專利名稱：用于標(biāo)定獨(dú)立計(jì)量閥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種用于標(biāo)定閥的方法，更具體地涉及用于標(biāo)定獨(dú)
立i十量閥的方法。
背景技術(shù)：
作業(yè)機(jī)械/機(jī)器例如推土機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、機(jī)動(dòng)平路機(jī)以及其它類 型的重型機(jī)械使用一個(gè)或多個(gè)液壓致動(dòng)器來(lái)完成各種任務(wù)。這些致動(dòng)器與 作業(yè)機(jī)械上的泵流體連接，該泵給致動(dòng)器內(nèi)的腔室提供加壓流體。 一閥裝 置通常流體連接在該泵和至少一個(gè)致動(dòng)器之間以控制流向致動(dòng)器的腔室和 從致動(dòng)器的腔室流出的加壓流體的流量和方向。
閥裝置可包括獨(dú)立的計(jì)量閥(IMV)，所述計(jì)量閥被獨(dú)立地致動(dòng)以允 許加壓的液壓流體從泵流到致動(dòng)器腔室。流到各致動(dòng)器腔室的液壓流體量 可通過(guò)改變各IMV中的閥芯的位移來(lái)控制。各閥芯具有一系列控制閥裝置 中的液壓流體的流動(dòng)的計(jì)量狹槽，包括從泵到致動(dòng)器的流動(dòng)和從致動(dòng)器到 箱的流動(dòng)。當(dāng)致動(dòng)器是液壓缸時(shí)，這些流動(dòng)被分別統(tǒng)稱為泵到缸流動(dòng)和缸 到箱流動(dòng)。
IMV的制造和組裝可影響到閥部件的性能，因此各個(gè)IMV可彼此不 同地工作。結(jié)果，閥部件可能不是可預(yù)測(cè)地工作并且液壓致動(dòng)器的性能可 能惡化。
在授予Stephenson的美國(guó)專利No. 6,397,655 ( '655專利)中公開(kāi)了 一種控制穿過(guò)流體連接在泵與致動(dòng)器之間的閥裝置的流動(dòng)的方法。'655 專利公開(kāi)了 一種標(biāo)定連接到致動(dòng)器腔室的入口閥或出口閥的方法。入口閥 控制供給到致動(dòng)器腔室的流量，而出口閥控制離開(kāi)致動(dòng)器腔室的流量。為標(biāo)定入口閥，當(dāng)增加致動(dòng)入口閥的電流時(shí)出口閥關(guān)閉，從而增加致動(dòng)器腔 室內(nèi)的壓力。當(dāng)致動(dòng)器腔室內(nèi)的壓力增加速度超過(guò)一預(yù)定閾值時(shí)，確定用 于入口閥的閥開(kāi)啟電流水平。為標(biāo)定出口閥，將入口閥打開(kāi)使得致動(dòng)器腔 室內(nèi)的壓力增加。然后將入口閥關(guān)閉，增加致動(dòng)出口閥的電流。當(dāng)致動(dòng)器 腔室內(nèi)的壓力減小速度值超過(guò)一預(yù)定閾值時(shí)，確定用于出口閥的閥開(kāi)啟電 流水平。標(biāo)定確保用于入口閥或出口閥的閥開(kāi)啟電流水平與用于各個(gè)閥的 最初電流水平之差別至少相差希望的幅度/差值。
'655專利的標(biāo)定方法確定最初施加給閥的預(yù)定最初電流水平。該最 初電流水平是一小于閥開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)的電流水平的希望的量。僅在測(cè)量的閥 開(kāi)啟電流與最初電流水平之間存在差別時(shí)，才調(diào)節(jié)施加給入口或出口閥的 最初電流水平。'655專利還需要在各缸口處的壓力傳感器，要求在每個(gè) 缸口處都有傳感器。這增加了傳感器數(shù)量，從而增加了標(biāo)定過(guò)程的復(fù)雜性。 另外，'655專利當(dāng)壓力改變速度達(dá)到預(yù)定的閾值時(shí)測(cè)量閥開(kāi)啟電流水平， 但不確定壓力改變速度是否在一預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)保持高于所述預(yù)定的閾 值。因此，如果由于信號(hào)噪聲或入口或出口閥的泄漏而使對(duì)壓力改變速度 的測(cè)量存在錯(cuò)誤，則'655專利的標(biāo)定方法會(huì)過(guò)早地確定閥開(kāi)啟電流水平。 本發(fā)明的系統(tǒng)旨在克服上述的 一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明涉及一種用于標(biāo)定閥的方法，所述閥包括能在流動(dòng)阻 斷位置與流動(dòng)通過(guò)位置之間移動(dòng)的閥元件。所述方法包括使導(dǎo)向所述閥 的流體加壓；增加導(dǎo)向所述閥的電流用于控制閥元件的位置；以及檢測(cè)流 體壓力。用于標(biāo)定閥的方法還包括判定所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分是否 在一預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)大于預(yù)定的閾值；以及確定導(dǎo)向所述閥的開(kāi)通點(diǎn) (cracking point)電流指令。所述開(kāi)通點(diǎn)電流指令在所檢測(cè)的流體壓力的 時(shí)間微分大于所述預(yù)定的閾值時(shí)被導(dǎo)向所述閥。
