(57)【要約】【課題】ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる旋回体駆動用の液圧装置を提供する。【解決手段】操作部７の操作量の大小のみでなく、操作部７の操作量に応じた目標圧力とポンプ２の吐出圧力との第１偏差と、この第１偏差とポンプ２の回転速度との第２偏差とに基づいて、モータ３の回転速度を制御する。【選択図】図２
2012002261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回体（１）を旋回させる液体を吐出するポンプ（２）と、
上記ポンプ（２）を駆動する可変速のモータ（３）と、
上記ポンプ（２）の吐出圧力を検出する圧力センサ（４）と、
上記ポンプ（２）の回転速度を検出する回転速度検出器（５）と、
上記モータ（３）の回転速度を制御する制御部（６）と、
操作部（７）の操作量に応じて目標圧力を設定する目標圧力設定部（８）と、
上記目標圧力設定部（８）によって設定された目標圧力と上記圧力センサ（４）によって検出された現在のポンプ（２）の吐出圧力との第１偏差を求める第１加え合わせ点（１１）と、
上記第１加え合わせ点（１１）から出力された上記第１偏差と上記回転速度検出器（５）によって検出された現在のポンプ（２）の回転速度との第２偏差を求める第２加え合わせ点（１２）と
を備え、
上記制御部（６）は、上記第２加え合わせ点（１２）から出力された上記第２偏差に基づいて、上記モータ（３）の回転速度を制御することを特徴とする旋回体駆動用の液圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載の旋回体駆動用の液圧装置において、
上記旋回体（１）の最高速度に対応する上記ポンプ（２）の最大回転速度を設定する最大速度設定部（９）と、
上記第１加え合わせ点（１１）から出力された上記第１偏差が、上記最大速度設定部（９）によって設定された上記ポンプ（２）の最大回転速度を超えないように制限する目標速度制限部（１０）と
を有することを特徴とする旋回体駆動用の液圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋回体駆動用の液圧装置に関し、例えば、油圧ショベル等の建設機械の旋回体を駆動する油圧装置等の液圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋回体駆動用の液圧装置としては、ブリードオフ回路のあるオープンセンタシステムと、ブリードオフ回路のないクローズドセンタシステムとがある。
【０００３】
上記ブリードオフ回路のあるオープンセンタシステムでは、図３に示すように、旋回体１０１を旋回させる液体を吐出するポンプ１０２と、このポンプ１０２を駆動するモータ１０３と、このポンプ１０２から吐出した液体の流路を切り換える切換弁１１５とを有する。ポンプ１０２は、（図中、太線で示す）ブリードオフ回路ＢＯＣを介して、タンク１１７に接続されている。
【０００４】
上記切換弁１１５は、例えば電磁弁であり、旋回体１０１を操作するレバーの操作量（操作角）に応じて、切り換えられる。切換弁１１５は、旋回体１０１を一方向に旋回させるようにポンプ１０２の液体を旋回体１０１の油圧モータ１１６に流す第１位置Ｓ１と、旋回体１０１を他方向に旋回させるようにポンプ１０２の液体を旋回体１０１の油圧モータ１１６に流す第２位置Ｓ２と、第１位置Ｓ１と第２位置Ｓ２との間の中立位置Ｓ０とに、切り換えられる。この中立位置Ｓ０は、ブリードオフ通路Ｄを有し、切換弁１１５が中立位置Ｓ０に切り換えられたとき、ポンプ１０２の液体をブリードオフ回路ＢＯＣを介してタンク１１７に流す。
【０００５】
上記ブリードオフ回路ＢＯＣを用いることにより、旋回体１０１に掛かる負荷（例えば積載重量）に応じて、旋回体１０１の旋回速度を調整することができる。具体的には、旋回体１０１の負荷が大きいときに、操作量が同じ、つまり、切換弁１１５の切換位置が同じであっても、旋回体１０１の旋回速度を小さくでき、旋回体１０１の負荷が小さいときに、旋回体１０１の旋回速度を大きくできる。この結果、良好な操作感覚を得ることができる。
【０００６】
しかし、上記ブリードオフ回路のあるオープンセンタシステムでは、上記ポンプ１０２からの吐出流体のうち、仕事に寄与しない流量が、ブリードオフ回路ＢＯＣを介して、タンク１１７へと流れる。このため、損失流量が常に発生し、エネルギーロスが生じ、また、油温の上昇という問題があった。
【０００７】
具体的には、レバーの無操作時において、切換弁１１５が中立位置Ｓ０となり、ポンプ１０２より供給される全流量が、ブリードオフ通路Ｄおよびブリードオフ回路ＢＯＣを介して、タンク１１７に流出していた。
【０００８】
