JP3065570B2 - 可変容量形ポンプの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量形斜板式
アキシアルピストンポンプ等の可変容量形ポンプからの
作動油の圧力を制御するための制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可変容量形ポンプの制御装置は、たとえ
ば射出成形機、金属板等を塑性変形加工する油圧プレス
等において使用される。たとえば、射出成形機では、油
圧シリンダによって、溶融された合成樹脂材料をたとえ
ば０．２秒間の短時間に予め定める圧力を保ちつつ、合
成樹脂材料の流量に応じて、その油圧シリンダを駆動す
る作動油の圧力および流量を制御させるような高精度・
高応答の制御特性が要求される。

【０００３】典型的な先行技術は、実開平１−６６４８
３号公報に開示されており、この先行技術では、可変容
量形斜板式アキシアルピストンポンプにおける可変要素
である斜板を、油圧シリンダによって駆動してその傾斜
角度を制御し、これによって傾斜角度に対応した作動油
の吐出流量を制御し、かつ作動油の吐出圧力を制御す
る。射出成形機における射出行程では、金型の形状およ
び使用する合成樹脂材料にもよるが、上述のように、射
出圧力を一定に保ったままで、合成樹脂材料の流れに応
じて射出流量を追従させる必要がある。しかし、この先
行技術では、そのような射出成形機の要求を満たして、
充分な速度で斜板の傾斜角度を安定的に制御することは
難しく、応答性に限界がある。

【０００４】そこで、本出願人は、特願平９−８１１５
１号（名称：可変容量形ポンプの制御装置）において、
改良された制御装置を提案した。この提案した可変容量
形ポンプの制御装置は、可変容量形ポンプからの作動油
の圧力を制御するための第１の負帰還回路と、可変容量
ポンプからの作動油の流量を制御するための第２の負帰
還回路と、可変容量形ポンプから送給される作動油の目
標流量を設定する目標流量設定手段とを備えている。そ
して、第１の負帰還回路は、可変容量形ポンプからの作
動油の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、可変容量
形ポンプからの作動油をリリーフするための電磁リリー
フ弁のパイロット圧力を検出する第２の圧力検出手段
と、第１および第２の圧力検出手段の検出圧力の差圧を
演算する差圧演算回路と、可変容量形ポンプからの作動
油の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、第１の圧
力検出手段からの検出圧力の信号と前記目標圧力設定手
段によって設定された目標圧力との第１の偏差を求める
第１の減算回路と、第１の偏差が零になるように圧力補
正信号を求めて電磁リリーフ弁を制御する第１の補償回
路とを含んでいる。また、第２の負帰還回路は、可変容
量形ポンプからの作動油の流量を検出する流量検出手段
と、流量検出手段からの検出流量の信号と入力信号との
第２の偏差を求める第２の減算回路と、前記第２の減算
回路によって求めた第２の偏差が零になるように可変要
素、たとえば斜板を変化させる第２の補償回路を含んで
いる。

【０００５】この提案した制御装置では、可変容量形ポ
ンプの作動油の目標圧力は、目標圧力設定手段によって
設定される。そして、可変容量形ポンプの作動油の圧
力、すなわち第１の圧力検出手段の検出圧力が上記目標
圧力を超えると、電磁リリーフ弁が解放され、可変容量
形ポンプからの作動油の一部が電磁リリーフ弁を介して
リリーフされる。このとき、第１圧力検出手段の検出圧
力、すなわち可変容量形ポンプからの作動油の圧力と、
第２の圧力検出手段の検出圧力、すわち電磁リリーフ弁
のパイロット圧力の圧力差が第１の減算回路によって求
められる。この圧力差は、電磁リリーフ弁を介してのリ
リーフ流量と実質上比例関係にあるので、この圧力差を
利用することによって、電磁リリーフ弁からのリリーフ
量が制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、提案し
た制御装置では、次のとおりの解決すべき問題が存在す
る。すなわち、可変容量形ポンプの作動油の目標圧力
は、目標圧力設定手段によって設定されるので、電磁リ
リーフ弁のリリーフ圧力はこの設定された目標圧力とな
る。一般的に、電磁リリーフ弁の応答速度は圧力の変化
速度と比べて比較的遅く、可変容量形ポンプからの作動
油の圧力、換言すると負荷圧力が急激に上昇した場合、
この電磁リリーフ弁の動作速度が間に合わず、負荷圧力
が上記目標圧力よりも大きくなり、高いサージ圧力が発
生することがある。

【０００７】たとえば、可変容量形ポンプからの作動油
によって油圧シリンダ機構を作動させる場合、ピストン
がシリンダエンドに当たるとき作動油の圧力が目標圧力
を超えて急激に上昇する。このとき、作動油の上昇が急
激である故に、電磁リリーフ弁の動作がこの作動油の圧
力上昇に充分応答することができず、高いサージ圧力が
発生するおそれがある。このようにして高いサージ圧力
が発生すると、衝撃が大きくなり、高い衝撃音が発生
し、騒音の原因となる。また、このような高いサージ圧
力は、油圧機器、油圧ライン等への大きな負荷となり、
これら油圧機器、油圧ライン等の破損の原因になる。

【０００８】本発明の目的は、作動油の圧力を目標圧力
に維持するとともに、高いサージ圧力の発生を抑えるこ
とができる可変容量形ポンプの制御装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、可変要素を変
化することによって作動油の吐出流量を変化させること
ができる可変容量形ポンプからの作動油の圧力を、電磁
リリーフ弁によって制御する可変容量形ポンプの制御装
置において、前記可変容量形ポンプからの作動油の圧力
を検出する第１の圧力検出手段と、前記電磁リリーフ弁
のパイロット圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前
記第１および第２の圧力検出手段の検出圧力の差圧を演
算する差圧演算回路と、前記可変容量形ポンプからの作
動油の目標圧力を設定する目標圧力設定手段と、前記目
標圧力設定手段によって設定された目標圧力に関連して
目標指令圧力を設定する指令圧力設定手段と、前記第１
の圧力検出手段からの検出圧力の信号と前記指令圧力設
定手段により設定された目標指令圧力との偏差を求める
減算回路と、前記偏差が零になるように圧力補正信号を
求めて前記電磁リリーフ弁を制御する補償回路とを備
え、前記指令圧力設定手段は、前記第１の圧力検出手段
からの検出圧力に基づいて、前記第１の圧力検出手段の
検出圧力が前記目標圧力設定手段によって設定された前
記目標圧力よりも小さい第１の所定圧力以下であるとき
前記目標圧力よりも小さい第１の指令圧力を目標指令圧
力として設定し、前記第１の圧力検出手段の検出圧力が
前記目標圧力のとき前記目標圧力を目標指令圧力として
設定することを特徴とする可変容量形ポンプの制御装置
である。

