CN111608995A - 液压装置以及液压装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可提升耐久性并以高的可靠性进行运行的液压装置及液压装置的控制方法。液压装置通过流体供给部将已被存积在流体存积部的工作流体，朝输出由工作流体所产生的动力的动力输出部供给。通过无刷马达来驱动流体供给部。设置可切换成第一状态及第二状态的旁通流路部，在所述第一状态中从流体供给部朝流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将流体供给部与流体存积部隔断。进行如下控制的至少一者：在无刷马达的启动后将旁通流路部从第一状态切换成第二状态的控制、及在无刷马达的停止时将旁通流路部从第二状态切换成第一状态的控制。通过防逆流阀来防止工作流体从动力输出部朝旁通流路部的逆流。

Description

液压装置以及液压装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种液压装置以及液压装置的控制方法。
背景技术
在卡车等作业机器设置用于通过液压来驱动支撑臂的液压装置。例如在专利文献1中记载有一种包含液压缸、泵及电动机的液压装置。在所述液压装置中，电动机响应作业机器的使用者操作遥控器，对泵进行驱动。由此，泵对使收货台的支撑臂工作的液压缸供给工作液。
在液压装置中，作为电动机，通常使用直流(Direct Current，DC)有刷马达。但是，有刷马达的耐用期限因刷子的寿命而受到限制，因此使用有刷马达的液压装置的耐久性不高。因此，近年来，要求提升液压装置的耐久性。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2007-223419号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
可想到使用无刷马达来代替有刷马达作为电动机，由此可提升液压装置的耐久性。但是，若使用无刷马达来构成液压装置，则有可能产生由扭矩不足所引起的启动的失败或配管的增压(pressurization)等问题。因此，有时无法使液压装置以高的可靠性进行运行。此处，所谓增压，是指在无刷马达的停止时配管内的压力增加的状态。
本发明的目的在于提供一种可提升耐久性并以高的可靠性进行运行的液压装置。
[解决问题的技术手段]
根据本发明的一方面的形态涉及一种液压装置，包括：流体存积部，存积工作流体；动力输出部，输出由工作流体所产生的动力；流体供给部，将已被存积在所述流体存积部的工作流体供给至所述动力输出部；无刷马达，驱动所述流体供给部；旁通流路部，能够切换成第一状态及第二状态，在所述第一状态中从所述流体供给部朝所述流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将所述流体供给部与所述流体存积部隔断；防逆流阀，防止工作流体从所述动力输出部朝所述旁通流路部的逆流；以及控制部，进行如下控制的至少一者：在所述无刷马达的启动后将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态的控制、及在所述无刷马达的停止时将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态的控制。
根据本发明的另一方面的形态涉及一种液压装置的控制方法，包括：通过流体供给部将已被存积在流体存积部的工作流体，朝输出由工作流体所产生的动力的动力输出部供给的步骤；通过无刷马达来驱动流体供给部的步骤；通过防逆流阀来防止工作流体从所述动力输出部朝旁通流路部的逆流的步骤；以及将所述旁通流路部切换成第一状态及第二状态的步骤，在所述第一状态中从所述流体供给部朝所述流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将所述流体供给部与所述流体存积部隔断；且将所述旁通流路部切换的步骤包含如下步骤的至少一者：在所述无刷马达的启动后将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态、及在所述无刷马达的停止时将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态。
