JP6396733B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械向けの油圧ユニットにおいて、油圧ポンプを駆動するモータの制御に関する。

油圧ポンプにモータを連結し、油圧センサ等での検出値に基づいてフィードバック制御でモータを回転させ、これにより油圧を供給する油圧ユニットにおいては、油圧センサ等を備えているため、その検出値から油圧回路の異常検出をする各種の試みがなされている。

図４に従来技術の油圧ポンプを駆動するモータの制御装置のブロック図を示す。この油圧回路は、油圧ポンプ９と、上位制御装置１からの切替指令Ｓｓに基づいて油圧回路を切替えるソレノイド等の切替スイッチ１２ａ，１２ｂと、を備え、油圧シリンダ等のアクチュエータ１４ａ，１４ｂを動作させる。この油圧回路では、油圧ポンプ９と切替スイッチ１２ａ，１２ｂとの間に取り付けられた油圧センサ１０の油圧検出値Ｐｄをフィードバックする。そして、上位制御装置１より出力された油圧指令値Ｐｃと油圧検出値Ｐｄとの偏差を、油圧偏差として減算器２で算出する。速度指令演算器３は、油圧偏差に基づき比例・積分制御により速度指令値Ｖｃを出力する。

油圧ポンプ９を回転させるために、油圧ポンプ９にはモータ８が連結されており、このモータ８には、モータ位置検出器７が取り付けられている。このモータ位置検出器７が検出した位置検出値を微分器１５が微分し、モータの速度検出値Ｖｄを出力する。そして、速度指令値Ｖｃとモータの速度検出値Ｖｄの偏差を減算器４により求め、速度偏差として出力する。該速度偏差に基づき、トルク指令演算器５が比例・積分制御によりトルク指令Ｔｃを出力する。該トルク指令Ｔｃに基づき、インバータまでを含んだ電流制御器６がモータに電流を流し、モータを制御する。さらに、油圧異常検出器１７は、切替指令Ｓｓとアクチュエータ１４ａ，１４ｂの間に取り付けられた油圧センサ１３ａ，１３ｂで検出した油圧検出値Ｐａｄ，Ｐｂｄから、油圧が異常であることを検出し、上位制御装置へ異常であることを通知する。

図５に具体的な油圧異常検出器のブロック図を示す。油圧検出値Ｐａｄ，Ｐｂｄと切替指令Ｓｓにより、セレクタ１７３で選択された異常検出油圧閾値Ａａｐ，Ａｂｐを比較器１７４により比較する。比較結果よりカウンタ１７５が油圧低下時間を検出する。該油圧低下時間と切替指令Ｓｓによりセレクタ１７８で選択された異常検出時間閾値Ａａｔ，Ａｂｔを比較器１７９により比較する。アクチュエータ１４ａの何らかの異常でリーク量が大きい状態で動作した場合、油圧検出器Ｐａｄの低下する時間が長くなる。結果、カウンタで検出した油圧低下時間が長くなり、異常検出時間Ａａｔより長くなった場合に、閾値比較器１７９が異常であることを検出し、上位制御装置へ異常であることを通知し、操作者に油圧回路やアクチュエータが異常であることを知らせることができる。

特開２００５−１９５０８１号公報

図４に示した従来技術において、油圧ポンプの故障やポンプから切替スイッチの経路等での油圧回路でリーク等が発生した場合は、異常を検出できない課題がある。また、油圧センサが多数必要となり、コストアップする課題がある。

本発明は、上記課題に対してなされたものであり、モータにて油圧ポンプを回転させることで油圧を供給する油圧制御装置において、油圧ポンプと負荷との間に配置した油圧センサと、前記油圧センサからの油圧検出値と油圧指令値との差から速度指令値を出力する速度指令演算器と、モータの速度検出値と前記速度指令値との差からトルク指令値を算出するトルク指令値演算器と、前記トルク指令値に基づいてモータの電流を制御する電流制御部と、前記速度指令値または前記速度指令値に１次遅れのフィルタ処理した値と、前記上位制御装置から指示される油圧回路の負荷の動作状況と、に基づいて油圧回路の異常の有無を検出する油圧異常検出器と、を備えることを特徴とする。

本発明による油圧制御装置によれば、油圧センサを増やすことなく、安価に、また、アクチュエータだけでなく油圧ポンプの故障や、油圧ポンプから切替スイッチの経路等を含んだ油圧回路全体の異常を検出できる。

本発明の実施例を示すブロック図である。 本発明の実施例の油圧異常検出器を示すブロック図である。 本発明の実施例の油圧異常検出器を示すブロック図である。 従来技術を示すブロック図である。 従来技術の油圧異常検出器を示すブロック図である。

本発明の実施例について説明する。従来例と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。図１に本発明の油圧制御装置のブロック図を示す。油圧異常検出器１６は切替指令Ｓｓと速度指令値Ｖｃから、油圧が異常であることを検出し、上位制御装置へ異常であることを通知する。

