JP2020537093A - 液圧システムおよびこの液圧システムのための制御システム - Google Patents

Abstract

液圧システムであって、この液圧システムが：圧力ライン（４０）と；ポンプ（１２）と；アクチュエータ（２２）と；アクチュエータ（２２）までの加圧液圧流体の流れを制御するように構成されるバルブデバイス（３８）と；任意の所与の時間にアクチュエータ（１０）の所望の速度に比例する制御信号（３２）によりバルブデバイス（３８）を制御するように構成される電子制御ユニット（３０）と；ポンプ（１２）と共に、アクチュエータ（２２）を移動させるための加圧液圧流体を供給することができる圧力アキュムレータ（２６）と；任意の所与の時間に圧力アキュムレータ（２６）内の加圧液圧流体の量を直接にまたは間接的に測定するように構成されるセンサデバイス（３４、３６）と；任意の所与の時間にアクチュエータ（２２）の所望の速度に比例するように設定信号（５０）を設定するように構成される設定デバイスと、を備える。電子制御ユニット（３０）が、圧力アキュムレータ（２６）内の加圧液圧流体の量に比例する所定の最大速度を超えないようにアクチュエータ（２２）の目標速度を制限するように構成される。実施例で、上記センサデバイス（３４、３６）が、圧力アキュムレータ（２６）内の液圧流体の圧力または量を測定するように構成される。実施例で、システムが、機械の中に含まれ得るクレーンの中に設けられる。【選択図】図１

Description

提示される解決策は、液圧システムと、上記液圧システムのための制御システムとを備えるシステムに関する。提示される解決策はまた、液圧システムを制御するための方法に関する。

液圧システムは、加圧液圧流体（ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｌｕｉｄ）を受け取って保管するのに液体圧力（液圧）アキュムレータを適用する。加圧液圧流体が、必要である場合に、圧力アキュムレータから液圧システムまで戻され得る。結果として、所与の量のエネルギーが圧力アキュムレータ内に保存され得、この所与の量のエネルギーが、使用のために液圧システムに、例えば１つまたは複数の液圧アクチュエータに戻される。液圧流体の体積流れが圧力アキュムレータからアクチュエータまで運搬され得、アクチュエータが圧力アキュムレータからの上記体積流れによりモーション状態で維持され得る。

所定の最大量の液圧流体が圧力アキュムレータ内に保管され得、その結果、例えば、アクチュエータの運動が無期限には維持され得ない。その理由は、圧力アキュムレータが空になり、同時に通常はその圧力が低下するからである。液圧流体の体積流れが使い切られると、アクチュエータの速度の急激な低下などの、制御不能であるかまたは望ましくないアクチュエータの挙動変化が生じる。

提示される解決策による液圧システムによって形成される液圧システム、およびその制御システムが、請求項１に開示される。上記解決策のいくつかの例が他の請求項に提示される。

液圧により動作させられる提示される解決策によるシステムが、加圧液圧流体を提供する圧力ラインと；加圧液圧流体を圧力ラインに供給するように構成されるポンプと；圧力ラインから加圧液圧流体を受け取るためのおよびアクチュエータを移動させるための、圧力ラインに接続されるアクチュエータと；圧力ラインからアクチュエータまでの加圧液圧流体の流れおよびアクチュエータの速度を制御するように構成されるバルブデバイスと；システムの機能を監視および制御するように、任意の所与の時間のアクチュエータの所望の速度に比例する制御信号によりバルブデバイスを制御するように、構成される電子制御ユニットと；圧力ラインに接続される圧力アキュムレータであって、この圧力ラインから、圧力アキュムレータが加圧液圧流体を受け取ることができ、圧力アキュムレータが、ポンプと同時に、アクチュエータを移動させるための加圧液圧流体を圧力ラインに供給する、圧力アキュムレータと；任意の所与の時間に圧力アキュムレータ内の加圧液圧流体の量を直接にまたは間接的に測定するように構成され、さらには加圧液圧流体の上記量に比例する測定信号を電子制御ユニットに送信するように構成される、センサデバイスと；設定信号を発生させ、任意の所与の時間に所望されるアクチュエータの速度に比例するように上記制御信号を設定するように、構成される設定デバイスと、を備える。

提示される解決策で、上記電子制御ユニットが、所定の最大速度を超えないようにアクチュエータの標的速度（目標速度）を制限するように構成され、最大速度が圧力アキュムレータ内の加圧液圧流体の量に比例する。

提示される解決策の実施例で、電子制御ユニットが、上で言及した量に加えて圧力アキュムレータ内の加圧液圧流体の圧力にも比例する最大速度まで、アクチュエータの目標速度を制限するように構成される。

