作业机械的驱动控制方法技术

通过以从油压泵（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，通过对基于决定所述结构体的动作量的遥控阀（5）的操作量的速度指令执行基于所述油压马达（2）的实际转速的速度反馈控制和基于所述油压马达（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，生成倾转指令以排出所述油压马达（2）的实际转速所需量的工作油量，以倾转角控制所述油压泵（10），根据遥控阀的操作量、油压马达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，通过控制从油压泵供给至油压马达的油量抑制能量损失。

【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，以油压单斗挖掘机为例子进行说明，在油压单斗挖掘机中，在下部行驶体的上部设有上部旋转体(结构体)，该上部旋转体具备发动机和驾驶席、前端设置铲斗(bucket)的臂、连接于臂上的吊杆(boom)等。因此，该上部旋转体成为大型的重量物。又，在作业时通过操作驾驶席的遥控阀，使该上部旋转体在上述下部行驶体的上部旋转，并通过操作吊杆等利用前端的铲斗进行 各种作业。这样的旋转体通过用于旋转驱动的驱动装置旋转，近年来，作为该驱动装置，提出具备油压马达和电动机的装置。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，有在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上，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的技术(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该油压执行器协同动作的电动 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，驱动时与制动时相比，作为为使油压马达的输出转矩的比例变大而进行调整的调整手段，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的同时，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，像利用油压单斗挖掘机的沙土挖掘装填作业等那样，急剧地加速、减速上述旋转体的作业很多。因此，以所期望的速度旋转上述那样大型的重量物的作为惯性体的上部旋转体时，加速且加大操作遥控阀的情况较多。但是，由于上述专利文献I 3中的任一文献都是使用泄压阀作为利用驱动旋转体的油压马达和电动机分担转矩的油压马达转矩调整手段，因此在油压马达的转矩控制时，从油压泵排出的工作油的剩余流量从泄压阀排出至油箱中，发生能量损失。S卩，由于通过如上述那样加速且加大操作遥控阀，从油压泵中排出大量的工作油，但油压马达在达到所期望的速度之前工作油的剩余流量排出至油箱，因此废弃来自油压泵的能量的一部分，能量利用效率降低。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。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，通过控制从油压泵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，以倾转角控制所述油压泵。在本说明书和权利要求书中的“结构体”是指，例如，进行旋转动作的结构体、进行直线动作的结构体等。借助于此，控制油压泵的倾转角以排出适于得到在油压马达上得到根据遥控阀的操作量与油压马达的实际转速之差的驱动转矩的工作油量、且适于油压马达的实际转速的工作油量。也就是说，能够将从油压泵供给至油压马达的工作油量控制为适于实际转速的量、且为了得到根据遥控阀的操作量与油压马达的实际转速之差的驱动转矩所需的量，从而使谋求能量效率的提高成为可倉泛。又，也可以通过控制增益(gain control)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。这样，由于对利用压差反馈控制的油压泵的倾转指令进行流量补偿以得到实际转速所需的油量，因此可以执行油压泵的倾转控制以形成对应于变化的实际转速所需的油量，从而可以提高响应性。此外，也可以在进行所述流量补偿的倾转指令与输入所述压差反馈信号的压差指令之间，设置反馈所述倾转指令的变化部分的小回路(minor loop)以进行升压补偿。这样，通过小回路的反馈控制降低进行流量补偿的倾转指令的高频领域的增益从而可以提高压力控制的稳定性。又，也可以将设置于所述油压泵与油压马达之间的油路上的电磁泄压阀的设定压控制为超过所述倾转指令的设定值时排泄从油压泵中排出的工作油的设定压。这样，通过倾转角控制排出的工作油在超过设定压时从电磁泄压阀中排泄，从而能够将稳定的压力的工作油供给至油压马达。此外，也可以在利用所述遥控阀的逆控制杆操作而减速时，将所述油压泵的倾转角设定为最小的同时将所述调节阀设定于中立位置，以在所述油压马达产生减速阻力。此夕卜，作为减速阻力，利用电动机的制动转矩或利用电磁泄压阀的制动转矩等是适用的。这样，可以降低利用逆控制杆操作而减速时的油压泵损失的同时，通过增加电动机的转矩或增加制动器侧的电磁泄压阀的设定压力，可以确保油压马达的较短减速时间。又，也可以是所述油压马达在减速时，循环该油压马达的回路以使用电动机将减速能量全部回收至蓄电器，将所述油压泵的倾转角设定为最小，通过所述调节阀将排出油全部排泄至油箱。这样，能够利用电动机的再生作用将惯性能量几乎全部作为电能高效率地回收，从而能够抑制由于油压泵浪费的能量消耗。此外，也可以是所述结构体在初期加速时，执行所述油压泵的倾转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由电动机输出的驱动转矩的不足部分的转矩。这样，作为惯性体的结构体在初期加速时，由于边运算各个能量边进行驱动控制，以用基于蓄电器的电压的可由电动机输出的驱动转矩和用油压马达的驱动转矩补足的除去该电动机的驱动转矩后的不足部分的转矩形成该结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.15 JP 2010-2063111.一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动作的电动机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，以倾转角控制所述油压泵。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。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倾转指令与输入所述压差反馈信号的压差指令之间，设置反馈所述倾转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2或3所述的作业机械的驱动控制方法，其特征在于，执行将设置于所述油压泵与油压马达之间的油路上的电磁泄压阀的设定压控制为在超过所述倾转指令的设定值时排泄从油压泵中排出的工作油的设定压的控制。5.根据权利要求1 4中的任一项所述的作业机械的驱动控制方法，其特征在于...

【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：