(57)【要約】  バルブ・スイッチ・ユニットは、電流など、機械式コントローラからの入力を検出するように構成されている検出器を有する。このバルブ・スイッチ・ユニットはまた、機械式コントローラからの入力が所定の閾値を超えた場合に、自動式コントローラと機械式コントローラの間で１つまたは複数のバルブの制御を切り替えるように構成されているスイッチング回路も有する。検出された電流が所定の閾値を超えたとき、この回路は、自動式コントローラから機械式コントローラに制御を切り替える。同様に、その電流が所定の閾値を下回ったとき、この回路は、自動式コントローラに戻すように制御を切り替える。
2010536090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力デバイスの間で１つまたは複数のバルブの制御を切り替えるための装置であって、
前記複数の入力デバイスのうちの第１のデバイスから信号を検出するように構成されているセンサと、
前記第１のデバイスからの前記信号が所定の閾値を超えた場合、前記複数の入力デバイスのうちの第２のデバイスから前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスに前記１つまたは複数のバルブの制御を切り替えるように構成されているスイッチング回路と
を備える装置。
【請求項２】
前記スイッチング回路が、
前記センサに結合され、前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスにダミー負荷を与えるように構成されている抵抗器と、
前記複数の入力デバイスのうちの前記第２のデバイスと前記１つまたは複数のバルブとの間に結合され、閉じているとき、信号が前記複数の入力デバイスのうちの前記第２のデバイスから前記１つまたは複数のバルブに流れることが可能になるように構成されている第１のスイッチと、
前記センサと前記１つまたは複数のバルブとの間に結合され、閉じているとき、信号が前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスから前記１つまたは複数のバルブに流れることが可能になるように構成されている第２のスイッチと
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スイッチング回路がさらに、
前記抵抗器に結合され、閉じているとき、前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスから前記抵抗器を通る信号に経路をもたらす第３のスイッチを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記センサが、電流を検出するように構成されている電流センサである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スイッチング回路がさらに、前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスからの前記信号が所定の閾値を下回った場合、前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスから前記複数の入力デバイスのうちの前記第２のデバイスに前記１つまたは複数のバルブの制御を切り替えるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の入力デバイスのうちの前記第１のデバイスが機械式コントローラであり、前記センサが、入力を示す前記機械式コントローラから、手動式コントローラからの前記機械式コントローラへの電流を検出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の入力デバイスが前記装置に並列に結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記センサが前記スイッチング回路に組み込まれている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
複数のコントローラで１つまたは複数のバルブを制御する方法であって、
バルブ・スイッチ・ユニットにおいて第１のコントローラから信号を検出することと、
検出された前記信号が所定の閾値を超えた場合、前記バルブ・スイッチ・ユニットにおいて判定することと、
前記信号が前記所定の閾値を超えた場合、第２のコントローラから前記第１のコントローラに１つまたは複数のバルブの制御を切り替えることと
を含む方法。
【請求項１０】
検出された前記信号が所定の閾値を下回った場合、前記バルブ・スイッチ・ユニットにおいて判定することと、
前記信号が前記所定の閾値を下回った場合、前記第１のコントローラから前記第２のコントローラに１つまたは複数のバルブの制御を切り替えることと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号が、検出された電流である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のコントローラにおいて第３のコントローラから受け取った制御信号を示す電流を前記バルブ・スイッチ・ユニットにおいて受け取ることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のコントローラが機械式コントローラであり、前記第２のコントローラが自動式コントローラである、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のコントローラが機械式コントローラであり、前記第２のコントローラが自動式コントローラであり、前記第３のコントローラが手動式コントローラである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のコントローラにダミー負荷を与えることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
