JPH0792087B2

JPH0792087B2 - 印加圧力を有する駆動系のための制御装置

Info

Publication number: JPH0792087B2
Application number: JP61182845A
Authority: JP
Inventors: ピーター・レインハードト; ハインリツヒ・ニコラウス; フランク・メツトツエナー
Original assignee: マンネスマン・レツクスロス・ゲ−・エム・ベ−・ハ−
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: US4688380A; DE3528096C2; JPS6246002A; DE3528096A1

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、流体の液圧を利用して駆動する液圧装置を、
制御するための制御装置に関する。

＜従来の技術＞この種の装置は、ドイツ公開特許公報第2739968号によ
って公知であり、２次ユニットの回転速度制御は、液圧
を利用して行われる。

また、１次ユニットと２次ユニットとをつなぐ圧力配管
に吐出する２基の定容積型ポンプを１次圧力手段又は流
体源として用いることも公知である（ドイツ特許願P340
9556.7）。

定容積形ポンプの切り替えは、圧力配管中の圧力に依存
して行われる。また、駆動側の２次ユニット（複数）
も、定容積型の装置であり、これらは互いに連結された
り遮断されたりするようになっている。本出願人の係属
中のドイツ特許願（P3441185.2）によれば、２次ユニッ
トの速度と１次ユニットの圧力とは、電気回路装置によ
って制御され、２次ユニットの調節手段の所定の制限角
度に到達した時に、効率を向上するため、重畳された閉
ループ制御において、圧力を降下させる。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかし、上記従来技術では、いずれも２次ユニットを高
効率で駆動することについては、着目されていなかっ
た。

本発明の目的は、冒頭に述べた形式の制御装置におい
て、２次ユニットを高効率で駆動できる制御装置を提供
することにある。

＜問題点を解決するための手段＞本発明によれば、１次ユニットとしての吐き出し量が可
変な液圧流体源と、２次ユニットとしての可変容積型の
液圧装置からなる印加圧力を有する駆動系のための制御
装置であって、前記液圧流体源と前記液圧装置とを連結する圧力配管中
に設けた蓄積手段と、前記液圧装置に連結されたタコジ
ェネレータにより測定される実際の速度値と任意に設定
可能な所望の速度値とを基に、２次ユニットの容積を調
節させる調節部材を作動するための制御信号を発生する
速度コントローラーとからなる前記制御装置において、１次ユニット（１）の吐き出し量を、その全吐き出し量
と、ある減少吐き出し量とのいずれかで切り替え可能と
し、この切り替えが前記２次ユニット（２）の容積調節値が、ある上限容積
値に対応する値以上となった場合に、前記１次ユニット
の吐き出し量をその全吐き出し量に切り替え、前記２次ユニットの容積調節値が、ある下限容積値に対
応する値以下となった場合に、前記１次ユニットの吐き
出し量を、前記ある減少吐き出し量に切り替えることを
特徴とする印加圧力を有する駆動系のための制御装置が
提供される。

＜作用＞ところで、２次ユニットを最高効率で動作させるために
は、２次ユニットの吸い込み量又は吐き出し量は、可能
な限り最大値に設定すべきである。即ち、例えばアキシ
アルプランジャポンプを２次ユニットとして用いた場合
では、その駆動軸の揺動角度は最大値とすべきである。

２次ユニットの揺動角度は、加わる負荷と２次ユニット
の作動圧力とに依存する。したがって揺動角度は、ある
負荷が加わった場合に、作動圧力を調節することにより
最適効率にセットされなければならない。そして、作動
圧力は、１次ユニットによって与えられる吐出し量と２
次ユニットが受け取る吸い込み量とに依存する。

本発明によれば、２次ユニットのアクチュエーター又は
調節部材が最適作動範囲に維持されるように、１次ユニ
ットによつて与えられる流入量を変更することによって
解決される。

