(57)【要約】  第１油圧回路２０１と、第２油圧回路２０８と、制御器１８２とを含む、機械１００の作業器具１１６用の制御システム１０８が開示される。第１油圧回路２０１は、油圧シリンダ組立体２０２と、加圧流体源３０６と、流体タンク２１０とを含む。油圧シリンダ組立体２０２は、ヘッド端部２１２と、ロッド端部２１４と、シリンダ２９０と、ロッド２９２とを含む。加圧流体源３０６および流体タンク２１０は、ヘッド端部２１２またはロッド端部２１４と選択的に接続される。第２油圧回路２０８は、タンク信号への接続を受け取り、かつヘッド端部２１２またはロッド端部２１４を流体タンク２１０に選択的に接続するように構成された弁を含む。制御器１８２は、タンク信号への接続を生成するように構成される。
2014534399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械１００の作業器具１１６用の制御システム１０８であって、
第１油圧回路２０１であって、
ヘッド端部２１２、ロッド端部２１４、シリンダ２９０およびロッド２９２を含む油圧シリンダ組立体２０２、
ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方と選択的に流体接続される流体源２０６、
ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方と選択的に流体接続される流体タンク２１０、
を含む第１油圧回路２０１と、
タンク制御信号への接続を受け取り、ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方を流体タンク２１０と選択的に流体接続するように構成された弁２１８を含む第２油圧回路２０８と、
作業器具１１６にかけられる抵抗型負荷を示す１つまたは複数のパラメータに応じてタンク制御信号への接続を生成するように構成された制御器１８２と
を含む、制御システム１０８。
【請求項２】
ヘッド端部２１２の流体圧力を示すヘッド端部圧力信号を生成するように構成されたヘッド端部圧力センサ２８４と、
ロッド端部２１４の流体圧力を示すロッド端部圧力信号を生成するように構成されたロッド端部圧力センサ２８６と、をさらに含み、
制御器１８２が、ヘッド端部圧力信号およびロッド端部圧力信号に応じてタンク制御信号への接続を生成するように構成された、
請求項１に記載の制御システム１０８。
【請求項３】
操作者作業器具コマンドを示す信号を生成するように構成された操作者インターフェース１８８をさらに含み、
制御器１８２が、操作者作業器具コマンドに応じてタンク制御信号への接続を生成するように構成された、
請求項１に記載の制御システム１０８。
【請求項４】
第２油圧回路２０８が、ばね付勢され、通常は閉鎖され、電気的に作動される第１の方向制御弁２１８を含み、第１の方向制御弁２１８が、
ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方と選択的に流体接続される入力ポートと、
流体タンク２１０と流体接続される出力ポートとを含み、
第１の方向制御弁２１８が、タンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器１８２と動作可能に接続された、
請求項１に記載の制御システム１０８。
【請求項５】
第２油圧回路２０８がインバースシャトル弁２１６と、ばね付勢され、通常は閉鎖され、電気的に作動される第１の方向制御弁２１８を含み、
インバースシャトル弁２１６が、ロッド端部２１４と流体接続されるロッド端部入力ポート２４２と、ヘッド端部２１２と流体接続されるヘッド端部入力ポート２４４と、流体タンク２１０と選択的に流体接続される出力ポートとを含み、
第１の方向制御弁２１８が、インバースシャトル弁２１６の出力ポートと流体接続される入力ポートと、流体タンク２１０と流体接続される出力ポートとを含み、
第１の方向制御弁２１８が、タンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器１８２と動作可能に接続された、
請求項１に記載の制御システム１０８。
【請求項６】
第２油圧回路３０８が、ばね付勢され、通常は閉鎖され、電気的に作動される第１の方向制御弁３１６を含み、第１の方向制御弁３１６が、
ヘッド端部３１２と流体接続される入力ポートと、
流体タンク３１０と流体接続される出力ポートとを含み、
作業器具１１６がバケット１２６であり、制御器１８２が投棄機能を検出するように構成され、第１の方向制御弁３１６は、投棄機能が検出されるとタンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器１８２と動作可能に接続された、
請求項１に記載の制御システム１０８。
【請求項７】
第２油圧回路３０８が、ばね付勢され、通常は閉鎖され、電気的に作動される第２の方向制御弁３１８を含み、第２の方向制御弁３１８が、
ロッド端部３１４と流体接続される入力ポートと、
流体タンク３１０と流体接続される出力ポートとを含み、
作業器具１１６がバケット１２６であり、制御器１８２が掘削機能を検出するように構成され、第２の方向制御弁３１８は、掘削機能が検出されるとタンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器１８２と動作可能に接続された、
請求項１に記載の制御システム１０８。
【請求項８】
ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４を有する、機械１００の油圧シリンダ組立体２０２と動作可能に接続された作業器具１１６を制御する方法であって、
流体をヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方から第１油圧回路２０１を介してタンクへ向けるステップと、
作業器具機能を命じるステップと、
ロッド端部２１４の流体圧力を検出するステップと、
ヘッド端部２１２の流体圧力を検出するステップと、
作業器具機能、およびロッド端部２１４の流体圧力とヘッド端部２１２の流体圧力との差に応じて、タンク制御信号への接続を生成するステップと、
タンク信号への接続の生成に応じて、第１油圧回路２０１および第２油圧回路２０８を介して、流体をヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方からタンクへ向けるステップと
を含む方法。
【請求項９】
作業器具１１６がバケット１２６であり、機能が掘削機能であり、タンク制御信号への接続は、ヘッド端部２１２の流体圧力が所定値だけロッド端部２１４の流体圧力より大きいことに応じて生成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
作業器具１１６がバケット１２６であり、機能が投棄機能であり、タンク制御信号への接続は、ロッド端部２１４の流体圧力が所定値だけヘッド端部２１２の流体圧力より大きいことに応じて生成される、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、作業器具制御システムに関する。具体的には本開示は、油圧回路と油圧シリンダ組立体とを含む器具制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧回路および油圧シリンダ組立体によって作動される作業器具システムを有する機械は、作業器具が超過負荷を受けたときに操作者により多くの制御を与えるように油圧制御弁を寸法決めし得る。また制御弁のこの寸法決めは、作業中の作業器具の動きの繊細な制御を可能にし得る。制御弁のより小さい断面領域は、特定の作業条件の間、より良い制御を可能にし得るが、それらは、作業器具が抵抗型負荷に直面したとき、制御弁のより大きい断面領域と比較して動力効率が劣り、反応がより遅くなり得る。
【０００３】
Ｂｒｉｃｋｎｅｒによって出願された（特許文献１）は、機械用油圧システムを開示している。この油圧システムは、第１チャンバおよび第２チャンバを有するアクチュエータと、第１の弁と、第２の弁と、第３の弁と、アクチュエータの所望の移動を示す信号を生成する、ニュートラル位置から変位可能な操作者入力装置とを含む。油圧システムはさらに、信号がアクチュエータ速度を増加させたいことを示すとき、流体を通過させるために信号に関連付けられた量だけ第１および第３の弁を開放し、流体を通過させるために信号に関連付けられた量だけ第２の弁を開放するように構成された制御器をさらに含む。第３の弁は、第２の弁が開放している間、開放し続ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０１００２４４１０  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１油圧回路と、第２油圧回路と、制御器とを含む、機械の作業器具用の制御システムが開示される。第１油圧回路は、油圧シリンダ組立体と、加圧流体源と、流体タンクとを含む。油圧シリンダ組立体は、ヘッド端部と、ロッド端部と、シリンダと、ロッドとを含む。加圧流体源および流体タンクは、ヘッド端部またはロッド端部と選択的に接続される。第２油圧回路は、タンク信号への接続を受け取り、かつヘッド端部またはロッド端部を流体タンクに選択的に接続するように構成された弁を含む。制御器は、タンク信号への接続を生成するように構成される。