第２のコントローラから前記第１のコントローラに１つまたは複数のバルブの制御を切り替えることが、
信号が前記第２のコントローラから前記１つまたは複数のバルブに流れるのを阻止することと、
信号を前記第１のコントローラから前記１つまたは複数のバルブに渡すことと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
信号が前記第２のコントローラから前記１つまたは複数のバルブに流れるのを阻止することが、第１のスイッチを開くことを含み、信号を前記第１のコントローラから前記１つまたは複数のバルブに渡すことが、第２のスイッチを閉じることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
１つまたは複数のバルブを制御するためのシステムであって、
バルブ・スイッチ・ユニットと、
前記バルブ・スイッチ・ユニットに結合され、手動制御信号を生成するように構成されている手動式コントローラと、
前記バルブ・スイッチ・ユニットに結合され、自動バルブ制御信号を前記バルブ・スイッチ・ユニットに与えるように構成されている自動式コントローラとを備え、
前記バルブ・スイッチ・ユニットが、前記手動式コントローラと前記自動式コントローラの間でバルブの制御を切り替えるように構成されている、システム。
【請求項１９】
前記手動式コントローラと前記バルブ・スイッチ・ユニットの間に結合され、前記手動式コントローラからの前記手動制御信号に基づいて、機械式コントローラの制御信号を前記バルブ・スイッチ・ユニットに与えるように構成されている機械式コントローラをさらに備え、
前記バルブ・スイッチ・ユニットがさらに、前記機械式コントローラから受け取った前記制御信号に基づいて、前記機械式コントローラと前記自動式コントローラの間で前記バルブの制御を切り替えるように構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、バルブ制御に関し、詳しくは自動誘導式の建設機械におけるバルブ・スイッチングに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設工事（例えば、道路舗装、地ならしなど）において、従来のシステムは、建設機械のいくつかの構成部品の自動制御を進んで使用している。例えば、地ならし機などの建設車両に搭載されていくつかの構成部品を作動させるバルブに対して自動制御を働かせることができる。自動制御が使用されている場合、障害物の存在下で、または処理するように自動式コントローラが構成されていない他の状況では、システムは手動制御機能を使用し、オペレータがバルブを制御する（例えば、コンバインを上げ、かつ／または下げるなど）ことを可能にする。
【０００３】
現在、自動化された建設機械には、バルブ制御に使用する際の基本構成が３つ存在する。これらの従来の構成を図１〜図３に示してある。このようなシステムの構成は公知であり、したがって、本発明によって改善される、このようなシステムの欠陥を明らかにするのに十分な程度に詳しく述べるに過ぎない。説明を簡単にするために、従来技術による図１〜図３の様々な構成において、類似の構成部品および／またはシステムが示されている場合、類似の構成部品および／またはシステムは、完全に同一でない場合でも、同じ参照符号で示されている。
【０００４】
図１は、従来のバルブ制御システム１００を示している。図１の従来構成では、機械式コントローラ１０２は、油圧系統１０６のバルブ１０４（例えば、電磁バルブ、バルブ・コントローラなどによるが、図示せず）を駆動する。油圧系統１０６は、上述した建設車両内の油圧系統でよく、バルブ１０４は、１つまたは複数のコンバインなどの上昇および／または下降を制御することができる。自動動作時には、機械式コントローラ１０２は、自動式コントローラ１０８から通信デバイス１１０を介して自動制御信号を受け取る。通信デバイス１１０は、一般に、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）シリアルバスなどのバスである。このバスは、ホスト・コントローラ（図示せず）を利用して、自動式コントローラから機械式コントローラに制御信号を伝送する。別に、この機械式コントローラは手動式コントローラ１１２から制御信号（例えば、電流）を受け取る。こうした制御信号は、手動ステアリング用コマンド（例えば、ステアリング・ホイール、ステアリング用コンソール、ジョイスティックなど）でのオペレータ入力を示す。機械式コントローラ１０２が手動式コントローラ１１２からこのような制御信号を受け取ったとき、機械式コントローラ１０２は自動式コントローラ１０８からの制御があっても優先する。従来のバルブ制御システム１００は比較的単純であるが、機械式コントローラ１０２の性能に依存している。自動式コントローラ１０８および手動式コントローラ１１２は、機械式コントローラ１０２を介してバルブ１０４に直列で接続されるので、自動制御信号が遅れる可能性があり、それにより性能が損なわれる。
