JP4754599B2 - Working machine hydraulic system - Google Patents
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Description
本発明は、バックホー等の作業機の油圧システムに関する。 The present invention relates to a hydraulic system for a work machine such as a backhoe.
従来より、油圧等のアクチュエータを作動させることでアームやブーム等のアタッチメントを作動させる作業機の油圧システムが開示されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1の作業機の油圧システムでは、運転席に設けられた操作部材を操作すると、操作部材の操作量が制御部に入力され、当該制御部は、操作量に応じた電圧を比例電磁弁に出力して、当該比例電磁弁の電流を変化させることで比例電磁弁を作動させている。比例電磁弁の作動により制御弁のスプールにパイロット油を供給して当該スプールを動かして、制御弁を介してアクチュエータに所定の作動油を供給することで、アタッチメントは動作するようになっている。
In the hydraulic system for a working machine disclosed in
特許文献1の作業機の油圧システムにおいては、アクチュエータを作動させた際にアクチュエータの作動に起因する作動音が発生するという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑み、油圧式のアクチュエータの作動に起因するの作動音を抑制することができる作業機の油圧システムを提供するようにしたものである。
In the hydraulic system of the working machine of
In view of the above-described problems, the present invention provides a hydraulic system for a working machine that can suppress the operation noise caused by the operation of a hydraulic actuator.
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、作業を行うための油圧アクチュエータと、パイロット圧に応じて前記油圧アクチュエータに作動油を供給する制御弁と、この制御弁のパイロット圧を制御する比例電磁弁と、この比例電磁弁の電流を制御する電流制御手段とを備え、前記比例電磁弁により制御弁のパイロット圧が制御されて油圧アクチュエータが作動油によって作動する作業機の油圧システムにおいて、前記電流制御手段は、前記油圧アクチュエータ作動時における作動音を抑制すべく、前記比例電磁弁の電流ディザ振幅を所定範囲内に制御し、且つ、前記パイロット油の脈動の振幅が一定となるように前記電流ディザ振幅を前記所定範囲内で補正するように構成されている点にある。 The technical means of the present invention for solving this technical problem includes a hydraulic actuator for performing work, a control valve for supplying hydraulic oil to the hydraulic actuator in accordance with a pilot pressure, and a pilot pressure of the control valve. And a current control means for controlling the current of the proportional solenoid valve, the pilot pressure of the control valve is controlled by the proportional solenoid valve, and the hydraulic pressure of the working machine is operated by the hydraulic oil. In the system, the current control means controls the current dither amplitude of the proportional solenoid valve within a predetermined range so as to suppress an operation sound when the hydraulic actuator is operated, and the amplitude of the pulsation of the pilot oil is constant. Thus, the current dither amplitude is corrected within the predetermined range.
発明者は、油圧アクチュエータを作動させた際に油圧アクチュエータの作動に起因する作動音の原因について様々な角度から検証を行った。
油圧アクチュエータを作動させるために、比例電磁弁に電流を流すことになるが、当該比例電磁弁の電流にはディザ振幅(以降、電流ディザ振幅ということがある)が存在する。この電流ディザ振幅によってパイロット油のパイロット圧が変動(パイロット油の脈動)することとなり、このパイロット圧の変動により、制御弁から油圧アクチュエータに供給する作動油の流量変動や圧力変動して作動油が脈動する。作動油の脈動が大きいと、油圧アクチュエータの伸縮幅が大きいために油圧アクチュエータの微動幅が大となり、微動幅が大きいがゆえに、作動音が発生すると思われた。
The inventor has verified the cause of the operation sound resulting from the operation of the hydraulic actuator from various angles when the hydraulic actuator is operated.
In order to operate the hydraulic actuator, a current is passed through the proportional solenoid valve, and the current of the proportional solenoid valve has a dither amplitude (hereinafter sometimes referred to as a current dither amplitude). The pilot pressure of the pilot oil fluctuates due to the current dither amplitude (pilot oil pulsation), and the fluctuation of the pilot pressure causes fluctuations in the flow rate and pressure of the hydraulic oil supplied from the control valve to the hydraulic actuator. It pulsates. When the pulsation of the hydraulic oil is large, the hydraulic actuator has a large expansion / contraction width, so that the fine movement width of the hydraulic actuator becomes large, and the fine movement width is large.
そこで、発明者は、作動油の脈動の原因の1つである比例制御弁のパイロット油に着目し、比例電磁弁の電流ディザ振幅を所定範囲に抑制してパイロット油の脈動を抑えることで、油圧アクチュエータの微動幅を小さくし、最終的に、油圧アクチュエータの作動に起因する作動音を抑えるように抑えることに着目した。
発明者は、さらに、比例電磁弁の電流ディザ振幅について検証を進めたところ、電流ディザ振幅を小さくするにつれてパイロット油の脈動が抑えられるが、比例電磁弁に流す電流(平均電流)によっては、電流ディザ振幅を同じ値にしても、パイロット油の脈動の変化が生じることを突き止めた。
Therefore, the inventor pays attention to the pilot oil of the proportional control valve which is one of the causes of hydraulic oil pulsation, and suppresses the pulsation of the pilot oil by suppressing the current dither amplitude of the proportional electromagnetic valve to a predetermined range. We focused on reducing the fine movement width of the hydraulic actuator and finally suppressing the operation noise caused by the operation of the hydraulic actuator.
