CN104854281B - 用于负载的受控降低和提升的系统和方法 - Google Patents
用于负载的受控降低和提升的系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104854281B CN104854281B CN201380064717.6A CN201380064717A CN104854281B CN 104854281 B CN104854281 B CN 104854281B CN 201380064717 A CN201380064717 A CN 201380064717A CN 104854281 B CN104854281 B CN 104854281B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control valve
- actuator
- controller
- pwm
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 17
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2221—Control of flow rate; Load sensing arrangements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
- F15B11/15—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor with special provision for automatic return
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
- F15B19/005—Fault detection or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
- F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
- F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
- F15B2211/3057—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve having two valves, one for each port of a double-acting output member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/40—Flow control
- F15B2211/42—Flow control characterised by the type of actuation
- F15B2211/426—Flow control characterised by the type of actuation electrically or electronically
- F15B2211/427—Flow control characterised by the type of actuation electrically or electronically with signal modulation, e.g. using pulse width modulation [PWM]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
- F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
- F15B2211/7051—Linear output members
- F15B2211/7053—Double-acting output members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
- F15B2211/875—Control measures for coping with failures
- F15B2211/8752—Emergency operation mode, e.g. fail-safe operation mode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
公开一种用于负载的受控降低和提升的系统和方法。所述系统和方法可以包括操作具有液压系统的工作机器，所述液压系统包括用于支持负载的液压致动器、与所述致动器流体连通的第一控制阀门，以及用于操作所述第一控制阀门的控制器。在一个实施例中，所述控制器包括用于在负载降低操作中操作所述第一控制阀门的第一算法。当检测到所述液压系统内的操作故障时，所述控制器能够被配置为进入安全降低模式。在所述安全降低模式下，禁用所述第一算法，并且将脉冲宽度调制(PWM)电流从所述控制器发送到所述第一控制阀门。提供用户接口以允许操作员控制所述PWM电流占空比，以便允许降低由所述致动器支持的负载。
Description
相关申请的交叉引用
