JP2006153278A

JP2006153278A - 設定可能な油圧制御システム

Info

Publication number: JP2006153278A
Application number: JP2005346149A
Authority: JP
Inventors: Lonnie J Devier; ジェイ．デビアーロニー; Steven V Lunzman; ブイ．ルンツマンステファン; Shoji Tozawa; 祥二戸澤
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd; Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd; Caterpillar Inc
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: DE102005049550A1; CN1782443A; CN100545465C; JP5060723B2; US20060112685A1; US7441404B2

Abstract

【課題】設定可能な油圧制御システムを提供する。
【解決手段】着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具を備える作業機械用の制御システムが開示される。本制御システムは、着脱自在に取り付け可能な作業工具の各々に対応する認識信号を生成するように構成された工具認識装置と、着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つを動かすように構成された少なくとも１つの流体アクチュエータとを備える。また、制御システムは、負荷信号を生成するように構成された少なくとも１つの流体センサと、所望の速度信号を生成するように構成された少なくとも１つの操作者インターフェース装置をも備える。さらに、制御システムは、工具認識装置、少なくとも１つの流体アクチュエータ、少なくとも１つの流体センサ、及び少なくとも１つの入力装置と通信する制御装置を備える。この制御装置は、識別信号、負荷信号、及び所望の速度信号に対応して、流体アクチュエータの速度を指令するように構成される。
【選択図】図２

Description

本開示内容は、一般に、油圧制御システムに関し、特に、設定可能な油圧制御システムに関する。

例えば、ショベル、ローダ、ドーザ、モータグレーダ、及び他の種類の重機などの作業機械は、多様な作業を達成するため、複数の油圧アクチュエータを用いている。これらのアクチュエータは、通常、操作者インターフェース装置の作動位置に基づいて、速度制御が行われている。例えば、ジョイスティック、ペダル、又は他の任意の適切な操作者インターフェース装置などの操作者インターフェース装置は、関連する油圧アクチュエータの所望速度を示す信号を生成するように移動可能である。操作者は、インターフェース装置を動かす際に、油圧アクチュエータが関連する所定の速度で動くのを期待している。しかしながら、この所定速度は、一般に、油圧アクチュエータに負荷をかけずに作業機械の製造中に設定されるものである。よって、油圧アクチュエータに加えられる負荷が軽い場合には、作業機械動作中に、油圧アクチュエータは、実質的に操作者の期待する速度に合致する速度で動き得る。しかし、油圧アクチュエータにかかる負荷が重い場合には、油圧アクチュエータは、より低速で、期待していない、又は望まない速度で動くことがある。負荷に関わらず、油圧アクチュエータの速度を制御する試みがなされているが、結局、油圧アクチュエータが荒い又はぎこちない動きとなってしまう。

油圧アクチュエータをスムーズに動作させながら、この油圧アクチュエータの速度の予想可能性を向上する１つの方法が、１９９８年７月２８月付けのクローン（Ｋｒｏｎｅ）らにより（特許文献１）に開示されている。この（特許文献１）は、作業機械の流体システムにおいて、弁変形曲線を決定する装置を開示している。この流体システムは、負荷の動きを初期化するように配置された弁を有する流体アクチュエータを備える。所望の速度は、負荷制御入力装置から決定され、印加された負荷（重量又は位置）の特性が決定される。そして、弁変形曲線が、印加された負荷の特徴に基づいて、所望の速度を実現するように生成される。

（特許文献１）の装置は、幾つかに分類された負荷の下で流体アクチュエータの速度の予想可能性を向上し得るものであるが、（特許文献１）の装置では、同じ作業機械に取り付け可能な異なる作業工具を動作させる場合や、異なる操作者が作業機械を制御する場合に、融通がきくものではない。例えば、ある作業工具は、同じ作業機械に取り付け可能な他の作業工具とは異なる入力装置位置／負荷／指令速度関係の下で最適に機能し得る。さらに、ある作業機械操作者は、他の作業機械操作者とは異なる入力装置位置／負荷／指令速度関係を期待したり又は好み得る。一方、（特許文献１）の装置では、入力装置位置／負荷／指令速度関係を、異なる作業工具の取付構成に合わせて、又は操作者の好みに応じて、変形又は選択することができない。

