JP2009007975A

JP2009007975A - Inverter drive control method for hydraulic pump

Info

Publication number: JP2009007975A
Application number: JP2007168501A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ogiura; 洋市荻浦
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the self-exciting vibration of a variable displacement piston pump during inverter drive. <P>SOLUTION: A rotating speed to be commanded to an inverter device 30 is calculated in accordance with the detected pressure of a control piston 17 in a pressure chamber 18. When the calculated rotating speed is higher than a currently commanded rotating speed by a certain value d or greater, a value that the certain value d is subtracted from the calculated value is set as the rotating speed to be commanded to the inverter device 30. When the calculated rotating speed is lower than the currently commanded rotating speed by the certain value d or greater, a value that the certain value d is added to the calculated value is set as the rotating speed to be commanded to the inverter device 30. When an absolute value for a difference between the calculated rotating speed and the currently commanded rotating speed is the certain value d or smaller, backlash operation is performed not to change the value for the rotating speed to be commanded to the inverter device 30, and it is set as the rotating speed to be commanded to the inverter device 30. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は油圧ポンプのインバータ駆動制御方法に関し、さらに詳細には油圧ポンプの回転数を低下させることで消費電力を低減させる油圧ポンプのインバータ駆動制御方法に関するものである。 The present invention relates to an inverter drive control method for a hydraulic pump, and more particularly to an inverter drive control method for a hydraulic pump that reduces power consumption by lowering the rotational speed of the hydraulic pump.

従来、この種の可変容量形ポンプのインバータ駆動制御方法としては、特許文献１に示すように油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する可変速モータと、前記可変速モータを駆動するインバータ装置と、前記インバータ装置に回転数指令を与える制御装置と、圧力センサーとを、備え、吐出圧力が予め設定された圧力に以上になった場合に、可変速モータの回転数を低下させることで消費電力を低下させている。この特許文献１では、より好ましくは、カットオフ開始圧力からフルカットオフ圧力までの間の可変速モータの回転数条件を圧力制御系によって吐出圧力が上昇するのに伴って、その吐出圧力を安定して維持するだけの最低回転数になるように段階的または無段階に回転数を減少させるような特性に設定するのがよいとしている。そして、可変容量形ポンプがフルカットオフ状態であり作動油の吐出量を要求していない場合には、インバータ装置を使用してポンプの回転数を低下させることで、フルカットオフ時の消費電力を低下させている。さらに、ポンプがカットオフ付近にあることを検出するためにポンプの吐出口の圧力を検出している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１７２３０２号公報 Conventionally, as an inverter drive control method of this type of variable displacement pump, as shown in Patent Document 1, a hydraulic pump, a variable speed motor that drives the hydraulic pump, an inverter device that drives the variable speed motor, A control device for giving a rotation speed command to the inverter device and a pressure sensor are provided, and when the discharge pressure exceeds a preset pressure, power consumption is reduced by reducing the rotation speed of the variable speed motor. It is decreasing. In this Patent Document 1, it is more preferable that the discharge pressure is stabilized as the discharge pressure rises by the pressure control system under the rotational speed condition of the variable speed motor between the cut-off start pressure and the full cut-off pressure. Therefore, it is preferable to set the characteristic such that the rotational speed is decreased stepwise or steplessly so that the minimum rotational speed can be maintained. And when the variable displacement pump is in the full cut-off state and does not require the discharge amount of hydraulic oil, the power consumption at the full cut-off is reduced by reducing the rotation speed of the pump using an inverter device. Is reduced. Further, the pressure at the discharge port of the pump is detected in order to detect that the pump is in the vicinity of the cutoff (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-172302 A

