(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-06
(45)【発行日】2024-02-15
(54)【発明の名称】バルブの較正システムおよび較正方法
(51)【国際特許分類】
F16K 31/06 20060101AFI20240207BHJP
F16K 31/122 20060101ALI20240207BHJP
F16K 51/00 20060101ALI20240207BHJP
【ＦＩ】
F16K31/06 340
F16K31/06 310C
F16K31/122
F16K51/00 F
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020022204
(22)【出願日】2020-02-13
(65)【公開番号】P2021127793
(43)【公開日】2021-09-02
【審査請求日】2022-12-05
(73)【特許権者】
【識別番号】505236469
【氏名又は名称】キャタピラー エス エー アール エル
(74)【代理人】
【識別番号】100085394
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 哲夫
(74)【代理人】
【識別番号】100165456
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 佑子
(72)【発明者】
【氏名】中嶌 秀樹
(72)【発明者】
【氏名】喜安 浩一
【審査官】藤森 一真
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１０－５０２９４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９０８５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２９０５２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００１－３１７５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２４８０２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０２７７２４３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／００７６６８９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１５Ｂ １３／０４３
Ｆ１５Ｂ １３／０４４
Ｆ１５Ｂ １９／００
Ｆ１６Ｋ １１／０７
Ｆ１６Ｋ ３１／０６ － ３１／１１
Ｆ１６Ｋ ５１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気アクチュエータに対する電流印加に基づき作動して流路を開閉するバルブを備えた作業機械の油圧回路において、前記バルブが流路を開くときの電気アクチュエータへの印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正する較正システムであって、該較正システムは、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する較正値予測手段と、
スイープ開始電流値を設定するスイープ開始電流値設定手段と、
バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給する油圧供給手段と、
電気アクチュエータへの電流印加を開始してスイープ開始電流値まで上昇させ、さらに該スイープ開始電流値から所定速度で電気アクチュエータへの印加電流値をスイープ上昇させる印加電流制御手段と、
電気アクチュエータへの電流印加中にバルブの入口側または出口側の圧力変化を測定する圧力測定手段とを備え、
前記圧力測定手段により測定された圧力変化時の印加電流値に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を求める構成にするとともに、
前記スイープ開始電流値設定手段は、スイープ開始電流値を、スイープ開始から前記較正値予測手段により予測された予測値までのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間になるように予測値に応じて設定することを特徴とするバルブの較正システム。
【請求項2】
請求項１において、較正値予測手段がバルブ開口位置電流値の較正値を予測するために必要なバルブ開口位置電流値に関する情報として、過去のバルブ開口位置電流値の較正情報、電気アクチュエータやバルブの製造情報、バルブが用いられる作業機械の情報、作業機械が稼働する現地情報のうち少なくとも一つの情報を含むことを特徴とするバルブの較正システム。
【請求項3】
請求項１または２において、バルブ開口位置電流値に関する情報はビッグデータとしてサーバーに蓄積されるとともに、該サーバーに設けられた較正値予測手段が、ビッグデータをトレンド解析した結果に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測することを特徴とするバルブの較正システム。
【請求項4】
電気アクチュエータに対する電流印加に基づき作動して流路を開閉するバルブを備えた作業機械の油圧回路において、前記バルブが流路を開くときの電気アクチュエータへの印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正する較正方法であって、該較正方法は、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する工程と、
