作业机械的驱动控制方法技术

通过以通过调节阀（14）从油压泵（10）供给的工作油驱动的油压马达（2）和与该油压马达（2）协同动作的电动机（3）驱动结构体的作业机械的驱动控制，通过对基于决定结构体的工作量的遥控阀（5）的操作量的速度指令执行基于油压马达（2）的实际转速的速度反馈控制和基于油压马达（2）的吸入端口和排出端口中的工作油压力差的压差反馈控制，生成开度指令而开度控制调节阀（14）或生成倾转指令而倾转角控制油压泵（10）以排出油压马达（2）的实际转速所需量的工作油量，根据遥控阀（5）的操作量、油压马达（2）的转速和油压马达的吸入端口和排出端口中的工作油压力差，控制供给至油压马达（2）的油量以抑制能量损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于作业机械的驱动装置的控制方法，详细来说，涉及通过油压马达和电动机驱动结构体的。
技术介绍
以往，油压单斗挖掘机、起重机、轮式装载机、推土机等的动力机械类(在本说明书和权利要求书中，将这样的动力机械类(重型器械)统称为“作业机械”)被使用于土木 建设工程等。例如，若以图7所示的油压单斗挖掘机100为例子进行说明，在油压单斗挖掘机100中，在下部行驶体101的上部设有上部旋转体(结构体)102，该上部旋转体102具备发动机和驾驶席、前端设置铲斗103的臂(bucket) 104、连接于臂104上的吊杆(boom) 105等。该吊杆105通过吊杆油缸106上升。因此，上部旋转体102成为大型的重量物。在作业时通过操作驾驶席的遥控器，使该上部旋转体102在上述下部行驶体101的上部旋转。又，吊杆105等在上下方向上驱动以通过前端的铲斗103进行各种作业。在这样的作业机械中，具备驱动上部旋转体102和吊杆105等的多台油压泵，通过单独从各个油压泵供给的工作油或根据条件合流从各个油压泵供给的工作油而得到大的驱动力。又，近年，也提出了通过具备油压马达和电动机的驱动装置旋转的上部旋转体102。例如，作为具备这种驱动装置的作业机械，有具备设置以油压马达为驱动源的油压单元、和以电动机为驱动源的电动单元，在旋转时通过操纵器和变换器控制电动机，用其转矩(torque)协助油压单元的驱动装置的作业机械(例如，参照专利文献I)。在该作业机械中，在驱动装置的稳定旋转时和减速时，对电动机发挥再生作用，以将再生电力储存至蓄电器中。又，作为驱 动装置的控制手段，是在旋转时求出所需的转矩，在该所需转矩超过设定值时从电动机中输出必要的转矩。也就是说，利用电动单元协助油压单元，通过边确保整体所需的最大转矩边调整电动单元的协助部分，产生必要的转矩。又，上述控制手段形成为利用设置于油压马达回路上的泄压阀以朝着缩短泄压时间的方向，来控制电动机的输出转矩的结构。此外，作为其他的现有技术，有具备具有复合油压执行器和电动 发电机的驱动力的驱动力复合机构的混合型驱动装置的建设机械。在该机械中，设置用于有效利用制动时产生的能量的连通阀(旁通阀)，使旋转体的惯性能量在电动 发电机上作为电能高效率地再生(例如，参照专利文献2)。在该现有技术中，作为设定油压执行器的驱动力，和与协同动作该油压执行器的电动 发电机的驱动力的比率的设定手段，使用内置于油压马达上的泄压阀。又，作为其他的现有技术，也有检测油压执行器的两端口的压差，对与油压马达并设的电动 发电机执行关联于该压差的转矩指令的技术(例如，参照专利文献3)。在该现有技术中，形成用油压马达和电动 发电机的驱动 制动转矩之和驱动控制旋转体的结构。此外，为了使驱动时与制动时相比油压马达的输出转矩的比例变大，设置控制油压马达的驱动 停止时的最高驱动压力的泄压阀，使该泄压阀的起动加速时的工作压力比减速停止时的工作压力更高。现有技术文献: 专利文献1:日本国特开2005-290882号公报； 专利文献2:日本国特开2008-291522号公报； 专利文献3:日本国特开2008-63888号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题 然而，作为作业机械中的结构体的动作，例如，像利用上述油压单斗挖掘机100的沙土挖掘装填作业等那样，急剧地加速、减速上述旋转体102的作业很多。因此，以所期望的速度旋转上述那样的大型的重量物的作为惯性体的上部旋转体102时，加速且较大地操作遥控阀的情况较多。但是，在上述专利文献I的作业机械中，由于使遥控阀的二次侧压直接作用于调节阀的先导孔来进行流量控制，因此在利用旋转操作时的大型调节阀的操作而旋转加速时调节阀较大地打开，来自油压泵的全部排出压力油流入油压马达回路。而且，由于该流入油是即使如上所述在油压马达回路上使用具有升压缓冲功能的泄压阀，在作为惯性体的上部旋转体达到所期望的旋转速度之前，其部分仅作为驱动油压马达的动力使用，剩余部分从泄压阀中泄压，由此能 量利用效率降低。这样的能量利用效率的低下，是由于旋转加速时能量消耗量增大而产生大的能量损失因而明显。这样的能量利用效率的低下，在加速驱动旋转体以外的结构体的驱动装置中也会同样发生。又，由于控制手段形成为仅在旋转时所需的转矩超过要求值时从电动机中输出必要的转矩的结构，因此在连续需要比较小的转矩的操作条件下，有可能无法充分确保电动机工作的时间。因而，也可能产生无法充分利用蓄电的电能的情况。