JP4548488B2 - 合流制御システム - Google Patents

Description

この発明は、例えば、射出成形機、プレス機械等の油圧装置等に使用される合流制御システムに関する。

従来、この種の合流制御システムとしては、図５に示すものがある（特許文献１：特開平４−７８３０６号公報参照）。

この合流制御システムは、可変容量形ポンプ１０１の吐出ライン１０３に電磁比例弁１１０を接続し、上記吐出ライン１０３に固定容量形ポンプ１０４の吐出ライン１０３ａを合流させている。この吐出ライン１０３ａにチェック弁１０５を設けると共に、アンロード弁１０６を接続している。上記アンロード弁１０６をコンパレータ１１１からの出力で制御している。

一方、上記可変容量形ポンプ１０１の斜板を駆動する斜板駆動シリンダ１０８を、斜板制御弁１０９で制御している。

上記コンパレータ１１１に入力される流量指令値ｑrefが所定値よりも小さい場合、アンロード弁１０６がオフとなって、位置Ｎ１となり、固定容量形ポンプ１０４が吐出した油はタンク１０２に戻され、可変容量形ポンプ１０１が吐出した油のみがアクチュエータへ送られる。このとき、電磁比例弁１１０は流量指令値ｑrefに応じた開度になり、この電磁比例弁１１０の前後の差圧が一定になるように、斜板制御弁１０９が動作して、斜板駆動シリンダ１０８を介して、可変容量形ポンプ１０１の吐出量を制御する。

一方、上記流量指令値ｑrefが大きくなって、可変容量形ポンプ１０１の吐出量が限界値である最大流量に達すると、コンパレータ１１１からの信号により、アンロード弁１０６はオンとなって位置Ｎ２となる。それにより、固定容量形ポンプ１０４とタンク１０２との間が遮断されて、固定容量形ポンプ１０４が吐出した油はチェック弁１０５を介して吐出ライン１０３に送られて、可変容量形ポンプ１０１が吐出する油と合流する。

このようにして、アンロード弁１０６を制御することにより、図６に示すように、可変容量形ポンプ１０１の容量と固定容量形ポンプ１０４の容量との合計容量まで連続的に油の吐出流量ｑの制御を行うことができる。

しかしながら、上記従来の合流制御システムでは、上記可変容量形ポンプ１０１の吐出量が限界に達した後に、可変容量形ポンプ１０１からの油と固定容量形ポンプ１０４からの油とが合流するので、図６に示すように、合流直後に急激に油の流量が増大する。つまり、可変容量形ポンプ１０１のみによる油の供給状態から、可変容量形ポンプ１０１と固定容量形ポンプ１０４の双方による油の供給状態へ移行する遷移領域５０において、油の流量と圧力が急激に増大して、ショックが生じる。これと同様の問題が、可変容量形ポンプ１０１と固定容量形ポンプ１０４との双方による油の供給状態から可変容量形ポンプ１０１のみによる油の供給状態へ移行する際にも生じ得る。
特開平４−７８３０６号公報

そこで、この発明の課題は、複数のポンプから吐出される液体を合流させる合流制御システムにおいて、単独運転と合流運転との切り替え時に、ショックが生じなくて滑らかに移行できる合流制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の合流制御システムは、
第１吐出ラインに液体を流量制御して吐出し得る第１可変流量制御装置と、
上記第１吐出ラインに合流する第２吐出ラインに液体を流量制御して吐出し得る第２可変流量制御装置と、
上記第２吐出ラインに、上記第２可変流量制御装置から第１吐出ラインへの流れが順方向になるように設けられたチェック弁と、
上記第１吐出ラインの圧力を検出する圧力センサと、
１つの圧力指令、１つの流量指令、および、上記圧力センサからの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令および流量指令に応じた圧力および流量を得るための操作量を出力する圧力流量制御部と、
上記圧力流量制御部から操作量を受けて、上記操作量が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１可変流量制御装置が、操作量に応じて連続的に流量が変化する液体を吐出すると共に、上記第２可変流量制御装置が液体を吐出しないように、第１および第２速度信号を上記操作量に基づいて作成して上記第１および第２可変流量制御装置に夫々出力する一方、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２可変流量制御装置が、合計流量が操作量に応じて連続的に変化するように、夫々液体を吐出するように、第１および第２速度信号を上記操作量に基づいて作成して上記第１および第２可変流量制御装置に夫々出力する操作量分配部と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記圧力流量制御部は、１つの圧力指令、１つの流量指令、および、上記圧力センサからの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令および流量指令に応じた圧力および流量を得るための操作量を上記操作量分配部に出力する。

上記操作量分配部は、上記操作量が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１可変流量制御装置が上記操作量に応じて連続的に変化する流量の液体を吐出すると共に、上記第２可変流量制御装置が液体を吐出しないように、第１および第２速度信号を上記操作量に基づいて作成して、上記第１および第２可変流量制御装置に夫々出力する一方、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２可変流量制御装置が、合計流量が操作量に応じて連続的に変化する液体を吐出するように、第１および第２速度信号を上記操作量に基づいて作成して上記第１および第２可変流量制御装置に夫々出力する。

