| JP05302682 | RELIEF VALVE |
| WO/1998/010889 | WORKPIECE SPINDLE DEVICE FOR A MACHINE TOOL |
| JP2000220604 | FLOW RATE CONTROL DEVICE FOR HYDRAULIC PUMP |
仲田 哲雄 (〒26 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の2 ダイキン工業株式会社 滋賀製作所内 Shiga, 5258526, JP)
MIYAGI, Junichi (DAIKIN INDUSTRIES LTD., 1-1,Nishihitotsuya, Settsu-sh, Osaka 85, 5668585, JP)
ダイキン工業株式会社 (〒23 大阪府大阪市北区中崎西2丁目4番12号梅田センタービル Osaka, 5308323, JP)
NAKATA, Tetsuo (DAIKIN INDUSTRIES LTD., 1000-2,Aza Ootani, Okamoto-cho, Kusatsu-sh, Shiga 26, 5258526, JP)
仲田 哲雄 (〒26 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の2 ダイキン工業株式会社 滋賀製作所内 Shiga, 5258526, JP)
| モータ(15)により油圧ポンプ(16A)を駆動し、アクチュエータに油を供給する油圧ユニットであって、 前記モータ(15)に電力を供給するインバータ(14)と、 前記油圧ポンプ(16A)の負荷を検出する負荷センサ(17)と、 前記モータ(15)の回転速度を検出する回転センサ(21)と、 前記モータ(15)の目標回転速度を表す速度指令値と前記モータ(15)の回転速度との偏差をゼロに収束させるように、電流指令値を演算する電流指令値演算手段(12)と、 前記油圧ポンプの負荷に基づいて、前記電流指令値を補正する補正手段(18A;・・・;18D)と、 補正後の電流指令値に基づいて、前記インバータ(14)に制御信号を出力する制御信号生成手段(13)と、 を備えることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項1に記載の油圧ユニットにおいて、 前記補正手段(18A;・・・;18D)は、前記油圧ポンプ(16A)の負荷の上昇とともに、前記モータ(15)の回転速度を上昇させるように前記電流指令値を補正することを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項1または請求項2に記載の油圧ユニットにおいて、 前記補正手段(18A;・・・;18D)は、前記油圧ポンプ(16A)の負荷の上昇とともに、前記電流指令値を増加させることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項1または請求項2に記載の油圧ユニットにおいて、 前記補正手段(18A)は、予め設定された補正係数(Kf)を用いて補正値(If)を取得し、前記補正値(If)を前記電流指令値に加えることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項3に記載の油圧ユニットにおいて、 前記補正手段(18A)は、予め設定された補正係数(Kf)を用いて補正値(If)を取得し、前記補正値(If)を前記電流指令値に加えることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項1または請求項2に記載の油圧ユニットにおいて、 前記補正手段(18B;18C;18D)は、予め取得されたデータテーブルDTを用いて補正値(If)を取得し、前記補正値(If)を前記電流指令値に加えることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項3に記載の油圧ユニットにおいて、 