JP2007278504A - 速度に基づく制御システムのための油圧計量モードの移行技法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】油圧アクチュエータへの流体の流れが、エネルギーを保存するため、種々の時点において異なる計量モードで動作するバルブアセンブリによって制御される。使用すべき計量モードが、油圧アクチュエータに作用する油圧負荷に応答して選択される。具体的には、現時点の油圧負荷の大きさが割り出され、第1および第2の閾値と比較される。第1の閾値未満では、第1の計量モードのみが有効にされ、第2の閾値を超えると、第2の計量モードのみが有効にされる。油圧負荷がこれらの閾値の間にあるときは、第1および第2の計量モードの組み合わせが使用され、これらの計量モードが、第1および第2の閾値に対する油圧負荷の比例関係に比例して使用される。このやり方で計量モードの組み合わせを使用することで、第1および第2の計量モードの間の移行が円滑になる。
【選択図】 図1
Description
ΔPLOAD=Pa−Pb/R
に従って導出され、ここでRは、シリンダのヘッドチャンバ26およびロッドチャンバ27の各々の油圧断面積の比である。油圧負荷が、ピストンロッド45へと加わる外力Fxの変化とともに変化するだけでなく、管路の流れの損失およびシリンダの摩擦の変化とともに変化することに、注意すべきである。あるいは、油圧負荷の近似(L)を使用することも可能であり、値が、力Fx(例えば、ピストンロッド上の負荷セル)を測定して、式L=Fx/Abを使用することによって導出される。しかしながら、この近似は、管路の配管損失およびシリンダの摩擦を無視しており、いくつかの油圧システムにおいては受け入れ可能である。この代案を念頭に置きつつ、本方法を、油圧負荷ΔPLOADの使用の文脈において説明する。
図3は、標準の計量モードまたは低圧側再生を使用してシリンダからピストンロッドを伸張させるための油圧システムの動作を図式的に示している。2つの計量モードの間の移行が、移行の方向に応じて異なるレベルの油圧負荷ΔPLOADにおいて生じており、ヒステリシスを有する関数を生み出している。標準の計量モードの使用が、油圧負荷ΔPLOADが第1の閾値CEXTを下回って低下するまで続けられる。その後、標準の伸張モードと低圧側再生の計量モードとの組み合わせが、油圧負荷ΔPLOADが第2の閾値AEXTへと低下するまで使用され、第2の閾値AEXTを下回ると、低圧側再生の計量モードのみが使用される。第1および第2の閾値の間においては、両モードの組み合わせが、第1の比
あるいは、ピストン−シリンダの伸張に標準の伸張または高圧側再生の計量モードが使用できる場合、使用すべきモードの選択が図5によって図式的に示されている。油圧機能が高圧側再生の計量モードでアクチュエータを伸張させていて、油圧負荷ΔPLOADが第3の閾値BEXTを超えて増加するとき、油圧負荷ΔPLOADが第4の閾値DEXTを超えるまでは、標準の伸張と高圧側再生の計量モードとの組み合わせが使用され、第4の閾値DEXTを超えるときは、標準の伸張モードのみが使用される。第3および第4の閾値の間において、モードの組み合わせは、すでに述べた第2の比RATIO2に基づいて比例的に決定される。
機械の操作者が、ピストンロッドをシリンダへと引き込むようにジョイスティック47を操作すると、システムコントローラ46が、そのような運動を指定する速度指令を生成する。この指令が、各々の機能コントローラ44によって受け取られ、計量モード選択ルーチン54によって標準の引き込み計量モード、低圧側再生の引き込みモード、またはこれらのモードの組み合わせを選択するために使用される。
図1および図2を参照すると、選択された計量モードが、圧力の測定値および速度指令と一緒にバルブ開放ルーチン56へと伝えられ、ピストンロッド45について指令された速度を達成する様相で、電気油圧比例バルブ21〜24を動作させるために使用される。バルブ開放ルーチン56は、これらのバルブの各々の開き量(開くのであれば)を指定する4つの出力信号からなる組を生成する(値がゼロの場合、バルブの閉鎖を示している)。結果としての4つの出力信号が、機能コントローラ44から一式のバルブ駆動部58へと送信され、バルブ駆動部58が、対応するバルブ21〜24を動作させる電流レベルを生成する。
油圧機能について選択された計量モードは、供給配管14の圧力Psおよび戻り配管18の圧力Prを制御するために、システムコントローラ46および圧力コントローラ48によっても使用される。計量モード間の滑らかな移行を生じさせるために、供給配管14および戻り配管18から受け取られる流体が、移行の時点において適切な圧力レベルにあることが望ましい。計量モード間を急激に切り替わる以前のシステムは、選択された計量モードに基づいて供給および戻りの配管の圧力レベルを急激に変化させている。緩やかな圧力変化が好ましい。したがって、計量モードの移行に比例混合を関与させている本発明のシステムは、そのような移行の影響をさらに平滑化するために、供給配管および戻り配管の圧力レベルを混合する。
11,20 機能
12 ポンプ
14 供給配管
15 タンク
16 シリンダ
17 比例アンロードバルブ
18 タンク戻り配管
19 タンク制御アンロード
21,22,23,24 電気油圧比例バルブ