另一方面，本發(fā)明涉及一種用于標(biāo)定閥的系統(tǒng)，所述閥包括能在流動(dòng) 阻斷位置與流動(dòng)通過(guò)位置之間移動(dòng)的閥元件。所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成為流體加壓的源、構(gòu)造成檢測(cè)流體在所述源的出口處的壓力的壓力傳感器、和 連接到壓力傳感器的控制器。該控制器構(gòu)造成增加導(dǎo)向所述閥的電流用于 控制閥元件的位置以及從壓力傳感器接收檢測(cè)到的流體壓力。該控制器還 構(gòu)造成基于所測(cè)量的在源出口處的流體壓力判定閥是否處于流動(dòng)通過(guò)位置 以及確定在所述閥處于流動(dòng)通過(guò)位置時(shí)導(dǎo)向所述閥的開(kāi)通點(diǎn)電流指令。


圖1是根據(jù)一示例性公開(kāi)的實(shí)施例的機(jī)械的側(cè)視概略圖示； 圖2是根據(jù)一示例性公開(kāi)的實(shí)施例的示例性公開(kāi)的液壓系統(tǒng)的示意性 圖示；
圖3是用于控制圖2的液壓系統(tǒng)的各閥的示例性電流控制系統(tǒng)的示意 性圖示；
圖4是示出閥芯位移與使用圖3的電流控制系統(tǒng)的名義電流指令及實(shí) 際電流指令的關(guān)系的圖；以及
圖5A和5B示出標(biāo)定圖2的液壓系統(tǒng)各閥的示例性公開(kāi)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出示例性機(jī)械10。機(jī)械10可以是執(zhí)行某種與工業(yè)(如礦業(yè)、 建筑、農(nóng)業(yè)或任何其它本領(lǐng)域中已知的工業(yè))相關(guān)的操作的固定式或移動(dòng) 式機(jī)械。例如，機(jī)械10可以是運(yùn)土機(jī)械如推土機(jī)、裝載機(jī)、反鏟(挖土) 機(jī)、挖掘機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)、自傾卸卡車或任何其它運(yùn)土機(jī)械。機(jī)械10還可 包括發(fā)電機(jī)組、泵、7jC運(yùn)工具(marine vessel)或任何其它適宜的任務(wù)實(shí) 施才幾械。機(jī)械10可包括機(jī)架12、至少一個(gè)作業(yè)機(jī)具14和液壓缸16,或其 它將作業(yè)機(jī)具14連接到機(jī)架12的流體致動(dòng)器。可設(shè)想，如希望可省去包 括液壓馬達(dá)的液壓缸16。
機(jī)架12可包括支持機(jī)械10的運(yùn)動(dòng)的任何結(jié)構(gòu)單元。例如，機(jī)架12 可以是連接動(dòng)力源(未示出)與牽引裝置18的固定式底架、連桿系統(tǒng)的可動(dòng)式機(jī)架構(gòu)件、或現(xiàn)有技術(shù)所知的任何其它類型的機(jī)架。
作業(yè)機(jī)具14可包括用于執(zhí)行任務(wù)的任何裝置。例如，作業(yè)機(jī)具14可 包括刮板、鏟斗、鏟、裂具、翻斗、推進(jìn)裝置或現(xiàn)有技術(shù)中所知的任何其 它任務(wù)實(shí)施裝置。作業(yè)機(jī)具14可通過(guò)直接樞轉(zhuǎn)件20、通過(guò)其中液壓缸16 形成連桿系統(tǒng)中的一個(gè)部件的連桿系統(tǒng)、或以任何其它適宜的方式連接到 機(jī)架12。作業(yè)機(jī)具14可構(gòu)造成相對(duì)于機(jī)架12樞轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)、擺動(dòng)或 以現(xiàn)有技術(shù)所知的任何其它方式運(yùn)動(dòng)。
如圖2所示，液壓缸16可以是液壓系統(tǒng)22中的共同作用以使作業(yè)機(jī) 具14移動(dòng)的各種部件之一。液壓系統(tǒng)22可包括加壓流體源24、頭端供液 閥26、頭端泄流閥28、桿端供液閥30、桿端泄流閥32、箱34、和一個(gè)或 多個(gè)壓力傳感器36、 37、 38。液壓系統(tǒng)22還可包括與液壓系統(tǒng)22的流體 部件連通的控制器70?？稍O(shè)想，液壓系統(tǒng)22可包括附加的和/或不同的部 件，例如壓力傳感器、溫度傳感器、位置傳感器、控制器、蓄能器和現(xiàn)有 技術(shù)中所知的其它部件。盡管示例性液壓系統(tǒng)22包括與待標(biāo)定的閥26、 28、 30、 32流體連通的液壓缸16,但待標(biāo)定的閥不限于控制向液壓缸的流 動(dòng)和從液壓釭流出的流動(dòng)的閥。這種閥(如閥26、 28、 30、 32)中的一個(gè) 或多個(gè)可用于控制各種不同類型的液壓流動(dòng)，如通向馬達(dá)回路的流動(dòng)、例 如在液壓挖掘機(jī)上的擺動(dòng)回路等。
各頭端和桿端供液閥和泄流閥26、 28、 30、 32可以是獨(dú)立的計(jì)量閥 (IMV),其可獨(dú)立操作以與源24、液壓缸16、箱34、和/或液壓系統(tǒng)22 中的任何其它部件流體連通。各頭端和桿端供液閥和泄流閥26、 28、 30、 32可被獨(dú)立地計(jì)量以控制多個(gè)液壓路徑中的液壓流動(dòng)?？刂破?0控制各 個(gè)可獨(dú)立操作的閥26、 28、 30、 32。
