CN103380074A - 根据升降马达速度估计活动组件的速度的材料搬运车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种材料搬运车辆（100），所述材料搬运车辆包括：包括有固定构件（200）的支撑结构；联接至支撑结构（300）的活动组件；液压系统（401）；以及控制系统（1500）。所述支撑结构还包括升降装置（400）以实现所述活动组件相对于所述支撑结构固定构件的运动。所述升降装置包括至少一柱塞/缸组件。所述液压系统包括马达（301）、联接至所述马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵（302），以及与所述至少一柱塞/缸组件相关联的至少一电子控制阀（420）。所述控制结构能根据所述马达的速度估计所述活动组件的速度并且通过使用活动组件的估计速度而控制所述至少一阀的操作。

Description

根据升降马达速度估计活动组件的速度的材料搬运车辆
背景技术
美国专利第7,344,000B2号公开了一种材料搬运车辆，所述材料搬运车辆包括例如动力单元的底座以及例如平台组件的载架组件，其中载架组件能相对于底座运动。所述车辆还包括联接至底座以实现载架组件相对于所述底座的运动的缸以及向所述缸提供加压流体的液压系统。所述液压系统包括联接至缸的电子控制阀。所述车辆还包括控制结构以控制阀的操作，以便在载架组件发生以超过受控速度意外下降时将阀关闭。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供一种材料搬运车辆，包括：包括有固定构件的支撑结构；联接至所述支撑结构的活动组件；液压系统；以及控制系统。支撑结构还包括升降装置以实现活动组件相对于支撑结构固定构件的运动。升降装置包括至少一柱塞/缸组件。液压系统包括马达、联接至所述马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵，以及与所述至少一柱塞/缸组件相关联的至少一电子控制阀。控制结构可根据马达的速度估计活动组件的速度并通过使用活动组件的估计速度控制所述至少一阀的操作。
控制结构能够使所述至少一阀通电以便开启所述至少一阀，从而容许活动组件相对于支撑结构固定构件以受控制方式降低至期望位置。
控制结构可响应于操作员生成的命令使所述至少一阀断电，以终止活动组件相对于支撑结构固定构件的进一步下降。
所述至少一阀在断电时可起止回阀的作用，以便阻止加压流体流出所述至少一柱塞/缸组件，并且容许加压流体在活动组件升降操作期间流入所述至少一柱塞/缸组件内。
所述至少一阀可包括电磁控制式常闭比例阀。
所述至少一阀可被放置于所述至少一柱塞/缸组件的底座中。
支撑结构还可包括动力单元且支撑结构固定构件可包括固定地联接至动力单元的第一桅杆焊件。升降装置可包括：可相对于第一桅杆焊件运动的第二桅杆焊件以及可相对于所述第一桅杆焊件及第二桅杆焊件运动的第三桅杆焊件。所述至少一柱塞/缸组件可包括：联接于所述第一桅杆焊件及第二桅杆焊件之间用以实现所述第二及第三桅杆焊件相对于第一桅杆焊件的运动的至少一第一柱塞/缸组件，以及联接于所述第三桅杆焊件及所述活动组件之间以便实现活动组件相对于第三桅杆焊件的运动的第二柱塞/缸组件。所述至少一电子控制阀可包括：与所述至少一第一柱塞/缸组件相关联的至少一第一电磁控制式常闭比例阀，以及与所述第二柱塞/缸组件相关联的第二电磁控制式常闭比例阀。
控制结构可包括：与活动组件相关联的用以当活动组件相对于第一桅杆焊件运动时产生编码器脉冲的编码器装置，以及联接至编码器装置及所述第一及第二阀的控制器，用以接收编码器装置产生的编码器脉冲并根据编码器脉冲确定活动组件的确定速度。
控制结构可通过将活动组件的确定速度与基于活动组件的第一估计速度的第一阈值速度和固定的第二阈值速度中的至少一者相比较，从而控制所述至少一第一阀及所述第二阀的操作。
如果活动组件以超出第一及第二阈值速度中的一者的活动组件的确定速度向下运动，则控制器可起使所述第一及第二阀断电的作用，以使其从其有动力开启状态移至其关闭状态。
如果活动组件以超出所述第一或所述第二阈值速度的速度向下运动，则控制器可缓慢地关闭所述第一及第二阀。
控制器可使所述第一及第二阀在约0.3秒至约1.0秒的时间段内从其有动力开启位置移至其关闭位置。
控制结构可通过以下方式根据马达速度估计活动组件速度：将马达速度转换成泵流体流速，将泵流体流速转换成柱塞速度并且将柱塞速度转换成活动组件的估计速度。
控制结构可使用活动组件的估计速度以及活动组件的确定速度产生更新的泵容积效率并在计算活动组件的随后的估计速度时使用所述更新的泵容积效率。
控制结构可被配置为测量流入或流出液压系统马达的电流，并在流入或流出液压系统马达的电流大于或等于预定阈值时减小液压系统马达的运行速度。
控制结构可被配置为监控加压流体的压力，并且在监控的压力降至阈值压力以下时执行包括控制所述至少一阀以控制支撑结构的下降的响应程序。
阈值压力可根据活动组件的最大上升高度及支撑结构所支撑的负载的重量中的至少一者而定。
根据本发明的第二个方面，提供一种材料搬运车辆，包括：固定桅杆焊件；联接至所述固定桅杆焊件的至少一活动桅杆焊件；可运动地联接至所述至少一活动桅杆焊件的叉式载架装置；联接至固定桅杆焊件及所述至少一活动桅杆焊件以实现所述至少一活动桅杆焊件相对于固定桅杆焊件的运动的至少一第一柱塞/缸组件；联接至叉式载架装置及所述至少一活动桅杆焊件以实现叉式载架装置相对于所述至少一活动桅杆焊件的运动的第二柱塞/缸组件；液压系统；以及控制结构。液压系统可包括马达、联接至所述马达以向所述第一及第二柱塞/缸组件提供加压流体的泵，以及与所述至少一第一柱塞/缸组件和所述第二柱塞/缸组件相关联的至少一第一电子控制阀及第二电子控制阀。控制结构可根据马达的速度估计叉式载架组件相对于固定桅杆焊件的速度并且通过使用叉式载架组件的估计速度控制所述第一及第二阀的操作。
控制结构可通过将叉式载架装置的确定速度与基于叉式载架装置的估计速度的阈值速度相比较而控制所述阀的操作。
根据本发明的第三个方面，提供一种材料搬运车辆，包括：包括有固定构件的支撑结构；联接至所述支撑结构的活动组件；液压系统以及控制结构。支撑结构还可包括升降装置以实现活动组件相对于支撑结构固定构件的运动。升降装置可包括至少一柱塞/缸组件。液压系统可包括马达、联接至所述马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵、以及与所述至少一柱塞/缸组件相关联的电子控制阀。控制结构可根据马达的速度估计活动组件的速度并且通过使用活动组件的估计速度和活动组件的确定速度而计算更新的泵容积效率。
控制结构可使用下列等式确定更新容积效率：
更新容积效率＝（活动组件的确定速度﹡当前容积效率）/活动组件的估计速度。
所述当前容积效率可根据以下因素中的一个或多个而获得：材料搬运车辆的速度、泵的旋转方向以及加压流体的压力、温度和/或粘度。
固定构件可包括联接至动力单元的固定桅杆焊件。
升降装置还可包括至少一活动桅杆焊件并且活动组件可包括相对于支撑结构固定构件运动的叉式载架组件。
根据本发明的第四个方面，提供一种材料搬运车辆，包括：包括有固定构件的支撑结构；联接至所述支撑结构的活动组件；液压系统以及控制结构。支撑结构还可包括升降装置以实现活动组件相对于支撑结构固定构件的运动。升降装置可包括至少一柱塞/缸组件。液压系统可包括马达以及联接至马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵。控制结构可测量流入或流出液压系统马达的电流，并且在流入或流出液压系统马达的电流大于或等于预定阈值时减小液压系统马达的运行速度。
根据本发明的第五个方面，提供一种材料搬运车辆，包括：包括有固定构件的支撑结构；联接至所述支撑结构的活动组件；以及控制结构。支撑结构还包括升降装置以实现活动组件相对于支撑结构固定构件的运动。升降装置包括液压结构，所述液压结构包括：至少一柱塞/缸组件、与所述至少一柱塞/缸组件联通的至少一液压流体线路，以及经由所述至少一液压流体线路向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的液压系统。控制结构监控液压结构内的液压流体的压力并且在液压结构内的液压流体的监控压力降至阈值压力以下时执行响应程序。
阈值压力可根据活动组件的最大上升高度及支撑结构所支撑的负载的重量中的至少一者而定。
阈值压力可根据下列等式计算得到：
TP（磅每平方英寸）=［A（磅每平方英寸/磅）﹡Load（磅）］/100（无单位）+［（Height（英寸）﹡100（无单位）］/B（英寸/磅每平方英寸）
其中TP为阈值压力，A为常数，Load为在支撑结构上所支撑的负载的重量，100为无单位比例因子，Height为活动组件的最大上升高度，100为无单位比例因子，以及B为常数。
控制结构可仅在支撑结构被确定为正以等于或大于预定速度的速度下降时才执行响应程序。
响应程序可包括控制器控制至少一阀的操作以控制支撑结构的下降。
附图说明
图1为其中局部剖开的根据本发明构造的单桅杆的材料搬运车辆的俯视图；
图2为图1中所示的车辆在叉式载架装置被提升时的正视图；
图3为图1中所示的所述单桅杆的放大俯视图；
图4为所述单桅杆的上部的局部剖开的侧视图；