米国特許第５，７８４，９４５号明細書

本開示の油圧制御システムは、上述した問題のうちの１つ以上を克服することに関する。

本開示内容の一形態は、着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具を備える作業機械用の油圧制御システムに関する。この制御システムは、着脱自在に取り付け可能な作業工具の各々に対応する認識信号を生成するように構成された工具認識装置と、着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つを動かすように構成された少なくとも１つの流体アクチュエータとを備える。また、制御システムは、負荷信号を生成するように構成された少なくとも１つの流体センサと、所望の速度信号を生成するように構成された少なくとも１つの操作者インターフェース装置をも備える。さらに、制御システムは、工具認識装置、少なくとも１つの流体アクチュエータ、少なくとも１つの流体センサ、及び少なくとも１つの入力装置と通信している制御装置を備える。この制御装置は、識別信号、負荷信号、及び所望の速度信号に対応して、流体アクチュエータの速度を指令するように構成される。

本開示内容の他の形態は、着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具を備える作業機械を操作する方法に関する。本方法は、着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つに関連する少なくとも１つの流体アクチュエータの所望の速度を示す入力を受信し、所望の速度信号を生成する工程を含む。また、本方法は、着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちのいずれの１つが作業機械に取り付けられているかを示す認識信号を生成する工程をも含む。さらに、本方法は、少なくとも１つの流体アクチュエータにかかる負荷を検知し、負荷信号を生成する工程を含む。加えて、本方法は、所望の速度信号、認識信号、及び負荷信号に対応して流体アクチュエータの速度を指令する工程を含む。

図１は、例示的作業機械１０を示している。この作業機械１０は、採鉱、建設、農業、運搬、又は当該技術分野で知られた他の任意の産業などの産業に関連する特定の種類の作業を実行する固定式又は移動式機械とし得る。例えば、作業機械１０としては、ショベル、ドーザ、ローダ、バックホウ、モータグレーダ、ダンプカー、又は他の任意の土工機械などの土工機械が挙げられる。作業機械１０は、フレーム１２と、作業機械１０に着脱自在に取り付け可能な作業工具１４と、作業具１４をフレーム１２に接続する１つ以上の油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃと、操作者インターフェース１６と、電源１８と、少なくとも１つの牽引装置２０とを備え得る。

フレーム１２は、作業機械１０の動きを支持する任意の構造ユニットを備え得る。このフレーム１２は、例えば、牽引装置２０、連結システムの可動フレーム部材、又は当該技術分野で知られた他の任意のフレームに電源１８を接続する固定ベースフレームを具現化し得る。

また、多数の異なる作業工具１４が、単一の作業機械に取り付け可能であり、操作者インターフェース１６を介して制御可能とし得る。このような作業工具１４は、例えば、バケツ、フォーク配置、ブレード、ショベル、リッパ、ダンプベッド、ほうき、除雪機、推進装置、切断装置、把持装置、又は当該技術分野で知られた他の任意の作業実行装置などの特定の作業を行うのに用いられる任意の装置を含み得る。作業工具１４は、直接ピボットや連結システムや１つ以上の油圧シリンダやモータを介して、又は他の任意の適切な方法で、作業機械１０に接続され得る。また、作業工具１４は、当該技術分野で知られた任意の方法で、作業機械１０に対して、回動したり、回転したり、摺動したり、揺動したり、持ち上がったり、又は移動したりするように構成され得る。

操作者インターフェース１６は、所望の作業工具動作を示す入力を作業機械の操作者から受け取るように構成され得る。特に、操作者インターフェース１６は、操作者台の一方側に位置する多軸ジョイスティックを採り入れた操作者インターフェース装置２２を備え得る。また、操作者インターフェース装置２２は、作業工具１４を位置合わせし、及び／又は方向付けし、且つ作業工具１４の所望の速度を示すインターフェース装置位置信号を生成するように構成された比例型の制御装置とし得る。なお、例えば、ホイール、ノブ、プッシュプル装置、スイッチ、ペダルなどの操作者インターフェース１６、及び当該技術分野で知られた他の操作者インターフェース装置には、追加的及び／又は異なる操作者インターフェース装置が組み込まれ得ることは予期されることである。

