專利名稱：施行基于速率的正饋控制的提升系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種提升系統(tǒng)(升降系統(tǒng))，更具體地涉及一種施行基于速率的正饋控制的平行提升液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如輪式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、自行式平地機(jī)和其它類型的重型設(shè)備之類的機(jī)器使用被供給來自機(jī)器上的一個(gè)或多個(gè)泵的液壓流體的多個(gè)致動(dòng)器來完成各種作業(yè)。通常尤其基于操作員接口裝置的致動(dòng)位置而對(duì)這些致動(dòng)器進(jìn)行速率控制。例如，當(dāng)輪式裝載機(jī)的操作員向后拉動(dòng)操縱桿控制器或者向前推動(dòng)操縱桿控制器時(shí)，安裝在輪式裝載機(jī)上的一個(gè)或多個(gè)提升缸(升降缸)要么伸出以使機(jī)器的工作工具遠(yuǎn)離地面提升，要么縮回以使工作工具以與操縱桿控制器的前/后移位位置有關(guān)的速度朝地面降低返回。類似地，當(dāng)操作員向左或向右推動(dòng)同一個(gè)或另一個(gè)操縱桿控制器時(shí)，安裝在輪式裝載機(jī)上的傾斜缸要么伸出 以使工作工具朝地面向下卸料(dump)，要么縮回以使工作工具以與操縱桿控制器的左/右移位位置有關(guān)的速度向后遠(yuǎn)離工作表面裝料(rack)。在一些機(jī)器構(gòu)造中，當(dāng)使工作工具遠(yuǎn)離地面提升或朝地面降低時(shí)，即使操作員未請(qǐng)求過傾斜，由于連接到工作工具的機(jī)械連桿，工作工具相對(duì)于地面的傾角也自然改變(例如，工作工具可以在提升期間朝機(jī)器的駕駛室向后裝料，并且在降低期間朝地面向下卸料)。這種狀況下，工作工具內(nèi)的物料可能在工作工具的邊緣上方溢出，在一些情況下溢出到機(jī)器上和/或機(jī)器的操作員身上。過去，機(jī)器的操作員負(fù)責(zé)在提升期間同時(shí)調(diào)節(jié)傾斜缸的移動(dòng)，以確保工作工具的傾角保持在期望角度(即抵消提升導(dǎo)致工作工具自然發(fā)生的傾斜)。然而，這種雙重控制手動(dòng)步驟會(huì)難以控制并且易于出現(xiàn)錯(cuò)誤。自動(dòng)降低物料在提升期間從機(jī)器的工作工具溢出的可能性的一種嘗試在2009年5月12日授予Trifunovic的美國專利7，530，185 (’185專利)中被公開。具體而言，’185專利記載了一種用于反鏟裝載機(jī)的電子平行提升系統(tǒng)。該電子平行提升系統(tǒng)包括控制器，該控制器使反鏟裝載機(jī)的工具角度基于工具相對(duì)于反鏟裝載機(jī)機(jī)架的角度的測(cè)量值而被自動(dòng)調(diào)節(jié)，而不論支承工具連桿、反鏟裝載機(jī)的動(dòng)臂和工具之間的任何特定機(jī)械關(guān)系如何。控制器使用至少一個(gè)傳感器來檢測(cè)工具相對(duì)于車架的角度，然后響應(yīng)地命令工具致動(dòng)器根據(jù)在動(dòng)臂移動(dòng)期間測(cè)出的角度來調(diào)節(jié)工具位置。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明涉及一種液壓系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)可以包括構(gòu)造成對(duì)流體進(jìn)行加壓的泵；提升致動(dòng)器；提升閥裝置，其構(gòu)造成將來自泵的加壓流體計(jì)量供給到提升致動(dòng)器內(nèi)，以提升工作工具；以及提升傳感器，其與提升致動(dòng)器相關(guān)并且構(gòu)造成生成指示工作工具的實(shí)際提升速率的第一信號(hào)。該液壓系統(tǒng)還可以包括傾斜致動(dòng)器；傾斜閥裝置，其構(gòu)造成將來自泵的加壓流體計(jì)量供給到傾斜致動(dòng)器內(nèi)，以使工作工具傾斜；以及至少一個(gè)操作員接口裝置，其可由操作員移動(dòng)，以生成指示工作工具的期望提升速率的第二信號(hào)和指示工作工具的期望傾斜速率的第三信號(hào)。該液壓系統(tǒng)還可以包括與提升閥裝置、提升傳感器、傾斜閥裝置和至少一個(gè)操作員接口裝置通信的控制器。該控制器可以構(gòu)造成基于第二信號(hào)而命令提升閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到提升致動(dòng)器內(nèi)，基于第三信號(hào)而命令傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到傾斜致動(dòng)器內(nèi)，并且選擇性地基于第一和第二信號(hào)而命令傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到傾斜致動(dòng)器內(nèi)并且在提升期間維持工作工具的期望傾角。在另一方面，本發(fā)明涉及一種操作機(jī)器的方法。該方法可以包括接收指示工作工具的期望提升速率和工作工具的期望傾斜速率的操作員輸入，對(duì)流體進(jìn)行加壓，基于期望提升速率而將加壓流體計(jì)量供給到提升致動(dòng)器內(nèi)，以及感測(cè)工作工具的實(shí)際提升速率。該方法還可以包括基于期望傾斜速率而將加壓流體計(jì)量供給到傾斜致動(dòng)器內(nèi)，以及選擇性地基于工作工具的期望提升速率和實(shí)際提升速率將加壓流體計(jì)量供給到傾斜致動(dòng)器內(nèi)，以在提升期間維持工作工具的期望傾角。


圖I是示例性公開的機(jī)器的側(cè)視形表示； 圖2是可以結(jié)合圖I的機(jī)器使用的示例性公開的液壓系統(tǒng)的示意圖；以及圖3是由圖2的液壓系統(tǒng)執(zhí)行的示例性公開的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了具有協(xié)作完成作業(yè)的多個(gè)系統(tǒng)和構(gòu)件的示例性機(jī)器10。機(jī)器10可以體現(xiàn)為執(zhí)行與諸如采礦、施工、耕種、運(yùn)輸之類的行業(yè)或本領(lǐng)域內(nèi)已知的另一種行業(yè)相關(guān)的某種操作的固定或移動(dòng)機(jī)器。例如，機(jī)器10可以是諸如圖I所示的裝載機(jī)的物料運(yùn)送機(jī)器。替換地，機(jī)器10可以體現(xiàn)為挖掘機(jī)、推土機(jī)、反鏟裝載機(jī)、自行式平地機(jī)或另一種類似的機(jī)器。機(jī)器10尤其可以包括構(gòu)造成使工作工具14移動(dòng)的連桿系統(tǒng)12和向連桿系統(tǒng)12提供動(dòng)力的原動(dòng)機(jī)16。連桿系統(tǒng)12可以包括由流體致動(dòng)器作用以使工作工具14移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。具體而言，連桿系統(tǒng)12可以包括動(dòng)臂(即提升部件)17，所述動(dòng)臂17可由一對(duì)相鄰、雙重作用的液壓缸20 (圖I中僅示出一個(gè))相對(duì)于地面18繞水平軸線28豎直地樞轉(zhuǎn)。連桿系統(tǒng)12還可以包括單個(gè)的雙重作用的液壓缸26，該液壓缸26繞水平軸線30沿豎直方向相對(duì)于動(dòng)臂17連接到傾斜工作工具14。動(dòng)臂17可以在一端可樞轉(zhuǎn)地連接到機(jī)器10的主體32，而工作工具14可以可樞轉(zhuǎn)地連接到動(dòng)臂17的相對(duì)端。應(yīng)指出，可選的連桿構(gòu)造也是可能的。多個(gè)不同的工作工具14可以附裝在單個(gè)機(jī)器10并且被控制成執(zhí)行特定作業(yè)。