各頭端和桿端供液閥和泄流閥26、 28、 30、 32分別包括閥芯26a、 28a、 30a、 32a以及致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b以分別將閥芯26a、 28a、 30a、 32a移動(dòng)到希望的位置從而控制通過(guò)閥26、 28、 30、 32的液壓流動(dòng)。各個(gè) 閥芯26a、 28a、 30a、 32a的位移分別改變液壓流體經(jīng)it^目應(yīng)的閥26、 28、 30、 32的流量。致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b可以是螺線管致動(dòng)器或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它致動(dòng)器。
液壓缸16可包括筒46和布置在筒46內(nèi)的活塞組件48。筒46和活塞 組件48中的一個(gè)可以可樞轉(zhuǎn)地連接到機(jī)架12,而筒46和活塞組件48中 的另一個(gè)可以可樞轉(zhuǎn)地連接到作業(yè)機(jī)具14?？稍O(shè)想，筒46和/或活塞組件 48可替代地固定連接到機(jī)架12或作業(yè)機(jī)具14。液壓缸16可包括;故活塞組 件48分隔的第一腔室50和第二腔室52。在圖2的示例性實(shí)施例中，第一 腔室50更靠近液壓缸16的頭端，而第二腔室52更靠近液壓缸16的桿端。 第一和第二腔室50和52可選擇性地被源24供以加壓流體并流體連接到箱 34,以使活塞組件48在筒46中移動(dòng)，從而改變液壓缸16的有效長(zhǎng)度。液 壓缸16的伸出和回縮可用于協(xié)助4吏作業(yè)機(jī)具14運(yùn)動(dòng)。
活塞組件48可包括軸向?qū)R地設(shè)置在筒46內(nèi)的活塞54、可連接到機(jī) 架12和作業(yè)機(jī)具14 (參見(jiàn)圖1)的活塞桿56。活塞54可包括第一液壓表 面58和與該第一液壓表面58相對(duì)的第二液壓表面59。由在第一和第二液 壓表面58和59上的流體壓力引起的力的不平衡可導(dǎo)致活塞組件48在筒 46內(nèi)的移動(dòng)。例如，在第一液壓表面58上的力大于在第二液壓表面59上 的力可導(dǎo)致活塞組件48移動(dòng)以增加液壓缸16的有效長(zhǎng)度。相似地，當(dāng)在 第二液壓表面59上的力大于在第一液壓表面58上的力時(shí)，活塞組件48 在筒46內(nèi)回縮以減小液壓缸16的有效長(zhǎng)度。 一密封元件(未示出)，如 O形圏可連接到活塞54以限制筒46的內(nèi)壁與活塞54的外柱面之間的流體 流動(dòng)。
(加壓流體)源24可構(gòu)造成產(chǎn)生加壓流體的流，并可包括泵，如變排 量泵、固定排量泵或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其它加壓流體源。源24可以通 過(guò)例如中間軸(未示出)、傳送帶(未示出)、電路(未示出)或以任何 其它適宜的方式可驅(qū)動(dòng)地連接到機(jī)械10的動(dòng)力源(未示出)。源24可專 用于僅向液壓系統(tǒng)22提供加壓流體，或者可向機(jī)械IO中的其它液壓系統(tǒng) (未示出)提供加壓流體。
頭端閥部分40包括頭端供液閥26和頭端泄流閥28。頭端供液閥26 可"^殳置在源24與第一腔室50之間并構(gòu)造成調(diào)節(jié)流向第一腔室50的加壓流體流。頭端供液閥26可包括由螺線管26b致動(dòng)的兩位置彈簧偏壓閥機(jī)構(gòu)， 該機(jī)構(gòu)構(gòu)造成在允許流體流入第一腔室50的第一 (開(kāi)啟)位置和阻止流體
(流入)第一腔室50的第二 (關(guān)閉)位置之間移動(dòng)閥芯26a。頭端泄流閥 28可設(shè)置在第一腔室50與箱34之間并構(gòu)造成調(diào)節(jié)從第一腔室50流向箱 34的加壓流體流。頭端泄流閥28可包括由螺線管28b致動(dòng)的兩位置彈簧 偏壓閥機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)構(gòu)造成在允許流體從第一腔室50流出的第一 (開(kāi)啟) 位置和阻止流體從第一腔室50流出的第二(關(guān)閉)位置之間移動(dòng)閥芯28a。 桿端閥部分42包括桿端供液閥30和桿端泄流閥32。桿端供液閥30 可設(shè)置在源24與第二腔室52之間并構(gòu)造成調(diào)節(jié)流向第二腔室52的加壓流 體流。桿端供液閥30可包括由螺線管30b致動(dòng)的兩位置彈簧偏壓閥機(jī)構(gòu)， 該機(jī)構(gòu)構(gòu)造成在允許流體流入第二腔室52的第一 (開(kāi)啟)位置和阻止流體
(流入)第二腔室52的第二 (關(guān)閉)位置之間移動(dòng)閥芯30a。桿端泄流閥 32可設(shè)置在第二腔室52與箱34之間并構(gòu)造成調(diào)節(jié)從第二腔室52流向箱 34的加壓流體流。桿端泄流閥32可包括由螺線管32b致動(dòng)的兩位置彈簧 偏壓閥機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)構(gòu)造成在允許流體從第二腔室52流出的第一 (開(kāi)啟) 位置和阻止流體從第二腔室52流出的第二(關(guān)閉)位置之間移動(dòng)閥芯32a。 一個(gè)或多個(gè)頭端和桿端供液和泄流閥26、 28、 30、 32可包括附加的或 不同的閥機(jī)構(gòu)，例如比例閥元件或現(xiàn)有技術(shù)已知的任何其它閥機(jī)構(gòu)。另夕卜， 一個(gè)或多個(gè)頭端和桿端供液和泄流閥26、 28、 30、 32可以是液壓致動(dòng)的、 機(jī)械致動(dòng)的、氣動(dòng)致動(dòng)的、或通過(guò)任何其它適宜的方式致動(dòng)。液壓系統(tǒng)22 可包括其它部件，如安全閥、補(bǔ)給閥、往復(fù)閥、止回閥、液力機(jī)械致動(dòng)的 比例控制閥等，以控制流體壓力和/或液壓系統(tǒng)22中的流動(dòng)。例如，可設(shè) 置一旁通閥(未示出)以調(diào)節(jié)流體壓力。旁通閥可允許來(lái)自泵24的流動(dòng)直 接旁流入箱34。
