作業(yè)工具控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種機(jī)器(100)上的作業(yè)工具(116)的控制系統(tǒng)(108)，其包括第一液壓回路(201)、第二液壓回路(208)和控制器(182)。第一液壓回路(201)包括液壓缸組件(202)、加壓流體源(306)和流體箱(210)。液壓缸組件(202)包括頭端(212)、桿端(214)、缸(290)和桿(292)。加壓流體源(306)和流體箱(210)被選擇性地連接到頭端(212)或桿端(214)。第二液壓回路(208)包括閥，其被構(gòu)造成接收連接到箱信號，并選擇性地將頭端(212)或桿端(214)連接到流體箱(210)。控制器(182)被構(gòu)造成生成連接到箱信號。
【專利說明】作業(yè)工具控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及作業(yè)工具控制系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及包括液壓回路和液壓缸組件的工具控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]具有通過液壓回路和液壓缸組件致動的作業(yè)工具系統(tǒng)的機(jī)器可設(shè)定液壓控制閥以允許操作者在作業(yè)工具受到過大負(fù)載時進(jìn)行更多控制。控制閥的這種設(shè)定還可允許作業(yè)工具的運動在操作過程中得到細(xì)微控制。雖然控制閥的較小橫截面面積可在一些作業(yè)條件下允許更好控制，在作業(yè)工具遇到阻力負(fù)載時，與控制閥的較大橫截面面積相比，它們的功率效率會不太好，并且響應(yīng)較慢。
[0003]Brickner提交的美國專利申請公開文獻(xiàn)US201010024410A1公開一種用于機(jī)器的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)包括具有第一腔室和第二腔室的致動器、第一閥、第二閥、第三閥和能夠從中間位置位移以生成指示致動器的希望運動的信號的操作者輸入裝置。液壓系統(tǒng)還包括控制器，控制器被構(gòu)造成在信號指示希望增加致動器速度時使第一閥和第三閥打開與使流體經(jīng)過的信號相關(guān)的量，并使第二閥打開與使流體經(jīng)過的信號相關(guān)的量。第三閥可在第二閥打開過程中連續(xù)打開。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]公開一種用于機(jī)器上的作業(yè)工具的控制系統(tǒng)，其包括第一液壓回路、第二液壓回路和控制器。第一液壓回路包括液壓缸組件、加壓流體源以及流體箱。液壓缸組件包括頭端、桿端、缸和桿。加壓流體源和流體箱選擇性地連接到頭端或桿端。第二液壓回路包括閥，閥被構(gòu)造成接收連接到箱信號，并選擇性地將頭端或桿端連接到流體箱?？刂破鞅粯?gòu)造成生成連接到箱信號。
[0005]另外公開一種控制機(jī)器上的作業(yè)工具的方法。作業(yè)工具操作地連接到具有頭端和桿端的液壓缸組件。該方法包括將流體從頭端或桿端經(jīng)過第一液壓回路引導(dǎo)到箱；指令作業(yè)工具功能；檢測桿端上的流體壓力；檢測頭端上的流體壓力；根據(jù)作業(yè)工具功能以及桿端上的流體壓力和頭端上的流體壓力之間的差別生成連接到箱控制信號；以及根據(jù)生成的連接到箱信號，將流體從頭端或桿端經(jīng)過第一液壓回路和第二液壓回路引導(dǎo)到箱。
[0006]另外公開一種包括功率源、作業(yè)工具控制系統(tǒng)以及控制器的機(jī)器。作業(yè)工具控制系統(tǒng)包括作業(yè)工具、第一液壓回路以及第二液壓回路。第一液壓回路包括液壓缸組件、加壓流體源和流體箱。液壓缸組件包括頭端、桿端、缸和操作地連接到作業(yè)工具的桿。加壓流體源和流體箱選擇性地連接到頭端或桿端。第二液壓回路包括閥，閥被構(gòu)造成接收連接到箱信號并選擇性地將頭端或桿端連接到流體箱?？刂破鞅粯?gòu)造成生成連接到箱信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1示出機(jī)器的示例性實施方式。
[0008]圖2示出作業(yè)工具控制系統(tǒng)的示例性第一實施方式，其中計量控制閥位于中間位置。
[0009]圖3示出作業(yè)工具控制系統(tǒng)的示例性第一實施方式，其中計量控制閥位于桿延伸位置。
[0010]圖4示出作業(yè)工具控制系統(tǒng)的示例性第一實施方式，其中計量控制閥位于桿縮回位置。
[0011]圖5示出作業(yè)工具控制系統(tǒng)的示例性第二實施方式，其中計量控制閥位于中間位置。
[0012]圖6示出作業(yè)工具控制系統(tǒng)的示例性第二實施方式，其中計量控制閥位于桿延伸位置。
[0013]圖7示出作業(yè)工具控制系統(tǒng)的示例性第二實施方式，其中計量控制閥位于桿縮回位置。
[0014]圖8示出控制機(jī)器上的作業(yè)工具的方法的示例性流程圖。

【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在將參考【具體實施方式】或特征，其例子在附圖中示出。通常，將在附圖中使用相應(yīng)的附圖標(biāo)記以參考相同或相應(yīng)部件。
[0016]現(xiàn)在參考圖1，示出機(jī)器100的示例性實施方式。在所示實施方式中，機(jī)器100被描述為車輛104，并且特別是挖掘機(jī)106。在其他實施方式中，機(jī)器100可包括用于進(jìn)行作業(yè)的任何系統(tǒng)或裝置。機(jī)器100可包括車輛104，或固定機(jī)器，例如(但不局限于)具有液壓供能作業(yè)工具的機(jī)器，或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏纹渌潭C(jī)器。
[0017]車輛104可包括(但不局限于)執(zhí)行與例如采礦、建筑、耕種、運輸?shù)忍厥夤I(yè)相關(guān)的一些類型的操作，并且在作業(yè)環(huán)境(例如建筑地點、采礦地點、發(fā)電廠、高速公路應(yīng)用、海洋應(yīng)用等)之間或作業(yè)環(huán)境中操作的車輛。車輛104的非限定例子包括卡車、起重機(jī)、土方車輛、采礦車輛、反鏟挖土機(jī)、裝載機(jī)、材料處理設(shè)備、耕種設(shè)備、機(jī)車和可以在履帶上運行的其他車輛以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏晤愋偷目蓜訖C(jī)器。車輛104可包括在陸地、水中、地球大氣層或太空中操作的移動式機(jī)器。
[0018]車輛104的陸地實施方式的非限定例子包括挖掘機(jī)106、反鏟裝載機(jī)、履帶或輪式裝載機(jī)、壓實機(jī)、伐木歸堆聯(lián)合機(jī)、林業(yè)機(jī)器、輸送器、收割機(jī)、機(jī)動平地機(jī)、管道敷設(shè)機(jī)、滑移裝載機(jī)、伸縮臂叉裝車、輪式或履帶推土機(jī)或者相對于以下實施方式描述的包括作業(yè)工具控制系統(tǒng)108、200、300的任何其他車輛104，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0019]機(jī)器100裝備有助于機(jī)器100在作業(yè)地點110處操作的系統(tǒng)。在所示實施方式中，這些系統(tǒng)包括作業(yè)工具系統(tǒng)108、驅(qū)動系統(tǒng)112和提供功率到作業(yè)工具系統(tǒng)108和驅(qū)動系統(tǒng)112的功率系統(tǒng)114。在所示實施方式中，功率系統(tǒng)114包括發(fā)動機(jī)136，例如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。在替代實施方式中，功率系統(tǒng)114可包括例如電動馬達(dá)(未示出)、燃料電池(未示出)、電池(未示出)、超級電容器(未示出)、發(fā)電機(jī)(未示出)的其他功率源和/或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏喂β试础?br> [0020]驅(qū)動系統(tǒng)112可包括傳動裝置(未示出)和地面接合裝置115。傳動裝置可包括任何裝置或裝置組，其可以在功率系統(tǒng)114和地面接合裝置115之間傳遞力。傳動裝置可包括機(jī)械傳動裝置、任何變速器、齒輪、帶、滑輪、盤、鏈、泵、馬達(dá)、離合器、制動器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器、流體聯(lián)接器和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏蝹鲃友b置中的一個或多個。
