JP5437581B2 - hydraulic unit - Google Patents
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本発明は、可変容量型油圧ポンプを可変速モータで回転駆動し、可変速モータの回転数制御によって可変容量型油圧ポンプより吐出する作動油の流量及び圧力を制御する油圧ユニットに関する。 The present invention relates to a hydraulic unit that rotationally drives a variable displacement hydraulic pump with a variable speed motor and controls the flow rate and pressure of hydraulic oil discharged from the variable displacement hydraulic pump by controlling the rotational speed of the variable speed motor.
この種の油圧ユニットは、吐出圧力に基づく油圧制御によって吐出量可変要素としての斜板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、この可変容量型油圧ポンプを回転駆動する可変速モータと、可変容量型油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサーと、圧力センサーが検出した圧力に対応して予め設定した回転数に可変速モータを制御するコントローラとを備え、可変容量型油圧ポンプのカットオフ開始圧力からフルカット圧力までの間において、吐出量を吐出圧力に応じて機械的に可変調整して可変容量型油圧ポンプの押しのけ量を減少し、可変速モータの必要トルクを低減して省エネ化を図っている。
ところが、かかる従来の油圧ユニットでは、可変容量型油圧ポンプを回転駆動する可変速モータとして誘導電動機を用いており、誘導電動機はコントローラで低速回転に制御するとトルクが小さくなるため、必要とするトルクを得るのに回転数を上げなければならず、より一層の省エネ化を図れない問題があった。 However, in such a conventional hydraulic unit, an induction motor is used as a variable speed motor for rotationally driving a variable displacement hydraulic pump, and the torque of the induction motor is reduced when it is controlled at a low speed by a controller. In order to obtain this, the rotational speed had to be increased, and there was a problem that further energy saving could not be achieved.
本発明の課題は、可変容量型油圧ポンプを回転駆動する可変速モータの低速回転で必要とするトルクを確保し、より一層の省エネ化を図り得る油圧ユニットを提供するものである。 An object of the present invention is to provide a hydraulic unit that can secure a torque required for low-speed rotation of a variable-speed motor that rotationally drives a variable displacement hydraulic pump, and can achieve further energy saving.
かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
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し、吐出圧力がカットオフ開始圧力に達すると吐出量を最大吐出量から減少し、吐出圧力がフルカット圧力に達すると吐出量を最小吐出量の略0にする可変容量型油圧ポンプと、この可変容量型油圧ポンプを回転駆動する可変速モータと、可変容量型油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段が検出した圧力に対応して予め設定した回転数に可変速モータを制御する制御信号を出力するコントローラとを備え、コントローラは、圧力検出手段からの圧力信号による吐出圧力がフルカットオフ圧力に達するまでは高速の回転数に設定した制御信号を出力すると共に、吐出圧力がフルカットオフ圧力に達すると低速の回転数に設定した制御信号を出力し、可変速モータは検出した回転数に応じたフィードバック信号を出力するエンコーダを備えたサーボモータから成し、コントローラからの制御信号とエンコーダからのフィードバック信号との偏差に基づく回転速度信号をサーボモータに出力するサーボアンプをコントローラに接続したことを特徴とする油圧ユニットがそれである。
In order to achieve this problem, the present invention has taken the following measures. That is,
It has a pressure adjustment mechanism that mechanically controls the position of the discharge variable element by hydraulic control based on the discharge pressure, and when the discharge pressure reaches the cutoff start pressure, the discharge amount is reduced from the maximum discharge amount and the discharge pressure is full. A variable displacement hydraulic pump that sets the discharge amount to approximately zero, which is the minimum discharge amount when the cut pressure is reached, a variable speed motor that rotationally drives the variable displacement hydraulic pump, and a pressure that detects the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump And a controller for outputting a control signal for controlling the variable speed motor at a rotation speed set in advance corresponding to the pressure detected by the pressure detection means. The controller discharges the pressure signal from the pressure detection means. A control signal set to a high speed is output until the pressure reaches the full cut-off pressure, and a low speed is set when the discharge pressure reaches the full cut-off pressure. And outputs the set control signal, variable speed motor forms a servomotor having an encoder for outputting a feedback signal corresponding to the rotation speed detected, based on the deviation between the feedback signal from the control signal and the encoder from the controller The hydraulic unit is characterized in that a servo amplifier that outputs a rotation speed signal to a servo motor is connected to a controller.