[发明的效果]
根据本发明，可提升液压装置的耐久性并使液压装置以高的可靠性进行运行。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的液压装置的构成的图。
图2是表示图1的控制部的构成的框图。
图3是用于说明控制部的运行的一例的时序图。
图4是表示通过液压装置控制程序所进行的液压装置控制处理的算法的流程图。
符号的说明
1：启动接受部
2：停止接受部
3：正转控制部
4：反转控制部
5：隔断控制部
6：开通控制部
7：输出控制部
10：流体存积部
20：流体供给部
30：无刷马达
40：旁通流路部
41：旁通管
42：旁通阀
50：防逆流阀
60：动力输出部
61、62：流体压力致动器
63、64：方向控制阀
70：控制部
71：CPU
72：存储器
100：液压装置
101：操作部
102：配管
具体实施方式
(1)液压装置的构成
一边参照图式，一边对本发明一实施方式的液压装置以及液压装置的控制方法进行说明。在本实施方式中，液压装置设置在卡车等作业机器，但实施方式并不限定于此，也可以设置在其它机器。图1是表示本发明一实施方式的液压装置的构成的图。如图1所示，液压装置100包括：流体存积部10、流体供给部20、无刷马达30、旁通流路部40、防逆流阀50、动力输出部60以及控制部70。
流体存积部10例如为槽，存积油等工作流体(以下，仅略记为流体)。流体供给部20例如为泵，朝动力输出部60压送已被存积在流体存积部10的流体。无刷马达30驱动流体供给部20。在本实施方式中，无刷马达30是无传感器型无刷马达，不具有霍尔(Hall)传感器等位置传感器。实施方式并不限定于此，无刷马达30也可以是带有传感器的无刷马达。
旁通流路部40包含旁通管41及旁通阀42。旁通管41以使由流体供给部20压送的流体回到流体存积部10的方式，连接在流体存积部10与流体供给部20之间。旁通阀42嵌插在旁通管41，可切换成使旁通管41开通的开通状态与隔断旁通管41的隔断状态。防逆流阀50嵌插在流体供给部20及旁通流路部40与动力输出部60之间，防止来自动力输出部60的流体朝旁通流路部40逆流。
动力输出部60将由流体所产生的动力输出至例如收货台的支撑臂。具体而言，动力输出部60包含：流体压力致动器61、流体压力致动器62以及方向控制阀63、方向控制阀64。在本例中，流体压力致动器61是通过流体压力来进行运行的复动式的倾斜油缸(tiltcylinder)，用于使收货台的支撑臂倾斜。方向控制阀63设置在流体压力致动器61与流体存积部10及防逆流阀50之间，控制流体压力致动器61的运行。
在本例中，流体压力致动器62是通过流体压力来进行运行的单动式的升降油缸(lift cylinder)，用于使收货台的支撑臂升降。方向控制阀64设置在流体压力致动器62与流体存积部10及防逆流阀50之间，控制流体压力致动器62的运行。使用者可通过操作遥控器等操作部101来指示流体压力致动器61、流体压力致动器62的运行。
控制部70例如为电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)71及存储器72。CPU 71根据来自操作部101的指令控制无刷马达30、旁通阀42以及方向控制阀63、方向控制阀64的运行。在存储器72存储用于控制CPU 71的运行的液压装置控制程序。以下，对控制部70的详细的构成进行说明。
(2)控制部
图2是表示图1的控制部70的构成的框图。如图2所示，控制部70包含启动接受部1、停止接受部2、正转控制部3、反转控制部4、隔断控制部5、开通控制部6以及输出控制部7作为功能部。图1的CPU 71执行已被存储在存储器72的液压装置控制程序，由此实现控制部70的功能部。控制部70的功能部的一部分或全部也可以由电子电路等硬件来实现。
启动接受部1从操作部101接受使图1的流体压力致动器61、流体压力致动器62的任一者启动的指令(以下，称为启动指令)。停止接受部2从操作部101接受使所述流体压力致动器61、流体压力致动器62的启动停止的指令(以下，称为停止指令)。
