JP2012072833A - Discharge rate control device - Google Patents

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Shinji Terada
眞司 寺田
Koichi Ichihara
浩一 市原
Hidesuke Matsuzaki
英祐 松嵜
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge rate control device that more efficiently controls a discharge rate of a variable volume type hydraulic pump.SOLUTION: The discharge rate control device 10 for controlling a discharge rate of an axial piston pump 20 includes: a hydraulic closed circuit actuator 11 which carries out displacement of a piston 111a for changing the discharge rate of the axial piston pump 20 according to its position change; a driving condition detector 12 which detects the position of the piston 111a; an electric motor 13 which drives the hydraulic closed circuit actuator 11; and a motor controller 14 which controls rotation of the electric motor 13. The motor controller 14 controls the rotation of the electric motor 13 on the basis of the present position of the piston 111a detected by the driving condition detector 12 and the target position of the piston 111a corresponding to a desired discharge rate.

Description

本発明は、可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御装置に関する。   The present invention relates to a discharge amount control device that controls the discharge amount of a variable displacement hydraulic pump.

従来、センターバイパスラインにある絞りの上流側の圧力を検出し、その検出した圧力に応じて斜板式可変容量型油圧ポンプにおける斜板の傾転角を変化させることによってその斜板式可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御するネガティブコントロール制御の油圧駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, the pressure on the upstream side of the throttle in the center bypass line is detected, and the swash plate variable displacement hydraulic pressure is changed by changing the tilt angle of the swash plate in the variable displacement hydraulic pump according to the detected pressure. A hydraulic control device of negative control control for controlling the discharge amount of a pump is known (for example, see Patent Document 1).

また、複数の油路と複数のシャトル弁とを通じて導かれる最大負荷圧に応じて斜板式可変容量型油圧ポンプにおける斜板の傾転角を変化させることによって、その斜板式可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御するロードセンシング制御回路が知られている（例えば、特許文献２参照。）。   Further, by changing the tilt angle of the swash plate in the swash plate type variable displacement hydraulic pump according to the maximum load pressure guided through the plurality of oil passages and the plurality of shuttle valves, the swash plate type variable displacement hydraulic pump A load sensing control circuit for controlling the discharge amount is known (for example, see Patent Document 2).

特開２００１−１９３７０２号公報JP 2001-193702 A 特開２００６−３２２４７２号公報JP 2006-322472 A

しかしながら、特許文献１の装置及び特許文献２の回路は何れも、斜板式可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御するために、その斜板式可変容量型油圧ポンプ自体が吐出する圧油の一部、又は、制御用油圧ポンプが吐出する圧油をその斜板の制御のために常に循環させておく必要があり、エネルギーを効率的に利用する上で問題がある。   However, both of the device of Patent Document 1 and the circuit of Patent Document 2 are part of the pressure oil discharged by the swash plate variable displacement hydraulic pump itself in order to control the discharge amount of the swash plate variable displacement hydraulic pump. Alternatively, it is necessary to constantly circulate the pressure oil discharged from the control hydraulic pump for the control of the swash plate, and there is a problem in efficiently using energy.

この点に鑑み、本発明は、可変容量型油圧ポンプの吐出量をより効率的に制御する吐出量制御装置を提供することを目的とする。   In view of this point, an object of the present invention is to provide a discharge amount control device that more efficiently controls the discharge amount of a variable displacement hydraulic pump.

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る吐出量制御装置は、可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御装置であって、前記可変容量型油圧ポンプの吐出量を変化させる吐出量可変機構を駆動する油圧閉回路アクチュエータと、前記吐出量可変機構の駆動状態を検出する駆動状態検出装置と、前記油圧閉回路アクチュエータを駆動する電動モータと、前記電動モータの回転を制御するモータ制御装置と、を備え、前記モータ制御装置は、前記駆動状態検出装置が検出する前記吐出量可変機構の駆動状態と所望の吐出量に対応する前記吐出量可変機構の目標駆動状態とに基づいて、前記電動モータの回転を制御することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, a discharge amount control device according to an embodiment of the present invention is a discharge amount control device that controls a discharge amount of a variable displacement hydraulic pump, the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump being A hydraulic closed circuit actuator that drives a variable discharge amount mechanism that changes pressure, a drive state detection device that detects a drive state of the variable discharge amount mechanism, an electric motor that drives the hydraulic closed circuit actuator, and rotation of the electric motor A motor control device that controls the drive state of the discharge amount variable mechanism detected by the drive state detection device and a target drive state of the discharge amount variable mechanism corresponding to a desired discharge amount Based on the above, the rotation of the electric motor is controlled.

上述の手段により、本発明は、可変容量型油圧ポンプの吐出量をより効率的に制御する吐出量制御装置を提供することができる。   By the means described above, the present invention can provide a discharge amount control device that more efficiently controls the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump.

本発明の実施例に係る吐出量制御装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the discharge amount control apparatus which concerns on the Example of this invention. モータ制御指令値生成処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a motor control command value generation process. 電動モータの動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of an electric motor.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例に係る吐出量制御装置１０の構成例を示す概略図であり、図中の太実線及び一点鎖線はそれぞれ油路及び電気配線を示す。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a discharge amount control apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, and a thick solid line and a one-dot chain line in the figure indicate an oil passage and an electrical wiring, respectively.

吐出量制御装置１０は、可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御するための装置であり、例えば、建設機械（パワーショベル）におけるネガティブコントロール制御の油圧ポンプ制御回路ＨＣに組み込まれた、斜板式可変容量型アキシャルピストンポンプ２０の吐出量を制御するための装置である。   The discharge amount control device 10 is a device for controlling the discharge amount of a variable displacement hydraulic pump. For example, a swash plate type variable device incorporated in a hydraulic pump control circuit HC for negative control in a construction machine (power shovel). This is a device for controlling the discharge amount of the displacement type axial piston pump 20.