本発明によれば、２次ユニットの揺動角度は、測定さ
れ、切替え点と比較される。この測定はポテンショメー
ター又はリミットスイッチによって行われる。他方では
切替え点は、２次ユニットの揺動角度の所望値（例えば
速度コントローラーから発生される制御信号）によって
も予め設定することができる。

本発明によれば、上限の切替え点（２次ユニットについ
て例えば80％の揺動角度）に到達した時に、１次ユニッ
トを全吐出し量の100％に切替える。この吐出し量は、
２次ユニットの60％の揺動角度に対応した下限の切替え
点よりも低い値になるまで保持される。そして、下限の
切り替え点よりも低くなったとき、１次ユニットの吐出
し量を例えば50％に減少させる。減少した１次ユニット
の吐出し量がなおも多すぎる場合に、圧力配管内の作動
圧力は、或る最大値に増大し、この最大値に到達した時
に１次ユニットが零にリセットされる。

しかし１次ユニットが減少吐出し量において供与しうる
よりも大きな吐出し量を２次ユニットが要する場合に、
作動圧力は低下し、２次ユニットの揺動角度は増大す
る。この揺動角度が再び上限の切替え点の80％に到達し
た場合に、１次ユニットの吐出し量は、全吐出し量に切
り替えられる。

このように、全吐出し量及びある減少吐き出し量への１
次ユニットの切替えは、２次ユニットが高効率な稼働範
囲内において作動しうるように行われる。

本発明によれば、２次制御される可変容積の液圧装置
は、１次ユニットから供給を受ける印加系統圧力を有す
る配管に接続されている。１次ユニットの切替えによっ
て、２次ユニットは、或る吐出し量を受け、それにより
２次ユニットの最高可能な効率を得るための最大可能な
揺動角度が結果する。２次ユニットの所望の揺動角度範
囲に対応した上限及び下限の切替え点に依存して切替え
が行われる。

次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

＜実施例＞１次ユニット１は２次ユニット２に圧力配管４によって
連結してあり、圧力配管４は、逆止弁３を有し、蓄積手
段５に連結されている。１次ユニット１は、吐出し量が
可変のポンプとして作動する液圧装置である。そして、
１次ユニットには、流体源又はタンクに方向弁７を介し
てそのシリンダー室を別々に連結可能とした調節シリン
ダー６（アクチュエーター）が用いられる。方向弁７は
駆動段８によって電気的に駆動される。駆動段８は位置
コントローラー９の出力信号を受ける。位置コントロー
ラー９の、実際の値を表わす入力信号は、調節シリンダ
ー６の位置に対応したポテンショメーター10の電圧タッ
プに接続可能となっており、またその所望の値を表わす
入力信号は、スイッチ11,12によって、スイッチ位置に
依存した種々の電圧源に接続することができる。ポンプ
１の所定の吐出し量（複数）が電圧値（複数）によって
設定される。

スイッチ11,12が図示位置にあると、ポンプ１の100％吐
出し量に対応した電圧が位置コントローラー９に供給さ
れる。スイッチ12を切替えると、例えば50％の吐出し量
に対応する。ポテンショメーター14に設定可能な電圧が
供給される。スイッチ11を切替えると、揺動角度０゜に
対応した電圧が位置コントローラー９に供給され、ポン
プ１は零吐出し量にリセットされる。

２次ユニット２も、吐出し量が可変である液圧装置、特
に、アキシァルピストン型の液圧装置であり、モーター
として作動する時は、配管４又は蓄積手段５から流体を
取入れ、ポンプとして作動する時は、負荷によって駆動
される流体を蓄積手段５に返却する。

２次ユニット２の吸収又は吐出し容積の調節は、図示し
ない流体源又はタンクに方向弁17を介してそのシリンダ
ー室（複数）に連結したアクチュエーター即ち調節シリ
ンダー16のところで行われる。

方向弁17は、位置制御閉ループ19の出力信号によって制
御される。

位置制御閉ループ19は、２次ユニット２に接続された回
転速度発生器20（タコゼネレーター）から発生する実際
の速度値信号と、所望の速度値とを比較することにより
制御を行う。

