液壓單元的製作方法
2023-06-14 05:46:01
液壓單元的製作方法
【專利摘要】一種液壓單元，剩餘流量控制部（50）控制逆變器（6），使得在來自泵（1）的排出量為大流量時，使來自溢流閥（3）的剩餘流量為小剩餘流量，另一方面控制逆變器（6），使得在來自泵（1）的排出量為比大流量小的小流量時，使來自溢流閥（3）的剩餘流量為多於小剩餘流量的大剩餘流量。
【專利說明】液壓單元
【技術領域】
[0001]本發明涉及例如在建築機械、農業機械、工具機、注塑成形機等各種產業機械中使用的油壓單元或水壓單元等液壓單元。
【背景技術】
[0002]如圖8所示，關於油壓單元，過去存在具有如下結構的裝置:固定容量型的泵101 ；馬達102，其驅動該泵101 ;溢流閥103，其與所述泵101的排出管路106連接；流量傳感器104，其連接在該溢流閥103和油箱107之間，檢測來自溢流閥103的剩餘流量；以及轉速控制單元105，其根據來自該流量傳感器104的信號控制所述馬達102的轉速(日本特開平11 — 303758號公報:參照專利文獻I)。
[0003]並且，所述轉速控制單元105對馬達102的旋轉速度進行反饋控制，使得由流量傳感器104檢測出的剩餘流量成為預先設定的預定值。
[0004]但是,在上述過去的液壓單元中，所述轉速控制單元105控制馬達102使得流量傳感器104的剩餘流量達到預定值，因而為了確保來自泵101的排出量較小時的控制的穩定性，需要確保比較大的剩餘流量，導致剩餘流量的預定值增大。因此，控制馬達102使得在來自控制穩定的泵101的排出量較多時，剩餘流量也達到較大的預定值，導致流過無用的剩餘流量，產生多餘的能量損耗。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平11 - 303758號公報
【發明內容】
[0008]發明要解決的問題
[0009]因此，本發明的課題是提供一種液壓單元，能夠確保壓力控制的穩定性，並且實現節能和防止油的發熱。
[0010]
【發明內容】
[0011]為了解決上述問題，本發明的液壓單元的特徵在於，該液壓單元具有:固定容量型的泵，其向主機供給液體；馬達，其驅動所述泵；逆變器，其與所述馬達連接；溢流閥，其與所述泵的排出管路連接；傳感器，其檢測來自所述溢流閥的剩餘流量；以及控制部，其根據由所述傳感器檢測出的剩餘流量，藉助所述逆變器控制所述馬達的旋轉速度，所述控制部具有剩餘流量控制部，所述剩餘流量控制部控制所述逆變器，使得在來自所述泵的排出量為大流量時，來自所述溢流閥的剩餘流量為小剩餘流量，另一方面，所述剩餘流量控制部控制所述逆變器，使得在來自所述泵的排出量為比所述大流量小的小流量時，來自所述溢流閥的剩餘流量成為大於所述小剩餘流量的大剩餘流量。
[0012]根據本發明的液壓單元，所述控制部具有所述剩餘流量控制部，因而例如在以保壓狀態使從溢流閥流出液體來控制壓力的狀態下，在來自泵的排出量較小時，增大來自溢流閥的剩餘流量，以確保恆定的馬達旋轉速度，消除馬達控制的不穩定性，並且消除因溢流閥導致的壓力控制的不穩定性。即，通常在流向溢流閥的流量為小流量時，壓力將不穩定，但是例如在以能夠穩定控制壓力的溢流閥的最低流量控制剩餘流量時，能夠一併實現控制的穩定性和更大的節能效果。另一方面，在來自泵的排出量較大時，減小剩餘流量來抑制能量損耗，並且能夠防止油的發熱。
[0013]因此，能夠確保壓力控制的穩定性，實現節能和防止油的發熱。
[0014]另外，在一個實施方式的液壓單元中，所述剩餘流量控制部以如下方式進行控制:隨著向所述主機側的液體的供給流量增大，使所述剩餘流量逐漸減小，而在向所述主機側的液體的供給流量超過預定值時，使所述剩餘流量為固定值。
