JP2018059632A - 命令されないスプールバルブポジショニングを検出して油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための方法 - Google Patents

命令されないスプールバルブポジショニングを検出して油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のバルブスプールのうちの少なくとも１つのバルブスプールの命令されないポジショニングを検出して、複数のバルブスプールに流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】信号通路で検出された信号流体圧力を受信するステップと、少なくとも１つの活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別するステップと、活性化命令が複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプールの上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプールの下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるステップと、を含むことができる。【選択図】図４

Description

本発明は、一般的に、機械における制御プロセスに関し、より詳細には、機械上の命令されないバルブスプールポジショニング（ｕｎｃｏｍｍａｎｄｅｄ ｖａｌｖｅ ｓｐｏｏｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を検出して機械上の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるのに使用するためのプロセスに関する。
掘削機及び同様の排土機（ｅａｒｔｈ−ｍｏｖｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）は、通常的に、シリンダー及び油圧モーターを含むことができる油圧アクチュエータを使用して、器具の移動のような機械の機能を作動させる。一部制御システムにおいて、電子制御装置は、ソレノイドに電流を送ってバルブスプールを活性化する。通常的に、操作者からの命令がない場合、ソレノイドは活性化されず、バルブスプールは中立位置（ｎｅｕｔｒａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）にある。このような中立位置において、バルブスプールは油圧アクチュエータへの流れを遮断する。システム故障の場合、操作者からの動作命令（ａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｍａｎｄ）がないときに、１つ以上のバルブスプールはシフトされることもできる。これは、バルブスプールによって制御される機械の機能の意図しない作動、例えば、器具の意図しない移動をもたらすことができる。
２００１年１月２３日付に登録された米国特許第６，１７６，１２６号（“Ｔｓｕｒｕｇａら”）は、油圧回路と対応させて配置された建設機械用エンジン速度制御システムを記述している。エンジン速度制御システムには、走行、ブーム（ｂｏｏｍ）などを制御するために、パイロットラインに配置されたパイロットバルブが設けられる。自動アイドリング制御またはその解除は、圧力センサーからの信号に従って提供される。有利には、機械の機能を制御するバルブスプールの命令されないポジショニングを検出し、次いで、このような検出の際に油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させる措置を取るためのシステムが必要となることがある。
本発明の他の態様によれば、複数のバルブスプールのうちの少なくとも１つのバルブスプールの命令されないポジショニングを検出して、複数のバルブスプールに流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための方法が開示される。複数のバルブスプールは、油圧ポンプの下流及びリザーバー（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）の上流に配置される。各バルブスプールは、中立位置及び少なくとも１つの動作位置（ａｃｔｉｖｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を有する。各バルブスプールは、バルブスプールが中立位置にあるときに複数の油圧アクチュエータのうちの少なくとも１つへの流体の流れを遮断するように構成され、また、バルブスプールが中立位置にないときに油圧アクチュエータなどのうちの少なくとも１つへの流体の流れを提供するように構成される。複数のバルブスプールは、複数のパイロット減圧バルブに流体的に連結される。各バルブスプールは、パイロット減圧バルブなどのうちの１つのパイロットソレノイドが活性化されるときに動作位置を維持するように構成される。パイロットソレノイドは、バルブスプールによって制御される機械の機能に関連した活性化命令がイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）にされるときに活性化される。活性化命令は、コントローラーによってユーザーインターフェースから受信される。前記方法は、コントローラーによって、信号通路で検出された信号流体圧力を受信するステップと、コントローラーによって、少なくとも１つの活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別するステップと、コントローラーによって、活性化命令が複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプールの上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または（２）複数のバルブスプールの下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるステップと、を含む。一実施形態において、複数のバルブスプールのうちの各バルブスプールが中立位置にあるとき、信号通路は複数のバルブスプールの各バルブスプールを通って延び、複数のバルブスプールのうちの任意のバルブスプールが中立位置にないか、動作位置にあるとき、信号通路は、中立位置にないか動作位置にあるバルブスプールによって遮断される。