このように、この発明によれば、第１可変流量制御装置からの吐出流量と第２可変流量制御装置からの吐出流量とを合流させると共に、操作量分配部で操作量を分配して作成した第１および第２速度信号によって、第１および第２可変流量制御装置を制御するので、単独運転と合流運転との切り替え時に、ショックが生じなくて、単独運転と合流運転との間の移行を滑らかにすることができる。

また、この発明によれば、圧力流量制御部の後段に操作量分配部を設けているので、圧力流量制御部により、流量が予め定められた設定値以下に減少した状態になったときに、第２可変流量制御装置の動作が停止するから、省エネルギーを達成することができる。

１実施の形態では、
上記操作量分配部は、上記操作量が、上記設定値以下であるときには、その操作量を第１速度信号として上記第１可変流量制御装置に出力すると共に、零である第２速度信号を上記第２可変流量制御装置に出力する一方、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、その設定値を第１速度信号として上記第１可変流量制御装置に出力すると共に、上記操作量から上記設定値を減算して得られた値を第２速度信号として上記第２可変流量制御装置に出力する。

上記実施の形態によれば、上記操作量が、上記設定値以下であるときには、その操作量を第１速度信号とし、第２速度信号を零とし、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、その設定値を第１速度信号とし、上記操作量から上記設定値を減算して得られた値を第２速度信号としているので、簡単な演算で、第１および第２速度信号を作成することができる。

１実施の形態では、
上記第１および第２可変流量制御装置は、固定容量形ポンプとその固定容量形ポンプを駆動するサーボモータから構成されている。

上記実施の形態によれば、上記第１および第２可変流量制御装置は、固定容量形ポンプとその固定容量形ポンプを駆動するサーボモータから構成しているので、構造が簡単、安価になる。

１実施の形態では、
上記圧力流量制御部は、上記圧力指令、および、上記圧力センサからの検出圧力を表す信号に基づく圧力制御演算により算出された値が上記流量指令に応じた値を越えないように制限する。

上記実施の形態によれば、上記圧力制御演算により算出された値が上記流量指令に応じた値を越えないように制限されるので、簡単な演算で、圧力が目標値よりも低いときには、自動的に流量制御される。

１実施の形態は、
上記第１可変流量制御装置の起動または停止を表す制御信号を受けると共に、上記圧力流量制御部から操作量を表す信号を受けて、上記操作量が、上記設定値よりも小さな閾値以下であるときに、停止を表す制御信号を上記第２可変流量制御装置に出力する一方、上記操作量が上記閾値を越えたときに、駆動を表す制御信号を上記第２可変流量制御装置に出力する制御信号分配部を備える。

上記実施の形態によれば、上記制御信号分配部によって、上記操作量が、上記設定値よりも小さな閾値以下であるときに、制御の停止を表す制御信号を第２可変流量制御装置に出力するので、電力の消費を少なくして、省エネルギーを達成できると共に、上記操作量が上記閾値を越えたときに、制御の開始を表す制御信号を第２可変流量制御装置に出力して、待機状態に入るので、第２可変流量制御装置の起動時に、応答性がよくて、ショックが生じない。

１実施の形態によれば、
上記圧力流量制御部は、
上記圧力指令、上記流量指令、および、上記圧力流量制御部からの操作量を表す信号に基づいて、圧力流量特性図における圧力オーバライドのカットオフ特性を設定して、このカットオフ特性が付与された圧力指令を出力するカットオフ特性設定部を含む。

上記実施の形態によれば、上記圧力流量制御部が、カットオフ特性が付与された圧力指令を出力するカットオフ特性設定部を含むので、カットオフ幅を自由に調整してシステムの安定性を高めることができる。

１実施の形態によれば、
上記カットオフ特性設定部は、下記の式（１）、（２）により、カットオフ特性が付与された圧力指令を算出する。

Vｑ ≦ 0 → Pi_C = Pi （１）
0 ＜Vq ≦ Qi → Pi_C = ( Pi×Qi − CF×Vq ) / Qi （２）
ここで、Pi_Cは、カットオフ特性が付与された圧力指令、
Vｑは、上記圧力流量制御部から出力される操作量、
Ｐiは、圧力指令、
Ｑiは、流量指令、
CFは、予め定められた定数で、カットオフ幅を表す。

上記実施の形態によれば、上記式（１）、（２）により、カットオフ特性を付与するので、簡単な演算で、カットオフ特性を付与することができる。

この発明によれば、第１可変流量制御装置からの吐出流量と第２可変流量制御装置からの吐出流量とを合流させると共に、操作量分配部で操作量を分配して作成した第１および第２速度信号によって、第１および第２可変流量制御装置を連続的に制御するので、単独運転と合流運転との間の移行を、ショックを生じることなく、滑らかに行うことができる。

