JP2010133471A - Accumulator control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば油圧ショベルなどの作業機械の油圧回路に備えられ、油圧管路に発生する油圧脈動を低減するためのアキュムレータの制御装置に関する。 The present invention relates to an accumulator control device that is provided in a hydraulic circuit of a work machine such as a hydraulic excavator and reduces hydraulic pulsation generated in a hydraulic pipeline.
一般に、アキュムレータは内部に圧縮性気体、例えば窒素ガスを所定の封入圧で封入したガス室と、作動油を蓄積する油室とを備えている。そしてガス室と油室は、移動あるいは変形可能な隔壁により区画され、さらに油室は作動油の流入流出が可能なようにポートを備えている。このポートから油室に高圧の作動油が流入することで隔壁が移動あるいは変形して、ガス室内のガスが圧縮され、圧縮エネルギが蓄積される。 Generally, an accumulator includes a gas chamber in which a compressible gas, for example, nitrogen gas is sealed at a predetermined sealing pressure, and an oil chamber in which hydraulic oil is accumulated. The gas chamber and the oil chamber are partitioned by a movable or deformable partition, and the oil chamber is provided with a port so that hydraulic oil can flow in and out. When the high pressure hydraulic oil flows into the oil chamber from this port, the partition wall moves or deforms, the gas in the gas chamber is compressed, and the compression energy is accumulated.
作業機械の油圧回路にアキュムレータを備える目的の一つとして、油圧ポンプにより発生する油圧脈動の吸収が挙げられる。作業機械に用いられる油圧ポンプは、エンジンにより駆動される回転軸と一体に回転するシリンダブロック内に軸方向に伸長する複数のシリンダが等間隔に形成される構造となっており、これらのシリンダがシリンダブロックの回転につれて順次作動油を吸入・吐出することでポンプ作用を実現しているため、作動油の吐出圧は規則的に変動する。この規則的な圧力変動は一定の周波数を持っており、この圧力変動が油圧脈動である。油圧脈動の影響は、作動油の供給先である油圧シリンダなどの油圧アクチュエータに及ぶ。油圧脈動の低減を目的とした従来技術では、油圧ポンプの吐出ポートとアクチュエータの例えばボトム側を接続する管路に対して、油圧アクチュエータと並列に、開閉弁を介してアキュムレータが備えられる構成が用いられている。 One of the purposes of providing an accumulator in a hydraulic circuit of a work machine is to absorb hydraulic pulsation generated by a hydraulic pump. A hydraulic pump used in a work machine has a structure in which a plurality of cylinders extending in the axial direction are formed at equal intervals in a cylinder block that rotates integrally with a rotating shaft driven by an engine. Since the pump action is realized by sequentially sucking and discharging the hydraulic oil as the cylinder block rotates, the discharge pressure of the hydraulic oil fluctuates regularly. This regular pressure fluctuation has a constant frequency, and this pressure fluctuation is a hydraulic pulsation. The influence of hydraulic pulsation extends to a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder to which hydraulic oil is supplied. In the prior art aimed at reducing hydraulic pulsation, a configuration is used in which an accumulator is provided via an on-off valve in parallel with the hydraulic actuator for the pipeline connecting the discharge port of the hydraulic pump and the bottom side of the actuator, for example. It has been.
アキュムレータの最低作動圧力と最高作動圧力は、ガス室に封入した圧縮性気体の量や封入圧並びにガス室及び隔壁の構造や強度などの物理的条件から一義的に決まる。作動油圧力が最低作動圧力以下の場合、もし気体の封入圧よりも作動油圧力がさらに低ければ、気体が膨張させられるため、隔壁が移動あるいは変形させられて隔壁が破損する可能性がある。また作動油が最高作動圧力以上の場合も、過大な圧力により隔壁が破損する恐れがあるため、これを避けなければならない。 The minimum operating pressure and the maximum operating pressure of the accumulator are uniquely determined from physical conditions such as the amount and pressure of the compressible gas sealed in the gas chamber and the structure and strength of the gas chamber and the partition wall. When the hydraulic oil pressure is lower than the minimum operating pressure, if the hydraulic oil pressure is lower than the gas sealing pressure, the gas is expanded, so that the partition wall may be moved or deformed, and the partition wall may be damaged. Also, if the hydraulic fluid is higher than the maximum operating pressure, this should be avoided because the partition wall may be damaged by excessive pressure.
上記の問題の解決のため、油圧ポンプとアキュムレータを接続する構成において介在する開閉弁を、管路内の圧力があらかじめ設定した圧力の上限以上あるいは下限以下の場合に開閉弁を閉じるように制御することで、隔壁の破損を回避させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。ここで上限は物理的な最高作動圧力よりも低く、また下限は物理的な最低作動圧力よりも高く設定されることにより、アキュムレータに過大あるいは過小な圧力が作用することを防ぐことができる。例えば、アキュムレータの最高作動圧力が38MPa、最低作動圧力が8MPaの場合、開閉弁制御のための設定圧力として、上限を35MPa、下限を10MPaとするなどであり、ある程度のマージンを設けて設定される。
前述した従来技術では、アキュムレータの作動可能圧力範囲内で設定した圧力設定値により開閉弁の動作を決定しているため、下記のような問題が生じることになる。 In the above-described prior art, the operation of the on-off valve is determined based on the pressure set value set within the operable pressure range of the accumulator. Therefore, the following problems occur.