【００１０】本発明に従えば、可変容量形ポンプの作動
油の目標圧力は目標圧力設定手段によって設定され、指
令圧力設定手段はこの目標圧力設定手段によって設定さ
れた目標圧力に関連して目標指令圧力を設定する。圧力
制御状態において、可変容量形ポンプからの作動油の圧
力が、指令圧力設定手段によって指令された目標指令圧
力を超えると、電磁リリーフ弁が開放され、可変容量形
ポンプからの作動油の一部が電磁リリーフ弁を介してリ
リーフされる。第１の圧力検出手段は、可変容量形ポン
プからの作動油の圧力を検出し、第２の圧力検出手段は
電磁リリーフ弁のパイロット圧を検出し、差圧演算手段
は第１および第２の圧力検出手段の検出圧力の差圧を演
算する。この差圧演算手段による差圧は、ヒステリシス
が存在せず、また電磁リリーフ弁を介してのリリーフ流
量と実質上比例しており、それ故に、これら検出圧力の
差圧を利用することによって、電磁リリーフ弁からのリ
リーフ量を高精度に制御することができる。さらに、指
令圧力設定手段は、第１の圧力検出手段の検出圧力が目
標圧力設定手段によって設定された目標圧力よりも小さ
い第１の所定圧力以下であるとき上記目標圧力よりも小
さい第１の指令圧力を目標指令圧力として設定し、第１
の圧力検出手段の検出圧力が上記目標圧力のときこの目
標圧力を目標指令圧力として設定する。それ故に、大き
な負荷が作用していないとき、指令圧力設定手段は第１
の指令圧力を設定し、可変容量形ポンプからの作動油の
圧力は第１の指令圧力となるように制御される。この第
１の指令圧力は、上記目標圧力より小さいので、このよ
うな圧力制御状態において作動油に急激な圧力上昇が生
じてもサージ圧のピークが上記目標圧力付近となり、上
記目標圧力を大きく超えるサージ圧の発生を防止するこ
とができる。一方、負荷圧力、すなわち第１の圧力検出
手段の検出圧力が上記目標圧力のとき、指令圧力設定手
段はこの目標圧力を目標指令圧力として設定するので、
可変容量形ポンプからの作動油が上昇して上記目標圧力
になるとこの目標圧力に保持される。したがって、可変
容量形ポンプからの作動油の圧力を上記目標圧力に維持
することができるとともに、急激な圧力上昇による大き
なサージ圧の発生を抑えることができる。

【００１１】また本発明は、前記指令圧力設定手段は、
前記第１の圧力検出手段の検出圧力が前記目標圧力より
も小さい第１の所定圧力以下であるとき前記第１の指令
圧力を目標指令圧力として設定し、前記第１の圧力検出
手段の検出圧力が前記目標検出圧力のとき前記目標圧力
を目標指令圧力として設定し、また前記第１の圧力検出
手段の検出圧力が前記第１の所定圧力より大きくかつ前
記目標圧力より小さいとき前記第１の圧力検出手段の検
出圧力が上昇するに従って設定する目標指令圧力を漸増
することを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、指令圧力設定手段は、第
１の圧力検出手段の検出圧力が第１の所定圧力以下であ
るとき第１の指令圧力を目標指令圧力として設定し、こ
の検出圧力が上記目標圧力になるとこの目標圧力を目標
指令圧力として設定し、またこの検出圧力が第１の所定
圧力より大きくかつ上記目標圧力より小さいとき上記検
出圧力の上昇に従って設定する目標指令圧力を漸増す
る。それ故に、負荷が大きくなって可変容量形ポンプか
らの作動油の圧力が上昇すると、この上昇に伴って指令
圧力設定手段によって設定される目標指令圧力も大きく
なり、したがって作動油の圧力変動を抑えながらその圧
力を第１の指令圧力から上記目標圧力に移行することが
でき、所定の目標圧力に維持することができる。

【００１３】また本発明は、前記指令圧力設定手段は、
前記第１の圧力検出手段の検出圧力が前記第１の所定圧
力よりも大きくかつ前記目標圧力よりも小さい第２の所
定圧力になると前記目標圧力を目標指令圧力として設定
することを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、指令圧力設定手段は、第
１の圧力検出手段の検出圧力、すなわち可変容量形ポン
プからの作動油の圧力が上記目標圧力より小さい第２の
所定圧力になるとこの目標圧力を目標指令圧力として設
定するので、この検出圧力が上記目標圧力になったとき
には既に目標圧力を目標指令圧力とする制御が行われて
おり、したがって可変容量形ポンプからの作動油を正確
に上記目標圧力に維持することができる。