電源１８は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン、又は当該技術分野で知られた他の任意のエンジンなどのエンジンとし得る。また、その代わりに、電源１８は、燃料電池、電力貯蔵装置、電気又は油圧モータ、又は当該技術分野で知られた他の電源などの他の電力源としても良い。

牽引装置２０は、作業機械１０の各側面（一方の面のみを図示）に位置するトラックを備え得る。その代わりに、牽引装置２０は、ホイール、ベルト、又は他の牽引装置を備えても良い。この牽引装置２０は、操縦可能なものであってもそうでなくても良い。また、牽引装置２０は、油圧制御されるか、機械制御されるか、電気制御されるか、或いは他の任意の適切な方法で制御され得ることが予期される。

図２に示すように、作業機械１０は、互いに協働して作業工具１４を動かす複数の流体構成部品を有する油圧制御システム２４を備え得る。特に、油圧制御システム２４は、ある供給量の流体を保持するタンク２６と、その流体を加圧し加圧された流体を油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃに向けるように構成された流体源２８とを備え得る。図１では、３つの油圧アクチュエータ、即ち、３０ａ、３０ｂ、及び３０ｃで表わされた油圧アクチュエータを表わしているが、説明を簡略化するために、図２の油圧構成の概略図では、たった１つのシリンダのみを表わしている。また、油圧制御システム２４は、ヘッドエンド供給弁３２、ヘッドエンドドレン弁３４、ロッドエンド供給弁３６、ロッドエンドドレン弁３８、ヘッドエンド圧力センサ４０、ロッドエンド圧力センサ４２、手動入力装置４４、及び工具認識装置４６をも備え得る。さらに、油圧制御システム２４は、油圧制御システム２４、手動入力装置４４、及び工具認識装置４６の流体構成部品と連通する制御装置４８を含み得る。なお、油圧制御システム２４が、例えば、アキュムレータ、制限オリフィス、チェック弁、圧力緩和弁、補給弁、圧力調整通路、温度センサ、位置センサ、及び当該技術分野で知られた他の構成部品などの追加的及び／又は異なる構成部品を備え得ることは、予期されることである。また、ヘッドエンド及びロッドエンド供給及びドレン弁３２〜３８は、個別の独立した弁である代わりに、供給弁機能とドレン弁機能の両方を交互に実行する１つ以上の弁機構に具現化され得ることも、予期されることである。

タンク２６は、ある供給量の流体を保持するように構成された容器を構成し得る。流体としては、例えば、専用の油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、又は当該技術分野で知られた他の任意の流体が挙げられる。作業機械１０内の１つ以上の油圧システムは、タンク２６から流体を引き出し、また流体をタンク２６に戻し得る。また、油圧制御システム２４は、複数の個別の流体タンクに接続され得ることも予期される。

流体源２８は、加圧流体の流れを生じるように構成され、例えば、可変容量形ポンプ、固定容量形ポンプなどのポンプ、或いは当該技術分野で知られた加圧流体の他の任意の流体源を備え得る。また、流体源２８は、例えば、中間軸５０、ベルト（図示せず）、又は電気回路（図示せず）により、或いは他の任意の適切な方法で、作業機械１０の電源１８に駆動自在に接続され得る。代わりに、流体源２８は、トルク変換器、又はギヤボックスを介して、或いは、当該技術分野で知られた他の任意の方法で、電源１８に間接的に接続されても良い。なお、加圧流体の複数の流体源は、加圧流体を油圧制御システム２４に供給するように相互接続され得ることが予期される。

油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃは、直接ピボットを介して、又は連結システム内に油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃ形成部材を備える連結システム（図１を参照）を介して、又は他の任意の適切な方法で、作業工具１４をフレーム１２に接続する流体シリンダを備え得る。また、例えば、油圧モータ、又は当該技術分野で知られた他の任意の油圧アクチュエータなどの流体シリンダ以外の油圧アクチュエータは、油圧制御システム２４内で交互に実装され得ることが予期される。図２に示すように、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの各々は、管５２と管５２内に配置されたピストン組立体５４とを備え得る。管５２とピストン組立体５４のうちの一方は、フレーム１２に回動自在に接続され得るが、管５２とピストン組立体５４のうちの他方は、作業工具１４に回動自在に接続され得る。また、管５２及び／又はピストン組立体５４は、フレーム１２又は作業工具１４のいずれかに固定的に交互に接続され得ることが予期される。油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの各々は、第１の室５６と、ピストン冠６０により分離された第２の室５８とを備え得る。第１及び第２の室５６及び５８は、流体源２８から加圧流体が選択的に供給され、タンク２６に選択的に接続されてピストン組立体５４を管５２内で変位させ、これにより、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの有効長を変化させる。このような油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの伸張及び収縮は、作業工具１４を動かす際の手助けとして機能し得る。

