JP2023174108A - 油圧システムにおけるキャリブレーションシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】操作具操作量と油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを、簡単に行えるようにする。【解決手段】油圧アクチュエータ５への供給流量を制御するコントロールバルブ６を、スプール弁８と、スプール弁８の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁９と、スプール弁８にパイロット圧を出力する電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂとを備えて構成するとともに、コントロールバルブ６が作業機械に搭載される前の段階で電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂからの出力パイロット圧とコントロールバルブ６からの供給流量との対応関係を実測した実測データＡＤを用いて、操作具操作量と電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂへの出力電流値との対応データＣＤを較正する構成にした。【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧システムにおけるキャリブレーションシステムの技術分野に関する。
一般に、油圧ショベル等の作業機械の油圧システムには、各種油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うコントロールバルブが設けられるが、このようなコントロールバルブのなかには、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいてコントローラから出力される制御信号により作動する電磁比例減圧弁と、該電磁比例弁から出力されるパイロット圧により作動して流量制御を行うスプール弁とを用いて構成されるものがある。しかるに、このような電磁比例減圧弁とスプール弁とを用いて構成されるコントロールバルブで油圧アクチュエータへの供給流量制御を行う場合、電磁比例減圧弁の製造公差等により、操作具操作量とコントロールバルブから油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係にバラツキが生じて、同じ操作具操作量であっても機体ごとに油圧アクチュエータの作動速度が異なって操作の均一性が損なわれてしまう惧れがあり、これを回避するべく、操作具操作量と供給流量との関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションが要求される。
そこで従来、コントロールバルブを構成するスプール弁に、スプール弁のストロークとの位置関係で設定された通路開放位置と通路遮断位置とを有する開閉弁構造部を一体的に設け、該開閉弁構造部を経由する測定通路の圧力変化時の電磁比例弁への入力電流値を求めることで、電磁比例弁への入力電流とスプール弁のストロークとの実測特性を求め、該実測特性に基づいて基準特性を較正するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－２７８４９０号公報
しかるに、前記特許文献１のコントロールバルブは、スプール弁に開閉弁構造部が一体的に形成された特殊な構造のものであって、このような特殊な構造のコントロールバルブは、特注でしか製造できないためコスト高になるうえ、コントロールバルブが大型化してしまうため、機体への搭載スペースの確保も難しくなるという問題があり、このような特殊な構造のものを用いることなくキャリブレーションを簡単に行えるようにすることが要求されており、ここに本発明の解決すべき課題がある。
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータへの供給流量を制御するコントロールバルブと、油圧アクチュエータを駆動させるべく操作される操作具と、該操作具の操作に基づいて前記コントロールバルブを制御する制御手段とを備えてなる作業機械の油圧システムにおいて、前記操作具の操作量と油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを行うにあたり、前記コントロールバルブは、入力されるパイロット圧に応じた開口面積で油圧アクチュエータへの供給用開口を開くスプール弁と、該スプール弁の供給用開口の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁と、制御手段から出力される電流値に応じたパイロット圧を前記スプール弁に出力する電磁比例弁とを備えて構成され、前記制御手段は、操作具操作量と電磁比例弁への出力電流値との対応