頭端和桿端供液和泄流閥26、 28、 30、 32可流體相連。特別地，頭端 和桿端供液閥26和30可并聯(lián)連接到上游的流體通路60。上游公共流體通 路60可被連接以經(jīng)由供給通路62接收來(lái)自泵24的加壓流體。頭端和桿端 泄流閥28和32可并聯(lián)連接到泄流通路64。頭端供液和回流閥26和28可并聯(lián)連接到第一腔室流體通路61。桿端供液和回流閥30、 32可并聯(lián)連接 到第二腔室流體通路63。
箱34可構(gòu)成用于保持流體供給的貯液器。所述流體可包括例如專用液 壓油、發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油、變速器潤(rùn)滑油或現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其它流體。 機(jī)械IO中的一個(gè)或多個(gè)液壓系統(tǒng)可從箱34抽取流體，并使流體返回箱34。 還可以設(shè)想，液壓系統(tǒng)22可連接到多個(gè)獨(dú)立的流體箱。
液壓系統(tǒng)22還包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器36、 37、 38。例如可在供 給流體通路62中設(shè)置用于監(jiān)測(cè)泵24的輸出壓力P的壓力傳感器36。當(dāng)流 體從泵24流向液壓系統(tǒng)22時(shí)，在供給流體通路62中的壓力傳感器36監(jiān) 測(cè)由泵24供給的、進(jìn)入液壓系統(tǒng)22的流體的輸出壓力P，并將表示測(cè)量 的壓力的輸出信號(hào)發(fā)送給控制器70。壓力傳感器36、 37、 38可放置在任 何適合于確定由泵24供給的流體的希望壓力的位置。下面說(shuō)明的示例性標(biāo) 定方法利用壓力傳感器36確定泵24的輸出壓力P。然而應(yīng)理解，標(biāo)定方 法也可利用在液壓系統(tǒng)22中的其它位置處的壓力傳感器(例如壓力傳感器 37、 38 )來(lái)確定壓力P,如圖2所示，壓力傳感器37監(jiān)測(cè)液壓缸16的第 一腔室50的壓力，而壓力傳感器38監(jiān)測(cè)液壓缸16的第二腔室52的壓力。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，壓力傳感器36、 37、 38可包括任何能夠探知 由泵24供給的和/或進(jìn)入液壓系統(tǒng)22的流體的壓力傳感器組件。另外，壓 力傳感器36、 37、 38的位置和數(shù)量不限于圖2所示的具體布置結(jié)構(gòu)。
控制器70可實(shí)施成一個(gè)或多個(gè)包括用于控制液壓系統(tǒng)22的運(yùn)行的微 處理器。多種商售的微處理器可構(gòu)造成執(zhí)行控制器70的功能。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到， 控制器70可容易地結(jié)合在一能夠控制大量的機(jī)械功能的總體機(jī)械微處理 器中?？刂破?0可包括內(nèi)存、二級(jí)存儲(chǔ)裝置、處理器、和用于運(yùn)行操作的 任何其它部件?？刂破?0可關(guān)聯(lián)各種其它電路，例如供電電路、信號(hào)調(diào)制 電路、螺線管驅(qū)動(dòng)器電路、以及其它類型的電路。控制器70可連接到至少 一個(gè)操作者輸入裝置68，該操作者輸入裝置允許操作者使用現(xiàn)有技術(shù)中已 知的一個(gè)或多個(gè)控制裝置(如一個(gè)或多個(gè)踏板、開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)控制盤、閘板、 操縱桿等)控制液壓系統(tǒng)22的一個(gè)或多個(gè)部件的操作?？刂破?0電連接到壓力傳感器36和頭端和桿端供液和泄流閥26、28、 30、 32的致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b。控制器70接收來(lái)自壓力傳感器36 的壓力讀數(shù)并可構(gòu)造成接收來(lái)自操作者輸入裝置68的輸入?？刂破?0將 一個(gè)或多個(gè)電指令信號(hào)發(fā)送給致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b。響應(yīng)于這些電 指令信號(hào)， 一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b施加改變的力以將一 個(gè)或多個(gè)閥芯26a、 28a、 30a、 32a可控地移動(dòng)到希望的位移處從而控制通 過(guò)、液壓系統(tǒng)22的、液壓流動(dòng)。
