(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
を含み、
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
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
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と、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
を含み、
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
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
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ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
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ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記関係（ＲＡＴＩＯ）が、
【数１】
0005424374.tif 000004
によって与えられ、ここでΔＰＬＯＡＤが油圧負荷の大きさであり、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ１が第１の閾値であり、ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ２が第２の閾値であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
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ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
アクチュエータへと供給される流体の圧力が、前記割合に応じて制御されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
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
を含み、
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前記第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前記第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、前記組み合わせを選択することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
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ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
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ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
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り、
アクチュエータへと供給される流体の圧力が、前記割合に応じて制御される
ことを特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
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
を含み、
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
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
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
を含み、
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
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
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ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
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
を含み、
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の動作状態が選択される
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
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
を含み、
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の動作状態から前記第２の動作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の動作状態から前記第３の動作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の動作状態から前記第２の動作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の動作状態から前記第１の動作状態へ移行を行う
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記第２の動作状態が、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ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械類を動作させるための電気制御の油圧システムに関し、詳しくは、任意の所与の時点において複数の油圧流体計量モードのうちのどの計量モードでシステムが動作すべきかを決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
幅広く様々な機械類が、油圧バルブによって制御される油圧アクチュエータ（シリンダとピストンとからなる構成など）によって移動される部材を有する。従来、油圧バルブが、機械のユーザによって手動で操作されていた。手動操作の油圧バルブから離れて電気制御へと向かい、ソレノイドによって駆動されるバルブなどの電気油圧バルブを使用することが現在の傾向である。この種の制御は、制御バルブを操作卓の付近に位置させる必要がなく、制御対象のアクチュエータの付近に配置することができるため、油圧配管を簡略化する。また、この技術の変化は、機械の機能について高度なコンピュータ制御を容易にする。
【０００３】
ポンプからアクチュエータへの加圧油圧流体の供給、およびアクチュエータからリザーバへと戻る流体の流れは、比例ソレノイドによって操作されるスプールバルブによって管理される。例えばシリンダ−ピストン式の油圧アクチュエータを制御するためには、米国特許第６，８８０，３３２号に記載されているように、４つのソレノイドバルブがホイートストンブリッジの各区間に接続され、ポンプからの供給配管およびリザーバへの戻り配管が、ブリッジの対向する２つの角に接続されるとともに、シリンダの２つのチャンバが、残りの２つの角に接続される。異なるバルブのペアを選択的に動作させることによって、流体がシリンダのチャンバへと運ばれ、さらにはシリンダのチャンバから排出されて、ピストンロッドの伸張および引き込みが行われる。各々のバルブの開き量が、ソレノイドコイルへと加えられる電流の大きさに直接関係しており、油圧流体の流れの比例制御を可能にしている。
【０００４】
操作者は、機械の部材を動かそうと望むとき、対応する油圧アクチュエータの移動の方向および所望の速度を表す電気信号を、ジョイスティックを操作して生じさせる。アクチュエータに望まれる移動速度が速いほど、ジョイスティックがより高速で中立位置から動かされる。制御回路が、ジョイスティックの信号を受け取り、所望の動きの方向に関係するバルブのペアを開くべく、信号を生成することによって応答する。
【０００５】
上述の米国特許が、速度に基づく油圧制御システムであって、アクチュエータを意図する方向に駆動すべく選択される複数の異なる計量モードを有する油圧制御システムを説明している。計量モードは、システム内の異なる供給源からの流体を使用し、ポンプを動作させるために様々な量の動力を消費する。したがって、或るいくつかの計量モードは、他の計量モードよりもエネルギー効率が高い。しかしながら、特定の計量モードは、油圧システムの部位間に特定の圧力の関係を必要とするなど、特定の動作条件の下でしか利用できないかもしれない。
【０００６】
ポンプ供給配管からの流体がシリンダの一方のチャンバへと供給され、他方のチャンバからリザーバ戻り配管へと排出される基本的な計量モードは、「標準計量モード」と称され、具体的には標準伸張計量モードまたは標準引き込み計量モードと称される。さらに、油圧システムは、１つのシリンダチャンバから排出された流体が、バルブアセンブリを通って戻されて他方のシリンダチャンバへと供給される再生計量モードを使用することができる。再生計量モードにおいて、流体は、供給配管へと接続されたバルブブリッジの角を通過してチャンバ間を流れることができ（「高圧側再生」と称される）、あるいは「低圧側再生」において、リザーバ戻り配管へと接続されたバルブブリッジの角を通過してチャンバ間を流れることができる。機能間再生計量モードにおいては、圧力の下で或る１つの油圧アクチュエータから出る流体が、供給配管または戻り配管を通って、他の油圧アクチュエータを動作させるべく送られる。再生計量モードは、ポンプからの流体の代わりに、油圧アクチュエータから排出された流体を使用するため、そうでない場合に比べ、ポンプを駆動するために必要とされるエネルギーを節約している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
油圧システムの電子コントローラが、計量モードの決定に使用される動作状況を監視し、機能的に利用可能である最も効率的なモードを自動的に選択している。動作状況が、現時点で有効となっている計量モードよりも他の計量モードを使用する方が有利であるように変化した場合、システムが、より効率的な計量モードへと直接的に切り替えられている。これは、例えば掘削機のバケットが地面に衝突して急激な負荷の変化が生じた場合など、多くの状況において効率的に機能する。しかしながら、急激な計量モードの移行は、掘削機のバケットを空中に持ち上げる場合や、遠方作業のブームを伸ばす場合など、他の状況においては上手く機能しない。これら後者の状況においては、急激な計量モードの移行によって、機械の動作が円滑でなくなることが多く、機械の操作者を、装置が故障していると誤解させ、混乱させる。上述の課題解決策は、計量モードの移行の発生を、急激な負荷の変化が生じた場合のみに限定することを含む。しかしながら、これでは、複数の計量モードを有することに由来する効率をきわめて大きく制限してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
典型的な油圧システムは、ポンプから流体を運ぶ供給配管、タンク（ポンプへの供給を行っている）へと流体を戻す戻り配管、および油圧アクチュエータ（ピストンとシリンダとからなる構成など）を有し、油圧アクチュエータが、流れ制御機構として機能する複数のバルブによって、供給配管および戻り配管に接続されている。複数のバルブの各々が、標準の計量モードおよび再生の計量モードの両者での油圧アクチュエータへの流体の流れおよび油圧アクチュエータからの流体の流れを制御するため、選択的に操作される。
【０００９】
任意の時点において使用すべき計量モードを選択するためのプロセスは、アクチュエータへと作用している力の大きさを示すパラメータ（本明細書において、油圧負荷と称される）の割り出しを含む。油圧負荷の大きさが、利用可能な複数のモードから特定の計量モードを選択するために使用される。油圧システムは、アクチュエータを制御するために、標準の計量モードのみが有効とされる第１の状態を有し、さらに再生の計量モードのみが有効とされる第２の状態を有する。第３の状態においては、標準および再生の計量モードの組み合わせが使用され、第１および第２の状態の間の移行を円滑にする状態を提供している。第３の状態で動作中であるとき、２つの計量モードが、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ている。
【００１０】
