JP2012002261A - Hydraulic device for driving rotating body - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、旋回体駆動用の液圧装置に関し、例えば、油圧ショベル等の建設機械の旋回体を駆動する油圧装置等の液圧装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic device for driving a revolving structure, for example, a hydraulic device such as a hydraulic apparatus for driving a revolving structure of a construction machine such as a hydraulic excavator.
従来、旋回体駆動用の液圧装置としては、ブリードオフ回路のあるオープンセンタシステムと、ブリードオフ回路のないクローズドセンタシステムとがある。 Conventionally, as a hydraulic device for driving a revolving structure, there are an open center system having a bleed-off circuit and a closed center system having no bleed-off circuit.
上記ブリードオフ回路のあるオープンセンタシステムでは、図3に示すように、旋回体101を旋回させる液体を吐出するポンプ102と、このポンプ102を駆動するモータ103と、このポンプ102から吐出した液体の流路を切り換える切換弁115とを有する。ポンプ102は、(図中、太線で示す)ブリードオフ回路BOCを介して、タンク117に接続されている。
In the open center system having the bleed-off circuit, as shown in FIG. 3, a
上記切換弁115は、例えば電磁弁であり、旋回体101を操作するレバーの操作量(操作角)に応じて、切り換えられる。切換弁115は、旋回体101を一方向に旋回させるようにポンプ102の液体を旋回体101の油圧モータ116に流す第1位置S1と、旋回体101を他方向に旋回させるようにポンプ102の液体を旋回体101の油圧モータ116に流す第2位置S2と、第1位置S1と第2位置S2との間の中立位置S0とに、切り換えられる。この中立位置S0は、ブリードオフ通路Dを有し、切換弁115が中立位置S0に切り換えられたとき、ポンプ102の液体をブリードオフ回路BOCを介してタンク117に流す。
The
上記ブリードオフ回路BOCを用いることにより、旋回体101に掛かる負荷(例えば積載重量)に応じて、旋回体101の旋回速度を調整することができる。具体的には、旋回体101の負荷が大きいときに、操作量が同じ、つまり、切換弁115の切換位置が同じであっても、旋回体101の旋回速度を小さくでき、旋回体101の負荷が小さいときに、旋回体101の旋回速度を大きくできる。この結果、良好な操作感覚を得ることができる。
By using the bleed-off circuit BOC, the turning speed of the turning
しかし、上記ブリードオフ回路のあるオープンセンタシステムでは、上記ポンプ102からの吐出流体のうち、仕事に寄与しない流量が、ブリードオフ回路BOCを介して、タンク117へと流れる。このため、損失流量が常に発生し、エネルギーロスが生じ、また、油温の上昇という問題があった。
However, in the open center system having the bleed-off circuit, a flow rate that does not contribute to work out of the fluid discharged from the
具体的には、レバーの無操作時において、切換弁115が中立位置S0となり、ポンプ102より供給される全流量が、ブリードオフ通路Dおよびブリードオフ回路BOCを介して、タンク117に流出していた。
Specifically, when the lever is not operated, the
また、レバーの操作時において、切換弁115を中立位置S0から第1位置S1または第2位置S2に切り換える過渡時に、ブリードオフ通路Dの開度を小さく絞っていくように変化させ、同時に、ポンプポートPと負荷ポートAまたはBとの間の開度を除々に大きくして、ブリードオフ通路Dおよびブリードオフ回路BOCによるブリードオフ流れを生成しながら、油圧モータ116に油を供給して、負荷の大小に応じた良好な操作感覚を得るようにしている。しかしながら、このような操作量に応じた切換位置においても、ブリードオフ流れが生じるため、エネルギーロスが生じ、油温の上昇という問題が生じる。
Further, when the lever is operated, the opening degree of the bleed-off passage D is changed so as to be narrowed down at the time of transition to switch the
一方、上記ブリードオフ回路のないクローズドセンタシステムでは、旋回体の負荷圧とポンプ圧との差圧を一定にするように供給流量を変化させていた(特開平4−136509号公報:特許文献1参照)。 On the other hand, in the closed center system without the bleed-off circuit, the supply flow rate is changed so that the differential pressure between the load pressure of the rotating body and the pump pressure is constant (Japanese Patent Laid-Open No. 4-136509: Patent Document 1). reference).