提示される解決策の実施例で、電子制御ユニットが、任意の所与の時間に、上で言及した量および圧力に加えて、アクチュエータによって発生される動力にも比例する最大速度まで、アクチュエータの目標速度を制限するように構成される。

提示される解決策による方法で、アクチュエータの目標速度が、圧力アキュムレータ内の加圧液圧流体の量に比例する所定の最大速度を超えないように、制限される。

提示される解決策によるシステムが、積荷を持ち上げて移送するためのブームを備えるクレーンにおいて、または積荷を持ち上げるかまたは移送するのに使用され得る機械において、適用され得る。上記ブームが上記システムによって移動可能となるように構成される。上記ブームが移動可能機械の中に配置され得る。

提示される解決策による液圧制御システムが、圧力アキュムレータ内に保存されるエネルギーを最大限に利用して、圧力アキュムレータの空状態によって生じるアクチュエータの速度の急激な変化を回避する、という利点を有する。

以下で、添付図面を参照して、提示される解決策をより詳細に説明する。

提示される解決策を適用することができる、液圧システムおよびその制御システムを実装することの原理を示す図である。 図１のシステムのアクチュエータの速度ｖを制御することの、および圧力アキュムレータ内の液圧流体の量Ｖに基づいてその最大速度ｖｍａｘを設定することの、原理を示すグラフである。

図１が、液圧システムと、この液圧システムを制御するための制御システムとの実施例を示しており、この実施例では、提示される解決策が適用され得る。

提示される解決策による液圧システム、およびその制御システム、つまり、システム１０が、圧力ライン４０と、少なくとも１つのアクチュエータ２２と、液圧流体の体積流れを制御するための少なくとも１つのバルブデバイス３８と、少なくとも１つの液圧アキュムレータ２６と、少なくとも１つのセンサデバイス３４および／またはセンサデバイス３６と、少なくとも１つの液圧ポンプ１２と、システム１０の動作を制御する電子制御ユニット３０と、を備える。

アクチュエータ２２が積荷４８を移動させるように構成され得、アクチュエータが、アクチュエータ２２に供給される液圧流体の圧力と、アクチュエータ２２のサイジング（ｓｉｚｉｎｇ）とによって決定される力を積荷４８に加える。好適には、アクチュエータ２２がリニアアクチュエータであり、例えば、往復ピストンを備える液圧シリンダである。アクチュエータ２２が反対の２つの方向Ｘ１およびＸ２に移動するように構成される。液圧流体がアクチュエータ２２に供給されるとき、アクチュエータ２２が方向Ｘ１に膨張および移動するか、または方向Ｘ２に収縮および移動する。実施例では、液圧流体がアクチュエータ２２から離れるように運ばれるとき、アクチュエータ２２が、アクチュエータ２２の中に液圧流体が供給されるときの状況とは反対の方向に移動する。アクチュエータ２２、そのピストン、または積荷４８の速度が、アクチュエータ２２のサイジングと、アクチュエータ２２に供給される液圧流体の体積流量とによって決定されることになり、つまり、単位時間当たりの液圧流体の流れと、アクチュエータ２２の体積とによって決定される。

アクチュエータ２２が、加圧液圧流体をアクチュエータ２２に供給するために、圧力ライン４０に接続される。バルブデバイス２０などのバルブデバイスが、所定の最大値まで圧力ライン４０内の液圧流体の圧力を制限するために、圧力ライン４０に接続され得る。

アクチュエータ２２が単動式または複動式であってよい。アクチュエータ２２が、シングルチャンバアクチュエータ、ダブルチャンバアクチュエータ、またはマルチチャンバアクチュエータであってよい。アクチュエータ２２を移動させるために、液圧流体がアクチュエータ２２の１つまたは複数のチャンバに同時に供給される。アクチュエータ２２の動作中、液圧流体がアクチュエータ２２の１つまたは複数のチャンバから同時に外に出る。

ポンプ１２が、加圧液圧流体を圧力ライン４０に供給するように構成される。ポンプ１２が、例えばライン４４を介して、圧力ライン４０に接続される。ポンプ１２によって発生される液圧流体の最大体積流れおよび最大圧力が、ポンプ１２のサイジングによって決定されることになる。

ポンプ１２は固定容積タイプのポンプであるかまたは好適には容積調整可能なポンプであり、ここでは、ポンプ１２によって発生される体積流れが、例えば所定の最小値および最大値によって設定される範囲内で、調整され得る。ポンプ１２がモータ１４によって回転させられる。モータ１４が、例えば、電気モータまたは燃焼機関（燃焼エンジン）である。