图5为所述单桅杆上部的局部剖开的立体侧视图；
图6为所述单桅杆的局部剖开的侧视图；
图7为示出所述单桅杆及所述叉式载架装置的一部分的立体侧视图；
图8为示出联接至图1中所示的单桅杆的所述叉式载架装置的立体侧视图；
图9为示出马达、泵、控制器、电子常闭开/关（ON/OFF）电磁阀、第一及第二电子常闭比例式电磁阀、桅杆焊件升降结构及叉式载架装置升降结构的示意图；
图10A及10B为示出根据本发明的控制器执行的工序的流程图；
图11为来自根据本发明构造的车辆的测试数据；
图12为本发明第二实施例的车辆的桅杆组件、桅杆焊件升降结构及叉式载架装置升降结构的分解图；
图13为本发明的所述第二实施例的车辆的马达，泵，控制器，电子常闭开/关电磁阀，第一、第二及第三电子常闭比例式电磁阀，桅杆焊件升降结构及叉式载架装置升降结构的示意图；以及
图14为示出根据本发明执行的工序的流程图。
具体实施方式
图1为包括座位操纵型前移式叉车(rider reach truck)100的材料搬运车辆100的俯视图。座位操纵型前移式叉车100内包括有根据本发明第一实施例构造的单桅杆200、桅杆焊件升降结构220、叉式载架装置300以及叉式载架装置升降结构400，也可参见图3及9。
参见图1及2，叉车100还包括车辆动力单元102。动力单元102容纳有用以向联接至导向轮（未示出）的牵引马达提供动力的电池（未示出），所述导向轮被安装于动力单元102的后部102A处的第一角落附近。被安装至动力单元102的后部102A处的第二角落的为脚轮（未示出）。参见图2，一对舷外支架（outrigger）202及204被安装至单桅杆框架210。舷外支架202及204设置有支撑轮202A及204A。参见图9，电池还向升降马达301提供动力，升降马达301驱动液压升降泵302。如下文将进一步详细地说明的，升降泵302向叉式载架装置升降结构400及桅杆焊件升降结构220提供加压液压流体。可再设置一马达及泵以向例如侧移机构、倾斜机构和/或伸展机构等辅助机构提供加压液压流体，尽管这一点在本发明中未示例说明。
车辆动力单元102包括操作员操作间110。站在操作间110中的操作员可经由舵柄120控制叉车100的行进方向。参见图1，操作员还可经由多功能控制器130控制叉车100的行进速度以及第一和第二叉402和404的高度、延伸、倾斜及侧移。所述第一和第二叉402和404形成叉式载架装置300的部分。
单桅杆200可按照在2009年9月10日提交的美国专利申请公开案第2010/0065377A1号名称为“用于材料搬运车辆的单桅杆（“Monomast for a Materials Handling Vehicle”）”中所述的方式构造，所述专利申请公开案将作为参考全文并入本文中。简言之，参见图1及图3至5，单桅杆200包括固定的第一级桅杆焊件230（本文中也称作固定构件）、被设置成套叠在第一级焊件230上的第二级桅杆焊件240以及被设置成套叠在第一和第二级焊件230和240上的第三级桅杆焊件250。参见图9，桅杆焊件升降结构220实现第二和第三级焊件240和250相对于固定的第一级焊件230的升降运动。
支撑结构在本文中被限定为包括动力单元102、固定的第一桅杆焊件230及升降装置。升降装置在本文中被限定为包括第二及第三桅杆焊件240及250、桅杆焊件升降结构220及叉式载架装置升降结构400。
参见图4-6，桅杆焊件升降结构220包括液压柱塞/缸组件222，所述液压柱塞/缸组件包括缸222A及柱塞222B。参见图6，缸222A固定地联接至形成第一级焊件230的部分的底座1239。因此，缸222A不会相对于车辆动力单元102竖直地运动。
参见图4，导轮组件302的接合板1300联接至柱塞222B的末端部分1222B。导轮组件302还包括第一及第二竖直板1310及1312，其通过焊接部固定至接合板1300。导轮或滚轮314容置于并旋转地联接至第一及第二竖直板1310及1312之间。导轮组件302通过联接结构（未示出）固定地联接至第二级焊件240。参见图6，第一及第二链条500及502在第一末端（在图6中仅清楚地示出第一链条500的第一末端500A）处联接至链条锚固件（未示出），链条锚固件转而通过螺栓连接至被固定地焊接至液压柱塞/缸组件222的缸222A的支架510。参见图2及6，第一及第二链条500及502的相反的第二末端（在图6中仅清楚地示出第一链条500的第二末端500B）经由联接锚固件504及506联接至第三级焊件250的下部。参见图4，第一及第二链条500及502在导轮组件302的导轮或滚轮314上延伸。当柱塞222B延伸出时，其使导轮组件302竖直向上运动以使导轮314向上推动第一及第二链条500及502。当导轮314在链条500及502上施加向上的力时，第二级焊件240相对于第一级焊件230竖直运动且第三级焊件250相对于第一及第二级焊件230及240竖直运动。第二级焊件240相对于第一级焊件230每竖直地运动一个单位，第三级焊件250相对于第一级焊件230就竖直地运动两个单位。
参见图7，叉式载架装置300（在本文中也称作活动组件）联接至第三级焊件250以便相对于第三级焊件250竖直地运动。叉式载架装置300还与第三级焊件250一同相对于第一及第二级焊件230及240竖直地运动。参见图8，叉式载架装置300包括叉式载架机构310，第一及第二叉402及404安装于叉式载架机构上。参见图7及8，叉式载架机构310被安装至伸展机构320，伸展机构转而被安装至桅杆载架组件330。参见图3及7，桅杆载架组件330包括具有多个滚轮334的主单元332，所述滚轮容置于在第三级焊件250的相对外侧表面250B及250C中形成的轨道350中。如上所述，可设置例如侧移机构、倾斜机构和/或伸展机构等辅助机构以横向地运动、倾斜和/或延伸叉402及404。
参见图7，叉式载架装置升降结构400包括液压柱塞/缸组件410，该液压柱塞/缸组件包括有缸412及柱塞414。缸412固定地联接至第三级焊件250的侧部257D。参见图7，第一及第二导轮420及422联接至柱塞414的上端。参见图7，升降链条440在第一导轮420上延伸，并且在第一末端440A处经由链条锚固件及被焊接至缸412的支架441而联接至缸412并在其第二末端440B处联接至桅杆载架组件330。柱塞414的竖直运动实现了整个叉式载架装置300相对于第三级焊件250的竖直运动。柱塞414及第一导轮420相对于第三级焊件250每竖直地运动一个单位，叉式载架装置300相对于第三级焊件250就竖直地运动两个单位。
材料搬运车辆100包括液压系统401，所述液压系统包括有升降马达301，所述升降马达301驱动液压升降泵302，如上所述。升降马达301包括速度（RPM）传感器。泵302将加压液压流体提供至桅杆焊件升降结构220的液压柱塞/缸组件222及叉式载架装置升降结构400的液压柱塞/缸组件410。
参见图9，液压系统401还包括容纳于动力单元102中的液压流体储放器402，以及在泵302与桅杆焊件升降结构液压柱塞/缸组件222以及叉式载架装置升降结构液压柱塞/缸组件410之间联接的流体管路/线路411A-411C。流体管路/线路411A及411B以串联的方式联接并且在泵302与桅杆焊件结构液压柱塞/缸组件222之间起供应/回流线路的作用。流体管路/线路411A及411C以串联的方式联接并且在泵302与叉式载架装置升降结构液压柱塞/缸组件410之间起供应/回流线路的作用。由于流体管路/线路411A直接联接至流体管路/线路411B及411C两者，所以三条线路411A-411C始终都处于大体上相同的液体压力。
液压系统401还包括电子常闭开/关电磁阀420以及第一和第二电子常闭比例式电磁阀430和440。参见图9，阀420、430和440联接至用以控制其操作的电子控制器1500。电子控制器1500形成“控制结构”的部分。控制器1500仅在柱塞222B和414中的一者或两者将要下降时才使常闭式开/关电磁阀420通电。在断电时，电磁阀420起止回阀的作用以便阻止加压流体从线路411A通过泵322流回流体储放器402内，亦即，起防止叉式载架装置300向下漂移的作用，但是容许加压流体在升高操作期间经由线路411A-411C流至缸222A及412。
参见图9，第一电子常闭比例式电磁阀430位于并直接联接至桅杆焊件升降结构液压柱塞/缸组件222的缸222A的底座1222A内。第二电子常闭比例式电磁阀440位于并直接联接至叉式载架装置升降结构液压柱塞/缸组件410的缸412的底座412A内。控制器1500在柱塞222B将要下降时使第一常闭比例式电磁阀430通电，亦即，开启。控制器1500在柱塞414将要下降时使第二常闭比例式电磁阀440通电，亦即，开启。在断电时，第一及第二常闭比例式电磁阀430及440起止回阀的作用以便阻止加压流体从缸222A及412流出。当起止回阀的作用时，阀430及440还容许加压液压流体在升高操作期间流入缸222A及412内。
