JP5270827B2 - 油圧駆動装置の減速度を制御するための装置 - Google Patents

Description

本発明はオフロード建設及び農業用車両のような油圧駆動装置に関し、特に、装置の油圧駆動部材が減速、停止、又は方向を逆転する場合の振動又は揺れを減らすための装置に関する。

図１を参照すると、バックホー２は、トラクタ７のフレームに結合されたブーム６と、このブーム６に結合されたアーム５と、この接続アーム５の端部に取り付けられたバケット４とで構成されたブームアセンブリ３を備えた一般的な土壌移動装置である。３個の油圧シリンダ１１によって、バケット４、アーム５、およびブーム６を個別に動かすために作動するアクチュエータが構成されている。ピボットジョイント８により、ブームアセンブリ３はトラクタ７の後端に対して左右に旋回することができる。油圧ブームスイングシリンダ９は、トラクタ８の片側のブーム６に取り付けられ、ブームアセンブリ３を旋回させる駆動力を与える。より大型のバックホーの場合には、１対の油圧シリンダがブームを旋回させるためトラクタ７の反対側に取り付けられる。作動液はバックホーオペレータにより制御されるバルブ類を通じてブームスイングシリンダ９に供給される。

ブーム６が一方向に旋回すると共に、加圧流体が、ブームスイングシリンダ９の一方のチャンバ（「駆動チャンバ」と呼ぶ）に導入され、当該流体はブームスイングシリンダ９の他方のチャンバ（「排出チャンバ」と呼ばれる）から排出される。ただし、ブーム６が反対方向に旋回する場合には、「駆動チャンバ」及び「排出チャンバ」の指名（すなわち呼び方）は逆になる。オペレータがブーム６の旋回を急に止めると、慣性によりバックホーブームアセンブリ３の動きが事前に命令された方向に継続する。慣性量はブームアセンブリ３の質量と延長位置およびバケット４で運ばれる物の質量の関数である。この慣性により継続する動きはブームスイングシリンダ９の前記排出チャンバ内の作動液を圧縮し、前記駆動シリンダチャンバ内にキャビテーションを発生させる。この後者の問題を克服するため、キャビテーション防止バルブ（ａｎｔｉ−ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ ｖａｌｖｅ）を油圧システムに組み込むのが一般的である。

ここで、ブームスイングシリンダ９のための制御バルブが閉じられるので、前記排出チャンバの圧力は、反対の旋回方向に動くことにより、最終的にブームアセンブリ３の動きを停止させかつ反動させる大きさにまで増大する。この後続する動きが圧力条件の逆転を生じさせ、今度はブームスイングシリンダ９の前記駆動チャンバが加圧される。さらに、反対の旋回方向のブームの動きが前記駆動チャンバに充分に高い圧力を発生させると、再び旋回運動の逆転が起こる。このようにして、ブームアセンブリの旋回は他の力により与えられる固有減衰がアセンブリを最終的に停止させるまで振動することになる。この現象は「跳ね返り（ｂｏｕｎｃｅ）」又は「揺れ（ｗａｇ）」として知られ、ブーム６を適切に位置決めするための時間を増加させる原因となり、装置の生産性に悪影響を及ぼす。また、揺れは機械オペレータを狼狽させる。同様な運動現象は他の型の油圧駆動部材が停止するときにも生じる。

基本的に、かかる揺れの存在は、ブーム速度が、スイングシリンダに流れる流量を制御するバルブ位置の変化に迅速に応答または追跡できていないということを示すものである。換言すれば、ブームの動きを終了すべき場合にはバルブは閉じられるが、ブームに作用する負荷力が原因で、ブームの速度が充分に早く減速することができない。

種々の解決法がこの揺れを最小にするために利用されてきた。例えば、米国特許第４，７５７，６８５号は、過大な圧力が関連するチャンバに生じると流量をタンクラインに放出するため旋回シリンダチャンバに接続された各油圧導管用の分離した安全バルブを採用している。そして、旋回の停止と共に追加の流体がシリンダ内のキャビテーションを相殺するため供給ラインから補給バルブを通じて供給される。