ポンプ１２が、例えば、液圧流体のためのタンク１８から、液圧流体の供給を受ける。

液圧流体がアクチュエータ２２から例えば別の圧力ライン４２まで戻され、別の圧力ライン４２では液圧流体の圧力が圧力ライン４０より低い。圧力ライン４２がタンクラインとしても使用され得、このタンクラインを介して、アクチュエータ２２から戻る液圧流体がタンク１８の中まで流れることになる。タンク１８が例えばライン４６を介して圧力ライン４０に接続される。

システム１０がバルブデバイス２０を備えることができ、バルブデバイス２０により、ポンプ１２から圧力ライン４０までのおよびその逆のアクセスおよび流れが制御され得る。バルブデバイス２０が例えばライン４４内に配置され得る。バルブデバイス２０がまた、圧力ライン４０からタンク１８までの液圧流体のアクセスおよび流れを制御するように構成され得る。バルブデバイス２０が１つまたは複数の制御バルブを備えることができる。

バルブデバイス３８が、圧力ライン４０からアクチュエータ２２までの液圧流体の流れを制御し、例えばそのチャンバのうちの１つまたは複数のチャンバまでのおよびチャンバからの液体流体の流れを制御する。好適には、バルブデバイス３８がまた、圧力ライン４０とアクチュエータとの間の接続および体積流れを遮断するように構成される。バルブデバイス３８が液圧流体の体積流量を制御し、ここではアクチュエータ２２の速度が液圧流体の体積流量によって決定される。同時に、バブルデバイス３８のサイジングによって決定される最大体積流れが、アクチュエータ２２の最大速度を決定する。体積流れを調整するために、バルブデバイス３８が好適には電子的に制御可能である。

バルブデバイス３８が、１つまたは複数の制御バルブを備えることができ、この１つまたは複数の制御バルブが例えば比例式流量方向制御バルブの種類であってよく、比例式流量方向制御バルブは電子的に制御可能であり、比例式流量方向制御バルブの流れは、バルブデバイス３８によって受信される制御信号に比例する。上記制御バルブが、例えば、２位置の比例式双方向制御バルブ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｗｏ−ｗａｙ ｔｗｏ−ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ）である。上記制御バルブが、位置フィードバックバルブ、力フィードバックバルブ、または速度フィードバックバルブであってよい。アクチュエータ２２の各チャンバにおいて、圧力ライン４０からアクチュエータ２０に液圧流体を供給するために、１つの制御バルブまたは複数の並列の制御バルブが提供される。別法として、上記並列の制御バルブが、例えば、ｏｎ／ｏｆｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖａｌｖｅまたは遮断バルブであってよい。

バルブデバイス３８が電子制御ユニット３０によって制御され、電子制御ユニット３０が、例えば、バルブデバイス３８を制御するための１つまたは複数の電子制御カードを備えることができる。制御ユニット３０の機能は、バルブデバイス３８を制御するための、例えば電流信号である、制御信号３２を発生させることである。

システム１０の機能が制御ユニット３０によって監視および制御される。制御ユニット３０は、好適には、計算機能および論理機能を実行するそのメモリ内に保存される１つまたは複数の制御アルゴリズムを動かすプログラム可能なマイクロプロセッサベースのデバイスである。制御ユニット３０が、例えば、センサおよび制御信号によって発生される信号を通信するための、および制御ユニット３０内で発生される制御信号を通信するための、インターフェースを備える。上記制御アルゴリズムが、任意の所与の時間に、例えば上記信号に基づいて、所定の制御信号を生成する。制御ユニット３０が、制御ユニット３０の動作を制御するためのユーザインターフェースデバイスを装備しているか、または装備することができる。制御ユニット３０は、プログラム可能論理に基づくものであってよいか、または制御プログラムまたはユーザの制御下で動作するコンピュータに基づくものであってよい。制御ユニット３０は１つまたは複数の別個のデバイスから構成されるものであってよいか、あるいはその異なる部分またはデバイスを互いに接続するかまたは互いに通信させるような分散システムを構成するものであってよい。

制御信号３２は例えば、アクチュエータ２２の速度によって決定されるか、または任意の所与の時間にバルブデバイス３８によって実現されることになる体積流れによって決定される。上記制御信号３２を発生させるとき、制御ユニット３０内に実装される、ＰＩＤコントローラなどの制御装置が適用され、この制御装置は、例えば、位置フィードバック、力フィードバック、または速度フィードバックに基づく。制御のために、システム１０が、アクチュエータ２２の速度を測定するためのおよび上記測定信号を制御ユニット３０に送信するためのセンサデバイスを備えることができる。