スイープ開始電流値を設定する工程と、
バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給する工程と、
電気アクチュエータへの電流印加を開始してスイープ開始電流値まで上昇させ、さらに該スイープ開始電流値から所定速度で電気アクチュエータへの印加電流をスイープ上昇させる工程と、
電気アクチュエータへの電流印加中にバルブの入口側または出口側の圧力変化を測定する工程と、
測定された圧力変化時の印加電流値に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を求める工程とを含むとともに、
前記スイープ開始電流値は、スイープ開始から前記予測されたバルブ開口位置電流値の較正値の予測値までのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間になるように予測値に応じて設定されることを特徴とするバルブの較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路に設けられるバルブの較正システムおよび較正方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路には、電気アクチュエータに対する電流印加に基づき作動して流路を開閉するバルブが設けられることがある。このようなバルブが、例えば、油圧ショベルに設けられるブームシリンダやスティックシリンダ等の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であり、該コントロールバルブにパイロット圧を出力してコントロールバルブを作動せしめる電磁比例弁が電気アクチュエータである場合、各油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて電磁比例弁に印加され、これにより電磁比例弁からパイロット圧が出力されてコントロールバルブが油圧アクチュエータに至る流路を開くことになるが、該コントロールバルブが流路を開くときの電磁比例弁への印加電流値（バルブ開口位置電流値）は、電磁比例弁の個体差（製造公差）だけでなく、コントロールバルブの開口特性やコントロールバルブが配置される回路構成等によって差異があり、さらに、電磁比例弁やコントロールバルブの構成部品の経年劣化によってもバルブ開口位置電流値は変化する。このため、バルブを作業機械の油圧回路に配設した状態でのバルブ開口位置電流値の較正（キャリブレーション）が必要となる。
このようなバルブ開口位置電流値の較正方法として、従来、バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給した状態で、電気アクチュエータへの電流印加をスイープ上昇させながらバルブの入口側の圧力変化を測定し、該測定された圧力変化に基づいてバルブ開口位置電流値（クラッキングポイント電流コマンド）の較正値を決定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）。
このようなバルブ開口位置電流値の較正方法として、従来、バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給した状態で、電気アクチュエータへの電流印加をスイープ上昇させながらバルブの入口側の圧力変化を測定し、該測定された圧力変化に基づいてバルブ開口位置電流値（クラッキングポイント電流コマンド）の較正値を決定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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５２８１５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、前記特許文献１のように、電気アクチュエータへの電流印加をスイープ上昇させながら圧力測定することでバルブ開口位置電流値の較正を行う場合、電流ゼロの時点から印加電流のスイープ上昇を始めると、較正作業に時間がかかって作業効率に劣るという問題がある。そこで、スイープ上昇を開始するスイープ開始電流値を予め設定し、電流値ゼロからスイープ開始電流値までは急速度で電流を上昇させ、スイープ開始電流値からはスイープに適した所定速度で印加電流を上昇させることが提唱される。しかしながら、油圧ショベルに設けられる油圧回路のように多数のバルブが設けられており、これら多数のバルブの較正を行うような場合、スイープ開始電流値を一律に設定すると、前述したように、バルブ開口位置電流値は、同種の電気アクチュエータが用いられていても、電気アクチュエータの個体差だけでなく、バルブの開口特性や回路等の種々の条件によって異なるため、スイープ開始電流値からバルブ開口位置電流値に達するまでのスイープ時間に差異が生じる。