また、この発明によれば、圧力流量制御部の後段に操作量分配部を設けているので、圧力流量制御部により、流量が予め定められた設定値以下に減少した状態になったときに、第２可変流量制御装置の動作が停止するから、省エネルギーを達成することができる。

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。

図１に示すように、この合流制御システムは、第１可変流量制御装置１と第２可変流量制御装置２と圧力流量制御部４０と信号分配部５０とを備えている。

上記第１可変流量制御装置１は、第１固定容量形ポンプ１１と、この第１固定容量形ポンプ１１を駆動する第１モータ１２と、この第１モータ１２を駆動する第１ドライバ１３と、上記第１モータ１２の回転角を検出するエンコーダ１４とを備えて、第１モータ１２の回転速度を制御することによって、液体の一例としての作動油を第１固定容量形ポンプ１１から流量制御して吐出するようになっている。上記第１モータ１２、第１ドライバ１３およびエンコーダ１４は、サーボモータの一例を構成する。

また、上記第２可変流量制御装置２は、第２固定容量形ポンプ２１と、この第２固定容量形ポンプ２１を駆動する第２モータ２２と、この第２モータ２２を駆動する第２ドライバ２３と、上記第２モータ２２の回転角を検出するエンコーダ２４とを備えて、第２モータ２２の回転速度を制御することによって、作動油を第２固定容量形ポンプ２１から流量制御して吐出するようになっている。上記第２モータ２２、第２ドライバ２３およびエンコーダ２４は、サーボモータの一例を構成する。

このように、この実施の形態では、第１および第２可変流量制御装置１および２に、可変容量形ポンプを用いないで、第１および第２固定容量形ポンプ１１および２１を用いているので、構造が簡単になる。

一方、上記第１可変流量制御装置１の第１固定容量形ポンプ１１は、第１吐出ライン１０に作動油を吐出して、主機油圧回路５に供給する。上記第１吐出ライン１０の作動油の圧力は、圧力センサ７で検出するようにしている。また、上記第２可変流量制御装置２の第２固定容量形ポンプ２１は、上記第１吐出ライン１０に合流する第２吐出ライン２０に作動油を吐出する。上記第２吐出ライン２０には、第２可変流量制御装置２の第２固定容量形ポンプ２１から第１吐出ライン１０への流れが順方向になるチェック弁６を設けて、第１吐出ライン１０から第２吐出ライン２０へ作動油が逆流しないようにしている。

一方、上記圧力流量制御部４０は、１つの圧力指令Ｐｉと、１つの流量指令Ｑｉと、上記圧力センサ７からの検出圧力を表す信号とを受けて、上記圧力指令Ｐｉおよび流量指令Ｑｉに応じた圧力および流量を得るための操作量Ｖｑを算出して、信号分配部５０に出力する。

具体的には、上記圧力流量制御部４０は、カットオフ特性設定部４１と、加合わせ点４２と、圧力制御演算部４３と、速度リミッタ４５とを備える。

上記カットオフ特性設定部４１は、上記圧力指令Ｐｉと、上記流量指令Ｑｉと、上記操作量Ｖｑとを受けて、圧力センサ７で検出した検出圧力（負荷圧力）が最高指令圧力（最高目標圧力）の例えば９０％を越えると、図３および４に示すように、上記流量指令Ｑｉを実質的にカットオフしたのと同様のカットオフ制御が行われるように、上記圧力指令Ｐｉ、流量指令Ｑｉおよび操作量Ｖｑに基づいて、カットオフ特性が付与された圧力指令Pi_Cを算出して、加合わせ点４２に出力する。

このカットオフ特性が付与された圧力指令Pi_Cは、下記の式（１）、（２）により、算出される。

Vｑ ≦ 0 → Pi_C = Pi （１）
0 ＜Vq ≦ Qi → Pi_C = ( Pi×Qi − CF×Vq ) / Qi （２）
ここで、Pi_Cは、カットオフ特性が付与された圧力指令、
Vｑは、上記圧力流量制御部４０から出力される操作量、
Ｐiは、圧力指令、
Ｑiは、流量指令、
CFは、予め定められた定数で、カットオフ幅を表す。

このように、上記式（１）、（２）による簡単な演算で、カットオフ特性が付与された圧力指令Pi_Cを得ることができる。

この実施の形態では、図３および４に示すように、カットオフ幅（目標圧力とカットオフ制御を開始する圧力との差）ＣＦは最高目標圧力の１０％に設定されている。なお、カットオフ幅ＣＦは、一般に、最高目標圧力の５〜１０％に設定されるが、それよりも小さいと、制御が不安定になりやすいからである。

なお、上記式（１）で、Vｑ ≦ 0のうちのVｑ＜０とは、保圧状態（主機油圧回路５において、図示しない油圧シリンダが高圧で負荷に向けて押し付けられているが、動いていない状態）から、第１吐出ライン１０の圧力を下げるために、圧力指令Ｐｉが下げられたときに、第１モータ１２を逆回転して負荷圧力を下げる状態に対応する。