【０００５】
図２は、従来のバルブ制御システム２００を示している。図２の従来構成では、自動式コントローラ１０８は、インターフェース点２０２において手動式コントローラ１１２からの制御信号を操作する。従来のバルブ制御システム１００と同様に、手動式コントローラ１１２および自動式コントローラ１０８からの制御信号が（インターフェース点２０２を介して）、機械式コントローラ１０２を通って直列で流れるので、自動制御信号が遅れる可能性がある。さらに、このような構成では、ステアリング干渉が問題となる可能性がある。例えば、機械式コントローラ１０２と手動式コントローラ１１２の電気的接続間でステアリング制御信号が流れるので、インターフェース点２０２をこの接続に物理的にスプライスしなければならず、それによりステアリング制御干渉が生じる。
【０００６】
図３は、従来のバルブ制御システム３００を示している。図３の従来構成では、バルブ１０４に加えて自動式制御バルブ３０２が油圧系統１０６に挿入される。自動式コントローラ１０８は自動式制御バルブ３０２を駆動し、一方、機械式コントローラ１０２は手動式コントローラ１１２からの手動制御入力によってバルブ１０４を駆動する。自動式コントローラ１０８と機械式コントローラ１０２が並列であるので、このようなシステムは、円滑な手動制御機能をもたらすが、従来のバルブ制御システム３００は、追加のバルブを使用するために、設置するのに時間がかかるとともに費用がかかり、障害をより受けやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、建設機械では、高い動的応答によって機械制御と自動制御との間でシームレスに切り替える、費用のかからない方法を提供することが依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、概して、機械式コントローラと自動式コントローラの間で１つまたは複数のバルブの制御を切り替えるための装置を対象とする。この装置は、機械式コントローラからの入力を検出するように構成されているセンサを有するバルブ・スイッチ・ユニット（ＶＳＵ）である。このバルブ・スイッチ・ユニットはまた、機械式コントローラからの入力が所定の閾値を超えた場合に、自動式コントローラから機械式コントローラに１つまたは複数のバルブの制御を切り替えるように構成されているスイッチング回路を有する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、バルブ・スイッチ・ユニットのスイッチング回路は、機械式コントローラからの電流を検出するための電流検出器（例えば、機械式コントローラからの入力を検出するように構成されているセンサ）を含む。検出された電流が所定の閾値を超えたとき、この回路は、自動式コントローラから機械式コントローラに制御を切り替える。同様に、その電流が所定の閾値を下回ったとき、この回路は、自動式コントローラに戻すように制御を切り替える。
【００１０】
本発明の上記その他の利点は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することにより、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来のバルブ制御システムを示す図である。
【図２】従来のバルブ制御システムを示す図である。
【図３】従来のバルブ制御システムを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバルブ制御システムを示す簡略化した構成図である。
【図５】本発明の一実施形態によるバルブ・スイッチ・ユニットの簡略化した構成図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるバルブ・スイッチ・ユニットを示す代表的な構成図である。
【図７】本発明の一実施形態による例示的なチャネル７００を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるバルブを制御する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、概して、バルブ制御に関し、詳しくは自動誘導式の建設機械におけるスイッチング・バルブ制御に関する。一般に、バルブ・スイッチ・ユニットを介して電磁バルブを駆動するために、自動式コントローラが機械式コントローラと並列に使用される。これにより、制御遅れが回避され、機械式コントローラにおけるインターフェース要件（例えば、機械プロトコル、信号レベルなど）に対処する必要がなくなる。この構成はまた、一般に、設置するのに従来の解決策より迅速で安価である。
【００１３】
図４は、本発明の一実施形態によるバルブ制御システム４００の簡略化した構成図を示している。バルブ制御システム４００は、建設機械、農業機械などの制御システムと一緒に使用し、かつ／またはそれらの制御システムに組み込むことができる。
【００１４】
バルブ制御システム４００は、バルブ・スイッチ・ユニット（ＶＳＵ）４０２を含む。バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、（例えば、電気的に、論理的に、インターフェースを介して、など）複数の入力デバイスに結合することができ、複数の入力デバイスから信号を受け取ることができる。少なくとも一実施形態では、入力デバイスは機械式コントローラ４０４および／または自動式コントローラ４０６である。同じ実施形態または代替実施形態においては、機械式コントローラ４０４は（例えば、電気的に、論理的に、インターフェースを介して、など）手動式コントローラ４０８に結合することができ、手動式コントローラ４０８から信号を受け取ることができる。