このようなスイープ開始電流値からバルブ開口位置電流値に達するまでのスイープ時間の差異が大きいと、較正作業の作業条件のバラツキとなって作業の標準化、精度向上の妨げとなるという問題があり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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、電気アクチュエータに対する電流印加に基づき作動して流路を開閉するバルブを備えた作業機械の油圧回路において、前記バルブが流路を開くときの電気アクチュエータへの印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正する較正システムであって、該較正システムは、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する較正値予測手段と、スイープ開始電流値を設定するスイープ開始電流値設定手段と、バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給する油圧供給手段と、電気アクチュエータへの電流印加を開始してスイープ開始電流値まで上昇させ、さらに該スイープ開始電流値から所定速度で電気アクチュエータへの印加電流値をスイープ上昇させる印加電流制御手段と、電気アクチュエータへの電流印加中にバルブの入口側または出口側の圧力変化を測定する圧力測定手段とを備え、前記圧力測定手段により測定された圧力変化時の印加電流値に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を求める構成にするとともに、前記スイープ開始電流値設定手段は、スイープ開始電流値を、スイープ開始から前記較正値予測手段により予測された予測値までのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間になるように予測値に応じて設定することを特徴とするバルブの較正システムである。
請求項２の発明は、請求項１において、較正値予測手段がバルブ開口位置電流値の較正値を予測するために必要なバルブ開口位置電流値に関する情報として、過去のバルブ開口位置電流値の較正情報、電気アクチュエータやバルブの製造情報、バルブが用いられる作業機械の情報、作業機械が稼働する現地情報のうち少なくとも一つの情報を含むことを特徴とするバルブの較正システムである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、バルブ開口位置電流値に関する情報はビッグデータとしてサーバーに蓄積されるとともに、該サーバーに設けられた較正値予測手段が、ビッグデータをトレンド解析した結果に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測することを特徴とするバルブの較正システムである。
請求項４の発明は、電気アクチュエータに対する電流印加に基づき作動して流路を開閉するバルブを備えた作業機械の油圧回路において、前記バルブが流路を開くときの電気アクチュエータへの印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正する較正方法であって、該較正方法は、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する工程と、スイープ開始電流値を設定する工程と、バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給する工程と、電気アクチュエータへの電流印加を開始してスイープ開始電流値まで上昇させ、さらに該スイープ開始電流値から所定速度で電気アクチュエータへの印加電流をスイープ上昇させる工程と、電気アクチュエータへの電流印加中にバルブの入口側または出口側の圧力変化を測定する工程と、測定された圧力変化時の印加電流値に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を求める工程とを含むとともに、前記スイープ開始電流値は、スイープ開始から前記予測されたバルブ開口位置電流値の較正値の予測値までのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間になるように予測値に応じて設定されることを特徴とするバルブの較正方法である。
請求項２の発明は、請求項１において、較正値予測手段がバルブ開口位置電流値の較正値を予測するために必要なバルブ開口位置電流値に関する情報として、過去のバルブ開口位置電流値の較正情報、電気アクチュエータやバルブの製造情報、バルブが用いられる作業機械の情報、作業機械が稼働する現地情報のうち少なくとも一つの情報を含むことを特徴とするバルブの較正システムである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、バルブ開口位置電流値に関する情報はビッグデータとしてサーバーに蓄積されるとともに、該サーバーに設けられた較正値予測手段が、ビッグデータをトレンド解析した結果に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測することを特徴とするバルブの較正システムである。
請求項４の発明は、電気アクチュエータに対する電流印加に基づき作動して流路を開閉するバルブを備えた作業機械の油圧回路において、前記バルブが流路を開くときの電気アクチュエータへの印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正する較正方法であって、該較正方法は、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する工程と、スイープ開始電流値を設定する工程と、バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給する工程と、電気アクチュエータへの電流印加を開始してスイープ開始電流値まで上昇させ、さらに該スイープ開始電流値から所定速度で電気アクチュエータへの印加電流をスイープ上昇させる工程と、電気アクチュエータへの電流印加中にバルブの入口側または出口側の圧力変化を測定する工程と、測定された圧力変化時の印加電流値に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を求める工程とを含むとともに、前記スイープ開始電流値は、スイープ開始から前記予測されたバルブ開口位置電流値の較正値の予測値までのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間になるように予測値に応じて設定されることを特徴とするバルブの較正方法である。
