JP2010502948A - 独立計量弁を較正するための方法 - Google Patents

Abstract

流れ遮断位置と流れ通過位置との間で可動な弁体（２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａ）を有する弁（２６、２８、３０、３２）を較正するための方法は、弁に向けられた流体を加圧するステップと、弁体の位置を制御するための弁に向けられた電流を増加させるステップと、流体圧力を検出するステップとを含む。さらに、弁を較正するための方法は、検出された流体圧力の時間導関数が所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きいかどうかを決定するステップと、弁に向けられるクラッキングポイント電流コマンドを決定するステップとを含む。検出された流体圧力の時間導関数が所定のしきい値よりも大きい場合、クラッキングポイント電流コマンドが弁に向けられる。

Description

本開示は、一般に、弁を較正するための方法、より詳しくは、独立計量弁を較正するための方法に関する。

例えば、ブルドーザ、ローダ、掘削機、モータグレーダ等の機械、および他のタイプの重機械には、種々の仕事を実現するために１つ以上の油圧アクチュエータが使用される。これらのアクチュエータは、それらの中のチャンバに加圧流体を供給する機械のポンプに流体接続される。アクチュエータのチャンバへのおよびそこからの加圧流体の流量および方向を制御するために、弁構造は、典型的に、ポンプとアクチュエータの少なくとも１つとの間に流体接続される。

弁構造は、加圧された作動油がポンプからアクチュエータ室に流れることを許容するように独立して作動される独立計量弁（ＩＭＶ）を含み得る。それぞれのＩＭＶの弁スプールの変位を変化させることによって、それぞれのアクチュエータ室への作動油の流れの量を制御できる。それぞれの弁スプールは、ポンプからアクチュエータへの流れとアクチュエータからタンクへの流れとを含む弁構造の作動油の流れを制御する一連の計量スロットを有する。アクチュエータが油圧シリンダであった場合、これらの流れは、一般に、ポンプからシリンダへの流れおよびシリンダからタンクへの流れとそれぞれ呼ばれる。

ＩＭＶの製造および組立は、それぞれのＩＭＶが他のものとは異なって機能し得るように弁構成部材の性能に影響を及ぼすかもしれない。結果として、弁構成部材が予測可能に動作しない可能性があり、油圧アクチュエータの性能が低下する場合がある。

ポンプとアクチュエータとの間に流体接続された弁構造を介して流れを制御する１つの方法が、スティーブンソン（Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ）に交付された（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）は、アクチュエータ室に接続された入口弁または出口弁を較正する方法を記載している。入口弁は、アクチュエータ室に供給される流れの量を制御し、また出口弁は、アクチュエータ室から出る流れの量を制御する。入口弁を較正するために、入口を作動させるための電流が増加する間に出口弁が閉鎖され、これにより、アクチュエータ室内の圧力が上昇する。アクチュエータ室内の圧力の上昇率が所定のしきい値を超えたときに、入口弁用の弁開放電流レベルが決定される。出口弁を較正するために、入口弁が開放され、この結果、アクチュエータ室内の圧力が上昇する。次に、入口弁が閉鎖され、出口弁を作動させるための電流が増加される。アクチュエータ室内の圧力の低下率の大きさが所定のしきい値を超えたときに、出口弁用の弁開放電流レベルが決定される。その較正により、入口弁または出口弁用の弁開放電流レベルと個々の弁用の初期電流レベルとの間の差が、少なくとも１つの所望のマージンだけ異なることが保証される。

（特許文献１）の較正方法により、最初に弁に印加される予め規定される初期電流レベルが決定される。この初期電流レベルは、弁が開放し始める電流レベルよりも低い所望の大きさである。測定された弁開放電流レベルと初期電流レベルとの間に差が存在する場合にのみ、入口弁または出口弁に供給される初期電流レベルが調整される。さらに、（特許文献１）は、個々のシリンダポートで圧力センサを必要とし、それぞれのシリンダポートでセンサを必要とする。このことにより、センサの数が増加し、これによって較正工程の複雑さが増す。その上、（特許文献１）では、圧力変化率が所定のしきい値に達したときに弁開放電流レベルが測定されるが、圧力変化率が所定の時間間隔にわたって所定のしきい値を上回っているかどうかが決定されない。したがって、（特許文献１）の較正方法は、信号ノイズ、あるいは入口弁または出口弁を通る漏れにより圧力変化率の測定に誤差が生じた場合、弁開放電流レベルを早めに決定してしまうことがある。

米国特許第６，３９７，６５５号明細書

開示されるシステムは、上述の課題の１つ以上を克服することに向けられる。

一形態では、本開示は、流れ遮断位置と流れ通過位置との間で可動な弁体を有する弁を較正するための方法に関する。本方法は、弁に向けられた流体を加圧するステップと、弁体の位置を制御するための弁に向けられた電流を増加させるステップと、流体圧力を検出するステップとを含む。さらに、弁を較正するための本方法は、検出された流体圧力の時間導関数が所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きいかどうかを決定するステップと、弁に向けられるクラッキングポイント電流コマンドを決定するステップとを含む。検出された流体圧力の時間導関数が所定のしきい値よりも大きい場合、クラッキングポイント電流コマンドが弁に向けられる。

