用于減少動臂跳動的先導控制機構的制作方法
【專利摘要】一種用于降低動臂(30)的動臂動態(tài)行為、同時提供平衡閥保護的液壓系統(tǒng)(600)和方法，包括液壓致動器(110)、第一和第二平衡閥(300，400)、第一和第二控制閥(700，800)、以及第一和第二阻斷閥(350，450)。凈負載(90)被液壓致動器的第一腔室(116，118)支承，并且液壓致動器的第二腔室(118，116)可以接收來自第二控制閥的波動液壓流體流，以產(chǎn)生抵消動臂上的環(huán)境振動(960)的振動響應(950)。第一阻斷閥防止波動液壓流體流打開第一平衡閥。第一阻斷閥可排放來自第一平衡閥的泄漏物。
【專利說明】用于減少動臂跳動的先導控制機構
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請作為PCT國際專利申請于2014年11月7日提交，并要求享有2013年11月14日 提交的美國專利申請系列號61/904,347的優(yōu)先權，美國專利申請系列號61/904,347的公開 內容通過全文引用的方式并入本文。
【背景技術】
[0003] 各種非公路車輛和公路車輛包括動臂。例如，某些混凝土栗車包括配置為支撐通 道的動臂，通過該通道混凝土從混凝土栗車的基部被栗送到建筑工地上需要混凝土的位 置。這種動臂可能是長而纖細，方便將混凝土栗送到距離混凝土栗車相當遠的距離。此外， 這樣的動臂可以相對較重。動臂的相當大的長度和質量屬性的組合可導致動臂呈現(xiàn)不期望 的動態(tài)行為。在某些配置中的某些動臂中，動臂的自然頻率可以是大約0.3赫茲（即每周期 3.3秒）。在某些配置中的某些動臂中，動臂的自然頻率可小于約1赫茲（即每周期1秒）。在某 些配置中的某些動臂中，動臂的自然頻率的范圍是從約0.1赫茲至約1赫茲（即，每周期10秒 至每周期1秒）。例如，當動臂在不同位置間移動時，致動該動臂的啟動和停止負荷可誘發(fā)振 動（即，振蕩）?？杉ぐl(fā)動臂的其它負荷來源包括在混凝土沿動臂被栗送時混凝土的動量，啟 動和停止混凝土沿動臂的栗送，對抗動臂的風負荷和/或其它雜類負荷。
[0004] 其它具有動臂的車輛包括動臂上可能具有梯子的消防車、動臂帶有水管以將水輸 送到需要位置上的消防車、使用動臂以移動鏟斗的挖掘機、使用動臂在建筑物場所周圍輸 送材料的伸縮臂叉車、可以使用動臂將材料從一個地方移動到另一個地方的起重機等。
[0005] 在某些動臂應用中，包括上面提到的那些，可以使用液壓缸來致動所述動臂。通過 致動液壓缸，動臂可根據(jù)需要展開和縮回，達到動臂的所需位置。在某些應用中，可以使用 平衡閥（counter-balance valve)，以控制液壓缸的致動和/或防止液壓缸發(fā)生非指令的運 動(例如，由部件故障造成）。圖1示出了一種現(xiàn)有技術的系統(tǒng)1〇〇,其包括第一平衡閥300和 第二平衡閥400。平衡閥300控制和/或轉移液壓流體流入和流出系統(tǒng)100的液壓缸110的第 一腔室116。同樣，第二平衡閥400控制和/或轉移液壓流體流流入和流出液壓缸110的第二 腔室118。特別地，平衡閥300的端口 302被連接到液壓缸110的端口 122。同樣，平衡閥400的 端口 402流體連接到液壓缸110的端口 124。如所示，流體管路522將端口 302示意性地連接到 端口 122，且流體管路524將端口 402連接到端口 124。平衡閥300、400通常直接安裝到液壓缸 110。端口 302可直接連接到端口 122，且端口 402可直接連接到端口 124。
[0006] 平衡閥300、400向系統(tǒng)100提供安全保護。特別地，在缸110可發(fā)生移動之前，液壓 壓力必須被施加到平衡閥300、400兩者。施加到平衡閥300、400中的一個的液壓壓力被輸送 到液壓缸110的端口 122、124中相應的一個，從而促使液壓缸110的活塞120移動。施加到平 衡閥400、300中的另一個的液壓壓力允許液壓流體流出液壓缸110的端口 124、122中的另一 個。通過要求平衡閥300、400上的液壓壓力對應于正在釋放液壓流體的端口 122、124,供給 或接收來自液壓缸110的液壓流體的液壓管路、閥、栗等的故障將不會導致液壓缸110的非 指令運動。