なお、図３および４において、圧力軸および流量軸とも最高値に対する％で表示し、破線は、第１固定容量形ポンプ１１の流量を表し、一点鎖線は、第２固定容量形ポンプ２１の流量を表し、実線は第１および第２固定容量形ポンプ１１および２１の合計流量を表している。図４は図３の要部拡大図である。

なお、カットオフ特性を付与する仕方は、上述の式（１）、（２）に限られず、公知の種々の方法が可能である。例えば、上記カットオフ特性設定部４１とは違って、流量指令、圧力指令、および、圧力センサからの検出値に基づいて、図３および４の実線に沿った制御が行われるような操作量が得られる算式を用いてもよく、あるいは、図３および４の実線を描くルックアップテーブルを記憶した記憶装置を用いてもよい。あるいはまた、カットオフ特性設定部自体を省略して、リリーフ弁等の特性により、カットオフ特性を持たせるようにしてもよい。

一方、上記加合わせ点４２は、上記カットオフ特性が付与された圧力指令Pi_Cから圧力センサ７からの検出信号を減算して得られた信号を、圧力制御演算部４３に出力する。

上記圧力制御演算部４３は、加合わせ点４２からの信号を受けて、例えば、ＰＩＤ（比例積分微分）制御演算を行って、得られた圧力信号Ｖｐを速度リミッタ４５に出力する。尤も、上記圧力制御演算部４３は、ＰＩ（比例積分）制御演算等の他の公知の圧力制御演算を行うようにしてもよい。

上記速度リミッタ４５は、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐに対して、流量指令Ｑｉに応じた値を越えないように制限をかけて、操作量Ｖｑを出力する。

このように、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐに対して、流量指令Ｑｉに応じた値を越えないように制限をかけて、操作量Ｖｑを得ているので、簡単な演算で、圧力が目標値よりも低いときは、自動的に流量制御される。

一方、上記信号分配部５０は、操作量分配部５１と制御信号分配部５２とを備える。上記操作量分配部５１は、後記する規則で、上記操作量Ｖｑを第１速度信号Ｖ１と第２速度信号Ｖ２とに分配し、この第１速度信号Ｖ１と第２速度信号Ｖ２を、第１可変流量制御装置１の第１ドライバ１３と第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３とに夫々出力する。また、上記制御信号分配部５２は、制御信号Ｓ１と操作量Ｖｑを受けて、後記する規則で、制御信号Ｓ２を作成して、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に分配、つまり、出力する。

上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが、予め定められた設定値、例えば、第１モータ１２の最高速度Ｖmax1以下であるときには、その操作量Ｖｑを第１速度信号Ｖ１として第１可変流量制御装置１の第１ドライバ１３に出力すると共に、零である第２速度信号Ｖ２を第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する一方、上記操作量Ｖｑが、上記設定値Ｖmax1を越えたときには、その設定値Ｖmax1を第１速度信号Ｖ１として第１可変流量制御装置１の第１ドライバ１３に出力すると共に、上記操作量Ｖｑから上記設定値Ｖmax1を減算して得られた値（Ｖｑ − Vmax1）を第２速度信号Ｖ２として第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する。

より詳しくは、上記操作量分配部５１は、下記の速度分配アルゴリズムで、第１および第２速度信号Ｖ１，Ｖ２を作成する。

Ｖｑ ≦ Ｖmax1 → Ｖ１ = Ｖｑ, Ｖ２ = 0
Ｖmax1 ＜ Ｖｑ → Ｖ１ = Vmax1, Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1
ここで、Ｖｑは、操作量、
Ｖmax1は、第１可変流量制御装置１の第１モータ１２の最高速度、
Ｖ１は、第１速度信号、
Ｖ２は、第２速度信号である。

このように、上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1以下であるときは、つまり、図２で流量指令が４０％以下のときは、第１速度信号Ｖ１を上記操作量Ｖｑとし、第２速度信号Ｖ２を零として、第１モータ１２のみを第１速度信号Ｖ１（Ｖ１ = Ｖｑ）で第１ドライバ１３を介して駆動し、第２モータ２２を第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = 0）で停止して、省エネルギーを達成する。

なお、図２において、流量指令、流量とも、最高値に対する％で表示し、破線は、第１固定容量形ポンプ１１の流量を表し、一点鎖線は、第２固定容量形ポンプ２１の流量を表し、実線は第１および第２固定容量形ポンプ１１および２１の合計流量を表す。

一方、上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えると、つまり、図２で流量指令が４０％を越えているときは、第１速度信号Ｖ１を最高速度Ｖmax1として、第１モータ１２を、第１ドライバ１３を介して最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２モータ２２を、第２ドライバ２３を介して第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動する。