例如，工作工具14可以體現(xiàn)為鏟斗(在圖I中示出)、叉形裝置、鏟刀、鏟子、松土器、卸載平板(dump bed)、掃帚、除雪機(jī)、推進(jìn)裝置、切割裝置、抓取裝置或本領(lǐng)域內(nèi)已知的另一種執(zhí)行作業(yè)的裝置。盡管在圖I的實(shí)施例中被連接成相對(duì)于機(jī)器10提升和傾斜，但工作工具14可以替換地或另外樞轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)、擺動(dòng)或以其它合適的方式移動(dòng)。原動(dòng)機(jī)16可以體現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體燃料驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)或本領(lǐng)域內(nèi)已知的另一種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)由機(jī)器10的主體32支承并且可操作以給機(jī)器10和工作工具14的移動(dòng)提供動(dòng)力?？梢栽O(shè)想，如果需要的話，原動(dòng)機(jī)可以替換地體現(xiàn)為非燃燒動(dòng)力源，諸如燃料電池、蓄電裝置(例如電池)或本領(lǐng)域內(nèi)已知的另一種來源。原動(dòng)機(jī)16可以產(chǎn)生隨后可以被轉(zhuǎn)換為用于使液壓缸20和26移動(dòng)的液壓動(dòng)力的機(jī)械或電氣功率輸出。為了簡化的目的，圖2示出了僅液壓缸26和液壓缸20中的一個(gè)的組合和連接。然而，應(yīng)注意，如果需要的話，機(jī)器10可以包括連接成以相似的方式使連桿系統(tǒng)12的相同或其它結(jié)構(gòu)部件移動(dòng)的具有相似組合的其它液壓致動(dòng)器。如圖2所示，液壓缸20和26中的每一者均可以包括管34和在管34內(nèi)布置成形成第一腔室38和第二腔室40的活塞組件36。在一個(gè)示例中，活塞組件36的桿部36a可以延伸穿過第二腔室40的一端。因此，第二腔室40可以與其相應(yīng)的缸的桿端44相關(guān)，而第一腔室38可以與其相應(yīng)的缸的對(duì)置的頭端42相關(guān)。第一腔室38和第二腔室40均可以被選擇性地供給加壓流體并排出加壓流體，以使活塞組件36在管34內(nèi)移位，從而改變液壓缸20、26的有效長度并且使工作工具14 (參照?qǐng)DI)移動(dòng)。流體進(jìn)出第一腔室38和第二腔室40的流速可以與液壓缸20、26和工作工具14的速率有關(guān)，而第一腔室38與第二腔室40之間的壓差可以與液壓缸20、26在工作工 具14上分配的力有關(guān)。液壓缸20、26的伸出(由箭頭46表示)和縮回(由箭頭47表示)可以用于采用不同方式協(xié)助使工作工具14移動(dòng)(例如，分別地，提升工作工具14和使工作工具14傾斜)。為了幫助調(diào)節(jié)第一腔室38和第二腔室40的填充和排出，機(jī)器10可以包括具有多個(gè)互連和協(xié)作的流體構(gòu)件的液壓控制系統(tǒng)48。液壓控制系統(tǒng)48尤其可以包括閥組50，該閥組50至少部分地形成液壓缸20、26、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵52和罐53之間的回路。閥組50可以包括提升閥裝置54、傾斜閥裝置56以及在一些實(shí)施例中以并列方式流體連接成接收和排放加壓流體的一個(gè)或多個(gè)輔助閥裝置(未示出)。在一個(gè)示例中，閥裝置54、56可以包括彼此螺接成形成閥組50的單獨(dú)的主體。在另一實(shí)施例中，閥裝置54、56中的每一者均可以是僅借助于外部流體導(dǎo)管(未示出)彼此連接的單獨(dú)的裝置?？梢栽O(shè)想，如果需要的話，閥組50內(nèi)可以包括更大數(shù)量、更小數(shù)量或不同構(gòu)造的閥裝置。例如，閥組50內(nèi)可以包括構(gòu)造成控制連桿系統(tǒng)12的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)閥裝置(未示出)、一個(gè)或多個(gè)行駛閥裝置、以及其它合適的閥裝置。液壓控制系統(tǒng)48還可以包括控制器58，該控制器58與原動(dòng)機(jī)16和閥裝置54,56通信，以控制液壓缸20、26的相應(yīng)移動(dòng)。提升閥裝置54和傾斜閥裝置56中的每一者均可以調(diào)節(jié)它們相關(guān)的流體致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)。具體而言，提升閥裝置54可以具有可移動(dòng)以同時(shí)控制兩個(gè)液壓缸20的運(yùn)動(dòng)并從而相對(duì)于地面18提升動(dòng)臂17的元件。同樣，傾斜閥裝置56可以具有可移動(dòng)以控制液壓缸26的運(yùn)動(dòng)并從而使工作工具14相對(duì)于動(dòng)臂17傾斜的元件。閥裝置54、56可以連接，以調(diào)節(jié)加壓流體經(jīng)由公共通路流向液壓缸20、26和從液壓缸20、26流出的單獨(dú)流動(dòng)。具體而言，閥裝置54、56可以經(jīng)由公共供給通路60連接到泵52，并且經(jīng)由公共排放通路62連接到罐53。提升閥裝置54和傾斜閥裝置56可以分別經(jīng)由單獨(dú)的流體通路66和68并列連接到公共供給通路60，并且分別經(jīng)由單獨(dú)的流體通路72和74并列連接到公共排出通路62。壓力補(bǔ)償閥78和/或止回閥70可以配置在各流體通路66、68內(nèi)，以提供具有大致恒定的通向閥裝置54、56的流量的單向流體供給。壓力補(bǔ)償閥78可以是可響應(yīng)于差壓而在流動(dòng)通過位置與流動(dòng)阻塞位置之間移動(dòng)以便即使引向壓力補(bǔ)償閥78的流體的壓力改變也向閥裝置54和56提供大致恒定的流體流量的前補(bǔ)償閥(在圖2中示出)或后補(bǔ)償閥(未示出)。可以設(shè)想，在一些應(yīng)用中，如果需要的話，可以省略壓力補(bǔ)償閥78和/或止回閥79。提升閥裝置54和傾斜閥裝置56各者可以大致相同并且包括四個(gè)獨(dú)立的計(jì)量閥(IMV)0在四個(gè)IMV當(dāng)中，兩個(gè)可以總體上與流體供給功能相關(guān)，而兩個(gè)可以總體上與排出功能相關(guān)。例如，提升閥裝置54可以包括頭端供給閥80、桿端供給閥82、頭端排出閥84和桿端排出閥86。類似地，傾斜閥裝置56可以包括頭端供給閥88、桿端供給閥90、頭端排出閥92和桿端排出閥94。頭端供給閥80可以配置在流體通路66與通向液壓缸20的第一腔室38的流體通路104之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體進(jìn)入第一腔室38的流速。頭端供給閥80可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體流入第一腔室38的第一端位置與阻止流體從第一腔室38流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置。可以設(shè)想，頭端供給閥80也可以構(gòu)造成當(dāng)?shù)谝磺皇?8內(nèi)的壓力超過泵52的壓力和/或接收再生流體的腔室的壓力時(shí)允 許來自第一腔室38的流體在再生事件期間流經(jīng)頭端供給閥80。還可以設(shè)想，頭端供給閥80可以包括另外的元件或與上述不同的元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，頭端供給閥80可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或以另一種合適的方式致動(dòng)。