JPH08284840A - 可変容量形ポンプの制御装置 - Google Patents
可変容量形ポンプの制御装置Info
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- JPH08284840A JPH08284840A JP8294795A JP8294795A JPH08284840A JP H08284840 A JPH08284840 A JP H08284840A JP 8294795 A JP8294795 A JP 8294795A JP 8294795 A JP8294795 A JP 8294795A JP H08284840 A JPH08284840 A JP H08284840A
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Abstract
からの作動油の圧力を高い応答速度で制御し、かつ電磁
リリーフ弁からのリリーフ流量をできるだけ小さくする
こと。 【構成】 ポンプからの作動油の圧力を電磁リリーフ弁
の制御によって、第1の負帰還回路を用いて目標圧力と
し、圧力制御を高い応答速度で行う。リリーフ流量をで
きるだけ小さくするために、作動油の検出圧力が目標圧
力を超えるとき、第1負帰還回路の圧力補正信号に対応
する電磁リリーフ弁の圧力オーバライド特性によるリリ
ーフ流量が小さくなるように、作動油の検出流量の信号
から圧力補正信号を減算して吐出流量を小さくし、電磁
リリーフ弁のクラッキング圧付近の目標圧力でのわずか
なリリーフ流量とする。
Description
シアルピストンポンプなどの可変容量形ポンプからの作
動油の圧力と流量とを制御するための装置に関する。
ば射出成形機において、または金属板などを塑性変形加
工する油圧プレスなどにおいて、使用される。たとえば
射出成形機では、油圧ピストンによって、溶融された合
成樹脂をたとえば0.2秒間の短時間に予め定める圧力
を保ちつつ、合成樹脂の流量に応じて、その油圧ピスト
ンを駆動する作動油の流量を制御させるような高精度・
高応答の制御特性が要求される。
3に開示されており、この先行技術では、可変容量形斜
板式アキシアルピストンポンプにおける可変要素である
斜板を、油圧シリンダによって駆動して、その傾斜角度
を制御し、これによって傾斜角度に対応した作動油の吐
出流量を制御し、かつ作動油の吐出圧力を制御する。射
出成形機における射出工程では、金型の形状および合成
樹脂材料にもよるが、上述のように、射出圧力を一定に
保ったままで、合成樹脂の流れに応じて射出流量を追従
させる必要があり、先行技術では、そのような射出成形
機の要求を満たして、充分な速度で斜板の傾斜角度を安
定に制御することは、非常に難しく、応答性に限界があ
る。
作動油の吐出流量を一定に保ち、圧力制御のために、電
磁リリーフ弁を用いて作動油の圧力を一定に制御する構
成が考えられる。これによって高速度の応答性を確保す
ることができる。このような構成では、電磁リリーフ弁
からブリードオフされる作動油のリリーフ流量が大き
く、したがって動力が無駄になるという問題がある。
される作動油の圧力を高い応答速度で制御することがで
きるようにし、しかもその吐出される作動油の無駄をで
きるだけ小さくすることができるようにした可変容量形
ポンプの制御装置を提供することである。
素を変化することによって作動油の吐出流量を変化する
ことができる可変容量形ポンプからの作動油の圧力を、
電磁リリーフ弁によって制御する可変容量形ポンプの制
御装置において、(b)第1の負帰還回路であって、ポ
ンプからの作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、目
標圧力を設定する目標圧力設定手段と、圧力検出手段か
らの検出圧力の信号と、目標圧力設定手段によって設定
された目標圧力の信号との第1偏差ε1を求める第1減
算回路と、第1減算回路の出力に応答し、第1偏差ε1
が零になるように圧力補正信号を求めて電磁リリーフ弁
を制御する第1補償回路とを有する第1の負帰還回路
と、(c)第2の負帰還回路であって、ポンプからの作
動油の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段か
らの検出流量の信号と、入力信号との第2偏差ε2を求
める第2減算回路と、第2減算回路の出力に応答し、第
2偏差ε2が零となるように可変要素を変化する第2補
償回路とを有する第2の負帰還回路と、(d)目標流量
を設定する目標流量設定手段と、(e)検出圧力が目標
圧力を超えるとき、圧力補正信号と流量検出手段からの
検出流量の信号とを演算して、圧力補正信号に対応する
電磁リリーフ弁の圧力オーバライド特性による作動油の
リリーフ流量が小さくなるように前記入力信号を求め
て、第2減算回路に与え、検出圧力が目標圧力以下であ
るとき、目標流量設定手段からの目標流量の信号を前記
入力信号として第2減算回路に与える切換え制御手段と
を含むことを特徴とする可変容量形ポンプの制御装置で
ある。また本発明は、流量検出手段は、ポンプの可変要
素の変位位置を検出する手段であることを特徴とする。
また本発明は、切換え制御手段は、圧力補正信号に応答
し、検出圧力が目標圧力を超えるとき、その圧力補正信
号に対応する電磁リリーフ弁の圧力オーバライド特性に
よる作動油のリリーフ流量Q1が、目標圧力に対応した
リリーフ流量Q0になるように、リリーフ流量の差ΔQ
(=Q1−Q0)を演算する第1演算回路と、流量検出
手段からの検出流量の信号と、第1演算回路の出力とを
演算して、検出流量から前記リリーフ流量の差ΔQを減
算した流量を表す信号を導出する第2演算回路と、検出
圧力が目標圧力を超えるとき、第2演算回路の出力を導
出し、検出圧力が目標圧力以下であるとき、目標流量設
定手段からの目標流量の信号を導出して、前記入力信号
として第2減算回路に与える切換えスイッチ手段とを含
むことを特徴とする。また本発明は、(a)可変要素を
変化することによって作動油の吐出流量を変化すること
ができる可変容量形ポンプからの作動油の圧力を、電磁
