとを備える液圧発生源と、前記液圧シリンダと前記液圧発生源とを接続する管路とを備える液圧装置の制御方法であって、前記液圧装置の制御方法は、
前記液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいて前記モータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定工程と、
前記液圧ポンプ内での液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを前記回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算工程と、
前記補正係数乗算工程の出力である、補正された回転数指令信号周波数で前記モータを駆動するモータ駆動工程と、
前記モータの出力で前記液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動工程と、
前記液圧ポンプの吐出する液体で前記液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動工程と、を含み、
前記液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、前記回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、前記補正係数Ｚは次の数式１により算出される、液圧装置の制御方法。
前記液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいて前記モータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定工程と、
前記液圧ポンプ内での液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを前記回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算工程と、
前記補正係数乗算工程の出力である、補正された回転数指令信号周波数で前記モータを駆動するモータ駆動工程と、
前記モータの出力で前記液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動工程と、
前記液圧ポンプの吐出する液体で前記液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動工程と、を含み、
前記液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、前記回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、前記補正係数Ｚは次の数式１により算出される、液圧装置の制御方法。
【数1】
【請求項11】
液圧シリンダと、制御装置とモータと液圧ポンプとを備える液圧発生源と、前記液圧シリンダと前記液圧発生源とを接続する管路とを備える液圧装置の制御プログラムであって、
前記液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいて前記モータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定手段と、
前記液圧ポンプ内での液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを前記回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算手段と、
前記補正係数乗算手段の出力である、補正された回転数指令信号周波数で前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの出力で前記液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動手段と、
前記液圧ポンプの吐出する液体で前記液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動手段と、を含み、
前記液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、前記回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、前記補正係数Ｚは次の数式１により算出される、液圧装置の制御プログラム。
前記液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいて前記モータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定手段と、
前記液圧ポンプ内での液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを前記回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算手段と、
前記補正係数乗算手段の出力である、補正された回転数指令信号周波数で前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの出力で前記液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動手段と、
前記液圧ポンプの吐出する液体で前記液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動手段と、を含み、
前記液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、前記回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、前記補正係数Ｚは次の数式１により算出される、液圧装置の制御プログラム。
【数1】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液圧シリンダと液圧発生源とを備えた液圧装置、液圧装置の制御方法、および液圧装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
液圧シリンダと液圧発生源とを備えた液圧装置に関しては、多くの発明が出願されている。
【0003】
例えば、特許文献１（特開２００４－３０８７３６号公報）には、回転数指令信号周波数に基づいて回転数を変更するサーボモータと、該サーボモータにより駆動される液圧ポンプと、該液圧ポンプから吐出される高圧流体を供給ポートに導入し弁開度指令信号に基づいて弁開度を変更して制御ポートからの流量及び圧力を制御する制御弁を備え、該制御弁の制御ポートからの流路に該流路を開閉する切換弁を設けたことを特徴とする液圧装置が開示されている。
【0004】
また、特許文献２（特開２００４－３０１１８８号公報）には、アクチュエータの液圧駆動を行うポンプと、その回転駆動を行う電動機と、その回転制御を行う電子制御装置と、前記液圧駆動に関する位置を検出する位置検出手段と、前記液圧駆動に関する力を検出する力検出手段と、前記液圧駆動に関する速度を検出する速度検出手段とを備え、前記電子制御装置が、前記位置検出手段の検出値を位置指令に追従させるフィードバック制御の演算を行って位置制御量を算出し、前記力検出手段の検出値を力指令に追従させるフィードバック制御の演算を行って力制御量を算出し、前記速度検出手段の検出値を速度指令に追従させるフィードバック制御の演算を行って速度制御量を算出し、それらの制御量のうち絶対値の最も小さいものを選択して前記電動機の回転制御を行うものである液圧制御システムが開示されている。
【0005】
また、特許文献３（特開２００６－１９４３２５号公報）には、片ロッド形液圧シリンダを固定容量液圧ポンプにより駆動する液圧駆動装置であって、前記固定容量液圧ポンプは、タンクに接続された第１の固定容量液圧ポンプと、正逆反転自在の第２の固定容量液圧ポンプとを備え、第２の固定容量液圧ポンプを正逆反転した場合における前記固定容量液圧ポンプからの流体の吐出量比を、前記片ロッド形液圧シリンダのピストンのロッド側とその反対側との受圧面積比と同等になるように構成したことを特徴とする液圧駆動装置が開示されている。
【0006】
また、特許文献４（実開平０５－０２４９７０号公報）には、回転軸と一体的に回転するシリンダブロックのボア内にピストンを収容し、シリンダブロックの後端面に摺接する弁板及び同弁板を受承するエンドカバーに貫設された作動油の吸入通路又は吐出通路にシリンダブロックのボアを連通すると共に、回転軸上にピボットをスライド可能かつ相対回転不能に設け、このピボット及びシューリテーナを介したバネの作用によって、ピストンの先端部に設けられたシューを斜板に常時押接し、回転軸の回転に連動したピストンの往復動に基づいて作動油の吸入及び吐出を行う斜板式ピストンポンプにおいて、
シリンダブロックに形成された回転軸挿通孔の後部にてシリンダブロックと回転軸とを嵌合すると共に、回転軸挿通孔の前部にピボットの一部をスライド可能に嵌入し、回転軸挿通孔内には一端がピボットを他端がシリンダブロックを押圧するバネを介在し、シリンダブロックと回転軸との嵌合部及びシリンダブロックとピボットとの嵌合部の少なくとも一方に相対回転阻止手段を介在した斜板式ピストンポンプが開示されている。