本発明の一態様によれば、複数のバルブスプールのうちの第１バルブスプールの命令されないポジショニングを検出して、複数のバルブスプールに流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるためのシステムが開示される。前記システムは、機械上に配置された複数の油圧アクチュエータ、油圧ポンプの下流及びリザーバーの上流に配置された複数のバルブスプール、複数のパイロット減圧バルブ、信号通路、油圧ポンプ、ユーザーインターフェース及びコントローラーを含むことができる。複数のバルブスプールのうちの第１バルブスプールは、中立位置及び少なくとも１つの動作位置を有する。第１バルブスプールは、中立位置にあるときに油圧アクチュエータへの流体の流れを遮断するように構成され、また、中立位置にないときまたは動作位置にあるときに油圧アクチュエータへの流体の流れを提供するように構成される。各パイロット減圧バルブは、複数のバルブスプールのうちの１つに流体的に連結される。各パイロット減圧バルブは、パイロット減圧バルブを活性化するように構成されたパイロットソレノイドを含むことができる。各パイロット減圧バルブは、バルブスプールなどのうちの１つを中立位置にまたは動作位置に配置するように構成される。信号通路は、複数のバルブスプールの各バルブスプールが中立位置にあるとき、複数のバルブスプールの各バルブスプールを通ってリザーバーに延びる。複数のバルブスプールのうちの任意のバルブスプールが動作位置にあるとき、信号通路は、動作位置にあるバルブスプールによって遮断される。油圧ポンプは、複数のバルブスプールを介して信号通路及び油圧アクチュエータで油圧流体を供給するように構成される。ユーザーインタフェースは、ユーザーからの活性化命令を受信するように構成される。活性化命令は、複数のバルブスプールのうちの１つ以上によって制御される機械機能に関連する。コントローラーは、信号通路で検出された信号流体圧力を受信し；少なくとも１つの活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別し；活性化命令が複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプールの上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または（２）複数のバルブスプールの下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるように構成される。
本発明の他の態様によれば、複数のバルブスプールのうちの第１バルブスプールの命令されないポジショニングを検出して、第１バルブスプールに流体的に連結される第１油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための方法が開示される。複数のバルブスプールは、油圧ポンプの下流及びリザーバーの上流に配置される。第１バルブスプールは、第１位置及び第２位置を有する。第１バルブスプールは、第１バルブスプールが第１位置にあるときに第１油圧アクチュエータへの流体の流れを遮断するように構成され、また、第１バルブスプールが第１位置にないか、第２位置にあるときに第１油圧アクチュエータへの流体の流れを提供するように構成される。第１バルブスプールは、パイロット供給が活性化されるときに第２位置を維持するように構成される。パイロット供給は、第１バルブスプールによって制御される機械の機能に対する活性化命令がイネーブルされるときに活性化される。活性化命令は、コントローラーによってユーザーインタフェースから受信される。前記方法は、コントローラーによって、信号通路で検出された信号流体圧力を受信するステップと、コントローラーによって、活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別するステップと、コントローラーによって、活性化命令が第１バルブスプールに対してイネーブルされず、（１）複数の信号バルブの上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または（２）複数の信号バルブの下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、第１油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるステップと、を含む。第１バルブスプールが第１位置にあるとき、信号通路は、第１バルブスプールを通って延び、第１バルブスプールが第２位置にあるか、第１位置にないとき、信号通路は、第１バルブスプールによって遮断される。
図２または図３の例示的なシステム１０１を含む例示的な機械１００の側面図である。 バルブスプール１２２を含む例示的なシステム１０１の概路図である。 代替の例示的なシステム１０１の概路図である。 バルブスプール１２２の命令されないポジショニングを検出して停止させるための例示的な方法である。
図１は、本発明のシステム１０１を含む機械１００の一例を示す。例示的な機械１００は、油圧アクチュエータ（例えば、油圧シリンダー１０２ａまたは油圧モーター１０２ｂ）を使用して機械１００の機能を制御する掘削機または他の車両のような車両であり得る。図１は、油圧掘削機１０３である例示的な機械１００を示す。例示的な機械１００は、下部キャリッジ１０６上に配置された上部キャリッジ１０４を含む。上部キャリッジ１０４は、操作者ステーション１０８及び本体１１０を含む。下部キャリッジ１０６は、１つ以上の地面係合ユニット１１２を含む。例示的な実施形態において、地面係合ユニット１１２は、トラックアセンブリー１１４である。機械１００が機械または電気駆動トレーンを介して地面係合ユニット１１２及び最終駆動アセンブリー（図示せず）に動力を提供する動力源１１６、例えば、エンジン１１７をさら含むことを当業者であれば理解するであろう。以下の詳細な説明及び図面は、油圧掘削機１０３を参照してなされるが、本発明の教示は、油圧アクチュエータを使用して機械１００の機能を制御する同様の機械１００上に使用されることもできる。
機械１００は、複数のバルブスプール１２２（図２参照）中のバルブスプール１２２の命令されないポジショニングを検出して、複数のバルブスプール１２２に流体的に連結されて機械１００の１つ以上の機能を制御する油圧アクチュエータ１０２への流体の流れを停止させるためのシステム１０１（図２及び図３）をさらに含む。さらに進めて、このような機能は、例えば、器具１２０（図１）、または器具１２０の一部分（例えば、ブーム、スティックまたはバケット）の移動、モーターの作動などであり得る。命令されないポジショニングは、現在イネーブルされた活性化命令と互換されないか、関連付けられている位置にあるバルブスプール１２２を指す。
