用于负载的受控降低和提升的系统和方法
【专利说明】用于负载的受控降低和提升的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]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】
[0003]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】
[0004]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】
[0005]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:
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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】
[0014]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。
[0015]总体描沐
[0016]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。
[0017]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32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。
[0018]液压系统
[0019]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。
[0020]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。
[0021]如图所示，第一阀门组件20是三位三通阀门(three-posit1n, 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。
[0022]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。
[0023]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