本申请于2013年12月13日提交作为PCT国际专利申请，并且要求2012年12月14日提交的序列号为61/737,607的美国专利申请的优先权，该美国专利申请的公开内容在此全部引入作为参考。
背景技术
诸如叉车、轮式装载机、履带式装载机、挖掘机、挖沟机、推土机和伸缩臂叉车之类的工作机器众所周知。工作机器可以用于移动材料，例如货盘、污物和/或杂物。工作机器通常包括连接到工作机器的工作器械(例如，叉子)。附接到工作机器的工作器械通常由液压系统提供动力。液压系统可以包括液压泵，其由诸如柴油机之类的原动机提供动力。工作机器通常具有依赖于多个输入和输出的电子控制系统，例如压力传感器、位置传感器和阀门致动器。在此类电动液压系统中，对此类组件的更多依赖导致系统故障的发生率增加。尽管可以检测许多此类故障，但故障通常难以标识或隔离，这由于电动液压系统的复杂性所致。存在自动程序以测试不同组件以便隔离未知故障，但如果致动器未处于安全状态，例如当工作机器将负载悬挂在地面之上时，则自动程序的执行能够很危险。因此，有时希望在运行此类诊断之前，将工作机器置于安全状态。但是，因为故障实际上可能位于负责降低负载的系统中，所以使用正常操作算法将系统置于安全状态可能很危险。有时还需要提升负载(尽管系统中存在已知故障)，这也会很危险。希望做出改进。
发明内容
公开一种用于负载的受控降低和提升的系统和方法。所述系统和方法可以包括操作具有液压系统的工作机器，所述液压系统包括用于支持负载的液压致动器、与所述致动器流体连通的第一控制阀门，以及用于操作所述第一控制阀门的控制器。在一个实施例中，所述控制器包括用于在负载降低操作中操作所述第一控制阀门的第一算法。当检测到所述液压系统内的操作故障时，所述控制器能够被配置为进入安全降低模式。所述安全降低模式可以自动启动，或者可以由操作员通过用户接口启动。在所述安全降低模式下，禁用所述第一算法，并且将脉冲宽度调制(PWM)电流从所述控制器发送到所述第一控制阀门。提供用户接口以允许操作员控制所述PWM电流占空比，以便允许降低由所述致动器支持的负载。
附图说明
参考以下附图描述非限制性和非穷举的实施例，这些附图不一定按比例绘制，其中在不同附图中相似的参考标号指相似的部件，除非另外指定。这些附图是：
图1是具有作为根据本公开原理的各方面的实例的特性的工作机器的示意图；
图2是包括适合用于图1中所示工作机器的工作电路的液压系统的一部分的示意图；
图3是用于图2中所示液压电路的电子控制系统的示意图；
图4是示出图2中所示工作电路的安全降低操作模式的过程流程图；
图4A是示出图2中所示工作电路的安全提升操作模式的过程流程图；
图5是在安全降低模式下针对图2中所示工作电路的第一控制阀门和第二控制阀门生成的脉冲宽度调制信号的图形表示；
图6是作为图5中所示信号的结果，在安全降低模式下图2中所示工作电路的第一控制阀门和第二控制阀门的阀芯位置的图形表示；
图7是作为图5中所示信号的结果，在安全降低模式下与图2中所示工作电路的第一控制阀门关联的致动器的油缸位置的图形表示。
具体实施方式
将参考附图详细描述不同实施例，其中在数个图中相似的参考标号表示相似的部件和组件。对不同实施例的引用并未将所附权利要求的范围限于这些实施例。此外，本说明书中给出的任何实例并非旨在进行限制，而仅是针对所附权利要求给出许多可能实施例中的一部分。
总体描述
如图1中所示，示出工作机器10。工作机器10包括工作附件12，其用于执行与负载44关联的各种升降任务。在一个实施例中，工作机器10是伸缩臂叉车，其具有支撑工作附件12的伸缩吊臂42。在一个实施例中，工作附件12包括一对叉子。但是，所属技术领域的技术人员将理解，工作附件可以是任何以液压方式提供动力的工作器械。
工作机器10还被示为包括至少一个驱动轮14和至少一个转向轮16。在某些实施例中，一个或多个驱动轮14可以与一个或多个转向轮16组合。驱动轮由引擎18提供动力。引擎18还被配置为经由至少一个液压泵210为液压系统提供动力，该液压系统包括工作机器10的工作电路200和转向电路(未示出)。在一个实施例中，例如通过输出轴或动力输出装置，将泵210机械地耦合到引擎18。在一个实施例中，引擎18经由液压系统，间接为泵210提供动力。工作电路200通过泵与多个液压致动器40和控制阀门20、120(在图2中示出)协同操作，致动工作附件12。在一个实施例中，工作机器包括液压致动器和阀门，以便实现工作附件12的升降、延伸、倾斜和侧向运动。
液压系统
参考图2，示出包括工作电路200和其它部件的液压系统的一个实例。工作电路200用于激活工作机器的工作附件。如图所示，工作电路200包括第一阀门组件20和第二阀门组件120，以便实现工作功能，例如附件升降功能。工作电路200还可以包括多个其它阀门和/或流体耗能部件，以便在液压系统中实现其它功能。此外，工作电路可以包括单个阀门组件，其组合第一和第二阀门组件20、120的功能。在示出的特定实施例中，第一和第二阀门组件20、120是比例阀门，它们具有其中布置阀芯24、124的阀套22、122。
