CN103635689A

CN103635689A - 液压单元

Info

Publication number: CN103635689A
Application number: CN201280033076.3A
Authority: CN
Inventors: 中村博一; 河田健一; 井上贵仁
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN103635689B; JP5278517B2; JP2013072367A; WO2013047062A1

Abstract

一种液压单元，剩余流量控制部（50）控制逆变器（6），使得在来自泵（1）的排出量为大流量时，使来自溢流阀（3）的剩余流量为小剩余流量，另一方面控制逆变器（6），使得在来自泵（1）的排出量为比大流量小的小流量时，使来自溢流阀（3）的剩余流量为多于小剩余流量的大剩余流量。

Description

液压单元

技术领域

本发明涉及例如在建筑机械、农业机械、机床、注塑成形机等各种产业机械中使用的油压单元或水压单元等液压单元。

背景技术

如图8所示，关于油压单元，过去存在具有如下结构的装置：固定容量型的泵101；马达102，其驱动该泵101；溢流阀103，其与所述泵101的排出管路106连接；流量传感器104，其连接在该溢流阀103和油箱107之间，检测来自溢流阀103的剩余流量；以及转速控制单元105，其根据来自该流量传感器104的信号控制所述马达102的转速（日本特开平11－303758号公报：参照专利文献1）。

并且，所述转速控制单元105对马达102的旋转速度进行反馈控制，使得由流量传感器104检测出的剩余流量成为预先设定的预定值。

但是，在上述过去的液压单元中，所述转速控制单元105控制马达102使得流量传感器104的剩余流量达到预定值，因而为了确保来自泵101的排出量较小时的控制的稳定性，需要确保比较大的剩余流量，导致剩余流量的预定值增大。因此，控制马达102使得在来自控制稳定的泵101的排出量较多时，剩余流量也达到较大的预定值，导致流过无用的剩余流量，产生多余的能量损耗。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－303758号公报

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明的课题是提供一种液压单元，能够确保压力控制的稳定性，并且实现节能和防止油的发热。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的液压单元的特征在于，该液压单元具有：固定容量型的泵，其向主机供给液体；马达，其驱动所述泵；逆变器，其与所述马达连接；溢流阀，其与所述泵的排出管路连接；传感器，其检测来自所述溢流阀的剩余流量；以及控制部，其根据由所述传感器检测出的剩余流量，借助所述逆变器控制所述马达的旋转速度，所述控制部具有剩余流量控制部，所述剩余流量控制部控制所述逆变器，使得在来自所述泵的排出量为大流量时，来自所述溢流阀的剩余流量为小剩余流量，另一方面，所述剩余流量控制部控制所述逆变器，使得在来自所述泵的排出量为比所述大流量小的小流量时，来自所述溢流阀的剩余流量成为大于所述小剩余流量的大剩余流量。

根据本发明的液压单元，所述控制部具有所述剩余流量控制部，因而例如在以保压状态使从溢流阀流出液体来控制压力的状态下，在来自泵的排出量较小时，增大来自溢流阀的剩余流量，以确保恒定的马达旋转速度，消除马达控制的不稳定性，并且消除因溢流阀导致的压力控制的不稳定性。即，通常在流向溢流阀的流量为小流量时，压力将不稳定，但是例如在以能够稳定控制压力的溢流阀的最低流量控制剩余流量时，能够一并实现控制的稳定性和更大的节能效果。另一方面，在来自泵的排出量较大时，减小剩余流量来抑制能量损耗，并且能够防止油的发热。

因此，能够确保压力控制的稳定性，实现节能和防止油的发热。

另外，在一个实施方式的液压单元中，所述剩余流量控制部以如下方式进行控制：随着向所述主机侧的液体的供给流量增大，使所述剩余流量逐渐减小，而在向所述主机侧的液体的供给流量超过预定值时，使所述剩余流量为固定值。