このように、上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1以下の場合は、第１ドライバ１３を介して第１モータ１２のみを第１速度信号Ｖ１で駆動する一方、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えると、第１モータ１２を、第１ドライバ１３を介して最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２モータ２２を、第２ドライバ２３を介して第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動するから、第１固定容量形ポンプ１１からのみ作動油を吐出させている単独運転から、第１および第２固定容量形ポンプ１１および２１からの作動油を合流させる合流運転への移行を、図２に示すように、滑らかにして、ショックがでないようにすることができる。

また、上記操作量分配部５１は、上述の如く、簡単な演算で、第１および第２速度信号Ｖ１およびＶ２を得ることができる。

一方、上記制御信号分配部５２は、第１可変流量制御装置１の第１ドライバ１３を起動状態または停止状態にすることを、オン（ＯＮ）またはオフ（ＯＦＦ）で表す第１制御信号Ｓ１と、圧力流量制御部４０からの操作量Ｖｑを表す信号を受ける。ここで、第１制御信号Ｓ１がオフとは、第１モータ１２の速度を零に制御すると言うことを意味しているのではなくて、第１モータ１２の制御そのものを停止させるということである。そして、上記制御信号分配部５２は、第１制御信号Ｓ１がＯＦＦであるときは、停止状態を表すＯＦＦの第２制御信号Ｓ２を第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する。また、上記制御信号分配部５２は、第１制御信号Ｓ１がＯＮであるときで、圧力流量制御部４０から受けた操作量Ｖｑが上記設定値(Ｖmax1)よりも小さな予め定められた閾値(Ｖmax1)/2以下であるときに、ＯＦＦの第２制御信号Ｓ２を第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する一方、操作量Ｖｑが上記閾値(Ｖmax1)/2を越えたときには、起動状態を表すＯＮの第２制御信号Ｓ２を第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する。ここで、上記閾値(Ｖmax1)/2は、上記設定値に対応する第１モータ１２の最高速度Ｖmax1の１/２に相当する値である。

より詳しくは、上記制御信号分配部５２は、下記の制御信号分配アルゴリズムで、第２制御信号Ｓ２を作成して、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する。

S1 = OFF → S2 = OFF
S1 = ON → Ｖｑ ≦ (Ｖmax1)/2 → S2 = OFF
(Ｖmax1)/2 ＜ Ｖｑ → S2 = ON
ここで、Ｖｑは、操作量、
Ｖmax1は、第１可変流量制御装置１の第１モータ１２の最高速度である。

このように、上記制御信号分配部５２は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1の１/２以下であるときは、第２制御信号Ｓ２をＯＦＦにして、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３をオフにして、電力を消費しないようにして、省エネルギーを達成することができる。

上記第２可変流量制御装置２は、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えるまで、第２ドライバ２３が第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = ０）を受けているため第２固定容量形ポンプ２１を回転させないで作動油を吐出しないから、本来、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えるまで、第２制御信号Ｓ２はＯＦＦであってもよい筈である。しかし、本実施の形態では、上記制御信号分配部５２は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1の１/２を越えると、第２制御信号Ｓ２をＯＮにして、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３をオンにして待機状態に入っているから、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えると直ちに、第２ドライバ２３は第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1）を受けて作動して、第２モータ２２を応答性良く駆動することができる。したがって、第１可変流量制御装置１の第１固定容量形ポンプ１１からのみ作動油を吐出させている単独運転から、第１可変流量制御装置１の第１固定容量形ポンプ１１および第２可変流量制御装置２の第２固定容量形ポンプ２１からの作動油を合流させる合流運転への移行を迅速にして、図２に示すように、段差無く、滑らかにすることができる。

上記構成の合流制御システムにおいて、上記圧力流量制御部４０に、１つの圧力指令Ｐｉと、１つの流量指令Ｑｉが入力されると、上記カットオフ特性設定部４１は、上記圧力指令Ｐｉと、上記流量指令Ｑｉと、操作量Ｖｑとに基づいて、下記の式（１）、（２）により、カットオフ特性が付与された圧力指令Pi_Cを算出する。

Vｑ ≦ 0 → Pi_C = Pi （１）
0 ＜Vq ≦ Qi → Pi_C = ( Pi×Qi − CF×Vq ) / Qi （２）

この圧力指令Pi_Cにより、圧力センサ７で検出した検出圧力（負荷圧力）が（Ｐｉ−ＣＦ）の値を越えると、図３および４に示すように、上記流量指令Ｑｉを実質的にカットオフしたのと同様のカットオフ制御が行われる。

上記圧力指令Pi_Cは、カットオフ特性設定部４１から加合わせ点４２に入力される。そして、この加合わせ点４２で、上記圧力指令Pi_Cから、圧力センサ７からの検出信号が減算されて、得られた信号が、加合わせ点４２から圧力制御演算部４３に入力される。