ピストン組立体５４は、軸方向に位置合わせされ、管５２内に配置されたピストン冠６０と、フレーム１２と作業工具１４のうちの一方（図１を参照）に接続可能となされたピストンロッド６２とを備え得る。ピストン冠６０は、第１の油圧面６４と、第１の油圧面６４に対向する第２の油圧面６６とを備え得る。そして、これら第１及び第２の油圧面６４及び６６に加わった流体の圧力により生じる力が不均衡であると、管５２内でピストン組立体５４が動くようになっている。例えば、第２の油圧面６６にかかる力よりも第１の油圧面６４にかかる力が大きいと、ピストン組立体５４が油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの有効長を増加するように変位し得る。同様に、第１の油圧面６４にかかる力よりも第２の油圧面６６にかかる力が大きいと、ピストン組立体５４が油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの有効長を減少するように、管５２内で収縮する。第１及び第２の室５６及び５８に流入及び流出する流体の流量は、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの速度を決定し得るが、一方、第１及び第２の油圧面６４及び６６と接触する流体の圧力は、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの作動力を決定し得る。また、Ｏリングなどの封止部材（図示せず）は、管５２の内壁とピストン冠６０の外側のシリンダ面との間で流体流を制限するようにピストン冠６０に接続され得る。

ヘッドエンド供給弁３２は、流体源２８と第１の室５６との間に配置され、制御装置４８からの指令速度に対応して、第１の室５６への加圧流体の流れを調整するように構成され得る。特に、ヘッドエンド供給弁３２は、ソレノイド作動であり、流体が第１の室５６に流入される第１の位置と、流体が第１の室５６から遮断される第２の位置との間で移動するように構成されたばね付勢の比例弁機構を備え得る。また、ヘッドエンド供給弁３２は、第１の室５６内に流入する流量を変化させるために、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に移動可能であり、これにより油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの速度に影響し得る。ヘッドエンド供給弁３２は、交互に、油圧作動されるか、機械的に作動されるか、空気圧によって作動されるか、或いは、他の任意の適切な方法で作動され得ることが予期される。さらに、ヘッドエンド供給弁３２は、第１の室５６内の圧力が流体源２８からのヘッドエンド供給弁３２に向かう圧力を超える場合には、再生中に第１の室５６からの流体をヘッドエンド供給弁３２を通して流すように構成され得ることが予期される。

ヘッドエンドドレン弁３４は、第１の室５６とタンク２６との間に配置され、制御装置４８からの指令速度に対応して第１の室５６からタンク２６への流体流を調整するように構成され得る。特に、ヘッドエンドドレン弁３４は、ソレノイド作動であり、流体が第１の室５６から流出される第１の位置と、流体が第１の室５６からの流出を遮断される第２の位置との間で移動するように構成されたばね付勢の比例弁機構を備え得る。また、ヘッドエンドドレン弁３４は、第１の室５６からの流量を変化させるために、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に移動可能であり、これにより油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの速度に影響し得る。ヘッドエンドドレン弁３４は、交互に、油圧作動されるか、機械的に作動されるか、空気圧によって作動されるか、或いは、他の任意の適切な方法で作動され得ることが予期される。