前記補正手段(18B;18C;18D)は、予め取得されたデータテーブルDTを用いて補正値(If)を取得し、前記補正値(If)を前記電流指令値に加えることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項1または請求項2に記載の油圧ユニットにおいて、 前記負荷センサ(17)は、前記油圧ポンプ(16A)の吐出ライン(19)における油の圧力を検出する圧力センサ(17)であることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項3に記載の油圧ユニットにおいて、 前記負荷センサ(17)は、前記油圧ポンプ(16A)の吐出ライン(19)における油の圧力を検出する圧力センサ(17)であることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項4に記載の油圧ユニットにおいて、 前記負荷センサ(17)は、前記油圧ポンプ(16A)の吐出ライン(19)における油の圧力を検出する圧力センサ(17)であることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項5または請求項7に記載の油圧ユニットにおいて、 前記負荷センサ(17)は、前記油圧ポンプ(16A)の吐出ライン(19)における油の圧力を検出する圧力センサ(17)であることを特徴とする油圧ユニット。 |
| 請求項6に記載の油圧ユニットにおいて、 前記負荷センサ(17)は、前記油圧ポンプ(16A)の吐出ライン(19)における油の圧力を検出する圧力センサ(17)であることを特徴とする油圧ユニット。 |
| インバータ(14)によって制御されるモータ(15)により油圧ポンプ(16A)を駆動し、アクチュエータに油を供給する油圧ユニットにおける前記モータ(15)の速度制御方法であって、 a)前記油圧ポンプ(16A)の負荷を検出する工程と、 b)前記モータ(15)の回転速度を検出する工程と、 c)前記モータ(15)の目標回転速度を表す速度指令値と前記モータ(15)の回転速度との偏差をゼロに収束させるように、電流指令値を演算する工程と、 d)前記油圧ポンプ(16A)の負荷に基づいて、前記電流指令値を補正する工程と、 e)補正後の電流指令値に基づいて、前記インバータ(14)に制御信号を出力する工程と、 を備えることを特徴とするモータ(15)の速度制御方法。 |
本発明は、モータにより油圧ポンプを駆 する油圧ユニットに関する。
従来、モータに直結された油圧ポンプを 動源とする油圧ユニットにおいては、モー の速度指令値と現在の回転速度との比較に り、速度制御(PI制御)演算が実行され電流指 令値が算出され、電流指令値に基づいた電流 制御がインバータによって実現されている。 そして、インバータにより制御されるモータ を駆動することによって圧力油を油圧ポンプ から吐出させている。(例えば、特許文献1)。
このような油圧ユニットにおいては、油 ポンプの駆動により油圧ポンプから吐出さ た油の総油量が増えると、当該油の圧力(油 圧)が大きくなる。この油圧の増大は、吐出 際の油圧ポンプの負荷の増大を招き、モー の負荷トルクを大きくさせる。
このため、当該油圧ユニットにおいて、 えば、ステップ状の速度指令値が与えられ 場合、速度指令値に応答してモータの回転 度が急激に上昇すると、油圧ポンプの負荷 急激に増大し、ひいては、モータの負荷ト クが急激に大きくなる。そして、モータの 荷トルクが急激に大きくなると、PI制御で 成された速度制御が追従できず、モータの 転速度が低下する場合がある。
モータの回転速度の低下を防止する手法 しては、例えば、PI制御を行うマイクロコ ピュータの処理速度を向上させてPI制御の制 御周期を短くし、制御の応答性を向上させる 手法が考えられる。しかし、当該手法を採用 すると、マイクロコンピュータのコストアッ プが生じる。また、マイクロコンピュータの 処理速度の向上にも物理的な限界があるため 、当該手法では、モータの回転速度の低下を 有効に防止することができない。