リリーフ弁によって制御する可変容量形ポンプの制御装
置において、(b)第1の負帰還回路であって、ポンプ
からの作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、目標圧
力を設定する目標圧力設定手段と、圧力検出手段からの
検出圧力の信号と、目標圧力設定手段によって設定され
た目標圧力の信号との第1偏差ε1を求める第1減算回
路と、第1減算回路の出力に応答し、第1偏差ε1が零
になるように圧力補正信号を求めて電磁リリーフ弁を制
御する第1補償回路とを有する第1の負帰還回路と、
(c)第2の負帰還回路であって、ポンプからの作動油
の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段からの
検出流量の信号と、入力信号との第2偏差ε2を求める
第2減算回路と、第2減算回路の出力に応答し、第2偏
差ε2が零となるように可変要素を変化する第2補償回
路とを有する第2の負帰還回路と、(d)目標流量を設
定する目標流量設定手段と、(e)電磁リリーフ弁のリ
リーフ流量を検出するリリーフ流量検出手段と、(f)
目標流量設定手段からの目標流量から、リリーフ流量検
出手段からの検出リリーフ流量を減算して、電磁リリー
フ弁の圧力オーバライド特性による作動油のリリーフ流
量を小さくする信号を、前記入力信号として第2減算回
路に与える演算回路とを含むことを特徴とする可変容量
形ポンプの制御装置である。さらに本発明は、第1また
は第2の負帰還回路は、第1または第2補償回路の出力
を制限するリミタをさらに含むことを特徴とする。また
本発明は、第1または第2の負帰還回路は、第1または
第2補償回路の出力を積分する積分回路と、積分回路の
出力を制限するリミタとをさらに含むことを特徴とす
る。また本発明は、第1または第2の負帰還回路に備え
られる第1または第2補償回路は、第1または第2減算
回路からの出力が与えられる補償回路と、補償回路の出
力を制限する第1リミタと、第1または第2減算回路か
らの出力が与えられる積分補償回路と、積分補償回路の
出力を制限する第2リミタと、第1および第2リミタの
出力を加算して電磁リリーフ弁を制御し、またはポンプ
の可変要素を変化する補償演算回路とを含むことを特徴
とする。また本発明は、圧力検出手段または流量検出手
段の出力の位相進み補償を行う位相進み補償回路をさら
に備え、前記補償演算回路は、位相進み補償回路の出力
を減算することを特徴とする。また本発明は、第1また
は第2減算回路からの第1または第2偏差ε1,ε2の
絶対値が、予め定める値を超えることを弁別するレベル
弁別手段と、レベル弁別手段の出力に応答し、前記絶対
値が前記予め定める値を超えるとき、積分補償回路およ
び第2リミタの働きを休止させる手段とを含むことを特
徴とする。また本発明は、圧力検出手段または流量検出
手段の出力の変化速度の絶対値が、予め定める値を超え
ることを弁別するレベル弁別手段と、レベル弁別手段の
出力に応答し、前記絶対値が前記予め定める値を超える
とき積分補償回路および第2リミタの働きを休止させる
手段とを含むことを特徴とする。
油の圧力は、電磁リリーフ弁によって制御され、この電
磁リリーフ弁は、第1の負帰還回路によって制御され
る。この電磁リリーフ弁の弁体は小形であり、高い応答
速度を有し、したがってポンプの吐出圧力を流量に拘わ
らず安定に一定に保つことができ、あるいは希望する値
に高い応答速度で変化させることができる。
力検出手段によって検出される検出圧力が、目標圧力設
定手段によって設定されている目標圧力を超えており、
圧力制御状態であるときには、このポンプからの作動油
の一部が電磁リリーフ弁を介してタンクなどに流出され
ている。電磁リリーフ弁の圧力オーバライド特性による
作動油のリリーフ流量が小さくなって電磁リリーフ弁の
クラッキング圧付近の目標圧力値付近となるようにする
ために、ポンプからの作動油の検出流量の信号から前記
第1の負帰還回路における圧力補正信号を差し引いて減
算などして演算し、この演算結果を入力信号としてポン
プの斜板などの可変要素を変化させて流量制御を行うた
めの第2の負帰還回路に入力信号として与えて、新たな
目標流量値として用いる。これによってポンプの圧力制
御動作中において、電磁リリーフ弁からのリリーフ流量
が大きな値になることを防ぎ、無駄流量をできるだけ小
さくして動力の無駄を省くことができるようになる。
以下であれば、流量制御状態とするために、目標流量設
定手段からの目標流量の信号を、前記入力信号としてそ
の目標流量になるように第2の負帰還回路を働かせる。
位置を検出する手段、たとえばポテンショメータなどで
あってもよいけれども、ポンプから吐出される作動油の
流量を実際に測定して検出する構成によって実現されて
もよい。
ストンポンプであってもよいけれども、その他、(a)
斜軸式アキシアルピストンポンプのピストンが収納され
るシリンダブロックの軸線の傾斜角度を調整して流量を
制御する構成であっもよく、あるいは(b)可変容量形
ラジアルピストンポンプであって、(b1)固定ピンク
ルとシリンダのピストンを変位するスラストリングとの
相互の位置を変位させるようにしてもよく、または(b
2)ピストンを案内する固定シリンダとそのピストンを
駆動する偏心カムとの相互の変位位置を変化させるよう
にしてもよく、さらにまた(c)可変容量形ベームポン
プのベーンが接触するカムリングを変位するようにして
もよく、(d)さらにその他の構成によって可変容量形
ポンプが実現されてもよい。
力を超えるとき、圧力オーバライド特性による作動油の
リリーフ流量Q1から、クラッキング圧の近傍の目標圧
力P0に対応したリリーフ流量Q0を減算した差ΔQだ
けを、流量検出手段によって検出された作動油の検出流
量から減算して、第2の負帰還回路の目標流量値となる
入力信号として与えるようにしてもよい。
油の流量制御のための第2負帰還回路における入力信号
を求める代りに、本発明の他の考え方に従えば、電磁リ
リーフ弁のリリーフ流量をリリーフ流量検出手段によっ
て検出し、こうして検出された検出リリーフ流量または