ロッドエンド供給弁３６は、流体源２８と第２の室５８との間に配置され、制御装置４８からの指令速度に対応して第２の室５８への加圧流体の流れを調整するように構成され得る。特に、ロッドエンド供給弁３６は、ソレノイド作動であり、流体が第２の室５８に流入する第１の位置と、流体が第２の室５８から遮断される第２の位置との間で移動するように構成されたばね付勢の比例弁機構を備え得る。また、ロッドエンド供給弁３６は、第２の室５８に流入する流量を変化させるために、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に移動可能であり、これにより油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの速度に影響し得る。ロッドエンド供給弁３６は、交互に、油圧作動されるか、機械的に作動されるか、空気圧によって作動されるか、或いは、他の任意の適切な方法で作動され得ることが予期される。さらに、ロッドエンド供給弁３６は、第２の室５８内の圧力が流体源２８からのロッドエンド供給弁３６に向かう圧力を超える場合には、再生中に第２の室５８からの流体をロッドエンド供給弁３６を通して流すように構成され得ることが予期される。

ロッドエンドドレン弁３８は、第２の室５８とタンク２６との間に配置され、制御装置４８からの指令速度に対応して第２の室５８からタンク２６に向かう流体流を調整するように構成され得る。特に、ロッドエンドドレン弁３８は、ソレノイド作動であり、流体が第２の室５８から流出する第１の位置と、流体が第２の室５８からの流出を遮断される第２の位置との間で移動するように構成されたばね付勢の比例弁機構を備え得る。また、ロッドエンドドレン弁３８は、第２の室５８から流出する流量を変化させるために、第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に移動可能であり、これにより油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの速度に影響し得る。ロッドエンドドレン弁３８は、交互に、油圧作動されるか、機械的に作動されるか、空気圧によって作動されるか、或いは、他の任意の適切な方法で作動され得ることが予期される。

ヘッド及びロッドエンド供給及びドレン弁３２〜３８は、相互に流体連結し得る。特に、ヘッド及びロッドエンド供給弁３２及び３６は、流体源２８から延びる共通供給通路６８に平行して接続され得る。また、ヘッド及びロッドエンドドレン弁３４及び３８は、タンク２６に通じる共通ドレン通路７０に平行して接続され得る。ヘッドエンド供給及びドレン弁３２及び３４は、制御装置４８からの指令速度に対応して、第１の室５６に選択的に供給及び排出するための第１の室通路７２に平行して接続され得る。また、ロッドエンド供給及びドレン弁３６及び３８は、制御装置４８からの指令速度に対応して、第２の室５８に選択的に供給及び排出するための共通の第２の室通路７４に平行して接続され得る。

ヘッド及びロッドエンド圧力センサ４０及び４２は、第１及び第２の室５６及び５８にそれぞれ流体連結され、第１及び第２の室５６及び５８内の流体の圧力を検知するように構成され得る。さらに、ヘッド及びロッドエンド圧力センサ４０及び４２は、第１及び第２の室５６及び５８内の圧力を示す油圧アクチュエータ負荷信号を生成するように構成され得る。

工具認識装置４６は、どの作業工具１４が現在作業機械１０に取り付けられているかを示す認識信号を自動的に生成し、この認識信号を制御装置４８に送るように構成され得る。特に、工具認識装置４６は、通信回線７６を介して制御装置４８と通信し得る。また、工具認識装置４６は、例えば、光学式スキャナ、レーザスキャナ、磁気スキャナ、又は各作業工具１４と関連する特有の識別コードを認識するように構成された他の任意の適切なスキャナなどのスキャナ装置を備え得る。工具識別コードは、交互にプラグソケット配置に組み込むことができ、この配置では、ピン状のパターンが特定の作業工具に特有となされ、その特定の作業工具を識別するのに役立ち得ることが予期される。さらに、特定の作業工具を自動的に識別する他の手段、例えば、磁気情報を有する符号化キー又はメモリチップを受け取るように構成されたスイッチ、ＲＦ遠離計測システム、又は当該技術分野で知られた他の任意の手段が実施され得ることも予期される。また、特有の識別コードは、作業工具１４の取り付け中に操作者により手動で交互に入力され得るものであることも予期される。

識別コードは、本開示内容の目的のため、文字、数字、記号、パルス、電圧レベル、バーコード又は他の表示、信号、磁界、音波又は光波などの構成や特定の作業工具を表わし得る他の構成を含み得る。かかる識別コードは、人の読取可能な情報と機械の読取可能な情報のいずれか又は両方の形態をとり得る。識別コードは、作業工具１４を作業機械１０に取り付けた際に工具認識装置４６により自動的に読み取られるように、作業工具１４に取り付け配置され得る。

