阀校准系统和校准方法与流程

1.本发明涉及阀校准系统和校准方法的技术领域，该阀设置在诸如液压挖掘机的工作机器的液压回路中。


背景技术：

2.通常，诸如液压挖掘机的工作机器的液压回路可设置有阀，该阀构造成根据到达电致动器的电流操作以打开和关闭流动通道。在这种阀(例如控制阀)被构造为控制向/从液压挖掘机中设置的液压致动器(例动臂油缸、斗杆油缸等)的供油/排出，以及被构造为向控制阀输出先导压力来致动控制阀的电磁比例阀为电致动器的情况下，根据各液压执行器操作工具的动作，对电磁比例阀施加电流，使电磁比例阀输出先导压力，控制阀打开到液压致动器的流动通道。然而，当控制阀打开流动通道时施加到电磁比例阀的电流值(阀打开位置电流值)不仅取决于电磁比例阀的个体差异(制造公差)，而且取决于控制阀的打开特性或其中布置控制阀的电路构造，并且此外阀打开位置电流值还由于电磁比例阀和控制阀的部件的老化退化而改变。因此，需要利用设置在工作机器的液压回路中的阀来校准阀打开位置电流值。
3.作为这种阀打开位置电流值的校准方法，传统上，已知一种技术，用于在固定压力的液压压力被供应到阀入口侧的状态下，在增加施加到电致动器的电流的扫描的同时测量阀入口侧的压力变化，并根据测量的压力变化确定阀打开位置电流值(开裂点电流指令)的校准值(例如，参见专利文献1)。
4.现有技术文献
5.[专利文献]
[0006]
[专利文献1]日本专利号5281573


技术实现要素：

[0007]
[本发明所要解决的问题]
[0008]
同时，如所述专利文献1中公开的，在通过测量压力同时增加施加到电致动器的电流的扫描来执行阀打开位置电流值的校准的情况下，存在校准工作花费时间的问题，导致当从电流零的时间点开始增加施加电流的扫描时工作效率较低。因此，建议预设开始增加扫描的扫描启动电流值，以快速速率将电流从电流值零增加到扫描启动电流值，并以适于从扫描启动电流值开始扫描的预定速率增加施加电流。然而，许多阀被设置成类似于设置在液压挖掘机中的液压回路。在执行这许多阀的校准的情况下，如果扫描启动电流值被均匀地设置，如上所述，即使使用相同类型的电致动器，由于阀打开位置电流值不仅取决于电致动器的个体差异，还取决于诸如阀和电路的打开特性之类的各种条件而不同，因此在扫描时间之间会出现差异，直到从扫描启动电流值达到阀打开位置电流值。如果从扫描启动电流值直到到达阀打开位置电流值的扫描时间之间的这种差异较大，则存在校准工作的工作条件之间出现变化的问题，这阻碍了工作的标准化和精度的提高。在这些方面，存在本发
明要解决的问题。
[0009]
[解决问题的手段]
[0010]
鉴于上述实际情况，本发明的目的是解决这些问题。根据本发明的权利要求1，在包括阀的工作机器的液压回路中，所述阀构造成根据施加到电致动器的电流操作以打开和关闭流动通道，阀校准系统构造成当所述阀打开流动通道时校准施加到电致动器的阀打开位置电流值，并且所述阀校准系统包括：校准值预测装置，用于基于关于所述阀打开位置电流值的信息来预测所述阀打开位置电流值的校准值；扫描启动电流值设置单元，其设置扫描启动电流值；液压供给装置，用于将固定压力的液压供给到所述阀的入口侧；施加电流控制装置，所述施加电流控制装置用于启动对所述电致动器的电流施加，以将所述电流增加到所述扫描启动电流值，并且进一步以预定速率从所述扫描启动电流值增加对所述电致动器的所述施加电流值的扫描；以及一个压力测量装置，该压力测量装置用于在向该电致动器施加电流的过程中测量该阀的入口侧或出口侧上的压力变化，其中该压力测量装置被构造成用于根据在由所述压力测量装置测量的压力变化时施加电流值来获得该阀打开位置电流值的校准值，并且其中所述扫描启动电流值设置装置根据所述预测值来设置所述扫描启动电流值，使得将所述扫描从所述扫描启动增加到由所述校准值预测装置预测的预测值所花费的时间变成预设的固定时间。
