CN104660149B - 油压控制装置 - Google Patents

Abstract

一种利用电机，通过转动液压泵来提供油压的油压控制装置，所述油压控制装置包括：油压传感器；速度指令运作单元，所述速度指令运作单元基于来自油压传感器的油压确定值与油压指令值之间的差来输出速度指令值；扭矩指令值运作单元，所述扭矩指令值运作单元用于计算扭矩指令值，所述扭矩指令值是基于速度确定值与速度指令值的差来计算；电流控制单元，所述电流控制单元用于控制电机电流，其基于扭矩指令值，并将从负载变化补偿单元输出的负载变化补偿速度加上速度指令值。

Description

油压控制装置

优先权信息

本申请要求了2013年11月15日提交的专利申请号为2013-236606的日本专利申请作为优先权，该申请的全部内容在此参考引入。

技术领域

本申请涉及一种用于驱动机床液压单元的液压泵的电机控制器。

背景技术

在通过转动与液压泵连接的电机来提供油压的液压单元中，一般的情况是电机以恒定的高速来转动，而油压通过油压释放阀或类似物调节到理想的水平。在这种情况下，因为有意地渗漏来自释放阀的油，导致了电机的高电力消耗。此外，由于电机以高的恒定速度来转动，产生了很大的噪音。为了解决上述问题，进行了许多不同的控制驱动液压泵的电机的尝试。

图7为传统用于驱动液压泵的电机9的控制装置的方块图。油压传感器12安装于液压回路上，液压泵10和负载11，例如液压缸或类似物与所述液压回路连接。使用来自油压传感器12的液压确定值pd作为反馈值，减法器2获得相对于从高级控制装置1输出的液压指令值Pc 的液压偏差。基于该液压偏差，速度指令运作单元3通过比例-积分控制器来输出速度指令值Vc。同时，电机位置确定单元8安装于电机9上，所述电机位置确定单元8连接用于转动液压泵，并确定位置确定值。所述位置确定值通过微分器13进行微分运算以输出电机9的速度确定值Vd。减法器5获得速度指令值Vc和电机9的速度确定值Vd之间的偏差，并将结果输出成速度偏差。基于所述速度偏差，扭矩指令运作单元6通过比例-积分控制器来输出扭矩指令Tc。基于所述扭矩指令Tc，包括转换器的电流控制单元7将电流流入电机9，以控制所述电机9。

由于所述电机9是基于由所述油压传感器12确定的油压确定值pd来进行控制的，可将所述电机9的转动保持到最小需要的转动，并因此减少电力消耗和噪音。

然而，根据图7所展示的传统技术，在负载发生明显改变的情况下，会延迟响应。结果，要获得理想的油压需要花费时间，这导致了有关负载的比预期响应时间更长的问题。

发明内容

本发明为了获得上述的目的，并致力于提供一种油压控制装置，利用通过电机来转动液压泵以提供油压，其包括位于液压泵和负载之间的油压传感器；速度指令运作单元，所述速度指令运作单元用于基于来自油压传感器的油压确定值与油压指令值之间的差来输出速度指令值；扭矩指令值运作单元，所述扭矩指令值运作单元用于基于速度确定值和速度指令值之间的差来计算扭矩指令值，所述速度确定值通过将来自安装于电机的电机位置确定单元的位置确定值进行微分运算来获得；以及电流控制单元，所述电流控制单元用于基于扭矩指令值来控制电机的电流，油压控制装置，所述油压控制装置用于将从负载变化补偿单元输出的负载变化补偿速度加入速度指令值中。所述负载变化补偿单元可基于油压确定值来输出负载变化补偿速度。可替代地，所述负载变化补偿单元可响应于指示从高级控制装置输出的负载运作模式的信号来输出负载变化补偿速度。可替代地，所述负载变化补偿单元输出基于所述油压确定值计算的负载变化补偿速度和基于指示负载运作模式的信号计算的负载变化补偿速度中的较大值，作为负载变化补偿速度。