第一阀门组件20被配置和布置为选择性地将加压流体从泵210提供给一个或多个液压提升或工作油缸40，油缸40被机械耦合到工作附件。尽管油缸40在本公开中被描述为提升油缸，但应该理解，油缸40可以是任何类型的致动器，例如液压发动机或其它类型的线性致动器，并且本公开并不仅限于涉及提升油缸的应用。第一阀门组件20的操作导致在升降功能中选择性地提升或降低工作附件12。提升油缸(多个)40的升降速度取决于通过第一阀门组件20的流量。通过第一阀门组件20的流量可以由一对可变螺线管致动器58、60控制，致动器58、60作用于阀门20的阀芯24的每一端。控制系统50可以分别经由控制线路66、70来操作可变螺线管致动器58、60。阀门组件还可以是两级阀门，其中导向阀门由螺线管/音圈控制，并且主级阀门由来自导向级的压力控制。在这种情况下，公开的安全降低程序是有利的，因为到达导向阀门的固定电流导致主级阀门的固定速度而不是固定位置。
如图所示，第一阀门组件20是三位三通阀门(three-position,three-wayvalve)，其与泵210、储油箱230和提升油缸(多个)40流体连通。还可以使用控制致动器的单个四通阀门代替两个三通阀门(20、120)。在示出的实施例中，第一阀门组件20可以从闭合或中立位置A移动到提升位置B和降低位置C。
在闭合位置A中，闭合端口26A、28A和30A，以便泵210和储油箱230均与提升油缸(多个)40隔离。在该位置中，工作附件12被保持在静态位置，并且不能被升高或降低。
在提升位置B中，定位第一阀门组件20，以便端口26B和30B被置于彼此流体连通。该位置允许泵210被置于与提升油缸(多个)40流体连通。如果泵压超过由负载44产生的压力，则液压提升油缸(多个)将导致升高负载44。在提升位置中，储油箱230在端口28B处被阻塞。
在降低位置C中，定位第一阀门组件20，以便端口28C和30C被置于彼此流体连通。该位置允许储油箱230被置于与提升油缸(多个)40流体连通。降低位置C允许流体从提升油缸(多个)40排出到储油箱230，从而允许降低负载44。
第二阀门组件120被配置和布置为选择性地在泵210或储油箱230与一个或多个液压提升或工作油缸40之间提供流体连通，油缸40被机械耦合到工作附件。第二阀门组件120的操作允许液压流体导致在升降功能中选择性地升高或降低工作附件12。提升油缸(多个)40的降低速度可以取决于通过第二阀门组件120的流量。通过第二阀门组件120的流量可以由一对可变螺线管致动器158、160控制，致动器158、160作用于阀门120的阀芯124的每一端。控制系统50可以分别经由控制线路166、170来操作可变螺线管致动器158、160。
如图所示，第二阀门组件120是三位三通阀门，其与泵210、储油箱230和提升油缸(多个)40流体连通。在示出的实施例中，第二阀门组件120可以从闭合或中立位置A移动到提升位置B和降低位置C。
在闭合位置A中，闭合第二阀门组件120的端口126A、128A和130A，以便泵210和储油箱230均与提升油缸(多个)40隔离。在该位置中，没有流量可以通过阀门，并且不能升高负载。在一种操作控制方案中，当第一阀门组件20也处于其闭合位置A时，第二阀门组件120将处于闭合位置A。
在降低位置B中，定位第二阀门组件120，以便端口126B和130B被置于彼此流体连通。该位置允许泵210被置于与提升油缸(多个)40流体连通，以便泵能够提供流体动力以便降低负载，从而超出将仅由重力获得的降低。在降低位置中，储油箱230在端口28B处被阻塞。在一种操作控制方案中，当第一阀门组件20也处于其降低位置C时，第二阀门组件120将处于降低位置B。
在提升位置C中，定位第二阀门组件120，以便端口128C和130C被置于彼此流体连通。该位置允许储油箱230被置于与提升油缸(多个)40流体连通。提升位置C允许流体从提升油缸(多个)40的杆端排出到储油箱230，从而允许升高负载44。在一种操作控制方案中，当第一阀门组件20也处于其提升位置B时，第二阀门组件120将处于提升位置C。
电子控制系统
液压系统以不同模式操作，具体取决于(例如操作员)对工作机器的需求。电子控制系统监视并允许在适当的时间启动不同模式。
电子控制器50监视液压系统的不同传感器和操作参数，以便将液压系统配置为最适当的模式。操作模式的实例是工作电路提升模式和安全降低模式。
参考图3，电子控制器50被示意性地示出为包括处理器50A和非瞬时性存储介质或存储器50B，例如RAM、闪存驱动器或硬盘驱动器。存储器50B用于存储可执行代码、操作参数和来自操作员接口的输入，而处理器50A用于执行所述代码。
电子控制器50可以具有多个输入和输出，它们可以用于实施工作电路提升模式和工作电路安全降低模式。例如，输入和输出可以采用第一和第二控制阀门20、120上的压力和位置传感器的形式。输入的另一个实例是引擎速度，其可以作为到电子控制器50的直接输入提供，或者可以经由控制区域网络(CAN)从控制系统的另一个部分接收。还可以例如经由位移反馈传感器提供测量的泵位移。
到电子控制器50的一个输入是输入104。输入104可以来自各种源，例如没有任何人为交互的自动控制器或者来自提升杆(lifting lever)62的信号。在一个实施例中，杆位置输入是来自电子杆的直接数字信号。提升杆62为控制器50提供需要液压提升油缸(多个)40的负载提升操作的用户指示，并且还提供用于控制负载44的升高和降低的手段。尽管杆62被描述为提升杆，但应该理解，本公开并不仅限于提升杆62，并且杆62可以是任何类型的工作杆而不偏离此处公开的概念。