正转控制部3响应启动接受部1接受启动指令，对无刷马达30给予用于朝正向旋转的正转信号。反转控制部4响应停止接受部2接受停止指令，对无刷马达30给予对应于反向的反转信号。正转控制部3及反转控制部4分别为第一旋转控制部及第二旋转控制部的例子。
隔断控制部5响应启动接受部1接受启动指令，以变成隔断状态的方式控制旁通阀42。开通控制部6响应停止接受部2接受停止指令，以变成开通状态的方式控制旁通阀42。输出控制部7根据从操作部101给予的指令来特别规定流体压力致动器61、流体压力致动器62的运行，以经特别规定的运行得到执行的方式控制方向控制阀63、方向控制阀64。
图3是用于说明控制部70的运行的一例的时序图。如图3所示，在初期时间点t0处，流体压力致动器61、流体压力致动器62的启动停止，无刷马达30的旋转停止，旁通阀42处于开通状态。
在时间点t1处，使用者对操作部101进行操作来指示所期望的流体压力致动器61、流体压力致动器62的启动，由此对启动接受部1给予启动指令。在此情况下，正转控制部3对无刷马达30给予正转信号，以使其以规定的低旋转速度(例如，500rpm以下的固定的速度)进行旋转。在无刷马达30的速度到达低旋转速度后，在时间点t2之前维持低旋转速度。
在时间点t2处，隔断控制部5以变成隔断状态的方式控制旁通阀42。从时间点t1至时间点t2为止的时间例如为0.1秒以上、0.3秒以下。另外，在时间点t2处，正转控制部3进一步对无刷马达30给予正转信号。在无刷马达30的旋转速度到达最大速度后，在指示所述流体压力致动器61、流体压力致动器62的启动的停止之前维持最大速度。
在时间点t3处，使用者对操作部101进行操作来指示所期望的流体压力致动器61、流体压力致动器62的启动的停止，由此对停止接受部2给予停止指令。在此情况下，开通控制部6以变成开通状态的方式控制旁通阀42。另外，在时间点t3处，反转控制部4对无刷马达30给予反转信号。由此，无刷马达30的正向的旋转速度下降，在时间点t4处旋转速度变成0。在时间点t4处，反转控制部4停止无刷马达30的控制。
(3)液压装置控制处理
图4是表示通过液压装置控制程序所进行的液压装置控制处理的算法的流程图。以下，使用图2的控制部70及图4的流程图对液压装置控制处理进行说明。另外，在初期状态下，流体压力致动器61、流体压力致动器62的启动停止，无刷马达30的旋转停止，旁通阀42处于开通状态。
首先，启动接受部1判定是否从操作部101接受了启动指令(步骤S1)。在未接受启动指令的情况下，启动接受部1待机至接受启动指令为止。在接受了启动指令的情况下，输出控制部7以可执行对应于已接受的启动指令的运行的方式控制方向控制阀63、方向控制阀64(步骤S2)。另外，正转控制部3对无刷马达30给予正转信号(步骤S3)。
其次，隔断控制部5判定无刷马达30的旋转速度是否已到达规定的低旋转速度(步骤S4)。在无刷马达30的旋转速度未到达低旋转速度的情况下，隔断控制部5返回至步骤S3。在无刷马达30的旋转速度到达低旋转速度之前，重复步骤S3、步骤S4。另外，在无刷马达30的旋转速度已到达低旋转速度的情况下，正转控制部3在步骤S3中将无刷马达30的旋转速度维持成低旋转速度。
在本例中，隔断控制部5通过从在步骤S1中接受启动指令起经过规定的时间(例如0.1秒以上、0.3秒以下)来判定无刷马达30的旋转速度到达低旋转速度。因此，在步骤S4中，隔断控制部5判定是否从在步骤S1中接受启动指令起经过了规定的时间，在未经过所述时间的情况下，待机至经过所述时间为止。
当在步骤S4中无刷马达30的旋转速度已到达规定的低旋转速度的情况(经过了规定的时间的情况)下，隔断控制部5将旁通阀42切换成隔断状态(步骤S5)。另外，正转控制部3增加无刷马达30的正转信号(步骤S6)。由此，无刷马达30的旋转速度上升。
其后，停止接受部2判定是否从操作部101接受了停止指令(步骤S7)。在未接受停止指令的情况下，停止接受部2返回至步骤S6。在接受停止指令之前，重复步骤S6、步骤S7。另外，在无刷马达30的旋转速度已到达最大速度的情况下，正转控制部3在步骤S6中将无刷马达30的旋转速度维持成最大速度。