吐出量制御装置１０は、主に、油圧閉回路アクチュエータ１１、駆動状態検出装置１２、電動モータ１３、及びモータ制御装置１４を含む。   The discharge amount control device 10 mainly includes a hydraulic closed circuit actuator 11, a drive state detection device 12, an electric motor 13, and a motor control device 14.

油圧閉回路アクチュエータ１１は、主に、双方向油圧ポンプ１１０と、ピストン１１１aにより二つの油室に画成された複動シリンダ１１１と、双方向油圧ポンプ１１０の第一ポート（回転方向の切換により吐出側又は吸入側となるポート）と複動シリンダ１１１の一方の油室とを接続する油路と、双方向油圧ポンプ１１０の第二ポート（回転方向の切換により吸入側又は吐出側となるポート）と複動シリンダ１１１の他方の油室とを接続する油路とで構成され、アキシャルピストンポンプ２０における吐出量可変機構としての斜板に連結されるピストン１１１ａを複動シリンダ１１１内で摺動させることによって斜板の傾転角を変化させるようにする。   The hydraulic closed circuit actuator 11 mainly includes a bidirectional hydraulic pump 110, a double acting cylinder 111 defined in two oil chambers by a piston 111a, and a first port of the bidirectional hydraulic pump 110 (by switching the rotation direction). An oil passage connecting a discharge side or a suction side port and one oil chamber of the double acting cylinder 111, and a second port of the bidirectional hydraulic pump 110 (a port becoming a suction side or a discharge side by switching the rotation direction) ) And the other oil chamber of the double-acting cylinder 111, and slides within the double-acting cylinder 111 on a piston 111 a connected to a swash plate as a discharge variable mechanism in the axial piston pump 20. To change the tilt angle of the swash plate.

なお、本実施例では、アキシャルピストンポンプ２０の吐出量は、傾転角が増大するにつれて、増大するものとする。   In the present embodiment, the discharge amount of the axial piston pump 20 is assumed to increase as the tilt angle increases.

駆動状態検出装置１２は、油圧閉回路アクチュエータ１１の駆動対象である吐出量可変機構の駆動状態を検出するための装置であり、例えば、アキシャルピストンポンプ２０における斜板に連結されるピストン１１１ａの位置（例えば、基準位置に対する変位である。）を検出し、その検出結果をモータ制御装置１４に対して出力する。なお、ピストン１１１ａの位置は、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の位置（傾転角）に一対一で対応するものとし、モータ制御装置１４は、ピストン１１１ａの位置を知ることによってアキシャルピストンポンプ２０における斜板の位置（傾転角）すなわち吐出量可変機構の駆動状態を間接的に知ることができる。   The drive state detection device 12 is a device for detecting the drive state of the discharge variable mechanism that is the drive target of the hydraulic closed circuit actuator 11. For example, the position of the piston 111 a connected to the swash plate in the axial piston pump 20. (For example, the displacement with respect to the reference position) is detected, and the detection result is output to the motor control device 14. The position of the piston 111a corresponds to the position (tilt angle) of the swash plate in the axial piston pump 20 on a one-to-one basis, and the motor control device 14 knows the position of the piston 111a in the axial piston pump 20. The position (tilt angle) of the swash plate, that is, the driving state of the discharge amount variable mechanism can be known indirectly.

また、駆動状態検出装置１２は、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の位置（傾転角）すなわち吐出量可変機構の駆動状態を直接検出し、その検出結果をモータ制御装置１４に対して出力するようにしてもよい。   Further, the drive state detection device 12 directly detects the position (tilt angle) of the swash plate in the axial piston pump 20, that is, the drive state of the discharge amount variable mechanism, and outputs the detection result to the motor control device 14. It may be.

電動モータ１３は、油圧閉回路アクチュエータ１１を駆動させるための装置であり、例えば、双方向油圧ポンプ１１０を正転又は逆転させるためのモータであって、モータ制御装置１４が出力するモータ制御指令値に応じて回転する。   The electric motor 13 is a device for driving the hydraulic closed circuit actuator 11, for example, a motor for rotating the bidirectional hydraulic pump 110 forward or backward, and a motor control command value output by the motor control device 14. Rotate according to.

モータ制御指令値は、電動モータ１３を制御するためにモータ制御装置１４が生成する指令値であり、例えば、複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａの位置に関する値であって、駆動状態検出装置１２が検出するピストン１１１ａの現在位置と所望のピストン位置との間の差を表す。   The motor control command value is a command value generated by the motor control device 14 to control the electric motor 13, for example, a value related to the position of the piston 111 a in the double-action cylinder 111, and detected by the drive state detection device 12. Represents the difference between the current position of the piston 111a to be operated and the desired piston position.

この場合、電動モータ１３は、そのモータ制御指令値が正値であるときにはアキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角が増大する方向にピストン１１１ａがその複動シリンダ１１１内を摺動するように回転し、そのモータ制御指令値が負値であるときにはその傾転角が減少する方向にピストン１１１ａがその複動シリンダ１１１内を摺動するように回転し、そのモータ制御指令値がゼロになったときにはピストン１１１ａがその複動シリンダ１１１内で静止するようにその回転を停止させる。   In this case, when the motor control command value is a positive value, the electric motor 13 causes the piston 111a to slide in the double-action cylinder 111 in a direction in which the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 increases. When the motor control command value is a negative value, the piston 111a rotates so as to slide in the double-acting cylinder 111 in the direction in which the tilt angle decreases, and the motor control command value becomes zero. The piston 111a stops rotating so that the piston 111a stops in the double-action cylinder 111.

また、モータ制御指令値は、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角に関する値であって、駆動状態検出装置１２が検出する斜板の現在の傾転角と所望の傾転角との間の差を表すものであってもよい。   The motor control command value is a value related to the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 and is between the current tilt angle of the swash plate detected by the drive state detection device 12 and a desired tilt angle. May represent the difference between the two.