以上詳述したように、請求項1に記載の発明は、可変容量型油圧ポンプを回転駆動する可変速モータをサーボモータから成した。このため、可変速モータとして誘導電動機を用いた従来の油圧ユニットに比し、サーボモータは低速回転で高トルクを出力することができるから、低速回転で必要とするトルクを確保することができ、回転数を低速にしてより一層の省エネ化を図ることができる。また、サーボモータは検出した回転数に応じたフィードバック信号を出力するエンコーダを備え、コントローラからの制御信号とエンコーダからのフィードバック信号との偏差に基づく回転速度信号をサーボモータに出力するサーボアンプをコントローラに接続した。このため、サーボモータを予め設定した低速の回転数に制御できているかを確実に確認することができる。さらにまた、サーボモータは、低速回転の状態から回転数を応答性よく上昇できるから、吐出量を必要とする時に、可変容量型油圧ポンプを低速回転の状態から高速回転の状態に応答性よく回転駆動することができる。
As described in detail above, in the invention described in
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図1において、1は可変容量型油圧ポンプとしての斜板式可変容量型ピストンポンプで、吐出量可変要素としての斜板2を傾転自在に有し、斜板2の傾転角を減少する圧力調整機構3を備え、斜板2の傾転角の減少により押しのけ量が減少して吐出量を減少する。斜板式可変容量型ピストンポンプ1の圧力調整機構3は、斜板式可変容量型ピストンポンプ1の吐出圧力が、図2にP1で示すカットオフ開始圧力に達すると斜板2の傾転角を減少するよう作動して吐出量を最大吐出量Q1から減少し、以後、吐出圧力の上昇に応じて斜板2の傾転角がさらに減少して吐出量をさらに減少し、図2にP2で示すフルカット圧力に達すると斜板2の傾転角を最小にして吐出量を最小吐出量Q2の略0にする。圧力調整機構3には、フルカット圧力P2をばね力に基づき設定するばね4を有し、ばね4のばね力を調整ねじ4Aで調整自在にしてフルカット圧力P2を変更自在に設けている。なお、カットオフ開始圧力P1はフルカット圧力P2より若干低い圧力となる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1,
5は斜板式可変容量型ピストンポンプ1を回転駆動するサーボモータで、サーボモータ5の回転数を検出し、検出した回転数に応じたフィードバック信号を出力するエンコーダ6を備えている。7は圧力検出手段としての圧力センサーで、斜板式可変容量型ピストンポンプ1から吐出する作動油の吐出圧力を常時検出し、この検出した吐出圧力に応じた圧力信号を常時出力する。8はコントローラで、圧力センサー7からの圧力信号に対応して予め設定した回転数にサーボモータ5を制御する制御信号を出力する。すなわち、コントローラ8は、図3に示す回転数条件のグラフ図に基づき、圧力センサー7からの圧力信号による吐出圧力がフルカットオフ圧力P2に達するまでは高速の回転数N1に設定した制御信号を出力し、吐出圧力がフルカットオフ圧力P2に達すると低速の回転数N2に設定した制御信号を出力する。9はコントローラ8に接続したサーボアンプで、コントローラ8からの制御信号とサーボモータ5のエンコーダ6からのフィードバック信号とを入力し、その偏差に基づく回転速度信号をサーボモータ5に出力し、コントローラ9からの制御信号に基づく予め設定した回転数N1又はN2にサーボモータ5の回転数を一致するよう制御する。そして、コントローラ8とサーボアンプ9とで制御部10を構成する。
A
次に、かかる構成の作動を説明する。
サーボモータ5により斜板式可変容量型ピストンポンプ1を、図3に示す回転数N1で回転駆動すると、斜板式可変容量型ピストンポンプ1は斜板2の傾転角が最大の状態で、図2に示す最大吐出量Q1で作動油を吸入吐出する。そして、吐出圧力は圧力センサー7で常時検出している。
Next, the operation of this configuration will be described.
When the swash plate type variable
この状態で、斜板式可変容量型ピストンポンプ1の吐出圧力が図2に示すカットオフ開始圧力P1に達すると、圧力調整機構3が斜板2の傾転角を減少するよう作動して吐出量を減少し、吐出圧力がフルカットオフ圧力P2に達すると、斜板2の傾転角を最小にして吐出量を最小吐出量Q2の略0にする。
In this state, when the discharge pressure of the swash plate type variable
また、吐出圧力がフルカットオフ圧力P2に達すると、コントローラ8は図3に示す回転数条件のグラフ図に基づき、低速の回転数N2に設定した制御信号をサーボアンプ9に出力し、サーボアンプ9はコントローラ8からの制御信号とサーボモータ5のエンコーダ6からのフィードバック信号との偏差に基づく回転速度信号をサーボモータ5に出力し、サーボモータ5を低速の回転数N2に制御する。
When the discharge pressure reaches the full cut-off pressure P2, the
かかる作動で、斜板式可変容量型ピストンポンプ1をサーボモータ5で回転駆動しているため、可変速モータとして誘導電動機を用いた従来の油圧ユニットに比し、サーボモータ5は低速回転で高トルクを出力することができるから、低速回転で必要とするトルクを確保することができ、回転数を低速にしてより一層の省エネ化を図ることができる。
With this operation, since the swash plate type variable
また、サーボモータ5は検出した回転数に応じたフィードバック信号を出力するエンコーダ6を備え、コントローラ8からの制御信号とエンコーダ6からのフィードバック信号との偏差に基づく回転速度信号をサーボモータ5に出力するサーボアンプ9をコントローラ8に接続した。このため、サーボモータ5を予め設定した低速の回転数に制御できているかを確実に確認することができる。
The
さらにまた、サーボモータ5は、低速回転の状態から回転数を応答性よく上昇できるから、吐出量を必要とする時に、斜板式可変容量型ピストンポンプ1を低速回転の状態から高速回転の状態に応答性よく回転駆動することができる。
Furthermore, since the
なお、一実施形態では、可変容量型油圧ポンプとして斜板式可変容量型ピストンポンプを用いたが、斜軸式可変容量型ピストンポンプや可変容量型ベーンポンプや可変容量型ラジアルピストンポンプでもよいことは勿論である。 In one embodiment, a swash plate type variable displacement piston pump is used as the variable displacement hydraulic pump. However, a slanted axis variable displacement piston pump, a variable displacement vane pump, a variable displacement radial piston pump may of course be used. It is.
1:斜板式可変容量型ピストンポンプ(可変容量型油圧ポンプ)
2:斜板(吐出量可変要素)
3:圧力調整機構
5:サーボモータ
6:エンコーダ
7:圧力センサー(圧力検出手段)
8:コントローラ
9:サーボアンプ
1: Swash plate type variable displacement piston pump (variable displacement hydraulic pump)
2: Swash plate (Discharge rate variable element)
3: Pressure adjustment mechanism 5: Servo motor 6: Encoder 7: Pressure sensor (pressure detection means)
8: Controller 9: Servo amplifier
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