The inventor further verified the current dither amplitude of the proportional solenoid valve. As the current dither amplitude is reduced, the pulsation of the pilot oil is suppressed. However, depending on the current (average current) flowing through the proportional solenoid valve, It was found that even if the dither amplitude was the same value, a change in the pulsation of the pilot oil occurred.
そこで、発明者は、比例電磁弁の電流ディザ振幅を所定範囲内に制御して油圧アクチュエータ作動時における作動音を抑制すると共に、比例電磁弁の電流ディザ振幅を作動音が抑制される範囲で補正することによって、パイロット油の脈動が一定となることを見いだし、作動音を抑制できると共に、パイロット油の脈動を一定にして油圧システムの安定化を図った。
前記電流制御手段は、前記比例電磁弁の平均電流及びパイロット油の脈動に対する電流ディザ振幅の変化に基づき、前記電流ディザ振幅を補正してパイロット油の脈動が一定となるように制御することが好ましい。また、前記電流制御手段は、前記比例電磁弁の平均電流及びパイロット油の脈動に対する電流ディザ振幅の変化を表した変換マップを備えており、前記電流制御手段は、前記変換マップにより予め定められた前記平均電流の目標値と予め定められた電流ディザ振幅の目標値とから得られるパイロット油の脈動が変化領域にあるときに、前記電流ディザ振幅の目標値を前記所定範囲内で補正することが好ましい。
Therefore, the inventor controls the current dither amplitude of the proportional solenoid valve within a predetermined range to suppress the operation sound when the hydraulic actuator is operated, and corrects the current dither amplitude of the proportional solenoid valve within a range in which the operation sound is suppressed. As a result, it was found that the pulsation of the pilot oil becomes constant, and the operation noise can be suppressed and the pulsation of the pilot oil is made constant to stabilize the hydraulic system.
Preferably, the current control means corrects the current dither amplitude based on an average current of the proportional solenoid valve and a change in current dither amplitude with respect to the pulsation of pilot oil, and controls the pulsation of the pilot oil to be constant. . The current control means includes a conversion map representing a change in current dither amplitude with respect to the average current of the proportional solenoid valve and the pulsation of the pilot oil, and the current control means is predetermined by the conversion map. Correcting the target value of the current dither amplitude within the predetermined range when the pulsation of the pilot oil obtained from the target value of the average current and the target value of the predetermined current dither amplitude is in a change region; preferable.
これによれば、比例電磁弁に流す平均電流に対してパイロット油の変動が生じるときのみ電流ディザ振幅を補正すればよく、非常に制御が簡単となると共に素早く電流ディザ振幅を補正することができる。
前記変換マップは、電流ディザ振幅に対し、前記平均電流とパイロット油の脈動との変化を示す変化線を備えており、前記変化線は、平均電流に応じてパイロット油の脈動が変化する変化領域と平均電流に応じてパイロット油の脈動が一定となる一定領域とを備え、前記電流制御手段は、平均電流の目標値と電流ディザ振幅とを設定した際に、設定した1の電流ディザ振幅に対応する前記変換線から得られた平均電流の目標値に対するパイロット油の脈動が変化領域にあるときに、前記変換線を基準として電流ディザ振幅の目標値を前記所定範囲内で補正することが好ましい。
According to this, it is sufficient to correct the current dither amplitude only when the pilot oil fluctuates with respect to the average current flowing through the proportional solenoid valve, which makes it very easy to control and quickly corrects the current dither amplitude. .
The conversion map includes a change line indicating a change between the average current and the pilot oil pulsation with respect to a current dither amplitude, and the change line is a change region in which the pilot oil pulsation changes according to the average current. And a constant region in which the pulsation of the pilot oil is constant according to the average current, and the current control means sets the current dither amplitude set to 1 when the target value of the average current and the current dither amplitude are set. When the pulsation of the pilot oil with respect to the target value of the average current obtained from the corresponding conversion line is in the change region, the target value of the current dither amplitude is preferably corrected within the predetermined range with reference to the conversion line. .
本発明によれば、パイロット油の脈動を安定させた状態で油圧アクチュエータの作動に起因するの作動音を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the operation noise caused by the operation of the hydraulic actuator in a state where the pulsation of the pilot oil is stabilized.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図10は、バックホー等の作業機を示している。
図10に示すように、作業機(バックホー)1は、下部の走行装置2と、上部の旋回体3とから構成されている。
走行装置2は、ゴム製覆帯を有する左右一対の走行体4を備え、両走行体4を走行モータMで駆動するようにしたクローラ式走行装置が採用されている。また、該走行装置2の前部にはドーザ5が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 10 show a working machine such as a backhoe.
