JPS58142063A - 液圧駆動制御装置 - Google Patents

液圧駆動制御装置

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JPS58142063A
JPS58142063A JP2118582A JP2118582A JPS58142063A JP S58142063 A JPS58142063 A JP S58142063A JP 2118582 A JP2118582 A JP 2118582A JP 2118582 A JP2118582 A JP 2118582A JP S58142063 A JPS58142063 A JP S58142063A
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pump
load
pressure
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Michio Suzuki
鈴木 通夫
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IHI Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/439Control of the neutral position, e.g. by zero tilt rotation holding means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity

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】 本発明は、可変ポンプと可変モータを閉回路で結合して
外部からの指令を並列にポンプとモータのレギュレータ
に伝え、その指令の大きさと負荷の大きさに応じてモー
タの出力が一定となるようにモータの回転速度を制御す
る液圧駆動制御装置に関するもので、舶用デツキクレー
ン、ジブクレーン、クローラクレーン等の巻上および旋
回駆動、リクレーマ等のパケットホイール駆動、油圧シ
ョベル、トラクタ、運搬台車、自動車部の走行駆動、そ
の他、多くの分野で利用することができるものである。
従来の巻上用液圧回路は、たとえば、第1図ないし第3
図に示すようなものである。
第1図に示す方式は、固ボボンプ61と瞳1短モータ6
2を開回路で結合し、発信部63の操作レバー64から
の指令により受信部65を触て切換弁66を絞り制御し
て巻上げおよびセ下げの速度制御を行なうバルブコント
ロール方式であるが、最大の欠点は荷168を吊下げて
いるドラム69の巻下時のエネルギーを圧力制御弁67
の絞り制御により全て熱エネルギーに変換してしまうこ
とである。
第2図のは第1図の方式の欠点を除去するため、可変ポ
ンプ70と固定モータ62を閉回路で結合し、操作レバ
ー64による外部からの指令によりポンプレギュレータ
からなる受信部71を経て可変ポンプ70の傾転角を変
えてポンプ70の吐出量を変化させ、巻上げおよび巻下
げの速度制御を行なうポンプコントロール方式であるが
、固定モータ62を使用しているため、可変モータ方式
に比較して2倍以上のポンプ容量が必要となり、そのた
めに油圧システムが高価となる。
第3図は可変ポンプ70と可変モータ72を閉回路で結
合し、可変ポンプ70は外部指令により第2図の方式と
同一に傾転角制御を行なうが、可変モータ72の傾転角
は外部指令に関係なく、作動圧力(モータレキュレータ
73へのパイロット配管74内の圧力は自己圧力)に比
例して自動的に変化するため、実際の荷役作条で発生す
る荷重宙吊停止のような賜金には、荷重′68はブレー
キでホールドされているため、荷重68に対応する作動
圧力が発生せず、したがって、モータ72の傾転角は作
動圧力の低下によって自動的に減少してしまう。このよ
うな状態からブレーキを開放し、荷重68を巻上げ始め
ようとすると、モータ72の傾転角は前述のとおり荷x
68に対応した傾転角、換君すれば、荷m68に対応し
た出力トルクとなっていないため、急激に作動圧力が上
昇し、これに応答しようとする。そのために荷N68に
ショックを与え、危険である。このように、作動圧力の
低下による不具合現象を未然に防止する目的で、この種
の回路では、アキュームレータを筒圧倒に設けて置き、
荷重巻上時に灸生する作動圧力を一時的にチャージして
おく方法が講じられうるが、長時間にわたって荷重を宙
吊停止する場合などは、アキュームレータ各賞に限度が
あるので、本質的に安全でない。塘た前述のように、モ
ータ72の傾転角、はオペレータのレバー操作などによ
