液压装置制造方法
【专利摘要】提供液压装置，其在发生电力转换部的主电路电压异常上升这样的异常时，能够利用简单的结构抑制主电路电压的上升。液压装置具备：液压马达(5)，其提供应向油箱(7)返回的工作油；发电机(6)，其由液压马达驱动；电力转换部(20)，其对通过发电机而发出的电力进行转换；辅助马达(8)，其由通过电力转换部而转换的电力来驱动；以及控制器(30)，其对发电机和辅助马达进行控制。上述控制器具有：主电路电压判定部(31a)，其判定电力转换部的主电路电压是否超过判定值；以及励磁电流控制部(31b)，在主电路电压判定部判定为电力转换部的主电路电压超过判定值时，所述励磁电流控制部控制发电机的励磁电流，使弱励磁电流流过发电机。
【专利说明】液压装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压装置，其利用液压马达将向油箱返回的工作油的能量回收而进行发电。
【背景技术】
[0002]以往，作为液压装置，有如下的液压装置:具备液压马达和由该液压马达驱动的发电机，利用液压马达将工作油的能量回收而通过发电机进行发电(例如，参照日本特开2012-82953号公报(专利文献I))。
[0003]但是，根据上述以往的液压装置，在发电机由于某些原因而变得无法调整转矩的情况下，无法抑制对液压马达的供给油量，有时使发电机发生重大故障，或使发电电力的使用方的设备发生故障，因此，有时发生整个装置的功能停止(无法工作)。
[0004]因此，为了防止发电机发生故障、或发电电力的使用方的设备发生故障，本发明人考虑出如下的液压装置:通过在发生异常时利用切断阀来切断对液压马达的工作油供给，从而停止发电机的发电。另外，该液压装置是为了便于理解本发明而进行说明的，不是公知技术，不是现有技术。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2012-82953号公报
[0008]在上述液压装置中，在利用发电电力的辅助马达发生异常的情况下，存在如下隐患:由于切断阀的电的、机械的动作延迟，在从发生异常到切断对液压马达的工作油供给为止的期间，由于过剩的工作油流过液压马达，电力转换部的主电路电压异常上升，主电路破损。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的课题在于提供一种液压装置，在发生电力转换部的主电路电压异常上升这样的异常时，所述液压装置能够利用简单的结构抑制主电路电压的上升。
[0010]为了解决上述课题，本发明的液压装置的特征在于，
[0011]该液压装置具备:
[0012]液压马达，其提供应向油箱返回的工作油；
[0013]发电机，其由上述液压马达驱动；
[0014]电力转换部，其对通过上述发电机而发出的电力进行转换；
[0015]辅助马达，其由通过上述电力转换部而转换的电力来驱动；以及
[0016]控制器，其对上述发电机和上述辅助马达进行控制，
[0017]上述控制器具有:
[0018]主电路电压判定部，其判定上述电力转换部的主电路电压是否超过判定值；以及
[0019]励磁电流控制部，在上述主电路电压判定部判定为上述电力转换部的主电路电压超过上述判定值时，所述励磁电流控制部控制上述发电机的励磁电流，使得弱励磁电流流过上述发电机。
[0020]根据上述结构，当控制器的主电路电压判定部判定电力转换部的主电路电压是否超过判定值时，控制器的励磁电流控制部控制发电机的励磁电流，使得弱励磁电流流过发电机，因此，即使发生异常而使得朝向液压马达的流量急剧增加，也能够抑制发电机的反电动势电压的上升，能够抑制电力转换部的主电路电压的上升。这样，在发生电力转换部的主电路电压异常上升这样的异常时，能够利用简单的结构抑制主电路电压的上升。