【００１５】
バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、図５、図６、図７に関して以下でさらに詳細に述べるように、１つまたは複数の電気回路部品を含むことができる。したがって、バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、機械式コントローラ４０４、自動式コントローラ４０６から、かつ／またはいくつかの実施形態においては手動式コントローラ４０８から直接的に、制御信号、電流などの信号を受け取ることができる場合がある。次いで、バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、油圧系統４１２におけるバルブ４１０に結合することができ、受け取った制御信号を示し、かつ／または受け取った制御信号に基づいて、制御信号を解釈し、バルブ４１０に伝送かつ／または転送することができる。図４に単一のバルブ４１０として示しているが、バルブ・スイッチ・ユニットは２つ以上のバルブ４１０に結合し制御することができる。
【００１６】
バルブ・スイッチ・ユニット４０２はさらに、（例えば、図５、図６、図７に関して以下で述べるように、１つまたは複数の電気的かつ／または電気機械的なスイッチ、リレーなどを使用して）受け取った制御信号のうちから選択するように適合することができ、対応する制御信号（例えば、バルブ制御信号、電流など）をバルブ４１０に渡すことができる。すなわち、バルブ・スイッチ４０２は、自動式コントローラ４０６から機械式コントローラ４０４にバルブ４１０の制御を切り替え、かつ／または機械式コントローラ４０４から自動式コントローラ４０６にバルブ４１０の制御を切り替えることができる。さらに、バルブ・スイッチ・ユニット４０２の動作を、図８の方法８００に関して以下で論じる。例示的なバルブ・スイッチ・ユニットを、図５および図６に関して以下でさらに詳細に論じる。
【００１７】
機械式コントローラ４０４は、周知のように、手動式コントローラ４０８から制御入力を受け取り、１つまたは複数のバルブを駆動することができる任意のコントローラである。実際の動作に当たっては、機械式コントローラ４０４は、車両（例えば、建設車両）の手動駆動および／またはステアリング制御および／または機械部品の位置決め（例えば、地ならし機でのブレードの位置決めなど）で利用されるコントローラでよい。手動式コントローラ４０８は、オペレータが、機械部品の位置決めおよび／またはステアリング制御用の機械（例えば、建設機械、建設車両など）に手動制御入力信号を与えることを可能にする、ステアリング・ホイール、ステアリング用コンソール、ジョイスティックなどの任意の機械制御入力デバイスでよい。
【００１８】
自動式コントローラ４０６は、周知のように、位置情報（例えば、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳなど）に基づいて自動制御信号を生成するように構成されているコントローラである。すなわち、自動誘導式の建設機械など、バルブ制御システム４００を使用するシステムを、衛星測位用受信機などからの受信位置情報に基づいて、自動制御信号によって誘導することができる。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態において、バルブ４１０は電磁バルブでよく、あるいは電磁バルブと同様に動作させることができる。すなわち、バルブ４１０は、油圧系統４１２においては、電磁バルブで電流を受け取ること、または受け取らないことで制御される電気機械的なバルブでよい。電磁バルブである閾値を超えた電流を受け取った（例えば、検出した）とき、バルブ４１０は、ある状態（例えば、開いた状態）に設定される。電流を受け取らなかったとき、またはある閾値より低い電流を受け取ったとき、バルブ４１０は、別の状態（例えば、閉じた状態）に設定される。このようにして、バルブ４１０は、電流（例えば、制御信号を）を受け取ること、または受け取らないことで制御される。
【００２０】
図４に示すように、機械式コントローラ４０４および自動式コントローラ４０６は並列に配置することができる。すなわち、バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、機械式コントローラ４０４および自動式コントローラ４０６から直接的にかつ／または実質的に同時に信号を受け取ることができる。このようにして、バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、従来の構成より容易に、機械式コントローラ４０４および自動式コントローラ４０６から制御信号を受け取り、処理し、かつ／または制御信号に基づいて作動することができる。例えば、機械式コントローラ４０４および自動式コントローラ４０６がバルブ・スイッチ・ユニット４０２に並列に接続された状態で、バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、機械式コントローラ４０４とバルブ４１０の間の接触（例えば、制御、電流の流れなど）を容易にすることができ、機械式コントローラ４０４とバルブ４１０の間の接触を切断し、自動式コントローラ４０６とバルブ４１０の間の接触を確立するために迅速に「切り替える」ことができる。