(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフトクレーン用の制御システムであって、
液圧ポンプで駆動され、液圧閉ループによって前記ポンプに接続された、ホイストアクチュエータと、
係合状態及び非係合状態を有するブレーキ機構と、
前記閉ループ内の圧力と前記ホイストアクチュエータ及び前記ポンプの速度とを検出して、それらを指示する信号を出力するように動作するホイストシステムセンサと、
操作指令を表す信号を出力するように動作可能な操作制御センサと、
前記ブレーキ機構、前記ホイストシステムセンサ、前記ポンプ及び前記操作制御センサに結合されたプログラマブルコントローラと、を有し、
前記プログラマブルコントローラは、前記ホイストシステムセンサ及び操作制御センサによって出力される信号に基づいて前記ポンプ及び前記ブレーキ機構を操作すべく、これらに信号を出力するように動作するルーチンを実行するようになっており、
前記ルーチンは、前記ブレーキ機構が係合状態にあって、操作制御センサが、ホイストが動作するのが望ましいと指示しており、かつ、検出されたシステム圧力が負荷によって生じた圧力よりも低いときに、前記ポンプに第１のポンプ制御電流信号ｉpを出力するように動作する圧力モードを含み、
前記ポンプ制御電流信号ｉpは、検出されたシステム圧力と負荷によって生じた圧力の差を指示する誤差信号にしきい値Ｉ0を加えることによって決定され、
前記しきい値Ｉ0は、前記ポンプからの流れを開始させるためのポンプ指令である定数であって、次の手順によって決定される、ことを特徴とする前記制御システム。
Ａ．前記制御システムのポンプ速度を最大ポンプ駆動速度に設定し、
Ｂ．無負荷状態よりも所定の圧力上昇を達成するようにポンプに指令し、
Ｃ．結果として得られるポンプ指令を「しきい値Ｉ0」とする。
【請求項２】
前記ルーチンは、前記圧力モードとは同時に成立しない動作モードを更に有し、
前記動作モード中、前記ブレーキ機構が非係合状態のとき、前記プログラムコントローラは、第２のポンプ制御電流信号ｉpを前記ホイストに出力するように動作し、
操作制御センサは所望のホイスト動作を指示し、
前記第２のポンプ制御電流信号ｉpは、アクチュエータ速度指令値Ｎcと実際のアクチュエータ速度値Ｎaの差を指示する誤差信号にフィードフォワード値Ｉffを加えることによって決定される、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記フィードフォワード値Ｉffは、しきい値Ｉ0と、与えられた負荷によって生じた圧力及びポンプ駆動速度に対応するシステム漏れをカバーするのに必要なポンプユニット増分値Ｉ1Ｋ0と、指令されたアクチュエータ速度にするのに必要なポンプ制御電流増分信号Ｉncと、を加えることによって計算される、請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記ポンプユニット増分値Ｉ1Ｋ0は、前記プログラマブルコントローラのメモリに記憶された対照表から決定されたＩ1と、前記ホイストの動作中に決定された漏れ定数Ｋ0とを更に含む、請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
閉ループ液圧システムで駆動されるホイストと、そのホイストを操作するための信号を出力する制御素子と、を有するリフトクレーンに用いられる制御システムにおいて、
前記閉ループ液圧システム内のポンプを動作させるべく、このポンプにポンプ制御電流信号ｉpを出力するように動作するルーチンを実行するプログラマブルコントローラを有し、
前記ルーチンは、互いに同時には成立しないようになっている圧力モードと動作モードとを有し、前記圧力モードは、システム圧力を負荷による圧力と等しくするために必要なポンプ制御電流信号ｉpを計算し、前記動作モードは、ホイストアクチュエータが指令速度に到達するのに必要なポンプ制御電流信号ｉpを計算し、
前記圧力モードでは、前記ポンプ制御電流信号ｉpは、検出されたシステム圧力と負荷によって生じた圧力の差を指示する誤差信号にしきい値Ｉ0を加えることによって決定され、
前記しきい値Ｉ0は、前記ポンプからの流れを開始させるためのポンプ指令である定数であって、次の手順によって決定される、ことを特徴とする前記制御システム。