システム１０が、システム１０を制御することを目的として、また例えばシステム１０内のアクチュエータ２２を制御することを目的として、制御ユニット３０に接続される１つまたは複数の制御デバイス２４をさらに備えることができる。制御デバイス２４が、例えば、手動で制御可能であるような、一実施形態では制御スティックである。制御スティックがユーザによって動作させられる。

制御デバイス２４が、例えば制御スティックの傾斜といったような、制御デバイス２４の位置に応じて設定信号５０を発生させるように構成される。上記設定信号５０が制御ユニット３０に入力される。

別法として、上記設定信号５０が入力デバイスを用いて入力され得、この入力デバイスが、例えば、制御ユニット３０または制御ユニット３０の一部分、制御ユニット３０に接続されるデバイス、あるいは上述の制御デバイス２４を有することができる。制御ユニット３０で、設定信号５０が制御ユニット３０のユーザインターフェースデバイスにより手動で入力され得るか、またはアクチュエータ２２の速度に影響を与えるために、制御アルゴリズムを動かすことにより、ソフトウェアによって発生され得る。

例えば、制御デバイス２４がアクチュエータ２２の速度を制御するのに使用され、その結果、アクチュエータ２２の速度が制御デバイス２４または制御スティックの多様な位置において異なってくる。アクチュエータ２２の所望の速度が、制御デバイス２４または制御スティックの位置に比例する。制御ユニット３０の制御アルゴリズムが設定信号５０に基づいてバルブデバイス３８を制御するように構成され、その結果、アクチュエータ２２の所望の速度が達成される。

圧力アキュムレータ２６が圧力ライン４０に接続され、圧力アキュムレータ２６が圧力ライン４０から加圧液圧流体を受け取ることができ、圧力アキュムレータ２６が圧力ライン４０に加圧液圧流体を与える。圧力アキュムレータ２６が、例えば所与の時間の範囲内で、圧力アキュムレータ２６から圧力ライン４０に供給され得る液圧流体の最大量に比例する、圧力アキュムレータ２６のサイジングに基づく所定の有効容積を有する。

圧力アキュムレータ２６は、おもり式アキュムレータ、ばね式アキュムレータ、または好適にはガス式アキュムレータであってよい。上記ガス式アキュムレータの種類は、ブラダアキュムレータまたはメンブレンアキュムレータであるか、あるいは好適にはピストンアキュムレータである。圧力アキュムレータ２６は、通常、その中に含まれる液圧流体の量が減少するときに液圧流体の圧力が低下するようなガス式アキュムレータである。

必要である場合、上で言及した依存関係に基づいて、例えば、圧力アキュムレータ２６を接続しているところの、圧力ライン４０などの、ラインの中の液圧流体の圧力を測定することにより、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量が見積もられ得る。

装入／充填（ｃｈａｒｇｉｎｇ）のために、圧力アキュムレータ２６が加圧液圧流体の供給を受けることができる。圧力アキュムレータ２６が、例えば、圧力ライン４０の圧力が所定の最小圧力以上の場合に液圧流体を受け取るようにサイズ決定される。ガス式アキュムレータのサイジングは、例えば、圧力アキュムレータ内で使用されるガスの、充填前の圧力（ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に基づく。上記最小圧力は、例えば、積荷４８がアクチュエータ２２によって移動させられるときのまたはアクチュエータ２２が休止状態にあるときの圧力ライン４０内に広く行き渡る圧力より低くなるように選択される。

圧力ライン４０が、圧力ライン４０内に含まれる液圧流体の圧力を測定するように構成されるセンサデバイス３６を装備することができる。システム１０が、例えば圧力ライン４０内の圧力を測定するために、制御ユニット３０に接続される、液圧流体の圧力を測定する他のセンサデバイスをさらに備えることができる。

センサデバイス３６が例えば電子的である測定信号１６を発生させ、測定信号１６が測定される圧力に比例する。この信号は、例えば、電流信号である。センサデバイス３６が、測定信号１６を制御ユニット３０に送信するために、制御ユニット３０に接続され、制御ユニット３０では測定信号１６が制御アルゴリズムのための入力である。

センサデバイス３６によって発生される測定信号１６に基づいて、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量が、圧力ライン４０内の圧力を測定することにより、間接的に、測定され得る。制御ユニット３０が、例えば圧力アキュムレータ２６の特性および上記圧力から、圧力アキュムレータ内の液圧流体の量を推定するように構成される。上記推定中、制御ユニット３０が、圧力アキュムレータ２６内のガスの、充填前の圧力またはガスの体積における例えば断熱変化などの、既知の変化挙動を例えば考慮することができる。圧力アキュムレータ２６では、ガスの圧力が液圧流体の圧力に追従し、ここでは、液圧流体の圧力が、圧力ライン４０内の圧力に追従する傾向があり、したがってガスの体積がガスの圧力によって決定される。

