专利名称：平衡的液压夹紧力控制装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种用在材料装卸设备上的液压阀回路，更具体地涉及一种适用于与包括自由升降门架的材料装卸设备有关的夹紧元件的重量响应控制装置的液压阀回路。
背景技术：
标准叉车及其他类型的材料装卸设备一般包括用于将负载从一个高度吊到或提升到另一个高度的门架组件，并且这种门架组件一般被配置为支撑被设计为装卸特定种类负载的各种附加装置。举例来说，可以使用例如纸箱夹具或纸卷夹具的负载夹紧附加装置， 每个附加装置包括液压控制的负载夹紧元件，用于在负载侧施加充分的抓紧力从而实现提升并将负载从一个位置搬运到另一个位置。门架组件一般是两个通用型“自由升降”或“非自由升降”中的一个。自由升降门架允许将负载在“自由升降”活动范围内从一个高度升降到另一个高度，而不需要在门架系统的总高度上进行相应改变。将负载升降到超出自由升降的活动范围需要使门架伸缩以便扩展提升范围。门架可以具有几个连续地，一个接一个伸缩的级。每一级通常具有一个或多个可延伸的液压缸，当启动时这些液压缸在一个或多个与下一级有关的可延伸液压缸启动之前完全伸展。每个连续级中的液压缸通常需要比前一级气缸更高的启动推动力。因此， 例如在具有提升运动的自由提升范围和提升运动的主提升范围的自由提升门架中，直到该自由提升缸已经到达其充分伸展位置主提升缸才会开始伸展。相反，在提升负载时非自由升降门架立刻开始伸缩。门架的这种伸缩在高空限制环境中是不希望的。举例来说，密封拖拉机挂车内部例如可被限制为104英寸的内高。如果特定的升降装卸车具有79到84英寸之间的折叠门架高度，这对平衡的降落升降装卸车也是通用的，在门架的进一步伸缩与挂车的顶棚相抵触之前，门架可能只有20到25英寸的垂直空间进行伸缩。部分由于自由升降门架一般需要阶梯式或逐渐升高的拖动管线压力来使门架伸展到自由提升活动范围外，利用这种门架不能获得大部分液压控制系统，这些液压控制系统适用于利用提升管线压力来感测负载重量以及根据这种压力相应自动地调整抓紧力。使用电子控制器进行这种抓紧力调整的选择设计方案具有如下缺陷，例如较高的单位生产成本和增加的系统复杂性，以及对必须根据门架伸展移动的电导体的要求。因此，对具有自由升降门架的材料装卸系统有关的负载夹紧元件的自动重量响应力控制需要不同的液压阀回路。
为了更完整地了解本发明，附图在此示出了根据本发明的各个实施方式的示例性液压回路。然而附图没有限制本发明的范围。图1是根据各个实施方式的负载升降系统的示意图，该系统包括自由升降门架和适用于负载夹紧元件的重量响应控制装置的各个液压阀回路。图2是作为图1中柱塞驱动阀的示例性备选方案的、图1中带有电磁控制的二通液压阀的示意图。
具体实施例方式在接下来的详细说明中，为了彻底了解各个实施方式阐述了大量细节。然而，本领域技术人员可以理解没有这些细节本发明也可实施，本发明未被限制为所述实施方式，以及本发明可以各种备选实施方式实施。在其他情况下，众所周知的方法、步骤、元件和系统都没有详细描述。图1中给出了包括具有自由升降门架的负载提升系统100和适用于这种系统中负载夹紧元件的重量响应控制的各个液压阀回路的示意性线路图。如图所示，该系统100通常包括一个或多个能够一致运行的液力执行器101、103以将抓紧力施加到固定在负载夹紧元件(未示出)之间的负载上。图1中示意性示出的至少一个细长的、可纵向延伸的液力升降装置具有自由升降级巧4和主升降级156。提供手动操作的负载夹紧134和负载提升146选择阀和用于根据选择阀134、146的手动操作控制液力执行器101、103和升降装置 154、156的各个液压阀回路。其中至少一个可通过一个或多个液力执行器101、103控制的负载夹紧元件包括纸卷夹紧臂或任一种通过至少一个液力执行器控制的负载夹紧元件。例如，该负载夹紧元件包括纸箱夹紧附加装置中的夹紧臂。