【００１５】さらに本発明は、前記指令圧力設定手段
は、前記第１の圧力検出手段の検出圧力が前記目標圧力
よりも小さい第１の所定圧力以下であるとき前記第１の
指令圧力を目標指令圧力として設定し、前記第１の圧力
検出手段の検出圧力が前記第２の所定圧力以上であると
き前記目標圧力を目標指令圧力として設定し、また前記
第１の圧力検出手段の検出圧力が前記第１の所定圧力よ
り大きくかつ前記第２の所定圧力より小さいとき前記第
１の圧力検出手段の検出圧力が上昇するに従って設定す
る目標指令圧力を漸増することを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、指令圧力設定手段は、第
１の圧力検出手段の検出圧力が第１の所定圧力より大き
くかつ第２の所定圧力より小さいとき上記検出圧力の上
昇に従って設定する目標指令圧力を漸増する。それ故
に、負荷が大きくなって可変容量形ポンプからの作動油
の圧力が上昇すると、この上昇に伴って指令圧力設定手
段によって設定される目標指令圧力も大きくなり、した
がって作動油の圧力変動を抑えながら作動油の圧力を第
１の指令圧力から上記目標圧力に移行することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う可変容量形
ポンプの制御装置の一実施形態の電気的構成を示すブロ
ック図である。この電気的構成によって、図２に示され
る可変容量形ポンプの１つとしての可変容量形斜板式ア
キシアルピストンポンプ１から吐出される作動油の圧力
および流量が制御される。図２において、ポンプ１から
の作動油によって、射出成形機における溶融された合成
樹脂が金型に一定の圧力に保たれ、このような一定圧力
状態で、その金型内への合成樹脂の流れに応じて射出の
流量、したがって作動油の流量を追随させることができ
る。ポンプ本体２と補助ポンプ３とはそれらの回転軸が
連結され、駆動源（図示せず）によって一定速度で回転
駆動される。ポンプ本体２からの作動油は管路４からシ
リンダなどのアクチュエータ（図示せず）に供給され
る。管路４には、管路５を介して電磁リリーフ弁６が接
続され、管路７を介して作動油の一部がタンク２１５に
戻される。図２に示されるポンプ１の構成では、流量制
御のために油圧比例制御弁１５および電磁比例制御弁１
９が用いられ、構成が比較的簡単であるという利点があ
る。

【００１８】図３は、電磁リリーフ弁６の一例を示す簡
略化された断面図である。弁ハウジング８には第１弁座
９ａが形成され、第１弁体１０ａが第１ばね１１ａのば
ね力によって着座する方向にばね力が与えられている。
この弁ハウジング８には、また、第２弁座９ｂが形成さ
れ、第２弁体１０ｂが第２ばね１１ｂのばね力によって
着座する方向にばね力が付与されている。第２弁体１０
ｂにはプランジャ２１１が付設され、電磁コイル１２が
励磁されることによって、プランジャ２１１が第２弁体
１０ｂの方向に移動してこれに作用する。管路５と第１
弁体１０ａの背面側とはパイロット流路１１２を介して
連通され、このパイロット流路１１２に作用する圧力は
第１弁体１０ａを着座する方向に作用する。パイロット
流路１１２には、そこを流れる作動油の流路を規制する
絞り部材１２８が配設されている。したがって第１弁体
１０ａに作用する管路５の圧力が、パイロット流路１１
２のパイロット圧力と第１ばね１１ａのばね力とに打ち
勝つと、第１弁体１０ａは弁座９ａから離間し、作動油
の一部が管路５から管路７に流れる。また、第２弁体１
０ｂの背面側は流路２１４を介して油タンク２１５に連
通されている。したがって、第２弁体１０ｂに作用する
第１弁体１０ａの背面側の圧力が、電磁コイル１２によ
る電磁力と第２ばね１１ｂのばね力とに打ち勝つと、第
２弁体１０ｂは弁座９ｂから離間し、第１弁体１０ａの
背面側の作動油の一部が流路２１４を介して油タンク２
１５に流れる。

【００１９】本実施形態では、管路５に第１の圧力検出
手段１３が配設され、またパイロット流路１１２に連通
する流路１１３には第２の圧力検出手段１１４が配設さ
れている。第１および第２の圧力検出手段１３，１１４
は流体の圧力を検出する圧力計から構成することがで
き、第１の圧力検出手段１３は、管路５の作動油の圧
力、換言するとポンプ本体２から管路４を通して送給さ
れる作動油の圧力を検出し、また第２の圧力検出手段１
１４は、パイロット流路１１２の圧力、換言すると、絞
り部材１２８を介して弁体１０の背面側に作用する作動
油の圧力を検出する。

【００２０】ポンプ１の斜板である可変要素の傾斜角度
を変化させるために、補助ポンプ３からの作動油が管路
１４を経て、小ピストン１１５のための小シリンダ室１
１６に供給されるとともに、油圧比例制御弁１５を介し
て大ピストン１６のための大シリンダ室１７に供給され
る。斜板、したがってピストン１６の変位位置は、ポテ
ンショメータなどによって実現される位置検出手段１８
によって検出され、これによって斜板の傾斜角度、した
がって管路４から吐出される作動油の流量が検出される
ことになる。したがって、この位置検出手段１８は、以
下の説明では、流量検出手段と呼ぶことにする。管路１
４からの作動油は、電磁比例制御弁１９から管路２０を
経て、油圧比例制御弁１５のシリンダ室２１に与えら
れ、油圧比例制御弁１５から管路２２を経て前記シリン
ダ室１７への作動油の状況が連続的に変化させることが
できる。

【００２１】本実施形態では、油圧比例制御弁１５の偏
倚ばね１５ａの偏倚力とシリンダ室２１に作用する作動
油の圧力とがつり合っているときには、この油圧比例制
御弁１５は図２に示す中立位置に保持され、ポンプ１の
斜板はその角度位置に保持される。これに対し、作動油
の圧力が上昇（または低下）してその圧力が偏倚ばね１
５ａの偏倚力よりも大きく（または小さく）なると、比
例制御弁１５は図２において左方（または右方）に移動
して管路２２と管路１１７（または１４）とが比例制御
弁１５を介して連通され、大シリンダ室１７内の作動油
が管路２２，１１７を通して戻される（または管路１４
からの作動油が管路２２を通して大シリンダ室１７に供
給される）。したがって、大ピストン１６が図２におい
て右方（または左方）に移動されると、斜板の傾斜角度
が大きく（または低く）なり、ポンプ本体２からの吐出
量が低下（または増大）する。

