JP2018084286A - 操作装置および油圧システム - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット弁へ電子回路を実装することなく操作装置の製作誤差等による特性の不均一性を是正することが可能な操作装置を提供する。
【解決手段】操作装置は、操作部と、操作部の操作量に応じたパイロット圧を出力するパイロット弁と、操作部の操作量に応じた操作量信号を出力する操作量検出センサと、パイロット弁に付された、操作部の操作量とパイロット弁から出力されるパイロット圧の実測値との関係であるパイロット圧実測情報を含む第１バーコードと、パイロット弁に付された、操作部の操作量と操作量検出センサから出力される操作量信号の実測値との関係である操作量信号実測情報を含む第２バーコードと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧回路に用いられる操作装置およびこの操作装置を含む油圧システムに関する。

従来から、油圧回路では、アクチュエータを操作するための操作装置が用いられている。ポンプからアクチュエータへは制御弁を介して作動油が供給され、操作装置は、その制御弁を作動させてアクチュエータへの作動油の供給量を変更する。

例えば、特許文献１には、パイロット圧および電気信号を出力する操作装置が開示されている。パイロット圧は制御弁の作動に用いられ、電気信号はポンプの吐出流量の調整に用いられる。

具体的に、特許文献１に開示された操作装置は、操作部、パイロット弁、操作量検出センサ、操作量信号演算手段および操作量信号出力手段を含む。パイロット弁は、操作部の操作量に応じたパイロット圧を出力する。操作量検出センサは、操作部の操作量に応じた操作量検出信号を出力する。操作量信号演算手段は、操作装置の製作誤差等による特性の不均一性を是正するためのものである。つまり、操作量信号演算手段は、実測データに基づく変換テーブルを使用して、操作量検出センサで検出された操作量検出信号を、設計値となるパイロット圧がパイロット操作弁から出力されるときの操作量信号に変換する。操作量信号出力手段は、操作量信号演算手段にて生成された操作量信号を電気信号として出力する。

特開２０１５−１７５１７４号公報

ところで、特許文献１に開示された操作装置では、操作量検出センサに加えて、操作量信号演算手段を構成する電子回路として、例えば、操作量検出信号と操作量信号とを対応させた情報を記憶する手段などを含む電子回路が必要になる。従って、操作装置のコストが高くなる。また、その電子回路のパイロット弁への実装位置に制約があるとともに、操作量検出センサと電子回路との間の配線が必要になる。

そこで、本発明は、パイロット弁へ電子回路を実装することなく操作装置の製作誤差等による特性の不均一性を是正することが可能な操作装置、およびこの操作装置を含む油圧システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の操作装置は、操作部と、前記操作部の操作量に応じたパイロット圧を出力するパイロット弁と、前記操作部の操作量に応じた操作量信号を出力する操作量検出センサと、前記パイロット弁に付された、前記操作部の操作量と前記パイロット弁から出力されるパイロット圧の実測値との関係であるパイロット圧実測情報を含む第１バーコードと、前記パイロット弁に付された、前記操作部の操作量と前記操作量検出センサから出力される操作量信号の実測値との関係である操作量信号実測情報を含む第２バーコードと、を備える、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、バーコードリーダによって第１バーコードおよび第２バーコードを読み込めば、パイロット圧の実測値および操作量信号の実測値に基づいて操作量検出センサから出力される操作量信号を補正することができる。これにより、操作装置の製作誤差等による特性の不均一性を是正することが可能である。しかも、操作装置には電子機器として操作量検出センサだけあればよいので、パイロット弁へ電子回路を実装する必要がない。

前記第１バーコードと前記第２バーコードの少なくとも一方は、バーコードリーダにより読み込まれるときのエラーを防止するための読み取りエラー防止情報を含んでもよい。この構成によれば、第１バーコードと第２バーコードの少なくとも一方が汚れ等によって不鮮明となっていても、バーコードリーダにより読み込まれるときのエラーを防止することができる。

例えば、前記実測情報は、複数の実測点を含み、前記読み取りエラー防止情報は、前記複数の実測点のそれぞれの回りに設定された複数の仮想点を含んでもよい。

また、本発明の油圧システムは、上記の操作装置と、前記操作装置の前記パイロット弁から出力されるパイロット圧により作動する制御弁と、前記制御弁を介してアクチュエータへ作動油を供給する可変容量型のポンプと、前記ポンプの吐出流量を調整する流量調整装置と、前記操作装置の前記操作量検出センサから出力される操作量信号に基づいて前記流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、当該制御装置に接続されるバーコードリーダにより読み込まれる前記第１バーコードおよび前記第２バーコードに基づいて、前記操作量検出センサから出力される操作量信号を補正するためのマップを作成する、ことを特徴とする。