[0007] 現(xiàn)在轉到圖1，系統(tǒng)100將被詳細說明。如所示，四通三位液壓控制閥200被用于控 制液壓缸110。控制閥200包括閥芯220，其可被定位在第一構型222，第二構型224，或第三構 型226。如圖1所示，閥芯220處于第一構型222。在第一構型222中，來自供給管路502的液壓 流體被從控制閥200的端口 212輸送到控制閥200的端口 202，并最終到液壓缸110的端口 122 和腔室116。液壓缸110從而被推動以延伸，并且在液壓缸110的腔室118內的液壓流體被推 出缸110的端口 124外。通過進入控制閥200的端口 204和排出控制閥200的端口 214進入返回 管路504,液壓流體離開端口 124返回至液壓儲箱。在某些實施例中，供給管路502提供恒定 或接近恒定供給壓力下的液壓流體。在某些實施例中，返回管路504接收恒定或接近恒定返 回壓力下的液壓流體。
[0008] 當閥芯220被定位在第二構型224時，在端口 202和端口 212、214之間的液壓流體流 動和在端口 204和端口 212、214之間的液壓流體流動被有效的停止。到達或來自缸110的液 壓流體流動被有效的停止。因此，當閥芯220被定位在第二構型224時，液壓缸110基本保持 靜止。
[0009] 當閥芯220被定位在第三構型226時，來自供給管路502的液壓流體流進入經(jīng)過端 口 212并流出經(jīng)過閥200的端口 204。液壓流體流最終被輸送到液壓缸110的端口 124和腔室 118，從而推動缸110縮回。當液壓流體壓力施加到腔室118時，腔室116內的液壓流體被推動 通過端口 122排出。排出端口 122的液壓流體進入閥200的端口 202，并排出端口 214，并由此 返回到液壓儲箱。操作員和/或控制系統(tǒng)可根據(jù)需要移動閥芯220,并且由此實現(xiàn)液壓缸110 的伸長、回縮、和/或鎖定。
[0010] 現(xiàn)在更詳細地討論當液壓缸110延伸時平衡閥300、400的功能。在閥200的閥芯220 位于第一構型222時，來自供給管路502的液壓流體壓力加壓液壓管路512。液壓管路512連 接在控制閥200的端口 202、平衡閥300的端口 304和平衡閥400的端口 406之間。施加到平衡 閥300的端口 304的液壓流體壓力流經(jīng)平衡閥300的閥芯310并經(jīng)過平衡閥300的止回閥320， 并因此從端口 304經(jīng)過平衡閥300的通道322流到端口 302。液壓流體壓力進一步流經(jīng)端口 122并進入腔室116(即，量入(meter-in)腔室）。施加到平衡閥400的端口406的壓力使平衡 閥400的閥芯410克服彈簧412移動，壓縮彈簧412。施加到端口 406的液壓流體壓力因此打開 端口 402和端口 404之間的通道424。通過施加液壓壓力至端口 406 (即，先導部），液壓流體可 以通過端口 124離開腔室118(即，量出（meter-out)腔室）、通過管路524、橫跨閥芯410地通 過平衡閥400的通道424、通過液壓管路514、通過閥200并通過返回管路504進入儲箱。量出 側可提供背壓。
[0011] 現(xiàn)在更詳細地討論當液壓缸110回縮時平衡閥300、400的功能。當閥200的閥芯220 被放置在第三構型226時，來自供給管路502的液壓流體壓力加壓液壓管路514。液壓管路 514連接在控制閥200的端口 204、平衡閥400的端口 404和平衡閥300的端口 306之間。施加到 平衡閥400的端口 404的液壓流體壓力流經(jīng)平衡閥400的閥芯410并經(jīng)過平衡閥400的止回閥 420，從而通過平衡閥400的通道422從端口 404流到端口 402。液壓流體壓力進一步流經(jīng)端口 124并進入腔室118(即，量入腔室）。施加到平衡閥300的端口 306的液壓壓力使平衡閥300的 閥芯310克服彈簧312移動，從而壓縮彈簧312。施加在端口 306的液壓流體壓力從而打開端 口302和端口304之間的通道324。通過在端口306(即，先導部)施加液壓壓力，液壓流體可通 過端口 122離開腔室116(即，量出腔室）、通過管路522、橫跨閥芯310通過平衡閥300的通道 324、通過液壓管路512、通過閥200并通過返回管路504進入儲箱。量出側可以提供背壓。 [0012] 供應管路502、返回管路504、液壓管路512、液壓管路514、液壓管路522和/或液壓 管路524可以屬于管線組500。
