JP2009228794A - Hydraulic system of working machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To comfortably operate a hydraulic actuator (attachment). <P>SOLUTION: This hydraulic system for a working machine includes the hydraulic actuator A for performing operation, a control valve 27 supplying a hydraulic fluid to the actuator according to pilot pressure, a proportional solenoid valve 28 controlling the pilot pressure of the control valve 27, and a control section 31 controlling the proportional solenoid valve 28. The control section 31 is provided with a current control means 33 controlling a current of the proportional solenoid valve 28 by a pulse control signal S3 generated by voltage modulation. The current control means 33 is configured to control the current dither amplitude IA of the proportional solenoid valve 28 by maintaining a cycle and a duty ratio of the pulse control signal S3 constant and changing the amplitude VA of the pulse control signal S3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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。
特開２００７−９２２８５号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a hydraulic system for a working machine that operates an attachment such as an arm or a boom by operating a hydraulic actuator has been disclosed (for example, Patent Document 1).
In the hydraulic system for a working machine disclosed in Patent Document 1, when an operation member provided in a driver's seat is operated, an operation amount of the operation member is input to the control unit, and the control unit applies a voltage corresponding to the operation amount to the proportional solenoid valve. And the proportional solenoid valve is operated by changing the current of the proportional solenoid valve. The attachment is operated by supplying pilot oil to the spool of the control valve by operating the proportional solenoid valve, moving the spool, and supplying predetermined hydraulic oil to the actuator via the control valve.
JP 2007-92285 A

特許文献１の作業機の油圧システムにおいて、アクチュエータを作動させた際に、アクチュエータ（アタッチメント）が操作部材の操作に関係なく微動作してしまう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（アタッチメント）を快適に作動させ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 Patent Literature 1, when the actuator is operated, there is a problem that the actuator (attachment) slightly moves regardless of the operation of the operation member.
In view of the above-described problems, the present invention provides a hydraulic system for a work machine that can comfortably operate a hydraulic actuator (attachment).

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た作業機の油圧システムにおいて、前記制御部は、電圧変調により生成されたパルス制御信号により前記比例電磁弁の電流を制御する電流制御手段を備え、前記電流制御手段は、前記パルス制御信号で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比例電磁弁での電流のディザ振幅を制御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. In a hydraulic system for a work machine including a proportional solenoid valve for controlling the proportional solenoid valve and a control unit for controlling the current of the proportional solenoid valve, the control unit is configured to control the proportional solenoid valve based on a pulse control signal generated by voltage modulation. Current control means for controlling the current, and the current control means controls the amplitude of the pulse control signal with a constant period and duty ratio in the pulse control signal, thereby controlling the dither amplitude of the current in the proportional solenoid valve It is in the point comprised so that it may control.

発明者は、油圧アクチュエータが操作部材の操作に関係なく微動作してしまう原因について様々な観点から検証を行った。
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が生じて作動油が脈動する。この作動油の脈動により油圧アクチュエータが操作部材の操作に関係なく微動作してしまうことになる。 The inventor has verified from various viewpoints the cause of the fine movement of the hydraulic actuator regardless of the operation of the operation member.
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). This current dither amplitude causes the pilot pressure of the pilot oil to fluctuate (pilot oil pulsation). This fluctuation in the pilot pressure causes fluctuations in the flow rate and pressure fluctuations of the hydraulic oil supplied from the control valve to the hydraulic actuator. Pulsates. The pulsation of the hydraulic oil causes the hydraulic actuator to finely operate regardless of the operation of the operation member.