[0011]
根据本发明的权利要求2所述的阀校准系统是根据权利要求1所述的阀校准系统，其中该校准值预测装置包括过去阀打开位置电流值的校准信息、电致动器和阀的制造信息、使用阀的工作机器的信息，以及工作机器可操作的地点的信息中的至少一条信息，作为用于预测所述阀打开位置电流值的校准值所需的关于所述阀打开位置电流值的信息。
[0012]
根据本发明权利要求3的阀校准系统是根据权利要求1或2的阀校准系统，其中关于阀打开位置电流值的信息作为大数据累积在服务器中，并且设置在服务器中的校准值预测装置基于大数据的趋势分析的结果预测阀打开位置电流值的校准值。
[0013]
根据本发明的权利要求4，在包括阀的工作机器的液压回路中，所述阀构造成根据施加到电致动器的电流操作以打开和关闭流动通道，一种阀校准方法，所述阀校准方法用于校准当所述阀打开所述流动通道时施加到所述电致动器的阀打开位置电流值，所述阀校准方法包括以下步骤：基于关于所述阀打开位置电流值的信息来预测所述阀打开位置电流值的校准值；设置扫描启动电流值；向所述阀的所述入口侧供应固定压力的液压压力；启动施加到所述电致动器的所述电流以将所述电流增加到所述扫描启动电流值，并且进一步以预定速率从所述扫描启动电流值增加施加到所述电致动器的所述电流的扫描；在向所述电致动器施加电流期间测量所述阀的入口侧或出口侧上的压力变化；以及基于在测量的压力变化时施加电流值获得阀打开位置电流值的校准值，其中根据预测值设置所述扫描启动电流值，使得将扫描从扫描开始增加到所述预测的阀打开位置电流值的校准值的预测值所花费的时间变为预设的固定时间。
[0014]
[本发明的有利的效果]
[0015]
根据权利要求1和4的发明，可以使增加阀打开位置电流值的校准所需的施加电流的扫描所花费的时间基本恒定，从而能够实现校准工作的标准化，并有助于工作效率的提高和校准精度的提高。
[0016]
根据权利要求2的发明，可以获得高精度的预测值。
[0017]
根据权利要求3的发明，可以确定地获得具有较高精度的预测值。
附图说明
[0018]
图1是液压挖掘机的液压回路的示意图。
[0019]
图2是示出校准控制单元的构造的框图。
[0020]
图3是示出校准控制的流程图。
[0021]
图4是示出从扫描启动电流值到预测值的扫描时间的图。
[0022]
图5是示出阀入口侧压力(或出口侧压力)、阀芯位移和施加电流值之间的关系的图。
[0023]
图6是示出服务器的输入/输出的图。
具体实施方式
[0024]
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1示出了作为工作机器的示例的液压挖掘机的液压回路的示意图。在图1中，附图标记1表示液压泵；1a表示液压泵1的容量改变装置；2表示液压泵1的排出管路；3表示油箱；4表示液压缸；5表示先导控制阀，其构造成执行向/从液压缸4的供油/排油控制；以及6a，6b表示向控制阀5输出先导压力的第一、第二电磁比例阀。
[0025]