Ａ．前記制御システムのポンプ速度を最大ポンプ駆動速度に設定し、
Ｂ．無負荷状態よりも所定の圧力上昇を達成するようにポンプに指令し、
Ｃ．結果として得られるポンプ指令を「しきい値Ｉ0」とする。
【請求項６】
前記ルーチンは、前記圧力モード及び動作モードと同時には成立しないニュートラルモードを更に有し、そのニュートラルモードは前記ポンプ制御電流信号ｉpをゼロに減らすものである、請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
閉ループ液圧システムによってポンプに接続されたホイストアクチュエータで駆動される少なくとも一つのホイストと、そのホイストを操作するための信号を出力する制御素子と、を有するリフトクレーンに用いられる前記ホイストの操作のための制御システムにおいて、
前記ポンプ及びブレーキ機構に結合され、前記ホイストアクチュエータが前記ホイストの動作を前記制御素子に応答して定めるように制御するルーチンを含むプログラマブルコントローラと、
前記コントローラに結合され、前記ホイストの状態についての情報を前記コントローラに供給するセンサであって、前記閉ループ液圧システム内の圧力と前記ホイストアクチュエータ及びポンプの速度とを検出できる前記センサと、を有し、
前記プログラマブルコントローラが実行する前記ルーチンは、操作員が前記ホイストの動作を指令し、前記ブレーキ機構が係合状態にあり、且つ、前記閉ループ液圧システムの圧力が負荷による圧力と等しくないときに、前記ホイストの動作を監視し且つ可能にするようになっている圧力モードを含み、
前記圧力モードでは、ポンプ制御電流信号ｉpは、検出されたシステム圧力と負荷によって生じた圧力の差を指示する誤差信号にしきい値Ｉ0を加えることによって決定され、
前記しきい値Ｉ0は、前記ポンプからの流れを開始させるためのポンプ指令である定数であって、次の手順によって決定される、ことを特徴とする前記制御システム。
Ａ．前記制御システムのポンプ速度を最大ポンプ駆動速度に設定し、
Ｂ．無負荷状態よりも所定の圧力上昇を達成するようにポンプに指令し、
Ｃ．結果として得られるポンプ指令を「しきい値Ｉ0」とする。
【請求項８】
前記プログラマブルコントローラが実行する前記ルーチンは操作員が前記ホイストの動作を指令し且つブレーキ機構が非係合状態であるときに、前記ホイストの操作を監視し且つ可能にする動作モードを更に含む、請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記プログラマブルコントローラが実行する前記ルーチンは、操作員が動作停止を指令したときに、前記ホイストの動作を監視し且つ可能にするニュートラルモードを含む、請求項７に記載の制御システム。
【請求項１０】
リフトクレーン用の制御システムであって、
液圧ポンプで駆動され、液圧閉ループによって前記ポンプに接続された、ホイストアクチュエータと、
係合状態及び非係合状態を有する負荷保持装置と、
前記閉ループ内の圧力と前記ホイストアクチュエータ及び前記ポンプの速度とを検出して、それらを指示する信号を出力するように動作するホイストシステムセンサと、
操作指令を表す信号を出力するように動作する操作制御センサと、
前記負荷保持装置、前記ホイストシステムセンサ、前記ポンプ及び前記操作制御センサとに結合されたプログラマブルコントローラと、を有し、
前記プログラマブルコントローラは、前記ホイストシステムセンサ及び操作制御センサによって出力される信号に基づいて前記ポンプ及び前記負荷保持装置を操作すべく、これらに信号を出力するように動作するルーチンを実行するようになっており、
前記ルーチンは、前記負荷保持装置が係合状態にあって、操作制御センサが、ホイストが動作するのが望ましいと指示しており、且つ、検出されたシステム圧力が負荷によって生じた圧力よりも低いときに、前記ポンプに第１のポンプ制御電流信号ｉpを出力するように動作する圧力モードを含み、
前記ポンプ制御電流信号ｉpは、検出されたシステム圧力と負荷によって生じた圧力の差を指示する誤差信号にしきい値Ｉ0を加えることによって決定され、
前記しきい値Ｉ0は、前記ポンプからの流れを開始させるためのポンプ指令である定数であって、次の手順によって決定される、ことを特徴とする前記制御システム。