根据该实施方式的液压单元，所述剩余流量控制部以如下方式进行控制：随着向所述主机侧的供给流量增大，使所述剩余流量逐渐减小，而在向所述主机侧的供给流量超过预定值时，使所述剩余流量变为固定值，因而在向主机侧的供给流量较小时，能够增大来自溢流阀的剩余流量，以确保固定的马达旋转速度，确保压力控制的稳定性。并且，在向主机侧的供给流量较大时，能够减小来自溢流阀的剩余流量，以实现节能和防止油的发热。

另外，在一个实施方式的液压单元中，所述剩余流量控制部具有对所述泵的转速施加限制的限制器（base clipper）。

根据该实施方式的液压单元，所述剩余流量控制部具有对所述泵的转速施加限制的限制器，因而能够控制为最佳的剩余流量。例如，关于限制器，如果设定马达的最低转速和泵的最低转速，则能够一并实现控制的稳定性和对泵的保护、以及更大的节能效果。

另外，在一个实施方式的液压单元中，所述剩余流量控制部具有剩余流量目标值生成部，其根据向所述主机侧的供给流量改变所述剩余流量的目标值。

根据该实施方式的液压单元，所述剩余流量控制部具有剩余流量目标值生成部，其根据向所述主机侧的供给流量改变所述剩余流量的目标值，因而能够控制为最佳的剩余流量。

另外，在一个实施方式的液压单元中，所述剩余流量控制部根据目标剩余流量与当前剩余流量之间的偏差的大小来切换增益，且在偏差为零及零附近的区域设置死区。

根据该实施方式的液压单元，所述剩余流量控制部根据目标剩余流量与当前剩余流量之间的偏差的大小来切换增益，且在偏差为零及零附近的区域设置死区，因而能够在从保压状态向流量控制的切换中提高响应性，在保压状态下降低增益使控制稳定。

发明效果

根据本发明的液压单元，所述控制部具有剩余流量控制部，所述剩余流量控制部控制所述逆变器，使得在来自所述泵的排出量为大流量时，来自所述溢流阀的剩余流量为小剩余流量，另一方面，所述剩余流量控制部控制所述逆变器，使得在来所述自泵的排出量为比所述大流量小的小流量时，来自所述溢流阀的剩余流量为大于所述小剩余流量的大剩余流量，因而能够确保压力控制的稳定性，并且实现节能和防止油的发热。

附图说明

图1是本发明的液压单元的一个实施方式的油压单元的电路图。

图2是表示主机侧供给流量与泵排出量与剩余流量之间的关系的曲线图。

图3是表示速度偏差（目标剩余流量-当前剩余流量）与泵排出量变化量之间的关系的曲线图。

图4是表示限制器的控制的框图。

图5是表示限制器的控制的流程图。

图6是表示剩余流量目标值生成部的控制的框图。

图7是表示剩余流量目标值生成部的控制的流程图。

图8是过去的油压单元的电路图。

具体实施方式

下面，根据图示的实施方式详细说明本发明。

图1示出本发明的液压单元的一个实施方式的油压单元的电路图。如图1所示，该油压单元具有固定容量型的泵1、和驱动该泵1的马达2。泵1的吸入侧与储存油的油箱10连接，主机7与泵1的排出管路11连接。该主机7具有未图示的油压缸、油压马达、电磁阀等。从泵1排出的油经由主机7返回到油箱10中。

溢流阀3与从所述泵1的排出管路11分支出来的分支管12连接。该溢流阀3以如下方式进行控制：在溢流阀3的上游侧的泵1的排出压力大于设定压力时，使上游侧的油释放到下游侧，使所述排出管路11的压力达到设定压力。下面，将从溢流阀3排出的油的流量称为剩余流量。另外，也可以将溢流阀3的设定压力设为可变。

在所述分支管12中的所述溢流阀3的下游侧设置节流阀8，在该节流阀8与溢流阀3之间设置压力传感器4。通过节流阀8的剩余流量是根据节流阀8前后的压力差（节流阀8的上游侧压力与油箱压力之差）而设定的，因而结果是压力传感器4检测剩余流量。当然，也可以设置流量传感器取代压力传感器4而直接检测剩余流量。

