JP2009257288A - 可変容量型ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ回転速度制御と共に斜板角制御によるポンプ押しのけ容積連続的変更を可能とし、所望の流量制御モードを効率的に精度良く実現できる可変容量型ポンプの提供。
【解決手段】斜板式ピストンポンプユニット内部の斜板を予め定められた上限角度に位置付けるバネの付勢力に抗して該斜板の角度を変位させる操作ピストンと、回転電動機と、該電動機の回転力を直線方向の駆動力に変換して前記操作ピストンに伝達する伝達機構と、前記回転電動機の回転数を検出する回転数検出器と、該検出器からの検出信号と制御装置からの斜板角調整指令の制御信号とに基づいて前記回転電動機の回転方向と回転数を制御する斜板位置制御器とを有する斜板角調整機構を備えた可変容量型ポンプ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば圧油等の液体を作動部へ供給するための斜板式の可変容量型ポンプに関するものである。

斜板式ピストンポンプには、斜板角度を固定し、一定のポンプ押しのけ容積でサーボモータの回転速度を制御することによって所要の流量を得る回転速度制御方式の固定容量型ポンプがある。サーボモータは速度指令信号と回転速度検出信号との偏差に応じて制御される（例えば、特許文献１参照。）。

このような固定容量型ポンプでは、モータ回転速度制御により、必要な時のみモータを回転させて流量を供給することが可能であるため、エネルギー効率の点で優れている。しかしながら、固定容量型ポンプの回転速度制御方式においては、モータに加わる負荷トルクは回転速度に関係なく圧力×ポンプ押しのけ容積に比例するため、圧力制御時など、流量をあまり必要としない条件においてもトルク負荷を高めており、仕事量に対してはモータの定格トルクサイズを上げるしかなくなる。

そこで、モータトルク負荷を低減させるために、ポンプ押しのけ容積を小さく変更することのできる可変容量型ポンプを用いることが考えられる。斜板式可変容量型ポンプでは、流量指令に応じて斜板角度を変化させ、押しのけ容積を制御することによって必要な流量を吐出させることができる。この可変容量型ポンプでは、ポンプ内部にバネによって最大角度に配置された斜板に対して該バネ力に抗して操作ピストンを作用させることによって斜板角度を制御しており、操作ピストンの駆動のための圧力室内への作動油の導入をポンプ自己圧によっていた。

特開平１０−１３１８６５号公報

しかしながら、上記のような自己圧により斜板角制御を行う斜板式可変容量型ポンプでは、ポンプ最低調整圧力以下となった場合に斜板角を小さくすることができず、流量制御が困難となってしまい、使用条件の制約があった。しかも、このような低圧領域での流量制御特性の問題に加え、斜板角度保持の安定性に欠けるため、斜板角度を安定に保持するためには２速程度でしか使用できず、実質的な回転速度制御を行うことができない。