Ａ．前記制御システムのポンプ速度を最大ポンプ駆動速度に設定し、
Ｂ．無負荷状態よりも所定の圧力上昇を達成するようにポンプに指令し、
Ｃ．結果として得られるポンプ指令を「しきい値Ｉ0」とする。
【請求項１１】
前記ルーチンは、前記圧力モードとは同時に成立しない動作モードを更に有し、
前記動作モード中、前記負荷保持装置が非係合状態のとき、前記プログラムコントローラは第２のポンプ制御電流信号ｉpを前記ホイストに出力するように動作し、
操作制御センサは所望のホイスト動作を指示し、
前記第２のポンプ制御電流信号ｉpは、アクチュエータ速度指令値Ｎcと実際のアクチュエータ速度値Ｎaの差を指示する誤差信号にフィードフォワード値Ｉffを加えることによって決定される、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記フィードフォワード値Ｉffは、しきい値Ｉ0と、与えられた負荷によって生じた圧力及びポンプ駆動速度に対応するシステムの漏れをカバーするのに必要なポンプユニット増分値Ｉ1Ｋ0と、指令されたアクチュエータ速度を作るのに必要なポンプ制御電流増分信号Ｉncと、を加えることによって計算される、請求項１１に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記ポンプユニット増分値Ｉ1Ｋ0は、前記プログラマブルコントローラのメモリに記憶された対照表から決定された値Ｉ1と、前記ホイストの動作中に決定される漏れ定数Ｋ0とを更に含む、請求項１２に記載の制御システム。
【請求項１４】
閉ループ液圧システムによってポンプに接続されたホイストアクチュエータで駆動される少なくとも一つのホイストと、そのホイストを操作するための信号を出力する制御素子と、を有するリフトクレーンに用いられる前記ホイストの操作のための制御システムにおいて、
前記ポンプ及び負荷保持装置に結合され、前記ホイストアクチュエータが前記ホイストの動作を前記制御素子に応答して定めるように制御するルーチンを含むプログラマブルコントローラと、
前記コントローラに結合され、前記ホイストの状態についての情報を前記コントローラに供給するセンサであって、前記閉ループ液圧システム内の圧力と前記ホイストアクチュエータ及びポンプの速度とを検出できる前記センサと、を有し、
前記プログラマブルコントローラが実行する前記ルーチンは、操作員が前記ホイストの動作を指令し、前記負荷保持装置が係合状態にあり、且つ、前記閉ループ液圧システムの圧力が負荷による圧力と等しくないときに、前記ホイストの動作を監視し且つ可能にするようになっている圧力モードを含み、
前記圧力モードでは、ポンプ制御電流信号ｉpは、検出されたシステム圧力と負荷によって生じた圧力の差を指示する誤差信号にしきい値Ｉ0を加えることによって決定され、
前記しきい値Ｉ0は、前記ポンプからの流れを開始させるためのポンプ指令である定数であって、次の手順によって決定される、ことを特徴とする前記制御システム。
Ａ．前記制御システムのポンプ速度を最大ポンプ駆動速度に設定し、
Ｂ．無負荷状態よりも所定の圧力上昇を達成するようにポンプに指令し、
Ｃ．結果として得られるポンプ指令を「しきい値Ｉ0」とする。
【請求項１５】
前記プログラマブルコントローラが実行する前記ルーチンは、
前記操作員が前記ホイストの動作を指令し且つ負荷保持装置が非係合状態であるときに、前記ホイストの操作を監視し且つ可能にする動作モードを更に含む、請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１６】
前記プログラマブルコントローラが実行する前記ルーチンは、
操作員が動作停止を指令したときに、前記ホイストの動作を監視し且つ可能にするニュートラルモードを更に含む、請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１７】
前記負荷保持装置はブレーキ機構である、請求項１４に記載の制御システム。
【請求項１８】
前記負荷保持装置は負荷保持弁である、請求項１４に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リフトクレーンに関し、更に詳細には、リフトクレーン用の改良された制御及び液圧システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