また、レバーの操作時において、切換弁１１５を中立位置Ｓ０から第１位置Ｓ１または第２位置Ｓ２に切り換える過渡時に、ブリードオフ通路Ｄの開度を小さく絞っていくように変化させ、同時に、ポンプポートＰと負荷ポートＡまたはＢとの間の開度を除々に大きくして、ブリードオフ通路Ｄおよびブリードオフ回路ＢＯＣによるブリードオフ流れを生成しながら、油圧モータ１１６に油を供給して、負荷の大小に応じた良好な操作感覚を得るようにしている。しかしながら、このような操作量に応じた切換位置においても、ブリードオフ流れが生じるため、エネルギーロスが生じ、油温の上昇という問題が生じる。
【０００９】
一方、上記ブリードオフ回路のないクローズドセンタシステムでは、旋回体の負荷圧とポンプ圧との差圧を一定にするように供給流量を変化させていた（特開平４−１３６５０９号公報：特許文献１参照）。
【００１０】
しかし、上記ブリードオフ回路のないクローズドセンタシステムでは、負荷に関わらずレバーの操作量によって一意に供給流量を決定していたので、上記ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を得ることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平４−１３６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の課題は、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる旋回体駆動用の液圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この発明の旋回体駆動用の液圧装置は、
旋回体を旋回させる液体を吐出するポンプと、
上記ポンプを駆動する可変速のモータと、
上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
上記ポンプの回転速度を検出する回転速度検出器と、
上記モータの回転速度を制御する制御部と、
操作部の操作量に応じて目標圧力を設定する目標圧力設定部と、
上記目標圧力設定部によって設定された目標圧力と上記圧力センサによって検出された現在のポンプの吐出圧力との第１偏差を求める第１加え合わせ点と、
上記第１加え合わせ点から出力された上記第１偏差と上記回転速度検出器によって検出された現在のポンプの回転速度との第２偏差を求める第２加え合わせ点と
を備え、
上記制御部は、上記第２加え合わせ点から出力された上記第２偏差に基づいて、上記モータの回転速度を制御することを特徴としている。
【００１４】
ここで、この明細書では、「操作部」とは、手動等により旋回体を操作するものであり、例えばレバーやハンドルやペダルなどである。「操作量」とは、手動等により操作部を動かす量をいい、例えば、レバーの操作角やハンドルの回転角をいう。「ポンプの吐出圧力」とは、吐出ラインの圧力、負荷ラインの圧力等、ポンプの吐出圧力と直接関連する圧力を意味する。
【００１５】
この発明の旋回体駆動用の液圧装置によれば、上記目標圧力設定部により操作部の操作量に応じて目標圧力を設定し、上記第１加え合わせ点により目標圧力設定部によって設定された目標圧力と圧力センサによって検出された現在のポンプの吐出圧力との第１偏差を求め、上記第２加え合わせ点により第１加え合わせ点から出力された第１偏差と回転速度検出器によって検出された現在のポンプの回転速度との第２偏差を求め、上記制御部により第２加え合わせ点から出力された第２偏差に基づいてモータの回転速度を制御するので、つまり、操作部の操作量の大小のみでなく、操作部の操作量に応じた目標圧力とポンプの吐出圧力との第１偏差と、この第１偏差とポンプの回転速度との第２偏差とに基づいて、モータの回転速度を制御するので、ブリードオフ回路を用いることなく、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を得ることができ、しかも、液体をブリードオフしないため、エネルギーのロスが少なく、液体の温度上昇を防ぐことができる。
【００１６】
したがって、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる。
【００１７】
また、一実施形態の旋回体駆動用の液圧装置では、
上記旋回体の最高速度に対応する上記ポンプの最大回転速度を設定する最大速度設定部と、
上記第１加え合わせ点から出力された上記第１偏差が、上記最大速度設定部によって設定された上記ポンプの最大回転速度を超えないように制限する目標速度制限部と
を有する。
【００１８】