データを備え、該対応データに基づいて操作具操作量に対応する電流値を電磁比例弁に出力することでコントロールバルブを制御する構成にする一方、コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で前記電磁比例弁からの出力パイロット圧とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いてキャリブレーションを行う構成にするとともに、該キャリブレーションを行うキャリブレーションシステムに、前記電磁比例弁からスプール弁への出力パイロット圧を検出する圧力検出手段と、キャリブレーションの実行時に電磁比例弁に電流を出力する出力電流制御手段と、キャリブレーションポイントの操作具操作量に前記予め設定された設定関係で対応する供給流量のときの前記実測データにおける電磁比例弁からの出力パイロット圧を目標パイロット圧とし、前記圧力検出手段で検出されたパイロット圧が目標パイロット圧となるときの出力電流制御手段から電磁比例弁への出力電流値をキャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する出力電流値として前記対応データを較正する較正手段とを設けたことを特徴とする油圧システムにおけるキャリブレーションシステムである。
請求項２の発明は、油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータへの供給流量を制御するコントロールバルブと、油圧アクチュエータを駆動させるべく操作される操作具と、該操作具の操作に基づいて前記コントロールバルブを制御する制御手段とを備えてなる作業機械の油圧システムにおいて、前記操作具の操作量と油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを行うにあたり、前記コントロールバルブは、入力されるパイロット圧に応じた開口面積で油圧アクチュエータへの供給用開口を開くスプール弁と、該スプール弁の供給用開口の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁と、制御手段から出力される電流値に応じたパイロット圧を前記スプール弁に出力する電磁比例弁とを備えて構成され、前記制御手段は、操作具操作量と電磁比例弁への出力電流値との対応データを備え、該対応データに基づいて操作具操作量に対応する電流値を電磁比例弁に出力することでコントロールバルブを制御する構成にする一方、コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で前記電磁比例弁への入力電流値とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いてキャリブレーションを行う構成にするとともに、該キャリブレーションを行うキャリブレーションシステムに、キャリブレーションの実行時に電磁比例弁に電流を出力する出力電流制御手段と、キャリブレーションポイントの操作具操作量に前記予め設定された設定関係で対応する供給流量のときの前記実測データにおける電磁比例弁への入力電流値を、キャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する出力電流値として前記対応データを較正する較正手段とを設けたことを特徴とする油圧システムにおけるキャリブレーションシステムである。
請求項１、２の発明とすることにより、高精度のキャリブレーションを効率良く簡単に行うことができるとともに、キャリブレーションのための特殊な構造のコントロールバルブも必要とせず、コストアップの抑制に貢献できる。
作業機械の油圧システムの一部を示す油圧回路図である。 電磁比例弁からの出力パイロット圧とスプール弁の供給用開口の開口面積との関係を示す図である。 キャリブレーションの手順を示すフローチャート図である。 各データの具体例を示す表図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１に、油圧ショベル等の作業機械に設けられる油圧システムの一部を示すが、該図１において、１は車載のコントローラ（本発明の制御手段に相当する）、２は油圧ポンプ、３は油圧ポンプ２の容量を可変させるべくコントローラ１からの制御信号に基づいて作動するポンプ用電磁比例弁、４は油タンク、５は油圧ポンプ２を油圧供給源とする油圧アクチュエータ、６は油圧アクチュエータ５に対する給排制御をコントローラ１からの制御信号に基づいて行うコントロールバルブ、７は油圧アクチュエータ５を駆動させるべく操作される操作具（操作レバーや操作ペダル等）である。
尚、本実施の形態において、油圧アクチュエータ５は両方向回転モータや複動シリンダのように圧油供給方向が両方向のものであって、操作具７を一方側に操作することで一方向に圧油供給され、他方側に操作することで他方向に圧油供給されるようになっている。