リフトクレーンは、重建設機械の一種であって、上向きに延びたブームを有し、負荷が引込み可能なケーブルによって前記ブームから支持され又は取扱われる。
ブームは、リフトクレーンの上部部材(upper works)に取り付けられている。この上部部材は通常、リフトクレーンの下部部材の上で回転可能になっている。リフトクレーンが移動できる場合には、下部部材は一対のクローラ（トラックとも呼ぶ）を有する。ブームは、ケーブル又はシリンダによって上昇したり下降したりする。又、上部部材はブームケーブルが巻かれるドラムも有する。さらにもう一つのドラム（ホイストドラムと呼ばれる）があり、これは、ブームから負荷を上昇させたり下降させたりするのに使用されるケーブル用に使用される。さらに、通常、第２のホイストドラム（ホイップホイストドラムとも呼ばれる）が第１のホイストドラムの後方に配置される。ホイップホイストドラムは、独立に又は第１のホイストと関連して使用される。吊上げ、クラムシェル(clamshell)、ドラグライン(dragline)等のために、種々のケーブルアタッチメントが使用される。これらのドラムやケーブル、そして、ブーム、クラムシェル等のアタッチメントの組合せのそれぞれは、リフトクレーンの機械サブシステムと考えられる。ガントリ、トラック、釣合い重り、安定化、釣合わせ、スウィング（下部部材に対する上部部材の相対的な回転）の操作のためには、さらに付加的な機械サブシステムが含まれることもある。これらに加えて、さらなる機械サブシステムが与えられることもある。
【０００３】
上部部材の一部として運転室が備えられ、そこから操作員がリフトクレーンを制御できる。多数の制御デバイス、例えばレバー、ハンドル、つまみ及びスイッチが操作員の運転室に備えられ、それらによって、リフトクレーンの種々の機械サブシステムを制御することができる。リフトクレーンを使用するためには、操作員の側に高度な技量と集中力が要求され、操作員は、ルーチン操作のために、種々の機械システムを同時に操縦し、これら全体を調和させなければならない。
【０００４】
リフトクレーンの駆動システムの最も一般的な形式は、摩擦クラッチと液圧の二つである。前者の形式では、リフトクレーンの種々の機械サブシステムはクラッチによって接続される。これは、リフトクレーンエンジンによって駆動される駆動シャフトを摩擦係合させるものである。摩擦クラッチリフトクレーンの設計は、一般的には、液圧式のリフトクレーンの設計よりも古いと考えられている。
【０００５】
液圧式のシステムでは、エンジンが液圧ポンプを駆動し、液圧ポンプが各個別の機械サブシステムに関係するアクチュエータ（例えばモータ又はシリンダ）を駆動する。液圧モータで駆動されるホイストは停止(parking)用ブレーキを使用する。シリンダによって駆動されるホイストは、停止機構として負荷保持弁を使用する。アクチュエータは液圧力を機械力に変換し、それによって、リフトクレーンの機械サブシステムを動かす。
【０００６】
建設機械で使用される液圧システムは開ループと閉ループの２種類に分けられる。ほとんどの液圧リフトクレーンは、主として、開ループ液圧システムを使用している。開ループシステムでは、液圧流体はポンプで(高圧力で)アクチュエータに送り込まれる。液圧流体は、アクチュエータで使用された後、ポンプで再循環される前に、(低圧力で)リザーバに戻される。流体がポンプで再循環される前の部分で、リザーバがアクチュエータからの戻り流路に沿って介在することから、このループは「開いている」と考えられる。開ループシステムはアクチュエータ速度を弁によって制御する。典型的には、操作員は弁を、アクチュエータに部分的な流れを生じさせる設定になるように調整し、それによって、アクチュエータ速度を制御する。アクチュエータのどちら側にも流れを供給できるように弁を調整することができ、それによって、アクチュエータの方向を逆にすることもできる。
【０００７】
一方、閉ループシステムでは、アクチュエータからの戻り流れはポンプに直接戻る。このため、ループは「閉じている」と考えられる。閉ループシステムでは、ポンプ出力を変えることによって速度と方向を制御する。
【０００８】