バルブ・スイッチ・ユニット４０２は同様に、自動式コントローラ４０６とバルブ４１０の間の接触を切断し、機械式コントローラ４０４とバルブ４１０の間の接触を確立するために「切り替える」ことができる。このような構成では、バルブ４１０を制御することの優先権は、通常、機械式コントローラ４０４に与えられる。いくつかの実施形態では、手動式コントローラ４０８は、バルブ・スイッチ・ユニット４０２に直接接続することができ、それによって同様に自動式コントローラ４０６と並列になる。バルブ・スイッチ・ユニットが、このようにして結合されたとき、同様に手動式コントローラ４０８と自動式コントローラ４０６の間で「切り替える」ことができる。
【００２１】
図５は、本発明の一実施形態によるバルブ・スイッチ・ユニット５００の簡略化した構成図である。バルブ・スイッチ・ユニット５００は、バルブ・スイッチ・ユニット４０２と同様とすることができ、バルブ制御システム４００に使用することができる。バルブ・スイッチ・ユニット５００は、電気的または電気機械的なデバイスとして実施することができ、したがって１つまたは複数の集積回路、リレー、スイッチなどでよく、および／または１つまたは複数の集積回路、リレー、スイッチなどを含むことができる。
【００２２】
バルブ・スイッチ・ユニット５００は、複数のバルブ（例えば、図４のバルブ４１０）を制御することができる。複数のチャネル５０２ａ、５０２ｂ〜５０２ｎで（例えば、複数のチャネル５０２ａ、５０２ｂ〜５０２ｎから制御信号を受け取ることによって）バルブを制御することができる。各チャネル５０２ａ〜５０２ｎは、自動式コントローラ（図５でのＡＣ）（例えば、上記の図４の自動式コントローラ４０６）および機械式コントローラ（図５でのＭＣ）（例えば、上記の図４の機械式コントローラ４０４）から制御信号を受け取ることができ、１つまたは複数のバルブ（図５でのＶ）（例えば、上記の図４のバルブ４１０）に制御信号を出力することができる。このようにして、バルブ・スイッチ・ユニット５００は、様々なデバイスからの複数の入力と、様々なデバイスへの複数の出力とを有することができる。
【００２３】
チャネル５０２ａ〜５０２ｎは、マイクロプロセッサ５０４に結合することができる。マイクロプロセッサ５０４は、１つまたは複数の電源回路５０６、１つまたは複数の過電圧および／または過電流プロテクタ５０８、および１つまたは複数の通信デバイス５１０に結合することができる。これらの電気部品は周知であり、本発明に関する場合を除いて本明細書ではこれ以上詳しく論じない。もちろん、代替の構成を実施することもできる。いくつかの実施形態では、過電圧および／または過電流プロテクタ５０８は、チャネル５０２ａ〜５０２ｎのそれぞれに組み込み、かつ／または直接結合することができる。同じ実施形態または代替実施形態においては、チャネル５０２ａ〜５０２ｎは、通信デバイス５１０を介してバルブに接続することができる。
【００２４】
チャネル５０２ａ〜５０２ｎは、自動式コントローラと機械式コントローラの間でバルブの制御を切り替えるように構成されている電気的または電気機械的な構成部品でよく、および／または自動式コントローラと機械式コントローラの間でバルブの制御を切り替えるように構成されている電気的または電気機械的な構成部品を含むことができる。このようなチャネルの一実施形態を図７に関して以下で説明する。各チャネル５０２ａ〜５０２ｎは、コントローラ（例えば、図４の自動式コントローラ４０６および／または機械式コントローラ４０４）にとって完全に透過的であり得る。これは、偶発的なエラー状態信号を防止することができる。例えば、バルブ・スイッチ・ユニット４０２が漏れ電流を生じた場合、機械式コントローラ４０４が、切断されているバルブを誤ってトリガし、エラーモードに入る可能性がある。
【００２５】
マイクロプロセッサ５０４は、プログラム可能なデジタル式電子部品、マイクロコントローラ、集積回路などの任意の適切な電子部品でよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、電源回路５０６は、周知のようにバルブ・スイッチ・ユニット５００用のエネルギー供給ユニット（例えば、電源ユニット）でよい。代替実施形態では、電源回路５０６は、バルブ制御システム４００および／または建設車両の電源などの外部電源へのインターフェースまたは接続部としてもよい。
【００２７】
過電圧および／または過電流プロテクタ５０８は、アクティブな過電圧／電流回路、ツェナー・ダイオード、アバランシェ・ダイオード、トランシル、回路遮断器などの任意の適切な過電圧保護デバイスおよび／または過電流保護デバイスを組み込むことができる。
【００２８】
通信デバイス５１０は、通信用の任意の適切なデバイスでよい。いくつかの実施形態では、通信デバイス５１０は、ＲＳ４８５シリアルバス、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バスなどのシリアル通信デバイスでよい。
【００２９】