好ましくは、２つの計量モードの間の変化が、移行の方向に依存して決まる異なる油圧負荷のレベルにて生じ、ヒステリシスを有する移行関数を生み出している。例えば、油圧負荷の大きさが第１の閾値を横切るときに、第１の状態から第３の状態への移行が生じ、油圧負荷の大きさが第２の閾値を横切るときに、第３の状態から第２の状態へと別の移行が生じる。反対に、第２の状態において油圧負荷が第３の閾値を横切るとき、第２の状態から第４の状態への移行が生じ、第４の状態において、標準と再生の計量モードとの第２の組み合わせが使用される。その後、油圧負荷の大きさが第４の閾値を横切ると、第４の状態から第１の状態へと移行が生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１が、油圧駆動のアクチュエータ（シリンダ１６または回転モータなど）によって操作される機械要素を有する機械のための油圧システム１０を示している。油圧システム１０は、タンク１５から油圧流体を吸い込んで加圧下の油圧流体を供給配管１４へと供給するため、エンジンまたは電動モータ（図示されていない）によって駆動される容積式のポンプ１２を含む。供給配管１４は、比例アンロードバルブ１７によってタンク戻り配管１８へと接続され、タンク戻り配管１８は、タンク制御アンロード１９によってシステムのタンク１５へと接続されている。本明細書において説明される流体の流れを分配するための新規な技法を、可変容量形のポンプおよび他の種類の油圧アクチュエータを使用する油圧システムにおいても実行可能であることを、理解すべきである。
【００１２】
供給配管１４およびタンク戻り配管１８は、油圧システム１０が配置された機械の複数の油圧機能へと接続されている。それらの機能のうちの或る１つの機能２０が、詳しく示されており、他の機能１１は、類似の構成部品を有する。各機能のためのバルブ、ならびにそれらのバルブを動作させるための制御回路が、この機能のためのアクチュエータの付近に位置している分散型の油圧システム１０が示されている。例えば、掘削機のブームに対するアームの運動を制御するための構成部品が、アームの油圧シリンダ、またはアームの油圧シリンダの付近に位置している。
【００１３】
所与の油圧機能２０において、供給配管１４は、バルブアセンブリ２５のノード「ｓ」へと接続されており、バルブアセンブリ２５は、タンク戻り配管１８へと接続されたノード「ｔ」を有する。バルブアセンブリ２５は、第１の油圧管路３０によってシリンダ１６のヘッドチャンバ２６へと接続されたノード「ａ」を含み、さらに第２の管路３２によってシリンダ１６のロッドチャンバ２７へと接続されたもう１つのノード「ｂ」を有する。４つの電気油圧比例（ＥＨＰ）バルブ２１、２２、２３、および２４が、バルブアセンブリ２５のノード間の油圧流体の流れを制御して、シリンダ１６への流体の流れおよびシリンダ１６からの流体の流れを制御する。第１のＥＨＰバルブ２１が、ノード「ｓ」および「ａ」の間に接続され、供給配管１４とシリンダ１６のヘッドチャンバ２６との間の流体の流れを制御する。第２のＥＨＰバルブ２２が、ノード「ｓ」および「ｂ」の間に接続され、供給配管１４とシリンダのロッドチャンバ２７との間の流体の流れを制御する。第３のＥＨＰバルブ２３が、ノード「ａ」および「ｔ」の間に接続され、ヘッドチャンバ２６と戻り配管１８との間の流体の流れを制御する。ノード「ｂ」および「ｔ」の間に位置する第４のＥＨＰバルブ２４が、ロッドチャンバ２７から戻り配管１８への流れを制御する。
【００１４】
所与の油圧機能２０の構成部品は、さらに、各々シリンダ１６のヘッドチャンバ２６およびロッドチャンバ２７の圧力ＰａおよびＰｂを検出する２つの圧力センサ３６および３８を含む。他の圧力センサ４０が、ノード「ｓ」におけるポンプの供給圧力Ｐｓを測定する一方で、圧力センサ４２が、油圧機能２０のノード「ｔ」におけるタンクへの戻り圧力Ｐｒを検出する。これらのセンサによって測定される種々の圧力が、センサとこれらの点との間の配管損失ゆえ、油圧システムのこれらの点における実際の圧力からわずかに相違し得ることを、理解すべきである。しかしながら、検出された圧力は、実際の圧力に関係して、実際の圧力を代表しており、そのような差については、制御の方法論において調整を行うことが可能である。さらに、全ての圧力センサが全ての機能１１について存在している必要はない。
【００１５】
油圧機能２０のための圧力センサ３６、３８、４０、および４２が、機能コントローラ４４へと入力信号をもたらし、機能コントローラ４４が、４つの電気油圧比例バルブ２１〜２４を動作させる。機能コントローラ４４は、後述されるように、システムコントローラ４６から他の入力信号を受け取るマイクロコンピュータベースの回路である。機能コントローラ４４によって実行されるソフトウェアプログラムが、シリンダ１６を所望の様相で動作させるために、４つの電気油圧比例バルブ２１〜２４を特定の量だけ選択的に開く出力信号を生成することによって、これらの入力信号に応答する。
【００１６】
システムコントローラ４６は、機能コントローラ４４および圧力コントローラ４８と信号を交換して、油圧システムの全体の動作を監督する。信号は、３つのコントローラ４４、４６、および４８の間で、従来からのメッセージプロトコルを使用する通信ネットワーク５５を介して交換される。圧力コントローラ４８が、ポンプの出口の供給配管圧力センサ４９、戻り配管圧力センサ５１、およびタンク圧力センサ５３からの信号を受け取る。これらの圧力信号およびシステムコントローラ４６からの指令に応答し、圧力コントローラ４８は、タンク制御バルブ１９およびアンロードバルブ１７を動作させる。しかしながら、可変容量形のポンプが使用される場合には、圧力コントローラ４８が、アンロードバルブ１７の代わりにポンプを制御する。
【００１７】
図２を参照すると、油圧システム１０の制御機能は、種々のコントローラ４４、４６、および４８の間に分散されている。システムコントローラ４６によって実行されるソフトウェアプログラムが、機能コントローラ４４のための指令を生成することによって入力信号に応答する。具体的には、システムコントローラ４６が、機械の操作者によって操作されるいくつかのジョイスティック４７または同様の入力装置から、信号を受信する。これらの信号は、ジョイスティックの位置信号を制御対象の該当の油圧アクチュエータの所望の速度を表わしている信号へと変換する別個のマッピングルーチン５０によって受け取られる。マッピングルーチンは、システムコントローラ４６の内部のマイクロコンピュータによって解かれる演算式によって実装でき、あるいは信号の変換を、コントローラのメモリに保存された参照テーブルによって達成してもよい。マッピングルーチン５０の出力が、各々の油圧機能についての所望の速度を表す信号である。
【００１８】
理想的な状況においては、所望の速度が、油圧機能に組み合わせられた油圧バルブを制御するために使用される。しかしながら、多くの場合においては、所望の速度が、機械の他の機能１１によって油圧システムに課される同時の需要に照らし、達成不可能であると考えられる。例えば、全ての機能によって要求される油圧流体の流れの総量が、ポンプ１２の最大出力を超える可能性があり、その場合には、制御システムは、利用可能な量を油圧流体を要求している油圧機能の間で分配しなければならず、所与の機能が、完全な所望の速度では動作できない可能性がある。このような割り当てが、各々の油圧機能の所望の速度を達成できないかもしれないが、依然として機械の操作者によって示されたとおりのアクチュエータ間の速度の関係を維持する。