この場合、電動モータ１３は、そのモータ制御指令値が正値であるときにはアキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角が増大するように回転し、そのモータ制御指令値が負値であるときにはその傾転角が減少するように回転し、そのモータ制御指令値がゼロになったときにはその斜板が静止するようにその回転を停止させる。   In this case, the electric motor 13 rotates so that the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 increases when the motor control command value is a positive value, and when the motor control command value is a negative value, When the motor control command value becomes zero, the rotation is stopped so that the swash plate stops.

また、モータ制御指令値は、所望のピストン位置又は傾転角を達成するために必要な電動モータ１３の回転数であってもよい。この場合、そのモータ制御指令値を受けた電動モータ１３は、そのモータ制御指令値によって指定される回転数だけ回転することとなる。   Further, the motor control command value may be the number of rotations of the electric motor 13 necessary to achieve a desired piston position or tilt angle. In this case, the electric motor 13 that has received the motor control command value rotates by the number of rotations specified by the motor control command value.

また、電動モータ１３は、所定のディテントトルク（非通電時の保持トルク）を発生させることができ、複動シリンダ１１１のピストン１１１ａが所望の位置に達したときに回転を停止して双方向油圧ポンプ１１０の回転を停止させ、電力を消費することなく複動シリンダ１１１のピストン１１１ａを静止させ、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を一定の状態に保持することができる。   Further, the electric motor 13 can generate a predetermined detent torque (holding torque when not energized), and stops rotating when the piston 111a of the double-action cylinder 111 reaches a desired position, thereby causing bidirectional hydraulic pressure. The rotation of the pump 110 is stopped, the piston 111a of the double-action cylinder 111 is stopped without consuming electric power, and the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 can be kept constant.

モータ制御装置１４は、電動モータ１３に対するモータ制御指令値を生成して出力するための装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータであって、全馬力制御部１４０及び吐出量制御部１４１のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、それらプログラムをＲＡＭ上に展開し、各部に対応する処理をＣＰＵに実行させる。   The motor control device 14 is a device for generating and outputting a motor control command value for the electric motor 13. For example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), etc. The computer includes the programs corresponding to each of the total horsepower control unit 140 and the discharge amount control unit 141 in the ROM, develops the programs on the RAM, and causes the CPU to execute processing corresponding to each unit. .

本実施例では、モータ制御装置１４は、油タンク２１から吸い込んだ圧油を各種方向制御弁に供給するアキシャルピストンポンプ２０の吐出圧を検出する圧力センサ２２の出力と、油圧ポンプ制御回路ＨＣにおける最も下流の方向制御弁２３の下流側でありセンターバイパス絞り２４の上流側における圧力（以下、「センターバイパス圧」とする。）を検出する圧力センサ２５の出力と、駆動状態検出装置１２の出力とに基づいて各種演算を実行し、電動モータ１３に対してモータ制御指令値を出力する。   In the present embodiment, the motor control device 14 outputs the pressure sensor 22 that detects the discharge pressure of the axial piston pump 20 that supplies the pressure oil sucked from the oil tank 21 to various directional control valves, and the hydraulic pump control circuit HC. The output of the pressure sensor 25 that detects the pressure downstream of the most downstream directional control valve 23 and the upstream side of the center bypass throttle 24 (hereinafter referred to as “center bypass pressure”), and the output of the drive state detection device 12 Based on the above, various calculations are performed, and a motor control command value is output to the electric motor 13.

全馬力制御部１４０は、アキシャルピストンポンプ２０の吸収馬力がその駆動源（例えば、エンジン又は電動モータである。）の出力馬力未満となるようモータ制御目標値を出力する機能要素であって、例えば、アキシャルピストンポンプ２０の吐出圧を検出する圧力センサ２２の出力とモータ制御装置１４のＲＯＭに（その駆動源の状態（例えば、エンジン回転数である。）毎に）予め記憶されたＰ（吐出圧）−Ｑ（吐出量）対応関係参照テーブルとに基づいて、アキシャルピストンポンプ２０の現在の吐出圧に対応する最大許容吐出量を導き出す。   The total horsepower control unit 140 is a functional element that outputs a motor control target value so that the absorption horsepower of the axial piston pump 20 is less than the output horsepower of its drive source (for example, an engine or an electric motor). The output of the pressure sensor 22 for detecting the discharge pressure of the axial piston pump 20 and the P (discharge) stored in advance in the ROM of the motor control device 14 (for each drive source state (for example, engine speed)). The maximum allowable discharge amount corresponding to the current discharge pressure of the axial piston pump 20 is derived based on the pressure) -Q (discharge amount) correspondence reference table.

その後、全馬力制御部１４０は、その最大許容吐出量とモータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＱ（吐出量）−Ｔ（傾転角）対応関係参照テーブルとに基づいて、その最大許容吐出量に対応するアキシャルピストンポンプ２０における斜板の最大傾転角を導き出す。   Thereafter, the total horsepower control unit 140 determines the maximum allowable discharge amount based on the maximum allowable discharge amount and the Q (discharge amount) -T (tilt angle) correspondence reference table stored in advance in the ROM of the motor control device 14. The maximum tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 corresponding to the discharge amount is derived.

その後、全馬力制御部１４０は、その最大傾転角とモータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＴ（傾転角）−Ｌ（複動シリンダ１１１のピストン１１１ａの位置）対応関係参照テーブルとに基づいて、その最大傾転角に対応するピストン１１１ａの位置を導き出し、そのピストン１１１ａの位置を第一モータ制御目標値として出力する。   Thereafter, the total horsepower control unit 140 includes a reference table for correspondence between the maximum tilt angle and a T (tilt angle) -L (position of the piston 111a of the double acting cylinder 111) stored in advance in the ROM of the motor control device 14. Based on the above, the position of the piston 111a corresponding to the maximum tilt angle is derived, and the position of the piston 111a is output as the first motor control target value.