シリンダブロックに形成された回転軸挿通孔の後部にてシリンダブロックと回転軸とを嵌合すると共に、回転軸挿通孔の前部にピボットの一部をスライド可能に嵌入し、回転軸挿通孔内には一端がピボットを他端がシリンダブロックを押圧するバネを介在し、シリンダブロックと回転軸との嵌合部及びシリンダブロックとピボットとの嵌合部の少なくとも一方に相対回転阻止手段を介在した斜板式ピストンポンプが開示されている。
【0007】
また、非特許文献１（流体力学の基礎知識３（内部流れ編）すきま流れ）には、静止平板間の流れ、環状すきま流れ、放射状すきまの流れなど、各種のすきまを流れる液体の圧力と流量との関係について詳しく解説されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００４－３０８７３６号公報
【特許文献2】特開２００４－３０１１８８号公報
【特許文献3】特開２００６－１９４３２５号公報
【特許文献4】実開平０５－０２４９７０号公報
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】西海孝夫著、「流体力学の基礎知識３（内部流れ編）すきま流れ」株式会社イプロス Ｔｅｃｈ Ｎｏｔｅ編集部、２０１９年３月１５日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従来、パルスモータまたはサーボモータ（パルス駆動）で液圧ポンプを駆動して、片ロッド式液圧シリンダの押し方向および引き方向に駆動する場合、同じ回転数指令信号周波数でモータを駆動すると液圧シリンダの駆動速度が押し方向と引き方向で異なるとの課題があった。
また、特に液媒体が水の場合、動粘度の低さから低速回転で液圧ポンプのピストンとシリンダとの間の隙間からの内部リークが増えて、液圧ポンプの容積効率（実吐出量／理論吐出量）が低下するため、低速回転域では液圧ポンプの実吐出量が理論吐出量より低下するとの課題もあった。液圧ポンプの内部リークは使用液圧値の増加に比例して増加することから、低速回転域でかつ使用圧力値が大きい場合、特に液圧ポンプの実吐出量の理論吐出量からの低下が顕著になる。
また、特に液媒体が水の場合、動粘度の低さから低速回転で液圧ポンプのピストンとシリンダとの間の隙間からの内部リークが増えて、液圧ポンプの容積効率（実吐出量／理論吐出量）が低下するため、低速回転域では液圧ポンプの実吐出量が理論吐出量より低下するとの課題もあった。液圧ポンプの内部リークは使用液圧値の増加に比例して増加することから、低速回転域でかつ使用圧力値が大きい場合、特に液圧ポンプの実吐出量の理論吐出量からの低下が顕著になる。
【0011】
特許文献１に記載の液圧装置では、制御ポートからの流量及び圧力を制御する制御弁を備えており、液圧ポンプの実吐出量の低下は制御弁により補正することができる。しかし、特許文献１に記載の液圧装置では、ポンプと流体利用システム（本発明の液圧シリンダに相当）との間に制御弁を備える必要があり、液圧装置としての構成が複雑になる。また、回転数Ｒｖは、Ｒｖ＝Ｒｖｏ＋ｖｒ×αで与えられ、αは一定であるため、片ロッド式液圧シリンダの駆動速度が押し方向と引き方向で異なるとの課題は解決されない。
【0012】
特許文献２に記載の液圧制御システムでは、位置検出値Ｄｆと圧力検出値Ｐｆと流量検出値Ｑｆを用いてフィードバック制御を行っており、多くの検出器と複雑な制御アルゴリズムを備える必要がある。また、押し、引きでの制御方式は同一である。
【0013】
また、特許文献３に記載の液圧駆動装置では、第２の固定容量液圧ポンプを正逆反転した場合における前記固定容量液圧ポンプからの流体の吐出量比を、前記片ロッド形液圧シリンダのピストンのロッド側とその反対側との受圧面積比と同等になるように構成しているが、押し、引きでの速度を同一とするためには固定容量液圧ポンプが２個必要であった。また、２個の固定容量液圧ポンプを単一のモータで駆動しているため、駆動する液圧シリンダが変更され、受圧面積比が変われば、２個の固定容量液圧ポンプの容量の組合せも選定しなおさなければならないという課題があった。
【0014】
また、特許文献４に記載の斜板式ピストンポンプでは、ボア内の作動油の吐出圧が斜板に伝達され、この吐出圧によってシリンダブロックに傾動モーメントを生じさせること、そしてこの傾動モーメントによって、弁板とシリンダブロック後端面との間において一部に間隙が発生し、作動油漏れが引き起こされていたこと、そして、特許文献４に記載の発明ではこの傾動を規制してシリンダブロックと弁板との間における作動油漏れを防止し、容積効率の優れた斜板式ピストンポンプを提供することが記載されているが、作動油漏れによる容積効率の低下を補償する方法については記載されていない。
【0015】
本発明の主な目的は、パルスモータまたはサーボモータ（パルス駆動）で液圧ポンプを駆動して、片ロッド式液圧シリンダの押し方向および引き方向に駆動する場合において、液圧シリンダの駆動速度を押し方向と引き方向で同一とするためのモータの回転数指令方式を備えた液圧装置、液圧装置の制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、低速回転域でかつ使用圧力値が大きい場合において特に顕著な、液圧ポンプの実吐出量の理論吐出量からの低下を補償するための、回転数指令信号周波数の補正器を備えた液圧装置、液圧装置の制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、低速回転域でかつ使用圧力値が大きい場合において特に顕著な、液圧ポンプの実吐出量の理論吐出量からの低下を補償するための、回転数指令信号周波数の補正器を備えた液圧装置、液圧装置の制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
（１）
一局面に従う液圧装置は、液圧シリンダと液圧発生源と管路とを備える液圧装置であって、
液圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内を往復動するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ピストンロッドが貫通する貫通部を有するとともにシリンダチューブの一端を閉塞するロッド側カバーと、シリンダチューブの他端を閉塞するピストン側カバーとを備え、ピストンによりシリンダチューブ内がピストン側液室とロッド側液室とに区画され、
液圧発生源は、回転数指令信号周波数を発生してモータを駆動する制御装置と回転数指令信号周波数に基づいて回転数を変更するモータとモータにより駆動される液圧ポンプとを備え、
液圧装置は、液圧シリンダと液圧発生源とを管路により接続して、液圧シリンダのピストン側液室に液体を供給してピストンロッドを押し方向に駆動するか、または、液圧シリンダのロッド側液室に液体を供給してピストンロッドを引き方向に駆動し、
制御装置は、液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を、前記ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する。
一局面に従う液圧装置は、液圧シリンダと液圧発生源と管路とを備える液圧装置であって、
液圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブ内を往復動するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ピストンロッドが貫通する貫通部を有するとともにシリンダチューブの一端を閉塞するロッド側カバーと、シリンダチューブの他端を閉塞するピストン側カバーとを備え、ピストンによりシリンダチューブ内がピストン側液室とロッド側液室とに区画され、
液圧発生源は、回転数指令信号周波数を発生してモータを駆動する制御装置と回転数指令信号周波数に基づいて回転数を変更するモータとモータにより駆動される液圧ポンプとを備え、
液圧装置は、液圧シリンダと液圧発生源とを管路により接続して、液圧シリンダのピストン側液室に液体を供給してピストンロッドを押し方向に駆動するか、または、液圧シリンダのロッド側液室に液体を供給してピストンロッドを引き方向に駆動し、
制御装置は、液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を、前記ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する。
【0017】
液圧装置は、液圧シリンダのピストンロッドに接続される工場のプレス機、建設機械のパワーシャベルなどを駆動する。これらの用途においては、押し方向に駆動する場合のピストンロッドの速度と引き方向に駆動する場合のピストンロッドの速度とは同一とすることが望ましい場合が多い。すなわち、建設機械のように、人が操作する液圧装置においては、例えば、操作レバーの操作量と、機械のアームの動作速度が押しでも引きでも同一となることで、円滑な操作が可能となる。しかし、ピストンの片方向のみにピストンロッドが接続された液圧シリンダの場合、ピストンのピストン側受圧面積の方がロッド側受圧面積より大きくなる。したがって、ピストンロッドを押し方向に駆動する場合と引き方向に駆動する場合とで液圧シリンダに同一量の液体を供給すると、ピストン側液室に液体を供給する、すなわちピストンロッドを押し方向に駆動する場合の方が、ピストンロッドの速度が遅くなる。