As shown in FIG. 10, the work machine (backhoe) 1 includes a
The traveling
旋回体3は、走行装置2上に旋回ベアリング11を介して上下方向の旋回軸回りに左右旋回自在に支持された旋回台12と、該旋回台12の前部に備えられた作業装置13(掘削装置)とを有している。旋回台12上には、エンジン7,ラジエータ8,運転席9,燃料タンク,作動油タンク等が設けられている。また、旋回台12上には運転席9を囲むキャビン14が設けられ、前記エンジン7は左右方向右側に配置されて開閉ボンネット等で覆われている。
作業装置13は、旋回台12の前部に左右方向の中央部よりやや右寄りにオフセットして設けられた支持ブラケット16に上下方向の軸心回りに左右揺動自在に支持されたスイングブラケット17と、該スイングブラケット17に基部側を左右方向の軸心廻りに回動自在に枢着されて上下揺動自在に支持されたブーム18と、該ブーム18の先端側に左右方向の軸心廻りに回動自在に枢着されて前後揺動自在に支持されたアーム19と、該アーム19の先端側にスクイ・ダンプ動作可能に設けられたバケット20とを備えている。
The
The
スイングブラケット17は、旋回台12内に備えられたスイングシリンダの伸縮によって揺動され、ブーム18は、該ブーム18とスイングブラケット17との間に介装されたブームシリンダ22の伸縮によって揺動され、アーム19は、該アーム19とブーム18との間に介装されたアームシリンダ23の伸縮によって揺動され、バケット20は、該バケット20とアーム19との間に介装されたバケットシリンダ21の伸縮によってスクイ・ダンプ動作される。
アーム19の先端部には、バケット20の代わりにグラップル,サム,ブレーカ,ブラッシュカッタ,チルトバケット,ロータリーグラーブル等のSP用アタッチメントが装着できるようになっている。
The
Instead of the
また、アーム19の先端部には、SP用アタッチメントを作動させるためのSP用アクチューエータに対し、作動油を供給する作動油供給部(図示省略)が設けられている。運転席9の近傍又はキャビン14内には、ブームシリンダ22、アームシリンダ23、バケットシリンダ21等のアクチュエータ及びSP用アクチュエータとの各種アクチューエータ(各種アタッチメント)を操作する操作部材25が左右方向又は前後方向に揺動自在に支持されている。操作部材25の操作量は、ポジションメータやセンサ等で検出されるようになっている。
In addition, a hydraulic oil supply unit (not shown) that supplies hydraulic oil to the SP actuator for operating the SP attachment is provided at the tip of the
図1〜図2は、各種アクチュエータを作動させる油圧システムを示している。
上述したように、作業機1は複数のアクチュエータを有するものとなっているが、説明の便宜上、これらのアクチュエータをまとめた油圧アクチュエータAを1つのものとして説明する。なお、油圧アクチュエータAは、油圧により伸縮自在な油圧シリンダとする。
油圧システム26は、パイロット圧に応じて油圧シリンダAに作動油を供給する制御弁27と、この制御弁27のパイロット圧を制御する一対の比例電磁弁28,28と、比例電磁弁28,28にパイロット油を供給する第1ポンプ29と、制御弁27に作動油を供給する第2ポンプ30と、比例電磁弁28,28を制御する制御部(コントローラ)31とを備えている。
1 to 2 show a hydraulic system for operating various actuators.
As described above, the
The
制御部31には、操作部材25の操作量(例えば、操作角度θ)に対応した電圧等の操作信号S1が入力され、この操作信号S1に基づいて求められた制御信号S2が比例電磁弁28,28に入力されるものとなっている。
一方の比例電磁弁28Lは、1つの制御弁27に対してそのスプールの一方に所定のパイロット圧のパイロット油を供給し、他方の比例電磁弁28Rは、制御弁27のスプールの他方に所定のパイロット圧のパイロット油を供給するものとなっている。
操作部材25を中立位置より左側に揺動させると、制御部31は操作部材25の操作量に応じた電圧(制御信号S2)を左側用の比例電磁弁28Lのソレノイド32Lに出力し、ソレノイド32Lの電流を制御するものとなっている。ソレノイド32Lの電流に応じてブランジャが移動し、制御弁27へ供給されるパイロット油のパイロット圧が変化する。
An operation signal S1 such as a voltage corresponding to an operation amount (for example, an operation angle θ) of the
One
When the
一方で、操作部材25を中立位置側より右側に揺動させると、制御部31は操作部材25の操作量に応じた電圧(制御信号S2)を右側用の比例電磁弁28Rのソレノイド32Rに出力し、ソレノイド32Rの電流を制御するものとなっている。ソレノイド32Rの電流に応じてブランジャが移動し、制御弁27へ供給されるパイロット油のパイロット圧が変化する。
このように、操作部材25の操作量に応じて比例電磁弁28L,28Rを操作することで、制御弁27のスプールに2方向からパイロット油が供給されることになり、このパイロット油で制御弁27を作動させることで、作動油が制御弁27を介して油圧シリンダAに供給され、当該油圧シリンダAが、例えば、伸縮することによって、アタッチメントが作動する。
On the other hand, when the
Thus, by operating the
制御部31は、操作部材25の操作に対応して各比例電磁弁28,28の電流を制御する電流制御手段33を備えており、この電流制御手段33は、例えば、操作部材25の操作量が徐々に大きくなるにしたがって比例電磁弁28の電流(平均電流)が徐々に大きくなるように制御信号S2の出力波形を調整し、操作部材25の操作量が徐々に小さくなるにしたがって比例電磁弁28の電流(平均電流)が徐々に小さくなるように制御信号S2の出力波形を調整する。
電流制御手段33は、比例電磁弁28の電流を制御するにあたり、PWM制御によって電圧変調させたものを制御信号S2としているため[図8(a)参照]、比例電磁弁28の電流は所定の振幅を繰り返す電流ディザ振幅IAを有するものとなっている[図8(c)参照]。
The
When the current control means 33 controls the current of the
この電流制御手段33は、油圧アクチュエータAが作動した際に油圧アクチュエータA(油圧シリンダ)の作動音を抑制するように電流ディザ振幅を所定範囲内で制御するものとなっている。
図3は、電流ディザ振幅と油圧シリンダに発生する音との関係を様々な実験によりまとめたものである。
図3に示すように、比例電磁弁28のの電流ディザ振幅IAがあまり大きくなく1000mA以下であると、油圧シリンダAの作動時の作動音は殆どしないが、電流ディザ振幅IAが1000mAを超えてしまうと、油圧シリンダAの作動時の作動音が電流ディザ振幅Iの増加に応じて次第に大きくなる。
The current control means 33 controls the current dither amplitude within a predetermined range so as to suppress the operation sound of the hydraulic actuator A (hydraulic cylinder) when the hydraulic actuator A is operated.