【０００６】
機械の作業器具を制御する方法がさらに開示される。作業器具は、ヘッド端部およびロッド端部を有する油圧シリンダ組立体に動作可能に接続される。方法は、流体をヘッド端部またはロッド端部から第１油圧回路を介してタンクへ向けること；作業器具機能を命じること；ロッド端部の流体圧力を検出すること；ヘッド端部の流体圧力を検出すること；作業器具機能、およびロッド端部の流体圧力とヘッド端部の流体圧力との差に応じてタンク制御信号への接続を生成すること；およびタンク信号への接続の生成に応じて、第１油圧回路および第２油圧回路を介して、流体をヘッド端部またはロッド端部からタンクへ向けることを含む。
【０００７】
動力源、作業器具制御システム、および制御器を含む機械がさらに開示される。作業器具制御システムは、作業器具、第１油圧回路、および第２油圧回路を含む。第１油圧回路は、油圧シリンダ組立体、加圧流体源および流体タンクを含む。油圧シリンダ組立体は、ヘッド端部と、ロッド端部と、シリンダと、作業器具に動作可能に接続されるロッドとを含む。加圧流体源および流体タンクは、ヘッド端部またはロッド端部と選択的に接続される。第２油圧回路は、タンク信号への接続を受け取りかつヘッド端部またはロッド端部を流体タンクに選択的に接続するように構成された弁を含む。制御器は、タンク信号への接続を生成するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】機械の例示的実施形態を示す。
【図２】中立位置にある計量制御弁を有する作業器具制御システムの例示的な第１の実施形態を示す。
【図３】ロッド前進位置にある計量制御弁を有する作業器具制御システムの例示的な第１の実施形態を示す。
【図４】ロッド後退位置にある計量制御弁を有する作業器具制御システムの例示的な第１の実施形態を示す。
【図５】中立位置にある計量制御弁を有する作業器具制御システムの例示的な第２の実施形態を示す。
【図６】ロッド前進位置にある計量制御弁を有する作業器具制御システムの例示的な第２の実施形態を示す。
【図７】ロッド後退位置にある計量制御弁を有する作業器具制御システムの例示的な第２の実施形態を示す。
【図８】機械の作業器具を制御する方法の例示的な流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に特定の実施形態または特徴について詳しく言及する。その例は添付図面に示されている。全体的に、同じまたは対応する部品に言及するために、対応する参照番号が図面を通して使用される。
【００１０】
次に図１を参照すると、機械１００の例示的実施形態が示されている。この例示的実施形態において、機械１００は乗り物１０４、具体的には掘削機１０６として示されている。他の実施形態では、機械１００は、作業を実行するいずれかのシステムまたは装置を含み得る。機械１００は、限定しないが、油圧作動式作業器具を有する機械、または現在もしくは将来当業者に知られるであろう他のいずれかの固定機械など、乗り物１０４または固定機械の両方を含み得る。
【００１１】
乗り物１０４は、鉱業、建設業、農業、輸送業等など特定産業に関連するある種の作業を実行し、作業環境（例えば建設現場、鉱山現場、発電所、オンハイウェイ用途、海洋用途等）間または内で作動する乗り物を限定しないで含み得る。乗り物１０４の非限定的な例は、トラック、クレーン、土工機械、採掘用乗り物、バックホウ、ローダ、荷役装置、農業装置、機関車および軌道を移動する他の乗り物、および現在または将来当業者に知られるであろういずれかの種類の移動機械を含む。乗り物１０４は、地上、水中、地球の大気圏または宇宙で作動する移動機械を含み得る。
【００１２】
乗り物１０４の地上実施形態の非限定的な例は、掘削機１０６、バックホウローダ、履帯式またはホイールローダ、締固め機、フェラーバンチャ、林業機械、フォワーダ（ｆｏｒｗａｒｄｅｒｓ）、収穫機、モータグレーダ、パイプレイヤ、スキッドステアローダ、遠隔処理機（ｔｅｌｅｈａｎｄｌｅｒｓ）、ホイールまたは履帯式ドーザ、または現在もしくは将来当業者に知られるであろう後続する実施形態との関連において記載されるような作業器具制御システム１０８、２００、３００を含む他のいずれかの乗り物１０４を含む。
【００１３】
機械１００は、作業現場１１０で機械１００の運転を促すシステムが装備される。示される実施形態では、これらシステムは、作業器具システム１０８、駆動システム１１２、および動力を作業器具システム１０８および駆動システム１１２に供給する動力システム１１４を含む。示される実施形態では、駆動システム１１４は、エンジン１３６、例えば内燃機関を含む。代替実施形態では、動力システム１１４は、電気モータ（不図示）、燃料電池（不図示）、バッテリ（不図示）、ウルトラキャパシタ（不図示）、発電機（不図示）、および／または現在もしくは将来当業者に知られるであろういずれかの動力源など、他の動力源を含み得る。
【００１４】
駆動システム１１２はトランスミッション（不図示）および地面係合装置１１５を含み得る。トランスミッションは、動力システム１１４および地面係合装置１１５の間で力を伝達し得るいずれかの装置または装置群を含み得る。トランスミッションは、機械式トランスミッション、いずれかのバリエータ、歯車、ベルト、プーリ、ディスク、チェーン、ポンプ、モータ、クラッチ、ブレーキ、トルクコンバータ、流体クラッチおよび現在もしくは将来当業者に知られるであろういずれかのトランスミッションの１つまたは複数を含み得る。
【００１５】
示される実施形態では、地面係合装置１１５は履帯１１３を含む。代替実施形態では、地面係合装置１１５は、車輪、締固めドラム、ローラ、または現在もしくは将来当業者に知られるであろう他のいずれかの地面係合装置１１５を含み得る。
【００１６】
作業器具システム１０８は、作業現場１１０で作業を実行し得る作業器具１１６を含む。作業器具は、バケット、オーガ、ブレード、ほうき、ブラシカッタ、伐採用先端部、フォーク、グラップル、ハンマ、収穫機先端部、リフト群、荷役アーム、マルチャ、マルチプロセッサ（ｍｕｌｔｉ−ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、レーキ、リッパ、ソー・スカリファイヤ、せん断機、切株粉砕機、雪掻き機および除雪機（ｓｎｏｗ  ｗｉｎｇｓ）、耕運機、溝堀り機、または現在もしくは将来当業者に知られるであろう他のいずれかの作業器具１１６を含み得る。
【００１７】
作業器具システム１０８は、現在もしくは将来当業者に知られるであろう、作業現場１１０で作業を実行すべく作業器具１１６を操作するための、いずれかの部材および連結器と、操作者、自動システムまたは他の入力に応じて部材および連結器を作動するいずれかのシステムおよび制御器とを含み得る。
【００１８】
掘削機１０６の示される実施形態では、作業器具システム１０８は、ブーム１２２、スティック１２４、バケット１２６、少なくとも１つのブームシリンダ組立体１２８、スティックシリンダ組立体１３０、作業器具シリンダ組立体１０２、作業器具連結器１３４、制御器１８２、および操作者インターフェース１８８を含む。作業器具シリンダ組立体１０２は、作業器具シリンダ１３３および作業器具ロッド１３２を含む。操作者インターフェース１８８はジョイスティック１２０を含む。
【００１９】
示される実施形態では、機械１００は、操作者インターフェース１８８を含むキャブ１１８を含む。操作者インターフェース１８８は、操作者がそれを用いて機械１００と通信、対話または機械１００を制御する装置を含み得る。一実施形態では、操作者インターフェース１８８は、操作者がそれを用いて物理的に対話する装置を含み得る。別の実施形態では、装置は音声駆動により作動し得る。さらに別の実施形態では、操作者は、当業者が現在もしくは将来考えるであろういずれかの方法で操作者インターフェース１８８と対話し得る。
【００２０】
操作者インターフェース１８８は、作業現場１１０で作業を実行すべく作業器具１１６を動かすために、作業器具制御システム１０８にコマンドを生成するように操作可能であり得る。操作者インターフェース１８８は、操作者からの所定の移動に応じて作業器具システム１０８制御コマンドを生成するように操作可能であり得る。代替実施形態では、機械１００に搭載された制御器１８２にエンコードされた自動機械制御、または機械１００から離れて配置される自動制御システムが、作業器具制御システム１０８コマンドを伝え得る。
【００２１】
ジョイスティック１２０は、少なくとも一方向に可動であり、概ね細長い形状を有する、手動操作式レバー型制御装置を含み得る。ジョイスティック１２０はいくつかの方向に動くように操作可能であり得る。ジョイスティック１２０のある方向への変位は、作業システム制御システム１０８コマンドに対応し得る。ジョイスティック１２０は、変位に加えて操作者制御特徴部を含み得る。例えば、ジョイスティックは、ボタンまたは他の押下可能装置、スイッチ、回転可能部材、および摺動可能部材を含み得る。制御入力は、操作者制御特徴部の状態、位置、または移動の関数であり得る。ジョイスティック１２０は、柄または操作者が手で握るのに快適な形状を有する部分を含み得る。