この実施形態の旋回体駆動用の液圧装置によれば、上記目標速度制限部は、上記第１加え合わせ点から出力された上記第１偏差が、上記最大速度設定部によって設定された上記ポンプの最大回転速度を超えないように制限するので、旋回体を、旋回体の最高速度を超える速度で旋回させることがなく、旋回体を安全に旋回できる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の旋回体駆動用の液圧装置によれば、操作部の操作量の大小のみでなく、操作部の操作量に応じた目標圧力とポンプの吐出圧力との第１偏差と、この第１偏差とポンプの回転速度との第２偏差とに基づいて、モータの回転速度を制御するので、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の旋回体駆動用の液圧装置の一実施形態である簡略構成図である。
【図２】液圧装置の制御アルゴリズムを示す簡略構成図である。
【図３】従来の液圧装置を示す簡略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
図１は、この発明の旋回体駆動用の液圧装置の一実施形態である簡略構成図を示している。図２は、本発明の液圧装置の制御アルゴリズムを示す簡略構成図を示している。この液圧装置は、例えば、油圧ショベル等の建設機械の旋回体を駆動する油圧装置である。旋回体とは、例えば、油圧ショベルの運転台である。
【００２３】
図１と図２に示すように、旋回体１を旋回させる液体を吐出するポンプ２と、このポンプ２を駆動する可変速のモータ３と、このポンプ２から吐出した液体の流路を切り換える切換弁１５とを有する。
【００２４】
上記切換弁１５は、例えば電磁弁であり、旋回体１を操作する操作部７の操作量に応じて、切り換えられる。操作部７とは、手動等により旋回体１を操作するものであり、例えばレバーやハンドルやペダルなどである。操作部７の操作量とは、手動等により操作部７を動かす量をいい、例えば、レバーの操作角やハンドルの回転角をいう。
【００２５】
上記切換弁１５は、旋回体１を一方向に旋回させるようにポンプ２の液体を流す第１位置Ｓ１と、旋回体１を他方向に旋回させるようにポンプ２の液体を流す第２位置Ｓ２と、ポンプ２の液体の流れを遮断する中立位置Ｓ０とに、切り換えられる。
【００２６】
上記切換弁１５の第１位置Ｓ１では、ポンプ２から吐出された液体は、旋回体１を駆動する油圧モータ１６の第１ポートに流入し、油圧モータ１６の第２ポートから流出して、タンク１７に排出される。上記切換弁１５の第２位置Ｓ２では、ポンプ２から吐出された液体は、旋回体１を駆動する油圧モータ１６の第２ポートに流入し、油圧モータ１６の第１ポートから流出して、タンク１７に排出される。
【００２７】
上記切換弁１５と上記油圧モータ１６との間の流路には、ブレーキ弁１８が設けられている。このブレーキ弁１８は、カウンタバランス弁２０とチェック弁２１とを含む。上記ポンプ２と上記切換弁１５との間の流路には、順に、リリーフ弁１４とチェック弁１９とが設けられている。
【００２８】
上記液圧装置は、圧力センサ４と回転速度検出器５と制御部６と目標圧力設定部８と第１加え合わせ点１１と第２加え合わせ点１２とを有する。
【００２９】
上記圧力センサ４は、ポンプ２とチェック弁１９との間の流路に接続され、ポンプ２の吐出圧力を検出する。なお、ポンプ２の吐出圧力を、ポンプ２と切換弁１５との間の吐出ライン３１の圧力や、切換弁１５と旋回体１との間の負荷ライン３２の圧力等、ポンプ２の吐出圧力と直接関連する圧力にて検出してもよい。
【００３０】
上記回転速度検出器５は、ポンプ２の回転速度を検出する。上記目標圧力設定部８は、操作部７の操作量に応じて目標圧力を設定する。目標圧力設定部８は、例えば、操作部７の操作量と目標圧力との関係について予め決定されたテーブルに基づいて、目標圧力を設定する。
【００３１】
上記第１加え合わせ点１１は、目標圧力設定部８によって設定された目標圧力と圧力センサ４によって検出された現在のポンプ２の吐出圧力との第１偏差を求める。上記第２加え合わせ点１２は、第１加え合わせ点１１から出力された第１偏差と回転速度検出器５によって検出された現在のポンプ２の回転速度との第２偏差を求める。
【００３２】
上記制御部６は、第２加え合わせ点１２から出力された第２偏差に基づいて、モータ３の回転速度を制御する。制御部６は、速度制御部６ａと電流制御部６ｂとを有する。速度制御部６ａは、例えばＰＩＤ制御を行う。電流制御部６ｂは、例えばインバータ制御を行う。
【００３３】
上記液圧装置は、最大速度設定部９と目標速度制限部１０とを有する。上記最大速度設定部９は、旋回体１の最高速度に対応するポンプ２の最大回転速度を設定する。上記目標速度制限部１０は、第１加え合わせ点１１と第２加え合わせ点１２との間に接続され、第１加え合わせ点１１から出力された第１偏差が、最大速度設定部９によって設定されたポンプ２の最大回転速度を超えないように制限する。
【００３４】
上記第１加え合わせ点１１と上記目標速度制限部１０との間には、目標速度生成部１３が接続されている。目標速度生成部１３は、第１加え合わせ点１１から出力された第１偏差に基づいてポンプ２の回転速度の目標速度を生成する。目標速度生成部１３は、例えば、第１加え合わせ点１１から出力された第１偏差と目標速度との関係について予め決定されたテーブルに基づいて、目標速度を生成する。