即ち、例えば作業機械が油圧ショベルであるような場合、油圧ポンプの油圧脈動が作業機械の運転室内で操作するオペレータに顕著に認識されるのは、油圧アクチュエータで駆動されるブームやアーム、バケットなどが駆動中に油圧脈動により共振して騒音を発生する場合である。この共振による騒音は、例えばブームは油圧脈動の基本波で共振しやすいが、アームは基本波の二次高調波で共振しやすいといった、構造部材毎に特有の共振モードが存在すること、油圧アクチュエータの中でも油圧シリンダの場合は特に、伸縮状態により駆動される構造部材の共振モードも変化するなど、油圧ポンプの油圧管路内の静圧の変化とは相関が低い。また作業機械の多くは可変容量式の油圧ポンプを搭載しているが、この場合、油圧脈動の基本波と高調波の比率も容量によって変化する。このように共振による騒音は、油圧管路内の静圧の変化とは相関が低く、特に油圧管路内の静圧が低い時でも油圧脈動による騒音が発生するため、油圧管路内の圧力に応じた開閉弁制御では騒音低減に限界がある。 That is, for example, when the work machine is a hydraulic excavator, the hydraulic pulsation of the hydraulic pump is remarkably recognized by an operator operating in the operating room of the work machine, such as a boom, an arm, or a bucket driven by a hydraulic actuator. This is a case where noise is generated by resonance due to hydraulic pulsation during driving. Noise due to this resonance, for example, the boom tends to resonate with the fundamental wave of hydraulic pulsation, but the arm tends to resonate with the second harmonic of the fundamental wave. In particular, in the case of a hydraulic cylinder, there is a low correlation with the change in the static pressure in the hydraulic line of the hydraulic pump, such as the resonance mode of the structural member driven by the expansion / contraction state also changing. Many work machines are equipped with variable displacement hydraulic pumps. In this case, the ratio between the fundamental wave and the harmonics of the hydraulic pulsation varies depending on the capacity. Thus, the noise due to resonance has a low correlation with the change in the static pressure in the hydraulic pipeline, and particularly the noise in the hydraulic pipeline is generated even when the static pressure in the hydraulic pipeline is low. There is a limit to noise reduction in on-off valve control according to the above.
本発明は、前述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、油圧脈動に起因する騒音を稼働状況に適応して効果的に低減できるアキュムレータ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an accumulator control device that can effectively reduce noise caused by hydraulic pulsation in accordance with operating conditions. .
この目的を達成するために、本発明に係るアキュムレータ制御装置では、油圧アクチュエータと、回転可能に設けられた回転軸と周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成され前記回転軸と一体に回転するシリンダブロックを備え、前記油圧アクチュエータを駆動する作動油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出ポートと開閉弁を介して接続されるアキュムレータとを有する作業機械に備えられ、前記開閉弁により前記アキュムレータの蓄圧動作を制御するアキュムレータ制御装置において、運転室内の騒音の音圧レベルが所定の閾値を超えた時に、前記開閉弁を開状態に制御する開閉弁制御手段を設けることを特徴としている。 In order to achieve this object, in the accumulator control device according to the present invention, a hydraulic actuator and a rotary shaft provided rotatably are formed with a plurality of cylinders extending in the axial direction and spaced apart in the circumferential direction. A hydraulic pump that supplies hydraulic oil that drives the hydraulic actuator, and an accumulator connected via a discharge port of the hydraulic pump and an opening / closing valve. In the accumulator control device that controls the pressure accumulating operation of the accumulator by the on-off valve, provided is an on-off valve control means for controlling the on-off valve in an open state when a sound pressure level of noise in the cab exceeds a predetermined threshold value. It is characterized by.
このように構成した本発明では、油圧管路内の圧力によらず、運転室内の騒音の音圧レベルが所定の閾値を超えた場合に開閉弁が開となることで、アキュムレータが油圧ポンプからの接続管路に連通され、油圧ポンプの油圧脈動に起因する騒音が低減される。これにより油圧脈動に起因する騒音を低減する目的のために、騒音の大小を間接的に管路内の圧力として検出して開閉弁を制御することなく、油圧脈動に起因する騒音の音圧レベルとして直接的に検出し、作業機械の稼動状況に適応して開閉弁を制御することが可能となる。 In the present invention configured as described above, the on-off valve is opened when the sound pressure level of noise in the cab exceeds a predetermined threshold regardless of the pressure in the hydraulic pipeline, so that the accumulator is removed from the hydraulic pump. The noise caused by hydraulic pulsation of the hydraulic pump is reduced. For the purpose of reducing noise caused by hydraulic pulsation, the sound pressure level of noise caused by hydraulic pulsation is detected without indirectly detecting the magnitude of the noise as pressure in the pipeline and controlling the on-off valve. As a result, it is possible to control the on-off valve in accordance with the operating state of the work machine.