また、例えば作業機械が油圧ショベルの場合に、該油圧ショベルには、ブームシリンダ、スティックシリンダ、バケットシリンダ、走行モータ、旋回モータ、オプションアタッチメント用油圧アクチュエータ等の各種の油圧アクチュエータが設けられるとともに、各油圧アクチュエータ用のコントロールバルブや操作具も設けられるが、図１には、本発明の対象となる一つの油圧アクチュエータ５、コントロールバルブ６、操作具７のみを示す。
前記コントロールバルブ６は、後述するパイロット作動式のスプール弁８と、該スプール弁８の上流側に配される圧力補償弁９と、スプール弁８にパイロット圧を出力する第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂとを備えて構成されている。
前記スプール弁８は、油圧アクチュエータ５に対する給排流量制御を行うと共に給排方向を切換える方向切換弁であって、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂにそれぞれ接続される第一、第二パイロットポート８ａ、８ｂと、圧力補償弁９を介して油圧ポンプ２に接続されるポンプポート８ｐと、油タンク４に接続されるタンクポート８ｔと、油圧アクチュエータ５の第一入出力ポート５ａに接続される第一アクチュエータポート８ｃと、油圧アクチュエータ５の第二入出力ポート５ｂに接続される第二アクチュエータポート８ｄと、負荷圧導入油路１１を介して後述する圧力補償弁９の第二パイロットポート９ｂに接続される負荷圧出力ポート８ｅとを備えている。そして、スプール弁８は、第一、第二の両パイロットポート８ａ、８ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、油圧アクチュエータ５に対する給排制御を行わず、且つ、負荷圧出力ポート８ｅを閉じる中立位置Ｎに位置しているが、第一パイロットポート８ａにパロット圧が入力されることにより第一作動位置Ｘに切換わって、ポンプポート８ｐから第一アクチュエータポート８ｃに至る供給用開口８ｆと、第二アクチュエータポート８ｄからタンクポート８ｔに至る排出用開口８ｇと、供給用開口８ｆの下流側から負荷圧出力ポート８ｅに至る負荷圧用開口８ｈとを開き、また、第二パイロットポート８ｂにパイロット圧が入力されることにより第二作動位置Ｙに切換わって、ポンプポート８ｐから第二アクチュエータポート８ｄに至る供給用開口８ｆと、第一アクチュエータポート８ｃからタンクポート８ｔに至る排出用開口８ｇと、供給用開口８ｆの下流側から負荷圧出力ポート８ｅに至る負荷圧用開口８ｈとを開くように構成されている。そして、前記供給用開口８ｆの開口面積は、図２の開口面積特性図に示す如く、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂから出力されるパイロット圧に応じて定まるようになっていると共に、油圧アクチュエータ５に対する供給流量は、供給用開口８ｆの開口面積によって制御されるようになっている。さらに、第一、第二作動位置Ｘ、Ｙのスプール弁８は、負荷圧用開口８ｈが開くことで、スプール弁８の出口側圧力（油圧アクチュエータ５の負荷圧）が負荷圧導入油路１１に導入されるようになっている。
また、前記圧力補償弁９は、スプール弁８の入口側圧力が入力される第一パイロットポート９ａと、スプール弁８の出口側圧力が前記負荷圧導入油路１１を介して入力される第二パイロットポート９ｂと、バネ９ｃとを備えているとともに、第一パイロットポート９ａに入力されたスプール弁８の入口側圧力は圧力補償弁９の弁体を閉側に押圧し、第二パイロットポート９ｂに入力されたスプール弁８の出口側圧力とバネ９ｃの押圧力とは圧力補償弁９の弁体を開側に押圧するように構成されている。そして、該圧力補償弁９の開口面積は、スプール弁８の入口側圧力と出口側圧力との差圧（前後差圧）が一定となるように制御される。つまり、スプール弁８の前後差圧がバネ９ｃの押圧力よりも大きい場合には、圧力補償弁９の弁体が閉側に移動することで開口面積が小さくなって通過圧力損失が大きくなり、これによってスプール弁８の入口側圧力が下がる一方、スプール弁８の前後差圧がバネ９ｃの押圧力よりも小さい場合には、圧力補償弁９の弁体が開側に移動することで開口面積が大きくなって通過圧力損失が小さくなり、これによってスプール弁８の入口側圧力が上昇し、このような圧力補償弁９の作動によって、スプール弁８の前後差圧が一定に保持されるようになっている。
また、前記第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂは、コントローラ１からの出力電流により作動して前記スプール弁８の第一、第二パイロットポート８ａ、８ｂにそれぞれパイロット圧を出力する。この場合に第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂは、コントローラ１からの出力電流値に応じて出力パイロット圧を増減せしめるとともに、コントローラ１からの出力電流値は、後述するように、操作具７の操作量に応じて増減するように構成されている。