上記圧力制御演算部４３では、加合わせ点４２からの信号を受けて、ＰＩＤ（比例積分微分）制御を行って、得られた圧力信号Ｖｐが速度リミッタ４５に入力される。

上記速度リミッタ４５では、圧力制御演算部４３からの圧力信号Ｖｐに対して、流量指令Ｑｉに応じた値を越えないように制限をかけて、操作量Ｖｑを得て、この操作量Ｖｑを信号分配部５０に出力する。

上記信号分配部５０の操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑ、設定値としての第１モータ１２の最高速度Ｖmax1に基づいて、下記の速度分配アルゴリズムで、第１および第２速度信号Ｖ１，Ｖ２を作成する。

Ｖｑ ≦ Ｖmax1 → Ｖ１ = Ｖｑ, Ｖ２ = 0
Ｖmax1 ＜ Ｖｑ → Ｖ１ = Vmax1, Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1

このように、上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1以下であるときは、つまり、図２で流量指令が４０％以下のときは、第１速度信号Ｖ１を上記操作量Ｖｑとし、第２速度信号Ｖ２を零として、第１モータ１２のみを第１速度信号Ｖ１（Ｖ１ = Ｖｑ）で第１ドライバ１３を介して駆動し、第２モータ２２を第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = 0）で停止しているから、省エネルギーを達成することができる。

また、上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えると、つまり、図２で流量指令が４０％を越えているときは、第１速度信号Ｖ１を最高速度Ｖmax1として、第１モータ１２を、第１ドライバ１３を介して最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２モータ２２を、第２ドライバ２３を介して第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動する。

このように、上記操作量分配部５１は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1以下の場合は、第１ドライバ１３を介して第１モータ１２のみを第１速度信号Ｖ１で駆動する一方、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えると、第１モータ１２を、第１ドライバ１３を介して最高速度Ｖmax1で駆動すると共に、第２モータ２２を、第２ドライバ２３を介して第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1）で駆動するから、第１固定容量形ポンプ１１からのみ作動油を吐出させている単独運転から、第１および第２固定容量形ポンプ１１および２１からの作動油を合流させる合流運転への移行を、図２に示すように、滑らかにして、ショックがでないようにすることができる。

また、この合流制御システムでは、圧力流量制御部４０の後段に操作量分配部５１を設けて、上記圧力流量制御部４０からの操作量Ｖｑを分配して、第１速度信号Ｖ１、第２速度信号Ｖ２を作成して、第１および第２ドライバ１３，２３に入力しているから、図３の要部拡大図である図４から分かるように、カットオフ特性で、圧力が（Ｐｉ−ＣＦ）の値を越えると、第２モータ２２の回転速度が徐々に低下して、第２固定容量形ポンプ２１の吐出流量が６０％から徐々に低下して、圧力が９６％で吐出流量は零になる。一方、第１モータ１２は、圧力が９６％になるまでは一定回転速度で回転して、第１固定容量形ポンプ１１の吐出流量は４０％で一定であるが、圧力が９６％を越えると、第１モータ１２の回転速度が徐々に低下して、第１固定容量形ポンプ１１の吐出流量が４０％から徐々に低下して、圧力が１００％で吐出流量は零になる。

このように、圧力流量制御部４０の後段に設けられた操作量分配部５１が上記圧力流量制御部４０からの操作量Ｖｑを分配して、第１速度信号Ｖ１、第２速度信号Ｖ２を作成するから、カットオフ特性により、９６％以上の高圧で流量が減少した状態になったときに、第２固定容量形ポンプ２１の動作が停止するから、つまり、第２固定容量形ポンプ２１の吐出量を、圧力が９６〜１００％の範囲で、零とするから、省エネルギーを達成することができる。

もし、仮に、流量指令Ｑｉを、圧力流量制御部４０の前段で分配すると、第１固定容量形ポンプ１１および第２固定容量形ポンプ２１の両方を圧力が１００％直前になるまで駆動することになって、省エネルギーを達成することができなくなるのである。

一方、上記制御信号分配部５２は、下記の制御信号分配アルゴリズムで、第２制御信号Ｓ２を作成して、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３に出力する。

S1 = OFF → S2 = OFF
S1 = ON → Ｖｑ ≦ (Ｖmax1)/2 → S2 = OFF
(Ｖmax1)/2 ＜ Ｖｑ → S2 = ON
ここで、Ｖｑは、操作量、
Ｖmax1は、第１可変流量制御装置１の第１モータ１２の最高速度である。

このように、上記制御信号分配部５２は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1の１/２以下であるときは、第２制御信号Ｓ２をＯＦＦにして、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３をオフにして、電力を消費しないようにして、省エネルギーを達成する。