仍然参考图3，示出来自电子控制器50的多个输出。一个输出是到第一控制阀门20的阀门位置命令108。在示出的特定实施例中，阀门命令输出108是经由控制线路66、70到控制阀门20的螺线管阀门58、60的比例信号。另一个输出是到第二控制阀门120的阀门位置命令110。在示出的特定实施例中，阀门命令输出110是经由控制线路166、170到控制阀门120的螺线管阀门158、160的比例信号。
电子控制器50还可以包括多个算法或控制方案，以便将控制器50的输入和输出相关联。在一个实施例中，控制器50包括一种控制处于工作模式和安全降低模式的系统的算法，如在下面“操作方法”部分中进一步描述的那样。
电子控制器50还可以存储多个预定义和/或可配置的参数和偏移，以便确定何时启动和/或终止每种模式。如在此使用的，术语“可配置”指可以在控制器中选择(即，经由双列直插开关)或者可以在控制器中调整的参数或偏移值。
操作方法
参考图4，示出操作工作电路200的方法1000。注意，尽管图4以图解方式示出采用特定顺序的方法步骤，但所述方法不一定旨在限于以所示顺序执行。相反，可以以重叠方式、以不同顺序和/或同时执行至少某些所示步骤。
在方法1000的第一步骤1002，电子控制器50在控制器50、工作电路200或与工作机器10关联的另一个相关系统中的某处检测到安全降低状况，例如未隔离的故障。因为许多电动液压系统可以包含依赖大量传感器和输入的复杂算法，所以不能实时隔离许多故障。因此，步骤1002反映初始状况，其中已知已发生故障，但不知道什么组件(多个)实际对触发故障负有责任。存在其它安全降低状况，其中优选进入安全降低模式。例如，如果当负载在空中时在系统中安装新阀门，则安全降低模式可以有帮助，因为空气可能在液压线路和阀门中。此外，新阀门通常在投入操作之前必须被初始化。在这些情况下，不一定知道阀门位置传感器是否可以被安全地信任，因此需要以安全方式降低负载。在降低负载之后，空气可以完全从系统中排出和/或可以初始化或测试新阀门。
在第二步骤1004，控制器50向工作机器10的操作员发送请求以便进入安全降低模式。通过使用术语“安全降低模式”，意味着包括任何操作模式，由此支臂42、工作器械12和负载44能够达到完全降低状态(即，在地面上静止或者紧靠车辆上的支撑结构)，而不依赖于控制器50上存在的正常操作降低算法，并且不依赖于潜在有故障的输入传感器。通过降低负载44而不使用正常降低算法(其可能依赖于对触发该故障负有责任的部件)，可以以相对安全的方式降低负载44。可以通过与工作机器10关联的机器-用户接口发送在步骤1004执行的请求。
在第三步骤1006，控制器50接收用户希望进入安全降低模式的验证。可以通过与工作机器10关联的机器-用户接口发送在步骤1006执行的验证。可选地，可以通过使用杆62发送验证。注意，还可以执行第二和第三步骤1004、1006，以便控制器50自动启动安全降低模式而不需要操作员经由用户输入端的输入或验证。在这种配置中，所述方法能够包括以下步骤：为操作员提供检测到故障并且将启动安全降低模式的指示。注意，自动控制器可以自动采用步骤1004和1006而无需人为交互，以便在步骤1002之后启动步骤1008(下面)。可以为自动控制器提供逻辑以便判定是否进入安全降低模式。
在第四步骤1008，启动安全降低模式。在该步骤，控制器针对第一控制阀门20和第二控制阀门120(如果存在)禁用正常控制算法。在一个实施例中，控制器50具有用于在正常负载降低操作中操作控制阀门的第一算法，所述第一算法在安全降低模式下被禁用。该步骤可以包括在向泵打开阀门的情况下，命令泵(多个)满足测量的负载压力，其中压力传感器可以被信任。
在第五步骤1010，将脉冲宽度调制(PWM)电流发送到第一控制阀门组件20的阀门致动器60。PWM电流导致第一控制阀门组件20反复移动到降低位置C，以便液压流体可以递增地从致动器40通过阀门20并且到达储油箱230，因此允许降低负载44。在一个实施例中，控制器可以设定最小PWM电流值和最大PWM电流值，最小PWM电流值低于用于移动阀门20的电流，最大PWM电流值高于移动阀门20需要的电流。如可以在图5中看到的，在大约时间＝0.5秒时进入安全降低模式，并且引入到达致动器60的PWM电流信号，该电流信号的上限大约为0.075安培，并且下限大约为－0.02安培。图6示出由PWM信号实现的阀芯结果位置变化，而图7示出结果致动器位置。图5-7中示出的实例图与以下参数一起使用：负载100巴；采样周期150毫秒；PWM高值：油箱偏移+8％；PWM低值：油箱偏移－3％；以及占空比525/1500。
第五步骤1010还可以包括将对应的PWM电流发送到致动器58(如果存在)，以便以主动方式使阀门20居中。如果阀门20是通过弹簧居中的阀门，则控制阀门也将操作以便自居中而不使用其它信号。还应该注意，可以将负电流信号(如图5中所示)提供给致动器58(和/或60)，以便同样实现阀门20的激活和居中。所属技术领域的技术人员将理解，可以使用弹簧和PWM电流信号的任意组合而不偏离此处公开的概念。
第五步骤1010还可以包括控制第二控制阀门120。注意，如果不存在阀门120，则不需要这种控制。在一个实施例中，命令第二控制阀门120到达降低位置C，以便流体可以无限制地从储油箱230流出并且流入致动器40。在另一个实施例中，为致动器158和/或160提供互补PWM信号，以便允许液压流体递增地从储油箱230传递到致动器40。参考图5，命令控制阀门120到达闭合位置。在此类应用中，可以允许液压流体经由抗气蚀阀门(未示出)传递到致动器40。图6中示出阀门120的阀芯124的结果位置。