それに対応した値を、目標流量から減算して、電磁リリ
ーフ弁のリリーフ流量がクラッキング圧付近の設定圧力
に対応した小さい値になるように、その減算した値の信
号を入力信号として第2の負帰還回路に与えるようにし
てもよい。
における第1補償回路の出力を、リミタによって制限
し、これによって第1補償回路の出力である補償量の行
き過ぎを抑えることができ、したがって作動油の吐出圧
力である制御量を速やかに静定させることができ、オー
バシュートおよびハンチングなどの不安定な現象が生じ
にくくなる。このように第1補償回路の出力をリミタで
制限しても、目標圧力をオープンループ要素を介して電
磁リリーフ弁を制御するようにすれば、これによって電
磁リリーフ弁の動的応答性が損なわれることがなく、上
述のように静的な安定性を改善することができるのであ
る。このことは第2の負帰還回路において第2の補償回
路の出力を制限するリミタを設けた構成においてもまた
同様である。
を積分回路によって積分し、その積分出力をリミタによ
って制限するようにし、これによって作動油の吐出圧力
である制御量のオーバシュートを小さく抑えることがで
きる。このことは第2の負帰還回路において第2補償回
路の出力を積分回路に与えて、その積分出力をリミタに
よって制限するようにした構成においてもまた同様であ
る。
補償回路と第1リミタとがこの順序で接続された縦続回
路と、積分補償回路と第2のリミタとがこの順序で接続
されたもう1つの縦続回路とが設けられ、第1および第
2リミタの出力を補償演算回路において加算して電磁リ
リーフ弁または可変要素の変位を制御するようにし、こ
れによって静的な安定性をさらに改善することができ
る。
は流量検出手段の出力の位相進み補償を行ってその位相
進み補償分を演算回路の出力から減算し、これによって
オーバシュートを抑えて、その後の減衰を速めることが
できる。
行う積分補償回路は、静的には偏差を零にすることがで
きる非常に優れた補償要素であるけれども、その位相遅
れのために、動的には悪影響を及ぼすので、この問題を
解決するために、第1負帰還回路における第1減算回路
からの第1偏差ε1の絶対値が予め定める値を超える大
きいときには、積分補償回路の働きを休止して積分動作
を禁止し、積分動作の動的な悪影響を排除する。
って検出されるポンプからの作動油の検出圧力の変化速
度の絶対値、すなわち時間変化率の絶対値が予め定める
値を超えるとき、積分補償回路の働きを休止させ、これ
によってもまた圧力が目標値に向かって急速に応答して
いる動的な状態のとき、積分動作を禁止して積分動作の
動的な悪影響を排除する。
に関連して述べたけれども、第2の負帰還回路、第2補
償回路および流量検出手段に関してもまた同様である。
すブロック図である。この電気回路によって、図2に示
される可変容量形斜板式アキシアルピストンポンプ1か
ら吐出される作動油の圧力および流量が制御される。ポ
ンプ1からの作動油によって、射出成形機における溶融
された合成樹脂が金型に一定の圧力に保たれたままで、
その金型内への合成樹脂の流れに応じて射出の流量、し
たがって作動油の流量を追随させることができる。ポン
プ本体2と補助ポンプ3とはそれらの回転軸が連結さ
れ、駆動源によって一定速度で回転駆動される。ポンプ
本体2からの作動油は管路4からシリンダなどのアクチ
ュエータに供給される。管路4には、管路5を介して電
磁リリーフ弁6が接続され、管路7を介して作動油の一
部がタンクに戻される。図2に示されるポンプ1の構成
では、流量制御のために油圧比例制御弁15および電磁
比例制御弁19が用いられ、構成が比較的簡単であると
いう利点がある。
略化された断面図である。弁箱8には弁座9が形成さ
れ、弁体10がばね11のばね力によって着座する方向
にばね力が与えられる。弁体10には、プランジャ21
1が連結され、電磁コイル12が励磁されることによっ
て、弁体10に作用する管路5の圧力が、電磁力とばね
11のばね力に打ち勝つと、弁体10は弁座9から離間
し、作動油の一部が管路7に流れ出る。この管路5の圧
力は、電磁コイル12の励磁電流に依存する。管路5、
したがって管路4の作動油の吐出圧力は圧力検出手段1
3によって検出される。
を変化させるために、補助ポンプ3からの作動油が管路
14を経て、油圧比例制御弁15からその斜板を駆動す
るピストン16のシリンダ室17に供給される。斜板、
したがってピストン16の変位位置は、ポテンショメー
タなどによって実現される位置検出手段18によって検
出され、これによって斜板の傾斜角度、したがって管路
4から吐出される作動油の流量が検出されることにな
る。したがって、この位置検出手段18は、以下の説明
では、流量検出手段と呼ぶことにする。管路14からの
作動油は、電磁比例制御弁19から管路20を経て、油
圧比例制御弁15のシリンダ室21に与えられ、油圧比
例制御弁15から管路22を経て前記シリンダ室17へ
の作動油の状況が連続的に変化させることができる。
電磁リリーフ弁6は、図1において伝達関数がGp2を
有する制御回路32として等価的に置き換えられる。ま
た前述の図2に示されるポンプ1は、図1において参照
符32aで示されるように伝達関数Gq2を有する制御
回路32aとして等価的に置き換えられる。この伝達関
数Gq2制御回路32aは、ポンプ本体2、補助ポンプ
3、油圧比例制御弁15、斜板、その斜板を駆動するピ
ストン16および電磁比例制御弁19などを等価的に含
む。図1のライン23に導出される制御量は、圧力検出
手段13による作動油の検出圧力の信号が導出されるラ
インである。また制御回路32aからライン23aを介
して導出される信号は、斜板の変位位置を検出する流量
検出手段18が表す管路4からの作動油の検出流量の信
号が導出されるラインである。圧力制御を行う第1の負
帰還回路24と作動油の流量を制御する第2の負帰還回
路24aとは類似の構成を有し、対応する部分には同一
の数字に添え字aを付して示す。
油の圧力のための目標圧力は、目標圧力設定手段25に
おいて設定される。この目標圧力の信号はライン26か
らフィードフォワード制御を行うための伝達関数Gp1