図６は、本発明の別の実施形態によるバルブ・スイッチ・ユニット６００の代表的な構成図を示している。バルブ・スイッチ・ユニット６００は、バルブ・スイッチ・ユニット５００および／またはバルブ・スイッチ・ユニット４０２と同様のものとすることができ、バルブ制御システム４００で使用することができる。バルブ・スイッチ・ユニット５００と同様に、バルブ・スイッチ・ユニット６００は、電気的または電気機械的なデバイスとして実施することができ、したがって１つまたは複数の集積回路、リレー、スイッチなどでよく、および／または１つまたは複数の集積回路、リレー、スイッチなどを含むことができる。したがって、バルブ・スイッチ・ユニット６００における類似の構成部品の特徴は、その実施をバルブ・スイッチ・ユニット５００に即して概略的に上述したので、これ以上詳しく論じない。
【００３０】
バルブ・スイッチ・ユニット６００は、通信バス６０２を介して、複数のバルブ（例えば、図４のバルブ４１０）から信号を受け取り、複数のバルブ（例えば、図４のバルブ４１０）に信号を伝送し、複数のバルブ（例えば、図４のバルブ４１０）を制御するように結合することができる。バルブ・スイッチ・ユニット６００はまた、通信バス６０２を介してバルブと通信するための、上記のバルブ・スイッチ・ユニット５００のチャネル５０２ａ〜５０２ｎと同様の複数のチャネル６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄ〜６０４ｎを含むことができる。各チャネル６０４ａ〜６０４ｎはまた、通信バス６０２を介して、自動式コントローラ（例えば、上記の図４の自動式コントローラ４０６）および機械式コントローラ（例えば、上記の図４の機械式コントローラ４０４）から制御信号を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、各チャネル６０４ａ〜６０４ｎはまた、手動式コントローラ（例えば、上記の図４の手動式コントローラ４０８）からも制御信号を受け取ることができる。言い換えれば、バルブ・スイッチ・ユニット６００は、通信バス６０２を介しての、様々なデバイスからの複数の入力と、様々なデバイスへの複数の出力とを有することができる。
【００３１】
チャネル６０４ａ〜６０４ｎは、それぞれ電流センサ６０６ａ〜６０６ｎとスイッチ（例えば、スイッチング回路）６０８ａ〜６０８ｎとを含むことができる。いくつかの実施形態では、電流センサ６０６ａ〜６０６ｎをスイッチ（例えば、スイッチング回路）６０８ａ〜６０８ｎに組み込むことができる。このような構成を、図７のチャネル７００に関して以下に示す。同じ実施形態または代替実施形態においては、各チャネル６０４ａ〜６０４ｎはまた、過電圧および／または過電圧プロテクタ６１０ａ〜６１０ｎも含むことができる。
【００３２】
チャネル６０４ａ〜６０４ｎは、マイクロプロセッサ６１２に結合することができる。マイクロプロセッサ６１２は、電源回路６１４に結合することができ、この電源回路６１４は、通信バス６０２に結合された過電圧プロテクタ６１６によって過電圧保護される。マイクロプロセッサ６１２はまた、１つまたは複数の通信デバイス６２０を介して通信バス６０２に直列で結合されたアイソレータ・スイッチ６１８にも結合することができる。
【００３３】
通信バス６０２は、周知のように、電気的バスまたは電気コネクタ（例えば、多ピンコネクタ）でよい。したがって、通信バス６０２に直接的にかつ／または間接的に結合された構成部品間で、通信、制御信号、電力、電流などを受け渡しすることができる。少なくとも一実施形態では、通信バス６０２は４０ピンＩ／Ｏコネクタである。
【００３４】
電流センサ６０６ａ〜６０６ｎは、（例えば、バルブ、自動式コントローラ、機械式コントローラなどから）電流を検出するように構成されている任意のデバイスまたはデバイスの組合せとすることができ、スイッチ６０８ａ〜６０８ｎ、マイクロプロセッサ６１２、またはバルブ・スイッチ・ユニット６００に関連する他の任意のデバイスで使用される比例信号を生成することができる。
【００３５】
スイッチ６０８ａ〜６０８ｎは、チャネル６０４ａ〜６０４ｎでかつ／またはバルブ・スイッチ・ユニット６００内の他の場所で信号（例えば、通信信号、電流など）の流れを変えるために使用される任意のスイッチ、ゲート、または同様のデバイスもしくはデバイスの組合せでよい。このようにして、スイッチ６０８ａ〜６０８ｎを使用して、自動式コントローラから機械式コントローラに、またその逆の場合も同様にバルブの制御を切り替えることができる。すなわち、スイッチ６０８ａ〜６０８ｎにより、具体的にチャネル６０４ａ〜６０４ｎを通して、また全般的にバルブ・スイッチ・ユニット６００を通して電流を送ることが容易になる。
【００３６】
図７は、本発明の一実施形態による例示的なチャネル（例えば、回路）７００を示している。チャネル７００は、チャネル５０２ａ〜ｎおよびチャネル６０４ａ〜ｎと同様とすることができる。すなわち、チャネル７００の構成を備える回路を、チャネル５０２ａ〜ｎおよびチャネル６０４ａ〜ｎのうちの１つまたは複数のものとして、または一緒に使用することができる。同様に、以下で電気回路として説明するが、チャネル７００を、いくつかの電気的かつ／または電気機械的なデバイスにわたって実施することができる。したがって、「スイッチング回路」という一般的な用語は、チャネル７００、ならびにチャネル７００の機能を果たすために使用される他の任意のデバイス、またはロジックおよび／もしくはデバイスの組合せに等しく当てはまる。さらに、抵抗器、インダクタ、コンデンサ、伝送線、電圧源、電流源、スイッチなど電気的かつ／または電子的な素子および／または構成部品の任意の適切な組合せを、このようなスイッチング回路および／またはチャネルを形成する際に使用することができる。さらにまた、チャネル７００を、１つまたは複数の集積回路、プリント基板などとして実施することができる。当業者であれば、本明細書に記載し、図７に示した、チャネル７００の設計の様々な実装形態を理解するであろう。