従って現状においては、斜板式ピストンポンプの２容量可変方式や、固定容量ポンプ２連を用いた３容量方式を使用する方法しかなかった。しかし、これら２容量可変、３容量可変方式では、客先要求に合わせて各容量（斜板角度）を調整したり、各固定ポンプの容量を選定する必要があるが、これら２、３容量のみの可変では、実機のサイクル動力負荷以外にトルク負荷を検討してポンプ押しのけ容積、モータ容量を選定するのは面倒であり、特に成形品によるサイクル負荷が変わる射出成形機などでは選定が困難であった。さらに各工程の使用条件に応じた押し出し容積の変更にも制限があるため、無駄な消費電力を使用せざるを得なかった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、斜板式ピストンポンプの流量制御において、モータ回転速度制御と共に、従来の自己圧制御による可変容量型ポンプの場合のような制約のない斜板角制御によるポンプ押しのけ容積の連続的な変更を可能とし、所望の流量制御モードを効率的に精度良く実現できる可変容量型ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る可変容量型ポンプは、リザーバタンク内の作動油をアクチュエータへ供給する斜板式ピストンポンプユニットと、該ピストンポンプユニットを回転駆動するサーボモータと、該サーボモータの回転速度制御を行う回転速度制御機構と、前記斜板式ピストンポンプユニット内部の斜板の角度調整を行う斜板角調整機構と、入力された各種パラメータに基づいて指令流量を満たすモータ回転数とポンプ押しのけ容積とを演算し、前記演算結果から決定されたモータ回転速度を指令する制御信号を前記回転数制御機構へ送ると共に、前記演算結果として決定された斜板の角度調整を指令する制御信号を前記斜板角調整機構へ送る制御装置と、を備え、前記斜板角調整機構は、前記斜板を予め定められた上限角度に位置付けるバネの付勢力に抗して該斜板の角度を変位させる操作ピストンと、回転電動機と、該電動機の回転力を直線方向の駆動力に変換して前記操作ピストンに伝達する伝達機構と、前記回転電動機の回転数を検出する回転数検出器と、該検出器からの検出信号と前記制御装置からの斜板角調整指令の制御信号とに基づいて前記回転電動機の回転方向と回転数を制御するサーボ制御器とを有するものである。

また、請求項２に記載の発明に係る可変容量型ポンプは、請求項１に記載の可変容量型ポンプにおいて、前記制御装置は、複数の運転モードを互いに切換可能に備え、
各運転モードは、それぞれ予め設定されたモードに対応する前記モータ回転速度指令の制御信号及び角度調整指令の制御信号を生成する演算回路を有するものである。

請求項３に記載の発明に係る可変容量型ポンプは、請求項２に記載の可変容量型ポンプにおいて、前記制御装置は、前記斜板角度を下限とした設定にて指令流量を満たすモータ回転速度を算出してこの算出された回転速度と上限回転速度とを比較する比較手段と、
前記指令流量が、前記算出された回転速度が上限回転速度より小さくなるものである場合に、前記斜板角度を下限側寄りの比較的小さい任意の角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して回転速度を可変として、指令流量毎に前記固定された斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する手段と、
前記指令流量が、前記算出された回転速度が上限回転速度以上となるものである場合に、前記モータ回転速度を上限回転速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して斜板角度を可変として、指令流量毎に前記固定された上限回転速度における対応する斜板角度を算出して角度調整指令の制御信号を生成する手段とを備えた演算回路を有する省エネモードを、前記複数の運転モードの一つとして備えているものである。

請求項４に記載の発明に係る可変容量型ポンプは、請求項３に記載の可変容量型ポンプにおいて、前記制御装置は、前記モータ回転速度を下限とした設定にて指令流量を満たす斜板角度を算出してこの算出された斜板角度と上限斜板角度とを比較する比較手段と、
前記指令流量が、前記算出された斜板角度が上限斜板角度より小さくなるものである場合に、前記モータ回転速度を下限側寄りの比較的小さい任意の速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して斜板角度を可変として、指令流量毎に前記固定された回転速度における対応する斜板角度を算出して角度調整指令の制御信号を生成する手段と、
前記指令流量が、前記算出された斜板角度が上限斜板角度以上となるものである場合に、前記斜板角度を上限斜板角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対してモータ回転速度を可変として、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する手段とを備えた演算回路を有する高トルクモードを、前記複数の運転モードの他の一つとしてさらに備えているものである。

請求項５に記載の発明に係る可変容量型ポンプは、請求項４に記載の可変容量型ポンプにおいて、前記制御装置は、前記斜板角度を上限に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する手段を備えた演算回路を有する高応答・低騒音モードを前記複数の運転モードの他の一つとしてさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型ポンプ。

請求項６に記載の発明に係る可変容量型ポンプは、請求項２〜５のいずれか１項に記載の可変容量型ポンプにおいて、前記制御装置は、モータ実行トルクと予め定められた許容トルクとを比較し、モータ実行トルクが許容トルクを超えた場合に、許容トルク以下に抑えるモータ回転速度と斜板角度とを算出して、各運転モードの演算回路から生成されるモータ回転速度指令の制御信号と角度調整指令の制御信号とを調整するトルク制御演算回路をさらに備えたものである。

