用于負載的受控降低和提升的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于負載的受控降低和提升的系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請于2013年12月13日提交作為PCT國際專利申請，并且要求2012年12月14日提交的序列號為61/737，607的美國專利申請的優(yōu)先權，該美國專利申請的公開內容在此全部引入作為參考。
【背景技術】
[0003]諸如叉車、輪式裝載機、履帶式裝載機、挖掘機、挖溝機、推土機和伸縮臂叉車之類的工作機器眾所周知。工作機器可以用于移動材料，例如貨盤、污物和/或雜物。工作機器通常包括連接到工作機器的工作器械(例如，叉子)。附接到工作機器的工作器械通常由液壓系統(tǒng)提供動力。液壓系統(tǒng)可以包括液壓泵，其由諸如柴油機之類的原動機提供動力。工作機器通常具有依賴于多個輸入和輸出的電子控制系統(tǒng)，例如壓力傳感器、位置傳感器和閥門致動器。在此類電動液壓系統(tǒng)中，對此類組件的更多依賴導致系統(tǒng)故障的發(fā)生率增加。盡管可以檢測許多此類故障，但故障通常難以標識或隔離，這由于電動液壓系統(tǒng)的復雜性所致。存在自動程序以測試不同組件以便隔離未知故障，但如果致動器未處于安全狀態(tài)，例如當工作機器將負載懸掛在地面之上時，則自動程序的執(zhí)行能夠很危險。因此，有時希望在運行此類診斷之前，將工作機器置于安全狀態(tài)。但是，因為故障實際上可能位于負責降低負載的系統(tǒng)中，所以使用正常操作算法將系統(tǒng)置于安全狀態(tài)可能很危險。有時還需要提升負載(盡管系統(tǒng)中存在已知故障)，這也會很危險。希望做出改進。

【發(fā)明內容】

[0004]公開一種用于負載的受控降低和提升的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法可以包括操作具有液壓系統(tǒng)的工作機器，所述液壓系統(tǒng)包括用于支持負載的液壓致動器、與所述致動器流體連通的第一控制閥門，以及用于操作所述第一控制閥門的控制器。在一個實施例中，所述控制器包括用于在負載降低操作中操作所述第一控制閥門的第一算法。當檢測到所述液壓系統(tǒng)內的操作故障時，所述控制器能夠被配置為進入安全降低模式。所述安全降低模式可以自動啟動，或者可以由操作員通過用戶接口啟動。在所述安全降低模式下，禁用所述第一算法，并且將脈沖寬度調制(PWM)電流從所述控制器發(fā)送到所述第一控制閥門。提供用戶接口以允許操作員控制所述PWM電流占空比，以便允許降低由所述致動器支持的負載。
【附圖說明】
[0005]參考以下附圖描述非限制性和非窮舉的實施例，這些附圖不一定按比例繪制，其中在不同附圖中相似的參考標號指相似的部件，除非另外指定。這些附圖是:
[0006]圖1是具有作為根據(jù)本公開原理的各方面的實例的特性的工作機器的示意圖；
[0007]圖2是包括適合用于圖1中所示工作機器的工作電路的液壓系統(tǒng)的一部分的示意圖；
[0008]圖3是用于圖2中所示液壓電路的電子控制系統(tǒng)的示意圖；
[0009]圖4是示出圖2中所示工作電路的安全降低操作模式的過程流程圖；
[0010]圖4A是示出圖2中所示工作電路的安全提升操作模式的過程流程圖；
[0011]圖5是在安全降低模式下針對圖2中所示工作電路的第一控制閥門和第二控制閥門生成的脈沖寬度調制信號的圖形表示；
[0012]圖6是作為圖5中所示信號的結果，在安全降低模式下圖2中所示工作電路的第一控制閥門和第二控制閥門的閥芯位置的圖形表示；
[0013]圖7是作為圖5中所示信號的結果，在安全降低模式下與圖2中所示工作電路的第一控制閥門關聯(lián)的致動器的油缸位置的圖形表示。
【具體實施方式】