さらに、前記第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂの出力ポートには測定用アダプタ（図示せず）を着脱自在に装着できるようになっており、該測定用アダプタに圧力センサ（本発明の圧力検出手段に相当する）１２を接続することで、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂからの出力パイロット圧を検出できるようになっている。
ここで、前記スプール弁８から油圧アクチュエータ５への供給流量は、以下のオリフィスの式（１）により、スプール弁８の供給用開口８ｆの開口面積と、スプール弁８の前後差圧と、流量係数とによって求められる。
Ｑ＝Ｃ×Ａ×√ΔＰ ・・・（１）
上記式（１）において、Ｑは油圧アクチュエータ５への供給流量（スプール弁８からの出力流量）、Ｃは流量係数、Ａはスプール弁８の供給用開口８ｆの開口面積、ΔＰはスプール弁８の前後差圧である。
そして、前述したように、スプール弁８の前後差圧ΔＰは圧力補償弁９によって一定に保持されるとともに、供給用開口８ｆの開口面積Ａは、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂから出力されるパイロット圧に応じて定まるから、流量係数Ｃを一定とみなすと、油圧アクチュエータ５への供給流量は、油圧ポンプ２のポンプ圧や油圧アクチュエータ５の負荷が変動しても、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂから出力されるパイロット圧に応じて定まることになる。
一方、前記コントローラ１は、入力側に、操作具７の操作方向および操作量を検出する操作検出手段１３や前記圧力センサ１２（キャリブレーションの実行時）等が接続される一方、出力側には前記ポンプ用電磁比例弁３や第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂ等が接続されている。そして、コントローラ１は、後述するキャリブレーションが実行されていない通常作業時には、操作検出手段１３から入力される操作具７の操作方向および操作量に基づいて、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂに制御信号としての電流を出力する。この場合、操作具７が一方側に操作された場合には第一電磁比例弁１０Ａに電流が出力され、他方側に操作された場合には第二電磁比例弁１０Ｂに電流が出力されるように構成されているが、コントローラ１には、操作具７の一方側、他方側の操作量と第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂへの出力電流値との対応関係を示した第一、第二対応データＣＤ１、ＣＤ２が保存されており、該第一、第二対応データＣＤ１、ＣＤ２に基づいて、操作具操作量の増減に応じて増減する電流値を第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂに出力するように構成されている。そして、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂは、前述したように、コントローラ１からの出力電流値に応じて増減するパイロット圧をスプール弁８に出力し、これによりスプール弁８がパイロット圧に応じたストロークで移動して供給用開口８ｆおよび排出用開口８ｇを開くことで油圧アクチュエータ５に対する供給流量制御および排出流量制御を行うようになっている。尚、後述するキャリブレーションの実行時には、操作具７の操作がなされていない状態で、コントローラ１から第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂに対して電流が出力される。また、コントローラ１は、ポンプ用電磁比例弁３に対して、操作具７の操作量に応じて増減する電流値を出力し、これにより操作具操作量の増減に応じて油圧ポンプ２の吐出流量が増減するように制御されるが、該ポンプ用電磁比例弁３に対する制御についての説明は省略する。
さらに、前記コントローラ１には、モニタ装置１５が入出力自在に接続されている。該モニタ装置１５は、例えば作業機械の運転室に配置されていて、図示しない表示画面や、キーボート、タッチパネル、ダイヤル等の操作手段を備えており、各種表示や設定等を行うときに用いられるものであるが、本実施の形態では、該モニタ装置１５の操作手段によって、キャリブレーションの開始や作業、終了等を行うことができるようになっている。