桿端供給閥82可以配置在流體通路66與通向液壓缸20的第二腔室40的流體通路106之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體進(jìn)入第二腔室40的流速。桿端供給閥82可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體流入第二腔室40的第一端位置與阻止流體從第二腔室40流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置?？梢栽O(shè)想，桿端供給閥82也可以構(gòu)造成當(dāng)?shù)诙皇?0內(nèi)的壓力超過泵52的壓力和/或接收再生流體的腔室的壓力時(shí)允許來自第二腔室40的流體在再生事件期間流經(jīng)桿端供給閥82。還可以設(shè)想，桿端供給閥82可以包括另外或不同的閥元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，桿端供給閥82可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或者采用另一種合適的方式致動(dòng)。頭端排出閥84可以配置在流體通路104與流體通路72之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體從液壓缸20的第一腔室38到罐53的流速。頭端排出閥84可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體從第一腔室38流動(dòng)的第一端位置與阻止流體從第一腔室38流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置。可以設(shè)想，頭端排出閥84可以包括另外或不同的閥元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，頭端排出閥84可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或者采用另一種合適的方式致動(dòng)。桿端排出閥86可以配置在流體通路106與流體通路72之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體從液壓缸20的第二腔室40到罐53的流速。桿端排出閥86可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體從第二腔室40流動(dòng)的第一端位置與阻止流體從第二腔室40流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置?？梢栽O(shè)想，桿端排出閥86可以包括另外或不同的閥元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，桿端排出閥86可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或者采用另一種合適的方式致動(dòng)。頭端供給閥88可以配置在流體通路68與通向液壓缸26的第一腔室38的流體通路108之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體進(jìn)入第一腔室38的流速。頭端供給閥88可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體流入第一腔室38的第一端位置與阻止流體從第一腔室38流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置?？梢栽O(shè)想，頭端供給閥88也可以構(gòu)造成當(dāng)?shù)谝磺皇?8內(nèi)的壓力超過泵52的壓力和/或接收再生流體的腔室的壓力時(shí)允許來自第一腔室38的流體在再生事件期間流經(jīng)頭端供給閥88。還可以設(shè)想，頭端供給閥88可以包括另外或不同的元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，頭端供給閥88可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或以另一種合適的方式致動(dòng)。
桿端供給閥90可以配置在流體通路68與通向液壓缸26的第二腔室40的流體通路110之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體進(jìn)入第二腔室40的流速。具體而言，桿端供給閥90可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體流入第二腔室40的第一端位置與阻止流體從第二腔室40流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置?？梢栽O(shè)想，桿端供給閥90也可以構(gòu)造成當(dāng)?shù)诙皇?0內(nèi)的壓力超過泵52的壓力和/或接收再生流體的腔室的壓力時(shí)允許來自第二腔室40的流體在再生事件期間流經(jīng)桿端供給閥90。還可以設(shè)想，桿端供給閥90可以包括另外或不同的閥元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，桿端供給閥90可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或者采用另一種合適的方式致動(dòng)。頭端排出閥92可以配置在流體通路108與流體通路74之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體從液壓缸26的第一腔室38到罐53的流速。具體而言，頭端排出閥92可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體從第一腔室38流動(dòng)的第一端位置與阻止流體從第一腔室38流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置?？梢栽O(shè)想，頭端排出閥92可以包括另外或不同的閥元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，頭端排出閥92可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或者采用另一種合適的方式致動(dòng)。桿端排出閥94可以配置在流體通路110與流體通路74之間，并且構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制器58的流量命令而調(diào)節(jié)加壓流體從液壓缸26的第二腔室40到罐53的流速。桿端排出閥94可以包括可變位置、彈簧偏壓的閥元件，例如提升閥或閥芯元件，該閥元件采用電磁方式致動(dòng)并且構(gòu)造成移動(dòng)到允許流體從第二腔室40流動(dòng)的第一端位置與阻止流體從第二腔室40流動(dòng)的第二端位置之間的任何位置?？梢栽O(shè)想，桿端排出閥94可以包括另外或不同的閥元件，諸如固定位置閥元件或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它閥元件。也可以設(shè)想，桿端排出閥94可以替換地被液壓致動(dòng)、機(jī)械致動(dòng)、氣動(dòng)致動(dòng)或者采用另一種合適的方式致動(dòng)。泵52可以具有可變排量并且采用負(fù)荷感測(cè)方式控制，以從罐53抽吸流體并且向閥裝置54、56排放處于規(guī)定的升高的壓力下的流體。亦即，泵52可以包括行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)96，例如旋轉(zhuǎn)斜盤或溢流閥，基于液壓控制系統(tǒng)48的感測(cè)到的負(fù)荷而液力-機(jī)械地調(diào)節(jié)該行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置，從而改變泵52的輸出(例如，排放速度)。