提示される解決策の代替形態で、システム１０が圧力アキュムレータ２６に接続されるセンサデバイス３４を備え、センサデバイス３４が、直接にまたは間接的に、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量を測定するように構成される。センサデバイス３４が、例えば、間接的に、液圧流体の量によって決定される圧力アキュムレータ２６の可動部分の測定される位置に基づいて、液圧流体の量を測定するように構成され得る。上記部分は、例えば、ブラダアキュムレータのブラダ、メンブレンアキュムレータのメンブレン、または好適には、ピストンアキュムレータのピストンであってよい。センサデバイス３４の動作は、タッチレス測定、リニアセンサ、またはケーブルけん引デバイスに基づくものであってよい。

センサデバイス３４が例えば電子的である測定信号２８を発生させ、測定信号２８が圧力アキュムレータ内の液圧流体の量または上で言及した測定される位置に比例する。この信号は、例えば、電流信号である。センサデバイス３４が、測定信号２８を制御ユニット３０に送信するために、制御ユニット３０に接続され、制御ユニット３０では測定信号２８が制御アルゴリズムのための入力信号である。センサデバイス３４または制御ユニット３０およびその制御アルゴリズムが、上記測定される位置に比例する圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量を推定することができる。

センサデバイス３４を用いることにより、圧力の測定およびガスの挙動に関連する不確定要素を回避する場合に、正確な測定信号２８が単純な形で得られ得る

圧力アキュムレータ２６およびポンプ１２が、アクチュエータ２２を移動させるために、圧力ライン４０およびバルブデバイス３８を同時に介して、液圧流体をアクチュエータ２２に供給するように構成されえる。したがって、液圧流体の圧力は、第１の実施例によると、少なくともアクチュエータ２２を、またさらには必要である場合に積荷４８を、移動させるのに十分となるように大きさを決定される。積荷４８の大きさは多様である可能性があるかまたは異なる状況において変化する可能性があることから、積荷４８を移動させるのに必要となる力も変化する可能性がある。アクチュエータ２２および積荷４８が停止すると、圧力が、圧力ライン４０のために設定される最大値までさらに増大することができ、圧力アキュムレータ２６に加圧液圧流体が装入され得る。別法として、アクチュエータ２２および積荷４８の移動中に圧力が十分に増加すると、圧力アキュムレータ２６に加圧液圧流体が装入され得る。

圧力アキュムレータ２６およびポンプ１２によって発生される最大全体体積流れがアクチュエータ２２の最大速度を決定することになる。その理由は、体積流れが、単位時間当たりに流れる液圧流体の量を表すからである。提示される解決策で、ポンプ１２によって発生される最大体積流れが上記最大全体体積流れより少ない。実施例では、ポンプ１２によって発生される最大体積流れが、上記最大体積流れの８０％、６０％、４０％、または２０％であるか、あるいはそれより小さい。

アクチュエータ２２の速度が、例えば設定信号５０に基づいて制御ユニット３０によって発生される設定信号３２によって制御されるバルブデバイス３８を使用することにより、上記最大速度より低くなるように制御される。

圧力アキュムレータ２６が、バルブデバイス３８および例えば設定信号５０の制御下で、所望の速度でアクチュエータ２２を所望のまたは所与の距離だけ移動させるために圧力アキュムレータ２６からアクチュエータ２２へ供給されることになる液圧流体の量と比較して圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の総量を少なくするような状態にあってよい。

提示される解決策では、ポンプ１２によって発生される最大体積流れが、最大速度でアクチュエータ２２を移動させるために圧力ライン４０からアクチュエータ２２へ供給されることになる液圧流体の体積流れより小さくなるように大きさを決定される。実施例では、ポンプ１２によって発生される最大体積流れが、上記最大速度の８０％、６０％、４０％、または２０％、あるいはそれ以下を発生させるように構成される。

システム１０が、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の総量を、アクチュエータ２２の全体の所望移動距離のためには不十分であるような上述した状況にある場合がある。したがって、圧力アキュムレータ２６が空になってくると、アクチュエータ２２の速度が制御されない形で所望の速度から急激に低下する可能性があり、その後、アクチュエータ２２の移動が、ポンプ１２によって発生される体積流れによって決定される速度で継続されることになる。