[0021]在所示實施方式中，地面接合裝置115包括履帶113。在替代實施方式中，地面接合裝置115可包括輪、壓實鼓、輥或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏纹渌孛娼雍涎b置115。
[0022]作業(yè)工具系統(tǒng)108包括作業(yè)工具116，其可以在作業(yè)地點110處進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)工具可包括鏟斗、螺旋器、鏟板、清掃器、滾輪切割器、砍伐頭、叉、抓斗、錘、收割機(jī)頭、提升組件、物料處理臂、松土機(jī)、多處理器、耙、松土器、松土機(jī)鋸、剪、樹樁研磨機(jī)、掃雪機(jī)和擋雪翼板、耕耘機(jī)、挖溝機(jī)、或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏纹渌鳂I(yè)工具116。
[0023]作業(yè)工具系統(tǒng)108可包括任何構(gòu)件和連桿機(jī)構(gòu)；以及任何系統(tǒng)和控制器來根據(jù)操作者、自動系統(tǒng)或其他輸入致動該構(gòu)件和連桿機(jī)構(gòu)，以操控作業(yè)工具116，從而在作業(yè)地點110處進(jìn)行作業(yè)，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0024]在挖掘機(jī)106的所示實施方式中，作業(yè)工具系統(tǒng)108包括吊桿122、斗桿124、鏟斗126、至少一個吊桿缸組件128、斗桿缸組件130、作業(yè)工具缸組件102、作業(yè)工具連桿134、控制器182和操作者界面188。作業(yè)工具缸組件102包括作業(yè)工具缸133和作業(yè)工具桿132。操作者界面188包括操縱桿120。
[0025]在所示實施方式中，機(jī)器100包括具有操作者界面188的駕駛室118。操作者界面188可包括多種裝置，操作者通過該多種裝置與機(jī)器100通信、交互或控制機(jī)器100。在一種實施方式中，操作者界面188可包括操作者與其物理交互的裝置。在另一實施方式中，裝置可通過聲音啟動操作。在又一實施方式中，操作者可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碓O(shè)想的任何方式與操作者界面188交互。
[0026]操作者界面188可操作以生成到作業(yè)工具控制系統(tǒng)108的指令，從而運動作業(yè)工具116以便在作業(yè)地點110處進(jìn)行作業(yè)。操作者界面188可操作以根據(jù)來自操作者的預(yù)定運動生成作業(yè)工具系統(tǒng)108控制指令。在替代實施方式中，機(jī)器100上機(jī)載的控制器182中編碼的自動機(jī)器控制或者遠(yuǎn)離機(jī)器100定位的自主控制系統(tǒng)可通信作業(yè)工具控制系統(tǒng)108指令。
[0027]操縱桿120可包括手操作桿式控制裝置，其具有大致細(xì)長形狀，能夠在至少一個方向上運動。操縱桿120可操作，以便在多個方向上運動。操縱桿120在一個方向上的位移可對應(yīng)于作業(yè)工具控制系統(tǒng)108指令。操縱桿120可包括位移之外的操作者控制特征。例如操縱桿可包括按鈕或其他可按壓裝置、開關(guān)、可轉(zhuǎn)動構(gòu)件和可滑動構(gòu)件?？刂戚斎肟梢允遣僮髡呖刂铺卣鞯臈l件、位置或運動的函數(shù)。操縱桿120可包括具有操作者用手舒適地抓持的手持部或形狀的部分。
[0028]在替代實施方式中，操作者界面188可包括(除了或代替操縱桿120)開關(guān)、按鈕、鍵盤、交互顯示器、杠桿、撥盤、遠(yuǎn)程控制裝置、聲音啟動控制器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的可以用來允許操作者控制機(jī)器100的任何其他操作者輸入裝置。
[0029]在所示實施方式中，操作者可輸入指令以經(jīng)過運動操縱桿120操縱作業(yè)工具116。這些指令可經(jīng)由傳感器和通信鏈接傳遞到控制器182?？刂破?82可經(jīng)由通信鏈接傳遞信號，以致動液壓流體閥，從而允許加壓流體流動到和離開缸組件128、130、102，如本領(lǐng)域已知。隨著加壓流體流動到和離開缸組件128、130、102，桿(例如作業(yè)工具桿132)可延伸離開和/或縮回進(jìn)入缸(例如作業(yè)工具缸133)，以使作業(yè)工具116運動。在其他實施方式中，液壓機(jī)械控制系統(tǒng)可傳遞操作者指令以致動作業(yè)工具116。
[0030]在所示實施方式中，作業(yè)工具連桿組件134操作地連接到作業(yè)工具桿132和作業(yè)工具116，從而以希望的方式致動作業(yè)工具116。
[0031]控制器182可包括處理器(未示出)和存儲器部件(未示出)。處理器可包括微型處理器或本領(lǐng)域已知的其他處理器。在一些實施方式中，處理器可包括多個處理器。處理器可執(zhí)行指令，并生成輸出以執(zhí)行方法或過程。這種指令可被讀取或結(jié)合到例如存儲器部件的計算機(jī)可讀取介質(zhì)，或在外部提供給處理器。在替代實施方式中，硬連線回路可代替軟件指令使用或與軟件指令組合使用，以便根據(jù)檢測阻力負(fù)載生成連接到箱控制信號。因此，實施方式不局限于硬件回路和軟件的任何具體組合。
[0032]這里使用的術(shù)語“計算機(jī)可讀取介質(zhì)”指的是任何介質(zhì)或介質(zhì)組合，其參與提供指令到處理器，以便執(zhí)行。這種介質(zhì)可采取許多形式，包括但不局限于非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)包括例如光學(xué)或磁性盤。易失性介質(zhì)包括動態(tài)存儲器。傳輸介質(zhì)包括同軸纜線、銅線和光學(xué)纖維。
[0033]計算機(jī)可讀取介質(zhì)的常見形式包括例如軟盤、磁盤、硬盤、磁帶或任何其他磁性介質(zhì)、CD-ROM、任何其他光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡、紙帶或具有孔圖案的任何其他物理介質(zhì)、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPR0M、任何其他存儲器芯片或卡盒或計算機(jī)或處理器可以從中讀取的任何其他介質(zhì)。
[0034]存儲器部件可包括如上所述或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏涡问降挠嬎銠C(jī)可讀取介質(zhì)。存儲器部件可包括多個存儲器部件。
[0035]控制器182可封裝在單個殼體內(nèi)。在替代實施方式中，控制器182可包括操作連接并封裝在多個殼體內(nèi)的多個部件。控制器182可機(jī)載定位在機(jī)器上，或者可以非機(jī)載或遠(yuǎn)程地定位。
[0036]控制器182可通信地連接到操作者界面188以接收操作者指令信號，并操作地連接到液壓閥以控制作業(yè)工具116的運動。控制器182可通信地連接到一個或多個傳感器或其他裝置，以接收指示機(jī)器100系統(tǒng)操作參數(shù)的信號。一個或多個操作參數(shù)可指示作業(yè)工具處于阻力或過載模式。在機(jī)器100是挖掘機(jī)106并且作業(yè)工具116是鏟斗126的實施方式中，一個或多個操作參數(shù)可指示挖掘機(jī)106處于挖掘模式。