【発明の効果】
【0006】
請求項１、４の発明とすることにより、バルブ開口位置電流値の較正に必要な印加電流のスイープ上昇にかかる時間を略一定にすることができて、較正作業の標準化が図れ、作業効率の向上および較正精度の向上に貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、精度の高い予測値を得ることができる。
請求項３の発明とすることにより、より高精度な予測値を確実に得ることができる。
請求項２の発明とすることにより、精度の高い予測値を得ることができる。
請求項３の発明とすることにより、より高精度な予測値を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】油圧ショベルの油圧回路の概略図である。
【図2】較正制御部の構成を示すブロック図である。
【図3】較正制御を示すフローチャート図である。
【図4】スイープ開始電流値から予測値までのスイープ時間を示す図である。
【図5】バルブ入口側圧力（または出口側圧力）とスプール変位と印加電流値との関係を示す図である。
【図6】サーバーの入出力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
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、作業機械の一例である油圧ショベルの油圧回路の概略図を示すが、該図１において、１は油圧ポンプ、１ａは油圧ポンプ１の容量可変手段、２は油圧ポンプ１の吐出ライン、３は油タンク、４は油圧シリンダ、５は油圧シリンダ４に対する油給排制御を行うパイロット作動式のコントロールバルブ、６Ａ、６Ｂはコントロールバルブ５にパイロット圧を出力する第一、第二電磁比例弁である。
尚、本実施の形態において、コントロールバルブ５は本発明のバルブに相当し、第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂは本発明の電気アクチュエータに相当する。また、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、旋回モータ等の種々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に対応してそれぞれコントロールバルブが設けられ、さらに各コントロールバルブを作動せしめるべくパイロット圧を出力する電磁比例弁が設けられるが、図１には、これら油圧アクチュエータ、コントロールバルブ、電磁比例弁を代表して、１つの油圧シリンダ４と、該油圧シリンダ４に対応するコントロールバルブ５と、該コントロールバルブ５に対応する第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂと、図示しない他の２つの油圧アクチュエータにそれぞれ対応する他の２つのコントロールバルブ７のみを示してある。
尚、本実施の形態において、コントロールバルブ５は本発明のバルブに相当し、第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂは本発明の電気アクチュエータに相当する。また、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、旋回モータ等の種々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に対応してそれぞれコントロールバルブが設けられ、さらに各コントロールバルブを作動せしめるべくパイロット圧を出力する電磁比例弁が設けられるが、図１には、これら油圧アクチュエータ、コントロールバルブ、電磁比例弁を代表して、１つの油圧シリンダ４と、該油圧シリンダ４に対応するコントロールバルブ５と、該コントロールバルブ５に対応する第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂと、図示しない他の２つの油圧アクチュエータにそれぞれ対応する他の２つのコントロールバルブ７のみを示してある。
【0009】
前記コントロールバルブ５は、第一、第二パイロットポート５ａ、５ｂを備えたスプール弁であって、第一、第二の両パイロットポート５ａ、５ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に至る供給流路および油圧シリンダ４から油タンク３に至る排出流路を閉じる中立位置Ｎに位置しているが、第一電磁比例減圧弁６Ａまたは第二電磁比例弁６Ｂから第一パイロットポート５ａまたは第二パイロットポート５ｂにパイロット圧が入力されることで、油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に至る供給流路５ｃおよび油圧シリンダ４から油タンク３に至る排出流路５ｄを開く第一作動位置Ｘまたは第二作動位置Ｙに変位して、油圧シリンダ４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構成されている。
【0010】