在本实施例中，控制阀5相当于本发明的阀，第一电磁比例阀6a、第二电磁比例阀6b相当于本发明的电致动器。此外，液压挖掘机设置有各种液压致动器，例如动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、行进马达和旋转马达，并且设置有分别对应于每个液压致动器的控制阀，并且还设置有电磁比例阀，该电磁比例阀构造成输出先导压力以便致动每个控制阀。然而，在图1中，作为这些液压致动器、控制阀和电磁比例阀的代表，仅示出了一个液压缸4，对应于液压缸4的控制阀5，对应于控制阀5的第一和第二电磁比例阀6a、6b，以及分别对应于其他两个液压致动器(未示出)的其他两个控制阀7。
[0026]
所述控制阀5是包括第一先导端口5a和第二先导端口5b的阀芯，并且在没有先导压力输入到第一先导端口5a和第二先导端口5b的状态下，所述控制阀5位于中间位置n处，在该中间位置处，从液压泵1到液压缸4的供给流动通道和从液压缸4到油箱3的排出流动通道被关闭。然而，控制阀5构造成使得，通过从第一电磁比例减压阀6a或第二电磁比例阀6b输入到第一先导端口5a或第二先导端口5b的先导压力，其移动到第一操作位置x或第二操作位置y，在第一操作位置x或第二操作位置y，从液压泵1到液压缸4的供给流动通道5c和从液压缸4到油箱3的排出流动通道5d被打开，以执行对液压缸4的供给流量控制和对液压缸4的排出流量控制。
[0027]
此外，在图1中，附图标记8表示车载控制器，控制器8从用于检测液压缸4的操作工具(操作杆、操作踏板等)9的操作方向和操作量的操作检测装置9a输入操作信号，并响应于输入信号向所述第一电磁比例阀6a和第二电磁比例阀6b施加电流作为控制信号。然后，如上所述，通过根据从第一电磁比例阀6a和第二电磁比例阀6b输出的施加电流值而增大或减小的先导压力，控制阀5适于从中间位置n移位到第一操作位置x或第二操作位置y，以执行对液压缸4的供给流量控制和对液压缸4的排出流量控制。
[0028]
如下所述，在校准工作期间操作工具不操作的状态下，控制器8向第一电磁比例阀
6a和第二电磁比例阀6b施加电流。另外，液压挖掘机还设置有用于操作液压缸4以外的液压致动器的操作工具和用于检测这些操作工具的操作的操作检测装置。在图1中，仅示出了用于液压缸4的操作工具9和操作检测装置9a。
[0029]
此外，在图1中，附图标记10表示用于控制从液压泵1流到油箱3的泄放流量的泄放阀，并且响应于来自控制器8的控制信号，根据用于液压缸的操作工具9和用于其它液压致动器的操作工具的操作量的增加，泄放阀10操作以减小泄放流量(包括零泄放流量)。如下所述，控制器8在校准工作期间操作工具未被操作的状态下致动泄放阀10。
[0030]
接下来，将参照图2至图5描述本发明的校准系统和校准方法，作为示例，当控制阀5从中间位置n移位到第一操作位置x以打开从液压泵1到液压缸4的供给流动通道5c时，采取用于校准阀打开位置电流值的校准工作，该阀打开位置电流值是施加到第一电磁比例阀6a的电流值。
[0031]
首先，所述控制器8设置有校准控制单元11，该校准控制单元11构造成控制阀打开位置电流值的自动校准。如图2所示，用于检测液压泵1的排出管路2的压力的压力传感器12连接到校准控制单元11的输入侧，并且所述第一电磁比例阀6a和第二电磁比例阀6b、液压泵1的容量改变装置1a以及泄放阀10连接到校准控制单元11的输出侧。此外，校准控制单元11被构造为允许外部控制器13(诸如可拆卸地连接到控制器8的个人计算机)被连接到其上，以便可自由地输入和输出，并且包括预测值读取单元14、扫描启动电流值设置单元15、泵压力控制单元16和施加电流控制单元17、压力测量单元18、电流值校准单元19等。在图2中，仅示出了由控制器8执行的各种控制中与校准控制单元11相关的部分。此外，不仅所述第一电磁比例阀6a和第二电磁比例阀6b，而且待校准的各种电致动器(例如，将先导压力输出到另一控制阀7的电磁比例阀等)连接到校准控制单元11的输出侧，但这些也在此省略。