[0037]操作者或自主功能會希望通過所示挖掘機(jī)106在作業(yè)地點110處挖掘土方或其他材料，并且接著將材料傾卸到牽引卡車(未示出)。隨著作業(yè)工具系統(tǒng)108響應(yīng)于挖掘指令，桿132可從缸133延伸并且鏟斗126可向下運動并朝著斗桿124和駕駛室118向內(nèi)彎曲，挖掘材料并接著使其得到保持，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知。在鏟斗126挖掘的同時，由于土方阻礙缸132延伸，阻力負(fù)載施加到作業(yè)工具缸組件102。一旦材料被挖掘并容納在鏟斗126內(nèi)，材料上的重力在作業(yè)工具缸組件102上施加過載。缸組件上的阻力和過載是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的。
[0038]操作者或自主功能可將容納材料的加載鏟斗126定位在牽引卡車上方，并接著開始傾卸功能。在傾卸功能過程中，桿132可縮回到缸133內(nèi)，造成鏟斗126從斗桿124和駕駛室118向外轉(zhuǎn)動,并將材料傾卸到牽引卡車,如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知。在傾卸循環(huán)過程中，鏟斗126內(nèi)的材料上的重力可在作業(yè)工具缸組件102上施加阻力或過載。
[0039]現(xiàn)在參考圖2、3和4，描述作業(yè)工具控制系統(tǒng)200的第一實施方式。系統(tǒng)200包括第一液壓回路201、第二液壓回路208和控制器282。
[0040]第一液壓回路201包括液壓缸組件202、加壓流體源206和流體箱210。缸組件202包括具有頭端壓力的頭端212、具有桿端壓力的桿端214、缸290和桿292。桿292操作地連接到作業(yè)工具116。流體源206選擇性地流體連接到頭端212和桿端214。流體箱210選擇性地流體連接到頭端212和桿端214。在流體源206流體連接到頭端212時，通常流體箱210流體連接到桿端214。相反，在流體源206流體連接到桿端214時，通常流體箱210流體連接到頭端212。
[0041]缸組件202可包括能夠操作以便經(jīng)過單向行程施加大致單向力的任何機(jī)械致動器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣?。桿292可在缸290內(nèi)前后運動，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知。桿292可包括能夠操作以便將缸的內(nèi)部分成兩個腔室的活塞、頭端212和桿端214。
[0042]在圖1所示的挖掘機(jī)106實施方式中，加壓流體可流入頭端212，使桿292從缸290延伸，并閉合鏟斗126。隨著加壓流體流入頭端212，流體流出桿端214。加壓流體還可流入桿端214，使桿292縮回到缸290內(nèi)，并打開鏟斗126。隨著加壓流體流入桿端124，流體流出頭端212。
[0043]流體源206可包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏渭訅阂簤毫黧w源。流體源206可包括固定排量泵(未示出)或可變排量泵(未示出)。在所示實施方式中，發(fā)動機(jī)136可經(jīng)過一個或多個齒輪驅(qū)動流體源206。在替代實施方式中，流體源206可包括以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞津?qū)動的泵。非限定例子包括齒輪驅(qū)動泵、帶驅(qū)動泵或電馬達(dá)驅(qū)動泵。
[0044]流體箱210可包括用于保持流體的任何容器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0045]在所示實施方式中，第一液壓回路包括計量控制閥204。計量控制閥204可包括三個位置，即圖2所示的閉合位置、圖3所示的桿延伸位置和圖4所示的桿縮回位置。計量控制閥204可以被彈簧加載到閉合位置。
[0046]在所示實施方式中，計量控制閥204通過液壓先導(dǎo)流體致動。先導(dǎo)流體可以通過流體源206或未示出的另一流體源供應(yīng)。流到計量控制閥204的先導(dǎo)流體可通過由來自控制器282的指令致動的閥或其他機(jī)械或液壓裝置控制。
[0047]在所示實施方式中，頭端212經(jīng)由流體導(dǎo)管224流體連接到計量控制閥204。桿端214經(jīng)過流體導(dǎo)管228流體連接到計量控制閥204。流體源206經(jīng)過止回閥220和流體導(dǎo)管222流體連接到計量控制閥204。箱210經(jīng)過流體導(dǎo)管230流體連接到計量控制閥204。
[0048]在計量控制閥204位于閉合位置時，加壓流體不能從流體源206流到頭端212或桿端214。在計量控制閥204位于圖3所示的桿延伸位置時，加壓流體可從流體源206經(jīng)過止回閥220、經(jīng)過流體導(dǎo)管222、經(jīng)過計量控制閥204并經(jīng)過流體導(dǎo)管224流到頭端212。在計量控制閥204位于圖4所示的桿縮回位置時，加壓流體可從流體源206經(jīng)過止回閥220、經(jīng)過流體導(dǎo)管222、經(jīng)過計量控制閥204并經(jīng)過流體導(dǎo)管228流到桿端214。
[0049]計量控制閥204可包括桿延伸先導(dǎo)端口 238。在先導(dǎo)流體在桿延伸先導(dǎo)端口 238上施加比相對彈簧力大的力時，計量控制閥204可運動到桿延伸位置。計量控制閥204可包括桿縮回先導(dǎo)端口 240。在先導(dǎo)流體在桿縮回先導(dǎo)端口 240上施加比相對彈簧力大的力時，計量控制閥204可運動到桿縮回位置。
[0050]在替代實施方式中，計量控制閥204可經(jīng)過施加到螺線圈的電流或經(jīng)過氣動裝置致動到不同位置。計量控制閥204可被致動從而以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞礁淖兾恢谩?br> [0051]第二液壓回路208被構(gòu)造成根據(jù)連接到箱控制信號選擇性地將頭端212和桿端214之一流體連接到流體箱210。在所示實施方式中，第二液壓回路208包括第一方向控制閥218和逆梭閥216。逆梭閥216選擇性地將頭端212或桿端214流體連接到第一方向控制閥218。第一方向控制閥218選擇性地將來自頭端212或桿端214的流體連接到箱210。
[0052]第一方向控制閥218包括選擇性地流體連接到頭端212和桿端214之一的輸入端口。第一方向控制閥218包括經(jīng)由流體導(dǎo)管236流體連接到箱210的輸出端口。
[0053]在所示實施方式中，第一方向控制閥218是兩位置、彈簧偏置、通常關(guān)閉且電致動的方向閥。在替代實施方式中，第一方向控制閥218可包括用于控制流體在第二液壓回路中從頭端212或桿端214到箱210的流動的任何裝置。
[0054]第一方向控制閥218操作地連接到控制器282，以響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。第一方向控制閥218可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。連接到箱控制信號可包括從控制器282供應(yīng)到螺線圈的足夠量的電流，以打開方向控制閥218并允許流體從頭端212或桿端214流過第一方向控制閥218到箱210。在另一實施方式中，與控制器282分離的功率源(未示出)可操作以供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈，從而根據(jù)連接到箱控制信號打開第一方向控制閥218。在其他實施方式中，連接到箱信號可以是通過控制器282生成的任何信號，其可造成第一方向控制閥218打開，允許流體從頭端212或桿端214流到流體箱210，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0055]雖然第一方向控制閥218被示出為螺線圈致動閥，設(shè)想到第一方向控制閥218可以通過其他裝置致動，例如但不局限于液壓先導(dǎo)流體或氣動的。