開ループシステムは、いくつかの要因から、閉ループシステムよりも一般に好ましいとされてきた。開ループシステムでは、各アクチュエータに流れるポンプ流量を調整(meter)する弁を使用することによって、単一のポンプだけで、比較的独立な複数の機械サブシステムを駆動することができる。又、ポンプが戻り流れを供給源流体として直接頼らないので、シリンダその他の流体を溜める機器を容易に操作することができる。通常、単一のポンプが数個の機械サブシステムを駆動することから、リフトクレーンのポンプ容量の大部分を単一の機械サブシステムに集中させることも容易である。システムに付加的機械サブシステムを追加することも容易である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、開ループシステムには、閉ループシステムに比べて重大な欠点がある。その最も重大な欠点は効率が悪いことである。リフトクレーンでは、しばしば、一つの機械サブシステムは全負荷状態で、他の機械サブシステムは無負荷状態で、しかも両方が全速力で回転することが要求される。例えば、クラムシェル、グラプル(grapple)、水平引き込み(level-luffing)等の操作でそのような要求がある。単一のポンプを有する開ループシステムは、全負荷の機械サブシステムを駆動するのに十分な圧力を維持しなければならない。従って、無負荷の機械サブシステムへの流れでは、無負荷の流れと不要な圧力との積に相当する量のエネルギが無駄になる。
【００１０】
開ループシステムでは、許容される操作に必要な弁の部分にもエネルギの損失がある。例えば、典型的な負荷検出の開ループシステム（リフトクレーン用の最も高効率の開ループシステム）における主制御弁は、負荷流れに300〜400ＰＳＩ(1.5〜2MPa)を乗じた値に等しいエネルギを散逸する。負荷保持に必要な釣合わせ弁は、典型的には、500〜2000ＰＳＩ(2.5〜10MPa)に負荷流れを乗じた値に等しいエネルギを無駄にする。
【００１１】
上述のような効率の違いの結果として、単一ポンプ開ループシステムは、同じ仕事をする閉ループシステムに比べて著しく大きな馬力を必要とする。この余分な馬力によって、年間に何千ガロンもの燃料が簡単に消費されてしまう。さらに、この浪費されるエネルギはすべて熱に変換される。従って当然ながら、開ループシステムは、これに相当する閉ループシステムに比べて、より大きな油冷却器を必要とする。
【００１２】
開ループシステムにとって、制御性がもう一つの問題になりうる。すべての主制御弁が同じシステム圧力を受けるので、それらの弁が制御する機能は、負荷の干渉によってある程度の影響を受ける。すなわち、圧力の変動がアクチュエータ速度の意図しない変動を引き起こすこともありうる。一般に開ループ制御弁では、負荷の干渉を最小限にするために圧力補償を行なう。しかし、これらの機器は完全ということはなく、システム圧力の振れによる速度変動が２５％にもなることが珍しくない。リフトクレーンの操作において、これだけの速度変動は破壊的であって、潜在的に危険である。
【００１３】
極端に大きなポンプの使用を必要としないように、多くの開ループシステムは、複数の機械サブシステムが係合しているときに流れの要求を制限する装置を有する。そのような装置は、上述の必要な負荷検出回路や釣合わせ弁とともに、不安定になる傾向がある。変動するすべてのリフトクレーン操作条件の下で、これらの装置がうまく動作するように調整するのは極めて困難なことである。
【００１４】
一部のリフトクレーンメーカは、開ループシステムについての上述の問題を最小限にとどめるために、複数ポンプの開ループシステムを採用する。この方法は、単一のポンプで多数の機能を駆動できるという、開ループが閉ループに対して有する主要な利点を放棄するものである。
【００１５】
要するに、現在入手できるリフトクレーンのほとんどは、一般に開ループ液圧システムを採用するが、これらはきわめて非効率的であって、それにより、大きなエンジンや油冷却器を必要とするので、この非効率性が製造コストを引上げ、ユーザにとっても燃料費がかさむことになっている。さらにもう一つの欠点は、開ループシステムでは、一般的には、ある運転条件の下で制御性が悪くなることである。
【００１６】