[0032]
现在，所述外部控制器13配备有诸如监视器之类的显示装置和诸如键盘和触摸面板之类的操作装置，并且如下所述，所述外部控制器13连接到服务器20。外部控制器13适于能够从服务器20获取阀打开位置电流值的校准值的预测值ie；并且能够通过外部控制器13的操作装置执行例如由校准控制单元11启动自动校准工作以及选择要校准的电致动器。服务器20可以通过诸如因特网的通信装置而不是外部控制器13连接到控制器8，并且控制器8可以具有与所述外部控制器13等同的功能。
[0033]
此外，在执行阀打开位置电流值的校准时，作为初步准备，解除从控制阀5供应有加压油的液压缸4的压力，该液压缸4受到校准。在这种情况下，可以手动地进行压力释放，但是如果预先赋予了通过自动地移动控制阀5的阀芯来释放压力的功能，则在假定集成到连续地进行校准的过程中时是有效的。此外，校准工作期间的液压油温度被手动或自动控制以保持预定的温度范围。
[0034]
接下来，将参照图3的流程图描述由所述校准控制单元11执行的自动校准工作的控制。
[0035]
首先，当从外部控制器13输入用于开始校准工作的操作信号时，在进行必要的初始设置之后，从泵压力控制单元16向液压泵1的容量改变装置1a和泄放阀10输出控制指令，并且液压泵1的排放压力保持在预设的固定压力。结果，固定压力的液压压力被供应到控制阀5的入口侧(步骤s1)。所述液压泵1构成本发明的液压供给装置。
[0036]
此外，根据从压力传感器12输入的排出管路2的压力测量值，通过压力测量单元18
监测控制阀5的入口侧的压力变化(步骤s2)。执行压力变化的监测直到校准工作结束。所述压力传感器12构成本发明的压力测量装置。
[0037]
随后，预测值读取单元14执行预测值ie的读取(步骤s3)。预测值ie是第一电磁比例阀6a的预测阀打开位置电流值的当前校准值，并且由服务器20经由外部控制器13提供，但是下面将描述由服务器20提供预测值ie。
[0038]
随后，由扫描启动电流值设置单元15执行扫描启动电流值is的设置(步骤s4)。扫描启动电流值is是当开始下述的施加电流的扫描增加时的电流值，并且根据所述预测值ie设置扫描启动电流值is的设置值，使得从扫描开始到所述预测值ie达到扫描增加所花费的时间变为预设的固定时间t。在这种情况下，通过从扫描时电流值的增加率计算在固定时间t内电流值的变化量，并从预测值ie中减去变化量，来计算扫描启动电流值is。同时，如图4所示，即使预测值ie具有不同的值ie-1，ie-2，从扫描启动电流值is-1，is-2到预测值ie-1，ie-2的扫描时间也被控制为成为固定时间t。所述扫描启动电流值设置单元15构成本发明的扫描启动电流值设置装置。
[0039]
随后，开始由施加电流控制单元17向第一电磁比例阀6a施加电流。在这种情况下，施加电流控制单元17以快的速率(比扫描速率快)将电流从电流值0增加到所述扫描启动电流值is(步骤s5)，并且在达到扫描启动电流值is之后，施加电流被扫描以便以适于扫描的预定恒定速率增加(步骤s6)。
[0040]
由于从所述电流值0到扫描启动电流值is的跨度在预测阀打开位置电流值的当前校准值的跨度之外，因此施加电流迅速增大，以便缩短校准工作时间。此外，所述施加电流控制单元17构成本发明的施加电流控制装置。
[0041]