[0056]在所示實施方式中，第二液壓回路208包括逆梭閥216。逆梭閥216可包括通過允許較低壓力源流過閥來調(diào)節(jié)流體從一個以上的源供應(yīng)到回路的單個區(qū)域的任何閥。逆梭閥216包括經(jīng)過流體導(dǎo)管232流體連接到桿端214的輸入桿端口 242、經(jīng)過流體導(dǎo)管226流體連接到頭端212的輸入頭端口 244以及經(jīng)過流體導(dǎo)管234、236和第一方向控制閥218選擇性地流體連接到箱210的輸出端口。
[0057]在桿端214壓力大于頭端212壓力并且第一方向控制閥218響應(yīng)于連接到箱信號打開時，流體可從頭端212流動經(jīng)過流體導(dǎo)管226、經(jīng)過逆梭閥216、經(jīng)過流體導(dǎo)管234、經(jīng)過第一方向控制閥218、經(jīng)過流體導(dǎo)管236并流到流體箱210。在頭端212壓力大于桿端214壓力并且第一方向控制閥218響應(yīng)于連接到箱信號打開時，流體可從桿端214流動經(jīng)過流體導(dǎo)管232、經(jīng)過逆梭閥216、經(jīng)過流體導(dǎo)管234、經(jīng)過第一方向控制閥218、經(jīng)過流體導(dǎo)管236并流到流體箱210。
[0058]控制器282相對于圖1的控制器182描述?？刂破?82可操作地連接到第一方向控制閥218，使得第一方向控制閥218響應(yīng)于控制器282生成連接到箱信號打開。在所示的實施方式中，控制器282可將連接到箱信號作為電流傳輸?shù)铰菥€圈致動器，其打開第一方向控制閥218。
[0059]作業(yè)工具控制系統(tǒng)200可包括被構(gòu)造成生成指示頭端壓力的頭端壓力信號的頭端壓力傳感器284。作業(yè)工具控制系統(tǒng)200可包括被構(gòu)造成生成指示桿端壓力的桿端壓力信號的桿端壓力傳感器286。頭端壓力傳感器284和桿端壓力傳感器286可以是能夠操作以生成指示液壓流體壓力的壓力傳感器的任何傳感器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0060]控制器282可通信地連接到頭端壓力傳感器284以接收頭端壓力信號?？刂破?82可通信地連接到桿端壓力傳感器286以接收桿端壓力信號。
[0061]控制器282可通信和操作地連接到操作者界面288，如相對于圖1的控制器182和操作者界面188描述。
[0062]控制器282可根據(jù)從操作者界面288接收的操作者指令、頭端壓力信號和桿端壓力信號檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載。用于控制器282的根據(jù)操作者指令和致動器壓力來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載的系統(tǒng)和方法是本領(lǐng)域已知的。用于控制器282的根據(jù)操作者指令和致動器壓力來檢測挖掘或其他作業(yè)工具116功能或模式的系統(tǒng)和方法也是本領(lǐng)域已知的。
[0063]在一些實施方式中，控制器282可根據(jù)來自機(jī)器100上的單獨或部分自動作業(yè)功能的自動指令來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載。在一些實施方式中，控制器282可根據(jù)頭端壓力和桿端壓力之間的差別等于和/或高于預(yù)定數(shù)值來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載。
[0064]在挖掘機(jī)106上的一個例子中，控制器282可檢測操作者經(jīng)過到作業(yè)工具、吊桿和斗桿缸102 (或202)、128、130的指令來指令挖掘功能。隨著操作者指令作業(yè)循環(huán)，他/她可通過指令桿132(292)延伸來指令鏟斗126朝著斗桿124和駕駛室118卷曲。計量控制閥204可運動到桿延伸位置，允許加壓流體從流體源206流到頭端212，并且允許流體從桿端214經(jīng)過流體導(dǎo)管228流到箱210。
[0065]頭端212上的推靠桿292的頭部的加壓流體可以開始使桿292從缸290延伸，如本領(lǐng)域已知。在鏟斗126撞擊作業(yè)地點110的地面時，鏟斗126挖入的材料可施加抵抗桿292延伸的力。此力可造成頭壓力升高到桿壓力以上。在頭端壓力和桿端壓力之間的差別等于或高于預(yù)定數(shù)值時，控制器282可生成連接到箱信號，并且第一方向控制閥282可打開，允許流體從桿端214流過第二液壓回路208到箱210。
[0066]圖3示例性示出以上描述的例子。在控制器282檢測挖掘循環(huán)，并且頭端壓力超過桿端壓力預(yù)定數(shù)值時，第一方向控制閥218響應(yīng)于控制器282生成連接到箱信號打開。標(biāo)示“H”的箭頭說明加壓流體流到頭端212。加壓流體離開流體源206，流過止回閥220和流體導(dǎo)管222到計量控制閥204。加壓流體流過計量控制閥204，流過流體導(dǎo)管224并進(jìn)入缸組件202的頭端212。
[0067]標(biāo)示“R”的箭頭說明流體從桿端214流到箱210。流體流出缸組件202的桿端214，經(jīng)過流體導(dǎo)管228到計量控制閥204。流體流過計量控制閥204到箱210。
[0068]流體還流出缸組件292的桿端214，經(jīng)過流體導(dǎo)管232到逆梭閥216的桿端口 242。由于頭端壓力超過桿端壓力，流體從其桿端口 242流過逆梭閥216，經(jīng)過出口端口和流體導(dǎo)管234離開，到第一方向控制閥218。由于控制器282生成連接到箱信號，流體流過第一方向控制閥218并經(jīng)過流體導(dǎo)管236到箱210。
[0069]在挖掘機(jī)106上的另一例子中，控制器282可檢測操作者在作業(yè)循環(huán)過程中經(jīng)過其到作業(yè)工具、吊桿和斗桿缸102 (或202)、128、130的指令來指令傾卸功能。隨著操作者指令傾卸功能，他/她可以通過指令桿132(292)縮回同時提升鏟斗126來指令鏟斗126遠(yuǎn)離駕駛室118卷曲，使得鏟斗126內(nèi)的材料可傾卸到卡車或其他保持車輛中。計量控制閥204可運動到桿縮回位置，允許加壓流體從流體源206流到桿端214，并且允許流體從頭端212經(jīng)過流體導(dǎo)管224流到箱210。
[0070]桿端214上的推靠桿292的頭部的加壓流體可以開始使桿292縮回到缸290內(nèi)，如本領(lǐng)域已知。在典型的傾卸功能中，桿縮回可首先通過作用在鏟斗126的材料上的重力輔助。但是在傾卸功能的一部分過程中，鏟斗126內(nèi)的材料上的重力會與使桿292縮回到缸290內(nèi)的液壓流體力相反。在鏟斗126遇到這種情況且鏟斗126內(nèi)的材料上的重力施加抵抗桿292縮回的力時，桿端壓力可升高到頭端壓力以上。在頭端壓力和桿端壓力之間的差別等于和/或高于預(yù)定數(shù)值時，控制器282可生成連接到箱信號，并且第一方向控制閥218可打開，允許流體從頭端212流過第二液壓回路208到箱210。
[0071]圖4示例示出以上描述的例子。在控制器282在作業(yè)循環(huán)過程中檢測到傾卸功能，并且桿端壓力超過頭端壓力預(yù)定數(shù)值時，第一方向控制閥218響應(yīng)于控制器282生成連接到箱信號打開。標(biāo)示“R”的箭頭說明加壓流體流到桿端214。加壓流體離開流體源206，流過止回閥220和流體導(dǎo)管222到計量控制閥204。加壓流體流過計量控制閥204，經(jīng)過流體導(dǎo)管228并進(jìn)入缸組件202的桿端214。
[0072]標(biāo)示“H”的箭頭說明流體從頭端212流到箱210。流體流出缸組件202的頭端212，經(jīng)過流體導(dǎo)管224到計量控制閥204。流體流過計量控制閥204到箱210。