在第六步骤1012，控制器还允许用户输入(例如杆62)以控制PWM电流的占空比。PWM电流具有可以使用参数设置固定的频率周期，并且占空比定义针对发送到阀门20(以及阀门120，如果需要)的PWM电流，每个周期的多少时间处于开启状态以及多少时间处于关闭状态。因此，占空比可以用于控制允许液压流体从致动器40传递到储油箱230的速度。相应地，占空比确定负载44的降低速度。通过允许操作员控制占空比，操作员被直接置于安全降低模式下的控制环路，并且完成对降低负载44的控制而不依赖于潜在有故障的系统部件。图7示出在进入安全降低模式之前和之后的致动器40的结果油缸位置，其中可以看到，操作员允许负载在大约为6.0秒的期间(时间＝0.5秒到大约时间＝6.5秒)内降低。在一个实施例中，控制器可以被配置为提供PWM占空比的上限和下限，或者可以被允许在0％和100％之间的任何位置处操作。备选地，步骤1012可以包括使用自动控制器执行算法以便控制PWM电流的占空比，而不是使用来自用户输入的反馈。在进一步的步骤1014，可以在达到停止条件之后，禁用安全降低模式，停止条件例如可以由传感器提供或者经由用户输入提供。
参考图4A，示出以安全提升模式操作工作电路200的方法2000。注意，尽管图4A以图解方式示出采用特定顺序的方法步骤，但所述方法不一定旨在限于以所示顺序执行。相反，可以以重叠方式、以不同顺序和/或同时执行至少某些所示步骤。方法2000可以用于以下情况：其中可能需要升高器械使其离开地面以便牵引或接近机器的某个部分。
在方法2000的第一步骤2002，在控制器50处接收指示希望进入安全提升模式的用户输入。步骤2002可以包括检测系统中的操作故障，例如针对导致启动安全降低状况讨论的任何故障，如针对方法1000的步骤1002讨论的那样。在步骤2004，控制器50启动安全提升模式。在一个实施例中，控制器50具有用于在正常负载提升或降低操作中操作控制阀门的第一算法，所述第一算法在安全提升模式下被禁用。在步骤2006，将泵压设定为已知高于负载的设置，以便确保在致动阀门之后将不会降低负载。
在步骤2008，将脉冲宽度调制(PWM)电流发送到第一控制阀门组件20的阀门致动器60。PWM电流导致第一控制阀门组件20反复移动到提升位置B，以便液压流体可以递增地从泵210通过阀门20并且到达致动器40，因此允许升高负载44。在一个实施例中，控制器可以设定最小PWM电流值和最大PWM电流值，最小PWM电流值低于用于移动阀门20的电流，最大PWM电流值高于移动阀门20需要的电流。
步骤2008还可以包括将对应的PWM电流发送到致动器58(如果存在)，以便以主动方式使阀门20居中。如果阀门20是通过弹簧居中的阀门，则控制阀门也将操作以便自居中而不使用其它信号。还应该注意，可以将负电流信号提供给致动器58(和/或60)，以便同样实现阀门20的激活和居中。所属技术领域的技术人员将理解，可以使用弹簧和PWM电流信号的任意组合而不偏离此处公开的概念。
步骤2008还可以包括控制第二控制阀门120。注意，如果不存在阀门120，则不需要这种控制。在一个实施例中，命令第二控制阀门120到达位置C，以便流体可以无限制地从致动器40流出并且流入储油箱230。在另一个实施例中，为致动器158和/或160提供互补PWM信号，以便允许液压流体递增地从致动器40传递到储油箱230。
在步骤2010，控制器还允许用户输入(例如杆62)以控制PWM电流的占空比。PWM电流具有可以使用参数设置固定的频率周期，并且占空比定义针对发送到阀门20(以及阀门120，如果需要)的PWM电流，每个周期的多少时间处于开启状态以及多少时间处于关闭状态。因此，占空比可以用于控制允许液压流体从泵210传递到致动器40的速度。因此，占空比确定负载44的升高速度。通过允许操作员控制占空比，操作员被直接置于安全提升模式下的控制环路，并且完成对提升负载44的控制而不依赖于潜在有故障的系统部件。在一个实施例中，控制器可以被配置为提供PWM占空比的上限和下限，或者可以被允许在0％和100％之间的任何位置处操作。备选地，步骤2010可以包括使用自动控制器执行算法以便控制PWM电流的占空比，而不是使用来自用户输入的反馈。在进一步的步骤2012，可以在达到希望位置之后，禁用安全提升模式，所述希望位置例如可以由传感器提供或者经由用户输入提供。
上述不同实施例仅通过例示的方式提供，并且不应被解释为将所附权利要求限于这些实施例。所属技术领域的技术人员将很容易地认识到，可以进行各种修改和更改而不遵循此处例示和描述的实例实施例和应用，并且不偏离本公开的真正精神和范围。
Claims (18)
1.一种用于负载的受控降低的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)操作具有液压系统的工作机器，所述液压系统包括用于支持负载的液压致动器、与所述致动器流体连通的第一控制阀门，以及用于操作所述第一控制阀门的控制器，所述控制器包括用于在负载降低操作中操作所述第一控制阀门的第一算法；
(b)检测所述液压系统内的操作故障；
(c)接收用于进入其中禁用所述第一算法的安全降低模式的信号；
(d)将脉冲宽度调制(PWM)电流从所述控制器发送到所述第一控制阀门，所述PWM电流具有占空比；以及
(e)允许用户经由用户接口控制所述PWM电流占空比，以便降低由所述致动器支持的负载。
