JP6006512B2 - Drive unit - Google Patents

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Description

本発明は、駆動ユニットの改良に関する。   The present invention relates to an improvement of a drive unit.

従来、この種の駆動ユニットにあっては、容量可変型油圧ポンプと、当該容量可変型油圧ポンプからの圧油の供給を受けて駆動するアクチュエータと、容量可変型油圧ポンプを駆動する駆動源とを備えており、たとえば、建設機械に用いられる。   Conventionally, in this type of drive unit, a variable displacement hydraulic pump, an actuator that is driven by the supply of pressure oil from the variable displacement hydraulic pump, a drive source that drives the variable displacement hydraulic pump, For example, it is used for construction machinery.

たとえば、ショベルカーを例にとれば、駆動ユニットは、土砂掘削用のバケットを回転自在に保持するバケットアームに対するバケットの回転駆動、バケットアームを回転自在に保持するメインブームに対するバケットアームの回転駆動、メインブームを回転自在に保持する上部旋回体に対するメインブームの回転駆動、旋回体を水平回転自在に保持する走行体に対する旋回体の回転駆動、さらには、コンクリートバイブレータの駆動にそれぞれ使用されている（たとえば、特許文献１参照）。つまり、駆動ユニットは、ヒンジ結合される二つの節の一方に対して他方を回転駆動するようになっている。   For example, taking an excavator car as an example, the drive unit is configured to rotate the bucket with respect to the bucket arm that rotatably holds the bucket for earth and sand excavation, and to rotate the bucket arm with respect to the main boom that rotatably holds the bucket arm. Used to rotate the main boom relative to the upper revolving structure that holds the main boom rotatably, to rotate the revolving structure relative to the traveling structure that holds the revolving structure horizontally, and to drive the concrete vibrator. For example, see Patent Document 1). That is, the drive unit is configured to rotationally drive the other of the two nodes to be hinged.

したがって、一つのショベルカーに五つの駆動ユニットが設けられていて、各駆動ユニットにおける容量可変型油圧ポンプがショベルカーのエンジンによって駆動されるようになっており、容量可変型油圧ポンプの吐出圧が増大しても傾転角を制御する等して、コンクリートバイブレータを駆動するアクチュエータへ常に一定の流量の圧油を供給することができるようになっている。   Accordingly, five drive units are provided in one shovel car, and the variable displacement hydraulic pump in each drive unit is driven by the engine of the shovel car, and the discharge pressure of the variable displacement hydraulic pump is Even if it increases, it is possible to always supply a constant flow rate of pressure oil to the actuator that drives the concrete vibrator by controlling the tilt angle.

特開２００４−３６６９８号公報JP 2004-36698 A

しかしながら、容量可変型油圧ポンプからの圧油の流量を一定とする従来の駆動ユニットでは、メインブームやバケットアーム等といった節の姿勢が変化すると、アクチュエータの負荷慣性モーメントが変化して、駆動源から容量可変型油圧ポンプに入力されるトルクに対するアクチュエータの応答である変位量が変化するので、制御性能が劣化する恐れがあり、特に多節である場合には制御性能の劣化が著しくなる。   However, in a conventional drive unit in which the flow rate of pressure oil from the variable displacement hydraulic pump is constant, the load inertia moment of the actuator changes when the position of a node such as the main boom or bucket arm changes. Since the displacement, which is the response of the actuator to the torque input to the variable displacement hydraulic pump, changes, the control performance may be deteriorated. In particular, when there are multiple nodes, the control performance is significantly deteriorated.

そこで、本発明は上記した問題を解決するために創案されたものであって、その目的とするところは、駆動ユニットにて駆動される可動体に姿勢変化があっても制御性能が劣化しない駆動ユニットを提供することである。   Therefore, the present invention was devised to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to drive the control performance that does not deteriorate even if the movable body driven by the drive unit changes its posture. Is to provide a unit.

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、可動体を回転駆動するアクチュエータと、当該アクチュエータに圧油を供給して当該アクチュエータを駆動する容量可変型油圧ポンプと、当該容量可変型油圧ポンプを駆動する駆動源とを備えた駆動ユニットにおいて、上記駆動源のトルクから上記アクチュエータの出力角度までの伝達関数が一定となるように上記アクチュエータの押しのけ容積と上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積の比を調節することを特徴とする。   In order to solve the above-described object, the problem solving means in the present invention includes an actuator that rotationally drives a movable body, a variable displacement hydraulic pump that supplies pressure oil to the actuator to drive the actuator, and the variable capacity. In the drive unit having a drive source for driving the hydraulic pump, the displacement of the actuator and the displacement of the variable displacement hydraulic pump are adjusted so that the transfer function from the torque of the drive source to the output angle of the actuator is constant. It is characterized by adjusting the ratio of displacement volume.

このように本発明の駆動ユニットにあっては、可動体が回転し姿勢を変えてアクチュエータの負荷慣性モーメントが変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とすることができる。   As described above, in the drive unit of the present invention, even if the movable body rotates and changes its posture and the load inertia moment of the actuator changes, the equivalent inertia moment in terms of the drive source axis can be made constant.

よって、本発明の駆動ユニットによれば、可動体に姿勢変化があっても、駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定にできるので、制御性能が劣化しない。   Therefore, according to the drive unit of the present invention, even if there is a change in the posture of the movable body, the equivalent inertia moment in terms of the drive source axis can be made constant, so that the control performance does not deteriorate.

一実施の形態における駆動ユニットの油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram of the drive unit in one embodiment. 一実施の形態における駆動ユニットの出力回転数と出力トルクの特性図である。It is a characteristic view of the output rotation speed and output torque of the drive unit in one embodiment. 一実施の形態における駆動ユニットを適用したショベルカーの概略図である。It is the schematic of the shovel car to which the drive unit in one embodiment is applied.