25 バルブアセンブリ
26 ヘッドチャンバ
27 ロッドチャンバ
28 ピストン
30,32 管路
36,38,40,42 圧力センサ
44 機能コントローラ
45 ピストンロッド
46 システムコントローラ
47 ジョイスティック
48 圧力コントローラ
49 供給配管圧力センサ
50 マッピングルーチン
51 戻り配管圧力センサ
52 流れ分配ルーチン
53 タンク圧力センサ
54 計量モード選択ルーチン
55 通信ネットワーク
Claims (27)
- 複数の計量モードを有する油圧システムにおいて、アクチュエータへの流体の流れを制御する方法であって、
アクチュエータの油圧負荷の大きさを割り出すステップと、
油圧負荷の大きさに応じて、前記複数の計量モードおよび前記複数の計量モードのうちの2つ以上からなる組み合わせの中から選択を行い、計量の選択を生成するステップと、
流れ制御装置を動作させて、前記計量の選択に応じてアクチュエータへの流体の流れを制御するステップと
を含む方法。 - 前記組み合わせが、標準の計量モードと再生の計量モードとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の計量モードが、標準の引き込み、標準の伸張、高圧側再生の伸張、高圧側再生の引き込み、低圧側再生の伸張、および低圧側再生の引き込みから基本的になる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記選択が、第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの関係に基づく、請求項1に記載の方法。
- 第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの先の関係を、第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの後の関係と比較し、比較に基づいて前記計量の選択が変わる、請求項4に記載の方法。
- 前記選択が、油圧負荷の大きさが第1の閾値よりも小さいときに第1の計量モードを選択し、油圧負荷の大きさが第2の閾値よりも大きいときに第2の計量モードを選択し、油圧負荷の大きさが第1の閾値と第2の閾値との間にあるときに、第1の計量モードと第2の計量モードとの組み合わせを選択することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記組み合わせが、第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの関係に基づいて決定されるとおりの第1の計量モードおよび第2の計量モードの割合である、請求項6に記載の方法。
- 前記選択が、
油圧負荷の大きさが第1の閾値よりも小さいときに、第1の計量モードから、第1の計量モードと第2の計量モードとの第1の組み合わせへと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第2の閾値よりも小さいときに、前記第1の組み合わせから第2の計量モードへと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第3の閾値を超えるときに、第2の計量モードから、第1の計量モードと第2の計量モードとの第2の組み合わせへと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第4の閾値を超えるときに、前記第2の組み合わせから第1の計量モードへと移行を行う
ことを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記選択が、第1の計量モードから第2の計量モードへと生じる移行の速度を制限することで、或る期間にわたって、第1の計量モードと第2の計量モードとの組み合わせである計量の選択を生成する、請求項1に記載の方法。
- アクチュエータへと供給される流体の圧力が、複数の計量モードのうちの2つ以上が組み合わせられる割合に応じて制御される、請求項1に記載の方法。
- 複数の計量モードを有する油圧システムにおいて、アクチュエータへの流体の流れを制御する方法であって、
複数の計量モードのうちの第1の計量モードを選択するステップと、
アクチュエータへの流体の流れを、前記複数の計量モードのうちの前記第1の計量モードに応答して制御すべく、流れ制御装置を動作させるステップと、
その後に、前記複数の計量モードのうちの少なくとも2つの計量モードからなる組み合わせを選択するステップと、
アクチュエータへの流体の流れを、前記組み合わせに応答して制御すべく、流れ制御装置を動作させるステップと、
次いで、前記複数の計量モードのうちの第2の計量モードを選択するステップと、
アクチュエータへの流体の流れを、前記複数の計量モードのうちの前記第2の計量モードに応答して制御すべく、流れ制御装置を動作させるステップと
を含む方法。 - アクチュエータの油圧負荷の大きさを割り出すステップ
をさらに含み、
前記組み合わせの選択および前記複数の計量モードのうちの第2の計量モードの選択が、前記油圧負荷の大きさに応じる、請求項12に記載の方法。 - 前記複数の計量モードのうちの第1の計量モードが、標準の計量モードであり、前記複数の計量モードのうちの第2の計量モードが、再生の計量モードである、請求項12に記載の方法。