さらに、前記コントローラ１には、操作具７の操作量と油圧アクチュエータ５への供給流量（コントロールバルブ６からの出力流量）との対応関係を、予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを制御するキャリブレーション制御部１６が設けられているが、該キャリブレーション制御部１６には、キャリブレーションの実行時に、モニタ装置１５の操作に基づいて前記第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂに対して電流を出力する出力電流制御部（本発明の出力電流制御手段に相当する）１６ａと、前記第一、第二対応データＣＤ１、ＣＤ２を較正する較正制御部（本発明の較正手段に相当する）１６ｂとが設けられている。
さらに、前記キャリブレーション制御部１６には、前記予め設定された操作具７の一方側、他方側の操作量と油圧アクチュエータ５への供給流量との設定関係を示した第一、第二設定データＳＤ１、ＳＤ２が保存されている。この場合、操作具７が一方側に操作された場合と他方側に操作された場合とで設定関係が同じ場合には、第一、第二設定データＳＤ１、ＳＤ２は同一となる。
さらに、前記キャリブレーション制御部１６には、キャリブレーションの実行前に、コントロールバルブ６を作業機械に搭載する前の段階で実際に測定されたデータである、第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂからスプール弁８に出力されるパイロット圧と、スプール弁８の第一、第二アクチュエータポート８ｃ、８ｄから出力される出力流量との対応関係を示した第一、第二実測データＡＤ１、ＡＤ２が、前記モニタ装置１５を用いて、あるいは他の入力手段や通信手段を介して入力される。該第一、第二実測データＡＤ１、ＡＤ２は、例えば、コントロールバルブ６のサプライヤー側において、コントロールバルブ６の出荷前検査で実施された測定結果に基づいて作成される。
さらに、キャリブレーションの実行前には、前記第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂの出力ポートに、測定用アダプタを介して圧力センサ１２を接続するとともに、該圧力センサ１２からの検出信号が前記キャリブレーション制御部１６に入力されるように、圧力センサ１２とコントローラ１とを接続する。
そして、キャリブレーション制御部１６は、前記第一、第二設定データＳＤ１、ＳＤ２、第一、第二実測データＡＤ１、ＡＤ２に基づいて、操作具７の操作量と油圧アクチュエータ５への供給流量（コントロールバルブ６からの出力流量）との対応関係を、予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを制御するが、該キャリブレーション制御について、図３のフローチャート図に基づいて説明する。尚、操作具７が一方側に操作された場合と他方側に操作された場合のキャリブレーション制御は同様であるため、以下、操作具７が一方側に操作された場合を例にとって説明する。
まず、キャリブレーション制御部１６は、モニタ装置１５からキャリブレーション作業開始の操作信号が入力されると、操作具操作量のキャリブレーションポイント（例えば、操作量５０％、８０％、１００％等）を設定する（ステップＳ１）。該操作量のキャリブレーションポイントは、モニタ装置１５によって任意に設定、変更できる。
続けて、前記第一設定データＳＤ１に基づいて、キャリブレーションポイントの操作量に前記予め設定された設定関係で対応する供給流量を求め、該供給流量をキャリブレーションポイントの設定供給流量として設定する（ステップＳ２）。
続けて、前記第一実測データＡＤ１に基づいて、供給流量が前記キャリブレーションポイントの設定供給流量となるときの第一電磁比例弁１０Ａからの出力パイロット圧の実測値を求め、該出力パイロット圧をキャリブレーションポイントの目標パイロット圧として設定する（ステップＳ３）。
前記ステップＳ１～ステップＳ３で設定されたキャリブレーションポイントの操作具操作量、設定供給流量、目標パイロット圧はモニタ装置１５に表示される。
続けて、モニタ装置１５の操作に基づいて、出力電流制御部１６ａから第一電磁比例弁１０Ａに対して電流が出力される。そして、圧力センサ１２により検出される第一電磁比例弁１０Ａからの出力パイロット圧をモニタリングしながら、該出力パイロット圧が前記キャリブレーションポイントの目標パイロット圧となるように、第一電磁比例弁１０Ａへの出力電流値を調整する（ステップＳ４）。この出力電流値の調整は、圧力センサ１２により検出される出力パイロット圧が目標パイロット圧の設定範囲内となるまで続行する（ステップＳ４、Ｓ５）。
そして、圧力センサ１２により検出される出力パイロット圧が目標パイロット圧の設定範囲内になった場合に、較正制御部１６ｂによって、該目標パイロット圧の設定範囲内になったときの第一電磁比例弁１０Ａへの出力電流値を、キャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する較正された出力電流値として、前記コントローラ１に保存されている第一対応データＣＤ１を較正する（ステップＳ６）。