【００１９】
全ての供給源からの流れが機能の所望の速度を生み出すために充分であるか否かを判断するため、流れ分配ルーチン５２が、全ての動作中の油圧機能の計量モードについての通知を受信する。次いで、流れ分配ルーチンは、得られる流体の総量を、全ての油圧機能が所望の速度で運転される場合に必要となるであろう総流量と比較する。この処理の結果が、現在動作中の油圧機能についての速度指令の設定である。そのような指令は各々、該当の油圧機能を動作させるべき速度を指定しており、この指定の速度は、充分な供給流が存在しない場合には、機械の操作者によって所望された速度よりも小さくなる可能性がある。さらには、流れ分配アルゴリズムが、油圧機能に異なる優先順位を割り当ててもよい。すなわち、動作中の機能の全てをそれらの所望の速度で動作させるためには充分な流体の供給が存在しない場合、利用できる流体のうちのより多くの部分が、より高い優先順位の油圧機能へと送られ、より高い優先順位の油圧機能が、不相応に少ない流体しか受け取らないより低い優先順位の油圧機能に比べ、所望の速度により近い速度で動作する。
【００２０】
結果としての速度指令の各々が、該当の油圧機能１１または２０の機能コントローラ４４へと送信される。機能コントローラ４４は、各々の油圧アクチュエータを指令された速度で駆動するために、どのように電気油圧比例バルブ２１〜２４を動作させるのかを決定する。そのような決定の第１の段階として、油圧機能コントローラ４４は、特定の時点において油圧機能において利用できる最適な計量モードを特定する計量モード選択ルーチン５４を定期的に実行する。
【００２１】
本発明の計量モード選択方法は、様々な種類の油圧アクチュエータを制御するために使用可能であるが、説明を容易にするため、図１のシリンダ１６およびピストン２８など、油圧シリンダとピストンとからなる構成を動作させる油圧機能の計量モードについて検討する。ピストンロッド４５をシリンダ１６から伸張させるために、ヘッドチャンバ２６へと油圧流体を供給しなければならず、ピストンロッド４５をシリンダへと引き込むために、ロッドチャンバ２７へと流体を供給しなければならないことを、容易に理解できるであろう。しかしながら、ピストンロッド４５がロッドチャンバ２７の容積の一部を占めているため、このチャンバは、同じ量のピストンの運動を生じさせるために、ヘッドチャンバが必要とする油圧流体よりも少ない油圧流体しか必要としない。結果として、所要の流体の流れの量は、アクチュエータが伸張するのか、あるいは引き込むのかに基づいて、決定される。
【００２２】
ポンプからの流体がシリンダのチャンバ２６または２７の一方へと供給され、流体が他方のチャンバから戻り配管へと排出される基本的な計量モードは、「標準計量モード」と称され、具体的には「標準伸張計量モード」および「標準引き込み計量モード」と称される。さらに、例示的な油圧システム１０は、１つのシリンダチャンバ２６または２７から排出された流体がバルブアセンブリ２５を通って戻されて他方のシリンダチャンバへと供給される再生計量モードを使用する。再生計量モードにおいて、流体は、供給配管ノード「ｓ」を通過してシリンダチャンバ間を流れることができ（「高圧側再生」と称される）、あるいは「低圧側再生」において、戻り配管ノード「ｔ」を通過してシリンダチャンバ間を流れることができる。再生引き込みモードにおいては、流体がヘッドチャンバ２６からロッドチャンバ２７へと押し込まれるときに、より小さいロッドチャンバにおいて必要とされるよりも大きな体積の流体がヘッドチャンバから排出されることを、理解すべきである。この余分な流体は、低圧側再生の計量モードの際には、戻り配管１８へと供給され、高圧側再生が生じている際には、供給配管１４へと供給される。再生は、ピストンロッド４５がシリンダ１６から伸張する場合にも生じることができ、その場合には、より小さいロッドチャンバ２７から排出される流体の体積が、ヘッドチャンバ２６を満たすために必要とされる流体の体積に比べ、不充分である。低圧側再生の計量モードにおける伸張の際には、追加の流体がタンク戻り配管１８から受け取られ、高圧側再生の際には供給配管１４から受け取られる。典型的な掘削機においては、所与の油圧機能が、標準計量モードおよび低圧側再生または高圧側再生の計量モードによって伸張するように構成されており、したがって選択すべき２つの計量モードを有する。引き込みの際には、通常は、標準および低圧側再生のみが利用可能である。しかしながら、３つの種類の計量モードの全てが、掘削機または他の種類の設備の機能について利用可能であってもよい。
【００２３】
所与の時点において使用すべき最も望ましい計量モードの選択は、低圧側再生の計量モードを指定する値０（ゼロ）と、標準の計量モードについての値１と、高圧側再生の計量モードを指定する値２とを有する数値変数によって種々の計量モードを指定する選択ルーチン５４によって実行される。計量モードの選択は、油圧機能のシリンダチャンバにおいて検出される圧力ＰａおよびＰｂに基づく。これらのシリンダチャンバの圧力から、ΔＰＬＯＡＤと表される油圧負荷についての値が、
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。
【００２４】
標準および低圧側再生の伸張
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
【数２】
0005424374.tif 000002
に基づいて比例的に決定される（ＣＥＸＴ−ＡＥＸＴ＝０の場合には、ＲＡＴＩＯ１＝０である）。後の条件は、技術者が算術的に計算できない比をもたらす閾値を有するシステムを構成する場合の安全措置である。
【００２５】
油圧機能がアクチュエータにおいて低圧側再生の計量モードにて伸張を行っており、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第３の閾値ＢＥＸＴを超えて増加するとき、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４の閾値ＤＥＸＴへと増加するまで使用され、第４の閾値ＤＥＸＴを上回ると、標準の伸張モードのみが使用される。油圧負荷が、第３および第２の閾値の間を増加するときには、両モードの組み合わせが、第２の比
【数３】
0005424374.tif 000003
に基づいて比例的に決定される（ＤＥＸＴ−ＢＥＸＴ＝０の場合には、ＲＡＴＩＯ２＝０である）。
【００２６】