速度制御は、アナログ制御でもデジタル制御でもよい。
ドイツ公開特許公報第2739968号に記載されたような液
圧制御も可能である。２次ユニット２は、一例として、
調節シリンダー16がアクチュエーターの揺動角度を変更
して工程容積を変更するアキシアルピストン型の装置で
ある。２次ユニット２の揺動角度は、配管４中の作動圧
力及び図示しない負荷に供給されるトルクによって定ま
る。作動圧力は、モーターとして作動する２次ユニット
２の吸収容積及びポンプ１の吐出し量に対応するよう、
次のように調節される。

すなわち、ポンプ１によって供給される吐出し量がモー
ターによって使用される量よりも多い場合には、作動圧
力は増大し、逆の場合には、作動圧力は減少するが、蓄
積手段５の蓄積量がその増減に応じて、増大したり減少
したりする。

これから述べる制御回路によって、モーター（２次ユニ
ット２）から取出されるトルクと係りなく、２次ユニッ
ト２が最大可能な効率をもつ範囲内に、２次ユニット２
の揺動角度が調節されるようにすることが、可能とな
る。

この範囲は、下限容積値が吸収容積の60％であり、一
方、上限容積値が、80％であるような範囲である。な
お、この上限容積値は、２次ユニットが、非常に大きな
負荷モーメントに対して余裕度をもつ値である。

従って、図示した実施例の目的は、約60〜80％容積又は
揺動角度の範囲に２次ユニット２の容積を保つことであ
る。

２次ユニット２のアクチュエーター即ち調節手段の位置
（揺動角度）を測定するためにポテンショメーター22の
タップはアクチュエーターに接続されている。

タップ部の電圧は、第１スイッチング増幅器24のセット
入力部及び第２スイツチング増幅器25のセット入力部
に、信号線23を経て供給される。

第１スイッチング増幅器24の第２入力部は、上限の切替
え点（揺動角度80％に対応する）に対応する電圧をポテ
ンショメーター26から受ける。スイッチング増幅器25の
第２入力部は、揺動角度60％の下限切替え点に対応する
ポテンショメーター27の設定電圧を受ける。信号線23の
電圧値が下限の切替え点に到達すると、スイッチング増
幅器25は反転し、信号線28に出力信号を送出する。信号
線23の電圧が上限の切替え点に到達すると、スイッチン
グ増幅器24は反転し、信号線29を経てスイッチング増幅
器25のリセット入力部に信号を送出するので、信号線28
の信号は反転する。スイッチ12は、信号線28の出力信号
に依存して作動する。

スイッチ11は、スイッチング増幅器32によって駆動さ
れ、スイッチング増幅器32は、配管４中の作動圧力に依
存して圧力スイッチ30を介して制御され、そのリセット
入力部Ｒは、信号線28に接続される。

次に作用について説明すると、２次ユニット２の揺動角
度が80％よりも大きく、即ち、高負荷モーメントが要求
されていると、１次ユニット１は、全吐出し量100％に
切替えられる。信号線23上の信号は、上限の切替え点80
％以上であるので、スイッチング増幅器24,25は共に応
答するが、信号線28の出力信号は、スイッチング増幅器
25のリセット入力部Ｒに供給されるスイッチング増幅器
24の出力信号によって抑制される。スイッチング増幅器
32も、その入力部が無信号のため、信号を送出しない。
スイッチ11,12は、図示位置にあるため、100％吐出しに
対応する電圧は、位置コントローラー９に供給される。
この作動状態では２次ユニット２が要求する吐出し量
は、１次ユニット１が供与する量よりも少ないので、蓄
積手段５においては、おそらくは蓄積が進行し、配管４
中の圧力は増大する。そのため、負荷及び速度設定が同
一であるものと想定して、２次ユニット２の揺動角度が
減少する。第１スイッチング増幅器24の信号が消失して
信号線29の信号値が80％よりも低下したとしても自己保
持作用（ラッチされる）のため増幅器25は反転されな
い。