を有するオープン制御回路31に与えられるとともに、
第1減算回路34の一方の入力に与えられる。圧力検出
手段13からの出力はライン27を介して第1減算回路
34の他方の入力に与えられる。この第1減算回路34
は、目標圧力の信号から検出圧力の信号を減算した第1
偏差ε1を表す信号をライン28に導出して第1補償回
路29に与える。オープン制御回路31の出力と第1補
償回路29からライン77に導出される圧力補正信号と
は、第1演算回路75において加算され、ライン78か
ら電磁リリーフ弁6の電磁コイル12に与えられる。さ
らにまた位相進み補償回路79が備えられる。第1補償
回路29は、第1減算回路34の出力に応答して、第1
偏差ε1が零となるようにするための圧力補正信号を求
めてライン77に導出する。
補償流量は、目標流量設定手段25aにおいて設定され
る。その出力はライン26aを経て切換えスイッチ手段
80の切換えスイッチ81における一方の個別接点82
に与えられる。切換えスイッチ81はもう1つの個別接
点83を有する。共通接点84は、個別接点82または
83に切換わって導通することができる。共通接点84
からの出力はライン85から伝達関数Gq1を有するオ
ープン制御回路31aに与えられる。このオープン制御
回路31aの出力は、第2演算回路75aに与えられ、
第2補償回路29aからライン77aに導出される流量
補正信号に加算されて演算される。第2演算回路75a
の出力は、ライン78aを経て、ポンプ1の電磁比例制
御弁19に与えられ、これによってピストン16、した
がって斜板が角変位駆動され、吐出流量が変化される。
プ本体2からライン4に吐出される作動油の検出流量の
信号はライン27aから第2減算回路34aの一方の入
力に与えられ、この第2減算回路34aにはライン85
からの入力信号が他方の入力に与えられる。第2減算回
路34aは、ライン85からの入力信号からライン27
aの検出流量の信号を減算し、その第2偏差ε2を表す
信号をライン28aに導出して第2補償回路29aに与
える。第2補償回路29aは、第2減算回路34aの出
力に応答し、第2偏差ε2が零となるように斜板、した
がってピストン16を変化するための流量補正信号を前
述のようにライン77aに導出する。流量検出手段18
の出力はまた、位相進み補償回路79aに与えられ、そ
の位相進み補償回路79aの出力は、演算回路75aに
与えられて減算され、この演算回路75aからライン7
8aに導出される信号によって、前述のように電磁比例
制御弁19が制御される。
イド特性を示すグラフである。目標圧力設定手段25の
目標圧力P0となるようにするための管路4における作
動油の圧力制御動作状態において、電磁リリーフ弁6は
クラッキング圧よりもわずかに高い前記目標圧力P0に
おいて、わずかなリリーフ流量Q0でライン7から作動
油の一部が流れ出されるものとする。目標圧力P0以
上、したがってリリーフ流量Q0以上では、図4のライ
ンL1で示されるようにそのリリーフ流量と作動油の圧
力とは、一次関数で増大する特性を有する。リリーフ流
量が多くなると、その圧力オーバライド特性によって、
圧力が目標圧力P0よりも高くなる傾向がある。したが
って第1補償回路29からライン77に導出される圧力
補正信号は、圧力検出手段13によって検出される検出
圧力を下げる偏差信号であり、この圧力補正信号のレベ
ルは、リリーフ流量Q0を超える不必要なリリーフ流量
と一次関数の関係、たとえば比例関係にある。
て検出される作動油の検出流量の信号に、前述の圧力を
下げるための負の偏差信号である負の圧力補正信号を加
算し、この値を圧力制御動作中において第2負帰還回路
24aの目標流量となる入力信号として与える。すなわ
ち図4において管路4の作動油の検出圧力が目標圧力P
0から増大して参照符87で示される圧力P1になった
とき、第1補償回路29からライン77に導出される圧
力補正信号は、圧力偏差量ΔP(=P1−P0)だけ圧
力を減少させる偏差信号であって、このときのリリーフ
流量Q1が零に近いわずかなリリーフ流量Q0となるよ
うに、第2補償回路29aの目標流量となる入力信号と
して、次に述べるように、ライン85に与えられる。こ
うして無駄となる大きなリリーフ流量Q1が生じること
を防ぎ、無駄流量をできるだけ小さくすることが可能に
なる。
れる。この切換え制御手段88における第1演算回路8
9は、ライン77の圧力補正信号が負であるときにのみ
その負の圧力補正信号をライン90に導出する比較回路
91と、ライン90を介する負の圧力補正信号に応答し
伝達関数Hp4を有する制御回路92とを有する。圧力
補正信号が負であるということは、圧力検出手段13に
よって検出される検出圧力が、目標圧力設定手段25で
設定される目標圧力を超えるときであり、そのときの圧
力補正信号が上述のようにライン90を介して制御回路
92に与えられる。制御回路92は、図4に示される圧
力偏差量ΔPを零とするための圧力補正信号に対応する
電磁リリーフ弁6の圧力オーバライド特性による作動油
のリリーフ流量Q1が、目標圧力P0に対応したリリー
フ流量Q0になるように、そのリリーフ流量の差ΔQ
(=Q1−Q0)を減算して演算して求める働きをす
る。
算回路93を備える。この第2演算回路93は、流量検
出手段18のライン27aを介する検出流量の信号と、
第1演算回路89における制御回路92からの出力とを
加算して、検出流量Q1から前記差ΔQを減算した流量
Q0を表す信号を、ライン94に導出して、切換えスイ
ッチ81の個別接点83に与える。
チ手段80を構成する切換えスイッチ制御手段95は、
圧力補正信号が負であるとき、すなわち検出圧力P1が
目標圧力P0を超えるとき(P1>P0)、切換えスイ
ッチ81の共通接点84を個別接点83に導通し、これ
によって第2演算回路93の出力をライン85を介して
第2補償回路29aの目標圧力となる入力信号として与
える。切換えスイッチ制御手段95はまた、圧力補正信
号に応答し、検出圧力P1が目標圧力P0以下であると
き(P1≦P0)、切換えスイッチ81の共通接点84