また、本発明に係るアキュムレータ制御装置では、前記開閉弁制御装置は、前記油圧ポンプと前記開閉弁とを接続する管路内の圧力が、前記アキュムレータのガス室の最低作動圧力よりも高く設定した下限値よりも高圧の場合に開状態に制御する一方、前記油圧管路内の圧力が前記アキュムレータの前記ガス室の前記下限値と前記最低作動圧力の間にある時は、前記運転室内の騒音の音圧レベルが前記所定の閾値を超えた場合に前記開閉弁を開状態に制御することを特徴としている。 Further, in the accumulator control device according to the present invention, the on-off valve control device sets the pressure in the pipe line connecting the hydraulic pump and the on-off valve to be higher than the minimum operating pressure of the gas chamber of the accumulator. When the pressure in the hydraulic line is between the lower limit value and the minimum operating pressure of the gas chamber of the accumulator, the noise in the cab is controlled when the pressure in the hydraulic line is between the lower limit value and the minimum operating pressure. When the sound pressure level exceeds the predetermined threshold, the on-off valve is controlled to be opened.
このように構成した本発明では、運転室内の騒音が所定の閾値を超えた場合に開閉弁が開となる制御において、アキュムレータのガス室の最低作動圧力よりも高く設定した下限値よりも高圧の場合に開状態に制御することを優先しており、管路内の圧力がこの下限値と最低作動圧力の間にある時は、前記運転室内の騒音の音圧レベルが前記所定の閾値を超えた場合に前記開閉弁を開状態に制御することで、下限値と最低作動圧力の間のマージンを有効に利用して、開閉弁の開動作範囲を拡大することができる。 In the present invention configured as described above, in the control in which the on-off valve is opened when the noise in the cab exceeds a predetermined threshold value, the pressure is higher than the lower limit set higher than the minimum operating pressure of the gas chamber of the accumulator. If the pressure in the pipeline is between the lower limit value and the minimum operating pressure, the sound pressure level of the noise in the cab exceeds the predetermined threshold value. In such a case, by controlling the on-off valve to the open state, it is possible to effectively utilize the margin between the lower limit value and the minimum operating pressure, thereby expanding the open operation range of the on-off valve.
また、本発明に係るアキュムレータ制御装置では、前記開閉弁制御手段は、前記油圧ポンプが停止の場合は、前記開閉弁を閉状態に制御することを特徴としている。このように構成した本発明では、エンジンで回転駆動される油圧ポンプの停止中、すなわち作業車両の停止中にアキュムレータが管路に連通されて不用意に蓄圧動作を行い、油圧アクチュエータを作動させてしまうことを防止できる。 In the accumulator control device according to the present invention, the on-off valve control means controls the on-off valve to be closed when the hydraulic pump is stopped. In the present invention configured as described above, the accumulator communicates with the pipe line while the hydraulic pump that is rotationally driven by the engine is stopped, that is, when the work vehicle is stopped. Can be prevented.
さらに、本発明に係るアキュムレータ制御装置では、前記開閉弁制御手段は、前記運転室内の騒音を検出する騒音検出手段を備え、前記油圧ポンプの1秒あたりの回転数あるいは前記油圧ポンプを駆動するエンジンの1秒あたりの回転数と、前記油圧ポンプの前記シリンダブロックに内蔵される前記複数のシリンダ数との積を基本波の周波数とし、この基本波及びその整数倍の周波数となる高調波を前記騒音のスペクトルから抽出する抽出手段を備え、この抽出手段により抽出された騒音成分の音圧レベルに対して、それぞれに独立した閾値を設定し、前記基本波及び高調波のいずれか一つ以上が各々の音圧レベルの閾値を超えた場合に、前記開閉弁を開状態に制御することを特徴としている。 Further, in the accumulator control device according to the present invention, the on-off valve control means includes a noise detection means for detecting noise in the cab, and the number of rotations per second of the hydraulic pump or an engine for driving the hydraulic pump Is the product of the number of rotations per second and the number of cylinders built in the cylinder block of the hydraulic pump as the fundamental frequency, and the fundamental and the harmonic that is an integral multiple of the fundamental are An extraction means for extracting from the spectrum of the noise, and for each of the sound pressure levels of the noise components extracted by the extraction means, an independent threshold is set, and at least one of the fundamental wave and the harmonic wave is When the threshold value of each sound pressure level is exceeded, the on-off valve is controlled to be opened.
