JP2019210849A - Inverter drive hydraulic unit - Google Patents
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本発明は、可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態における吐出流量および吐出圧力を制御するインバータ駆動方式の油圧ユニットに関し、詳しくは、従来よりも簡便な構成でより省エネルギーで可変速モータの回転速度を制御できるものに関する。 The present invention relates to an inverter-driven hydraulic unit that controls the discharge flow rate and discharge pressure of a variable displacement hydraulic pump in a full cut-off state, and more specifically, the rotational speed of a variable-speed motor with a simpler configuration than that of the prior art. It relates to what can control.
吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素の位置を機械的に制御する圧力調整機構を有する可変容量型油圧ポンプに対して、ポンプを駆動する可変速モータの回転速度をインバータ装置で制御することによってポンプの吐出流量・吐出圧力を省エネルギーで制御するインバータ駆動油圧ユニットがある(例えば、特許文献1および特許文献2を参照)。
For a variable displacement hydraulic pump having a pressure adjustment mechanism that mechanically controls the position of a discharge amount variable element by hydraulic control based on discharge pressure, the rotational speed of a variable speed motor that drives the pump is controlled by an inverter device. There is an inverter drive hydraulic unit that controls the discharge flow rate and discharge pressure of the pump with energy saving (see, for example,
このような油圧ユニットにおけるインバータ駆動制御は、例えば図4に示すように、斜板式ピストンポンプ等の可変容量型油圧ポンプ102の吐出圧力を圧力センサ105で検出し、その検出した圧力と予め設定された回転数条件とに基づいて、コントローラ106が可変速モータ103の回転数指令信号107を作成し、インバータ装置104に指令することで可変速モータ103の回転数制御が行われる。
In the inverter drive control in such a hydraulic unit, for example, as shown in FIG. 4, the discharge pressure of a variable displacement
従って、吐出圧力が可変容量型油圧ポンプのカットオフ開始圧力以上になった場合には、圧力調整機構110による圧力制御系によって機械的に吐出量可変要素111が容量が小さくなる位置へ変位され吐出圧力と吐出流量が制御されるが、フルカットオフ状態においては、上記インバータ駆動制御によって、その吐出圧力を安定して維持できるだけの予め設定された低速回転数条件に基づいて可変速モータの回転数が制御される。このようにフルカットオフ状態での低速回転運転により、無駄な電力消費を大幅に低減して低発熱での省エネルギー運転が可能となっている。
Therefore, when the discharge pressure becomes equal to or higher than the cutoff start pressure of the variable displacement hydraulic pump, the discharge amount
しかしながら、従来技術において、上記の如く可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態での圧力制御系による機械的制御、例えば斜板式ピストンポンプでは斜板の傾斜角制御、を行い、フルカットオフ圧力を安定に維持し得るだけの低速回転で可変速モータの回転制御を行うためには、圧力センサと専用のコントローラが必要であるため、その分、非常にコスト高となってしまう。 However, in the prior art, as described above, the mechanical control by the pressure control system in the full cut-off state of the variable displacement hydraulic pump, for example, the tilt angle control of the swash plate in the swash plate type piston pump, is performed to reduce the full cut-off pressure. In order to control the rotation of the variable speed motor at a low speed that can be stably maintained, a pressure sensor and a dedicated controller are necessary, and the cost is increased accordingly.
また、可変容量型油圧ポンプに付属する機械式圧力設定器で設定された圧力に、コントローラのフルカットオフ圧力を設定しなければならいため、これが非常に手間のかかる大変な作業となっている。 In addition, since the controller's full cut-off pressure must be set to the pressure set by the mechanical pressure setter attached to the variable displacement hydraulic pump, this is a very laborious work.