２次ユニット２の揺動角度が下限の切替え点60％に到達
すると、第２スイッチング増幅器25は応答し、信号線28
に出力信号を送出し、スイッチ12はそれにより反転され
る。それによって位置コントローラー９は、１次ユニッ
ト１の50％吐出し量に対応した電圧を受ける。信号線28
上の信号もスイッチング増幅器32のリセット入力部に到
達するが、スイッチング増幅器32は反転されない。蓄積
手段５の放出後に負荷モーメントが更に減少しないとし
て、１次ユニット１によって与えられる吐出し量50％が
２次ユニット２の取る量よりも少ないことによって、圧
力配管４中の作動圧力は減少する。しかし圧力が減少す
ると２次ユニット２は、所要のモーメントを供給するよ
うに、より大きく偏向される。スイッチング増幅器24
は、上限切替え点80％に到達すると直ちに応答してスイ
ッチング増幅器25を作動させ、スイッチング増幅器25
は、その有信号のリセット入力部を経て元の位置に反転
するので、スイッチ12は、１次ユニット１を、その全吐
出し流量100％に切替える。

しかし、１次ユニット１の吐出し量が減少した状態で、
２次ユニット２の取る負荷流量が、負荷及び駆動速度の
どちらか一方又は両方の減少によって小さくなると、圧
力配管４中の圧力は上昇する。最大作動圧力に到達する
と、圧力スイッチング30が応答し、スイッチング増幅器
32のセット入力部に信号を送出し、スイッチング増幅器
32は、スイッチ11を反転させるので、１次ユニット１
は、零吐出し量にリセットされる。

１次ユニットの吐出し量を零にすることによって、圧力
配管４中の圧力は再び降下し、２次ユニット２の揺動角
度は増大する。

これは吐出し量80％に対応した上限の切替え点に到達す
るまで続けられ、この点に到達した時に、前記のように
１次ユニット１の吐出し量が100％に切替えられる。こ
の場合は、揺動角度60％に到達した時に50％吐出し量へ
の切替えは行われないが、その理由は、この場合、スイ
ッチング増幅器25は、上限の切替え点（80％吐出し量）
に到達した時にスイッチング増幅器24が応答するまでス
イッチング増幅器32のリセット入力部を経てスイッチ1
2,11を作動させることができないためである。

第２図の実施例においては、可変吐出し量の１次ユニッ
ト１を一定の吐出し量のポンプ（低容積形ポンプ）に置
換えることができる。第２図においては、２基の定容量
形ポンプ34,35が用いられ、これらのポンプの吐出し量
は、例えば各々の場合について50％のように、所望のよ
うに段階化されている。ポンプ34,35は、それぞれ方向
弁36,37及び逆止弁38,39を介して選択的に連結したり遮
断したりすることができる。

その他の点では、第２図の装置において、第１図を参照
して説明した部分と同一の部分は、同一の符号により表
わされている。第１図の実施例との相違点は、スイッチ
ング増幅器25の出力部が電気的に作動可能な方向弁37に
信号線28を経て導かれると共に、スイッチング増幅器32
のリセット入力部Ｒに整合部材40を経て導かれ、スイッ
チング増幅器32の出力信号が電気的に作動可能な方向弁
36を信号線41を介して駆動することである。

次に作用について説明すると、２次ユニット２の揺動角
度が80％よりも大きいため、前記のようにして、スイッ
チング増幅器25,32の出力信号が存在しない場合には、
両方のポンプ34,35は、50％の２倍の全吐出し量を弁36,
37を経て圧力配管４に送出する。２次ユニット２の揺動
角度がスイッチング増幅器25の切替え点（60％）よりも
減少すると、スイッチング増幅器25は、信号線28に出力
信号を再び送出し、弁37はこの信号により再び切替えら
れるので、ポンプ35は、配管４から遮断され、アイドリ
ング動作によって圧油タンクに圧送する。信号線28は、
スイッチング増幅器32のリセット入力部に導かれるた
め、スイッチング増幅器32の出力部は無信号であり、ポ
ンプ34のみが２次ユニット２に圧油を供給し続ける。揺
動角度が再び80％よりも大きくなると、スイッチング増
幅器25は、そのリセット入力部及びスイッチング増幅器
24を介してリセットされるため、弁37は切替えられ、全
吐出し量の流量が再び利用可能となる。