一局面に従う液圧装置では、液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を制御することで、ピストン側液室に供給する液体の量とロッド側液室に供給する液体の量との比をピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比と等しくし、ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるようにしている。
一局面に従う液圧装置では、液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を制御することで、ピストン側液室に供給する液体の量とロッド側液室に供給する液体の量との比をピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比と等しくし、ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるようにしている。
【0018】
（２）
第２の発明にかかる液圧装置は、一局面に従う液圧装置において、 制御装置は、液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比と、ピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比とを等しくすることで、ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する。
第２の発明にかかる液圧装置は、一局面に従う液圧装置において、 制御装置は、液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比と、ピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比とを等しくすることで、ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるよう制御する。
【0019】
液圧シリンダを押し方向に駆動する第１の回転数指令信号周波数と引き方向に駆動する第２の回転数指令信号周波数との比を、ピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比と等しくすることで、ピストン側液室に供給する液体の量とロッド側液室に供給する液体の量との比をピストンのピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比と等しくし、ピストンロッドの押し方向の速度と引き方向の速度とが等しくなるようにしている。
なお、ピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比が等しいとは、本発明の効果を奏する範囲で面積比が異なる場合など、実質的に等しい範囲を含むものである。
なお、ピストン側受圧面積とロッド側受圧面積との比が等しいとは、本発明の効果を奏する範囲で面積比が異なる場合など、実質的に等しい範囲を含むものである。
【0020】
（３）
第３の発明にかかる液圧装置は、第２の発明に従う液圧装置において、さらに、制御装置の回転数指令信号周波数に第１の補正係数Ｘを乗算する補正器を備え、制御装置の回転数指令信号周波数が小さい場合、制御装置の回転数指令信号周波数が大きい場合に比べて、第１の補正係数Ｘの値を増加させる。
第３の発明にかかる液圧装置は、第２の発明に従う液圧装置において、さらに、制御装置の回転数指令信号周波数に第１の補正係数Ｘを乗算する補正器を備え、制御装置の回転数指令信号周波数が小さい場合、制御装置の回転数指令信号周波数が大きい場合に比べて、第１の補正係数Ｘの値を増加させる。
【0021】
液圧装置の液圧ポンプとしてはアキシャルピストンポンプ、ラジアルピストンポンプなどのピストンポンプが多く用いられている。これらのピストンポンプでは、理論的には、ピストンの受圧面積とピストンのストロークとピストンの回転数の積に比例した液体が吐出される。しかし、実際には、例えばシリンダブロックとバルブプレートとのすきまなどから液体が漏出する。しかも、この液体の漏出量はピストンの回転数にはほとんど依存しない。このため、ピストンの回転数が小さく、液体の吐出量が少ない場合に、液体の漏出量の液体の吐出量に対する割合が大きくなる。
第２の発明にかかる液圧装置では、漏出による吐出量の低下を補償するために、補正器によって制御装置の回転数指令信号周波数に第１の補正係数Ｘを乗算するが、回転数指令信号周波数が小さい場合、すなわち液体の吐出量が少ない場合には、この、第１の補正係数Ｘの値を増加させる。
第２の発明にかかる液圧装置では、漏出による吐出量の低下を補償するために、補正器によって制御装置の回転数指令信号周波数に第１の補正係数Ｘを乗算するが、回転数指令信号周波数が小さい場合、すなわち液体の吐出量が少ない場合には、この、第１の補正係数Ｘの値を増加させる。
【0022】
（４）
第４の発明にかかる液圧装置は、第２の発明に従う液圧装置において、さらに、ピストン側液室の液圧を検出する検出器およびロッド側液室の液圧を検出する検出器と、制御装置の回転数指令信号周波数に第２の補正係数Ｙを乗算する補正器と、を備え、
ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合、ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、第２の補正係数Ｙの値を増加させる。
第４の発明にかかる液圧装置は、第２の発明に従う液圧装置において、さらに、ピストン側液室の液圧を検出する検出器およびロッド側液室の液圧を検出する検出器と、制御装置の回転数指令信号周波数に第２の補正係数Ｙを乗算する補正器と、を備え、
ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合、ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、第２の補正係数Ｙの値を増加させる。
【0023】
液圧ポンプの吐出側の圧力と吸入側の圧力の差が大きい場合、液圧ポンプの漏出量は増加する。また、この、液圧ポンプの吐出側の圧力と吸入側の圧力の差は、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差に等しい。
第３の発明にかかる液圧装置では、漏出による吐出量の低下を補償するために、補正器によって制御装置の回転数指令信号周波数に第２の補正係数Ｙを乗算するが、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合、液圧ポンプの漏出量が増加するため、第２の補正係数Ｙの値を増加させる。
第３の発明にかかる液圧装置では、漏出による吐出量の低下を補償するために、補正器によって制御装置の回転数指令信号周波数に第２の補正係数Ｙを乗算するが、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合、液圧ポンプの漏出量が増加するため、第２の補正係数Ｙの値を増加させる。
【0024】
（５）
第５の発明にかかる液圧装置は、第３の発明にかかる液圧装置において、さらに、ピストン側液室の液圧を検出する検出器およびロッド側液室の液圧を検出する検出器を備え、
補正器の補正係数は第１の補正係数Ｘと第２の補正係数Ｙとの積であって、
ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合、ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、第２の補正係数Ｙの値を増加させる。
第５の発明にかかる液圧装置は、第３の発明にかかる液圧装置において、さらに、ピストン側液室の液圧を検出する検出器およびロッド側液室の液圧を検出する検出器を備え、
補正器の補正係数は第１の補正係数Ｘと第２の補正係数Ｙとの積であって、
ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合、ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が小さい場合に比べて、第２の補正係数Ｙの値を増加させる。
【0025】
第５の発明にかかる液圧装置は、第３の発明の、ピストンの回転数が小さく、液体の吐出量の少ない場合に、液体の漏出量の液体の吐出量に対する割合が大きくなることによる吐出量の相対的な低下と、第３の発明の、液圧ポンプの吐出側の圧力と吸入側の圧力の差が大きい場合、液圧ポンプの漏出量が増加することによる吐出量の相対的な低下の両方の影響を考慮して、液圧ポンプの液体の吐出量が少ない場合、およびピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差が大きい場合に補正器の補正係数の値（Ｘ×Ｙ）を増加させる。
【0026】
（６）
第６の発明にかかる液圧装置は、第２の発明に従う液圧装置において、さらに、ピストン側液室の液圧を検出する検出器およびロッド側液室の液圧を検出する検出器と、制御装置の回転数指令信号周波数に第３の補正係数Ｚを乗算する補正器と、を備え、
ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、第３の補正係数Ｚは次の数式１により算出される。
第６の発明にかかる液圧装置は、第２の発明に従う液圧装置において、さらに、ピストン側液室の液圧を検出する検出器およびロッド側液室の液圧を検出する検出器と、制御装置の回転数指令信号周波数に第３の補正係数Ｚを乗算する補正器と、を備え、
ピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、第３の補正係数Ｚは次の数式１により算出される。
【数1】
【0027】
液圧ポンプの漏出量を補正するための補正係数Ｚは、液圧ポンプの理論吐出量を実吐出量で割り算した値に相当し、実吐出量は理論吐出量から漏出量を引き算した値に相当する。
一方、非特許文献１、６頁によれば、すきまからの漏出量はすきまの両端の圧力差ΔＰに比例する。また、液圧ポンプの理論吐出量は液圧ポンプの回転数Ｍに比例し、したがって、回転数指令信号周波数ｈに比例する。
これらの関係から、Ｚ＝ｈ／（ｈ－ａ×ΔＰ）が導き出される。これは上記数式１において、α＝１の場合に相当する。
しかし、後述するように、実際の液圧ポンプで測定すると、圧力差ΔＰ、モータの回転数Ｍと、１／Ｚに相当する容積効率（実吐出量／理論吐出量）との関係は、α=１ではなく例えばα＝１．５に近い特性を示す。これは、圧力差ΔＰによって漏出するすきまの高さが変化しているためと考えられるが、このαの値およびすきまの大きさに関係するａの値は液圧ポンプによって異なるため、第５の発明では、ａを第１の所定の正の定数、αを第２の所定の正の定数としている。
一方、非特許文献１、６頁によれば、すきまからの漏出量はすきまの両端の圧力差ΔＰに比例する。また、液圧ポンプの理論吐出量は液圧ポンプの回転数Ｍに比例し、したがって、回転数指令信号周波数ｈに比例する。
これらの関係から、Ｚ＝ｈ／（ｈ－ａ×ΔＰ）が導き出される。これは上記数式１において、α＝１の場合に相当する。
しかし、後述するように、実際の液圧ポンプで測定すると、圧力差ΔＰ、モータの回転数Ｍと、１／Ｚに相当する容積効率（実吐出量／理論吐出量）との関係は、α=１ではなく例えばα＝１．５に近い特性を示す。これは、圧力差ΔＰによって漏出するすきまの高さが変化しているためと考えられるが、このαの値およびすきまの大きさに関係するａの値は液圧ポンプによって異なるため、第５の発明では、ａを第１の所定の正の定数、αを第２の所定の正の定数としている。
【0028】
なお、第３の発明乃至第６の発明において、補正器は、制御装置の回転数指令信号周波数に補正係数Ｘ、Ｙ、Ｘ×Ｙ、またはＺを乗算する補正器としているが、補正器は制御装置の中に内蔵されてもよい。また、制御装置の機能がコンピュータプログラムとして実装されている場合は、補正係数を計算するプログラム、および回転数指令信号周波数ｈに補正係数を乗算するプログラムを制御装置の機能を実装するプログラムに追加してもよい。
【0029】
（７）
第７の発明にかかる液圧装置は、第６の発明にかかる液圧装置において、αは１より大きく、ａとαとは液圧ポンプの特性に基づいて決定される。
第７の発明にかかる液圧装置は、第６の発明にかかる液圧装置において、αは１より大きく、ａとαとは液圧ポンプの特性に基づいて決定される。
【0030】
非特許文献１によれば、すきまの高さが圧力差ΔＰに依存しない場合は、すきまから漏出する液体の漏出量は圧力差ΔＰに比例する。しかし、液圧ポンプの構造から考えて、ΔＰが大きくなるとすきまの高さも大きくなると考えられ、また、実測結果によってもαは１より大きい。
また、ａとαとの値は液圧ポンプの構造、および動作に依存するため、液圧ポンプの特性を測定して、測定結果に基づいてａとαとの値を決定する必要がある。
また、ａとαとの値は液圧ポンプの構造、および動作に依存するため、液圧ポンプの特性を測定して、測定結果に基づいてａとαとの値を決定する必要がある。
【0031】
（８）
第８の発明にかかる液圧装置は、一局面から第７の発明にかかる液圧装置において、モータは両方向回転モータであり、液圧ポンプは両方向回転液圧ポンプである。
第８の発明にかかる液圧装置は、一局面から第７の発明にかかる液圧装置において、モータは両方向回転モータであり、液圧ポンプは両方向回転液圧ポンプである。
【0032】
両方向回転モータと両方向回転液圧ポンプを用いることによって、片ロッド式液圧シリンダのピストンロッドを押し方向と引き方向とに駆動可能な液圧装置の構成を簡単にすることができる。
【0033】
（９）
第９の発明にかかる液圧装置は、一局面から第７の発明にかかる液圧装置において、モータは片方向回転モータであり、液圧ポンプは片方向回転液圧ポンプであって、液圧発生源はさらに方向切換弁を備える。
第９の発明にかかる液圧装置は、一局面から第７の発明にかかる液圧装置において、モータは片方向回転モータであり、液圧ポンプは片方向回転液圧ポンプであって、液圧発生源はさらに方向切換弁を備える。
【0034】
方向切換弁を液圧ポンプと液圧シリンダとの間に挿入することによって、片方向回転モータと片方向回転液圧ポンプとを用いて、片ロッド式液圧シリンダのピストンロッドを押し方向と引き方向に駆動可能な液圧装置を構成することができる。
【0035】
（１０）
他の局面に従う液圧装置の制御方法は、液圧シリンダと、制御装置とモータと液圧ポンプとを備える液圧発生源と、液圧シリンダと液圧発生源とを接続する管路とを備える液圧装置の制御方法であって、液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいてモータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定工程と、液圧ポンプからの液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算工程と、補正係数乗算工程の出力である、補正された回転数指令信号周波数でモータを駆動するモータ駆動工程と、モータの出力で液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動工程と、液圧ポンプの吐出する液体で液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動工程と、を含み、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、補正係数Ｚは次の数式１により算出される。
他の局面に従う液圧装置の制御方法は、液圧シリンダと、制御装置とモータと液圧ポンプとを備える液圧発生源と、液圧シリンダと液圧発生源とを接続する管路とを備える液圧装置の制御方法であって、液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいてモータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定工程と、液圧ポンプからの液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算工程と、補正係数乗算工程の出力である、補正された回転数指令信号周波数でモータを駆動するモータ駆動工程と、モータの出力で液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動工程と、液圧ポンプの吐出する液体で液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動工程と、を含み、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、補正係数Ｚは次の数式１により算出される。
【数1】
【0036】
他の局面に従う液圧装置の制御方法の発明は、第５の発明にかかる液圧装置の発明に対応する制御方法の発明であって、回転数指令信号周波数決定工程で決定した回転数指令信号周波数ｈに上記数式１の補正係数Ｚを乗算した周波数でモータを駆動することを特徴とした液圧装置の制御方法の発明である。
【0037】
（１１）
さらに他の局面に従う液圧装置の制御プログラムは、液圧シリンダと、制御装置とモータと液圧ポンプとを備える液圧発生源と、液圧シリンダと液圧発生源とを接続する管路とを備える液圧装置の制御プログラムであって、液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいてモータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定手段と、液圧ポンプからの液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算手段と、補正係数乗算手段の出力である、補正された回転数指令信号周波数でモータを駆動するモータ駆動手段と、モータの出力で液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動手段と、液圧ポンプの吐出する液体で液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動手段と、を含み、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、補正係数Ｚは次の数式１により算出される。