他の形態では、本開示は、流れ遮断位置と流れ通過位置との間で可動な弁体を有する弁を較正するためのシステムに関する。システムは、流体を加圧するように構成された源と、その出口で流体圧力を検出するように構成された圧力センサと、それに接続された制御装置とを含む。制御装置は、弁体の位置を制御するための弁に向けられた電流を増加させるように、かつ圧力センサから、検出された流体圧力を受け入れるように構成される。さらに、制御装置は、源の出口で測定された流体圧力に基づいて弁が流れ通過位置にあるかどうかを決定するように、かつ弁が流れ通過位置にあった場合、弁に向けられるクラッキングポイント電流コマンドを決定するように構成される。

他の形態では、本開示は、弁を制御する実際の電流コマンドを決定するための方法に関する。弁は、流れ遮断位置と流れ通過位置との間で可動な弁体を含む。本方法は、弁体の所望の位置に基づいて定格電流コマンドを決定するステップと、弁の較正に基づいて較正オフセット電流コマンドを決定するステップと、定格電流コマンドと較正オフセット電流コマンドとを合算することによって実際の電流コマンドを決定するステップとを含む。

開示される例示的な実施形態による機械の概略側面図である。 開示される例示的な実施形態による開示される例示的な液圧システムの概略図である。 図２の液圧システムの弁を制御するための例示的な電流制御システムの概略図である。 図３の電流制御システムを使用した弁スプールの変位と定格電流コマンドおよび実際の電流コマンドとの間の関係を示したグラフである。 図２の液圧システムの弁を較正する開示される例示的な方法のフローチャートである。 図２の液圧システムの弁を較正する開示される例示的な方法のフローチャートである。

図１は、例示的な機械１０を示している。機械１０は、鉱業、建設業、農業等の産業、または公知の他の任意の産業に関連するある種の作業を行う固定機械または移動機械であり得る。例えば、機械１０は、ブルドーザ、ローダ、バックホー、掘削機、モータグレーダ、ダンプトラック等の土工機械、または他の任意の土工機械であってもよい。さらに、機械１０は、発電設備、ポンプ、船舶または他の任意の適切な作業実行機械を含み得る。機械１０は、フレーム１２と、少なくとも１つの器具１４と、油圧シリンダ１６、または器具１４をフレーム１２に接続する他の流体アクチュエータとを含むことが可能である。望むならば、油圧シリンダ１６を省略して、油圧モータを含み得ることが考えられる。

フレーム１２は、機械１０の移動を補助する任意の構造ユニットを含むことが可能である。フレーム１２は、例えば、動力源（図示せず）を牽引装置１８に接続する固定ベースフレーム、リンケージシステムの可動フレーム部材、または公知の他の任意のフレームであり得る。

器具１４は、仕事の実行に使用される任意の装置を含むことが可能である。例えば、器具１４は、ブレード、バケット、ショベル、リッパ、ダンプベッド、推進装置または公知の他の任意の作業実行装置を含んでもよい。器具１４は、直接的なピボット２０を介して、１つの部材をリンケージシステムに形成する油圧シリンダ１６を有するリンケージシステムを介して、または他の任意の適切な方法でフレーム１２に接続されることが可能である。公知の他の任意の方法で、フレーム１２に対して器具１４を旋回、回転、摺動、揺動または移動させるように構成し得る。

図２に示したように、油圧シリンダ１６は、器具１４を移動させるように協働する液圧システム２２内の種々の構成部材の１つであり得る。液圧システム２２は、加圧流体源２４、ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０、ロッド端部ドレン弁３２、タンク３４および１つ以上の圧力センサ３６、３７、３８を含むことが可能である。さらに、液圧システム２２は、その流体構成部材と連通する制御装置７０を含むことが可能である。液圧システム２２が、例えば、圧力センサ、温度センサ、位置センサ、制御装置、アキュムレータ等の追加の構成部材および／または異なる構成部材、ならびに公知の他の構成部材を含み得ることが考えられる。例示的な液圧システム２２は、較正すべき弁２６、２８、３０、３２と流体連通する油圧シリンダ１６を含むが、較正すべき弁は、油圧シリンダへのおよびそこからの流れを制御する弁に限定されない。弁２６、２８、３０、３２等の１つ以上の弁を使用して、モータ回路、例えば油圧掘削機の揺動回路への流れ等のような他の種々のタイプの作動油の流れを制御することが可能である。

ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２のそれぞれは、源２４、油圧シリンダ１６、タンク３４、および／または液圧システム２２に存在する他の任意の装置と流体連通するように独立して動作可能である独立計量弁（ＩＭＶ）であり得る。ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２のそれぞれは、複数の油圧通路への作動油の流れを制御するように独立して計量されることが可能である。制御装置７０は、独立して動作可能な弁２６、２８、３０、３２のそれぞれを制御する。

ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２のそれぞれは、個々の弁スプール２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａを所望の位置に移動させ、これにより、弁２６、２８、３０、３２を介した作動油の流れを制御するために、弁スプール２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａとアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂとを含む。それぞれの弁スプール２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの変位により、関連する弁２６、２８、３０、３２を介して作動油の流量が変化される。アクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂは、ソレノイドアクチュエータ、または当業者に公知の他の任意のアクチュエータであり得る。

油圧シリンダ１６は、管４６とその中に配置されたピストンアセンブリ４８とを含むことが可能である。管４６およびピストンアセンブリ４８の一方をフレーム１２に旋回可能に接続することが可能であり、一方、管４６およびピストンアセンブリ４８の他方を器具１４に旋回可能に接続することが可能である。その代わりに、管４６および／またはピストンアセンブリ４８をフレーム１２または器具１４に固定して接続し得ることが考えられる。油圧シリンダ１６は、ピストンアセンブリ４８によって分離された第１のチャンバ５０および第２のチャンバ５２を含むことが可能である。図２に示した例示的な実施形態では、第１のチャンバ５０は油圧シリンダ１６のヘッド端部により近接して配置され、また第２のチャンバ５２は油圧シリンダ１６のロッド端部により近接して配置される。源２４によって加圧された流体を第１のチャンバ５０および第２のチャンバ５２に選択的に供給し、第１のチャンバおよび第２のチャンバをタンク３４に流体接続して、ピストンアセンブリ４８を管４６内で変位させることが可能であり、これにより、油圧シリンダ１６の有効長が変化される。油圧シリンダ１６の伸縮は、器具１４の移動を補助するように作用し得る。

ピストンアセンブリ４８は、管４６に軸方向に整列されておりその中に配置されたピストン５４と、フレーム１２の一方を器具１４に接続可能である（図１参照）ピストンロッド５６とを含むことが可能である。ピストン５４は、第１の油圧面５８と、その反対側の第２の油圧面５９とを含み得る。第１の油圧面５８および第２の油圧面５９に対する流体圧力によって生じる力の不均衡により、管４６内でピストンアセンブリ４８を移動させ得る。例えば、第１の油圧面５８に対する力が、第２の油圧面５９に対する力よりも大きいことにより、ピストンアセンブリ４８を変位させて、油圧シリンダ１６の有効長を長くすることが可能である。同様に、第２の油圧面５９に対する力が、第１の油圧面５８に対する力よりも大きい場合、管４６内でピストンアセンブリ４８を収縮させて、油圧シリンダ１６の有効長を短くすることが可能である。Ｏリング等のシール用部材（図示せず）をピストン５４に接続して、管４６の内壁とピストン５４の円筒外面との間の流体の流れを制限し得る。

源２４は、加圧流体の流れを生成するように構成されることが可能であり、例えば可変容量形ポンプ、固定容量形ポンプ等のポンプ、または公知の他の任意の加圧流体源を含むことが可能である。例えば、カウンタシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）によって、または他の任意の適切な方法で、源２４を機械１０の動力源（図示せず）に駆動可能に接続し得る。源２４は、加圧流体を液圧システム２２のみに供給するための専用のものであり得るか、またはその代わりに、加圧流体を機械１０内の追加の液圧システム（図示せず）に供給し得る。

ヘッド端部弁部分４０はヘッド端部供給弁２６とヘッド端部ドレン弁２８とを含む。ヘッド端部供給弁２６は、源２４と第１のチャンバ５０との間に配置され、そして第１のチャンバ５０への加圧流体の流れを調整するように構成されることが可能である。ヘッド端部供給弁２６は２位置バネ付勢式弁機構を含むことが可能であり、この２位置バネ付勢式弁機構は、ソレノイド２６ｂによって作動され、そして流体が第１のチャンバ５０に流入することを許容する第１の（開放）位置と、流体の流れが第１のチャンバ５０から遮断される第２の（閉鎖）位置との間で弁スプール２６ａを移動させるように構成される。ヘッド端部ドレン弁２８は、第１のチャンバ５０とタンク３４との間に配置され、そして第１のチャンバ５０からタンク３４への加圧流体の流れを調整するように構成されることが可能である。ヘッド端部ドレン弁２８は２位置バネ付勢式弁機構を含むことが可能であり、この２位置バネ付勢式弁機構は、ソレノイド２８ｂによって作動され、そして流体が第１のチャンバ５０から流れることを許容する第１の（開放）位置と、流体が第１のチャンバ５０から流れるのを阻止する第２の（閉鎖）位置との間で弁スプール２８ａを移動させるように構成される。