然而对本发明来说，负载升降系统100将在纸卷夹紧附加装置范围内进行描述，该纸卷夹紧附加装置具有一对设置为串联操作的负载夹紧元件，每个负载夹紧元件通过一个液力执行器101、103进行控制。在串联设置中，液力执行器101、103可被配置为在将液压流体通过流体管线(或液压流体管道)118、120引入液力执行器(或缸)101、103的缸盖端时以及将液压流体通过流体管线122、1M从液力执行器 101,103的杆侧同时排出时关闭该负载夹紧元件。每个动力执行器101、103都通过负载夹紧阀组件1 进行控制，该组件包括用于关闭或打开该负载夹紧元件的液压回路。用于负载夹紧阀126的特定回路包括用于操作至少一个动力执行器101、103的常规回路，用来根据至少一个负载夹紧闭合管线(或液压流体管道)130和至少一个负载夹紧打开管线132来选择性关闭或打开负载夹紧元件。举例来说，该负载夹紧阀组件126包括先导止回阀和用于控制纸卷夹紧附加装置的夹紧元件的相关回路。作为另一个例子，该负载夹紧阀组件126包括先导止回阀和用于控制纸箱夹紧附加装置的夹紧元件的流体分配器/组合器。如图1中示意性示出的那样，升降系统100包括至少一个细长的、可纵向延伸的液力升降装置154、156，该液力升降装置具有自由升降级IM和至少一个主升降级156。该升降装置154、156可能是具有自由升降活动范围(图1中以IM示意性示出)和至少一个主升降活动范围(图1中以156示意性示出)的单个多级液力装置。然而，该升降装置154、 156可以包括液力装置组件，其配置为具有用于升降该负载夹紧元件而不打开门架的纵向自由升降活动范围和至少一个在升降装置伸展时由此打开门架的纵向主升降活动范围。如示意性示出的那样，因为自由升降级巧4活塞具有比主升降级156活塞更大的压力表面积， 自由升降级巧4在管线158中需要比主升降级156更低的用于可伸展动作的流体压力。因此，增加管线158的液压流体使自由升降级IM伸展至其行程端，此后增加管线158的流体使主升降级156开始伸展。图1中的液压阀回路显示为集合成三个不同的模块或阀组件128、150和152，尽管各个元件可能是不同集合或集合成不同数量的模块或阀组件。例如，150和152中的回路包括单个模块或阀组件。另外，图1中的部分回路可单独使用或采用代替回路。例如，150、 152中的回路可采用不同于128中所示的回路。如图所示，集合成阀组件1 的液压阀回路包括回路，以用于在管线168中接收来自与升降装置154、156有关的液压回路的感测负载重量，和用于使用该负载夹紧元件的重量响应控制装置的感测负载重量。集合成阀组件150和152的液压阀回路包括回路，以用于确保补偿管线168中接收的感测负载重量从而与升降装置154、156的可纵向延伸的位置基本无关，和用于使包括升降装置154、156的气缸在负载夹紧134和负载升降146选择阀闭合时用作蓄能器，因此为负载升降系统100的负载夹紧元件提供全时的自动重量响应力控制。阀组件1 中所示的液压阀回路包括用于接收来自负载夹紧选择阀134的液压流体的负载夹紧闭合回路。举例来说，配有用于装卸纸卷的负载升降系统100的升降装卸车操作者可以通过移动负载夹紧选择阀134来关闭负载夹紧元件从而使液压流体从泵142流入负载夹紧闭合管线136，打开先导阀190，通过第一流体管道186然后通过流体管道130 继续流向负载夹紧阀126。当流体被引入负载夹紧闭合管线130时，液压流体同时通过负载夹紧打开管线132排出。弹簧偏压的常开二通阀196为通过负载夹紧打开管线132排出的流体提供路径返回容器(或油箱)140。当负载夹紧选择阀134设置为增加负载夹紧打开管线138中的流体压力时，该二通阀196显示为由负载夹紧打开管线138控制使该阀移动到闭合的、无流动位置。如果在系统100中产生超压，提供安全减压阀144来使流体返回到容器 140。