当操作员经由多功能控制器130生成上升命令时，叉式载架装置升降结构400的缸412及桅杆焊件升降结构220的缸222A均经由线路411A-411C暴露至相同压力的液压流体。由于叉式载架装置升降结构400的柱塞414及桅杆焊件升降结构220的柱塞222B包括具有大体上相同的横截面面积的底座端且对于所有的装载状况而言，叉式载架装置升降结构400需要比桅杆焊件升降结构220小的压力来开动，所以叉式载架装置升降结构400的柱塞414将首先运动直至叉式载架装置300已经到达其相对于第三级焊件250的最大高度。此后，第二及第三级焊件240及250将开始相对于第一级焊件230竖直地运动。
当操作员经由多功能控制器130生成下降命令时，电子控制器1500使电子常闭开/关电磁阀420开启。假设柱塞222B及414在下降命令生成时完全地延伸，控制器1500使第一比例阀430通电，使其在所示实施例中完全地开启以容许流体离开桅杆焊件升降结构220的缸222A，从而容许第二及第三级焊件240及250下降。一旦第二及第三级焊件240及250靠近其最低位置，控制器1500使第二比例阀440大体上完全地开启并且使第一比例阀430部分地关闭。部分地关闭第一阀430使得线路411A-411C中的流体压力下降。通过开启第二阀440并部分地关闭第一阀430，柱塞414开始下降，而柱塞222B继续下降。在柱塞222B到达其最低位置后，柱塞414继续下降直至叉式载架装置300到达其最低位置。除了当第二及第三级焊件240及250靠近其最低位置时第一比例阀430部分关闭之外，从桅杆焊件升降结构220的缸222A及叉式载架装置升降结构400的缸412计量流体的速度一般由泵302控制。
参见图9，设置还分别形成“控制结构”的部分的第一及第二编码器单元600及602，并且其可包括传统的摩擦轮编码器组件或传统的电线/电缆编码器组件。在所示实施例中，第一编码器单元600包括第一摩擦轮编码器组件，第一摩擦轮编码器组件安装至第三级焊件250，以使第一摩擦轮沿第二级焊件240接合并运动。因此，当第三级焊件250相对于第二级焊件240运动时，第一摩擦轮编码器向控制器1500产生表明第三级焊件相对于第二级焊件240运动的脉冲。
同样地，在所示实施例中，第二编码器单元602包括第二摩擦轮组件，所述第二摩擦轮组件安装至叉式载架装置300，以使第二摩擦轮沿第三级桅杆焊件250接合并运动。因此，当叉式载架装置300相对于第三级焊件250运动时，第二摩擦轮编码器向控制器1500产生表明叉式载架装置300相对于第三级焊件250运动的脉冲。
如上所述，第一及第二编码器单元600及602向控制器1500产生对应的脉冲。控制器1500使用由第一编码器单元600产生的脉冲以确定第三级焊件250相对于第二级焊件240的位置以及第三级焊件250相对于第二级焊件240运动的速度。控制器1500还确定第三级焊件250相对于固定的第一级焊件230的速度及位置，其中第三级焊件250相对于第一级焊件230的速度是第三级焊件250相对于第二级焊件240的速度的两倍。进一步地，从第三级焊件250上的参考点至第一级焊件230上的参考点之间的距离是从第三级焊件250上的参考点至第二级焊件240上的参考点之间的距离的两倍，其中，第二级焊件240上的参考点在与第一级焊件230上的参考点位置对应的位置处。控制器1500使用由第二编码器单元602产生的脉冲以确定叉式载架装置300相对于第三级桅杆焊件250的位置以及叉式载架装置300相对于第三级桅杆焊件250运动的速度。通过获知第三级焊件250相对于第一级焊件230的速度和位置以及叉式载架装置300相对于第三级焊件250的速度和位置，控制器1500可容易地确定叉式载架装置300相对于第一级焊件230的速度和位置。
根据本发明，在下降命令期间，控制器1500将叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定或检测速度与第一及第二阈值速度相比较。这包括控制器1500确定包括第三级焊件250相对于第一级焊件230的确定或检测速度的第一速度，确定包括叉式载架装置300相对于第三级焊件250的确定或检测速度的第二速度以及将所述第一和第二确定速度相加以计算第三确定速度。所述第三确定速度等于叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定或检测速度。
如上所述，第二级焊件240相对于第一级焊件230每竖直地运动一个单位，第三级焊件250相对于第一级焊件230就竖直地运动两个单位。为确定第一速度，如上所述，控制器1500通过使用来自第一编码器单元600的脉冲而确定第三级焊件250相对于第二级焊件240的速度，并使第三级焊件250相对于第二级焊件240运动的确定速度乘以2。因此，获得第一速度，亦即，第三级焊件250相对于第一级焊件230的确定速度。
第二速度等于叉式载架装置300相对于第三级桅杆焊件运动的确定速度并且如上所述是通过使用由第二编码器单元602所产生的脉冲而获得的。
在下降命令期间，控制器1500可将第三确定速度，亦即，叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定速度，与第一及第二阈值速度相比较。在所示实施例中，第三确定速度与第一及第二阈值速度之间的比较可由控制器1500每隔一预定时间段（例如每5毫秒）进行一次。第三确定速度与第一及第二阈值速度之间的比较在本文中称作“比较事件”。若第三确定速度在预定数量的相继的比较事件（例如，1-50个比较事件）期间大于第一阈值速度，或在单个的比较事件期间大于第二阈值速度，则电子控制器1500执行响应程序，其中控制器使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电以便防止柱塞222B及414进一步向下运动。控制器1500可使第一及第二阀430及440立即或在例如从约0.3秒至约1.0秒的延长的时间段内从其有动力开启位置移至其关闭位置。通过使第一及第二阀430及440在延长的时间段内关闭，减小了在活塞222B及414停止其在缸222A及412内的向下运动时在缸222A及412内出现的压力尖峰的值。进一步地，控制器1500对第一及第二阀430及440的关闭可包括部分地关闭第一及第二阀430及440，亦即，不完全地关闭第一及第二阀430及440，以便容许叉式载架装置300及第二和第三级焊件240、250缓慢地降低至地面。所推定的是，当第三确定速度大于第一及第二阈值速度中的一者时，叉式载架装置300正相对于第一级焊件230过快地运动（亦即，以非预期的下降速度），该种状况在正从缸222A及412的一者或两者计量出的流体中存在液压压力损失时可能发生。液压压力的损失可能是由液体线路411A-411C的一者中的破损导致的。
在另一实施例中，控制器1500将第三确定速度（亦即，叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定速度）仅与第一阈值速度相比较。第三确定速度与第一阈值速度之间的比较由控制器1500每隔一预定时间段（例如每5毫秒）进行一次。第三确定速度与第一阈值速度之间的比较在本文中也称作“比较事件”。若第三确定速度在预定数量的相继的比较事件（例如，1-50个比较事件）期间大于第一阈值速度，则电子控制器1500执行响应程序，其中控制器1500使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电以便防止柱塞222B及414进一步向下运动。
第一阈值速度可由电子控制器1500通过以下方式确定。首先，控制器1500可根据升降马达301的速度估计桅杆焊件升降结构220的柱塞222B及叉式载架装置升降结构400的柱塞414的组合下降速度的大小。如上文对于下降操作的说明，随着叉式载架装置300及第二和第三级焊件240和250完全地延伸，柱塞222B先开始下降，然后在下降操作的一个阶段部分期间柱塞222B及414同时下降直至柱塞222B到达其最低位置。此后，柱塞414继续其向下的运动直至其到达其最低位置。
首先，控制器1500使用下列等式将升降马达速度转换成升降泵流体流速：
泵流体流速（加仑/分）=［（升降马达速度（RPM））﹡（升降泵排量（立方厘米/转））﹡（升降马达容积效率）］/（3786立方厘米/加仑）
控制器1500可接着使用下列等式确定叉式载架装置300相对于第一级焊件230的估计的下行线性速度（大小），所述等式被认为适用于下降操作的所有阶段，包括当柱塞222B及414同时下降的阶段：
叉式载架装置300相对于第一焊件230的估计的线性速度（英寸/秒）=［（泵流体流速（加仑/分））﹡（231英寸3/加仑）﹡（速比）］/［（缸的内侧面积（英寸2））﹡（60秒/分）］
其中，
“缸的内侧面积”=缸222B的横截面面积，其等于缸412的横截面面积（在所述等式中仅使用单一缸的横截面面积）；
在所示实施例中，“速比”=（第三焊件速度/第一焊件速度）=（叉式载架装置速度/第三焊件速度）=2/1。
在所示实施例中，第一阈值速度等于叉式载架装置300相对于第一焊件230的估计速度乘以例如1.6的第一容许因子或例如1.2的第二容许因子。一旦操作员经由多功能控制器130给出使叉式载架装置300下降的命令，控制器1500就会在其软件内执行变速功能，以便根据多功能控制器130的位置以受控制的方式按预定比率（例如，每16毫秒从约4英尺/分至约40英尺/分的速度变化）增加叉式载架装置300的向下的下降速度的大小，直至达到所指定的下行速度。当叉式载架装置下降速度正处于被变速到指定速度的过程中时，亦即，控制器1500仍在执行变速功能时，使用第一容许因子；而当控制器1500不再使升降马达301的速度增加时，亦即，控制器1500已经完成变速功能，使用第二容许因子。第一容许因子大于第二容许因子以适应在操作员指定速度改变与叉式载架装置的速度实际发生之间出现的实际滞后时间。还应考虑的是，在一替代实施例中，第一阈值速度可等于叉式载架装置300相对于第一焊件230的估计速度。