在所述分支管12设置从节流阀8的上游侧向油箱10分支出来的管路13，在该管路13设置负载单向阀9。在剩余流量过大使得节流阀8的上游侧的压力大于负载单向阀9的弹簧的力量时，该负载单向阀9断开以保护电路。另外，也可以使用溢流阀或者安全阀取代负载单向阀9。

逆变器6与所述马达2连接，逆变器6由控制部5控制。该控制部5根据由压力传感器4检测出的剩余流量，向逆变器6发送开关信号，通过逆变器6控制马达2的旋转速度。

所述控制部5具有剩余流量控制部50。该剩余流量控制部50控制逆变器6，使得在来自泵1的排出量为大流量时，来自溢流阀3的剩余流量为小剩余流量，另一方面，控制逆变器6，使得在来自泵1的排出量为比所述大流量小的小流量时，来自溢流阀3的剩余流量为多于所述小剩余流量的大剩余流量。

如图2所示，所述剩余流量控制部50以如下方式进行控制：随着向主机7侧的油的供给流量增大，使剩余流量逐渐减小，而在向主机7侧的油的供给流量超过预定值时，使剩余流量成为固定值。

即，随着主机侧供给流量Qp从0增大到预定值Qp1，利用阴影线示出的剩余流量QL从第2流量值Q2逐渐减小到第1流量值Q1（<Q2），而在主机侧供给流量Qp超过预定值Qp1时，该剩余流量QL变为第1流量值Q1的固定值。

并且，在主机侧供给流量Qp从0增大到预定值Qp1时，泵排出流量Q变为第2流量值Q2的固定值，而在主机侧供给流量Qp超过预定值Qp1时，该泵排出流量Q从第2流量值Q2开始逐渐增大。

并且，主机侧供给流量Qp成为泵排出流量Q减去剩余流量QL得到的值，并与从主机7返回到油箱10的流量相等。

如图3所示，所述剩余流量控制部50根据目标剩余流量与当前剩余流量之偏差的大小切换增益，且在偏差为零及零附近的区域设置死区。

即，在目标剩余流量与当前剩余流量之偏差即速度偏差dV从0增大到dV1时，增益即泵排出量变化量dQ处于死区即为0。在速度偏差dV从dV1增大到dV2时，泵排出量变化量dQ从0逐渐增大到dQ1。在速度偏差dV从dV2增大到dV3时，泵排出量变化量dQ从dQ1逐渐增大到dQ2。泵排出量变化量dQ的从dQ1到dQ2的变化率，大于泵排出量变化量dQ的从0到dQ1的变化率。在速度偏差dV超过dV3时，泵排出量变化量dQ达到dQ2的固定值。

另外，同样在速度偏差dV按照0～-dV1、-dV1～-dV2、-dV2～-dV3的顺序变化时，泵排出量变化量dQ按照0、0～-dQ1、-dQ1～-dQ2的顺序变化。

因此，能够在从保压状态向流量控制的切换中提高响应性，并且在保压状态下降低增益使控制稳定。

如图1所示，所述剩余流量控制部50具有对泵1的转速施加限制的限制器（baseclipper）51。该限制器51对泵1的转速的下限值施加限制，使泵1的排出量的函数关系成为图2的曲线图所示的形状（泵排出量Q）。

另外，具体说明所述剩余流量控制部50对泵1的排出量的指令。如图4的框图所示，剩余流量控制部50具有相加点21、泵排出量变化量计算单元22、积分单元23和泵排出量指令限制器24。