[0021]此外，在一个实施方式的液压装置中，
[0022]上述控制器具有异常检测部，所述异常检测部检测上述辅助马达的异常，
[0023]在上述主电路电压判定部判定为上述电力转换部的主电路电压超过上述判定值、并且上述异常检测部检测到上述辅助马达的异常时，上述励磁电流控制部控制上述发电机的励磁电流，使得弱励磁电流流过上述发电机。
[0024]根据上述实施方式，在主电路电压判定部判定为电力转换部的主电路电压超过判定值、并且异常检测部检测到辅助马达的异常时，励磁电流控制部控制发电机的励磁电流，使得弱励磁电流流过发电机，因此，能够防止由于正常时的电力转换部的主电路电压的简单骤变而误进行弱励磁电流控制。
[0025]此外，在一个实施方式的液压装置中，
[0026]所述液压装置具备:
[0027]第一溢流阀，其向上述液压马达提供工作油；
[0028]第二溢流阀，其连接在上述第一溢流阀的上述液压马达侧与上述油箱之间；以及
[0029]切断阀，其连接在上述第一溢流阀与上述液压马达之间、并且连接在比上述第一溢流阀与上述第二溢流阀的连接点靠下游侧的位置，
[0030]上述控制部具有切断阀控制部，在通过上述励磁电流控制部而使弱励磁电流流过上述发电机时，所述切断阀控制部将上述切断阀关闭。
[0031]根据上述实施方式，通过在利用励磁电流控制部而使弱励磁电流流过发电机时利用控制部的切断阀控制部将切断阀关闭，从而不向液压马达提供工作油，工作油从第二溢流阀向油箱返回，因此能够可靠地停止发电机的发电。
[0032]此外，在一个实施方式的液压装置中，
[0033]上述控制部具有发电机转速判定部，所述发电机转速判定部判定上述发电机的转速是否在预先设定的转速以下，
[0034]在通过上述切断阀控制部将上述切断阀关闭后，若上述发电机转速判定部判定为上述发电机的转速在预先设定的转速以下，则上述励磁电流控制部控制上述发电机的励磁电流，使得上述发电机中流过在流过上述弱励磁电流之前的励磁电流。
[0035]根据上述实施方式，在通过切断阀控制部将切断阀关闭后，若发电机转速判定部判定为发电机的转速在预先设定的转速以下，则通过励磁电流控制部控制发电机的励磁电流，使得发电机中流过在流过弱励磁电流之前的励磁电流，因此，在异常是暂时性的、且立即恢复成正常状态这样的情况下，通过在恢复后将切断阀打开，从而能够迅速地通过发电机进行发电而使辅助马达动作。
[0036]发明效果
[0037]由此可见，根据本发明，能够实现如下的液压装置:在发生电力转换部的主电路电压异常上升这样的异常时，能够利用简单的结构抑制主电路电压的上升。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本发明的一个实施方式的液压装置的回路图。
[0039]图2是将上述液压装置的液压马达的压力与流量的关系示出的线图。
[0040]图3是用于说明上述液压装置的具体的动作的一个示例的线图。
[0041]图4是将发电机流量与发电机反电动势电压的关系不出的线图。
[0042]标号说明
[0043]1、2第一溢流阀
[0044]3第二溢流阀
[0045]4电磁切换阀
[0046]5液压马达
[0047]6发电机
[0048]7 油箱
[0049]8辅助马达
[0050]9发动机
[0051]10多溢流阀
[0052]20电力转换部
[0053]21转换器
[0054]22逆变器
[0055]30控制器
[0056]31发电控制部
[0057]31a主电路电压判定部
[0058]31b励磁电流控制部
[0059]31c电磁切换阀控制部
[0060]3Id发电机转速判定部
[0061]32辅助控制部
[0062]32a异常检测部
[0063]40 主泵
【具体实施方式】
[0064]下面，通过图示的实施方式对本发明的液压装置详细地进行说明。