以下、図に基づいて本発明を説明する。本実施の形態における駆動ユニット１は、図１に示すように、アクチュエータ２と、当該アクチュエータ２に圧油を供給してアクチュエータ２を駆動する容量可変型油圧ポンプ３と、当該容量可変型油圧ポンプ３を駆動する駆動源としての電動機４と、アクチュエータ２の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を調節するコントローラＣとを備えて構成されている。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the drive unit 1 in the present embodiment includes an actuator 2, a variable displacement hydraulic pump 3 that supplies pressure oil to the actuator 2 to drive the actuator 2, and the variable displacement hydraulic pump. And a controller C that adjusts the ratio of the displacement capacity Va of the actuator 2 and the displacement capacity Vp of the variable displacement hydraulic pump 3.

アクチュエータ２は、この例では、双方向回転型に設定された油圧モータとされており、ループ状の管路５で容量可変型油圧ポンプ３に接続されている。そして、アクチュエータ２の出力軸は、可動体としての負荷６に連結されており、負荷６を回転駆動することができるようになっている。なお、負荷６は、アクチュエータ２によって駆動される可動体であって、減速機を設ける場合には当該減速機も負荷６に含まれる。   In this example, the actuator 2 is a hydraulic motor set to a bi-directional rotation type, and is connected to the variable displacement hydraulic pump 3 through a loop-shaped pipe line 5. The output shaft of the actuator 2 is connected to a load 6 as a movable body so that the load 6 can be rotationally driven. The load 6 is a movable body that is driven by the actuator 2, and when a reduction gear is provided, the reduction gear is also included in the load 6.

容量可変型油圧ポンプ３は、上述したように管路５の途中に設けられており、アクチュエータ２へ向けて圧油を吐出する双方向吐出型に設定される容量可変型の油圧ピストンポンプとされていて、傾転角を変更することで押しのけ容量の変更が可能となっており、さらに、入力軸が電動機４に連結されて当該電動機４の動力で回転駆動されるようになっている。なお、容量可変型油圧ポンプ３は、一方向吐出型とされてもよく、その場合には、アクチュエータ２を双方向へ回転させるために、管路５の途中に、圧油の供給方向を切換える切換弁を設けるようにしてもよい。   The variable displacement hydraulic pump 3 is provided in the middle of the pipe 5 as described above, and is a variable displacement hydraulic piston pump set to a bidirectional discharge type that discharges pressure oil toward the actuator 2. In addition, the displacement can be changed by changing the tilt angle, and the input shaft is connected to the electric motor 4 and is driven to rotate by the power of the electric motor 4. The variable displacement hydraulic pump 3 may be a one-way discharge type. In this case, the pressure oil supply direction is switched in the middle of the pipe line 5 in order to rotate the actuator 2 in both directions. A switching valve may be provided.

なお、この実施の形態の場合、管路５には、容量可変型油圧ポンプ３とアクチュエータ２の間同士を接続する補償通路７が設けられており、この補償通路７の途中にはアキュムレータ１０と、逆止弁８，９が配されて、作動油の油温変化をアキュムレータ１０で吸収することができるようになっている。 In the case of this embodiment, the conduit 5 is provided with a compensation passage 7 that connects the variable displacement hydraulic pump 3 and the actuator 2, and an accumulator 10 is provided in the middle of the compensation passage 7. The check valves 8 and 9 are arranged so that the accumulator 10 can absorb the oil temperature change of the hydraulic oil.

コントローラＣは、外部からの角度指令の入力を受けると、回転角センサ１１が検出する負荷６の回転角θから負荷６を駆動するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントを求め、電動機４の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を調節しつつ、負荷６の角度を角度指令通りに制御するようになっている。また、コントローラＣは、電動機４の電流と回転速度をフィードバックして電動機４を制御することができるようになっているが、回転位置をもフィードバックして電動機４を制御してもよい。なお、駆動源は、電動機４以外にも容量可変型油圧ポンプ３を駆動することができるものを使用できる。また、角度指令は、外部からの入力を受けるのではなく、駆動ユニット１が使用される機器によっては、コントローラＣで生成することもできる。   When receiving an angle command input from the outside, the controller C obtains the load inertia moment of the actuator 2 that drives the load 6 from the rotation angle θ of the load 6 detected by the rotation angle sensor 11, and the displacement capacity Va of the electric motor 4 is calculated. The angle of the load 6 is controlled according to the angle command while adjusting the ratio of the displacement Vp of the variable displacement hydraulic pump 3. Further, the controller C can control the electric motor 4 by feeding back the electric current and the rotational speed of the electric motor 4, but may control the electric motor 4 by feeding back the rotation position. In addition to the electric motor 4, a driving source that can drive the variable displacement hydraulic pump 3 can be used. In addition, the angle command can be generated by the controller C depending on the device in which the drive unit 1 is used, instead of receiving an external input.

また、コントローラＣは、たとえば、容量可変型油圧ポンプ３の傾転角を変更するシリンダ装置やアクチュエータ等の押しのけ容積調整機構１２へ指令を与えることで電動機４の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を変更することができるようになっている。   The controller C gives a displacement capacity Va of the electric motor 4 and a displacement variable hydraulic pump by giving a command to a displacement adjusting mechanism 12 such as a cylinder device or an actuator that changes the tilt angle of the variable displacement hydraulic pump 3, for example. The ratio of the displacement capacity Vp of 3 can be changed.

このように構成された駆動ユニット１にあっては、駆動源としての電動機４のトルクからアクチュエータ２の出力角度θａまでの伝達関数Ｐ（ｓ）が一定となるようにアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比を調節することで、制御性能の劣化を防止する。このアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比を調節する制御について詳細に説明する。   In the drive unit 1 configured as described above, the displacement volume Va of the actuator 2 is set so that the transfer function P (s) from the torque of the electric motor 4 as a drive source to the output angle θa of the actuator 2 is constant. By adjusting the ratio of the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump 3, deterioration of the control performance is prevented. The control for adjusting the ratio of the displacement volume Va of the actuator 2 and the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump 3 will be described in detail.