FIG. 3 summarizes the relationship between the current dither amplitude and the sound generated in the hydraulic cylinder through various experiments.
As shown in FIG. 3, when the current dither amplitude IA of the
油圧シリンダAの作動音がしない無音領域では、電流ディザ振幅IAが存在していても、この電流ディザ振幅IAによって発生するパイロット油の脈動が小さいと考えられる。パイロット油の脈動が小さいと、制御弁27における作動油の脈動も比較的小さく、脈動した作動油が油圧シリンダAに供給されたとしても、油圧シリンダA内で作動油の脈動が許容され、油圧シリンダAが殆ど伸縮せず、油圧シリンダAとアタッチメントとの接続部分の干渉による音も発生しない。
一方で、油圧シリンダAの作動音がする有音領域では、電流ディザ振幅IAの変動が大きいために、この電流ディザ振幅IAによって発生するパイロット油の脈動が大きくなる。そうすると、制御弁27における作動油の脈動も大きくなり、脈動した作動油が油圧シリンダAに供給されると、油圧シリンダA内で作動油の脈動が許容されずに油圧シリンダAが大きく伸縮し、油圧シリンダAとアタッチメントとの接続部分の干渉よって大きな音が発生する。
In the silent region where the hydraulic cylinder A does not make a noise, even if the current dither amplitude IA exists, it is considered that the pulsation of the pilot oil generated by the current dither amplitude IA is small. If the pulsation of the pilot oil is small, the pulsation of the hydraulic oil in the
On the other hand, in the sound region where the operating sound of the hydraulic cylinder A is generated, the fluctuation of the current dither amplitude IA is large, so that the pulsation of the pilot oil generated by the current dither amplitude IA increases. Then, the pulsation of the hydraulic oil in the
したがって、電流ディザ振幅IAの制御により作動音を抑制するには、少なくとも、電流ディザ振幅IAを1000mA以下にする必要がある。
図4は、電流ディザ振幅と比例電磁弁のヒステリシス特性とをまとめた図である。
図4に示すように、比例電磁弁28の電流ディザ振幅IAが小さいときは、比例電磁弁28のヒステリシスが大きく、比例電磁弁28の電流ディザ振幅IAが大きくなるにつれてヒステリシスは小さくなる。比例電磁弁28の電流ディザ振幅IAを小さくし過ぎると、比例電磁弁28のスプールの移動量が小さくなり、その結果、スプールと比例電磁弁28のケース等との摺動抵抗が大きくなる。比例電磁弁28のスプールの摺動抵抗が大きくなると、滑らかにスプールが動き難くなり、比例電磁弁28の応答性が損なわれる。
Therefore, in order to suppress the operation noise by controlling the current dither amplitude IA, at least the current dither amplitude IA needs to be 1000 mA or less.
FIG. 4 is a graph summarizing the current dither amplitude and the hysteresis characteristics of the proportional solenoid valve.
As shown in FIG. 4, when the current dither amplitude IA of the
比例電磁弁28の電流ディザ振幅IAを変化させた様々な実験を行った結果、図4の閾値ラインL1に示すように、電流ディザ振幅IAは少なくとも600mA以上にする必要があることが分かった。
電流制御手段33は、ディザ振幅IAを600mA〜1000mAの範囲に制御することによって、比例電磁弁28の応答性が損なわれることなく油圧アクチュエータAの作動音を抑制している。
また、電流制御手段33は、上記のように油圧アクチュエータAの作動音を抑制するに加えて、油圧アクチュエータAを作動させるにあたっては、パイロット油の脈動が一定となるとなるように、電流ディザ振幅IAを上記範囲(600mA〜1000mA)内で補正しながら比例電磁弁28の電流制御を行っている。
As a result of conducting various experiments in which the current dither amplitude IA of the
The current control means 33 controls the dither amplitude IA in the range of 600 mA to 1000 mA, thereby suppressing the operating sound of the hydraulic actuator A without impairing the responsiveness of the
Further, in addition to suppressing the operation sound of the hydraulic actuator A as described above, the current control means 33, when operating the hydraulic actuator A, causes the current dither amplitude IA so that the pulsation of the pilot oil becomes constant. Is controlled within the above range (600 mA to 1000 mA), and the current control of the
図5は、電流ディザ振幅を一定にしたときの、比例電磁弁28の平均電流とパイロット油の脈動との関係を示したものである。即ち、図5の横軸は、制御信号S2を印可した際の比例電磁弁28の平均電流を示し、縦軸は、パイロット油の脈動(脈動幅)を示している。
図5に示すように、電流ディザ振幅IAを一定にした状態で、比例電磁弁28の平均電流とパイロット油の脈動との変化線Dを見ると、変化線Dは平均電流が徐々に増加するにしたがってパイロット油の脈動が増加して変化する変化領域と、平均電流が増加してもパイロット油の脈動が一定となる一定領域とを有している。電流ディザ振幅IA毎に、平均電流とパイロット油の脈動との関係は異なっていて、電流ディザ振幅IA毎に変化線Dは存在することになる。
FIG. 5 shows the relationship between the average current of the
As shown in FIG. 5, when the change line D between the average current of the
電流ディザ振幅IAが大きい値に対応した変化線Dほど、その変化領域における平均電流に対するパイロット油の脈動の値は大であり、電流ディザ振幅IAが小さい値に対応した変化線Dほど、変化領域における平均電流に対するパイロット油の脈動の値は小さいものとなっている。
また、電流ディザ振幅IAが大きい値に対応した変化線Dほど、一定領域におけるパイロット油の脈動の値は大きく、電流ディザ振幅IAが小さい値に対応した変化線Dほど、一定領域におけるパイロット油の脈動の値は小さくなっている。
The change line D corresponding to a larger value of the current dither amplitude IA has a larger value of the pulsation of the pilot oil with respect to the average current in the change region, and the change line D corresponding to a smaller value of the current dither amplitude IA The value of the pulsation of the pilot oil with respect to the average current at is small.