ロッド端部弁部分４２はロッド端部供給弁３０とロッド端部ドレン弁３２とを含む。ロッド端部供給弁３０は、源２４と第２のチャンバ５２との間に配置され、そして第２のチャンバ５２への加圧流体の流れを調整するように構成されることが可能である。ロッド端部供給弁３０は２位置バネ付勢式弁機構を含むことが可能であり、この２位置バネ付勢式弁機構は、ソレノイド３０ｂによって作動され、そして流体が第２のチャンバ５２に流入することを許容する第１の（開放）位置と、流体が第２のチャンバ５２から遮断される第２の（閉鎖）位置との間で弁スプール３０ａを移動させるように構成される。ロッド端部ドレン弁３２は、第２のチャンバ５２とタンク３４との間に配置され、そして第２のチャンバ５２からタンク３４への加圧流体の流れを調整するように構成されることが可能である。ロッド端部ドレン弁３２は２位置バネ付勢式弁機構を含むことが可能であり、この２位置バネ付勢式弁機構は、ソレノイド３２ｂによって作動され、そして流体が第２のチャンバ５２から流れることを許容する第１の（開放）位置と、流体が第２のチャンバ５２から流れるのを阻止する第２の（閉鎖）位置との間で弁スプール３２ａを移動させるように構成される。

１つ以上のヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２は、例えば比例弁体等の追加のまたは異なる弁機構、あるいは公知の他の任意の弁機構を含み得る。さらにその代わりに、１つ以上のヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２は、油圧的に作動されるか、機械的に作動されるか、空気圧で作動されるかまたは他の任意の適切な方法で作動されることが可能である。液圧システム２２は、その中の流体圧力および／または流れを制御するために、リリーフ弁、補給弁、シャトル弁、チェック弁、流体力学的に作動される比例制御弁等のような追加の構成部材を含み得る。例えば、流体圧力を調整するためのバイパス弁（図示せず）を設けてもよい。バイパス弁は、ポンプ２４からの流れをタンク３４に迂回させることを許容し得る。

ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２を相互に流体接続することが可能である。特に、ヘッド端部供給弁２６およびロッド端部供給弁３０を上流流体通路６０に並列に接続し得る。供給通路６２を介してポンプ２４から加圧流体を受け入れるように、共通の上流流体通路６０を接続することが可能である。ヘッド端部ドレン弁２８およびロッド端部ドレン弁３２をドレン通路６４に並列に接続し得る。ヘッド端部供給弁２６およびヘッド端部戻り弁２８を第１のチャンバ流体通路６１に並列に接続することが可能である。ロッド端部供給弁３０およびロッド端部戻り弁３２を第２のチャンバ流体通路６３に並列に接続し得る。

タンク３４は、流体供給を保持するように構成されたリザーバとして構成され得る。流体は、例えば、専用の作動油、エンジン潤滑油、変速機潤滑油または公知の他の任意の流体を含むことが可能である。機械１０内の１つ以上の液圧システムは、タンク３４から流体を吸い込み、その流体をタンク３４に戻すことが可能である。さらに、液圧システム２２を多数の別個の流体タンクに接続し得ることが考えられる。

その上、液圧システム２２は１つ以上の圧力センサ３６、３７、３８を含む。例えば、ポンプ２４の出力圧力Ｐを監視する圧力センサ３６を流体供給通路６２に設けてもよい。流体がポンプ２４から液圧システム２２に通過したときに、流体供給通路６２の圧力センサ３６は、ポンプ２４により供給されて液圧システム２２に入る流体の出力圧力Ｐを監視し、測定された圧力を反映する出力信号を制御装置７０に送信する。ポンプ２４によって供給される所望の流体圧力を決定するのに適切な任意の位置に、１つまたは複数の圧力センサ３６、３７、３８を配置できる。以下に説明する例示的な較正方法により、圧力センサ３６を使用してポンプ２４の出力圧力Ｐが決定される。また、較正方法により、液圧システム２２の他の位置で、例えば圧力センサ３７、３８等の１つまたは複数の圧力センサを使用して圧力Ｐを決定し得ることが理解される。図２に示したように、圧力センサ３７は、油圧シリンダ１６の第１のチャンバ５０に関連する圧力を監視し、また圧力センサ３８は、油圧シリンダ１６の第２のチャンバ５２に関連する圧力を監視する。当業者は、圧力センサ３６、３７、３８が、ポンプ２４によって供給されおよび／または液圧システム２２に入る流体の圧力を確認できる任意の圧力センサアセンブリを含み得ることを認識するであろう。さらに、圧力センサ３６、３７、３８の１つまたは複数の位置および数は、図２に示した特定の構造に限定されない。

制御装置７０は、液圧システム２２の動作を制御するための手段を含む単一のマイクロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサとして具体化され得る。制御装置７０の機能を実行するように、商業的に入手可能な多数のマイクロプロセッサを構成できる。機械の多数の機能を制御できる機械の一般的なマイクロプロセッサで、制御装置７０を容易に具体化し得ることを理解されたい。制御装置７０はメモリと、二次記憶装置と、プロセッサと、アプリケーションを動作させるための他の任意のコンポーネントとを含むことが可能である。電源回路、信号調整回路、ソレノイド駆動回路および他のタイプの回路等の他の種々の回路を制御装置７０に関連付け得る。制御装置７０を少なくとも１つの操作者入力装置６８に接続することが可能であり、この操作者入力装置により、操作者が、１つ以上のペダル、スイッチ、ダイヤル、パドル、ジョイスティック等のような公知の１つ以上の制御装置を使用して、液圧システム２２の１つ以上の構成部材の動作を制御することが許容される。