- 前記組み合わせが、標準の計量モードと再生の計量モードとの組み合わせである、請求項14に記載の方法。
- アクチュエータへと供給される流体の圧力が、複数の計量モードのうちの2つ以上が組み合わせられる割合に応じて制御される、請求項12に記載の方法。
- 標準の計量モードと再生の計量モードとを有する油圧システムにおいて、アクチュエータへの流体の流れを制御する方法であって、
アクチュエータの油圧負荷の大きさを割り出すステップと、
油圧負荷の大きさに応じて、標準の計量モード、再生の計量モード、および標準の計量モードと再生の計量モードとの組み合わせの中から選択を行い、計量の選択を生成するステップと、
前記計量の選択に応じてアクチュエータへの流体の流れを制御するため、複数のバルブを動作させるステップと
を含む方法。 - 前記選択が、第1の閾値および第2の閾値に対する油圧負荷の大きさの比較に基づく、請求項17に記載の方法。
- 前記選択が、油圧負荷の大きさが第1の閾値を横切るまでは標準の計量モードを選択し、油圧負荷の大きさが第2の閾値を横切るときに再生の計量モードを選択し、油圧負荷の大きさが第1の閾値と第2の閾値との間にあるときに、標準の計量モードと再生の計量モードとの組み合わせを選択することを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記組み合わせが、第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの関係に基づいて決定される標準の計量モードおよび再生の計量モードの割合である、請求項19に記載の方法。
- 第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの先の関係を、第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの後の関係と比較し、比較に基づいて前記計量の選択が決定される、請求項19に記載の方法。
- 前記選択が、
油圧負荷の大きさが第1の閾値を横切るときに、標準の計量モードから、標準の計量モードと再生の計量モードとの第1の組み合わせへと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第2の閾値を横切るときに、前記第1の組み合わせから再生の計量モードへと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第3の閾値を横切るときに、再生の計量モードから、標準の計量モードと再生の計量モードとの第2の組み合わせへと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第4の閾値を横切るときに、前記第2の組み合わせから標準の計量モードへと移行を行う
ことを含む、請求項17に記載の方法。 - 標準の計量モードおよび再生の計量モードで選択的に動作する油圧システムにおいて、アクチュエータへの流体の流れを制御する方法であって、
アクチュエータの油圧負荷の大きさを割り出すステップと、
標準の計量モードおよび再生の計量モードのうちの一方の計量モードのみが有効である第1の動作状態を選択するステップと、
油圧負荷の大きさが第1の状況であることに応答し、標準の計量モードと再生の計量モードとからなる組み合わせが有効である第2の動作状態を選択するステップと、
油圧負荷の大きさが第2の状況であることに応答し、標準の計量モードおよび再生の計量モードのうちのもう一方の計量モードのみが有効である第3の動作状態を選択するステップと、
アクチュエータへの流体の流れを、現在選択されている動作状態においてどの計量モードが有効であるかに応じて制御するため、バルブアセンブリを動作させるステップと
を含む方法。 - 前記第1の状況および第2の状況の発生が、油圧負荷の大きさを第1の閾値および第2の閾値と比較することによって判断される、請求項23に記載の方法。
- 前記第2の状態が、標準の計量モードおよび再生の計量モードを、第1の閾値および第2の閾値の少なくとも一方に対する油圧負荷の大きさの関係に基づいて決定される割合で使用する、請求項24に記載の方法。
- 油圧負荷の大きさが第1の閾値を横切るまで、前記第1の動作状態が選択され、油圧負荷の大きさが第2の閾値を横切るときに、前記第3の動作状態が選択され、油圧負荷の大きさが第1の閾値と第2の閾値との間にあるときに、前記第2の状態が選択される、請求項23に記載の方法。
- 前記選択が、
油圧負荷の大きさが第1の閾値を横切るときに、前記第1の状態から前記第2の状態へと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第2の閾値を横切るときに、前記第2の状態から前記第3の状態へと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第3の閾値を横切るときに、前記第3の状態から前記第2の状態へと移行を行い、
油圧負荷の大きさが第4の閾値を横切るときに、前記第2の状態から前記第1の状態へ移行を行う
ことを含む、請求項23に記載の方法。
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