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、圧力センサと専用コントロールを必要とすることなく簡便な構成でありながら、容易に可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態を検出してインバータ装置に可変速モータを所定の低速回転で制御させることが可能なインバータ駆動油圧ユニットを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to easily detect the full cut-off state of a variable displacement hydraulic pump, while having a simple configuration without requiring a pressure sensor and dedicated control. An object of the present invention is to provide an inverter-driven hydraulic unit capable of controlling a transmission motor at a predetermined low-speed rotation.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係るインバータ駆動油圧ユニットは、吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素の位置を機械的に制御する圧力調整機構を有する可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプを駆動する可変速モータと、
前記可変速モータを、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ対応の低速回転を含む多段速回転数で切換え可能に駆動制御するインバータ装置と、を備え、
前記可変容量型油圧ポンプからのドレン量を監視し、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態に相当するドレン量を検出してその検出信号を前記低速での回転数指令信号として前記インバータ装置へ出力するドレン量検出手段を備えているものである。
In order to achieve the above object, an inverter-driven hydraulic unit according to the first aspect of the present invention has a variable displacement hydraulic pressure having a pressure adjusting mechanism that mechanically controls the position of a discharge amount variable element by hydraulic control based on discharge pressure. A pump,
A variable speed motor for driving the variable displacement hydraulic pump;
An inverter device that drives and controls the variable speed motor so that the variable speed hydraulic pump can be switched at a multistage speed including a predetermined low speed rotation corresponding to a full cut-off of the variable displacement hydraulic pump;
The drain amount from the variable displacement hydraulic pump is monitored, the drain amount corresponding to a predetermined full cutoff state of the variable displacement hydraulic pump is detected, and the detection signal is used as the rotation speed command signal at the low speed. As a drain amount detecting means for outputting to the inverter device.
請求項2に記載の発明に係るインバータ駆動油圧ユニットは、請求項1に記載のインバータ駆動油圧ユニットにおいて、前記ドレン量検出手段は、予め設定された流量を検出してON信号を出力すると共に、設定より小さい流量になると信号がOFFになる流量スイッチであることを特徴とするものである。
The inverter-driven hydraulic unit according to the invention of
本発明によれば、可変容量型油圧ポンプがフルカットオフ圧力に達するとドレン量が増加するというポンプ特性を利用して、圧力センサおよび専用コントローラを使用することなく、ドレン量検出手段によってフルカットオフ状態に相当するドレン量を検出した検出信号を回転数指令信号としてインバータ装置に指令し、モータを低速回転運転へ切換えさせる駆動制御が可能であるため、インバータ駆動油圧ユニットによる可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態におけるモータの低速回転運転による省エネルギー運転が、従来より構成が大幅に簡略化された低コストで、且つコントローラ設定という煩雑な手間の必要がない非常に簡便な作業で実現可能となるという効果がある。 According to the present invention, by utilizing the pump characteristic that the drain amount increases when the variable displacement hydraulic pump reaches the full cut-off pressure, the drain amount detecting means does not use the pressure sensor and the dedicated controller, but the full cut is performed. A variable displacement hydraulic pump with an inverter-driven hydraulic unit is possible because it can control the inverter device as a rotational speed command signal with a detection signal that detects the drain amount corresponding to the OFF state, and switch the motor to low-speed rotational operation. Energy saving operation by low-speed rotation operation of the motor in the full cut-off state can be realized at a low cost with a greatly simplified configuration compared to the conventional, and a very simple operation that does not require complicated labor of controller setting. There is an effect of becoming.
本発明のインバータ駆動油圧ユニットにおいては、吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素の位置を機械的に制御する圧力調整機構を有する可変容量型油圧ポンプと、前記可変容量型油圧ポンプを駆動する可変速モータと、前記可変速モータを、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ対応の低速回転を含む多段速回転数で切換え可能に駆動制御するインバータ装置と、を備え、前記可変容量型油圧ポンプからのドレン量を監視し、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態に相当するドレン量を検出してその検出信号を前記低速での回転数指令信号として前記インバータ装置へ出力するドレン量検出手段を備えているものである。 In the inverter-driven hydraulic unit of the present invention, a variable displacement hydraulic pump having a pressure adjusting mechanism that mechanically controls the position of the discharge variable variable element by hydraulic control based on the discharge pressure, and the variable displacement hydraulic pump are driven. A variable speed motor, and an inverter device that drives and controls the variable speed motor to be switchable at a multistage speed including a predetermined low speed rotation corresponding to a full cut-off of the variable displacement hydraulic pump. The drain amount from the variable displacement hydraulic pump is monitored, the drain amount corresponding to a predetermined full cutoff state of the variable displacement hydraulic pump is detected, and the detection signal is used as the rotation speed command signal at the low speed. A drain amount detecting means for outputting to the inverter device is provided.