液壓缸16可響應(yīng)于利用操作者輸入裝置68的操作者輸入被流體壓力 移動(dòng)。流體可^皮源24加壓并且被引向頭端和桿端供液閥26和30。響應(yīng)于 操作者輸入而使活塞組件48伸出或回縮，頭端和桿端供液閥26和30中的 一個(gè)可移動(dòng)到開(kāi)啟位置以將加壓流體引到第一和第二腔室50、 52中適當(dāng)?shù)?一個(gè)內(nèi)?；旧贤瑫r(shí)地，頭端和桿端泄流閥28和32中的一個(gè)可移動(dòng)到開(kāi) 啟位置以將流體從所述第一和第二腔室50、 52中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)引入箱34以 形成橫跨活塞54的壓差，所述壓差致使活塞組件48移動(dòng)。例如，如果要 求液壓缸16伸出，則頭端供液閥26可移到開(kāi)啟位置以將加壓流體從源24 引到第一腔室50中?；旧吓c將加壓流體引到第一腔室50中同時(shí)，桿端 泄流閥32可移動(dòng)到打開(kāi)位置以允許流體從第二腔室52排出到箱34中。如 果要求液壓缸16回縮，則桿端供液閥30可移到開(kāi)啟位置以將加壓流體從 源24引到第二腔室52中?；旧吓c將加壓流體引到第二腔室52中同時(shí)， 頭端泄流閥28可移動(dòng)到打開(kāi)位置以允許流體從第一腔室50排出到箱34 中。
圖3示出控制器70的用于控制閥26、 28、 30、 32的示例性電流控制 系統(tǒng)80。電流控制系統(tǒng)80接收表示閥26、 28、 30、 32的希望的閥芯位移 的閥芯位移指令82。閥芯位移指令82可基于例如如上所述的待導(dǎo)入或?qū)?出第一和第二腔室50和52之一的希望的流體量確定。
電流控制系統(tǒng)80將閥芯位移指令82發(fā)送給致動(dòng)器變壓器84。致動(dòng)器 變壓器84基于閥芯位移指令82產(chǎn)生一名義的(或希望的)電流指令72。 電流控制系統(tǒng)80然后將名義電流指令72發(fā)送到修正器86,該修正器86輸出基于名義電流指令72的實(shí)際電流指令76。在圖3所示的示例性實(shí)施 例中，修正器86通過(guò)將名義電流指令72與標(biāo)定偏差電流指令74相加來(lái)確 定實(shí)際電流指令76。實(shí)際電流指令76祐1送給各閥26、 28、 30、 32的致 動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b。
標(biāo)定偏差電流指令74通過(guò)下面的標(biāo)定方法針對(duì)各個(gè)閥26、 28、 30、 32分別確定。對(duì)閥26、 28、 30、 32的標(biāo)定包括確定流動(dòng)開(kāi)始穿過(guò)被標(biāo)定 的閥的點(diǎn)，該點(diǎn)通常被稱作開(kāi)通點(diǎn)(crackingpoint)。對(duì)一個(gè)或多個(gè)閥26、 28、 30、 32的標(biāo)定可以一次或分多次進(jìn)行，例如在組裝液壓系統(tǒng)22之后， 在發(fā)生某種情況等之后，在作業(yè)地點(diǎn)上周期性地進(jìn)行。在本示例性實(shí)施例 中，標(biāo)定偏差電流指令74基于在對(duì)閥26、 28、 30、 32的標(biāo)定期間確定的 開(kāi)通點(diǎn)處來(lái)自控制器70的電流指令。在本示例性實(shí)施例中，標(biāo)定偏差電流 指令74等于利用下文的標(biāo)定方法確定的開(kāi)通點(diǎn)電流指令(即在開(kāi)通點(diǎn)處的 電流指令)減去在開(kāi)通點(diǎn)處期望(或希望)的電流指令。在開(kāi)通點(diǎn)處期望 的電流指令是期望打開(kāi)各閥26、 28、 30、 32的預(yù)定電流指令。然而應(yīng)理解， 標(biāo)定偏差電流指令74也可取決于閥26、 28、 30、 32相關(guān)的其它因素。
圖4示出閥芯26a、 28a、 30a、 32a中的一個(gè)的位移與4吏用圖3的電流 控制系統(tǒng)80確定的、從控制器70到相應(yīng)的致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b 的電流指令之間的示例性關(guān)系。名義控制曲線卯示出閥芯位移與名義電流 指令72的關(guān)系曲線。實(shí)際控制曲線92示出閥芯位移與實(shí)際電流指令76 的關(guān)系曲線。如圖4所示，名義控制曲線90 (對(duì)應(yīng)于名義電流指令72)與 實(shí)際控制曲線92 (對(duì)應(yīng)于實(shí)際電流指令76 )之差是標(biāo)定偏差電流指令74。
圖5A和5B示出一流程圖，該流程圖表示通過(guò)確定與某些公開(kāi)的實(shí)施 例相一致的開(kāi)通點(diǎn)電流指令來(lái)標(biāo)定液壓系統(tǒng)22的示例性方法。如圖5A所 示，控制器70可確定將要標(biāo)定哪一個(gè)閥26、 28、 30、 32 (步驟100 )。閥 26、 28、 30、 32可由控制器70自動(dòng)選擇或通過(guò)操作者或其它實(shí)體選擇， 表示選擇的信息可被傳送給控制器70。下列步驟說(shuō)明對(duì)頭端供液閥26的 標(biāo)定。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在標(biāo)定頭端泄流閥28、桿端供液閥30、或桿端泄 流閥32時(shí)也執(zhí)行相似的步驟?？刂破?0可通過(guò)向所有閥26、 28、 30、 32供給零電流或接近零的電 流而關(guān)閉所有閥26、 28、 30、 32 (步驟102 )?？刂破?0然后向泵24發(fā) 送指令以使其輸出壓力P升高到預(yù)定水平(步驟104)。另外，控制器70 可向位于泵24下游的旁通閥(未示出)發(fā)送指令以使泵24的輸出壓力P 升高。來(lái)自泵24的流體以預(yù)定的壓力水平至少被供給到閥部分40 (即包 括-故標(biāo)定的閥的閥部分)。在本示例性實(shí)施例中，泵24向閥部分40和閥 部分42供給流體。