【００２２】
代替実施形態では、操作者インターフェース１８８は、（ジョイスティック１２０に加えてまたはその代わりに）スイッチ、ボタン、キーボード、対話ディスプレイ、レバー、ダイヤル、遠隔制御装置、音声駆動式制御、または操作者が機械１００を制御することを可能にするように機能し得ると当業者が理解し得る他のいずれかの操作者入力装置を含み得る。
【００２３】
示される実施形態では、操作者は、ジョイスティック１２０の移動を介して、作業器具１１６を操作するコマンドを入力し得る。これらコマンドは、センサおよび通信リンクを介して、制御器１８２に伝送され得る。制御器１８２は、当技術分野で公知のように、加圧流体流がシリンダ組立体１２８、１３０、１０２に出入りすることを可能にするように油圧式流体弁を作動するために、通信リンクを介して信号を伝送し得る。加圧流体がシリンダ組立体１２８、１３０、１０２へおよびそれらから流れると、作業器具１１６を移動するために、ロッド（作業器具ロッド１３２など）がシリンダ（作業器具シリンダ１３３など）から前進する、および／またはそこへ後退し得る。他の実施形態では、油圧機械式制御システムが、作業器具１１６を作動させるために、操作者コマンドを伝送し得る。
【００２４】
示される実施形態では、作業器具連結器組立体１３４は、所望の方法で作業器具１１６を作動させるべく、作業器具ロッド１３２と作業器具１１６に動作可能に接続される。
【００２５】
制御器１８２はプロセッサ（不図示）およびメモリ構成要素（不図示）を含み得る。プロセッサは、マイクロプロセッサまたは当技術分野で公知の他のプロセッサを含み得る。いくつかの実施形態では、プロセッサは多数のプロセッサを含み得る。プロセッサは、方法またはプロセスを実行するために、命令を実行し、出力を生成し得る。そのような命令は、メモリ構成要素などのコンピュータ可読媒体に読み込まれる、もしくは組み込まれ得る、すなわちプロセッサの外側に提供され得る。代替実施形態では、ソフトウェア命令の代わりにまたはそれと組み合わせて、ハードウェアに組み込まれた回路を使用して、抵抗型負荷の検出に応じて、タンク制御信号への接続を生成し得る。従って実施形態は、ハードウェア回路とソフトウェアの特定の組み合わせに制限されない。
【００２６】
本明細書で使用される際、用語「コンピュータ可読媒体」は、実行のため命令をプロセッサに提供することに関与するいずれかの媒体または媒体の組み合わせを指す。そのような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含むがそれらに限定されない多数の形態を取り得る。不揮発性媒体は、例えば光学または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は動的記憶装置を含む。伝送媒体は同軸ケーブル、銅線および光ファイバーを含む。
【００２７】
コンピュータ可読媒体の共通の形態は、例えばフロッピー(登録商標)ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、または他のいずれか磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、他のいずれかの光学媒体、穿孔カード、紙テープ、穴のパターンを有する他のいずれかの物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他のいずれかのメモリーチップまたはカートリッジ、あるいはコンピュータまたはプロセッサがそれから読み出すことができる他のいずれかの媒体を含む。
【００２８】
メモリ構成要素は、上記のような、または現在または将来当業者に知られるであろういずれかの形態のコンピュータ可読媒体を含み得る。メモリ構成要素は、多数のメモリ構成要素を含み得る。
【００２９】
制御器１８２は単一のハウジングの中に収容され得る。代替実施形態では、制御器１８２は、動作可能に接続され、複数のハウジングの中に収容される複数の構成要素を含み得る。制御器１８２は機械の車上に配置され得るか、車外すなわち離れて配置され得る。
【００３０】
制御器１８２は操作者コマンド信号を受信するために操作者インターフェース１８８に通信可能に接続され得、かつ作業器具１１６の移動を制御するために油圧弁に動作可能に接続され得る。制御器１８２は、機械１００システム動作パラメータを示す信号を受信するために１つまたは複数のセンサまたは他の装置に通信可能に接続され得る。動作パラメータの１つまたは複数は、作業器具が抵抗または超過モード下にあることを示し得る。機械１００が掘削機１０６であり、作業器具１１６がバケット１２６である実施形態において、動作パラメータの１つまたは複数は、掘削機１０６が掘削モードであることを示し得る。
【００３１】
操作者、または自立機能は、示された掘削機１０６を使用して作業現場１１０で地面または他の物資を掘削し、その後物質を運搬トラック（不図示）に投棄することを望み得る。作業器具システム１０８が掘削コマンドに応答すると、ロッド１３２がシリンダ１３３から前進し得、バケット１２６が下に移動し、かつスティック１２４およびキャブ１１８に向かって内側に巻かれ得、物質を掘削し、次に当業者によく知られているように物質を保持する。バケット１２６が掘削する間、地面がロッド１３２の前進に抵抗するので、抵抗型負荷が作業器具シリンダ組立体１０２にかけられる。一度物質が掘削され、バケット１２６に含まれると、物質の重力によって作業器具シリンダ組立体１０２に超過負荷がかけられる。シリンダ組立体の抵抗型負荷および超過負荷は、当業者によく知られている。
【００３２】
操作者、または自立機能は、物質を含む積載されたバケット１２６を、運搬トラックの上に位置付け、次に投棄機能を開始し得る。投棄機能の間、ロッド１３２はシリンダ１３３の中に後退され得、バケット１２６をスティック１２４およびキャブ１１８から外側に回転させ、当業者によく知られているように、物質を運搬トラックに投棄させる。投棄サイクルの間、バケット１２６中の物質の重力により、抵抗型および超過負荷の両方が、作業器具シリンダ作業組立体１０２にかけられる。
【００３３】
次に図２、３および４を参照すると、作業器具制御システム２００の第１の実施形態が示されている。システム２００は、第１油圧回路２０１、第２油圧回路２０８、および制御器２８２を含む。
【００３４】
第１油圧回路２０１は、油圧シリンダ組立体２０２、加圧流体源２０６、および流体タンク２１０を含む。シリンダ組立体２０２は、ヘッド端部圧力を有するヘッド端部２１２、ロッド端部圧力を有するロッド端部２１４、シリンダ２９０、およびロッド２９２を含む。ロッド２９２は作業器具１１６に動作可能に接続される。流体源２０６はヘッド端部２１２およびロッド端部２１４と選択的に流体接続される。流体タンク２１０は、ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４と選択的に流体接続される。流体源２０６がヘッド端部２１２と流体接続されるとき、一般に流体タンク２１０がロッド端部２１４と流体接続される。反対に流体源２０６がロッド端部２１４と流体接続されるとき、一般に流体タンク２１０がヘッド端部２１２と流体接続される。
【００３５】
シリンダ組立体２０２は、現在または将来当業者に知られるであろう、一方向ストロークを介して実質的に一方向の力を適用するように動作可能ないずれかの機械的アクチュエータを含み得る。ロッド２９２は、当業者に知られているように、シリンダ２９０内で前後に移動し得る。ロッド２９２は、シリンダの内側を２つのチャンバ、すなわちヘッド端部２１２とロッド端部２１４とに分割するように動作可能なピストンを含み得る。
【００３６】
図１に示される掘削機１０６実施形態では、加圧流体はヘッド端部２１２に流れ込み、ロッド２９２をシリンダ２９０から前進させ、バケット１２６を閉鎖し得る。加圧流体がヘッド端部２１２に流れ込むとき、流体はロッド端部２１４から流れ出る。また加圧流体がロッド端部２１４に流れ込み、ロッド２９２をシリンダ２９０の中に後退させ、バケット１２６を開放し得る。加圧流体がロッド端部２１４に流れ込むとき、流体はヘッド端部２１２から流れ出る。
【００３７】
流体源２０６は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの加圧油圧流体源を含み得る。流体源２０６は、定容量型ポンプ（不図示）または可変容量型ポンプ（不図示）を含み得る。示される実施形態では、エンジン１３６が１つまたは複数の歯車を介して流体源２０６を駆動し得る。代替実施形態では、流体源２０６は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で駆動されるポンプを含み得る。非限定的な例は、歯車駆動、ベルト駆動、または電気モータ駆動ポンプを含む。
【００３８】
流体タンク２１０は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの流体保持用容器を含み得る。
【００３９】