図２は、システム１０１の一実施形態を示す。図２に示されたように、システム１０１は、１つ以上のバルブスプール１２２、リザーバー１２６、１つ以上のパイロット油圧供給部１３１、信号通路１３６、コントローラー１４０及び圧力検出器１４８を含む。システム１０１は、油圧ポンプ１２４、機械１００上の１つ以上の油圧アクチュエータ、ユーザーインタフェース１３８及び低圧源１５２をさらに含むことができる。一部の実施形態において、システム１０１は、パイロットシャット・オフソレノイド１６２をさらに含むことができる。一部の実施形態において、システム１０１は、ディスプレイ１５０を含むことができる。一部の実施形態において、システム１０１は、ロックバルブ１６４を含むことができる。一部の実施形態において、システム１０１は、ブレーキ１６６を含むことができる。
油圧アクチュエータは、機械１００の様々な機能の作動を制御する。例えば、１つ以上の油圧アクチュエータは、器具１２０または器具１２０の一部分の作動を制御する。油圧アクチュエータは、油圧シリンダー１０２ａ、油圧モーター１０２ｂなどであり得る。図２の例示的な実施形態では、複数の油圧シリンダー１０２ａだけでなく油圧モーター１０２ｂもある。
各バルブスプール１２２は、油圧アクチュエータなどのうちの１つ以上に流体的に連結され、選択的に閉鎖状態から開放状態に転換されることができ、その逆にも転換され得る。図２に示された例示的な実施形態において、各バルブスプール１２２は、中立位置１２８、及び流体の流れが１つ以上の油圧アクチュエータに伝達される１つ以上の動作位置１３０を有する。図２及び図３の例示的な実施形態において、各バルブスプール１２２は、第１動作位置１３０ａ及び第２動作位置１３０ｂを有する。バルブスプール１２２は、閉鎖状態（図２の実施形態では、中立位置１２８）にあるときにバルブスプール１２２に動作可能に連結された油圧アクチュエータへの流体の流れを遮断するように構成され、また、開放状態（図２の実施形態では、第１動作位置１３０ａまたは第２動作位置１３０ｂ）にあるときに油圧アクチュエータへの流体の流れを提供するように構成される。図２に示された例示的な実施形態では、油圧ポンプ１２４の下流及びリザーバー１２６の上流に配置された複数のバルブスプール１２２がある。各バルブスプール１２２は、バルブスプール１２２が閉鎖状態（中立位置１２８）にあるときに信号通路１３６の一部であるボア（ｂｏｒｅ）１５６を含む。各バルブスプール１２２は、１つ以上のパイロット油圧供給部（複数）１３１に流体的に連結される。各バルブスプール１２２は、バルブスプール１２２に連結されたパイロット油圧供給部１３１が活性化されるときに動作位置１３０を維持するように構成される。
各パイロット油圧供給部１３１は、パイロット減圧バルブ１３２（または、代替的に、バルブスプール１２２を作動させるための他の適切なパイロットバルブ）を含むことができる。例示的な実施形態において、パイロット油圧供給部１３１は、パイロット減圧バルブ１３２を含む。パイロット減圧バルブ１３２は、パイロット減圧バルブ１３２を活性化するように構成されたパイロットソレノイド１３４（例えば、電子パイロット減圧ソレノイド）を含む。パイロット油圧供給部１３１は、バルブスプール１２２などのうちの１つによって制御される機械１００の機能に関連した活性化命令がイネーブルされるときに活性化される。図２の例示的な実施形態では、一対のパイロット減圧バルブ１３２などが各バルブスプール１２２に流体的に連結される。一対のパイロット減圧バルブ（複数）１３２は、バルブスプール１２２を中立位置１２８または１つ以上の動作位置１３０（例えば、第１動作位置１３０ａ、第２動作位置１３０ｂ）に配置するように構成される。パイロット減圧バルブ１３２がそれぞれのパイロットソレノイド１３４によって活性化されるとき、パイロット減圧バルブ１３２は、バルブスプール１２２を開放状態に活性化する。より具体的に、図２の例示的な実施形態において、一対のパイロット減圧バルブ１３２の一方は、バルブスプール１２２を第１動作位置１３０ａに活性化するように構成され、一対のパイロット減圧バルブ１３２の他方は、バルブスプール１２２を第２動作位置１３０ｂに活性化するように構成される。一対のパイロット減圧バルブ１３２などが活性化されないとき、関連したバルブスプール１２２は、中立位置１２８にある。
各バルブスプール１２２（複数のバルブスプール１２２の）が中立位置１２８にあるとき、信号通路１３６は、低圧源１５２から複数のバルブスプール１２２のそれぞれのボア１５６を通ってリザーバー１２６に延びる。任意のバルブスプール１２２（複数のバルブスプール１２２のうちのいずれか１つ）が中立位置１２８にないか、動作位置１３０などのうちの１つにあるとき、信号通路１３６は、中立位置１２８の外にあるか、動作位置１３０にあるこのようなバルブスプール１２２によって遮断される。
信号通路１３６は、バルブスプール１２２が動作位置１３０にあるときの信号通路１３６内の信号流体の測定圧力（信号流体圧力）が、（１）検出地点（測定地点）がバルブスプール１２２の上流にあるときの第１閾値よりも大きいか、または、（２）検出地点がバルブスプール１２２の下流にあるときの第２閾値よりも小さいように構成され得る。信号通路１３６は、オリフィス１４６を含むことができる。図２の実施形態において、オリフィス１４６は、低圧源１５２の下流及び複数のバルブスプール１２２の上流に配置される。オリフィス１４６の断面積は、信号通路１３６［バルブスプール１２２を通る一部分（ボア１５６）を含む］の匹敵する断面積よりも小さい。オリフィス１４６の小さい断面積は、バルブスプール１２２を通ってリザーバー１２６に信号通路１３６を移動する信号流体の量を制限する。図２の実施形態において、オリフィス１４６は、信号通路１３６が開放される（いかなるバルブスプール１２２によっても遮断されない）ときにオリフィス１４６の下流及び複数のバルブスプール１２２の上流における信号流体圧力が低くなることを可能にしながらも、信号通路１３６がバルブスプール１２２によって遮断されるときに信号流体圧力が迅速に増強するように下流の信号通路１３６内への十分な流れを可能にするのに十分に大きく寸法化される。
油圧ポンプ１２４は、油圧流体を複数のバルブスプール１２２を介して油圧アクチュエータに供給するように構成される。導管１３７は、流体を油圧ポンプ１２４からバルブスプール１２２に運搬し、バルブスプール１２２から油圧アクチュエータに運搬する。
図２（及び図３）の実施形態において、油圧ポンプ１２４は、また、信号流体を信号通路１３６に供給するように構成される。より具体的に、油圧ポンプ１２４は、流体を第１圧力で減圧バルブ１５８である図２の低圧源１５２に供給する。減圧バルブ１５８は、油圧ポンプ１２４によって供給される流入流体の圧力を第２のより低い圧力に減少させる。その後、このようなより低い圧力流体は、減圧バルブ１５８によって信号流体として信号通路１３６に供給／排出される。図２（及び図３）の実施形態において、油圧ポンプ１２４は、また、流体を減圧バルブ１５８を介してパイロット油圧供給部１３１（例えば、パイロット減圧バルブ１３２）に供給するように構成される。