控制器1500可使用叉式载架装置相对于第一级焊件的确定的下行速度、叉式载架装置相对于第一焊件的估计的下行速度以及当前泵容积效率而产生更新的泵容积效率，控制器1500在下一次将升降马达速度转换成升降泵流体流速时可使用所述更新的泵容积效率。控制器1500可使用下列等式确定更新的泵容积效率：
更新的泵容积效率=（叉式载架装置的确定速度﹡当前容积效率）/（叉式载架装置的估计速度）。
初始泵容积效率，亦即，当控制器1500首次被激活时所使用的以及首次计算更新的泵容积效率时（例如，在下降操作开始后的首次）被作为“当前容积效率”应用于上升等式中的泵容积效率，可等于95%或其他任何适当值。初始泵容积效率可储存于和控制器1500相关联的存储器中。根据本发明另一方面，不是使用单一初始泵容积效率，而是可将多个容积效率点储存于数据表或查阅表中，所述多个容积效率点例如对应于叉车100的速度，然而也可使用其他车辆状况，例如液压流体压力、液压流体温度、液压流体粘度以及液压升降泵302的旋转方向等。基于对应的一个或多个车辆状况的正确的容积效率点可在数据表中查阅出并且可作为初始泵容积效率应用以计算更新的泵容积效率。应指出的是，使用初始泵容积效率并不用于限制在每个下降操作中仅被使用一次。即，初始泵容积效率在用于产生更新的泵容积效率时可应用于上述等式的多次执行中。例如，初始泵容积效率在用于产生更新的泵容积效率时可应用于预定时间段内，例如下降操作开始后的第一个0.5秒。
第二阈值速度可包括固定速度，例如300英尺/分。当叉式载架装置300正以等于或大于300英尺/分的速度运动时，就被认为是以非预期的、过高的速度运动。
参见图10A及10B，流程图示出了用于控制第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440的操作的控制器1500在下降命令期间执行的过程700。在步骤701，在车辆100启动时，控制器1500读取与控制器1500相关联的非易失性存储器（未示出）以确定第一“封锁”存储位置内储存的数值。在车辆100的先前的操作期间，如果控制器1500确定“有关计数”（将在下文进行说明）超过例如40等“有关最大”计数，则控制器1500将把第一封锁存储位置中的数值设置为1。否则，第一封锁存储位置中的数值将保持置于0。
若控制器1500在步骤701期间确定第一封锁存储位置中的数值为0，则控制器1500接下来在步骤702期间确定第三确定速度的大小是否大于例如60英尺/分的固定的下阈值速度，以及由与马达301相关联的速度传感器（如上所述）上所显示的升降马达301的运动方向是否表明叉式载架装置300正在下降。若这些问题中的一者或两者的答案为否，则见步骤703，将“有关计数”数值设置为0，并且控制器1500返回至步骤702。可连续地每隔预定的时间段（例如，每5毫秒）重复步骤702一次。若该两个问题的答案均为是，则控制器1500在步骤704中确定操作员指定的叉式载架装置300的下降速度是否正在变速，亦即是否仍然在执行变速功能。若答案为是，则请见步骤705，使用第一容许因子且第一阈值速度等于叉式载架装置300相对于第一焊件230的估计速度乘以第一容许因子。若答案为否，则请见步骤706，使用第二容许因子且第一阈值速度等于叉式载架装置300相对于第一焊件230的估计速度乘以第二容许因子。
在已经计算出第一阈值速度后，控制器1500在步骤707期间确定第三确定速度是否大于第一阈值速度。若答案为否，则控制器1500将“有关计数”数值设置为0并返回至步骤704。若答案为是，即控制器1500确定第三确定速度超过第一阈值速度，则请见步骤709，控制器1500将“有关计数”加“1”。在步骤711，控制器1500确定“有关计数”是否大于“有关最大”计数或第三确定速度是否大于第二阈值速度。若该两个问题的答案均为否，则控制器1500返回至步骤704。可连续地每隔预定的时间段（例如，每5毫秒）重复步骤704及707一次。若该两个问题中的一者或两者的答案为是，则控制器1500执行响应程序，其中控制器1500使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电，请见步骤713。如上所述，可将阀430及440在例如从约0.3秒至约1.0秒的延长的时间段内关闭。
一旦阀430及440已经被关闭，则控制器1500根据编码器单元600及602产生的脉冲确定叉式载架装置300相对于第一级焊件430的高度并将该高度在非易失性存储器中限定为第一“参考高度”，请见步骤714，。当非预期的下降故障已经发生后，控制器1500也将第一封锁存储位置中的数值设置为“1”，请见步骤716。只要第一封锁存储位置中的数值被设置为1，控制器1500就将不容许阀430及440通电以使其保持开启以容许叉式载架装置300下降。然而，控制器1500将响应操作员生成的升高命令而容许加压流体被提供至缸222A及412，所述流体流经阀430及440。
如果在非预期的下降故障已经发生后并且响应于操作员生成的使叉式载架装置300上升的命令，柱塞222A及414中的一者或两者不能使叉式载架装置300上升，则将第一封锁存储位置中的数值保持置于1。另一方面，如果响应于操作员生成的使叉式载架装置300上升的命令，柱塞222A及414中的一者或两者能够使叉式载架装置300上升至第一参考高度加上第一复位高度以上，如编码器单元600及602产生的信号所表明的，则控制器1500将第一封锁存储位置中的数值重置为0，参见步骤718及720。此后，控制器1500返回至步骤702，且因此将容许阀430及440通电，以使其可保持开启以容许叉式载架装置300受控制地下降。叉式载架装置300运动到第一参考高度加上第一复位高度以上表明液压系统401在起作用。第一复位高度可具有0.25英寸至约4英寸的数值。
若控制器1500在步骤701期间确定第一封锁存储位置中的数值为1，则控制器1500继续经由编码器单元600及602产生的信号监控叉式载架装置300的高度，以检测叉式载架装置300是否运动到在第一参考高度（先前已经被储存于存储器中）加上第一复位高度以上，参见步骤718。
图11示出了在根据本发明构造的车辆的操作期间收集的数据。所述数据包括操作员指定的速度（如经由多功能控制器130所指定的），第三确定速度，亦即，叉式载架装置300相对于第一级焊件230的检测速度，以及阈值速度。确定叉式载架装置300相对于第一级焊件230的估计速度，其中如上所述该估计速度是通过使用升降马达速度而计算得的。每5毫秒将第三确定速度与操作员指定的速度相比较。另外，每5毫秒将第三确定速度与阈值速度相比较。所述阈值速度是通过使估计速度乘以1.2而计算得的。在各比较事件期间，当第三确定速度大于操作员指定的速度时，使“原有关计数”增加。同样地，在各比较事件期间，当第三确定速度大于阈值速度时，使“新有关计数”增加。当所述新有关计数或原有关计数超过50计数时，控制器1500执行响应程序，其中控制器1500使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电。从图11可见，第三确定速度与阈值速度之间的比较引起其中阀430及440被断电的零事件。然而，第三确定速度与操作员指定的速度之间的比较引起其中原有关计数的数量超过50的两个事件；因此，控制器1500使第一及第二阀430及440断电。第三确定速度与操作员指定的速度之间的比较被认为是没有第三确定速度与阈值速度之间的比较精确。之所以这样认为的原因是：从操作员经由多功能控制器130命令叉式载架装置速度改变至加压流体进入或离开缸222A及412时间之间在车辆中存在固有延迟。
在所示实施例中，控制器1500在下降命令期间将叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定速度与第一及第二阈值速度相比较。还应考虑的是，控制器1500在下降命令期间可分别地将第一速度（亦即，第三级焊件250相对于第一级焊件230的确定速度）与第一及第二阈值速度相比较，并分别地将第二速度（亦即，叉式载架装置300相对于第三级焊件250的确定速度）与第一及第二阈值速度相比较。在阶段部分期间，应考虑的是，可要求第一及第二阈值速度降低。若第一确定速度在预定数量的相继的比较事件（例如，1-50个比较事件）期间大于第一阈值速度，或在单一的比较事件期间大于第二阈值速度，则电子控制器1500可使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电。若第二确定速度在预定数量的相继的比较事件（例如，1-50个比较事件）期间大于第一阈值速度，或在单一的比较事件期间大于第二阈值速度，则电子控制器1500可使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电。