【００２２】図３に示される一例の電磁リリーフ弁６
は、図１において伝達関数がＧｐ２を有する制御回路３
２として等価的に置き換えられる。また図２に示される
ポンプ１は、図１において参照符３２ａで示されるよう
に伝達関数Ｇｑ２を有する制御回路３２ａとして等価的
に置き換えられる。この伝達関数Ｇｑ２の制御回路３２
ａは、ポンプ本体２、補助ポンプ３、油圧比例制御弁１
５、斜板、その斜板を駆動するピストン１６および電磁
比例制御弁１９などを等価的に含む。図１のライン１１
８に導出される制御量は、第２の圧力検出手段１１４に
よる作動油の検出圧力の信号が導出されるラインであ
る。また、ライン１１９に導出される制御量は、第１の
圧力検出手段１３による作動油の検出圧力の信号が導出
されるラインである。さらに制御回路３２ａからライン
１１８ａを介して導出される信号は、斜板の変位位置を
検出する流量検出手段１８が表す管路４からの作動油の
検出流量の信号が導出されるラインである。圧力制御を
行う第１の負帰還回路２４と作動油の流量を制御する第
２の負帰還回路２４ａとは類似の構成を有し、対応する
部分には同一の数字に添え字ａを付して示す。

【００２３】ポンプ本体２から管路４に供給される作動
油の圧力のための目標圧力は、目標圧力設定手段２５に
よって設定される。この目標圧力の信号は、ライン２１
６を介して指令圧力設定手段２１７に送給される。指令
圧力設定手段２１７は、目標圧力設定手段２５によって
設定された目標圧力に関連して目標指令圧力を設定し、
この目標指令圧力の信号が、作動油の圧力を設定するた
めの圧力信号としてライン２６を介してオープン制御回
路３１に送給されるとともに、第１の減算回路３４の一
方の入力に送給される。この指令圧力設定手段２１７に
は、ライン２１８を介して第１の圧力検出手段１３の検
出圧力の信号が送給され、指令圧力設定手段２１７は第
１の圧力検出手段１３からの検出圧力信号に基づいて目
標指令圧力を設定する。

【００２４】ここで、図４を参照して、指令圧力設定手
段２１７による目標指令圧力の設定について説明する。
この指令圧力設定手段２１７は、たとえば、所定の目標
指令圧力パターンが記憶されたメモリから構成され、た
とえば図４に示すパターンがマップとして指令圧力設定
手段２１７に記憶される。この図４に示す目標指令圧力
パターンは、目標圧力設定手段２５によって設定される
目標圧力がたとえば１７０ｋｇｆ／ｃｍ² に設定された
ときのものであり、目標負荷圧力、換言すると第１の圧
力検出手段１３の検出圧力と指令圧力設定手段２１７に
よって設定される目標指令圧力との関係を示している。

【００２５】図４に示す目標指令圧力パターンにおいて
は、第１の圧力検出手段１３の検出圧力が目標圧力より
小さい第１の所定圧力、たとえば１００ｋｇｆ／ｃｍ²
以下であるとき、指令圧力設定手段２１７は第１の指令
圧力、たとえば１００ｋｇｆ／ｃｍ² を目標指令圧力と
して設定する。したがって、このときには、ポンプ本体
２からの作動油は、その圧力が第１の指令圧力となるよ
うに制御される。また、第１の圧力検出手段１３の検出
圧力が、第１の所定圧力より大きい第２の所定圧力、た
とえば１５０ｋｇｆ／ｃｍ² まで上昇すると、指令圧力
設定手段２１７は、目標圧力設定手段２５によって設定
された目標圧力を目標指令圧力として設定する。そし
て、第１の圧力検出手段１３の検出圧力が第２の所定圧
力を超えると、上記目標圧力が目標指令圧力として設定
される。このように第１の圧力検出手段１３の検出圧力
が上記目標圧力より小さい第２の所定圧力になると目標
圧力が目標指令圧力として設定されるので、上記検出圧
力が目標圧力になったときには既に目標圧力を目標指令
圧力とする制御が行われており、したがって作動油の圧
力を後述するごとくして上記目標圧力に維持することが
できる。

【００２６】また、第１の圧力検出手段１３の検出圧力
が第１の所定圧力、たとえば１００ｋｇｆ／ｃｍ² より
大きくかつ第２の所定圧力、たとえば１５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²より小さいとき、指令圧力設定手段２１７は、第１
の圧力検出手段１３の検出圧力が上昇するに従って比例
的に漸増するように目標指令圧力を設定する。この実施
形態では、第１の圧力検出手段１３の検出圧力が１００
ｋｇｆ／ｃｍ² から１５０ｋｇｆ／ｃｍ² まで上昇する
と、指令圧力設定手段２１７によって設定される目標指
令圧力は１００ｋｇｆ／ｃｍ² から１７０ｋｇｆ／ｃｍ
² まで比例的に増大する。このように目標指令圧力を比
例的に漸増させることによって、作動油の圧力変動を抑
えながら作動油の圧力を第１の指令圧力から目標圧力に
移行させることができる。

【００２７】このような目標指令圧力パターンを採用す
ることによって、次のとおりの作用効果が達成される。
すなわち、通常の制御状態においては、第１の圧力検出
手段１３の検出圧力は第１の所定圧力よりも小さく、指
令圧力設定手段２１７は第１の指令圧力、たとえば１０
０ｋｇｆ／ｃｍ² を目標指令圧力として設定する。した
がって、このような制御状態において、負荷圧力が急激
に上昇する、たとえば油圧シリンダ機構のピストンがシ
リンダエンドに当接すると、作動油の圧力が急激に上昇
してサージ圧が発生するが、指令圧力設定手段２１７に
よる目標指令圧力が第１の指令圧力に設定されているの
で、サージ圧が発生したとしても目標圧力設定手段２５
による目標圧力よりも大きくなることはなく（または目
標圧力より大きくなってもこれを大きく超えることはな
く）、作動油の圧力の目標圧力を超える圧力上昇を抑え
ることができる。なお、上述した記載から理解されるご
とく、第１の圧力検出手段１３の検出圧力が上昇すると
目標指令圧力も上昇するようになる。また、第１の圧力
検出手段１３の検出圧力が第２の所定圧力以上になる
と、指令圧力設定手段２１７は上記目標圧力たとえば１
７０ｋｇｆ／ｃｍ² を目標指令圧力として設定するの
で、作動油はこの目標圧力となるように保持され、作動
油の目標圧力を超える圧力上昇を抑えながら所定の目標
圧力に維持することができる。