[0073]流體還流出缸組件292的頭端212，經(jīng)過流體導(dǎo)管226到逆梭閥216的頭端口 244。由于桿端壓力超過頭端壓力，流體從其頭端口 244流過逆梭閥216，經(jīng)過出口端口和流體導(dǎo)管234離開到第一方向控制閥218。由于控制器282生成連接到箱信號，流體流過第一方向控制閥218并經(jīng)過流體導(dǎo)管236到箱210。
[0074]用于桿端壓力和頭端壓力之間的差別的預(yù)定數(shù)值(在該數(shù)值時，控制器282生成連接到箱信號)可以根據(jù)機(jī)器100的設(shè)計和應(yīng)用參數(shù)來設(shè)置。雖然一個預(yù)定數(shù)值可以對于鏟斗挖掘來說是理想的，另一數(shù)值可更好地適用于鏟斗傾卸。執(zhí)行其他功能的其他工具會需要不同的預(yù)定數(shù)值。
[0075]現(xiàn)在參考圖5、6和7，描述作業(yè)工具控制系統(tǒng)300的第二實施方式。系統(tǒng)300包括第一液壓回路301、第二液壓回路308和控制器382。
[0076]第一液壓回路301包括液壓缸組件302、加壓流體源306和流體箱310。缸組件302包括具有頭端壓力的頭端312、具有桿端壓力的桿端314、缸390和桿392。桿392操作地連接到作業(yè)工具116。流體源306選擇性地流體連接到頭端312和桿端314。流體箱310選擇性地流體連接到頭端312和桿端314。在流體源306流體連接到頭端312時，通常，流體箱310流體連接到桿端314。相反，在流體源306流體連接到桿端314時，通常，流體箱310流體連接到頭端312。
[0077]缸組件302可包括能夠操作以便經(jīng)過單向行程施加大致單向的力的任何機(jī)械致動器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣?。桿392可在缸390中前后運動，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知。桿392可包括能夠操作以便將缸的內(nèi)部分成兩個腔室的活塞、頭端312和桿端314。
[0078]在圖1所示的挖掘機(jī)106的實施方式中，加壓流體可流入頭端312，使桿392從缸390延伸，并閉合鏟斗126。隨著加壓流體流入頭端312，流體流出桿端314。加壓流體還可流入桿端314，使桿392縮回到缸390內(nèi)，并打開鏟斗126。隨著加壓流體流入桿端314，流體流出頭端312。
[0079]流體源306可包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏渭訅阂簤毫黧w源。流體源306可包括固定排量泵(未示出)或可變排量泵(未示出)。在所示實施方式中，發(fā)動機(jī)136可經(jīng)過一個或多個齒輪驅(qū)動流體源306。在替代實施方式中，流體源306可包括以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞津?qū)動的泵。非限定例子包括齒輪驅(qū)動泵、帶驅(qū)動泵或電動馬達(dá)驅(qū)動泵。
[0080]流體箱310可包括用于保持流體的任何容器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0081]在所示實施方式中，第一液壓回路包括計量控制閥304。計量控制閥304可包括三個位置，即圖5所示的閉合位置、圖6所示的桿延伸位置以及圖7所示的桿縮回位置。計量控制閥304可以被彈簧加載到閉合位置。
[0082]在所示實施方式中，計量控制閥304通過液壓先導(dǎo)流體致動。先導(dǎo)流體可以通過流體源306或未示出的另一流體源供應(yīng)。流到計量控制閥304的先導(dǎo)流體可通過由來自控制器382的指令致動的閥或其他機(jī)械或液壓裝置控制。
[0083]在所示實施方式中，頭端312經(jīng)由流體導(dǎo)管324流體連接到計量控制閥304。桿端314經(jīng)過流體導(dǎo)管328流體連接到計量控制閥304。流體源306經(jīng)過止回閥320和流體導(dǎo)管322流體連接到計量控制閥304。箱310經(jīng)過流體導(dǎo)管330流體連接到計量控制閥304。
[0084]在計量控制閥304位于閉合位置時，加壓流體不能從流體源306流到頭端312或桿端314。在計量控制閥304位于桿延伸位置時，加壓流體可從流體源306經(jīng)過止回閥320、經(jīng)過流體導(dǎo)管322、經(jīng)過計量控制閥304并經(jīng)過流體導(dǎo)管324流到頭端312。在計量控制閥304位于桿縮回位置時，加壓流體可從流體源306經(jīng)過止回閥320、經(jīng)過流體導(dǎo)管322、經(jīng)過計量控制閥304并經(jīng)過流體導(dǎo)管328流到桿端314。
[0085]計量控制閥304可包括桿延伸先導(dǎo)端口 338。在先導(dǎo)流體在桿延伸先導(dǎo)端口 338上施加比相對彈簧力大的力時，計量控制閥304可運動到桿延伸位置。計量控制閥304可包括桿縮回先導(dǎo)端口 340。在先導(dǎo)流體在桿縮回先導(dǎo)端口 340上施加比相對彈簧力大的力時，計量控制閥304可運動到桿縮回位置。
[0086]在替代實施方式中，計量控制閥304可經(jīng)過施加到螺線圈的電流或經(jīng)過氣動裝置致動到不同位置。計量控制閥304可被致動從而以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞礁淖兾恢谩?br> [0087]作業(yè)工具控制系統(tǒng)300可包括被構(gòu)造成生成指示頭端壓力的頭端壓力信號的頭端壓力傳感器384。作業(yè)工具控制系統(tǒng)300可包括被構(gòu)造成生成指示桿端壓力的桿端壓力信號的桿端壓力傳感器386。頭端壓力傳感器384和桿端壓力傳感器386可以是能夠操作以生成指示液壓流體壓力的壓力傳感器的任何傳感器，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣浴?br> [0088]第二液壓回路308被構(gòu)造成根據(jù)連接到箱控制信號選擇性地將頭端312和桿端314之一流體連接到流體箱310。在所示實施方式中，第二液壓回路308包括第一方向控制閥316、第二方向控制閥318、流體導(dǎo)管326、流體導(dǎo)管332、流體導(dǎo)管334、流體導(dǎo)管336和流體導(dǎo)管342。
[0089]第一方向控制閥316包括流體連接到頭端312的輸入端口。第一方向控制閥316包括經(jīng)由流體導(dǎo)管334和流體導(dǎo)管342流體連接到箱310的出口端口。在所示實施方式中，第一方向控制閥316是兩位置、彈簧偏置、通常關(guān)閉和電致動的方向閥。在替代實施方式中，第一方向控制閥316可包括用于控制第二液壓回路中的流體從頭端312流到箱310的任何裝置。
[0090]在一種實施方式中，第一方向控制閥316可操作地連接到控制器382以便在計量控制閥304位于桿縮回位置(圖7所示)時響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。第一方向控制閥316可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。在計量控制閥304位于桿縮回位置并且控制器382生成連接到箱信號時；第一方向控制閥316可從控制器382接收足夠量的電流而打開，并允許流體從頭端312流過第一方向控制閥316到箱310。在另一實施方式中，與控制器382分離的功率源(未示出)可操作以供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈，從而根據(jù)生成的連接到箱控制信號和計量控制閥304位于桿縮回位置來打開第一方向控制閥316。在其他實施方式中，第一方向控制閥316可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞巾憫?yīng)于控制器382生成連接到箱信號和計量控制閥304位于桿縮回位置而打開，允許流體從頭端312流到流體箱310。