当负载夹紧元件接近负载时，将抓紧力施加到负载侧面，负载夹紧闭合管线136 中的液压压力通过可调节的溢流阀194或其他匹配的阀增加到要求的临界(或起动)抓紧压力。例如，可将该溢流阀194设为将负载夹紧闭合管线136限制为650psi以使超过这个限制的、来自负载夹紧选择阀134的液压流体返回升降装卸车容器140而不是继续增加该夹紧的负载的抓紧压力。当负载夹紧闭合管线136中的流体压力增加到溢流阀194的设定值，即临界压力时，在184处先导止回阀190下游立即感测到的流体压力也增加到临界压力。先导管线174 接收184处的感测压力用于控制两个先导的、可弹簧调节偏压的二位阀172、176的位置，这些阀用来选择性地控制从管线168和与升降装置154、156有关的液压回路接收的流体压力的范围。优选该阀172用来设置压力下限，低于该压力时该负载夹紧闭合回路与负载升降回路液压分离，而阀176用来设置最大夹紧压力，高于该压力时该负载夹紧闭合回路与负载升降回路液压分离。二位阀176显示为常开阀，允许流体流动除非通过管线174移动到闭合或者无流体流动状态，反之二位阀172显示为常闭阀，阻止流体流动除非通过管线174 移动到打开的流体流动状态。每个二位阀172、176都是弹簧偏压的以便保持其标准状态直到先导管线压力超出弹簧阻力的设定值。负载夹紧打开管线132和弹簧过载管线170中的压力使阀172、176恢复其正常状态。负载夹紧打开管线132、138中的压力还通过先导管线192打开止回阀190允许流体由负载夹紧闭合回路排出。优选为阀172设定的弹簧阻力小于为溢流阀194设定的临界或起动压力，但仍然足够高从而防止负载夹紧元件在接近用来抓紧负载时向下漂移。一般弹簧阻力设定值为 阀172中的弹簧为600psi而阀176中的弹簧为1800psi。举例来说，一旦在184处感测到的流体压力达到阀172的弹簧设定值或600psi，阀172打开从而允许在目前打开的阀172 的下游、常开阀176的下游以及止回阀178的下游感测流体压力。当阀172和176打开时， 来自管线168的流体压力以及负载的重量可在180处感测到。直到阀172打开，负载夹紧闭合回路中的压力才能消除推动管线148和168中的压力之间的相互影响。只有当两个二位阀176和172打开时，来自管线168的流体可被接收到180处的负载夹紧闭合回路中。止回阀178防止来自负载夹紧闭合回路的流体通过管线168回流到负载升降回路。止回阀182防止来自管线168的流体在负载夹紧闭合回路的上游流动，而是使流体流过压力调节阀188。该压力调节阀188可被用来相对于通过管线168接收的重量比流体压力来调整通过负载夹紧元件施加的夹紧压力。例如，对于具有大容量液力执行器101、 103的升降系统，源自管线168的重量比液压压力会产生施加到负载上的、过大的抓紧力。 在这种情况下压力调节阀188可被用来减少抓紧负载所用的最大压力。其它因素，例如某种类型负载的脆性和稳定性、包括升降装置154、156的负载升降缸的尺寸和容量和接下来更详细描述的那些，与升降装置154、156有关的压力补偿回路150的压力强化作用，需要减少源自管线168的夹紧力。响应于管线168中的压力变化的所有匹配类型的压力调节阀可被用于阀188的位置，包括一个或多个先导控制的卸压阀或减压阀。在负载升降操作过程中，在达到夹紧负载的临界压力之后，负载夹紧选择阀134 回复到其中间的、未工作位置，推动或负载升降选择阀146移动到允许液压流体从泵142流到推动驱动管线148中用于伸展升降装置154、156以升降负载。如果流体管道148、158和 168仅仅简单地互连在一起，管线168处感测的负载重量和管线168中液压压力之间的关系将根据升降装置154、156的位置改变，因为在自由升降154中的升降负载需要比在主升降156中升降相同负载更小的液压压力。例如主升降级156需要额外的400psi液压压力用于起动。因此，来自这种升降系统的负载重量信号根据该升降装置是自由升降还是主升降进行变化。