当所述施加电流的扫描增加时，电流值校准单元19确定控制阀5的入口侧的压力变化是否被压力测量单元18确认(步骤s7)。然后，如果没有确认压力变化，则继续所述施加电流的扫描增加。另一方面，如果确认压力变化，则电流值校准单元19将在所述压力变化时施加电流值确定为阀打开位置电流值的当前校准值ic，并用当前校准值ic更新阀打开位置电流值(步骤s8)，从而完成第一电磁比例阀6a的校准工作。之后，以相同的方式，第二电磁比例阀6b和被构造为致动其他阀(例如，被构造为将先导压力输出到其他控制阀7的电磁比例阀)的电致动器的校准工作适于被顺序地执行。
[0042]
现在，图5示出了在所述步骤s5至s8中控制阀5的入口侧压力(压力传感器12的测量值)，控制阀5的阀芯移动量和施加到第一电磁比例阀6a的电流值之间的关系。如图5所示，当施加到第一电磁比例阀6a的电流的扫描从扫描启动电流值is增加时，控制阀5的阀芯开始移动并到达供给流动通道5c打开的阀打开位置。然后，当阀芯到达阀打开位置时，控制阀5的入口侧的压力突然减小，并且当压力开始减小时，施加电流值被确定为阀打开位置电流值的校准值ic。
[0043]
在本实施例中，阀打开位置电流值的校准值ic由控制阀5的入口侧压力获得，但如所述图5中的虚线所示，阀打开电流值的校正值ic也可通过测量控制阀5的出口侧的压力变化来获得。
[0044]
另外，在本实施例中，将控制阀5的入口侧压力开始下降时的施加电流值设定为阀打开位置电流值，但是，当控制阀5的入口侧压力开始下降时，从施加电流值偏移校准后的电流值也可以作为阀打开位置电流值。在这种情况下，偏移校正量根据阀的打开特性、施加
在从阀供给加压油的液压致动器上的负荷、回路构造等适当地设置。
[0045]
接下来，将描述被构造为提供所述阀打开位置电流值的校准值的预测值ie的服务器20。如图所示参照图6，来自累积了过去的阀打开位置电流值的校准数据的数据库21、电磁比例阀6a、6b和控制阀5的制造商终端22、将使用控制阀5的工作机器(本实施例中的液压挖掘机)的制造商终端23等的各种信息被输入到服务器20，以及通过所述外部控制器13输入工作机器工作的现场信息(大气温度、大气压等)。在这种情况下，从控制阀5和电磁比例阀6a、6b的制造商终端22输入的信息包括例如制造场所环境(大气温度等)、规格、批次或个体的运输检查信息。从工作机器的制造商终端23输入的信息包括例如制造场所环境、规格、液压油类型、批次或个体的运输检查信息、老化信息等。
[0046]
然后，所述服务器20将各种输入信息累积为与阀打开位置电流值的校准相关的大数据，在经过学习期后，由设置在服务器20中的预测值计算装置(对应于本发明的校准值预测装置)24对该大数据进行趋势分析，并基于分析结果为设置在液压挖掘机中的各个电致动器预测阀打开位置电流值的校准值。然后，在各个电致动器的校准工作时，预测结果作为阀打开位置电流值的校准值的预测值ie经由外部控制器13提供给车载控制器8。
[0047]
在如上所述构造的本实施例中，例如使用校准系统来校准当设置在液压挖掘机的液压回路中的控制阀5(阀)打开供给流动通道5c时施加到第一电磁比例阀6a(电致动器)的阀打开位置电流值。然而，该校准系统包括用于基于关于阀打开位置电流值的信息来预测阀打开位置电流值的校准值的预测值计算装置24，构造成设置扫描启动电流值is的扫描启动电流值设置单元15，用于将固定压力的液压供给到阀的入口侧的液压泵1，施加电流控制单元17和压力传感器12，施加电流控制单元17被构造成开始将电流施加到电致动器上以便将电流增大到扫描启动电流值is，并且此外将施加电流值的扫描从扫描启动电流值is以预定速率增大到电致动器上，压力传感器12用于在将电流施加到电致动器上的过程中测量该阀的入口侧上的压力变化，其中该阀打开位置电流值的校准值ic将基于在由所述压力传感器12测量的压力变化时施加电流值来获得。在阀校准系统中，所述扫描启动电流值设置单元15将根据预测值ie设置扫描启动电流值is，使得将扫描从扫描启动增加到由所述预测值计算装置24预测的预测值ie所花费的时间变为预设的固定时间t。