所述相加点21求出当前剩余流量与目标剩余流量之偏差。当前剩余流量由压力传感器4检测。目标剩余流量例如是从外部输入的。

所述泵排出量变化量计算单元22使用图3所示的函数关系，根据由相加点21求出的偏差，计算泵排出量变化量。

所述积分单元23对由泵排出量变化量计算单元22计算出的泵排出量变化量进行积分，求出泵排出量。

所述泵排出量指令限制器24是限制器51的一例，对由积分单元23计算出的泵排出量的下限值施加限制，并对逆变器发出指令6使得泵排出量达到图2所示的泵排出量Q。

另外，说明所述剩余流量控制部50对泵1的排出量的指令的流程。如图5的流程图所示，在开始剩余流量控制部50的控制时（步骤S21），计算从目标剩余流量减去当前剩余流量得到的剩余流量的偏差（步骤S22）。

并且，如果剩余流量的偏差大于0（步骤S23），则进行计算使泵排出量增量（步骤S24），另一方面，如果剩余流量的偏差为0以下（步骤S23），则进行计算使泵排出量减量（步骤S25）。此时，使用图3所示的泵排出量变化量，根据剩余流量的偏差计算泵排出量变化量，然后对泵排出量变化量进行积分来求出泵排出量。

然后，如果泵排出量为固定值以下（步骤S26），则将泵排出量设为固定值（步骤S27），对逆变器发出指令使泵排出该泵排出量，并结束控制（步骤S28）。另一方面，如果泵排出量超过固定值（步骤S26），则对逆变器发出指令使泵依旧排出该泵排出量，并结束控制（步骤S28）。

因此，由于所述剩余流量控制部50具有作为限制器51的泵排出量指令限制器24，因而能够控制为最佳的剩余流量。

另外，如图1所示，所述剩余流量控制部50也可以具有剩余流量目标值生成部52来取代限制器51。另外，也可以一并设置剩余流量目标值生成部52和限制器51，在这种情况下，能够切换限制器51和剩余流量目标值生成部52。

所述剩余流量目标值生成部52根据向主机7侧的供给流量，改变剩余流量的目标值。即，使剩余流量的目标值的函数关系成为图2的曲线图所示的形状（剩余流量QL）。

另外，具体说明所述剩余流量控制部50的剩余流量目标值生成部52对泵1的排出量的指令。如图6的框图所示，剩余流量控制部50具有相加点31、泵排出量变化量计算单元32、积分单元33和目标剩余流量计算单元34。

所述目标剩余流量计算单元34是剩余流量目标值生成部52的一例，使用图2所示的剩余流量QL的函数关系，根据向主机7侧的油的供给流量计算目标剩余流量。

所述相加点31求出由目标剩余流量计算单元34计算出的目标剩余流量、与由压力传感器4检测出的当前剩余流量之偏差。

所述泵排出量变化量计算单元32使用图3所示的函数关系，根据由相加点31求出的偏差，计算泵排出量变化量。

所述积分单元33对由泵排出量变化量计算单元32计算出的泵排出量变化量进行积分，求出泵排出量。由积分单元33计算出的泵排出量为图2所示的泵排出量Q，对逆变器发出指令6使泵排出该泵排出量。

另外，说明所述剩余流量控制部50的剩余流量目标值生成部52生成针对泵1的排出量的指令的流程。如图7的流程所示，在开始剩余流量控制部50的控制时（步骤S31），使用图2所示的剩余流量QL的函数关系，根据主机侧供给流量计算目标剩余流量（步骤S32）。

并且，计算目标剩余流量减去当前剩余流量得到的剩余流量的偏差（步骤S33）。如果剩余流量的偏差大于0（步骤S34），则进行计算使泵排出量增量（步骤S35），另一方面，如果剩余流量的偏差为0以下（步骤S34），则进行计算使泵排出量减量（步骤S36）。此时，使用图3所示的泵排出量变化量，根据剩余流量的偏差计算泵排出量变化量，然后对泵排出量变化量进行积分来求出泵排出量。