本発明の可変容量型ポンプによれば、斜板式ピストンポンプユニットの内部の斜板の角度調整を行う斜板角調整機構が、斜板を予め定められた上限角度に位置付けるバネの付勢力に抗して該斜板の角度を変位させる操作ピストンを、回転電動機により機械的に連続的に移動させるものであるため、斜板を任意の角度に無段階で変更、固定でき、低圧領域での制約もなく、常に斜板角度を安定に保持できるため、実質的にピストンポンプユニットのモータ回転速度制御と共に斜板角制御をも同時に行って、モータトルク負荷を最小限に抑えることのできるモータ回転速度とポンプ押しのけ容積という条件設定や、各工程の使用条件に応じて最も省エネとなる条件設定、また低騒音モード又は高応答モード等を実行できる設定など、各種異なる条件設定において指令流量を満たすことが可能となり、種々の運転モードを効率的に精度良く実現できるという効果がある。

本発明の可変容量型ポンプにおいては、斜板式ピストンポンプユニットの内部の斜板の角度調整を行う斜板角調整機構として、斜板を予め定められた上限角度に位置付けるバネの付勢力に抗して該斜板の角度を変位させる操作ピストンを、回転電動機と、該電動機の回転力を直線方向の駆動力に変換して伝達する伝達機構により、回転数検出機器からの検出結果に基づく位置制御器のフィードバック制御を行いながら移動させるものであるため、該操作ピストンの回転電動機による機械的連続的移動により、斜板は任意の角度へ無段階で変更、固定でき、低圧領域での制約もなく、常に斜板角度を安定に保持できる。従って、本発明によれば、実質的にピストンポンプのモータ回転速度制御と斜板角制御との双方で所望の設定条件に応じて指令流量を満たすことが可能となる。

これによって、同じ指令流量を満たす場合でも、回転速度の制御と斜板角度の制御とを同時に行うことも、一方を固定して他方を可変にするなど様々な制御の組合せが可能であるため、状況に応じて求められる運転モードを効率的に精度良く実現することができる。即ち、モータトルク負荷がより低く抑えられるモータ回転速度とポンプ押しのけ容積という条件設定を選択し容易に実行することも、各工程の使用条件に応じて無駄な消費電力の使用が抑えられるように最適な省エネ運転となる条件設定も、また指令流量までの到達を短時間でなす高応答運転となる条件設定も、それぞれモータ回転速度制御と共に制約のない任意の斜板角度制御とで容易に行うことができる

例えば、モータの低騒音モードを望む場合、低回転速度重視の制御でも、斜板角度を任意に変更して所定の指令流量を満たすポンプ押しのけ容積を大きくして実行することができ、また高応答モードを望む場合も、ポンプ押しのけ容積を大きくする斜板角度への設定も容易に行って指令流量までの到達時間を速くすることもできる。