しかし、上記ブリードオフ回路のないクローズドセンタシステムでは、負荷に関わらずレバーの操作量によって一意に供給流量を決定していたので、上記ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を得ることができなかった。 However, in the closed center system without the bleed-off circuit, the supply flow rate is uniquely determined by the amount of lever operation regardless of the load, so that the same good operational feeling as the characteristics of the bleed-off circuit can be obtained. There wasn't.
そこで、この発明の課題は、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる旋回体駆動用の液圧装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydraulic device for driving a revolving structure capable of eliminating the bleed-off flow rate accompanied by energy loss while maintaining the same good operational feeling as the characteristics of the bleed-off circuit.
上記課題を解決するため、この発明の旋回体駆動用の液圧装置は、
旋回体を旋回させる液体を吐出するポンプと、
上記ポンプを駆動する可変速のモータと、
上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
上記ポンプの回転速度を検出する回転速度検出器と、
上記モータの回転速度を制御する制御部と、
操作部の操作量に応じて目標圧力を設定する目標圧力設定部と、
上記目標圧力設定部によって設定された目標圧力と上記圧力センサによって検出された現在のポンプの吐出圧力との第1偏差を求める第1加え合わせ点と、
上記第1加え合わせ点から出力された上記第1偏差と上記回転速度検出器によって検出された現在のポンプの回転速度との第2偏差を求める第2加え合わせ点と
を備え、
上記制御部は、上記第2加え合わせ点から出力された上記第2偏差に基づいて、上記モータの回転速度を制御することを特徴としている。
In order to solve the above problem, a hydraulic device for driving a revolving structure according to the present invention includes:
A pump that discharges liquid that swirls the swivel body; and
A variable speed motor for driving the pump;
A pressure sensor for detecting the discharge pressure of the pump;
A rotational speed detector for detecting the rotational speed of the pump;
A control unit for controlling the rotation speed of the motor;
A target pressure setting unit for setting a target pressure according to the operation amount of the operation unit;
A first addition point for obtaining a first deviation between the target pressure set by the target pressure setting unit and the current pump discharge pressure detected by the pressure sensor;
A second summing point for obtaining a second deviation between the first deviation output from the first summing point and the current rotational speed of the pump detected by the rotational speed detector;
The control unit controls the rotational speed of the motor based on the second deviation output from the second addition point.
ここで、この明細書では、「操作部」とは、手動等により旋回体を操作するものであり、例えばレバーやハンドルやペダルなどである。「操作量」とは、手動等により操作部を動かす量をいい、例えば、レバーの操作角やハンドルの回転角をいう。「ポンプの吐出圧力」とは、吐出ラインの圧力、負荷ラインの圧力等、ポンプの吐出圧力と直接関連する圧力を意味する。 Here, in this specification, the “operation unit” is for operating the revolving body manually or the like, for example, a lever, a handle, a pedal, or the like. The “operation amount” refers to an amount by which the operation unit is moved manually or the like, for example, an operation angle of a lever or a rotation angle of a handle. The “pump discharge pressure” means a pressure directly related to the pump discharge pressure, such as a discharge line pressure and a load line pressure.