また、米国特許第５，０２５，６２６号はブームスイングシリンダのための油圧ラインに接続されたリリーフ・補給バルブを有するクッション付スイング回路を記載している。この回路は開口位置にシリンダ油圧ライン間に流体路を形成する緩衝バルブを内蔵している。この通路は流体制限オリフィスを備えている。緩衝バルブはバネにより閉鎖位置に弾性的に偏倚され、機構はシリンダチャンバ間の圧力差が任意のしきい値を超えると所定の期間、ある機構が緩衝バルブを開口する。もっとも、これらの従来の解決の試みには、追加のバルブ及び他のコンポーネントが必要であるという問題がある。

さらにまた、米国特許第６，７０５，０７９号はセンサーを用いて油圧アクチュエータの圧力を検出することによって、旋回揺れ問題に対する別の解決法を記載している。センサーからの圧力信号は油圧アクチュエータの圧力が変化するレート（速度）を決定するために使用される。圧力の変化速度が停止命令の受信後に規定されたしきい値未満であるとき、油圧アクチュエータの圧力は油圧アクチュエータに接続された制御バルブを開口することにより解放される。

しかしながら、バルブの位置変化および付随する油圧シリンダに得られる流量の変化に対するブーム速度の応答性をより一層改善し、特に、揺れを減らすための簡単な機構を提供することが要望されている。

本発明は、油圧駆動機械部材の減速度を制御するための方法を提供するものである。機械部材に接続された油圧アクチュエータの運動は例えば所望の速度を特定する命令により指定される。機械部材の動きの能力を示すパラメータ値を発生し、変化が流量を制御するバルブの位置の変更に起因する油圧アクチュエータに加えられる流量変化に応答する。この能力は機械部材により油圧アクチュエータに作用する負荷力の大きさにより示され、特に、油圧アクチュエータからの流体圧力により示される。パラメータ値は命令に適用される可変フィルタ関数を設定するために使用され、油圧アクチュエータに流れる流量を制御するために使用されるフィルタ済命令を発生する。フィルタ関数は機械部材を停止するため動作コマンドをゼロにするレート（速度）を制御するので、この命令はアクチュエータと機械部材が動作可能な速度より速い関連するバルブを閉じない。

制御方法の一態様において、油圧アクチュエータに作用する負荷力の大きさは動作命令がゼロに減少する速度を規定するフィルタ周波数を導出するために使用される。フィルタ周波数は負荷力の変化で反比例で変化する。しかしながら、フィルタ周波数は好ましくは負荷力の大きさが第１しきい値未満であるとき所定の一定値に設定される。このフィルタリング周波数は負荷力の大きさが第２しきい値を超えるとき他の所定の一定値にも設定できる。

他の態様はフィルタの構成が１組のフィルタ係数の決定を伴う場合にデジタルフィルタを利用することである。好ましい実施例において、フィルタ係数は選択されたフィルタリング周波数に応答して導出される。

本発明は図１に示されるようにバックホー上での使用での状況で記載されているが、本発明は慣性の大きい機械機能部が油圧アクチュエータに取り付けられた、制御性の難しい他の型の機械類にも応用できる。

まず図２を参照すると、バックホー２のブームアセンブリ３の構成要素はブームスイングシリンダ９のような油圧アクチュエータを有する新規な油圧システム１０により駆動される。油圧システム１０には、システムタンク１５から流体を引き込み、供給導管１４に流体を圧力下で供給するためモーター又はエンジン（図示せず）により駆動される容積移送式ポンプ１２が設けられている。（比例圧力リリーフバルブのような）アンローダーバルブ１７は供給導管１４とシステムタンク１５に導くタンク戻り導管１８との間に接続されている。アンローダーバルブ１７の動作により供給導管１４の圧力が調整される。なお、ここで説明される揺れを減少させるための新規な技術は可変容量型ポンプ又は他の型の油圧アクチュエータを採用する油圧システムで実行可能である。

供給導管１４及びタンク戻り導管１８は、バックホー２上の複数の油圧機能部１９及び２０に接続されている。分離した複数の油圧機能部はブーム６を旋回させ、ブームを上昇させ、アーム５を移動させ、且つバケット４を枢動させるために設けられている。ブーム６を旋回させるための油圧機能部２０（すなわちブームスイング機能部）を詳細に示すものとするが、他の機能部１９も同様なコンポーネントと動作を有するものである。油圧システム１０は、各機能部のバルブとこれらのバルブを動作させるための制御回路が付随の油圧アクチュエータの近傍に設けられる分配型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｙｐｅ）のシステムである。例えば、ブーム旋回を制御するためのこれらのコンポーネントはスイングシリンダ９又はピボットジョイント８に又は近傍に配置されている。