しかしながら、特許文献１に示されている方法では、図４に示すようなシャープカットオフ特性の吐出圧力―流量特性を持つポンプ、例えば，コンペンセータ付きの可変容量形ポンプの場合、吐出流量が低下を始めるカットオフ点１と吐出流量が零になるフルカットオフ点２の圧力差が小さいため、カットオフ点１からフルカットオフ点２までの圧力変化により回転数を低下させて、フルカットオフ時に可変速モータを最低回転数にするために製品出荷時にフルカットオフ時の圧力をコントローラに記憶させても、コンペンセータのスプリング荷重などの圧力設定要素の特性変化によりカットオフ圧力やフルカットオフ圧力が少し変化しただけで回転数制御範囲から外れてしまう可能性がある。
さらに、コンペンセータのスプリング荷重などの圧力設定要素に変化があっても、ポンプのカットオフ点やフルカットオフ点を検出する方法として、コンペンセータの負荷ポートの圧力、つまり、コントロールピストン室内の圧力を検出する方法が考えられる。
コンペンセータの負荷ポートの圧力と吐出流量の関係を見ると、図５のようにポンプの吐出圧力―流量特性のカットオフ点からフルカットオフ点までの領域の圧力変化を拡大したような曲線を描く。このため、吐出圧力―流量特性のヒステリシスが小さいポンプでは、コンペンセータの負荷ポートの圧力、つまりコントロールピストン室内の圧力に比例させて回転数を低下させることで、フルカットオフ時に最低回転数にして消費電力を低下させることができる。この方法は、２圧２流量などのポンプにもそのまま適用できるという利点もある。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, in the case of a pump having a discharge pressure-flow rate characteristic with a sharp cutoff characteristic as shown in FIG. 4, for example, a variable displacement pump with a compensator, the discharge flow rate is reduced. Since the pressure difference between the starting cutoff point 1 and the full cutoff point 2 at which the discharge flow rate becomes zero is small, the rotational speed is reduced by the pressure change from the cutoff point 1 to the full cutoff point 2, and at the time of full cutoff Even if the controller stores the full cut-off pressure at the time of product shipment in order to make the variable speed motor the minimum number of revolutions, the cut-off pressure and full cut-off pressure may vary depending on the characteristics of pressure setting elements such as the compensator spring load. There is a possibility that it will be out of the rotational speed control range even if it changes a little.
In addition, the pressure of the compensator load port, that is, the pressure in the control piston chamber, is detected as a method of detecting the pump cutoff point and full cutoff point even if there is a change in the pressure setting element such as the spring load of the compensator. A way to do this is conceivable.
Looking at the relationship between the pressure at the load port of the compensator and the discharge flow rate, a curve is created as shown in Fig. 5 in which the pressure change in the region from the cut-off point to the full cut-off point of the pump discharge pressure-flow rate characteristic is expanded. . For this reason, a pump with low discharge pressure-flow rate hysteresis consumes the minimum number of revolutions at full cutoff by reducing the number of revolutions in proportion to the pressure at the load port of the compensator, that is, the pressure in the control piston chamber. Electric power can be reduced. This method has an advantage that it can be applied to a pump of 2 pressures and 2 flows as it is.