2.根据权利要求1的用于负载的受控降低的方法，其中所述PWM电流具有下限和上限，所述下限低于移动所述第一控制阀门需要的值，所述上限高于移动所述第一控制阀门需要的值。
3.根据权利要求2的用于负载的受控降低的方法，进一步包括第二控制阀门，其被配置为将液压流体从泵提供给所述致动器以便降低所述负载。
4.根据权利要求3的用于负载的受控降低的方法，进一步包括在接收用户输入以便进入安全降低模式的步骤之后，将所述第二控制阀门移动到闭合位置的步骤。
5.根据权利要求3的用于负载的受控降低的方法，其中从所述控制器发送PWM电流的步骤进一步包括将PWM电流从所述控制器发送到所述第二控制阀门。
6.根据权利要求1的用于负载的受控降低的方法，其中所述第一控制阀门是由至少一个致动器操作的阀芯和阀套型阀门。
7.根据权利要求6的用于负载的受控降低的方法，其中将所述PWM电流发送到所述至少一个致动器。
8.一种用于负载的受控降低的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)操作具有液压系统的工作机器，所述液压系统包括用于支持负载的液压致动器、与所述致动器流体连通的第一控制阀门，以及用于操作所述第一控制阀门的控制器，所述控制器包括用于在负载降低操作中操作所述第一控制阀门的第一算法；
(b)检测安全降低状况；
(c)接收用于进入其中禁用所述第一算法的安全降低模式的信号；
(d)将脉冲宽度调制(PWM)电流从所述控制器发送到所述第一控制阀门，所述PWM电流具有占空比；以及
(e)控制所述PWM电流占空比，以便降低由所述致动器支持的负载。
9.根据权利要求8的用于负载的受控降低的方法，其中检测安全降低状况的步骤源于安装新的控制阀门。
10.根据权利要求8的用于负载的受控降低的方法，其中接收用于进入所述安全降低模式的信号的步骤由电子控制器自动执行。
11.根据权利要求8的用于负载的受控降低的方法，其中控制所述PWM电流占空比的步骤由电子控制器自动执行。
12.一种液压系统，包括：
(a)液压致动器，其用于支持负载；
(b)第一控制阀门，其与所述致动器流体连通；以及
(c)控制器，其用于操作至少一个控制阀门，所述控制器被配置为在正常操作模式和安全操作模式下操作所述至少一个控制阀门：
i.所述正常操作模式至少包括用于在负载降低操作中操作所述第一控制阀门的第一算法；
ii.所述安全操作模式包括禁用所述第一算法，并且将脉冲宽度调制(PWM)电流从所述控制器发送到所述至少一个控制阀门，所述PWM电流具有占空比；以及
(d)用户接口，其被配置为将输入提供给所述控制器以允许操作员调整所述PWM电流占空比，以便降低由所述致动器支持的负载。
13.一种用于负载的受控提升的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)操作具有液压系统的工作机器，所述液压系统包括用于支持负载的液压致动器、与所述致动器流体连通的第一控制阀门，以及用于操作所述第一控制阀门的控制器，所述控制器包括用于在负载降低操作中操作所述第一控制阀门的第一算法；
(b)接收用于进入其中禁用所述第一算法的安全提升模式的信号；
(c)将脉冲宽度调制(PWM)电流从所述控制器发送到所述第一控制阀门，所述PWM电流具有占空比；以及
(d)允许用户经由用户接口控制所述PWM电流占空比，以便提升由所述致动器支持的负载。
14.根据权利要求13的用于负载的受控提升的方法，其中所述PWM电流具有下限和上限，所述下限低于移动所述第一控制阀门需要的值，所述上限高于移动所述第一控制阀门需要的值。
15.根据权利要求14的用于负载的受控提升的方法，进一步包括第二控制阀门，其被配置为允许将来自所述致动器的液压流体导向储油箱。
16.根据权利要求15的用于负载的受控提升的方法，其中从所述控制器发送PWM电流的步骤进一步包括将PWM电流从所述控制器发送到所述第二控制阀门。
17.根据权利要求13的用于负载的受控提升的方法，其中所述第一控制阀门是由至少一个致动器操作的阀芯和阀套型阀门。
18.根据权利要求17的用于负载的受控提升的方法，其中将所述PWM电流发送到所述至少一个致动器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261737607P | 2012-12-14 | 2012-12-14 | |
| US61/737,607 | 2012-12-14 | ||
| PCT/US2013/074945 WO2014093788A1 (en) | 2012-12-14 | 2013-12-13 | System and methods for controlled lowering and lifting of a load |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104854281A CN104854281A (zh) | 2015-08-19 |
| CN104854281B true CN104854281B (zh) | 2017-06-09 |
Family