このように構成した本発明では、油圧ポンプから吐出される圧油に発生する脈動の周波数f(Hz)は、油圧ポンプのシリンダブロック内のピストンの本数をn、油圧ポンプの1秒あたりの回転数をN、基本波の周波数を1として周波数の次数をi(i=1,2,3・・・)とすると、f=n×N×i(Hz)と表せることから、油圧ポンプの回転数が得られれば、これらの周波数において発生する油圧脈動に起因する騒音成分を、騒音検出手段から得られる他の環境騒音なども含む騒音全体のスペクトルから、上記の式に基づく簡単な演算により抽出することができ、油圧脈動に起因する騒音に対して基本波及び高調波それぞれに独立して音圧レベルの閾値を設定することにより、他の周波数成分を持つ騒音による誤動作の虞なく、精度よく開閉弁を制御することが可能になる。 In the present invention configured as described above, the frequency f (Hz) of pulsation generated in the pressure oil discharged from the hydraulic pump is determined by the number of pistons in the cylinder block of the hydraulic pump being n and the rotation of the hydraulic pump per second. If the number is N, the frequency of the fundamental wave is 1, and the frequency order is i (i = 1, 2, 3,...), It can be expressed as f = n × N × i (Hz). If the number is obtained, the noise component due to the hydraulic pulsation generated at these frequencies is extracted from the spectrum of the entire noise including other environmental noise obtained from the noise detection means by a simple calculation based on the above formula. By setting a threshold for the sound pressure level independently for each of the fundamental wave and harmonics for noise caused by hydraulic pulsation, there is no risk of malfunction due to noise having other frequency components, with high accuracy. It becomes possible to control the on-off valve.
また、本発明に係るアキュムレータ制御装置では、前記開閉弁は電磁比例弁であることを特徴としている。このように構成した本発明では、開閉弁の開度を可変できることから、アキュムレータに供給する作動油量を調整できるので、アキュムレータの動作を効率化することができる。 In the accumulator control device according to the present invention, the on-off valve is an electromagnetic proportional valve. In the present invention configured as described above, since the opening degree of the on-off valve can be varied, the amount of hydraulic oil supplied to the accumulator can be adjusted, so that the operation of the accumulator can be made efficient.
本発明は、油圧アクチュエータと、回転可能に設けられた回転軸と周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成され回転軸と一体に回転するシリンダブロックを備え、油圧アクチュエータを駆動する作動油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出ポートと開閉弁を介して接続されるアキュムレータとを有する作業機械に備えられ、開閉弁によりアキュムレータの蓄圧動作を制御するアキュムレータ制御装置において、運転室内の騒音が所定の閾値を超えた場合には、開閉弁を開状態に制御する開閉弁制御手段を備えたことから、油圧ポンプの油圧脈動に起因する騒音を管路内の圧力として検出することなく、実際に発生する運転室内の騒音の音圧レベルに応じてアキュムレータの動作を制御することが可能となり、油圧脈動に起因する騒音を稼働状況に適応して低減させることができる。これにより、オペレータの操作の妨げになる騒音を従来に比べて低減させることができる。 The present invention includes a hydraulic actuator and a cylinder block that is formed with a plurality of cylinders extending in the axial direction and spaced apart from a rotating shaft that is rotatably provided, and that rotates integrally with the rotating shaft. In an accumulator control device that is provided in a work machine having a hydraulic pump that supplies hydraulic oil to be supplied and an accumulator connected via a discharge port of the hydraulic pump and an on-off valve, and that controls an accumulator pressure accumulation operation by the on-off valve, When the noise in the cab exceeds a predetermined threshold, an on-off valve control means is provided to control the on-off valve to open, so that noise caused by hydraulic pulsation of the hydraulic pump is detected as pressure in the pipeline. It is possible to control the operation of the accumulator according to the sound pressure level of the noise in the cab that actually occurs. The noise caused by the movement can be reduced to adapt to operational status. Thereby, the noise which becomes obstructive of an operator's operation can be reduced compared with the past.