さらに他の局面に従う液圧装置の制御プログラムは、液圧シリンダと、制御装置とモータと液圧ポンプとを備える液圧発生源と、液圧シリンダと液圧発生源とを接続する管路とを備える液圧装置の制御プログラムであって、液圧シリンダのピストンロッドの速度に基づいてモータの回転数指令信号周波数を決定する回転数指令信号周波数決定手段と、液圧ポンプからの液体の漏出に伴う実吐出量と吐出量の理論値との差分を補償するための補正係数Ｚを回転数指令信号周波数に乗算する補正係数乗算手段と、補正係数乗算手段の出力である、補正された回転数指令信号周波数でモータを駆動するモータ駆動手段と、モータの出力で液圧ポンプを駆動する液圧ポンプ駆動手段と、液圧ポンプの吐出する液体で液圧シリンダを駆動する液圧シリンダ駆動手段と、を含み、液圧シリンダのピストン側液室の液圧とロッド側液室の液圧との差をΔＰ、回転数指令信号周波数をｈ、第１の所定の正の定数をａ、第２の所定の正の定数をαとするとき、補正係数Ｚは次の数式１により算出される。
【数1】
【0038】
（Ａ）
さらに他の局面に従う液圧装置の制御プログラムの発明は、第５の発明にかかる液圧装置の発明に対応する制御プログラムの発明であって、回転数指令信号周波数決定工程で決定した回転数指令信号周波数ｈに上記数式１の補正係数Ｚを乗算した周波数でモータを駆動することを特徴とした液圧装置の制御プログラムの発明である。
さらに他の局面に従う液圧装置の制御プログラムの発明は、第５の発明にかかる液圧装置の発明に対応する制御プログラムの発明であって、回転数指令信号周波数決定工程で決定した回転数指令信号周波数ｈに上記数式１の補正係数Ｚを乗算した周波数でモータを駆動することを特徴とした液圧装置の制御プログラムの発明である。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】第１の実施形態の液圧装置の構成を示す模式的ブロック図である。
【図2】液圧シリンダの模式的断面図である。
【図3】液圧ポンプの模式的断面図である。
【図5】第１の液圧ポンプの、圧力差ΔＰをパラメータとした、ポンプ回転数Ｍと容積効率ηとの関係を示すグラフである。
【図6】第１の液圧ポンプの、ポンプ回転数Ｍをパラメータとした、圧力差ΔＰと容積効率ηとの関係を示すグラフである。
【図7】第１の液圧ポンプの、圧力差ΔＰ／回転数Ｍと容積効率ηとの関係を示すグラフである。
【図8】第１の液圧ポンプの、（圧力差ΔＰの１．５乗）／回転数Ｍと容積効率ηとの関係を示すグラフである。
【図9】第１の液圧ポンプと第２の液圧ポンプとの、（圧力差ΔＰの１．５乗）／回転数Ｍと容積効率ηとの関係を示すグラフである。
【図10】第２の実施形態の液圧装置の構成を示す模式的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0040】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。
【0041】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態の液圧装置２００の構成を示す模式的ブロック図であり、図２は液圧シリンダ１７０の模式的断面図であり、図３は液圧ポンプ９０の模式的断面図である。なお、図３の液圧ポンプ９０は斜板式アキシャルピストンポンプの断面図であるが、本発明で用いられる液圧ポンプ９０は斜板式アキシャルピストンポンプに限定されず、例えば、斜軸式アキシャルピストンポンプ、あるいはラジアルピストンポンプ等でもよい。
液圧装置２００は液圧シリンダ１７０と、液圧発生源１８０と、液圧シリンダ１７０と液圧発生源１８０とを接続する管路１９０とから構成される。
図１は第１の実施形態の液圧装置２００の構成を示す模式的ブロック図であり、図２は液圧シリンダ１７０の模式的断面図であり、図３は液圧ポンプ９０の模式的断面図である。なお、図３の液圧ポンプ９０は斜板式アキシャルピストンポンプの断面図であるが、本発明で用いられる液圧ポンプ９０は斜板式アキシャルピストンポンプに限定されず、例えば、斜軸式アキシャルピストンポンプ、あるいはラジアルピストンポンプ等でもよい。
液圧装置２００は液圧シリンダ１７０と、液圧発生源１８０と、液圧シリンダ１７０と液圧発生源１８０とを接続する管路１９０とから構成される。
【0042】
（液圧シリンダ１７０の構成）
液圧シリンダ１７０は、シリンダチューブ３０、シリンダチューブ３０内を往復動するピストン１０、およびピストン１０に連結されたピストンロッド２０と、ピストンロッド２０が貫通する貫通部を有するとともにシリンダチューブ３０の一端を閉塞するロッド側カバー４０と、シリンダチューブ３０の他端を閉塞するピストン側カバー５０とを備え、ピストン１０によりシリンダチューブ３０内をピストン側液室３１とロッド側液室３２とに区画する。
また、液圧シリンダ１７０はピストン側液室３１とロッド側液室３２との液圧を検出するために、ピストン室側液圧検出器６０、ロッド室側液圧検出器７０を備えている。また、ピストンロッド２０の位置を検出するためのロッド位置検出器８０を備えている。
液圧シリンダ１７０は、シリンダチューブ３０、シリンダチューブ３０内を往復動するピストン１０、およびピストン１０に連結されたピストンロッド２０と、ピストンロッド２０が貫通する貫通部を有するとともにシリンダチューブ３０の一端を閉塞するロッド側カバー４０と、シリンダチューブ３０の他端を閉塞するピストン側カバー５０とを備え、ピストン１０によりシリンダチューブ３０内をピストン側液室３１とロッド側液室３２とに区画する。
また、液圧シリンダ１７０はピストン側液室３１とロッド側液室３２との液圧を検出するために、ピストン室側液圧検出器６０、ロッド室側液圧検出器７０を備えている。また、ピストンロッド２０の位置を検出するためのロッド位置検出器８０を備えている。
【0043】
図２の液圧シリンダ１７０の模式的断面図において、ロッド側液室３２にはピストンロッド２０があり、液体はシリンダチューブ３０の内部のピストンロッド２０を除いた部分に充填される。一方、ピストン側液室３１ではシリンダチューブ３０の内部全体に液体が充填される。したがって、ピストン１０のピストン側液室３１からの受圧面積をＡ１、ロッド側液室３２からの受圧面積をＡ２としたとき、Ａ１＞Ａ２である。
液圧シリンダ１７０にはピストンロッド２０を押し方向に駆動するときはピストン側液室３１に単位時間当たりＱ１の液体が注入され、引き方向に駆動するときはロッド側液室３２に単位時間当たりＱ２の液体が注入される。
ピストンロッド２０の押し方向の場合の速度Ｖ１はＶ１＝Ｑ１／Ａ１、引き方向の場合の速度Ｖ２はＶ２＝Ｑ２／Ａ２であり、Ａ１＞Ａ２であることから、Ｑ１＝Ｑ２の場合はＶ１＜Ｖ２となる。したがって、押し方向の場合の速度Ｖ１と引き方向の場合の速度Ｖ２を等しくするためには、Ｑ２＝Ｑ１×Ａ２／Ａ１とする必要がある。
液圧シリンダ１７０にはピストンロッド２０を押し方向に駆動するときはピストン側液室３１に単位時間当たりＱ１の液体が注入され、引き方向に駆動するときはロッド側液室３２に単位時間当たりＱ２の液体が注入される。
ピストンロッド２０の押し方向の場合の速度Ｖ１はＶ１＝Ｑ１／Ａ１、引き方向の場合の速度Ｖ２はＶ２＝Ｑ２／Ａ２であり、Ａ１＞Ａ２であることから、Ｑ１＝Ｑ２の場合はＶ１＜Ｖ２となる。したがって、押し方向の場合の速度Ｖ１と引き方向の場合の速度Ｖ２を等しくするためには、Ｑ２＝Ｑ１×Ａ２／Ａ１とする必要がある。
【0044】
（液圧発生源１８０の構成）
図１に示すように、本発明の液圧発生源１８０は、液圧ポンプ９０と、液圧ポンプ９０を駆動するモータ１００と、モータ１００の回転数制御のためのエンコーダ１１０と、モータ１００を駆動するモータドライバ１２０と、回転数指令信号周波数を発生するコントローラ１４０と、コントローラ１４０への入力装置である位置、速度設定入力器１５０とに加えて、液圧ポンプ９０の実際の吐出量Ｑの吐出量の理論値Ｑ０からの低下分を補償するために回転数指令信号周波数に補正係数を乗算する補正器１３０を備えている。
第１の実施形態のモータ１００は両方向回転モータであり、液圧ポンプ９０は両方向回転液圧ポンプである。
また、液圧シリンダ１７０のピストン室側液圧検出器６０、ロッド室側液圧検出器７０、およびロッド位置検出器８０の出力はコントローラ１４０に入力されている。なお、あとで述べるように、補正係数の計算には、ピストン室側液圧検出器６０およびロッド室側液圧検出器７０の出力を用いるため、図１には図示されていないが、ピストン室側液圧検出器６０およびロッド室側液圧検出器７０の出力は補正器１３０にも入力されている。
なお、本発明は、コントローラ１４０の制御方式として、オープンループ制御方式、セミクローズドループ制御方式、クローズドループ制御方式のいずれの制御方式にも適用可能である。
図１に示すように、本発明の液圧発生源１８０は、液圧ポンプ９０と、液圧ポンプ９０を駆動するモータ１００と、モータ１００の回転数制御のためのエンコーダ１１０と、モータ１００を駆動するモータドライバ１２０と、回転数指令信号周波数を発生するコントローラ１４０と、コントローラ１４０への入力装置である位置、速度設定入力器１５０とに加えて、液圧ポンプ９０の実際の吐出量Ｑの吐出量の理論値Ｑ０からの低下分を補償するために回転数指令信号周波数に補正係数を乗算する補正器１３０を備えている。
第１の実施形態のモータ１００は両方向回転モータであり、液圧ポンプ９０は両方向回転液圧ポンプである。