当在步骤S7中接受了停止指令的情况下，开通控制部6将旁通阀42切换成开通状态(步骤S8)。另外，反转控制部4对无刷马达30给予反转信号(步骤S9)。由此，无刷马达30的旋转速度下降。继而，反转控制部4判定无刷马达30的旋转速度是否已变成0，即无刷马达30的旋转是否已停止(步骤S10)。
在无刷马达30的旋转未停止的情况下，反转控制部4返回至步骤S9。在无刷马达30的旋转停止之前，重复步骤S9、步骤S10。在无刷马达30的旋转已停止的情况下，反转控制部4结束液压装置控制处理。
(4)效果
在本实施方式的液压装置100中，通过流体供给部20来将已被存积在流体存积部10的工作流体供给至动力输出部60。通过无刷马达30来驱动流体供给部20。根据所述构成，由于使用无刷马达30作为电动机，因此电动机的耐用期限不会因刷子的寿命而受到限制。因此，液压装置100的耐久性提升。
另外，设置旁通流路部40，所述旁通流路部40可切换成开通状态及隔断状态，在所述开通状态中从流体供给部20朝流体存积部10供给工作流体，在所述隔断状态中将流体供给部20与流体存积部10隔断。在由启动接受部1接受了动力输出部60的启动指令的情况下，从正转控制部3对无刷马达30给予正转信号，由此无刷马达30朝正向进行旋转。
在初期状态下，旁通流路部40处于开通状态，因此在无刷马达30的旋转速度上升至规定的低旋转速度之前，来自流体供给部20的流体穿过旁通流路部40而回到流体存积部10。通过防逆流阀50来防止工作流体从动力输出部60朝旁通流路部40的逆流。此处，由于无刷马达30的旋转速度低，因此穿过旁通流路部40的流体的流量小，因此可防止产生流体噪音。
在无刷马达30的旋转速度上升至低旋转速度为止后，通过隔断控制部5来将旁通流路部40从开通状态切换成隔断状态。在此情况下，在动力输出部60的启动时，在无刷马达30以充分的旋转速度进行了旋转后朝动力输出部60供给工作流体，因此可避免由扭矩不足所引起的无刷马达30的启动的失败。因此，作为无刷马达30，无需使用与高的启动扭矩对应的逆变器的容量大的马达，可使用逆变器的容量小的马达。
另外，由于避免由扭矩不足所引起的无刷马达30的启动的失败，因此作为无刷马达30，可使用不具有位置传感器的无传感器型无刷马达30。在此情况下，能够以更少的配线将无刷马达30与流体供给部20连接。
在由停止接受部2接受了动力输出部60的停止指令的情况下，通过开通控制部6来将旁通流路部40从隔断状态切换成开通状态。因此，防止在将流体供给部20与动力输出部60连接的配管102产生增压。由此，减轻配管102的负担。
另外，在由停止接受部2接受了动力输出部60的停止指令的情况下，通过反转控制部4来对无刷马达30给予反转信号，以使无刷马达30的旋转停止。在此情况下，在动力输出部60的停止后，无刷马达30的旋转以更短的时间停止。由此，可更确实地防止在配管102产生增压。这些构成的结果，可提升液压装置100的耐久性并使液压装置100以高的可靠性进行运行。
(5)其它实施方式
(a)在所述实施方式中，进行如下的两种控制，即在无刷马达30的启动后将旁通流路部40从开通状态切换成隔断状态的第一控制、及在无刷马达30的停止时将旁通流路部40从隔断状态切换成开通状态的第二控制，但实施方式并不限定于此。也可以仅进行第一控制与第二控制的任一者，而不进行另一者。
(b)在所述实施方式中，在动力输出部60的停止时对无刷马达30给予反转信号，但实施方式并不限定于此。也可以在动力输出部60的停止时，不对无刷马达30给予反转信号，而使无刷马达30自然地停止。
(c)在所述实施方式中，动力输出部60包含多个流体压力致动器61、流体压力致动器62，但实施方式并不限定于此。动力输出部60也可以包含一个流体压力致动器。
(6)形态
(第一项)一形态的液压装置也可以包括：
流体存积部，存积工作流体；
动力输出部，输出由工作流体所产生的动力；
流体供给部，将已被存积在所述流体存积部的工作流体供给至所述动力输出部；
无刷马达，驱动所述流体供给部；
旁通流路部，可切换成第一状态及第二状态，在所述第一状态中从所述流体供给部朝所述流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将所述流体供给部与所述流体存积部隔断；