[0091]在機(jī)器100包括挖掘機(jī)106并且作業(yè)工具116包括鏟斗的另一實施方式中，第一方向控制閥316可操作地連接到控制器382以便在控制器382檢測到傾卸功能時響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。第一方向控制閥316可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。在控制器382檢測到傾卸功能并生成連接到箱信號時；第一方向控制閥316可從控制器382接收足夠量的電流打開并允許流體從頭端312流過第一方向控制閥316到箱310。在另一實施方式中，與控制器382分離的功率源(未示出)可操作以便根據(jù)生成的連接到箱控制信號和控制器382檢測到傾卸功能來供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈以打開第一方向控制閥316。在其他實施方式中，第一方向控制閥316可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞巾憫?yīng)于控制器382生成連接到箱信號和檢測到傾卸功能而打開，允許流體從頭端312流到流體箱310。
[0092]在另一實施方式中，第一方向控制閥316可操作地連接到控制器382以響應(yīng)于連接到箱控制信號和桿端壓力大于頭端壓力而打開。第一方向控制閥316可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。在桿端壓力大于頭端壓力并且控制器382生成連接到箱信號時，第一方向控制閥316可以從控制器382接收足夠量的電流而打開，并允許流體從頭端312流過第一方向控制閥316到箱310。在另一實施方式中，與控制器382分離的功率源(未示出)可操作以供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈，以便根據(jù)生成的連接到箱控制信號和桿端壓力大于頭端壓力來打開第一方向控制閥316。在其他實施方式中，第一方向控制閥316可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞巾憫?yīng)于控制器382生成連接到箱信號和桿端壓力大于頭端壓力而打開，允許流體從頭端312流到流體箱310。
[0093]雖然第一方向控制閥316示出為螺線圈致動閥，設(shè)想到第一方向控制閥316可以通過其他裝置致動，例如但不局限于液壓先導(dǎo)流體或氣動的。
[0094]第二方向控制閥318包括流體連接到桿端314的輸入端口。第二方向控制閥318包括經(jīng)由流體導(dǎo)管336和流體導(dǎo)管342流體連接到箱310的輸出端口。在所示實施方式中，第二方向控制閥318是兩位置、彈簧偏置、通常關(guān)閉和電致動方向閥。在替代實施方式中，第二方向控制閥318可包括用于控制流體在第二液壓回路中從桿端314流到箱310的任何裝直。
[0095]在一種實施方式中，第二方向控制閥318可操作地連接到控制閥382，以便在計量控制閥304位于桿延伸位置(圖6所示)時響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。第二方向控制閥318可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。在計量控制閥304位于桿延伸位置并且控制器382生成連接到箱信號時，第二方向控制閥318可從控制器382接收足夠量的電流以便打開并允許流體從桿端314流過第二方向控制閥318到箱310。在另一實施方式中，與控制閥382分離的功率源(未示出)可操作以根據(jù)生成的連接到箱控制信號和計量控制閥304位于桿延伸位置來供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈從而打開第二方向控制閥318。在其他實施方式中，第二方向控制閥318可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞巾憫?yīng)于控制閥382生成連接到箱信號以及計量控制閥304位于桿延伸位置而打開，允許流體從桿端314流到流體箱310。
[0096]在機(jī)器100包括挖掘機(jī)106并且作業(yè)工具116包括鏟斗的另一實施方式中，第二方向控制閥318可操作地連接到控制器382以便在控制器382檢測到挖掘功能時響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。第二方向控制閥318可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。在控制器382檢測到挖掘功能并生成連接到箱信號時；第二方向控制閥318可從控制器382接收足夠量的電流以便打開并允許流體從桿端314流過第二方向控制閥318到箱310。在另一實施方式中，與控制器382分離的功率源(未示出)可以操作以便根據(jù)生成的連接到箱控制信號和控制器382檢測挖掘功能來供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈，以便打開第二方向控制閥318。在其他實施方式中，第二方向控制閥318可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞巾憫?yīng)于控制器382生成連接到箱信號和檢測挖掘功能而打開，允許流體從桿端314流到流體箱310。
[0097]在另一實施方式中，第二方向控制閥318可操作地連接到控制器382以響應(yīng)于連接到箱控制信號和頭端壓力大于桿端壓力來打開。第二方向控制閥318可以是螺線圈致動閥，并包括螺線圈(未示出)。在頭端壓力大于桿端壓力并且控制器382生成連接到箱信號時；第二方向控制閥318可從控制器382接收足夠量的電流，以便打開并允許流體從桿端314流過第二方向控制器318到箱310。在另一實施方式中，與控制器382分離的功率源(未示出)可以操作以根據(jù)生成的連接到箱控制信號以及頭端壓力大于桿端壓力供應(yīng)足夠量的電流到螺線圈，以便打開第二方向控制閥318。在其他實施方式中，第二方向控制閥318可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)在或?qū)碇獣缘娜魏畏绞巾憫?yīng)于控制器382生成連接到箱信號以及頭端壓力大于桿端壓力而打開，允許流體從桿端314流到流體箱310。
[0098]雖然第二方向控制閥318示出為螺線圈致動閥，設(shè)想到第二方向控制閥318可以通過其他裝置致動，例如但不局限于液壓先導(dǎo)流體或氣動的。
[0099]控制器382被構(gòu)造成根據(jù)施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載生成連接到箱控制信號?？刂破?82如相對于圖1的控制器182描述。
[0100]控制器382可通信地連接到頭端壓力傳感器384，以便接收頭端壓力信號。控制器382可通信地連接到桿端壓力傳感器386以便接收桿端壓力信號。
[0101]控制器382可通信和操作地連接到操作者界面388，如相對于圖1的控制器182和操作者界面188描述。
[0102]控制器382可根據(jù)從操作者界面388接收的操作者指令、頭端壓力信號和桿端壓力信號來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載。用于控制器382的根據(jù)操作者指令和致動器壓力來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載的系統(tǒng)和方法是本領(lǐng)域已知的。用于控制器382的根據(jù)操作者指令和致動器壓力來檢測挖掘、傾卸或其他作業(yè)工具116功能或模式的系統(tǒng)和方法也是本領(lǐng)域已知的。
[0103]在一些實施方式中，控制器382可根據(jù)來自機(jī)器100上的單獨或部分自動作業(yè)功能的自動指令來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載。在一些實施方式中，控制器382可根據(jù)頭端壓力和桿端壓力之間的差別等于和/或高于預(yù)定數(shù)值來檢測施加到作業(yè)工具116的阻力負(fù)載。