泵52的排量可以從基本上沒有流體從泵52排放的零排量位置被調(diào)節(jié)到以最高速度從泵52排放流體的最大排量位置。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)荷感測(cè)通路(未示出)可以將壓力信號(hào)引向行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)96，并且行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)96的位置可以基于該信號(hào)的值(即基于通路內(nèi)的信號(hào)流體的壓力)而改變，以增加或減少泵52的輸出并從而維持指定的壓力。泵52可以由例如副軸、帶或采用另一種合適的方式可驅(qū)動(dòng)地連接到機(jī)器10的原動(dòng)機(jī)16。替換地，泵52可以經(jīng)由變矩器、齒輪箱、電路或者采用本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它方式間接地連接到原動(dòng)機(jī)16。罐53可以構(gòu)成構(gòu)造用于保持流體供給的儲(chǔ)器。流體可以包括例如專用液壓油、發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油、變速器潤滑油或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它流體。機(jī)器10內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)液壓回路可以從罐53抽吸流體并使流體返回罐53。還可以設(shè)想，如果需要的話，液壓控制系統(tǒng) 48可以連接到多個(gè)單獨(dú)的流體罐?？刂破?8可以體現(xiàn)為單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，所述微處理器包括用于尤其基于來自機(jī)器10的操作員的輸入和/或一個(gè)或多個(gè)感測(cè)到的操作參數(shù)而控制閥裝置54、56的構(gòu)件。許多商售微處理器能構(gòu)造成執(zhí)行控制器58的功能。應(yīng)理解,控制器58可以易于在能夠控制許多機(jī)器功能的通用機(jī)器微處理器中體現(xiàn)?？刂破?8可以包括存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)設(shè)備、處理器、以及用于運(yùn)行應(yīng)用的任何其它構(gòu)件。各種其它電路可以與控制器58相關(guān)，諸如供電電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、螺線管驅(qū)動(dòng)器電路和其它類型的電路?？刂破?8可以經(jīng)由位于機(jī)器10的操作臺(tái)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)接口裝置98接收與機(jī)器10的期望移動(dòng)相關(guān)的操作員輸入。接口裝置98可以例如體現(xiàn)為靠近機(jī)載操作員座椅定位(如果機(jī)器10由機(jī)載操作員直接控制)或位于脫離機(jī)器10的遠(yuǎn)程站點(diǎn)內(nèi)的單軸或多軸操縱桿、杠桿、或其它公知的接口裝置。各接口裝置98可以是可移動(dòng)通過從中性位置到最大位移位置以生成指示由液壓缸20、26所致的工作工具14期望速率——例如工作工具14的期望提升速率和傾斜速率——的相應(yīng)位移信號(hào)的比例型裝置。期望的提升速率和傾斜速率信號(hào)可以由相同或不同的接口裝置98獨(dú)立地或同時(shí)生成，并且被引向控制器58以進(jìn)行進(jìn)一步處理。在一些實(shí)施例中，模式按鈕99或其它類似的啟動(dòng)構(gòu)件可以與接口裝置98相關(guān)并由機(jī)器10的操作員用于啟動(dòng)機(jī)器在特定模式下的操作。例如，模式按鈕99可以位于用于請(qǐng)求特定的提升速率和/或傾斜速率的同一個(gè)操作員接口裝置98上，并且由操作員選擇性地啟動(dòng)，以施行固定工作工具提升與傾斜之間的關(guān)系以便在提升期間減輕操作員所需的傾斜調(diào)節(jié)的操作模式。這種固定關(guān)系操作模式通常稱為平行提升(parallel lift，平行升降)，并且用于在提升期間維持工作工具14相對(duì)于地面18的特定角度而不需要操作員同時(shí)糾正自然發(fā)生的工作工具傾斜。與接口裝置98相關(guān)的同一個(gè)或另一個(gè)按鈕可以由操作員用于設(shè)定在平行提升期間維持的特定角度。例如，操作員可以使工作工具14移動(dòng)到期望定向，然后啟動(dòng)模式按鈕99以指示當(dāng)前定向是期望定向。在下文的章節(jié)中將更詳細(xì)地描述平行提升。
與接口裝置信號(hào)、對(duì)應(yīng)的期望工作工具速率、相關(guān)的流速、閥元件位置、系統(tǒng)壓力、操作模式和/或液壓控制系統(tǒng)48的其它特性有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)脈譜圖可以存儲(chǔ)在控制器58的存儲(chǔ)器中。這些脈譜圖中的每個(gè)脈譜圖均可采用表格、曲線圖和/或方程式形式?？刂破?8可以構(gòu)造成允許操作員直接修改這些脈譜圖和/或從存儲(chǔ)在控制器58的存儲(chǔ)器中的可用關(guān)系脈譜圖選擇指定脈譜圖以實(shí)現(xiàn)液壓缸20、26的致動(dòng)。也可以設(shè)想，如果需要的話，可以由控制器58基于感測(cè)或確定的機(jī)器操作模式而自動(dòng)選擇使用的脈譜圖。控制器58可以構(gòu)造成接收來自接口裝置98的輸入并且響應(yīng)于該輸入并基于上述關(guān)系脈譜圖而命令閥裝置54、56的操作。具體而言，控制器58可以接收指示期望的工作工具提升/傾斜速率和操作模式的接口裝置信號(hào)，并且參照存儲(chǔ)在控制器58的存儲(chǔ)器中的所選擇的和/或修改后的關(guān)系脈譜圖來為閥裝置54、56內(nèi)的適當(dāng)供給和/或排出元件確定期望流速。然后能命令適當(dāng)供給和排出元件的期望流速，以使液壓缸20、26內(nèi)的特定腔室以與所選擇的操作模式中的期望的工作工具速率相對(duì)應(yīng)的速率來填充。控制器58在平行提升期間可以至少部分依賴于來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的信息。該信息可以包括例如與提升速率和工作工具14相對(duì)于地面18的定向有關(guān)的感測(cè)信息。在 所公開的實(shí)施例中，經(jīng)由與液壓缸20相關(guān)的速率傳感器103提供提升速率信息，而經(jīng)由與液壓缸26相關(guān)的位置傳感器102提供定向信息。傳感器102、103均可以體現(xiàn)為與嵌埋在不同液壓缸20、26的活塞組件36內(nèi)的磁體(未示出)相關(guān)的磁性拾音型傳感器(magneticpickup type sensor)。在這種構(gòu)造中，傳感器102、103均可以構(gòu)造成通過監(jiān)控磁體的相對(duì)位置而檢測(cè)對(duì)應(yīng)的液壓缸20、26的伸出位置，并且生成引向控制器58以進(jìn)行進(jìn)一步處理的相應(yīng)位置信號(hào)?？梢栽O(shè)想，傳感器102、103可以替換地體現(xiàn)為其它類型的傳感器，諸如與液壓缸20、26內(nèi)部的波導(dǎo)(未出)相關(guān)的磁致伸縮型傳感器、與從外部安裝在液壓缸20、26上的電纜(未不出)相關(guān)的電纜型傳感器、從內(nèi)部或外部安裝的光學(xué)傳感器、與可由液壓缸20、26樞轉(zhuǎn)的接頭相關(guān)的回轉(zhuǎn)式傳感器、或本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何其它類型的傳感器。