示される実施形態では、第１油圧回路は計量制御弁２０４を含む。計量制御弁２０４は、３つの位置、すなわち、図２に示されるような閉鎖位置、図３に示されるようなロッド前進位置、および図４に示されるようなロッド後退位置、を含み得る。計量制御弁２０４は閉鎖位置にばね負荷され得る。
【００４０】
示される実施形態では、計量制御弁２０４は油圧パイロット流体によって作動される。パイロット流体は流体源２０６または図示されない別の流体源によって供給され得る。計量制御弁２０４までのパイロット流体流は、制御器２８２からのコマンドによって作動される弁、または他の機械式あるいは油圧式手段によって制御され得る。
【００４１】
示される実施形態では、ヘッド端部２１２は流体管路２２４を介して計量制御弁２０４と流体接続される。ロッド端部２１４は流体管路２２８を介して計量制御弁２０４と流体接続される。流体源２０６は逆止弁２２０および流体管路２２２を介して計量制御弁２０４と流体接続される。タンク２１０は流体管路２３０を介して計量制御弁２０４と流体接続される。
【００４２】
計量制御弁２０４が閉鎖位置にあるとき、加圧流体は流体源２０６からヘッド端部２１２およびロッド端部２１４に流れない。計量制御弁２０４が図３に示されるようなロッド前進位置にあるとき、加圧流体は流体源２０６から、逆止弁２２０を通り、流体管路２２２を通り、計量制御弁２０４を通り、そして流体管路２２４を通ってヘッド端部２１２まで流れ得る。計量制御弁２０４が図４に示されるようなロッド後退位置にあるとき、加圧流体は流体源２０６から、逆止弁２２０を通り、流体管路２２２を通り、計量制御弁２０４を通り、そして流体管路２２８を通ってロッド端部２１４に流れ得る。
【００４３】
計量制御弁２０４はロッド前進パイロットポート２３８を含み得る。パイロット流体が、対向するばね力より大きい力をロッド前進パイロットポート２３８にかけると、計量制御弁２０４はロッド前進位置へ移動し得る。計量制御弁２０４はロッド後退パイロットポート２４０を含み得る。パイロット流体が、対向するばね力より大きい力をロッド後退パイロットポート２４０にかけると、計量制御弁２０４はロッド後退位置へ移動し得る。
【００４４】
代替実施形態では、計量制御弁２０４は、ソレノイドに適用される電流によって、または空気圧手段によって、異なる位置に作動され得る。計量制御弁２０４は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で位置を変えるように作動され得る。
【００４５】
第２油圧回路２０８は、タンク制御信号への接続に応じて、ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方を、流体タンク２１０に選択的に流体接続するように構成される。示される実施形態では、第２油圧回路２０８は、第１方向制御弁２１８とインバースシャトル弁（ｉｎｖｅｒｓｅ  ｓｈｕｔｔｌｅ  ｖａｌｖｅ）２１６を含む。インバースシャトル弁２１６は、ヘッド端部２１２またはロッド端部２１４を、第１方向制御弁２１８と選択的に流体接続する。第１方向制御弁２１８は、ヘッド端部２１２またはロッド端部２１４からタンク２１０へ、流体を選択的に接続する。
【００４６】
第１方向制御弁２１８は、ヘッド端部２１２およびロッド端部２１４の一方と選択的に流体接続される入力ポートを含む。第１方向制御弁２１８は、流体管路２３６を介してタンク２１０と流体接続される出力ポートを含む。
【００４７】
示される実施形態では、第１方向制御弁２１８は、２つの位置であり、ばね付勢され、通常閉鎖され、および電気的に作動される方向弁である。代替実施形態では、第１方向制御弁２１８は、ヘッド端部２１２またはロッド端部２１４からタンク２１０までの第２油圧回路内の流体の流れを制御するいずれかの装置を含み得る。
【００４８】
第１方向制御弁２１８は、タンク制御信号への接続に応答して開くように、制御器２８２と動作可能に接続される。第１方向制御弁２１８はソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。タンク制御信号への接続は、方向制御弁２１８を開放し、ヘッド端部２１２またはロッド端部２１４からの流体が第１方向制御弁２１８を通ってタンク２１０に流れることを可能にする、制御器２８２からソレノイドに供給される十分な量の電流を含み得る。別の実施形態では、制御器２８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続に応じて第１方向制御弁２１８を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、タンク信号への接続は、第１方向制御弁２１８を開放させ、ヘッド端部２１２またはロッド端部２１４からの流体が流体タンク２１０に流れることを可能にする、制御器２８２によって生成されるいずれかの信号であり得、それは現在または将来当業者に知られるであろう。
【００４９】
第１方向制御弁２１８はソレノイド作動弁として示されているが、第１方向制御弁２１８は、限定しないが油圧パイロット流体または空気圧など、他の手段によって作動してもよいことが考えられる。
【００５０】
示される実施形態では、第２油圧回路２０８はインバースシャトル弁２１６を含む。インバースシャトル弁２１６は、低い方の圧力源が弁を通って流れることを可能にすることによって、１つより多い源から回路の１つの領域に入る流体の供給を調整するいずれかの弁を含み得る。インバースシャトル弁２１６は、流体管路２３２を介してロッド端部２１４と流体接続される入力ロッドポート２４２、流体管路２２６を介してヘッド端部２１２と流体接続される入力ヘッドポート２４４、および流体管路２３４、２３６および第１方向制御弁２１８を介してタンク２１０と選択的に流体接続される出力ポートを含む。
【００５１】
ロッド端部２１４圧力がヘッド端部２１２圧力より大きく、第１方向制御弁２１８がタンク信号への接続に応答して開放するとき、流体はヘッド端部２１２から、流体管路２２６を通って、インバースシャトル弁２１６を通って、流体管路２３４を通って、第１方向制御弁２１８を通って、流体管路２３６を通って、流体タンク２１０まで流れ得る。ヘッド端部２１２圧力がロッド端部２１４圧力より大きく、第１方向制御弁２１８がタンク信号への接続に応答して開放するとき、流体はロッド端部２１４から、流体管路２３２を通って、インバースシャトル弁２１６を通って、流体管路２３４を通って、第１方向制御弁２１８を通って、流体管路２３６を通って、流体タンク２１０まで流れ得る。
【００５２】
制御器２８２は、図１の制御器１８２に関連して記載されるとおりである。制御器２８２は、制御器２８２がタンク信号への接続を生成するのに応答して第１方向制御弁２１８が開放するような方法で第１方向制御弁２１８と動作可能に接続され得る。示される実施形態では、制御器２８２は、タンク信号への接続を電流として、第１方向制御弁２１８を開放するソレノイドアクチュエータに伝送し得る。
【００５３】
作業器具制御システム２００は、ヘッド端部圧力を示すヘッド端部圧力信号を生成するように構成されたヘッド端部圧力センサ２８４を含み得る。作業器具制御システム２００は、ロッド端部圧力を示すロッド端部圧力信号を生成するように構成されたロッド端部圧力センサ２８６を含み得る。ヘッド端部圧力センサ２８４およびロッド端部圧力センサ２８６は、現在または将来当業者に知られるであろう油圧流体圧力を示す圧力センサを生成するように動作可能ないずれかのセンサであり得る。
【００５４】
制御器２８２は、ヘッド端部圧力信号を受信するためにヘッド端部圧力センサ２８４と通信可能に接続され得る。制御器２８２は、ロッド端部圧力信号を受信するためにロッド端部圧力センサ２８６と通信可能に接続され得る。
【００５５】
制御器２８２は、図１の制御器１８２および操作者インターフェース１８８に関連して記載したように、操作者インターフェース２８８と通信可能かつ動作可能に接続され得る。
【００５６】
制御器２８２は、操作者インターフェース２８８から受信される操作者コマンド、ヘッド端部圧力信号、およびロッド端部圧力信号に応じて、作業器具１１６にかけられる抵抗型負荷を検出し得る。操作者コマンドおよびアクチュエータ圧力に応じて作業器具１１６にかけられる抵抗型負荷を検出する制御器２８２のシステムおよび方法は、当技術分野で良く知られている。操作者コマンドおよびアクチュエータ圧力に応じて掘削または他の作業器具１１６機能あるいはモードを検出する制御器２８２のシステムおよび方法は、同じく当技術分野で良く知られている。
【００５７】
いくつかの実施形態では、制御器２８２は、機械１００の専らまたは部分的に自動化された作業機能からの自動化されたコマンドに応じて、作業器具１１６にかけられている抵抗型負荷を検出し得る。いくつかの実施形態では、制御器２８２は、所定値に等しいおよび／またはそれを超えるヘッド端部圧力とロッド端部圧力との差に応じて、作業器具１１６にかけられている抵抗型負荷を検出し得る。
【００５８】