また、他の手法としては、モータの回転 度を微分して得られる加速度情報から負荷 ルクを推定し、負荷トルクを速度制御に利 する手法が考えられる。しかし、回転速度 、離散的な情報であるため、微分によりノ ズ成分が増大する。このため、負荷トルク 用いて速度制御を実行すると動作が不安定 なる可能性がある。
また、負荷変動に対する応答性を向上さ るために速度制御のゲインを上げると、ス ップ状の速度指令値が与えられた際に、発 してしまう可能性がある。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてな れたものであり、油圧ポンプの負荷の変動 対するモータの回転速度の追従性を向上さ ることが可能な技術を提供することを目的 する。
この発明に係る油圧ユニットの第1の態様 は、モータ(15)により油圧ポンプ(16A)を駆動し 、アクチュエータに油を供給する油圧ユニッ トであって、前記モータ(15)に電力を供給す インバータ(14)と、前記油圧ポンプ(16A)の負 を検出する負荷センサ(17)と、前記モータ(15) の回転速度を検出する回転センサ(21)と、前 モータ(15)の目標回転速度を表す速度指令値 前記モータ(15)の回転速度との偏差をゼロに 収束させるように、電流指令値を演算する電 流指令値演算手段(12)と、前記油圧ポンプの 荷に基づいて、前記電流指令値を補正する 正手段(18A;・・・;18D)と、補正後の電流指令 に基づいて、前記インバータ(14)に制御信号 を出力する制御信号生成手段(13)とを備える とを特徴とする。
また、油圧ユニットの第2の態様は、その 第1の態様であって、前記補正手段(18A;・・・ ;18D)は、前記油圧ポンプ(16A)の負荷の上昇と もに、前記モータ(15)の回転速度を上昇させ ように前記電流指令値を補正することを特 とする。
また、油圧ユニットの第3の態様は、その 第1または第2の態様であって、前記補正手段( 18A;・・・;18D)は、前記油圧ポンプ(16A)の負荷 上昇とともに、前記電流指令値を増加させ ことを特徴とする。
また、油圧ユニットの第4の態様は、その 第1から第3の態様のいずれかであって、前記 正手段(18A)は、予め設定された補正係数(Kf) 用いて補正値(If)を取得し、前記補正値(If) 前記電流指令値に加えることを特徴とする
また、油圧ユニットの第5の態様は、その 第1から第3の態様のいずれかであって、前記 正手段(18B;18C;18D)は、予め取得されたデータ テーブルDTを用いて補正値(If)を取得し、前記 補正値(If)を前記電流指令値に加えることを 徴とする。
また、油圧ユニットの第6の態様は、その 第1から第5の態様のいずれかであって、前記 荷センサ(17)は、前記油圧ポンプ(16A)の吐出 イン(19)における油の圧力を検出する圧力セ ンサ(17)であることを特徴とする。
また、油圧ユニットの第7の態様は、イン バータ(14)によって制御されるモータ(15)によ 油圧ポンプ(16A)を駆動し、アクチュエータ 油を供給する油圧ユニットにおける前記モ タ(15)の速度制御方法であって、a)前記油圧 ンプ(16A)の負荷を検出する工程と、b)前記モ タ(15)の回転速度を検出する工程と、c)前記 ータ(15)の目標回転速度を表す速度指令値と 前記モータ(15)の回転速度との偏差をゼロに 束させるように、電流指令値を演算する工 と、d)前記油圧ポンプ(16A)の負荷に基づいて 前記電流指令値を補正する工程と、e)補正 の電流指令値に基づいて、前記インバータ(1 4)に制御信号を出力する工程とを備えること 特徴とする。
この発明に係る油圧ユニットの第1の態様 から第7の態様によれば、油圧ポンプの負荷 基づいて、電流指令値を補正するので、油 ポンプの負荷(負荷油圧)の変動に対するモー タの回転速度の追従性を向上させることが可 能となる。
また特に、この発明に係る油圧ユニット 第2の態様によれば、油圧ポンプの負荷の上 昇とともに、モータの回転速度を上昇させる ように電流指令値を補正するので、油圧ポン プの負荷の上昇にともなうモータの回転速度 の低下を防止することが可能となる。