本発明は、可変容量型油圧ポンプの吐出圧力がフルカットオフ圧力に達するとドレン量が増加するというポンプ特性に着目して想到されたものである。即ち、上記の構成において、ドレン量検出手段によって、予め定められた可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態に相当するドレン量を検出し、この検出信号をインバータ装置への回転数指令信号として利用するものである。 The present invention has been conceived by paying attention to the pump characteristic that the drain amount increases when the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump reaches the full cutoff pressure. That is, in the above configuration, the drain amount detecting means detects the drain amount corresponding to the predetermined full cutoff state of the variable displacement hydraulic pump, and uses this detection signal as the rotation speed command signal to the inverter device. To do.
従って、本発明によれば、フルカットオフ状態を検出するための圧力センサと、この圧力センサからの圧力検出結果に基づいてインバータ装置に回転数指令信号を出力する専用のコントローラを備える必要なく、可変容量型油圧ポンプがフルカットオフ圧力に達した際に対応する予め定められた低速回転となるようにインバータ装置に可変速モータを駆動制御させることができる。 Therefore, according to the present invention, there is no need to provide a pressure sensor for detecting the full cutoff state and a dedicated controller for outputting a rotation speed command signal to the inverter device based on the pressure detection result from the pressure sensor, The inverter device can be driven to control the variable speed motor so that a predetermined low speed rotation corresponding to when the variable displacement hydraulic pump reaches the full cut-off pressure.
このため、インバータ駆動油圧ユニットによる可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態におけるモータの低速回転運転による優れた省エネルギー運転が、従来よりも構成が大幅に簡略化された低コストで、且つ圧力センサや専用コントローラのための配線工程だけでなくコントローラの圧力設定という煩雑な手間の必要がない非常に簡便な作業で実現可能となる。 For this reason, excellent energy-saving operation by low-speed rotation operation of the motor in the full cut-off state of the variable displacement hydraulic pump by the inverter-driven hydraulic unit is realized at a low cost with a greatly simplified configuration compared to the conventional one, and a pressure sensor or Not only the wiring process for the dedicated controller but also the complicated work of setting the pressure of the controller is not necessary, and it can be realized by a very simple work.
なお、インバータ装置としては、可変速モータに対して、フルカットオフ状態に対応させる低速回転運転と、フルカットオフ圧力以下における高速回転運転との少なくとも2種での回転数制御が可能な多段速(多段周波数)設定タイプのものとする。 As an inverter device, a multi-speed capable of controlling the number of rotations in at least two types of a low-speed rotation operation corresponding to a full cut-off state and a high-speed rotation operation below a full cut-off pressure for a variable speed motor. (Multistage frequency) Set type.
また、ドレン量検出手段としては、フルカットオフ状態に相当するドレン量として予め設定されたドレン流量を検出できるものであれば種々のものが採用可能であるが、出来るだけ構成が簡便で低コストであるものが望ましい。そこで、流量スイッチを用いるのが簡便で好ましい。流量スイッチは、予め設定された流量を検出してON信号を出力し、設定より小さい流量になると信号がOFFとなるため、本発明においては、フルカットオフ状態に対応するドレン量を検出すべき設定流量とし、インバータ装置に対してはON信号を低速回転数指令信号とし、信号OFFを高速回転数指令信号相当に設定すれば良い。 Various drain amount detecting means can be used as long as the drain flow rate preset as the drain amount corresponding to the full cut-off state can be detected, but the configuration is as simple as possible and the cost is low. Is desirable. Therefore, it is convenient and preferable to use a flow switch. The flow rate switch detects a preset flow rate and outputs an ON signal. When the flow rate becomes smaller than the set value, the signal is turned OFF. In the present invention, the drain amount corresponding to the full cutoff state should be detected. For the inverter device, the ON signal may be set as a low speed rotational speed command signal, and the signal OFF may be set corresponding to the high speed rotational speed command signal.