しかし、可変容量形ポンプの中には、斜板の支持機構の摺動抵抗、コントロールピストンの摺動抵抗等により予期しないで発生するヒステリシスと斜板の傾転角を安定させ吐出圧力の脈動を抑えるために意図的に入れられたヒステリシスにより、図６のように吐出圧力―流量特性のヒステリシスが大きく、コントロールピストン室内の圧力と吐出流量の関係も図７のように大きなヒステリシスを持つことになる。特許文献１の目的は、ポンプの回転数で圧力を制御することでなく、フルカットオフ時に可変速モータの回転数を低下させて消費電力を低下させることであるが、可変速モータとして誘導電動機を使用した場合には、回転数の制御により吐出圧力を制御するだけの応答性は期待できないのでやはり、ポンプの状態の変化に合わせて回転数を変えていくことになる。また、ヒステリシスの幅の中では斜板が反応しないために、見かけ上は定吐出ポンプとなり可変容量形ポンプ本来の制御性能を利用できない範囲となる。吐出側の負荷（絞り）が一定の場合に、この状態でコントロールピストン室内の圧力に対応した回転数に制御しようとしたとき、回転数を上げると吐出流量が増加し吐出圧力が上昇するとともにコントロールピストン室内の圧力も上昇する。また、回転数を下げると吐出流量が減少し吐出圧力が下降するとともにコントロールピストン室内の圧力も下降する。通常は、インバータ装置が必要とする加減速時間の影響や、インバータ装置のサンプリング時間によるむだ時間、三相誘導電動機の慣性力による応答遅れなどにより定吐出ポンプの回転数制御で吐出圧力の制御をできるだけの性能を得ることはできず、自励振動（リミットサイクル）に入ってしまうという問題がある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、インバータ装置が必要とする加減速時間の影響や、インバータ装置のサンプリング時間によるむだ時間、三相誘導電動機の慣性力による応答遅れなどがあっても自励振動（リミットサイクル）に入って回転数変化を繰り返すことのない油圧ポンプのインバータ駆動制御方法を提供することを目的とする。 However, in some variable displacement pumps, the hysteresis that occurs unexpectedly due to the sliding resistance of the support mechanism of the swash plate, the sliding resistance of the control piston, and the tilt angle of the swash plate are stabilized to pulsate the discharge pressure. Due to the hysteresis that is intentionally added to suppress the discharge pressure-flow rate hysteresis as shown in FIG. 6, the relationship between the pressure in the control piston chamber and the discharge flow rate also has a large hysteresis as shown in FIG. . The purpose of Patent Document 1 is not to control the pressure with the rotation speed of the pump but to reduce the power consumption by reducing the rotation speed of the variable speed motor at the time of full cut-off. In the case of using, since it is not possible to expect responsiveness to control the discharge pressure by controlling the rotational speed, the rotational speed is changed according to the change in the pump state. Further, since the swash plate does not react within the hysteresis width, it appears to be a constant discharge pump, and the control performance inherent to the variable displacement pump cannot be used. When the load (throttle) on the discharge side is constant, when trying to control the rotation speed corresponding to the pressure in the control piston chamber in this state, increasing the rotation speed increases the discharge flow rate and the discharge pressure. The pressure in the piston chamber also increases. Further, when the rotational speed is lowered, the discharge flow rate is reduced, the discharge pressure is lowered, and the pressure in the control piston chamber is also lowered. Normally, the discharge pressure is controlled by controlling the rotation speed of the constant discharge pump due to the influence of the acceleration / deceleration time required by the inverter device, the dead time due to the sampling time of the inverter device, and the response delay due to the inertial force of the three-phase induction motor. There is a problem that the performance as much as possible cannot be obtained and the self-excited vibration (limit cycle) is entered.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, such as the influence of the acceleration / deceleration time required by the inverter device, the dead time due to the sampling time of the inverter device, the response delay due to the inertial force of the three-phase induction motor, etc. It is an object of the present invention to provide an inverter drive control method for a hydraulic pump that does not repeat self-excited vibration (limit cycle) and repeat rotation speed changes.

前記の課題を解決するために請求項１記載の発明は、可変容量形ポンプのインバータ駆動において、コンペンセータの負荷ポートと斜板の傾転角を制御するコントロールピストンの圧力室間に圧力検出ポートを有する圧力センサーを設け、前記コントロールピストンの圧力室内の圧力を検出し、該コントロールピストンの圧力室内の検出圧力に基づいてインバータ装置への回転数指令を計算するとともに、計算した回転数と現在指令している回転数を比較し、計算した回転数が現在指令している回転数よりある値ｄ以上に大きい場合は、計算した値よりある値ｄを減算した値をインバータ装置への回転数指令とし、計算した回転数が現在指令している回転数よりある値ｄ以上に小さい場合は、計算した値よりある値ｄを加算した値をインバータ装置への回転数指令とし、計算した回転数と現在指令している回転数の差の絶対値がある値ｄ以下の場合には、インバータ装置への回転数指令値を変化させないバックラッシュ演算をしてインバータ装置への回転数指令とすることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that, in the inverter drive of the variable displacement pump, a pressure detection port is provided between the load port of the compensator and the pressure chamber of the control piston that controls the tilt angle of the swash plate. A pressure sensor having a pressure chamber, detecting the pressure in the pressure chamber of the control piston, calculating a rotation speed command to the inverter device based on the detected pressure in the pressure chamber of the control piston, If the calculated number of rotations is greater than a certain value d than the currently commanded number of rotations, a value obtained by subtracting a certain value d from the calculated value is used as the number of rotations command to the inverter device. If the calculated rotation speed is smaller than the currently commanded rotation speed by a certain value d, the value obtained by adding a certain value d to the calculated value is inverted. If the absolute value of the difference between the calculated rotational speed and the currently commanded rotational speed is less than a certain value d, a backlash calculation that does not change the rotational speed command value to the inverter device is performed. Thus, the rotational speed command to the inverter device is used.