従って、開ループシステムに関連する欠点を克服するために、閉ループシステムを採用することが望ましい。しかし、閉ループシステムは、リフトクレーンホイスト又は引上げ装置又はサブシステムの制御には本来的に適していない。下降する重りからのエネルギを何らかの方法によってホイストで吸収する必要がある。これは、典型的な液圧機械では、エネルギを熱として発散する負荷保持弁でなされる。閉ループシステム内の油の流れはリザーバに戻らないので、この熱を油から取り去るのは極めて困難である。従って、閉ループシステム用には、負荷保持弁は実際的ではない。
【００１７】
保持弁を用いないので、閉ループに使用しなければならない制御ロジックは、開ループに普通に使用されるものに比べて著しく複雑なものとなる。それゆえに、閉ループリフトクレーンホイストのための制御構成は、プログラマブルコントローラで動作するソフトウェアで最もうまく実現できる。
【００１８】
このホイスト制御方法の基本は、ホイストの適当な方向及び速度を維持するために圧力及び動作センサからのフィードバックを利用することにある。そのような方法は、一般的には、極めて正確で滑らかなホイスト制御を実現するが、フィードバックを利用しないシステムの応答性と調和させるの(match)が困難である。
【００１９】
従って、次のような条件を満たすホイスト制御システムが望まれる。すなわち、１）閉ループ液圧システムの利用が可能なこと、２）フィードバック構成に特徴的な、滑らかで正確な制御特性が得られること、３）フィードバックを必要としないシステムと正常に関連づけられた(normally associated)応答性が得られること、である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、リフトクレーンホイスト及び引上げ装置又はサブシステムのための改良された制御システムを提供する。リフトクレーンホイストは、エンジンで駆動される閉ループ液圧システムの機械サブシステムである。このサブシステムは、操作指令、ポンプ速度、ポンプ圧力、及びホイストアクチュエータの動作状態をコントローラに伝達するセンサ並びに出力素子を有する。この出力素子によって、コントローラはホイストポンプ及びブレーキ機構を操作することができる。コントローラは、リフトクレーンホイストサブシステムの制御のためのルーチンを実行することができる。
この発明は、閉ループ液圧システムを使用し、フィードバック構成に典型的な滑らかで正確な制御特性を有し、フィードバックを必要としないシステムと正常に関係づけられた応答性を提供するという目標を達成するものである。
この発明の制御方法では、試験、適応制御手法及び理論の応用によって、操作員の動作指令を満足させるために必要なコントローラ出力指令をあらかじめ決めることによって、上記目標を達成する。従って、フィードバックの役割は最小のものとなって、滑らかで正確で応答性の良い制御が実現される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の好ましい実施例に係るリフトクレーンホイストサブシステムのブロック図である。ホイストサブシステム１０には、操作制御センサ１２と、ホイストシステムセンサ１４と、コントローラ１６（より好ましくはプログラマブルコントローラ１６）と、ホイストポンプ２２と、ホイストアクチュエータ２４と、ホイストブレーキ機構２６とが含まれている。プログラマブルコントローラ１６は、操作制御センサ１２及びホイストシステムセンサ１４からの入力を受け取る。プログラマブルコントローラ１６は、ホイストブレーキ機構２６とホイストポンプ２２に出力信号を出す。ホイストポンプ２２は、ホイストアクチュエータ２４とホイストシステムセンサ１４に出力信号を出す。プログラマブルコントローラ１６は、好ましくは、リフトクレーンの操作を制御するためのリフトクレーンソフトウェア１８を有する。リフトクレーンソフトウェア１８は、この発明の一部であるリフトクレーンホイストサブルーチン２０を含む。好ましい実施例では、プログラマブルコントローラは、エダー(Eder)社製マニトウオク(Manitowoc)用のマニトウオククレーン社の#366105である。もちろん、他のプロセッサを使用することも可能である。
【００２２】
この発明は、リフトクレーンホイストサブルーチン２０と、図２及び図３に示す制御図を参照すると理解しやすい。