従って、本発明の可変容量型ポンプにおいては、制御装置は、許容トルクや最高回転速度、モータ容量、運転モード等の各種パラメータに応じて、入力された指令流量を満たすようにモータ回転速度とポンプ押しのけ容積を演算し、さらに該ポンプ押しのけ容積に応じた斜板角度を得るための操作ピストン移動量に相当する前記回転電動機の回転方向と回転数を決定し、サーボモータの回転速度制御を行う回転速度制御機構へ決定された回転速度を指令する制御信号を送れば、回転速度制御機構がサーボモータを指令された回転速度で回転駆動させると共に、前記押しのけ容積に応じて決定された回転電動機の回転方向と回転数を指令する制御信号を送れば、斜板角調整機構が位置制御器を介して回転数検出器からの検出結果に基づくフィードバック制御を行いながら回転電動機を、前記ポンプ押しのけ容積相当の斜板角度への角度調整分だけ操作ピストンを移動させるのに必要なだけの回転数と回転方向で回転駆動させるため、ピストンポンプユニット内部の斜板はその操作ピストンの移動分だけ回動して所定の角度に位置決めされ、次の角度変更を指令する制御信号が送られるまでは、どのような回転速度であってもその斜板角度は安定に保持される。
また、本発明の可変容量型ポンプを様々な状況に応じて異なるモードで運転したい場合、予想される状況に対応した複数の運転モードを設定しておき、それぞれ予め設定されたモードに対応する前記モータ回転速度指令の制御信号及び角度調整指令の制御信号を生成する演算回路を有する複数の運転モードを制御装置に互いに切換可能に備えておけば、ポンプの使用環境や要求に適した運転を選択して速やかに実行することができる。

これら運転モードの一つとして、まず、指令流量が比較的小さい場合にモータの実行トルクを小さくして優れた省エネ効果が得られる省エネモードを備えることが望ましい。省エネモード用の演算回路は、前記斜板角度を下限とした設定にて指令流量を満たすモータ回転速度を算出してこの算出された回転速度と上限回転速度とを比較し、前記指令流量が、前記算出された回転速度が上限回転速度より小さくなるものである場合に、前記斜板角度を下限側寄りの比較的小さい任意の角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して回転速度を可変として、指令流量毎に前記固定された斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成し、前記指令流量が、前記算出された回転速度が上限回転速度以上となるものである場合に、前記モータ回転速度を上限回転速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して斜板角度を可変として、指令流量毎に前記固定された上限回転速度における対応する斜板角度を算出して角度調整指令の制御信号を生成するものとする。

また他の運転モードとして、指令流量が比較的大きい場合にモータ回転速度制御でポンプ吐出量を制御し高い応答性が得られる高トルクモードをさらに備えることが望ましい。高トルクモード用の演算回路は、前記モータ回転速度を下限とした設定にて指令流量を満たす斜板角度を算出してこの算出された斜板角度と上限斜板角度とを比較し、前記指令流量が、前記算出された斜板角度が上限斜板角度より小さくなるものである場合に、前記モータ回転速度を下限側寄りの比較的小さい任意の速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して斜板角度を可変として、指令流量毎に前記固定された回転速度における対応する斜板角度を算出して角度調整指令の制御信号を生成し、前記指令流量が、前記算出された斜板角度が上限斜板角度以上となるものである場合に、前記斜板角度を上限斜板角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対してモータ回転速度を可変として、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成するものとする。

さらに他の運転モードとして、指令流量への到達時間が短く騒音を低く抑えることのできる高応答低騒音モードをさらに備えることが望ましい。高応答低騒音モード用の演算回路は、前記斜板角度を上限に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成するものとする。

なお、本発明においては、モータ実行トルクが許容トルクに抑えられるように、制御装置には、モータ実行トルクと予め定められた許容トルクとを比較し、モータ実行トルクが許容トルクを超えた場合に、許容トルク以下に抑えるモータ回転速度と斜板角度とを算出して、各運転モードの演算回路から生成されるモータ回転速度指令の制御信号と角度調整指令の制御信号とを調整するトルク制御演算回路をさらに備えることが望ましい。

また、本発明における斜板角調整機構の前記伝達機構としては、回転電動機の回転力を直線方向への移動力に変化して操作ピストンに伝達でき、その移動量を定量的に制御できるものであれば、特に限定するものではない。例えば、回転電動機の回転を適度な比率で減速する変速機と該変速機からの回転力を操作ピストンへ直線移動力として変換するボールネジ機構とで構成すれば、斜板の可動角に相当する操作ピストンの移動量を予めボールネジの回転数と対応させておけば、必要なボールネジ回転数が得られるように回転電動機を駆動させるという簡便な操作で斜板の位置制御が容易に且つ精度良く行える。