標準および低圧側再生にて動作できる油圧アクチュエータについての伸張の計量モードの選択、すなわち図３のグラフによる計量モードの選択は、図４に示されるように機能コントローラ４４において実行されるソフトウェアによって実装される状態機械によって実行される。機械の起動時、計量モード選択ルーチン５４は、状態０から出発し、伸張の計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が、ピストンロッドを伸張させるために最初に低圧側再生を使用することを指定している値０（ゼロ）に設定される。油圧負荷（ΔＰＬＯＡＤ）の値が第４の閾値ＤＥＸＴ以上である場合、状態２への移行が速やかに生じ、伸張の計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が、標準の伸張モードを使用すべきであることを表す値１に設定される。
【００２７】
操作者が油圧アクチュエータの伸張を指示するとき、システムコントローラ４６が適切な速度指令を該当の機能コントローラ４４へと送信し、この指令が、機能コントローラ４４において計量モード選択ルーチン５４によって処理される。
【００２８】
しかしながら、状態０においてΔＰＬＯＡＤの値が第３および第４の閾値ＢＥＸＴおよびＤＥＸＴの間にある場合、状態１への移行が生じ、計量モードが、伸張のための低圧側再生の計量モードと標準の計量モードとの混合になる。この２つの計量モードの混合は、上述のＲＡＴＩＯ２についての式によって決定される割合である。したがって、計量モードを指定する変数は、後述のように、流体流の制御の２つの計量モードの間での分配を決定する０と１との間の数値を有する。
【００２９】
状態機械が状態１にあるときに、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＥＸＴを下回って低下する場合、状態０への復帰が生じる。一方、状態１において、油圧負荷が第２の閾値ＡＥＸＴを上回っており、ＲＡＴＩＯ１の値が伸張計量モード変数ＥＸＴ  ＭＭの値以下である場合、状態４への変化が生じ、新たな変数値がＲＡＴＩＯ１を使用して計算される。状態１における他の場合には、新たに計算されたＲＡＴＩＯ２の値が変数ＥＸＴ  ＭＭの値よりも小さく、ＲＡＴＩＯ１の値がこの変数よりも大きい場合に、状態機械が状態３に入り、計量モード変数の先の値は変わらないままである。最後に、状態１において油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＥＸＴ以上になる場合、状態２へと移行が行われ、伸張計量モード変数ＥＸＴ  ＭＭの値が１に等しく設定され、標準の伸張モードが有効になる。
【００３０】
状態２においては、他の状態への移行を生じさせるべきか否かを判断するために、油圧負荷が４つの閾値と比較される。具体的には、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤの値が、第２の閾値ＡＥＸＴ以下へと急激に低下する場合、状態機械は状態０に入り、低圧側再生の伸張モードが有効になる。一方、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが、第１および第２の閾値ＣＥＸＴおよびＡＥＸＴを境界とする範囲内にあるときは、状態４への移行が生じ、計量モード変数ＥＸＴ  ＭＭの値がＲＡＴＩＯ１によって決定される。
【００３１】
すでに述べたように、移行は、状態１から状態３へも生じることができ、そこでは、計量モード変数についてすでに決定された値が一定に保たれる。この後者の状態において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＥＸＴを下回って低下し、ＲＡＴＩＯ２の値が計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値よりも大きい場合、状態１へと戻る移行が生じる。状態３での他の状況においては、ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＥＸＴ以上になるとき、状態機械は状態２に入り、計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が１に等しく設定され、伸張のための標準の計量モードが有効になる。あるいは、状態３において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＥＸＴよりも大きく、ＲＡＴＩＯ１の値が計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値よりも小さい場合、状態機械は状態４に入る。やはり状態３において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＥＸＴ以下へと急激に減少すると、状態０への移行が生じ、低圧側再生の計量モードが有効になる。
【００３２】
計量モードがＲＡＴＩＯ１によって決定されるとおりの標準の計量モードと低圧側再生との混合である状態４においては、特定の条件の下で他の４つの状態のいずれかへの移行が可能である。状態０への移行は、油圧負荷が第２の閾値ＡＥＸＴ以下となるときに生じる。状態４において、油圧負荷の値が第４の閾値ＤＥＸＴよりも小さく、ＲＡＴＩＯ２の値が計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値以下である場合、状態１が有効になる。あるいは、状態４において油圧負荷が第４の閾値ＤＥＸＴ以上になる場合、状態２へと移行が生じる。状態４において、ＲＡＴＩＯ１の値が伸張の計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値よりも大きく、ＲＡＴＩＯ２の値がこの変数よりも小さい場合、計量モード変数を不変のままに保つべく状態３へと移行が行われる。
【００３３】
計量モード選択ルーチン５４は、装置の操作者がもはや該当の油圧アクチュエータの伸張を指示しなくなるまで、図４に示した状態機械の動作を続ける。その時点において、速度指令はゼロとなることができ、この機能のための関連の油圧バルブの全てが閉じられる。しかしながら、装置の操作者が該当の油圧アクチュエータのピストンロッドを引き込むべく速やかな切り替えを行う場合、この操作が、本明細書において後述される速度指令の反転および引き込みの計量モードの選択に反映される。
【００３４】
標準および高圧側再生の伸張
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。
【００３５】
標準の伸張計量モードのみが有効になった後、この標準の伸張計量モードが、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第１の閾値ＣＥＸＴを下回って低下するまで継続する。その後、標準および高圧側再生の伸張計量モードの組み合わせが、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤがさらに第２の閾値ＡＥＸＴを下回って低下するまで使用される。第１および第２の閾値の間において使用されるモードの割合は、第１の比ＲＡＴＩＯ１によって決定される。第２の閾値ＡＥＸＴを下回ると、高圧側再生の伸張計量モードのみが使用される。
【００３６】
ピストン−シリンダの構成を動作させるための標準の伸張と高圧側再生との間の選択は、図６の状態図によって示される状態機械を実装する機能コントローラ４４によって実行される。機能コントローラ４４が新たな速度指令を受け取ると、計量モード選択ルーチン５４が状態０から出発し、状態０において、伸張計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が、ピストンロッドを伸張させるべく最初に高圧側再生を使用するように指定する値２に設定される。油圧負荷（ΔＰＬＯＡＤ）の値が第４の閾値ＤＥＸＴ以上である場合、状態２への移行が生じ、伸張計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が１に設定されて、標準の伸張モードが選択される。
【００３７】
しかしながら、状態０においてΔＰＬＯＡＤの値が第３および第４の閾値ＢＥＸＴおよびＤＥＸＴの間にある場合、状態機械は状態１へと入り、計量モードが、伸張のための高圧側再生の計量モードと標準の計量モードとの混合になる。これらの計量モードは、上述のＲＡＴＩＯ２についての式によって決定される割合で混合される。したがって、伸張の計量モードを指定する変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が、後述のように、流体流れの制御の２つの計量モードの間での分配を決定する０と１との間の数値を有する。
【００３８】
状態機械が状態１にあるときに、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＥＸＴを下回って低下する場合、状態０へと戻る移行が生じる。一方、油圧負荷が第２の閾値ＡＥＸＴを上回る場合には、ＲＡＴＩＯ１について新たに計算された値が伸張計量モード変数ＥＸＴ  ＭＭの現在の値以上であるときに、状態４への変化が行われ、この変数の新たな値がＲＡＴＩＯ１を使用して計算される。状態１の他の状況においては、新たに計算されたＲＡＴＩＯ２の値が変数ＥＸＴ  ＭＭの値よりも大きく、ＲＡＴＩＯ１の値がこの変数よりも小さい場合に、状態３への移行が生じ、計量モード変数は変わらないままである。最後に、状態１において油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＥＸＴ以上になる場合、状態２へと移行が生じ、伸張計量モード変数ＥＸＴ  ＭＭの値が１に等しく設定され、標準の伸張モードが有効になる。
【００３９】
状態２において標準の伸張計量モードが有効であるとき、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤの値が第２の閾値ＡＥＸＴ以下へと急激に低下する場合、状態機械は状態０に戻り、高圧側再生の伸張モードが有効になる。一方、状態２において油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが、第１および第２の閾値ＣＥＸＴおよびＡＥＸＴを境界とする範囲内にあるときは、状態機械は状態４へと入り、計量モード変数ＥＸＴ  ＭＭの値がＲＡＴＩＯ１によって決定される。
【００４０】
すでに述べたように、移行は、状態１から状態３へも生じることができ、そこでは、計量モード変数の値は変化しないままである。この後者の状態において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＥＸＴを下回って低下し、ＲＡＴＩＯ２の値が計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値よりも小さい場合、状態１へと移行が生じる。状態３での他の状況においては、ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＥＸＴ以上になるとき、状態機械は状態２に入り、計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が１に等しく設定され、伸張のための標準の計量モードが選択される。あるいは、状態３において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＥＸＴよりも大きく、ＲＡＴＩＯ１の値が計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値よりも大きい場合、状態４への移行が生じる。やはり状態３において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＥＸＴ以下へと急激に減少すると、状態０への復帰が生じる。
【００４１】
計量モードがＲＡＴＩＯ１によって決定されるとおりの標準のモードと高圧側再生との混合である状態４においては、特定の条件の下で他の４つの状態のいずれかへの移行が発生できる。状態０への移行は、油圧負荷が第２の閾値ＡＥＸＴ以下となるときに生じる。状態４において、油圧負荷の値が第４の閾値ＤＥＸＴよりも小さく、ＲＡＴＩＯ２の値が計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値以下である場合、状態１が有効になる。あるいは、状態４において油圧負荷が第４の閾値ＤＥＸＴ以上になる場合、状態２へと移行が生じる。状態４において、ＲＡＴＩＯ２の値が伸張の計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）の現在の値よりも大きく、ＲＡＴＩＯ１の値がこの変数よりも小さい場合、制御は状態３へと変化する。
【００４２】
計量モード選択ルーチン５４は、装置の操作者がもはや該当の油圧アクチュエータの伸張を命じなくなるまで、図４に示した状態機械の動作を続ける。操作者の操作に応じ、速度指令がゼロとなって全てのバルブが閉じられ、あるいはピストンロッドの引き込みを示すべく速度指令が反転して、引き込みの計量モードの選択が生じる。
【００４３】
標準および低圧側再生の引き込み
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。
【００４４】
どのモードを使用するかの選択が、図７に図式的に示されている。油圧機能は、標準の引き込み計量モードを使用するように初期設定されている。このモードが、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第３の閾値ＢＲＥＴを超えて増加するまでは、単独で有効である。その後、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＲＥＴを超えて増加するまでは、標準の引き込み計量モードと低圧側再生の引き込み計量モードとの組み合わせが使用され、第４の閾値ＤＲＥＴを超えると、低圧側再生のみが使用される。第３および第４の閾値の間で使用されるモードの割合は、第２の比ＲＡＴＩＯ２によって定められる。
【００４５】
ひとたび低圧側再生のみになると、この引き込みモードが、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第１の閾値ＣＲＥＴを下回って低下するまで有効であり、第１の閾値ＣＲＥＴを下回った後は、第１の比ＲＡＴＩＯ１によって指定される標準および低圧側再生の計量モードの組み合わせが使用される。このモードの組み合わせの使用は、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＲＥＴを下回って低下するまで続けられ、第２の閾値ＡＲＥＴを下回って低下すると、標準の引き込みモードのみが使用される。
【００４６】
標準および低圧側再生の引き込みモード間の選択は、図８の状態図によって示される状態機械を実行する機能コントローラ４４によって行われる。機能コントローラ４４が新たな速度指令を受け取ると、計量モード選択ルーチン５４が状態０から出発し、状態０において、引き込みの計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）が、標準の引き込み計量モードを最初に使用することを指定する値１に設定される。油圧負荷（ΔＰＬＯＡＤ）の値が第４の閾値ＤＲＥＴ以上である場合、状態機械は状態２に入り、引き込みの計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）がゼロに設定され、低圧側再生が選択される。
【００４７】
しかしながら、状態０においてΔＰＬＯＡＤの値が第３および第４の閾値ＢＲＥＴおよびＤＲＥＴの間にある場合、状態１への移行が生じ、計量モードが、ＲＡＴＩＯ２によって決定されるとおりの低圧側再生と標準の引き込み計量モードとの混合になる。したがって、引き込み計量モードを指定する変数（ＲＥＴ  ＭＭ）は、流体流れの制御の２つの計量モードの間での分配を決定する０と１との間の数値を有する。
【００４８】
状態機械が状態１にあるときに、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＲＥＴ以下に低下する場合、状態０への復帰が生じる。一方、油圧負荷が第２の閾値ＡＲＥＴを上回っており、新たに計算されたＲＡＴＩＯ１の値が引き込み計量モード変数ＲＥＴ  ＭＭの値以上である場合、状態４への変化が生じ、この変数がＲＡＴＩＯ１を使用して計算される。状態１における他の場合には、新たに計算されたＲＡＴＩＯ２の値が変数ＲＥＴ  ＭＭの値よりも大きく、ＲＡＴＩＯ１の値がこの変数よりも小さい場合に、状態３への移行が生じ、計量モード変数は変わらないままである。状態１において油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＲＥＴ以上になる場合、状態機械は状態２に入り、引き込み計量モード変数ＲＥＴ  ＭＭがゼロに等しく設定され、低圧側再生の計量モードが有効になる。
【００４９】
状態２においては、他の状態へと変化すべきであるか否かを判断するために、油圧負荷が、図７に示されている４つの閾値と比較される。具体的には、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤの値が、第２の閾値ＡＲＥＴ以下へと急激に低下する場合、状態機械は状態０へと復帰し、標準の引き込み計量モードが有効になる。一方、状態２において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが、第１および第２の閾値ＣＲＥＴおよびＡＲＥＴを境界とする範囲内に低下するときは、状態４への移行が行われ、計量モード変数ＲＥＴ  ＭＭがＲＡＴＩＯ１についての式によって設定される。
【００５０】
状態３においては、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＲＥＴを下回って低下し、ＲＡＴＩＯ２の値が計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）の現在の値よりも小さい場合、動作は状態１へと移る。状態３での他の状況においては、ΔＰＬＯＡＤの値が第４の閾値ＤＲＥＴ以上になるとき、状態機械は状態２に入り、引き込みの計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）がゼロに設定され、低圧側再生が選択される。状態３において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＲＥＴを超えて増加し、ＲＡＴＩＯ１の値が計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）の既存の値よりも大きくなる場合、状態４へと移行が生じる。やはり状態３において、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＲＥＴ以下へと急激に減少すると、状態０への復帰が生じ、標準の引き込み計量モードが有効になる。
【００５１】
計量モードがＲＡＴＩＯ１によって定められるとおりの標準の計量モードと高圧側再生との混合である状態４での引き込みの際には、油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第２の閾値ＡＲＥＴ以下となるときに、状態０への変化が生じる。状態４において、油圧負荷の値が第４の閾値ＤＲＥＴよりも小さく、ＲＡＴＩＯ２の値が計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）の現在の値以下である場合、状態１が有効になる。あるいは、状態４において油圧負荷ΔＰＬＯＡＤが第４の閾値ＤＲＥＴ以上になる場合、状態２へと移行が行われる。状態４での他の状況においては、ＲＡＴＩＯ１の値が引き込みの計量モード変数（ＲＥＴ  ＭＭ）の現在の値よりも小さく、ＲＡＴＩＯ２の値がこの変数よりも大きい場合、制御は状態３へと変化する。
【００５２】
計量モード選択ルーチン５４は、装置の操作者がもはや該当の油圧アクチュエータの伸張を指示しなくなるまで、図４に示した状態機械の動作を続ける。その時点において、速度指令はゼロとなり、結果としてこの機能のための関連の油圧バルブの全てが閉じられる。しかしながら、装置の操作者がピストンロッドの引き込みから伸張へと指令を速やかに切り替える場合、この操作が、速度指令の反転および伸張の計量モードの選択に反映される。
【００５３】
本明細書においてすでに説明したとおり、２つの計量モードの混合を変化させることによってそれら２つの計量モード間を緩やかに移行することは、アクチュエータの動作に応じて油圧アクチュエータ中に作用する力が変化する機械について特有の用途を有する。例えば、バックホーまたは掘削機のブームおよびアームのアセンブリによって油圧アクチュエータへと加えられる負荷力は、アセンブリがトラクタに対して伸張および引き込みするにつれて変化する。遠方作業機などの他の機械においては、ブームの伸張および引き込みの際に油圧アクチュエータに作用する負荷力は変化せず、すでに説明した状態機械によって生み出される計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭまたはＲＥＴ  ＭＭ）の値を使用することで、計量モード間の比較的急激な移行が依然として生じる可能性がある。これら後者の機械においては、計量モード変数の値を示す信号が、この信号の他の計量モードへの移行をさらに平滑化するために、さらに速度制限およびフィルタ処理される。
【００５４】
バルブ開放ルーチン
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。
【００５５】
標準または再生モードのみが有効である場合には、図１のアセンブリ２５においてバルブ２１〜２４のうちの２つだけが有効、すなわち開いており、どちらのバルブペアが開くかは、計量モードによって決まる。標準の伸張モードにおいては、第１および第４のバルブ２１および２４が開かれ、残りのバルブは閉じている。標準の引き込み計量モードにおいては、第２および第３のバルブ２２および２３が開かれ、残りのバルブは閉じている。ピストンロッドの伸張に低圧側再生の計量モードが使用されるときは、第３および第４のバルブ２３および２４のみが開かれ、いかなる所要の追加の流体も戻り配管１８から引き込まれる。高圧側再生の伸張モードにおいては、第１および第２のバルブ２１および２２のみが開かれ、いかなる所要の追加の流体も供給配管１８から引き込まれる。ピストンロッドの伸張に低圧側再生の計量モードが使用されるときは、第３および第４のバルブ２３および２４のみが開かれ、過剰となる流体が戻り配管１８へと送られる。
【００５６】
すでに述べたように、機械のいくつかの状態は、各々の計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭまたはＲＥＴ  ＭＭ）を、標準の計量モードと再生の計量モードとの間の混合による移行を指定する非整数の値に設定する。これは、或る計量モードから他の計量モードへの急激な切り替わりではなく、緩やかな切り替わりをもたらすために、或る時間にわたって両方の計量モードが有効である。例えば、伸張の計量モード変数（ＥＸＴ  ＭＭ）が０．２５という値を有するとき、標準および低圧側再生の伸張計量モードが割り当てられた組み合わせで使用される。バルブ開放ルーチン５６が、低圧側再生の伸張計量モードのみが使用されると仮定した場合の各々のバルブの開き量を計算し、次いでこれらの量に０．２５を乗算する。次いで、バルブ開放ルーチン５６は、標準の伸張計量モードのみが使用されると仮定した場合の各々のバルブの開き量を計算し、次いでこれらの量に０．７５（すなわち、１．００〜０．２５）を乗算する。これらの計算によって、使用すべき２つの計量モードの配分が決定される。次いで、各々のバルブについて、計算結果が足し合わされ、実際のバルブの開き量が定められる。伸張計量モード変数の他の値も、種々の計量モードについて同様の配分を生成する。例えば、この変数の値が１と２の間である場合には、標準の伸張モードと高圧側再生の伸張モードとの混合が生み出される。同様の計算が、ピストンロッドの引き込みの際にも、計量モードを混合すべく実行される。
【００５７】
供給および戻り配管の圧力制御
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。
【００５８】
所望の供給配管圧力Ｐｓおよび戻り配管圧力Ｐｒの決定は、システムコントローラ４６内のＰｓ／Ｐｒ設定点ルーチン６２によって実行される。ルーチン６２は、各々の油圧機能について必要とされる供給配管圧力および戻り配管圧力の設定点を計算し、次いで各々の配管について上記設定点のうちで最も大きい設定点を選択し、各々の圧力の制御に使用する。所与の油圧機能について、検出された圧力および計量モード変数が、供給配管および戻り配管からの圧力の要件を決定されるために使用される。計量モード変数が、計量モードの組み合わせを示している場合には、最初にそれらの計量モードの各々についての圧力の要件が、あたかもそのモードのみが有効であるかのようにして決定される。次いで、供給配管１４についての各々の圧力の要件が、計量モード変数の値に比例して組み合わせられ、結果が、上記機能が供給配管に要求する圧力の設定点である。同様の計算が、上記機能が要求する戻り配管の圧力の設定点について実行される。
【００５９】
次いで、全ての油圧機能について、各々の油圧機能が要求する供給配管の設定点が比較され、最も大きい設定点が、供給配管１４の圧力の調節において圧力制御ルーチン６４が使用するＰｓ設定点として選択される。同様に、全ての油圧機能からの戻り配管の圧力設定点のうち、最も大きい圧力設定点が、戻り配管１８の圧力の調節において圧力制御ルーチン６４によって使用される。
【００６０】
以上の説明は、主として本発明の好ましい実施形態に向けられている。本発明の範囲に含まれる種々の代案について或る程度の注意を向けたが、当業者であれば、本発明の実施形態についての開示から今や明らかであるさらなる代案を理解できるであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲から定められるべきものであり、上述した開示によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】複数のアクチュエータ（シリンダおよびピストンからなるアセンブリなど）を動作させる油圧システムの概念図である。
【図２】油圧システムの制御図である。
【図３】ピストンロッドの伸張時における、油圧シリンダへの負荷と計量モードの一対の移行との間の関係を示すグラフである。
【図４】図３の計量モードの移行を実装する状態図である。
【図５】ピストンロッドの伸張時における、油圧シリンダへの負荷と計量モードの他の一対の移行との間の関係を示すグラフである。
【図６】図５の計量モードの移行を実装する状態図である。
【図７】ピストンロッドの引き込み時における、油圧シリンダへの負荷と計量モードの移行との間の関係を示すグラフである。
【図８】図７の計量モードの移行を実装する状態図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０    油圧システム
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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