なお、モータ制御目標値は、モータ制御装置１４がモータ制御指令値を生成するために用いる中間的な値である。   The motor control target value is an intermediate value used by the motor control device 14 to generate a motor control command value.

吐出量制御部１４１は、アキシャルピストンポンプ２０の吐出量が、アキシャルピストンポンプ２０の吐出油により駆動される駆動負荷の要求流量に応じたものとなるようモータ制御目標値を出力する機能要素であって、例えば、パワーショベルのブーム（図示せず。）を上昇させるためにブーム操作用レバーが大きく操作された場合にはそのブームを迅速に上昇させ、一方で、そのブーム操作用レバーが小さく操作された場合にはそのブームをゆっくりと上昇させることができるよう、ブーム操作用の方向制御弁に供給される圧油の量（アキシャルピストンポンプ２０の吐出量）すなわち駆動負荷としてのブーム用アクチュエータの要求流量をそのブーム操作用レバーの操作量に基づいて判断し、それに応じた量に制御する。   The discharge amount control unit 141 is a functional element that outputs a motor control target value so that the discharge amount of the axial piston pump 20 corresponds to the required flow rate of the driving load driven by the discharge oil of the axial piston pump 20. For example, when the boom operating lever is operated largely to raise the boom (not shown) of the power shovel, the boom is quickly raised while the boom operating lever is operated small. If so, the amount of pressure oil supplied to the directional control valve for operating the boom (discharge amount of the axial piston pump 20), that is, the boom actuator as a driving load is set so that the boom can be slowly raised. The required flow rate is determined based on the operation amount of the boom operation lever, and the flow rate is controlled accordingly.

具体的には、吐出量制御部１４１は、センターバイパス圧を検出する圧力センサ２５の出力と、モータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＣＢＰ（センターバイパス圧）−Ｑ（吐出量）対応関係参照テーブルとに基づいて、ブーム操作用レバーの操作量に応じたアキシャルピストンポンプ２０の操作量対応吐出量（ブーム用アクチュエータの要求流量）を導き出す。   Specifically, the discharge amount control unit 141 has a correspondence relationship between the output of the pressure sensor 25 that detects the center bypass pressure and the CBP (center bypass pressure) -Q (discharge amount) stored in the ROM of the motor control device 14 in advance. Based on the reference table, a discharge amount corresponding to the operation amount of the axial piston pump 20 (required flow rate of the boom actuator) corresponding to the operation amount of the boom operation lever is derived.

なお、本実施例において、吐出量制御部１４１は、パワーショベルのブーム用アクチュエータを駆動負荷の一例として挙げながら操作量対応吐出量を導き出すが、これに限定されることはなく、アーム用アクチュエータ（図示せず。）、旋回用油圧モータ（図示せず。）、走行用油圧モータ（図示せず。）等、アキシャルピストンポンプ２０の吐出油によって駆動される他の駆動負荷についても同様に操作量対応吐出量を導き出すことができるのは言うまでもない。また、吐出量制御部１４１は、複数の駆動負荷が同時に駆動される場合には、それぞれの操作量対応吐出量を求めた上で、それらを加算して最終的な操作量対応吐出量を導き出すこととなる。   In this embodiment, the discharge amount control unit 141 derives the operation amount-corresponding discharge amount by taking the boom actuator of the power shovel as an example of the driving load, but the present invention is not limited to this. The operation amount is similarly applied to other driving loads driven by the oil discharged from the axial piston pump 20, such as a turning hydraulic motor (not shown) and a traveling hydraulic motor (not shown). Needless to say, the corresponding discharge amount can be derived. In addition, when a plurality of driving loads are driven simultaneously, the discharge amount control unit 141 obtains each operation amount-corresponding discharge amount and adds them to derive a final operation amount-corresponding discharge amount. It will be.

その後、吐出量制御部１４１は、その操作量対応吐出量とモータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＱ（吐出量）−Ｔ（傾転角）対応関係参照テーブルとに基づいて、その操作量対応吐出量に対応するアキシャルピストンポンプ２０における斜板の操作量対応傾転角を導き出す。   Thereafter, the discharge amount control unit 141 operates based on the operation amount corresponding discharge amount and the Q (discharge amount) -T (tilt angle) correspondence reference table stored in the ROM of the motor control device 14 in advance. A tilt angle corresponding to the operation amount of the swash plate in the axial piston pump 20 corresponding to the discharge amount corresponding to the amount is derived.

その後、吐出量制御部１４１は、その操作量対応傾転角とモータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＴ（傾転角）−Ｌ（複動シリンダ１１１のピストン１１１ａの位置）対応関係参照テーブルとに基づいて、その操作量対応傾転角に対応するピストン１１１ａの位置を導き出し、そのピストン１１１ａの位置を第二モータ制御目標値として出力する。   Thereafter, the discharge amount control unit 141 refers to the correspondence relationship between the tilt angle corresponding to the operation amount and T (tilt angle) −L (position of the piston 111a of the double-acting cylinder 111) stored in the ROM of the motor control device 14 in advance. Based on the table, the position of the piston 111a corresponding to the tilt angle corresponding to the operation amount is derived, and the position of the piston 111a is output as the second motor control target value.

モータ制御装置１４は、全馬力制御部１４０が出力する第一モータ制御目標値（ピストン１１１ａの第一目標位置）と、吐出量制御部１４１が出力する第二モータ制御目標値（ピストン１１１ａの第二目標位置）とを比較し、両者のうちの小さいほうを最終的なモータ制御目標値として選択する。   The motor control device 14 includes a first motor control target value (first target position of the piston 111a) output from the total horsepower control unit 140 and a second motor control target value (first value of the piston 111a) output from the discharge amount control unit 141. Two target positions) and the smaller one of the two is selected as the final motor control target value.