[0015]根據該實施方式的液壓單元，所述剩餘流量控制部以如下方式進行控制:隨著向所述主機側的供給流量增大，使所述剩餘流量逐漸減小，而在向所述主機側的供給流量超過預定值時，使所述剩餘流量變為固定值，因而在向主機側的供給流量較小時，能夠增大來自溢流閥的剩餘流量，以確保固定的馬達旋轉速度，確保壓力控制的穩定性。並且，在向主機側的供給流量較大時，能夠減小來自溢流閥的剩餘流量，以實現節能和防止油的發熱。
[0016]另外，在一個實施方式的液壓單元中，所述剩餘流量控制部具有對所述泵的轉速施加限制的限制器(base clipper)。
[0017]根據該實施方式的液壓單元，所述剩餘流量控制部具有對所述泵的轉速施加限制的限制器，因而能夠控制為最佳的剩餘流量。例如，關於限制器，如果設定馬達的最低轉速和泵的最低轉速，則能夠一併實現控制的穩定性和對泵的保護、以及更大的節能效果。
[0018]另外，在一個實施方式的液壓單元中，所述剩餘流量控制部具有剩餘流量目標值生成部，其根據向所述主機側的供給流量改變所述剩餘流量的目標值。
[0019]根據該實施方式的液壓單元，所述剩餘流量控制部具有剩餘流量目標值生成部，其根據向所述主機側的供給流量改變所述剩餘流量的目標值，因而能夠控制為最佳的剩餘流量。
[0020]另外，在一個實施方式的液壓單元中，所述剩餘流量控制部根據目標剩餘流量與當前剩餘流量之間的偏差的大小來切換增益，且在偏差為零及零附近的區域設置死區。
[0021]根據該實施方式的液壓單元，所述剩餘流量控制部根據目標剩餘流量與當前剩餘流量之間的偏差的大小來切換增益，且在偏差為零及零附近的區域設置死區，因而能夠在從保壓狀態向流量控制的切換中提高響應性，在保壓狀態下降低增益使控制穩定。
[0022]發明效果
[0023]根據本發明的液壓單元，所述控制部具有剩餘流量控制部，所述剩餘流量控制部控制所述逆變器，使得在來自所述泵的排出量為大流量時，來自所述溢流閥的剩餘流量為小剩餘流量，另一方面，所述剩餘流量控制部控制所述逆變器，使得在來所述自泵的排出量為比所述大流量小的小流量時，來自所述溢流閥的剩餘流量為大於所述小剩餘流量的大剩餘流量，因而能夠確保壓力控制的穩定性，並且實現節能和防止油的發熱。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明的液壓單元的一個實施方式的油壓單元的電路圖。
[0025]圖2是表示主機側供給流量與泵排出量與剩餘流量之間的關係的曲線圖。[0026]圖3是表示速度偏差(目標剩餘流量-當前剩餘流量)與泵排出量變化量之間的關係的曲線圖。
[0027]圖4是表示限制器的控制的框圖。
[0028]圖5是表示限制器的控制的流程圖。
[0029]圖6是表示剩餘流量目標值生成部的控制的框圖。
[0030]圖7是表示剩餘流量目標值生成部的控制的流程圖。
[0031]圖8是過去的油壓單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0032]下面，根據圖示的實施方式詳細說明本發明。
[0033]圖1示出本發明的液壓單元的一個實施方式的油壓單元的電路圖。如圖1所示，該油壓單元具有固定容量型的泵1、和驅動該泵I的馬達2。泵I的吸入側與儲存油的油箱10連接，主機7與泵I的排出管路11連接。該主機7具有未圖示的油壓缸、油壓馬達、電磁閥等。從泵I排出的油經由主機7返回到油箱10中。
[0034]溢流閥3與從所述泵I的排出管路11分支出來的分支管12連接。該溢流閥3以如下方式進行控制:在溢流閥3的上遊側的泵I的排出壓力大於設定壓力時，使上遊側的油釋放到下遊側，使所述排出管路11的壓力達到設定壓力。下面，將從溢流閥3排出的油的流量稱為剩餘流量。另外，也可以將溢流閥3的設定壓力設為可變。
[0035]在所述分支管12中的所述溢流閥3的下遊側設置節流閥8，在該節流閥8與溢流閥3之間設置壓力傳感器4。通過節流閥8的剩餘流量是根據節流閥8前後的壓力差(節流閥8的上遊側壓力與油箱壓力之差)而設定的，因而結果是壓力傳感器4檢測剩餘流量。當然，也可以設置流量傳感器取代壓力傳感器4而直接檢測剩餘流量。