控制器70然后增加供給到頭端供液閥26的致動(dòng)器26b (即被標(biāo)定的 閥的致動(dòng)器)的電流，幾乎同時(shí)，控制器70還將全電流引導(dǎo)到頭端泄流閥 28的致動(dòng)器28b (即在與被標(biāo)定的閥相同的閥部分中相對(duì)的閥的致動(dòng)器) (步驟106 )。結(jié)果，流向致動(dòng)器28b的全電流使頭端泄流閥28完全打開(kāi)。 隨著控制器70增加引向頭端供液閥26的致動(dòng)器26b的電流，由壓力傳感 器36測(cè)量泵24的輸出壓力P。壓力傳感器36將表示測(cè)得的輸出壓力P的 輸出信號(hào)發(fā)送給控制器70 (步驟108)。
控制器70還計(jì)算測(cè)量的泵24的輸出壓力P的時(shí)間微分/導(dǎo)數(shù)dP/dt， 即壓力變化速度。當(dāng)控制器70增加頭端供液閥26的致動(dòng)器26b的電流并 且頭端供液閥26被關(guān)閉時(shí)，測(cè)量的泵24的輸出壓力P的微分dP/dt是0。 當(dāng)頭端供液閥26開(kāi)啟并允許流動(dòng)通過(guò)時(shí)，泵24的輸出壓力P減小，泵24 的輸出壓力P的微分dP/dt迅速變化?？刂破?0監(jiān)測(cè)微分dP/dt并確定何 時(shí)該微分dP/dt大于一預(yù)定的閾值并且在一預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)保持高于該閾 值(步驟110)。例如，控制器70可確定何時(shí)測(cè)量的泵24的輸出壓力P 的微分dP/dt大于該預(yù)定的閾值并在一預(yù)定的時(shí)間段(例如0.5s、 ls等) 內(nèi)繼續(xù)保持高于該預(yù)定的閾值。如果該微分dP/dt不大于預(yù)定的閾值或者 該微分dP/dt沒(méi)有在經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間段之前保持高于該預(yù)定的閾值(步驟 110;否)，則程序返回到步驟106。控制器70然后繼續(xù)增加頭端供液閥 26的致動(dòng)器26b的電流并計(jì)算泵24的輸出壓力P的微分dP/dt直到該微 分dP/dt在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)大于預(yù)定的閾值為止(步驟106-110)。
如果控制器70判定該微分dP/dt在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)大于預(yù)定的閾值(步驟110;是)，則控制器70確定并存儲(chǔ)在泵24的輸出壓力P的微分 dP/dt開(kāi)始大于預(yù)定的閾值時(shí)(即微分dP/dt持續(xù)保持大于預(yù)定閾值的預(yù)定 時(shí)間段的開(kāi)始時(shí)刻)發(fā)送給頭端供液閥26的致動(dòng)器26b的電流指令(步驟 112)。如圖5B所示，控制器70然后確定存儲(chǔ)的電流指令的數(shù)量并判定 是否已存儲(chǔ)了預(yù)定數(shù)量(例如三個(gè))的電流指令(步驟114)。如果尚未 存儲(chǔ)預(yù)定數(shù)量的電流指令(步驟114;否)，則程序返回步驟102使控制 器70可以確定并存儲(chǔ)另外的電流指令，然后確定是否已存儲(chǔ)了預(yù)定數(shù)量的 電流指令(步驟102-114)。
在已存儲(chǔ)了預(yù)定數(shù)量的電流指令(步驟114;是)后，控制器70計(jì)算 存儲(chǔ)的電流指令的平均值以及與計(jì)算的平均值的最大偏差。最大偏差是預(yù) 定數(shù)量的存儲(chǔ)電流指令與計(jì)算的平均值之間的最大差值?？刂破?0然后判 定最大偏差是否小于一預(yù)定的閾值(步驟116)。
如果最大偏差小于預(yù)定的閾值(步驟116;是)，則控制器70通過(guò)將 計(jì)算的存儲(chǔ)電流指令平均值減去期望的開(kāi)通點(diǎn)電流指令來(lái)計(jì)算用于頭端供 液閥26的標(biāo)定偏差電流指令74 (步驟118)?？刂破?0存儲(chǔ)計(jì)算的標(biāo)定 偏差電流指令74 (步驟120),然后完成對(duì)頭端供液閥26的標(biāo)定。圖5A 和5B所示的程序然后可被控制器70重復(fù)以確定頭端泄流閥28、桿端供液 閥30、或桿端泄流閥32是待標(biāo)定的閥(步驟IOO)。
如果在步驟116,最大偏差不小于預(yù)定的閾值(步驟116;否)，則控 制器70判定是否為確定開(kāi)通點(diǎn)電流指令而進(jìn)行的嘗試已達(dá)到了預(yù)定的最 大數(shù)量(例如八次)(步驟122 )。如果尚未達(dá)到預(yù)定的最大嘗試數(shù)量(步 驟122;否)，則程序返回到步驟102，從而控制器70可通過(guò)重復(fù)步驟102 到116確定另一開(kāi)通點(diǎn)電流指令，除去最早的開(kāi)通點(diǎn)電流指令并計(jì)算另一 個(gè)帶有最新的開(kāi)通點(diǎn)電流指令的最大偏差。然而，如果已達(dá)到了預(yù)定的最 大嘗試數(shù)量(步驟122;是)，則對(duì)頭端供液閥26的標(biāo)定不完全，標(biāo)定偏 差電流指令74可以是例如0或以前確定的標(biāo)定偏差電流指令。之后程序可 返回步驟102以確定開(kāi)通點(diǎn)電流指令并計(jì)算標(biāo)定偏差電流指令74。