控制器1500在比较第一速度与第一阈值速度和比较第二速度与第一阈值速度时可使用如上所计算的第一阈值速度。
另外，根据本发明的一个方面可监控升降马达301所消耗或产生的电流，亦即，流入或流出升降马达301的电流。可使用流入或流出升降马达301的监控电流改变叉车100的一个或多个操作参数。例如，在一些状况下，特别是具有冷液压流体的状况下，在液压系统401中可能会存在太多压降以致不能容许升降马达301以使叉式载架装置300按预定的期望的下降速度例如240英尺/分下降的速度来驱动液压升降泵302。确切地说，液压升降泵302需要最小操作压力以确保液压升降泵302完全地充满液压流体，并且不会以快于其在能填充液压流体时的速度旋转，否则其可能导致液压流体产生气穴。
已经确定的是，若流入或流出升降马达301的监控电流上升至预定阈值以上，则可能没有满足液压升降泵302的最小操作压力，其可能表明液压升降泵302正以快于其能填充液压流体时的速度旋转且如上所述因此导致液压流体产生气穴。当检测到这种状况时，亦即，当流入或流出升降马达301的监控电流上升至预定阈值以上时，将升降马达301的速度减小直至流入或流出升降马达301的电流恢复至阈值以下。一旦流入或流出升降马达301的监控电流下降至阈值以下，就可将升降马达301调节回其正常运行速度。通过监控流入或流出升降马达301的电流并调节升降马达301的运行速度，可防止液压升降泵302中的液压流体的气穴现象。
图14为根据本发明的一个方面监控流入或流出升降马达301的电流并调节叉车100的操作参数的流程图。可由控制器1500实行或实施步骤，所述控制器1500可接收代表流入或流出升降马达301的电流的信号。
在步骤800时，监控流入或流出升降马达301的电流。例如可每隔5毫秒实施该步骤800，且如本文所述可在下降操作期间连续地实施该步骤800。
在步骤802时，确定流入或流出升降马达301的电流是否等于或大于预定上阈值。在所述方法被使用于更新的下降操作中的示例性实施例中，所述阈值可为0安培，但也可为其他合适值，或还可为流入或流出升降马达301的最大或最小电流的百分比。
若在步骤802确定流入或流出升降马达301的电流在预定上阈值以下，则在步骤804将升降马达301保持在正常运行速度。在下降操作期间重复循环步骤800-804直至流入或流出升降马达301的电流被确定为等于或大于预定上阈值。
若在步骤802确定流入或流出升降马达301的电流等于或大于预定上阈值，则在步骤806使升降马达301的速度降低至降低的运行速度。将升降马达301的速度降低至降低的运行速度致使液压升降泵302的旋转速度对应地降低。如上所述，实施步骤806以降低或避免液压升降泵302中的液压流体的气穴现象。
在步骤808，将升降马达301保持在降低的运行速度直至流入或流出升降马达301的电流被确定为在预定下阈值以下。
当流入或流出升降马达301的电流降低至预定下阈值以下时，在步骤810将升降马达301的速度增加回至正常运行速度。
进一步地，根据本发明的另一个方面，可在执行上升和/或下降命令期间或在车辆的其他操作程序期间监控叉车100中液压流体的压力并且将其与阈值压力TP相比较。可通过传感器TD（参见图9）或叉车100内的位于液压结构中（亦即，位于液压系统401的部件内或位于桅杆焊件升降结构220的缸222A或叉式载架装置升降结构400的缸412内）的其他传感结构测量所述监控压力。传感器TD将代表液压结构内的所测量压力的信号发送至控制器1500。
阈值压力TP可包括取决于一个或多个参数的变量，所述参数例如为叉车100的一部分的高度以及叉402、404上所运载的负载250A的重量，叉车100的一部分的高度比如为活动组件的最大上升高度，比如为叉402、404的顶部相对于地面的最大高度或第三级桅杆焊件250的顶部相对于地面的最大高度。根据本发明的一个示例性方面，可使用该些数值（亦即，叉车部分的高度以及叉402、404上所运载的负载的重量）根据下列等式确定阈值压力TP：
TP（磅每平方英寸）=［A（磅每平方英寸/磅）﹡Load（磅）］/100（无单位）+［Height（英寸）﹡100（无单位）］/B（英寸/磅每平方英寸）
其中，TP为阈值压力（磅每平方英寸），A为由在所示实施例中等于10（磅每平方英寸/磅）的数值常数限定的系统增益，Load为在叉402、404上所运载的负载的重量（磅），100为无单位比例因子，Height为活动组件的最大上升高度（英寸），100为无单位比例因子，以及B为由在所示实施例中等于600（英寸/磅每平方英寸）的数值常数限定的系统补偿值。
根据本发明的一个方面，例如当叉车100正执行下降命令或上升命令时，液压结构中的液压流体的监控压力与阈值压力TP之间的比较可由控制器1500每隔预定时间段（例如，每5毫秒）进行一次。若液压结构中的液压流体的监控压力下降至阈值压力TP以下，其可能表明液压结构由于例如流体线路411A-411C中的其中一者的破裂已经丧失其承载能力。若液压结构中的液压流体的监控压力下降至阈值压力以下，则控制器1500通过使第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440断电而执行响应程序，以便防止柱塞222B及414的进一步向下运动。控制器1500可使第一及第二阀430及440立即或在例如从约0.3秒至约1.0秒的延长的时间段内从其有动力开启位置移至其关闭位置。通过使第一及第二阀430及440在延长的时间段内关闭，减小了在活塞222B及414停止其在缸222A及412内的向下运动时在缸222A及412内出现的压力尖峰的大小。进一步地，控制器1500对第一及第二阀430及440的关闭可包括部分地关闭第一及第二阀430及440，亦即，不完全地关闭第一及第二阀430及440，以便容许叉式载架装置300及第二和第三级焊件240、250缓慢地降低至地面。
在本发明的一个实施例中，为在监控压力与阈值压力TP相比较时避免出现错误，仅在叉式载架装置300还被确定为正以大于预定速度的速度相对于第一级焊件230运动时由电子控制器1500执行响应程序，其中，可如本文所详细描述的确定叉式载架装置300相对于第一级焊件的速度。预定速度可大于或等于约90英尺/分。
应指出的是，除本文所述的一个或多个其他比较之外或代替本文所述的一个或多个其他比较，可由控制器1500完成液压结构中的液压流体的监控压力与阈值压力TP之间的比较，以执行响应程序，所述一个或多个其他比较例如为：叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定或检测速度与第一和/或第二阈值速度之间的比较和/或流入或流出升降马达301的监控电流与预定阈值（电流）之间的比较。
此外，若例如叉式载架装置300相对于第一级焊件230的确定或检测速度与第一和/或第二阈值速度之间的比较，流入或流出升降马达301的监控电流与预定阈值（电流）之间的比较，和/或液压结构中的液压流体的监控压力与阈值压力TP之间的比较的比较事件产生需要执行响应程序的结果，控制器1500可执行本文先前所述的响应程序的替代响应程序。例如，控制器1500最初可在至第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440的电流中执行分步降低以使其降低至处于或稍微高于断开电流的水平。所述断开电流在本发明的一个实施例中为250毫安且为将通过阀影响液压流体的最小电流。控制器1500然后可按分步方式将至第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440的电流增加至最大指定电流以下的水平。所述最大指定电流在本发明的一个实施例中为600毫安且为使阀430及440完全地开启的电流。控制器1500然后可使至第一及第二电子常闭比例式电磁阀430及440的电流在例如适当地为400毫秒的时间段内以斜坡方式降低至断开电流。通过使第一及第二阀430及440在延长的时间段内关闭，减小了在第一及第二阀430及440被突然关闭时在缸222A及412内出现的压力尖峰的大小。进一步地，以此种方式控制第一及第二阀430及440，例如不突然完全地关闭第一及第二阀430及440，将改进响应时间并减小叉式载架装置300中否则可由于速度融合事件发生的震动，同时容许叉式载架装置300及第二和第三级焊件240、250以受控制方式缓慢下降至地面。
参见图12，根据本发明第二实施例，提供一种包括有例如直立式平衡叉车或类似车辆的材料搬运车辆，所述材料搬运车辆包括动力单元（未示出）、桅杆组件1000、桅杆焊件升降结构1100、叉式载架装置（未示出）以及叉式载架装置升降结构1200。参见图12，桅杆组件1000在所示实施例中包括第一、第二及第三桅杆焊件1002、1004及1006，其中第二焊件1004嵌套于第一焊件1002内且第三焊件1006嵌套于第二焊件1004内。第一焊件1002被固定至车辆动力单元。第二或中间焊件1004能够相对于第一焊件1002竖直运动。第三或内部焊件1006能够相对于第一及第二焊件1002及1004竖直运动。
参见图12，桅杆焊件升降结构1100包括第一及第二升降柱塞/缸组件1102及1104，其在其缸1102B和1104B处被固定至第一焊件1002。从缸1102B和1104B延伸的柱塞1102A及1104A被固定至第二焊件1004的上支架1004A。