を個別接点82に導通し、これによって目標流量設定手
段25aからの目標流量の信号を、ライン26aからラ
イン85に与えて第2補償回路29aの入力信号とし、
作動油の圧力を目標圧力に上昇して到達させることを可
能にする。
て、再び図1を参照して説明する。第1減算回路34か
らライン28に導出される第1偏差ε1の信号は、伝達
関数Hp1を有する補償回路51に与えられ、その出力
はリミタ50に与えられる。リミタ50は図5に示され
るように、入力される補償回路51からの信号がM1〜
M2を超えるとき、出力をM1,M2に制限する。第1
リミタ50の出力は、演算回路65において加算され
る。ライン28を介する第1減算回路34の出力はま
た、スイッチ76を介して伝達関数Hp2を有する補償
回路62に与えられる。この補償回路62の出力は、積
分補償回路61に与えられて積分動作が行われる。積分
補償回路61の出力は第2リミタ60に与えられ、前述
の図5と同様なリミタ動作が行われる。演算回路65
は、リミタ60の出力を、前述のリミタ50の出力とと
もに加算し、ライン77に圧力補正信号として露出す
る。
96は、第1減算回路34からライン28に導出される
第1偏差ε1の絶対値が、予め定める値を超えるとき、
スイッチ76を遮断し、これによって補償回路62、積
分補償回路61および第2リミタ60の働きを休止させ
る。またこのレベル弁別手段96は、第1偏差ε1の絶
対値が前記予め定める値以下であることを弁別したとき
には、スイッチ76を導通して積分補償回路61による
積分動作を許容する。
ための波形図である。目標圧力設定手段25からライン
26に導出される信号は図6(1)に示される階段波形
を有するものとする。このとき第1減算回路34からラ
イン28に導出される第1偏差ε1の波形は図6(2)
に示されるとおりである。図6(2)に示される弁別レ
ベルHε1,Lε1の各絶対値は等しく選ばれても良
い。補償回路51は、図6(3)の参照符97で示され
る波形を有する信号を導出し、第1リミタ50は、図6
(3)の実線で示されるように、補償回路51の出力を
参照符98で示されるように制限して加算回路65に与
える。
からライン28に導出される第1偏差ε1を、上下の弁
別レベルHε1,Lε1でレベル弁別し、その範囲Hε
1〜Lε1の範囲外であるときスイッチ76は遮断され
る。時刻t1以降において偏差ε1が前述の上下の弁別
レベルHε1〜Lε1以内にあるとき、スイッチ76が
導通され、したがって積分補償回路61からは図6
(4)の参照符99で示される波形を有する積分信号が
得られる。第2リミタ60は、この積分補償回路61の
出力を参照符100で示されるように制限し、この図6
(4)の実線で示される波形を有する信号を加算回路6
5に与える。こうして第1補償回路29およびオープン
制御回路31および位相進み補償回路79の働きによっ
て、ライン78には、図6(5)で示される電磁リリー
フ弁6による圧力制御のための信号が得られる。
回路29aは、前述の第1補償回路29と同様な構成を
有し、同一の数字に添え字aを付して対応する部分を示
す。この第2補償回路29では、前述の第1補償回路2
9の説明に関する圧力を流量と読み代え、また電磁リリ
ーフ弁6を制御する代りに、ピストン16、したがって
斜板を変位するための電磁比例制御弁19を動作させる
ものと読み換えればよい。
3から得られる圧力検出手段13の出力は、伝達関数H
p3を有する補償回路73に与えられ、その補償回路7
3の出力は、位相進み回路74に与えられ、その位相進
み回路74の出力は、演算回路75において減算され
る。これによってライン78から導出される信号は、電
磁リリーフ弁6による作動油の圧力のオーバシュートを
抑えて、その後の減衰を速めることができるようにな
る。このことはもう1つの作動油の流量のための位相進
み補償回路79aに関しても同様であり、ピストン16
および斜板の変位による流量のオーバシュートを抑え
て、その後の減衰を早めめることを可能にしている。
を示すブロック図である。この実施例は前述の図1に示
される実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付す。注目すべきはこの実施例では、微分機能を有す
る位相進み回路74からライン213に得られる出力が
レベル弁別手段102に与えられ、これによってその圧
力検出手段13による検出圧力の変化速度の絶対値、す
なわち時間変化率の絶対値が予め定める値を超えると
き、スイッチ76を遮断し、その変化速度の絶対値が前
記予め定める値以下であるとき、スイッチ76が導通さ
れる。
明するための波形図である。目標圧力設定手段25から
ライン26に図8(1)の階段波形が与えられたとき、
減算回路38からライン28には第1偏差ε1を表す図
8(2)の信号が導出される。第1補償回路29の第1
リミタ50からは、図8(3)の実線で示される波形が
得られ、このことは前述の実線と同様である。
たは変化速度を表す信号は図8(6)に示される波形を
有する。レベル弁別手段102は、予め定める上下の弁
別レベルHp1,Lp1の範囲の外に検出圧力勾配があ
るとき、スイッチ76を遮断しており、したがって時刻
t0〜t1の範囲では、第2リミタ60の出力は図8
(4)に示されるように零のままである。検出圧力勾配
が上下の弁別レベルHp1〜Lp1の範囲内にあると
き、スイッチ76が導通され、積分補償回路61からは
図8(4)の破線103で示される波形が得られる。リ
ミタ60は、この波形103を参照符104で示される
ように制限してその実線の波形を導出して加算回路65
に与える。オープン制御回路31および位相進み補償回
路79の働きによって演算回路75からライン78に導
出される信号波形は図8(5)に示されるとおりとな
る。図8(6)に示される弁別レベルレベルHp1,L
p1の絶対値は、等しく選ばれてもよい。
油の流量に関しても同様であり、第2補償回路29aに
おけるレベル弁別回路102aは、上述の動作と同様な
動作を達成する。
している動的な状態では、スイッチ76が遮断され、積
分補償回路61による位相遅れ要素による動的な動作へ