まず、電動機４のトルクτｍ、アクチュエータ２の出力角度θａまでの伝達関数（ｓ）を考えると、伝達関数Ｐ（ｓ）は、負荷６を駆動するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントをＩａ、容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントをＩｐ、電動機４の慣性モーメントをＩｍ、アクチュエータ２の押しのけ容積をＶａ、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積をＶｐ、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数をＫとすると、以下の式（１）で表現される。

Figure 0006006512
式（１）から駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋは、以下の式（２）に示すように、表すことができる。
Figure 0006006512
 ここで、式（１）中の駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋが一定であれば、負荷６が回転し姿勢を変えてアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａが変化しても、伝達関数Ｐ（ｓ）には変化が無く、電動機４から入力されるトルクτｍに対するアクチュエータ２の応答である出力角度θａは負荷６の姿勢変化前後で変化しないことになる。式（２）から、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋを一定とするためには、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａの変化に応じて、のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比を変化させてやればよい。アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａの変化は、予めアクチュエータ２の回転中心と負荷６の重心までの距離、負荷６の質量および回転角センサ１１で検出する負荷６の回転角θとから求めることができる。そこで、式（２）を変形して、式（３）を得る。
Figure 0006006512
 式（３）は、アクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比（Ｖｐ／Ｖａ）を変数と看做すと、二次方程式の解の公式から、式（４）を得る。
Figure 0006006512
 この実施の形態では、アクチュエータ２は容量可変ではないので、Ｖａ＝一定であるので、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐが一義的に定まる。ただし、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋは、式（２）と式（４）のルート内が正の符号をとることが条件となるので、式（５）の範囲内で設定される。なお、Ｉａｍａｘは、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａの最大値である。
Figure 0006006512
 このように、本実施の形態における駆動ユニット１にあっては、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋを予め決めておけば、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐを負荷６の姿勢変化に応じて変化させることで、負荷６が回転し姿勢を変えてアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａが変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントが一定となって伝達関数Ｐ（ｓ）には変化が無い。 First, considering the torque τm of the electric motor 4 and the transfer function (s) up to the output angle θa of the actuator 2, the transfer function P (s) is the load inertia moment of the actuator 2 that drives the load 6, Ia, and the variable capacity type. The inertia moment of the hydraulic pump 3 is Ip, the inertia moment of the electric motor 4 is Im, the displacement volume of the actuator 2 is Va, the displacement volume of the variable displacement hydraulic pump 3 is Vp, and the reciprocal of the equivalent inertia moment in terms of drive source shaft is K. Then, it is expressed by the following formula (1).
Figure 0006006512
 From equation (1), the reciprocal number K of the equivalent moment of inertia in terms of the drive source axis can be expressed as shown in equation (2) below.
Figure 0006006512
 Here, if the reciprocal number K of the equivalent inertia moment converted to the drive source axis in the equation (1) is constant, even if the load inertia moment Ia of the actuator 2 changes due to the load 6 rotating and changing its posture, the transfer function There is no change in P (s), and the output angle θa which is the response of the actuator 2 to the torque τm input from the electric motor 4 does not change before and after the posture change of the load 6. From equation (2), in order to make the reciprocal K of the equivalent inertia moment converted to the drive source axis constant, the displacement volume Va of the actuator 2 and the variable displacement hydraulic pressure according to the change of the load inertia moment Ia of the actuator 2 The ratio of the displacement volume Vp of the pump 3 may be changed. The change in the load inertia moment Ia of the actuator 2 can be obtained in advance from the distance between the rotation center of the actuator 2 and the center of gravity of the load 6, the mass of the load 6, and the rotation angle θ of the load 6 detected by the rotation angle sensor 11. . Therefore, Equation (2) is modified to obtain Equation (3).
Figure 0006006512
 When the ratio (Vp / Va) of the displacement volume Va of the actuator 2 and the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump 3 is regarded as a variable, the equation (3) can be expressed by the equation (4) )
Figure 0006006512
 In this embodiment, since the actuator 2 is not variable in capacity, Va = constant, so that the displacement volume Vp of the variable capacity hydraulic pump 3 is uniquely determined. However, the reciprocal number K of the equivalent moment of inertia in terms of the drive source axis is set within the range of the equation (5) because the route in the equations (2) and (4) has a positive sign. The Note that Ia max is the maximum value of the load inertia moment Ia of the actuator 2.
Figure 0006006512
 As described above, in the drive unit 1 according to the present embodiment, the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump 3 is set to the posture of the load 6 if the reciprocal number K of the equivalent moment of inertia converted to the drive source axis is determined in advance. By changing according to the change, even if the load 6 rotates and changes its posture and the load inertia moment Ia of the actuator 2 changes, the equivalent inertia moment in terms of the drive source axis becomes constant and the transfer function P (s) is obtained. There is no change.

そして、コントローラＣは、回転角センサ１１が検出する負荷６の回転角θからアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めて、電動機４の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を調節して駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とするように制御しつつ、角度指令から、電動機４の出力するトルクを求めて電動機４を駆動することで、角度指令の通りに負荷６を所望する姿勢へ正確に変位させることができる。なお、負荷６が複数の節をもたず重心位置が変化しないのであれば、回転角センサ１１が検出する負荷６の回転角θのみをモニタしていればアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めることができ、負荷６が多節をヒンジ結合したものであって節同士の相対位置が変化するような場合には、負荷６を構成する節の重心および質量を予め分かっていれば、節同士の角度をモニタすればアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めることができので、その場合には、節同士の回転角を検出してモニタするようにすればよく、また、質量の変化がある場合にはロードセル等で検出してアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めればよい。   Then, the controller C obtains the load inertia moment Ia of the actuator 2 from the rotation angle θ of the load 6 detected by the rotation angle sensor 11, and the ratio between the displacement capacity Va of the electric motor 4 and the displacement capacity Vp of the variable displacement hydraulic pump 3. Is adjusted so that the equivalent moment of inertia in terms of the drive source axis is constant, and the torque output from the motor 4 is obtained from the angle command to drive the motor 4, so that the load 6 is driven according to the angle command. Can be accurately displaced to a desired posture. If the load 6 does not have a plurality of nodes and the position of the center of gravity does not change, the load inertia moment Ia of the actuator 2 is obtained if only the rotation angle θ of the load 6 detected by the rotation angle sensor 11 is monitored. In the case where the load 6 is a multi-node hinged connection and the relative positions of the nodes change, if the center of gravity and mass of the nodes constituting the load 6 are known in advance, the nodes 6 If the angle is monitored, the load inertia moment Ia of the actuator 2 can be obtained. In this case, the rotation angle between the nodes may be detected and monitored, and there is a change in mass. For this, the load inertia moment Ia of the actuator 2 may be obtained by detection with a load cell or the like.