この発明の旋回体駆動用の液圧装置によれば、上記目標圧力設定部により操作部の操作量に応じて目標圧力を設定し、上記第1加え合わせ点により目標圧力設定部によって設定された目標圧力と圧力センサによって検出された現在のポンプの吐出圧力との第1偏差を求め、上記第2加え合わせ点により第1加え合わせ点から出力された第1偏差と回転速度検出器によって検出された現在のポンプの回転速度との第2偏差を求め、上記制御部により第2加え合わせ点から出力された第2偏差に基づいてモータの回転速度を制御するので、つまり、操作部の操作量の大小のみでなく、操作部の操作量に応じた目標圧力とポンプの吐出圧力との第1偏差と、この第1偏差とポンプの回転速度との第2偏差とに基づいて、モータの回転速度を制御するので、ブリードオフ回路を用いることなく、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を得ることができ、しかも、液体をブリードオフしないため、エネルギーのロスが少なく、液体の温度上昇を防ぐことができる。 According to the hydraulic device for driving the revolving structure of the present invention, the target pressure is set by the target pressure setting unit according to the operation amount of the operation unit, and is set by the target pressure setting unit by the first addition point. A first deviation between the target pressure and the current discharge pressure of the pump detected by the pressure sensor is obtained, and the first deviation output from the first addition point and the rotation speed detector are detected by the second addition point. The second deviation from the current pump rotational speed is obtained, and the rotational speed of the motor is controlled based on the second deviation output from the second addition point by the control section. Rotation of the motor based on the first deviation between the target pressure corresponding to the operation amount of the operation unit and the discharge pressure of the pump and the second deviation between the first deviation and the rotation speed of the pump. Control the speed Therefore, without using a bleed-off circuit, it is possible to obtain the same operational feeling as the characteristics of the bleed-off circuit, and since the liquid is not bleed-off, there is little energy loss and the liquid temperature rise is prevented. it can.
したがって、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる。 Therefore, the bleed-off flow rate with energy loss can be eliminated while maintaining the same good operational feeling as the characteristics of the bleed-off circuit.
また、一実施形態の旋回体駆動用の液圧装置では、
上記旋回体の最高速度に対応する上記ポンプの最大回転速度を設定する最大速度設定部と、
上記第1加え合わせ点から出力された上記第1偏差が、上記最大速度設定部によって設定された上記ポンプの最大回転速度を超えないように制限する目標速度制限部と
を有する。
Further, in the hydraulic device for driving the revolving structure of one embodiment,
A maximum speed setting unit for setting the maximum rotation speed of the pump corresponding to the maximum speed of the revolving structure;
A target speed limiter configured to limit the first deviation output from the first addition point so as not to exceed a maximum rotation speed of the pump set by the maximum speed setting unit;
この実施形態の旋回体駆動用の液圧装置によれば、上記目標速度制限部は、上記第1加え合わせ点から出力された上記第1偏差が、上記最大速度設定部によって設定された上記ポンプの最大回転速度を超えないように制限するので、旋回体を、旋回体の最高速度を超える速度で旋回させることがなく、旋回体を安全に旋回できる。 According to the hydraulic device for driving the revolving structure of this embodiment, the target speed limiting unit is configured such that the first deviation output from the first addition point is set by the maximum speed setting unit. Therefore, the revolving structure can be safely turned without turning the revolving structure at a speed exceeding the maximum speed of the revolving structure.
この発明の旋回体駆動用の液圧装置によれば、操作部の操作量の大小のみでなく、操作部の操作量に応じた目標圧力とポンプの吐出圧力との第1偏差と、この第1偏差とポンプの回転速度との第2偏差とに基づいて、モータの回転速度を制御するので、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる。 According to the hydraulic device for driving the revolving structure of the present invention, not only the magnitude of the operation amount of the operation unit, but also the first deviation between the target pressure corresponding to the operation amount of the operation unit and the discharge pressure of the pump, Since the motor speed is controlled based on 1 deviation and the second deviation of the pump speed, the bleed-off flow with energy loss is eliminated while maintaining the same good operating feeling as the characteristics of the bleed-off circuit. be able to.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は、この発明の旋回体駆動用の液圧装置の一実施形態である簡略構成図を示している。図2は、本発明の液圧装置の制御アルゴリズムを示す簡略構成図を示している。この液圧装置は、例えば、油圧ショベル等の建設機械の旋回体を駆動する油圧装置である。旋回体とは、例えば、油圧ショベルの運転台である。 FIG. 1 shows a simplified configuration diagram as an embodiment of a hydraulic device for driving a revolving structure of the present invention. FIG. 2 shows a simplified configuration diagram showing a control algorithm of the hydraulic device of the present invention. This hydraulic device is, for example, a hydraulic device that drives a turning body of a construction machine such as a hydraulic excavator. The swivel body is, for example, a cab of a hydraulic excavator.