以下、本発明に係るアキュムレータ制御装置を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out an accumulator control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るアキュムレータ制御装置の一実施形態を備えた油圧ショベルの側面図である。図1に示した油圧ショベルは、走行体1と、走行体1上に旋回可能に設けた旋回体2と、旋回体2のフロント部にブームシリンダ3によって回動可能に設けたブーム4と、ブーム4の先端にアームシリンダ5によって回動可能に連結されたアーム6と、アーム6の先端にバケットシリンダ7によって回動可能に連結されたバケット8により構成され、さらにはキャブ仕様の油圧ショベルであって、運転室となる密閉型のキャブボックス9を備えている。ブーム4やアーム6、バケット8は各々ブームシリンダ3、アームシリンダ5、バケットシリンダ7に連結されているため、例えば後述する油圧ポンプ12からブームシリンダ5に供給される作動油の脈動がブーム4を共振させ、騒音を発生させる。アーム6やバケット8についても同様に騒音を発生するが、またそれぞれの共振モードは、基本周波数とその整数倍の高調波の比率が異なり、稼働状況によっても変化する。図1に示した実施形態では、運転室となるキャブボックス9内に騒音検出手段であるマイクロホン20を備えている。マイクロホン20は、キャブボックス9内ではなく、旋回体2の後部にあるエンジン室10に設けることも考えられるが、その場合はエンジン室10内に設けられた図示しない空冷ファンや水冷ポンプなどが、後述するエンジン11及び油圧ポンプ12と無関係に回転するにもかかわらず、たまたま同じ周波数で回転する場合もあり、その騒音をマイクロホン20が拾うと後述するアキュムレータ17を制御する際に誤動作の原因となるため、マイクロホン20はキャブボックス9内に設けるのがよい。
FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator provided with an embodiment of an accumulator control device according to the present invention. The hydraulic excavator shown in FIG. 1 includes a
図2は、本発明に係るアキュムレータ制御装置を含む一実施形態の主要構成を示す構成図である。本実施形態では、図1に示すエンジン室10内に備えられるエンジン11と、油圧ポンプ12と、方向切換弁13及び油圧シリンダ14を備えている。実際の油圧ショベルは、油圧シリンダあるいは油圧モータである油圧アクチュエータ及び油圧ポンプを複数備えているが、図2では、前述した図1に示すブームシリンダ3、アームシリンダ5、バケットシリンダ7などを代表する形で1系統の油圧回路を構成する油圧シリンダ14及び油圧ポンプ12として簡略化している。さらに油圧脈動低減機構として、開閉弁16と、アキュムレータ17と、アキュムレータ制御装置18とを備えている。アキュムレータ制御装置18は、圧力検出手段18Aと、設定圧力入力手段18Bと、電磁弁制御手段18Cと、脈動成分抽出手段18Dと、音圧閾値入力手段18Eから構成される。圧力検出手段18Aには圧力センサ19が、脈動成分抽出手段18Dには騒音検出手段であるマイクロホン20及び電子制御ユニット(以下ECUと称す)21が接続されている。なお、マイクロホン20は図1に示したように、キャブボックス9内に備えられている。
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment including an accumulator control device according to the present invention. In the present embodiment, an
まず基本的な動作を説明する。エンジン11が回転軸に直結した油圧ポンプ12を回転駆動し、油圧ポンプ12により吐出された作動油が方向切換弁13を介して油圧シリンダ14の例えばロッド側室に供給され、逆にボトム側室から排出された作動油はタンク15に導かれる。図2に示すように、油圧ポンプ12は油圧シリンダ14だけでなく、開閉弁16を介してアキュムレータ17にも接続されており、開閉弁16を開閉することにより、アキュムレータ17への連通状態を制御して油圧ポンプ12の油圧脈動を低減させる。
First, the basic operation will be described. The
開閉弁16は、アキュムレータ制御装置18が内蔵する電磁弁制御手段18Cと接続されており、これによりアキュムレータ17の連通状態が制御される。なお本実施形態では、開閉弁16は電磁比例弁を用いており、開度を可変することができるが、開度が固定のオンオフ弁を用いることを妨げるものではない。
The on-off
またアキュムレータ制御装置18には、油圧ポンプ12と方向切換弁13の間の油圧管路における圧力を検出する圧力センサ19からの信号が読み込まれる圧力検出手段18Aが内蔵される。ここでアキュムレータ制御装置18には、アキュムレータ17を動作させる圧力範囲を設定する設定圧力入力手段18Bが備えられているので、設定下限値と設定上限値を入力することで、安全マージンを見込んだ開閉弁16の動作範囲を設定することができる。圧力検出手段18Aは時々刻々の圧力を監視し、開閉弁16を制御するのに必要な圧力情報を電磁弁制御手段18Cに電気信号として送信する。
Further, the
さらにアキュムレータ制御装置18には、マイクロホン20により測定したキャブボックス9内の騒音スペクトルが読み込まれる脈動成分抽出手段18Dが内蔵され、ここにはエンジン11に搭載したECU21からのエンジン回転数信号も読み込まれる。油圧脈動による騒音の周波数は本来ポンプの回転数に依存するが、作業機械に用いる油圧ポンプ12は図2に示すようにエンジン11に直結されているので、エンジン回転数をポンプの回転数と置き換えてよいし、一般にエンジンには制御用のECU21があらかじめ備えられているので、ECU21からの検出信号を用いるのが簡便であるが、独立した回転センサを備えることにより油圧ポンプ12の回転数を直接検出してもよい。脈動成分抽出手段18Dは読み込んだエンジン回転数と、あらかじめ決まっている油圧ポンプ12のシリンダブロック内のシリンダ数から油圧脈動の基本波及び高調波の周波数を算出し、これらの周波数に相当する成分をマイクロホン20から得た騒音のスペクトルから抽出する。抽出された各成分の音圧レベルは、開閉弁16を制御するのに必要な騒音情報として、エンジンの回転数とともに、電磁弁制御手段18Cに電気信号の形で送信される。またアキュムレータ制御装置18には、アキュムレータ17を動作させる騒音の音圧レベルの閾値を設定する音圧閾値入力手段18Eが備えられ、油圧脈動による騒音の基本波及び高調波の各々に対して独立して音圧レベルの閾値を設定することができる。
Further, the
図3は、本発明に係るアキュムレータ制御装置18の制御に係る処理手順を示すフローチャートである。まずスタート後ステップS1で、脈動成分抽出手段18Dは、ECU21により計測したエンジン11の回転数を読み込む。その後ステップS2に進み、電磁弁制御手段18Cは、読み込まれた回転数よりエンジン11が停止しているかどうかの判定を行う。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure related to the control of the
ステップS2で、電磁弁制御手段18Cが、エンジン11が停止していると判定した場合はステップS14に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を閉じる「閉」信号を送る。その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。
If the electromagnetic valve control means 18C determines in step S2 that the
またステップS2で、電磁弁制御手段18Cが、エンジンン11が回転していると判定した場合は、ステップS3に進み、圧力検出手段18Aは、圧力センサ19から管路内圧力を読み込む。その後ステップS4に進み、電磁弁制御手段18Cは、読み込んだ圧力がアキュムレータ17の設定上限値以上かどうかを判定する。
If the solenoid valve control means 18C determines in step S2 that the
ステップS4で、圧力がアキュムレータ17の設定上限値以上であると判定した場合はステップS14に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を閉じる「閉」信号を送る。その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。