この発明の目的、特徴、局面、および利 は、以下の詳細な説明と添付図面とによっ 、より明白となる。
以下、本発明の実施形態について図面を 照して説明する。
<構成>
図1は、本発明の実施形態に係る油圧ユニッ
ト10Aの構成を示す概略図である。この油圧ユ
ニット10Aは、例えば成型機等に接続され、油
圧を動力源とするアクチュエータ(不図示)に
動流体として油を供給するものである。
図1に示すように、油圧ユニット10Aは、コ ントローラ20とインバータ部14とモータ15と油 圧ポンプ16Aと圧力センサ17とパルスジェネレ タ21とを有している。このような構成を有 る油圧ユニット10Aにおいては、モータ15によ り駆動される油圧ポンプ16Aによって、タンク (不図示)から油が吸引され、当該油が吐出さ る。吐出された油は、吐出ライン19を通っ 油圧シリンダ或いは油圧モータ等のアクチ エータに供給される。
圧力センサ17は、油圧ポンプの負荷を検 する負荷センサとして機能する。そして、 力センサ17は、油圧ポンプの吐出ライン19に ける油の圧力(「現在圧力」または「負荷油 圧」とも称する)を検出する。
パルスジェネレータ21は、コントローラ20 (速度検出部22)に対してモータの回転速度を 出するためのパルス信号を出力する回転セ サとして機能する。
インバータ部14は、コントローラ20からの 制御信号に基づいてスイッチングを行うこと によって、モータ15の回転数を制御する。
コントローラ20は、P-Q制御部11と電流指令 値演算部12と補正部18Aと制御信号生成部13と 度検出部22とを有している。そして、コント ローラ20は、インバータを駆動するための制 信号を出力する。
P-Q制御部11は、成型機等の上位システム らの設定圧力および設定流量に基づいて吐 圧力-吐出流量特性(P-Q特性)を生成する。そ て、P-Q制御部11は、圧力センサ17からの現在 力を入力として速度指令値を出力する。
電流指令値演算部(「PI制御部」とも称す )12は、速度指令値および現在速度を入力と て比例積分(PI)制御を行い、電流指令値を出 力する。より詳細には、PI制御部12は、モー 15の目標回転速度を表す速度指令値とモータ 15の回転速度との偏差をゼロに収束させるよ に、電流指令値を演算する。
補正部18Aは、圧力センサ17からの現在圧 に基づいて電流指令値を補正する。詳細は 後述する。
制御信号生成部13は、補正後の電流指令 に基づいてインバータ部14を制御する制御信 号を生成する。
<補正部>
次に、補正部18Aについて詳述する。
図2は、一般的な油圧ユニット10Bの構成を 示す概略図である。油圧ユニット10Bは、補正 部18Aを有しない点を除いては、油圧ユニット 10Aと同様の構成を有している。
油圧ユニット10Bが接続される成型機には 大量生産の観点から高い応答性が要求され 。このため、当該成型機を駆動する油圧ユ ット10Bにおいては、ステップ状の速度指令 短い周期で与えられる。
また、油圧ポンプ16Aから吐出された油の 油量が増えると、油圧ポンプ16Aの吐出ライ 19における油圧(負荷油圧)が大きくなる。そ して、負荷油圧が大きくなると、吐出の際の 油圧ポンプ16Aの負荷が増大する。すなわち、 負荷油圧とモータ15の負荷トルクとはおおむ 比例関係にあり、負荷油圧が大きくなると モータ15の負荷トルクが大きくなる。
したがって、油圧ユニット10Bにおいて、 テップ状の速度指令が与えられると、速度 令値に応答してモータ15の回転速度が急激 上昇する。モータ15の回転速度の上昇により 、負荷油圧が急激に増大する。そして、負荷 油圧の増大にともなって負荷トルクが急激に 大きくなる。これにより、PI制御による速度 御が追従できなくなり、モータ15の回転速 が低下する。
このような負荷トルクの増大によるモー 15の回転速度の低下を防止するためには、 荷トルクの増大とともにモータ15の発生トル クが大きくなればよい。ここで、モータ15の 生トルクとモータ電流とは、比例関係にあ ため、モータ15の発生トルクが大きくなる めには、モータ電流すなわち電流指令値が きくなればよいことになる。