從由傳感器102、103生成的位置信號(hào)并基于液壓缸20、26和連桿系統(tǒng)12的已知幾何形狀和/或動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)，控制器58可以構(gòu)造成計(jì)算工作工具14相對(duì)于主體32和/或地面18的提升速率和定向。該信息然后可以由控制器58在平行提升期間利用，正如下文將更詳細(xì)地描述的。控制器58在對(duì)閥裝置54、56的控制期間也可以依賴于壓力信息。液壓控制系統(tǒng)48的壓力可以經(jīng)由壓力傳感器105直接或者間接測(cè)量。壓力傳感器105可以體現(xiàn)為構(gòu)造成生成指示液壓控制系統(tǒng)48的壓力的信號(hào)。例如，壓力傳感器105可以是構(gòu)造成生成與由與傳感器元件連通的流體對(duì)相關(guān)的傳感器元件的壓縮成比例的信號(hào)的應(yīng)變儀型(straingauge-type)、電容型或壓電型壓縮傳感器。由壓力傳感器105生成的信號(hào)可以被引向控制器58以進(jìn)行進(jìn)一步處理。圖3示出了由控制器58在平行提升期間執(zhí)行的示例性操作。將在下文的章節(jié)中更詳細(xì)地論述圖3，以進(jìn)一步說明所公開的概念。工業(yè)適用件所公開的液壓控制系統(tǒng)可以適用于具有工作工具的任何機(jī)器，其中希望在工作工具的提升期間維持工作工具的規(guī)定定向。所公開的液壓控制系統(tǒng)可以用于選擇性地實(shí)現(xiàn)固定關(guān)系操作模式——也稱為平行提升，該操作模式提供了在較少或沒有操作員介入的情況下維持工作工具定向的能力?，F(xiàn)將說明液壓控制系統(tǒng)48的操作。在機(jī)器10操作期間，機(jī)器操作員可以操縱接口裝置98，以請(qǐng)求工作工具14的相應(yīng)的提升和傾斜移動(dòng)。例如，操作員可以沿前/后方向移動(dòng)接口裝置98，以分別請(qǐng)求工作工具14在重力作用下朝地面18向下(即下降)的提升以及克服重力遠(yuǎn)離地面18向上的提升。操作員也可以沿左/右方向移動(dòng)接口裝置98，以分別請(qǐng)求工作工具14的后傾(即裝料)和工作工具14的前傾(即卸料)。接口裝置98在前/后和左/右方向上的位移位置可以與操作員所希望的工作工具14的提升速率和傾斜速率有關(guān)。接口裝置98可以生成操作員所希望的工作工具14在操縱期間的提升速率和傾斜速率的第一和第二速率信號(hào)，并且將這些速率信號(hào)引向控制器58以進(jìn)行進(jìn)一步處理。通常，當(dāng)與向上提升和裝料相關(guān)時(shí)，第一和第二速率信號(hào)可以是正信號(hào)，而當(dāng)與下降和卸料相關(guān)時(shí)，第一和第二速率信號(hào)可以是負(fù)信號(hào)。操作員也可以經(jīng)由位于接口裝置98上的模式按鈕99來選擇施行平行提升和/或指定期望的工作工具角度。指示對(duì)啟動(dòng)平行提升的期望和/或指示在提升期間要維持的期望的工作工具角度的第三信號(hào)可以由模式按鈕99生成并且被引向控制器58以進(jìn)行進(jìn)一步處理?？梢栽O(shè)想，如果需要的話，可采用與經(jīng)由模式按鈕99不同的方式來觸發(fā)平行提升 的施行和/或指定期望的工作工具角度。例如，當(dāng)不存在期望傾斜速率信號(hào)(即，當(dāng)操作員未請(qǐng)求過工作工具14的傾斜時(shí))或者當(dāng)操作員已請(qǐng)求的期望傾斜速率小于臨界量(例如，小于在提升期間使工作工具14維持在期望角度所需的傾斜速率)時(shí)，可以在工作工具提升期間的任何時(shí)間自動(dòng)觸發(fā)平行提升的施行。在此示例中，工作工具14在操作員經(jīng)由接口裝置98請(qǐng)求提升時(shí)的當(dāng)前角度可以是在平行提升期間由控制器58自動(dòng)維持的期望角度。在另一個(gè)實(shí)施例中，平行提升可以在工作工具14于提升期間定位在指定的傾角范圍內(nèi)或進(jìn)入該范圍的任何時(shí)間被自動(dòng)觸發(fā)。指定的傾角范圍可以定義為在工具工作14的特定表面——例如工作工具14的基本上平坦的底部表面112——與機(jī)器10的大體水平的平面一諸如圖I中示出為通過機(jī)器牽引裝置116的中心的平面114—之間測(cè)出的角度范圍。在所公開的實(shí)施例中，用來自動(dòng)觸發(fā)平行提升的指定角度范圍可以是表面112與平面114之間的約+ / - 20°至30°。在此實(shí)施例中，在平行提升期間應(yīng)該維持的工作工具14的角度可以是工作工具14在提升期間在它進(jìn)入指定的角度范圍時(shí)的角度，或替換地在請(qǐng)求提升并且啟動(dòng)平行提升時(shí)工作工具14在指定的角度范圍內(nèi)的當(dāng)前角度。可以設(shè)想，如果需要的話，可以利用其它確定操作員希望施行平行提升和期望的工作工具14的角度的方式。在機(jī)器10操作期間，控制器58可以經(jīng)由接口裝置98接收操作員輸入(例如與期望的工作工具速率、模式啟動(dòng)、和/或期望的工作工具角度有關(guān)的信號(hào))，并且經(jīng)由傳感器102、103和105接收位置、速率和壓力信息(步驟300)?；诓僮鲉T和感測(cè)輸入，控制器58可以使用上述任何方法來判斷是否希望工作工具14的平行提升。當(dāng)控制器58判斷機(jī)器10的操作員不希望平行提升時(shí)(步驟305 :否)，控制器58可以采用常規(guī)方式確定并命令產(chǎn)生操作員期望的工作工具速率的對(duì)應(yīng)于操作員輸入的流速(步驟310)。然而，如果在步驟305，控制器58判斷操作員希望平行提升(步驟305 :是)，則控制器58然后可以判斷在提升期間應(yīng)該維持多大的工作工具14的期望角度(步驟315)。如上所述，期望的工作工具角度可以通過操作員對(duì)模式按鈕99的操縱而被手動(dòng)(或采用另一種手動(dòng)方式)限定，或者，替換地，通過工作工具14在平行提升開始時(shí)的定向(例如工作工具14在對(duì)平行提升指定的角度范圍內(nèi)的定向)而被自動(dòng)限定。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器58可以構(gòu)造成使在平行提升期間應(yīng)該維持的工作工具14的期望角度在裝料方向上偏離(步驟320)。在所公開的實(shí)施例中，傾角偏離可以是可變的并且基于從啟動(dòng)平行提升以來(例如從獲得在平行提升期間要維持的期望角度以來)所施行的提升或傾斜量而改變。例如，當(dāng)首先啟動(dòng)平行提升時(shí)，傾角偏離可以是約零度，并且在工作工具14被提升一定量(例如約400mm)和/或以特定角度傾斜時(shí)在裝料方向上線性地增大至約1°。通過使工作工具14的期望傾角在裝料方向上偏離，可以適應(yīng)與平行提升的施行相關(guān)的誤差而不允許工作工具14錯(cuò)誤地卸載物料。亦即，使工作工具14略微多于所需地裝料優(yōu)于允許工作工具14錯(cuò)誤地卸載物料，并且傾角偏離可以提供這種功能。步驟320可以是可選的，并且如果需要的話可以省略?？刂破?8可以采用至少三種不同方式來確定在提升期間使工作工具14維持在期望的傾角所需的傾斜速率。具體而言，控制器58可以僅根據(jù)如經(jīng)由傳感器103接收的工作 工具14的實(shí)際提升速率(步驟330)、根據(jù)如經(jīng)由接口裝置98接收的實(shí)際提升速率和期望提升速率中的較大者(步驟350 )、或者僅根據(jù)期望提升速率(步驟345 )而確定傾斜速率?？刂破?8在建立哪一種方式來確定工作工具14的期望傾斜速率時(shí)尤其可以考慮液壓缸20的失速(停頓)狀態(tài)和液壓缸20所分配的工作工具14的提升方向。