図1と図2に示すように、旋回体1を旋回させる液体を吐出するポンプ2と、このポンプ2を駆動する可変速のモータ3と、このポンプ2から吐出した液体の流路を切り換える切換弁15とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
上記切換弁15は、例えば電磁弁であり、旋回体1を操作する操作部7の操作量に応じて、切り換えられる。操作部7とは、手動等により旋回体1を操作するものであり、例えばレバーやハンドルやペダルなどである。操作部7の操作量とは、手動等により操作部7を動かす量をいい、例えば、レバーの操作角やハンドルの回転角をいう。
The
上記切換弁15は、旋回体1を一方向に旋回させるようにポンプ2の液体を流す第1位置S1と、旋回体1を他方向に旋回させるようにポンプ2の液体を流す第2位置S2と、ポンプ2の液体の流れを遮断する中立位置S0とに、切り換えられる。
The switching
上記切換弁15の第1位置S1では、ポンプ2から吐出された液体は、旋回体1を駆動する油圧モータ16の第1ポートに流入し、油圧モータ16の第2ポートから流出して、タンク17に排出される。上記切換弁15の第2位置S2では、ポンプ2から吐出された液体は、旋回体1を駆動する油圧モータ16の第2ポートに流入し、油圧モータ16の第1ポートから流出して、タンク17に排出される。
In the
上記切換弁15と上記油圧モータ16との間の流路には、ブレーキ弁18が設けられている。このブレーキ弁18は、カウンタバランス弁20とチェック弁21とを含む。上記ポンプ2と上記切換弁15との間の流路には、順に、リリーフ弁14とチェック弁19とが設けられている。
A
上記液圧装置は、圧力センサ4と回転速度検出器5と制御部6と目標圧力設定部8と第1加え合わせ点11と第2加え合わせ点12とを有する。
The hydraulic device includes a pressure sensor 4, a
上記圧力センサ4は、ポンプ2とチェック弁19との間の流路に接続され、ポンプ2の吐出圧力を検出する。なお、ポンプ2の吐出圧力を、ポンプ2と切換弁15との間の吐出ライン31の圧力や、切換弁15と旋回体1との間の負荷ライン32の圧力等、ポンプ2の吐出圧力と直接関連する圧力にて検出してもよい。
The pressure sensor 4 is connected to a flow path between the
上記回転速度検出器5は、ポンプ2の回転速度を検出する。上記目標圧力設定部8は、操作部7の操作量に応じて目標圧力を設定する。目標圧力設定部8は、例えば、操作部7の操作量と目標圧力との関係について予め決定されたテーブルに基づいて、目標圧力を設定する。
The
上記第1加え合わせ点11は、目標圧力設定部8によって設定された目標圧力と圧力センサ4によって検出された現在のポンプ2の吐出圧力との第1偏差を求める。上記第2加え合わせ点12は、第1加え合わせ点11から出力された第1偏差と回転速度検出器5によって検出された現在のポンプ2の回転速度との第2偏差を求める。
The
上記制御部6は、第2加え合わせ点12から出力された第2偏差に基づいて、モータ3の回転速度を制御する。制御部6は、速度制御部6aと電流制御部6bとを有する。速度制御部6aは、例えばPID制御を行う。電流制御部6bは、例えばインバータ制御を行う。
The
上記液圧装置は、最大速度設定部9と目標速度制限部10とを有する。上記最大速度設定部9は、旋回体1の最高速度に対応するポンプ2の最大回転速度を設定する。上記目標速度制限部10は、第1加え合わせ点11と第2加え合わせ点12との間に接続され、第1加え合わせ点11から出力された第1偏差が、最大速度設定部9によって設定されたポンプ2の最大回転速度を超えないように制限する。
The hydraulic device has a maximum speed setting unit 9 and a
上記第1加え合わせ点11と上記目標速度制限部10との間には、目標速度生成部13が接続されている。目標速度生成部13は、第1加え合わせ点11から出力された第1偏差に基づいてポンプ2の回転速度の目標速度を生成する。目標速度生成部13は、例えば、第1加え合わせ点11から出力された第1偏差と目標速度との関係について予め決定されたテーブルに基づいて、目標速度を生成する。
A
次に、上記液圧装置の作用を説明する。 Next, the operation of the hydraulic device will be described.