[0104]在挖掘機(jī)106上的一個例子中，控制器382可檢測操作者經(jīng)過到作業(yè)工具、吊桿和斗桿缸102 (或302)、128、130的指令來指令挖掘功能。隨著操作者指令挖掘功能，他/她可通過指令桿132(392)延伸來指令鏟斗126朝著斗桿124和駕駛室118卷曲。計量控制閥304可運動到桿延伸位置，允許加壓流體從流體源306流到頭端312，并且允許流體從桿端314經(jīng)過流體導(dǎo)管328流到箱310。
[0105]頭端312上的推靠桿392的頭部的加壓流體可以開始使桿392從缸390延伸，如本領(lǐng)域已知。在鏟斗126撞擊作業(yè)地點110的地面時，鏟斗126挖入的材料可施加抵抗桿392延伸的力。此力可造成頭端壓力升高到桿端壓力以上。在頭端壓力和桿端壓力之間的差別等于和/或高于預(yù)定數(shù)值時，控制器382可生成連接到箱信號，并且第二方向控制閥318可打開，允許流體從桿端314流過第二液壓回路308到箱310。
[0106]圖6示例性示出以上描述的例子。在控制器382在挖掘循環(huán)過程中檢測到挖掘功能，并且頭端壓力超過桿端壓力預(yù)定數(shù)值時，第二方向控制閥318響應(yīng)于控制器382生成連接到箱信號打開。計量控制閥304可以在挖掘功能過程中位于桿延伸位置。標(biāo)示“H”的箭頭說明加壓流體流到頭端312。加壓流體離開流體源306，流過止回閥320和流體導(dǎo)管322到計量控制閥304。加壓流體流過計量控制閥304，流過流體導(dǎo)管324并進(jìn)入缸組件302的頭端312。
[0107]標(biāo)示“R”的箭頭說明流體從桿端314流到箱310。流體流出缸組件302的桿端314，經(jīng)過流體導(dǎo)管328到計量控制閥304。流體流過計量控制閥304到箱310。
[0108]流體還流出缸組件302的桿端314，經(jīng)過流體導(dǎo)管328和332到第二方向控制閥318的輸入端口。由于控制器382生成連接到箱信號，并且控制器382檢測到挖掘功能，計量控制閥304位于桿延伸位置和/或頭端壓力大于桿端壓力，流體流過第二方向控制閥318并經(jīng)過流體導(dǎo)管336和342到箱310。由于控制器382沒有檢測到傾卸功能，計量閥304位于桿縮回位置或桿端壓力大于頭端壓力，第一方向控制閥316可保持在關(guān)閉位置，并且來自頭端312的流體不流過第一方向控制閥316到箱310。
[0109]在挖掘機(jī)106上的另一例子中，控制器382可檢測操作者在作業(yè)循環(huán)過程中經(jīng)過其到作業(yè)工具、吊桿和斗桿缸102 (或302)、128、130的指令來指令傾卸功能。隨著操作者指令傾卸功能，他/她可以通過指令桿132(392)縮回同時提升鏟斗126來指令鏟斗126遠(yuǎn)離駕駛室118卷曲，使得鏟斗126內(nèi)的材料可傾卸到卡車或其他保持車輛中。計量控制閥304可運動到桿縮回位置，允許加壓流體從流體源306流到桿端314，并且允許流體從頭端312經(jīng)過流體導(dǎo)管324流到箱310。
[0110]桿端314上的推靠桿392的頭部的加壓流體可以開始使桿392縮回到缸390內(nèi)，如本領(lǐng)域已知。在典型的傾卸功能中，桿縮回可首先通過作用在鏟斗126的材料上的重力輔助。但是在傾卸功能的一部分過程中，鏟斗126內(nèi)的材料上的重力會與使桿392縮回到缸390內(nèi)的液壓流體力相反。在鏟斗126遇到這種情況且鏟斗126內(nèi)的材料上的重力施加抵抗桿392縮回的力時，桿端壓力可升高到頭端壓力以上。在頭端壓力和桿端壓力之間的差別等于和/或高于預(yù)定數(shù)值時，控制器382可生成連接到箱信號，并且第一方向控制閥316可打開，允許流體從頭端312流過第二液壓回路308到箱310。
[0111]圖7示例示出以上描述的例子。在控制器382在作業(yè)循環(huán)過程中檢測到傾卸功能，并且桿端壓力超過頭端壓力預(yù)定數(shù)值時，第一方向控制閥316響應(yīng)于控制器382生成連接到箱信號打開。計量控制閥304可以在傾卸功能的過程中位于桿縮回位置。標(biāo)示“R”的箭頭說明加壓流體流到桿端314。加壓流體離開流體源306，流過止回閥320和流體導(dǎo)管322到計量控制閥304。加壓流體流過計量控制閥304，經(jīng)過流體導(dǎo)管328并進(jìn)入缸組件302的桿端314。
[0112]標(biāo)示“H”的箭頭說明流體從頭端312流到箱310。流體流出缸組件302的頭端312，經(jīng)過流體導(dǎo)管324到計量控制閥304。流體流過計量控制閥304到箱310。
[0113]流體還流出缸組件302的頭端312，經(jīng)過流體導(dǎo)管326到第一方向控制閥316的輸入端口。由于控制器382生成連接到箱信號；并且控制器382檢測到傾卸功能，計量控制閥304位于桿縮回位置和/或桿端壓力大于頭端壓力，流體流過第一方向控制閥316并經(jīng)過流體導(dǎo)管334和342到箱310。由于控制器382沒有檢測到挖掘功能，計量閥304位于桿延伸位置或頭端壓力大于桿端壓力；第二方向控制閥318可保持在關(guān)閉位置，并且來自桿端314的流體將不流過第二方向控制閥318到箱310。
[0114]用于桿端壓力和頭端壓力之間的差別的預(yù)定數(shù)值(在該數(shù)值時，控制器282生成連接到箱信號)可以根據(jù)機(jī)器100的設(shè)計和應(yīng)用參數(shù)來設(shè)置。雖然一個預(yù)定數(shù)值對于鏟斗挖掘來說是理想的，另一數(shù)值可更好適用于鏟斗傾卸。執(zhí)行其他功能的其他工具可需要不同的預(yù)定數(shù)值。
[0115]工業(yè)實用性
[0116]在鏟斗126內(nèi)的材料上的重力、用鏟斗126挖掘材料所需的力或其他力在作業(yè)工具缸組件102上施加阻力負(fù)載時，用于流體從作業(yè)工具缸組件102返回到箱的具有相對小橫截面面積的流體導(dǎo)管會由于緩慢的作業(yè)工具116響應(yīng)而造成不必要的能量損失并減小生產(chǎn)率。用于流體從作業(yè)工具缸組件102返回到箱的具有過大橫截面面積的流體導(dǎo)管會在作業(yè)工具116需要細(xì)微運動時造成操作者難題，會使得負(fù)載保持困難，和/或會在過載過程中使作業(yè)工具116的控制困難。
[0117]現(xiàn)在參考圖8，描述控制機(jī)器100上的作業(yè)工具116的方法400。作業(yè)工具116操作地連接到具有頭端212、312和桿端214和314的液壓缸組件102、202、302。頭端212、312包括頭端壓力。桿端214、314包括桿端壓力。方法400包括將流體從頭端212、312和桿端214,314之一經(jīng)過第一液壓回路201、301引導(dǎo)到箱210、310 ;指令作業(yè)工具116功能；檢測桿端壓力；檢測頭端壓力；根據(jù)作業(yè)工具116功能，以及桿端壓力和頭端壓力之間的差別，生成連接到箱控制信號；以及根據(jù)生成連接到箱信號，將流體從頭端212、312和桿端214、314之一經(jīng)過第一液壓回路201、301和第二液壓回路208、308引導(dǎo)到箱210、310。
[0118]方法400開始于步驟402并繼續(xù)到步驟404。在步驟404，流體從頭端212、312和桿端214、314之一引導(dǎo)到箱210、310。在計量控制閥204、304位于桿延伸位置時，流體可從桿端214、314引導(dǎo)經(jīng)過流體導(dǎo)管228、328、經(jīng)過計量控制閥204、304、經(jīng)過流體導(dǎo)管230、330并到箱210、310。在計量控制閥204、304位于桿縮回位置時，流體可從頭端212、312引導(dǎo)經(jīng)過導(dǎo)管224、324、經(jīng)過計量控制閥204、304、經(jīng)過流體導(dǎo)管230、330并到箱210、310。該方法繼續(xù)到步驟406。