具體而言，在步驟315完成之后，且在一些實(shí)施例中還在可選的步驟320完成之后，控制器58可以判斷缸20是否已失速并且基于該判斷而選擇性地實(shí)現(xiàn)傾斜速率計(jì)算。一個(gè)失速指示可以與接近最大系統(tǒng)壓力的泵52的排放壓力(如由傳感器105檢測(cè))相關(guān)。缸20的速率(如經(jīng)由傳感器102檢測(cè))可以單獨(dú)或連同系統(tǒng)壓力一起提供另一個(gè)失速指示(例如，當(dāng)缸20具有零速率但被提供加壓到最大壓力的流體時(shí)，可以認(rèn)為缸20已經(jīng)失速)?？梢栽O(shè)想，如果需要的話，也可以采用其它確定失速的方法。當(dāng)控制器58判斷缸20正經(jīng)歷失速時(shí)(步驟325 :是)，控制可以轉(zhuǎn)入步驟330—其中控制器58利用上述第一選擇項(xiàng)計(jì)算平行提升所需的傾斜速率。這種狀況下僅利用實(shí)際提升速率來確定所需的傾斜速率的原因在于，液壓缸20的失速狀態(tài)可能引起期望提升速率與實(shí)際提升速率之間的差別(即，在缸失速期間，期望提升速率將為非零，但實(shí)際提升速率可能約為零)，并且僅可以通過使用實(shí)際傾斜速率來實(shí)現(xiàn)傾斜控制的精度。如果未檢測(cè)到失速(步驟325 :否)，則控制可以改為轉(zhuǎn)入步驟335——其中提升方向可能對(duì)傾斜速率計(jì)算有影響。在步驟335，控制器58可以判斷操作員在平行提升期間所請(qǐng)求的提升方向是與重力一致還是與重力相反(步驟335)。如果操作員在平行提升期間所請(qǐng)求的提升方向遠(yuǎn)離地面18向上并且與重力相反(如在一個(gè)示例中由正期望提升速率信號(hào)或接口裝置98的向后傾斜移動(dòng)表明)，則控制器58可以根據(jù)期望提升速率而確定在提升期間維持工作工具14的期望角度所需的對(duì)應(yīng)的傾斜速率(即，控制可以繼續(xù)進(jìn)行至步驟345)。然而，如果在步驟335判斷操作員在平行提升期間所請(qǐng)求的提升方向是朝向地面18向下(如在一個(gè)示例中由負(fù)期望提升速率信號(hào)或接口裝置98的向前傾斜移動(dòng)表明)，則控制器58可以在選擇使用何種方法來確定該對(duì)應(yīng)的所需傾斜速率之前首先確定期望提升速率的量級(jí)。具體而言，控制器58可以在判斷是轉(zhuǎn)入步驟345還是轉(zhuǎn)入步驟350之前首先判斷期望提升速率是否約為零(即，在零閾值內(nèi))(步驟340)。如果在步驟340控制器58判斷期望提升速率約為零(步驟340 :是)，則控制可以轉(zhuǎn)入步驟345，其中可以根據(jù)期望提升速率而確定對(duì)應(yīng)的所需傾斜速率。為何當(dāng)期望提升速率約為零時(shí)可以單獨(dú)使用期望提升速率來確定在平行提升期間對(duì)應(yīng)的傾斜速率的一個(gè)原因在于，可能存在各種狀況，尤其是其中由傳感器103/控制器58執(zhí)行的實(shí)際提升速率測(cè)量和/或液壓缸20的響應(yīng)發(fā)生顯著延遲的機(jī)器應(yīng)用。在這些狀況中，由于時(shí)間延遲，如由接口裝置98提供的期望提升速率可能約為零，但如由傳感器103測(cè)量的實(shí)際提升速率可能滯后并且大得多。如果在這種狀況下使用實(shí)際提升速率來確定工作工具14的隨后傾斜速率，則可能導(dǎo)致工作工具14在工作工具14不應(yīng)該再提升或傾斜時(shí)傾斜。然而，如果在步驟340控制器58判斷期望提升速率不是約為零，則控制器58可代之以根據(jù)期望提升速率和實(shí)際提升速率中較大的一者而確定對(duì)應(yīng)的所需傾斜速率。在通過重力的提升移動(dòng)期間可以使用期望提升速率或?qū)嶋H提升速率中較大的一者(與一直使用期望的提升速率相對(duì)而言)的原因在于，工作工具14在被作用重力時(shí)(例如在超速(overrunning)狀況下)可能實(shí)際上移動(dòng)得比期望提升速率快。這種狀況下，根據(jù)期望提升速率而確定所需傾斜速率可能引起導(dǎo)致工作工具14以不希望的角度不正確地定位的不準(zhǔn)確的傾斜速率(即過慢的速率)。
在上述步驟330、345或350中的任何一個(gè)步驟中，控制器58用于確定在平行提升期間維持工作工具14的期望角度所需的傾斜速率的功能可以是比例縮放(scaling)功能。具體而言，控制器58可以構(gòu)造成比例遞減合適的提升速率(與失速狀態(tài)、提升速率量級(jí)和提升方向相應(yīng)的實(shí)際提升速率或期望提升速率)，以確定在工作工具14的平行提升期間被用作正饋控制項(xiàng)的所需傾斜速率。在一個(gè)實(shí)施例中，用于比例遞減提升速率的比例縮放系數(shù)可以是所使用的固定系數(shù)，而不論傾斜方向、角度或速率如何。在另一個(gè)實(shí)施例中，比例縮放系數(shù)可以變化并且至少部分取決于工作工具14的傾斜方向、角度和/或速率。例如，當(dāng)需要工作工具14在提升期間裝料以在提升期間維持期望的工作工具角度時(shí)，可以利用第一比例縮放系數(shù)來確定對(duì)應(yīng)的傾斜速率，并且當(dāng)需要工作工具14在提升期間卸料時(shí)，可以利用不同于第一比例縮放系數(shù)(例如小于第一比例縮放系數(shù))的第二比例縮放系數(shù)來確定對(duì)應(yīng)的傾斜速率。在裝料和卸料期間使用的比例縮放系數(shù)的差異可以幫助適應(yīng)頭端和桿端缸幾何形狀的內(nèi)部差異和/或重力的影響以及對(duì)工作工具14的傾斜速率的其它不受控的影響?？梢栽O(shè)想，如果需要的話，可以使用其它比例縮放系數(shù)策略。用于確定所需傾斜速率的指定比例縮放系數(shù)可以取決于機(jī)器、工作工具和/或連桿系統(tǒng)，并且基于已知的動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)。亦即，對(duì)于給定的機(jī)器/工具/連桿構(gòu)造，可以獲知特定機(jī)器的工作工具14的定向在提升期間自然改變的方式。因此，可以基于已知的動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)來計(jì)算提升-傾斜比例縮放系數(shù)，以使得工作工具14的定向在工作工具14的平行提升期間保持大致相同(即，成操作員希望的角度)。比例縮放系數(shù)可以采用系數(shù)值、方程式、算法和/或脈譜圖的形式提供給控制器58，控制器58然后可以利用它們來為任何給定的提升速率確定比例縮放后的傾斜速率。在比例縮放提升速率(實(shí)際速率或期望速率)以確定在平行提升期間被用作正饋控制項(xiàng)的所需傾斜速率之后，控制器58可以將對(duì)應(yīng)于期望提升和傾斜速率的命令引向?qū)?yīng)的提升閥裝置54和傾斜閥裝置56，以使液壓缸20、26移動(dòng)(步驟 355)。由于機(jī)器間差異、機(jī)器老化和磨損、機(jī)器損壞和控制器58所產(chǎn)生的影響小的其它因素，在機(jī)器10的平行提升操作期間可能出現(xiàn)大于能夠通過傾斜偏離適應(yīng)的定向誤差。亦即，比例縮放后的傾斜速率可能不會(huì)在提升期間始終成功地使工作工具14維持在期望定向上。因此，在一些實(shí)施例中，控制器58也可以利用來自傳感器102、103的反饋來解決和/或修正誤差。具體而言，控制器58可以從傳感器102和/或103接收工作工具14的實(shí)際傾角(即接收實(shí)際傾角的指示)，并且連續(xù)地或者選擇性地將實(shí)際傾角與期望傾角進(jìn)行比較，并且判斷比例縮放系數(shù)在操作員請(qǐng)求的提升期間是否成功地使工作工具14維持在期望的傾角(步驟365)。如果比例縮放系數(shù)和相關(guān)的傾斜速率未在提升期間成功地維持期望工作工具定向(步驟350 :否)(即，如果差異大于臨界量)，則控制器58可以構(gòu)造成相應(yīng)選擇性地調(diào)節(jié)比例縮放系數(shù)和/或所命令的傾斜速率(步驟370)。