ブームスイング機能部２０において、供給導管１４はタンク戻り導管１８に接続されたノード“ｔ”を有するバルブアセンブリ２５のノード“ｓ”に接続されている。バルブアセンブリ２５は、第１油圧導管３０によりブームスイングシリンダ９のヘッドチャンバ２６に接続された作用ポートノード“ａ”を含み、且つ第２導管３２によりブームスイングシリンダ９のロッドチャンバ２７に接続された他の作用ポートノード“ｂ”を有する。４個の電磁油圧比例（ＥＨＰ）バルブ２１、２２、２３及び２４は、バルブアセンブリ２５のノード間の作動液量を制御して、ブームスイングシリンダ９に出入りする流量を制御するように構成されている。第１ＥＨＰバルブ２１は、ノード“ｓ”と“ａ”間に接続され、供給導管１４とブームスイングシリンダ９のヘッドチャンバ２６間の流量を制御するように構成されている。第２ＥＨＰバルブ２２は、ノード“ｓ”と“ｂ”間に接続され、供給導管１４とシリンダロッドチャンバ２７間の流量を制御するように構成されている。第３ＥＨＰバルブ２３は、ノード“ａ”と“ｔ”間に接続され、ヘッドチャンバ２６と戻り導管１８間の流量を制御するように構成されている。ノード“ｂ”と“ｔ”間の第４ＥＨＰバルブ２４は、ロッドチャンバ２７と戻り導管１８間の流量を制御するように構成されている。

ブームスイング機能部２０のための油圧コンポーネントには、ブームスイングシリンダ９のヘッド及びロッドチャンバ２６及び２７内の各圧力Ｐａ及びＰｂを検出する２個の圧力センサー３６と３８が設けられている。また、圧力センサー４０はノード“ｓ”のポンプ供給圧力Ｐｓを計測し、圧力センサー４２はノード“ｔ”の戻り導管圧力Ｐｒを検出する。なお、圧力センサー４０、４２は全ての油圧機能部に設けなくても良い。

ブームスイング機能部２０用の圧力センサー３６、３８、４０及び４２は、４個の電磁油圧比例バルブ２１−２４を動作させる信号を発生させる機能制御器４４に入力信号を出力する。機能制御器４４は、後述されるように、コンピュータ化されたシステム制御器４６から他の入力信号を受信するマイクロコンピュータベース回路である。機能制御器４４により実行されるソフトウエアは、ブームスイングシリンダ９を適切に動作させるため４個の電磁油圧比例バルブ２１−２４を所定量のみ選択的に開口する出力信号を発生することによりこれらの入力信号に応答する。

ジョイスティック４７からのオペレータ入力信号を受信し且つ制御器４４と圧力制御器４８で信号を交換することにより、システム制御器４６は油圧システムの全動作を監視する。これらの信号は、従来のメッセージプロトコルを使用して通信ネットワーク５５上のこれらの制御器間で交換される。これにより、油圧システム１０の制御機能部が異なる制御器４４、４６及び４８間で分配されるのを可能にする。

図３と図２に示したブームスイング機能部２０とを参照すると、機械オペレータはジョイスティック４７を操縦してブームアセンブリ３の所望の旋回運動を指示する。ジョイスティック４７からの出力信号は、ジョイスティックの位置を示す信号を制御されている油圧アクチュエータの所望の速度を示す信号に変換するシステム制御器４６のマッピングルーチン５０の入力部に印加される。マッピング関数は直線であり又は所望の他の形状を有する。マッピングルーチンは、システム制御器４６内のコンピュータにより解かれた演算式により実行され、又はマッピングはシステム制御器のメモリに蓄積されたルックアップテーブルにより得られる。マッピングルーチン５０の出力は、スイングシリンダ９がブームアセンブリを動かすために要求される方向と速度を示す速度命令である。