ID=49887335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380064717.6A Active CN104854281B (zh) | 2012-12-14 | 2013-12-13 | 用于负载的受控降低和提升的系统和方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US10533304B2 (zh) |
| EP (1) | EP2931983B1 (zh) |
| CN (1) | CN104854281B (zh) |
| WO (1) | WO2014093788A1 (zh) |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1334996C (en) * | 1987-04-03 | 1995-03-28 | Toshio Ishiguro | Control system for working machine having boom |
| US4846283A (en) * | 1987-09-08 | 1989-07-11 | J. I. Case Company | Engine-sensing draft control system with multiple feedback compensation mechanisms |
| US4969527A (en) * | 1989-11-13 | 1990-11-13 | Deere & Company | Hitch control system |
| US5421416A (en) * | 1993-09-08 | 1995-06-06 | Case Corporation | Hitch assembly control system |
| US5704200A (en) * | 1995-11-06 | 1998-01-06 | Control Concepts, Inc. | Agricultural harvester ground tracking control system and method using fuzzy logic |
| US6058343A (en) * | 1996-07-25 | 2000-05-02 | Case Corporation | Threshold current control system for hydraulic valves |
| US6233511B1 (en) * | 1997-11-26 | 2001-05-15 | Case Corporation | Electronic control for a two-axis work implement |
| US6092784A (en) * | 1997-12-30 | 2000-07-25 | Dana Corporation | Coil assembly useful in solenoid valves |
| KR100594854B1 (ko) * | 2004-03-10 | 2006-06-30 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 비상시 작업장치 제어방법 |
| US20110153169A1 (en) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | Agco Corporation | Sensor-Based Implement Motion Interlock System |
| KR20110076073A (ko) * | 2009-12-29 | 2011-07-06 | 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 | 네가티브 컨트롤방식 유압시스템 |
| US8594852B2 (en) * | 2010-02-22 | 2013-11-26 | Eaton Corporation | Device and method for controlling a fluid actuator |
| EP2990544B8 (en) * | 2011-03-03 | 2019-09-04 | Eaton Corporation | Fault detection, isolation and reconfiguration system for controlling electrohydraulic systems used in construction machines |
-
2013
- 2013-12-13 EP EP13815332.5A patent/EP2931983B1/en active Active
- 2013-12-13 WO PCT/US2013/074945 patent/WO2014093788A1/en active Application Filing
- 2013-12-13 US US14/106,112 patent/US10533304B2/en active Active
- 2013-12-13 CN CN201380064717.6A patent/CN104854281B/zh active Active
-
2020
- 2020-01-13 US US16/740,682 patent/US11566399B2/en active Active