根据本发明的油压控制装置，在由于负载的明显改变导致的响应延迟的情况下可减少获得理想油压的必要的时间段，并在保持低电力消耗的情况下而因此获得较短的负载响应时间。

附图说明

以下结合附图来详细描述本发明的实施例。

图1所示的方块图展示了根据本发明第一实施例的油压控制装置的结构。

图2所示的方块图展示了根据本发明第二实施例的油压控制装置的结构。

图3所示的方块图展示了根据本发明第三实施例的油压控制装置的结构。

图4所示的方块图展示了根据本发明第一实施例的负载变化补偿单元。

图5所示的方块图展示了根据本发明第二实施例的负载变化补偿单元。

图6所示的方块图展示了根据本发明第三实施例的负载变化补偿单元。

图7所示的方块图展示了传统电机控制装置的结构。

具体实施方式

以下讨论本发明的实施例，与传统技术中相同的部件以相同的附图标记表示，并不在此另外说明。图1所示的方块图展示了根据本发明第一实施例的油压控制装置。该实施例与图7所示的传统技术的不同之处在于计算了负载变化补偿速度Vf，基于负载变化补偿速度Vf和速度指令值Vc的和，与电机的速度确定值Vd，来计算速度偏差。也就是说，基于由油压传感器12确定的液压确定值Pd，负载变化补偿单元14输出负载变化补偿速度Vf。加法器4将负载变化补偿速度Vf加上速度指令值Vc。减法器5获得上述总和与电机速度确定值Vd的偏差，并输出同样的所述速度偏差。

图4所示的方块图展示了根据本发明第一实施例的油压控制装置的负载变化补偿单元14。基于油压确定值Pd，磁滞比较器141输出负载变化补偿速度选择信号Sv。负载变化速度选择单元144响应所述负载变化补偿速度选择信号Sv，将负载变化补偿速度142和常数143的其中之一输出作为负载变化补偿速度Vf。

特别地，在负载变化导致的油压下降低于负载变化补偿开始水平 N时，磁滞比较器141开启所述负载变化补偿速度选择信号Sv，而负载变化速度选择单元144将负载变化补偿速度Vff输出为负载变化补偿速度Vf。在这种情况下，负载变化补偿速度Vf和来自速度指令运作单元3的输出Vc的相加成了更大的速度指令。结果，流量增加，下降的油压的响应变得更快。当油压随后增加到超过负载变化补偿停止水平P时，该磁滞比较器141关闭负载变化补偿速度选择信号Sv，而负载变化速度选择单元144输出零作为负载变化补偿速度Vf，以停止负载变化补偿。

一旦在负载变化导致的油压下降之后，电机通过对应于负载变化补偿速度Vf的量来更快转动时，来自液压泵的流量瞬时增加，并因此油压的响应时间与传统控制器相比而变得更短。所述负载变化补偿速度Vf设置成对应于液压泵的最高旋转数量或液压回路的可允许流量的速度。负载变化补偿开始水平N设置成等于或大于负载的最低运作压力的值。所述负载变化补偿开始水平P设置成等于或小于油压指令值的值。

图2为根据本发明第二实施例的油压控制装置的方块图。与背景技术中相同的部件以相同的附图标记来表示，并不在此说明。在该油压控制装置中，基于从高级控制装置1输出的负载运作模式的信号模式，负载变化补偿单元14输出负载变化补偿速度Vf。所述负载运作模式的信号模式为指示负载运作模式的信号。图5为根据本发明第二实施例的油压控制装置的负载变化补偿单元14的方块图。Vff模式选择单元145将负载变化补偿速度Vff模式输出为负载变化补偿速度Vf，所述负载变化补偿速度Vff模式根据每个运作模式来预先预备。