工業(yè)實(shí)用性
14本發(fā)明的標(biāo)定方法可用于任何閥裝置，如用于控制流體致動(dòng)器的IMV 裝置，該流體致動(dòng)器期望/要求壓力平衡和/或供給到致動(dòng)器的流體的流量。 本文公開(kāi)的標(biāo)定方法可以以低成本、簡(jiǎn)單構(gòu)型提供恒定的致動(dòng)器性能，并 可實(shí)現(xiàn)對(duì)閥裝置的精確的閥定位。
對(duì)任何一個(gè)頭端和桿端供液和泄流閥26、 28、 30、 32的標(biāo)定方法包括 確定開(kāi)通點(diǎn)電流指令，即被標(biāo)定的閥開(kāi)始允許流體通過(guò)的電流指令。在本 示例性實(shí)施例中，標(biāo)定偏差電流指令74是開(kāi)通點(diǎn)電流指令減去在開(kāi)通點(diǎn)處 期望的電流指令。向名義電流指令72中加入標(biāo)定偏差電流指令74以確定 實(shí)際電流指令76。因此，可基于利用示例性公開(kāi)的標(biāo)定方法確定的開(kāi)通點(diǎn) 電流指令來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際的閥的行為。實(shí)際電流指令76被從控制器70發(fā)送給 閥26、 28、 30、 32的致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b以控制各個(gè)閥26、 28、 30、 32，并且通過(guò)名義電流指令72與標(biāo)定偏差電流指令74之和來(lái)確定。
標(biāo)定偏差電流指令74用于偏移(shift)名義控制曲線90使得閥26、 28、 30、 32的性能成為實(shí)際控制曲線92。這種偏移補(bǔ)償了由于例如各個(gè)部 件的設(shè)計(jì)和/或組裝的偏差而引起的實(shí)際的閥行為與名義(或希望)的閥位 置之間的偏差。
在標(biāo)定頭端供液閥26時(shí)，首先當(dāng)泵的輸出壓力P升高到一預(yù)定水平 時(shí)向閥26、 28、 30、 32的致動(dòng)器26b、 28b、 30b、 32b供給零電流。結(jié)果， 流體開(kāi)始向閥26、 28、 30、 32流動(dòng)。向頭端供液閥26的致動(dòng)器26b施加 電流，施加到致動(dòng)器26b的電流從0開(kāi)始升高，而向頭端泄流閥28的致動(dòng) 器28b施加預(yù)定水平的全電流。同時(shí)監(jiān)測(cè)泵的輸出壓力P。由于在標(biāo)定閥 26、 28、 30、 32期間監(jiān)測(cè)泵的輸出壓力P，因此可利用設(shè)置在泵24的出 口附近的單個(gè)壓力傳感器36來(lái)對(duì)每個(gè)閥26、 28、 30、 32進(jìn)行標(biāo)定。因此 需要的壓力傳感器更少，從而簡(jiǎn)化了閥標(biāo)定方法，并減少了在使用多個(gè)壓 力傳感器時(shí)可能出現(xiàn)的任何差異。
計(jì)算泵輸出壓力p的微分dP/dt并與預(yù)定的閾值相比較。如果微分 dP/dt在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)保持高于該預(yù)定的閾值，則確定并存儲(chǔ)在所述時(shí)間 段開(kāi)始時(shí)施加到致動(dòng)器26b的電流指令。通過(guò)應(yīng)用微分dP/dt在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)保持高于預(yù)定的閾值這一條件，可更準(zhǔn)確地估計(jì)閥26、 28、 30、 32 何時(shí)打開(kāi)。
對(duì)給定的閥26、 28、 30、 32的標(biāo)定可執(zhí)行多次，并計(jì)算每一次的最大 偏差。當(dāng)最大偏差低于預(yù)定的閾值時(shí)，則認(rèn)為對(duì)該給定閥26、 28、 30、 32 的標(biāo)定正確并存儲(chǔ)相應(yīng)的標(biāo)定偏差電流指令74。結(jié)果，可防止由壓力瞬變 和壓力傳感器噪聲，如壓力峰值引起標(biāo)定不正確。因此，基于壓力的標(biāo)定 可更加一致并適當(dāng)準(zhǔn)確地用于不能總是嚴(yán)格控制條件的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠顯見(jiàn)可對(duì)用于標(biāo)定IMV的方法作出各種修 改和變型。通過(guò)考慮本說(shuō)明書和所公開(kāi)的用于標(biāo)定IMV的方法的實(shí)踐，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠顯見(jiàn)其它實(shí)施方式。