さらに、図１において、８は車載のコントローラであって、該コントローラ８は、油圧シリンダ４用の操作具（操作レバーや操作ペダル等）９の操作方向および操作量を検出する操作検出手段９Ａからの操作信号を入力し、該入力信号に基づいて、前記第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂに制御信号としての電流を印加する。そして、該印加電流値に応じて増減するパイロット圧が第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂから出力されることで、前述したようにコントロールバルブ５が中立位置Ｎから第一作動位置Ｘまたは第二作動位置Ｙに変位して油圧シリンダ４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、コントローラ８は、後述するように、較正作業時には操作具操作のない状態で第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂに対して電流印加する。また、油圧ショベルには、油圧シリンダ４以外の油圧アクチュエータを操作するための操作具や、これら操作具の操作を検出する操作検出手段も設けられているが、図１には、油圧シリンダ４用の操作具９および操作検出手段９Ａのみを示す。
尚、コントローラ８は、後述するように、較正作業時には操作具操作のない状態で第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂに対して電流印加する。また、油圧ショベルには、油圧シリンダ４以外の油圧アクチュエータを操作するための操作具や、これら操作具の操作を検出する操作検出手段も設けられているが、図１には、油圧シリンダ４用の操作具９および操作検出手段９Ａのみを示す。
【0011】
さらに、図１において、１０は油圧ポンプ１から油タンク３に流れるブリード流量を制御するブリード弁であって、該ブリード弁１０は、コントローラ８からの制御信号に基づいて、油圧シリンダ用操作具９および他の油圧アクチュエータ用操作具の操作量の増加に応じてブリード流量を減少（ブリード流量ゼロを含む）させるべく作動する。尚、コントローラ８は、後述するように、較正作業時には操作具操作のない状態でブリード弁１０を作動させる。
【0012】
次いで、本発明の較正システムおよび較正方法について、コントロールバルブ５が中立位置Ｎから第一作動位置Ｘに変位して、油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に至る供給流路５ｃを開くときの、第一電磁比例弁６Ａへの印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正する較正作業を例にとって、図２～図５に基づいて説明する。
まず、前記コントローラ８には、バルブ開口位置電流値の自動較正を制御する較正制御部１１が設けられているが、該較正制御部１１は、図２に示す如く、入力側に、油圧ポンプ１の吐出ライン２の圧力を検出する圧力センサ１２が接続され、出力側に、前記第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂ、油圧ポンプ１の容量可変手段１ａ、ブリード弁１０が接続され、さらに、コントローラ８に着脱自在に接続されるパソコン等の外部コントローラ１３が入出力自在に接続されるとともに、予測値読み込み部１４、スイープ開始電流値設定部１５、ポンプ圧制御部１６、印加電流制御部１７、圧力測定部１８、電流値較正部１９等を具備して構成されている。尚、図２には、コントローラ８の行う種々の制御のうち較正制御部１１に関する部分のみを図示してある。また、較正制御部１１の出力側には、前記第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂだけでなく、較正が行われる各種電気アクチュエータ（例えば、他のコントロールバルブ７にパイロット圧を出力する電磁比例弁等）が接続されるが、これらについても省略してある。
まず、前記コントローラ８には、バルブ開口位置電流値の自動較正を制御する較正制御部１１が設けられているが、該較正制御部１１は、図２に示す如く、入力側に、油圧ポンプ１の吐出ライン２の圧力を検出する圧力センサ１２が接続され、出力側に、前記第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂ、油圧ポンプ１の容量可変手段１ａ、ブリード弁１０が接続され、さらに、コントローラ８に着脱自在に接続されるパソコン等の外部コントローラ１３が入出力自在に接続されるとともに、予測値読み込み部１４、スイープ開始電流値設定部１５、ポンプ圧制御部１６、印加電流制御部１７、圧力測定部１８、電流値較正部１９等を具備して構成されている。尚、図２には、コントローラ８の行う種々の制御のうち較正制御部１１に関する部分のみを図示してある。また、較正制御部１１の出力側には、前記第一、第二電磁比例弁６Ａ、６Ｂだけでなく、較正が行われる各種電気アクチュエータ（例えば、他のコントロールバルブ７にパイロット圧を出力する電磁比例弁等）が接続されるが、これらについても省略してある。
【0013】
ここで、前記外部コントローラ１３は、モニタ等の表示手段や、キーボード、タッチパネル等の操作手段を備えたものであって、後述するように、サーバー２０に接続されており、該サーバー２０からバルブ開口位置電流値の較正値の予測値ｉＥを取得できるようになっているとともに、該外部コントローラ１３の操作手段によって、較正制御部１１による自動較正作業の開始や、較正の対象となる電気アクチュエータの選択等を行うことができるようになっている。尚、外部コントローラ１３の代わりにインターネット等の通信手段を介して、コントローラ８にサーバー２０を接続可能にするとともに、該コントローラ８に前記外部コントローラ１３と同等の機能をもたせることもできる。
【0014】