Further, the change line D corresponding to a larger value of the current dither amplitude IA has a larger value of the pulsation of the pilot oil in the constant region, and the change line D corresponding to a smaller value of the current dither amplitude IA increases the value of the pilot oil in the constant region. The value of pulsation is small.
上述したように、電流制御手段は、電流ディザ振幅IAと、比例電磁弁28の平均電流とパイロット油の脈動との関係に基づいて、平均電流が変化してもパイロット油の脈動が一定となるように、比例電磁弁28を制御する。
例えば、電流制御手段33が1つの変化線D1に応じて、電流ディザ振幅IAを一定の状態で比例電磁弁28の平均電流を制御している際に、比例電磁弁28に加える平均電流をN1値に設定しなければならなく、変化線D1であるとパイロット油の脈動が変化領域になる場合、電流制御手段28は、パイロット油の脈動が変化線D1の一定領域と同じM1となるように、平均電流はそのままで、予め設定していた電流ディザ振幅IAの目標値IA1を増加させる補正を行い、これにより、平均電流の変化によってパイロット油の脈動が変動しないようにしている。
As described above, the current control means makes the pulsation of the pilot oil constant even if the average current changes based on the relationship between the current dither amplitude IA and the average current of the
For example, when the
電流制御手段によって、電流ディザ振幅を補正する点について詳しく説明する。
図6に示すように、電流制御手段33は、所定の電流ディザ振幅IAに対して、比例電磁弁28の平均電流とパイロット油の脈動との変化を表した変換マップ40を備えている。この変換マップ40は、比例電磁弁28の平均電流とパイロット油の脈動との関係を示す変換線(上述した変換線D)を複数有している。なお、変換線Dは図5と同じものであるため、説明を省略する。
変換マップ40における各変換線Dは、電流ディザ振幅IAにそれぞれ対応したものであって、所定の平均電流値に対しての変換線Dにおいて変化領域の値が最も大であり且つ一定領域におけるパイロット油の脈動の最も大きいD1が、電流ディザ振幅IA=1000mAに対応している。
The point of correcting the current dither amplitude by the current control means will be described in detail.
As shown in FIG. 6, the current control means 33 includes a
Each conversion line D in the
また、変換線Dにおいて所定の平均電流値に対しての変化領域の値が最も小さく且つ一定領域におけるパイロット油の脈動の最も小さいD5が、電流ディザ振幅IA=600mAに対応している。
したがって、変換マップ40は、電流制御手段33が電流ディザ振幅IAを制御する範囲(600mA〜1000mA)に対応した複数の変換線Dを有しているものとなっている。
図7に示すように、比例電磁弁28の制御にあたっては、まず、電流制御手段33は、操作部材25の操作量に応じて、比例電磁弁28に流す平均電流の目標値を設定する(ステップ1:平均電流設定工程)。また、電流制御手段33は、電流ディザ振幅IAが600mA〜1000mAの範囲内で、目標とする電流ディザ振幅IAを決定して、変換マップ40における変換線Dの選択する(ステップ2:電流ディザ振幅設定工程)。
Further, D5 having the smallest change region value with respect to the predetermined average current value and the smallest pilot oil pulsation in the conversion region D in the conversion line D corresponds to the current dither amplitude IA = 600 mA.