[0119]在步驟406，指令作業(yè)工具116功能。作業(yè)工具116功能可經(jīng)過操作者界面188、288、388指令。在其他實施方式中，作業(yè)工具116功能可經(jīng)過自主或半自主系統(tǒng)指令。在一種實施方式中，作業(yè)工具116可包括鏟斗126。在此實施方式中，作業(yè)工具116功能可在機(jī)器100執(zhí)行作業(yè)循環(huán)時包括挖掘功能或傾卸功能?？刂破?82、282、382可被構(gòu)造成檢測一些作業(yè)工具116功能，例如挖掘功能或傾卸功能。方法400運動到步驟408。
[0120]在步驟408，檢測桿端壓力。桿端214、314可包括被構(gòu)造成生成指示桿端壓力的桿端壓力信號的桿端壓力傳感器286、386?？刂破?82、282、382可被構(gòu)造成接收桿端壓力信號。方法400運動到步驟410。
[0121]在步驟410，檢測頭端壓力。頭端212、312可包括被構(gòu)造成生成指示頭端壓力的頭端壓力信號的頭端壓力傳感器284、384?？刂破?82、282、382可被構(gòu)造成接收頭端壓力信號。方法400運動到步驟412。
[0122]在步驟412，控制器182、282、382根據(jù)作業(yè)工具116功能以及桿端壓力和頭端壓力之間的差別生成連接到箱信號。在作業(yè)工具116包括鏟斗126并且作業(yè)工具116功能是挖掘功能的一種實施方式中，控制器182、282、382可根據(jù)頭端壓力大于桿端壓力預(yù)定數(shù)值來生成連接到箱信號。在作業(yè)工具116包括鏟斗并且作業(yè)工具116功能是傾卸功能的另一實施方式中，控制器182、282、382可根據(jù)桿端壓力大于頭端壓力預(yù)定數(shù)值生成連接到箱信號。方法400運動到步驟414。
[0123]在步驟414，根據(jù)生成連接到箱信號，流體從頭端212、312和桿端214、314之一經(jīng)過第一液壓回路201、301和第二液壓回路208、308引導(dǎo)到箱210、310。在一些實施方式中，根據(jù)連接到箱信號的生成，經(jīng)過打開方向控制閥218、316、218，流體從頭端212、312或桿端214,314引導(dǎo)到箱210、310。方法運動到步驟416并結(jié)束。
[0124]從以上將理解到雖然這里出于說明目的描述了【具體實施方式】，可以進(jìn)行多種改型或變型而不偏離這里要求保護(hù)的發(fā)明特征的精神或范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從說明書和附圖的考量以及這里公開的布置的實踐中將明白其他實施方式。意圖在于說明書和公開的例子只作為示例性考慮，真實發(fā)明范圍和精神通過以下權(quán)利要求及其等同物指明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)器(100)上的作業(yè)工具(116)的控制系統(tǒng)(108)，其包括: 第一液壓回路(201)，其具有: 液壓缸組件(202)，其包括頭端(212)、桿端(214)、缸(290)和桿(292)； 流體源(206)，其選擇性地流體連接到頭端(212)和桿端(214)之一； 流體箱(210)，其選擇性地流體連接到頭端(212)和桿端(214)之一； 第二液壓回路(208)，其包括閥(218)，閥(218)能夠接收連接到箱控制信號并將頭端(212)和桿端(214)之一選擇性地流體連接到流體箱(210);以及 控制器(182)，其能夠根據(jù)指示施加到作業(yè)工具(116)的阻力負(fù)載的一個或多個參數(shù)生成連接到箱控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(108)，還包括: 頭端壓力傳感器(284)，其能夠生成指示頭端(212)上的流體壓力的頭端壓力信號；以及 桿端壓力傳感器(286)，其能夠生成指示桿端(214)上的流體壓力的桿端壓力信號；以及 其中控制器(182)能夠根據(jù)頭端壓力信號和桿端壓力信號生成連接到箱控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(108)，還包括: 操作者界面(188)，其能夠生成指示操作者作業(yè)工具指令的信號；以及 其中控制器(182)能夠根據(jù)操作者作業(yè)工具指令生成連接到箱控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(108)，其中: 第二液壓回路(208)包括彈簧偏置、通常關(guān)閉且電致動的第一方向控制閥(218)，其包括: 輸入端口，其選擇性地流體連接到頭端(212)和桿端(214)之一；以及 輸出端口，其流體連接到流體箱(210);并且 第一方向控制閥(218)操作地連接到控制器(182)以便響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(108)，其中: 第二液壓回路(208)包括逆梭閥(216)和彈簧偏置、通常關(guān)閉且電致動的第一方向控制閥(218)； 逆梭閥(216)包括流體連接到桿端(214)的桿端輸入端口(242)、流體連接到頭端(212)的頭端輸入端口(244)和選擇性地流體連接到流體箱(210)的輸出端口 ； 第一方向控制閥(218)包括流體連接到逆梭閥(216)的輸出端口的輸入端口和流體連接到流體箱(210)的輸出端口 ；并且 第一方向控制閥(218)操作地連接到控制器(182)以便響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(108)，其中: 第二液壓回路(308)包括彈簧偏置、通常關(guān)閉且電致動的第一方向控制閥(316)，其包括: 輸入端口，其流體連接到頭端(312);以及 輸出端口，其流體連接到流體箱(310);并且其中作業(yè)工具(116)是鏟斗(126)，控制器(182)能夠檢測傾卸功能，并且第一方向控制閥(316)操作地連接到控制器(182)以便在檢測到傾卸功能時響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(108)，其中: 第二液壓回路(308)包括彈簧偏置、通常關(guān)閉且電致動的第二方向控制閥(318)，其包括: 輸入端口，其流體連接到桿端(314);以及 輸出端口，其流體連接到流體箱(310);并且 其中作業(yè)工具(116)是鏟斗(126)，控制器(182)能夠檢測挖掘功能，并且第二方向控制閥(318)操作地連接到控制器(182)，以便在檢測到挖掘功能時響應(yīng)于連接到箱控制信號打開。
8.一種在機(jī)器(100)上控制操作地連接到具有頭端(212)和桿端(214)的液壓缸組件(202)的作業(yè)工具(116)的方法，包括: 將流體從頭端(212)和桿端(214)之一經(jīng)過第一液壓回路(201)引導(dǎo)到箱； 指令作業(yè)工具功能； 檢測桿端(214)上的流體壓力； 檢測頭端(212)上的流體壓力； 根據(jù)作業(yè)工具功能以及桿端(214)上的流體壓力和頭端(212)上的流體壓力之間的差另Ij，生成連接到箱控制信號； 根據(jù)生成連接到箱信號，將流體從頭端(212)和桿端(214)之一經(jīng)過第一液壓回路(201)和第二液壓回路(208)引導(dǎo)到箱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，作業(yè)工具(116)是鏟斗(126)，該功能是挖掘功能，并且連接到箱控制信號根據(jù)頭端(212)上的流體壓力大于桿端(214)上的流體壓力一預(yù)定數(shù)值來生成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，作業(yè)工具(116)是鏟斗(126)，該功能是傾卸功能，并且連接到箱控制信號根據(jù)桿端(214)上的流體壓力大于頭端(212)上的流體壓力一預(yù)定數(shù)值來生成。
【文檔編號】F15B13/02GK104053912SQ201280067104
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月22日
【發(fā)明者】M·O·加比布拉耶夫 申請人:卡特彼勒公司