制御装置７０は、圧力センサ３６と、ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２のアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂとに電気的に結合される。制御装置７０は、圧力センサ３６から圧力示度を受信し、そして操作者入力装置６８から入力を受信するように構成され得る。制御装置７０は１つ以上の電気コマンド信号をアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂに送信する。１つまたは複数の電気コマンド信号に応じて、１つ以上のアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂが種々の力を加えて、１つ以上の弁スプール２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａを所望の変位位置に制御可能に移動させ、液圧システム２２を介した作動油の流れを制御する。

操作者入力装置６８を使用した操作者入力に応じて、流体圧力により油圧シリンダ１６を可動であり得る。流体は、源２４によって加圧されて、ヘッド端部供給弁２６とロッド端部供給弁３０とに向けられることが可能である。ピストンアセンブリ４８を伸長または収縮させるための操作者入力に応じて、ヘッド端部供給弁２６およびロッド端部供給弁３０の一方が開放位置に移動して、加圧流体を第１のチャンバ５０および第２のチャンバ５２の適切な一方に向けることが可能である。実質的に同時に、ヘッド端部ドレン弁２８およびロッド端部ドレン弁３２の一方が開放位置に移動して、流体を第１のチャンバ５０および第２のチャンバ５２の適切な一方からタンク３４に向け、ピストンアセンブリ４８を移動させるピストン５４を隔てた圧力差を発生させることが可能である。例えば、油圧シリンダ１６の伸長が要求された場合、ヘッド端部供給弁２６が開放位置に移動して、加圧流体を源２４から第１のチャンバ５０に向けてもよい。加圧流体を第１のチャンバ５０に向けるのと実質的に同時に、ロッド端部ドレン弁３２が開放位置に移動して、流体を第２のチャンバ５２からタンク３４に排出することを許容し得る。油圧シリンダ１６の収縮が要求された場合、ロッド端部供給弁３０が開放位置に移動して、加圧流体を源２４から第２のチャンバ５２に向けることが可能である。加圧流体を第２のチャンバ５２に向けるのと実質的に同時に、ヘッド端部ドレン弁２８が開放位置に移動して、流体を第１のチャンバ５０からタンク３４に排出することを許容し得る。

図３は、弁２６、２８、３０、３２を制御するための制御装置７０の例示的な電流制御システム８０を示している。電流制御システム８０は、弁２６、２８、３０、３２のために、所望のスプール変位を反映するスプール変位コマンド８２を受信する。上述したように、例えば、第１のチャンバ５０および第２のチャンバ５２の一方にまたはそこから向けるための所望量の流体に基づいて、スプール変位コマンド８２を決定し得る。

電流制御システム８０はスプール変位コマンド８２をアクチュエータ変換器８４に送信する。アクチュエータ変換器８４は、スプール変位コマンド８２に基づいて定格（または所望の）電流コマンド７２を発生させる。次に、電流制御システム８０が定格電流コマンド７２を修正器８６に送信し、この修正器が、定格電流コマンド７２に基づいて実際の電流コマンド７６を出力する。図３に示した例示的な実施形態では、修正器８６は、定格電流コマンド７２と較正オフセット電流コマンド７４とを合算することによって実際の電流コマンド７６を決定する。実際の電流コマンド７６は個々の弁２６、２８、３０、３２のアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂに送信される。

以下に説明するような較正方法によって、それぞれの弁２６、２８、３０、３２のために較正オフセット電流コマンド７４が決定される。弁２６、２８、３０、３２の較正は、較正されている弁を介して流れが開始するポイントを決定するステップを含み、このポイントは一般にクラッキングポイントと呼ばれる。例えば、液圧システム２２を組み立てた後に、作業場で周期的に、あるイベントの後等に、１つ以上の弁２６、２８、３０、３２の較正を１回または複数回行うことが可能である。例示的な実施形態では、較正オフセット電流コマンド７４は、弁２６、２８、３０、３２の較正中に決定されるクラッキングポイントの制御装置７０からの電流コマンドに基づく。例示的な実施形態では、較正オフセット電流コマンド７４は、クラッキングポイント電流コマンド、すなわち、以下に説明する較正方法を用いて決定されたクラッキングポイントにおける電流コマンドから、クラッキングポイントにおいて予期される（または望まれる）電流コマンドを引いたものに等しい。クラッキングポイントにおいて予期される電流コマンドは、個々の弁２６、２８、３０、３２を開放するために予期される所定の電流コマンドである。しかし、較正オフセット電流コマンド７４が、弁２６、２８、３０、３２に関連する他の要因等に依存することも可能であることが理解される。