また、バルブ開口位置電流値の較正を行うにあたり、前準備として、較正の対象となるコントロールバルブ５から圧油供給される油圧シリンダ４の圧を抜いておく。この場合に、圧抜きは手動で実施しても良いが、コントロールバルブ５のスプールを自動的にシフトさせて圧を抜く機能を持たせておくと、連続して較正を実施するプロセスに組込むことを想定すると有効である。さらに、較正作業中の作動油温は、手動または自動で所定温度範囲を保持するように制御する。
【0015】
次いで、前記較正制御部１１が行う自動較正作業の制御について、図３のフローチャート図に基づいて説明する。
まず、外部コントローラ１３から較正作業開始の操作信号が入力されると、必要な初期設定が行われた後、ポンプ圧制御部１６から油圧ポンプ１の容量可変手段１ａおよびブリード弁１０に対して制御指令が出力されて、油圧ポンプ１の吐出圧を予め設定された一定圧に保持する。これにより、コントロールバルブ５の入口側に一定圧力の油圧が供給される（ステップＳ１）。尚、前記油圧ポンプ１は本発明の油圧供給手段を構成する。
まず、外部コントローラ１３から較正作業開始の操作信号が入力されると、必要な初期設定が行われた後、ポンプ圧制御部１６から油圧ポンプ１の容量可変手段１ａおよびブリード弁１０に対して制御指令が出力されて、油圧ポンプ１の吐出圧を予め設定された一定圧に保持する。これにより、コントロールバルブ５の入口側に一定圧力の油圧が供給される（ステップＳ１）。尚、前記油圧ポンプ１は本発明の油圧供給手段を構成する。
【0016】
さらに、圧力測定部１８によって、圧力センサ１２から入力される吐出ライン２の圧力測定値に基づき、コントロールバルブ５の入口側の圧力変化が監視される（ステップＳ２）。該圧力変化の監視は、較正作業の終了まで行われる。尚、前記圧力センサ１２は本発明の圧力測定手段を構成する。
【0017】
続けて、予測値読み込み部１４による予測値ｉＥの読み込みが行われる（ステップＳ３）。該予測値ｉＥは、予測される第一電磁比例弁６Ａのバルブ開口位置電流値の今回の較正値であって、外部コントローラ１３を介してサーバー２０から提供されるが、該サーバー２０による予測値ｉＥの提供については後述する。
【0018】
続けて、スイープ開始電流値設定部１５によるスイープ開始電流値ｉＳの設定が行われる（ステップＳ４）。該スイープ開始電流値ｉＳは、後述する印加電流のスイープ上昇を開始するときの電流値であって、該スイープ開始電流値ｉＳの設定は、スイープ開始から前記予測値ｉＥまでのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間Ｔになるように、前記予測値ｉＥに応じて設定される。この場合、スイープ開始電流値ｉＳは、スイープ時の電流値の上昇速度から一定時間Ｔにおける電流値の変化量を演算し、該変化量を予測値ｉＥから減ずることで演算される。しかして、図４に示す如く、予測値ｉＥの値がｉＥ－１、ｉＥ－２と異なっていても、スイープ開始電流値ｉＳ－１、ｉＳ－２から予測値ｉＥ－１、ｉＥ－２までのスイープ時間は一定時間Ｔとなるように制御される。尚、前記スイープ開始電流値設定部１５は本発明のスイープ開始電流値設定手段を構成する。
【0019】
続けて、印加電流制御部１７による第一電磁比例弁６Ａへの電流印加が開始される。この場合、印加電流制御部１７は、電流値ゼロから前記スイープ開始電流値ｉＳまでは急速度（スイープ速度より急速度）で電流を上昇させ（ステップＳ５）、スイープ開始電流値ｉＳに達した以降は、スイープに適した所定の一定速度で印加電流をスイープ上昇させる（ステップＳ６）。
尚、前記電流値ゼロからスイープ開始電流値ｉＳまでは、予測されるバルブ開口位置電流値の今回の較正値の区間外であるため、較正作業の時間短縮のため印加電流を急速度で上昇させる。また、前記印加電流制御部１７は本発明の印加電流制御手段を構成する。
尚、前記電流値ゼロからスイープ開始電流値ｉＳまでは、予測されるバルブ開口位置電流値の今回の較正値の区間外であるため、較正作業の時間短縮のため印加電流を急速度で上昇させる。また、前記印加電流制御部１７は本発明の印加電流制御手段を構成する。
【0020】
前記印加電流のスイープ上昇中、電流値較正部１９は、圧力測定部１８によりコントロールバルブ５の入口側の圧力変化が確認されたか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、圧力変化が確認されない場合には、前記印加電流のスイープ上昇を続行する。一方、圧力変化が確認された場合、電流値較正部１９は、前記圧力変化時の印加電流値を、バルブ開口位置電流値の今回の較正値ｉＣとして決定し、バルブ開口位置電流値を今回の較正値ｉＣに更新（ステップＳ８）して、第一電磁比例弁６Ａの較正作業は終了する。しかる後、同様にして、第二電磁比例弁６Ｂや、他のバルブを作動せしめる電気アクチュエータ（例えば、他のコントロールバルブ７にパイロット圧を出力する電磁比例弁等）の較正作業が順次行われるようになっている。
【0021】
ここで、図５に、前記ステップＳ５～Ｓ８におけるコントロールバルブ５の入口側圧力（圧力センサ１２の測定値）と、コントロールバルブ５のスプール移動量と、第一電磁比例弁６Ａへの印加電流値との関係を示すが、該図５に示されるように、第一電磁比例弁６Ａへの印加電流をスイープ開始電流値ｉＳからスイープ上昇させると、コントロールバルブ５のスプールが動き始めて供給流路５ｃが開口するバルブ開口位置に達する。そして、スプールがバルブ開口位置に達すると、コントロールバルブ５の入口側圧力が急に低下するが、該低下し始めたときの印加電流値を、バルブ開口位置電流値の較正値ｉＣとして決定するようになっている。