の悪影響を排除することができるようになる。このこと
は第2補償回路29aに関してもまた同様である。第2
補償回路29aにおいてレベル弁別手段102aは、位
相進み回路74aのライン213aを介する信号に応答
してその検出流量の変化速度の絶対値、したがって時間
変化率の絶対値が予め定める値を超えるとき、スイッチ
76aを遮断して積分補償回路61aによる動的な悪影
響を排除する。
を示すブロック図である。この実施例は前述の実施例に
類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。この実
施例では特に第1および第2補償回路29,29aおよ
び位相進み補償回路79,79aは、単一のブロックで
簡略化して示されている。注目すべきはこの実施例で
は、前述の図2に関連して示されるように電磁リリーフ
弁6のタンクに戻される作動油の管路7の途中に、リリ
ーフ流量を検出するリリーフ流量検出手段106が設け
られる。リリーフ流量検出手段106の出力は、ライン
107を介して積分動作を含む制御回路108に与えら
れる。制御回路108の出力は、減算回路109に与え
られる。この減算回路109には、目標流量設定手段2
5aからの目標流量を表す信号が与えられる。減算回路
109は、目標流量から検出リリーフ流量を減算してラ
イン28aに導出し、オープン制御回路31aと第2補
償回路29aとともに第2負帰還回路24aを構成する
第2減算回路34aに、目標値として入力される。こう
してライン28aには、電磁リリーフ弁6の圧力オーバ
ライド特性による作動油のリリーフ流量を小さくする信
号が与えられ、この信号が前述のように減算回路34a
に入力信号として与えられる。これによって電磁リリー
フ弁6のリリーフ流量が、目標圧力P0に対応するクラ
ッキング圧近傍におけるわずかなリリーフ流量Q0に保
たれることになる。
気回路図を示すブロック図である。前述の実施例に対応
する部分には同一の参照符を付す。オープン制御回路3
1は、伝達関数Gp1を有し、加算回路35にその出力
が与えられる。第1補償回路29を構成する伝達関数H
p1を有する補償回路33の出力は、リミタ30に与え
られ、リミタ30は補償回路33の出力を、予め定める
一定の上下のレベルで制限し、その出力xを加算回路3
5に与える。その他の構成は前述の実施例に類似する。
で示される階段波形が入力されるとき、補償回路33
は、図11(2)の破線110で示される波形を導出
し、リミタ30は図11(2)の実線111で示される
波形xを導出する。これによって制御回路32として示
されるポンプ1による作動油の圧力検出手段13によっ
て検出される検出圧力は、図11(3)で示されるよう
に、過渡特性の良好な応答が得られる。
を、加算回路35を経て制御回路32に与えているの
で、補償回路33の出力をリミタ30によって制限して
も、動的応答性を充分に確保することができる。リミタ
30の動作レベルは、制御回路32、したがって電磁リ
リーフ弁6の静特性および定常偏差に影響を与えない値
に設定する。
部の電気的構成を示すブロック図である。この実施例は
前述の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符
を付す。この実施例では、補償回路33の出力が積分回
路46に与えられ、その積分回路46の出力がリミタ3
0で制限される。したがってライン26から目標圧力の
信号が図13(1)で示されるようにステップ状に与え
られたとき、減算回路34からライン28に導出される
偏差ε1の信号は図13(2)のとおりとなり、したが
って積分回路46の出力は、図13(3)の参照符11
2で示される波形となる。リミタ30の働きによって、
ライン113に導出される信号φの波形は、図13
(3)の実線114で示されるとおりに制限される。こ
れによって制御回路32のライン23に導出される出
力、すなわち圧力検出手段13の検出圧力の信号波形は
図13(4)で示されるように、ステップ入力が与えら
れる時刻t0から短い時間を経過した時刻1でほぼ安定
する良好な応答特性が得られる。
部の電気回路を示すブロック図である。減算回路34か
らの偏差ε1の信号は、伝達関数Hp1を有する補償回
路51とその出力を制限する第1リミタ50とによって
構成される補償回路116に与えられる。また減算回路
34の出力は、伝達関数Hp2を有する補償回路62
と、積分回路61と、第2リミタ60とから成る積分補
償回路117に与えられる。積分補償回路116と積分
補償回路117との各出力は、補償演算回路としての加
算回路65で加算され、さらに加算回路35ではオープ
ン制御回路31の出力とともに加算されて、制御回路3
2の電磁制御リリーフ弁6を制御するための信号として
与えられる。この実施例によれば、積分回路61を含む
積分補償回路117によって、圧力の静的な精度を向上
することができる。その他の構成は前述の実施例と同様
である。
部の電気回路を示すブロック図である。この実施例で
は、前述の図14に関連して述べた実施例にさらに、位
相進み補償回路79を加えた構成を有する。この位相進
み補償回路79の出力は、演算回路75において、オー
プン制御回路31の出力と加算回路65の出力とを加算
した値から、減算するように、演算回路75に与えられ
る。この位相進み補償回路79の働きによって、電磁リ
リーフ弁6による作動油の圧力のオーバシュートを抑え
て、その後の減衰を速めることが可能になる。前述の図
1および図7に示される第1補償回路29は、この図1
4および図15に示される実施例において、積分回路6
1による位相遅れ要素による動的悪影響を排除してい
る。その他の構成は前述の実施例と同様である。
フ弁6の制御のための構成に関連して主として述べたけ
れども、これらの各構成は、ポンプ1におけるピストン
16、したがって斜板の変位による作動油の流量制御の
ためにもまた全く同様ににして実施されることができ、
このとき図10〜図15におけるライン26は、ライン
85と読み換え、制御回路32は、制御回路32aなど
として読み換えればよい。