従って、斜板角調整機構における斜板位置制御器は、制御装置からの斜板角制御指令信号に応じて、回転電動機を、その回転数検出器からの検出結果を反映させながら斜板角度調整に必要な回転数と回転方向で回転電動機を駆動制御する。この時、斜板位置制御器は、エンコーダやポテンショメータ等を利用したセンサ装置を設け、斜板角度や操作ピストンの位置検出によるフィードバック制御を行えば、より斜板角度制御はより高精度となる。

本発明の一実施例による可変容量型ポンプを図１，２に示す。図１は、本実施例の可変容量型ポンプの概略全体構成を示す油圧回路のブロック図であり、図２は図１の可変容量型ポンプに備えられた斜板式ピストンポンプユニットの部分側断面図である。

本実施例による可変容量型ポンプは、斜板式ピストンポンプユニットと、該ピストンポンプユニットを回転駆動するサーボモータの回転速度の制御を行う回転速度制御機構と、斜板式ピストンポンプユニット１の内部の斜板の角度調整を行う斜板角調整機構３と、入力された各種パラメータに基づいて指令流量Qrefを満たすモータ回転速度とポンプ押しのけ容積とを演算し、前記演算結果から決定されたモータ回転速度を指令する制御信号Vrefを回転速度制御機構２へ送ると共に、前記演算結果として決定された斜板の角度調整を指令する制御信号Srefを斜板角調整機構３へ送る制御装置４とを備えたものである。

本実施例において備えられた斜板式ピストンポンプユニット１は、図２に示すように、サーボモータ１０に連結された駆動軸１１によって該軸周りに共に回転するシリンダブロック１２内のピストン１３のストローク量を決定する斜板１４の傾斜角を、予め定められた上限角度に位置付けるバネ１５に抗して操作ピストン１６の作用力で変更するものであり、この操作ピストン１６をＡＣサーボモータ又はステッピングモータ等の回転電動機２０の回転力を変速機２１で適度な比率で減速した上でボールネジ機構（不図示）に伝え、該回転力をボールネジを介して直線方向の移動力へ変換して操作ピストン１６に伝える構成とした。

即ち、本実施例の斜板角調整機構３においては、斜板位置制御器が、制御装置からの斜板角調整指令の制御信号に基づいく角度調整に必要な回転数分で回転電動機２０をその回転数を検出器（不図示）で検出しながら駆動させることにより、変速機２１とボールネジ機構を介して操作ピストン１６を直線移動させ、斜板１４を所定の角度位置に来るように回動移動させるものである。このとき、斜板位置制御器は、ポテンショメータやエンコーダ等を利用した検出装置で操作ピストン１６又は斜板の１４の位置検出を行い、これの検出結果に基づいて高精度な角度調整を行うことができ、調整後の斜板角度は次の角度変更まで安定に保持される。

従って、本実施例の可変容量型ポンプによれば、流量制御において、モータの回転速度と斜板角度との双方の制御で指令流量を満たすことができ、一方のみの制御や双方を組み合わせた制御でも可能であり、様々な状況に応じた運転モードでの流量制御が精度良く実現できる。

本実施例では、図３に示すように、制御装置４に予め設定された３つの運転モード、即ち省エネモード５と高応答低騒音モード６と高トルクモード７をそれぞれ実行する３種の演算回路を互いに切換可能に設けると共に、全ての運転モードから生成されてくるモータ回転速度指令と斜板角度調整指令とを、実行トルクTQR が許容トルクLF以下に抑えられるように調整してから最終的な回転速度指令の制御信号Vrefと斜板角度調整指令の制御信号Srefとを出力するトルク制限演算回路８を更に設けるものとした。

