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公開番号2024055161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161867
出願日2022-10-06
発明の名称油圧制御装置、油圧回路の制御方法、及び油圧装置
出願人株式会社クボタ
代理人弁理士法人R&C
主分類F15B 11/044 20060101AFI20240411BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】アクチュエータの動作を精度良く制御することを目的とする。
【解決手段】操作具35に対する操作量と、油圧ポンプ22の吐出圧と、予め設定される、制御弁と作動油タンクとがバイパスラインで接続されていると仮想した仮想ブリード回路の特性である仮想ブリード特性と、に基づいて、仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す仮想ブリード情報75を出力する仮想ブリード情報出力部と、操作量に応じた所望の動作を油圧アクチュエータに行わせるために要求される仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す要求ブリード情報77を出力する要求ブリード情報出力部と、仮想ブリード情報75と要求ブリード情報77との比較結果に応じて油圧ポンプ22の目標制御値を決定する目標制御値決定部と、目標制御値に応じて油圧ポンプ22を制御するポンプ制御部とを備えている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプと、操作具に対する操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の給排状態を切り換える制御弁とを備えた油圧回路を制御する油圧制御装置であって、
前記操作具に対する操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧と、予め設定される、前記制御弁と作動油タンクとがバイパスラインで接続されていると仮想した仮想ブリード回路の特性である仮想ブリード特性と、に基づいて、前記仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す仮想ブリード情報を出力する仮想ブリード情報出力部と、
前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために要求される前記仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す要求ブリード情報を出力する要求ブリード情報出力部と、
前記仮想ブリード情報と前記要求ブリード情報との比較結果に応じて前記油圧ポンプの目標制御値を決定する目標制御値決定部と、
前記目標制御値に応じて前記油圧ポンプを制御するポンプ制御部とを備えている油圧制御装置。
続きを表示(約 2,900 文字)【請求項2】
前記仮想ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量と前記仮想ブリード回路に設けられる仮想制御弁の開口面積である仮想バイパス開口面積との対応関係に基づいて前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積を出力し、出力した前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧とに基づいて前記仮想ブリード情報を出力する請求項1に記載の油圧制御装置。
【請求項3】
前記仮想ブリード情報出力部は、
前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧とに基づいて出力される、前記仮想ブリード回路を流れる作動油の流量である仮想ブリード流量を前記仮想ブリード情報として出力し、
前記要求ブリード情報出力部は、
予め設定される前記操作量と前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために前記仮想ブリード回路に流す必要がある作動油の流量である要求ブリード流量との対応関係に基づいて前記操作量に対応する前記要求ブリード流量を前記要求ブリード情報として出力し、
前記目標制御値決定部は、前記仮想ブリード情報出力部が出力した前記仮想ブリード流量と前記要求ブリード情報出力部が出力した前記要求ブリード流量のうち大きい方に基づいて前記目標制御値を出力する請求項2に記載の油圧制御装置。
【請求項4】
前記仮想ブリード情報出力部は、
予め設定される前記操作量と前記仮想バイパス開口面積との対応関係に基づいて前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積を出力し、前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧と前記仮想ブリード流量との対応関係に基づいて出力される、前記操作量から出力された前記仮想バイパス開口面積及び前記吐出圧に対応する前記仮想ブリード流量を前記仮想ブリード情報として出力する請求項3に記載の油圧制御装置。
【請求項5】
前記要求ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量と前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために前記油圧アクチュエータに供給する必要がある作動油の流量である要求流量との対応関係に基づいて前記操作量に対応する前記要求流量を出力し、予め設定される前記要求流量と前記要求流量の作動油を供給するために前記仮想ブリード回路に流す必要がある作動油の流量である前記要求ブリード流量との対応関係に基づいて前記操作量から出力された前記要求流量に対応する前記要求ブリード流量を出力する請求項3に記載の油圧制御装置。
【請求項6】
前記仮想ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧と前記仮想ブリード回路に備えられる絞り抵抗の前後差圧である仮想ブリード差圧との対応関係に基づいて特定される前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積及び前記吐出圧に対応する前記仮想ブリード差圧を前記仮想ブリード情報として出力し、
前記要求ブリード情報出力部は、
予め設定される前記操作量と前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために必要な前記絞り抵抗の前後差圧である要求ブリード差圧との対応関係に基づいて出力される前記操作量に対応する前記要求ブリード差圧を前記要求ブリード情報として出力し、
前記目標制御値決定部は、前記仮想ブリード情報出力部が出力した前記仮想ブリード差圧と前記要求ブリード情報出力部が出力した前記要求ブリード差圧のうち大きい方に基づいて前記目標制御値を出力する請求項2に記載の油圧制御装置。
【請求項7】
前記仮想ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧と前記仮想ブリード回路を流れる作動油の流量である仮想ブリード流量との対応関係に基づいて、前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧とに対応する前記仮想ブリード流量を特定し、予め設定される前記仮想ブリード流量と前記仮想ブリード差圧との対応関係に基づいて特定される前記仮想ブリード流量に対応する前記仮想ブリード差圧を前記仮想ブリード情報として出力する請求項6に記載の油圧制御装置。
【請求項8】