特别地，负载变化可基于负载的运作模式来预测。随着负载变化补偿速度Vff模式在开启负载运作的同时响应负载运作模式的信号模式而被输出，在获得更大的速度指令的同时，油压降低。这导致了流量的增加，油压仅微小地下降，而油压更快地回应。此外，随着电机以对应于负载变化补偿速度Vf的量更快转动，可在负载运作的同时获得更稳定的压力，以及更短的油压响应时间，所述负载变化补偿速度Vf根据在每个运作模式不同的负载变化来预先预备。此外，多个负载变化补偿速度Vff模式的预备使得可回应于不同的负载变化。

图3为根据本发明第三实施例的油压控制装置的方块图。对应于传统技术中的相同的部件以相同的附图标记来表示，并不在次说明。在该油压控制装置中，基于油压确定值Pd和从高级控制装置1输出的负载运作模式的信号模式，负载变化补偿单元14输出负载变化补偿速度Vf。

图6为根据本发明第三实施例的油压控制装置的负载变化补偿单元14的方块图。所述负载变化速度选择单元146将来自负载变化速度选择单元144的输出和来自Vff模式选择单元145的输出中的较大值输出作为负载变化补偿速度Vf。

特别地，随着负载变化补偿速度Vff模式响应负载运作模式的信号模式而被输出，在获得更大的速度指令的同时，油压下降，这导致了流量的增加，油压的微小下降，以及油压的更快响应。此外，即使预期的负载变化引起了非预期的偏差，且油压因此下降至低于负载变化补偿开始水平N，随着电机在油压下降之后立即以与负载变化补偿速度Vf相对应的量更快旋转，来自液压泵的流量瞬时增加，与传统的控制器相比，油压的响应时间变得更短。

Claims (4)

1.一种油压控制装置，其利用电机通过转动液压泵来提供油压，所述油压控制装置包括：

油压传感器，其置于液压泵和负载之间；

速度指令运作单元，其用于基于油压指令值与来自油压传感器的油压确定值之间的差来输出速度指令值；

负载变化补偿单元，其用于根据负载的变化来输出负载变化补偿速度，以补偿从速度指令运作单元输出的速度指令值；

扭矩指令值运作单元，其用于基于速度指令值与负载变化补偿速度之和与速度确定值之间的差来计算扭矩指令值，所述速度确定值通过对来自安装在电机上的电机位置确定单元的位置确定值进行微分运算来获得；以及

电流控制单元，其用于基于扭矩指令值来控制电机的电流，

其中所述负载变化补偿单元将负载变化补偿速度设定为当油压低于第一预定值时大于当油压高于第二预定值时的速度值，并且第二预定值大于第一预定值。

2.根据权利要求1所述的油压控制装置，其特征在于，所述负载变化补偿单元包括磁滞比较器和负载变化速度选择单元，所述磁滞比较器基于油压确定值输出负载变化补偿速度选择信号，所述负载变化速度选择单元响应所述负载变化补偿速度选择信号，输出负载变化补偿速度vff和常数的其中之一作为负载变化补偿速度。

3.根据权利要求1所述的油压控制装置，其特征在于，所述负载变化补偿单元基于油压确定值来输出负载变化补偿速度。

4.一种油压控制装置，其利用电机、通过转动液压泵来提供油压，所述油压控制装置包括：

油压传感器，其置于液压泵和负载之间；

速度指令运作单元，其用于基于油压指令值与来自油压传感器的油压确定值之间的差来输出速度指令值；

负载变化补偿单元，其用于根据负载的变化来输出负载变化补偿速度，以补偿从速度指令运作单元输出的速度指令值；

扭矩指令值运作单元，其用于基于速度指令值与负载变化补偿速度之和与速度确定值之间的差来计算扭矩指令值，所述速度确定值通过对来自安装在电机上的电机位置确定单元的位置确定值进行微分运算来获得；以及

电流控制单元，其用于基于扭矩指令值来控制电机的电流，其中

所述负载变化补偿单元输出基于所述油压确定值计算的负载变化补偿速度和基于从高级控制装置输出的指示负载运作模式的信号计算的负载变化补偿速度中的较大值，作为负载变化补偿速度。