省エネモード５においては、図４（ａ）に示した演算回路によって、斜板角度を下限（最小斜板角度）RLとした設定にて指令流量Qrefを満たすモータ回転速度Vxを算出してこの算出された回転速度Vxと回転速度の上限（最高回転速度）Nmaxとを比較し、前記指令流量Qrefが、前記算出された回転速度Vxが上限回転速度Nmaxより小さくなるものである場合に、斜板角度Sxを下限側寄りの比較的小さい任意の角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量Qrefの変更に対して回転速度Vxを可変として、指令流量毎に前記固定された斜板角度Sxにおける対応する回転速度Vxを算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成し、指令流量Qrefが、前記算出された回転速度Vxが上限回転速度Nmax以上となるものである場合に、前記モータ回転速度Vxを上限回転速度Nmaxに固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量Qrefの変更に対して斜板角度Sxを可変として、指令流量毎に前記固定された上限回転速度Nmaxにおける対応する斜板角度Sxを算出して角度調整指令の制御信号を作成する。ここで設定されたモータ回転速度Vxと斜板角度Sxにおいて、トルク制限演算回路８を介して実行トルクTRQ が許容トルクLF以下であれば、各制御信号はそのままモータ回転速度指令の制御信号Vrefが回転速度制御機構２へ、角度調整指令の制御信号Srefが斜板角度調整機構３へ出力される。

以上のような省エネモード５においては、図４（ｂ）のVx−Sx特性グラフに示すように、指令流量Qrefが比較的小さい場合には、斜板角度Sxを小さく固定してモータ回転速度Vxを可変することにより所望のポンプ吐出流量を得ることができ、モータの事項トルクは小さくなるための省エネ性に優れた運転モードである。なお、斜板角度Sxが小さく固定された設定で指令流量Qrefが大きくなってモータ回転速度が上限値に達した場合は、斜板角度Sxの方を大きくすることによってポンプ吐出量を可変し指令流量に対応させることになるため、応答性は低いものとなる。

また、高トルクモード７においては、図５（ａ）に示した演算回路によって、モータ回転速度を下限（最小回転速度）NLとした設定にて指令流量Qrefを満たす斜板角度Sxを算出してこの算出された斜板角度Sxと上限斜板角度とを比較し、前記指令流量Qrefが、算出された斜板角度Sxが上限斜板角度より小さくなるものである場合に、モータ回転速度Vxを下限側寄りの比較的小さい任意の速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量Qrefの変更に対して斜板角度Sxを可変として、指令流量毎に固定された回転速度Vxにおける対応する斜板角度Sxを算出して角度調整指令の制御信号を生成し、指令流量Qrefが、前記算出された斜板角度Sxが上限斜板角度以上となるものである場合に、斜板角度Sxを上限斜板角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量Qrefの変更に対してモータ回転速度Vxを可変として、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度Sxにおける対応する回転速度Vxを算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する。ここで設定されたモータ回転速度Vxと斜板角度Sxにおいて、トルク制限演算回路８を介して実行トルクTRQ が許容トルクLF以下であれば、各制御信号はそのままモータ回転速度指令の制御信号Vrefが回転速度制御機構２へ、角度調整指令の制御信号Srefが斜板角度調整機構３へ出力される。

以上のような高トルクモード７においては、図５（ｂ）のVx−Sx特性グラフに示すように、指令流量Qrefが比較的小さい場合には、モータ回転速度Vxを低速に固定して斜板角度Sxを可変にして所望のポンプ吐出流量を得るが、回転速度Vxが低速の設定で指令流量Qrefが大きくなって斜板角度Sxが上限値に達したら、斜板角度Sxを大きい設定に固定し、モータ回転速度Vxの方を大きくしていくことによりポンプ吐出流量を可変として指令流量に対応させる。この場合、指令流量Qrefが比較的大きい場合は、モータ回転速度Vxの制御でポンプ吐出流量を対応させるため、高い応答性が得られる。ただし、指令流量Qrefが比較的小さい場合は斜板角度Ｓｘの制御に依るため応答性は低いものである。