手動入力装置４４は、作業機械１０の操作者により入力された油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃ用の速度性能情報を受信する手段を備え得る。この速度性能情報の受信手段は、例えば、速度情報を操作者に手動で入力可能とさせるキーパッド、磁気情報を有する符号化キー又はメモリチップを受け取るように構成されたスイッチ、速度性能情報を有するサービス手段又はコンピュータと通信可能であるデータポート、遠隔地からの速度性能情報の受信を可能とするアンテナ、速度性能情報を有する符号化表示を読み取るように構成されたスキャナ、又は、速度性能情報を受信可能である他の任意の構成を備え得る。さらに、速度性能情報は、作業機械表示システムの画面上のメニューから選択され得ることが予期される。このような手動入力装置４４を介して受信された速度性能情報は、変化する負荷の下でどのように油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃが動作するのを特定の操作者が好むかに対応し得る。特に、ある操作者は、インターフェース装置位置と、負荷と、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの指令された速度との間で第１の関係を好むが、一方、第２の操作者は、第１の関係とは異なる第２の関係を好むことがある。手動入力装置４４は、通信回線７８を介して制御装置４８と通信し得る。

制御装置４８は、油圧制御システム２４の動作を制御する手段を備える単一のマイクロプロセッサ又は複数のマイクロプロセッサを具現化し得る。多くの市販のマイクロプロセッサは、制御装置４８の機能を実行するように構成することができる。なお、制御装置４８は、数多くの作業機械の機能を制御可能とする一般的な作業機械用のマイクロプロセッサを容易く具現化し得ることは、認識すべき点である。また、制御装置４８は、メモリ、第２の記憶装置、処理装置、及びアプリケーションを実行するための他の任意の構成部品を備え得る。また、電源回路や信号処理回路やソレノイド駆動回路や他の種類の回路などの多様な他の回路が、制御装置４８に関連付けられ得る。

制御装置４８のメモリには、インターフェース装置位置、流体アクチュエータの負荷、及び油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃ用指令速度情報を関連付ける１つ以上のマップが記憶され得る。これらのマップの各々は、３−Ｄテーブルの形態とし得る。図３の例示的関係マップに示されるように、インターフェース装置位置、油圧アクチュエータ負荷、及び指令速度が、テーブルの３つの座標軸を形成し得る。なお、その代わりに、インターフェース装置位置、流体アクチュエータ負荷、及び指令速度情報が、別個の関連付けられた２−Ｄテーブル上で、又は制御装置４８のメモリに記憶された１つ以上の等式で構成され得ることも予期される。制御装置４８は、操作者が手動入力装置４４を介してインターフェース装置位置／負荷／指令速度の関係マップを直接変更可能となるように、及び／又は油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの作動に影響するように制御装置４８のメモリに記憶された入手可能な関係マップから特定のマップを選択可能となるように構成され得る。これらのマップは、作業機械１０が用いられる多様な応用例、例えば、掘削に最適化された第１のマップ、均しに最適化された第２のマップ、配管に最適化された第３のマップ、及び他のかかる作業機械の応用例に対応して選択可能とされ得ることは、予期されることである。また、このような関係マップは、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの作動に影響するように工具認識装置４６からの認識信号に対応して、交互に制御装置４８により自動的に選択及び／又は変更され得る。

制御装置４８は、操作者インターフェース装置２２、並びにヘッド及びロッドエンド圧力センサ４０及び４２からの入力を受信し、この入力と、工具認識装置４６及び／又は手動入力装置４４を介して選択及び／又は変更された関係マップとに対応して、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの速度を指令するように構成され得る。特に、制御装置４８は、通信回線８０〜８６を介して油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃのヘッド及びロッドエンド供給及びドレン弁３２〜３８にそれぞれ連通し、通信回線８８を介して操作者インターフェース装置２２と通信し、更には、通信回線９０及び９２を介してヘッド及びロッドエンド圧力センサ４０及び４２とそれぞれ通信し得る。また、制御装置４８は、操作者インターフェース装置２２からインターフェース装置位置信号を、更にヘッド及びロッドエンド圧力センサ４０及び４２から油圧アクチュエータ負荷信号を受信し、指令速度値を決定するために、制御装置４８のメモリに記憶された選択及び／又は変更された関係マップを参照し得る。そして、これらの速度値を油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃに指令し、所望の作業工具速度を生じるように、ヘッドエンド及びロッドエンド供給及びドレン弁３２〜３８により油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃと関連する第１及び第２の室５６及び５８を選択的に充填又は排出し得る。

