JP4802204B2 - 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、油圧式の油圧アクチュエータを快適に作動させつつ油圧アクチュエータの作動に起因する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 problems, the present invention provides a hydraulic system for a working machine that can suppress an operation noise caused by the operation of the hydraulic actuator while comfortably operating the 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制御部とを備え、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、前記制御部は、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る作動音抑制手段を備えており、この作動音抑制手段は、前記比例電磁弁の電流のディザ振幅を一定範囲に収まるように制御して前記作動音を抑制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 control unit 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 actuator is operated by hydraulic fluid. in the control unit includes a suppress operation noise restraining means of the operation noise during operation the hydraulic actuator, the operating noise suppressing unit, to fit a dither amplitude of the current before Symbol proportional solenoid valve within a predetermined range controlled and in that it is configured to suppress the operating sound.
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、当該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, and thus 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ことに着目した。
発明者は、さらに、作動音を抑えるための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、限りなく電流ディザ振幅を抑えると、比例電磁弁の応答性が損なわれることを突き止め、比例電磁弁の応答性が損なわれない程度で作動音を抑えるように電流ディザ振幅を制御することを見出した。
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, thereby suppressing the pulsation of the hydraulic oil. We focused on reducing the fine movement width and finally suppressing the operation noise caused by the operation of the hydraulic actuator.
Furthermore, the inventor further verified the current dither amplitude of the proportional solenoid valve to suppress the operation noise. As a result, it was found that if the current dither amplitude is suppressed as much as possible, the response of the proportional solenoid valve is impaired. It has been found that the current dither amplitude is controlled so that the operation noise is suppressed to the extent that the responsiveness of the valve is not impaired.
前記作動音抑制手段は、前記比例電磁弁の電流を制御するために当該比例電磁弁に出力される前記パルス制御信号の周期及びデューティ比を一定にしてパルス制御信号の振幅を制御することで前記ディザ振幅を前記一定範囲内にするように構成されていることが好ましい。
これによれば、油圧システムの性能の応答速度を維持したまま、油圧アクチュエータの作動音を抑制することができる。
前記作動音抑制手段は、パルス制御信号での電圧変動に関わらず電流のディザ振幅を一定にするように構成されていることが好ましい。
The operating sound suppression means controls the amplitude of the pulse control signal by making the period and duty ratio of the pulse control signal output to the proportional solenoid valve constant in order to control the current of the proportional solenoid valve. It is preferable that the dither amplitude is configured to be within the predetermined range .
According to this, it is possible to suppress the operation sound of the hydraulic actuator while maintaining the response speed of the performance of the hydraulic system.
It is preferable that the operation sound suppressing means is configured to make the dither amplitude of the current constant regardless of the voltage fluctuation in the pulse control signal.
これによれば、例えば、アタッチメントの動作速度を速くするためにパルス制御信号での電圧を上昇させたり、アタッチメントの動作速度を遅くするためにパルス制御信号での電圧を下降させた場合であっても、油圧アクチュエータの作動音を抑制することができる。
前記作動音抑制手段は、前記パルス制御信号での低電位側の電位を上昇させることで当該パルス制御信号の振幅を小さくすることが好ましい。また、前記油圧アクチュエータは、アームの先端側に別途設けられるＳＰ用のアクチュエータであることが好ましい。
According to this, for example, the voltage at the pulse control signal is increased to increase the operation speed of the attachment, or the voltage at the pulse control signal is decreased to decrease the operation speed of the attachment. In addition, the operation sound of the hydraulic actuator can be suppressed.
It is preferable that the operating sound suppression means reduce the amplitude of the pulse control signal by increasing the potential on the low potential side in the pulse control signal. The hydraulic actuator is preferably an SP actuator that is separately provided on the distal end side of the arm.
本発明によれば、油圧アクチュエータを快適に作動させつつ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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operating sound resulting from the action | operation of a hydraulic actuator can be suppressed, operating a hydraulic actuator comfortably.