まず、上記操作部7を、旋回体1を一方向に旋回させる方向に、操作したとき、切換弁15は、上記第1位置S1に切り換えられて、ポンプ2から吐出された液体は、油圧モータ16の第1ポートに流入し、油圧モータ16の第2ポートから流出して、旋回体1を一方向に旋回させる。このとき、制御部6は、第2加え合わせ点12から出力された第2偏差に基づいて、モータ3の回転速度を制御するので、制御部6は、旋回体1に掛かる負荷(例えば積載重量)に応じて、旋回体1の旋回速度を調整することができる。つまり、制御部6は、旋回体1の負荷が大きいときに、旋回体1の旋回速度を小さくでき、旋回体1の負荷が小さいときに、旋回体1の旋回速度を大きくできる。
First, when the operation unit 7 is operated in a direction in which the
一方、上記操作部7を、旋回体1を他方向に旋回させる方向に、操作したとき、切換弁15は、上記第2位置S2に切り換えられて、ポンプ2から吐出された液体は、油圧モータ16の第2ポートに流入し、油圧モータ16の第1ポートから流出して、旋回体1を他方向に旋回させる。このとき、制御部6は、第2加え合わせ点12から出力された第2偏差に基づいて、モータ3の回転速度を制御するので、制御部6は、旋回体1に掛かる負荷(例えば積載重量)に応じて、旋回体1の旋回速度を調整することができる。つまり、制御部6は、旋回体1の負荷が大きいときに、旋回体1の旋回速度を小さくでき、旋回体1の負荷が小さいときに、旋回体1の旋回速度を大きくできる。
On the other hand, when the operation unit 7 is operated in a direction in which the
なお、上記操作部7を操作しないときは、切換弁15は、上記中立位置S0に切り換えられて、ポンプ2から吐出された液体は、油圧モータ16に流入しない。
When the operation unit 7 is not operated, the switching
上記構成の旋回体駆動用の液圧装置によれば、上記目標圧力設定部8により操作部7の操作量に応じて目標圧力を設定し、上記第1加え合わせ点11により目標圧力設定部8によって設定された目標圧力と圧力センサ4によって検出された現在のポンプ2の吐出圧力との第1偏差を求め、上記第2加え合わせ点12により第1加え合わせ点11から出力された第1偏差と回転速度検出器5によって検出された現在のポンプ2の回転速度との第2偏差を求め、上記制御部6により第2加え合わせ点12から出力された第2偏差に基づいてモータ3の回転速度を制御するので、つまり、操作部7の操作量の大小のみでなく、操作部7の操作量に応じた目標圧力とポンプ2の吐出圧力との第1偏差と、この第1偏差とポンプ2の回転速度との第2偏差とに基づいて、モータ3の回転速度を制御するので、ブリードオフ回路を用いることなく、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を得ることができ、しかも、液体をブリードオフしないため、エネルギーのロスが少なく、液体の温度上昇を防ぐことができる。
According to the hydraulic device for driving the revolving structure having the above configuration, the target pressure is set according to the operation amount of the operation unit 7 by the target
したがって、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる。 Therefore, the bleed-off flow rate with energy loss can be eliminated while maintaining the same good operational feeling as the characteristics of the bleed-off circuit.