【００３７】
チャネル７００は、スイッチ７０４に結合された自動式コントローラの入力端７０２を含む。スイッチ７０４が閉じているとき、自動式コントローラの入力端７０２は、バルブの出力端７０６に直接アクセスできる。すなわち、電流および／または他の信号は、自動式コントローラ（例えば、図４の自動式コントローラ４０６）から自動式コントローラの入力端７０２を通り、閉じたスイッチ７０４を渡り、バルブの出力端７０６を介してバルブ（例えば、図４のバルブ４１０）に流れることができる。
【００３８】
チャネル７００はまた、電流センサ７１０に結合された機械式コントローラの入力端７０８も含む。少なくとも一実施形態では、電流センサ７１０は抵抗器でよい。同じ実施形態または代替実施形態においては、電流センサ７１０は、機械式コントローラ（例えば、図４の機械式コントローラ４０４）から機械式コントローラの入力端７０８を介して電流を検知することができる。電流センサ７１０は、検知された電流に応答して、信号をオペアンプ７１２に送ることができ、オペアンプ７１２は信号を増幅し、それを信号調整器７１４に転送することができる。
【００３９】
電流センサ７１０は、ダミー抵抗器７１６に結合され、ダミー抵抗器７１６はスイッチ７１８に結合される。スイッチ７１８が閉じているとき、ダミー抵抗器７１６は機械式コントローラの入力端７０８からの入力にダミー負荷を与える。これにより、スイッチ７２２が開き、スイッチ７０４が閉じているとき（例えば、自動式コントローラの入力端７０２からバルブの出力端７０６に電流が流れているとき）の電流の経路がもたらされる。ドライバ７２０は、信号調整器７１４に結合し、かつ／または信号調整器７１４から信号を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、ドライバ７２０は、信号調整器７１４の構成部品として実施することができる。同じ実施形態または代替実施形態においては、ドライバ７２０は、電流センサ７１０、および／または電流センサ７１０とドライバ７２０との間の他の任意の適切な中継デバイスに直接結合し、かつ／または電流センサ７１０および／またはその中継デバイスから信号を受け取ることができる。ドライバ７２０はさらに、スイッチ７０４、７２２、および／または７１８に結合することができ、スイッチ７０４、７２２、および／または７１８と通信する（例えば、スイッチング信号を渡す、など）ように適合することができる。
【００４０】
実際の応用においては、チャネル７００の例示的な動作を下記に説明することができる。最初に、スイッチ７０４をＯＮとする（例えば、閉じている）ことができ、それにより自動式コントローラが、自動式コントローラの入力端７０２からスイッチ７０４を通ってバルブの出力端７０６までの経路を介して直接バルブを制御することが可能になる。この最初の状態では、スイッチ７２２はＯＦＦ（例えば、開いている）であり、それにより漏れ電流またはトリクル電流があれば、それが機械式コントローラの入力端７０８からバルブの出力端７０６に流れるのが阻止される。スイッチ７１８をＯＮとする（例えば、閉じている）ことができ、それにより、上述したように、ダミー抵抗器７１６が機械式コントローラの入力端７０８からの入力にダミー負荷および電流経路をもたらすことができる。
【００４１】
機械式コントローラ（例えば、機械式コントローラ４０４など）がバルブを駆動させようとしたとき、増加した電流が、機械式コントローラの入力端７０８、電流センサ７１０、オペアンプ７１２、および信号調整器７１４を通って流れることになる。このようにして、増加した電流は検出されることになり、信号調整器は信号をドライバ７２０に送って各スイッチを逆にする。すなわち、ドライバはスイッチング信号を送って、スイッチ７０４を開き、スイッチ７１８を開き、スイッチ７２２を閉じる。
【００４２】
機械式コントローラの入力端７０８から電流センサ７１０を通って流れる電流が、所定の（例えば、ユーザによってプログラムされた、など）閾値を下回った場合、信号調整器７１４およびドライバ７２０は再びスイッチ７０４、７１８、および７２０を逆にするように連動して動作する。
【００４３】
図８は、バルブを制御する方法８００の流れ図である。この制御されるバルブは、図４でのバルブ制御システム４００のバルブ４１０でよい。話を簡単にするために、方法８００を、バルブ制御システム４００、バルブ・スイッチ・ユニット６００、およびチャネル７００に関して概略的に論じる。バルブ・スイッチ・ユニット５００およびバルブ・スイッチ・ユニット６００ならびにチャネル７００の例示の具体的な諸実施形態は、方法８００の様々な機能を実施するために使用することができる構造を表すが、本発明はこうした例に限られていない。この方法はステップ８０２から開始する。
【００４４】
一般に、通常の動作中、バルブ制御システム４００を使用する機械を、自動式コントローラ４０６で制御することができる。すなわち、バルブ・スイッチ・ユニット４０２を切り替えて、制御信号（例えば、電流）が自動式コントローラ４０６からバルブ４１０に流れることが可能になるようにすることができる。チャネル７００を使用する一実施形態では、スイッチ７０４を閉じて、電流が自動式コントローラの入力端７０２からバルブの出力端７０６に流れることが可能になるようにすることができ、スイッチ７２２を開いて、信号が機械式コントローラの入力端７０８からバルブの出力端７０６に流れるのを阻止することができる。