以下に説明するソフトウェアは、この発明に焦点を当てるために単純化してある。ここに示すコードの記述は、当業者がこの発明を再現することができる程度に十分なものである。又、コードは、この発明に関係しないクレーンの他の機能（スウィング、トラック等）に関する部分をすべて省略して単純化してある。センサデータを取り込んみ、スケーリングし(scale)、まとめ(bracket)、種々の出力素子に電圧信号を出力し、システムタイマを進め、又は適当な制限内で変数を保持するために必要なロジックについても省略されている。すべてのシステム及び変数の初期化についても前提とされ、従って、省略されている。
【００２３】
ソフトウェア内で使用される単位は以下の通りである。
速度          ＲＰＭ（回転／分）
圧力          ＰＳＩ（ポンド／平方インチ）(0.05ＭＰa)
操作指令      ％
ポンプ指令    ％
時間          秒
【００２４】
以下の表１は、図２及び図３に示す制御変数名(terms)と以下に説明するプログラム変数名との対応を示す。
表  １
0004585642.tif 000002
【００２５】
まず、各ホイストシステムについて「しきい値」を決定する必要がある。「しきい値」は、ポンプからの流れを開始させるために必要なホイストポンプ指令である定数である。これは、各ホイストシステムごとに試験によって決定しなければならない。これの典型的な手順は以下の通りである。
Ａ．  エンジンを高アイドル（最大ポンプ駆動速度）に設定する。
Ｂ．  無負荷状態よりも１００ＰＳＩ(0.5Mpa)の圧力上昇を達成するようにポンプに指令する。
Ｃ，  結果として得られるポンプ指令を「しきい値」として記憶する。
特定の実施例では、しきい値は１２．５に決定された。これを図５乃至８のコードの第１行目に表す。
【００２６】
プログラムの第２〜１６行目は、あらかじめ決められたデータテーブル、すなわち図３に示すdat3[130]を表す。テーブルdat3[130]の各値は、次の条件の下でのホイスト圧力に対応する差分ポンプ指令（しきい値よりもどれだけ大きいかを示す指令）を与える。
Ａ．  ホイストアクチュエータ速度：０
Ｂ．  ポンプ駆動速度：１４００ＲＰＭ
Ｃ．  システム漏れ特性：一定
dat3[]の１３０個の各値はホイスト圧力範囲０〜４８００ＰＳＩ(0〜24Mpa)を３６ｐｓｉ(0.18Mpa)の増分でカバーしている。ホイスト圧力範囲は、負荷の引上げによって生じる圧力である。４８００ｐｓｉ(24MPa)は特定のホイストについての最大定格ホイスト圧力である。もちろん、ホイストに応じて異なる圧力範囲を規定することも可能である。
テーブルdat3[]は下記のサブルーチンhoist()で使用される。このサブルーチンは、ホイスト圧力とポンプ駆動速度とを与えたときに、０ホイスト駆動速度にするのに必要なポンプ指令を与えるためのものである。
dat3[]からの値は、異なるポンプ駆動速度と変化するシステム漏れ条件とを考慮して、サブルーチンhoist()内で修正される。
テーブルdat3[]は、試験又は理論の応用によって展開(develop)することができる。数学的な表現を近似的な次のテーブルに展開しても良い。
【００２７】
第１７〜２０行目は、プログラムのメインループである。典型的なリフトクレーンのプログラムでは、特定のホイストに対応するソフトウェアが各ループの間に呼び出されて、１回実行される。
第２１〜８９行目は、上記のmain()while(1)ループ内から呼び出される主要ホイストルーチンである。
【００２８】
ブレーキ機構が解放されたときに吊下げられたホイスト負荷と平衡させるために必要とされるホイスト圧力レベルを知るために、システムは、ブレーキ機構を最後に作動させた直前のホイスト圧力を、第２３行目の変数LOAD PRESSUREに記憶しておく。
【００２９】
変数operator commandは、図１に示す操作制御センサ１２の状態である。operator commandは０〜＋／−１００％にスケーリングされる。０％よりも大きなoperator commandは「上昇」指令である。０％よりも小さなoperator commandは「下降」指令である。operator command＝０％は、ニュートラルすなわち「停止」指令である。ホイストを動作不能にする必要のあるような操作制限又はシステム故障が検出された場合は、第２４行目で、operator commandが０％に設定される。
【００３０】