尚、本実施の形態では、コントロールバルブ５の入口側圧力によってバルブ開口位置電流値の較正値ｉＣを求めるように構成されているが、前記図５に点線で示すように、コントロールバルブ５の出口側の圧力変化の測定によっても、バルブ開口位置電流値の較正値ｉＣを求めることができる。
また、本実施の形態では、コントロールバルブ５の入口側圧力が低下し始めたときの印加電流値をバルブ開口位置電流値とする構成になっているが、入口側圧力が低下し始めたときの印加電流値からオフセット修正した電流値をバルブ開口位置電流値とすることもできる。この場合、オフセット修正量は、バルブの開口特性、バルブから圧油供給される油圧アクチュエータにかかる負荷、回路構成等に応じて、適宜設定される。
尚、本実施の形態では、コントロールバルブ５の入口側圧力によってバルブ開口位置電流値の較正値ｉＣを求めるように構成されているが、前記図５に点線で示すように、コントロールバルブ５の出口側の圧力変化の測定によっても、バルブ開口位置電流値の較正値ｉＣを求めることができる。
また、本実施の形態では、コントロールバルブ５の入口側圧力が低下し始めたときの印加電流値をバルブ開口位置電流値とする構成になっているが、入口側圧力が低下し始めたときの印加電流値からオフセット修正した電流値をバルブ開口位置電流値とすることもできる。この場合、オフセット修正量は、バルブの開口特性、バルブから圧油供給される油圧アクチュエータにかかる負荷、回路構成等に応じて、適宜設定される。
【0022】
次いで、前記バルブ開口位置電流値の較正値の予測値ｉＥを提供するサーバー２０について説明する。該サーバー２０には、図６に示す如く、過去のバルブ開口位置電流値の較正データが蓄積されたデータベース２１や、コントロールバルブ５や電磁比例弁６Ａ、６Ｂの製造元端末２２、コントロールバルブ５が用いられる作業機械（本実施の形態では油圧ショベル）の製造元端末２３等からの各種情報が入力されるとともに、前記外部コントローラ１３を介して、作業機械が稼働する現地情報（気温、気圧等）が入力される。この場合、コントロールバルブ５や電磁比例弁６Ａ、６Ｂの製造元端末２２から入力される情報としては、例えば、製造現場環境（気温等）、仕様、ロットまたは個体の出荷検査情報等があり、また、作業機械の製造元端末２３から入力される情報としては、例えば、製造現場環境、仕様、作動油種、ロットまたは個体の出荷検査情報、経年数情報等がある。
【0023】
そして、前記サーバー２０は、入力された各種情報を、バルブ開口位置電流値の較正に関するビッグデータとして蓄積するとともに、該ビッグデータは、サーバー２０に設けられた予測値演算手段（本発明の較正値予測手段に相当する）２４によって、学習期間を経てトレンド解析され、該解析結果に基づいて油圧ショベルに設けられる個々の電気アクチュエータについてバルブ開口位置電流値の較正値が予測される。そして、該予測された結果は、個々の電気アクチュエータの較正作業時に、バルブ開口位置電流値の較正値の予測値ｉＥとして外部コントローラ１３を介して車載のコントローラ８に提供されるようになっている。
【0024】
叙述の如く構成された本実施の形態において、較正システムは、例えば油圧ショベルの油圧回路に設けられたコントロールバルブ５（バルブ）が供給流路５ｃを開くときの第一電磁比例弁６Ａ（電気アクチュエータ）への印加電流値であるバルブ開口位置電流値を較正するために用いられるが、該較正システムは、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する予測値演算手段２４と、スイープ開始電流値ｉＳを設定するスイープ開始電流値設定部１５と、バルブの入口側に一定圧力の油圧を供給する油圧ポンプ１と、電気アクチュエータへの電流印加を開始してスイープ開始電流値ｉＳまで上昇させ、さらに該スイープ開始電流値ｉＳから所定速度で電気アクチュエータへの印加電流値をスイープ上昇させる印加電流制御部１７と、電気アクチュエータへの電流印加中にバルブの入口側の圧力変化を測定する圧力センサ１２とを備えており、そして、前記圧力センサ１２により測定された圧力変化時の印加電流値に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値ｉＣが求められることになるが、このものにおいて、前記スイープ開始電流値設定部１５は、スイープ開始から前記予測値演算手段２４により予測された予測値ｉＥまでのスイープ上昇にかかる時間が予め設定された一定時間Ｔになるように、予測値ｉＥに応じてスイープ開始電流値ｉＳを設定することになる。
【0025】
この様に、本実施の形態にあっては、バルブ開口位置電流値を較正するにあたり、バルブ開口位置電流値に関する情報に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値が予測されるとともに、該予測値ｉＥに応じて、スイープ開始から予測値ｉＥまでのスイープ上昇にかかる時間が一定時間Ｔになるようにスイープ開始電流値ｉＳが設定されることになるが、この場合に、予測値ｉＥは、バルブ開口位置電流値の較正値ｉＣを予測した値であって該較正値ｉＣに近い値であるから、較正時において実際にスイープ開始から較正値ｉＣまでのスイープ上昇にかかる時間は、前記一定時間Ｔに近い値となる。
この結果、較正時において電気アクチュエータへの印加電流値のスイープ上昇にかかる時間を、電気アクチュエータの種類や個体差、バルブの開口特性、回路構成、あるいは電気アクチュエータやバルブの経年変化等に関係なく、略一定時間（一定時間Ｔの近似値）とすることができ、しかして、多数のバルブおよび該バルブを作動せしめる電気アクチュエータが設けられている油圧ショベルのような作業機械であっても、各バルブのバルブ開口位置電流値の較正に必要なスイープ時間の差異を可及的に少なくすることができて、較正作業の標準化が図れ、作業効率の向上および較正精度の向上に貢献できる。