り発せられる外部指令に関係なく、作動圧力に比例して
自動的に変化するため、負荷状態によっては、ポンプ7
0とモータ72の傾転が重なる場合があり、このために
制御が不安定となり易い。
本発明は、前述のような欠点を解消するためになされた
もので、負荷にショックを与えることなく、安全な作業
ができ、しかも、能率が向上し、かつ、自動化が容易で
、省エネルギー化および小型化を図れる液圧駆動制御装
置を提供することを目的とするものである。
このため、本発明は、可変ポンプと可変モータを閉回路
で結合した液圧回路と、外部からの指令により可変ポン
プと可変モータの傾転角を盤外に制御する制御回路と、
その指令の大きさに比例して傾転が常に最大位置から変
位するようにする可変モータのレギュレータパルプと、
席に岑位箇から変位するようにする可変ポンプのレギュ
レータパルプとを備え、可変モータを常に低速大トルク
の状態から起動するようにし、かつ、可変ポンプと可変
モータの傾転が同時に行なわれないように、レギュレー
タパルプにより、指令の大きさと傾転角のi8jの特性
を定め、さらに、負荷の大きさに応じて可変モータへの
指令の大きさを制限するリミッタを設けることにより、
可変モータの出力が一定となるように回転速度の大きさ
を制限することを可能とし、外部指令の大きさにより制
御することを’lとしている。
以下、本発明の一実施例について、第4図ないし第6図
を参照しながら祝明する。
第4図は本発明の一実施例の構成を示した欣明図である
第4図にみられる1は可変ポンプ゛、2は可変モータで
、該ポンプ1とモータ2を配管3および4で閉回路を構
成している。そして、可変モータ2の出力軸6に巻上ド
ラム5が連結されており、ワイヤ16を介して荷重17
が負荷されている。20は前記モータ2の傾転角αを制
御するレギュレータで、後述する発信部であるリモート
コントロールパルプ30からのパイロット圧力(指令)
を入力するボート21と、シャパルプ23とを有し、こ
のパルプ23はボート21からのパイロット圧力が91
以上に高められると作動するように、ばね24で調整さ
れている。40は前記ポンプ1の傾転角βを制御するレ
ギュレータで、前記レギュレータ20と同様に、パイロ
ット圧力(指令)を入力するボート41と、これと対向
状に作用するボート42と、該ポンプ1のレギュレータ
パルプ43とを有し、このパルプ43は両例のばね44
によりバランスし、同図のように、中央位置にあるが、
ボート41あるいは42からのパイロット圧力がp。
(po<p□)以上になると1、・作動するように調整
されている。なお45はヘッド側室、4.6はロッド*
++ 室である。前記パルプ30は操作レバー35の操
作(巻上方向36あるいは巻下方向37への操作)によ
り減圧弁33あるいは34を作動させ、操作角に比例し
てパイロット圧(指令)を高め、ボート31あるいは3
2から出力する。
9はパイロットポンプ、10はリリーフ弁で、最大パイ
ロット圧力pL′に設定する。50は前記モータ2のレ
ギュレータパルプ23を制御するノ々イロット圧力の大
きさを制限するリミッタで、ノ(イロット圧の入力ポー
ト51と、作動圧力の入力ポート52と、リミッタパル
プ53と、パルプはね54とを有している。その他、1
1,12.13はパイロット配管、14はシャトル弁、
15はタンク、18は前記ポンプ9の吐出管である。
第4図に示すように構成された液圧躯動制御装置におい
ては、次のような作1をする。
(1)停止時 操作レバー35を図示のごとく中立位置におくと、減圧
弁33と34によってパイロットポンプ9からの吐出管
18がブロックされているため、吐出管18の油圧はI
J リーフ弁10の設定圧力pL色なっている。またノ
くイロット配管11と12はタンク15に通じているた
め、谷パイロット配、管11と12と13はタンク圧力
となっている。したがって、可変ポンプ1のレギュレー
タパルプ43は、ばねノくランスにより、図示のごとく
中央位置(これをA位置という)でシリンダボートをブ
ロックし、該ポンプ1の傾転角βを零位置に保っている
ので、該ポンプ1は原動慎(図示せず)によって回転さ
れているが吐出量は零である。一方、前記モータ2のレ
ギュレータパルプ23は、ばね24の反力によってA位
動でシリンダのヘッド側室をタンク15に辿じさせてい
るため、ピストンはばね24の反力で右方向に押され、
該モータ2の傾転角αを最大位置にしている。図示され
ていないが、−mlに閉回路の場合は、作動油のフラッ
シングとブースト圧力をかける目的で、別途に小容量の
ブースト圧力グを設け、主回路3と4に予圧を与えなが
ら作動油の循環を行なっているため、この予圧がシャト