このように本実施の形態の駆動ユニット１にあっては、負荷６が回転し姿勢を変えてアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａが変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とすることができ、電動機４から入力されるトルクτｍに対するアクチュエータ２の応答である出力角度θａは負荷６の姿勢変化前後で変化しないので、制御性能の劣化を防ぐことができる。   As described above, in the drive unit 1 of the present embodiment, the equivalent inertia moment in terms of the drive source axis is made constant even if the load 6 rotates and changes its posture and the load inertia moment Ia of the actuator 2 changes. Since the output angle θa, which is the response of the actuator 2 to the torque τm input from the electric motor 4, does not change before and after the posture change of the load 6, it is possible to prevent deterioration of the control performance.

そして、アクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比（Ｖｐ／Ｖａ）を調節することができればよいから、アクチュエータ２を容量可変型油圧モータとして、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐだけでなく、アクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａをも可変にしても同様に制御性能の劣化を防止できる。この場合、比（Ｖｐ／Ｖａ）をパラメータとして押しのけ容積Ｖａ，Ｖｐを求めるためのマップを予め作成しておき、マップ演算によって各押しのけ容積Ｖａ，Ｖｐを求めるようにしてもよい。また、比（Ｖｐ／Ｖａ）に範囲を設定しその範囲毎に予め押しのけ容積Ｖａ或いは押しのけ容積Ｖｐを決めておくこともできる。たとえば、範囲毎に押しのけ容積Ｖａの値を決めておく場合、比（Ｖｐ／Ｖａ）が或る範囲内にあると、当該範囲の押しのけ容積Ｖａの値を用いて押しのけ容積Ｖｐを求めることができる。なお、アクチュエータ２は、揺動型のアクチュエータであっても直動型のアクチュエータであっても構わない。   Since the ratio (Vp / Va) between the displacement volume Va of the actuator 2 and the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump 3 only needs to be adjusted, the variable displacement hydraulic pump can be configured by using the actuator 2 as a variable displacement hydraulic motor. Even if the displacement volume Va of the actuator 2 is variable as well as the displacement volume Vp of 3, the deterioration of the control performance can be prevented. In this case, a map for obtaining the displacement volumes Va and Vp using the ratio (Vp / Va) as a parameter may be created in advance, and the displacement volumes Va and Vp may be obtained by map calculation. Further, a range may be set for the ratio (Vp / Va), and the displacement volume Va or the displacement volume Vp may be determined in advance for each range. For example, when the value of the displacement volume Va is determined for each range, if the ratio (Vp / Va) is within a certain range, the displacement volume Vp can be obtained using the value of the displacement volume Va in the range. . The actuator 2 may be an oscillating actuator or a direct acting actuator.

さらに、本実施の形態の駆動ユニット１にあっては、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐを可変にできるから、アクチュエータ２の使用可能範囲（出力トルクに対する回転速度の範囲）は、図２に示すように、押しのけ容積を可変にできない油圧ポンプで駆動した場合の範囲Ｄに範囲Ｅを加えた広範なものとすることができ、出力の小さい電動機４を選択することができ、駆動ユニット１を小型化することができる。なお、アクチュエータ２を容量可変型とする場合には、使用可能範囲を上記範囲Ｄ，Ｅよりもさらに広範なものとすることができる。   Furthermore, in the drive unit 1 of the present embodiment, the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump 3 can be made variable, so the usable range of the actuator 2 (the range of the rotational speed with respect to the output torque) is as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the range D can be made wider by adding the range E to the range D when driven by a hydraulic pump whose displacement cannot be varied, and the electric motor 4 having a small output can be selected. Can be miniaturized. When the actuator 2 is a variable capacity type, the usable range can be made wider than the above ranges D and E.

つづいて、この駆動ユニット１をショベルカーの可動部に適用した場合を例について説明する。ショベルカーは、図３に示すように、バケット２０と、バケット２０を図３中矢印方向へ回転自在に保持するバケットアーム２１と、当該バケットアーム２１を図３中矢印方向へ回転自在に保持するメインブーム２２と、当該メインブーム２２を図３中矢印方向へ回転自在に保持する旋回体２３と、当該旋回体２３を図３中矢印方向へ水平回転自在に保持する走行体としてのクローラ２４とを備え、さらに、旋回体２３とクローラ２４との間に設けられて当該クローラ２４に対して旋回体２３を水平回転方向へ駆動する駆動ユニットＡ１と、メインブーム２２と旋回体２３との間に当該旋回体２３に対してメインブーム２２を図３中矢印方向へ駆動する駆動ユニットＡ２と、バケットアーム２１とメインブーム２２との間に設けられて当該メインブーム２２に対してバケットアーム２１を図３中矢印方向へ駆動する駆動ユニットＡ３と、バケット２０とバケットアーム２１との間に設けられて当該バケットアーム２１に対してバケット２０を図３中矢印方向へ駆動する駆動ユニットＡ４とを備えて構成されている。これら駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、図示はしないが、いずれも上記した駆動ユニット１と同様の構成とされているが、各駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の容量可変型油圧ポンプ３の傾転角の制御は一つのコントローラＣにて制御されるようになっている。   Next, an example in which the drive unit 1 is applied to a movable part of a shovel car will be described. As shown in FIG. 3, the shovel car holds a bucket 20, a bucket arm 21 that rotatably holds the bucket 20 in the arrow direction in FIG. 3, and a bucket arm 21 that rotatably rotates in the arrow direction in FIG. 3. A main boom 22, a swinging body 23 that rotatably holds the main boom 22 in the direction of the arrow in FIG. 3, and a crawler 24 as a traveling body that holds the swinging body 23 in the direction of the arrow in FIG. And a drive unit A1 provided between the revolving unit 23 and the crawler 24 and driving the revolving unit 23 in the horizontal rotation direction with respect to the crawler 24, and between the main boom 22 and the revolving unit 23. A drive unit A2 that drives the main boom 22 in the direction of the arrow in FIG. 3 is provided between the bucket 20 and the bucket arm 21 for driving the bucket arm 21 in the direction of the arrow in FIG. And a drive unit A4 for driving the motor. Although not shown, these drive units A1, A2, A3, and A4 are all configured in the same manner as the drive unit 1 described above. However, the variable displacement hydraulic pumps of the drive units A1, A2, A3, and A4 The tilt angle 3 is controlled by one controller C.