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可及的に抑制してパイロット油の脈動を抑えることによって、油圧アクチュエータの微動作をなくそうと試みた。
発明者は、さらに、比例電磁弁の電流ディザ振幅を可及的に抑制する方法について、様々な角度から検証を行った。
その結果、比例電磁弁に入力するパルス制御信号での周期及びデューティ比を一定にし、且つ、そのパルス制御信号の振幅を制御すれば、パルス制御信号での周波数やデューティ比の変更を行った場合に比べて、簡単でしかも油圧システムの全体の応答速度を低下させることなく、比例電磁弁の電流ディザ振幅を抑制できることを見出した。 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 as much as possible. An attempt was made to eliminate the slight movement of the hydraulic actuator.
The inventor further verified the method of suppressing the current dither amplitude of the proportional solenoid valve as much as possible from various angles.
As a result, if the frequency and duty ratio of the pulse control signal are changed by making the period and duty ratio of the pulse control signal input to the proportional solenoid valve constant and controlling the amplitude of the pulse control signal In comparison with the above, the present inventors have found that the current dither amplitude of the proportional solenoid valve can be suppressed without reducing the overall response speed of the hydraulic system.

前記電流制御手段は、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。
これによれば、例えば、油圧アクチュエータ（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、電流ディザ振幅を抑制することができる。
前記電流制御手段は、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。 The current control means is preferably configured to make the dither amplitude of the current constant regardless of the voltage fluctuation in the pulse control signal.
According to this, for example, the voltage in the pulse control signal is increased to increase the operation speed of the hydraulic actuator (attachment), or the voltage in the pulse control signal is decreased to decrease the operation speed of the attachment. Even in this case, the current dither amplitude can be suppressed.
Preferably, the current control means decreases the amplitude of the pulse control signal by increasing the potential on the low potential side in the pulse control signal.

これによれば、比例電磁弁の動作速度を低下することなく、簡単に電流ディザ振幅を抑制することができる。
また、前記電流制御手段は、前記パルス制御信号での高電位側の電位を下降させることで当該パルス制御信号の振幅を小さくしてもよいし、前記パルス制御信号での低電位側の電位を上昇させると共に、高電位側の電位を下降させることで当該パルス制御信号の振幅を小さくしてもよい。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, the current dither amplitude can be easily suppressed without reducing the operating speed of the proportional solenoid valve.
Further, the current control means may reduce the amplitude of the pulse control signal by lowering the potential on the high potential side in the pulse control signal, or the potential on the low potential side in the pulse control signal. The amplitude of the pulse control signal may be reduced by increasing the potential and decreasing the potential on the high potential side. 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、油圧システムの性能の応答速度を維持したまま、比例電磁弁の電流ディザ振幅を抑制することができ、油圧アクチュエータ（アタッチメント）を快適に作動させることができる。   According to the present invention, the current dither amplitude of the proportional solenoid valve can be suppressed while maintaining the response speed of the performance of the hydraulic system, and the hydraulic actuator (attachment) can be operated 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６は、バックホー等の作業機を示している。
図６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 6 show a working machine such as a backhoe.
As shown in FIG. 6, the work machine (backhoe) 1 includes a lower traveling device 2 and an upper swing body 3.
The traveling device 2 includes a pair of left and right traveling bodies 4 each having a rubber cover, and a crawler traveling device in which both traveling bodies 4 are driven by a traveling motor M is employed. Further, a dozer 5 is provided at the front portion of the traveling device 2.

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 swivel body 3 includes a swivel base 12 supported on the traveling device 2 via a swivel bearing 11 so as to be able to turn left and right around a swivel axis in the vertical direction, and a working device 13 ( Drilling device). On the swivel base 12, an engine 7, a radiator 8, a driver's seat 9, a fuel tank, a hydraulic oil tank, and the like are provided. Further, a cabin 14 surrounding the driver's seat 9 is provided on the turntable 12, and the engine 7 is disposed on the right side in the left-right direction and covered with an open / close bonnet or the like.
The working device 13 includes a swing bracket 17 supported on a support bracket 16 provided at the front portion of the swivel base 12 so as to be offset slightly to the right from the central portion in the left-right direction, and swingable to the left and right around the vertical axis. The boom 18 is pivotally attached to the swing bracket 17 so that the base side is pivotable about a left-right axis, and is supported so as to be swingable up and down, and on the distal end side of the boom 18 about the left-right axis. The arm 19 is pivotally mounted and supported so as to be able to swing back and forth, and a bucket 20 is provided on the tip side of the arm 19 so as to be capable of squeeze dumping.