When it is determined in step S4 that the pressure is equal to or higher than the set upper limit value of the
ステップS4で、電磁弁制御手段18Cが、圧力がアキュムレータ17の設定上限値に満たないと判定した場合は、ステップS5に進み、電磁弁制御手段18Cは、圧力がアキュムレータ17を動作させる設定下限値以上かどうかを判定する。
When the solenoid valve control means 18C determines in step S4 that the pressure does not reach the set upper limit value of the
ステップS5で、電磁弁制御手段18Cが、圧力がアキュムレータ17を動作させる設定下限値以上と判定した場合は、ステップS13に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を開く「開」信号を送る。その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。
In Step S5, when the solenoid valve control means 18C determines that the pressure is equal to or higher than the set lower limit value for operating the
次にステップS5で、電磁弁制御手段18Cが、圧力がアキュムレータ17を動作させる設定下限値に満たないと判定した場合は、ステップS6に進み、電磁弁制御手段18Cが、圧力がアキュムレータ17の最低動作圧力以上かどうかを判定する。
Next, when the solenoid valve control means 18C determines in step S5 that the pressure does not reach the set lower limit value for operating the
ステップS6で、電磁弁制御手段18Cが、圧力がアキュムレータ17の最低動作圧力に満たないと判定した場合は、ステップS14に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を閉じる「閉」信号を送る。その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。
When the solenoid valve control means 18C determines in step S6 that the pressure does not reach the minimum operating pressure of the
ステップS6で、電磁弁制御手段18Cが、圧力がアキュムレータ17の最低動作圧力以上と判定した場合は、ステップS7に進み、脈動成分抽出手段18Dにおいて、ステップS1で得たエンジン回転数、すなわちポンプの回転数と、あらかじめ決まっている油圧ポンプ12のシリンダブロック内のピストン数から、油圧脈動による騒音のうち基本波及び高調波の周波数が算出され、その後ステップS8に進む。
In step S6, when the solenoid valve control means 18C determines that the pressure is equal to or higher than the minimum operating pressure of the
次にステップS8では、脈動成分抽出手段18Dにおいてマイクロホン20から騒音スペクトルを読み込み、次のステップS9では、ステップS7で得た油圧脈動の基本波及び高調波に相当する周波数成分をステップS8で得た騒音スペクトルから抽出する。この後ステップS10に進み、電磁弁制御手段18Cは、ステップS9で抽出した油圧脈動による騒音のうち、基本波における音圧レベルが設定した閾値以上かどうかを判定する。
Next, in step S8, the noise spectrum is read from the
ステップS10で、電磁弁制御手段18Cが、油圧脈動による騒音のうち基本波における音圧レベルが設定した閾値以上と判定した場合は、ステップS13に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を開く「開」信号を送る。その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。 In step S10, when the electromagnetic valve control means 18C determines that the sound pressure level in the fundamental wave among the noise due to hydraulic pulsation is equal to or higher than the set threshold value, the process proceeds to step S13, and the electromagnetic valve control means 18C In response, send an “open” signal to open the valve. After that, returning to the start, the procedure from step S1 is repeated again.
ステップS10で、電磁弁制御手段18Cが、油圧脈動による騒音のうち基本波における音圧レベルが設定した閾値に満たないと判定した場合は、ステップS11に進み、電磁弁制御手段18Cは、今度はステップS9で抽出した油圧脈動による騒音のうち、2次高調波における音圧レベルが設定した閾値以上かどうかを判定する。 If the electromagnetic valve control means 18C determines in step S10 that the sound pressure level in the fundamental wave of the noise caused by hydraulic pulsation does not reach the set threshold value, the process proceeds to step S11, where the electromagnetic valve control means 18C It is determined whether or not the sound pressure level at the second harmonic among the noise caused by the hydraulic pulsation extracted in step S9 is equal to or higher than a set threshold value.
ステップS11で、電磁弁制御手段18Cが、油圧脈動による騒音のうち2次高調波における音圧レベルが設定した閾値以上と判定した場合は、ステップS13に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を開く「開」信号を送る。その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。 In step S11, when the solenoid valve control means 18C determines that the sound pressure level at the second harmonic of the noise caused by hydraulic pulsation is equal to or higher than the set threshold value, the process proceeds to step S13, where the solenoid valve control means 18C Send an “open” signal to 16 to open the valve. After that, returning to the start, the procedure from step S1 is repeated again.