[0065]如图1所示，该液压装置具有:第一溢流阀1、2 ;第二溢流阀3 ;作为切断阀的一个示例的电磁切换阀4 ;液压马达5 ;由该液压马达5驱动的发电机6 ;油箱7 ;辅助马达8 ;通过该辅助马达8而被辅助的发动机9 ;对通过发电机6而发出的电力进行转换的电力转换部20 ;对发电机6和辅助马达8进行控制的控制器30 ；以及由发动机9驱动的主泵40。从该主泵40喷出的工作油被提供至未图示的回转系统和主系统。由上述第一溢流阀1、2、第二溢流阀3和电磁切换阀4构成多溢流阀10。
[0066]在上述第一溢流阀1、2的液压马达5侧与油箱7之间连接有第二溢流阀3。此外，在上述第一溢流阀1、2与液压马达5之间、并且在比第一溢流阀1、2与第二溢流阀3的连接点靠下游侧的位置连接有电磁切换阀4。
[0067]上述第一溢流阀I接收来自回转系统的回油。此外，第一溢流阀2接收来自主系统的回油。从上述第一溢流阀1、2排出的工作油经电磁切换阀4而被提供至液压马达5，从液压马达5排出的工作油返回至油箱7。
[0068]但是，第二溢流阀3的设定压力低于第一溢流阀1、2的设定压力。在该实施方式中，设第一溢流阀I的设定压力为28Mpa，设第一溢流阀2的设定压力为31.5Mpa，设第二溢流阀3的设定压力为25Mpa。
[0069]上述电力转换部20具有:转换器21，其将来自发电机6的交流电压转换成直流电压；逆变器22，其将来自转换器21的直流电压转换成所希望的交流电压而输出至辅助马达8 ;以及电压稳定用电容器Cl，其设置在转换器21与逆变器22之间的直流连接部。该电压稳定用电容器Cl是小容量的，不是能够储存再生能量的电容器。
[0070]上述控制器30具有:发电控制部31，其控制发电机6 ;以及辅助控制部32，其控制辅助马达8。上述发电控制部31和辅助控制部32通过彼此进行通信来协调动作，使得在不蓄电的情况下通过辅助马达8而立即使用通过发电机6发出的能量。此外，发电控制部31控制发电机6的转矩和转速来控制发电量。
[0071]上述发电控制部31具有:主电路电压判定部31a，其判定电力转换部20的主电路电压；励磁电流控制部31b，其控制发电机6的励磁电流；电磁切换阀控制部31c，其作为切断阀控制部的一个示例；以及发电机转速判定部31d，其判定发电机6的转速。此外，辅助控制部32具有异常检测部32a，所述异常检测部32a检测辅助马达8的异常。在通过温度传感器(未图示)检测出的辅助马达8的温度在规定温度以上时，该异常检测部32a判断为辅助马达8为异常。另外，异常检测部也可以根据辅助马达的动力线的短路而检测出辅助马达的异常，也可以采用该辅助马达的动力线的短路和辅助马达的温度这两方来检测出异常，也可以通过其它手段来检测出辅助马达的异常。
[0072]此外，图2是将上述液压装置的液压马达5的压力与流量的关系示出的图。在图2中，横轴表示液压马达流量[任意刻度]，纵轴表示液压马达压力[任意刻度]。这里，液压马达流量相当于液压马达5的转速，液压马达压力相当于发电机6的转矩。
[0073]如图2所示，随着液压马达流量的增加，液压马达压力也增加，但当达到最大流量(在该实施方式中是100L/min)时，液压马达压力急剧增大。此时，从设定压力为25MPa的第二溢流阀3向油箱7排出剩余流，限制液压马达流量。
[0074]根据上述结构的液压装置，在正常运转时，通过发电控制部31与辅助控制部32的协调动作，发电控制部31控制发电机6的转矩和转速来控制发电量。并且，当由于某些原因而导致发电机6或辅助马达8等发生故障时，控制器30立即将电磁切换阀4关闭，从而从第二溢流阀3向油箱7排出工作油，停止对液压马达5的工作油供给。由此，停止液压马达5而停止发电机6的驱动。