の作動油の圧力を制御する電磁リリーフ弁を、第1の負
帰還回路の圧力補正信号によって補正するようにし、こ
の電磁リリーフ弁の弁体は小形であり、その質量は小さ
いので、吐出圧力を高い応答速度で制御することが容易
に可能になる。すなわち本発明によれば、作動油の圧力
制御を、電磁リリーフ弁によって行うようにしたので、
応答速度を向上することができ、その応答遅れが極めて
少ないので、第1および第2補償回路29,29aの利
得を高くすることができ、これによって制御精度および
応答速度を向上することができる。
ンプからの作動油の検出圧力が目標圧力を超えて圧力制
御動作が行われているとき、第2の負帰還回路によって
制御されている可変容量ポンプの斜板などの可変要素に
対応した検出流量の信号から減算などして演算し、これ
によって圧力補正信号に対応する電磁リリーフ弁の圧力
オーバライド特性による作動油のリリーフ流量を、たと
えばクラッキング圧力近傍の目標圧力に対応したわずか
なリリーフ流量の値にすることができ、これによって電
磁リリーフ弁から大流量で作動油がリリーフされること
が防がれ、動力の無駄が防がれる。
ポンプの可変要素の変位位置を検出する構成によって実
現され、これによって作動油の流量を直接に測定する流
量計を用いる必要がなく、構成の簡略化を図ることがで
きる。
電磁リリーフ弁のオーバライド特性による作動油のリリ
ーフ流量Q1と、目標圧力に対応したリリーフ流量Q0
との差ΔQ(=Q1−Q0)を、検出流量から減算して
演算し、検出圧力が目標圧力を超えるとき、その値を入
力信号として第2負帰還回路の目標流量として与え、こ
れによって電磁リリーフ弁による無駄流量を自動的に減
少させることができる。
リリーフ流量を検出し、その検出されたリリーフ流量ま
たはそれに近似した流量を、目標流量から減算して電磁
リリーフ弁の圧力オーバライド特性による作動油のリリ
ーフ流量を小さくするように、第2負帰還回路の入力信
号として目標値として与え、これによってもまた、電磁
リリーフ弁のリリーフ流量を小さくすることができる。
負帰還回路において、第1または第2補償回路の出力を
制限するリミタを設け、これによって圧力補正信号の行
き過ぎを防止し、制御系を安定にし、迅速に静定状態に
到達させることができる。第1または第2の負帰還回路
のゲインを高くしても、リミタによって過渡特性が悪化
することが防がれるので、ヒステリシスおよび定常偏差
を小さくして静的な特性を向上させることができる。
回路の出力を積分回路によって積分し、その積分出力を
リミタによって制限するようにしたので、オーバシュー
トを非常に小さく抑えることができ、定常偏差を零に抑
えてヒステリシスを減少し、また圧力および流量の精度
の向上を図ることができる。
回路は、補償回路と第1リミタとから成る縦続回路と、
積分補償回路と第2のリミタとを含むもう1つの縦続回
路とを含み、第1および第2リミタの出力を補償演算回
路において加算するようにし、こうして静的特性の向上
を図ることができる。
出流量の信号を位相進み補償回路に与えて、その位相進
み補償回路の出力を、減算して電磁リリーフ弁またはポ
ンプの可変要素の変位を行うようにしたので、オーバシ
ュートを抑えて、その後の減衰を速めることができるよ
うになる。
る位相遅れに起因した動的特性の悪化を防ぐために、第
1または第2減算回路からの第1または第2偏差ε1,
ε2の絶対値が予め定める値を超えるとき、および検出
圧力または検出流量の変化速度の絶対値、すなわち時間
変化率の絶対値が予め定める値を超えるときには、積分
補償回路の働きを休止させて、積分動作の動的な悪影響
を排除し、圧力または流量が目標値に迅速に到達するこ
とができるようにする。
図である。
油圧回路の具体的な構成を示す図である。
断面図である。
明するための図である。
ブロック図である。
図である。
を示すブロック図である。
すブロック図である。
めの図である。
すブロック図である。
めの図である。
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 (a)可変要素を変化することによって
作動油の吐出流量を変化することができる可変容量形ポ
ンプからの作動油の圧力を、電磁リリーフ弁によって制
御する可変容量形ポンプの制御装置において、 (b)第1の負帰還回路であって、 ポンプからの作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、 目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、 圧力検出手段からの検出圧力の信号と、目標圧力設定手
段によって設定された目標圧力の信号との第1偏差ε1
を求める第1減算回路と、 第1減算回路の出力に応答し、第1偏差ε1が零になる
ように圧力補正信号を求めて電磁リリーフ弁を制御する
第1補償回路とを有する第1の負帰還回路と、 (c)第2の負帰還回路であって、 ポンプからの作動油の流量を検出する流量検出手段と、 流量検出手段からの検出流量の信号と、入力信号との第
2偏差ε2を求める第2減算回路と、 第2減算回路の出力に応答し、第2偏差ε2が零となる
ように可変要素を変化する第2補償回路とを有する第2
の負帰還回路と、 (d)目標流量を設定する目標流量設定手段と、 (e)検出圧力が目標圧力を超えるとき、圧力補正信号
と流量検出手段からの検出流量の信号とを演算して、圧
力補正信号に対応する電磁リリーフ弁の圧力オーバライ
ド特性による作動油のリリーフ流量が小さくなるように
前記入力信号を求めて、第2減算回路に与え、検出圧力
が目標圧力以下であるとき、目標流量設定手段からの目
標流量の信号を前記入力信号として第2減算回路に与え
る切換え制御手段とを含むことを特徴とする可変容量形
ポンプの制御装置。 - 【請求項2】 流量検出手段は、ポンプの可変要素の変
位位置を検出する手段であることを特徴とする請求項1
記載の可変容量形ポンプの制御装置。 - 【請求項3】 切換え制御手段は、 圧力補正信号に応答し、検出圧力が目標圧力を超えると
き、その圧力補正信号に対応する電磁リリーフ弁の圧力