第一链条1211被固定至第一柱塞/缸组件1102的缸1102B且第二链条1213被固定至第二柱塞/缸组件1104的缸1104B。参见图12，第一链条1211在联接至第二桅杆焊件1004的上端的第一导轮1004B上方延伸且被联接至第三焊件1006的下部1006A。第二链条1213在联接至第二桅杆焊件1004的上端的第二导轮1004C上方延伸且也被联接至第三焊件下部1006A。当组件1102及1104的柱塞1102A及1104A延伸时，柱塞1102A及1104A使第二焊件1104相对于固定的第一焊件1002竖直地上升。进一步地，固定至第二焊件1004的上端的第一及第二导轮1104B及1104C在链条1211及1213上施加向上力，使得第三焊件1006相对于第一及第二焊件1002及1004竖直地运动。第二焊件1004每竖直运动一个单位，第三焊件1006就竖直地运动两个单位。
叉式载架装置包括一对叉（未示出）以及安装着所述叉的叉式载架机构。所述叉式载架机构可直接被安装至第三桅杆焊件1006以便相互运动。替代地，可将叉式载架机构安装至被安装至桅杆载架组件（未示出）的伸展机构（未示出），所述桅杆载架组件被相互运动地安装至第三桅杆焊件1006。
将叉式载架装置升降结构1200联接至第三焊件1006及叉式载架装置以实现叉式载架装置相对于第三焊件1006的竖直运动。升降结构1200包括柱塞/缸组件1210，柱塞/缸组件包括有被固定至第三桅杆焊件1006的缸1212，以使其与第三焊件1006一同竖直地运动。参见图13，柱塞1211与缸1212相关联且能够在加压液压流体被提供至柱塞1211时从缸1212延伸。参见图12，第三及第四导轮1216及1218被联接至柱塞1211的上端。一对升降链条（未示出）在一端处固定至缸1212，在第三导轮1216上延伸并联接至叉式载架装置的下部（未示出）。当加压流体被提供至缸1212时，其柱塞1211延伸致使导轮1216相对于第三焊件1006竖直地运动。导轮1216的竖直运动使升降链条将叉式载架组件相对于第三焊件1006提升。
第二实施例的材料搬运车辆包括如图13中所述的液压系统1300，其中与图9中所述的元件相同的元件使用相同的符号。液压系统1300包括驱动液压升降泵302的升降马达301。泵302将加压液压流体提供至包括有第一及第二升降柱塞/缸组件1102及1104的桅杆焊件升降结构1100和包括有柱塞/缸组件1210的叉式载架装置升降结构1200。
液压系统1300还包括容纳于动力单元中的液压流体储放器402，以及流体管路/线路411A-411D，所述流体管路/线路411A-411D联接于泵302与包括有第一及第二升降柱塞/缸组件1102及1104的桅杆焊件升降结构1100以及包括有柱塞/缸组件1210的叉式载架装置升降结构1200之间。流体管路/线路411A及411B以串联的方式联接并且在泵302与桅杆焊件结构第一液压柱塞/缸组件1102之间起供应/回流线路的作用。流体管路/线路411A及411C以串联的方式联接并且在泵302与叉式载架装置升降结构液压柱塞/缸组件1210之间起供应/回流线路的作用。流体管路/线路411A及411D以串联的方式联接并且在泵302与桅杆焊件结构第二液压柱塞/缸组件1104之间起供应/回流线路的作用。由于流体管路/线路411A直接联接至流体管路/线路411B-411D，所有四条线路411A-411C始终都在大体上相同的流体压力。
液压系统401还包括电子常闭开/关电磁阀420以及第一、第二和第三电子常闭比例式电磁阀1430、1435和1440。参见图13，阀1420、1430、1435和1440联接至用以控制其操作的电子控制器1500。电子控制器1500形成“控制结构”的部分。控制器1500仅在柱塞1211、1102A和1104A中的一者或多者将要下降时才使常闭开/关电磁阀420通电。在断电时，电磁阀420起止回阀的作用，以便阻止加压流体从线路411A通过泵302流回流体储放器402内，亦即，起防止叉式载架装置向下漂移的作用，但是容许加压流体在升高操作期间经由线路411A-411D流至缸1212、1102B及1104B。
参见图13，第一电子常闭比例式电磁阀1430位于并直接联接至桅杆焊件升降结构第一液压柱塞/缸组件1102的缸1102B的底座1102C内。第二电子常闭比例式电磁阀1435位于并直接联接至桅杆焊件升降结构第二液压柱塞/缸组件1104的缸1104B的底座1104C内。第三电子常闭比例式电磁阀1440位于并直接联接至叉式载架装置升降结构液压柱塞/缸组件1200的缸1212的底座1212A内。控制器1500在柱塞1102A及1104A将要下降时使第一及第二常闭比例式电磁阀1430及1435通电，亦即，开启。控制器1500在柱塞1211将要下降时使第三常闭比例式电磁阀1440通电，亦即，开启。在断电时，第一、第二及第三常闭比例式电磁阀1430、1435及1440起止回阀的作用以便阻止加压流体从缸1102B、1104B及1212流出。当起止回阀的作用时，阀1430、1435及1440还容许加压液压流体在升降操作期间流入缸1102B、1104B及1212内。
当操作员经由多功能控制器生成上升命令时，叉式载架装置升降结构1200的缸1212及桅杆焊件升降结构1100的缸1102B及1104B经由线路411A-411D暴露至相同压力的液压流体。叉式载架装置升降结构1200的柱塞1211具有带有横截面面积的底座端，且桅杆焊件升降结构1100的柱塞1102A及1104A各包括具有约等于叉式载架装置升降结构1200的柱塞1211的横截面面积的1/2的横截面面积的底座端。因此，柱塞1102A及1104A的组合横截面面积等于柱塞1211的横截面面积。因此，对于所有的装载状况而言，叉式载架装置升降结构1200需要比桅杆焊件升降结构1100小的压力来开动。因此，叉式载架装置升降结构1200的柱塞1211将首先运动直至叉式载架装置已经到达其相对于第三级焊件1006的最大高度。此后，第二及第三级焊件1004及1006将开始相对于第一级焊件1002竖直地运动。
当操作员经由多功能控制器130生成下降命令时，电子控制器1500使电子常闭开/关电磁阀420开启。假设柱塞1211、1102A及1104A在下降命令生成时完全地延伸，控制器1500使第一及第二比例阀1430及1435通电，使其在所示实施例中完全地开启以容许流体离开桅杆焊件升降结构1100的缸1102B及1104B，从而容许第二及第三级焊件1004及1006下降。一旦第二及第三级焊件1004及1006靠近其最低位置，控制器1500使第三比例阀1440大体上完全地开启并且使第一及第二比例阀1430及1435部分地关闭。部分地关闭第一及第二阀1430及1435使得线路411A-411D中的流体压力下降。通过开启第三阀1440并部分地关闭第一及第二阀1430及1435，柱塞1211开始下降，而柱塞1102A及1104A继续下降。在柱塞1102A及1104A到达其最低位置后，柱塞1211继续下降直至叉式载架装置到达其最低位置。
参见图13，设置还分别形成“控制结构”的部分的第一及第二编码器单元600及602，并且其可包括传统的摩擦轮编码器组件或传统的电线/电缆编码器组件。在所示实施例中，第一编码器单元600包括第一摩擦轮编码器组件，第一摩擦轮编码器组件被安装至第三级焊件1006，以使第一摩擦轮沿第二级焊件1004接合并运动。因此，当第三级焊件1006相对于第二级焊件1004运动时，第一摩擦轮编码器向控制器1500产生表明第三级焊件相对于第二级焊件运动的脉冲。
同样地，在所示实施例中，第二编码器单元602包括第二摩擦轮组件，第二摩擦轮组件被安装至叉式载架装置，以使第二摩擦轮沿第三级桅杆焊件1006接合并运动。因此，当叉式载架装置相对于第三级焊件1006运动时，第二摩擦轮编码器向控制器1500产生表明叉式载架装置相对于第三级焊件1006运动的脉冲。
如上所述，第一及第二编码器单元600及602向控制器1500产生对应的脉冲。控制器1500使用由第一编码器单元600产生的脉冲以确定第三级焊件1006相对于第二级焊件1004的位置以及第三级焊件1006相对于第二级焊件1004运动的速度。通过使用所述信息，控制器1500确定第三级焊件1006相对于固定的第一级焊件1002的速度及位置。控制器1500使用由第二编码器单元602产生的脉冲以确定叉式载架装置相对于第三级桅杆焊件1006的位置以及叉式载架装置相对于第三级桅杆焊件1006运动的速度。通过获知第三级焊件1006相对于第一级焊件1002的速度和位置以及叉式载架装置相对于第三级焊件1006的速度和位置，控制器1500可容易地确定叉式载架装置相对于第一级焊件1002的速度和位置。
根据本发明，在下降命令期间，控制器1500将叉式载架装置相对于第一级焊件230的确定或检测速度与第一及第二阈值速度相比较。这包括控制器1500确定包括第三级焊件1006相对于第一级焊件1002的确定或检测速度的第一速度，确定包括叉式载架装置相对于第三级焊件1006的确定或检测速度的第二速度以及将所述第一和第二确定速度相加以计算第三确定速度。所述第三确定速度等于叉式载架装置相对于第一级焊件1002的确定或检测速度。