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 swing bracket 17 is swung by expansion and contraction of a swing cylinder provided in the swivel base 12, and the boom 18 is swung by expansion and contraction of a boom cylinder 22 interposed between the boom 18 and the swing bracket 17. The arm 19 is swung by the expansion and contraction of the arm cylinder 23 interposed between the arm 19 and the boom 18, and the bucket 20 is a bucket cylinder 21 interposed between the bucket 20 and the arm 19. Squeezing and dumping is performed by expanding and contracting.
Instead of the bucket 20, an SP attachment such as a grapple, thumb, breaker, brush cutter, tilt bucket, or rotary grabber can be attached to the tip of the arm 19.

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 an SP actuator for operating the SP attachment is provided at the tip of the arm 19. In the vicinity of the driver's seat 9 or in the cabin 14, there are operating members 25 for operating actuators such as the boom cylinder 22, arm cylinder 23, bucket cylinder 21, and various actuators (various attachments) of the SP actuator. It is supported so as to be swingable in the direction. The operation amount of the operation member 25 is detected by a position meter, a sensor or the like.

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、油圧システムの説明においては、複数のアクチュエータをまとめたものを油圧アクチュエータＡとして説明する。
図１及び図２に示すように、油圧システム２６は、パイロット圧に応じて油圧アクチュエータ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 work machine 1 has a plurality of actuators. However, for the convenience of explanation, in the description of the hydraulic system, a group of a plurality of actuators will be described as a hydraulic actuator A.
As shown in FIGS. 1 and 2, the hydraulic system 26 includes a control valve 27 that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator A according to the pilot pressure, and a pair of proportional electromagnetic valves 28 that control the pilot pressure of the control valve 27. , 28, a first pump 29 for supplying pilot oil to the proportional solenoid valves 28, 28, a second pump 30 for supplying hydraulic oil to the control valve 27, and a controller (controller) for controlling the proportional solenoid valves 28, 28 31).

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。
詳しくは、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 operation member 25 is input to the control unit 31, and a control signal S2 obtained based on the operation signal S1 is a proportional electromagnetic valve 28. , 28.
One proportional solenoid valve 28L supplies a pilot oil of a predetermined pilot pressure to one of the spools to one control valve 27, and the other proportional solenoid valve 28R supplies a predetermined pilot pressure to the other spool of the control valve 27. Pilot oil of pilot pressure is supplied.
Specifically, when the operation member 25 is swung to the left from the neutral position, the control unit 31 outputs a voltage (control signal S2) corresponding to the operation amount of the operation member 25 to the solenoid 32L of the left proportional solenoid valve 28L. The current of the solenoid 32L is controlled. The plunger moves according to the current of the solenoid 32L, and the pilot pressure of the pilot oil supplied to the control valve 27 changes.

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のスプールに対して２方向からパイロット油を供給し、２方向に油圧アクチュエータＡが動作してアタッチメントが作動するものとなっている。 On the other hand, when the operation member 25 is swung to the right side from the neutral position side, the control unit 31 outputs a voltage (control signal S2) corresponding to the operation amount of the operation member 25 to the solenoid 32R of the right proportional solenoid valve 28R. The current of the solenoid 32R is controlled. The plunger moves according to the current of the solenoid 32R, and the pilot pressure of the pilot oil supplied to the control valve 27 changes.
Thus, by operating the proportional solenoid valves 28L and 28R according to the operation amount of the operation member 25, the pilot oil is supplied to the spool of the control valve 27 from two directions, and the hydraulic actuator A operates in two directions. The attachment is activated.