代替的に、低圧源１５２は、図２（及び図３）に示された減圧バルブ１５８の代わりに別のパイロットポンプであり得る。この配置において、油圧ポンプ１２４は、流体を低圧源１５２に供給する必要はなく；パイロットポンプ（低圧源１５２）の代わりにタンクなどから流体を得て、このような流体を（適切な圧力で）信号通路１３６及びパイロット減圧バルブ１３２に供給するであろう。この実施形態は、低圧源１５２を介して低圧を得るが、他の実施形態は、他の供給源から、例えば、油圧ポンプ１２４から直接より高い流体圧力を供給することができる。
圧力検出器１４８は、信号通路１３６内の信号流体の圧力測定値、すなわち、信号流体圧力を検出するように構成され、また、閾値と比較される信号流体圧力の値または信号流体圧力の相対値を示すデータをコントローラー１４０に送信するように構成される。圧力検出器１４８は、図２に示されたように、オリフィス１４６の下流及び複数のバルブスプール１２２の上流に配置され得るか、または、代替的に、図３に示されたように、複数のバルブスプール１２２の下流及びオリフィス１４６の上流に配置され得る。圧力検出器１４８は、圧力センサー１６０または圧力スイッチであり得る。図２に示された例示的な実施形態において、圧力検出器１４８は、オリフィス１４６の下流及び複数のバルブスプール１２２の上流に配置された圧力センサー１６０である。
ユーザーインタフェース１３８は、コントローラー１４０と動作可能に通信し、活性化命令をユーザーから受信してコントローラー１４０に送信するように構成される。一実施形態において、ユーザーインタフェース１３８は、ジョイスティック、レバー、ダイヤルなどであり得る。活性化命令は、機械１００の要請された機能と関連する。
ロックバルブ１６４は、油圧アクチュエータに動作可能に連結されることができ、導管１３７を通る油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるように構成される。
ブレーキ１６６は、油圧アクチュエータ、例えば、油圧モーター１０２ｂに動作可能に連結され、このような油圧モーター１０２ｂの作動を停止させるように構成される。図２及び図３の実施形態において、ブレーキは旋回ブレーキ１６６ａである。
パイロットシャット・オフソレノイド１６２は、それぞれのパイロット油圧供給部１３１（例えば、パイロット減圧バルブ１３２）に流体的に連結される。機械１００の作動中、パイロットシャット・オフソレノイド１６２は、パイロットオイルがそれぞれのパイロット油圧供給部１３１（例えば、各パイロット減圧バルブ１３２）に流れることができるように活性化される。非活性化されたとき、パイロットシャット・オフソレノイド１６２は、それぞれのパイロット油圧供給部１３１へのパイロットオイルの流れを停止させる（例えば、各パイロット減圧バルブ１３２へのパイロットオイルの流れを停止させる）。
コントローラー１４０は、パイロット油圧供給部１３１（例えば、パイロットソレノイド１３４）、低圧源１５２、油圧ポンプ１２４、圧力検出器１４８及びユーザーインタフェース１３８と動作可能に通信する。コントローラー１４０は、また、複数のバルブスプール１２２及びディスプレイ１５０と通信することもできる。コントローラー１４０は、また、パイロットシャット・オフソレノイド１６２と通信することもできる。コントローラー１４０は、また、ロックバルブ１６４と通信することもできる。コントローラー１４０は、また、旋回ブレーキ１６６ａと通信することもできる。
コントローラー１４０は、プロセッサ１４２及びメモリー構成要素１４４を含むことができる。プロセッサ１４２は、当技術分野で公知されたように、マイクロプロセッサまたは他のプロセッサであり得る。プロセッサ１４２は、信号流体圧力に関するデータを処理すること、パイロット油圧供給部１３１を活性化すること（例えば、パイロットソレノイド１３４を活性化すること）、活性化命令がイネーブルされるかどうかを決定すること、油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させること、及び他の関連作動のための命令語を行って制御信号を生成することができる。コンピューターによって実行され得るこのような命令語は、メモリー構成要素１４４またはプロセッサ１４２の外部に提供されたもののようなコンピューター可読媒体に読み込まれるか具現されることができる。代替の実施形態では、ハードワイヤード回路（ｈａｒｄ ｗｉｒｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）がソフトウェア命令語の代わりに、または、それと組み合わせて使用されて制御方法を具現することができる。
本明細書で使用される用語“コンピューター可読媒体（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）”は、実行のためにプロセッサ１４２に命令語を提供するのに関与する任意の非一時的媒体または媒体などの組み合わせを指す。このような媒体は、一時的な伝搬信号を除いたすべてのコンピューター可読媒体を含むことができる。コンピューター可読媒体の形態は、例えば、任意の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、光学媒体、またはコンピュータープロセッサ１４２が読み取ることができる任意の他の媒体を含む。
コントローラー１４０は、１つのプロセッサ１４２及びメモリー構成要素１４４に限定されない。コントローラー１４０は、数個のプロセッサ１４２及びメモリー構成要素１４４であり得る。
コントローラー１４０は、複数のバルブスプール１２２によって制御される機械１００の機能に対する活性化命令が（例えば、ユーザーインタフェース１３８によって）イネーブルされているかどうかを識別または決定するように構成される。コントローラー１４０は、閾値と比較される信号流体圧力の値（信号通路１３６内）または信号流体圧力の相対値を示すデータを受信するように構成される。
一部の実施形態において、コントローラー１４０は、信号通路１３６内の信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか否かを決定することができる。代替的にまたは追加に、一部の実施形態において、コントローラー１４０は、信号通路１３６内の信号流体圧力が第２閾値よりも小さいか否かを決定することができる。