つまり、このショベルカーにおけるバケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２、旋回体２３およびクローラ２４は、それぞれが可動体としてヒンジ結合されており、この場合、各可動体が一つの節を構成して、５節ヒンジ連結リンクを構成している。   That is, the bucket 20, bucket arm 21, main boom 22, revolving body 23, and crawler 24 in this shovel car are hinged as movable bodies, and in this case, each movable body constitutes one node. A 5-joint hinge link is constructed.

ここで、駆動ユニットＡ１は、クローラ２４に対して旋回体２３を水平回転方向へ駆動することになるが、旋回体２３にはバケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２および駆動ユニットＡ２，Ａ３，Ａ４が取り付けられているので、駆動ユニットＡ１におけるアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ１と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ１の比を求める際に考慮するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ１を求めるには、バケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２および駆動ユニットＡ２，Ａ３，Ａ４の慣性モーメントと、旋回体２３の姿勢の他にバケット２０、バケットアーム２１およびメインブーム２２の姿勢も考慮される。 Here, the drive unit A1 drives the revolving unit 23 in the horizontal rotation direction with respect to the crawler 24. The revolving unit 23 includes the bucket 20, the bucket arm 21, the main boom 22, and the drive units A2, A3. since A4 is attached, to obtain the moment of inertia Ia 1 that considers the actuator 2 when determining the displacement ratio of volume Vp 1 volume Va 1 and the variable displacement hydraulic pump 3 displacement of the actuator 2 in the drive unit A1 In addition to the moment of inertia of the bucket 20, bucket arm 21, main boom 22, and drive units A 2, A 3, A 4, the attitude of the bucket 20, bucket arm 21 and main boom 22 is taken into account in addition to the attitude of the swing body 23.

同様に、駆動ユニットＡ２は、旋回体２３に対してメインブーム２２を回転方向へ駆動することになるが、メインブーム２２にはバケット２０、バケットアーム２１および駆動ユニットＡ３，Ａ４が取り付けられているので、駆動ユニットＡ２におけるアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ２と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ２の比を求める際に考慮するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ２を求めるには、バケット２０、バケットアーム２１および駆動ユニットＡ３，Ａ４の慣性モーメントと、メインブーム２２の姿勢の他にバケット２０およびバケットアーム２１の姿勢も考慮される。 Similarly, the drive unit A2 drives the main boom 22 in the rotational direction with respect to the revolving structure 23. The bucket 20, bucket arm 21, and drive units A3 and A4 are attached to the main boom 22. Therefore, in order to obtain the load inertia moment Ia 2 of the actuator 2 to be considered when obtaining the ratio of the displacement volume Va 2 of the actuator 2 and the displacement volume Vp 2 of the variable displacement hydraulic pump 3 in the drive unit A2, the bucket 20, In addition to the moment of inertia of the arm 21 and the drive units A3 and A4 and the posture of the main boom 22, the posture of the bucket 20 and the bucket arm 21 is also considered.

さらに、駆動ユニットＡ３は、メインブーム２２に対してバケットアーム２１を回転方向へ駆動することになるが、バケットアーム２１にはバケット２０および駆動ユニットＡ４が取り付けられているので、駆動ユニットＡ３におけるアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ３と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ３の比を求める際に考慮するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ３を求めるには、バケット２０および駆動ユニットＡ３の慣性モーメントと、バケットアーム２１の姿勢の他にバケット２０の姿勢も考慮される。 Further, the drive unit A3 drives the bucket arm 21 in the rotational direction with respect to the main boom 22, but since the bucket 20 and the drive unit A4 are attached to the bucket arm 21, the actuator in the drive unit A3 In order to obtain the load inertia moment Ia 3 of the actuator 2 to be considered when obtaining the ratio of the displacement volume Va 3 of 2 and the displacement volume Vp 3 of the variable displacement hydraulic pump 3, the inertia moment of the bucket 20 and the drive unit A3, In addition to the posture of the bucket arm 21, the posture of the bucket 20 is also considered.

以下、各駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４におけるアクチュエータ２の押しのけ容積と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積の比の求め方について詳細に説明する。   Hereinafter, a method of obtaining the ratio of the displacement volume of the actuator 2 and the displacement volume of the variable displacement hydraulic pump 3 in each drive unit A1, A2, A3, A4 will be described in detail.

まず、駆動ユニットＡ４のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ４と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ４の比（Ｖｐ４／Ｖａ４）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ４を代入することで求めることができる。ここで、バケット２０の慣性モーメントをＩ４とし、バケット２０の質量をＭ４とすると、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ４は、以下の式（６）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ４は、駆動ユニットＡ４の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ４は、駆動ユニットＡ４の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ４は、駆動ユニットＡ４の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（６）中の４ＸＧ４および４ＺＧ４は、それぞれ、バケット２０の回転中心を原点とする座標系Σ４におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。