提示される解決策では、上述の問題を回避することを狙いとする。

提示される解決策では、任意の所与の時間の圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量が、上述したようにセンサデバイス３４および／またはセンサデバイス３６を利用することにより、制御ユニット３０によって監視される。

制御ユニット３０が、制御アルゴリズムの制御下で、アクチュエータ２２の最大速度を、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量に比例する最大値までに制限するように構成される。結果として、アクチュエータ２２の速度が、上記速度を最大でも上記最大値以下にするような値つまり大きさしか有さないように制御され得る。アクチュエータ２２の速度が、上述したように、バルブデバイス３８および例えば設定信号５０によって制御される。

この制限が圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量のみに基づくことから、制御に関して、単純な形での動作が達成される。

したがって、上述した制限の利用時、設定信号５０が、上で言及した最大値を超える値にするようにアクチュエータ２２の速度を調整するのに使用され得ない。制御ユニット３０が、制御ユニット３０および制御アルゴリズムによって発生される制御信号３２を、その時点において、設定信号５０に加えて圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量によって決定するような形で、バルブデバイス３８を制御する。さらに、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量が、センサデバイス３４および／またはセンサデバイス３６によって測定される。

システム１０が制御デバイス２４を備える場合、制御デバイス２４の所定の位置が所定の設定信号５０を発生させることになる。したがって、上述の制限の利用時、制御デバイス２４の所与の位置により、上述の制限の非利用時の状況での同じ位置から得られる速度より低くてよいアクチュエータ２２の速度が得られる。このような状況では、制御デバイス２４のユーザが、制御デバイス２４の位置を変化させない場合にもアクチュエータ２２の減速を検出することになる。

上述の制限により、アクチュエータ２２の速度の変化を制御することが可能であり、それにより、上述したような制御されない形での速度の急激な低下が回避される。

圧力アキュムレータ２６によりアクチュエータ２２に供給される体積流れが、接続部と、圧力ライン４０と、バルブデバイス３８とのサイジングによって決定されることになり、制御バルブの公称サイズなどによって決定されることになる。上述の方法では、制限の非利用時、液圧流体の流れが制御されなくなるように、ならびに／あるいはバルブデバイス３８の中の１つまたは複数の制御バルブの流れ開口部を最大にするように、バルブデバイス３８が制御され得る。制限が利用される場合、液圧流体の流れが制御されるように、ならびに／あるいはバルブデバイス３８の中の１つまたは複数の制御バルブの流れ開口部をより小さくするように、バルブデバイス３８が制御される。

提示される解決策の実施例によると、制御ユニット３０が、制御アルゴリズムの制御下で、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量さらには圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の圧力を考慮して、上述した手法で、アクチュエータ２２の速度を制限するように構成される。上記圧力が、例えば、センサデバイス３６によって決定される。

上記の量および圧力に基づいて、制御ユニット３０が、圧力アキュムレータ２６に保存されるエネルギーの量を推定する。圧力アキュムレータ２６が、所与の時間において所与の体積流量で供給され得る加圧液圧流体のその量に基づいて、エネルギーを供給する。これの狙いは、アクチュエータ２２の動力も制限してその結果として所望の形でその速度も同時に制限することにより、エネルギー供給を保証することである。この速度は、例えば、アクチュエータ２２によって発生される力に基づいて決定され得、アクチュエータ２２によって発生される力はアクチュエータ２２の圧力およびサイジングによって決定される。

結果として、提示される解決策の実施例で、制御ユニット３０が、制御アルゴリズムの制御下で、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の圧力、さらにはアクチュエータ２２によって発生される圧力を考慮して、上述した手法で、アクチュエータ２２の速度を制限するように構成される。アクチュエータのサイジングが既知である場合、上記力は、例えば、センサデバイスまたは上記圧力によって定められる。

提示される解決策の実施例で、制御ユニット３０が、制御アルゴリズムの制御下で、アクチュエータ２２の最大速度を、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量の減少時に低下する最大値までに制限するように構成され；言い換えると、アクチュエータ２２の最大速度が低下すると、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量が減少する。

提示される解決策の実施例で、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量が所定の制限値以下まで低下する場合の一手法として、上述の制限が適用される。

実施例で、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量のための上記所定の制限値が、圧力アキュムレータ２６の有効容量の、または圧力アキュムレータ２６から供給され得る液圧流体の最大量の、３％、５％、１０％、１５％、２０％、または２５％である。

実施例で、上述したものに加える形で、制御ユニット３０が、制御アルゴリズムの制御下で、アクチュエータ２２の最大速度を最小で、例えばポンプ１２によって発生される最大体積流れと等しいか又はより小さい、ポンプ１２によって発生される体積流れに比例する最大値まで低下させるように構成される。