控制部，进行如下控制的至少一者：在所述无刷马达的启动后将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态的控制、及在所述无刷马达的停止时将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态的控制；以及
防逆流阀，防止工作流体从所述动力输出部朝所述旁通流路部的逆流。
在所述液压装置中，通过流体供给部将已被存积在流体存积部的工作流体，朝输出由工作流体所产生的动力的动力输出部供给。通过无刷马达来驱动流体供给部。设置可切换成第一状态及第二状态的旁通流路部，在所述第一状态中从流体供给部朝流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将流体供给部与流体存积部隔断。进行如下步骤的至少一者：在无刷马达的启动后将旁通流路部从第一状态切换成第二状态、及在无刷马达的停止时将旁通流路部从第二状态切换成第一状态。通过防逆流阀来防止工作流体从动力输出部朝旁通流路部的逆流。
根据所述构成，作为电动机，可使用无刷马达。因此，电动机的耐用期限不会因刷子的寿命而受到限制。因此，液压装置的耐久性提升。
另外，当在无刷马达的启动后将旁通流路部从第一状态切换成第二状态的情况下，不会在无刷马达刚启动后对电动机施加高的扭矩。由此，无刷马达可顺利地开始旋转。另外，在无刷马达开始旋转后，通过流体供给部来将已被存积在流体存积部的工作流体供给至动力输出部。因此，可避免由扭矩不足所引起的无刷马达的启动的失败。
另一方面，当在无刷马达的停止时将旁通流路部从第二状态切换成第一状态的情况下，由流体供给部供给的工作流体穿过旁通流路部而回到流体存积部。在此情况下，在将流体供给部与动力输出部连接的配管不产生增压，因此减轻所述配管的负担。
因此，通过进行所述旁通流路部的控制中的至少一者，液压装置的可靠性提升。其结果，可提升液压装置的耐久性并使液压装置以高的可靠性进行运行。
(第二项)根据第一项中记载的液压装置，其中
所述控制部也可以包括：
启动接受部，接受所述动力输出部的启动指令；
第一旋转控制部，响应由所述启动接受部接受了启动指令，对所述无刷马达给予用于朝规定的方向旋转的第一旋转信号；以及
隔断控制部，在所述无刷马达的旋转速度上升至规定的值为止后，将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态。
在此情况下，在动力输出部的启动时，在无刷马达以充分的旋转速度进行了旋转后朝动力输出部供给工作流体。因此，可更确实地避免由扭矩不足所引起的无刷马达的启动的失败。
(第三项)根据第二项中记载的液压装置，其中
所述无刷马达也可以是不具有位置传感器的无传感器型无刷马达。
在此情况下，由于避免由扭矩不足所引起的无刷马达的启动的失败，因此作为无刷马达，可使用不具有位置传感器的无传感器型无刷马达。由此，能够以更少的配线将无刷马达与流体供给部连接。其结果，可进一步提升液压装置的耐久性及可靠性。
(第四项)根据第一项～第三项的任一项中记载的液压装置，其中
所述控制部也可以包括：
停止接受部，接受所述动力输出部的停止指令；以及
开通控制部，响应由所述停止接受部接受了停止指令，将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态。
在此情况下，在动力输出部的停止时，将旁通流路部从第二状态切换成第一状态。由此，可更确实地防止在将流体供给部与动力输出部连接的配管产生增压。
(第五项)根据第四项中记载的液压装置，其中
所述控制部也可以进而包括第二旋转控制部，所述第二旋转控制部响应由所述停止接受部接受了停止指令，对所述无刷马达给予对应于与所述无刷马达的旋转方向相反的旋转方向的第二旋转信号，以使所述无刷马达的旋转停止。
在此情况下，在动力输出部的停止后，无刷马达的旋转以更短的时间停止。由此，可更确实地防止在将流体供给部与动力输出部连接的配管产生增压。
(第六项)另一形态的液压装置的控制方法包括：
通过流体供给部将已被存积在流体存积部的工作流体，朝输出由工作流体所产生的动力的动力输出部供给的步骤；
通过无刷马达来驱动所述流体供给部的步骤；