例えば、前記制御装置は、作成したマップを記憶装置に格納し、前記操作装置が操作されたときには、格納されたマップに基づいて演算を行ってもよい。

本発明によれば、パイロット弁へ電子回路を実装することなく操作装置の製作誤差等による特性の不均一性を是正することが可能な操作装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る操作装置を含む油圧システムの概略構成図である。 第１バーコードに含まれるパイロット圧実測情報を示すグラフである。 第２バーコードに含まれる操作量信号実測情報を示すグラフである。 第１バーコードに含まれるパイロット圧実測情報および読み取りエラー防止情報を示すグラフである。

図１に、本発明の一実施形態に係る操作装置１を含む油圧システム４を示す。この油圧システム４では、ポンプ５から制御弁６を介してアクチュエータ７へ作動油が供給される。

油圧システム４は、油圧ショベルや油圧クレーンのような建設機械に組み込まれてもよいし、産業機械に組み込まれてもよい。アクチュエータ７は、油圧シリンダであってもよいし、油圧モータであってもよい。

本実施形態では、制御弁６が、アクチュエータ７に対する作動油の供給および排出を制御する３位置弁である。ただし、例えばアクチュエータ７が油圧力により伸長し、スプリング力あるいは該当部位の自重により短縮する単動シリンダである場合、制御弁６はアクチュエータ７に対する作動油の供給のみを制御する２位置弁であってもよい。

具体的に、制御弁６は、ポンプライン４１によりポンプ５と接続されるとともに、タンクライン４２によりタンクと接続されている。また、制御弁６は、一対の給排ライン７１によりアクチュエータ７と接続されている。

制御弁６は、当該制御弁６につながる全てのライン４１，４２，７１をブロックする中立位置と、給排ライン７１の一方をポンプライン４１と連通させるとともに給排ライン７１の他方をタンクライン４２と連通させる２つの作動位置との間で切り換えられる。なお、アクチュエータ７の用途によっては、制御弁６は、中立位置で給排ライン７１の双方をタンクライン４２と連通させてもよい。

より詳しくは、制御弁６は、当該制御弁６を中立位置から一方の作動位置へ切り換えるための第１パイロットポート６１と、当該制御弁６を中立位置から他方の作動位置へ切り換えるための第２パイロットポート６２を有している。制御弁６は、第１パイロットポート６１または第２パイロットポート６２へ導入されるパイロット圧が大きくなるにつれて、メータイン側の開口面積およびメータアウト側の開口面積が大きくなるように構成されている。

操作装置１は、制御弁６を作動させるためのものである。具体的に、操作装置１は、操縦者からの操作を受ける操作部２１と、操作部２１の操作量に応じたパイロット圧を出力するパイロット弁２２を含む。本実施形態では、操作部２１がレバーである。ただし、操作部２１は、例えばフットペダルなどであってもよい。

本実施形態では、制御弁６が３位置弁であるため、パイロット弁２２が２種類のパイロット圧を出力する。つまり、操作部２１であるレバーが中立位置から一方向（図１中のＡ方向）に傾倒されたときに、パイロット弁２２が第１種類のパイロット圧を出力し、レバーが中立位置から前記一方向と逆方向（図１中のＢ方向）に傾倒されたときに、パイロット弁２２が第２種類のパイロット圧を出力する。例えば、アクチュエータ７が油圧シリンダである場合、第１種類のパイロット圧はシリンダ伸長用のパイロット圧、第２種類のパイロット圧はシリンダ短縮用のパイロット圧である。ただし、制御弁６が２位置弁である場合は、パイロット弁２２が１種類のパイロット圧のみを出力してもよい。

パイロット弁２２は、一対のパイロットライン６３により制御弁６の第１パイロットポート６１および第２パイロットポート６２と接続されている。つまり、パイロット弁２２から出力されるパイロット圧は、パイロットライン６３を通じて第１パイロットポート６１または第２パイロットポート６２へ導入され、このパイロット圧により制御弁６が作動する。