図２に本発明の具体的な油圧異常検出器のブロック図を示す。速度指令値Ｖｃと切替指令Ｓｓによりセレクタ１６４で選択された異常流量閾値１６１，１６２，１６３を比較器１６５により比較し、速度指令値Ｖｃが異常流量閾値より大きい場合に、上位制御装置へ異常であることを通知する。

具体的には、流量は速度指令値とほぼ同値となる。また、アクチュエータ動作時の必要流量すなわち速度指令値は予め測定できる。よって、何らかの異常でリーク量が大きい状態でアクチュエータ１４ａが動作した場合、圧力検出値Ｐｄが所望の値となるようにモータを動作させるため、速度指令値が大きくなる。セレクタ１６４からの切替指令Ｓｓに基づいて切替スイッチＳａを動作させている際には、異常流量閾値としてアクチュエータＡａ用の値であるＡａｌを選択する。そして、速度指令値が異常流量閾値Ａａｌを超えた場合に、比較器１６５から上位制御装置へ異常であることが通知される。セレクタ１６４からの切替指令Ｓｓに基づいて切替スイッチＳｂを動作させている際には、異常流量閾値としてアクチュエータＡｂ用の値であるＡｂｌを選択する。そして、速度指令値が異常流量閾値Ａｂｌを超えた場合に、比較器１６５から上位制御装置へ異常であることが通知される。また、どの切替スイッチもオンさせていない場合、セレクタ１６４は、切替指令Ｓｓより異常流量閾値としてアクチュエータが何も動作していない場合の値であるＡを選択する。これにより、油圧ポンプの故障、油圧回路のリークが大きい場合でも、速度指令値が異常流量閾値Ａを超えた場合には比較器１６５から上位制御装置へ異常であることが通知される。異常流量閾値Ａは、アクチュエータが何も動作していない場合より少し大きな値に設定しておけば、より厳しく油圧回路の状況を確認でき、その状態で上位制御装置へ異常であることを通知でき、予防保全も可能となる。

図３に本発明の油圧異常検出器の他のブロック図を示す。従来例と同一要素には同一符号を付しており説明は省略する。速度指令値をローパスフィルタ１６６でフィルタ処理したフィルタ処理速度指令値と異常流量閾値を比較器１６５により比較し、速度指令値Ｖｃが異常流量閾値より大きい場合に、上位制御装置へ異常であることを通知する。

具体的には、アクチュエータ動作時には急激な油圧変化、定常動作時の油圧ポンプによるリップル等により、速度検出器はある程度の振幅をもって振動する。本振動によって、速度指令値Ｖｃも振動するため、異常流量閾値を設定する場合、過敏に異常検出しないように、大きい値を設定する必要がある。このような場合、フィルタ処理速度指令値を判定値に用いることで、より厳しくかつ正確に油圧回路の異常を検出できる。

１ 上位制御装置、２，４ 減算器、３ 速度指令演算器、５ トルク指令演算器、６ 電流制御器、７ モータ位置検出器、８ モータ、９ 油圧ポンプ、１０ 油圧センサ、１１ タンク、１２ａ，１２ｂ 切替スイッチ、１３ａ，１３ｂ 油圧センサ、１４ａ，１４ｂ アクチュエータ、１５ 微分器、１６，１７ 油圧異常検出器、１６１，１６２，１６３ 異常流量閾値、１６４ セレクタ、１６５ 比較器、１６６ ローパスフィルタ、１７１，１７２ 異常検出油圧閾値、１７３，１７８ セレクタ、１７４，１７９ 比較器、１７５ カウンタ、１７６，１７７ 異常検出時間閾値。

Claims (2)

1. モータにて油圧ポンプを回転させることで油圧を供給する油圧制御装置において、
   油圧ポンプと負荷との間に配置した油圧センサと、
   前記油圧センサからの油圧検出値と油圧指令値との差から速度指令値を出力する速度指令演算器と、
   モータの速度検出値と前記速度指令値との差からトルク指令値を算出するトルク指令値演算器と、
   前記トルク指令値に基づいてモータの電流を制御する電流制御部と、
   前記速度指令値と、上位制御装置から指示される油圧回路の負荷の動作状況と、に基づいて油圧回路の異常の有無を検出する油圧異常検出器と、
   を備え、
   前記油圧ポンプには、複数の負荷が並列で接続されており、
   前記油圧ポンプと各負荷との間には、前記油圧ポンプに接続される負荷を切り替える切替スイッチが設けられており、
   前記油圧センサは、前記油圧ポンプと前記切替スイッチとの間に一つ設けられている、
   ことを特徴とする油圧制御装置。
2. 請求項１の油圧制御装置であって、
   前記油圧異常検出器は、前記速度指令値に１次遅れ等フィルタ処理した値と、前記上位制御装置から指示される油圧回路の負荷の動作状況と、に基づいて油圧回路の異常の有無を検出する、ことを特徴とする油圧制御装置。