図４は、弁スプール２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの１つの変位と、制御装置７０から、関連するアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂへの、図３に示した電流制御システム８０を使用して決定される電流コマンドとの間の例示的な関係を示している。定格制御曲線９０は、定格電流コマンド７２に対する弁スプールの変位を示している。実際の制御曲線９２は、実際の電流コマンド７６に対する弁スプールの変位を示している。図４に示したように、定格制御曲線９０（定格電流コマンド７２に対応する）と実際の制御曲線９２（実際の電流コマンド７６に対応する）との間の差は、較正オフセット電流コマンド７４である。

図５Ａと図５Ｂは、開示されるいくつかの実施形態に従ってクラッキングポイント電流コマンドを決定することによって液圧システム２２を較正する例示的な方法を示したフローチャートを示している。図５Ａに示したように、制御装置７０は、どの弁２６、２８、３０、３２を較正するかを決定し得る（ステップ１００）。制御装置７０によってあるいは操作者または他の実体によって、弁２６、２８、３０、３２を自動的に選択することが可能であり、また選択を示す情報を制御装置７０に送信することが可能である。次のステップはヘッド端部供給弁２６の較正を示す。また、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０またはロッド端部ドレン弁３２の較正時にも、同様のステップが行われることが理解される。

制御装置７０は、ゼロ電流または実質的にゼロの電流を全ての弁２６、２８、３０、３２に供給することによって全ての弁２６、２８、３０、３２を閉鎖し得る（ステップ１０２）。次に、制御装置７０は、コマンドをポンプ２４に送信して、その出力圧力Ｐを所定のレベルに上昇させる（ステップ１０４）。さらに、制御装置７０は、ポンプ２４から下流に配置されたバイパス弁（図示せず）にコマンドを送信して、ポンプ２４からの出力圧力Ｐを上昇させることが可能である。ポンプ２４からの流体は所定の圧力レベルで少なくとも弁部分４０（すなわち、較正されている弁を含む弁部分）に供給される。例示的な実施形態では、ポンプ２４は流体を両方の弁部分４０、４２に供給する。

次に、制御装置７０が、ヘッド端部供給弁２６のアクチュエータ２６ｂ（すなわち、較正されている弁のアクチュエータ）への電流を増加させ、さらに、実質的に同時に、制御装置７０が、ヘッド端部ドレン弁２８のアクチュエータ２８ｂ（すなわち、較正されている弁と同一の弁部分の反対側の弁のアクチュエータ）に最大電流を向ける（ステップ１０６）。結果として、アクチュエータ２８ｂへの最大電流により、ヘッド端部ドレン弁２８が完全に開放される。制御装置７０が、ヘッド端部供給弁２６のアクチュエータ２６ｂに向けられる電流を増加させたとき、ポンプ２４の出力圧力Ｐが圧力センサ３６によって測定される。圧力センサ３６は、測定された出力圧力Ｐを反映する出力信号を制御装置７０に送信する（ステップ１０８）。

さらに、制御装置７０は、時間に対するポンプ２４の測定された出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔ、すなわち圧力変化率を計算する。制御装置７０がヘッド端部供給弁２６のアクチュエータ２６ｂへの電流を増加させたとき、ポンプ２４の測定された出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔはゼロであり、同時に、ヘッド端部供給弁２６が閉鎖される。ヘッド端部供給弁２６が開放して、流れの通過を許容したときに、ポンプ２４の出力圧力Ｐが減少して、ポンプ２４の出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔが急速に変化する。制御装置７０は、導関数ｄＰ／ｄｔを監視し、そして導関数ｄＰ／ｄｔが、所定のしきい値よりも大きく、所定の時間間隔にわたってしきい値を上回っているときを決定する（ステップ１１０）。例えば、制御装置７０は、ポンプ２４の測定された出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔが、所定のしきい値よりも大きく、所定の時間間隔（例えば０．５秒、１秒等）にわたって所定のしきい値を上回り続けているときを決定することが可能である。所定の時間間隔が経過する前に、導関数ｄＰ／ｄｔが所定のしきい値以下か、または導関数ｄＰ／ｄｔが所定のしきい値を上回り続けない場合（ステップ１１０；いいえ）、工程はステップ１０６に戻る。次に、導関数ｄＰ／ｄｔが所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きくなるまで、制御装置７０は、ヘッド端部供給弁２６のアクチュエータ２６ｂへの電流を増加させ続け、またポンプ２４の出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔを計算し続ける（ステップ１０６〜１１０）。