掘削機１０６の一例において、制御器２８２は、操作者が操作者のコマンドを介して作業器具、ブーム、およびスティックシリンダ１０２（または２０２）、１２８、１３０に掘削機能を命令していることを検出し得る。操作者がその作業サイクルを命令すると、操作者は、ロッド１３２（２９２）が前進することを命令することによってバケット１２６がスティック１２４およびキャブ１１８の方に回転することを命令し得る。計量制御弁２０４はロッド前進位置に移動し得、加圧流体が流体源２０６からヘッド端部２１２へ流れること、および流体がロッド端部２１４から流体管路２２８を通ってタンク２１０へ流れることを可能にする。
【００５９】
ロッド２９２のヘッド部を押すヘッド端部２１２の加圧流体は、当技術分野で良く知られるように、ロッド２９２をシリンダ２９０から前進させ始め得る。バケット１２６が作業現場１１０の地面に当たると、バケット１２６が掘削する物質が、前進するロッド２９２に対して力をかけ得る。この力が原因でヘッド圧力はロッド圧力より上昇し得る。ヘッド端部圧力とロッド端部圧力との差が所定値に等しいか所定値を超えると、制御器２８２がタンク信号への接続を生成し得、そして第１方向制御弁２１８が開放し、ロッド端部２１４からの流体が第２油圧回路２０８を通ってタンク２１０へ流れることを可能にする。
【００６０】
図３は、上記の例を例示する。制御器２８２が掘削サイクルを検出し、およびヘッド端部圧力が所定値だけロッド端部圧力を超えているとき、制御器２８２がタンク信号への接続を生成することに応答して第１方向制御弁２１８が開放する。「Ｈ」で標示された矢印は、ヘッド端部２１２への加圧流体の流れを示す。加圧流体は流体源２０６を出て、逆止弁２２０および流体管路２２２を通って計量制御弁２０４に流れる。加圧流体は計量制御弁２０４を通り、流体管路２２４を通り、そしてシリンダ組立体２０２のヘッド端部２１２に流れ込む。
【００６１】
「Ｒ」で標示された矢印は、ロッド端部２１４からタンク２１０への流体の流れを示す。流体はシリンダ組立体２０２のロッド端部２１４から出て、流体管路２２８を通って計量制御弁２０４に流れる。流体は計量制御弁２０４を通ってタンク２１０に流れる。
【００６２】
流体は同様にシリンダ組立体２０２のロッド端部２１４から出て、流体管路２３２を通り、インバースシャトル弁２１６のロッドポート２４２に流れる。ヘッド端部圧力がロッド端部圧力を超えているので、流体はロッドポート２４２からインバースシャトル弁２１６を通り、出力ポートを通って出て、そして流体管路２３４を通って第１方向制御弁２１８に流れる。制御器２８２はタンク信号への接続を生成しているので、流体は第１方向制御弁２１８を通り、流体管路２３６を通ってタンク２１０に流れる。
【００６３】
掘削機１０６の別の例では、制御器２８２は、操作者が作業サイクルの間、操作者のコマンドを介して、作業器具、ブーム、およびスティックシリンダ１０２（または２０２）、１２８、１３０に投棄機能を命令していることを検出し得る。操作者が投棄機能を命令するとき、操作者は、バケット１２６内の物質をトラックまたは他の保持車両に投棄できるように、バケット１２６を持ち上げながらロッド１３２（２９２）が後退することを命令することによって、バケット１２６がキャブ１１８から外方へ回転することを命令し得る。計量制御弁２０４はロッド後退位置へ移動し得、加圧流体が流体源２０６からロッド端部２１４へ流れること、および流体がヘッド端部２１２から流体管路２２４を通ってタンク２１０へ流れることを可能にする。
【００６４】
ロッド２９２のヘッド部を押すロッド端部２１４の加圧流体が、当技術分野で良く知られているように、ロッド２９２をシリンダ２９０の中に後退させ始め得る。典型的な投棄機能では、ロッドの後退は最初に、バケット１２６内の物質に作用する重力によって支援され得る。しかし、投棄機能の一部の間、バケット１２６内の物質の重力は、ロッド２９２をシリンダ２９０の中に後退させる油圧流体の力と反対になり得る。バケット１２６がこの状態に直面し、およびバケット１２６内の物質の重力が後退するロッド２９２に対して力をかけるとき、ロッド端部圧力はヘッド端部圧力を超えて上昇し得る。ヘッド端部圧力とロッド端部圧力との差が等しいおよび／または所定値を超えるとき、制御器２８２はタンク信号への接続を生成し得、第１方向制御弁２１８が開放し得、ヘッド端部２１２からの流体が第２油圧回路２０８を通ってタンク２１０へ流れることを可能にする。
【００６５】
図４は、上記の例を例示する。制御器２８２が作業サイクルの間投棄機能を検出し、ロッド端部圧力が所定値だけヘッド端部圧力を超えているとき、制御器２８２がタンク信号への接続を生成していることに応答して第１方向制御弁２１８は開放する。「Ｒ」で標示された矢印は、ロッド端部２１４への加圧流体の流れを示す。加圧流体は流体源２０６を出て、逆止弁２２０および流体管路２２２を通って計量制御弁２０４へ流れる。加圧流体は計量制御弁２０４を通って、流体管路２２８を通って、そしてシリンダ組立体２０２のロッド端部２１４へ流れる。
【００６６】
「Ｈ」で標示された矢印は、ヘッド端部２１２からタンク２１０への流体の流れを示す。流体はシリンダ組立体２０２のヘッド端部２１２から出て、流体管路２２４を通って計量制御弁２０４へ流れる。流体は計量制御弁２０４を通ってタンク２１０へ流れる。
【００６７】
流体は同様にシリンダ組立体２０２のヘッド端部２１２を出て、流体管路２２６を通って、インバースシャトル弁２１６のヘッドポート２４４に流れる。ロッド端部圧力はヘッド端部圧力を超えているので、流体はヘッドポート２４４からインバースシャトル弁２１６を通って流れ、出力ポートを介して出て、流体管路２３４を通って第１方向制御弁２１８へ至る。制御器２８２はタンク信号への接続を生成しているので、流体は第１方向制御弁２１８を通りおよび流体管路２３６を通りタンク２１０へ流れる。
【００６８】
ロッド端部圧力とヘッド端部圧力との差の所定値（その値で制御器２８２はタンク信号への接続を生成する）は、機械１００の設計および利用パラメータに応じて設定され得る。ある所定値はバケット掘削に理想であり得るが、別の設定値がバケット投棄にとってより適切であり得る。他の機能を実行する他の器具は、異なる所定値を必要とし得る。
【００６９】
次に図５、６および７を参照すると、作業器具制御システム３００の第２の実施形態が示されている。システム３００は第１油圧回路３０１と、第２油圧回路３０８と、制御器３８２とを含む。
【００７０】
第１油圧回路３０１は、油圧シリンダ組立体３０２、加圧流体源３０６、および流体タンク３１０を含む。シリンダ組立体３０２は、ヘッド端部圧力を有するヘッド端部３１２、ロッド端部圧力を有するロッド端部３１４、シリンダ３９０、およびロッド３９２を含む。ロッド３９２は作業器具１１６に動作可能に接続される。流体源３０６はヘッド端部３１２およびロッド端部３１４と選択的に流体接続される。流体タンク３１０は、ヘッド端部３１２およびロッド端部３１４と選択的に流体接続される。流体源３０６がヘッド端部３１２と流体接続されるとき、一般に流体タンク３１０がロッド端部３１４と流体接続される。反対に流体源３０６がロッド端部３１４と流体接続されるとき、一般に流体タンク３１０がヘッド端部３１２と流体接続される。
【００７１】
シリンダ組立体３０２は、現在または将来当業者に知られるであろう、一方向ストロークを介して実質的に一方向の力を適用するように動作可能ないずれかの機械的アクチュエータを含み得る。ロッド３９２は、当業者に知られているように、シリンダ３９０内で前後に移動し得る。ロッド３９２は、シリンダの内側を２つのチャンバ、すなわちヘッド端部３１２とロッド端部３１４とに分割するように動作可能なピストンを含み得る。
【００７２】
図１に示される掘削機１０６実施形態では、加圧流体はヘッド端部３１２に流れ込み、ロッド３９２をシリンダ３９０から前進させ、バケット１２６を閉鎖し得る。加圧流体がヘッド端部３１２に流れ込むとき、流体はロッド端部３１４から流れ出る。また加圧流体はロッド端部３１４に流れ込み、ロッド３９２をシリンダ３９０の中に後退させ、バケット１２６を開放し得る。加圧流体がロッド端部３１４に流れ込むとき、流体はヘッド端部３１２から流れ出る。
【００７３】
流体源３０６は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの加圧油圧流体源を含み得る。流体源３０６は、定容量型ポンプ（不図示）または可変容量型ポンプ（不図示）を含み得る。示される実施形態では、エンジン１３６が１つまたは複数の歯車を介して流体源３０６を駆動し得る。代替実施形態では、流体源３０６は、現在または将来当業者に知られるいずれかの方法で駆動されるポンプを含み得る。非限定的な例は、歯車駆動、ベルト駆動、または電気モータ駆動ポンプを含む。
【００７４】
流体タンク３１０は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの流体保持用容器を含み得る。
【００７５】
示される実施形態では、第１油圧回路は計量制御弁３０４を含む。計量制御弁３０４は、３つの位置、すなわち、図５に示されるような閉鎖位置、図６に示されるようなロッド前進位置、および図７に示されるようなロッド後退位置、を含み得る。計量制御弁３０４は閉鎖位置にばね負荷され得る。
【００７６】
示される実施形態では、計量制御弁３０４は油圧パイロット流体によって作動される。パイロット流体は流体源３０６または図示されない別の流体源によって供給され得る。計量制御弁３０４までのパイロット流体流は、制御器３８２からのコマンドによって作動される弁、または他の機械式あるいは油圧式手段によって制御され得る。