ル弁7と配管8を通ってシリンダのヒストンロッド伽j
に作用し、ばね24の反力に加算してピストンを右方向
に抑し、可変モータ2の傾転角αを最大位置に保持して
いる。またモータ停止時は主回路3と4の圧力は低く、
パイロット配管13の圧力もタンク圧となっているので
、リミッタパルプ53は、ばね54によって上方向に押
され、パイロット配管13から分岐してタンク15に通
じる回路を図示のごとくブロックしている。なお荷重1
7を宙吊状態でブレーキをかけて停止している場合も前
述と同様である。
(2)起動時 操作レバー35を巻上方向(図では右方向)に操作する
と、吐出管18とパイロット配管12が減圧弁33の作
動によって絞られて連通し、パイロット配管12にパイ
ロット圧力が発生し、可変ポンプ1のレギュレータ40
のボート42とシャトル弁14を経て司友モータ2のV
ギュレータ20のボート21とリミッタ50のボート5
1へ同時に並列に伝えられる。ノくイロント配管11の
圧力はタンク圧である。ノくイロット配管12のパイロ
ット圧力は操作レバー35の操作角に比例して昇圧され
、圧力が90以上になると、その分だけレギュレータパ
ルプ43を右方向に変位させ、サーボ圧力(この実施例
ではパイロットポンプ9はサーボポンプも兼ねている)
をシリンダヘッド側室45とシリンダヘッド側室46に
導き、ピストンを左方向にバルブ43の変位に比例した
分だけストロークさせ、可変ポンプ1を傾転させ、油を
配管3に吐出し、可変モータ2を巻上方向に回転させる
。一方、可変モータ2の傾転角はパイロット圧力がp 
、 (p o < p□)に高まるまで最大傾転を保っ
ているので、この間の該モータ2の回転速度は該ポンプ
1の傾転角変位による流量の大きさによって決まる。た
だし、これはポンプの回転数が一定の場合である。以上
のように、可変モータ2の起動は低速大11トルクで常
に行なわれるので、ショックがなく、安全である。また
操作レバー35を巻下方向(図では左方向)に操作した
振合は、諷圧弁34の作動によって、同様にパイロット
配管11にパイロット圧力が発生し、可変ポンプ1は逆
の方向に傾転し、油を配管導に吐出し、可変モータ2を
巻下方向に回転させる。
(3)巻上時 操作レバー35の操作角を巻上方向に史に大きくしてパ
イロット圧力を高め、plに到達すると、可変ポンプ1
は最大傾転に達し、最大油量を吐出し、可変モータ2は
最大傾転から傾転角aを減少し始める。パイロット圧力
がplからpLに昇圧する間は、該ポンプ1は最大#4
転と最大吐出量を維持し、該モータ2の傾転角のみが最
大から最小に変化して高速回転となる。この過程で荷重
17の大きさに応じてリミッタ50が作動してパイロッ
ト圧力を制限し、後述する第5図に示すように、可変モ
ータ2の傾転角変位による回転速度゛の大きさを制限す
る。すなわち、第5図において、パイロット圧カッ変化
(po〈p、<p、<ps、、〈pL)に対する可変モ
ータ2の傾転角の変化は、重荷重の場合はB −+ b
−+ b’、重荷重の場合はa−+b−+C−+C′、
軽荷重の場合はB −+ b−+c−+ d −) d
’のご疹〈す、荷i17の大きさに応じて可変モータ2
の出力が〒定となるように回転速度の大きさを制御(後
述する第6図参照)する。これは荷重17の大きさに対
応した作動圧力が逆止弁6と配管8を経てIJ ミッタ
バルブ53に作用し、作動圧力が大きい場合(N荷重の
場合)はばね54を弱めてリミッタ50のセット圧力を
下げる方向に働き、反対に作動圧力が小さい場合(軽荷
重の場合)はばね54を強め、リミッタ50のセット圧
力を上げる方向に伽J<ためである。
(4)巻下時 操作レバー35を巻下方向に操作すると、ノくイロット
配管11にパイロット圧力が発生し、可変ポンプ1を巻
上時と逆の方向に傾転させ、油を配管4に吐出するが、
荷重17を巻下げる場合は、何重17によって可変モー
タ2は回転させられることにより、ポンビッツ作用で荷
117に対応した圧力が配管3側に発生し、これによっ
て可変ポンプ1がモータのごとく回転させられるため、
該ポンプ1を電動機で駆動してい゛不堝合は、その電動
機が発電機となって巻下エネルギーを有効に動力として
回収してくれることになる。これ以外は巻上時とほぼ同
じように作用する。
第5図は横軸にパイロット圧力をとり、縦軸に可変モー
タの傾転角αと可変ポンプの1唄転角pをとったもので
、このうち、傾転角αの細太と最小は可変モータの型式
および仕様によって決まる値であるが、その間の傾転角
aは負荷の大きさによって決まるもので、任意である。
また第6図は横軸に可変モータ2で巻上けまだは巻下げ
られる荷重17の大きさをとり、縦軸にその速度をとっ