本発明は可変ポンプにおいて、コンペンセータの負荷ポートと斜板の傾転角を制御するコントロールピストンの圧力室間に圧力検出ポートを有する圧力センサーを設けることで、コントロールピストン室内の圧力を検出するとともに、コントロールピストン室内の検出圧力に基づいてインバータへの回転数指令を計算することで、コンペンセータのスプリング荷重の変化などでカットオフ圧力やフルカットオフ圧力が少し変化しても確実に回転数制御できるようになり、また、バックラッシュ演算を設けることで、ポンプの吐出圧力―吐出流量カーブのヒステリシスが大きいポンプの制御においても、インバータ装置の遅れ時間を許容し、かつインバータ装置が必要とする加減速機能を用いても電動機の回転数が自励振動状態になることもなくフルカットオフ時に最低回転数に保持できるようになったので、コンペンセータ付きのシャープカットオフの可変ポンプの場合でもインバータによる回転数制御のない場合の圧力―流量特性を保ちながらインバータによる回転数制御によるフルカットオフ時の消費電力の低減が可能になった。 In the variable pump, in the variable pump, by providing a pressure sensor having a pressure detection port between the pressure port of the control piston that controls the tilt angle of the load port of the compensator and the swash plate, the pressure in the control piston chamber is detected, By calculating the rotational speed command to the inverter based on the detected pressure in the control piston chamber, the rotational speed can be reliably controlled even if the cutoff pressure or full cutoff pressure changes slightly due to changes in the spring load of the compensator. In addition, by providing a backlash calculation, the delay time of the inverter device is allowed and the acceleration / deceleration function required by the inverter device even in the control of a pump with large pump discharge pressure-discharge flow rate hysteresis. Even if the motor is used, the rotational speed of the motor may Since the minimum rotation speed can be maintained at full cut-off, even with a sharp cut-off variable pump with a compensator, it is possible to control the rotation speed by the inverter while maintaining the pressure-flow rate characteristics without the rotation speed control by the inverter. Reduced power consumption at full cut-off.

本発明の油圧ポンプのインバータ駆動制御方法につき好適な実施の形態を挙げ図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る可変容量形ピストンポンプ１０の概略構造を示す縦断面図である。図１において、吐出ポート１１に吐出された圧油は、コンペンセータ１２の圧力室１３に導かれ、スプール１４の一方の端面に作用する。この場合、前記スプール１４の他方の端面には、ばね部材１５（第１のばね部材）の弾発力が付勢されている。 A preferred embodiment of an inverter drive control method for a hydraulic pump according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of a variable displacement piston pump 10 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the pressure oil discharged to the discharge port 11 is guided to the pressure chamber 13 of the compensator 12 and acts on one end surface of the spool 14. In this case, the elastic force of the spring member 15 (first spring member) is biased to the other end surface of the spool 14.

前記コンペンセータ１２の負荷ポート１６は、コントロールピストン１７の圧力室１８に接続されている。また、前記コントロールピストン１７の露出部の端部１９は、斜板２０の端に接触している。前記斜板２０には、コントロールピストン１７を圧力室１８側に押し込める方向に作用するばね部材２１（第２のスプリング）が装着されている。
吐出ポート１１が全開して吐出圧力が小さいときは、コンペンセータ１２のスプール１４は、ばね部材１５の弾発力により圧力室１３側に押圧されている。このため、負荷ポート１６は、図示しないドレン回路の圧力と同になり、コントロールピストン１７の圧力室１８の圧力も図示しないドレン回路の圧力と同じである。 The load port 16 of the compensator 12 is connected to the pressure chamber 18 of the control piston 17. Further, the end 19 of the exposed portion of the control piston 17 is in contact with the end of the swash plate 20. The swash plate 20 is provided with a spring member 21 (second spring) that acts in a direction to push the control piston 17 into the pressure chamber 18 side.
When the discharge port 11 is fully opened and the discharge pressure is low, the spool 14 of the compensator 12 is pressed toward the pressure chamber 13 by the elastic force of the spring member 15. For this reason, the load port 16 has the same pressure as the drain circuit (not shown), and the pressure in the pressure chamber 18 of the control piston 17 is also the same as the pressure of the drain circuit (not shown).