集合到阀组件150和152中的液压阀回路包括用于确保管线168中接收到的感测负载重量被平衡以便与该升降装置154、156的可纵向延伸的位置基本无关的回路。如图所示，示例性阀组件150包括补偿自由升降缸巧4和主升降缸156之间驱动压力差值的压差式调节阀164。举例来说，与管线158中用来操作主升降缸156较小面积活塞所需的更高的下游压力相比，压力调节阀164可被调整为使管线158中压力减少400psi以操作自由升降缸154。在自由升降缸IM操作期间，通过阀164有效地加强管线148中的压力以便将管线 168中的感测负载重量平衡到其在主升降缸156操作期间自然存在的重量。在自由升降IM期间，由于负载升降而不伸缩门架，主升降级156保持固定。在一个实施方式中，包括常闭、柱塞驱动二通阀160的阀组件152安装到位于门架可移动的主升降伸缩部分的横向构件198下方的最下端(固定的)门架部分的横向构件上。在自由升降级巧4到达其行程上端之后，在主升降级156被驱动时，主升降横向构件198从柱塞162向上移动，因此允许管线168中的压力将二通阀160移动到其打开位置。这使流体绕过平衡阀164，消除其减压作用。由于通过管线148引入其他液压流体以继续提升负载，流体能够绕过平衡阀164因此可在管线148中获得更高的压力来驱动升降装置154、156的主升降级 156。其它种类的阀或元件可能被用来在升降装置154、156处于其主升降156活动范围时绕过该平衡阀164。当在主升降156活动范围内缩回升降装置154、156时，允许液压流体流过二通 (或旁通)阀160。一旦二通阀160关闭(当主升降横向构件198压低柱塞162时)，流体能够通过流经止回阀166绕过平衡阀164，随后在升降装置154、156进一步缩回时提供用于液压流体从自由升降级1 排出的路径。止回阀166还能在负载夹紧134和负载升降146选择阀关闭时使包括升降装置 154,156的缸用作蓄能器，因此为该负载升降系统100提供负载夹紧元件的全时、自动的重量响应力控制。举例来说，如果感测负载重量的量级增加，止回阀166能够使来自升降装置 154,156的流体通过管线168自动向负载夹紧闭合回路增加流体而不需要同时驱动负载夹紧134或负载升降146选择阀。类似地，如果施加到负载上的抓紧力减少，止回阀166能够使来自升降装置154、156的流体自动向负载夹紧闭合回路增加流体而不需要同时驱动负载夹紧134和负载升降146选择阀。尽管已经描述了包括柱塞驱动二通阀160的阀组件152，该阀组件152可以包括， 例如响应于门架延伸位置并且通过电线206向阀组件150中的常开电磁驱动二通阀200提供触发信号的开关204，如图2所示。电磁驱动二通阀200在图2中示出为与图1中一致的驱动闭合位置，表示二通阀160在自由升降154活动范围内处于操作升降装置154、156的闭合(封闭)位置。在一个实施方式中，举例来说，开关触发元件或例如为目标(target) 202 的其他设备可以安装到门架可移动主升降部分的横向构件198上，并且开关204(例如近程开关)可以安装到门架的下部或固定部分上。在一个实施方式中，近程开关204提供触发信号，使得在自由升降1 活动范围内使螺线管驱动二通阀200在升降装置154、156的整个伸展上保持在驱动闭合位置。在自由升降级154到达其行程上端之后，主升降横向构件 198远离门架的固定部分向上移动，因此分开开关元件并使螺线管驱动的二通阀200停止工作，随后将二通阀200移动到其打开位置。这使流体绕过平衡阀164，消除其减压作用。 由于通过管线148引入其他液压流体以继续提升负载，流体能够绕过平衡阀164因此可在管线148中获得更高的压力来驱动升降装置154、156的主升降级156。即使开关204和电磁阀200是电气的，它们两个都安装到固定并且没有根据门架伸展移动的门架部分或升降装卸车上，因此不需要必须根据门架伸展进行移动从而存在危险和持久性问题的任一个电导体。