[0036]在所述分支管12設置從節流閥8的上遊側向油箱10分支出來的管路13，在該管路13設置負載單向閥9。在剩餘流量過大使得節流閥8的上遊側的壓力大於負載單向閥9的彈簧的力量時，該負載單向閥9斷開以保護電路。另外，也可以使用溢流閥或者安全閥取代負載單向閥9。
[0037]逆變器6與所述馬達2連接，逆變器6由控制部5控制。該控制部5根據由壓力傳感器4檢測出的剩餘流量，向逆變器6發送開關信號，通過逆變器6控制馬達2的旋轉速度。
[0038]所述控制部5具有剩餘流量控制部50。該剩餘流量控制部50控制逆變器6，使得在來自泵I的排出量為大流量時，來自溢流閥3的剩餘流量為小剩餘流量，另一方面，控制逆變器6，使得在來自泵I的排出量為比所述大流量小的小流量時，來自溢流閥3的剩餘流量為多於所述小剩餘流量的大剩餘流量。
[0039]如圖2所示，所述剩餘流量控制部50以如下方式進行控制:隨著向主機7側的油的供給流量增大，使剩餘流量逐漸減小，而在向主機7側的油的供給流量超過預定值時，使剩餘流量成為固定值。
[0040]S卩，隨著主機側供給流量Qp從O增大到預定值Qpl，利用陰影線示出的剩餘流量QL從第2流量值Q2逐漸減小到第I流量值Ql (〈Q2)，而在主機側供給流量Qp超過預定值Qpl時，該剩餘流量QL變為第I流量值Ql的固定值。[0041]並且，在主機側供給流量Qp從O增大到預定值Qpl時，泵排出流量Q變為第2流量值Q2的固定值，而在主機側供給流量Qp超過預定值Qpl時，該泵排出流量Q從第2流量值Q2開始逐漸增大。
[0042]並且，主機側供給流量Qp成為泵排出流量Q減去剩餘流量QL得到的值，並與從主機7返回到油箱10的流量相等。
[0043]如圖3所示,所述剩餘流量控制部50根據目標剩餘流量與當前剩餘流量之偏差的大小切換增益，且在偏差為零及零附近的區域設置死區。
[0044]S卩，在目標剩餘流量與當前剩餘流量之偏差即速度偏差dV從O增大到dVl時，增益即泵排出量變化量dQ處於死區即為O。在速度偏差dV從dVl增大到dV2時，泵排出量變化量dQ從O逐漸增大到dQl。在速度偏差dV從dV2增大到dV3時，泵排出量變化量dQ從dQl逐漸增大到dQ2。泵排出量變化量dQ的從dQl到dQ2的變化率，大於泵排出量變化量dQ的從O到dQl的變化率。在速度偏差dV超過dV3時，泵排出量變化量dQ達到dQ2的固定值。
[0045]另夕卜，同樣在速度偏差dV按照O?-dVl、-dVl?_dV2、-dV2?_dV3的順序變化時，泵排出量變化量dQ按照0、0?-dQl、-dQl?-dQ2的順序變化。
[0046]因此，能夠在從保壓狀態向流量控制的切換中提高響應性，並且在保壓狀態下降低增益使控制穩定。
[0047]如圖1所示，所述剩餘流量控制部50具有對泵I的轉速施加限制的限制器(baseclipper) 51。該限制器51對泵I的轉速的下限值施加限制,使泵I的排出量的函數關係成為圖2的曲線圖所示的形狀(泵排出量Q)。
[0048]另外，具體說明所述剩餘流量控制部50對泵I的排出量的指令。如圖4的框圖所示，剩餘流量控制部50具有相加點21、泵排出量變化量計算單元22、積分單元23和泵排出量指令限制器24。
[0049]所述相加點21求出當前剩餘流量與目標剩餘流量之偏差。當前剩餘流量由壓力傳感器4檢測。目標剩餘流量例如是從外部輸入的。
[0050]所述泵排出量變化量計算單元22使用圖3所示的函數關係，根據由相加點21求出的偏差，計算泵排出量變化量。
[0051]所述積分單元23對由泵排出量變化量計算單元22計算出的泵排出量變化量進行積分，求出泵排出量。