さらに、操作装置１は、操作部２１の操作量に応じた操作量信号を電気信号として出力する操作量検出センサ２３を含む。例えば、操作量検出センサ２３は、ポテンショメータである。ポテンショメータは、操作部２１であるレバーの傾倒角を検出してもよいし、パイロット弁２２の構成要素であるスプールのストローク位置を検出してもよい。

本実施形態では、図３に示すように、操作量検出センサ２３が、操作部２１であるレバーの可動範囲の一端から他端に向かって直線的に増加する操作量信号を出力する。すなわち、操作量検出センサ２３から出力される操作量信号は、レバーが中立位置から一方向に傾倒された場合はレバーの傾倒角が大きくなるにつれて大きくなり、レバーが逆方向に傾倒された場合はレバーの傾倒角が大きくなるにつれて小さくなる。ただし、操作量検出センサ２３が２つ設けられ、一方の操作量検出センサ２３がレバーが中立位置から一方向に傾倒された場合にのみ操作量信号を出力し、他方の操作量検出センサ２３がレバーが中立位置から逆方向に傾倒された場合にのみ操作量信号を出力してもよい。

図１に戻って、さらに、本実施形態では、操作装置１のパイロット弁２２に、第１バーコード３１と第２バーコード３２が付されている。例えば、第１バーコード３１および第２バーコード３２のそれぞれは、マトリクス型の二次元コード（ＱＲコード(登録商標)）である。

第１バーコード３１および第２バーコード３２のそれぞれは、ラベルに刻印され、そのラベルがパイロット弁２２に取り付けられてもよい。あるいは、第１バーコード３１および第２バーコード３２のそれぞれは、シールに印刷され、そのシールがパイロット弁２２に貼り付けられてもよい。

第１バーコード３１は、操作部２１であるレバーの傾倒方向（上述した一方向および逆方向）のそれぞれに対し、図２に示すようなパイロット圧実測情報を含む。パイロット圧実測情報は、複数の実測点を含む、操作部２１の操作量とパイロット弁２２から出力されるパイロット圧の実測値との関係である。図２に示す例では、パイロット圧実測情報が４つの実測点Ａ〜Ｄを含む。例えば、第１の実測点Ａは、操作部２１であるレバーを傾倒していって最初にパイロット圧が出力されたときの操作量（傾倒角）の実測値θａとそのときのパイロット圧の実測値Ｐａで表される。ただし、実測点の数は適宜選定可能である。

第２バーコード３２は、操作部２１であるレバーの傾倒方向の双方に対し、図３に示すような操作量信号実測情報を含む。操作量信号実測情報は、複数の実測点を含む、操作部２１の操作量と操作量検出センサ２３から出力される操作量信号の実測値との関係である。図３に示す例では、操作量信号実測情報が３つの実測点Ｅ，Ｆ，Ｇを含む。例えば、第１の実測点Ｅは、操作部２１であるレバーが中立位置にあるときの特定の操作量（傾倒角）θｅ（＝０）とそのときの操作量信号Ｖｅで表される。ただし、実測点の数は適宜選定可能である。

上述したポンプ５は、可変容量型のポンプである。ポンプ５の吐出流量は、電気ポジティブコントロール方式により制御される。具体的に、ポンプ５の吐出流量は、流量調整装置５１により調整される。

ポンプ５は、斜板ポンプであってもよいし、斜軸ポンプであってもよい。例えば、ポンプ５が斜板ポンプである場合、流量調整装置５１は、ポンプ５の斜板を揺動させるレギュレータと、そのレギュレータへ二次圧を出力する電磁比例弁を含む。

流量調整装置５１は、制御装置８と電気的に接続されている。また、制御装置８は、操作装置１の操作量検出センサ２３とも電気的に接続されている。制御装置８は、操作量検出センサ２３から出力される操作量信号に基づいて、流量調整装置５１を制御する。より詳しくは、制御装置８は、操作量検出センサ２３から出力される操作量信号が大きくなるほど、換言すれば操作部２１であるレバーの傾倒角が大きくなるほど、ポンプ５の吐出流量が大きくなるように流量調整装置５１を制御する。

機械（建設機械または産業機械）の組み立て時には、制御装置８は、バーコードリーダ９とも電気的に接続される。バーコードリーダ９は、操作装置１のパイロット弁２２に付された第１バーコード３１および第２バーコード３２を読み込むためのものである。第１バーコード３１および第２バーコード３２の読み込みは、手動または自動で行われる。そして、制御装置８は、バーコードリーダ９により読み込まれる第１バーコード３１および第２バーコード３２に基づいて、操作部２１の操作量とパイロット弁２２から出力されるパイロット圧との関係が設計通りとなるように操作量検出センサ２３から出力される操作量信号を補正するためのマップを作成し、作成したマップを記憶装置（図示せず）に格納する。