導関数ｄＰ／ｄｔが所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きいことを制御装置７０が決定した場合（ステップ１１０；はい）、制御装置７０は、ポンプ２４の出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔが所定のしきい値を上回り始めたときに、すなわち、導関数ｄＰ／ｄｔが所定のしきい値を上回り続けている所定の時間間隔の開始時に、ヘッド端部供給弁２６のアクチュエータ２６ｂに送信される電流コマンドを決定して記憶する（ステップ１１２）。次に、図５Ｂに示したように、制御装置７０は、記憶された電流コマンドの数を決定して、所定数の（例えば３つの）電流コマンドが記憶されているかどうかを決定する（ステップ１１４）。所定数の電流コマンドが記憶されていなかった場合（ステップ１１４；いいえ）、工程はステップ１０２に戻り、この結果、制御装置７０は、他の電流コマンドを決定して記憶し、次に、所定数の電流コマンドが記憶されているかどうかを決定することが可能である（ステップ１０２〜１１４）。

所定数の電流コマンドが記憶された後（ステップ１１４；はい）、制御装置７０は、記憶された電流コマンドの平均と、計算された平均からの最大偏差とを計算する。最大偏差は、記憶された所定数の電流コマンドと、計算された平均との間の最大差である。次に、制御装置７０は、最大偏差が所定のしきい値よりも小さいかどうかを決定する（ステップ１１６）。

最大偏差が所定のしきい値よりも小さかった場合（ステップ１１６；はい）、制御装置７０は、記憶された電流コマンドの計算された平均から、予期されるクラッキングポイント電流コマンドを引くことによって、ヘッド端部供給弁２６用の較正オフセット電流コマンド７４を計算する（ステップ１１８）。制御装置７０は、計算された較正オフセット電流コマンド７４を記憶し（ステップ１２０）、次に、ヘッド端部供給弁２６の較正が完了する。次に、図５Ａと図５Ｂに示した工程は、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０またはロッド端部ドレン弁３２が、較正すべき弁であることを決定する（ステップ１００）制御装置７０によって繰り返すことが可能である。

ステップ１１６において、最大偏差が所定のしきい値よりも大きかった場合（ステップ１１６；いいえ）、制御装置７０は、クラッキングポイント電流コマンドを決定するための所定の最大数の（例えば８つの）試みに達しているかどうかを決定する（ステップ１２２）。所定の最大数の試みに達していなかった場合（ステップ１２２；いいえ）、工程はステップ１０２に戻り、この結果、制御装置７０は、ステップ１０２〜１１６を繰り返し、最古のクラッキングポイント電流コマンドを除去し、そして最新のクラッキングポイント電流コマンドで他の最大偏差を計算することによって、他のクラッキングポイント電流コマンドを決定し得る。しかし、所定の最大数の試みに達している場合（ステップ１２２；はい）、ヘッド端部供給弁２６の較正は完了せず、較正オフセット電流コマンド７４は、例えば、ゼロであるか、または以前に決定された較正オフセット電流コマンドであり得る。その後、クラッキングポイント電流コマンドを決定しまた較正オフセット電流コマンド７４を計算するために、工程はステップ１０２に戻ることが可能である。

開示される較正方法は、アクチュエータに供給される流体の圧力および／または流れの均衡が望まれる流体アクチュエータを制御するためのＩＭＶの構造等の任意の弁構造に適用でき得る。開示される較正方法は、低コストの簡単な構成で一貫したアクチュエータ性能を提供することが可能であり、また弁構造の弁の正確な位置決めを実現することが可能である。

ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０およびロッド端部ドレン弁３２のいずれかを較正する方法は、クラッキングポイント電流コマンド、すなわち、較正されている弁が流体の通過を許容し始める電流コマンドを決定するステップを含む。例示的な実施形態では、較正オフセット電流コマンド７４は、クラッキングポイントにおいて予期される電流コマンドを引いたクラッキングポイント電流コマンドである。実際の電流コマンド７６を決定するために、較正オフセット電流コマンド７４が定格電流コマンド７２に加えられる。したがって、開示される例示的な較正方法を用いて決定されたクラッキングポイント電流コマンドに基づき、実際の弁の動作を予測し得る。実際の電流コマンド７６は、個々の弁２６、２８、３０、３２を制御するために制御装置７０から弁２６、２８、３０、３２のアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂに送信され、定格電流コマンド７２と較正オフセット電流コマンド７４とを合算することによって決定される。

定格制御曲線９０をシフトするために、較正オフセット電流コマンド７４が用いられ、この結果、弁２６、２８、３０、３２の性能が実際の制御曲線９２になる。このシフトは、例えば、個別の構成部材の構造および／または組立の変化により、定格の（または所望の）弁の位置と比較した実際の弁の動作の変化を補償する。

ヘッド端部供給弁２６の較正中、ポンプ出力圧力Ｐが所定のレベルに上昇したとき、最初に、ゼロ電流が弁２６、２８、３０、３２のアクチュエータ２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂに印加される。結果として、流体が弁２６、２８、３０、３２に流れ始める。電流がヘッド端部供給弁２６のアクチュエータ２６ｂに印加され、アクチュエータ２６ｂに印加された電流がゼロから上昇し、一方、所定のレベルの最大電流がヘッド端部ドレン弁２８のアクチュエータ２８ｂに印加される。それに対して、ポンプ出力圧力Ｐが監視される。弁２６、２８、３０、３２の較正中にポンプ出力圧力Ｐが監視されるので、ポンプ２４の出口の近傍に配置された単一の圧力センサ３６によって、弁２６、２８、３０、３２毎の較正を行うことが可能である。したがって、より少数の圧力センサで済ませることが可能であり、これにより、弁較正方法が簡単になり、複数の圧力センサを使用した場合に生じることがある偏差が低減される。