しかし、２次ユニット２が更に減少することによって、
圧力スイッチ30が応答するまで圧力配管４中の圧力が増
大すると、スイッチング増幅器32も作動し、信号線41上
のその出力信号によって、弁36を切替え、かくしてポン
プ34を圧力配管４から遮断する。それによりポンプ34,3
5は零吐出し量にリセットされる。

第１図について前述した実施例と同様に、２次ユニット
２の揺動角度が再び80％を超過した時に、２基のポンプ
34,35が互いに連結される。

第１、２図において、２次ユニットの揺動角度は、ポテ
ンショメーター22によって直接検出される（実際の
値）。これが可能でないか又は望ましくない場合には、
位置制御閉ループ19（速度コントローラー）によって弁
17に供給される制御信号（揺動角度の所望値を表わす）
を揺動角度として用いてもよい。

第３図には、２次ユニット２の作動手段（図示しない）
を作動させるための方向弁（やはり図示しない）を駆動
する信号線42上の信号が回転速度発生器20により供給さ
れる実際の速度値と位置制御閉ループ19の望ましい速度
値とから導出されるようにしたこの種の構成が略示され
ている。

第３図において、別の２次ユニット２′は、位置制御閉
ループ19′（速度コントローラー）を同様に備えた圧力
配管４に連結されている。閉ループ19′の信号線43上の
出力信号は、図示しない作動手段を作動させるために、
関係した方向弁に供給される。２つの位置制御閉ループ
19,19′の出力信号は、スイッチングロジック44に送出
され、スイッチングロジック44の出力部は、スイッチン
グ増幅器24,25,32と共に第1,2図に示した信号線23に接
続されている。

スイッチングロジック44によれば、同一の圧力配管４に
連結されたいくつかの２次ユニット2,2′について効率
を最適化することが可能となる。この場合に、ポンプ１
の吐出し流の流量制御による圧力配管４中の圧力の制御
は、スイッチングロジック44中において行われる次のロ
ジック選択と共に行われる。

１次ユニット１′の全吐出し量への切替えは、互いに連
結された２次ユニット2,2′のうち、少くとも１つのも
のの揺動角度が通常の上限値（例えば80％）を超過した
場合に行われる。

１次ユニット１′の吐出し量は、全ての２次ユニット2,
2′の揺動角度が下限容積値（例えば60％）より低い値
に低下した時に減少する。当然のことながら、スイッチ
ングロジック44の入力部は、２次ユニット2,2′の実際
の揺動角度を各々の場合において測定するための吐出し
量センサーの信号も受けることができる。スイッチング
ロジック44は例えば最大値形成器であり、その入力部に
存在する最高信号値によって出力側に、従って信号線23
に向ってスイッチングされる。