つまり、端的に言えば、負荷油圧の変動 ともに電流指令値を変化させれば、負荷油 の変動に対するモータ15の回転速度の追従 を高めることが可能になる。また、負荷油 の上昇とともに電流指令値を増加させれば モータ15の回転速度の低下を防止することが 可能となる。
そこで、本実施形態に係る油圧ユニット1 0Aでは、負荷油圧に基づいて電流指令値を補 する補正部18Aが設けられている。当該補正 18Aでは、圧力センサ17によって検出された 在圧力(圧力検出値)Pdと予め取得された補正 数Kfとを用いて補正値(電流補正値)Ifが取得 れる。そして、当該補正値Ifが電流指令値 算部12から出力された電流指令値に付加(加 )される。
上記補正部18Aによれば、油圧ポンプ16Aの 荷すなわち吐出ライン19における油の圧力( 荷油圧)に基づいて電流指令値が補正される 。したがって、油圧ポンプ16Aの負荷(負荷油 )の変動に対するモータ15の回転速度の追従 を向上させる(改善する)ことが可能となる。
補正係数Kfとしては、予め試験によって 得された係数が用いられる。具体的には、 正係数Kfは、補正部18Aにおいて、モータ15の 転速度の低下を防止し速度指令に追従させ ために必要とされる電流指令値を取得可能 ように設定される。また、補正係数Kfは、 ータ15の回転速度の低下を防止し速度指令に 追従させるために必要とされる電流指令値の 不足分を補正値として取得可能なように設定 されるとも表現することができる。
このように、電流指令値の不足分を補正 として取得可能なように設定される補正係 Kfを用いることによれば、モータ15の回転速 度を速度指令値によって与えられる回転速度 に制御することが可能となる。
また、補正係数Kfを用いて取得される補 値Ifは、負荷油圧の上昇とともに大きくなる 。このため、補正部18Aにおいては、負荷油圧 の上昇とともに、モータ15の回転速度を上昇 せるように電流指令値を補正することが可 となり、負荷油圧の上昇にともなうモータ1 5の回転速度の低下が防止される。
次に、油圧ユニット10Aにおいてステップ の速度指令SCが与えられた場合の動作を具 的に説明する。図3は、本実施形態に係る油 ユニット10Aにおいて、ステップ状の速度指 SCが与えられた場合の動作の様子を示す図 ある。
図3(a)に示されるように、油圧ユニット10A においてステップ状の速度指令SCが与えられ と、当該速度指令SCに応答してモータ15の回 転速度Rs1が急激に上昇する。そして、油圧ポ ンプ16Aから吐出された油の圧力Pd1が急激に増 大しモータ15の負荷トルクが大きくなる。
しかし、油圧ユニット10Aでは、補正部18A おいて、負荷油圧Pd1の増大とともにその値 大きくする補正値Ifが取得される。そして 当該補正値Ifが、電流指令値演算部12からの 力に加えられ、補正後の電流指令値Ic1が取 される(図3(b)参照)。このように、電流指令 Ic1は、負荷油圧Pd1の増大に追従して大きく るので、負荷トルクの増大によるモータ15 回転速度Rs1の低下が防止される。そして、 ータ15の回転速度Rs1を、速度指令SCによって えられる回転速度に追従させることが可能 なる。
ここで、ステップ状の速度指令SCが、油 ユニット10Aにおいて与えられた場合の動作 補正部18Aを有しない油圧ユニット10Bにおい 与えられた場合の動作とを対比する。図4は 油圧ユニット10Bにおいて、ステップ状の速 指令SCが与えられた場合の動作の様子を示 図である。
図4(a)に示されるように、油圧ユニット10B においてステップ状の速度指令SCが与えられ と、モータ15の回転速度Rs2の急激な上昇に る負荷油圧Pd2の増大の影響により、モータ15 の回転速度Rs2が低下している。