制御部３１は、各比例電磁弁２８，２８の電流を制御する電流制御手段３３を備えている。この電流制御手段３３は、操作部材２５の操作量に応じた電圧を比例電磁弁２８に入力することによって比例電磁弁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。
次に、制御部（電流制御手段）による比例電磁弁の電流の制御について、図３を用いて説明する。 The control unit 31 includes current control means 33 that controls the currents of the proportional solenoid valves 28 and 28. The current control means 33 controls the current of the proportional electromagnetic valve 28 by inputting a voltage corresponding to the operation amount of the operation member 25 to the proportional electromagnetic valve 28. For example, the operation amount of the operation member 25 gradually increases. The output waveform of the control signal S2 is adjusted so that the current of the proportional solenoid valve 28 gradually increases as it increases, and the current of the proportional solenoid valve 28 gradually decreases as the operation amount of the operation member 25 gradually decreases. Thus, the output waveform of the control signal S2 is adjusted.
Next, control of the current of the proportional solenoid valve by the control unit (current control means) will be described with reference to FIG.

図３（ａ）〜図３（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（基本制御信号）の出力電圧の波形を示したものである。図３（ｃ）は、比例電磁弁２８の電流の変化を示したもので、同図の実線は、電流制御手段３３によって電流ディザ振幅ＩＡを抑制した場合の比例電磁弁２８の電流波形を示し、同図の破線は、電流ディザ振幅ＩＡを抑制しなかった場合の比例電磁弁２８の電流波形を示している。図３（ｄ）は、従来のように、電流ディザ振幅ＩＡを抑制しなかった場合での比例電磁弁２８への出力電圧である。なお、図３（ａ）〜図３（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の操作量は一定とする。   3A to 3B show waveforms of the output voltage of the control signal S2 (basic control signal) output from the current control means 33 to the proportional electromagnetic valve 28. FIG. FIG. 3C shows a change in the current of the proportional solenoid valve 28, and the solid line in FIG. 3 shows the current waveform of the proportional solenoid valve 28 when the current dither amplitude IA is suppressed by the current control means 33. The broken line in the figure shows the current waveform of the proportional solenoid valve 28 when the current dither amplitude IA is not suppressed. FIG. 3 (d) shows the output voltage to the proportional solenoid valve 28 when the current dither amplitude IA is not suppressed as in the prior art. In the description of suppressing the current dither amplitude IA with reference to FIGS. 3A to 3D, the operation amount of the operation member 25 is constant for convenience of description.

図３（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３（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３（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。 As shown in FIG. 3A, the waveform of the control signal S2 output from the current control means 33 to the proportional solenoid valve 28 is generated by voltage modulation, and depends on the frequency and duty ratio within a certain interval. As shown in FIG. 3B, the high potential forming section K1 for forming the high potential side of the pulse control signal S3, which is a pulse having a constant period T (frequency), and the pulse control signal S3 And a low potential forming section K2 that forms the low potential side.
Specifically, the current control means 33 generates the desired voltage V1H in the pulse control signal S3 in FIG. 3B 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.

図３（ｂ）に示すように、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、周期Ｔ（周波数）が一定のパルスであるパルス制御信号Ｓ３となる。（説明の便宜上、見かけ上の制御信号をパルス制御信号Ｓ３とする）。
よって、比例電磁弁２８の電流は、電圧変調により生成されたパルス制御信号Ｓ３によって制御される。
図３（ｃ）に示すように、比例電磁弁２８の電流は、パルス制御信号Ｓ３に応じて電流値が変化する、即ち、ディザ振幅（電流ディザ振幅ＩＡ）が存在するものとなっている。電流制御手段３３の制御により電流ディザ振幅ＩＡは可及的に抑制したものとされている。 As shown in FIG. 3B, when the waveform of the control signal S2 is viewed as a whole, the high potential forming section K1 and the low potential forming section K2 are repeated at regular intervals, and apparently the period The pulse control signal S3 is a pulse having a constant T (frequency). (For convenience of explanation, the apparent control signal is referred to as a pulse control signal S3).
Therefore, the current of the proportional solenoid valve 28 is controlled by the pulse control signal S3 generated by voltage modulation.
As shown in FIG. 3C, the current of the proportional solenoid valve 28 changes in current value according to the pulse control signal S3, that is, has a dither amplitude (current dither amplitude IA). The current dither amplitude IA is suppressed as much as possible by the control of the current control means 33.