また、液圧シリンダ１７０のピストン室側液圧検出器６０、ロッド室側液圧検出器７０、およびロッド位置検出器８０の出力はコントローラ１４０に入力されている。なお、あとで述べるように、補正係数の計算には、ピストン室側液圧検出器６０およびロッド室側液圧検出器７０の出力を用いるため、図１には図示されていないが、ピストン室側液圧検出器６０およびロッド室側液圧検出器７０の出力は補正器１３０にも入力されている。
なお、本発明は、コントローラ１４０の制御方式として、オープンループ制御方式、セミクローズドループ制御方式、クローズドループ制御方式のいずれの制御方式にも適用可能である。
【0045】
本発明のモータ１００は、ピストンロッド２０の押し方向の場合は回転数指令信号周波数ｈ１に比例した単位時間当たりの回転数Ｍ１で一方向に回転し、ピストンロッド２０の引き方向の場合は回転数指令信号周波数ｈ２に比例した単位時間当たりの回転数Ｍ２で逆方向に回転する。また、液圧ポンプ９０は理論的には、単位時間当たりの回転数Ｍ１またはＭ２に比例した単位時間当たりの容積Ｑ１またはＱ２の液体をピストン側液室３１またはロッド側液室３２に吐出する。
すなわち、ｂ，ｃを比例係数として、
Ｍ１＝ｂ×ｈ１、Ｍ２＝ｂ×ｈ２，
Ｑ１＝ｃ×Ｍ１、Ｑ２＝ｃ×Ｍ２である。さらに、
Ｖ１＝Ｑ１／Ａ１、Ｖ２＝Ｑ２／Ａ２ であるので、結局、ピストンロッド２０の押し方向の場合の速度Ｖ１および引き方向の場合の速度Ｖ２は、理論的には、
Ｖ１＝ｂ×ｃ×ｈ１／Ａ１
Ｖ２＝ｂ×ｃ×ｈ２／Ａ２となる。
すなわち、液圧シリンダ１７０を押し方向に駆動する回転数指令信号周波数ｈ１と引き方向に駆動する回転数指令信号周波数ｈ２との比と、ピストン１０のピストン側受圧面積Ａ１とロッド側受圧面積Ａ２との比とを等しくすることによって、ピストンロッド２０の押し方向の場合の速度Ｖと引き方向の場合の速度Ｖ２とを等しくすることができる。
ただし、上記Ｖ１およびＶ２の計算式は、厳密には、液圧ポンプ９０の容積効率、すなわち、実吐出量と吐出量の理論値との比が１００％である場合に適用可能な式である。
すなわち、ｂ，ｃを比例係数として、
Ｍ１＝ｂ×ｈ１、Ｍ２＝ｂ×ｈ２，
Ｑ１＝ｃ×Ｍ１、Ｑ２＝ｃ×Ｍ２である。さらに、
Ｖ１＝Ｑ１／Ａ１、Ｖ２＝Ｑ２／Ａ２ であるので、結局、ピストンロッド２０の押し方向の場合の速度Ｖ１および引き方向の場合の速度Ｖ２は、理論的には、
Ｖ１＝ｂ×ｃ×ｈ１／Ａ１
Ｖ２＝ｂ×ｃ×ｈ２／Ａ２となる。
すなわち、液圧シリンダ１７０を押し方向に駆動する回転数指令信号周波数ｈ１と引き方向に駆動する回転数指令信号周波数ｈ２との比と、ピストン１０のピストン側受圧面積Ａ１とロッド側受圧面積Ａ２との比とを等しくすることによって、ピストンロッド２０の押し方向の場合の速度Ｖと引き方向の場合の速度Ｖ２とを等しくすることができる。
ただし、上記Ｖ１およびＶ２の計算式は、厳密には、液圧ポンプ９０の容積効率、すなわち、実吐出量と吐出量の理論値との比が１００％である場合に適用可能な式である。
【0046】
（液圧ポンプ９０の構造）
本発明で用いられる液圧ポンプ９０としては、斜板式アキシャルピストンポンプ、斜軸式アキシャルピストンポンプ、あるいはラジアルピストンポンプ等が使用可能である。ここでは、一例として、斜板式アキシャルピストンポンプを使用した場合について説明する。
図３に示すように、斜板式アキシャルピストンポンプ形式の液圧ポンプ９０は、回転軸９５、シリンダブロック９４、複数のピストン９１、複数のシュー９７、斜板９６、およびバルブプレート９３を備え、回転軸９５は筐体９９にベアリング９８を介して回転可能に支持されている。シリンダブロック９４には複数のピストン室９２が形成され、シリンダブロック９４は回転軸９５に結合され、回転軸９５とともに回転する。各ピストン室９２は一端側がシリンダブロック９４の一端にて開口し、他端側がシリンダポートを介してシリンダブロック９４の他端にて開口している。各ピストン室９２には、一端側からピストン９１が挿入されている。
本発明で用いられる液圧ポンプ９０としては、斜板式アキシャルピストンポンプ、斜軸式アキシャルピストンポンプ、あるいはラジアルピストンポンプ等が使用可能である。ここでは、一例として、斜板式アキシャルピストンポンプを使用した場合について説明する。
図３に示すように、斜板式アキシャルピストンポンプ形式の液圧ポンプ９０は、回転軸９５、シリンダブロック９４、複数のピストン９１、複数のシュー９７、斜板９６、およびバルブプレート９３を備え、回転軸９５は筐体９９にベアリング９８を介して回転可能に支持されている。シリンダブロック９４には複数のピストン室９２が形成され、シリンダブロック９４は回転軸９５に結合され、回転軸９５とともに回転する。各ピストン室９２は一端側がシリンダブロック９４の一端にて開口し、他端側がシリンダポートを介してシリンダブロック９４の他端にて開口している。各ピストン室９２には、一端側からピストン９１が挿入されている。
【0047】
シリンダブロック９４の一端側に斜板９６が配置され、ピストン９１の一端部は斜板９６とシュー９７を介して回動可能に結合され、回転軸９５を順方向に回転させてシリンダブロック９４を回転させるとピストン９１も回転し、その結果、シリンダブロック９４の回転に伴ってピストン９１がピストン室９２内で往復運動をする。
そして、ピストン９１がピストン室９２に押し込まれる方向（図３の右方向）に動く間は、ピストン室９２の液体はシリンダポートを介してバルブプレート９３の高圧ポートから吐出され、ピストン９１がピストン室９２から押し出される方向（図３の左方向）に動く間は、バルブプレート９３の低圧ポートからシリンダポートを介してピストン室９２に液体が吸引される。
なお、液圧ポンプ９０は回転軸９５およびシリンダブロック９４を逆方向に回転させることで、吐出ポートと吸引ポートを入れ替え、液体を逆方向に吐出することができる。
そして、ピストン９１がピストン室９２に押し込まれる方向（図３の右方向）に動く間は、ピストン室９２の液体はシリンダポートを介してバルブプレート９３の高圧ポートから吐出され、ピストン９１がピストン室９２から押し出される方向（図３の左方向）に動く間は、バルブプレート９３の低圧ポートからシリンダポートを介してピストン室９２に液体が吸引される。
なお、液圧ポンプ９０は回転軸９５およびシリンダブロック９４を逆方向に回転させることで、吐出ポートと吸引ポートを入れ替え、液体を逆方向に吐出することができる。
【0048】
（液圧ポンプ９０の容積効率の低下）
液圧ポンプ９０のピストン９１の数をｎ、ピストン９１の受圧面積をＡ３、ストローク長をＤ、シリンダブロック９４の単位時間当たりの回転数をＭとしたとき、単位時間当たりの吐出量Ｑの理論値Ｑ０は、Ｑ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×Ｍ である。あるいは、シリンダブロック９４の単位時間当たりの回転数Ｍは、回転数指令信号周波数ｈに比例し、Ｍ＝ｂ×ｈであるので、これを代入すると、Ｑ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ×ｈとなる。また、液圧ポンプ９０の吐出量Ｑの理論値Ｑ０と回転数Ｍとの比例係数ｃは、ｃ＝ｎ×Ａ３×Ｄである。
しかしこの計算はピストン９１で押し出された液体がすべて管路１９０を経由して液圧シリンダ１７０に送出されることを前提としている。例えば、先の特許文献４には、従来例において、「スプライン嵌合する回転軸とシリンダブロックの頸状突起部との間には僅かにクリアランスが存在する。また、回転軸とシリンダブロックとのスプライン嵌合長は頸状突起部の長さ分しかない。故に、前記傾動モーメントによってシリンダブロックが少なからず傾動される。そのため、弁板とシリンダブロック後端面との間において一部にすきまが発生し、作動油漏れが引き起こされていた。」（特許文献４明細書段落［０００６］参照）と記載されている。すなわち、図３のシリンダブロック９４とバルブプレート９３との間にすきまが発生し、そこから液体が漏れていると考えられる。この、単位時間当たりの液体の漏出量をＱＬとすると、漏出量ＱＬはシリンダブロック９４の回転数Ｍには依存せず、液圧ポンプ９０の吐出側と吸引側の出力の圧力差ΔＰが大きくなると漏出量ＱＬも大きくなると考えられる。
液圧ポンプ９０のピストン９１の数をｎ、ピストン９１の受圧面積をＡ３、ストローク長をＤ、シリンダブロック９４の単位時間当たりの回転数をＭとしたとき、単位時間当たりの吐出量Ｑの理論値Ｑ０は、Ｑ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×Ｍ である。あるいは、シリンダブロック９４の単位時間当たりの回転数Ｍは、回転数指令信号周波数ｈに比例し、Ｍ＝ｂ×ｈであるので、これを代入すると、Ｑ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ×ｈとなる。また、液圧ポンプ９０の吐出量Ｑの理論値Ｑ０と回転数Ｍとの比例係数ｃは、ｃ＝ｎ×Ａ３×Ｄである。
しかしこの計算はピストン９１で押し出された液体がすべて管路１９０を経由して液圧シリンダ１７０に送出されることを前提としている。例えば、先の特許文献４には、従来例において、「スプライン嵌合する回転軸とシリンダブロックの頸状突起部との間には僅かにクリアランスが存在する。また、回転軸とシリンダブロックとのスプライン嵌合長は頸状突起部の長さ分しかない。故に、前記傾動モーメントによってシリンダブロックが少なからず傾動される。そのため、弁板とシリンダブロック後端面との間において一部にすきまが発生し、作動油漏れが引き起こされていた。」（特許文献４明細書段落［０００６］参照）と記載されている。すなわち、図３のシリンダブロック９４とバルブプレート９３との間にすきまが発生し、そこから液体が漏れていると考えられる。この、単位時間当たりの液体の漏出量をＱＬとすると、漏出量ＱＬはシリンダブロック９４の回転数Ｍには依存せず、液圧ポンプ９０の吐出側と吸引側の出力の圧力差ΔＰが大きくなると漏出量ＱＬも大きくなると考えられる。