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９は、バックホー等の作業機を示している。
図９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 9 show a working machine such as a backhoe.
As shown in FIG. 9, 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の電流を制御するもので、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。
比例電磁弁２８を制御するにあたっては、ＰＷＭ制御によって電圧変調させたものを制御信号Ｓ２としており、電圧変調された制御信号Ｓ２によって、比例電磁弁２８の電流は所定の振幅ＩＡ（以降、電流ディザ振幅という）を有したものとなる［図５（ｃ）参照］。
The
When the
本発明では、比例電磁弁２８の電流ディザ振幅ＩＡを所定範囲に制御することによって、油圧シリンダＡが作動したときに発生する作動音を抑制するものとしている。
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。
In the present invention, by controlling the current dither amplitude IA of the
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い。パイロット油の脈動が大きい、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 hydraulic cylinder A operates, since the fluctuation of the current dither amplitude IA is large, the pulsation of the pilot oil generated by the current dither amplitude IA is large. When 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。
本発明では、制御部３１に設けた作動音抑制手段３３でディザ振幅ＩＡを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作動音を抑制している。
次に、制御部（作動音抑制手段）による制御信号の制御、即ち、比例電磁弁２８の電流の制御について図５を用いて説明する。
As a result of conducting various experiments in which the current dither amplitude IA of the
In the present invention, the operation sound is suppressed without impairing the responsiveness of the
Next, control of the control signal by the control unit (operational sound suppression means), that is, control of the current of the
図５（ａ）〜図５（ｂ）は、作動音抑制手段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５（ｃ）は、比例電磁弁２８の電流の変化を示したものである。図５（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５（ａ）〜図５（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。
5 (a) to 5 (b) show the waveform of the output voltage of the control signal S2 output from the operating sound suppression means 33 to the
In the description of suppressing the current dither amplitude IA using FIG. 5A to FIG. 5D, for convenience of explanation, the operation amount of the
図５（ａ）に示すように、作動音抑制手段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５（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、作動音抑制手段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５（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５（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５（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５（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. 5A, the waveform of the control signal S2 output from the operating sound suppression means 33 to the
Specifically, the operating sound suppression means 33 generates the desired voltage V1H in the pulse control signal S3 in FIG. 5B by changing the frequency and duty ratio of the signal in the high potential formation section K1 by PWM control, A desired voltage V1L in the pulse control signal S3 is generated by changing the frequency and duty ratio of the signal in the low potential formation section K2 by PWM control. For convenience of explanation, the control signal S2 as shown in FIG. 5A is referred to as a basic control signal. )
As shown in FIG. 5B, when the waveform of the basic control signal S2 is viewed as a whole, the high potential forming section K1 and the low potential forming 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. 5B is referred to as a pulse control signal S3).
図５（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、作動音抑制手段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。
作動音抑制手段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、作動音抑制手段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（図７参照）。
As shown in FIG. 5C, the current dither amplitude IA of the
The operating sound suppression 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, whereby the current dither amplitude IA ranges from 600 mA to 1000 mA. It is trying to become. In adjusting the amplitude VA of the pulse control signal S3, the operating sound suppression 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 (FIG. 7).