然后，对逆变器发出指令使泵排出该泵排出量，并结束控制（步骤S37）。

因此，由于所述剩余流量控制部50具有作为剩余流量目标值生成部52的目标剩余流量计算单元34，因而能够控制为最佳的剩余流量。

根据上述结构的液压单元，所述控制部5具有所述剩余流量控制部50，因而例如在以保压状态使从溢流阀3流出液体来控制压力的状态下，在来自泵1的排出量较小时，增大来自溢流阀3的剩余流量，以确保一定的马达旋转速度，消除马达控制的不稳定性，并且消除因溢流阀3导致的压力控制的不稳定性。并且，在来自泵1的排出量较大时，减小剩余流量来抑制能量损耗，并且能够防止油的发热。

因此，能够确保压力控制的稳定性，并且实现节能和防止油的发热。

另外，所述剩余流量控制部50以如下方式进行控制：随着向所述主机7侧的供给流量增大，使所述剩余流量逐渐减小，另一方面，在向所述主机7侧的供给流量超过预定值时，使所述剩余流量成为固定值，因而在向主机7侧的供给流量较小时，能够增大来自溢流阀3的剩余流量，以确保固定的马达旋转速度，并确保压力控制的稳定性。即，通常在流过溢流阀的流量为小流量时，压力将不稳定，但是例如在以能够稳定控制压力的溢流阀3的最低流量控制剩余流量时，能够一并实现控制的稳定性和更大的节能效果。另一方面，在向主机7侧的供给流量较大时，能够减小来自溢流阀3的剩余流量，以实现节能和防止油的发热。

另外，本发明不限于上述实施方式。例如，限制器或剩余流量目标值生成部也可以是软件处理或者是硬件处理。并且，关于限制器，如果设定马达的最低转速和/或泵的最低转速等，则能够一并实现控制的稳定性和对泵的保护、以及更大的节能效果。

另外，也可以将本发明的结构适用于油压单元以外的水压单元等液压单元。另外，关于主机，例如有建筑机械、农业机械、工作机械、注塑成形机等各种产业机械。

标号说明

1固定容量型的泵；2马达；3溢流阀；4压力传感器；5控制部；50剩余流量控制部；51限制器；52剩余流量目标值生成部；6逆变器；7主机；8节流阀；9负载单向阀；10油箱；11排出管路；12分支管。

Claims

1.一种液压单元，其特征在于，该液压单元具有：

固定容量型的泵（1），其向主机（7）供给液体；

马达（2），其驱动所述泵（1）；

逆变器（6），其与所述马达（2）连接；

溢流阀（3），其与所述泵（1）的排出管路（11）连接；

传感器（4），其用于检测来自所述溢流阀（3）的剩余流量；以及

控制部（5），其根据由所述传感器（4）检测出的剩余流量，借助所述逆变器（6）控制所述马达（2）的旋转速度，

所述控制部（5）具有剩余流量控制部（50），

所述剩余流量控制部（50）控制所述逆变器（6），使得在来自所述泵（1）的排出量为大流量时，来自所述溢流阀（3）的剩余流量为小剩余流量，

另一方面，所述剩余流量控制部（50）控制所述逆变器（6），使得在来自所述泵（1）的排出量为比所述大流量小的小流量时，来自所述溢流阀（3）的剩余流量为大于所述小剩余流量的大剩余流量。

2.根据权利要求1所述的液压单元，其特征在于，

所述剩余流量控制部（50）以如下方式进行控制：随着向所述主机（7）侧的液体的供给流量增大，使所述剩余流量逐渐减小，另一方面，在向所述主机（7）侧的液体的供给流量超过预定值时，使所述剩余流量成为固定值。

3.根据权利要求2所述的液压单元，其特征在于，

所述剩余流量控制部（50）具有对所述泵（1）的转速施加限制的限制器（51）。

4.根据权利要求2所述的液压单元，其特征在于，

所述剩余流量控制部（50）具有剩余流量目标值生成部（52），该剩余流量目标值生成部（52）根据向所述主机（7）侧的供给流量改变所述剩余流量的目标值。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的液压单元，其特征在于，

所述剩余流量控制部（50）根据目标剩余流量与当前剩余流量之间的偏差的大小来切换增益，且在偏差为零及零附近的区域设置死区。