【0049】
シリンダブロック９４とバルブプレート９３との間隙からの液体の漏出は放射状すきまの流れに類似していると考えられる。放射状すきまの流れについては、非特許文献１、６頁（流体力学の基礎知識３、放射状すきまの流れ）に記載されている。
図４は放射状すきまの流れの模式図であり、図４（ａ）は模式的上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ’面における模式的断面図である。流体は中央下部の管路、および半径ｒ１のポケット部を経て、平行平板のすきまに流入後、放射状の漏れ流れとなり、圧力ｐ２の空間に開放される。
放射状すきまの形状を示した図４において、中央のポケット部から隙間部を通り、外周に流れ出る流量ＱＲは、ポケット部の圧力をｐ１、外周の圧力をｐ２、外周の半径をｒ２、すきま部の高さをｄ、液体の粘性係数をμとすると、下記式２で表される。
図４は放射状すきまの流れの模式図であり、図４（ａ）は模式的上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ’面における模式的断面図である。流体は中央下部の管路、および半径ｒ１のポケット部を経て、平行平板のすきまに流入後、放射状の漏れ流れとなり、圧力ｐ２の空間に開放される。
放射状すきまの形状を示した図４において、中央のポケット部から隙間部を通り、外周に流れ出る流量ＱＲは、ポケット部の圧力をｐ１、外周の圧力をｐ２、外周の半径をｒ２、すきま部の高さをｄ、液体の粘性係数をμとすると、下記式２で表される。
【0050】
【数2】
【0051】
シリンダブロック９４とバルブプレート９３とのすきまからの液体の流出は、厳密には上記放射状すきまの流れとは形状の差等により異なるが、漏出量ＱＬは圧力差ΔＰに比例すると言える。ただし、上記検討はすきま部の高さｄが圧力差ΔＰに依存せず一定の場合であり、特許文献４の従来例に記載のように、斜板式アキシャルピストンポンプの場合は、吐出行程にあるボア（ピストン室９２）内の作動油の吐出圧が傾斜モーメントを発生させ、そのためにすきまが発生していることから、シリンダブロック９４とバルブプレート９３とのすきまは一定ではなく、圧力差ΔＰが大きくなるとすきま部の高さｄも大きくなると考えられる。
したがって、漏出量ＱＬは圧力差ΔＰのα乗（α＞１）に比例すると考えられる。すなわち、ｅを比例定数として、ＱＬ＝ｅ×（ΔＰ）αである。
実際の液圧ポンプ９０の吐出量Ｑは吐出量の理論値Ｑ０から漏出量ＱＬを引いたものである。
また吐出量の理論値はＱ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×Ｍ＝ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ×ｈであるから、
実際の吐出量Ｑ＝Ｑ０－ＱＬ＝ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ×ｈ－ｅ×（ΔＰ）αとなる。
したがって、液圧ポンプ９０の容積効率ηは、η＝（Ｑ０－ＱＬ）／Ｑ０＝１－（ＱＬ／Ｑ０）であり、ａ＝ｅ／（ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ）とすると、液圧ポンプ９０の容積効率ηは以下の数式３で表される。
したがって、漏出量ＱＬは圧力差ΔＰのα乗（α＞１）に比例すると考えられる。すなわち、ｅを比例定数として、ＱＬ＝ｅ×（ΔＰ）αである。
実際の液圧ポンプ９０の吐出量Ｑは吐出量の理論値Ｑ０から漏出量ＱＬを引いたものである。
また吐出量の理論値はＱ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×Ｍ＝ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ×ｈであるから、
実際の吐出量Ｑ＝Ｑ０－ＱＬ＝ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ×ｈ－ｅ×（ΔＰ）αとなる。
したがって、液圧ポンプ９０の容積効率ηは、η＝（Ｑ０－ＱＬ）／Ｑ０＝１－（ＱＬ／Ｑ０）であり、ａ＝ｅ／（ｎ×Ａ３×Ｄ×ｂ）とすると、液圧ポンプ９０の容積効率ηは以下の数式３で表される。
【0052】
【数3】
【0053】
（液圧ポンプ９０の容積効率ηの実測結果）
ここで、容積効率ηの低下が比較的大きい第１の液圧ポンプ９０と容積効率の低下が比較的小さい第２の液圧ポンプ９０とについて、容積効率ηの実測値と圧力差ΔＰ、ポンプ回転数Ｍとの関係を調べた。
図５には第１の液圧ポンプ９０の、圧力差ΔＰをパラメータとした、ポンプ回転数Ｍと容積効率ηとの関係を示すグラフを示した。図５からわかるように、ポンプ回転数Ｍが増加すると容積効率ηは向上する。これは、ポンプ回転数Ｍを増加すると単位時間当たりの吐出量Ｑの理論値Ｑ０は、Ｑ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×Ｍの式に従って増加するが、漏出量ＱＬはほとんど一定であるため、容積効率η＝１－（ＱＬ／Ｑ０）は１００％に近づくということを表している。
図６には第１の液圧ポンプ９０の、ポンプ回転数Ｍをパラメータとした、圧力差ΔＰと容積効率ηとの関係を示すグラフを示した。図６からわかるように、圧力差ΔＰが増加すると容積効率ηは低下する。これは、圧力差ΔＰが増加すると漏出量ＱＬが増加するためである。
ここで、容積効率ηの低下が比較的大きい第１の液圧ポンプ９０と容積効率の低下が比較的小さい第２の液圧ポンプ９０とについて、容積効率ηの実測値と圧力差ΔＰ、ポンプ回転数Ｍとの関係を調べた。
図５には第１の液圧ポンプ９０の、圧力差ΔＰをパラメータとした、ポンプ回転数Ｍと容積効率ηとの関係を示すグラフを示した。図５からわかるように、ポンプ回転数Ｍが増加すると容積効率ηは向上する。これは、ポンプ回転数Ｍを増加すると単位時間当たりの吐出量Ｑの理論値Ｑ０は、Ｑ０＝ｎ×Ａ３×Ｄ×Ｍの式に従って増加するが、漏出量ＱＬはほとんど一定であるため、容積効率η＝１－（ＱＬ／Ｑ０）は１００％に近づくということを表している。
図６には第１の液圧ポンプ９０の、ポンプ回転数Ｍをパラメータとした、圧力差ΔＰと容積効率ηとの関係を示すグラフを示した。図６からわかるように、圧力差ΔＰが増加すると容積効率ηは低下する。これは、圧力差ΔＰが増加すると漏出量ＱＬが増加するためである。
【0054】
非特許文献１の「流体力学の基礎知識３、放射状すきまの流れ」によれば、漏出量ＱＬは圧力差ΔＰに比例する。このとき、上記数式３のαは１になる。そこで、まず、α＝１と考えて、（圧力差ΔＰ／回転数Ｍ）と容積効率ηとの関係を調べた。図７がそのグラフである。図７からわかるように、同じ（圧力差ΔＰ／回転数Ｍ）であっても、圧力差ΔＰが大きい方が容積効率ηが低下している。これは、圧力差ΔＰが増加すると漏出量ＱＬは圧力差ΔＰの増分以上に増加することを示しており、例えば、上記「流体力学の基礎知識３、放射状すきまの流れ」に準じて考えれば、すきま部の高さｄが増加していることに相当する。
そこで、今度はα＝１．５と考えて、（圧力差ΔＰの１．５乗／回転数Ｍ）と容積効率ηとの関係を調べた。図８がそのグラフである。図８によれば、（圧力差ΔＰの１．５乗／回転数Ｍ）と容積効率ηのグラフは、圧力差１ＭＰａの場合を除いて圧力差ΔＰ＝０で容積効率１００％を通る１本の直線になっており、圧力差ΔＰ、ポンプ回転数Ｍと容積効率ηとの関係がα＝１．５とした時の数式３を満たしていると言える。なお、ΔＰ＝１ＭＰａで、容積効率ηが数式３の直線より低くなっているが、これは、例えば、圧力差ΔＰが小さい場合にはΔＰが小さくなってもすきまの間隔が小さくならない、すなわちα＝１となっていることなどが考えられる。
そこで、今度はα＝１．５と考えて、（圧力差ΔＰの１．５乗／回転数Ｍ）と容積効率ηとの関係を調べた。図８がそのグラフである。図８によれば、（圧力差ΔＰの１．５乗／回転数Ｍ）と容積効率ηのグラフは、圧力差１ＭＰａの場合を除いて圧力差ΔＰ＝０で容積効率１００％を通る１本の直線になっており、圧力差ΔＰ、ポンプ回転数Ｍと容積効率ηとの関係がα＝１．５とした時の数式３を満たしていると言える。なお、ΔＰ＝１ＭＰａで、容積効率ηが数式３の直線より低くなっているが、これは、例えば、圧力差ΔＰが小さい場合にはΔＰが小さくなってもすきまの間隔が小さくならない、すなわちα＝１となっていることなどが考えられる。
【0055】
図９は、第１の液圧ポンプ９０に加えて、第２の液圧ポンプ９０についても（圧力差ΔＰの１．５乗／回転数Ｍ）と容積効率ηとの関係を調べ、第１の液圧ポンプ９０と第２の液圧ポンプ９０のデータを同一グラフにプロットしたものである。第２の液圧ポンプ９０は第１の液圧ポンプ９０に比べて容積効率ηの低下の度合いが小さく、上記数式３のａ、すなわち直線の傾斜が小さくなっているが、ともにα＝１．５としたときの数式３を満たしている。