この場合に、キャリブレーションを行うキャリブレーションポイントが一箇所の場合には、さらに較正制御部１６ｂによって、前記較正された出力電流値と、コントローラ１に保存されている第一対応データＣＤ１におけるキャリブレーションポイントの出力電流値との差を較正量として、操作具操作量の全域に亘って第一対応データＣＤ１の操作具操作量と第一電磁比例弁１０Ａへの出力電流値との対応関係を較正して、キャリブレーションを終了する。
また、キャリブレーションポイントが複数の場合には、図３のフローチャート図には図示しないが、各キャリブレーションポイントごとに前記ステップＳ１～Ｓ５を行った後に、複数のキャリブレーションポイントにおける較正された出力電流値を用いて、操作具操作量の全域に亘って第一対応データＣＤ１における操作具操作量と第一電磁比例弁１０Ａへの出力電流値との対応関係を較正して、キャリブレーションを終了する。
さらに、同様にして第二対応データＣＤ２における操作具操作量と第二電磁比例弁１０Ｂへの出力電流値との対応関係を較正するキャリブレーションも行う。そして、キャリブレーション終了後は、通常作業時に操作具７が操作された場合の第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂへの電流出力は、較正された第一、第二対応データＣＤ１、ＣＤ２を用いて行われ、これにより、操作具操作量と油圧アクチュエータ５への供給流量との関係は、前記設定関係（第一、第二設定データで設定された関係）となるように制御されることになる。
尚、図４に、前記対応データＣＤ（第一または第二対応データＣＤ１、ＣＤ２）、設定データＳＤ（第一または第二設定データＳＤ１、ＳＤ２）、実測データＡＤ（第一または第二実測データＡＤ１、ＡＤ２）、キャリブレーションにおいて較正された出力電流値、構成された対応データＣＤ（第一または第二対応データＣＤ１、ＣＤ２）の具体的な数値の一例を示す。
叙述の如く構成された本実施の形態において、作業機械の油圧システムには、油圧アクチュエータ５、該油圧アクチュエータ５への供給流量を制御するコントロールバルブ６、油圧アクチュエータ５を駆動させるべく操作される操作具７、該操作具７の操作に基づいてコントロールバルブ６を制御するコントローラ１等が設けられているが、このものにおいて、前記操作具７の操作量と油圧アクチュエータ５への供給流量との対応関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを行うにあたり、コントロールバルブ６は、入力されるパイロット圧に応じた開口面積で油圧アクチュエータ５への供給用開口８ｆを開くスプール弁８と、該スプール弁８の供給用開口８ｆの前後差圧を一定に保持する圧力補償弁９と、コントローラ１から出力される電流値に応じたパイロット圧を前記スプール弁８に出力する電磁比例弁１０（第一、第二電磁比例弁１０Ａ、１０Ｂ）とを備えて構成される一方、コントローラ１は、操作具操作量と電磁比例弁１０への出力電流値との対応データＣＤ（第一、第二対応データＣＤ１、ＣＤ２）を備え、該対応データＣＤに基づいて操作具操作量に対応する電流値を電磁比例弁１０に出力することでコントロールバルブ６を制御することになる。そして、コントロールバルブ６が作業機械に搭載される前の段階で前記電磁比例弁１０からの出力パイロット圧とコントロールバルブ６から出力される供給流量との対応関係を実測した実測データＡＤ（第一、第二実測データＡＤ１、ＡＤ２）を用いてキャリブレーションを行う構成にするとともに、該キャリブレーションを行うキャリブレーションシステムには、前記電磁比例弁１０からスプール弁８への出力パイロット圧を検出する圧力センサ１２と、キャリブレーションの実行時に電磁比例弁１０に電流を出力する出力電流制御部１６ａと、キャリブレーションポイントの操作具操作量に前記予め設定された設定関係で対応する供給流量のときの前記実測データＡＤにおける電磁比例弁１０からの出力パイロット圧を目標パイロット圧とし、圧力センサ１２で検出されたパイロット圧が目標パイロット圧となるときの出力電流制御部１６ａから電磁比例弁１０への出力電流値をキャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する出力電流値として前記対応データＣＤを較正する較正制御部１６ｂとが設けられることになる。