コントローラー１４０は、活性化命令（複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに関連する）がイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるようにさらに構成される。複数の油圧アクチュエータへの流体の流れは、油圧ポンプ１２４を停止させること（シャット・オフ）、各パイロット減圧バルブ１３２のパイロットソレノイド１３４を非活性化すること、または、複数のパイロット減圧バルブ１３２のそれぞれに動作可能に連結されるパイロットシャット・オフソレノイド１６２を非活性化することのうちの１つ以上によって停止され得る。一部の実施形態において、コントローラー１４０は、油圧モーター１０２ｂのような油圧アクチュエータに動作可能に連結されたブレーキ１６６（例えば、旋回ブレーキ１６６ａ）を活性化するように構成され得る。一部の実施形態において、コントローラー１４０は、油圧アクチュエータに動作可能に連結されたロックバルブ１６４を活性化して油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるように構成され得る。一部の実施形態において、コントローラー１４０は、活性化命令（複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに関連する）がイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さいときにディスプレイ１５０上に警告を表示するようにさらに構成され得る。
図３は、システム１０１の他の実施形態を示す。図３のシステム１０１は、圧力検出器１４８及びオリフィス１４６が複数のバルブスプール１２２の下流に配置されるという点を除いて図２のものと同一である。オリフィス１４６は、圧力検出器１４８の下流で信号通路１３６内に配置される。図２のオリフィス１４６と同様に、信号通路１３６[バルブスプール１２２を通る一部分（ボア１５６）を含み]の比較可能な断面積よりも小さい断面積を有する。このようなオリフィス１４６の小さい断面積は、オリフィス１４６の下流で信号通路１３６を移動する信号流体の量を制限する。図３の実施形態において、オリフィス１４６は、信号通路１３６が開放される（いかなるバルブスプール１２２によっても遮断されない）ときにオリフィス１４６の上流及び複数のバルブスプール１２２の下流で取られた信号流体圧力が比較的高くなることを可能にしながらも、オリフィス１４６の下流で信号通路１３６内への信号流体の十分な排出を可能にするのに十分に大きく寸法化される。これは、信号通路１３６が開放されるときに検出された高い信号流体圧力と、信号通路１３６が部分的に遮断されるときに検出された低い信号流体圧力または信号通路１３６が遮断されるときに検出された実質的にゼロ（０）の信号流体圧力との間の差を強調する。
作動中、油圧ポンプ１２４は、加圧流体を導管１３７を介してバルブスプール１２２に供給する。図２及び図３の実施形態において、油圧ポンプ１２４は、また、加圧流体を導管１３７を介して低圧源１５２（減圧バルブ１５８）に供給する。減圧バルブ１５８に流れる流体の一部分は、これによって第１圧力で受信される。減圧バルブ１５８は、第１圧力よりもかなり小さい第２圧力で信号通路１３６及びパイロット油圧供給部１３１（例えば、パイロット減圧バルブ１３２）の両方に流体を排出する。
流体は、信号通路１３６を通って流れる。図２の実施形態において、流体は、複数のバルブスプール１２２の前に信号通路１３６の内側に配置されたオリフィス１４６を通って流れる。図２の実施形態において、圧力検出器１４８は、オリフィス１４６の下流及び複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかの上流に配置される圧力センサー１６０である。圧力センサー１６０は、オリフィス１４６の下流及び複数のバルブスプール１２２の上流で信号通路１３６内の信号流体圧力を検出する。圧力センサー１６０は、検出された信号流体圧力をコントローラー１４０に送信する。代替的に、圧力検出器１４８が圧力センサー１６０の代わりに圧力スイッチである場合、圧力検出器１４８は、閾値と比較される測定された信号流体圧力の値を示すデータを送信することができる。
活性化命令が（複数のバルブスプール１２２によって制御される機械１００の機能に対して）イネーブルされないとき、パイロットソレノイド１３４などのうちのいずれも活性化されないべきであり、それに応じてパイロット減圧バルブ１３２などのうちのいずれも活性化されないべきである。また、パイロット減圧バルブ１３２などのうちのいずれも活性化されない（すべてが非活性化される）場合、複数のバルブスプール１２２のすべては、中立位置１２８にいなければならず、信号通路１３６は、それぞれのバルブスプール１２２のボア１５６を通って延び；これにより、信号流体は、複数のバルブスプール１２２のそれぞれを通ってリザーバー１２６に邪魔されずに移動する。
信号通路１３６が開放され、邪魔されない（複数のバルブスプール１２２のすべてが中立位置１２８にある）とき、信号流体圧力は、複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたとき、上流中立圧力と呼ばれることができる。バルブスプール１２２などのうちの１つ以上が活性化される（例えば、動作位置１３０にある）とき、活性化されたバルブスプール（複数）１２２は、信号通路１３６を遮断するはずであり、信号流体は、活性化されたバルブスプール１２２を通ってリザーバー１２６に流れることができなくなる。このように、信号流体圧力は、活性化されたバルブスプール１２２の上流で増強／増加するであろう。従って、圧力センサー１６０によって複数のバルブスプール１２２の上流で検出される信号流体圧力は、上流中立圧力よりもより高くなる。
図３のシステム１０１は、図２のシステム１０１と同様に作動する。パイロット減圧バルブ１３２のうちのいずれも活性化されない（すべてが非活性化される）場合、バルブスプール１２２などのすべては、中立位置１２８にいなければならず、信号通路１３６は、それぞれのバルブスプール１２２を通って延びる。信号通路１３６は、開放／邪魔されず、信号流体は、複数のバルブスプール１２２のそれぞれを通ってリザーバー１２６に流れる。しかし、図３の圧力センサー１６０及びオリフィス１４６は、複数のバルブスプール１２２の下流に（上流の代わりに）配置されるため、図３の圧力センサー１６０によって検出された信号流体圧力は、圧力センサー１６０が複数のバルブスプール１２２の上流に配置される図２のシステム１０１で検出されるものよりさらに低い。信号通路１３６が開放されて邪魔されないとき、図３の複数のバルブスプール１２２の下流で検出された信号流体圧力は、下流中立圧力と呼ばれることができる。下流中立圧力は、システム１０１の作動中に、通常的に、複数のバルブスプール１２２を横切って経験される圧力降下のために図２の上流中立圧力よりも低い。