如上所述，第二级焊件1004相对于第一级焊件1002每竖直地运动一个单位，第三级焊件1006相对于第一级焊件1002就竖直地运动两个单位。为确定第一速度，如上所述，控制器1500通过使用来自第一编码器单元600的脉冲而确定第三级焊件1006相对于第二级焊件1004的速度，并使第三级焊件1006相对于第二级焊件1004运动的确定速度乘以2。因此，获得第一速度，亦即，第三级焊件1006相对于第一级焊件1002的速度。
第二速度等于叉式载架装置相对于第三级桅杆焊件运动的确定速度并且如上所述是通过使用由第二编码器单元602所产生的脉冲而获得的。
在下降命令期间，控制器1500可将第三确定速度，亦即，叉式载架装置相对于第一级焊件1002的确定速度，与第一及第二阈值速度相比较。在所示实施例中，第三确定速度与第一及第二阈值速度之间的比较可由控制器1500每隔一预定时间段（例如每5毫秒）进行一次。第三确定速度与第一及第二阈值速度之间的比较在本文中称作“比较事件”。若第三确定速度在预定数量的相继的比较事件（例如，1-50个比较事件）期间大于第一阈值速度，或在单一的比较事件期间大于第二阈值速度，则电子控制器1500执行响应程序，其中控制器1500使第一、第二及第三电子常闭比例式电磁阀1430、1435及1440断电以便防止柱塞1102A、1104A及1211进一步向下运动。控制器1500可使第一、第二及第三阀1430、1435及1440立即或在例如从约0.3秒至约1.0秒的延长的时间段内从其有动力开启位置移至其关闭位置。进一步地，如上所述，可仅部分地关闭阀1430、1435及1440以便容许叉式载架装置及第二和第三级焊件1004、1006缓慢地降低至地面。推定的是，当第三确定速度大于第一及第二阈值速度中的一者时，叉式载架装置正相对于第一级焊件1002过快地运动（亦即，以非预期的下降速度），该种状况在从缸1102B、1104B及1212的一者或多者计量出流体中存在液压压力损失时可能发生。液压压力的损失可能是由流体线路411A-411D的一者中的破损导致的。
第一阈值速度可由电子控制器1500通过以下方式确定。首先，控制器1500可根据升降马达301的速度估计桅杆焊件升降结构1100的柱塞1102A及1104A和叉式载架装置升降结构1200的柱塞1211的组合速度。如上所述，对于下降操作，在叉式载架装置及第二和第三级焊件1004和1006完全地延伸的情况下，柱塞1102A和1104A先开始下降，然后柱塞1102A、1104A及1211在下降操作的阶段部分期间同时下降直至柱塞1102A及1104A到达其最低位置。此后，柱塞1211继续其向下的运动直至其到达其最低位置。
首先，控制器1500使用下列等式将升降马达速度转换成升降泵流体流速：
泵流体流速（加仑/分）=［（升降马达速度（RPM））﹡（升降泵排量（立方厘米/转））﹡（升降马达容积效率）］/（3786立方厘米/加仑）
控制器1500可接着使用下列等式确定叉式载架装置相对于第一级焊件1002的估计的线性速度，所述等式被认为适用于下降操作的所有阶段，包括当柱塞1102A和1104A以及柱塞1211同时下降的阶段：
叉式载架装置相对于第一焊件1002的估计的线性速度（英寸/秒）=［（泵流体流速（加仑/分））﹡（231英寸3/加仑）﹡（速比）］/［（缸的内侧面积（英寸2））﹡（60秒/分）］
其中，
“缸的内侧面积”=缸1102B及1104B的横截面面积的总和=缸1212的横截面面积（在所述等式中仅使用缸1102B及1104B的横截面面积的总和或仅使用缸1212的横截面面积）；
所示实施例中，“速比”=（第三焊件速度/第一焊件速度）=（叉式载架装置速度/第三焊件速度）=2/1在。
在所示实施例中，第一阈值速度等于叉式载架装置相对于第一焊件1002的估计速度乘以例如1.6的第一容许因子或例如1.2的第二容许因子。如上文对于图9中所示实施例的说明，当叉的下降速度正处于被变速到指定速度的过程中时，亦即，控制器1500仍在执行变速功能时，使用第一容许因子，而当控制器1500不再使升降马达301的速度增加时，亦即，控制器1500已经完成变速功能，使用第二容许因子。
如上所述，控制器1500可使用叉式载架装置相对于第一级焊件的确定的下行速度、相对于第一焊件的估计的叉式载架装置下行速度以及当前泵容积效率产生更新的泵容积效率，控制器1500在下一次将升降马达速度转换成升降泵流体流速时可使用所述更新的泵容积效率。或者，如上所述，在下一次将升降马达速度转换成升降泵流体流速时，控制器1500可使用初始泵容积效率，亦即，储存于数据表或查阅表中的对应于一个或多个车辆状况的预定储存的初始泵容积效率或合适的泵容积效率点，所述车辆状况例如为速度、液压流体压力、温度、和/或粘度及液压升降泵302的旋转方向等。
第二阈值速度可包括固定速度，例如300英尺/分。
控制器1500可使用图10A及10B中所述的过程700以在下降命令期间控制第一、第二及第三电子常闭比例式电磁阀1430、1435及1440的操作，其中对所述过程进行了以下修正。
在步骤711时，控制器1500确定“有关计数”是否大于“有关最大”计数或第三确定速度是否大于第二阈值速度。若该两个问题中的一者或两者的答案为是，则控制器1500执行响应程序，其中控制器1500使第一、第二及第三电子常闭比例式电磁阀1430、1435及1440断电。
一旦阀1430、1435及1440已经被关闭，请见步骤714，控制器1500根据编码器单元600及602产生的脉冲确定叉式载架装置相对于第一级焊件1002的高度并将该高度在非易失性存储器中限定为第一“参考高度”。当非预期的下降故障已经发生后，控制器1500还将第一封锁存储位置中的数值设置为“1”，请见步骤716。只要第一封锁存储位置中的数值被设置为1，控制器1500就将不容许阀1430、1435及1440通电以使其保持开启以容许叉式载架装置下降。然而，控制器1500将响应于操作员生成的上升命令容许加压流体被提供至缸1102B、1104B及1212，所述流体流经阀1430、1435及1440。
如果在非预期的下降故障已经发生后并且响应于操作员生成的使叉式载架装置上升的命令，柱塞1102A、1104A及1212中的一者或多者不能使叉式载架装置上升，则将第一封锁存储位置中的数值保持置于1。另一方面，如果响应于操作员生成的使叉式载架装置上升的命令，柱塞1102A、1104A及1211中的一者或多者能够使叉式载架装置上升至第一参考高度加上第一复位高度以上，如编码器单元600及602产生的信号所表明的，则控制器1500将第一封锁存储位置中的数值重置为0，参见步骤718及720。此后，控制器1500返回至步骤702，且因此将容许阀1430、1435及1440通电，以使其可保持开启以容许叉式载架装置受控制地下降。叉式载架装置运动到第一参考高度加上第一复位高度以上表明液压系统1300在起作用。
若控制器1500在步骤701期间确定第一封锁存储位置中的数值为1，则控制器1500继续经由编码器单元600及602产生的信号监控叉式载架装置的高度，以检测叉式载架装置是否运动到第一参考高度加上第一复位高度以上，参见步骤718。
应进一步考虑的是，图1中所述的单桅杆200可仅包括第一固定桅杆焊件及第二活动桅杆焊件且图12中所述的桅杆组件1000可仅包括第一固定桅杆焊件及第二活动桅杆焊件。
虽然以上对本发明的特定实施例进行了描述和说明，然而本发明所属领域的普通技术人员可容易完成其他多种改变及修正，而不违背本发明的精神及范围。因此，所附权利保护范围涵盖本发明范围内的所有这些改变及修正。

Claims (30)

1.一种材料搬运车辆，包括：
支撑结构，所述支撑结构包括固定构件；
活动组件，所述活动组件联接至所述支撑结构；
所述支撑结构还包括升降装置以实现所述活动组件相对于支撑结构固定构件的运动，所述升降装置包括至少一柱塞/缸组件；
液压系统，所述液压系统包括马达、联接至所述马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵、以及与所述至少一柱塞/缸组件相关联的至少一电子控制阀；以及
控制结构，所述控制结构用以根据所述马达的速度估计所述活动组件的速度并且用以通过使用活动组件的估计速度而控制所述至少一阀的操作。
2.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构能够使所述至少一阀通电以便开启所述至少一阀，从而容许所述活动组件相对于所述支撑结构固定构件以受控制方式降低至期望位置。
3.如权利要求2中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构响应于操作员生成的命令使所述至少一阀断电，以终止所述活动组件相对于所述支撑结构固定构件的进一步下降。
4.如权利要求3所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述至少一阀在断电时起止回阀的作用以便阻止加压流体流出所述至少一柱塞/缸组件，并且容许加压流体在活动组件升高操作期间流入所述至少一柱塞/缸组件内。
5.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述至少一阀包括电磁控制式常闭比例阀。
6.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述至少一阀被放置于所述至少一柱塞/缸组件的底座中。