其它种类的阀或元件可能被用来在升降装置154、156处于其主升降156活动范围时绕过该平衡阀164。当在主升降156活动范围内缩回升降装置154、156时，允许液压流体流过二通 (或旁通)阀200。一旦二通阀200关闭，流体能够通过流经止回阀166绕过平衡阀164，随后在升降装置154、156进一步缩回时提供用于液压流体从自由升降级IM排出的路径。尽管已经描述了两级(即自由升降和主升降)升降装置，可通过增加平衡阀和旁通阀适应其他的主升降级从而补偿所需的高驱动力，因此管线168处感测的负载重量保持与升降装置的可纵向延伸的位置无关。举例来说，如果升降装置包括除图1所示的单个主升降级之外的第二主升降级，可以增加另一个与平衡阀164串联的平衡阀，和另一个用于旁通的阀，增加的平衡阀可被用于在第一主升降级156到达其行程端部时驱动其他的(第二)主升降级。 在前述说明书中采用的术语和措辞在这里被用作解释而非限制术语，没有意欲使用排除示出描述特征或其部分的相等物的这种术语和措辞，应该认为本发明的范围仅由接下来的权利要求限定和限制。
权利要求
1.一种液压阀回路，其适合于感测通过至少一个细长的、可纵向延伸的升降装置支承的负载的重量级，所述升降装置具有液力升降执行器，所述液力升降执行器的流体压力可根据所述重量级变化并且还可根据所述升降装置的不同的可纵向延伸的位置变化，所述液压阀回路包括至少一个流体阀组件，所述流体阀组件可与所述液力升降执行器液压互连， 并且能够与所述升降装置的所述不同的可纵向延伸的位置基本无关地从所述流体压力自动液压感测所述重量级。
2.一种液压阀回路，其适合于控制具有液力抓紧执行器的负载抓紧装置，所述液力抓紧执行器能够响应于手动启动负载夹紧选择阀将自动可变负载重量响应抓紧力施加到负载上，所述负载抓紧装置还具有至少一个细长的、可纵向延伸的升降装置，所述升降装置具有液力升降执行器，所述液力升降执行器能够通过所述升降执行器中的流体压力支承所述负载，所述流体压力可根据所述负载的重量级变化并且还可根据所述升降装置的不同的可纵向延伸的位置变化，所述液压阀回路包括至少一个流体阀组件，所述流体阀组件可与所述负载抓紧装置液压互连，并且能够将流体从所述液力升降执行器转移到所述液力抓紧执行器从而与所述升降装置的所述不同的可纵向延伸的位置无关地增加所述负载上的所述抓紧力，而没有同时手动驱动所述负载夹紧选择阀并且没有同时手动驱动所述负载升降选择阀。
3.一种液压阀回路，其适合于感测通过至少一个细长的、可纵向延伸的升降装置支承的负载的重量级，所述升降装置具有液力升降执行器，所述液力升降执行器的流体压力可根据所述重量级变化并且还可根据所述升降装置的不同的可纵向延伸的位置变化，所述液压阀回路包括至少一个流体阀组件，所述流体阀组件可与所述液力升降执行器液压互连， 并且能够将所述流体压力自动转换为可根据所述重量级变化且与所述升降装置的所述可纵向延伸的位置基本无关的压力。
全文摘要
适合于对具有自由升降门架的负载升降系统的负载夹紧元件进行自动重量响应控制的液压阀回路。该负载升降系统一般地包括一个或多个用于将抓紧力施加到负载上的液力执行器(101、103)、具有一个自由升降活动范围和至少一个主升降活动范围的至少一个细长的、可纵向延伸的液力升降装置(154、156)、以及手动操作的负载夹紧和负载升降选择阀(134、146)。该液压阀回路在提升负载时独立地提供负载夹紧元件的重量响应控制、在没有同时手动驱动负载夹紧或负载升降选择阀的情况下提供负载夹紧元件的全时自动重量响应力控制、以及提供感测的负载重量的平衡，以使得感测的负载重量基本独立于该升降装置的可纵向延伸的位置。
文档编号B66F9/18GK102159491SQ200980136402
公开日2011年8月17日 申请日期2009年8月31日 优先权日2008年10月9日
发明者D·W·彼得罗内克 申请人:卡斯卡特公司