バルブスプール１２２などのうちの１つ以上が活性化される（動作位置１３０にある）とき、活性化されたバルブスプール（複数）１２２は、信号通路１３６を遮断するはずであり、信号流体は、活性化されたバルブスプール（複数）１２２を通って流れることができないだろう。このように、信号流体圧力は、活性化されたバルブスプール１２２の下流で減少するであろう。従って、図３の圧力センサー１６０によって検出された信号流体圧力は、バルブスプール（複数）１２２が非活性化される（中立位置１２８にある）ときに検出された下流中立圧力よりも低いだろう。一部のシナリオにおいて、１つ以上のバルブスプールが動作位置１３０にあるときに検出された信号流体圧力は、ゼロ（０）であり得る。
時には、バルブスプール１２２は、バルブスプール１２２、パイロット減圧バルブ１３２、パイロットソレノイド１３４などの破片、損傷、故障に起因して中立位置１２８の外にあり（中立位置１２８におらず）、完全または部分的に動作位置１３０に置かれることができる。このようなシナリオにおいて、信号通路１３６は、イネーブルされた活性化命令がなく、バルブスプール１２２などのすべてが中立位置１２８にいなければならないとしても、遮断（または部分的に遮断）され得る。信号流体圧力は、複数のバルブスプール１２２の上流で増強されるはずであり、信号流体（及び対応的に信号流体圧力）は、複数のバルブスプール１２２の下流にほとんどまたは全くないだろう。
図２のシステム１０１において、検出された信号流体圧力が第１閾値圧力を超え（例えば、上流中立圧力を超過し）、現在イネーブルされた活性化命令がない場合、このような信号流体圧力は、油圧ポンプ１２４からの流体が油圧アクチュエータに到逹するようにして、機械１００の機能の命令されない作動（例えば、１つ以上の器具１２０の命令されない移動）を引き起し得るバルブスプール１２２などのうちの少なくとも１つの命令されない位置を示す。図３のシステム１０１において、イネーブルされた活性化命令がなく、信号流体圧力が第２閾値よりも小さい（例えば、下流中立圧力よりも小さい）場合、このような信号流体圧力は、油圧ポンプ１２４からの流体が油圧アクチュエータに到逹するようにして、機械１００の機能の命令されない作動を引き起し得るバルブスプール１２２などのうちの少なくとも１つの命令されない位置を示す。
図４は、複数のバルブスプール１２２のうちのバルブスプール１２２の命令されないポジショニングを検出して、複数のバルブスプール１２２に流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための例示的な方法４００を示す。
ブロック４０５において、方法４００は、圧力センサー１６０によって、信号通路１３６内の信号流体圧力を検出するステップを含む。信号流体圧力（測定値）は、コントローラー１４０に送信される。
ブロック４１０において、方法４００は、コントローラー１４０によって、閾値と比較される信号流体圧力の値または信号流体圧力の相対値を示すデータを受信するステップをさらに含む。
ブロック４１５において、方法４００は、コントローラー１４０によって、少なくとも１つの活性化命令が複数のバルブスプール１２２によって制御される機械１００の少なくとも１つの機能に対して、現在イネーブルされるかどうかを識別するステップをさらに含む。
ブロック４２０において、信号流体圧力が複数のバルブスプール１２２の上流で検出される場合、方法４００は、コントローラー１４０によって信号流体圧力が第１閾値よりも大きい場合を決定または識別するステップをさらに含む。一実施形態において、第１閾値は、上流中立圧力であり得る。信号流体圧力が複数のバルブスプール１２２の下流でのみ検出される実施形態において、ブロック４２０はスキップすることができる。
ブロック４２５において、信号流体圧力が複数のバルブスプール１２２の下流で検出される場合、方法４００は、コントローラー１４０によって信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合を決定または識別するステップをさらに含む。一実施形態において、第２閾値は、下流中立圧力であり得る。信号流体圧力が複数のバルブスプール１２２の上流でのみ検出される実施形態において、ブロック４２５はスキップすることができる。
ブロック４３０において、方法４００は、コントローラー１４０によって、活性化命令が複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出された場合の信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出された場合の信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に複数のバルブスプール１２２への流体の流れを停止させるステップを含む。
一実施形態において、コントローラー１４０は、複数のバルブスプール１２２のうちの１つ以上に動作可能に連結された各パイロット減圧バルブ１３２のパイロットソレノイド１３４を非活性化することによって、複数のバルブスプール１２２への流体の流れを停止させることができる。代替的に、または追加に、コントローラー１４０は、パイロットシャット・オフソレノイド１６２を非活性化することによって、複数のバルブスプール１２２への流体の流れを停止させて、各パイロット油圧供給部１３１へのパイロットオイルの流れを停止（例えば、各パイロット減圧バルブ１３２へのパイロットオイルの流れを停止）させることができる。前記したもののうちのいずれか１つまたは両方に代替的に、または追加に、コントローラー１４０は、油圧ポンプ１２４を停止またはシャット・オフさせることによって、複数のバルブスプール１２２への流体の流れを停止させることができ、これにより、複数のバルブスプール１２２を通る油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させることができる。一部の実施形態では、１つ以上のロックバルブ１６４が活性化されて、１つ以上の油圧アクチュエータへの流体の流れを防止することができる。一部の実施形態では、ブレーキ１６６（例えば、旋回ブレーキ１６６ａ）がまた活性化されて、油圧モーター１０２ｂである油圧アクチュエータの作動を停止させることもできる。一部の実施形態において、コントローラー１４０は、また、命令されないスプールバルブポジショニングが検出されたことを操作者に警告するために、ディスプレイ１５０上に警告通知を表示するように構成されることもできる。警告通知は、また、是正措置が具現されたこと（例えば、油圧ポンプ１２４がシャット・オフされており、パイロットソレノイド１３４が非活性化されている）を操作者に警告することもできる。