スイングシリンダ９と他の油圧アクチュエータ１１のための速度命令は、供給管１４及び戻り導管１８のための所望の圧力を決定する設定値ルーチン６２に送られる。具体的には、設定値ルーチン６２は、各油圧機能部１９及び２０により要求される供給圧力を確認し、これらの圧力の最大値を供給導管圧力設定値Ｐｓとして選択する。設定値ルーチン６２はまた、同様な方法で戻り導管圧力設定値Ｐｒを決定する。これらの圧力設定値ＰｓおよびＰｒは入力としてポンプの流出部の供給導管圧力センサー４９、戻り導管圧力センサー５１およびタンク圧力センサー５３からの信号を受信する圧力制御器４８に入力される。圧力制御器４８は、上記入力に応答して、所望の設定圧力を達成するため供給導管圧力を調整するためのアンローダーバルブ１７および戻り導管圧力を制御するためのタンク制御バルブ１６を動作させる。

スイングシリンダ９のための速度命令もマッピングルーチン５０から付随の機能制御器４４に送られ、速度命令はピストンロッド４３の命令速度を達成するためアセンブリ２５内のＥＨＰバルブ２１−２４の動作法を決定するソフトウエアからなるバルブ開口プログラム５６に適用される。速度命令により指定された旋回方向はバルブＥＨＰバルブ２１−２４が活性化されるどちらか２個のバルブ、および、スイングシリンダ９に出入りする流体を移送するためバルブが開口する量を示す。具体的には、バルブ２１及び２４はスイングシリンダからピストンロッド４３を伸張させるために開き、バルブ２２及び２３はピストンロッドを後退させるために開く。

速度命令の大きさ及び計測圧力（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｒ、Ｐｓ）はバルブ開口ルーチンにより利用され、選択されたバルブの各々がピストン２８の所望の速度を得るために必要な流量を移送するために開口される量を決定する。米国特許第６，７７５，９７４号はバルブ開口プログラム５６の一実施例を記載している。ＥＨＰバルブ２１−２４が開く量を示す信号は１組のバルブドライバ５８に供給され、２つの選択されたバルブの各々を動作させるために適切な電流を供給する。

バルブ開口プログラム５６には、スイングシリンダを止めたい場合に生じるブームアセンブリ３の揺れを軽減するソフトウエアルーチンが含まれている。図２及び図３を参照して、バックホーオペレータが一方向にブームアセンブリ３を旋回させていたと仮定する。この場合、この機械動作のためのジョイスティック４７からの信号は旋回運動のための所望の速度を示している。速度命令はスイング油圧シリンダ９の動作を制御するシステム制御器４６から機能制御器４４に伝送される。このようにして、機能制御器４４は、旋回方向に依存して、第１及び第４ＥＨＰバルブ２１及び２４又は第２及び第３ＥＨＰバルブ２２及び２３を開口する信号を発生する。

バックホーオペレータがブームの旋回を止めたいとき、ジョイスティック４７は解放され、その中心中立位置に戻る。この位置で、マッピングルーチン５０は旋回運動のための機能制御器４４に伝送されるゼロ速度命令を発生する。もし機能制御器４４が単にバルブを直ちに閉じることによりゼロ速度命令に応答すると、特に、もしブームアセンブリ３が比較的大きな慣性を有すると、旋回揺れが生じる。しかしながら、この機能制御器４４は、速度命令をローパスフィルタリングすることにより旋回揺れを減じるようにプログラムされており、それにより、ＥＨＰバルブが速度命令に応答して閉じる速度を制御する。動的に変化するフィルタ関数が利用されるので、旋回は比較的小さい負荷および非常に大きな負荷下で制御法で減速する。好ましくは、デジタル第２次関数が使用される。

フィルタリングが広範囲に渡って負荷力で満足に実施されるために、もし旋回運動にブレーキをかける傾向にあるシリンダチャンバの増加する圧力が所定のしきい値を超えると、フィルタは動作不能になる。これが生じると、低域フィルタの周波数はＥＨＰバルブ２１−２４を既存の開口位置に維持する効果を有するほぼ停止状態に減少する。フィルタ及びＥＨＰバルブは中断するシリンダチャンバ圧力がフィルタの再可動可能な時点に所定のしきい値以下になりゼロに減衰し続けるまで“停止状態”に留まる。油圧機能部が油圧アクチュエータのための解放圧力設定値を超える間にフィルタを動作不能にすることにより、ＥＨＰバルブの位置はピストン２８の速度に合わせてしっかりと結合される。換言すると、バルブのみが機械システムが指示する速度で閉じる。主な利点はこの旋回揺れ問題に対する答えが油圧システム１０用の追加コンポーネントを要求せず、単に機能制御器のプログラミングを適切なソフトウエアルーチンと関連させることである。