また、上記制御信号分配部５２は、上記操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1の１/２を越えると、第２制御信号Ｓ２をＯＮにして、第２可変流量制御装置２の第２ドライバ２３をオンにして待機状態に入っているから、操作量Ｖｑが第１モータ１２の最高速度Ｖmax1を越えると直ちに、第２ドライバ２３は第２速度信号Ｖ２（Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1）を受けて作動して、第２モータ２２を応答性良く駆動することができる。したがって、第１可変流量制御装置１の第１固定容量形ポンプ１１からのみ作動油を吐出させている単独運転から、第１可変流量制御装置１の第１固定容量形ポンプ１１および第２可変流量制御装置２の第２固定容量形ポンプ２１からの作動油を合流させる合流運転への移行を迅速にして、図２に示すように、段差無く、滑らかにすることができる。

上記実施の形態では、第１可変流量制御装置１および第２可変流量制御装置２を用いたが、さらに、第３可変流量制御装置、第４可変流量制御装置等を用いて、これらの第３可変流量制御装置および第４可変流量制御装置等の吐出作動油を、夫々、チェック弁を介して第１吐出ライン１０に合流させてもよい。

また、上記実施の形態では、操作量分配部５１は、操作量Ｖｑ、予め定めた設定値としての第１モータ１２の最高速度Ｖmax1に基づいて、
Ｖｑ ≦ Ｖmax1 → Ｖ１ = Ｖｑ, Ｖ２ = 0
Ｖmax1 ＜ Ｖｑ → Ｖ１ = Vmax1, Ｖ２ = Ｖｑ − Vmax1
という速度分配アルゴリズムで、第１および第２速度信号Ｖ１，Ｖ２を作成したが、上記設定値は、上記第１モータ１２の最高回転速度Ｖmax1よりも若干小さな値にしてもよい。

また、操作量分配部の速度分配アルゴリズムは、上述の例に限らず、要は、上記操作量が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１可変流量制御装置１が、操作量に応じて連続的に流量が変化する液体を吐出すると共に、上記第２可変流量制御装置２が液体を吐出しないように、第１および第２速度信号を上記操作量に基づいて作成し、上記操作量が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２可変流量制御装置１，２が、合計流量が操作量に応じて連続的に変化するように、夫々液体を吐出するように、第１および第２速度信号を上記操作量に基づいて作成するものならば、上記の例に限らず、多くの屈曲点を有する折れ線、曲線等で特性を表すことができるもので有っても良い。

また、上記実施の形態では、第１モータ１２の最高回転速度Ｖmax1と第２モータ２２の最高回転速度Ｖmax2との比が、４：６であり、第１固定容量形ポンプ１１および第２固定容量形ポンプ２１の吐き出し容量Ｖccが同一であったため、単独運転と合流運転との切り替えは、Ｖmax1×Ｖcc：Ｖmax2×Ｖcc＝４：６で分割された４０％の流量指令の箇所で行われている。しかしながら、第１および第２モータ１２，２２の各々の最高回転速度Ｖmax1，Ｖmax2や第１および第２固定容量形ポンプ１１，２１の各々の吐き出し容量Ｖcc1，Ｖcc2は任意の値であってよい。その場合、Ｖmax1×Ｖcc1：Ｖmax2×Ｖcc2の比で分割された％の流量指令の箇所で、単独運転と合流運転の切り替えが行われる。

また、上記実施の形態の圧力流量制御部４０、信号分配部５０は、ソフトウエアで構成してもよく、あるいは、ディジタル回路で構成してもよく、あるいは、アナログ回路で構成してもよい。

また、上記実施の形態では、第１および第２固定容量形ポンプ１１，２１を用いたが、一方を可変容量形ポンプとして、吐出量を制御するようにすることも可能である。

また、ドライバとして、インバータを用いることも可能である。

また、圧力センサとして、第１モータ１２の駆動電流を検出して、間接的に第１吐出ライン１０の圧力を検出する電流センサを用いてもよい。

また、上記実施の形態では、液体は作動油であったが、作動油に限らず、あらゆる液体を用いることができ、また、あらゆる液圧システムにこの発明は適用できる。

図１は、この発明の１実施の形態の合流制御システムのブロック図である。 図２は、流量指令と流量との間の流量特性を示す図である。 図３は、圧力と流量との間の圧力流量特性を示す図である。 図４は、図３の拡大図である。 図５は、従来の合流制御システムの油圧回路図である。 図６は、従来の合流制御システムの流量指令値と吐出流量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 第１可変流量制御装置
２ 第２可変流量制御装置
６ チェック弁
７ 圧力センサ
１０ 第１吐出ライン
１１ 第１固定容量形ポンプ
１２ 第１モータ
１３ 第１ドライバ
２０ 第２吐出ライン
２１ 第２固定容量形ポンプ
２２ 第２モータ
２３ 第２ドライバ
４０ 圧力流量制御部
４１ カットオフ特性設定部
４２ 加合わせ点
４３ 圧力制御演算部
４５ 速度リミッタ
５０ 信号分配部
５１ 操作量分配部
５２ 制御信号分配部

Claims (7)