また、図3(b)と図4(b)とを比較すると、区 BTにおいて、電流指令値の大きさが相違して いる。電流指令値の大きさの相違は、油圧ユ ニット10Bでは、モータ15の回転速度を速度指 SCに追従させるために必要とされる適切な 流指令値が取得(演算)されていないことを示 している(図4(b))。
このように、PI制御で構成された速度制 のみでは、ステップ状の速度指令SCのような 急激な速度指令が与えられた場合、モータ15 回転速度を当該速度指令に追従させること できないことがわかる。
本実施形態では、補正部18Aにおいて圧力 ンサ17によって検出された負荷油圧Pdと予め 取得された補正係数Kfとを用いて、負荷油圧P dの増大とともに大きくなる補正値Ifが取得さ れる。そして、当該補正値Ifが電流指令値演 部12から出力された電流指令値に付加され 。
以上のように、負荷油圧Pd1に基づいて取 された補正値Ifをフィードフォワード的に 流指令値演算部12から出力された電流指令値 に加えることによれば、電流指令値Ic1を負荷 油圧Pd1の増大に追従して大きくすることが可 能となる。そして、負荷トルクの増大による モータ15の回転速度Rs1の低下を防止すること 可能となる。
<変形例>
以上、この発明の実施の形態について説明
たが、この発明は、上記に説明した内容に
定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、補正部18Aに いて予め取得された補正係数Kfを用いて補 値Ifを取得していたが、これに限定されない 。図5は、データテーブルDTを用いて、補正値 Ifを取得することが可能な補正部18Bを有する 圧ユニット10Cを示す概略図である。
具体的には、図5に示されるように、補正 部18Bにおいて、予め取得された負荷油圧(圧 検出値)Pdと補正値Ifとの関係を示すデータテ ーブルDTを用いて補正値Ifが取得(演算)されて もよい。
これによれば、負荷圧力と速度指令に追 させるために必要とされる補正値とが比例 係にない場合にも、圧力センサ17からの負 圧力Pdに対して適切な補正値Ifを取得するこ が可能となる。
また、上記実施形態においては、1台の油 圧ポンプ16Aを用いて油圧ユニット10Aを駆動し ていたが、これに限定されない。
具体的には、複数の油圧ポンプを用いて 圧ユニットを駆動するようにしてもよい。 6は、1つのモータで2つの油圧ポンプ16A,16Bを 駆動する油圧ユニット10Dを示す概略図である 。
例えば、図6に示されるように、2つの油 ポンプ16A,16Bで油圧ユニット10Dを構成した場 は、ポンプの切り替えに応じてP-Q制御部11 らいずれの油圧ポンプが駆動されているの を示す情報(ポンプ駆動情報)が補正部18Cに出 力される。そして、補正部18Cにおいては、ポ ンプ駆動情報に応じて、補正値Ifを取得する めのデータテーブルが切り替えられ、駆動 ているポンプに応じた補正値Ifが取得され 。
なお、2つの油圧ポンプ16A,16Bを同時に駆 する場合には、2つの油圧ポンプ16A,16Bを同時 に駆動した場合における、負荷油圧(圧力検 値)Pdと補正値Ifとの関係を示すデータテーブ ルが補正値Ifの取得に用いられる。
また、2つの油圧ポンプ16A,16Bは並列に接 されていなくてもよい。図7は、2つの油圧ポ ンプが直列に接続された油圧ユニットを示す 概略図である。図7に示されるように、一方 油圧ポンプ16Bより吐出される油が他方の油 ポンプ16Aに吸引されるように2つの油圧ポン が直列に接続されている場合は、下流側の 圧ポンプ16Aより吐出される油の圧力が圧力 ンサ(17)によって検出される。そして、下流 側の油圧ポンプ16Aより吐出された油圧に基づ いて電流指令値が補正される。
この発明は詳細に説明されたが、上記し 説明は、すべての局面において、例示であ て、この発明がそれに限定されるものでは い。例示されていない無数の変形例が、こ 発明の範囲から外れることなく想定され得 ものと解される。
Next Patent: MOVING IMAGE ENCODING SYSTEM, SWITCHING APPARATUS AND VIDEO ENCODER