控制可以循環(huán)通過步驟365和370直到定向誤差已被充分減小。在一些實(shí)施例中，如果需要的話，控制器58也可以構(gòu)造成隨著時(shí)間推移而對(duì)比例縮放系數(shù)進(jìn)行遞增調(diào)節(jié)，所述遞增調(diào)節(jié)能被保存并且每當(dāng)步驟365的比較完成且確定誤差之后用于未來的平行提升操作中，從而提高未來工作工具定向精度。在步驟370成功完成之后，控制可以返回步驟300。在一些機(jī)器應(yīng)用中的平行提升操作期間，由于連桿系統(tǒng)12的特定構(gòu)造，工作工具14的傾斜在沿單一方向的提升期間可能需要在裝料與卸料之間過渡，以便維持期望角度。亦即，對(duì)于特定機(jī)器連桿構(gòu)造，當(dāng)工作工具14正沿一個(gè)方向提升時(shí)，控制器58可以判斷首 先需要裝料以維持工作工具14的期望角度。然而，在提升一段時(shí)間之后，當(dāng)工作工具14接近運(yùn)動(dòng)圓弧中的特定點(diǎn)例如頂點(diǎn)時(shí)，控制器58可以判斷隨后需要卸料以在繼續(xù)提升期間維持期望角度。這種狀況下，當(dāng)控制器58在平行提升期間在工作工具14的裝料和卸料控制之間過渡時(shí)(即，當(dāng)接近特定點(diǎn)時(shí))，控制器58可以構(gòu)造成命令傾斜閥裝置56在包圍過渡點(diǎn)的一段提升時(shí)間停止計(jì)量流體(即，控制器58可以施行死區(qū)(deadband))。這種死區(qū)可以幫助減小傾斜控制在過渡期間的不穩(wěn)定性。在一個(gè)示例中，上述死區(qū)可以在與工作工具14的裝料與卸料之間的過渡不相關(guān)的其它時(shí)間適用。具體而言，控制器58可以構(gòu)造成當(dāng)操作員啟動(dòng)的提升命令引起很小的傾角變化時(shí)選擇性地命令提升閥裝置56停止計(jì)量供給流體。雖然這通常發(fā)生在裝料與卸料之間的過渡點(diǎn)，但這也可以例如發(fā)生在剛剛啟動(dòng)提升之時(shí)和/或以很慢的速度命令提升之時(shí)。在另一個(gè)示例中，代替上述死區(qū)或除上述死區(qū)外，控制器58可以啟動(dòng)容許誤差的死區(qū)。具體而言，控制器58可以構(gòu)造成當(dāng)期望傾角與實(shí)際傾角之間的誤差變成大于臨界量時(shí)基于來自傳感器102、103的反饋而僅調(diào)節(jié)被引向傾斜閥裝置56的速率命令。當(dāng)這種誤差小于臨界量時(shí)，控制器58可以僅利用正饋控制(即僅基于比例縮放后的提升速率的控制)。而且，一旦已超過臨界誤差量，控制器58便可以利用正饋控制和反饋控制兩者，直到該誤差量減小到約零。在一些實(shí)施例中，臨界誤差量可以變化并且基于例如正饋控制項(xiàng)的符號(hào)(即基于工作工具14是卸料還是裝料)。在一些應(yīng)用中，可以在平行提升期間對(duì)特定機(jī)器10的液壓控制系統(tǒng)48進(jìn)行流量限制。亦即，對(duì)加壓流體的需求可能超過泵52的供給速度。在正平行提升(即在固定關(guān)系操作模式下遠(yuǎn)離地面18提升)期間，壓力補(bǔ)償閥78可以用于向提升閥裝置54和傾斜閥裝置56中的每一者比例計(jì)量地(ratiometrically)分配(即基于提升閥裝置54和傾斜閥裝置56的流動(dòng)面積而分配)來自泵52的被限制流量的加壓流體(即，壓力補(bǔ)償閥78可以用于以基于壓力和流動(dòng)面積的比例的量而限制通向提升閥裝置和傾斜閥裝置中的每一者的流量)。因此，即使機(jī)器10被限制流量，也可以在正平行提升期間使工作工具14維持在期望角度，不過提升和傾斜兩者均可能發(fā)生得比通常慢。然而，在當(dāng)機(jī)器10被限制流量時(shí)的負(fù)平行提升期間(即在通過重力朝向地面18提升期間)，控制器58可能需要修改被引向提升閥裝置54和/或傾斜閥裝置56的速率命令，以幫助確保通過不足的流體供給來使工作工具14維持在期望角度。具體而言，控制器58可以構(gòu)造成在限制流量的負(fù)平行提升期間選擇性地減小引向提升閥裝置54的速率命令和/或增大引向提升閥裝置56的速率命令。弓丨向提升閥裝置54的速率命令的減小可以獲得一些由傾斜閥裝置56使用的流量，而重力對(duì)提升速度的影響可以彌補(bǔ)提升流量的減小。因此，所述減小可以是與傾斜閥裝置56使工作工具14維持在期望的傾角所需的量有關(guān)的量。引向傾斜閥裝置56的增加的速率命令可以結(jié)合壓力補(bǔ)償閥78的流量分配功能引起一些本來用于提升閥裝置54的流量轉(zhuǎn)移到傾斜閥裝置56?？刂破?8可以基于各種輸入而終止平行提升操作。例如，控制器58基于經(jīng)由模式按鈕99接收的操作員輸入而終止平行提升(例如，當(dāng)操作員在平行提升期間操縱模式按鈕99時(shí))。在另一個(gè)示例中，當(dāng)操作員經(jīng)由接口裝置98請(qǐng)求約為零的期望提升速率時(shí)(SP，當(dāng)操作員停止操縱接口裝置98時(shí))或請(qǐng)求期望傾斜速率時(shí)，可以終止平行提升。在又一個(gè) 示例中，當(dāng)工作工具14的傾角與如經(jīng)由傳感器102提供的指定為在平行提升期間使用的角度范圍偏離時(shí)(例如，當(dāng)工作工具14的表面112相對(duì)于平面114接近或超過約+/-30°時(shí))，控制器58可以結(jié)束平行提升。在最后一個(gè)示例中，當(dāng)不可能物理地施行平行提升時(shí)，諸如當(dāng)缸20、26中的一者接近或達(dá)到行程末端位置或者達(dá)到另一種物理極限時(shí)，控制器58可以終止平行提升。其它導(dǎo)致平行提升終止的輸入也是可能的。控制器58可以采用逐漸的方式終止平行提升操作。具體而言，當(dāng)在平行提升期間模式按鈕99被壓下時(shí)，當(dāng)期望提升速度達(dá)到約零時(shí)(即，當(dāng)操作員停止操縱接口裝置98時(shí))，當(dāng)從操作員接收期望傾斜速率時(shí)，當(dāng)傾角接近或超過約+/-30°時(shí),和/或當(dāng)缸20、26中的一者接近或達(dá)到行程末端位置時(shí)，控制器58可以逐漸減少對(duì)傾斜速率的自動(dòng)控制，從而使工作工具14的傾斜移動(dòng)逐漸過渡到零傾斜速率(在模式按鈕99被按壓或超過指定的角度范圍的示例中)或操作員控制的傾斜速率(在操作員請(qǐng)求傾斜速率的示例中)，并且避免可能引起工作工具14內(nèi)的物料移位或溢出的突然的傾斜速率變化。例如，當(dāng)操作員操縱操作員接口裝置98以命令期望傾斜速率時(shí)，控制器58可以基于來自傳感器102、103的反饋而立即停止命令傾斜閥裝置56。此外，隨著期望傾斜速率增大，可以減小控制器58所利用的正饋控制項(xiàng)，直到引向傾斜閥裝置56的速率命令完全取決于操作員輸入。在一個(gè)示例中，控制器58可以不開始減小正饋控制項(xiàng)，直到來自接口裝置98的速率信號(hào)指示至少為臨界量的期望速率，例如最大速率的約50%?？梢栽O(shè)想，可以如希望的那樣采用線性或曲線方式并且基于存儲(chǔ)在控制器58的存儲(chǔ)器內(nèi)的方程式和/或脈譜圖而施行正饋控制項(xiàng)的逐漸撤除。在對(duì)平行提升操作利用指定的角度范圍的示例中和/或在液壓缸20、26中的一者達(dá)到其行程末端位置的示例中，隨著接近指定范圍的端點(diǎn)和/或行程末端位置，可以停用反饋控制并且使正饋控制逐漸撤除到約零。類似地，當(dāng)控制器58檢測(cè)到故障狀態(tài)時(shí)，可以立即清除反饋控制，并且在設(shè)定的時(shí)間段使提升和傾斜兩種移動(dòng)逐漸減小到零，以減少工具移動(dòng)不穩(wěn)定性。在提升速率和傾斜速率的這種基于時(shí)間的逐漸減小期間，仍可以將傾斜速率確定為減小的提升速率的縮放比例，從而可以維持工作工具14的平行移動(dòng)。