【００２８】このような目標指令圧力パターンは、可変
容量形ポンプの容量、能力等によって、また目標圧力設
定手段２５によって設定される目標圧力等によって適宜
選定することができる。たとえば、図４に示す目標指令
圧力パターンでは、第１の圧力検出手段１３の検出圧力
が第２の所定圧力以上に上昇すると指令圧力設定手段２
１７が上記目標圧力を目標指令圧力として設定するが、
これに代えて、上記検出圧力が上記目標圧力に上昇する
と指令圧力設定手段２１７が上記目標圧力を目標指令圧
力として設定するように構成することもできる。なお、
この場合、第１の指令圧力から目標圧力への移行時にお
ける作動油の圧力変動を防止するために、第１の圧力検
出手段１３の検出圧力が第１の所定圧力から目標圧力に
上昇すると、この圧力上昇に伴って指令圧力設定手段２
１７による目標指令圧力も比例的に漸増するようにする
のが望ましい。

【００２９】再び図１に戻って、指令圧力設定手段２１
７からの目標指令圧力信号が送給されるオープン制御回
路３１は、フィードフォワード制御を行うための伝達係
数Ｇｐ１を有している。また、この目標指令圧力信号が
送給される第１の減算回路３４の他方の入力には、第１
の圧力検出手段１３からの出力がライン２７を介して送
給される。この第１の減算回路３４は、目標指令圧力の
信号から検出圧力Ｐｄの信号を減算した第１の偏差を表
す信号をライン２８に導出して第１の補償回路２９に与
える。オープン制御回路３１の出力と第１の補償回路２
９からライン７７に導出される圧力補正信号とは、第１
の演算回路７５において加算される。第１の演算回路７
５からライン７８に導出される信号は、演算回路１２０
に送給され、この演算回路１２０にて演算処理されて、
ライン１２１から電磁リリーフ弁６の電磁コイル１２に
与えられる。さらにまた位相進み補償回路７９が備えら
れる。第１の補償回路２９は、第１の減算回路３４の出
力に応答して、第１の偏差が零となるようにするための
圧力補正信号を求めてライン７７に導出する。

【００３０】本実施形態においては、第１の圧力検出手
段１３の検出圧力Ｐｄの信号はライン１１９に導出され
た後、ライン１２３を通って差圧演算回路１２２に送給
され、また第２の圧力検出手段１１４の検出圧力Ｐｃの
信号はライン１２４に導出された後、差圧演算回路１２
２に送給される。差圧演算回路１２２は、第１の圧力検
出手段１３の検出信号Ｐｄの信号から第２の圧力検出手
段１１４の検出圧力Ｐｃの信号を減算してその検出圧力
の差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）を生成する。差圧演算回路１２２
からの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）の信号は、ライン１２５に導
出され、伝達関数ＨＰ５を有する制御回路１２６に与え
られた後、ライン１２７を通して演算回路１２０に送給
され、演算回路１２０は、第１の演算回路７５からの信
号からこのライン１２７からの信号を減算して電磁コイ
ル１２に与える。

【００３１】ポンプ１の管路４から吐出される作動油の
吐出流量は、目標流量設定手段２５ａにおいて設定され
る。その出力はライン２６ａを経て切換スイッチ手段８
０の切換スイッチ８１における一方の個別接点８２に与
えられる。切換スイッチ８１はもう１つの個別接点８３
を有する。共通接点８４は、個別接点８２または８３に
切換わって導通することができる。共通接点８４からの
出力はライン８５から伝達関数Ｇｑ１を有するオープン
制御回路３１ａに与えられる。このオープン制御回路３
１ａの出力は、第２演算回路７５ａに与えられ、第２補
償回路２９ａからライン７７ａに導出される流量補正信
号に加算されて演算される。第２演算回路７５ａの出力
は、ライン７８ａを経て、ポンプ１の電磁比例制御弁１
９に与えられ、これによってピストン１６、したがって
斜板が角変位駆動され、吐出流量が変化される。

【００３２】流量検出手段１８によって検出されるポン
プ本体２からライン４に吐出される作動油の検出流量の
信号はライン２７ａから第２の減算回路３４ａの一方の
入力に与えられ、この第２の減算回路３４ａにはライン
８５からの入力信号が他方の入力に与えられる。第２の
減算回路３４ａは、ライン８５からの入力信号からライ
ン２７ａの検出流量の信号を減算し、その第２の偏差を
表す信号をライン２８ａに導出して第２の補償回路２９
ａに与える。第２の補償回路２９ａは、第２の減算回路
３４ａの出力に応答し、第２の偏差が零となるように斜
板、したがってピストン１６を変化するための流量補正
信号を前述のようにライン７７ａに導出する。流量検出
手段１８の出力はまた、位相進み補償回路７９ａに与え
られ、その位相進み補償回路７９ａの出力は、演算回路
７５ａに与えられて減算され、この演算回路７５ａから
ライン７８ａに導出される信号によって、前述のように
電磁比例制御弁１９が制御される。

【００３３】図５は、電磁リリーフ弁６の圧力オーバラ
イド特性を示すグラフである。指令圧力設定手段２１７
の目標指令圧力となるようにするための管路４における
作動油の圧力制御動作状態において、電磁リリーフ弁６
はクラッキング圧においてはリリーフ流量Ｑは零である
がこのクラッキング圧よりもわずかに高くなると、電磁
リリーフ弁６が開放されて、わずかなリリーフ流量でラ
イン７から作動油の一部が流れ出される。上記目標指令
圧力以上では、目標指令圧力を上記クラッキング圧力よ
りも幾分高い圧力に設定すると、上記目標指令圧力にお
いてわずかなリリーフ流量でライン７を通して作動油の
一部がリリーフされる。図４のラインＬ１で示されるよ
うに、そのリリーフ流量と第１および第２の圧力検出手
段１３，１１４の検出圧力の差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）とは、
目標流量を超える範囲では実質上比例関係で増大する特
性を有する。リリーフ流量が多くなると、その圧力オー
バライド特性によって、圧力が目標指令圧力よりも高く
なる傾向がある。したがって第１の補償回路２９からラ
イン７７に導出される圧力補正信号は、第１の圧力検出
手段１３によって検出される検出圧力を下げる偏差信号
であり、この圧力補正信号のレベルは、上記わずかなリ
リーフ流量を超える不必要なリリーフ流量と一次関数の
関係、たとえば比例関係にある。