本開示の油圧制御システムは、変化する負荷及び動作状況下で速度予測可能性が望まれる油圧アクチュエータを備える任意の作業機械に適応可能とし得る。また、本開示の油圧制御システムは、油圧アクチュエータに指令された速度に対して油圧アクチュエータの負荷と操作者インターフェース装置の位置を関連付けることにより、操作者側の制御を向上し得る。さらに、本開示の油圧制御システムは、油圧アクチュエータの負荷と操作者インターフェース装置位置と指令速度との間の関係を作業工具の取付構造及び／又は操作者の嗜好に応じて変更及び／又は選択可能とすることにより、融通の利くものとし得る。このように、融通性が向上することによって、作業機械の生産及び効率を容易く高め得る。以下、油圧制御システム２４の動作を説明する。

作業機械１０の動作中では、作業機械の操作者は、作業工具１４の動きを生じさせるため、操作者インターフェース装置２２を操作し得る。ここで、操作者インターフェース装置２２の作動位置は、作業工具１４の操作者の期待又は所望する速度に関連付けられる。また、操作者インターフェース装置２２は、操作者の操作中に操作者の期待又は所望する速度を示す位置信号を生成し、この位置信号を制御装置４８に送出し得る。

制御装置４８は、変化する負荷状況下で結果的に操作者の期待又は所望する速度となる油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの指令速度を決定するように構成され得る。特に、制御装置４８は、操作者インターフェース装置位置信号を受信し、ヘッド及びロッドエンド圧力センサ４０及び４２から負荷信号を受信し、操作者インターフェース装置位置信号と負荷信号とを制御装置４８のメモリに記憶された関係マップに照らして比較し、適切な速度指令信号を決定するように構成され得る。その後、制御装置４８は、第１及び第２の室５６及び５８に対して流入及び流出する加圧流体の流れを調整するためにヘッド及びロッドエンド供給及びドレン弁３２〜３８に指令信号を送出し、これにより操作者の期待又は所望する速度に実質的に合致する油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの動きを生じる。

また、油圧アクチュエータ３０ａ〜３０ｃの指令速度を決定するために制御装置４８により参照された関係マップは、変更され、及び／又は複数の入手可能なマップから選択され得る。特に、制御装置４８は、着脱自在に取り付け可能な作業工具１４のいずれが作業機械１０に現在取り付けられているかを示す認識信号を、工具認識装置４６から受信し、入手可能な関係マップのうちの特定の１つを参照し、及び／又は、指令速度を決定する前にこれら入手可能なマップの特定の１つを変更するように構成され得る。さらに、制御装置４８によれば、操作者は、指令速度の決定前に、入手可能なマップのうちの特定の１つを手動で選択及び／又は変更することが可能となる。

なお、当業者であれば、本開示の油圧制御システムに多様な変更及び変形を行えることは明らかであろう。また、他の実施形態については、当業者であれば、本開示の油圧制御システムに関する明細書及びその実施を検討することにより自明であろう。なお、明細書及び実施例は、単に例示的なものとしてのみ考慮されるべきであり、本来の範囲は、添付の請求の範囲、及びそれと等価なものにより示されるものと意図される。

本開示の例示的作業機械を示す側面図である。図１の作業機械用の本開示の例示的油圧制御システムを示す概略図である。操作者インターフェース装置位置、油圧シリンダ負荷、及び指令速度を関連付ける本開示の例示的マップを示す実体図である。