ステップS11で、電磁弁制御手段18Cが、油圧脈動による騒音のうち2次高調波における音圧レベルが設定した閾値に満たないと判定した場合は、ステップS12に進み、電磁弁制御手段18Cは、今度はステップS9で抽出した油圧脈動による騒音のうち、さらに高次のN次高調波における音圧レベルが設定した閾値以上かどうかを判定する。この一連の判定をどの高調波まで行うかは、脈動成分抽出手段18Dの処理能力などによる制約が課せられる場合もあるが、一般的に3次高調波までを対象にすれば騒音の低減には十分である。 If the electromagnetic valve control means 18C determines in step S11 that the sound pressure level at the second harmonic of the noise caused by hydraulic pulsation does not reach the set threshold value, the process proceeds to step S12, where the electromagnetic valve control means 18C Next, it is determined whether or not the sound pressure level at the higher order N-order harmonic of the noise caused by the hydraulic pulsation extracted at step S9 is equal to or higher than a set threshold value. The harmonics to which this series of determinations are performed may be limited by the processing capability of the pulsating component extraction means 18D. In general, however, it is possible to reduce noise by targeting up to the third harmonic. It is enough.
ステップS12で、電磁弁制御手段18Cが、ステップS9で抽出した油圧脈動による騒音のうち、N次高調波における音圧レベルが設定した閾値以上と判定した場合は、ステップS13に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を開く「開」信号を送る。この制御により、騒音の音圧レベルに関する一連の処理は終了し、その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。
If the electromagnetic valve control means 18C determines in step S12 that the sound pressure level in the Nth harmonic is equal to or higher than the set threshold value among the noise caused by the hydraulic pulsation extracted in step S9, the process proceeds to step S13, and the electromagnetic valve control is performed. The means 18C sends an “open” signal to the on-off
一方ステップS12で、電磁弁制御手段18Cが、ステップS9で抽出した油圧脈動による騒音のうち、N次高調波における音圧レベルが、設定した閾値に満たないと判定した場合は、ステップS14に進み、電磁弁制御手段18Cは、開閉弁16に対して弁を閉じる「閉」信号を送る。この制御により、騒音の音圧レベルに関する一連の処理は終了し、その後スタートに戻って、再度ステップS1からの手順を繰り返す。なお、作業機械の騒音によっては、例えば基本波の3次から5次までの高調波を、開閉弁を「開」にする判定の対象とする場合もある。
On the other hand, when the solenoid valve control means 18C determines in step S12 that the sound pressure level in the Nth harmonic does not satisfy the set threshold value among the noise caused by the hydraulic pulsation extracted in step S9, the process proceeds to step S14. The electromagnetic valve control means 18C sends a “closed” signal for closing the valve to the on-off
この一連の制御により、以下のような効果がある。まず脈動成分抽出手段18Dがエンジン回転数を監視して、エンジンが回転していない場合は、電磁弁制御手段18Cが開閉弁16を閉じるように制御しているので、エンジン11の停止中に不用意に開閉弁16が開き、アキュムレータ17が動作することはない。また圧力検出手段18Aが管路内圧力を監視して、圧力が設定上限値以上の場合は、電磁弁制御手段18Cが開閉弁16を閉じるように制御しているので、過大な圧力でアキュムレータ17を破損することはない。逆に圧力が設定上限値に満たない場合は、電磁弁制御手段18Cが開閉弁16を開くように制御しているので、アキュムレータ17が動作し、油圧脈動を低減することにより、騒音が低減される。しかし管路内圧力が設定上限値に満たない場合でも、最低動作圧力に満たなければ、電磁弁制御手段18Cが開閉弁16を閉じるように制御しているので、過小な圧力でアキュムレータ17を破損することはない。
This series of controls has the following effects. First, the pulsation component extraction means 18D monitors the engine speed, and when the engine is not rotating, the electromagnetic valve control means 18C controls the on-off
さらに、管路内圧力が設定下限値以下の場合でも、最低動作圧力以上であれば、電磁弁制御手段18Cが開閉弁16を開くように制御しているので、アキュムレータ17が動作し、油圧脈動を低減することにより、騒音が低減される。この制御により、従来技術では動作できなかった圧力範囲でも、アキュムレータ17を動作させることが可能となり、油圧脈動による騒音が低減できる。
Further, even when the pressure in the pipe line is equal to or lower than the set lower limit value, if the pressure is equal to or higher than the minimum operating pressure, the electromagnetic valve control means 18C controls to open the on-off
このように構成したアキュムレータ制御装置では、稼働中の作業機械の騒音発生挙動を常に監視することで、設定下限値と最低作動圧力の間のマージンを有効に利用して、開閉弁16の開動作範囲を拡大することができ、騒音の音圧レベルや周波数成分の変動に適応した騒音低減が可能となる。
In the accumulator control device configured as described above, the noise generation behavior of the work machine in operation is constantly monitored, so that the margin between the set lower limit value and the minimum operating pressure is effectively used to open the on-off
1 走行体
2 旋回体
3 ブームシリンダ
5 アームシリンダ
7 バケットシリンダ
9 キャブボックス(運転室)
10 エンジン室
11 エンジン
12 ポンプ
14 油圧シリンダ
16 開閉弁
17 アキュムレータ
18 アキュムレータ制御装置
18A 圧力検出手段
18B 設定圧力入力手段
18C 電磁弁制御手段
18D 脈動成分抽出手段
18E 音圧閾値入力手段
19 圧力センサ
20 マイクロホン(騒音検出手段)
21 電子制御ユニット(ECU)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
21 Electronic control unit (ECU)
Claims (5)