図４はフィルタ周波数とスイングシリンダ９の２個のチャンバ２６と２７間の負荷圧力差（ΔＰ負荷）間の関係に関してフィルタ関数６８を図示している。これらのシリンダチャンバ圧力は図２のセンサー３６及び３８により計測される。この圧力差はブームアセンブリ３がスイングシリンダ９に作用する負荷力に相当し、各制御バルブの位置の変化により油圧アクチュエータに加えられる流量の変動に対するブーム運動の応答性に相当する。後述するように、フィルタ周波数は図４に示されるフィルタの関数により規定されるように負荷圧力差分の変化の関数として変化する。しかしながら、図示されたフィルタ機能は単に例示であり、他の曲線をもつ関数が本発明の概念から逸脱することなく利用できることを理解すべきである。その点で、フィルタ周波数の上限及び下限はそれぞれ１．１Ｈｚ及び０．０５Ｈｚとして選択された。これらの周波数境界をフィルタ関数に適用することにより、２つの圧力差しきい値を規定する。第１圧力閾値はフィルタ周波数が最大フィルタ周波数（ＦＲＥＱ ＭＡＸ）で一定である低圧力しきい値ΔＰ負荷１であり、第２圧力しきい値、ΔＰ負荷２、はフィルタ周波数が最小周波数（ＦＲＥＱ ＭＩＮ）で一定である上位しきい値限界値である。第１及び第２しきい値間の負荷圧力差の値に対して、フィルタ周波数はグラフの曲線で示されるように変化する。

図５を参照すると、速度命令を受信すると、機能制御器４４は対揺れフィルタルーチン７０を受信した命令に適用する。一方向のブームアセンブリ３の旋回は任意に正の速度として定義され、反対方向の旋回運動は負の速度として定義されることを理解すべきである。旋回方向を知ることはフィルタ関数により次の計算で使用する適切な演算記号を有するシリンダ圧力差値を決定するために必要である。フィルタルーチン７０は速度命令がフィルタルーチン７０により発生する前のフィルタ済速度命令未満でないかどうかを決定することにより現在の旋回方向が確認される工程７１で開始する。もしこの関係が真であれば、プログラム実行は、スイングシリンダのロッドチャンバ２７内の計測圧力Ｐｂの値がヘッドチャンバ２６内の計測圧力Ｐａから減算され差分圧力値、ΔＰ負荷、を発生する工程７２に分岐する。もし工程７１内の式が偽であれば、プログラム実行は計測されたヘッドチャンバ計測圧力Ｐａがロッドチャンバ圧力Ｐｂから減算され差分圧力値、ΔＰ負荷、を発生する工程７１に分岐する。

その後、工程７６で、ΔＰ負荷のために新しく計算された値が第１又は低しきい値ΔＰ負荷１（図４を参照）未満であるかどうかが決定される。事実がそうであれば、プログラム実行は工程７８に分岐し、対揺れフィルタ周波数（ＡＷＦＲＥＱ）の値が最大周波数値（ＦＲＥＱ ＭＡＸ）、例えば、１．１Ｈｚに設定される。その後、プログラム実行は行程８６にジャンプする。しかしながら、もしΔＰ負荷の値が第１しきい値未満でなければ、プログラム実行はその値が第２、または、高位しきい値ΔＰ負荷２を超えるかどうかを決定する行程８０に進む。後者の場合、プログラム実行は対揺れフィルタ周波数（ＡＷＦＲＥＱ）が最小周波数値（ＦＲＥＱ ＭＩＮ）、例えば、０．０５Ｈｚに設定される工程８２に分岐する。その後、プログラム実行は工程８６にジャンプする。