上述の比例性（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｔｙ）は、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量に基づく関数に基づくものであってよいか、あるいは線形に減少するか、または減少する液圧流体の上記量を考慮した減衰曲線の形状に追従する。

図２が、システム１０内のアクチュエータ２２の速度ｖの制御と、圧力アキュムレータ２６内の液圧流体の量Ｖに基づいてアクチュエータ２２のために設定される最大速度ｖｍａｘの決定とを、実施例として、示す。

図２の実施例では、上述の比例性（範囲Ｑ１＋ｆ（Ｑ２）を参照されたい）が線形であり；言い換えると、上述の比例性が関数に基づくものである。上記の比例性は線形ではない関数に基づいてもよい。液圧流体の量Ｖが値Ｖｘを有する場合、提示される解決策によると、アクチュエータ２２の速度ｖが最大値ｖｍａｘを有すると推定され得る。したがって、この範囲内では、設定される最大値より低いアクチュエータ２２の速度も許容され得る。

図２の実施例では、圧力アキュムレータ２２内の液圧流体の量を、所定の制限値以下のレベルにまで減少させる場合の一手法として上述の制限を適用することも実現される。この制限の非利用時（範囲Ｑ１＋Ｑ２を参照）、最大でも、ポンプ１２および圧力アキュムレータ２６の組み合わせによって発生される全体の体積流れに従って、最大速度値ｖｍａｘが決定されることになる。したがって、この範囲内では、設定される最大値より低いアクチュエータ２２の速度も許容され得る。

図２の実施例では、圧力アキュムレータ２２内の液圧流体の量が十分な程度で減少するかまたは使い切られると、やはり上述の制限が実現され、その結果、最小で、ポンプ１２によって発生される最大体積流れに比例する最大値まで、アクチュエータ２２の最大速度が低下する（範囲Ｑ１を参照）。この範囲内では、設定される最大値より低いアクチュエータ２２の速度も許容され得る。この場合、上記速度が、ポンプ１２によって発生される体積流れのみに基づく。

図２の実施例では、符号Ｑ１がポンプ１２によって発生される最大体積流れを表し、符号Ｑ２が圧力アキュムレータ２６によって発生されてアクチュエータ２２に供給される体積流れを表す。

上述の液圧システムおよびその制御システムは、積荷を持ち上げるためにおよび／または積荷を移動させるために多様なクレーンで適用され得る。この場合、クレーンが、スルーイング機構により横方向に枢動可能となり得るブームを装備することができる。ブームが、テレスコピック方式であってよい巻き上げブームを含んでよい。ブームが、巻き上げブームに枢動可能に接続されるトランスファーブームを含んでもよい。トランスファーブームはテレスコピック方式であってよい。上で提示されるアクチュエータ２２が、トランスファーブームまたは巻き上げブームであるブームを移動させるためのアクチュエータであってよく、特にはリニアアクチュエータであってよく、ここでは、上で提示される積荷４８が単独でトランスファーブームまたは巻き上げブームであるブームであってよいか、あるいはトランスファーブームまたは巻き上げブームであるブームによって担持される積荷との組み合わせの、トランスファーブームまたは巻き上げブームであるブームであってよい。上で提示されるクレーンおよび／または液圧システムならびのその制御システムが、積荷を巻き上げるかまたは移動させるのに使用され得、ユーザによって制御される自己推進機械であってよい多様な機械で適用され得る。上記機械は、フォワーダまたは伐採機械などの林業機械、掘削機械、あるいは土木機械であってよい。上記機械は、バケットなどの器具を含んでよく、器具が、器具を移動させるための機構に接続されてよい。上述のアクチュエータ２２は上記機構を移動させるためのアクチュエータであってよい。

上記の説明では、比例性が、例えば数学的関係または数学関数によって表され得る、２つの異なる変数、関数、または因子の間での比例性を意味する。別法としてまたは加えて、上記比例性が、２つの異なる変数、関数、または因子の間でのつながりまたは相互依存を意味し、ここでは、一方の変数、関数、または因子の所定の状態が、もう一方の変数、関数、または因子の所定の状態に対応する。このようにして、一方の変数、関数、または因子が、提示される解決策によるシステムを標的を絞る形で動作させることを目的として、もう一方の変数、関数、または因子を制御するのに使用され得る。

提示される解決策は、解決策の唯一の実施形態とみなされるべきではない、上で提示した代替形態、実施例、および実施形態のみに限定されない。提示される解決策では、上で提示される目的を実現するために、上で提示される代替形態、実施例、および実施形態を組み合せで適用することも可能である。