また、高応答低騒音モード６においては、図６（ａ）に示した演算回路によって、まず斜板角度Ｓｘを上限に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応するモータ回転速度Vxを算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成するものである。ここでの設定条件において、トルク制限演算回路８を介して実行トルクTRQ が許容トルクLF以下であれば、各制御信号はそのままモータ回転速度指令の制御信号Vrefが回転速度制御機構２へ、角度調整指令の制御信号Srefが斜板角度調整機構３へ出力される。

以上のような高応答低騒音モード６においては、図６（ｂ）のVx−Sx特性グラフに示すように、斜板角度Sxを上限に固定してポンプ吐出し容積を最大とした状態でモータ回転速度Vxを可変にして所望のポンプ吐出量を得るため、短時間で指令流量Qrefに到達する高応答性で高トルク、低騒音効果が得られる。なお、指令流量Qrefが比較的小さくてモータ回転速度Vxが低い場合もモータトルクが高くなるため、無駄なエネルギーが必要となってしまう。

また、トルク制限演算回路８では、図７に示すように、各運転モードで生成されるモータ回転速度指令及び角度調整指令におけるモータ実行トルクTQR と予め定められた許容トルクLFとを比較し、モータ実行トルクTQR が許容トルクLFを超えた場合に、許容トルク以下に抑えるモータ回転速度Vxと斜板角度Sxとを算出して、各運転モードの演算回路から生成されるモータ回転速度指令と角度調整指令とを調整した後、調整後のものを各制御信号Vref，Srefとしてそれぞれモータ回転速度制御機構２と斜板角度調整機構３へ出力する。このトルク制限演算回路８を介することによって、本実施例においては、モータ実行トルクが共トルクを超えた場合、モータが過負荷にならないように、モータ回転速度Vxと斜板角度Sxとの双方を制御して下げることができる。

以上の運転モードを適宜選択、切換ることによって、ポンプの使用環境や要望に応じて最適の流量制御を精度良く実行することができる。例えば、単に省エネ性に優れた省エネモードを選択する以外にも、本可変容量型ポンプを射出成形機に用いる場合に射出時のみに短時間で大きな指令流量まで到達させたい際には高応答モードを選択すればよく、またその他、装置の設定環境によって騒音が問題となる場合や、ポンプ設定環境との固有振動数が合わないように、モータ回転速度側の制御を重視し、斜板角度を任意に変更できる高トルクモードや高応答低騒音モードを適宜選択すればよい。

本発明の一実施例による可変容量型ポンプの全体構成を示す概略油圧回路図である。 本実施例の可変容量型ポンプに備えた斜板式ピストンポンプユニットの概略構成を示す部分側断面図である。 本実施例における各運転モードとトルク制御演算回路とを備えた制御装置の部分構成を示すブロック図である。 （ａ）は本実施例の制御装置に設けられた省エネモードの演算回路を示フローチャート図であり、（ｂ）は該モードにおけるモータ回転速度Vx−斜板角度Sx特性を示す線図である。 （ａ）は本実施例の制御装置に設けられた高トルクモードの演算回路を示フローチャート図であり、（ｂ）は該モードにおけるモータ回転速度Vx−斜板角度Sx特性を示す線図である。 （ａ）は本実施例の制御装置に設けられた高応答低騒音モードの演算回路を示フローチャート図であり、（ｂ）は該モードにおけるモータ回転速度Vx−斜板角度Sx特性を示す線図である。 本実施例における本実施例の制御装置に設けられたトルク制御演算回路を示すフローチャート図である。

符号の説明

１：斜板式ピストンポンプユニット
２：回転速度制御機構
３：斜板角度調整機構
４：制御装置
５：省エネモード
６：高応答低騒音モード
７：高トルクモード
８：トルク制御演算回路
１０：サーボモータ
１１：駆動軸
１２：シリンダブロック
１３：ピストン
１４：斜板
１５：バネ
１６：操作ピストン
２０：回転電動機
２１：変速機

Claims (6)