オーバライド特性による作動油のリリーフ流量Q1が、
目標圧力に対応したリリーフ流量Q0になるように、リ
リーフ流量の差ΔQ(=Q1−Q0)を演算する第1演
算回路と、 流量検出手段からの検出流量の信号と、第1演算回路の
出力とを演算して、検出流量から前記リリーフ流量の差
ΔQを減算した流量を表す信号を導出する第2演算回路
と、 検出圧力が目標圧力を超えるとき、第2演算回路の出力
を導出し、検出圧力が目標圧力以下であるとき、目標流
量設定手段からの目標流量の信号を導出して、前記入力
信号として第2減算回路に与える切換えスイッチ手段と
を含むことを特徴とする請求項1記載の可変容量形ポン
プの制御装置。 - 【請求項4】 (a)可変要素を変化することによって
作動油の吐出流量を変化することができる可変容量形ポ
ンプからの作動油の圧力を、電磁リリーフ弁によって制
御する可変容量形ポンプの制御装置において、 (b)第1の負帰還回路であって、 ポンプからの作動油の圧力を検出する圧力検出手段と、 目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、 圧力検出手段からの検出圧力の信号と、目標圧力設定手
段によって設定された目標圧力の信号との第1偏差ε1
を求める第1減算回路と、 第1減算回路の出力に応答し、第1偏差ε1が零になる
ように圧力補正信号を求めて電磁リリーフ弁を制御する
第1補償回路とを有する第1の負帰還回路と、 (c)第2の負帰還回路であって、 ポンプからの作動油の流量を検出する流量検出手段と、 流量検出手段からの検出流量の信号と、入力信号との第
2偏差ε2を求める第2減算回路と、 第2減算回路の出力に応答し、第2偏差ε2が零となる
ように可変要素を変化する第2補償回路とを有する第2
の負帰還回路と、 (d)目標流量を設定する目標流量設定手段と、 (e)電磁リリーフ弁のリリーフ流量を検出するリリー
フ流量検出手段と、 (f)目標流量設定手段からの目標流量から、リリーフ
流量検出手段からの検出リリーフ流量を減算して、電磁
リリーフ弁の圧力オーバライド特性による作動油のリリ
ーフ流量を小さくする信号を、前記入力信号として第2
減算回路に与える演算回路とを含むことを特徴とする可
変容量形ポンプの制御装置。 - 【請求項5】 第1または第2の負帰還回路は、第1ま
たは第2補償回路の出力を制限するリミタをさらに含む
ことを特徴とする請求項1または4記載の可変容量形ポ
ンプの制御装置。 - 【請求項6】 第1または第2の負帰還回路は、 第1または第2補償回路の出力を積分する積分回路と、 積分回路の出力を制限するリミタとをさらに含むことを
特徴とする請求項1または4記載の可変容量形ポンプの
制御装置。 - 【請求項7】 第1または第2の負帰還回路に備えられ
る第1または第2補償回路は、 第1または第2減算回路からの出力が与えられる補償回
路と、 補償回路の出力を制限する第1リミタと、 第1または第2減算回路からの出力が与えられる積分補
償回路と、 積分補償回路の出力を制限する第2リミタと、 第1および第2リミタの出力を加算して電磁リリーフ弁
を制御し、またはポンプの可変要素を変化する補償演算
回路とを含むことを特徴とする請求項1または4記載の
可変容量形ポンプの制御装置。 - 【請求項8】 圧力検出手段または流量検出手段の出力
の位相進み補償を行う位相進み補償回路をさらに備え、 前記補償演算回路は、位相進み補償回路の出力を減算す
ることを特徴とする請求項7記載の可変容量形ポンプの
制御装置。 - 【請求項9】 第1または第2減算回路からの第1また
は第2偏差ε1,ε2の絶対値が、予め定める値を超え
ることを弁別するレベル弁別手段と、 レベル弁別手段の出力に応答し、前記絶対値が前記予め
定める値を超えるとき、積分補償回路および第2リミタ
の働きを休止させる手段とを含むことを特徴とする請求
項7または8記載の可変容量形ポンプの制御装置。 - 【請求項10】 圧力検出手段または流量検出手段の出
力の変化速度の絶対値が、予め定める値を超えることを
弁別するレベル弁別手段と、 レベル弁別手段の出力に応答し、前記絶対値が前記予め
定める値を超えるとき積分補償回路および第2リミタの
働きを休止させる手段とを含むことを特徴とする請求項
7または8記載の可変容量形ポンプの制御装置。
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---|---|---|---|
JP08294795A JP3641292B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 可変容量形ポンプの制御装置 |
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JPH08284840A true JPH08284840A (ja) | 1996-10-29 |
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JP (1) | JP3641292B2 (ja) |
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JP2014222106A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 住友重機械工業株式会社 | 建設機械用油圧システム |
CN104423388A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-18 | 北京谊安医疗系统股份有限公司 | 麻醉机流量计的控制装置 |
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1995
- 1995-04-07 JP JP08294795A patent/JP3641292B2/ja not_active Expired - Fee Related
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