て、出カ一定Vifのカーブを示したものであり、この
出力範囲内で操作指令の大きさに応じて、任意の連層制
御ができる。なお第5図のa、b、cldと第6図のそ
れらは対応している。
表お上記実施例では、細部にわたる制御回路についても
、すべて液圧制御方式によるものを説明したが、前記可
変ポンプ1のレギュレータバルブ43 ト可変モータ2
のレギュレータバルブ23を電気φ液圧制御弁に、シャ
トル弁7を圧力センサなどの電気拳液圧変換器に、リミ
ッタ50を電子演算部に、発信部のリモートコントロー
ルバルブ30をポテンショメータあるいはパルスゼネレ
ータなどの寛気信号発信部に、パイロット配管11,1
2.13を電気信号回路とすることにより、電気・液圧
制御方式で駆動させるようにしてもよい。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、負荷の
大きさに関係なく、常に可変モータは最大傾転から、可
変ポンプは零位置から起動するので、低速大トルクから
スタートが可能であり、負荷にショックを与えないので
、安全な作業ができ、しかも、可変モータの出力が一定
となるように負荷の大きさに対応した可変モータの回転
数に外部指令の大きさを制限して制御するため、軽負荷
の場合などに原動機出力を有効に利用して高速化ができ
、能率の向上を図ることができ、捷だ外部指令による可
変モータと可変ポンプの両傾転角制御を電子方式か、あ
るいは電子と油圧の併用方式への変換が容易であるため
、自動化が容易であるうえ、o、変ポンプと可変モータ
の閉回路構成により、巻下エイルギーを有効に動力回収
することも可能である。
また可変モータの有効第1j用により、可変ポンプ歓 の小型化とシステムのへ量化を図ることができ、しかも
、1つの操作レバーからの指令により、可変ポンプと可
変モータの傾転角を同時傾転が起らない方法で制御する
ことにより、制@J糸が安定する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の巻上用−液圧同局の1つの例を示した説
明図、第2図は同じくもう1つの例を示した説明図、第
3図は1も」しくさらにもう1つの例を示した説明図、
第4図は本発明の一笑り例を示した説明図、第5図はハ
イロット圧力と傾転角の関係を示した説明図、第6図は
荷1と速贋のrJA係を示した説明図でめる。 1・・・可変ポンプ、2拳・・可変モータ、17囃・・
荷重、20拳・・可変モータの傾転角を制御するレギュ
レータ、23・O・レギュレータバルブフ゛、30拳・
・リモートコントロールバルブ、35・拳・操作レバー
、40−−−可変ポンプの傾転角を制御するレギュレー
タ、43−・・レギュレータバルブ、5 Q * @番
IJミッタ。 茶3図 1玉!i″ 挙5 凶 ノマイロヅト圧i−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、可変ポンプと可変モータを閉回路で結合しだ液圧回
    路において、外部からの指令により可変ポンプの傾転角
    と可変モータの傾転角とを並列に制御する制御回路と、
    可変モータを常に低速大トルクの状態から起動可能にす
    るとともに前記指令の大きさに比例して可変モータの傾
    転を常に最大位置から変位させるレギュレータバルブを
    有する可変モータレギュレータと、可変モータと可変ポ
    ンプの傾転が同時に行なわれ彦いようにするとともに可
    変ポンプを常に零の位置から変位させるレギュレータバ
    ルブを有するiJ駕ボンフーレギュレ〜りと、負荷の大
    きさに応じて可変モータへの指令の大きさを制限すると
    ともに回転速Kを制限させて町Iモータの出力を一足に
    させるリミッタを備えていることをへ徴とする、柩圧駆
    動制御装置。
JP2118582A 1982-02-15 1982-02-15 液圧駆動制御装置 Granted JPS58142063A (ja)

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JPS6213543B2 JPS6213543B2 (ja) 1987-03-27

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WO1992009833A1 (en) * 1990-11-30 1992-06-11 Shimadzu Corporation Stepless speed change gear for vehicle
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