ここで、電流ディザ振幅ＩＡを可及的に抑制することを考えると、比例電磁弁２８に出力するパルス制御信号Ｓ３の周期Ｔを小さくしてパルス制御信号Ｓ３の周波数を上げたり、デューティ比（τ ／Ｔ）を変更する方法もあるが、本発明の電流制御手段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を変更することによって、電流ディザ振幅ＩＡを抑制している。即ち、電流制御手段３３は、パルス制御信号Ｓ３の周期Ｔは変えず、且つ、パルス制御信号Ｓ３のデューティ比を変えずに、パルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡのみを小さくすることによって電流ディザ振幅ＩＡを抑制している。   Here, considering that the current dither amplitude IA is suppressed as much as possible, the period T of the pulse control signal S3 output to the proportional solenoid valve 28 is reduced to increase the frequency of the pulse control signal S3, or the duty ratio ( Although there is a method of changing (τ / T), the current control means 33 of the present invention makes the cycle T and the duty ratio (τ / T) in the pulse control signal S3 constant, and sets the amplitude VA of the pulse control signal S3. By changing, the current dither amplitude IA is suppressed. That is, the current control means 33 does not change the cycle T of the pulse control signal S3, and does not change the duty ratio of the pulse control signal S3, thereby reducing only the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3, thereby reducing the current dither amplitude. IA is suppressed.

図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、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する場合、従来の技術では、図３（ｄ）に示すように、低電位は零に固定して当該パルス制御信号Ｓ３の電圧振幅は、Ｖ１Ｈ＝ＶＡとていたが、本発明の電流制御手段３３では、同じ電圧Ｖ１Ｈを印可する場合であってもその電圧振幅は小さくなるように制御している（Ｖ１Ｈ≠ＶＡ）。
具体的には、電流制御手段３３は、比例電磁弁２８に出力する電圧が同じ（操作部材２５の操作量が同じ、制御量が同じ）とすると、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を小さくしている。例えば、電流制御手段３３は、高電位形成区間Ｋ１における高電位側の電圧を一定にし、低電位形成区間Ｋ２においてその区間内における周期やデューティ比を大きくして、高電位形成区間Ｋ１での時間（ＰＷＭ制御における高電位の開始から高電位終了までの時間）及び低電位形成区間Ｋ２での時間は変更せずに一定とすることで、電流ディザ振幅ＩＡを小さくする。なお、電流制御手段３３は、パルス制御信号Ｓ３での高電位側の電位を下降させることで、パルス制御信号Ｓ３の振幅を小さくしてもよいし、上述した方法を組み合わせて、電流制御手段３３は、パルス制御信号Ｓ３での低電位側の電位を上昇させると共に、高電位側の電位を下降させることで、パルス制御信号Ｓ３の振幅を小さくしてもよい。 As shown in FIGS. 3B and 3D, when the voltage on the high potential side of the pulse control signal S3 is V1H corresponding to the operation amount of the operation member 25, in the conventional technique, FIG. ), The low potential is fixed to zero and the voltage amplitude of the pulse control signal S3 is V1H = VA. However, the current control means 33 of the present invention applies the same voltage V1H. However, the voltage amplitude is controlled to be small (V1H ≠ VA).
Specifically, if the voltage output to the proportional solenoid valve 28 is the same (the operation amount of the operation member 25 is the same and the control amount is the same), the current control means 33 maintains the high potential in the pulse control signal S3 as it is, By increasing the low potential, the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 is reduced. For example, the current control means 33 makes the voltage on the high potential side in the high potential forming section K1 constant, increases the period and duty ratio in the low potential forming section K2, and increases the time in the high potential forming section K1. The current dither amplitude IA is reduced by keeping the time (from the start of the high potential to the end of the high potential in PWM control) and the time in the low potential formation section K2 unchanged. The current control means 33 may reduce the amplitude of the pulse control signal S3 by lowering the high potential side potential in the pulse control signal S3, or the current control means 33 in combination with the above-described methods. May increase the potential on the low potential side in the pulse control signal S3 and decrease the potential on the high potential side to decrease the amplitude of the pulse control signal S3.