前記斜板２０は、ばね部材２１の弾発力により押圧されて傾転角が最も大きい状態になっており、吐出流量も大きい状態である。ポンプ（図示しない）の吐出口を全開状態から除々に絞ると、吐出口の圧力が上昇してくる。よって、吐出圧力つまりコンペンセータ１２の圧力室１３の圧力とスプール１４の断面積との積がばね部材１５の弾発力より大きくなると、スプール１４は、該ばね部材１５側に動き出す。そして、それ以上に吐出圧力が上昇するとコンペンセータ１２の負荷ポート１６とドレンポート２２との連通は閉じられ、コンペンセータ１２の負荷ポート１６は供給ポート２３に連通する。 The swash plate 20 is pressed by the elastic force of the spring member 21 and has the largest tilt angle, and the discharge flow rate is also large. When the discharge port of a pump (not shown) is gradually throttled from the fully open state, the pressure at the discharge port increases. Therefore, when the discharge pressure, that is, the product of the pressure chamber 13 of the compensator 12 and the cross-sectional area of the spool 14 becomes larger than the elastic force of the spring member 15, the spool 14 starts to move toward the spring member 15. When the discharge pressure further increases, the communication between the load port 16 of the compensator 12 and the drain port 22 is closed, and the load port 16 of the compensator 12 communicates with the supply port 23.

コンペンセータ１２の負荷ポート１６がドレンポート２２に全開している状態から供給ポート２３側に開いていく過程で斜板２０が略垂直になって吐出しなくなるフルカットオフ点に達するが、このときのコンペンセータ１２の負荷ポート１６の圧力は、コントロールピストン１７の断面積と該コントロールピストン１７の圧力室１８の圧力との積とばね部材２１の弾発力のバランスで決まるが、通常は、コントロールピストン１７の圧力室１８の圧力が吐出圧力の３０〜５０％でフルカットオフ状態になる。このため、コンペンセータ１２の負荷ポート１６、つまりコントロールピストン１７の圧力室１８を圧力センサー２５で検出することでカットオフ点とフルカットオフ点の検出が可能であるが、ヒステリシスなどの特性は、斜板２０とすべり軸受２４との摺動抵抗や、コントロールピストン１７の摺動抵抗、該コントロールピストン１７の圧力室１８からの内部漏れ量、ばね部材２１の弾発力及びばね定数などにより変わってくる。このため、ポンプの構造により、図４及び図５のような特性場合もあるが、図６及び図７のようになる場合もある。 In the process of opening the load port 16 of the compensator 12 to the drain port 22 from the fully open state to the supply port 23 side, the swash plate 20 becomes substantially vertical and reaches a full cut-off point where no discharge occurs. The pressure of the load port 16 of the compensator 12 is determined by the balance between the product of the cross-sectional area of the control piston 17 and the pressure of the pressure chamber 18 of the control piston 17 and the elastic force of the spring member 21. When the pressure in the pressure chamber 18 is 30 to 50% of the discharge pressure, a full cutoff state is obtained. Therefore, it is possible to detect the cutoff point and the full cutoff point by detecting the load port 16 of the compensator 12, that is, the pressure chamber 18 of the control piston 17, with the pressure sensor 25. It varies depending on the sliding resistance between the plate 20 and the slide bearing 24, the sliding resistance of the control piston 17, the amount of internal leakage of the control piston 17 from the pressure chamber 18, the elastic force of the spring member 21, the spring constant, and the like. . Therefore, depending on the structure of the pump, there are cases where the characteristics are as shown in FIGS. 4 and 5, but there are also cases where the characteristics are as shown in FIGS.

図２は、ヒステリシスの大きい場合に回転数制御をした時の吐出流量と回転数、コントロールピストン１７の圧力室１８内の圧力の変化を示す概略図である。コンペンセータ１２の負荷ポート１６がドレンポート２２に全開している状態ではA点である。
そこで、吐出圧力が上昇すると、コントロールピストン１７の圧力室１８内の圧力も上昇しB点になるが、ヒステリシスのため斜板の角度の変化はなく、吐出流量の変化もない。
ヒステリシス曲線の中央に描いた実線を目標回転数とすると、B点は目標回転数より高いので、回転数を下げるように操作することになる。斜板２０の角度が固定で回転数を下げると吐出流量も低下するので、C点の方向へ向かうようになる。Ｃ点では、回転数を下げ過ぎたのでD点に向けて修正する操作をする。このようにして、Ｆ点に落ち着けば良いが、通常は、インバータ装置が必要とする加減速時間の影響や、インバータ装置のサンプリング時間によるむだ時間、三相誘導電動機の慣性力による応答遅れなどにより定吐出ポンプの回転数制御で吐出圧力の制御をできるだけの性能を得ることはできず、自励振動（リミットサイクル）に入ってしまい、実線の前後を往復動運動してしまう。 FIG. 2 is a schematic diagram showing changes in the discharge flow rate and the rotational speed and the pressure in the pressure chamber 18 of the control piston 17 when the rotational speed is controlled when the hysteresis is large. When the load port 16 of the compensator 12 is fully open to the drain port 22, the point A is indicated.
Therefore, when the discharge pressure rises, the pressure in the pressure chamber 18 of the control piston 17 also rises to B point, but there is no change in the swash plate angle and no change in the discharge flow rate due to hysteresis.
If the solid line drawn in the center of the hysteresis curve is the target rotational speed, the point B is higher than the target rotational speed, so the operation is performed to decrease the rotational speed. If the angle of the swash plate 20 is fixed and the rotational speed is lowered, the discharge flow rate is also lowered, so that the direction of the C point is reached. At point C, the number of revolutions has been reduced too much, so an operation for correction toward point D is performed. In this way, it is sufficient to settle at the point F. Usually, however, due to the influence of the acceleration / deceleration time required by the inverter device, the dead time due to the sampling time of the inverter device, the response delay due to the inertial force of the three-phase induction motor, etc. The control of the discharge pressure cannot be obtained by controlling the rotation speed of the constant discharge pump, and the self-excited vibration (limit cycle) is entered, so that the reciprocating motion is performed before and after the solid line.