【００３４】本実施形態では、流量検出手段１８によっ
て検出される作動油の検出流量の信号に、オーバライド
特性における圧力上昇とほぼ同一の関係にある第１圧力
検出手段１３と第２の圧力検出手段１１４の検出圧力と
の差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）の信号を加算し、この値を圧力制
御動作中において第２の負帰還回路２４ａの目標流量と
なる入力信号として与える。すなわち図５においてリリ
ーフ流量Ｑ１の場合、第１および第２の圧力検出手段１
３，１１４の検出圧力の差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が増大して
参照符８７で示される圧力差Ｐ１になったとき、第１の
補償回路２９からライン７７に導出される圧力補正信号
は、圧力差ΔＰ１だけ圧力を減少させる偏差信号であっ
て、このときのリリーフ流量Ｑ１が零に近いわずかなリ
リーフ流量（目標圧力におけるリリーフ流量）となるよ
うに、第２の補償回路２９ａの目標流量となる入力信号
として、次に述べるように、ライン８５に与えられる。
こうして無駄となる大きなリリーフ流量Ｑ１が生じるこ
とを防ぎ、無駄流量をできるだけ小さくすることが可能
になる。

【００３５】本実施形態では、切換制御手段８８が設け
られる。この切換制御手段８８における第２の演算回路
８９は、差圧演算回路１２２からの差圧の信号が正であ
るときにのみその差圧の信号をライン９０に導出する比
較回路９１と、ライン９０を介する差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）
の信号に応答し伝達関数Ｈｐ４を有する制御回路９２と
を有する。差圧演算回路１２２の差圧が正であるという
ことは、第１の圧力検出手段１３によって検出される検
出圧力が、第２の圧力検出手段１１４によって検出され
る検出圧力を超えるときであり、そのときの圧力差の信
号が上述のように演算回路９３に与えられる。演算回路
９３は、流量検出手段１８のライン２７ａを介する検出
流量の信号から第１の演算回路８９における制御回路９
２からの出力とを減算して、検出流量から前記差を減算
した流量を表す信号を、ライン９４に導出して、切換ス
イッチ８１の個別接点８３に与える。差圧演算回路１２
２からの圧力差の信号はヒステリシス特性を有しておら
ず、また補正のための信号も含んでいないので誤差の少
ないものであり、それ故に、この信号を利用することに
よって後述する作動油の流量制御を高精度に行うことが
できる。

【００３６】切換スイッチ８１とともに切換スイッチ手
段８０を構成する切換スイッチ制御手段９５は、第１の
補償回路２９の圧力補正信号が負であるとき、すなわち
第１の圧力検出手段１３の検出圧力が指令圧力設定手段
２１７によって設定された目標指令圧力を超えるとき、
切換スイッチ８１の共通接点８４を個別接点８３に導通
し、これによって演算回路９３の出力をライン８５を介
して第２の補償回路２９ａの目標指令圧力となる入力信
号として与える。切換スイッチ制御手段９５はまた、第
１の補償回路２９の圧力補正信号に応答し、第１の圧力
検出手段１３の検出圧力が上記目標指令圧力以下である
とき、切換スイッチ８１の共通接点８４を個別接点８２
に導通し、これによって目標流量設定手段２５ａからの
目標流量の信号を、ライン２６ａからライン８５に与え
て第２の補償回路２９ａの入力信号とし、作動油の圧力
を目標指令圧力に上昇して到達させることを可能にす
る。

【００３７】第１の補償回路２９の具体的な構成につい
て、再び図１を参照して説明する。第１の減算回路３４
からライン２８に導出される第１の偏差の信号は、伝達
関数Ｈｐ１を有する補償回路５１に与えられ、その出力
はリミタ５０に与えられる。リミタ５０は図６に示され
るように、入力される補償回路５１からの信号がＭ１〜
Ｍ２を超えるとき、出力をＭ１，Ｍ２に制限する。第１
のリミタ５０の出力は、演算回路６５において加算され
る。ライン２８を介する第１の減算回路３４の出力はま
た、スイッチ７６を介して伝達関数Ｈｐ２を有する補償
回路６２に与えられる。この補償回路６２の出力は、積
分補償回路６１に与えられて積分動作が行われる。積分
補償回路６１の出力は第２のリミタ６０に与えられ、前
述の図６と同様なリミタ動作が行われる。演算回路６５
は、リミタ６０の出力を、前述のリミタ５０の出力とと
もに加算し、ライン７７に圧力補正信号として導出す
る。

【００３８】第１の補償回路２９におけるレベル弁別手
段９６は、第１の減算回路３４からライン２８に導出さ
れる第１の偏差の絶対値が、予め定める値を超えると
き、スイッチ７６を遮断し、これによって補償回路６
２、積分補償回路６１および第２リミタ６０の働きを休
止させる。またこのレベル弁別手段９６は、第１の偏差
の絶対値が前記予め定める値以下であることを弁別した
ときには、スイッチ７６を導通して積分補償回路６１に
よる積分動作を許容する。

【００３９】図７は、第１の補償回路２９の動作を説明
するための波形図である。目標指令圧力設定手段２１７
からライン２６に導出される信号は図７（１）に示され
る階段波形を有するものとする。このとき第１の減算回
路３４からライン２８に導出される第１の偏差の波形は
図７（２）に示されるとおりである。図７（２）に示さ
れる弁別レベルＨε１，Ｌε１の各絶対値は等しく選ば
れても良い。補償回路５１は、図７（３）の参照符９７
で示される波形を有する信号を導出し、第１のリミタ５
０は、図７（３）の実線で示されるように、補償回路５
１の出力を参照符９８で示されるように制限して加算回
路６５に与える。