しかしながら、もし工程７６または工程８０の式が真であれば、値、ΔＰ負荷、が包括的に２つの圧力差しきい値間にあることを意味し、プログラム実行はフィルタ周波数のための値を計算するため工程８４に進む。この周波数は一連の方程式を解くことにより作られ、第１式はΔＰ負荷の値マイナス第１しきい値ΔＰ負荷１に等しいＴＥＭＰ１で示される値を発生する。ＴＥＭＰ２で示される他の値は２つの圧力差しきい値間の差に等しく、第２しきい値ΔＰ負荷２から第１しきい値ΔＰ負荷１を減算することにより得られる。次に、速度はＴＥＭＰ１をＴＥＭＰ２で除算し、その結果を自乗することにより計算される。一次周波数値（ＦＲＥＱ ＴＥＭＰ）は、事前に計算した速度と、最小周波数値（ＦＲＥＱ ＭＩＮ）から最大周波数値（ＦＲＥＱ ＭＡＸ）を減算したもの（結果として負の値となる）と、を乗算することにより得られる。対揺れ周波数（ＡＷＦＲＥＱ）は最大周波数（ＦＲＥＱ ＭＡＸ）を可変ＦＲＥＱ ＴＥＭＰの負の値と合計することにより最終計算工程で得られる。その後プログラム実行は工程８６に進む。油圧アクチュエータ（例えば、スイングシリンダ９）が減速するにつれて、圧力差ΔＰ負荷は変化し、工程８４はブームアセンブリ３が停止するまで対応する方法で対揺れ周波数（ＡＷＦＲＥＱ）を動的に変化させる。

フィルタ係数を規定する工程８６に入ると、対揺れ周波数（ＡＷＦＲＥＱ）のために新規に得られた値はフィルタ関数のための係数を決定するために使用される。好ましくは、デジタルバイカッドフィルタが速度命令をフィルタリングするために採用される。バイカッドフィルタのためのフィルタ関数（バイカッド型フィルタ関数）は下記式により与えられる。

ここでｙ（ｎ）はフィルタ済速度命令として参照されるフィルタ関数出力であり、Ａ１、Ａ２、Ｂ０、Ｂ１及びＢ２はフィルタ係数であり、ｘ（ｎ）は速度命令の現在値であり、ｘ（ｎー１）及びｘ（ｎ−２）は速度命令の前の２値であり、ｙ（ｎ−１）及びｙ（ｎー２）はフィルタの出力の前の２値である。

フィルタ係数は図５の工程８６に与えられた式にしたがって規定される。具体的には、係数Ａ０の値は対揺れ周波数（ＡＷＦＲＥＱ）を利得要素（ＧＡＩＮ）に乗算することにより且つオフセット（ＯＦＦＳＥＴ）を加算することにより得られる。しかしながら、バイカッドフィルタのためのフィルタ係数が他の方法で規定されるだけでなく、他の型のフィルタとフィルタ関数が旋回揺れの効果を減少させるために利用できることが当業者に理解されるであろう。次に、規定されたフィルタ係数はそのフィルタを構成するため工程８８で斯界に知られたデジタルバイカッドフィルタ（ｂｉｑｕａｄｒａｔｉｃ ｆｉｌｔｅｒ；図５において「ＢＩＱＵＡＤ ＦＩＬＴＥＲ」と表記）に通される。その後、工程９０で、フィルタ関数は図２のバルブ開口プログラム５６により利用されるフィルタ速度命令を発生する現在の速度命令に適用され、４個の電磁油圧バルブ２１−２４を動作させるための信号を発生する。

このように、フィルタルーチンはバックホーブームアセンブリ３が油圧アクチュエータ、即ち、スイングシリンダ９及びピストン２８に作用する負荷力に依存するフィルタ周波数を変更する。この周波数変更は図４に図示されるフィルタ関数に従うので、負荷力がより大きくなれば、フィルタ周波数は低くなり、したがって、速度命令の変化に対するバルブアセンブリ２５の応答が遅くなる。フィルタ関数をスイングシリンダ９に作用する負荷力の大きさに適合させることにより、命令フィルタリングが最適化される。釣り合いの取れた低量の慣性を発生する比較的小負荷力下で、比較的高フィルタ周波数が採用される。負荷力と慣性が増加するにつれて、フィルタ周波数はバルブアセンブリ２５を適切に制御するように減少し、揺れを回避するのに充分に早くブームを減速させる。

上記説明は主に本発明の好ましい実施例に向けられた。本発明の範囲内の種々の変形例に注目したが、当業者が本発明の実施例の開示から明らかであるさらなる変形例を実現できることが予期される。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲から決定されるべきであり、上記開示により限定されるべきでない。

図１は本発明を内蔵するバックホーの側面図である。 図２はバックホー用の油圧システムの概略図である。 図３は油圧システム用の制御図である。 図４は停止時のブームの揺れを防止するためバックホーブームスイング命令に適応されるフィルタ関数を図示している。 図５はフィルタ機能を実行するためのソフトウエアルーチンのフローチャートである。