この結果、較正時において電気アクチュエータへの印加電流値のスイープ上昇にかかる時間を、電気アクチュエータの種類や個体差、バルブの開口特性、回路構成、あるいは電気アクチュエータやバルブの経年変化等に関係なく、略一定時間（一定時間Ｔの近似値）とすることができ、しかして、多数のバルブおよび該バルブを作動せしめる電気アクチュエータが設けられている油圧ショベルのような作業機械であっても、各バルブのバルブ開口位置電流値の較正に必要なスイープ時間の差異を可及的に少なくすることができて、較正作業の標準化が図れ、作業効率の向上および較正精度の向上に貢献できる。
【0026】
このものにおいて、前記予測値演算手段２４（較正値予測手段）がバルブ開口位置電流値の較正値を予測するために必要な情報として、過去のバルブ開口位置電流値の較正情報、電気アクチュエータやバルブの製造情報、バルブが用いられる作業機械の情報、作業機械が稼働する現地情報のうち少なくとも一つの情報を含むことにより、これらの情報に基づいて精度の高い予測値ｉＥを得ることができる。
【0027】
さらに、本実施の形態では、バルブ開口位置電流値に関する情報はビッグデータとしてサーバー２０に蓄積されるとともに、該サーバー２０に設けられた予測値演算手段２４が、ビッグデータをトレンド解析した結果に基づいてバルブ開口位置電流値の較正値を予測する構成になっており、これにより、より高精度な予測値ｉＥを確実に得ることができる。
【0028】
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、本発明の較正システムおよび構成方法は、油圧ショベルの油圧回路に設けられたコントロールバルブだけでなく、種々の作業機械に用いられる各種バルブの較正に実施できる。また、較正されるバルブ、該バルブを作動せしめる電気アクチュエータとしては、上記実施の形態のようにバルブと電気アクチュエータとが別体のものに限らず、バルブと電気アクチュエータとが一体のものであっても良い。
さらに、本実施の形態では、サーバーと車載のコントローラとの通信はパソコン等の外部コントローラを介して行うようになっているとともに、外部コントローラの操作に基づいて較正作業を開始するように構成されているが、これに限定されることなく、例えば、作業機械の運転室に操作手段を備えたモニタ装置が配設されている場合には、該モニタ装置の操作手段を用いて較正作業の開始や進行、較正するバルブの選択等を行う構成にすることもできる。また、較正作業を、例えば作業機械の所定稼働時間毎に自動的に行う構成にすることもできる。さらに、作業機械に通信装置を搭載することにより、外部コントローラを介することなくサーバーと通信して較正作業を実施する構成にすることもできる。
さらに、本実施の形態では、サーバーに設けた較正値予測手段によって予測された予測値ｉＥが車載のコントローラ８に読み込まれる一方、該コントローラ８に設けたスイープ開始電流値設定手段（スイープ開始電流値設定部１５）がスイープ開始電流値ｉＳを設定する構成になっているが、サーバー側に、予測値ｉＥに基づいてスイープ開始電流値ｉＳを演算して設定するスイープ開始電流値設定手段を設け、該サーバーのスイープ開始電流値設定手段によって設定されたスイープ開始電流値ｉＳを、コントローラ８に読込ませる構成にすることもできる。
さらに、本実施の形態では、サーバーと車載のコントローラとの通信はパソコン等の外部コントローラを介して行うようになっているとともに、外部コントローラの操作に基づいて較正作業を開始するように構成されているが、これに限定されることなく、例えば、作業機械の運転室に操作手段を備えたモニタ装置が配設されている場合には、該モニタ装置の操作手段を用いて較正作業の開始や進行、較正するバルブの選択等を行う構成にすることもできる。また、較正作業を、例えば作業機械の所定稼働時間毎に自動的に行う構成にすることもできる。さらに、作業機械に通信装置を搭載することにより、外部コントローラを介することなくサーバーと通信して較正作業を実施する構成にすることもできる。
さらに、本実施の形態では、サーバーに設けた較正値予測手段によって予測された予測値ｉＥが車載のコントローラ８に読み込まれる一方、該コントローラ８に設けたスイープ開始電流値設定手段（スイープ開始電流値設定部１５）がスイープ開始電流値ｉＳを設定する構成になっているが、サーバー側に、予測値ｉＥに基づいてスイープ開始電流値ｉＳを演算して設定するスイープ開始電流値設定手段を設け、該サーバーのスイープ開始電流値設定手段によって設定されたスイープ開始電流値ｉＳを、コントローラ８に読込ませる構成にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明は、電気アクチュエータに対する電流印加に基づいて作動するバルブの較正に利用することができる。
【符号の説明】
【0030】
５ コントロールバルブ
６Ａ、６Ｂ 第一、第二電磁比例弁
８ コントローラ
１１ 較正制御部
１３ 外部コントローラ
１４ 予測値読み込み部
１５ スイープ開始電流値設定部
１６ ポンプ圧制御部
１７ 印加電流制御部
１８ 圧力測定部
１９ 電流値較正部
２０ サーバー
２４ 予測値演算手段
６Ａ、６Ｂ 第一、第二電磁比例弁
８ コントローラ
１１ 較正制御部
１３ 外部コントローラ
１４ 予測値読み込み部
１５ スイープ開始電流値設定部
１６ ポンプ圧制御部
１７ 印加電流制御部
１８ 圧力測定部
１９ 電流値較正部
２０ サーバー
２４ 予測値演算手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】