【００４０】レベル弁別手段９６は、第１の減算回路３
４からライン２８に導出される第１の偏差を、上下の弁
別レベルＨε１，Ｌε１でレベル弁別し、その範囲Ｈε
１〜Ｌε１の範囲外であるときスイッチ７６は遮断され
る。時刻ｔ１以降において第１の偏差が前述の上下の弁
別レベルＨε１〜Ｌε１以内にあるので、スイッチ７６
が導通され、したがって積分補償回路６１からは図７
（４）の参照符９９で示される波形を有する積分信号が
得られる。第２のリミタ６０は、この積分補償回路６１
の出力を参照符１００で示されるように制限し、この図
７（４）の実線で示される波形を有する信号を加算回路
６５に与える。こうして第１の補償回路２９およびオー
プン制御回路３１および位相進み補償回路７９の働きに
よって、ライン７８には、図７（５）で示される電磁リ
リーフ弁６による圧力制御のための信号が得られる。

【００４１】ポンプ１の作動油の流量に関する第２の補
償回路２９ａは、前述の第１補償回路２９と同様な構成
を有し、同一の数字に添え字ａを付して対応する部分を
示す。この第２の補償回路２９では、前述の第１の補償
回路２９の説明に関する圧力を流量と読み代え、また電
磁リリーフ弁６を制御する代りに、ピストン１６、した
がって斜板を変位するための電磁比例制御弁１９を動作
させるものと読み換えればよい。

【００４２】位相進み補償回路７９において、ライン２
３から得られる第１の圧力検出手段１３の出力は、伝達
関数Ｈｐ３を有する補償回路７３に与えられ、その補償
回路７３の出力は、位相進み回路７４に与えられ、その
位相進み回路７４の出力は、演算回路７５において減算
される。これによってライン７８から導出される信号
は、電磁リリーフ弁６による作動油の圧力のオーバシュ
ートを抑えて、その後の減衰を速めることができるよう
になる。このことはもう１つの作動油の流量のための位
相進み補償回路７９ａに関しても同様であり、ピストン
１６および斜板の変位による流量のオーバシュートを抑
えて、その後の減衰を早めることを可能にしている。

【００４３】また本実施形態においては、演算回路７５
にて演算された信号がさらに演算回路１２０に送給さ
れ、この演算回路１２０にて演算回路７５からの信号に
差圧演算回路１２２からの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）の信号
（伝達関数ＨＰ５を有する制御回路１２６を通った後の
信号）が減算される。このように差圧演算回路１２２の
差圧の信号を利用することによって、シリンダなどのア
クチュエータ作動時等にて発生するサージ圧力も検出す
ることができ、この差圧の信号を利用して作動油の圧力
を制御することによってサージ圧力を低減させる制御が
可能となり、高精度な圧力制御において問題となりやす
いサージ圧力を低減する効果もある。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の可変容量形ポンプの制御
装置によれば、可変容量形ポンプの作動油の目標圧力は
目標圧力設定手段によって設定され、指令圧力設定手段
はこの目標圧力設定手段によって設定された目標圧力に
関連して目標指令圧力を設定する。圧力制御状態におい
て、可変容量形ポンプからの作動油の圧力が、指令圧力
設定手段によって指令された目標指令圧力を超えると、
電磁リリーフ弁が開放され、可変容量形ポンプからの作
動油の一部が電磁リリーフ弁を介してリリーフされる。
第１の圧力検出手段は、可変容量形ポンプからの作動油
の圧力を検出し、第２の圧力検出手段は電磁リリーフ弁
のパイロット圧を検出し、差圧演算手段は第１および第
２の圧力検出手段の検出圧力の差圧を演算する。この差
圧演算手段による差圧は、ヒステリシスが存在せず、ま
た電磁リリーフ弁を介してのリリーフ流量と実質上比例
しており、それ故に、これら検出圧力の差圧を利用する
ことによって、電磁リリーフ弁からのリリーフ量を高精
度に制御することができる。さらに、指令圧力設定手段
は、第１の圧力検出手段の検出圧力が目標圧力設定手段
によって設定された目標圧力よりも小さい第１の所定圧
力以下であるとき上記目標圧力よりも小さい第１の指令
圧力を目標指令圧力として設定し、第１の圧力検出手段
の検出圧力が上記目標圧力のときこの目標圧力を目標指
令圧力として設定する。それ故に、大きな負荷が作用し
ていないとき、指令圧力設定手段は第１の指令圧力を設
定し、可変容量形ポンプからの作動油の圧力は第１の指
令圧力となるように制御される。この第１の指令圧力
は、上記目標圧力より小さいので、このような圧力制御
状態において作動油に急激な圧力上昇が生じてもサージ
圧のピークが上記目標圧力付近となり、上記目標圧力を
大きく超えるサージ圧の発生を防止することができる。
一方、負荷圧力、すなわち第１の圧力検出手段の検出圧
力が上記目標圧力のとき、指令圧力設定手段はこの目標
圧力を目標指令圧力として設定するので、可変容量形ポ
ンプからの作動油が上昇して上記目標圧力になるとこの
目標圧力に保持される。したがって、可変容量形ポンプ
からの作動油の圧力を上記目標圧力に維持することがで
きるとともに、急激な圧力上昇による大きなサージ圧の
発生を抑えることができる。

【００４５】また請求項２記載の可変容量形ポンプの制
御装置によれば、指令圧力設定手段は、第１の圧力検出
手段の検出圧力が第１の所定圧力以下であるとき第１の
指令圧力を目標指令圧力として設定し、この検出圧力が
上記目標圧力になるとこの目標圧力を目標指令圧力とし
て設定し、またこの検出圧力が第１の所定圧力より大き
くかつ上記目標圧力より小さいとき上記検出圧力の上昇
に従って設定する目標指令圧力を漸増する。それ故に、
負荷が大きくなって可変容量形ポンプからの作動油の圧
力が上昇すると、この上昇に伴って指令圧力設定手段に
よって設定される目標指令圧力も大きくなり、したがっ
て作動油の圧力変動を抑えながらその圧力を第１の指令
圧力から上記目標圧力に移行することができ、所定の目
標圧力に維持することができる。