将旁通流路部切换成第一状态及第二状态的步骤，在所述第一状态中从所述流体供给部朝所述流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将所述流体供给部与所述流体存积部隔断；以及
通过防逆流阀来防止工作流体从所述动力输出部朝所述旁通流路部的逆流的步骤；且
将所述旁通流路部切换的步骤也可以包含如下步骤的至少一者：在所述无刷马达的启动后将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态、及在所述无刷马达的停止时将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态。
根据所述液压装置的控制方法，作为电动机，可使用无刷马达。因此，电动机的耐用期限不会因刷子的寿命而受到限制。因此，液压装置的耐久性提升。另外，进行如下控制中的至少一者：在无刷马达的启动后将旁通流路部从第一状态切换成第二状态的控制、及在无刷马达的停止时将旁通流路部从第二状态切换成第一状态的控制。由此，液压装置的可靠性提升。其结果，可提升液压装置的耐久性并使液压装置以高的可靠性进行运行。

Claims (6)

1.一种液压装置，其特征在于，包括：
流体存积部，存积工作流体；
动力输出部，输出由工作流体所产生的动力；
流体供给部，将已被存积在所述流体存积部的工作流体供给至所述动力输出部；
无刷马达，驱动所述流体供给部；
旁通流路部，能够切换成第一状态及第二状态，在所述第一状态中从所述流体供给部朝所述流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将所述流体供给部与所述流体存积部隔断；
控制部，进行如下控制的至少一者：在所述无刷马达的启动后将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态的控制、及在所述无刷马达的停止时将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态的控制；以及
防逆流阀，防止工作流体从所述动力输出部朝所述旁通流路部的逆流。
2.根据权利要求1所述的液压装置，其中所述控制部包括：
启动接受部，接受所述动力输出部的启动指令；
第一旋转控制部，响应由所述启动接受部接受了启动指令，对所述无刷马达给予用于朝规定的方向旋转的第一旋转信号；以及
隔断控制部，在所述无刷马达的旋转速度上升至规定的值为止后，将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态。
3.根据权利要求2所述的液压装置，其中所述无刷马达是不具有位置传感器的无传感器型无刷马达。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液压装置，其中所述控制部包括：
停止接受部，接受所述动力输出部的停止指令；以及
开通控制部，响应由所述停止接受部接受了停止指令，将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态。
5.根据权利要求4所述的液压装置，其中所述控制部还包括第二旋转控制部，所述第二旋转控制部响应由所述停止接受部接受了停止指令，对所述无刷马达给予对应于与所述无刷马达的旋转方向相反的旋转方向的第二旋转信号，以使所述无刷马达的旋转停止。
6.一种液压装置的控制方法，其特征在于，包括：
通过流体供给部将已被存积在流体存积部的工作流体，朝输出由工作流体所产生的动力的动力输出部供给的步骤；
通过无刷马达来驱动所述流体供给部的步骤；
将旁通流路部切换成第一状态及第二状态的步骤，在所述第一状态中从所述流体供给部朝所述流体存积部供给工作流体，在所述第二状态中将所述流体供给部与所述流体存积部隔断；以及
通过防逆流阀来防止工作流体从所述动力输出部朝所述旁通流路部的逆流的步骤；且
将所述旁通流路部切换的步骤包含如下步骤的至少一者：在所述无刷马达的启动后将所述旁通流路部从所述第一状态切换成所述第二状态、及在所述无刷马达的停止时将所述旁通流路部从所述第二状态切换成所述第一状态。
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