また、上記目標速度制限部10は、第1加え合わせ点11から出力された第1偏差が、最大速度設定部9によって設定されたポンプ2の最大回転速度を超えないように制限するので、旋回体1を、旋回体1の最高速度を超える速度で旋回させることがなく、旋回体1を安全に旋回できる。
Further, the
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記最大速度設定部9および上記目標速度制限部10を省略してもよい。上記制御部6の構成は、上記速度制御部6aおよび上記電流制御部6b以外の構成であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, the maximum speed setting unit 9 and the target
上記目標圧力設定部8による目標圧力の設定や、上記目標速度生成部13による目標速度の生成は、予め決定されたテーブル以外に、予め決定された特性曲線によって、求めてもよい。
The setting of the target pressure by the target
1 旋回体
2 ポンプ
3 可変速のモータ
4 圧力センサ
5 回転速度検出器
6 制御部
6a 速度制御部
6b 電流制御部
7 操作部
8 目標圧力設定部
9 最大速度設定部
10 目標速度制限部
11 第1加え合わせ点
12 第2加え合わせ点
13 目標速度生成部
14 リリーフ弁
15 切換弁
16 油圧モータ
17 タンク
18 ブレーキ弁
19 チェック弁
20 カウンタバランス弁
21 チェック弁
31 吐出ライン
32 負荷ライン
BOC ブリードオフ回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記ポンプ(2)を駆動する可変速のモータ(3)と、
上記ポンプ(2)の吐出圧力を検出する圧力センサ(4)と、
上記ポンプ(2)の回転速度を検出する回転速度検出器(5)と、
上記モータ(3)の回転速度を制御する制御部(6)と、
操作部(7)の操作量に応じて目標圧力を設定する目標圧力設定部(8)と、
上記目標圧力設定部(8)によって設定された目標圧力と上記圧力センサ(4)によって検出された現在のポンプ(2)の吐出圧力との第1偏差を求める第1加え合わせ点(11)と、
上記第1加え合わせ点(11)から出力された上記第1偏差と上記回転速度検出器(5)によって検出された現在のポンプ(2)の回転速度との第2偏差を求める第2加え合わせ点(12)と
を備え、
上記制御部(6)は、上記第2加え合わせ点(12)から出力された上記第2偏差に基づいて、上記モータ(3)の回転速度を制御することを特徴とする旋回体駆動用の液圧装置。 A pump (2) for discharging a liquid for rotating the rotating body (1);
A variable speed motor (3) for driving the pump (2);
A pressure sensor (4) for detecting the discharge pressure of the pump (2);
A rotational speed detector (5) for detecting the rotational speed of the pump (2);
A control unit (6) for controlling the rotational speed of the motor (3);
A target pressure setting unit (8) for setting a target pressure according to an operation amount of the operation unit (7);
A first addition point (11) for obtaining a first deviation between the target pressure set by the target pressure setting unit (8) and the discharge pressure of the current pump (2) detected by the pressure sensor (4); ,
A second addition for obtaining a second deviation between the first deviation output from the first addition point (11) and the current rotational speed of the pump (2) detected by the rotational speed detector (5). With a point (12),
The controller (6) controls the rotational speed of the motor (3) based on the second deviation output from the second addition point (12). Hydraulic device.
上記旋回体(1)の最高速度に対応する上記ポンプ(2)の最大回転速度を設定する最大速度設定部(9)と、
上記第1加え合わせ点(11)から出力された上記第1偏差が、上記最大速度設定部(9)によって設定された上記ポンプ(2)の最大回転速度を超えないように制限する目標速度制限部(10)と
を有することを特徴とする旋回体駆動用の液圧装置。 The hydraulic device for driving a revolving structure according to claim 1,
A maximum speed setting unit (9) for setting the maximum rotation speed of the pump (2) corresponding to the maximum speed of the revolving structure (1);
Target speed limit for limiting the first deviation output from the first addition point (11) so as not to exceed the maximum rotational speed of the pump (2) set by the maximum speed setting section (9). A hydraulic device for driving a revolving structure, characterized in that it has a section (10).
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JP2013234683A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-21 | Toshiba Mach Co Ltd | Turning device for work machine and the work machine |
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