そこで、点線の範囲に入ればインバータへの回転数指令を変化させないようにすることで、自励振動（リミットサイクル）に入らないようにすれば良い。もし、B点からC点に向かう際に、C’点まで行ってしまうような場合は、ヒステリシスの範囲外の変化があったことになるので、ポンプの斜板の角度が変化しポンプの状態も変化し別の状態になっているのでゲイン調整など別の対策が必要である。 Therefore, if the rotational speed command to the inverter is not changed within the dotted line range, the self-excited vibration (limit cycle) may be prevented. If going from point B to point C up to point C ', it means that there was a change outside the hysteresis range, so the angle of the pump swashplate changed and the pump condition Since it has changed to another state, another countermeasure such as gain adjustment is required.

図３は、本発明の油圧ポンプのインバータ駆動制御方法に関する制御装置のブロック図である。図３中、図１の構成要素と同一の構成要素については同一符号を示す。図３において、参照符号２７は三相誘導電動機を示し、可変容量形ピストンポンプ１０を駆動している。図３に示すように、圧力センサー２５で検出された検出信号は指令値計算部２８に送信され、指定値計算部２８により演算された値がバックラッシュ要素部２９に送られ、さらにバックラッシュ要素部２９により演算された値がインバータ装置３０に入力され、該インバータ装置３０により検出された信号が三相誘導電動機２７に送られる。
コンペンセータ１２の負荷ポート１６に圧力センサー２５を取り付けて可変容量形ピストンポンプ１０のコントロールピストン１７の圧力室１８の圧力を検出する。指令値計算部２８では、圧力センサー２５の出力に基づきドレン背圧の瞬時最大値である１ＭＰａ程度から回転数を下げていき、フルカットオフ時の圧力の０．５〜０．８倍程度で最低回転数になるようなコントロールピストン１７の圧力室１８の圧力−回転数を計算する。 FIG. 3 is a block diagram of a control device related to the inverter drive control method for the hydraulic pump of the present invention. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 3, reference numeral 27 denotes a three-phase induction motor, which drives the variable displacement piston pump 10. As shown in FIG. 3, the detection signal detected by the pressure sensor 25 is transmitted to the command value calculation unit 28, the value calculated by the designated value calculation unit 28 is sent to the backlash element unit 29, and the backlash element A value calculated by the unit 29 is input to the inverter device 30, and a signal detected by the inverter device 30 is sent to the three-phase induction motor 27.
A pressure sensor 25 is attached to the load port 16 of the compensator 12 to detect the pressure in the pressure chamber 18 of the control piston 17 of the variable displacement piston pump 10. The command value calculation unit 28 reduces the rotational speed from about 1 MPa, which is the instantaneous maximum value of the drain back pressure, based on the output of the pressure sensor 25, and is about 0.5 to 0.8 times the pressure at full cut-off. The pressure-rotation number of the pressure chamber 18 of the control piston 17 is calculated so as to be the minimum rotation number.