これにより、モータ制御装置１４は、第一モータ制御目標値を超える第二モータ制御目標値が採用されることによってアキシャルピストンポンプ２０の吸収馬力が駆動源の出力馬力を超え駆動源を停止させてしまうのを防止することができる。   As a result, the motor control device 14 stops the drive source because the absorption horsepower of the axial piston pump 20 exceeds the output horsepower of the drive source by adopting the second motor control target value exceeding the first motor control target value. Can be prevented.

その後、モータ制御装置１４は、その最終的なモータ制御目標値が表すピストン１１１ａの目標位置と駆動状態検出装置１２が検出するピストン１１１ａの現在位置との間の差をモータ制御指令値として電動モータ１３に対して出力する。   Thereafter, the motor control device 14 uses the difference between the target position of the piston 111a represented by the final motor control target value and the current position of the piston 111a detected by the drive state detection device 12 as a motor control command value. 13 is output.

次に、図２を参照しながら、モータ制御装置１４がモータ制御指令値を生成する処理（以下、「モータ制御指令値生成処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図２は、モータ制御指令値生成処理の流れを示すフローチャートであり、モータ制御装置１４は、このモータ制御指令値生成処理を所定周期で繰り返し実行するものとする。   Next, the flow of a process in which the motor control device 14 generates a motor control command value (hereinafter referred to as “motor control command value generation process”) will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the motor control command value generation process, and the motor control device 14 repeatedly executes the motor control command value generation process at a predetermined cycle.

最初に、モータ制御装置１４は、圧力センサ２２の出力を受けてアキシャルピストンポンプ２０の吐出圧を取得し（ステップＳ１）、全馬力制御部１４０により、取得した吐出圧とＰ（吐出圧）−Ｑ（吐出量）対応関係参照テーブルとに基づいて、アキシャルピストンポンプ２０の現在の吐出圧に対応する最大許容吐出量を導き出す。   First, the motor control device 14 receives the output of the pressure sensor 22 and acquires the discharge pressure of the axial piston pump 20 (step S1), and the total horsepower control unit 140 acquires the discharge pressure and P (discharge pressure) − A maximum allowable discharge amount corresponding to the current discharge pressure of the axial piston pump 20 is derived based on the Q (discharge amount) correspondence reference table.

全馬力制御部１４０は、その最大許容吐出量とＱ（吐出量）−Ｔ（傾転角）対応関係参照テーブルとに基づいて、その最大許容吐出量に対応するアキシャルピストンポンプ２０における斜板の最大傾転角を導き出し、更に、その最大傾転角とＴ（傾転角）−Ｌ（ピストン位置）対応関係参照テーブルとに基づいて、その最大傾転角に対応するピストン１１１ａの位置を導き出し、そのピストン１１１ａの位置を第一モータ制御目標値として出力する（ステップＳ２）。   Based on the maximum allowable discharge amount and the Q (discharge amount) -T (tilt angle) correspondence reference table, the total horsepower control unit 140 determines the swash plate of the axial piston pump 20 corresponding to the maximum allowable discharge amount. The maximum tilt angle is derived, and further, the position of the piston 111a corresponding to the maximum tilt angle is derived based on the maximum tilt angle and the T (tilt angle) -L (piston position) correspondence reference table. The position of the piston 111a is output as the first motor control target value (step S2).

その後、モータ制御装置１４は、圧力センサ２５の出力を受けてセンターバイパス圧を取得し（ステップＳ３）、吐出量制御部１４１により、取得したセンターバイパス圧とＣＢＰ（センターバイパス圧）−Ｑ（吐出量）対応関係参照テーブルとに基づいて、パワーショベルの操作内容に応じたアキシャルピストンポンプ２０の操作量対応吐出量を導き出す。   Thereafter, the motor control device 14 receives the output of the pressure sensor 25 to acquire the center bypass pressure (step S3), and the discharge amount control unit 141 acquires the acquired center bypass pressure and CBP (center bypass pressure) -Q (discharge). The discharge amount corresponding to the operation amount of the axial piston pump 20 according to the operation content of the power shovel is derived based on the amount) correspondence reference table.

吐出量制御部１４１は、その操作量対応吐出量とＱ（吐出量）−Ｔ（傾転角）対応関係参照テーブルとに基づいて、その操作量対応吐出量に対応するアキシャルピストンポンプ２０における斜板の操作量対応傾転角を導き出し、更に、その操作量対応傾転角とＴ（傾転角）−Ｌ（ピストン位置）対応関係参照テーブルとに基づいて、その操作量対応傾転角に対応するピストン１１１ａの位置を導き出し、そのピストン１１１ａの位置を第二モータ制御目標値として出力する（ステップＳ４）。   Based on the operation amount corresponding discharge amount and the Q (discharge amount) -T (inclination angle) correspondence reference table, the discharge amount control unit 141 performs an oblique operation in the axial piston pump 20 corresponding to the operation amount corresponding discharge amount. The tilt angle corresponding to the operation amount of the plate is derived, and further, the tilt angle corresponding to the operation amount is calculated based on the tilt angle corresponding to the operation amount and the T (tilt angle) -L (piston position) correspondence reference table. The position of the corresponding piston 111a is derived, and the position of the piston 111a is output as the second motor control target value (step S4).

なお、全馬力制御部１４０による第一モータ制御目標値の導出は、吐出量制御部１４１による第二モータ制御目標値の導出の後に行われてもよく、同時並行で行われてもよい。   It should be noted that the derivation of the first motor control target value by the total horsepower control unit 140 may be performed after the derivation of the second motor control target value by the discharge amount control unit 141 or may be performed simultaneously.

その後、モータ制御装置１４は、第一モータ制御目標値と第二モータ制御目標値のうちの小さいほうを最終的なモータ制御目標値として選択する（ステップＳ５）。   Thereafter, the motor control device 14 selects the smaller one of the first motor control target value and the second motor control target value as the final motor control target value (step S5).