此外，由于在制动时若调节阀关闭则油压马达回路成为关闭回路，即使用电动机协助减速转矩也会发生油压转矩来使泄压阀动作，因此无法将减速时的惯性能量作为电能高效率地进行回收。另外，在上述专利文献2所记载的专利技术中，由于与上述专利文献I同样使遥控阀的二次侧压直接作用于调节阀的先导孔，因此遥控阀在操作时大量的压力油被供给至调节阀，直到旋转体达到所期望的速度且油压马达达到规定转矩之前，大量的压力油从泄压阀中泄压而发生能量损失。又，在上述专利文献3所记载的专利技术中，记载了检测油压马达的压力油供给口和排出口中的压力，来进行发电 电动机的工作控制，但是关于利用该压力控制供给至油压马达的压力油量的详细的控制方法没有任何记载。另一方面，通过用作业机械同时操作上述油压单斗挖掘机那样的多个操作控制杆，例如，有用油压马达使上部旋转体102旋转动作的同时，用吊杆油缸(油压执行器)106进行利用吊杆105的前端的铲斗103的沙土举起动作的复合操作。在进行这样的复合操作的作业机械中，以根据发动机的功率容量设置多台油压泵。在上述复合操作时，从多台油压泵中排出的工作油合流至需要动力的驱动侧，这些油压泵的排出压力形成与驱动侧的压力相同的压力。但是，在具有如上述上部旋转体那样的通过油压马达和电动机驱动的结构体的作业机械的情况下，由于将多台油压泵的工作油合流至暂时需要较大的动力的油压执行器时，多台油压泵的排出压力形成与该油压执行器的驱动压力相同的压力，因此供给至与上述电动机一同驱动结构体的油压马达的工作油也形成相同的压力，形成不适于此时的油压马达的驱动条件的压力从而难以高效率驱动。此外，在上述专利文献I 3中，关于在使供给至与电动机协同动作驱动旋转体的油压马达的工作油合流至其他的结构体的驱动动力的状态下，能够高效率地进行利用油压马达的旋转体的驱动的结构没有任何记载。解决问题的手段 因此，本专利技术的目的在于提供根据遥控阀的操作量、油压马达的转速、油压马达的吸入端口和排出端口中的工作油压力差，通过控制供给至油压马达的油量而能够抑制能量损失的。为达到上述目的，本专利技术是一种通过由调节阀从以倾转角控制的排出流量可变的油压泵供给的工作油驱动的油压马达和与该油压马达协同动作的电动机来驱动结构体的，通过对基于决定所述结构体的动作量的遥控阀的操作量的速度指令，执行基于所述油压马达的实际转速的速度反馈控制和基于所述油压马达的吸入端口和排出端口中的工作油压力差的压差反馈控制，生成开度指令对所述调节阀进行开度控制以排出所述油压马达的实际转速所需的工作油量。在本说明书和权利要求书中的“结构体”是指，例如进行旋转动作的上部旋转体，进行直线动作的吊杆等的结构体。又，“结构体的动作量”包括“结构体的动作速度和动作量等”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.17 JP 2010-2817451.一种作业机械的驱动控制方法，其特征在于，是通过由调节阀从以倾转角控制的排出流量可变的油压泵供给的工作油驱动的油压马达和与该油压马达协同工作的电动机来驱动结构体的作业机械的驱动控制方法， 该作业机械的驱动控制方法通过对基于决定所述结构体的动作量的遥控阀的操作量的速度指令，执行基于所述油压马达的实际转速的速度反馈控制和基于所述油压马达的吸入端口和排出端口中的工作油压力差的压差反馈控制，生成开度指令而对所述调节阀进行开度控制以排出所述油压马达的实际转速所需的工作油量。2.根据权利要求1所述的作业机械的驱动控制方法，其特征在于，通过控制增益对执行所述压差反馈控制的信号加入基于所述油压马达的实际转速的速度信号，对所述开度指令进行流量补偿以供给适于所述油压马达的实际转速的工作油量。3.根据权利要求2所述的作业机械的驱动控制方法，其特征在于，在进行所述流量补偿的开度指令与输入所述压差反馈信号的压差指令之间，设置反馈所述开度指令的变化部分的小回路以进行升压补偿。4.根据权利要求1或3所述的作业机械的驱动控制方法，其特征在于，将所述油压泵作为第一油压泵，将所述调节阀作为第一调节阀，将所述结构体作为第一结构体，除该第一结构体外，还具有用通过第二调节阀从第二油压泵供给的工作油驱动的第二结构体，形成将从所述第一油压泵供给的工作油合流至驱动所述第二结构体的工作油的结构， 通过对基于决定所述第一结构体的动作量的遥控阀的操作量的速度指令，执行基于所述油压马达的实际转速的速度反馈控制和基于所述油压马达的吸入端口和排出端口中的工作油压力差的压差反馈控制，生成所述油压泵的倾转指令以排出所述油压马达的实际转速所需量的工作油量， 通过控制增益对执行所述压差反馈控制的信号加入基于所述实际转速的速度信号，对所述倾转指令进行流量补偿以供给适于所述油压马达的实际转速的工作油量， 比较该流量补偿的信号与作业机械中的其他指令，将选择其最大值的信号作为倾转指令控制所述油压泵的倾转。5.根据权利要求1 4中任一项所述的作业机械的驱动控制方法，其特征在于，所述结构体在初期加速时，生成所述调节阀的开度指令以用所述油压马达的驱动转矩补足从该结构体的加速所需的转矩中除去可...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本良，山田昌启，弓达阳治，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：
国别省市：