一些狀況下，當(dāng)平行提升提早終止時(shí)，針對(duì)平行提升所利用的期望工作工具傾角可以改變。具體而言，在終止時(shí)，實(shí)際傾角可以不等于操作員本來期望的傾角。這種狀況下，當(dāng)平行提升已終止時(shí)，當(dāng)前傾角可能變成在隨后的操縱中在再次施行平行提升時(shí)使用的期望傾角。所公開的液壓控制系統(tǒng)48可以提供在提升操作期間維持期望的工作工具角度的應(yīng)答和精確的方式。具體而言，由于可以比例減小期望提升速率以產(chǎn)生應(yīng)該維持期望定向的傾斜速率，所以液壓控制系統(tǒng)48可以是前瞻性的并且不需要在改變(或)調(diào)節(jié)工作工具14的定向之前首先經(jīng)歷不希望的定向。這種功能可以幫助提高工作工具14的定向的精度以及應(yīng)答性。事實(shí)上，由于液壓控制系統(tǒng)48可以具有調(diào)節(jié)在比例縮放期間使用的比例縮放系數(shù)的能力，所以定向的精度可以隨著時(shí)間推移而更進(jìn)一步提聞。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，能夠?qū)λ_的液壓系統(tǒng)做出各種改型和變型。根據(jù)本說明書和對(duì)所公開的液壓系統(tǒng)的實(shí)踐，其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說將顯而易見。例如，盡管將步驟300-370示出和描述為以特定次序發(fā)生，但可以設(shè)想，如果需要的話，可以修改所述步驟的次序。說明書和示例旨在僅被視為示例性的，真實(shí)范圍通過以下權(quán)利要求和它們的等同方案來表示。
權(quán)利要求
1.一種液壓系統(tǒng),包括 構(gòu)造成對(duì)流體進(jìn)行加壓的泵； 提升致動(dòng)器； 提升閥裝置，其構(gòu)造成將來自所述泵的加壓流體計(jì)量供給到所述提升致動(dòng)器內(nèi)，以提升工作工具； 提升傳感器，其與所述提升致動(dòng)器相關(guān)并且構(gòu)造成生成指示所述工作工具的實(shí)際提升速率的第一信號(hào)； 傾斜致動(dòng)器； 傾斜閥裝置，其構(gòu)造成將來自所述泵的加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)，以使所述工作工具傾斜； 至少一個(gè)操作員接口裝置，其可由操作員移動(dòng)，以生成指示所述工作工具的期望提升速率的第二信號(hào)和指示所述工作工具的期望傾斜速率的第三信號(hào)；以及 控制器，其與所述提升閥裝置、所述提升傳感器、所述傾斜閥裝置和所述至少一個(gè)操作員接口裝置通信，所述控制器構(gòu)造成 基于所述第二信號(hào)而命令所述提升閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述提升致動(dòng)器內(nèi)； 基于所述第三信號(hào)而命令所述提升閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)；以及 選擇性地基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)而命令所述傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)并且在提升期間維持所述工作工具的期望傾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成通過比例縮放所述實(shí)際提升速率和所述期望提升速率中較大的一者而確定使得在提升期間使所述工作工具維持在所述期望傾角的傾斜命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于 所述工作工具能夠在遠(yuǎn)離地面的裝料方向和朝向所述地面的卸料方向上傾斜；并且所述控制器構(gòu)造成使所述傾斜命令在所述裝料方向上以與從獲得所述期望傾角以來施行的提升量有關(guān)的量偏離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成 僅在所述第三信號(hào)指示小于臨界量的期望傾斜速率時(shí)在工作工具提升期間將所述傾斜命令的完整值引向所述傾斜閥裝置；并且 當(dāng)所述第三信號(hào)的絕對(duì)值指示所述期望傾斜速率增大而超過所述臨界量時(shí)，逐漸撤除所述傾斜命令。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成當(dāng)所述第二信號(hào)指示約零的期望提升速率時(shí)僅基于所述第二信號(hào)而命令所述傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)并且在提升期間維持所述期望傾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成根據(jù)所述工作工具的提升方向選擇性地基于所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)而命令所述傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造成當(dāng)所述提升方向與重力相反并且所述工作工具能夠移動(dòng)時(shí)，僅基于所述第二信號(hào)而命令所述傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)并且在提升期間維持所述期望傾角；并且 當(dāng)所述提升方向與重力一致時(shí)，僅基于所述第一信號(hào)而命令所述傾斜閥裝置將加壓流體計(jì)量供給到所述傾斜致動(dòng)器內(nèi)并且在提升期間維持所述期望傾角。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，隨著所述提升致動(dòng)器接近行程末端位置，所述控制器進(jìn)一步構(gòu)造成減小基于所述第一信號(hào)的引向所述傾斜閥裝置的命令的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，隨著所述泵的輸出接近最大操作壓力，所述控制器進(jìn)一步構(gòu)造成減小基于所述第二信號(hào)的引向所述傾斜閥裝置的命令的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器進(jìn)一步構(gòu)造成 判斷所述工作工具的傾斜必須在提升期間的特定點(diǎn)切換方向，以便維持所述期望傾角；并且 基于向所述特定點(diǎn)的接近而命令所述傾斜閥裝置停止計(jì)量供給加壓流體。
全文摘要
公開了一種用于提升運(yùn)動(dòng)機(jī)器的工作工具的液壓系統(tǒng)。該液壓系統(tǒng)可以具有泵、提升致動(dòng)器、提升閥裝置、以及構(gòu)造成生成指示實(shí)際提升速率的第一信號(hào)的提升傳感器。該液壓系統(tǒng)還可以具有傾斜致動(dòng)器、傾斜閥裝置、以及至少一個(gè)操作員接口裝置，該操作員接口裝置可移動(dòng)以生成指示期望提升速率的第二信號(hào)和指示期望傾斜速率的第三信號(hào)。該液壓系統(tǒng)還可以具有控制器，該控制器構(gòu)造成基于第二信號(hào)而命令提升閥裝置計(jì)量供給加壓流體，基于第三信號(hào)而命令傾斜閥裝置計(jì)量供給加壓流體，并且選擇性地基于第一信號(hào)和第二信號(hào)而命令傾斜閥裝置計(jì)量供給加壓流體并且在提升期間維持工作工具的期望傾角。
文檔編號(hào)F15B11/02GK102829008SQ20121020658
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者A·R·沙特斯, S·C·巴德, J·T·雷迪, R·E·斯通 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司