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ＶＨ１する必要がある場合を考えると、次のように作動音抑制手段３３は、パルス制御信号Ｓ３を制御する。
図５（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５（ｂ）に示すように、作動音抑制手段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、作動音抑制手段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 VH1 corresponding to the operation amount of the
As shown in FIG. 5D, when the pulse control signal S3 has a low potential of 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 operating sound suppression means 33 as shown in FIG. Thus, 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 operating noise suppression means 33 ensures the minimum voltage amplitude VA output to the
図６（ａ）は、操作量を変化させた際の作動音抑制手段３３から比例電磁弁２８に出力する基本制御信号Ｓ２の波形を示したもので、図６（ｂ）は、操作量を変化させた際の作動音抑制手段３３から比例電磁弁２８に出力するパルス制御信号Ｓ３の波形を示したものである。図６（ｃ）は、作動音抑制手段３３で制御した際の比例電磁弁２８の電流の変化を示したものである。図６（ａ）〜図６（ｃ）の説明では、説明の便宜上、操作量を増加したり減少させる前の信号（同図左側）の信号を基準に説明する。
図６（ａ）の増加期間Ｔ１に示すように、操作部材２５の操作量を増加させると、制御部３１から比例電磁弁２８に出力する基本制御信号Ｓ２において、高電位形成区間Ｋ１における信号のデューティ比等が操作量に応じて大きくなる。作動音抑制手段３３は、操作量に応じて増加期間Ｔ１における高電位形成区間Ｋ１での信号のデューティ比等が大きくなっても、低電位形成区間Ｋ２の信号の調整によって、図６（ｂ）に示すように、増加期間Ｔ１に対応するパルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡが、６００ｍＡ〜１０００ｍＡとなる範囲内で、電圧振幅ＶＡを一定に保持している。
FIG. 6A shows the waveform of the basic control signal S2 output from the operating sound suppression means 33 to the
As shown in the increase period T1 in FIG. 6A, when the operation amount of the
また、図６（ｂ）の減少期間Ｔ２に示すように、操作部材２５の操作量を減少させると、制御部３１から比例電磁弁２８に出力する基本制御信号Ｓ２において、高電位形成区間Ｋ１でのデューティ比等が操作量に応じて小さくなる。作動音抑制手段３３は、操作量に応じて減少期間Ｔ２における高電位形成区間Ｋ１での信号のデューティ比等が小さくなっても、低電位形成区間Ｋ２の信号の調整によって、図６（ｂ）に示すように、減少期間Ｔ２に対応するパルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡが、６００ｍＡ〜１０００ｍＡとなる範囲内で、電圧振幅ＶＡを一定に保持している。
6B, when the operation amount of the
なお、増加期間Ｔ１や減少期間Ｔ２のぞれぞれにおいて、操作量に応じてデューティ比等が増減するものの、同じ区間内でのＰＷＭ制御による信号のデューティ比は、それぞれ一定となっている。
このように、作動音抑制手段３３は、操作量が変化することによってパルス制御信号Ｓ３（基本制御信号Ｓ２）の電圧変動が生じても、当該パルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡは一定となるように制御しており、電圧変動に関わらず電流ディザ振幅ＩＡは一定になるようにしている。
Note that, in each of the increase period T1 and the decrease period T2, the duty ratio and the like increase or decrease in accordance with the operation amount, but the duty ratio of the signal by the PWM control in the same section is constant.
As described above, the operating sound suppression means 33 is configured so that the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 is constant even if the voltage fluctuation of the pulse control signal S3 (basic control signal S2) occurs due to the change in the operation amount. The current dither amplitude IA is made constant regardless of voltage fluctuations.