ポンプ出力圧力Ｐの導関数ｄＰ／ｄｔが計算されて、所定のしきい値と比較される。導関数ｄＰ／ｄｔが所定の時間間隔にわたって所定のしきい値を上回っている場合、時間間隔の開始時にアクチュエータ２６ｂに印加される電流コマンドが決定されて記憶される。所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きくなる導関数ｄＰ／ｄｔの条件を適用することによって、弁２６、２８、３０、３２が開放しているときのより正確な判定を決定することが可能である。

所定の弁２６、２８、３０、３２用の較正を複数回行うことが可能であり、それぞれの回で、最大偏差が計算される。最大偏差が所定のしきい値を下回ったとき、所定の弁２６、２８、３０、３２の較正は有効であると考えられ、対応する較正オフセット電流コマンド７４が記憶される。結果として、圧力スパイク等の圧力過渡現象および圧力センサノイズが、無効な較正を生じさせることを防止することが可能である。したがって、状態が必ずしも厳しく制御されるとは限らない音場較正に対して、圧力に基づく較正はより一貫しており適切に正確であり得る。

ＩＭＶを較正するための方法に種々の修正および変更をなし得ることが当業者には明らかであろう。他の実施形態は、ＩＭＶを較正するための開示される方法の仕様および実施を考慮すれば当業者には明らかであろう。仕様および実施例は例示的なものに過ぎないと考えるべきであり、真の範囲は、次の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示されることが意図される。

Claims (10)

1. 流れ遮断位置と流れ通過位置との間で可動な弁体（２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａ）を有する弁（２６、２８、３０、３２）を較正するための方法であって、
   弁に向けられた流体を加圧するステップと、
   弁体の位置を制御するための弁に向けられた電流を増加させるステップと、
   流体圧力を検出するステップと、
   検出された流体圧力の時間導関数が所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きいかどうかを決定するステップと、
   弁に向けられるクラッキングポイント電流コマンドを決定するステップであって、検出された流体圧力の時間導関数が所定のしきい値よりも大きい場合に、クラッキングポイント電流コマンドが弁に向けられるステップと、
   を含む方法。
2. 予期されるクラッキングポイント電流コマンドと、決定されたクラッキングポイント電流コマンドとの間の差に基づいて、較正オフセット電流コマンド（７４）を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 決定された較正オフセット電流コマンドと定格電流コマンド（７２）とに基づいて、弁に向けるための実際の電流コマンド（７６）を決定するステップをさらに含む請求項２に記載の方法。
4. 実際の電流コマンドが、決定された較正オフセット電流コマンドと定格電流コマンドとの合算に基づく請求項３に記載の方法。
5. 定格電流コマンドが弁体の所望の位置に基づく請求項４に記載の方法。
6. 流体が源（２４）で加圧され、
   流体圧力が源の出口で検出される
   請求項１に記載の方法。
7. 検出された流体圧力の時間導関数が所定のしきい値を上回り始めたときに、決定されたクラッキングポイント電流コマンドが弁に向けられる請求項１に記載の方法。
8. 弁が第１の弁（２６、３０）および第２の弁（２８、３２）の一方であり、
   第１の弁がアクチュエータ（１６）のチャンバ（５０、５２）への流体の流れを制御するように構成され、
   第２の弁がアクチュエータのチャンバからの流体の流れを制御するように構成される
   請求項１に記載の方法。
9. 流れ遮断位置と流れ通過位置との間で可動な弁体（２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａ）を有する弁（２６、２８、３０、３２）を較正するためのシステムであって、
   流体を加圧するように構成された源（２４）と、
   源の出口で流体圧力を検出するように構成された圧力センサ（３６）と、
   圧力センサに接続された制御装置（７０）であって、
   弁体の位置を制御するための弁に向けられた電流を増加させ、
   圧力センサから、検出された流体圧力を受け入れ、
   源の出口で測定された流体圧力に基づいて、弁が流れ通過位置にあるかどうかを決定し、
   弁が流れ通過位置にあった場合、弁に向けられるクラッキングポイント電流コマンドを決定する
   ように構成される制御装置（７０）と、
   を備えるシステム。
10. 検出された流体圧力の時間導関数が所定の時間間隔にわたって所定のしきい値よりも大きいかどうかを決定するように、制御装置がさらに構成され、検出された流体圧力の時間導関数が所定のしきい値を上回り始めたときに、決定されたクラッキングポイント電流コマンドが弁に向けられる請求項９に記載のシステム。

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