バックラッシュ要素部２９におけるバックラッシュ演算の概要について説明する。図３に示すバックラッシュ要素部２９の二点鎖線は、バックラッシュ演算をしないときの計算された回転数指令とインバータ装置への回転数指令の関係を表し、比例的に１対１に対応している。本来は、Ｘ軸とＹ軸（図示しない）の交点から伸びる直線とすべきであるが、インバータ装置への回転数指令がマイナス回転の指令になることを避けるために、Ｘ軸プラス側にdの幅だけオフセットしている。実際の最低回転数は、バックラッシュ幅２ｄよりも大きいので、わざと演算でオフセットを付加する必要はない。
回転数（計算値）は、dの幅だけオフセットしているので２点鎖線とＸ軸との交点から出発する。回転数（計算値）が除々に増加して２点鎖線よりdの幅だけ大きくなると、インバータ装置へ回転数指令が出される。インバータ装置へ回転数指令は、回転数（計算値）よりｄだけ小さいので、右側の実線に沿って上昇する。インバータ装置へ回転数指令は、着目している点からＸ軸に平行線を引いたときにＹ軸と交わる点の回転数である。ここで、回転数（計算値）が減少しても、二点鎖線から左側にｄ幅以上に小さくなるまで、インバータ装置へ回転数指令を変えず、またｄ幅以上に小さくなると、ｄ幅分を加算してインバータ装置へ回転数指令とするので、図で示したようなヒステシシスを持ち、バックラッシュ要素とすることができる。 The outline of the backlash calculation in the backlash element unit 29 will be described. The two-dot chain line of the backlash element portion 29 shown in FIG. 3 represents the relationship between the calculated rotational speed command when the backlash calculation is not performed and the rotational speed command to the inverter device, and has a one-to-one correspondence. ing. Originally, it should be a straight line extending from the intersection of the X axis and the Y axis (not shown), but in order to avoid that the rotation speed command to the inverter device becomes a negative rotation command, d Is offset by the width of. Since the actual minimum rotational speed is larger than the backlash width 2d, there is no need to add an offset by calculation.
Since the rotation speed (calculated value) is offset by the width of d, it starts from the intersection of the two-dot chain line and the X axis. When the rotational speed (calculated value) gradually increases and becomes larger than the two-dot chain line by the width d, a rotational speed command is issued to the inverter device. Since the rotational speed command to the inverter device is smaller than the rotational speed (calculated value) by d, it rises along the right solid line. The rotational speed command to the inverter device is the rotational speed at the point where the Y axis is intersected when a parallel line is drawn from the point of interest to the X axis. Here, even if the rotational speed (calculated value) decreases, the rotational speed command is not changed to the inverter device until it becomes smaller than the d width from the two-dot chain line to the left, and when the rotational speed becomes smaller than the d width, Is added to the inverter device as a rotational speed command, so that it has hysteresis as shown in the figure and can be used as a backlash element.

次に、バックラッシュ要素部２９で現在、インバータ装置３０に与えている回転数指令と計算した回転数からバックラッシュを持たせる演算をしてインバータ装置３０への指令電圧としている。インバータ装置３０では、加減速パラメータに従った加減速時間で指令電圧に合わせた周波数の三相交流電圧に変えて三相誘導電動機２７に与えている。
この制御の特徴は、ある吐出量での可変容量形ピストンポンプ１０の回転数は定まっていなく、フルカットオフ点で最低回転数にすることだけを目的としていて、制御はなるべくポンプの自律性にまかせていることである。例えば、最低回転数が最高回転数の１／４であるならば、吐出流量が１／４のときは、可変容量形ピストンポンプ１０が吐出量最大の状態で回転数が１／４である場合もあるし、回転数が最高回転数で可変容量ポンプの容量が１／４になっている場合も許容することにある。 Next, the backlash element unit 29 performs an operation for giving backlash from the rotational speed command currently given to the inverter device 30 and the calculated rotational speed to obtain a command voltage to the inverter device 30. In the inverter device 30, an acceleration / deceleration time according to an acceleration / deceleration parameter is changed to a three-phase AC voltage having a frequency in accordance with a command voltage and applied to the three-phase induction motor 27.
The feature of this control is that the number of revolutions of the variable displacement piston pump 10 at a certain discharge amount is not fixed, but only for the purpose of making the minimum number of revolutions at the full cut-off point. It is to leave. For example, if the minimum rotation speed is 1/4 of the maximum rotation speed and the discharge flow rate is 1/4, the variable displacement piston pump 10 is at the maximum discharge amount and the rotation speed is 1/4. In addition, the case where the rotational speed is the maximum rotational speed and the capacity of the variable displacement pump is ¼ is allowed.