その後、モータ制御装置１４は、駆動状態検出装置１２の出力を受けて複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａの現在位置を取得し（ステップＳ６）、その現在位置とその最終的なモータ制御目標値が表すピストン位置との間の差をモータ制御指令値として算出し（ステップＳ７）、算出したモータ制御指令値を電動モータ１３に対して出力する。   Thereafter, the motor control device 14 receives the output of the drive state detection device 12 to acquire the current position of the piston 111a in the double-action cylinder 111 (step S6), and the current position and its final motor control target value are represented. The difference from the piston position is calculated as a motor control command value (step S7), and the calculated motor control command value is output to the electric motor 13.

次に、図３を参照しながら、そのモータ制御指令値を受けた電動モータ１３の動作について説明する。なお、図３は、電動モータ１３の動作を説明するフローチャートであり、電動モータ１３は、所定周期で繰り返しこの動作を実行するものとする。   Next, the operation of the electric motor 13 that has received the motor control command value will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the electric motor 13, and the electric motor 13 repeatedly executes this operation at a predetermined cycle.

最初に、電動モータ１３は、モータ制御装置１４が所定周期で出力するモータ制御指令値を受信すると、そのモータ制御指令値が正値であるか、負値であるか、或いは、ゼロであるかを判定する（ステップＳ１１）。   First, when the electric motor 13 receives a motor control command value output by the motor control device 14 at a predetermined cycle, whether the motor control command value is a positive value, a negative value, or zero. Is determined (step S11).

そのモータ制御指令値が正値（複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａの現在位置が、その最終的なモータ制御目標値の表すピストン位置よりも基準位置に近いことを表す。）である場合（ステップＳ１１の正値）、電動モータ１３は、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を増大すべく複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａを基準位置から遠方に摺動させるように、正転する（ステップＳ１２）。   The motor control command value is a positive value (represents that the current position of the piston 111a in the double-acting cylinder 111 is closer to the reference position than the piston position indicated by the final motor control target value) (step S11). The electric motor 13 rotates forward so that the piston 111a in the double-action cylinder 111 slides away from the reference position to increase the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 (step S12). ).

また、そのモータ制御指令値が負値（複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａの現在位置が、その最終的なモータ制御目標値の表すピストン位置よりも基準位置から遠いことを表す。）である場合（ステップＳ１１の負値）、電動モータ１３は、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を低減すべく複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａを基準位置の方に摺動させるように、逆転する（ステップＳ１３）。   Further, when the motor control command value is a negative value (representing that the current position of the piston 111a in the double-acting cylinder 111 is farther from the reference position than the piston position indicated by the final motor control target value). The negative value of step S11), the electric motor 13 reversely rotates the piston 111a in the double-action cylinder 111 to slide toward the reference position in order to reduce the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 (step S11). S13).

また、そのモータ制御指令値がゼロ（複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａの現在位置が、その最終的なモータ制御目標値の表すピストン位置と等しいことを表す。）である場合（ステップＳ１１のゼロ）、電動モータ１３は、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を現在の状態に保持すべく複動シリンダ１１１におけるピストン１１１ａを静止させるように、回転を停止させる（ステップＳ１４）。   Further, when the motor control command value is zero (representing that the current position of the piston 111a in the double-action cylinder 111 is equal to the piston position represented by the final motor control target value) (zero in step S11). The electric motor 13 stops the rotation so that the piston 111a in the double-acting cylinder 111 is stopped so as to keep the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 in the current state (step S14).

なお、電動モータ１３は、受信したモータ制御指令値の絶対値が所定値未満である場合に、そのモータ制御指令値をゼロとして扱うようにしてもよい。   The electric motor 13 may handle the motor control command value as zero when the absolute value of the received motor control command value is less than a predetermined value.

或いは、モータ制御装置１４は、算出したモータ制御指令値の絶対値が所定値未満であれば、そのモータ制御指令値をゼロとして電動モータ１３に出力するようにしてもよい。   Alternatively, if the calculated absolute value of the motor control command value is less than a predetermined value, the motor control device 14 may output the motor control command value to the electric motor 13 as zero.

また、電動モータ１３は、正値又は負値の絶対値の大きさにかかわらず一定の速度で回転するようにしてもよく、正値又は負値の絶対値の大きさに応じてその回転速度を調整し、例えば、その絶対値が大きい場合にその回転速度を増大させ、その絶対値が小さい場合にその回転速度を低減させるようにしてもよい。   Further, the electric motor 13 may be rotated at a constant speed regardless of the magnitude of the positive or negative absolute value, and the rotation speed thereof according to the magnitude of the positive or negative absolute value. For example, when the absolute value is large, the rotational speed may be increased, and when the absolute value is small, the rotational speed may be decreased.

以上の構成により、吐出量制御装置１０は、油圧閉回路アクチュエータ１１により、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を変えることによってアキシャルピストンポンプ２０の吐出量を制御するので、アキシャルピストンポンプ２０自体が吐出する圧油の一部をその斜板の制御のために常に循環させておく必要もなく、アキシャルピストンポンプの吐出量をより効率的に制御することができる。   With the above configuration, the discharge amount control device 10 controls the discharge amount of the axial piston pump 20 by changing the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 by the hydraulic closed circuit actuator 11. It is not necessary to always circulate a part of the pressure oil discharged by itself for controlling the swash plate, and the discharge amount of the axial piston pump can be controlled more efficiently.