[0048]
如上所述，在本实施例中，基于阀打开位置电流值的校准，基于关于阀打开位置电流值的信息来预测阀打开位置电流值的校准值，并且扫描启动电流值is将被设置为使得将扫描从扫描开始增加到预测值ie所花费的时间根据ie变为固定时间t。在这种情况下，因为预测值ie是通过预测阀打开位置电流值的校准值ic而获得的值，并且是接近校准值ic的值，所以在校准时将扫描从扫描开始增加到校准值ic实际花费的时间变成接近所述固定时间t的值。
[0049]
结果，无论电致动器的类型和个体差异，阀的打开特性、电路构造或电致动器或阀的老化退化如何，在校准时增加施加到电致动器的电流值的扫描所花费的时间可被设置为大致固定的时间(固定时间t的近似值)。同时，即使是设置有多个阀和用于致动阀的电致动器的工作机器，例如液压挖掘机，也能够尽可能地减小校准每个阀的阀打开位置电流值所需的扫描时间的差异，能够实现校准工作的标准化，并且能够有助于工作效率的提高和校准精度的提高。
[0050]
在该阀校准系统中，所述预测值计算装置24(校准值预测装置)包括过去的阀打开
位置电流值的校准信息、电致动器或阀的制造信息、使用阀的工作机器的信息，以及工作机器操作的地点的信息中的至少一条信息，作为预测阀打开位置电流值的校准值所需的信息，由此能够基于这些信息获得高精度的预测值ie。
[0051]
此外，在本实施例中，关于阀打开位置电流值的信息作为大数据累积在服务器20中，并且设置在服务器20中的预测值计算装置24形成基于大数据的趋势分析结果预测阀打开位置电流值的校准值的构造。因此，能够确定地获得具有较高精度的预测值ie。
[0052]
当然，本发明不限于上述实施例，并且本发明的校准系统和构造方法不仅可以用于校准设置在液压挖掘机的液压回路中的控制阀，而且可以用于校准在各种工作机器中使用的各种类型的阀。此外，待校准的阀和用于致动该阀的电致动器不限于如上述实施例中单独设置的阀和电致动器，而是阀和电致动器可以整体设置。
[0053]
此外，在本实施例中，服务器和车载控制器之间的通信适于经由诸如个人计算机的外部控制器来执行，并且根据外部控制器的操作来开始校准工作。然而，不限于此，例如，如果设置有操作装置的监测装置设置在工作机器的驾驶室中，则可以构造成执行校准工作的开始和进行，通过使用监测设备的操作装置来选择待校准的阀。还可以构造成例如在工作机器的每个预定操作时间自动执行校准工作。此外，通过将通信设备安装在工作机器上，还可以构造成通过与服务器通信而不经过外部控制器来执行校准工作。
[0054]
此外，在本实施例中，由设置在服务器中的校准值预测装置预测的预测值ie被读入车载控制器8中，而设置在控制器8中的扫描启动电流值设置装置(扫描启动电流值设置单元15)被构造为设置扫描启动电流值is。但是，用于基于预测值ie计算和设置扫描启动电流值is的扫描启动电流值设置装置可以设置在服务器侧，并且可以使控制器8读取由服务器的扫描启动电流值设置装置设置的扫描启动电流值is。
[0055]
工业实用性
[0056]
本发明可用于阀的校准，该阀构造成根据施加到电致动器的电流来操作。