これによって、操作部材２５の操作によって比例電磁弁２８に対する制御部３１の制御量の変更があっても、比例電磁弁２８の電流ディザ振幅ＩＡは略一定に保たれ、操作量が変わることによって、作動音が発生することもない。
制御部３１（作動音抑制手段３３）においては、比例電磁弁２８に電圧を供給することで比例電磁弁２８の電流を制御するが、電圧と電流との変換は式（１）〜式（２）を用いて行われる。なお、式（１）〜式（２）は、電圧と電流との変換の関係を数式として示したもので、本発明は、これに限定されない。
Thereby, even if the control amount of the
In the control unit 31 (operational noise suppression means 33), the current of the
式（１）及び式（２）のパルス制御信号Ｓ３の変数は、図５に示すもので、Ｉ1は操作部材２５の操作に対応した比例電磁弁２８の電流値（制御部３１からの指示電流）であり、Ｉ2は比例電磁弁２８の電流ディザ振幅ＩＡの目標値である。また、ｐ1及びｐ2は電流を電圧に変換するための変換係数であって、過去の実績から電流と電圧とを測定してデータ化しておき、変換の際はそのデータ化した値を用いる。
式（１）及び式（２）のα1は、比例電磁弁２８の電流の実績値と比例電磁弁２８の電流の目標値Ｉ2との偏差によって比例電磁弁２８に入力する電流（電圧）を補正するもので、α2は、電流ディザ振幅ＩＡの実績値と電流ディザ振幅ＩＡの目標値との偏差によって比例電磁弁２８の電流ディザ振幅ＩＡ（振幅電圧）を補正する。このような補正は、一般的な、ＰＩＤ制御によって行い、当然の如く、比例電磁弁２８の電流の実績値は、制御部３１にフィードバックされる。
The variables of the pulse control signal S3 in the equations (1) and (2) are shown in FIG. 5, and I 1 is the current value of the
Α 1 in the expressions (1) and (2) is a current (voltage) input to the
比例電磁弁２８を制御するにあたって、電圧及び電流の変換は制御部３１（作動音抑制手段３３）によって、次のように行われる。
操作部材２５の操作量と電流値との変換式又は変換データ等を用いて、操作量に応じて比例電磁弁２８の電流値、即ち、指示電流値Ｉ1を作動音抑制手段３３により決定する。そして、指示電流値Ｉ1及び電圧-電流変換係数ｐ1と、補正係数α1とを用いて電流を電圧に変換する式（１）の右辺の値を作動音抑制手段３３により求める。
また、予め設定された電流ディザ振幅ＩＡの目標値Ｉ2及び電圧-電流変換係数ｐ2と、補正係数α2とを用いて電流を電圧に変換する式（２）の右辺の値を作動音抑制手段３３により求める。なお、電流ディザ振幅ＩＡの目標値は、制御部３１に予め設定された値又は外部から制御部３１へ入力された値を用いる。電流ディザ振幅ＩＡの目標値は、６００ｍＡ〜１０００ｍＡの範囲で決定される。
In controlling the
The operating sound suppression means 33 determines the current value of the
Further, the value on the right side of the expression (2) for converting the current into the voltage using the preset target value I 2 of the current dither amplitude IA, the voltage-current conversion coefficient p 2, and the correction coefficient α 2 is the operating sound. Obtained by the suppression means 33. As the target value of the current dither amplitude IA, a value set in advance in the
式（１）の右辺の値と式（２）の右辺の値とから、パルス制御信号Ｓ３の高電位及び低電位を求める。なお、制御部３１において、出力するパルス制御信号Ｓ３のデューティー比は予め一定に設定することが好ましい。
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（作動音抑制手段３３）で操作量に基づいて比例電磁弁２８の電流が決定され、この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。
From the value on the right side of Equation (1) and the value on the right side of Equation (2), the high potential and low potential of the pulse control signal S3 are obtained. In the
According to the hydraulic system of the present invention, when the
上記の作動音抑制手段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８（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８（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８（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 operating noise suppression means 33 controls the current dither amplitude IA 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. 8A, or the pulse control signal as shown in FIG. 8B. The duty ratio and amplitude of S3 may be increased or decreased. Further, as shown in FIG. 8C, the duty ratio and period (frequency) of the pulse control signal S3 may be increased or decreased.
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 作動音抑制手段
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 (6)
前記制御部は、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る作動音抑制手段を備えており、この作動音抑制手段は、前記比例電磁弁の電流のディザ振幅を一定範囲に収まるように制御して前記作動音を抑制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 of a work 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.
Wherein the control unit includes a suppress operation noise restraining means of the operation noise during operation the hydraulic actuator, the operating noise suppression means, controls the dither amplitude of current before Symbol proportional solenoid valve to fit a predetermined range And the hydraulic system of the working machine is configured to suppress the operation noise.
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