また、吐出量制御装置１０は、同様の理由により、油路における圧力損失（排熱）の抑制、油タンクやオイルクーラー等の排熱システムにおける構成部品の小型化や構成部品数の削減を実現させることができる。   For the same reason, the discharge amount control device 10 reduces pressure loss (exhaust heat) in the oil passage, reduces the size of components in the exhaust heat system such as oil tanks and oil coolers, and reduces the number of components. Can be made.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述の実施例において、油圧閉回路アクチュエータ１１は、双方向油圧ポンプ１１０と、ピストン１１１aにより二つの油室に画成された複動シリンダ１１１と、双方向油圧ポンプ１１０の第一ポート（回転方向の切換により吐出側又は吸入側となるポート）と複動シリンダ１１１の一方の油室とを接続する油路と、双方向油圧ポンプ１１０の第二ポート（回転方向の切換により吸入側又は吐出側となるポート）と複動シリンダ１１１の他方の油室とを接続する油路とで構成されるものとしたが、この複動シリンダ１１１の構成に代えて、油圧モータと油圧モータの回転を直線運動に変換するラックアンドピニオン式やボールナット式の変換機構とを組み合わせたものを採用するようにしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the hydraulic closed circuit actuator 11 includes the bidirectional hydraulic pump 110, the double-action cylinder 111 defined in two oil chambers by the piston 111a, and the first port of the bidirectional hydraulic pump 110 ( An oil passage that connects a discharge direction or a suction side port by switching the rotation direction) and one oil chamber of the double acting cylinder 111, and a second port of the bidirectional hydraulic pump 110 (the suction side or (The discharge side port) and an oil passage connecting the other oil chamber of the double-acting cylinder 111, but instead of the double-acting cylinder 111, the hydraulic motor and the rotation of the hydraulic motor A combination of a rack-and-pinion type or ball-nut type conversion mechanism that converts the motion into a linear motion may be adopted.

また、吐出量制御装置１０は、ネガティブコントロール制御の油圧ポンプ制御回路ＨＣに組み込まれているが、ポジティブコントロール制御やロードセンシング制御の油圧ポンプ制御回路に組み込まれていてもよい。   The discharge amount control device 10 is incorporated in the negative control control hydraulic pump control circuit HC, but may be incorporated in the positive control control or load sensing control hydraulic pump control circuit.

ポジティブコントロール制御の場合、吐出量制御部１４１は、例えば、センターバイパス圧を検出する圧力センサ２５の出力の代わりに、操作レバーの操作量を検出するセンサの出力を受信した上で、モータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＬＤ（レバー操作量）−Ｑ（吐出量）対応関係参照テーブルに基づいて、操作レバーの操作量に応じたアキシャルピストンポンプ２０の操作量対応吐出量を導き出すようにする。   In the case of positive control control, the discharge amount control unit 141 receives, for example, the output of the sensor that detects the operation amount of the operation lever instead of the output of the pressure sensor 25 that detects the center bypass pressure, and then the motor control device The discharge amount corresponding to the operation amount of the axial piston pump 20 corresponding to the operation amount of the operation lever is derived based on the LD (lever operation amount) -Q (discharge amount) correspondence reference table stored in advance in the 14 ROM. To do.

また、ロードセンシング制御の場合、吐出量制御部１４１は、例えば、センターバイパス圧を検出する圧力センサ２５の出力の代わりに、油圧ポンプ制御回路内の最大負荷圧を検出するセンサの出力を受信した上で、モータ制御装置１４のＲＯＭに予め記憶されたＬＰ（負荷圧）−Ｑ（吐出量）対応関係参照テーブルに基づいて、最大負荷圧（操作レバーの操作量）に応じたアキシャルピストンポンプ２０の操作量対応吐出量を導き出すようにする。   In the case of load sensing control, for example, the discharge amount control unit 141 receives the output of a sensor that detects the maximum load pressure in the hydraulic pump control circuit instead of the output of the pressure sensor 25 that detects the center bypass pressure. On the basis of the LP (load pressure) -Q (discharge amount) correspondence reference table stored in advance in the ROM of the motor control device 14, the axial piston pump 20 corresponding to the maximum load pressure (operation amount of the operation lever) is stored. The discharge amount corresponding to the operation amount is derived.

また、吐出量制御装置１０は、油圧閉回路アクチュエータ１１により、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を変えることによってアキシャルピストンポンプ２０の吐出量を制御するが、斜軸式アキシャルピストンポンプにおけるシリンダブロックの傾斜角を変化させることによって吐出量を制御する態様であってもよい。   The discharge amount control device 10 controls the discharge amount of the axial piston pump 20 by changing the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 by the hydraulic closed circuit actuator 11. A mode in which the discharge amount is controlled by changing the inclination angle of the cylinder block may be employed.

また、吐出量制御装置１０は、油圧閉回路アクチュエータ１１により、アキシャルピストンポンプ２０における斜板の傾転角を変えることによってアキシャルピストンポンプ２０の吐出量を制御するが、ラジアルピストンポンプ（ラジアルピストンポンプは、ハウジング内に回転自在に収容されるリングと、そのハウジング内にそのリングと偏心させて収容されるシリンダブロックと、そのシリンダブロック内に放射状に配置される複数のシリンダ室と、各シリンダ室に径方向に摺動自在にそれぞれ嵌入されその外側端部がそのリングの内周面に対向する複数のピストンとを備え、そのシリンダブロックの回転に伴う遠心力により各ピストンがリングに押し付けられながら径方向に往復運動してポンプ作用を創出する（例えば、特開２００９−１９１７５５号公報参照。）。）のリングとシリンダブロックとの間の偏心度を変えることによってラジアルピストンポンプの吐出量を制御する態様であってもよい。   Further, the discharge amount control device 10 controls the discharge amount of the axial piston pump 20 by changing the tilt angle of the swash plate in the axial piston pump 20 by the hydraulic closed circuit actuator 11, but a radial piston pump (radial piston pump). A ring rotatably accommodated in the housing, a cylinder block accommodated eccentrically with the ring in the housing, a plurality of cylinder chambers arranged radially in the cylinder block, and each cylinder chamber A plurality of pistons that are slidably inserted in the radial direction and whose outer end faces the inner peripheral surface of the ring, and each piston is pressed against the ring by the centrifugal force associated with the rotation of the cylinder block Reciprocating in the radial direction to create a pumping action (for example, JP 2009 191755 JP reference.). By varying the eccentricity between the ring and the cylinder block) may be performed in a mode of controlling the discharge amount of the radial piston pump.