前記要求ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量と前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために前記仮想ブリード回路に流す必要がある作動油の流量である要求ブリード流量との対応関係に基づいて前記操作量に対応する前記要求ブリード流量を出力し、予め設定される前記要求ブリード流量と前記要求ブリード差圧との対応関係に基づいて前記操作量から出力された前記要求ブリード流量に対応する前記要求ブリード差圧を出力するか、あるいは、
予め設定される前記操作量と前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために前記油圧アクチュエータに供給すべき作動油の流量である要求流量との対応関係に基づいて前記操作量に対応する前記要求流量を出力し、予め設定される前記要求流量と前記要求ブリード流量との対応関係に基づいて前記操作量から出力された前記要求流量に対応する前記要求ブリード流量を出力し、予め設定される前記要求ブリード流量と前記要求ブリード差圧との対応関係に基づいて前記操作量から出力された前記要求ブリード流量に対応する前記要求ブリード差圧を出力する請求項6に記載の油圧制御装置。
【請求項9】
前記仮想ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量に対応する前記仮想バイパス開口面積と前記吐出圧と前記仮想ブリード回路を仮想した場合に前記油圧ポンプから吐出される作動油の流量である仮想ポンプ流量との対応関係に基づいて出力される前記操作量及び前記吐出圧に対応する前記仮想ポンプ流量を前記仮想ブリード情報として出力し、
前記要求ブリード情報出力部は、予め設定される前記操作量と前記油圧アクチュエータを前記操作量に応じて動作させるための作動油を前記油圧アクチュエータに供給するために前記油圧ポンプが吐出する必要のある作動油の流量である要求ポンプ流量との対応関係に基づいて出力される前記要求ポンプ流量を前記要求ブリード情報として出力し、
前記目標制御値決定部は、前記仮想ブリード情報出力部が出力した前記仮想ポンプ流量及び前記要求ブリード情報出力部から出力される前記操作量に対応する前記要求ポンプ流量のうち小さい方に基づいて前記目標制御値を出力する請求項2に記載の油圧制御装置。
【請求項10】
前記ポンプ制御部は、前記目標制御値決定部が決定した前記目標制御値に基づいて目標ポンプ容量を出力し、前記油圧ポンプの容量を前記目標ポンプ容量に近づけるように前記油圧ポンプを制御する請求項1に記載の油圧制御装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、アクチュエータを動作させる油圧ポンプを制御する油圧制御装置、油圧回路の制御方法、及び油圧制御装置を備える油圧装置に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1に示すように、農業機械や建設機械において、作業装置を動作させるシリンダ等のアクチュエータは、操作に応じて油圧ポンプで発生させた圧油(作動油)により制御される。油圧ポンプで発生させた圧油はタンクから供給され、油圧回路におけるコントロールバルブ(制御弁)で方向や流量が調整され、アクチュエータとタンクとに分流される。
【0003】
さらに、省エネ等の観点から、タンクに分流される圧油の流量を仮想ブリード流量として仮想化し、ポンプ吐出流量からこの仮想ブリード流量差し引いた流量を用いて油圧ポンプから実際に吐出する流量を求め、求められた流量に基づいて油圧ポンプが制御される。これにより、タンクに分流される圧油を除いた流量の圧油のみが油圧ポンプから油圧回路に供給され、油圧回路に供給される流量が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2012-140763号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、仮想ブリード流量を予め考慮して油圧回路に供給される流量を制御する場合、油圧回路内に掛かる圧力の条件・負荷状態により、油圧ポンプから吐出される圧油の吐出量が変動する場合がある。そして、圧油の吐出量(吐出流量)が変動することにより、アクチュエータに対する操作に対して、アクチュエータの実際の動作がずれる場合がある。
【0006】
本発明は、仮想ブリード流量を考慮して油圧回路に供給される流量を制御する油圧制御装置において、アクチュエータの動作を精度よく制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために本発明の一実施形態に係る油圧制御装置は、油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプと、操作具に対する操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の給排状態を切り換える制御弁とを備えた油圧回路を制御する油圧制御装置であって、前記操作具に対する操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧と、予め設定される、前記制御弁と作動油タンクとがバイパスラインで接続されていると仮想した仮想ブリード回路の特性である仮想ブリード特性と、に基づいて、前記仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す仮想ブリード情報を出力する仮想ブリード情報出力部と、前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために要求される前記仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す要求ブリード情報を出力する要求ブリード情報出力部と、前記仮想ブリード情報と前記要求ブリード情報との比較結果に応じて前記油圧ポンプの目標制御値を決定する目標制御値決定部と、前記目標制御値に応じて前記油圧ポンプを制御するポンプ制御部とを備えている。
【0008】
上記目的を達成するために本発明の一実施形態に係る油圧装置は、油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプと、操作具に対する操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の給排状態を切り換える制御弁と、前記油圧ポンプを制御する前記油圧制御装置とを備える。
【0009】
上記目的を達成するために本発明の一実施形態に係る油圧回路の制御方法は、油圧アクチュエータと、作動油を吐出する油圧ポンプと、操作具に対する操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の給排状態を切り換える制御弁とを備えた油圧回路の制御方法であって、前記操作具に対する操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧と、予め設定される、前記制御弁と作動油タンクとがバイパスラインで接続されていると仮想した仮想ブリード回路の特性である仮想ブリード特性と、に基づいて、前記仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す仮想ブリード情報を出力する仮想ブリード情報出力工程と、前記操作量に応じた所望の動作を前記油圧アクチュエータに行わせるために要求される前記仮想ブリード回路を流れる作動油の状態を示す要求ブリード情報を出力する要求ブリード情報出力工程と、前記仮想ブリード情報と前記要求ブリード情報との比較結果に応じて前記油圧ポンプの目標制御値を決定する目標制御値決定工程と、前記目標制御値に応じて前記油圧ポンプを制御するポンプ制御工程とを含む。
【0010】
このような油圧制御装置、油圧装置、及び油圧回路の制御方法によると、仮想ブリード情報と要求ブリード情報との比較結果に応じて油圧ポンプが制御される。
(【0011】以降は省略されています)

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