JPH03138468A - 油圧ポンプの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧ショベル等の土木・建設機械に使用する油
圧ポンプの制御装置に係わり、特に油圧ポンプの押しの
け容積を検出し、フィードバック制御によりその押しの
け容積を制御する油圧ポンプの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

油圧ショベル等の土木・建設機械においては、油圧ポン
プから吐出した圧油を方向切換弁を介して油圧アクチュ
エータに導き、これを駆動してブーム、アーム等の作業
部材を操作し、必要な作業を行う。油圧ポンプには固定
容量型と可変容量型とがあり、可変容量型を用いる場合
には油圧ポンプにポンプ容量を制御するための制御装置
が設けられる。

この油圧ポンプの制御装置の従来例としては、例えば　
特開昭６０−１２５４０２号 に記載のものがあり、この制御装置は、油圧ポンプの押
しのけ容積、斜板ポンプにあっては斜板の位置を検出す
る変位検出器と、油圧ポンプの斜板位置の目標値と変位
検出器で検出した斜板位置とから操作指令値を演算し、
対応する指令信号を出力するコントローラと、コントロ
ーラからの指令信号に基づき油圧ポンプの斜板を操作し
、ポンプ容量を制御するポンプレギュレータとを備え、
斜板の位置の目標値と変位検出器で検出した斜板の位置
との偏差が零になるようにフィードバック制御を行うも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この従来の制御装置では、変位検出器の
故障、変位検出器とコントローラ間の信号伝達経路の異
常等によりコントローラに入力される検出信号に異常が
生じた場合には、その異常な検出信号によりフィードバ
ック制御が行われるため、斜板位置が目標値から大きく
外れるなど油圧ポンプの容量制御ができなくなり、この
ため油圧アクチュエータの速度制御ができなくなり、極
めて危険な状態を招くという問題があった。

本発明の目的は、検出信号に異常が生じた場合でもポン
プ容量制御を可能とする油圧ポンプの制御装置を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的を達成するため、油圧ポンプ
の押しのけ容積を検出する検出手段と、前記油圧ポンプ
の押しのけ容積の目標値を演算し、この目標値と前記検
出手段で検出した押しのけ容積とから操作指令値を演算
し、対応する指令信号を出力する制御手段と、前記指令
信号に基づき油圧ポンプの押しのけ容積可変手段を操作
し、油圧ポンプの容量を制御するポンプレギュレータと
を備えた油圧ポンプの制御装置において、前記制御手段
は、前記押しのけ容積の目標値から基本指令値を求める
第１の制御経路、前記押しのけ容積の目標値と前記検出
手段で検出した押しのけ容積との偏差を求め、この偏差
から前記基本指令値に対する補正値を求める第２の制御
経路、および前記基本指令値に前記補正値を加算して前
記操作指令値を求める加算部を有する制御演算手段と、
前記検出手段の検出信号の異常を判定する異常判定手段
と、前記異常判定手段で前記検出信号の異常が判定され
たときに前記制御演算手段の第２の制御経路を遮断する
スイッチ手段とを備えたものが提供される。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、検出信号が正常
なときは第２の制御経路が機能し、押しのけ容積の目標
値と検出値との偏差から求めた補正値が第１の制御経路
で求めた基本指令値に加算され、フィードバック制御が
行われる。検出信号に異常が発生した場合にはスイッチ
手段により第２の制御経路が遮断され、第１の制御経路
で求めた基本指令値から直接操作指令値が求められ、油
圧ポンプはオープンループで制御される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図において、参照番号１は可変容量型の油圧ポンプ
であり、押しのけ容積可変機構、ずなわち、斜板２によ
り容量が制御される。油圧ポンプ１より吐出された圧油
は吐出管路３から方向切換弁４を経て、負荷である油圧
モータ５に供給され、これを駆動する。

参照番号６は油圧ポンプ１の制御装置であり、差圧計７
、圧力検出器８、変位検出器９のセンサ群と、コントロ
ーラー０と、電磁比例弁１１と、ポンプレギュレーター
２とからなっている。

差圧計７は油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐ８と油圧モータ５
の負荷圧力ＰＬとの差圧ΔＰを検出し、圧力検出器８は
油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｓを検出し、変位検出器９は
油圧ポンプ１の斜板２の位置、すなわち、押しのけ容積
を検出し、それぞれ対応する電気信号をコントローラー
０に送る。コントローラー０はこれら検出信号に基づき
油圧ポンプ１の斜板２の目標位置を演算し、対応する指
令信号Ｘを出力する。電磁比例弁１１はこの指令信号Ｘ
を油圧信号に変換し、これをポンプレギュレータ１２に
負荷する。

ポンプレギュレーター２は、油圧ポンプｌの斜板２を駆
動するサーボシリンダ１３と、サーボシリンダ１３の動
きを決めるサーボ制御弁１４とを有し、サーボ制御弁１
４は一端に電磁比例弁１１からの油圧信号が導かれる受
圧部１５を有し、他端にばね１６を有し、サーボ制御弁
１４は受圧部１５に導かれる油圧信号のレベルに応じて
ばね１６に対抗して図示左方に駆動され、サーボシリン
ダ１３のピストンの位置、すなわち、油圧ポンプ１の斜
板２の位置を決定する。サーボシリンダー３およびサー
ボ制御弁１４にはサーボシリンダー３の駆動用の流体と
して油圧ポンプ１の吐出圧力がチエツク弁１７を介して
導かれる。