【００７７】
示される実施形態では、ヘッド端部３１２は流体管路３２４を介して計量制御弁３０４と流体接続される。ロッド端部３１４は流体管路３２８を介して計量制御弁３０４と流体接続される。流体源３０６は逆止弁３２０および流体管路３２２を介して計量制御弁３０４と流体接続される。タンク３１０は流体管路３３０を介して計量制御弁３０４と流体接続される。
【００７８】
計量制御弁３０４が閉鎖位置にあるとき、加圧流体は流体源３０６からヘッド端部３１２およびロッド端部３１４に流れない。計量制御弁３０４がロッド前進位置にあるとき、加圧流体は流体源３０６から、逆止弁３２０を通り、流体管路３２２を通り、計量制御弁３０４を通り、そして流体管路３２４を通ってヘッド端部３１２まで流れ得る。計量制御弁３０４がロッド後退位置にあるとき、加圧流体は流体源３０６から、逆止弁３２０を通り、流体管路３２２を通り、計量制御弁３０４を通り、そして流体管路３２８を通ってロッド端部３１４に流れ得る。
【００７９】
計量制御弁３０４はロッド前進パイロットポート３３８を含み得る。パイロット流体が、対向するばね力より大きい力をロッド前進パイロットポート３３８にかけると、計量制御弁３０４はロッド前進位置へ移動し得る。計量制御弁３０４はロッド後退パイロットポート３４０を含み得る。パイロット流体が、対向するばね力より大きい力をロッド後退パイロットポート３４０にかけると、計量制御弁３０４はロッド後退位置へ移動し得る。
【００８０】
代替実施形態では、計量制御弁３０４は、ソレノイドに適用される電流によって、または空気圧手段によって、異なる位置に作動され得る。計量制御弁３０４は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で位置を変えるように作動され得る。
【００８１】
作業器具制御システム３００は、ヘッド端部圧力を示すヘッド端部圧力信号を生成するように構成されたヘッド端部圧力センサ３８４を含み得る。作業器具制御システム３００は、ロッド端部圧力を示すロッド端部圧力信号を生成するように構成されたロッド端部圧力センサ３８６を含み得る。ヘッド端部圧力センサ３８４およびロッド端部圧力センサ３８６は、現在または将来当業者に知られるであろう油圧流体圧力を示す圧力センサを生成するように動作可能ないずれかのセンサであり得る。
【００８２】
第２油圧回路３０８は、タンク制御信号への接続に応じて、ヘッド端部３１２およびロッド端部３１４の一方を、流体タンク３１０に選択的に流体接続するように構成される。示される実施形態では、第２油圧回路３０８は、第１方向制御弁３１６と、第２方向制御弁３１８と、流体管路３２６と、流体管路３３２と、流体管路３３４と、流体管路３３６と、流体管路３４２とを含む。
【００８３】
第１方向制御弁３１６は、ヘッド端３１２と選択的に流体接続される入力ポートを含む。第１方向制御弁３１６は、流体管路３３４および流体管路３４２を介してタンク３１０と流体接続される出力ポートを含む。示される実施形態では、第１方向制御弁３１６は、２つの位置であり、ばね付勢され、通常閉鎖され、および電気的に作動される方向弁である。代替実施形態では、第１方向制御弁３１６は、ヘッド端部３１２からタンク３１０までの第２油圧回路内の流体の流れを制御するいずれかの装置を含み得る。
【００８４】
一実施形態では、第１方向制御弁３１６は、計量制御弁３０４がロッド後退位置（図７に示される）にあるとき、タンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器３８２と動作可能に接続され得る。第１方向制御弁３１６は、ソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。計量制御弁３０４がロッド後退位置にあり、および制御器３８２がタンク信号への接続を生成するとき、第１方向制御弁３１６は、開放し、かつヘッド端部３１２からの流体が第１方向制御弁３１６を通ってタンク３１０に流れることを可能にするために、制御器３８２から十分な量の電流を受け取り得る。別の実施形態では、制御器３８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続が生成されることおよび計量制御弁３０４がロッド後退位置にあることに応じて、第１方向制御弁３１６を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、第１方向制御弁３１６は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で、制御器３８２がタンク信号への接続を生成したことおよび計量制御弁３０４がロッド後退位置にあることに応答して、開放し、流体がヘッド端部３１２から流体タンク３１０に流れることを可能にし得る。
【００８５】
機械１００が掘削機１０６を含みかつ作業器具１１６がバケットを含む別の実施形態では、第１方向制御弁３１６は、制御器３８２が投棄機能を検出したとき、タンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器３８２と動作可能に接続され得る。第１方向制御弁３１６は、ソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。制御器３８２が投棄機能を検出し、かつタンク信号への接続を生成するとき、第１方向制御弁３１６は、開放してヘッド端部３１２からの流体が第１方向制御弁３１６を通ってタンク３１０に流れることを可能にするために、制御器３８２から十分な量の電流を受け取り得る。別の実施形態では、制御器３８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続が生成されたことおよび制御器３８２が投棄機能を検出していることに応じて、第１方向制御弁３１６を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、第１方向制御弁３１６は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で、制御器３８２がタンク信号への接続を生成したことおよび投棄機能を検出したことに応答して、開放し、流体がヘッド端部３１２から流体タンク３１０に流れることを可能にし得る。
【００８６】
別の実施形態では、第１方向制御弁３１６は、タンク制御信号への接続およびロッド端部圧力がヘッド端部圧力より大きいことに応答して開放するように、制御器３８２と動作可能に接続され得る。第１方向制御弁３１６は、ソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。ロッド端部圧力がヘッド端部圧力より大きく、制御器３８２がタンク信号への接続を生成するとき、第１方向制御弁３１６は、開放してヘッド端部３１２からの流体が第１方向制御弁３１６を通ってタンク３１０に流れることを可能にするために、制御器３８２から十分な量の電流を受け取り得る。別の実施形態では、制御器３８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続が生成されたことおよびロッド端部圧力がヘッド端部圧力より大きいことに応じて、第１方向制御弁３１６を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、第１方向制御弁３１６は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で、制御器３８２がタンク信号への接続を生成したことおよびロッド端部圧力がヘッド端部圧力より大きいこと応答して、開放し、流体がヘッド端部３１２から流体タンク３１０に流れることを可能にし得る。
【００８７】
第１方向制御弁３１６はソレノイド作動弁として示されているが、第１方向制御弁３１６は、限定しないが油圧パイロット流体または空気圧など、他の手段によって作動してもよいことが考えられる。
【００８８】
第２方向制御弁３１８は、ロッド端３１４と流体接続される入力ポートを含む。第２方向制御弁３１８は、流体管路３３６および流体管路３４２を介してタンク３１０と流体接続される出力ポートを含む。示される実施形態では、第２方向制御弁３１８は、２つの位置であり、ばね付勢され、通常閉鎖され、および電気的に作動される方向弁である。代替実施形態では、第２方向制御弁３１８は、ロッド端部３１４からタンク３１０までの第２油圧回路内の流体の流れを制御するいずれかの装置を含み得る。
【００８９】