[0014]將參考附圖詳細描述不同實施例，其中在數(shù)個圖中相似的參考標號表示相似的部件和組件。對不同實施例的引用并未將所附權利要求的范圍限于這些實施例。此外，本說明書中給出的任何實例并非旨在進行限制，而僅是針對所附權利要求給出許多可能實施例中的一部分。
[0015]總體描沐
[0016]如圖1中所示，示出工作機器10。工作機器10包括工作附件12，其用于執(zhí)行與負載44關聯(lián)的各種升降任務。在一個實施例中，工作機器10是伸縮臂叉車，其具有支撐工作附件12的伸縮吊臂42。在一個實施例中，工作附件12包括一對叉子。但是，所屬技術領域的技術人員將理解，工作附件可以是任何以液壓方式提供動力的工作器械。
[0017]工作機器10還被示為包括至少一個驅動輪14和至少一個轉向輪16。在某些實施例中，一個或多個驅動輪14可以與一個或多個轉向輪16組合。驅動輪由引擎18提供動力。引擎18還被配置為經由至少一個液壓泵210為液壓系統(tǒng)提供動力，該液壓系統(tǒng)包括工作機器10的工作電路200和轉向電路(未示出)。在一個實施例中，例如通過輸出軸或動力輸出裝置，將泵32機械地耦合到引擎18。在一個實施例中，引擎18經由液壓系統(tǒng)，間接為泵210提供動力。工作電路200通過泵與多個液壓致動器40和控制閥門20、120 (在圖2中示出)協(xié)同操作，致動工作附件12。在一個實施例中，工作機器包括液壓致動器和閥門，以便實現(xiàn)工作附件12的升降、延伸、傾斜和側向運動。
[0018]液壓系統(tǒng)
[0019]參考圖2，示出包括工作電路200和其它部件的液壓系統(tǒng)的一個實例。工作電路200用于激活工作機器的工作附件。如圖所示，工作電路200包括第一閥門組件20和第二閥門組件120，以便實現(xiàn)工作功能，例如附件升降功能。工作電路200還可以包括多個其它閥門和/或流體耗能部件，以便在液壓系統(tǒng)中實現(xiàn)其它功能。此外，工作電路可以包括單個閥門組件，其組合第一和第二閥門組件20、120的功能。在示出的特定實施例中，第一和第二閥門組件20,120是比例閥門，它們具有其中布置閥芯24,124的閥套22、122。
[0020]第一閥門組件20被配置和布置為選擇性地將加壓流體從泵210提供給一個或多個液壓提升或工作油缸40，油缸40被機械耦合到工作附件。盡管油缸40在本公開中被描述為提升油缸，但應該理解，油缸40可以是任何類型的致動器，例如液壓發(fā)動機或其它類型的線性致動器，并且本公開并不僅限于涉及提升油缸的應用。第一閥門組件20的操作導致在升降功能中選擇性地提升或降低工作附件12。提升油缸(多個)40的升降速度取決于通過第一閥門組件20的流量。通過第一閥門組件20的流量可以由一對可變螺線管致動器58,60控制，致動器58、60作用于閥門20的閥芯24的每一端。控制系統(tǒng)50可以分別經由控制線路66、70來操作可變螺線管致動器58、60。閥門組件還可以是兩級閥門，其中導向閥門由螺線管/音圈控制，并且主級閥門由來自導向級的壓力控制。在這種情況下，公開的安全降低程序是有利的，因為到達導向閥門的固定電流導致主級閥門的固定速度而不是固定位置。
[0021]如圖所示，第一閥門組件20是三位三通閥門(three-posit1n, three-wayvalve)，其與泵210、儲油箱230和提升油缸(多個)40流體連通。還可以使用控制致動器的單個四通閥門代替兩個三通閥門(20、120)。在示出的實施例中，第一閥門組件20可以從閉合或中立位置A移動到提升位置B和降低位置C。
[0022]在閉合位置A中，閉合端口 26A、28A和30A，以便泵210和儲油箱230均與提升油缸(多個)40隔離。在該位置中，工作附件12被保持在靜態(tài)位置，并且不能被升高或降低。
[0023]在提升位置B中，定位第一閥門組件20，以便端口 26B和30B被置于彼此流體連通。該位置允許泵210被置于與提升油缸(多個)40流體連通。如果泵壓超過由負載44產生的壓力，則液壓提升油