図４（ａ）は、操作量を変化させた際の電流制御手段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４（ｂ）は、操作量を変化させた際の電流制御手段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４（ｃ）は、電流制御手段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４（ａ）〜図４（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４（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。電流制御手段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４（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、増加区間Ｔ１前の振幅と同じ（一定）となるようにしている。 4A shows the waveform of the basic control signal S2 output from the current control means 33 to the proportional solenoid valve 28 when the operation amount is changed. FIG. 4B shows the change in the operation amount. 6 shows the waveform of the pulse control signal S3 output from the current control means 33 to the proportional solenoid valve 28 at the time. FIG. 4C shows the change in the current of the proportional solenoid valve 28 when controlled by the current control means 33. In the description of FIG. 4A to FIG. 4C, for convenience of explanation, the description will be made based on the signal before the increase or decrease of the operation amount (left side of the figure).
As shown in the increase period T1 in FIG. 4A, when the operation amount of the operation member 25 is increased, in the basic control signal S2 output from the control unit 31 to the proportional electromagnetic valve 28, the signal in the high potential formation section K1 is changed. The duty ratio and the like increase according to the operation amount. Even if the duty ratio of the signal in the high potential formation section K1 in the increase period T1 increases in accordance with the operation amount, the current control means 33 adjusts the signal in the low potential formation section K2 as shown in FIG. As shown, the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 corresponding to the increase period T1 is the same (constant) as the amplitude before the increase period T1.

即ち、電流制御手段３３は、操作部材２５の操作量が増加した際、増加期間Ｔ１において、その高電位形成区間Ｋ１の信号のデューティ比等を大きくする一方で、低電位形成区間Ｋ２の信号のデューティ比や周期を調整することによって、パルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡの電圧振幅の割合（高電位と低電位との差）が一定になるようにしている。
また、図４（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。電流制御手段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４（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、減少区間Ｔ２前の振幅と同じとなるようにしている。 That is, when the operation amount of the operation member 25 increases, the current control means 33 increases the duty ratio of the signal of the high potential formation section K1 in the increase period T1, while the signal of the low potential formation section K2 increases. By adjusting the duty ratio and cycle, the ratio of the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 (the difference between the high potential and the low potential) is made constant.
4B, when the operation amount of the operation member 25 is decreased, in the basic control signal S2 output from the control unit 31 to the proportional electromagnetic valve 28, the high potential formation section K1. The duty ratio becomes smaller according to the operation amount. Even if the duty ratio of the signal in the high potential formation section K1 in the decrease period T2 becomes small according to the operation amount, the current control means 33 adjusts the signal in the low potential formation section K2 to adjust the signal in FIG. As shown, the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 corresponding to the decrease period T2 is made the same as the amplitude before the decrease period T2.

即ち、電流制御手段３３は、操作部材２５の操作量が減少した際、減少期間Ｔ２において、その高電位形成区間Ｋ１の信号のデューティ比等を小さくする一方で、低電位形成区間Ｋ２の信号のデューティ比や周期を調整することによって、パルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡの電圧振幅の割合（高電位と低電位との差）が一定になるようにしている。
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。 That is, when the operation amount of the operation member 25 decreases, the current control unit 33 reduces the duty ratio of the signal of the high potential formation section K1 in the decrease period T2, while the signal of the low potential formation section K2 decreases. By adjusting the duty ratio and cycle, the ratio of the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 (the difference between the high potential and the low potential) is made constant.
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.