Therefore, the
As shown in FIG. 7, in controlling the
図6に示すように、例えば、平均電流設定工程にて平均電流の目標値をN2とし、電流ディザ振幅設定工程にて複数の変換線のうち変換線D5を選択して電流ディザ振幅を600mAに設定したとする。この場合は、変換線D5と平均電流の目標値N2との関係から平均電流の目標値N2とパイロット油の脈動との関係が一定領域となる範囲で制御していることになる。そのため、電流制御手段33は、平均電流が目標値のN2となり、且つ、電流ディザ振幅が600mAとなるように、比例電磁弁28の電流を制御し、電流ディザ振幅IAの目標値(600mA)を補正することはない。
As shown in FIG. 6, for example, the target value of the average current is set to N2 in the average current setting step, and the conversion line D5 is selected from the plurality of conversion lines in the current dither amplitude setting step, and the current dither amplitude is set to 600 mA. Suppose that it is set. In this case, the control is performed in a range in which the relationship between the target value N2 of the average current and the pulsation of the pilot oil is in a certain region from the relationship between the conversion line D5 and the target value N2 of the average current. Therefore, the current control means 33 controls the current of the
一方で、図6に示すように、例えば、平均電流設定工程にて平均電流の目標値をN3としたとする。この場合、変換線D5と平均電流の目標値N3との関係から平均電流の目標値N3とパイロット油の脈動との関係が変化領域となる範囲で制御していることになる。
そのため、電流制御手段33は、平均電流の目標値をN3は変更せずに固定した状態で、パイロット油の脈動の値が、予め設定した変換線D5の一定領域と同じ値のM2となる電流ディザ振幅の値を、複数の変換線Dから求めて、予め設定した電流ディザ振幅IAの目標値を補正する。つまり、図6に示すように、電流ディザ振幅IAの目標値N3であるときのパイロット油の安定した脈動はM2であるため、電流ディザ振幅IAの目標値N3のときに脈動をM2値に可能とする変換線D4から、電流ディザ振幅IAを700mAにすればよいことを割り出し、電流ディザ振幅IAの目標値を600mAから700mAに補正し、電流制御手段33は、平均電流が目標値のN3となり、且つ、電流ディザ振幅が700mAとなるように、比例電磁弁28の電流を制御する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, for example, it is assumed that the target value of the average current is N3 in the average current setting step. In this case, the control is performed in a range in which the relationship between the target value N3 of the average current and the pulsation of the pilot oil is a change region based on the relationship between the conversion line D5 and the target value N3 of the average current.
Therefore, the current control means 33 is a current in which the value of the pulsation of the pilot oil becomes the same value M2 as the predetermined region of the conversion line D5 in a state where the target value of the average current is fixed without changing N3. The value of the dither amplitude is obtained from the plurality of conversion lines D, and the preset target value of the current dither amplitude IA is corrected. That is, as shown in FIG. 6, since the stable pulsation of the pilot oil when the target value N3 of the current dither amplitude IA is M2, the pulsation can be set to the M2 value when the target value N3 of the current dither amplitude IA. From the conversion line D4, it is determined that the current dither amplitude IA should be set to 700 mA, the target value of the current dither amplitude IA is corrected from 600 mA to 700 mA, and the
このように、電流制御手段33は、予め設定した平均電流の目標値と、予め設定した変換線とに基づいて、電流ディザ振幅IAの補正の有無を判定し(ステップ3)、電流ディザ振幅IAの補正が必要であれば、変換マップ40の変換線Dに基づいて電流ディザ振幅IAを補正(ステップ4)して、電流ディザ振幅IAの補正した後に制御を行う(ステップ5)。電流ディザ振幅IAの補正が必要でなければ、ステップ4にて電流ディザ振幅IAの補正をせずに、ステップ5に以降して制御を行う。
以上のように、比例電磁弁28を制御する際に、予め設定した比例電磁弁28の平均電流と、パイロット油の脈動との関係に基づいて電流ディザ振幅IAを補正することによって、パイロット油の脈動を一定にすることができる。
Thus, the current control means 33 determines whether or not the current dither amplitude IA is corrected based on the preset target value of the average current and the preset conversion line (step 3), and the current dither amplitude IA. If the current dither amplitude IA is corrected based on the conversion line D of the conversion map 40 (step 4) and the current dither amplitude IA is corrected (step 5). If it is not necessary to correct the current dither amplitude IA, the control is performed after step 5 without correcting the current dither amplitude IA in
As described above, when the
次に、電流制御手段によって比例電磁弁の電流の制御の具体例について説明する。ただし、以下に示す方法に限定されない。
図8(a)〜図8(b)は、電流制御手段33から比例電磁弁28に出力した制御信号S2の出力電圧の波形を示したもので、図8(c)は、比例電磁弁28の電流の変化を示したものである。図8(d)は、パルス制御信号S3での振幅VAを示したものである。
なお、図8(a)〜図8(d)を用いて電流ディザ振幅IAを抑制する説明においては、説明の便宜上、操作部材25の操作量は一定とし、制御部31から比例電磁弁28に出力する電圧は変化しないものとする。
Next, a specific example of controlling the current of the proportional solenoid valve by the current control means will be described. However, it is not limited to the method shown below.