Figure 0006006512
ただし、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ４は、以下の式（７）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ４ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ４の最大値である。
Figure 0006006512
 つづいて、駆動ユニットＡ３のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ３と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ３の比（Ｖｐ３／Ｖａ３）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ３を代入することで求めることができる。ここで、駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の慣性モーメントをＩ３とし、駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の質量をＭ３とすると、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ３は、以下の式（８）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ３は、駆動ユニットＡ３の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ３は、駆動ユニットＡ３の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ３は、駆動ユニットＡ３の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（８）中の３ＸＧ３および３ＺＧ３は、それぞれ、バケットアーム２１のメインブーム２２に対する回転中心を原点とする座標系Σ３における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、３ＸＧ４および３ＺＧ４は、それぞれ、座標系Σ３におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
Figure 0006006512
 ただし、座標系Σ３におけるバケット２０の重心位置の座標（３ＸＧ４，３ＺＧ４）は、以下の式（９）で表すことができる。
Figure 0006006512
 なお、式（９）中の３Ｔ４は、バケット２０の回転中心を原点とする座標系Σ４における座標をバケットアーム２１の回転中心を原点とする座標系Σ３の座標に変換する変換行列であり、以下の式（１０）で表すことができる。式（１０）中のθａ４は、駆動ユニットＡ４における回転角センサ１１で検出する角度であり、ＸＣ４およびＺｃ４は、座標系Σ３におけるバケット２０の回転中心のＸ軸およびＺ軸の座標である。
Figure 0006006512
 また、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ３は、以下の式（１１）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ３ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ３の最大値である。
Figure 0006006512
 さらに、駆動ユニットＡ２のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ２と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ２の比（Ｖｐ２／Ｖａ２）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ２を代入することで求めることができる。ここで、駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の慣性モーメントをＩ２とし、駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の質量をＭ２とすると、バケット２０、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ２は、以下の式（１２）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ２は、駆動ユニットＡ２の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ２は、駆動ユニットＡ２の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ２は、駆動ユニットＡ２の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（１２）中の２ＸＧ２および２ＺＧ２は、それぞれ、メインブーム２２の旋回体２３に対する回転中心を原点とする座標系Σ２における駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、２ＸＧ３および２ＺＧ３は、それぞれ、座標系Σ２における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、２ＸＧ４および２ＺＧ４は、それぞれ、座標系Σ２におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
Figure 0006006512
 ただし、座標系Σ２における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置の座標（２ＸＧ３，２ＺＧ３）は、以下の式（１３）で表すことができる。
Figure 0006006512
 なお、式（１３）中の２Ｔ３は、座標系Σ３における座標を座標系Σ２の座標に変換する変換行列であり、以下の式（１４）で表すことができる。式（１４）中のθａ３は、駆動ユニットＡ３における回転角センサ１１で検出する角度であり、ＸＣ３およびＺｃ３は、座標系Σ２におけるバケットアーム２１のメインブーム２２に対する回転中心のＸ軸およびＺ軸の座標である。
Figure 0006006512
 また、座標系Σ２におけるバケット２０の全体の重心位置の座標（２ＸＧ４，２ＺＧ４）は、以下の式（１５）で表すことができる。
Figure 0006006512
 また、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ２は、以下の式（１６）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ２ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ２の最大値である。
Figure 0006006512
 最後に、駆動ユニットＡ１のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ１と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ１の比（Ｖｐ１／Ｖａ１１）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ１を代入することで求めることができる。ここで、駆動ユニットＡ２と旋回体２３の全体の慣性モーメントをＩ１とし、駆動ユニットＡ２と旋回体２３の質量をＭ１とすると、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ１は、以下の式（１７）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ１は、駆動ユニットＡ１の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ１は、駆動ユニットＡ１の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ１は、駆動ユニットＡ１の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（１７）中の１ＸＧ１および１ＺＧ１は、それぞれ、旋回体２３のクローラ２４に対する回転中心を原点とする座標系Σ１における駆動ユニットＡ２と旋回体２３の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、１ＸＧ２および１ＺＧ２は、それぞれ、座標系Σ１における駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、１ＸＧ３および１ＺＧ３は、それぞれ、座標系Σ１における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、１ＸＧ４および１ＺＧ４は、それぞれ、座標系Σ１におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
Figure 0006006512
 ただし、座標系Σ１における駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の重心位置の座標（１ＸＧ２，１ＺＧ２）は、以下の式（１３）で表すことができる。
Figure 0006006512
 なお、式（１８）中の１Ｔ２は、座標系Σ２における座標を座標系Σ１の座標に変換する変換行列であり、以下の式（１９）で表すことができる。式（１９）中のθａ２は、駆動ユニットＡ２における回転角センサ１１で検出する角度であり、ＸＣ２およびＺｃ２は、座標系Σ１におけるメインブーム２２の回転中心のＸ軸およびＺ軸の座標である。
Figure 0006006512
 座標系Σ１における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置の座標（１ＸＧ３，１ＺＧ３）は、以下の式（２０）で表すことができる。
Figure 0006006512
 座標系Σ１におけるバケット２０の全体の重心位置の座標（１ＸＧ４，１ＺＧ４）は、以下の式（２１）で表すことができる。
Figure 0006006512
 また、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ１は、以下の式（２２）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ１ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ１の最大値である。
Figure 0006006512
 このように複数の可動体をヒンジ結合して各可動体を複数の駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で駆動する場合にあっても、可動体であるバケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２および旋回体２３が回転し姿勢を変えて負荷慣性モーメントＩａｎ（ｎ＝１，２，３，４）が変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とすることができ、電動機４から入力されるトルクτｍに対するアクチュエータ２の応答である出力角度θａは各可動体の姿勢変化前後で変化しないので、制御性能の劣化を防ぐことができる。 First, in order to obtain the ratio (Vp 4 / Va 4 ) of the displacement volume Va 4 of the actuator 2 of the drive unit A4 and the displacement volume Vp 4 of the variable displacement hydraulic pump 3, the load inertia moment Ia of the equation (4) is loaded. it can be obtained by substituting the inertia moment Ia 4. Here, assuming that the inertia moment of the bucket 20 is I 4 and the mass of the bucket 20 is M 4 , the load inertia moment Ia 4 of the actuator 2 can be obtained by calculating the following equation (6). K 4 is the reciprocal of the equivalent moment of inertia of the shaft 4 of the electric motor 4 of the drive unit A 4, Im 4 is the moment of inertia of the electric motor 4 of the drive unit A 4, and Ip 4 is a variable capacity of the drive unit A 4. This is the moment of inertia of the hydraulic pump 3. Further, 4 X G4 and 4 Z G4 in Expression (6) are the X-axis coordinate and the Z-axis coordinate of the gravity center position of the bucket 20 in the coordinate system Σ 4 with the rotation center of the bucket 20 as the origin, respectively.
Figure 0006006512
 However, the reciprocal K 4 of the equivalent moment of inertia converted to the drive source axis is set within the range of the following equation (7). Note that Ia 4max is the maximum value of the load inertia moment Ia 4 .
Figure 0006006512
 Subsequently, to obtain the ratio (Vp 3 / Va 3 ) of the displacement volume Va 3 of the actuator 2 of the drive unit A 3 and the displacement volume Vp 3 of the variable displacement hydraulic pump 3, the load inertia moment Ia of equation (4) is obtained. it can be obtained by substituting the moment of inertia Ia 3. Here, the total moment of inertia of the drive unit A4 and the bucket arm 21 and I 3, when the mass of the drive unit A4 and the bucket arm 21 and M 3, load inertia moment Ia 3 of the actuator 2, the following equation (8 ) Can be calculated. K 3 is the reciprocal of the equivalent moment of inertia of the electric motor 4 of the drive unit A 3 , Im 3 is the inertia moment of the electric motor 4 of the drive unit A 3, and Ip 3 is a variable capacity of the drive unit A 3. This is the moment of inertia of the hydraulic pump 3. Further, 3 X G3 and 3 Z G3 in formula (8), respectively, the center of gravity of the entire drive unit A4 and the bucket arm 21 rotation center relative to the main boom 22 of the bucket arm 21 in the coordinate system sigma 3 with its origin 3 X G4 and 3 Z G4 are the X-axis coordinate and the Z-axis coordinate of the gravity center position of the bucket 20 in the coordinate system Σ 3 , respectively.