第２５〜３０行目は、図１に示したブレーキ機構２６に送られるべきブレーキ出力指令を設定する。ホイスト速度が正のときは、ホイストが「上昇」方向にある。閉ループ液圧システムでは、ホイスト圧力は常に回路の「上昇」側にあり、従って、常に「正」が検出されている。第２５行目では、操作制御センサ１２を用いて、リフトクレーンの操作員が上昇又は下降の指令を出したかどうかを判断する。第２７行目では、ホイスト圧力（ＰS）と、第２３行目で定義されているような、ブレーキ機構を最後に作動させた直前のホイスト圧力である負荷圧力（Ｐ1）とが等しいかそれよりも大きい場合、ブレーキ出力指令はブレーキを解放する。
ある種のホイストは双方向ブレーキを有し、また他のホイストは下降中にだけ働くブレーキを有するので、後者の場合には、機械の稼働中、実際よりも大きなLOAD PRESSURE（負荷圧力）を有することがありうる。速度センサからブレーキ解放に向けた信号がない場合は、HOIST PRESSURE（ホイスト圧力）がLOAD PRESSUREに等しくなるようにしようと、ウィンチが永久に回り続けるかもしれない。第２８行目は、そのような状況に対処するためのものである。
第３０行目では、ハンドルニュートラルタイマが、operator commandがどれだけの時間にわたって０に設定されていたかの記録をとる。
【００３１】
ホイストポンプ制御ロジックは３種類の主要操作「モード」を有する。すなわち、圧力(PRESSURE)、動作(MOTION)、ニュートラル(NEUTRAL)の各モードである。第３１〜３５行目は、システムの状態に適応したモードを設定する。下記のように、モードが変化する瞬間に必ず生じなければならない初期動作を起こすために、変数「last mode」が使用される。
【００３２】
第３７〜４１行目は、ポンプベース指令(base command)を設定する。ベース指令は、与えられた負荷を動かさないで保持するのに必要なホイストポンプ出力指令である。ベース指令は、しきい値と、dat3[]と、漏れ定数(leakage constant)と、ポンプ駆動速度とから計算される。前述のように、しきい値は、機械の稼働中のシステムテストから決定される定数であって、ポンプからの流れを開始させるのに必要とされるポンプ指令を定義する。漏れ定数は、システム漏れ状態の変化に対応してdat3[]からのデータを修正する適応項である。
【００３３】
第４１〜８９行目は、上述の三つの主要な操作モードについてのポンプ出力指令を定義する。第４１〜５５行目は圧力モードを記述する。図２は、圧力モードに対応する制御図を示す。第４７行目において、図２に示す誤差ｅ１は、負荷圧力からホイスト圧力を引いて計算される。
第５３〜７１行目は動作モードを記述する。図３は、動作モードについての制御図を示す。第５２〜６２行目は、図３に示すブロックｆ（Ｎp，Ｐ1，ｈ）を定義する。
第７２〜８９行目はニュートラルモードを記述する。図４は、ニュートラルモードにおけるポンプ指令のグラフである。
【００３４】
以上、この発明に関する好ましい実施例について、図面を参照しながら説明した。しかし、ここに示したものに加えて、この発明に基づいて、種々の変更や修正ができることは明らかである。従って、この発明の概念及び有効な技術範囲に含まれるすべての変更や修正が保護されることが本出願人の意図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の好ましい実施例に係るリフトクレーンホイストサブシステムのブロック図。
【図２】圧力モードの制御図。
【図３】動作モードの制御図。
【図４】ニュートラルモードを示すグラフ。
【図５】本発明によるプログラムコード。
【図６】本発明によるプログラムコード。
【図７】本発明によるプログラムコード。
【図８】本発明によるプログラムコード。
【図１】
0004585642.tif 000003
【図２】
0004585642.tif 000004
【図３】
0004585642.tif 000005
【図４】
0004585642.tif 000006
【図５】
0004585642.tif 000007
【図６】
0004585642.tif 000008
【図７】
0004585642.tif 000009
【図８】
0004585642.tif 000010