8 (a) to 8 (b) show the waveform of the output voltage of the control signal S2 output from the current control means 33 to the
In the description of suppressing the current dither amplitude IA using FIG. 8A to FIG. 8D, for convenience of explanation, the operation amount of the
図8(a)に示すように、電流制御手段33から比例電磁弁28に出力する制御信号S2の波形は、電圧変調により生成されたものであって、一定区間内での周波数やデューティー比によって、図8(b)に示すように、見かけ上、周期T(周波数)が一定のパルスであるパルス制御信号S3の高電位側を形成するための高電位形成区間K1と、パルス制御信号S3の低電位側を形成する低電位形成区間K2とを備えたものである。
詳しくは、電流制御手段33は、高電位形成区間K1における信号の周波数やデューティー比をPWM制御によって変化させることによって、図8(b)のパルス制御信号S3における所望の電圧V1Hを発生させ、低電位形成区間K2における信号の周波数やデューティー比をPWM制御によって変化させることで、パルス制御信号S3における所望の電圧V1Lを発生させるものとなっている。説明の便宜上、図8(a)に示すような制御信号S2のことを基本制御信号という。)
図8(b)に示すように、基本制御信号S2の波形を全体的に見ると、高電位形成区間K1と低電位形成区間K2とを一定の間隔で繰り返すものとなっており、見かけ上、周波数が一定のパルスであるパルス制御信号と言える(説明の便宜上、図8(b)に示すような見かけ上の制御信号をパルス制御信号S3という)。
As shown in FIG. 8 (a), the waveform of the control signal S2 output from the current control means 33 to the
Specifically, the current control means 33 generates a desired voltage V1H in the pulse control signal S3 in FIG. 8B by changing the frequency and duty ratio of the signal in the high potential formation section K1 by PWM control, and reduces the low voltage. A desired voltage V1L in the pulse control signal S3 is generated by changing the frequency and duty ratio of the signal in the potential forming section K2 by PWM control. For convenience of explanation, the control signal S2 as shown in FIG. 8A is referred to as a basic control signal. )
As shown in FIG. 8B, when the waveform of the basic control signal S2 is viewed as a whole, the high potential formation section K1 and the low potential formation section K2 are repeated at a constant interval. It can be said that the pulse control signal is a pulse having a constant frequency (for convenience of explanation, an apparent control signal as shown in FIG. 8B is referred to as a pulse control signal S3).
図8(c)に示すように、比例電磁弁28の電流ディザ振幅IAは、パルス制御信号S3の振幅VAに対応したものとなっていて、電流制御手段33では、パルス制御信号S3の振幅VAを制御することで、電流ディザ振幅IAを所定値にしている。
電流制御手段33は、パルス制御信号S3での周期T及びデューティ比(τ /T)を一定にしてパルス制御信号S3の振幅VAを調整することによって、電流ディザ振幅IAが600mA〜1000mAの範囲となるようにしている。パルス制御信号S3の振幅VAの調整にあたっては、電流制御手段33は、パルス制御信号S3の高電位側を降下或いは上昇させる、又は、パルス制御信号S3の低電位側を上昇或いは下降させる。
As shown in FIG. 8C, the current dither amplitude IA of the
The current control means 33 adjusts the amplitude VA of the pulse control signal S3 while keeping the period T and the duty ratio (τ / T) in the pulse control signal S3 constant, so that the current dither amplitude IA is in the range of 600 mA to 1000 mA. It is trying to become. In adjusting the amplitude VA of the pulse control signal S3, the current control means 33 lowers or raises the high potential side of the pulse control signal S3, or raises or lowers the low potential side of the pulse control signal S3.
さて、操作部材25の操作量に対応してパルス制御信号S3の高電位側の電圧をV1Hする必要がある場合を考えると、次のように電流制御手段33は、パルス制御信号S3を制御する。
図8(d)に示すように、パルス制御信号S3が低電位が零であると、電圧振幅VAはV1H=VAとなる。このときの電圧振幅VAが大きく、その結果、電流ディザ振幅IAが1000mAを超える場合には、図8(b)に示すように、電流制御手段33によって、パルス制御信号S3における高電位はそのままで、低電位の電位を上昇させることで、パルス制御信号S3の電圧振幅VAを小さくし(V1H≠VAとする)、電流ディザ振幅IAが1000mA未満になるように制御する。なお、電流制御手段33は、パルス制御信号S3の電圧振幅VAによって、電流ディザ振幅IAが600mA未満にならないように、比例電磁弁28に出力する最低の電圧振幅VAは確保するようにしている。
Now, considering the case where the voltage on the high potential side of the pulse control signal S3 needs to be V1H corresponding to the operation amount of the
As shown in FIG. 8D, when the low potential of the pulse control signal S3 is zero, the voltage amplitude VA is V1H = VA. When the voltage amplitude VA at this time is large and, as a result, the current dither amplitude IA exceeds 1000 mA, the high potential in the pulse control signal S3 is kept as it is by the current control means 33 as shown in FIG. 8B. By increasing the low potential, the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 is reduced (V1H ≠ VA), and the current dither amplitude IA is controlled to be less than 1000 mA. The current control means 33 ensures the minimum voltage amplitude VA to be output to the
なお、図8(a)〜図8(d)に示すように、比例電磁弁28に流す平均電流の目標値は、平均電流の目標値に応じて、パルス制御信号S3の周期Tの長さ(周波数)、高電位及び低電位の変更等によって制御する。
本発明の油圧システムによれば、操作部材25を操作すると、その操作量が制御部31に入力され、制御部31(電流制御手段33)で操作量に基づいて比例電磁弁28の電流(平均電流)が決定され、この平均電流を流すべく求められたパルス制御信号S3によって比例電磁弁28が制御されることになる。このとき、比例電磁弁28の電流ディザ振幅IAは、600mA〜1000mAであるため、操作部材25の操作量によってパルス制御信号S3の電圧が変化しても、比例電磁弁28の応答性が低下したり、油圧シリンダAの作動による作動音はしないものとなる。これに加え、所定の電流ディザ振幅IAに対する比例電磁弁28に流れる平均電流とパイロット油の脈動との関係とを用いて、パイロット油の脈動が一定となるように電流ディザ振幅IAを補正しているため、、パイロット油の脈動を安定させた状態で油圧アクチュエータAの作動に起因するの作動音を抑制することができる。
As shown in FIGS. 8A to 8D, the target value of the average current flowing through the
According to the hydraulic system of the present invention, when the
本発明は上記の実施形態に限定されない。
上記の電流制御手段33では、比例電磁弁28に出力するパルス制御信号S3の周期T及びデューティ比を一定にしてパルス制御信号S3の電圧振幅VAを制御することによって電流ディザ振幅IAを制御していたが、これに限らず、下記に示すような、他の方法でパルス制御信号S3を制御することによって電流ディザ振幅IAを制御してもよい。
電流ディザ振幅IAの制御にあたっては、図9(a)に示すように、パルス制御信号S3の周期T(周波数)を増減してもよいし、図9(b)に示すように、パルス制御信号S3のデューティ比と振幅を増減してもよい。また、図9(c)に示すように、パルス制御信号S3のデューティ比と周期(周波数)を増減してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment.