1. リザーバタンク内の作動油をアクチュエータへ供給する斜板式ピストンポンプユニットと、
   該ピストンポンプユニットを回転駆動するサーボモータと、
   該サーボモータの回転速度の制御を行う回転速度制御機構と、
   前記斜板式ピストンポンプユニットの内部の斜板の角度調整を行う斜板角調整機構と、
   入力された各種パラメータに基づいて指令流量を満たすモータ回転速度とポンプ押しのけ容積とを演算し、前記演算結果から決定されたモータ回転速度を指令する制御信号を前記回転数制御機構へ送ると共に、前記演算結果として決定された斜板の角度調整を指令する制御信号を前記斜板角調整機構へ送る制御装置と、を備え、
   前記斜板角調整機構は、前記斜板を予め定められた上限角度に位置付けるバネの付勢力に抗して該斜板の角度を変位させる操作ピストンと、回転電動機と、該電動機の回転力を直線方向の駆動力に変換して前記操作ピストンに伝達する伝達機構と、前記回転電動機の回転数を検出する回転数検出器と、該検出器からの検出信号と前記制御装置からの斜板角調整指令の制御信号とに基づいて前記回転電動機の回転方向と回転数を制御する斜板位置制御器とを有することを特徴とする可変容量型ポンプ。
2. 前記制御装置は、複数の運転モードを互いに切換可能に備え、
   各運転モードは、それぞれ予め設定されたモードに対応する前記モータ回転速度指令の制御信号及び角度調整指令の制御信号を生成する演算回路を有することを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ポンプ。
3. 前記制御装置は、前記斜板角度を下限とした設定にて指令流量を満たすモータ回転速度を算出してこの算出された回転速度と上限回転速度とを比較する比較手段と、
   前記指令流量が、前記算出された回転速度が上限回転速度より小さくなるものである場合に、前記斜板角度を下限側寄りの比較的小さい任意の角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して回転速度を可変として、指令流量毎に前記固定された斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する手段と、
   前記指令流量が、前記算出された回転速度が上限回転速度以上となるものである場合に、前記モータ回転速度を上限回転速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して斜板角度を可変として、指令流量毎に前記固定された上限回転速度における対応する斜板角度を算出して角度調整指令の制御信号を生成する手段とを備えた演算回路を有する省エネモードを、前記複数の運転モードの一つとして備えていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型ポンプ。
4. 前記制御装置は、前記モータ回転速度を下限とした設定にて指令流量を満たす斜板角度を算出してこの算出された斜板角度と上限斜板角度とを比較する比較手段と、
   前記指令流量が、前記算出された斜板角度が上限斜板角度より小さくなるものである場合に、前記モータ回転速度を下限側寄りの比較的小さい任意の速度に固定するモータ回転速度指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対して斜板角度を可変として、指令流量毎に前記固定された回転速度における対応する斜板角度を算出して角度調整指令の制御信号を生成する手段と、
   前記指令流量が、前記算出された斜板角度が上限斜板角度以上となるものである場合に、前記斜板角度を上限斜板角度に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量の変更に対してモータ回転速度を可変として、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する手段とを備えた演算回路を有する高トルクモードを、前記複数の運転モードの他の一つとしてさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量型ポンプ。
5. 前記制御装置は、前記斜板角度を上限に固定する角度調整指令の制御信号を生成すると共に、指令流量毎に前記固定された上限斜板角度における対応する回転速度を算出してモータ回転速度指令の制御信号を生成する手段を備えた演算回路を有する高応答・低騒音モードを前記複数の運転モードの他の一つとしてさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型ポンプ。
6. 前記制御装置は、モータ実行トルクと予め定められた許容トルクとを比較し、モータ実行トルクが許容トルクを超えた場合に、許容トルク以下に抑えるモータ回転速度と斜板角度とを算出して、各運転モードの演算回路から生成されるモータ回転速度指令の制御信号と角度調整指令の制御信号とを調整するトルク制御演算回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の可変容量型ポンプ。

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