7.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于：
所述支撑结构还包括动力单元；
所述支撑结构固定构件包括联接至所述动力单元的固定的第一桅杆焊件；
所述升降装置包括：
能相对于所述第一桅杆焊件运动的第二桅杆焊件；
能相对于所述第一桅杆焊件及第二桅杆焊件运动的第三桅杆焊件；
所述至少一柱塞/缸组件包括：
联接于所述第一桅杆焊件及第二桅杆焊件之间以实现所述第二桅杆焊件及第三桅杆焊件相对于所述第一桅杆焊件的运动的至少一第一柱塞/缸组件；
联接于所述第三桅杆焊件及所述活动组件之间以便实现所述活动组件相对于所述第三桅杆焊件的运动的第二柱塞/缸组件；以及
所述至少一电子控制阀包括：
与所述至少一第一柱塞/缸组件相关联的至少一第一电磁控制式常闭比例阀；以及
与所述第二柱塞/缸组件相关联的第二电磁控制式常闭比例阀。
8.如权利要求7中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构包括：
与所述活动组件相关联的编码器装置，用以当所述活动组件相对于所述第一桅杆焊件运动时产生编码器脉冲；以及
联接至所述编码器装置及所述阀的控制器，用以接收所述编码器装置产生的所述编码器脉冲，并且根据编码器脉冲确定活动组件的确定速度。
9.如权利要求8中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构通过将活动组件的确定速度与基于活动组件的第一估计速度的第一阈值速度和固定的第二阈值速度中的至少一者相比较，从而控制所述至少一第一阀及所述第二阀的操作。
10.如权利要求9中所述的材料搬运车辆，其特征在于，如果所述活动组件以超出第一阈值速度及第二阈值速度中的一者的活动组件的确定速度向下运动，则所述控制器起使所述第一阀及第二阀断电的作用，以使它们从其有动力开启状态移至其关闭状态。
11.如权利要求10中所述的材料搬运车辆，其特征在于，如果所述活动组件以超出所述第一阈值速度或所述第二阈值速度的速度向下运动，则所述控制器缓慢地关闭所述第一阀及第二阀。
12.如权利要求11中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制器使所述第一阀及第二阀在约0.3秒至约1.0秒的时间段内从其有动力开启位置移至其关闭位置。
13.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构通过以下方式根据马达速度估计活动组件速度：将马达速度转换成泵流体流速，将泵流体流速转换成柱塞速度并且将柱塞速度转换成活动组件的估计速度。
14.如权利要求13中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构使用活动组件的估计速度以及活动组件的确定速度产生更新的泵容积效率并且在计算活动组件的随后的估计速度时使用所述更新的泵容积效率。
15.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构被配置为测量流入或流出所述液压系统马达的电流，并且在流入或流出所述液压系统马达的电流大于或等于预定阈值时减小所述液压系统马达的运行速度。
16.如权利要求1中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构被配置为监控加压流体的压力，并且在监控的压力降至阈值压力以下时执行包括控制所述至少一阀以控制所述支撑结构的下降的响应程序。
17.如权利要求16中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述阈值压力根据所述活动组件的最大上升高度及所述支撑结构所支撑的负载的重量中的至少一者而定。
18.一种材料搬运车辆，包括：
固定桅杆焊件；
联接至所述固定桅杆焊件的至少一活动桅杆焊件；
能运动地联接至所述至少一活动桅杆焊件的叉式载架装置；
联接至所述固定桅杆焊件及所述至少一活动桅杆焊件以实现所述至少一活动桅杆焊件相对于所述固定桅杆焊件的运动的至少一第一柱塞/缸组件；
联接至所述叉式载架装置及所述至少一活动桅杆焊件以实现所述叉式载架装置相对于所述至少一活动桅杆焊件的运动的第二柱塞/缸组件；
液压系统，所述液压系统包括马达、联接至所述马达以向所述第一柱塞/缸组件及第二柱塞/缸组件提供加压流体的泵，以及与所述至少一第一柱塞/缸组件和所述第二柱塞/缸组件相关联的至少一第一电子控制阀及第二电子控制阀；以及
控制结构，所述控制结构用以根据所述马达的速度估计所述叉式载架组件相对于所述固定桅杆焊件的速度并且通过使用叉式载架组件的估计速度控制所述第一阀及第二阀的操作。
19.如权利要求18中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构通过将叉式载架装置的确定速度与基于叉式载架装置的估计速度的阈值速度相比较而控制所述阀的操作。
20.一种材料搬运车辆，包括：
包括固定构件的支撑结构；
联接至所述支撑结构的活动组件；
所述支撑结构还包括升降装置以实现所述活动组件相对于支撑结构固定构件的运动，所述升降装置包括至少一柱塞/缸组件；
液压系统，所述液压系统包括马达、联接至所述马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵，以及与所述至少一柱塞/缸组件相关联的电子控制阀；以及
控制结构，所述控制结构用以根据所述马达的速度估计所述活动组件的速度并且通过使用活动组件的估计速度和活动组件的确定速度计算更新的泵容积效率。
21.如权利要求20中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构使用下列等式确定更新容积效率：
更新容积效率＝（活动组件的确定速度﹡当前容积效率）/活动组件的估计速度。
22.如权利要求21中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述当前容积效率是根据以下因素中的一个或多个而获得的：材料搬运车辆的速度、泵的旋转方向以及加压流体的压力、温度和/或粘度。
23.如权利要求20中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述固定构件包括联接至动力单元的固定桅杆焊件。
24.如权利要求20中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述升降装置包括至少一活动桅杆焊件并且所述活动组件包括相对于所述支撑结构固定构件运动的叉式载架组件。
25.一种材料搬运车辆，包括：
包括固定构件的支撑结构；
联接至所述支撑结构的活动组件；
所述支撑结构还包括升降装置以实现所述活动组件相对于支撑结构固定构件的运动，所述升降装置包括至少一柱塞/缸组件；
液压系统，所述液压系统包括马达以及联接至所述马达以向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的泵；以及
控制结构，所述控制结构用以测量流入或流出所述液压系统马达的电流，并且在流入或流出所述液压系统马达的电流大于或等于预定阈值时减小所述液压系统马达的运行速度。
26.一种材料搬运车辆，包括：
包括固定构件的支撑结构；
联接至所述支撑结构的活动组件；
所述支撑结构还包括升降装置以实现所述活动组件相对于支撑结构固定构件的运动，所述升降装置包括液压结构，所述液压结构包括：至少一柱塞/缸组件，与所述至少一柱塞/缸组件联通的至少一液压流体线路，以及经由所述至少一液压流体线路向所述至少一柱塞/缸组件提供加压流体的液压系统；以及
控制结构，所述控制结构用以监控所述液压结构内的液压流体的压力并且在所述液压结构内的液压流体的监控压力降至阈值压力以下时执行响应程序。
27.如权利要求26中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述阈值压力根据所述活动组件的最大上升高度及所述支撑结构所支撑的负载的重量中的至少一者而定。
28.如权利要求27中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述阈值压力根据下列等式计算得到：
TP（磅每平方英寸）=［A（磅每平方英寸/磅）﹡Load（磅）］/100（无单位）+［Height（英寸）﹡100（无单位）］/B（英寸/磅每平方英寸）
其中TP为阈值压力，A为常数，Load为在所述支撑结构上所支撑的负载的重量，100为无单位比例因子，Height为所述活动组件的最大上升高度，100为无单位比例因子，以及B为常数。
29.如权利要求26中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述控制结构仅在所述支撑结构被确定为正在以等于或大于预定速度的速度下降时才执行响应程序。
30.如权利要求26中所述的材料搬运车辆，其特征在于，所述响应程序包括控制器控制至少一阀的操作以控制所述支撑结构的下降。
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