このように、電流制御手段３３は、操作量が変化することによってパルス制御信号Ｓ３の電圧変動しても当該パルス制御信号Ｓ３の電圧振幅ＶＡは一定なるようにしており、図４（ｃ）に示すように、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。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は略一定に保たれるようになる。
制御部３１（電流制御手段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。 In this way, the current control means 33 keeps the voltage amplitude VA of the pulse control signal S3 constant even if the voltage of the pulse control signal S3 fluctuates due to the change of the manipulated variable, as shown in FIG. As shown, the current dither amplitude IA is made constant regardless of the voltage fluctuation. Thereby, even if the control amount of the control unit 31 with respect to the proportional solenoid valve 28 is changed by the operation of the operation member 25, the current dither amplitude IA of the proportional solenoid valve 28 is kept substantially constant.
In the control unit 31 (current control means 33), the current of the proportional solenoid valve 28 is controlled by supplying a voltage to the proportional solenoid valve 28. The conversion between the voltage and the current is performed by the equations (1) to (2). It is done using. In addition, Formula (1)-Formula (2) showed the relationship of the conversion of a voltage and an electric current as a numerical formula, and this invention is not limited to this.

Figure 2009228794
Figure 2009228794

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 proportional solenoid valve 28 corresponding to the operation of the operation member 25 (instruction from the control unit 31). Current), and I 2 is a target value of the current dither amplitude IA of the proportional solenoid valve 28. P 1 and p 2 are conversion coefficients for converting current into voltage, and the current and voltage are measured and converted into data from past results, and the converted values are used for the conversion. .
Α 1 in the expressions (1) and (2) is a current (voltage) input to the proportional solenoid valve 28 by a deviation between the actual value of the current of the proportional solenoid valve 28 and the target value I 2 of the current of the proportional solenoid valve 28. Α 2 corrects the current dither amplitude IA (amplitude voltage) of the proportional solenoid valve 28 by the deviation between the actual value of the current dither amplitude IA and the target value of the current dither amplitude IA. Such correction is performed by general PID control. As a matter of course, the actual value of the current of the proportional solenoid valve 28 is fed back to the control unit 31.

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（電流制御手段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を電流制御手段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）の右辺の値を電流制御手段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）の右辺の値を電流制御手段３３により求める。なお、電流ディザ振幅ＩＡの目標値Ｉ2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。 In controlling the proportional solenoid valve 28, voltage and current are converted by the control unit 31 (current control means 33) as follows.
The current control means 33 determines the current value of the proportional solenoid valve 28, that is, the command current value I 1 according to the operation amount, using a conversion formula or conversion data between the operation amount of the operation member 25 and the current value. Then, the current control means 33 obtains the value on the right side of the equation (1) for converting the current into the voltage using the command current value I 1, the voltage-current conversion coefficient p 1, and the correction coefficient α 1 .
Further, the current control is performed on the value on the right side of 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. Obtained by means 33. As the target value I 2 of the current dither amplitude IA, a value preset in the control unit 31 or a value input to the control unit 31 from the outside is used.

電流ディザ振幅ＩＡの目標値Ｉ2は、パイロット油のパイロット圧が変動を極力抑えられる値に設定されている。例えば、電流ディザ振幅ＩＡによって、パイロット圧が変動しても作動油の圧力や流量が殆ど変動しなかったり、パイロット圧の変動により作動油の圧力や流量が変動しても、その作動油の圧力や流量の変動が非常に小さく、油圧アクチュエータＡを大きく作動させるものではない程度に、前記電流ディザ振幅ＩＡの目標値は定められている。この実施形態では、電流ディザ振幅ＩＡの目標値は８００ｍＡ±２００ｍＡ（６００ｍＡ〜１０００ｍＡ）に設定されるもので、電流ディザ振幅ＩＡを制御する際は、目標値の範囲内から１の値（例えば、８００ｍＡ）を選択して、比例電磁弁２８の電流ディザ振幅ＩＡを常に一定にする。 The target value I 2 of the current dither amplitude IA is set to a value that can suppress the fluctuation of the pilot pressure of the pilot oil as much as possible. For example, even if the pilot pressure changes due to the current dither amplitude IA, the hydraulic oil pressure and flow rate hardly change, or even if the hydraulic oil pressure and flow rate change due to the pilot pressure change, the hydraulic oil pressure Further, the target value of the current dither amplitude IA is determined to such an extent that the fluctuation of the flow rate is very small and the hydraulic actuator A is not operated largely. In this embodiment, the target value of the current dither amplitude IA is set to 800 mA ± 200 mA (600 mA to 1000 mA), and when controlling the current dither amplitude IA, a value of 1 (for example, from within the range of the target value) 800 mA) is selected to keep the current dither amplitude IA of the proportional solenoid valve 28 constant.