Figure 0006006512
 However, the coordinates ( 3 X G4 , 3 Z G4 ) of the gravity center position of the bucket 20 in the coordinate system Σ 3 can be expressed by the following equation (9).
Figure 0006006512
 In Equation (9), 3 T 4 is a transformation matrix for converting the coordinates in the coordinate system Σ 4 having the rotation center of the bucket 20 as the origin into the coordinates of the coordinate system Σ 3 having the rotation center of the bucket arm 21 as the origin. And can be represented by the following formula (10). Theta a4 in Formula (10) is an angle detected by the rotation angle sensor 11 in the drive unit A4, X C4 and Z c4 are the coordinates of the X-axis and Z-axis of the center of rotation of the bucket 20 in the coordinate system sigma 3 It is.
Figure 0006006512
 Moreover, reciprocal K 3 equivalent moment of inertia of the driving source shaft conversion is set within the range of the following equation (11). Note that Ia 3max is the maximum value of the load inertia moment Ia 3 .
Figure 0006006512
 Furthermore, in order to obtain the ratio (Vp 2 / Va 2 ) of the displacement volume Va 2 of the actuator 2 of the drive unit A 2 and the displacement volume Vp 2 of the variable displacement hydraulic pump 3, the load inertia moment Ia of the equation (4) is loaded. it can be obtained by substituting the inertia moment Ia 2. Here, the total moment of inertia of the drive units A3 and the main boom 22 and I 2, when the mass of the drive unit A3 and the main boom 22 and M 2, the bucket 20, the load inertia moment Ia 2 of the actuator 2, the following It can be obtained by calculating equation (12). K 2 is the reciprocal of the equivalent moment of inertia of the shaft 4 of the electric motor 4 of the drive unit A 2, Im 2 is the moment of inertia of the electric motor 4 of the drive unit A 2, and Ip 2 is a variable capacity of the drive unit A 2. This is the moment of inertia of the hydraulic pump 3. Further, the 2 X G2 and 2 Z G2 in the formula (12), respectively, the center of gravity of the entire drive unit A3 and the main boom 22 and the rotation center in the coordinate system sigma 2 to the origin for the swing structure 23 of the main boom 22 an X-axis coordinate and a Z-axis coordinate of, 2 X G3 and 2 Z G3, respectively, X-axis coordinate and a Z-axis coordinate of the overall center of gravity of the drive unit A4 and the bucket arm 21 in the coordinate system sigma 2, 2 X G4 and 2 Z G4 are each X-axis coordinate and a Z-axis coordinate of the center of gravity of the bucket 20 in the coordinate system sigma 2.
Figure 0006006512
 However, the overall center of gravity of the coordinates of the drive unit A4 and the bucket arm 21 in the coordinate system Σ 2 (2 X G3, 2 Z G3) can be expressed by the following equation (13).
Figure 0006006512
 Note that 2 T 3 in Expression (13) is a transformation matrix that converts coordinates in the coordinate system Σ 3 to coordinates in the coordinate system Σ 2 , and can be represented by Expression (14) below. Theta a3 in formula (14) is an angle detected by the rotation angle sensor 11 in the drive unit A3, X C3 and Z c3 are X-axis of the center of rotation relative to the main boom 22 of the bucket arm 21 in the coordinate system sigma 2 And the coordinates of the Z axis.
Figure 0006006512
 Further, the coordinates ( 2 X G4 , 2 Z G4 ) of the entire gravity center position of the bucket 20 in the coordinate system Σ 2 can be expressed by the following equation (15).
Figure 0006006512
 Moreover, reciprocal K 2 equivalent moment of inertia of the driving source shaft conversion is set within the range of the following equation (16). Note that Ia 2max is the maximum value of the load inertia moment Ia 2 .
Figure 0006006512
 Finally, to obtain the ratio (Vp 1 / Va1 1 ) of the displacement volume Va 1 of the actuator 2 of the drive unit A 1 and the displacement volume Vp 1 of the variable displacement hydraulic pump 3, the load inertia moment Ia of equation (4) is obtained. it can be obtained by substituting the moment of inertia Ia 1. Here, the total moment of inertia of the drive unit A2 and the pivot member 23 and I 1, when the mass of the turning body 23 and the driving unit A2 and M 1, the load inertia moment Ia 1 of the actuator 2 has the following formula (17 ) Can be calculated. K 1 is the reciprocal of the equivalent moment of inertia of the motor 4 of the drive unit A 1 , Im 1 is the moment of inertia of the motor 4 of the drive unit A 1 , and Ip 1 is a variable capacity of the drive unit A 1. This is the moment of inertia of the hydraulic pump 3. Further, 1 X G1 and 1 Z G1 in the equation (17) are respectively the center-of-gravity positions of the drive unit A2 and the revolving unit 23 in the coordinate system Σ 1 with the rotation center of the revolving unit 23 relative to the crawler 24 as the origin. an X-axis coordinate and a Z axis coordinate, the 1 X G2 and 1 Z G2, respectively, an X-axis coordinate and a Z-axis coordinate of the overall center of gravity of the drive unit A3 and the main boom 22 in the coordinate system sigma 1, 1 X G3 and 1 Z G3 are the X-axis coordinate and the Z-axis coordinate of the center of gravity of the entire drive unit A4 and bucket arm 21 in the coordinate system Σ 1 , respectively. 1 X G4 and 1 Z G4 are the coordinates, respectively. an X-axis coordinate and a Z-axis coordinate of the center of gravity of the bucket 20 in the system sigma 1.
Figure 0006006512
 However, the coordinates ( 1 X G2 , 1 Z G2 ) of the center of gravity of the entire drive unit A3 and the main boom 22 in the coordinate system Σ 1 can be expressed by the following equation (13).
Figure 0006006512
 Note that 1 T 2 in Expression (18) is a transformation matrix that converts coordinates in the coordinate system Σ 2 to coordinates in the coordinate system Σ 1 , and can be expressed by Expression (19) below. Theta a2 in formula (19) is an angle detected by the rotation angle sensor 11 in the drive unit A2, X C2 and Z c2 is the rotation center of the main boom 22 in the coordinate system sigma 1 in the X-axis and Z-axis Coordinates.
Figure 0006006512
 The coordinates ( 1 X G3 , 1 Z G3 ) of the center of gravity of the entire drive unit A4 and bucket arm 21 in the coordinate system Σ 1 can be expressed by the following equation (20).
Figure 0006006512
 The coordinates ( 1 X G4 , 1 Z G4 ) of the entire center of gravity of the bucket 20 in the coordinate system Σ 1 can be expressed by the following equation (21).
Figure 0006006512
 Moreover, reciprocal K 1 equivalent moment of inertia of the driving source shaft conversion is set within the range of the following equation (22). Note that Ia 1max is the maximum value of the load inertia moment Ia 1 .
Figure 0006006512
 Thus, even when a plurality of movable bodies are hinged to drive each movable body with a plurality of drive units A1, A2, A3, A4, the bucket 20, bucket arm 21, and main boom 22 that are movable bodies are used. and the turning body 23 by changing the rotating posture load inertia Ia n (n = 1,2,3,4) is changed can also be a constant equivalent inertia moment of the driving source shaft conversion, the electric motor 4 Since the output angle θa, which is the response of the actuator 2 to the torque τm input from, does not change before and after the posture change of each movable body, it is possible to prevent deterioration of the control performance.