[0075]此时，在电磁切换阀4关闭的同时，通过励磁电流控制部31b来控制发电机6的励磁电流，使得弱励磁电流流过发电机6。由此，即使发生异常而使朝向液压马达5的流量急剧增加，也能够抑制发电机6的反电动势电压的上升，能够抑制电力转换部20的主电路电压的上升。这里，电力转换部20的主电路电压是指转换器21与逆变器22之间的直流连接部的直流电压。
[0076]因此，根据上述液压装置，在发生电力转换部20的主电路电压异常上升这样的异常时，能够利用简单的结构抑制主电路电压的上升。
[0077]图3是用于说明上述液压装置的具体的动作的一个示例的线图。图4示出发电机流量与发电机反电动势电压的关系。在图3中，横轴表示时间[任意刻度]，纵轴自上起顺次地表示回油流量[L/min]、发电机流量[L/min]、主电路电压[V]。在图4中,横轴表示发电机流量[L/min]，纵轴表示发电机反电动势电压[V]。图3、图4是表示液压装置的特性的一个示例。
[0078]该实施方式的液压装置的发电机流量和发电机反电动势电压如图4所示那样地处于比例关系，发电机流量为130[L/min]时，发电机反电动势电压为328[V]，发电机流量为250 [L/min]时，发电机反电动势电压为630 [V]。但是，电力转换部20的主电路的极限电压是 600 [V]。
[0079]在采用这样的性能的发电机6的液压装置中，在回油流量为250[L/min]时，在正常工作时，如图3所示，利用第二溢流阀3而使剩余部分返回到油箱7中，以130 [L/min]的流量流过液压马达5，电力转换部20的主电路电压成为360[V]。另外，由于通过图1所示的辅助控制部32而控制的辅助马达8始终以使主电路电压固定(360V)的方式动作，因此，在回油流量和发电机流量均为零的状态时，辅助马达8利用发动机9的能量而进行再生动作，将主电路电压维持在360V。并且，当产生回油流量而发电机6开始发电时，由于主电路电压从360V开始上升，因此，为了降低主电路电压，辅助马达8变成力行动作。该辅助马达8的力行动作的能量成为对发动机9进行辅助的能量。
[0080]这里，在回转系统与主系统进行复合动作、或回转系统进行紧急减速时，当发电机6或辅助马达8等发生异常时，通过控制器30而将电磁切换阀4关闭，但在电磁切换阀4被关闭前的期间(在该实施方式中是几百ms)，发电机流量开始骤增至250 [L/min]，仅在辅助马达8侧异常时电力转换部20的主电路电压从360V开始上升。
[0081]此时，也可以这样:上述主电路电压判定部31a判定为电力转换部20的主电路电压超过判定值，并且，异常检测部32a检测到辅助马达8的异常，从而励磁电流控制部31b控制发电机6的励磁电流，使得弱励磁电流流过发电机6。由此，能够防止由于正常时的电力转换部20的主电路电压的简单的骤变而误进行弱励磁电流控制。
[0082]此外，通过在上述励磁电流控制部31b使弱励磁电流流过发电机6时通过控制器30的电磁切换阀控制部31c而将作为切断阀的电磁切换阀4关闭，从而不向液压马达5提供工作油，工作油从第二溢流阀3返回到油箱7中，因此能够可靠地停止发电机6的发电。
[0083]此外，在通过上述电磁切换阀控制部3Ic而将电磁切换阀4关闭后，若发电机转速判定部31d判定为发电机6的转速在预先设定的转速以下,则通过励磁电流控制部31b而控制发电机6的励磁电流，使得回到弱励磁电流过发电机6之前的励磁电流，因此，在异常是暂时性的、且立即恢复成正常状态的情况下，通过将电磁切换阀4打开，从而能够迅速地通过发电机6进行发电而使辅助马达8动作。
[0084]在上述实施方式中，控制发电机6的转矩和转速来控制发电量，但也可以通过控制器控制第二溢流阀的设定压力来控制发电机的发电量，也可以在驱动发电机的液压马达的上游侧设置流量控制阀，按照来自控制器的信号控制流量控制阀来控制发电机的发电量。