また、上述の実施例において、吐出量制御装置１０は、各種参照テーブルを用いて所要の値を導き出すが、所定の演算式に基づいてそれら所要の値を都度算出するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the discharge amount control apparatus 10 derives required values using various reference tables. However, the required values may be calculated each time based on a predetermined arithmetic expression.

また、上述の実施例において、吐出量制御装置１０は、パワーショベルの油圧ポンプ制御回路ＨＣに組み込まれているが、射出成形機や油圧プレス機の油圧ポンプ制御回路に組み込まれていてもよい。   In the above-described embodiment, the discharge amount control device 10 is incorporated in the hydraulic pump control circuit HC of the power shovel, but may be incorporated in the hydraulic pump control circuit of an injection molding machine or a hydraulic press machine.

１０・・・吐出量制御装置 １１・・・油圧閉回路アクチュエータ １２・・・駆動状態検出装置 １３・・・電動モータ １４・・・モータ制御装置 ２０・・・アキシャルピストンポンプ ２１・・・油タンク ２２・・・圧力センサ ２３・・・方向制御弁 ２４・・・センターバイパス絞り ２５・・・圧力センサ １１１・・・複動シリンダ １１１ａ・・・ピストン １４０・・・全馬力制御部 １４１・・・吐出量制御部 ＨＣ・・・油圧ポンプ制御回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Discharge amount control apparatus 11 ... Hydraulic closed circuit actuator 12 ... Drive state detection apparatus 13 ... Electric motor 14 ... Motor control apparatus 20 ... Axial piston pump 21 ... Oil tank DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Pressure sensor 23 ... Direction control valve 24 ... Center bypass throttle 25 ... Pressure sensor 111 ... Double acting cylinder 111a ... Piston 140 ... Total horsepower control part 141 ... Discharge amount control unit HC ... Hydraulic pump control circuit

Claims (4)

可変容量型油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御装置であって、
前記可変容量型油圧ポンプの吐出量を変化させる吐出量可変機構を駆動する油圧閉回路アクチュエータと、
前記吐出量可変機構の駆動状態を検出する駆動状態検出装置と、
前記油圧閉回路アクチュエータを駆動する電動モータと、
前記電動モータの回転を制御するモータ制御装置と、を備え、
前記モータ制御装置は、前記駆動状態検出装置が検出する前記吐出量可変機構の駆動状態と所望の吐出量に対応する前記吐出量可変機構の目標駆動状態とに基づいて、前記電動モータの回転を制御する、
ことを特徴とする吐出量制御装置。 A discharge amount control device for controlling the discharge amount of a variable displacement hydraulic pump,
A hydraulic closed circuit actuator that drives a variable discharge amount mechanism that changes a discharge amount of the variable displacement hydraulic pump;
A driving state detecting device for detecting a driving state of the discharge amount variable mechanism;
An electric motor for driving the hydraulic closed circuit actuator;
A motor control device for controlling the rotation of the electric motor,
The motor control device rotates the electric motor based on a drive state of the discharge amount variable mechanism detected by the drive state detection device and a target drive state of the discharge amount variable mechanism corresponding to a desired discharge amount. Control,
A discharge amount control device characterized by that. 前記油圧閉回路アクチュエータは、
双方向油圧ポンプと、
ピストンにより画成される第一油室と第二油室とを有する複動シリンダと、
前記双方向油圧ポンプの第一ポートを第一油室に接続する第一油路と、
前記双方向油圧ポンプの第二ポートを第二油室に接続する第二油路と、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の吐出量制御装置。 The hydraulic closed circuit actuator is:
A bidirectional hydraulic pump;
A double acting cylinder having a first oil chamber and a second oil chamber defined by a piston;
A first oil passage connecting a first port of the bidirectional hydraulic pump to a first oil chamber;
A second oil passage connecting a second port of the bidirectional hydraulic pump to a second oil chamber,
The discharge amount control apparatus according to claim 1. 前記可変容量型油圧ポンプは、斜板式アキシャルピストンポンプであり、
前記油圧閉回路アクチュエータは、前記吐出量可変機構である斜板の傾転角を変位させる傾転アクチュエータである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の吐出量制御装置。 The variable displacement hydraulic pump is a swash plate type axial piston pump,
The hydraulic closed circuit actuator is a tilt actuator that displaces a tilt angle of a swash plate that is the discharge amount variable mechanism.
The discharge amount control device according to claim 1, wherein the discharge amount control device is a discharge amount control device. 前記モータ制御装置は、
前記可変容量型油圧ポンプの吸収馬力がその駆動源の出力馬力未満となるようにする第一モータ制御目標値を出力する全馬力制御部と、
前記可変容量型油圧ポンプの吐出量が、該可変容量型油圧ポンプの吐出油により駆動される駆動負荷の要求流量に応じたものとなるようにする第二モータ制御目標値を出力する吐出量制御部と、を有し、
前記全馬力制御部が出力する第一モータ制御目標値、及び、前記吐出量制御部が出力する第二モータ制御目標値のうちの小さい方に基づいてモータ制御指令値を生成し、該モータ制御指令値を前記電動モータに出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の吐出量制御装置。 The motor control device
A total horsepower controller that outputs a first motor control target value that causes the absorption horsepower of the variable displacement hydraulic pump to be less than the output horsepower of the drive source;
Discharge amount control for outputting a second motor control target value so that the discharge amount of the variable displacement hydraulic pump corresponds to the required flow rate of the driving load driven by the discharge oil of the variable displacement hydraulic pump And
A motor control command value is generated based on a smaller one of the first motor control target value output by the total horsepower control unit and the second motor control target value output by the discharge amount control unit, and the motor control Outputting a command value to the electric motor;
The discharge amount control device according to claim 1, wherein the discharge amount control device is a discharge amount control device.
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