また、複数のバルブスプール１２２のうちの少なくとも１つのバルブスプール１２２の命令されないポジショニングを検出して、本明細書に記述されたシステム１０１の複数のバルブスプール１２２に流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための方法が開示される。前記方法は、コントローラー１４０によって、信号通路１３６で検出された信号流体圧力を受信するステップと、コントローラー１４０によって、少なくとも１つの活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別するステップと、コントローラー１４０によって、活性化命令が複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるステップと、を含む。
一実施形態において、前記方法は、複数のバルブスプール１２２のうちの第１バルブスプール１２２の上流で信号流体圧力を検出するステップをさらに含むことができ、前記第１バルブスプール１２２は、複数のバルブスプール１２２のうちの任意の他のバルブスプール１２２の前に信号流体を受け取るように信号通路１３６に沿って位置される。前記方法は、油圧ポンプ１２４によって、流体を信号通路１３６に供給するステップと、油圧ポンプ１２４によって信号通路１３６に供給された流体の圧力を減少させるステップと、信号通路１３６内のオリフィス１４６の下流及び第１バルブスプール１２２の上流で信号流体圧力を検出するステップと、をさらに含むことができる。
一実施形態において、複数の油圧アクチュエータ１０２への流体の流れは各パイロット減圧バルブ１３２のパイロットソレノイド１３４を非活性化することによって、または複数のパイロット減圧バルブ１３２のそれぞれに動作可能に連結されるパイロットシャット・オフソレノイド１６２を非活性化することによって、停止され得る。一実施形態において、油圧アクチュエータ１０２への流体の流れは、油圧ポンプ１２４を停止させることによって停止される。
一実施形態において、前記方法は、コントローラー１４０によって、活性化命令が複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、油圧アクチュエータ１０２などのうちの１つに動作可能に連結されたブレーキ１６６（例えば、旋回ブレーキ１６６ａ）を活性化するステップをさらに含むことができる。
一実施形態において、前記方法は、コントローラー１４０によって、活性化命令が複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、油圧アクチュエータ１０２などのうちの１つに流体的に連結されたロックバルブ１６４を活性化するステップをさらに含むことができる。
一実施形態において、前記方法は、活性化命令が複数のバルブスプール１２２のうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）複数のバルブスプール１２２の上流で検出されたときの信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）複数のバルブスプール１２２の下流で検出されたときの信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、警告通知をディスプレイ１５０上に表示するステップを含むことができる。
一実施形態において、前記方法は、複数のバルブスプール１２２の下流で信号流体圧力を検出するステップを含むことができる。
本明細書に開示された特徴などは、油圧アクチュエータを使用して機械１００の機能を制御する掘削機のような機械１００に特に有利であり得る。本明細書に開示されたシステム１０１は、油圧アクチュエータによって機械機能の命令されない作動をもたらすことができる状況を自動的に検出し、操作者が介入するとか、措置を取ることなく、このような命令されない作動（または潜在的な命令されない作動）を停止させる。

Claims (10)

  1. 複数のバルブスプールのうちの少なくとも１つのバルブスプールの命令されないポジショニング（ｕｎｃｏｍｍａｎｄｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を検出して、前記複数のバルブスプールに流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるための方法であって、
    前記複数のバルブスプールは、油圧ポンプの下流及びリザーバー（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）の上流に配置され、各バルブスプールは、中立位置（ｎｅｕｔｒａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）及び少なくとも１つの動作位置（ａｃｔｉｖｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を有し、各バルブスプールは、前記バルブスプールが中立位置にあるときに前記複数の油圧アクチュエータのうちの少なくとも１つへの流体の流れを遮断するように構成され、また、前記バルブスプールが中立位置にないときに前記油圧アクチュエータなどのうちの少なくとも１つへの流体の流れを提供するように構成され、前記複数のバルブスプールは、複数のパイロット減圧バルブに流体的に連結され、各バルブスプールは、前記パイロット減圧バルブのうちの１つのパイロットソレノイドが活性化されるときに前記動作位置を維持するように構成され、前記パイロットソレノイドは、前記バルブスプールによって制御される機械の機能と関連した活性化命令がイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）されるときに活性化され、前記活性化命令は、コントローラーによってユーザーインタフェースから受信され、
    前記方法は、
    前記コントローラーによって、信号通路で検出された信号流体圧力を受信するステップと、
    前記コントローラーによって、少なくとも１つの活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別するステップと、
    前記コントローラーによって、活性化命令が前記複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）前記複数のバルブスプールの上流で検出されたときの前記信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）前記複数のバルブスプールの下流で検出されたときの前記信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、前記複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるステップと、を含み、