２ バックホー
３ ブームアセンブリ
４ バケット
５ アーム
６ ブーム
９ ブームスイングシリンダ
１０ 油圧システム
１２ 定積移送式ポンプ
１４ 供給導管
１５ システムタンク
１７ アンローダーバルブ
１８ タンク戻り導管
１９、２０ 油圧機能部
２１−２４ 電磁油圧比例バルブ
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
３６、３８、４０、４２ 圧力センサー
４６ システム制御器
４７ ジョイスティック
４８ 圧力制御器
５５ 通信ネットワーク

Claims (19)

1. 機械部材に接続された油圧アクチュエータに加えられる流体により駆動される前記機械部材の動きを制御する方法において、
   前記機械部材の所望の動きを指定する命令を発生する工程と；
   油圧アクチュエータに加えられる流量の変化に対する前記機械部材の動きの応答性を示すパラメータ値を発生する工程と；
   前記パラメータ値に応答して変化するフィルタリング周波数を定める可変フィルタ関数を構成する工程と；
   フィルタ済命令を発生するため、前記フィルタ関数によって定められるフィルタリング周波数を前記命令に適用する工程と；
   前記フィルタ済命令に応答して前記油圧アクチュエータに流れる前記流量を制御する工程と；
   を順次有することを特徴とする方法。
2. 前記パラメータ値を前記油圧アクチュエータに作用する負荷力の大きさに対応させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記パラメータ値を発生する工程において、油圧アクチュエータに作用する前記機械部材から得られる流体圧力を検出することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記油圧アクチュエータを２つのチャンバを有するシリンダで構成し、前記パラメータ値を２つの前記チャンバの圧力差の関数で構成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記フィルタ関数を構成する工程において、前記パラメータ値がしきい値未満であるとき一定のフィルタ関数を利用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記フィルタ関数を構成する工程において、前記パラメータ値がしきい値より大きいとき一定のフィルタ関数を利用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記フィルタリング周波数をパラメータ値の大きさの変化に反比例して変化させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記フィルタ関数によって定められるフィルタリング周波数を前記命令に適用する工程において、バイカッド型フィルタ関数が採用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記フィルタ関数によって定められるフィルタリング周波数を前記命令に適用する工程において、前記油圧アクチュエータの流量が前記命令に応答して変化する度合いを制御することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記油圧アクチュエータの流量を制御する工程において、油圧バルブアセンブリを動作させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 油圧アクチュエータにより駆動される機械部材の減速度を制御するための方法において、
    前記油圧アクチュエータの所望の速度を指定する速度命令を発生する工程と；
    前記油圧アクチュエータに作用する負荷力の大きさを決定する工程と；
    前記負荷力の大きさに応答して変化するフィルタリング周波数を定める可変フィルタを構成する工程と；
    フィルタ済命令を発生するため、前記可変フィルタによって定められるフィルタリング周波数を前記速度命令に適用する工程と；
    前記フィルタ済命令に応答して前記油圧アクチュエータに対する流量を制御する工程と；
    を具備することを特徴とする方法。
12. 前記負荷力の大きさを決定する工程において、油圧アクチュエータに作用する前記負荷力に起因する流体圧力を検出することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記油圧アクチュエータを２つのチャンバを有するシリンダで構成し、前記負荷力の大きさを決定する工程において、前記２つのチャンバの圧力差を決定することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記フィルタリング周波数を定める可変フィルタを構成する工程において、前記負荷力の大きさがしきい値未満である場合、前記フィルタリング周波数を所定の一定値に設定することを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記フィルタリング周波数を定める可変フィルタを構成する工程において、前記負荷力の大きさがしきい値以上である場合、前記フィルタリング周波数を所定の一定値に設定することを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記フィルタを構成する工程において、前記フィルタリング周波数に応答して１組のフィルタ係数を規定することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
17. 前記フィルタをデジタルフィルタで構成し、前記フィルタを構成する工程において、前記負荷力の大きさに応答して１組のフィルタ係数を規定することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
18. 前記可変フィルタによって定められるフィルタリング周波数を前記速度命令に適用する工程において、バイカッドフィルタを採用することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
19. 前記可変フィルタによって定められるフィルタリング周波数を前記速度命令に適用する工程において、前記油圧アクチュエータに対する流量が前記速度命令に応答して変化する速度を制御することを特徴とする請求項１１に記載の方法。

Images