【００４５】
ステップ８０４で、バルブ・スイッチ・ユニット４０２において信号を検出する。少なくとも一実施形態では、この信号は機械式コントローラ４０４からの電流である。例えば、バルブ・スイッチ・ユニット６００では電流センサ６０６ａ〜ｎで、あるいはチャネル７００では電流センサ７１０を介して電流を検出することができる。
【００４６】
ステップ８０６で、検出された信号が所定の閾値を超えたか、所定の閾値を下回ったか、あるいは所定の閾値の範囲（例えば、上方の閾値と下方の閾値の間）を維持しているかどうかに関する判定が行われる。検出された信号が所定の閾値（例えば、所定の電流）を超えていないか、あるいは所定の閾値を下回っていない場合、その方法は制御をステップ８０４に戻して、信号を検出し続け、自動式コントローラ４０６はバルブ４１０を駆動することになる。検出された信号が所定の閾値を超えた場合、対応する信号が送られ、その方法はステップ８０８へ進む。例えば、機械式コントローラの入力端７０８で受け取られ、電流センサ７１０で検出された電流が所定の電流レベルを超えた場合、対応する信号がチャネル７００の全体にわたって送られる。信号が所定の閾値を下回った場合、下記にさらに詳細に説明するように、対応する信号が送られ、その方法はステップ８１０に進む。例えば、機械式コントローラの入力端７０８で受け取られ、電流センサ７１０で検出された電流が所定の電流レベルを下回った場合、対応する信号がチャネル７００の全体にわたって送られる。
【００４７】
ステップ８０６である閾値を超えたことを示す信号に応答して、ステップ８０８で制御が切り替えられる。バルブ・スイッチ・ユニット４０２によって、自動式コントローラ４０６から機械式コントローラ４０４に制御を切り替えることができる。チャネル７００を使用する一実施形態では、所定の閾値を超えた電流を検出したとき、スイッチ７０４を開くことができ、それにより信号が自動式コントローラの入力端７０２からバルブの出力端７０６に流れるのが阻止される。実行可能な限り同時に、スイッチ７２２を閉じて、信号（例えば、電流）が機械式コントローラの入力端７０８からバルブの出力端７０６に流れることが可能になるようにすることができる。したがって、自動式コントローラ４０６から機械式コントローラ４０４にバルブ４１０の制御を切り替えることができる。もちろん、自動式コントローラ４０６から機械式コントローラ４０４にバルブ４１０の制御を切り替える際に他の回路および／または方法を使用することができる。
【００４８】
ステップ８０６である閾値を下回ったことを示す信号に応答して、ステップ８１０でバルブ４１０の制御が切り替えられる。バルブ・スイッチ・ユニット４０２によって、自動式コントローラ４０６から機械式コントローラ４０４に制御を切り替えることができる。チャネル７００を使用する一実施形態では、所定の閾値を下回った電流を検出したとき、スイッチ７０４を閉じることができ、それにより信号が自動式コントローラの入力端７０２からバルブの出力端７０６に流れることが可能になる。実行可能な限り同時に、スイッチ７２２を開いて、信号（例えば、電流）が機械式コントローラの入力端７０８からバルブの出力端７０６に流れるのを防ぐようにすることができる。したがって、機械式コントローラ４０４から自動式コントローラ４０６にバルブ４１０の制御を切り替えることができる。もちろん、機械式コントローラ４０４から自動式コントローラ４０６にバルブ４１０の制御を切り替える際に他の回路および／または方法を使用することができる。
【００４９】
方法８００の諸方法ステップを他の順序において実行できることも理解できる。本明細書では、自動式コントローラ４０６から機械式コントローラ４０４にバルブ４１０の制御を切り替え、機械式コントローラ４０４から自動式コントローラ４０６にバルブ４１０の制御を切り替えるときの方法８００を論じる。もちろん、すでに制御が機械式コントローラ４０４に設定されている（例えば、制御信号が、バルブ・スイッチ・ユニット４０２によって機械式コントローラ４０４からバルブ４１０に渡されている）場合、別の順序で諸方法ステップを実行することができる。このようにして、バルブ・スイッチ・ユニット４０２は、機械式コントローラ４０４から自動式コントローラ４０６に、またその逆の場合も同様にバルブ４１０の制御を切り替えることができる。この方法８００はステップ８１２で終了する。
【００５０】
上記の詳細な説明は、あらゆる点で例示的かつ典型的であるが、限定的なものではないと理解すべきであり、本発明の本明細書で開示する範囲は、詳細な説明からではなく、特許法で認められている十分な広さにしたがって解釈される特許請求の範囲から決定すべきである。本明細書に示し記載する諸実施形態は、本発明の諸原理の例示的なものに過ぎず、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者によって様々な修正を実施することができることを理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、他の様々な特徴の組合せを実施することができる。
【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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