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２６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、電流ディザ振幅ＩＡの目標値によって定められているので、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、電流ディザ振幅ＩＡが変化されることなく一定に保たれるものとなっている。 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 control unit 31, the duty ratio of the output pulse control signal S3 is preferably set to be constant in advance.
According to the hydraulic system 26 of the present invention, when the operation member 25 is operated, the operation amount is input to the control unit 31, and the current of the proportional solenoid valve 28 is changed based on the operation amount by the control unit 31 (current control means 33). The proportional solenoid valve 28 is controlled by the pulse control signal S3 determined and determined to flow this current. At this time, since the current dither amplitude IA of the proportional solenoid valve 28 is determined by the target value of the current dither amplitude IA, even if the voltage of the pulse control signal S3 varies depending on the operation amount of the operation member 25, the current dither amplitude. The IA is kept constant without being changed.

油圧システムの制御部の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the control part of a hydraulic system. 油圧システムの油圧経路の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the hydraulic path of a hydraulic system. 制御信号の出力電圧と比例電磁弁の電流との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the output voltage of a control signal, and the electric current of a proportional solenoid valve. 制御信号の出力電圧を変化させた際の出力電圧と比例電磁弁の電流との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the output voltage at the time of changing the output voltage of a control signal, and the electric current of a proportional solenoid valve. パルス制御信号の説明図である。It is explanatory drawing of a pulse control signal. 作業機の全体側面図である。It is the whole working machine side view.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Work implement 25 Operation member 26 Hydraulic system 27 Control valve 28 Proportional solenoid valve 31 Control part 33 Current control means 35 High potential formation section 36 Low potential formation section IA Current dither amplitude S1 Operation signal S2 Control signal S3 Pulse control signal T Period VA Voltage amplitude

Claims (6)

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た作業機の油圧システムにおいて、
前記制御部は、電圧変調により生成されたパルス制御信号により前記比例電磁弁の電流を制御する電流制御手段を備え、前記電流制御手段は、前記パルス制御信号で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比例電磁弁での電流のディザ振幅を制御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 In a hydraulic system of a work machine provided with a control unit,
The control unit includes a current control unit that controls a current of the proportional solenoid valve by a pulse control signal generated by voltage modulation, and the current control unit makes a period and a duty ratio in the pulse control signal constant. A hydraulic system for a working machine configured to control a dither amplitude of a current in the proportional solenoid valve by controlling an amplitude of a pulse control signal. 前記電流制御手段は、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を特徴とする請求項１に記載の作業機の油圧システム。   2. The hydraulic system for a working machine according to claim 1, wherein the current control unit is configured to make a dither amplitude of the current constant regardless of a voltage variation in a pulse control signal. 前記電流制御手段は、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。   3. The hydraulic system for a working machine according to claim 1, wherein the current control unit reduces the amplitude of the pulse control signal by increasing a potential on a low potential side in the pulse control signal. 前記電流制御手段は、前記パルス制御信号での高電位側の電位を下降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。   3. The hydraulic system for a working machine according to claim 1, wherein the current control unit reduces the amplitude of the pulse control signal by lowering a high potential side potential in the pulse control signal. 前記電流制御手段は、前記パルス制御信号での低電位側の電位を上昇させると共に、高電位側の電位を下降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 increases the potential on the low potential side in the pulse control signal and decreases the amplitude of the pulse control signal by decreasing the potential on the high potential side. 2. The hydraulic system for a work machine according to 2. 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を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の作業機の油圧システム。   The hydraulic system for a working machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydraulic actuator is an SP actuator separately provided on a distal end side of an arm.
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