-
2022
- 2022-11-11 US US18/054,654 patent/US20230075340A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2931983A1 (en) | 2015-10-21 |
| US20230075340A1 (en) | 2023-03-09 |
| US20200224387A1 (en) | 2020-07-16 |
| EP2931983B1 (en) | 2018-09-19 |
| US11566399B2 (en) | 2023-01-31 |
| US20140165547A1 (en) | 2014-06-19 |
| CN104854281A (zh) | 2015-08-19 |
| WO2014093788A1 (en) | 2014-06-19 |
| US10533304B2 (en) | 2020-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109563861B (zh) | 作业机械 | |
| EP2940315B1 (en) | Hydraulic control device and construction machine with same | |
| JP7433100B2 (ja) | 作業機械の油圧駆動装置 | |
| EP3434912B1 (en) | Unload circuit | |
| US9423800B2 (en) | Fail operational modes for an electro-hydraulic system | |
| JP5616086B2 (ja) | 車両搭載用クレーンの発電機駆動制御装置 | |
| CN104854281B (zh) | 用于负载的受控降低和提升的系统和方法 | |
| KR20140010042A (ko) | 과부하의 경우 대기 모드로 부하 감지 제어 | |
| JP6455405B2 (ja) | 荷役車両の油圧駆動装置 | |
| JP6151265B2 (ja) | 作業機械および作業機械の油圧駆動制御方法 | |
| JP5629449B2 (ja) | 荷役装置 | |
| JP6520092B2 (ja) | クレーンの操作装置 | |
| JP2017039575A (ja) | 荷役車両の油圧駆動装置 | |
| CN110985474B (zh) | 工程机械的液压控制系统、控制方法及工程机械 | |
| JP2012240815A (ja) | アウトリガー制御装置及びアウトリガー制御装置を搭載した高所作業車 | |
| JP6641852B2 (ja) | 作業機械の油圧システム及びその制御方法 | |
| US20220106766A1 (en) | Control unit for a hydraulic system | |
| JP2014169754A (ja) | 誘導性負荷駆動制御装置およびコントローラ、並びに建設機械 | |
| JP2005042744A (ja) | 作業機の操作装置 | |
| JP2005247451A (ja) | クレーン作業機の制御回路 | |
| KR20190016211A (ko) | 휠 로더의 디텐트 모드 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 | |
| JP2017141071A (ja) | クレーン及びエンジンストール防止装置 | |
| JP2014156313A (ja) | クレーン作業機の安全装置 | |
| JPH04256695A (ja) | フォークリフトの制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190625 Address after: Dublin, Ireland Patentee after: Eaton Intelligent Power Co.,Ltd. Address before: Ohio, USA Patentee before: Eaton Corp. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220512 Address after: Denmark nordburg Patentee after: Danfoss power system II Technology Co.,Ltd. Address before: Irish Dublin Patentee before: Eaton Intelligent Power Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231106 Address after: Denmark nordburg Patentee after: DANFOSS A/S Address before: Denmark nordburg Patentee before: Danfoss power system II Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |