(57)【要約】      （修正有）【課題】電気液圧オペレータ制御装置とフィードバック機構とを備える電気液圧制御装置用フィードバックシステム及び方法を開示する。【解決手段】オペレータは、電気液圧オペレータ制御装置１０２を用いて、機械の液圧動作を制御する。液圧動作の特性を検知し、電気液圧オペレータ制御装置１０２にフィードバック感を発生させる。電気液圧オペレータ制御装置は、例えば、ジョイスティック又は操作レバーであってもよい。フィードバック感は、検知した特性に基づいて変化する振動であってもよい。振動は、検知した特性に対する振動の量に関するプロファイルに従って変化してもよい。プロファイルは、直線的な部分、指数関数的に変化する部分、放物線状の部分等の様々な形状の部分を有してもよい。また、プロファイルは折点を有してもよい。プロファイルは、検知された特性における小さな変化が振動における大きな変化に帰着する高感度領域を有してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
機械の液圧動作のオペレータ制御のための電気液圧オペレータ制御装置と、
フィードバック機構であって、
前記液圧動作の特性を検知し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて、前記電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させるフィードバック機構とを
備える電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記電気液圧オペレータ制御装置は、電気液圧機械制御装置を介して前記機械の液圧動作を制御し、
前記フィードバック機構は、前記電気液圧機械制御装置を介して前記機械の液圧動作の前記特性を検知する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記電気液圧オペレータ制御装置は、ジョイスティックおよび操作レバーのいずれか一つである
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記電気液圧オペレータ制御装置に発生した前記フィードバック感は、前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて変化する振動である
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項５】
請求項４に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて、前記振動の周波数が変化する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項６】
請求項４に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて、前記振動の振幅が変化する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項７】
電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
機械の液圧動作の物理的オペレータ制御のための電気液圧オペレータ制御装置と、
電気液圧機械制御装置であって、
前記電気液圧オペレータ制御装置に接続されて、
前記オペレータが行う前記電気液圧オペレータ制御装置の物理的位置決めに基づいて、前記電気液圧オペレータ制御装置から電気入力信号を受信し、
前記電気液圧オペレータ制御装置からの前記電気入力信号に基づいて出力信号を生成し、
前記出力信号を各制御弁へ送信して前記機械の液圧動作を制御し、
前記機械の液圧動作の検知特性を検知する
電気液圧機械制御装置と、
フィードバック機構であって、
前記電気液圧機械制御装置及び前記電気液圧オペレータ制御装置に接続されており、
前記電気液圧機械制御装置は、前記検知した前記機械の液圧動作の特性を示すセンサ信号を前記フィードバック機構へ送信し、
前記電気液圧機械制御装置からの前記センサ信号に基づいて、フィードバック信号を生成して前記電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させる
フィードバック機構
とを備える電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記電気液圧オペレータ制御装置は、ジョイスティックまたは操作レバーである
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項９】
請求項７に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記電気液圧オペレータ制御装置に発生した前記フィードバック感は、前記検知した機械の液圧動作の特性に基づいて変化する振動である
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記振動は、ユーザ選択可能なプロファイルに応じて変化する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記プロファイルは折点を有し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性の増加する各値に対して、前記振動は前記折点まで増大し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性が前記折点を越えたときに、前記振動は停止する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記折点は、前記オペレータが前記機械の液圧動作を視覚的に検知することが可能な領域に含まれるように選択される
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記プロファイルは、第１折点及び第２折点を有し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性の増加する各値に対して、前記振動は第１折点まで前記増大し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性の増大する各値に対して、前記振動は前記第１折点と前記第２折点の間で減少し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性が前記第２折点を越えると前記振動は停止する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記プロファイルはロジスティック関数型形状を有する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記プロファイルは、折点を有し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性の前記折点まで増加する各値に対して、前記振動は前記ロジスティック関数型形状に沿って増大し、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性が前記折点を越えると前記振動は停止する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１６】
請求項１０に記載の電気液圧制御装置用フィードバックシステムであって、
前記プロファイルは、前記検知した前記液圧動作の特性の各値の小さな変化が前記振動の大きな変化に帰着する高感度領域を有する
ことを特徴とする電気液圧制御装置用フィードバックシステム。
【請求項１７】
電気液圧制御装置フィードバックを行う方法であって、
電気液圧オペレータ制御装置を用いて、機械の液圧動作を制御することと、
前記機械の前記液圧動作の検知特性を検知することと、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて、前記電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させること
とを有する電気液圧制御装置フィードバックを行う方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させることが、
前記電気液圧オペレータ制御装置を振動させることと、
前記振動を前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて変化させることとを含む電気液圧制御装置フィードバックを行う方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記電気液圧オペレータ制御装置を用いて前記機械の液圧動作を制御することは、
前記電気液圧オペレータ制御装置の物理的な位置決めに基づいて、電気液圧機械制御装置へ電気信号を送信することと、
前記電気液圧オペレータ制御装置からの前記電気信号に基づいて、前記電気液圧機械制御装置から出力信号を生成することと、
各制御弁へ前記出力信号を送信して前記機械の液圧動作を制御することとを含み、
前記液圧動作の検知特性を検知することは、
前記電気液圧機械制御装置を用いて前記機械の液圧動作の検知特性を検知することと、
フィードバック機構へ前記検知した前記機械の液圧動作の特性を示すセンサ信号を送信することとを含む
電気液圧制御装置フィードバックを行う方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
前記検知した前記機械の液圧動作の特性に基づいて前記振動を変化させることは、前記機械の液圧動作に対する前記振動数に関するプロファイルに従って前記振動を変化させることを含む
電気液圧制御装置フィードバックを行う方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に機械―オペレータ間インターフェースの分野に関し、特に、電気液圧制御における感覚フィードバックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気液圧制御は、オペレータの手間を軽減し人間工学的な点で改善を行おうという試みにより、機械オペレータ卓に標準的に備えられるようになった。電気液圧システムは、通常はある種の命令電気信号を使用して各種液圧動作を始動する。通常の機械オペレータは、物理的なリンク機構で操作レバーと液圧制御弁を連結している機械作動式液圧弁に慣れている。標準的な液圧制御は、直接作用式リンク機構により、オペレータの機械操作をより精密かつ正確にするために利用できるフィードバック感を本質的に備える。このフィードバック感覚は、主に種々のバルブスプール位置にある流体制御弁に作用する作動液によって生じる可変流体力による。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
機械作動式液圧弁を採用している装置の操作に慣れている機械オペレータは、電気液圧制御への順応に難を示す。その主な理由は、操作レバーからのフィードバックがないからである。電子ジョイスティックで液圧動作を作動した場合、非常に小さなオペレータコマンドと大きなオペレータコマンドとを識別することは非常に難しい。なぜなら、このレバーを調節する際に必要となるレバーの動作量及び位置以外に、感覚的な刺激が生じないからである。その結果、オペレータは自分の視覚からの情報に大きく依存する形で電気液圧制御を行うことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
電気液圧オペレータ制御装置とフィードバック機構とを備える電気液圧制御装置用フィードバックシステムの例を開示する。この電気液圧オペレータ制御装置によれば、オペレータは機械の液圧動作を制御することができる。フィードバックシステムは、機械の液圧動作の特性を検知し、かつ、検知した機械の液圧動作の特性に基づいて、電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させる。電気液圧オペレータ制御装置は、電気液圧機械制御装置を介して機械の液圧動作を制御してもよく、このフィードバック機構は、電気液圧機械制御装置を介して液圧動作の特性を検知してもよい。電気液圧オペレータ制御装置は、例えば、ジョイスティックや操作レバーなどがありうる。電気液圧オペレータ制御装置に発生したフィードバック感は、検知した機械の液圧動作の特性に基づいてその周波数又は振幅が変化する振動であってもよい。振動の周波数、振幅、又はその両方が、検知した機械の液圧動作の特性に基づいて変化してもよい。
【０００５】
電気液圧オペレータ制御装置と、電気液圧機械制御装置と、フィードバック機構とを備える電気液圧制御装置用フィードバックシステムの例を開示する。この電気液圧オペレータ制御装置によれば、機械の液圧動作をオペレータが物理的に制御することが可能となる。電気液圧機械制御装置は、電気液圧オペレータ制御装置に接続されている。電気液圧機械制御装置は、オペレータによる電気液圧オペレータ制御装置の物理的な位置決めに基づいて、電気液圧オペレータ制御装置からの入力電気信号を受信する。さらに電気液圧機械制御装置は、電気液圧オペレータ制御装置からの入力電気信号に基づいて出力信号を生成し、出力信号を制御弁へ送信することにより機械の液圧動作を制御し、機械の液圧動作の特性を検知する。フィードバック機構は、電気液圧機械制御装置及び電気液圧オペレータ制御装置に接続されている。電気液圧機械制御装置は、機械の液圧動作の特性を示すセンサ信号を、フィードバック機構へ送信する。フィードバック機構は、電気液圧機械制御装置からのセンサ信号に基づいて、電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させる。電気液圧オペレータ制御装置は、例えば、ジョイスティックや操作レバーなどであってもよい。
【０００６】
電気液圧オペレータ制御装置に発生したフィードバック感は、検知した機械の液圧動作の特性に基づいて変化する振動であってもよい。振動はユーザ選択可能なプロファイルに応じて変化してもよい。プロファイルは折点を有してもよく、検知した機械の液圧動作の特性の値が折点まで増加するに伴い振動は増大し、検知した機械の液圧動作の特性が折点を越えたときに振動は停止する。折点は、オペレータが機械の液圧動作を視覚的に検知することが可能な領域に含まれるように選択することができる。プロファイルは複数の折点を有してもよい。例えば、検知した機械の液圧動作の特性の値を第１折点までの増加に伴い振動は増大でき、検知した機械の液圧動作の特性の値を第１折点と第２折点の間までの増加に伴い振動は減衰でき、そして、検知した機械の液圧動作の特性が第２折点を越えたときに振動は停止できる。プロファイルは、直線的な部分、指数関数的な部分、その他様々な形状の部分を有してもよい。プロファイルは、検知した機械の液圧動作の特性の値における小さな変化が振動における大きな変化に帰着する高感度領域を有してもよい。
【０００７】
電気液圧制御装置にフィードバックを行う方法を開示する。この方法は、電気液圧オペレータ制御装置を用いて機械の液圧動作を制御することと、機械の液圧動作の特性を検知することと、検知した機械の液圧動作の特性に基づいて電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させることを含む。電気液圧オペレータ制御装置にフィードバック感を発生させることは、電気液圧オペレータ制御装置を振動させることと、この振動を検知した機械の液圧動作の特性に基づいて変化させることとを含んでもよい。電気液圧オペレータ制御装置を用いて液圧動作を制御することは、電気液圧オペレータ制御装置の物理的な位置決めに基づいて電気液圧機械制御装置へ電気信号を送信することと、電気液圧オペレータ制御装置から送信された電気信号に基づいて、電気液圧機械制御装置から出力信号を生成することと、制御弁へ出力信号を送信して機械の液圧動作を制御することを含んでもよい。液圧動作の特性を検知することは、電気液圧機械制御装置を用いて機械の液圧動作の特性を検知することと、フィードバック機構へセンサ信号を送信することとを含んでもよい。このとき、センサ信号は、検知した機械の液圧動作の特性を示す。検知した機械の液圧動作の特性に基づいて振動を変化させることは、機械の液圧動作に対する振動数に関するプロファイルに従って振動を変化させることを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、フィードバックシステムの一例の概要を示す。
【図２】図２は、指数関数的に増加するフィードバックプロファイルの一例を示す。
【図３】図３は、直線的に増加するフィードバックプロファイルの一例を示す。
【図４】図４は、直線的に増加した後に減少するフィードバックプロファイルの一例を示す。
【図５】図５は、高感度領域を有するフィードバックプロファイルの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本新規な発明の原理を理解しやすくするために、本明細書及び図面に記載の実施形態を参照し、特定の表現を用いて本明細書及び図面を記載する。しかしながら、記載された装置及び方法のさらなる変更及び改良、及び、本願に記載の本新規発明の原理のさらなる応用は、本新規発明に関する分野の当業者によって通常なされるであろうことは当然のことであり、特定の表現を用いて記載することより本新規発明の範囲を限定する意図はないことが理解される。
【００１０】
電気液圧操作レバーフィードバックでは、所定のオペレータ入力指令に基づき、振動やその他フィードバック感による機械的なフィードバックをオペレータに対して行う。電気液圧制御システムには本来設けられていないこのようなフィードバック感機構は、機械オペレータによる機械の水力学の監視を支援することができる。例えば、電気液圧制御弁内の作動液が流れ始めたり、この流れを計測したりしたときに、オペレータ用の操作レバーやジョイスティックを振動させることができる。標準的な機械作動式弁での「感触」を再現するように、フィードバック機構を設計することは可能である。機械オペレータは、物理的なオペレータ入力指令と機械の動作との相関関係を識別するのに、このフィードバック機構を利用することができる。ジョイスティックに備えられたフィードバック感により、機械オペレータは単なる視覚的フィードバックを与えた場合よりも効果的かつ効率的に、触覚によって液圧動作からの応答を判定することができる。
【００１１】
図１は、通常の機械構成において使用可能な電気液圧制御装置用フィードバックシステム１００の例示的な実施形態の概要を示す。このシステム１００には、電気液圧オペレータ制御装置１０２（例：ジョイスティック又は操作レバー）であって、液圧動作電気電気液圧機械制御装置（群）１０４へ命令を送信することにより機械の液圧動作液１０６を制御する、電気液圧オペレータ制御装置１０２が設けられている。この電気液圧機械制御装置（群）１０４は、機械の液圧動作１０６の状態をモニターし、この情報をフィードバック機構１０８に渡す。フィードバック機構１０８は、前述の電気液圧機械制御装置１０４が検知したこの情報に基づき、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対してフィードバック感を与える。電気液圧機械制御装置１０４は、機械の液圧動作１０６の状態をモニターするために、圧力センサ、流量センサ、その他センサを備えることができる。
【００１２】
先ず、機械オペレータは、電気液圧オペレータ制御装置１０２を物理的に始動させることにより、ある動作に関する命令を行う。オペレータからのこの物理的な入力に応答して、この電気液圧オペレータ制御装置１０２は、前述の電気液圧機械制御装置１０４へ送信され処理される電気信号を生成する。入力電気信号を受信すると、電気液圧機械制御装置１０４はそれに続いて電気液圧制御弁（群）に出力信号を送信し、機械の液圧動作１０６を制御する。同時に、電気液圧機械制御装置１０４は機械の液圧動作１０６の特性を検知し、前述のフィードバック機構１０８に電気出力信号を送信する。フィードバック機構１０８は、電気液圧機械制御装置１０４からの信号に基づいて、電気液圧オペレータ制御装置１０２にフィードバック感、例えば振動を発生する。このように、オペレータの入力した指令に従って変化する機械の液圧動作１０６の状態に応じて、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバック感は変化する。
【００１３】
図２〜５は、前述のフィードバック機構１０８がなし得るフィードバック関係及びフィードバックプロファイルの例を幾つか示している。これらのプロファイル例では、Ｘ軸は電気液圧オペレータ制御装置１０２を介したオペレータへの液圧応答反応１０６（例：最大流量の割合）を示し、Ｙ軸はフィードバック機構１０８が電気液圧オペレータ制御装置１０２に対してフィードバックした挙動感の量（例：１秒あたりの周波数またはパルス数）を示す。このフィードバックプロファイルは、利用者が選択でき、一般的に好まれるプロファイルや特定の動作に適したプロファイルを利用者に選択可能にする。フィードバックシステムが利用可能な液圧動作応答の一例としては、所定の液圧動作のための専用作動液の流量が挙げられる。電気液圧オペレータ制御装置１０２にフィードバックされる挙動感の例としては、制御装置の挙動の周波数や振幅が挙げられる。オペレータ制御装置１０２と機械の液圧動作１０６が物理的なリンク機構により結合されている機械作動式液圧弁では制御装置の動きに対する抵抗が増加するが、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは、制御装置の動きに対する抵抗が増加することなく、液フィードバック関係に基づいて増加しうる。
【００１４】
液圧動作応答が大きい（Ｘの値が大きい）場合、オペレータは機械の動作運動を容易に視認でき、電気液圧オペレータ制御装置１０２を介したフィードバック感は通常はさほど重要ではない。液圧動作応答が比較的小さく（Ｘの値が小さい）、装置の動作運動が容易には視認できない場合、電気液圧オペレータ制御装置１０２を介したフィードバック感がより重要となる。このとき、オペレータが機械の液圧動作１０６から検知できるフィードバックは、このフィードバック感のみとなる可能性がある。
【００１５】
図２は、折点を有する指数関数的に増加するフィードバックプロファイル２００の一例を示す。フィードバックプロファイル２００では、検知した液圧動作応答が折点２０４に達するまで増加するに伴い、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは指数関数的に増加する部分２０２に倣って増加する。また、液圧動作応答が折点２０４を越えると、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックはなくなる。折点２０４については、オペレータが液圧動作の動きを容易に視認できる領域に設定することができる。
【００１６】
図３は、折点を有する直線的に増加するフィードバックプロファイル３００の一例を示す。フィードバックプロファイル３００では、検知した液圧動作応答が増加して折点３０４に達するまで、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは直線的に増加する部分３０２に倣って増加する。また、液圧動作応答が折点３０４を越えると、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックはなくなる。折点３０４については、オペレータが液圧動作の動きを容易に視認できる領域に設定することができる。
【００１７】
図４は、直線的に増加した後に減少するフィードバックプロファイル４００の一例を示す。フィードバックプロファイル４００では、検知した液圧動作応答の増加に伴い、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは液圧動作応答が第１折点４０４に達するまで直線的に増加する部分４０２に倣って増加する。この第１折点４０４に達すると、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは、直線的に減少する部分４０４に倣って減少し始め、これは増加する前述の検知した液圧動作応答が第２折点４０８に達するまで続く。検知した液圧動作応答は増加し続けて第２折点４０８に達すると電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは停止し、折点４０８を越えるとフィードバックはなくなる。折点４０４は、オペレータが液圧動作の動きを視認し始める領域に設定することができ、折点４０８は、オペレータが液圧動作の動きを容易に視認できる領域に設定することができる。
【００１８】
図５は、折点を有するロジスティック関数型フィードバックプロファイル５００の一例を示す。フィードバックプロファイル５００では、検知した液圧動作応答の増加に伴い、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは液圧動作応答が折点５０４に達するまでロジスティック曲線状の部分５０２に倣って増加する。この折点５０４に達すると、電気液圧オペレータ制御装置１０２に対するフィードバックは停止し、折点５０４を越えるとフィードバックはなくなる。ロジスティック関数型フィードバックプロファイル５００は、急勾配の高感度領域５０６を含み、この急勾配部では、液圧動作応答の小さな変化がフィードバック感の大きな変化に帰着する。機械の液圧動作１０６の小さな変化に対して感度が高い領域に、前述の高感度領域５０６を設定することができる。折点５０４は、オペレータが液圧動作の動きを容易に視認できる領域に設定することができる。
【００１９】
以上、本発明の原理を具えた例示的な実施形態を記載したが、本発明は開示したこれらの実施形態に限定されない。むしろ、本出願は、本発明の一般原理を用いた、本発明の変更、利用、改良も含むことを意図する。さらに、本出願は、本発明の関連分野における周知事項又は慣行の範囲において、上述の多様性を含むことを意図する。
【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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【外国語明細書】
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2014041605.tif 000010
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