なお、上記説明では、駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をショベルカーへ適用した例を用いたが、駆動ユニット１，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、ショベルカー以外に適用することができるのは当然である。   In the above description, an example in which the drive units A1, A2, A3, and A4 are applied to a shovel car is used. However, the drive units 1, A1, A2, A3, and A4 can be applied to other than the shovel car. Is natural.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。   This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

１，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 駆動ユニット
２ アクチュエータ
３ 容量可変型油圧ポンプ
４ 駆動源としての電動機
６ 可動体としての負荷
２０ 可動体としてのバケット
２１ 可動体としてのバケットアーム
２２ 可動体としてのメインブーム
２３ 可動体としての旋回体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, A1, A2, A3, A4 Drive unit 2 Actuator 3 Variable capacity hydraulic pump 4 Electric motor 6 as a drive source Load 20 as a movable body Bucket 21 as a movable body Bucket arm 22 as a movable body Main as a movable body Boom 23 Revolving body as a movable body

Claims (6)

可動体を回転駆動するアクチュエータと、当該アクチュエータに圧油を供給して当該アクチュエータを駆動する容量可変型油圧ポンプと、当該容量可変型油圧ポンプを駆動する駆動源とを備えた駆動ユニットにおいて、上記駆動源のトルクから上記アクチュエータの出力角度までの伝達関数が一定となるように上記アクチュエータの押しのけ容積と上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積の比を調節することを特徴とする駆動ユニット。 In a drive unit comprising: an actuator that rotationally drives a movable body; a variable displacement hydraulic pump that supplies pressure oil to the actuator to drive the actuator; and a drive source that drives the variable displacement hydraulic pump. A drive unit characterized by adjusting a ratio of a displacement volume of the actuator and a displacement volume of the variable displacement hydraulic pump so that a transfer function from a torque of a drive source to an output angle of the actuator is constant. 上記アクチュエータの負荷慣性モーメントに基づいて上記アクチュエータの押しのけ容積と上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積の比を調節することを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。 2. The drive unit according to claim 1, wherein a ratio of a displacement volume of the actuator and a displacement volume of the variable displacement hydraulic pump is adjusted based on a load inertia moment of the actuator. 上記アクチュエータの負荷慣性モーメントを上記可動体の回転角に基づいて求めることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。 The drive unit according to claim 2, wherein a load inertia moment of the actuator is obtained based on a rotation angle of the movable body. 上記可動体がヒンジ結合される多節を備え、上記アクチュエータの負荷慣性モーメントを可動体の回転角および節同士の回転角に基づいて求めることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。 The drive unit according to claim 2, wherein the movable body includes a plurality of nodes to which the movable body is hinged, and a load inertia moment of the actuator is obtained based on a rotation angle of the movable body and a rotation angle between the nodes. 上記アクチュエータの負荷慣性モーメントＩａ、上記容量可変型油圧ポンプの慣性モーメントＩｐ、上記駆動源の慣性モーメントＩｍ、上記アクチュエータの押しのけ容積Ｖａ、上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積Ｖｐ、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋが次の関係を満たすように設定されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
Figure 0006006512
 The load inertia moment Ia of the actuator, the inertia moment Ip of the variable displacement hydraulic pump, the inertia moment Im of the drive source, the displacement volume Va of the actuator, the displacement volume Vp of the variable displacement hydraulic pump, and a drive source shaft equivalent The drive unit according to any one of claims 1 to 4, wherein an inverse number K of the equivalent moment of inertia is set so as to satisfy the following relationship.
Figure 0006006512
 上記アクチュエータは、容量可変型であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動ユニット。 The drive unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the actuator is of a variable capacity type.
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