このように、本実施の形態にあっては、電磁比例弁１０からの出力パイロット圧とコントロールバルブ６から出力される供給流量との対応関係を実測した実測データＡＤを用いて、操作具操作量と電磁比例弁１０への出力電流値との対応データＣＤを較正することで、操作具操作量と油圧アクチュエータ５への供給流量との対応関係を予め設定された設定関係になるようにキャリブレーションできることになるが、前記実測データＡＤは、コントロールバルブ６が作業機械に搭載される前の段階で実測されたものであるから、コントロールバルブ６を作業機械に搭載した後で実測する場合のように、作業機械ごとに該作業機械に搭載された状態のコントロールバルブに流量計を接続して測定するような手間と時間を要することなく、キャリブレーションの大幅な効率化を図ることができる。そのうえ、キャリブレーションのための特殊な構造のコントロールバルブも必要とせず、コストアップの抑制に貢献できる。
しかもこの場合に、コントロールバルブ６は、油圧アクチュエータ５への供給用開口８ｆを有したスプール弁８の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁９を備えたものであるから、作業機械に搭載されたコントロールバルブ６は、油圧アクチュエータ５の負荷圧や油圧ポンプ２の吐出圧の変動にかかわらず、コントロールバルブ６を作業機械に搭載する前に測定した実測データＡＤと同等の対応関係で油圧アクチュエータ５への供給流量制御を行うことになり、この結果、コントロールバルブ６を作業機械に搭載する前の段階で測定された実測データＡＤを用いても、精度の高いキャリブレーションを行えることになる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、上記実施の形態でキャリブレーション制御部１６が行う制御の一部を、オペレータが行う構成にすることもできる。例えば、上記実施の形態では、キャリブレーション制御部１６に実測データが入力され、該実測データに基づいてキャリブレーション制御部１６が自動的に目標パイロット圧を設定する構成になっているが、オペレータが実測データに基づいて目標パイロット圧を設定する構成にすることもできる。ただし、キャリブレーション制御部１６が行う制御の一部をオペレータが行う場合であっても、対応データの較正は、較正制御部（本発明の較正手段）１６ｂによって行われる。
また、上記実施の形態では、出力電流制御部（出力電流制御手段）１６ａおよび較正制御部（較正手段）１６ｂは、車載のコントローラ（制御手段）１に設けられているが、これら出力電流制御部１６ａ、較正制御部１６ｂを、車載のコントローラ１に着脱自在に接続される外部コントローラに設けて、キャリブレーションの実行時に該外部コントローラを車載コントローラに接続する構成にすることもできる。
さらに、上記実施の形態では、キャリブレーションに用いる実測データとして、コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で電磁比例弁からの出力パイロット圧とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データが用いられているが、これに限定されることなく、コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で電磁比例弁への入力電流値とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いる構成にすることもできる。この場合の実測データも、例えば、コントロールバルブのサプライヤー側において、コントロールバルブの出荷前検査で実施された測定結果に基づいて作成される。
そして、前記電磁比例弁への入力電流値とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いてキャリブレーションを行う場合には、キャリブレーションシステムに、キャリブレーションの実行時に電磁比例弁に電流を出力する出力電流制御手段と、キャリブレーションポイントの操作具操作量に予め設定された設定関係で対応する供給流量のときの前記実測データにおける電磁比例弁への入力電流値を、キャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する出力電流値として前記対応データを較正する較正手段とが設けられる。
このように、コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で電磁比例弁への入力電流値とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いてキャリブレーションを行う場合には、上記実施の形態のようにパイロット圧を検出する必要はなく、より簡単に高精度のキャリブレーションを行うことができる。さらにこの場合に、前記実測データを、二次元コード等に入力あるいはサーバーに保管しておけば、二次元コードの読み取りやサーバーとの通信でさらに簡単にキャリブレーションを実施できる。
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧システムにおいて、操作具操作量と油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係をキャリブレーションする場合に利用することができる。