[0052]所述泵排出量指令限制器24是限制器51的一例，對由積分單元23計算出的泵排出量的下限值施加限制，並對逆變器發出指令6使得泵排出量達到圖2所示的泵排出量Q。
[0053]另外，說明所述剩餘流量控制部50對泵I的排出量的指令的流程。如圖5的流程圖所示，在開始剩餘流量控制部50的控制時(步驟S21)，計算從目標剩餘流量減去當前剩餘流量得到的剩餘流量的偏差(步驟S22)。
[0054]並且，如果剩餘流量的偏差大於O (步驟S23)，則進行計算使泵排出量增量(步驟S24)，另一方面，如果剩餘流量的偏差為O以下(步驟S23)，則進行計算使泵排出量減量(步驟S25)。此時，使用圖3所示的泵排出量變化量，根據剩餘流量的偏差計算泵排出量變化量，然後對泵排出量變化量進行積分來求出泵排出量。
[0055]然後，如果泵排出量為固定值以下(步驟S26)，則將泵排出量設為固定值(步驟S27)，對逆變器發出指令使泵排出該泵排出量，並結束控制(步驟S28)。另一方面，如果泵排出量超過固定值(步驟S26)，則對逆變器發出指令使泵依舊排出該泵排出量，並結束控制(步驟S28)。
[0056]因此，由於所述剩餘流量控制部50具有作為限制器51的泵排出量指令限制器24，因而能夠控制為最佳的剩餘流量。
[0057]另外,如圖1所示，所述剩餘流量控制部50也可以具有剩餘流量目標值生成部52來取代限制器51。另外，也可以一併設置剩餘流量目標值生成部52和限制器51，在這種情況下，能夠切換限制器51和剩餘流量目標值生成部52。
[0058]所述剩餘流量目標值生成部52根據向主機7側的供給流量，改變剩餘流量的目標值。即，使剩餘流量的目標值的函數關係成為圖2的曲線圖所示的形狀(剩餘流量QL)。
[0059]另外，具體說明所述剩餘流量控制部50的剩餘流量目標值生成部52對泵I的排出量的指令。如圖6的框圖所示，剩餘流量控制部50具有相加點31、泵排出量變化量計算單元32、積分單元33和目標剩餘流量計算單元34。
[0060]所述目標剩餘流量計算單元34是剩餘流量目標值生成部52的一例，使用圖2所示的剩餘流量QL的函數關係，根據向主機7側的油的供給流量計算目標剩餘流量。
[0061]所述相加點31求出由目標剩餘流量計算單元34計算出的目標剩餘流量、與由壓力傳感器4檢測出的當前剩餘流量之偏差。
[0062]所述泵排出量變化量計算單元32使用圖3所示的函數關係，根據由相加點31求出的偏差，計算泵排出量變化量。
[0063]所述積分單元33對由泵排出量變化量計算單元32計算出的泵排出量變化量進行積分，求出泵排出量。由積分單元33計算出的泵排出量為圖2所示的泵排出量Q，對逆變器發出指令6使泵排出該泵排出量。
[0064]另外，說明所述剩餘流量控制部50的剩餘流量目標值生成部52生成針對泵I的排出量的指令的流程。如圖7的流程所示，在開始剩餘流量控制部50的控制時(步驟S31 )，使用圖2所示的剩餘流量QL的函數關係，根據主機側供給流量計算目標剩餘流量(步驟S32)。
[0065]並且，計算目標剩餘流量減去當前剩餘流量得到的剩餘流量的偏差(步驟S33)。如果剩餘流量的偏差大於O (步驟S34)，則進行計算使泵排出量增量(步驟S35)，另一方面，如果剩餘流量的偏差為O以下(步驟S34)，則進行計算使泵排出量減量(步驟S36)。此時，使用圖3所示的泵排出量變化量，根據剩餘流量的偏差計算泵排出量變化量，然後對泵排出量變化量進行積分來求出泵排出量。
[0066]然後，對逆變器發出指令使泵排出該泵排出量，並結束控制(步驟S37)。
[0067]因此，由於所述剩餘流量控制部50具有作為剩餘流量目標值生成部52的目標剩餘流量計算單元34，因而能夠控制為最佳的剩餘流量。