[0085]此外，在上述实施方式中，对具备两个第一溢流阀1、2的液压装置进行了说明，所述两个第一溢流阀1、2从回转系统和主系统这两个系统接收回油，但也可以将本发明应用于具备从一个系统或三个以上系统接收回油的第一溢流阀的液压装置。
[0086]此外，在上述实施方式中，对不具备储存再生能量的电容器的液压装置进行了说明，但也可以将本发明应用于具备储存再生能量的电容器的液压装置。
[0087]此外，在上述实施方式中，对具备作为切断阀的电磁切换阀4的液压装置进行了说明，但也可以没有切断阀。
[0088]此外，在上述实施方式中，通过作为切断阀的电磁切换阀4而切断对液压马达5的工作油供给，但也可以为这样的结构:设置将液压马达的入口侧和油箱连接起来的旁通流路，利用开闭阀而使工作油流向旁通流路，从而切断对液压马达的工作油供给。
[0089]对本发明的【具体实施方式】进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可以在本发明的范围内做各种变更来进行实施。
【权利要求】
1.一种液压装置，其特征在于， 该液压装置具备: 液压马达(5)，其提供应向油箱(7)返回的工作油； 发电机(6)，其由上述液压马达(5)驱动； 电力转换部(20)，其对通过上述发电机(6)而发出的电力进行转换； 辅助马达(8)，其由通过上述电力转换部(20)而转换的电力来驱动；以及 控制器(30)，其对上述发电机(6)和上述辅助马达(8)进行控制， 上述控制器(30)具有: 主电路电压判定部(31a)，其判定上述电力转换部(20)的主电路电压是否超过判定值；以及 励磁电流控制部(31b)，在上述主电路电压判定部(31a)判定为上述电力转换部(20)的主电路电压超过上述判定值时，上述励磁电流控制部(31b)控制上述发电机￠)的励磁电流，使得弱励磁电流流过上述发电机(6)。
2.根据权利要求1所述的液压装置，其特征在于， 上述控制器(30)具有异常检测部(32a)，上述异常检测部(32a)检测上述辅助马达(8)的异常， 在上述主电路电压判定部(31a)判定为上述电力转换部(20)的主电路电压超过上述判定值、并且上述异常检测部(32a)检测到上述辅助马达(8)的异常时，上述励磁电流控制部(31b)控制上述发电机(6)的励磁电流，使得弱励磁电流流过上述发电机(6)。
3.根据权利要求1或2所述的液压装置，其特征在于， 上述液压装置具备: 第一溢流阀(1、2)，其向上述液压马达(5)提供工作油； 第二溢流阀(3)，其连接在上述第一溢流阀(1、2)的上述液压马达(5)侧与上述油箱(7)之间；以及 切断阀(4)，其连接在上述第一溢流阀(1、2)与上述液压马达(5)之间、并且连接在比上述第一溢流阀(1、2)与上述第二溢流阀(3)的连接点靠下游侧的位置， 上述控制器(30)具有切断阀控制部(31c)，在通过上述励磁电流控制部(31b)使弱励磁电流流过上述发电机(6)时，上述切断阀控制部(31c)将上述切断阀(4)关闭。
4.根据权利要求3所述的液压装置，其特征在于， 上述控制器(30)具有发电机转速判定部(31d),上述发电机转速判定部(31d)判定上述发电机出)的转速是否在预先设定的转速以下， 在通过上述切断阀控制部(31c)将上述切断阀(4)关闭后，若上述发电机转速判定部(3Id)判定为上述发电机(6)的转速在预先设定的转速以下,贝U上述励磁电流控制部(31d)控制上述发电机出)的励磁电流，使得上述发电机出)中流过在流过上述弱励磁电流之前的励磁电流。
【文档编号】F15B21/14GK104454806SQ201410468574
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】坂本隆幸, 尾中正人, 绫户健二 申请人:大金工业株式会社