１ コントローラ
５ 油圧アクチュエータ
６ コントロールバルブ
７ 操作具
８ スプール弁
８ｆ スプール弁の供給用開口
９ 圧力補償弁
１０Ａ、１０Ｂ 第一、第二電磁比例弁
１２ 圧力センサ
１３ 操作検出手段
１５ モニタ装置
１６ａ 出力電流制御部
１６ｂ 構成制御部

Claims (2)

  1. 油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータへの供給流量を制御するコントロールバルブと、油圧アクチュエータを駆動させるべく操作される操作具と、該操作具の操作に基づいて前記コントロールバルブを制御する制御手段とを備えてなる作業機械の油圧システムにおいて、前記操作具の操作量と油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを行うにあたり、
    前記コントロールバルブは、入力されるパイロット圧に応じた開口面積で油圧アクチュエータへの供給用開口を開くスプール弁と、該スプール弁の供給用開口の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁と、制御手段から出力される電流値に応じたパイロット圧を前記スプール弁に出力する電磁比例弁とを備えて構成され、
    前記制御手段は、操作具操作量と電磁比例弁への出力電流値との対応データを備え、該対応データに基づいて操作具操作量に対応する電流値を電磁比例弁に出力することでコントロールバルブを制御する構成にする一方、
    コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で前記電磁比例弁からの出力パイロット圧とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いてキャリブレーションを行う構成にするとともに、
    該キャリブレーションを行うキャリブレーションシステムに、
    前記電磁比例弁からスプール弁への出力パイロット圧を検出する圧力検出手段と、
    キャリブレーションの実行時に電磁比例弁に電流を出力する出力電流制御手段と、
    キャリブレーションポイントの操作具操作量に前記予め設定された設定関係で対応する供給流量のときの前記実測データにおける電磁比例弁からの出力パイロット圧を目標パイロット圧とし、前記圧力検出手段で検出されたパイロット圧が目標パイロット圧となるときの出力電流制御手段から電磁比例弁への出力電流値をキャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する出力電流値として前記対応データを較正する較正手段とを設けたことを特徴とする油圧システムにおけるキャリブレーションシステム。
  2. 油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータへの供給流量を制御するコントロールバルブと、油圧アクチュエータを駆動させるべく操作される操作具と、該操作具の操作に基づいて前記コントロールバルブを制御する制御手段とを備えてなる作業機械の油圧システムにおいて、前記操作具の操作量と油圧アクチュエータへの供給流量との対応関係を予め設定された設定関係にするためのキャリブレーションを行うにあたり、
    前記コントロールバルブは、入力されるパイロット圧に応じた開口面積で油圧アクチュエータへの供給用開口を開くスプール弁と、該スプール弁の供給用開口の前後差圧を一定に保持する圧力補償弁と、制御手段から出力される電流値に応じたパイロット圧を前記スプール弁に出力する電磁比例弁とを備えて構成され、
    前記制御手段は、操作具操作量と電磁比例弁への出力電流値との対応データを備え、該対応データに基づいて操作具操作量に対応する電流値を電磁比例弁に出力することでコントロールバルブを制御する構成にする一方、
    コントロールバルブが作業機械に搭載される前の段階で前記電磁比例弁への入力電流値とコントロールバルブから出力される供給流量との対応関係を実測した実測データを用いてキャリブレーションを行う構成にするとともに、
    該キャリブレーションを行うキャリブレーションシステムに、
    キャリブレーションの実行時に電磁比例弁に電流を出力する出力電流制御手段と、
    キャリブレーションポイントの操作具操作量に前記予め設定された設定関係で対応する供給流量のときの前記実測データにおける電磁比例弁への入力電流値を、キャリブレーションポイントの操作具操作量に対応する出力電流値として前記対応データを較正する較正手段とを設けたことを特徴とする油圧システムにおけるキャリブレーションシステム。
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