一実施形態では、第２方向制御弁３１８は、計量制御弁３０４がロッド前進位置（図６に示される）にあるとき、タンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器３８２と動作可能に接続され得る。第２方向制御弁３１８は、ソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。計量制御弁３０４がロッド前進位置にあり、および制御器３８２がタンク信号への接続を生成するとき、第２方向制御弁３１８は、開放し、かつロッド端部３１４からの流体が第２方向制御弁３１８を通ってタンク３１０に流れることを可能にするために、制御器３８２から十分な量の電流を受け取り得る。別の実施形態では、制御器３８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続が生成されることおよび計量制御弁３０４がロッド前進位置にあることに応じて、第２方向制御弁３１８を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、第２方向制御弁３１８は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で、制御器３８２がタンク信号への接続を生成したことおよび計量制御弁３０４がロッド前進位置にあることに応答して、開放し、流体がロッド端部３１４から流体タンク３１０に流れることを可能にし得る。
【００９０】
機械１００が掘削機１０６を含みかつ作業器具１１６がバケットを含む別の実施形態では、第２方向制御弁３１８は、制御器３８２が掘削機能を検出したとき、タンク制御信号への接続に応答して開放するように制御器３８２と動作可能に接続され得る。第２方向制御弁３１８は、ソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。制御器３８２が掘削機能を検出し、かつタンク信号への接続を生成するとき、第２方向制御弁３１８は、開放してロッド端部３１４からの流体が第２方向制御弁３１８を通ってタンク３１０に流れることを可能にするために、制御器３８２から十分な量の電流を受け取り得る。別の実施形態では、制御器３８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続が生成されたことおよび制御器３８２が掘削機能を検出していることに応じて、第２方向制御弁３１８を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、第２方向制御弁３１８は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で、制御器３８２がタンク信号への接続を生成したことおよび掘削機能を検出したことに応答して、開放し、流体がロッド端部３１４から流体タンク３１０に流れることを可能にし得る。
【００９１】
別の実施形態では、第２方向制御弁３１８は、タンク制御信号への接続およびヘッド端部圧力がロッド端部圧力より大きいことに応答して開放するように、制御器３８２と動作可能に接続され得る。第２方向制御弁３１８は、ソレノイド作動弁であり得、ソレノイド（不図示）を含み得る。ヘッド端部圧力がロッド端部圧力より大きく、制御器３８２がタンク信号への接続を生成するとき、第２方向制御弁３１８は、開放してロッド端部３１４からの流体が第２方向制御弁３１８を通ってタンク３１０に流れることを可能にするために、制御器３８２から十分な量の電流を受け取り得る。別の実施形態では、制御器３８２と別個の動力源（不図示）が、タンク制御信号への接続が生成されたことおよびヘッド端部圧力がロッド端部圧力より大きいことに応じて、第２方向制御弁３１８を開放すべくソレノイドに十分な量の電流を供給するように動作可能であり得る。他の実施形態では、第２方向制御弁３１８は、現在または将来当業者に知られるであろういずれかの方法で、制御器３８２がタンク信号への接続を生成したことおよびへッド端部圧力がロッド端部圧力より大きいこと応答して、開放し、流体がロッド端部３１４から流体タンク３１０に流れることを可能にし得る。
【００９２】
第２方向制御弁３１８はソレノイド作動弁として示されているが、第２方向制御弁３１８は、限定しないが油圧パイロット流体または空気圧など、他の手段によって作動してもよいことが考えられる。
【００９３】
制御器３８２は、作業器具１１６にかけられる抵抗型負荷に応じて、タンク制御信号への接続を生成するように構成される。制御器３８２は図１の制御器１８２に関連して記載されるとおりである。
【００９４】
制御器３８２は、ヘッド端部圧力信号を受信するためにヘッド端部圧力センサ３８４と通信可能に接続され得る。制御器３８２は、ロッド端部圧力信号を受信するためにロッド端部圧力センサ３８６と通信可能に接続され得る。
【００９５】
制御器３８２は、図１の制御器１８２および操作者インターフェース１８８に関して記載されるように、操作者インターフェース３８８と通信可能および動作可能に接続され得る。
【００９６】
制御器３８２は、操作者インターフェース３８８から受信される操作者コマンド、ヘッド端部圧力信号、およびロッド端部圧力信号に応じて、作業器具１１６にかけられる抵抗型負荷を検出し得る。操作者コマンドおよびアクチュエータ圧力に応じて作業器具１１６にかけられる抵抗型負荷を検出する制御器３８２のシステムおよび方法は、当技術分野で良く知られている。操作者コマンドおよびアクチュエータ圧力に応じて掘削、投棄、または他の作業器具１１６機能あるいはモードを検出する制御器３８２のシステムおよび方法は、同じく当技術分野で良く知られている。
【００９７】
いくつかの実施形態では、制御器３８２は、機械１００の専らまたは部分的に自動化された作業機能からの自動化されたコマンドに応じて、作業器具１１６にかけられている抵抗型負荷を検出し得る。いくつかの実施形態では、制御器３８２は、所定値に等しいおよび／またはそれを超えるヘッド端部圧力とロッド端部圧力との差に応じて、作業器具１１６にかけられている抵抗型負荷を検出し得る。
【００９８】
掘削機１０６の一例において、制御器３８２は、掘削モードの間、操作者が操作者のコマンドを介して作業器具、ブーム、およびスティックシリンダ１０２（または３０２）、１２８、１３０に掘削機能を命令していることを検出し得る。操作者が掘削機能を命令すると、操作者は、ロッド１３２（３９２）が前進することを命令することによってバケット１２６がスティック１２４およびキャブ１１８の方に回転することを命令し得る。計量制御弁３０４はロッド前進位置に移動し得、加圧流体が流体源３０６からヘッド端部３１２へ流れること、および流体がロッド端部３１４から流体管路３２８を通ってタンク３１０へ流れることを可能にする。
【００９９】
ロッド３９２のヘッド部を押すヘッド端部３１２の加圧流体は、当技術分野で良く知られるように、ロッド３９２をシリンダ３９０から前進させ始め得る。バケット１２６が作業現場１１０の地面に当たると、バケット１２６が掘削する物質が、前進するロッド３９２に対して力をかけ得る。この力が原因でヘッド端部圧力はロッド圧力より上昇し得る。ヘッド端部圧力とロッド端部圧力との差が等しいおよび／または所定値を超えると、制御器３８２がタンク信号への接続を生成し得、そして第２方向制御弁３１８が開放し、ロッド端部３１４からの流体が第２油圧回路３０８を通ってタンク３１０へ流れることを可能にする。
【０１００】
図６は、上記の例を例示する。制御器３８２が、掘削サイクルの間、掘削機能を検出し、およびヘッド端部圧力が所定値だけロッド端部圧力を超えているとき、制御器３８２がタンク信号への接続を生成することに応答して第２方向制御弁３１８が開放する。計量制御弁３０４は掘削機能の間、ロッド前進位置にあり得る。「Ｈ」で標示された矢印は、ヘッド端部３１２への加圧流体の流れを示す。加圧流体は流体源３０６を出て、逆止弁３２０および流体管路３２２を通って計量制御弁３０４に流れる。加圧流体は計量制御弁３０４を通り、流体管路３２４を通り、そしてシリンダ組立体３０２のヘッド端部３１２に流れ込む。
【０１０１】
「Ｒ」で標示された矢印は、ロッド端部３１４からタンク３１０への流体の流れを示す。流体はシリンダ組立体３０２のロッド端部３１４から出て、流体管路３２８を通って計量制御弁３０４に流れる。流体は計量制御弁３０４を通ってタンク３１０に流れる。
【０１０２】
流体は同様にシリンダ組立体３０２のロッド端部３１４から出て、流体管路３２８および３３２を通り、第２方向制御弁３１８の入力ポートに流れる。制御器３８２がタンク信号への接続を生成し、および制御器３８２が掘削機能を検出し、計量制御弁３０４はロッド前進位置にあり、および／またはヘッド端部圧力はロッド端部圧力より大きいので、流体は第２方向制御弁３１８を通り、流体管路３３６および３４２を通ってタンク３１０に流れる。制御器３８２は投棄機能、計量制御弁３０４がロッド後退位置にあること、およびロッド端部圧力がヘッド端部圧力より大きいことを検出していないので、第１方向制御弁３１６は閉鎖位置に維持され得、ヘッド端部３１２からの流体は、第１方向制御弁３１６を通ってタンク３１０に流れない。
【０１０３】
掘削機１０６の別の例では、制御器３８２は、操作者が作業サイクルの間、操作者のコマンドを介して、作業器具、ブーム、およびスティックシリンダ１０２（または３０２）、１２８、１３０に投棄機能を命令していることを検出し得る。操作者が投棄機能を命令するとき、操作者は、バケット１２６内の物質をトラックまたは他の保持車両に投棄できるように、バケット１２６を持ち上げながらロッド１３２（３９２）が後退することを命令することによって、バケット１２６がキャブ１１８から外方へ回転することを命令し得る。計量制御弁３０４はロッド後退位置へ移動し得、加圧流体が流体源３０６からロッド端部３１４へ流れること、および流体がヘッド端部３１２から流体管路３２４を通ってタンク３１０へ流れることを可能にする。