〈発明の効果〉以上述べてきたとおり、本発明によれば、２次ユニット
を高効率な領域で駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、可変容積の１次ユニットを有する制御装置を
示す回路図、第２図は、２基の定容積形ポンプを備えた
制御装置を示す回路図、第３図は、複数の２次ユニット
を備えた制御装置を示す回路図である。１……１次ユニット、２……２次ユニット、３……蓄積
手段、19……位置制御閉ループ（速度コントローラ
ー）、20……回転速度発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次ユニットとしての吐き出し量が可変な
液圧流体源と、２次ユニットとしての可変容積型の液圧
装置からなる印加圧力を有する駆動系のための制御装置
であって、前記液圧流体源と前記液圧装置とを連結する圧力配管中
に設けた蓄積手段と、前記液圧装置に連結されたタコジ
ェネレータにより測定される実際の速度値と任意に設定
可能な所望の速度値とを基に、２次ユニットの容積を調
節させる調節部材を作動するための制御信号を発生する
速度コントローラーとからなる前記制御装置において、１次ユニット（１）の吐き出し量を、その全吐き出し量
と、ある減少吐き出し量とのいずれかで切り替え可能と
し、この切り替えが前記２次ユニット（２）の容積調節値が、ある上限容積
値に対応する値以上となった場合に、前記１次ユニット
の吐き出し量をその全吐き出し量に切り替え、前記２次ユニットの容積調節値が、ある下限容積値に対
応する値以下となった場合に、前記１次ユニットの吐き
出し量を、前記ある減少吐き出し量に切り替えることを
特徴とする印加圧力を有する駆動系のための制御装置。
【請求項２】圧力配管（４）内の液圧が最大作動圧力を
超過した時に、１次ユニット（１）の吐出し量を零に切
り替えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
制御装置。
【請求項３】前記上限容積値及び下限容積値に対応する
容積調節値を実際の値又は所望値によって定めることを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の制御
装置。
【請求項４】２次ユニット（２）のアクチュエーターの
位置を測定するとともに、所定の上限及び下限の切り替
え点と比較することを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の制御装置。
【請求項５】１次ユニット（１）の調節手段のための位
置制御閉ループ（９）を設け、この位置制御閉ループ
（９）の所望値入力部に、スイッチング手段（11,12）
を介して、吐き出し量に対応する電圧源を接続したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項
記載の制御装置。
【請求項６】全吐き出し量に対応した電圧源から、前記
ある減少吐き出し量に対応した電圧源に切り替えるスイ
ッチ（12）を設け、該スイッチ（12）が前記上限及び下
限の切り替え点に達した際に、これに基づき発生する信
号によって作動されることを特徴とする特許請求の範囲
第５項記載の制御装置。
【請求項７】容積調節値が前記下限の切り替え点以下と
なった場合に応答する第１スイッチング増幅器（25）に
おいて、スイッチ（12）を切替えるための信号を発生す
ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の制御装
置。
【請求項８】容積調節値が前記上限の切り替え点以上に
なった場合に応答する第２スイッチング増幅器（24）の
出力部に第１スイッチング増幅器（25）のリセット入力
部を接続したことを特徴とする特許請求の範囲第７項記
載の制御装置。
【請求項９】２次ユニット（２）の調節に対応する測定
値を２つのスイッチング増幅器（24,25）に供給するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第６〜８項のいずれか１
項記載の制御装置。
【請求項１０】前記上限の切り替え点を約80％容積への
２次ユニット（２）の調節に対応させたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１〜９項のいずれか１項記載の制御
装置。
【請求項１１】前記下限の切り替え点を約60％容積への
２次ユニット（２）の調節に対応させたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１〜10項のいずれか１項記載の制御
装置。
【請求項１２】１次ユニット（１）の減少吐き出し量を
約50％の吐き出し量に対応させたことを特徴とする特許
請求の範囲第１から11項のいずれか１項記載の制御装
置。
【請求項１３】吐き出し量が固定である少くとも２基の
ポンプを、１次ユニットとして設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第１〜12項のいずれか１項記載の制御装
置。
【請求項１４】２次ユニットの調節容積に対応する連結
−遮断可能な２基のポンプを設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第12項記載の制御装置。
【請求項１５】圧力配管に連結された複数の２次ユニッ
トのための特許請求の範囲第１〜14項のいずれか１項に
記載の制御装置であって、少くとも１つの２次ユニット
の調節が少なくとも上限の容積に対応した値に到達した
時に、１次ユニットの全吐き出し量への切り替えが行わ
れ、全部の２次ユニットの容積の調節が下限の容積に対
応した値よりも減少したときに、前記ある減少吐き出し
量への切り替えが行われることを特徴とする制御装置。