本発明の実施の形態に係る可変容量形ピストンポンプの概略構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a schematic structure of a variable capacity type piston pump concerning an embodiment of the invention. ヒステリシスの大きい場合に回転数制御をした時の吐出流量と回転数、コントロールピストンの圧力室内の圧力の変化を示す概略図である。It is the schematic which shows the change of the discharge flow volume and rotation speed at the time of rotational speed control when a hysteresis is large, and the pressure in the pressure chamber of a control piston. 本発明の油圧ポンプのインバータ駆動制御方法に関する制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus regarding the inverter drive control method of the hydraulic pump of this invention. ヒステリシスの小さい可変容量ポンプの吐出圧力―吐出流量特性線図である。It is a discharge pressure-discharge flow rate characteristic diagram of a variable capacity pump with small hysteresis. 図４のポンプの本発明に関する吐出流量―コントロールピストンの圧力室内の圧力特性である。FIG. 5 is a discharge flow rate related to the present invention of the pump of FIG. 4 -pressure characteristics in the pressure chamber of the control piston. ヒステリシスの大きい可変容量ポンプの吐出圧力―吐出流量特性線図である。It is a discharge pressure-discharge flow rate characteristic diagram of a variable capacity pump with a large hysteresis. 図６のポンプの本発明に関する吐出流量―コントロールピストンの圧力室内の圧力特性である。FIG. 7 is a discharge flow rate related to the present invention of the pump of FIG. 6 -pressure characteristics in the pressure chamber of the control piston.

符号の説明Explanation of symbols

１カットオフ点２フルカットオフ点
１０可変容量形ピストンポンプ１１吐出ポート
１２コンペンセータ１３、１８圧力室
１４スプール１５、２１ばね部材
１６負荷ポート１７コントロールピストン
２０斜板２２ドレーンポート
２３供給ポート２５圧力センサー
２８指令値計算部２９バックラッシュ要素部
３０インバータ装置 1 Cut-off point 2 Full cut-off point
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Variable displacement type piston pump 11 Discharge port 12 Compensator 13, 18 Pressure chamber 14 Spool 15, 21 Spring member 16 Load port 17 Control piston 20 Swash plate 22 Drain port 23 Supply port 25 Pressure sensor 28 Command value calculation part 29 Backlash element Part 30 Inverter device

Claims

可変容量形ポンプのインバータ駆動において、コンペンセータの負荷ポートと斜板の傾転角を制御するコントロールピストンの圧力室間に圧力検出ポートを有する圧力センサーを設け、前記コントロールピストンの圧力室内の圧力を検出し、該コントロールピストンの圧力室内の検出圧力に基づいてインバータ装置への回転数指令を計算するとともに、計算した回転数と現在指令している回転数を比較し、計算した回転数が現在指令している回転数よりある値ｄ以上に大きい場合は、計算した値よりある値ｄを減算した値をインバータ装置への回転数指令とし、計算した回転数が現在指令している回転数よりある値ｄ以上に小さい場合は、計算した値よりある値ｄを加算した値をインバータ装置への回転数指令とし、計算した回転数と現在指令している回転数の差の絶対値がある値ｄ以下の場合には、インバータ装置への回転数指令値を変化させないバックラッシュ演算をしてインバータ装置への回転数指令とすることを特徴とする油圧ポンプのインバータ駆動制御方法。

In the inverter drive of a variable displacement pump, a pressure sensor with a pressure detection port is provided between the pressure port of the control piston that controls the tilt angle of the compensator load port and the swash plate, and the pressure in the pressure chamber of the control piston is detected. The rotation speed command to the inverter device is calculated based on the detected pressure in the pressure chamber of the control piston, and the calculated rotation speed is compared with the rotation speed currently commanded. If the rotation speed is greater than a certain value d, the value obtained by subtracting the value d from the calculated value is used as a rotation speed command to the inverter device, and the calculated rotation speed is a value that is greater than the rotation speed currently commanded. If it is smaller than d, the value obtained by adding a certain value d from the calculated value is used as the rotation speed command to the inverter device, and the calculated rotation speed and the current When the absolute value of the difference between the rotational speeds is less than a certain value d, a backlash calculation that does not change the rotational speed command value to the inverter device is performed to obtain the rotational speed command to the inverter device. An inverter drive control method for a hydraulic pump.