したがって、インバータ装置は、流量スイッチからのON信号を受けると、モータに対してフルカットオフ対応のための予め設定された低速回転数での運転へと切換え制御できる。また、可変容量型油圧ポンプの吐出圧力がフルカットオフ圧力から低下していけば、ドレン量が減少して流量スイッチからのON信号はOFFとなり、インバータ装置は、モータに対して高速回転運転への切換え制御を行う。 Accordingly, when the inverter device receives the ON signal from the flow rate switch, it can control to switch to the operation at the preset low-speed rotation speed for the full cut-off for the motor. Also, if the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump decreases from the full cut-off pressure, the drain amount decreases and the ON signal from the flow switch turns OFF, and the inverter device goes to high-speed rotation operation with respect to the motor. Switching control is performed.
本発明の一実施例によるインバータ駆動油圧ユニットを図1のブロック図に示す。本実施例では、可変容量型油圧ポンプを斜板式ピストンポンプとした場合を示す。即ち、本インバータ駆動油圧ユニット1は、斜板式ピストンポンプである可変容量型油圧ポンプ2の吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素である斜板11のバネ12に抗する傾斜角度を機械的に制御する圧力調整機構10を備えたものである。また、可変容量型油圧ポンプ2を回転駆動させる可変速モータ3と、可変速モータ3の回転速度を制御するインバータ装置4を備えている。
An inverter-driven hydraulic unit according to an embodiment of the present invention is shown in the block diagram of FIG. In this embodiment, the variable displacement hydraulic pump is a swash plate type piston pump. That is, the inverter driven
そして、本実施例では、ドレン量検出手段としての流量スイッチ5を、タンクへのドレン流路に備えており、流量スイッチ5から出力される流量設定接点信号のON・OFFがインバータ装置4へ回転数指令信号6として入力される構成とした。
In this embodiment, the
ここで、可変容量型油圧ポンプ2において見られる吐出圧力がフルカットオフ圧力に達するとドレン量が増加するという特性を図2の線図に示す。図2は、10MPaと21MPaとの2種の設定フルカットオフ圧力の場合を例に、それぞれ圧力上昇(横軸:圧力[MPa])に応じて変化するドレン量(縦軸:流量[L/min])をプロットしたものである。
Here, the characteristic that the drain amount increases when the discharge pressure found in the variable displacement
図2に示されるように、いずれの設定の場合でも、フルカットオフ圧力以下では2L/minにもならないドレン量がフルカットオフ圧力に達すると8L/minへと急増していることがわかる。したがって、可変容量型油圧ポンプのドレン量を監視し、このような大きなドレン量を検出することによって、圧力センサによる圧力検出を行うことなく、フルカットオフ状態を認識することができ、インバータ装置4へ低速回転指令を送ることができる。 As shown in FIG. 2, it can be seen that in any setting, when the drain amount that does not reach 2 L / min below the full cut-off pressure reaches the full cut-off pressure, it rapidly increases to 8 L / min. Therefore, by monitoring the drain amount of the variable displacement hydraulic pump and detecting such a large drain amount, the full cutoff state can be recognized without detecting the pressure by the pressure sensor, and the inverter device 4 A low-speed rotation command can be sent to
本実施例において、可変容量型油圧ポンプ2の設定フルカットオフ圧力を7MPa、モータの回転数を低速回転運転時で450rpm、高速回転運転時で1800rpmに設定し、流量スイッチ5の設定流量を上記図2に示した特性に基づいて8L/minとしてモータ3の回転数制御を行った。この制御過程における動作状態を図3の線図に示す。なお、流量スイッチ5としては、シンプルでコンパクトなピストン式直線流路タイプのものとした。
In this embodiment, the set full cut-off pressure of the variable displacement
図3は、可変容量型油圧ポンプ2の駆動において、時間経過(横軸:時間[sec])に応じた吐出圧力(縦軸:圧力[MPa],モータ回転数[rpm])の変化を表したものである。図3からわかるように、フルカットオフ圧力以下で高速回転運転であったモータ回転数が、フルカットオフ圧力に達し、流量スイッチ5からON信号が出力されると、直ちに低速回転数に切り換えられ、設定フルカットオフ圧力が維持されている。そして、吐出圧力が低下し、流量スイッチ5からの信号がOFFになると、モータ回転数は直ちに高速回転数に切換えられている。
FIG. 3 shows changes in discharge pressure (vertical axis: pressure [MPa], motor rotation speed [rpm]) according to the passage of time (horizontal axis: time [sec]) in driving the variable displacement
以上のように、本実施例のインバータ駆動油圧ユニット1においては、圧力センサや専用コントローラがなくても、可変容量型油圧ポンプ2のドレン量を監視し、フルカットオフ状態に相当するドレン量の有無を検出するだけで、モータ回転数を低速回転運転と高速回転運転とに良好に切換え制御することが可能である。
As described above, in the inverter driven
1,101:インバータ駆動油圧ユニット
2,102:可変容量型油圧ポンプ
3,103:可変速モータ
4,104:インバータ装置