ただし、漏出量ＱＬの圧力差ΔＰに対する依存性を表す数式３のαの値は液圧ポンプ９０の構造等によって異なり、また、図９の第１の液圧ポンプ９０と第２の液圧ポンプ９０の特性差からもわかるように数式３のａの値も液圧ポンプ９０によって異なることから、数式３のαとａの値は、使用する液圧ポンプ９０の特性を測定したうえで決定する必要がある。
ただし、漏出量ＱＬの圧力差ΔＰに対する依存性を表す数式３のαの値は液圧ポンプ９０の構造等によって異なり、また、図９の第１の液圧ポンプ９０と第２の液圧ポンプ９０の特性差からもわかるように数式３のａの値も液圧ポンプ９０によって異なることから、数式３のαとａの値は、使用する液圧ポンプ９０の特性を測定したうえで決定する必要がある。
【0056】
（補正器１３０を備えた液圧装置２００の構成）
液圧装置２００は図１に示す通り、液圧シリンダ１７０、液圧発生源１８０、および管路１９０で構成される。液圧発生源１８０のコントローラ１４０は目標となるピストンロッド２０の位置とロッド位置検出器８０で検出されるピストンロッド２０の現在位置とからピストンロッド２０の移動速度と移動時間を決定し、移動速度から、ピストンロッド２０が押し方向の場合は、ｈ１＝Ｖ１×Ａ１／（ｂ×ｃ）、引き方向の場合はｈ２＝Ｖ２×Ａ２／（ｂ×ｃ）により回転数指令信号周波数ｈ１、ｈ２を決定する。
ここで、Ｖ１、Ｖ２はそれぞれピストンロッド２０の押し方向および引き方向の速度、Ａ１、Ａ２は、それぞれピストン１０のピストン側液室３１からの受圧面積およびロッド側液室３２からの受圧面積である。また、ｂはモータ１００の回転数Ｍと回転数指令信号周波数ｈとの比例係数、ｃは液圧ポンプ９０の吐出量Ｑの理論値Ｑ０と回転数Ｍとの比例係数である。
液圧装置２００は図１に示す通り、液圧シリンダ１７０、液圧発生源１８０、および管路１９０で構成される。液圧発生源１８０のコントローラ１４０は目標となるピストンロッド２０の位置とロッド位置検出器８０で検出されるピストンロッド２０の現在位置とからピストンロッド２０の移動速度と移動時間を決定し、移動速度から、ピストンロッド２０が押し方向の場合は、ｈ１＝Ｖ１×Ａ１／（ｂ×ｃ）、引き方向の場合はｈ２＝Ｖ２×Ａ２／（ｂ×ｃ）により回転数指令信号周波数ｈ１、ｈ２を決定する。
ここで、Ｖ１、Ｖ２はそれぞれピストンロッド２０の押し方向および引き方向の速度、Ａ１、Ａ２は、それぞれピストン１０のピストン側液室３１からの受圧面積およびロッド側液室３２からの受圧面積である。また、ｂはモータ１００の回転数Ｍと回転数指令信号周波数ｈとの比例係数、ｃは液圧ポンプ９０の吐出量Ｑの理論値Ｑ０と回転数Ｍとの比例係数である。
【0057】
液圧ポンプ９０の容積効率ηが１００％の場合は上記液圧ポンプ９０の吐出量と回転数との比例係数ｃは液圧ポンプ９０の圧力差および回転数によらず一定であるが、実際には液圧ポンプ９０からの液体の漏出により容積効率ηが低下し、その結果、ピストンロッド２０の速度が目標とする速度より遅くなってしまう。本発明の液圧装置２００では、この、容積効率ηの低下によるピストンロッド２０の速度低下を補償するために、図１のコントローラ１４０とモータドライバ１２０の間に補正器１３０を挿入し、コントローラ１４０の出力の回転数指令信号周波数ｈに、容積効率ηの逆数に相当する補正係数Ｚを乗算した周波数でモータドライバ１２０を駆動している。補正係数Ｚは、下記数式１で表される。
【0058】
【数1】
【0059】
なお、図１では容積効率ηの逆数に相当する補正係数Ｚを乗算する補正器１３０をコントローラ１４０とモータドライバ１２０の間に挿入しているが、補正器１３０をコントローラ１４０に内蔵してもよい。また、コントローラ１４０の機能がコンピュータプログラムとして実装されている場合は、補正係数Ｚを計算するプログラム、および回転数指令信号周波数ｈに補正係数Ｚを乗算するプログラムをコントローラ１４０の機能を実装するプログラムに追加してもよい。
また、液圧ポンプ９０の吐出側と吸引側の出力の圧力差ΔＰは、図１のピストン室側液圧検出器６０とロッド室側液圧検出器７０との圧力差に相当する。
また、液圧ポンプ９０の吐出側と吸引側の出力の圧力差ΔＰは、図１のピストン室側液圧検出器６０とロッド室側液圧検出器７０との圧力差に相当する。
【0060】
（αとａの値の算出方法）
液圧ポンプ９０の容積効率ηの圧力差ΔＰおよび回転数Ｍに対する依存性は、上記図９からも明らかなように使用する液圧ポンプ９０によって大幅に異なる。したがって、本発明の液圧装置２００を構成するにあたっては、以下の手順でαおよびａの値を求める。
１）使用する液圧ポンプ９０の容積効率ηの圧力差ΔＰおよび回転数Ｍに対する依存性を測定する。
２）１より大きいαの値を用いて、（圧力差ΔＰのα乗／回転数Ｍ）と容積効率ηとの相関グラフを作成し、使用する圧力差ΔＰと回転数Ｍとの範囲において相関グラフが直線になるαの値を求める。
３）上記相関グラフの直線の傾斜をｇとして、式ａ＝ｇ／ｂを用いてａの値を求める。
なお、ｂはモータ１００の回転数Ｍと回転数指令信号周波数ｈとの比、すなわちｂ＝Ｍ／ｈであり、上記３）の計算は、相関グラフを回転数指令信号周波数ｈではなくモータ１００の回転数Ｍを用いてグラフを作成しているためである。
液圧ポンプ９０の容積効率ηの圧力差ΔＰおよび回転数Ｍに対する依存性は、上記図９からも明らかなように使用する液圧ポンプ９０によって大幅に異なる。したがって、本発明の液圧装置２００を構成するにあたっては、以下の手順でαおよびａの値を求める。
１）使用する液圧ポンプ９０の容積効率ηの圧力差ΔＰおよび回転数Ｍに対する依存性を測定する。
２）１より大きいαの値を用いて、（圧力差ΔＰのα乗／回転数Ｍ）と容積効率ηとの相関グラフを作成し、使用する圧力差ΔＰと回転数Ｍとの範囲において相関グラフが直線になるαの値を求める。
３）上記相関グラフの直線の傾斜をｇとして、式ａ＝ｇ／ｂを用いてａの値を求める。
なお、ｂはモータ１００の回転数Ｍと回転数指令信号周波数ｈとの比、すなわちｂ＝Ｍ／ｈであり、上記３）の計算は、相関グラフを回転数指令信号周波数ｈではなくモータ１００の回転数Ｍを用いてグラフを作成しているためである。
【0061】
［第２の実施形態］
図１０は第２の実施形態の液圧装置２００の構成を示す模式的ブロック図である。第１の実施形態の液圧装置２００ではモータ１００は両方向回転モータであり、液圧ポンプ９０は両方向回転液圧ポンプであるが、第２の実施形態の液圧装置２００では、モータ１００は片方向回転モータであり、液圧ポンプ９０は片方向回転液圧ポンプである。そして、第２の実施形態の液圧装置２００には方向切換弁８５およびタンク８７が追加されており、方向切換弁８５の方向を切り換えることによって、液圧シリンダ１７０のピストンロッド２０の押し方向と引き方向の動作を切り換える。その他の構成および動作は第１の実施形態の液圧装置２００の構成および動作と同一である。
図１０は第２の実施形態の液圧装置２００の構成を示す模式的ブロック図である。第１の実施形態の液圧装置２００ではモータ１００は両方向回転モータであり、液圧ポンプ９０は両方向回転液圧ポンプであるが、第２の実施形態の液圧装置２００では、モータ１００は片方向回転モータであり、液圧ポンプ９０は片方向回転液圧ポンプである。そして、第２の実施形態の液圧装置２００には方向切換弁８５およびタンク８７が追加されており、方向切換弁８５の方向を切り換えることによって、液圧シリンダ１７０のピストンロッド２０の押し方向と引き方向の動作を切り換える。その他の構成および動作は第１の実施形態の液圧装置２００の構成および動作と同一である。
【0062】
本発明において、ピストン１０が『ピストン』に相当し、ピストンロッド２０が『ピストンロッド』に相当し、シリンダチューブ３０が『シリンダチューブ』に相当し、ピストン側液室３１が『ピストン側液室』に相当し、ロッド側液室３２が『ロッド側液室』に相当し、ロッド側カバー４０が『ロッド側カバー』に相当し、ピストン側カバー５０が『ピストン側カバー』に相当し、ピストン室側液圧検出器６０およびロッド室側液圧検出器７０が『検出器』に相当し、液圧ポンプ９０が『液圧ポンプ』に相当し、モータ１００が『モータ』に相当し、補正器１３０が『補正器』に相当し、コントローラ１４０が『制御装置』に相当し、液圧シリンダ１７０が『液圧シリンダ』に相当し、液圧発生源１８０が『液圧発生源』に相当し、管路１９０が『管路』に相当し、液圧装置２００が『液圧装置』に相当する。
【0063】
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【0064】
１０ ピストン
２０ ピストンロッド
３０ シリンダチューブ
３１ ピストン側液室
３２ ロッド側液室
４０ ロッド側カバー
５０ ピストン側カバー
６０ ピストン室側液圧検出器
７０ ロッド室側液圧検出器
９０ 液圧ポンプ
１００ モータ
１３０ 補正器
１４０ コントローラ
１７０ 液圧シリンダ
１８０ 液圧発生源
１９０ 管路
２００ 液圧装置
２０ ピストンロッド
３０ シリンダチューブ
３１ ピストン側液室
３２ ロッド側液室
４０ ロッド側カバー
５０ ピストン側カバー
６０ ピストン室側液圧検出器
７０ ロッド室側液圧検出器
９０ 液圧ポンプ
１００ モータ
１３０ 補正器
１４０ コントローラ
１７０ 液圧シリンダ
１８０ 液圧発生源
１９０ 管路
２００ 液圧装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