符号の説明

１０作業機械
１２フレーム
１４作業工具
１６操作者インターフェース
１８電源
２０牽引装置
２２操作者インターフェース装置
２４油圧制御システム
２６タンク
２８流体源
３０ａ油圧アクチュエータ
３０ｂ油圧アクチュエータ
３０ｃ油圧アクチュエータ
３２ヘッドエンド供給弁
３４ヘッドエンドドレン弁
３６ロッドエンド供給弁
３８ロッドエンドドレン弁
４０ヘッドエンド圧力センサ
４２ロッドエンド圧力センサ
４４手動入力装置
４６工具認識装置
４８制御装置
５０中間軸
５２管
５４ピストン組立体
５６第１の室
５８第２の室
６０ピストン冠
６２ピストンロッド
６４第１の油圧面
６６第２の油圧面
６８共通供給通路
７０共通ドレン通路
７２第１の室通路
７４第２の室通路
７６通信回線
７８通信回線
８０通信回線
８２通信回線
８４通信回線
８６通信回線
８８通信回線
９０通信回線
９２通信回線

Claims

着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具を備える作業機械用の油圧制御システムであって、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具の各々に対応する認識信号を生成するように構成された工具認識装置と、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つを動かすように構成された少なくとも１つの流体アクチュエータと、
少なくとも１つの流体アクチュエータにかかる負荷を示す負荷信号を生成するように構成された少なくとも１つの流体センサと、
流体アクチュエータの所望の速度を示す所望の速度信号を生成するように構成された少なくとも１つの操作者インターフェース装置と、
工具認識装置、少なくとも１つの流体アクチュエータ、少なくとも１つの流体センサ、及び少なくとも１つの入力装置と通信し、認識信号、負荷信号、及び所望の速度信号に対応して流体アクチュエータの速度を指令するように構成された制御装置と
を備える油圧制御システム。
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具を備える作業機械を操作する方法であって、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つに関連する少なくとも１つの流体アクチュエータの所望の速度を示す入力を受信し、所望の速度信号を生成する工程と、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちのいずれの１つが作業機械に取り付けられているかを示す認識信号を生成する工程と、
少なくとも１つの流体アクチュエータにかかる負荷を検知し、負荷信号を生成する工程と、
所望の速度信号、認識信号、及び負荷信号に対応して流体アクチュエータの速度を指令する工程と
を含む方法。
作業機械用の油圧制御システムであって、
少なくとも１つの流体アクチュエータと、
少なくとも１つの流体アクチュエータにかかる負荷を示す負荷信号を生成するように構成された少なくとも１つの流体センサと、
流体アクチュエータの所望の速度を示す所望の速度信号を生成するように構成された少なくとも１つの操作者インターフェース装置と、
少なくとも１つの流体アクチュエータ用の速度性能情報を受け取るように構成された手動入力装置と、
少なくとも１つの流体アクチュエータ、少なくとも１つの流体センサ、少なくとも１つの入力装置、及び手動入力装置と通信し、負荷信号、所望の速度信号、及び速度性能情報に対応して流体アクチュエータの速度を指令するように構成された制御装置と
を備える油圧制御システム。
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具を備える作業機械を操作する方法であって、
少なくとも１つの流体アクチュエータにかかる負荷を検知し、負荷信号を生成する工程と、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つに関連する少なくとも１つの流体アクチュエータの所望の速度を示す入力を受信し、所望の速度信号を生成する工程と、
少なくとも１つの流体アクチュエータ用の速度性能情報を示す手動入力を受信する工程と、
負荷信号、所望の速度信号、及び速度性能情報に対応して流体アクチュエータの速度を指令する工程と
を含む方法。
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具と、
油圧制御システムと
を備える作業機械であって、油圧制御システムは、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具の各々に対応する認識信号を生成するように構成された工具認識装置と、
着脱自在に取り付け可能な複数の作業工具のうちの少なくとも１つを動かすように構成された少なくとも１つの流体アクチュエータと、
少なくとも１つの流体アクチュエータにかかる負荷を示す負荷信号を生成するように構成された少なくとも１つの流体センサと、
流体アクチュエータの所望の速度を示す所望の速度信号を生成するように構成された少なくとも１つの操作者インターフェース装置と、
少なくとも１つの流体アクチュエータ用の速度性能情報を受け取るように構成された手動入力装置と、
少なくとも１つの流体アクチュエータと、少なくとも１つの流体センサと、少なくとも１つの入力装置と、工具認識装置及び手動入力装置のうちの少なくとも１つと通信し、負荷信号と、所望の速度信号と、認識信号及び速度性能情報のうちの少なくとも１つとに対応して、流体アクチュエータの速度を指令するように構成された制御装置と
を備える作業機械。