[0068]根據上述結構的液壓單元，所述控制部5具有所述剩餘流量控制部50，因而例如在以保壓狀態使從溢流閥3流出液體來控制壓力的狀態下，在來自泵I的排出量較小時，增大來自溢流閥3的剩餘流量，以確保一定的馬達旋轉速度，消除馬達控制的不穩定性，並且消除因溢流閥3導致的壓力控制的不穩定性。並且，在來自泵I的排出量較大時，減小剩餘流量來抑制能量損耗，並且能夠防止油的發熱。[0069]因此，能夠確保壓力控制的穩定性，並且實現節能和防止油的發熱。
[0070]另外，所述剩餘流量控制部50以如下方式進行控制:隨著向所述主機7側的供給流量增大，使所述剩餘流量逐漸減小，另一方面，在向所述主機7側的供給流量超過預定值時，使所述剩餘流量成為固定值，因而在向主機7側的供給流量較小時，能夠增大來自溢流閥3的剩餘流量，以確保固定的馬達旋轉速度，並確保壓力控制的穩定性。即，通常在流過溢流閥的流量為小流量時，壓力將不穩定，但是例如在以能夠穩定控制壓力的溢流閥3的最低流量控制剩餘流量時，能夠一併實現控制的穩定性和更大的節能效果。另一方面，在向主機7側的供給流量較大時，能夠減小來自溢流閥3的剩餘流量，以實現節能和防止油的發熱。
[0071]另外，本發明不限於上述實施方式。例如，限制器或剩餘流量目標值生成部也可以是軟體處理或者是硬體處理。並且，關於限制器，如果設定馬達的最低轉速和/或泵的最低轉速等，則能夠一併實現控制的穩定性和對泵的保護、以及更大的節能效果。
[0072]另外，也可以將本發明的結構適用於油壓單元以外的水壓單元等液壓單元。另外，關於主機，例如有建築機械、農業機械、工作機械、注塑成形機等各種產業機械。
[0073]標號說明
[0074]I固定容量型的泵；2馬達；3溢流閥；4壓力傳感器；5控制部；50剩餘流量控制部；51限制器；52剩餘流量目標值生成部；6逆變器；7主機；8節流閥；9負載單向閥；10油箱；11排出管路；12分支管。
【權利要求】
1.一種液壓單元，其特徵在於，該液壓單元具有: 固定容量型的泵(I)，其向主機(7)供給液體； 馬達(2)，其驅動所述泵(I); 逆變器(6)，其與所述馬達(2)連接； 溢流閥(3 )，其與所述泵(I)的排出管路(11)連接； 傳感器(4)，其用於檢測來自所述溢流閥(3)的剩餘流量；以及控制部(5)，其根據由所述傳感器(4)檢測出的剩餘流量，藉助所述逆變器(6)控制所述馬達(2)的旋轉速度， 所述控制部(5)具有剩餘流量控制部(50)， 所述剩餘流量控制部(50)控制所述逆變器(6)，使得在來自所述泵(I)的排出量為大流量時，來自所述溢流閥(3)的剩餘流量為小剩餘流量， 另一方面，所述剩餘流量控制部(50 )控制所述逆變器(6 )，使得在來自所述泵(I)的排出量為比所述大流量小的小流量時，來自所述溢流閥(3)的剩餘流量為大於所述小剩餘流量的大剩餘流量。
2.根據權利要求1所述的液壓單元，其特徵在於， 所述剩餘流量控制部(50)以如下方式進行控制:隨著向所述主機(7)側的液體的供給流量增大，使所述剩餘流量逐漸減小，另一方面，在向所述主機(7)側的液體的供給流量超過預定值時，使所述剩餘流量成為固定值。
3.根據權利要求2所述的液壓單元，其特徵在於， 所述剩餘流量控制部(50)具有對所述泵(I)的轉速施加限制的限制器(51)。
4.根據權利要求2所述的液壓單元，其特徵在於， 所述剩餘流量控制部(50)具有剩餘流量目標值生成部(52),該剩餘流量目標值生成部(52)根據向所述主機(7)側的供給流量改變所述剩餘流量的目標值。
5.根據權利要求1?4中任意一項所述的液壓單元，其特徵在於， 所述剩餘流量控制部(50)根據目標剩餘流量與當前剩餘流量之間的偏差的大小來切換增益，且在偏差為零及零附近的區域設置死區。
【文檔編號】F15B11/00GK103635689SQ201280033076
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優先權日:2011年9月28日
【發明者】中村博一, 河田健一, 井上貴仁 申請人:大金工業株式會社