【００３５】
次に、上記液圧装置の作用を説明する。
【００３６】
まず、上記操作部７を、旋回体１を一方向に旋回させる方向に、操作したとき、切換弁１５は、上記第１位置Ｓ１に切り換えられて、ポンプ２から吐出された液体は、油圧モータ１６の第１ポートに流入し、油圧モータ１６の第２ポートから流出して、旋回体１を一方向に旋回させる。このとき、制御部６は、第２加え合わせ点１２から出力された第２偏差に基づいて、モータ３の回転速度を制御するので、制御部６は、旋回体１に掛かる負荷（例えば積載重量）に応じて、旋回体１の旋回速度を調整することができる。つまり、制御部６は、旋回体１の負荷が大きいときに、旋回体１の旋回速度を小さくでき、旋回体１の負荷が小さいときに、旋回体１の旋回速度を大きくできる。
【００３７】
一方、上記操作部７を、旋回体１を他方向に旋回させる方向に、操作したとき、切換弁１５は、上記第２位置Ｓ２に切り換えられて、ポンプ２から吐出された液体は、油圧モータ１６の第２ポートに流入し、油圧モータ１６の第１ポートから流出して、旋回体１を他方向に旋回させる。このとき、制御部６は、第２加え合わせ点１２から出力された第２偏差に基づいて、モータ３の回転速度を制御するので、制御部６は、旋回体１に掛かる負荷（例えば積載重量）に応じて、旋回体１の旋回速度を調整することができる。つまり、制御部６は、旋回体１の負荷が大きいときに、旋回体１の旋回速度を小さくでき、旋回体１の負荷が小さいときに、旋回体１の旋回速度を大きくできる。
【００３８】
なお、上記操作部７を操作しないときは、切換弁１５は、上記中立位置Ｓ０に切り換えられて、ポンプ２から吐出された液体は、油圧モータ１６に流入しない。
【００３９】
上記構成の旋回体駆動用の液圧装置によれば、上記目標圧力設定部８により操作部７の操作量に応じて目標圧力を設定し、上記第１加え合わせ点１１により目標圧力設定部８によって設定された目標圧力と圧力センサ４によって検出された現在のポンプ２の吐出圧力との第１偏差を求め、上記第２加え合わせ点１２により第１加え合わせ点１１から出力された第１偏差と回転速度検出器５によって検出された現在のポンプ２の回転速度との第２偏差を求め、上記制御部６により第２加え合わせ点１２から出力された第２偏差に基づいてモータ３の回転速度を制御するので、つまり、操作部７の操作量の大小のみでなく、操作部７の操作量に応じた目標圧力とポンプ２の吐出圧力との第１偏差と、この第１偏差とポンプ２の回転速度との第２偏差とに基づいて、モータ３の回転速度を制御するので、ブリードオフ回路を用いることなく、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を得ることができ、しかも、液体をブリードオフしないため、エネルギーのロスが少なく、液体の温度上昇を防ぐことができる。
【００４０】
したがって、ブリードオフ回路の特性と同じ良好な操作感覚を保ちつつ、エネルギーロスを伴うブリードオフ流量を無くすことができる。
【００４１】
また、上記目標速度制限部１０は、第１加え合わせ点１１から出力された第１偏差が、最大速度設定部９によって設定されたポンプ２の最大回転速度を超えないように制限するので、旋回体１を、旋回体１の最高速度を超える速度で旋回させることがなく、旋回体１を安全に旋回できる。
【００４２】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記最大速度設定部９および上記目標速度制限部１０を省略してもよい。上記制御部６の構成は、上記速度制御部６ａおよび上記電流制御部６ｂ以外の構成であってもよい。
【００４３】
上記目標圧力設定部８による目標圧力の設定や、上記目標速度生成部１３による目標速度の生成は、予め決定されたテーブル以外に、予め決定された特性曲線によって、求めてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  旋回体
２  ポンプ
３  可変速のモータ
４  圧力センサ
５  回転速度検出器
６  制御部
６ａ  速度制御部
６ｂ  電流制御部
７  操作部
８  目標圧力設定部
９  最大速度設定部
１０  目標速度制限部
１１  第１加え合わせ点
１２  第２加え合わせ点
１３  目標速度生成部
１４  リリーフ弁
１５  切換弁
１６  油圧モータ
１７  タンク
１８  ブレーキ弁
１９  チェック弁
２０  カウンタバランス弁
２１  チェック弁
３１  吐出ライン
３２  負荷ライン
ＢＯＣ  ブリードオフ回路
【図１】
2012002261.tif 000003
【図２】
2012002261.tif 000004
【図３】
2012002261.tif 000005