回転可能に設けられた回転軸と周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成され前記回転軸と一体に回転するシリンダブロックを備え、前記油圧アクチュエータを駆動する作動油を供給する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出ポートと開閉弁を介して接続されるアキュムレータと、運転室とを有する作業機械に備えられ、前記開閉弁により前記アキュムレータの蓄圧動作を制御するアキュムレータ制御装置において、
前記運転室内の騒音の音圧レベルが所定の閾値を超えた時に、前記開閉弁を開状態に制御する開閉弁制御手段を設けたことを特徴とするアキュムレータ制御装置。 A hydraulic actuator;
A plurality of cylinders extending in the axial direction and spaced apart from a rotating shaft provided in a circumferential direction are formed, and a cylinder block that rotates integrally with the rotating shaft is provided, and hydraulic oil that drives the hydraulic actuator is supplied In an accumulator control device that is provided in a work machine having a hydraulic pump, an accumulator connected to the discharge port of the hydraulic pump via an on-off valve, and an operator's cab, and that controls the pressure accumulation operation of the accumulator by the on-off valve,
An accumulator control device comprising an on-off valve control means for controlling the on-off valve to open when a sound pressure level of noise in the cab exceeds a predetermined threshold value.
前記開閉弁制御手段は、前記油圧ポンプと前記開閉弁とを接続する管路内の圧力が、前記アキュムレータのガス室の最低作動圧力よりも高く設定した下限値よりも高圧の場合に前記開閉弁を開状態に制御する一方、前記下限値と前記最低作動圧力の間にある時は、前記運転室内の騒音の音圧レベルが前記所定の閾値を超えた場合に前記開閉弁を開状態に制御することを特徴とするアキュムレータ制御装置。 The accumulator control device according to claim 1,
The on-off valve control means is configured to switch the on-off valve when a pressure in a pipe line connecting the hydraulic pump and the on-off valve is higher than a lower limit value set higher than a minimum operating pressure of a gas chamber of the accumulator. When the sound pressure level of the noise in the cab exceeds the predetermined threshold value, the on-off valve is controlled to be opened when it is between the lower limit value and the minimum operating pressure. An accumulator control device.
前記開閉弁制御手段は、前記油圧ポンプが停止の場合は、前記開閉弁を閉状態に制御することを特徴とするアキュムレータ制御装置。 The accumulator control device according to claim 2,
The on-off valve control means controls the on-off valve to a closed state when the hydraulic pump is stopped.
前記開閉弁制御手段は、前記運転室内の騒音を検出する騒音検出手段と、前記油圧ポンプの1秒あたりの回転数あるいは前記油圧ポンプを駆動するエンジンの1秒あたりの回転数と、前記油圧ポンプの前記シリンダブロックに内蔵される前記複数のシリンダ数との積を基本波の周波数とし、この基本波及びその整数倍となる周波数の高調波を前記騒音のスペクトルから抽出する抽出手段とを備え、
この開閉弁制御手段は、前記抽出手段により抽出された騒音成分の音圧レベルに対して、それぞれに独立した閾値を設定し、前記基本波及び高調波に相当する騒音のいずれか一つ以上が各々の閾値を超えた場合に、前記開閉弁を開状態に制御することを特徴とするアキュムレータ制御装置。 The accumulator control device according to claim 1,
The on-off valve control means includes a noise detecting means for detecting noise in the cab, a rotational speed per second of the hydraulic pump or a rotational speed per second of an engine driving the hydraulic pump, and the hydraulic pump An extraction means for extracting the fundamental wave and a harmonic having a frequency that is an integral multiple of the fundamental wave from the product of the plurality of cylinders incorporated in the cylinder block;
The on-off valve control unit sets an independent threshold for the sound pressure level of the noise component extracted by the extraction unit, and any one or more of the noises corresponding to the fundamental wave and the harmonics are set. An accumulator control device that controls the open / close valve to open when each threshold value is exceeded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008308855A JP2010133471A (en) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Accumulator control device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102080675A (en) * | 2010-12-13 | 2011-06-01 | 徐州重型机械有限公司 | Wheeled crane and hydraulic control system and pump/motor control circuit thereof |
WO2020142078A1 (en) * | 2018-12-31 | 2020-07-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Active accumulator |
-
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- 2008-12-03 JP JP2008308855A patent/JP2010133471A/en active Pending
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WO2020142078A1 (en) * | 2018-12-31 | 2020-07-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Active accumulator |
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