機械の組み立てが終了した後、実際に操作装置１が操作されたときは、制御装置８は操作量検出センサ２３から出力される操作量信号を随時、予め格納されたマップに基づいて読み替え（演算）を行い、読み替えた信号に基づいて、流量調整装置５１を制御する。

以上説明したように、本実施形態の操作装置１では、機械の組み立て時に一度、バーコードリーダ９によって第１バーコード３１および第２バーコード３２を読み込めば、パイロット圧の実測値および操作量信号の実測値に基づいて操作量検出センサ２３から出力される操作量信号を補正することができる。これにより、操作装置１の製作誤差等による特性の不均一性を是正することが可能である。しかも、操作装置１には電子機器として操作量検出センサ２３だけあればよいので、パイロット弁２２へ電子回路を実装する必要がない。また、操作装置の出荷運転時における操作量検出センサ２３のパイロット弁２２に対する取付角度の調整（具体的には、例えば、パイロット弁２２が中立位置において操作量検出センサ２３が所定の操作量信号を出力するように取り付け角度を調整すること）が不要となり、コストが安い操作装置１が提供される。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、第１バーコード３１と第２バーコード３２の少なくとも一方は、バーコードリーダ９により読み込まれるときのエラーを防止するための読み取りエラー防止情報を含むことが望ましい。この構成によれば、第１バーコード３１と第２バーコード３２の少なくとも一方が汚れ等によって不鮮明となっていても、バーコードリーダ９により読み込まれるときのエラーを防止することができる。

例えば、読み取り防止情報は、図４に示すように、複数の実測点のそれぞれの回りに設定された複数の仮想点を含んでもよい。例えば、第１の実測点Ａ（θａ，Ｐａ）に対しては、実測値θａにΔθを足したり引いたりした２つの仮想点（θａ＋Δθ，Ｐａ）、（θａ−Δθ，Ｐａ）と、実測値ＰａにΔＰを足したり引いたりした２つの仮想点（θａ，Ｐａ＋ΔＰ）、（θａ，Ｐａ−ΔＰ）を設定してもよい。

１ 操作装置
２１ 操作部
２２ パイロット弁
２３ 操作量検出センサ
３１ 第１バーコード
３２ 第２バーコード
４ 油圧システム
５ ポンプ
５１ 流量調整装置
６ 制御弁
７ アクチュエータ
８ 制御装置
９ バーコードリーダ

Claims (5)

1. 操作部と、
   前記操作部の操作量に応じたパイロット圧を出力するパイロット弁と、
   前記操作部の操作量に応じた操作量信号を出力する操作量検出センサと、
   前記パイロット弁に付された、前記操作部の操作量と前記パイロット弁から出力されるパイロット圧の実測値との関係であるパイロット圧実測情報を含む第１バーコードと、
   前記パイロット弁に付された、前記操作部の操作量と前記操作量検出センサから出力される操作量信号の実測値との関係である操作量信号実測情報を含む第２バーコードと、
   を備える、操作装置。
2. 前記第１バーコードと前記第２バーコードの少なくとも一方は、バーコードリーダにより読み込まれるときのエラーを防止するための読み取りエラー防止情報を含む、請求項１に記載の操作装置。
3. 前記実測情報は、複数の実測点を含み、
   前記読み取りエラー防止情報は、前記複数の実測点のそれぞれの回りに設定された複数の仮想点を含む、請求項２に記載の操作装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の操作装置と、
   前記操作装置の前記パイロット弁から出力されるパイロット圧により作動する制御弁と、
   前記制御弁を介してアクチュエータへ作動油を供給する可変容量型のポンプと、
   前記ポンプの吐出流量を調整する流量調整装置と、
   前記操作装置の前記操作量検出センサから出力される操作量信号に基づいて前記流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、当該制御装置に接続されるバーコードリーダにより読み込まれる前記第１バーコードおよび前記第２バーコードに基づいて、前記操作量検出センサから出力される操作量信号を補正するためのマップを作成する、油圧システム。
5. 前記制御装置は、作成したマップを記憶装置に格納し、前記操作装置が操作されたときには、格納されたマップに基づいて演算を行う、請求項４に記載の油圧システム。

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