参照番号１８はパイロットポンプであり、そのパイロッ
ト圧力はリリーフ弁１９により設定される。このパイロ
ット圧力は電磁比例弁１１に送られ、油圧信号の油圧源
とされる。また、パイロット圧力はチエツク弁２０を介
して上述したチエツク弁１７の下流に導かれ、油圧ポン
プ１の吐出圧力が低いときにサーボシリンダー３の駆動
用の第２の流体として用いられる。なお、２１はタンク
である。

コントローラー０で行われる演算の内容を機能ブロック
図で第２図に示す。

第２図において、参照番号３０は差圧ΔＰとポンプ吐出
圧力Ｐｓとから油圧ポンプ１の斜板２の目標位置θ０を
演算するブロックであり、参照番号３１はその目標位置
θ０から指令信号Ｘを生成するブロックである。

ブロック３０において、ブロック３２では差圧ΔＰから
差圧ΔＰを目標差圧ΔＰａに保持するための差圧目標吐
出量θΔｐの変化速度θΔｐが求められ、この変化速度
θΔｐを積分ブロック３３で積分して差圧目標吐出量θ
Δｐを求める。一方、ブロック３４では、油圧ポンプ１
の吐出圧力Ｐｓから予め記憶した入力トルク制限関数に
基づき入力制限目標吐出量θＴを求める。このようにし
て求めた２つの目標値θΔｐ、θＴは最小値選択ブロッ
ク３５でそのうちの小値が選択され、油圧ポンプ１の押
しのけ容積の目標値、すなわち、斜板２の目標位置θ０
が決定される。

ブロック３１は第１の制御経路３６と第２の制御経路３
７とを有し、第１の制御経路３６ではブロック３８にお
いて斜板２の目標位置θ０を予め記憶した関係に基づき
基本指令値ｔｏに変換する。

この関数は電磁比例弁１１の特性に応じて斜板２の目標
位置θ０を基本指令室ｔｏに変換するためのものである
。

第２の制御経路３７においては、減算部３９で斜板２の
目標位置θ０と変位検出器９で検出した斜板２の位置θ
との偏差がとられ、スイッチ機能を有するブロック４０
を経てブロック４１で比例定数Ｋを掛けて補正値ｉｃを
得る。

ブロック３８で得た基本指令値ｔｏとブロック４１で得
た補正値ｉｃとは加算部４２で加算され、操作指令値ｉ
ｘが得られ、操作指令値ｉｘは増幅器４３で増幅され、
指令信号Ｘに変換される。

一方、変位検出器９で得た斜板２の位置θの検出信号は
異常判定ブロック４４に送られ、その検出信号が異常か
どうかが判定される。この判定は、例えば正常時の検出
信号のレベル範囲を予め記憶しておき、検出信号のレベ
ルがその範囲内かどうかを見ることにより行うことがで
き、検出信号がその範囲を逸脱すると異常であると判定
される。

ブロック４４は、検出信号が正常のときはレベル０の信
号を出力し、異常が判定されるとレベル１の信号を出力
する。この信号はブロック４０に送られ、ブロック４０
は信号が０のときは図示の位置にあり、偏差Δθをブロ
ック４１に伝達し、信号が１になると第２の制御経路３
７を遮断し、予め用意したブロック４５のΔθ＝０の値
を出力する。このため、補正値１ｃ＝Ｑとなり、加算部
４２では基本指令値ｔｏの値がそのまま操作指令値ｉｘ
となる。

次に、このように構成した本実施例の動作を説明する。

まず、前段のブロック３０において、差圧目標０ 吐出量θΔｐが入力制限目標吐出量θＴよりも小さいと
きは、最小値選択ブロック３５において差圧目標吐出量
θΔｐが選択され、これが斜板目標位置θ０となる。こ
のため、油圧ポンプ１の斜板２の位置は、差圧ΔＰが目
標差圧ΔＰＯに保持されるよう制御される。すなわち、
油圧ポンプ１の吐出量はロードセンシング制御される。

油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐｓが増大し、入力制限目標吐
出量θＴが差圧目標吐出量θΔｐよりも小さくなると、
最小値選択ブロック３５において入力制限目標吐出量θ
Ｔが選択され、これが斜板目標位置θ０となる。このた
め、油圧ポンプ１の斜板２の位置目標値θ０は入力制限
目標吐出量０丁に制限され、油圧ポンプ１の入力制限制
御を行う。