應(yīng)注意，本說(shuō)明書和示例僅應(yīng) 被認(rèn)為是示例性的，其真實(shí)范圍在所附權(quán)利要求及其等同方案中進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種用于標(biāo)定閥(26、28、30、32)的方法，所述閥包括能夠在流動(dòng)阻斷位置與流動(dòng)通過(guò)位置之間移動(dòng)的閥元件(26a、28a、30a、32a)，所述方法包括使導(dǎo)向所述閥的流體加壓；增加導(dǎo)向所述閥的電流用于控制閥元件的位置；檢測(cè)流體壓力；判定所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分是否在一預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)大于預(yù)定的閾值；以及確定導(dǎo)向所述閥的開(kāi)通點(diǎn)電流指令，所述開(kāi)通點(diǎn)電流指令在所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分大于所述預(yù)定的閾值時(shí)被導(dǎo)向所述閥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于期望的開(kāi)通點(diǎn)電流指令 與確定的開(kāi)通點(diǎn)電流指令之間的差別來(lái)確定標(biāo)定偏差電流指令(74)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于確定的標(biāo)定偏差電流指 令和名義電流指令(72)來(lái)確定導(dǎo)向所述閥的實(shí)際電流指令(76)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述實(shí)際電流指令基 于確定的標(biāo)定偏差電流指令與名義電流指令之和。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述名義電流指令基 于希望的閥元件位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于， 在源(24)處使流體加壓；和在所述源的出口處檢測(cè)流體壓力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，當(dāng)所檢測(cè)的流體壓力 的時(shí)間^t分開(kāi)始大于所述預(yù)定的閾值時(shí)將確定的開(kāi)通點(diǎn)電流指令導(dǎo)向所述 閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于， 所述閥是第一閥(26、 30)與第二閥(28、 32)之一；所述第一閥構(gòu)造成控制流向致動(dòng)器(16)的腔室(50、 52)的流體流 動(dòng)5和所述第二閥構(gòu)造成控制從所述致動(dòng)器的腔室流出的流體流動(dòng)。
9. 一種用于標(biāo)定閥(26、 28、 30、 32)的系統(tǒng)，所述閥包括能夠在 流動(dòng)阻斷位置與流動(dòng)通過(guò)位置之間移動(dòng)的閥元件(26a、 28a、 30a、 32a)， 所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成為流體加壓的源(24);構(gòu)造成檢測(cè)流體在所述源的出口處的壓力的壓力傳感器(36);和 連接到壓力傳感器的控制器(70)，該控制器構(gòu)造成增加導(dǎo)向所述閥的電流用于控制閥元件的位置；從壓力傳感器接收檢測(cè)到的流體壓力；基于所測(cè)量的在源出口處的流體壓力判定閥是否處于流動(dòng)通過(guò)位置；和確定在所述閥處于流動(dòng)通過(guò)位置時(shí)導(dǎo)向所述閥的開(kāi)通點(diǎn)電流指令。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制器還構(gòu)造成判定 所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分是否在一預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)大于預(yù)定的閾值， 所述確定的開(kāi)通點(diǎn)電流指令在所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分開(kāi)始大于預(yù)定 的閾值時(shí)凈皮導(dǎo)向所述閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于標(biāo)定閥(26、28、30、32)的方法，所述閥包括能在流動(dòng)阻斷位置與流動(dòng)通過(guò)位置之間移動(dòng)的閥元件(26a、28a、30a、32a)，所述方法包括使導(dǎo)向所述閥的流體加壓；增加導(dǎo)向所述閥的電流用于控制閥元件的位置；以及檢測(cè)流體壓力。該標(biāo)定閥的方法還包括判定所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分是否在一預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)大于預(yù)定的閾值，以及確定導(dǎo)向所述閥的開(kāi)通點(diǎn)電流指令。所述開(kāi)通點(diǎn)電流指令在所檢測(cè)的流體壓力的時(shí)間微分大于所述預(yù)定的閾值時(shí)被導(dǎo)向所述閥。
文檔編號(hào)G05D16/20GK101517245SQ200780034685
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者B·余, E·C·休斯, R·D·萬(wàn)斯 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司;卡特彼勒日本株式會(huì)社