In the current control means 33, the current dither amplitude IA is controlled by controlling the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 while keeping the cycle T and the duty ratio of the pulse control signal S3 output to the
In controlling the current dither amplitude IA, the period T (frequency) of the pulse control signal S3 may be increased or decreased as shown in FIG. 9A, or the pulse control signal as shown in FIG. 9B. The duty ratio and amplitude of S3 may be increased or decreased. Further, as shown in FIG. 9C, the duty ratio and period (frequency) of the pulse control signal S3 may be increased or decreased.
変換マップ40は、電流ディザ振幅IAに対応した複数の変換線Dを備えているとしているが、これに代え、電流ディザ振幅IAに対しての平均電流とパイロット油の脈動との関係を示す1つの変換線を用いて、当該変換線を、例えば、電流ディザ振幅IAの値に応じてy軸方向(パイロット油の脈動の軸)にシフトすることによって、電流ディザ振幅IAに対する平均電流とパイロット油の脈動との関係を表すようにしてもよい。また、上述した変換線は関数系で表しても、データ系で表すものであってもよい。
The
1 作業機
25 操作部材
26 油圧システム
27 制御弁
28 比例電磁弁
31 制御部
33 電流制御手段
35 高電位形成区間
36 低電位形成区間
IA 電流ディザ振幅
S1 操作信号
S2 制御信号
S3 パルス制御信号
T 周期
VA 電圧振幅
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電流制御手段は、前記油圧アクチュエータ作動時における作動音を抑制すべく、前記比例電磁弁の電流ディザ振幅を所定範囲内に制御し、且つ、前記パイロット油の脈動の脈動が一定となるように前記電流ディザ振幅を前記所定範囲内で補正するように構成されていることを特徴とする作業機の油圧システム。 A hydraulic actuator for performing work, a control valve for supplying hydraulic oil to the hydraulic actuator according to a pilot pressure, a proportional solenoid valve for controlling the pilot pressure of the control valve, and a current of the proportional solenoid valve A hydraulic system for a working machine in which a pilot pressure of the control valve is controlled by the proportional solenoid valve and a hydraulic actuator is operated by hydraulic oil.
The current control means controls the current dither amplitude of the proportional solenoid valve within a predetermined range so as to suppress an operation sound when the hydraulic actuator is operated, and the pulsation of the pilot oil pulsation is constant. A hydraulic system for a working machine, configured to correct the current dither amplitude within the predetermined range.
前記電流制御手段は、前記変換マップにより予め定められた前記平均電流の目標値と予め定められた電流ディザ振幅の目標値とから得られるパイロット油の脈動が変化領域にあるときに、前記電流ディザ振幅の目標値を前記所定範囲内で補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の作業機の油圧システム。 The current control means includes a conversion map showing a relationship between an average current of a proportional solenoid valve and a pulsation of pilot oil with respect to the predetermined current dither amplitude,
The current control means is configured to detect the current dither when the pulsation of the pilot oil obtained from the target value of the average current predetermined by the conversion map and the target value of the predetermined current dither amplitude is in a change region. The hydraulic system for a working machine according to claim 1 or 2, wherein a target value of amplitude is corrected within the predetermined range.
前記電流制御手段は、平均電流の目標値と電流ディザ振幅とを設定した際に、設定した1の電流ディザ振幅に対応する前記変換線から得られた平均電流の目標値に対するパイロット油の脈動が変化領域にあるときに、前記変換線を基準として電流ディザ振幅の目標値を前記所定範囲内で補正することを特徴とする請求項3に記載の作業機の油圧システム。 The conversion map includes a change line indicating a change between the average current and the pilot oil pulsation with respect to a current dither amplitude, and the change line is a change region in which the pilot oil pulsation changes according to the average current. And a constant region where the pulsation of the pilot oil is constant according to the average current,
When the current control means sets the target value of the average current and the current dither amplitude, the pulsation of the pilot oil with respect to the target value of the average current obtained from the conversion line corresponding to the set current dither amplitude is 1. 4. The hydraulic system for a working machine according to claim 3, wherein when in the change region, the target value of the current dither amplitude is corrected within the predetermined range with the conversion line as a reference. 5.
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