【０１０４】
ロッド３９２のヘッド部を押すロッド端部３１４の加圧流体が、当技術分野で良く知られているように、ロッド３９２をシリンダ３９０の中に後退させ始め得る。典型的な投棄機能では、ロッドの後退は最初に、バケット１２６内の物質に作用する重力によって支援され得る。しかし、投棄機能の一部の間、バケット１２６内の物質の重力は、ロッド３９２をシリンダ３９０の中に後退させる油圧流体の力と反対になり得る。バケット１２６がこの状態に直面し、およびバケット１２６内の物質の重力が、後退するロッド３９２に対して力をかけるとき、ロッド端部圧力はヘッド端部圧力を超えて上昇し得る。ロッド端部圧力とヘッド端部圧力との差が等しいおよび／または所定値を超えるとき、制御器３８２はタンク信号への接続を生成し得、第１方向制御弁３１６が開放し得、ヘッド端部３１２からの流体が第２油圧回路３０８を通ってタンク３１０へ流れることを可能にする。
【０１０５】
図７は、上記の例を例示する。制御器３８２が作業サイクルの間投棄機能を検出し、ロッド端部圧力が所定値だけヘッド端部圧力を超えているとき、制御器３８２がタンク信号への接続を生成していることに応答して第１方向制御弁３１６は開放する。計量制御弁３０４は、投棄機能の間、ロッド後退位置にあり得る。「Ｒ」で標示された矢印は、ロッド端部３１４への加圧流体の流れを示す。加圧流体は流体源３０６を出て、逆止弁３２０および流体管路３２２を通って計量制御弁３０４へ流れる。加圧流体は計量制御弁３０４を通って、流体管路３２８を通って、そしてシリンダ組立体３０２のロッド端部３１４へ流れる。
【０１０６】
「Ｈ」で標示された矢印は、ヘッド端部３１２からタンク３１０への流体の流れを示す。流体はシリンダ組立体３０２のヘッド端部３１２から出て、流体管路３２４を通って計量制御弁３０４へ流れる。流体は計量制御弁３０４を通ってタンク３１０へ流れる。
【０１０７】
流体は同様にシリンダ組立体３０２のヘッド端部３１２を出て、流体管路３２６を通って、第１方向制御弁３１６の入力ポートに流れる。制御器３８２はタンク信号への接続を生成し、および制御器３８２は投棄機能を検出し、計量制御弁３０４はロッド後退位置にあり、および／またはロッド端部圧力はヘッド端部圧力を超えているので、流体は第１方向制御弁３１６を通り、流体管路３３４および３４２を通ってタンク３１０に流れる。制御器３８２は掘削機能、計量弁３０４がロッド前進位置にあること、およびヘッド端部圧力がロッド端部圧力より大きいことを検出していないので、第２方向制御弁３１８は閉鎖位置に維持され得、ロッド端部３１４からの流体は第２方向制御弁３１８を通ってタンク３１０に流れない。
【０１０８】
ロッド端部圧力とヘッド端部圧力との差の所定値（その値で制御器３８２はタンク信号への接続を生成する）は、機械１００の設計および利用パラメータに応じて設定され得る。ある所定値はバケット掘削に理想であり得るが、別の設定値がバケット投棄にとってより適切であり得る。他の機能を実行する他の器具は、異なる所定値を必要とし得る。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
バケット１２６内の物質の重力、物質をバケット１２６で掘削するために必要な力、または他の力が、抵抗型負荷を作業器具シリンダ組立体１０２にかけるとき、制限的に小さい断面領域を有する、作業機械シリンダ組立体１０２からタンクへ戻る流体の流体管路により、不必要なエネルギー損失が生じ得、および作業器具１１６の反応を遅らせるので生産性が低減され得る。非常に大きい断面領域を有する、作業機械シリンダ組立体１０２からタンクへ戻る流体の流体管路により、作業器具１１６の繊細な動きが必要とされる時に操作者に困難が生じ得、積載物の保持が困難になり得、および／または超過負荷の間、作業器具１１６の制御が難しくなり得る。
【０１１０】
次に図８を参照すると、機械１００の作業器具１１６を制御する方法４００が示されている。作業器具１１６は、ヘッド端部２１２、３１２およびロッド端部２１４、３１４を有する油圧シリンダ組立体１０２、２０２、３０２に動作可能に接続される。ヘッド端部２１２、３１２はヘッド端部圧力を含む。ロッド端部２１４、３１４はロッド端部圧力を含む。方法４００は、流体をヘッド端部２１２、３１２およびロッド端部２１４、３１４の一方から第１油圧回路２０１、３０１を介してタンク２１０、３１０へ向けること；作業器具１１６機能を命じること；ロッド端部圧力を検出すること；ヘッド端部圧力を検出すること；作業器具１１６機能、およびロッド端部圧力とヘッド端部圧力との差に応じてタンク制御信号への接続を生成すること；およびタンク信号への接続の生成に応じて、第１油圧回路２０１、３０１および第２油圧回路２０８、３０８を介して、流体をヘッド端部２１２、３１２およびロッド端部２１４、３１４の一方からタンク２１０、３１０へ向けることを含む。
【０１１１】
方法４００はステップ４０２で始まり、ステップ４０４へ進む。ステップ４０４において、流体はヘッド端部２１２、３１２およびロッド端部２１４、３１４の一方からタンク２１０、３１０へ向けられる。計量制御弁２０４、３０４がロッド前進位置にあるとき、流体はロッド端部２１４、３１４から流体管路２２８、３２８を通り、計量制御弁２０４、３０４を通り、流体管路２３０、３３０を通り、そしてタンク２１０、３１０へ向けられ得る。計量制御弁２０４、３０４がロッド後退位置にあるとき、流体はヘッド端部２１２、３１２から管路２２４、３２４を通り、計量制御弁２０４、３０４を通り、流体管路２３０、３３０を通り、そしてタンク２１０、３１０へ向けられ得る。方法はステップ４０６へ進む。
【０１１２】
ステップ４０６において、作業器具１１６機能が命じられる。作業器具１１６機能は、操作者インターフェース１８８、２８８、３８８を介して命じられ得る。他の実施形態では、作業器具１１６機能は、自動または半自動システムを介して命じられ得る。一実施形態では作業器具１１６はバケット１２６を含み得る。この実施形態では、作業器具１１６機能は、機械１００が作業サイクルを実行するとき、掘削機能または投棄機能を含み得る。制御器１８２、２８２、３８２は、掘削機能または投棄機能などの特定の作業器具１１６機能を検出するように構成され得る。方法４００はステップ４０８へ移動する。
【０１１３】
ステップ４０８において、ロッド端部圧力が検出される。ロッド端部２１４、３１４は、ロッド端部圧力を示すロッド端部圧力信号を生成するように構成されたロッド端部圧力センサ２８６、３８６を含み得る。制御器１８２、２８２、３８２は、ロッド端部圧力信号を受信するように構成され得る。方法４００はステップ４１０へ移動する。
【０１１４】
ステップ４１０において、ヘッド端部圧力が検出される。ヘッド端部２１２、３１２は、ヘッド端部圧力を示すヘッド端部圧力信号を生成するように構成されたヘッド端部圧力センサ２８４、３８４を含み得る。制御器１８２、２８２、３８２は、ヘッド端部圧力信号を受信するように構成され得る。方法４００はステップ４１２へ移動する。
【０１１５】
ステップ４１２において、制御器１８２、２８２、３８２は、作業器具１１６機能、およびロッド端部圧力とヘッド端部圧力との差に応じて、タンク信号への接続を生成する。作業器具１１６がバケット１２６を含みかつ作業器具１１６機能が掘削機能である一実施形態では、制御器１８２、２８２、３８２は、ヘッド端部圧力が所定値だけロッド端部圧力より大きいことに応じて、タンク信号への接続を生成し得る。作業器具１１６がバケットを含みかつ作業器具１１６機能が投棄機能である別の実施形態では、制御器１８２、２８２、３８２は、ロッド端部圧力が所定値だけヘッド端部圧力より大きいことに応じて、タンク信号への接続を生成し得る。方法４００はステップ４１４に移動する。
【０１１６】
ステップ４１４において、流体は、タンク信号への接続の生成に応じて、ヘッド端部２１２、３１２およびロッド端部２１４、３１４の一方から、第１油圧回路２０１、３０１および第２油圧回路２０８、３０８を介してタンク２１０、３１０へ向けられる。いくつかの実施形態では、流体は、タンク信号への接続の生成に応じて、ヘッド端部２１２、３１２またはロッド端部２１４、３１４から、方向制御弁２１８、３１６、３１８の開放を介して、タンク２１０、３１０へ向けられる。方法はステップ４１６へ移動し、終了する。
【０１１７】
前述の記載から、説明のために特定の実施形態を本書に記載したが、本書で特許請求される発明的特徴の趣旨または範囲から逸脱することなく、様々な修正または変更がなされてもよいことは認識されよう。他の実施形態は、明細書および図面、ならびに本書に開示される構成の実践を考慮することにより、当業者に明らかになろう。明細書および開示される例は単なる例示として考慮され、真の発明的範囲および趣旨は以下の請求項およびそれらの等価物によって示されていることが意図される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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