5:流量スイッチ
6,107:回転数指令信号
10,110:圧力調整機構
11,111:吐出量可変要素(斜板)
12,112:バネ
105:圧力センサ
106:コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101: Inverter drive
12, 112: Spring 105: Pressure sensor 106: Controller
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明に係るインバータ駆動油圧ユニットは、吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素の位置を機械的に制御する圧力調整機構を有する可変容量型油圧ポンプと、
前記可変容量型油圧ポンプを駆動する可変速モータと、
前記可変速モータを、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ対応の低速回転を含む多段速回転数で切換え可能に駆動制御するインバータ装置と、を備え、
前記可変容量型油圧ポンプからのドレン量を監視し、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態に相当するドレン量を検出してその検出信号を前記低速での回転数指令信号として前記インバータ装置へ出力するドレン量検出手段を備えており、
前記ドレン量検出手段は、予め設定された前記フルカットオフ状態に相当するドレン量を検出してON信号を出力すると共に、設定より小さい流量になると信号がOFFになる流量スイッチであることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an inverter-driven hydraulic unit according to the first aspect of the present invention has a variable displacement hydraulic pressure having a pressure adjusting mechanism that mechanically controls the position of a discharge amount variable element by hydraulic control based on discharge pressure. A pump,
A variable speed motor for driving the variable displacement hydraulic pump;
An inverter device that drives and controls the variable speed motor so that the variable speed hydraulic pump can be switched at a multistage speed including a predetermined low speed rotation corresponding to a full cut-off of the variable displacement hydraulic pump;
The drain amount from the variable displacement hydraulic pump is monitored, the drain amount corresponding to a predetermined full cutoff state of the variable displacement hydraulic pump is detected, and the detection signal is used as the rotation speed command signal at the low speed. As a drain amount detecting means for outputting to the inverter device ,
The drain amount detection means is a flow rate switch that detects a drain amount corresponding to the preset full cut-off state and outputs an ON signal, and the signal is turned OFF when the flow rate is smaller than a set value. It is what.
Claims (2)
前記可変容量型油圧ポンプを駆動する可変速モータと、
前記可変速モータを、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ対応の低速回転を含む多段速回転数で切換え可能に駆動制御するインバータ装置と、を備え、
前記可変容量型油圧ポンプからのドレン量を監視し、予め定められた前記可変容量型油圧ポンプのフルカットオフ状態に相当するドレン量を検出してその検出信号を前記低速での回転数指令信号として前記インバータ装置へ出力するドレン量検出手段を備えていることを特徴とするインバータ駆動油圧ユニット。 A variable displacement hydraulic pump having a pressure adjustment mechanism that mechanically controls the position of the discharge amount variable element by hydraulic control based on the discharge pressure;
A variable speed motor for driving the variable displacement hydraulic pump;
An inverter device that drives and controls the variable-speed motor so that the variable-speed motor can be switched at a multistage speed including a low-speed rotation corresponding to a full cutoff of the variable displacement hydraulic pump,
The drain amount from the variable displacement hydraulic pump is monitored, the drain amount corresponding to a predetermined full cut-off state of the variable displacement hydraulic pump is detected, and the detection signal is used as the rotational speed command signal at the low speed. An inverter drive hydraulic unit comprising a drain amount detecting means for outputting to the inverter device.
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