    前記複数のバルブスプールの各バルブスプールが前記中立位置にあるとき、前記信号通路は、前記複数のバルブスプールの各バルブスプールを通って延び、また、前記複数のバルブスプールのうちの任意のバルブスプールが前記中立位置にないか、前記動作位置にあるとき、前記信号通路は、前記中立位置にないかまたは前記動作位置にある前記バルブスプールによって遮断される、方法。
  2. 前記複数のバルブスプールのうちの第１バルブスプールの上流で前記信号流体圧力を検出するステップをさらに含み、前記第１バルブスプールは、前記複数のバルブスプールのうちの任意の他のバルブスプールの前に信号流体を受け取るように前記信号通路に沿って位置される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記油圧ポンプによって、流体を前記信号通路に供給するステップと、
    前記信号通路内のオリフィスの下流及び前記第１バルブスプールの上流で前記信号流体圧力を検出するステップと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記複数の油圧アクチュエータへの流体の流れは、各パイロット減圧バルブの前記パイロットソレノイドを非活性化することによって、または前記複数のパイロット減圧バルブのそれぞれに動作可能に連結されるパイロットシャット・オフソレノイドを非活性化することによって停止される、請求項２に記載の方法。
  5. 前記複数の油圧アクチュエータへの流体の流れは、前記油圧ポンプをシャット・オフすることによって停止される、請求項２に記載の方法。
  6. 前記コントローラーによって、活性化命令が前記複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）前記複数のバルブスプールの上流で検出されたときの前記信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）前記複数のバルブスプールの下流で検出されたときの前記信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、前記油圧アクチュエータなどのうちの１つに流体的に連結されたロックバルブを活性化するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
  7. 前記コントローラーによって、活性化命令が前記複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）前記複数のバルブスプールの上流で検出されたときの前記信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）前記複数のバルブスプールの下流で検出されたときの前記信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、前記油圧アクチュエータなどのうちの１つに動作可能に連結された旋回ブレーキを活性化するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
  8. 前記複数のバルブスプールの下流で前記信号流体圧力を検出するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 複数のバルブスプールのうちの第１バルブスプールの命令されないポジショニングを検出して、前記複数のバルブスプールに流体的に連結された複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるためのシステムであって、
    機械上に配置された前記複数の油圧アクチュエータと、
    油圧ポンプの下流及びリザーバーの上流に配置される前記複数のバルブスプールであって、前記複数のバルブスプールのうちの前記第１バルブスプールは、中立位置及び少なくとも１つの動作位置を有し、前記第１バルブスプールは、前記中立位置にあるときに前記複数の油圧アクチュエータのうちの第１油圧アクチュエータへの流体の流れを遮断するように構成され、また、中立位置にないときまたは前記動作位置にあるときに前記第１油圧アクチュエータへの流体の流れを提供するように構成される、前記複数のバルブスプールと、
    複数のパイロット減圧バルブであって、各パイロット減圧バルブは、前記複数のバルブスプールのうちの１つに流体的に連結され、各パイロット減圧バルブは、前記パイロット減圧バルブを活性化するように構成されたパイロットソレノイドを含み、各パイロット減圧バルブは、前記バルブスプールなどのうちの１つを前記中立位置にまたは前記動作位置に配置するように構成される、前記複数のパイロット減圧バルブと、
    前記複数のバルブスプールの各バルブスプールが前記中立位置にあるとき、前記複数のバルブスプールの各バルブスプールを通ってリザーバーに延びる信号通路であって、前記複数のバルブスプールのうちの任意のバルブスプールが前記動作位置にあるとき、前記信号通路は、前記動作位置にある前記バルブスプールによって遮断される、前記信号通路と、
    前記信号通路に流体を供給するように構成され、前記複数のバルブスプールを通って前記複数の油圧アクチュエータに流体を供給するように構成される油圧ポンプと、
    ユーザーからの活性化命令を受信するように構成されるユーザーインタフェースであって、前記活性化命令は、前記複数のバルブスプールのうちの１つ以上によって制御される機械機能に関連する、前記ユーザーインタフェースと、
    コントローラーと、を含み、
    前記コントローラーは、
    信号通路で検出された信号流体圧力を受信し、
    少なくとも１つの活性化命令が現在イネーブルされるかどうかを識別し、
    活性化命令が前記複数のバルブスプールのうちのいずれかに対してもイネーブルされず、（１）前記複数のバルブスプールの上流で検出されたときの前記信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）前記複数のバルブスプールの下流で検出されたときの前記信号流体圧力が第２閾値よりも小さい場合に、前記複数の油圧アクチュエータへの流体の流れを停止させるように構成される、システム。
  10. ディスプレイをさらに含み、前記コントローラーは、活性化命令がイネーブルされず、（１）前記複数のバルブスプールの上流で検出されたときの前記信号流体圧力が第１閾値よりも大きいか、または、（２）前記複数のバルブスプールの下流で検出されたときの前記信号流体圧力が第２閾値よりも小さいときに前記ディスプレイ上に警告を表示するようにさらに構成される、請求項９に記載のシステム。
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