提示される解決策の実装形態が添付の特許請求の範囲でより詳細に定義される。

Claims (15)

1. 液圧より動作するシステムであって、前記システムが：
   加圧液圧流体を提供するための圧力ラインと；
   加圧液圧流体を前記圧力ラインに供給するように構成されるポンプと；
   前記圧力ラインから加圧液圧流体を受け取るためのおよびアクチュエータを移動させるための、前記圧力ラインに接続されるアクチュエータと；
   前記圧力ラインから前記アクチュエータまでの加圧液圧流体の流れおよび前記アクチュエータの速度を制御するように構成されるバルブデバイスと；
   前記システムの機能を監視および制御するように、任意の所与の時間の前記アクチュエータの所望の速度に比例する制御信号により前記バルブデバイスを制御するように、構成される電子制御ユニットと；
   前記圧力ラインに接続される圧力アキュムレータであって、前記圧力ラインから、前記圧力アキュムレータが加圧液圧流体を受け取ることができ、前記圧力アキュムレータが、前記ポンプと同時に、前記アクチュエータを移動させるための加圧液圧流体を前記圧力ラインに供給する、圧力アキュムレータと；
   任意の所与の時間に前記圧力アキュムレータ内の加圧液圧流体の量を直接にまたは間接的に測定するように構成されるセンサデバイスであって、前記センサデバイスが、加圧液圧流体の前記量に比例する測定信号を前記電子制御ユニットに送信するように構成される、センサデバイスと；
   設定信号を発生させ、任意の所与の時間に所望される前記アクチュエータの目標速度に比例するように前記制御信号を設定するように、構成される設定デバイスと、
   を備え、
   前記電子制御ユニットが、前記圧力アキュムレータ内の加圧液圧流体の量に比例する所定の最大速度を超えないように前記アクチュエータの目標速度を制限するように構成される、
   システム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記電子制御ユニットが、加圧液圧流体の量が所定の制限値以下の場合に前記目標速度を制限するように構成される、システム。
3. 請求項１または２に記載のシステムにおいて、
   前記ポンプが、前記ポンプの所定の最大体積流れまでに制限される体積流れを発生させるように構成され、
   前記電子制御ユニットが、最小で、前記ポンプの前記最大体積流れに比例する所定の最大速度に等しくするように前記アクチュエータの目標速度の最大値を低下させるように構成される、
   システム。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のシステムにおいて、加圧液圧流体の前記量が減少すると、前記所定の最大速度が低下する、システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記設定デバイスが、手動で制御可能である制御スティックである制御デバイスを備える、システム。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記センサデバイスが、任意の所与の時間に前記圧力ライン内に含まれる液圧流体の圧力を測定するように構成される種類のセンサデバイスであり、前記液圧流体の前記圧力に比例する測定信号を前記システムの前記電子制御ユニットに送信するように構成される、システム。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記センサデバイスが、任意の所与の時間に前記圧力アキュムレータ内の液圧流体の量を測定するように構成される、前記圧力アキュムレータに接続される種類のセンサデバイスであり、前記センサデバイスがまた、前記液圧流体の前記圧力に比例する測定信号を前記システムの前記電子制御ユニットに送信するように構成される、システム。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記設定デバイスが、前記設定信号を発生させるように構成され、さらには、前記制御デバイスの位置に比例するように前記制御信号を設定するように構成される、前記電子制御ユニットに接続される制御デバイスを備える、システム。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記ポンプが、前記ポンプの所定の最大体積流れまでに制限される体積流れを発生させるように構成される、システム。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記電子制御ユニットが、前記圧力アキュムレータ内の前記加圧液圧流体の量に加えて前記圧力アキュムレータ内の前記加圧液圧流体の圧力にも比例する最大速度までに前記アクチュエータの目標速度を制限するように構成される、システム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて、前記電子制御ユニットが、前記圧力アキュムレータ内の加圧流体の量および圧力に比例しさらには任意の所与の時間の前記アクチュエータによって発生される動力にも比例する最大速度までに前記アクチュエータの目標速度を制限するように構成される、システム。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記アクチュエータが液圧シリンダなどのリニアアクチュエータである、システム。
13. 請求項１に記載のシステムを制御するための方法であって、アクチュエータの目標速度が、圧力アキュムレータ内の加圧流体の量に比例する所定の最大速度を超えないように制限される、方法。
14. 積荷を巻き上げて移送するためのブームを備えるクレーンであって、前記ブームが、請求項１から１２のいずれか１項に記載のシステムによって移動可能となるように構成される、クレーン。
15. 請求項１４に記載のクレーンを備える移動可能機械。
    

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