後段のブロック３１においては、変位検出器９の検出信
号に異常がないときは、異常判定ブロック４４はレベル
Ｏの信号を出力し、ブロック４０は図示の位置にあり、
第２の制御経路３７は遮断されないので、ブロック３０
で求めた斜板目標位置θ０から第１の制御経路３６では
基本指令値１１ ０が求められ、第２の制御経路３７では偏差Δθに応じ
た補正値ｉｔが求められ、これらが加算されて操作指令
値ｉｚが求められる。したがって、電磁比例弁１１−に
はこの操作指令値ｉｘに対応する指令信号Ｘが送られ、
油圧ポンプ１の斜板位置がこれに応じて制御される。す
なわち、検出した斜板位置θが目標位置θ０よりも大き
いときは補正値ｉｃとして偏差Δθに応じた負の値が演
算されるので、操作指令値ｉｘは基本指令値ｔｏよりも
小さくなるように補正され、偏差Δθが小さくなるよう
に斜板位置が制御される。逆の場合は、補正値ｉｃとし
て正の値が演算されるので、操作指令値ｉｘは基本指令
値１０より大きくなるように補正され、同様に偏差Δθ
が小さくなるように斜板位置が制御される。換言すれば
、第１の制御経路３６と第２の制御経路３７が組み合わ
さってフィードバック制御系を構成し、油圧ポンプ１の
斜板２はフィードバック制御される。

一方、変位検出器９が故障したり、変位検出器９からコ
ントローラ１０に至る信号伝達系に異常２ が生じるなどして、変位検出器９の検出信号に異常が発
生した場合には、異常判定ブロック４４からはレベル１
の信号が出力され、ブロック４０は第２の制御経路３７
を遮断し、補正値ｔｃは１ｃ＝０となる。このため、操
作指令値ｉｘとしては基本補正値ｉｏに等しい値が求め
られ、油圧ポンプ１の斜板２はこの操作指令値ｉｘによ
り制御される。すなわち、第２の制御経路３７を遮断し
ても、第１の制御経路３６はオープンループの制御系と
して機能し、油圧ポンプ１の斜板位置はそのオープンル
ープにより制御される。したがって、検出信号に異常が
生じても油圧ポンプ１の容量制御が可能であり、油圧ポ
ンプ１の容量制御が不能になることにより油圧モータ５
の動作速度が制御できなくなり、危険な状態を招くこと
を防止できる。

したがって、本実施例によれば、変位検出器９からの検
出信号が正常な場合は、電磁比例弁１１をフィードバッ
ク制御により制御するので、油圧ポンプ１の正確な容量
制御が可能となり、変位検３ 小器９からの検出信号に異常が生じた場合には、オープ
ンループによる制御で電磁比例弁１１を制御するので、
油圧ポンプ１が制御不能に陥ることがなく、信頼性の向
上を図ることができる。また、基本指令値と補正値の加
算により操作指令値を求めるので、補正値の比例定数Ｋ
を大きくしないでも所要の即応性および安定性を得るこ
とができる。

なお、以上の実施例では、ブロック３０でロードセンシ
ング制御と入力トルク制限制御を組み合わせて斜板目標
位置θ０を演算したが、斜板目標位置θ０の演算はこれ
に限定されるものではなく、その他の任意の手法を採用
できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、検出信号に異常が生じた場合でもポン
プ容量制御が可能であるので、ポンプ容量制御の信頼性
を向上し、油圧アクチュエータの速度制御の安全性を確
保することができる。さらに基本指令値と補正値の加算
により操作指令値を求めるので、補正値の比例定数Ｋを
大きくしないでも所要の即応性および安定性を得ること
ができ４ る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による制御装置を適用した油
圧回路を示す概略図であり、第２図は、第１図に示すコ
ントローラの演算内容を示す機能ブロック図である。 符号の説明 １・・・油圧ポンプ ２・・・斜板（押しのけ容積可変手段）９・・・変位検
出器 １０・・・コントローラ（制御手段） １２・・・ポンプレギュレータ ３６・・・第１の制御経路 ３７・・・第２の制御経路 ４０・・・スイッチ手段 ４２・・・加算部 ４４・・・異常判定ブロック θ０・・・斜板目標位置 ｉｏ・・・基本指令値 Δθ・・・偏差 ｉｃ・・・補正値 ｉｘ・・・操作指令値 Ｘ・・・指令信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧ポンプの押しのけ容積を検出する検出手段と
   、前記油圧ポンプの押しのけ容積の目標値を演算し、こ
   の目標値と前記検出手段で検出した押しのけ容積とから
   操作指令値を演算し、対応する指令信号を出力する制御
   手段と、前記指令信号に基づき油圧ポンプの押しのけ容
   積可変手段を操作し、油圧ポンプの容量を制御するポン
   プレギュレータとを備えた油圧ポンプの制御装置におい
   て、 前記制御手段は、前記押しのけ容積の目標値から基本指
   令値を求める第１の制御経路、前記押しのけ容積の目標
   値と前記検出手段で検出した押しのけ容積との偏差を求
   め、この偏差から前記基本指令値に対する補正値を求め
   る第２の制御経路、および前記基本指令値に前記補正値
   を加算して前記操作指令値を求める加算部を有する制御
   演算手段と、前記検出手段の検出信号の異常を判定する
   異常判定手段と、前記異常判定手段で前記検出信号の異
   常が判定されたときに前記制御演算手段の第２の制御経
   路を遮断するスイッチ手段とを備えることを特徴とする
   油圧ポンプの制御装置。