【００４６】請求項３記載の可変容量形ポンプの制御装
置によれば、指令圧力設定手段は、第１の圧力検出手段
の検出圧力、すなわち可変容量形ポンプからの作動油の
圧力が上記目標圧力より小さい第２の所定圧力になると
この目標圧力を目標指令圧力として設定するので、この
検出圧力が上記目標圧力になったときには既に目標圧力
を目標指令圧力とする制御が行われており、したがって
可変容量形ポンプからの作動油を正確に上記目標圧力に
維持することができる。

【００４７】また請求項４記載の可変容量形ポンプの制
御装置によれば、指令圧力設定手段は、第１の圧力検出
手段の検出圧力が第１の所定圧力より大きくかつ第２の
所定圧力より小さいとき上記検出圧力の上昇に従って設
定する目標指令圧力を漸増する。それ故に、負荷が大き
くなって可変容量形ポンプからの作動油の圧力が上昇す
ると、この上昇に伴って指令圧力設定手段によって設定
される目標指令圧力も大きくなり、したがって作動油の
圧力変動を抑えながら作動油の圧力を第１の指令圧力か
ら上記目標圧力に移行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変容量形ポンプの制御装置の一実施
形態の全体の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の制御装置における制御回路で示される油
圧回路の具体的な構成を示す図である。

【図３】図２の油圧回路における電磁リリーフ弁の一例
の具体的な構成を示す断面図である。

【図４】第１の圧力検出手段の検出圧力（目標負荷圧
力）と目標指令圧力との関係を示す図である。

【図５】電磁リリーフ弁のリリーフ流量と第１および第
２の圧力検出手段による検出圧力の差圧との関係を説明
するための図である。

【図６】図１の制御装置におけるリミタの入出力特性を
示す図である。

【図７】図１の制御装置の動作を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 可変容量形斜板式アキシアルピストンポンプ ６ 電磁リリーフ弁 １３ 第１の圧力検出手段 １６ ピストン １８ 位置検出手段（流量検出手段） ２４ 第１の負帰還回路 ２４ａ 第２の負帰還回路 ２５ 目標圧力設定手段 ２５ａ 目標流量設定手段 ２９ 第１の補償回路 ３１，３１ａ オープン制御回路 ３４ 第１の減算回路 １１４ 第２の圧力検出手段 １２０ 演算回路 １２２ 差圧演算回路 ２１７ 指令圧力設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 49/00 - 51/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変要素を変化することによって作動油
   の吐出流量を変化させることができる可変容量形ポンプ
   からの作動油の圧力を、電磁リリーフ弁によって制御す
   る可変容量形ポンプの制御装置において、 前記可変容量形ポンプからの作動油の圧力を検出する第
   １の圧力検出手段と、前記電磁リリーフ弁のパイロット
   圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前記第１および
   第２の圧力検出手段の検出圧力の差圧を演算する差圧演
   算回路と、前記可変容量形ポンプからの作動油の目標圧
   力を設定する目標圧力設定手段と、前記目標圧力設定手
   段によって設定された目標圧力に関連して目標指令圧力
   を設定する指令圧力設定手段と、前記第１の圧力検出手
   段からの検出圧力の信号と前記指令圧力設定手段により
   設定された目標指令圧力との偏差を求める減算回路と、
   前記偏差が零になるように圧力補正信号を求めて前記電
   磁リリーフ弁を制御する補償回路とを備え、 前記指令圧力設定手段は、前記第１の圧力検出手段から
   の検出圧力に基づいて、前記第１の圧力検出手段の検出
   圧力が前記目標圧力設定手段によって設定された前記目
   標圧力よりも小さい第１の所定圧力以下であるとき前記
   目標圧力よりも小さい第１の指令圧力を目標指令圧力と
   して設定し、前記第１の圧力検出手段の検出圧力が前記
   目標圧力のとき前記目標圧力を目標指令圧力として設定
   することを特徴とする可変容量形ポンプの制御装置。
2. 【請求項２】 前記指令圧力設定手段は、前記第１の圧
   力検出手段の検出圧力が前記目標圧力よりも小さい第１
   の所定圧力以下であるとき前記第１の指令圧力を目標指
   令圧力として設定し、前記第１の圧力検出手段の検出圧
   力が前記目標検出圧力のとき前記目標圧力を目標指令圧
   力として設定し、また前記第１の圧力検出手段の検出圧
   力が前記第１の所定圧力より大きくかつ前記目標圧力よ
   り小さいとき前記第１の圧力検出手段の検出圧力が上昇
   するに従って設定する目標指令圧力を漸増することを特
   徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプの制御装置。
3. 【請求項３】 前記指令圧力設定手段は、前記第１の圧
   力検出手段の検出圧力が前記第１の所定圧力よりも大き
   くかつ前記目標圧力よりも小さい第２の所定圧力になる
   と前記目標圧力を目標指令圧力として設定することを特
   徴とする請求項１記載の可変容量形ポンプの制御装置。
4. 【請求項４】 前記指令圧力設定手段は、前記第１の圧
   力検出手段の検出圧力が前記目標圧力よりも小さい第１
   の所定圧力以下であるとき前記第１の指令圧力を目標指
   令圧力として設定し、前記第１の圧力検出手段の検出圧
   力が前記第２の所定圧力以上であるとき前記目標圧力を
   目標指令圧力として設定し、また前記第１の圧力検出手
   段の検出圧力が前記第１の所定圧力より大きくかつ前記
   第２の所定圧力より小さいとき前記第１の圧力検出手段
   の検出圧力が上昇するに従って設定する目標指令圧力を
   漸増することを特徴とする請求項３記載の可変容量形ポ
   ンプの制御装置。