1. 第１吐出ライン（１０）に液体を流量制御して吐出し得る第１可変流量制御装置（１）と、
   上記第１吐出ライン（１０）に合流する第２吐出ライン（２０）に液体を流量制御して吐出し得る第２可変流量制御装置（２）と、
   上記第２吐出ライン（２０）に、上記第２可変流量制御装置（２）から第１吐出ライン（１０）への流れが順方向になるように設けられたチェック弁（６）と、
   上記第１吐出ライン（１０）の圧力を検出する圧力センサ（７）と、
   １つの圧力指令（Ｐｉ）、１つの流量指令（Ｑｉ）、および、上記圧力センサ（７）からの検出圧力を表す信号を受けて、上記圧力指令（Ｐｉ）および流量指令（Ｑｉ）に応じた圧力および流量を得るための操作量（Ｖｑ）を出力する圧力流量制御部（４０）と、
   上記圧力流量制御部（４０）から操作量（Ｖｑ）を受けて、上記操作量（Ｖｑ）が、予め定められた設定値以下であるときには、上記第１可変流量制御装置（１）が、操作量（Ｖｑ）に応じて連続的に流量が変化する液体を吐出すると共に、上記第２可変流量制御装置（２）が液体を吐出しないように、第１および第２速度信号（Ｖ１およびＶ２）を上記操作量（Ｖｑ）に基づいて作成して上記第１および第２可変流量制御装置（１および２）に夫々出力する一方、上記操作量（Ｖｑ）が、上記設定値を越えたときには、上記第１および第２可変流量制御装置（１および２）が、合計流量が操作量（Ｖｑ）に応じて連続的に変化するように、夫々液体を吐出するように、第１および第２速度信号（Ｖ１およびＶ２）を上記操作量（Ｖｑ）に基づいて作成して上記第１および第２可変流量制御装置（１および２）に夫々出力する操作量分配部（５１）と
   を備えることを特徴とする合流制御システム。
2. 請求項１に記載の合流制御システムにおいて、
   上記操作量分配部（５１）は、上記操作量（Ｖｑ）が、上記設定値以下であるときには、その操作量（Ｖｑ）を第１速度信号（Ｖ１）として上記第１可変流量制御装置（１）に出力すると共に、零である第２速度信号（Ｖ２）を上記第２可変流量制御装置（２）に出力する一方、上記操作量（Ｖｑ）が、上記設定値を越えたときには、その設定値を第１速度信号（Ｖ１）として上記第１可変流量制御装置（１）に出力すると共に、上記操作量（Ｖｑ）から上記設定値を減算して得られた値を第２速度信号（Ｖ２）として上記第２可変流量制御装置（２）に出力することを特徴とする合流制御システム。
3. 請求項１または２に記載の合流制御システムにおいて、
   上記第１および第２可変流量制御装置（１および２）は、固定容量形ポンプ（１１および２１）とその固定容量形ポンプ（１１および２１）を駆動するサーボモータから構成されていることを特徴とする合流制御システム。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の合流制御システムにおいて、
   上記圧力流量制御部（４０）は、上記圧力指令（Ｐｉ）、および、上記圧力センサ（７）からの検出圧力を表す信号に基づく圧力制御演算により算出された値が上記流量指令（Ｑｉ）に応じた値を越えないように制限することを特徴とする合流制御システム。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の合流制御システムにおいて、
   上記第１可変流量制御装置（１）の起動または停止を表す制御信号を受けると共に、上記圧力流量制御部（４０）から操作量（Ｖｑ）を表す信号を受けて、上記操作量（Ｖｑ）が、上記設定値よりも小さな閾値以下であるときに、停止を表す制御信号を上記第２可変流量制御装置（２）に出力する一方、上記操作量（Ｖｑ）が上記閾値を越えたときに、駆動を表す制御信号を上記第２可変流量制御装置（２）に出力する制御信号分配部（５２）を備えることを特徴とする合流制御システム。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の合流制御システムにおいて、
   上記圧力流量制御部（４０）は、
   上記圧力指令（Ｐｉ）、上記流量指令（Ｑｉ）、および、上記圧力流量制御部（４０）からの操作量（Ｖｑ）を表す信号に基づいて、圧力流量特性図における圧力オーバライドのカットオフ特性を設定して、このカットオフ特性が付与された圧力指令を出力するカットオフ特性設定部（４１）を含むことを特徴とする合流制御システム。
7. 請求項６に記載の合流制御システムにおいて、
   上記カットオフ特性設定部（４１）は、下記の式（１）、（２）により、カットオフ特性が付与された圧力指令を算出することを特徴とする合流制御システム。
   Vｑ ≦ 0 → Pi_C = Pi （１）
   0 ＜Vq ≦ Qi → Pi_C = ( Pi×Qi − CF×Vq ) / Qi （２）
   ここで、Pi_Cは、カットオフ特性が付与された圧力指令、
   Vｑは、上記圧力流量制御部（４０）から出力される操作量、
   Ｐiは、圧力指令、
   Ｑiは、流量指令、
   CFは、予め定められた定数で、カットオフ幅を表す。

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