[0013] 用于減少上述振蕩的傳統(tǒng)解決方案是典型的被動式（即，孔口），其為一個特殊工 作點而被調整，并往往會對效率具有負面影響。具有延伸動臂的許多機器/車輛由于安全和 安全調節(jié)的原因使用平衡閥（CBVs)如平衡閥300、400。這些平衡閥（CBVs)限制/阻滯液壓控 制閥（例如，液壓控制閥200)在壓力振蕩下感應并動作。在某些應用中，如混凝土栗車動臂， 當機器(例如，動臂）名義上靜止時，振蕩由外部源(例如，栗送混凝土）引起。在這種情況下， 平衡閥（CBVs)被關閉，并且主控制閥（例如，液壓控制閥200)被隔離于振蕩引起的振蕩壓 力。有多種解決這個問題的常規(guī)解決方案，其通常依賴于接頭位置傳感器感測振蕩（即，波 動/脈動/波紋)并防止由于通過波動消除閥(ripple-cancelling valve)流動的漂移。一些 解決方案還具有并行的液壓系統(tǒng)，這些并行的液壓系統(tǒng)當平衡閥(CBVs)在適當?shù)奈恢脮r允 許波動消除閥運行。

【發(fā)明內容】

[0014] 本發(fā)明的一個方面涉及用于降低動臂的動臂動態(tài)特性(例如，動臂跳動）同時為動 臂提供平衡閥保護的系統(tǒng)和方法。
[0015] 本發(fā)明的另一方面涉及一種液壓系統(tǒng)，其包括液壓缸、第一平衡閥、第二平衡閥、 第一控制閥、第二控制閥以及第一閥。液壓缸包括第一腔室和第二腔室。第一平衡閥在第一 節(jié)點處流體連接到第一腔室。第二平衡閥在第二節(jié)點處流體連接到第二腔室。第一控制閥 在第三節(jié)點處流體連接到第一平衡閥。第二控制閥在第四節(jié)點處流體連接到第二平衡閥。 第一閥在第五節(jié)點處流體連接到第一平衡閥的先導部并且在第四節(jié)點處流體連接到第二 平衡閥和第二控制閥。在某些實施例中，液壓系統(tǒng)還包括第二閥，其在第六節(jié)點處流體連接 到第二平衡閥的先導部并在第三節(jié)點處流體連接到第一平衡閥和第一控制閥。
[0016] 在某些實施例中，第一腔室是桿端腔室，第二腔室是頭端腔室。在其他實施例中， 第一腔室是頭端腔室，第二腔室是桿端腔室。在某些實施例中，第一平衡閥和第二平衡閥被 以物理方式安裝在液壓缸上。
[0017] 本發(fā)明的另一方面涉及一種控制動臂中的振動的方法。該方法包括:提供液壓致 動器;提供閥裝置;提供閥；識別加載腔室;鎖定一對平衡閥中對應于加載腔室的相應一個； 傳輸振動液壓流體;和防止傳輸振動液壓流體。液壓致動器包括一對腔室。閥裝置包括一對 平衡閥。所述一對平衡閥對應于所述一對腔室。閥裝置還包括對應于所述一對腔室的一對 控制閥。閥包括第一構型和第二構型，第一構型適于將所述一對平衡閥中的一個平衡閥選 擇性地流體連接到所述一對控制閥中的相對的一個控制閥，第二構型適于將所述一對平衡 閥中的所述一個平衡閥與所述一對控制閥中的所述相對的一個控制閥選擇性地斷開流體 連接。加載腔室從液壓致動器的所述一對腔室識別出。振動液壓流體從所述一對控制閥中 對應于所述一對腔室中的無負載腔室的相應一個傳輸。通過將所述閥設定在第二構型，防 止振動液壓流體從所述一對控制閥中的相應的一個傳輸?shù)揭粚ζ胶忾y中的一個。
[0018] 在某些實施方案中，所述方法還包括通過所述閥排放來自一對平衡閥中的一個的 泄漏物。
[0019] 各個其它方面將在下面的說明中闡述。這些方面會涉及單獨的特征和特征的組 合。應理解，前面的總體說明和以下詳細說明只是示例性和說明性的，且并非對本文公開的 實施例所基于的寬泛概念加以限制。
【附圖說明】
[0020] 圖1是現(xiàn)有技術的液壓系統(tǒng)的示意圖，其包括有一對平衡閥和一控制閥的液壓缸；
[0021] 圖2是液壓系統(tǒng)的示意圖，其包括圖1中的液壓缸和平衡閥，配置有根據(jù)本發(fā)明的 原理的液壓缸控制系統(tǒng)；
[0022]圖3是圖2的示意圖，但具有阻滯流體流向圖2的平衡閥中的一個的先導部的閥；
[0023] 圖4是適合與圖2中的根據(jù)本發(fā)明的原理的液壓缸控制系統(tǒng)一起使用的液壓缸的 示意圖；
[0024] 圖5是具有動臂系統(tǒng)的車輛的示意圖，所述動臂系統(tǒng)由一個或多個缸致動并用根 據(jù)本發(fā)明的原理的附圖2的液壓系統(tǒng)進行控制；
[0025] 圖6是圖3的示意圖，但阻滯流體流向平衡閥的先導部的閥被雙向開關閥替換;和
[0026] 圖7是適于與圖2中的根據(jù)本發(fā)明的原理的液壓系統(tǒng)一起使用的旋轉式致動器。
【具體實施方式】
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的原理，一種包括平衡閥300和400的液壓系統(tǒng)適用于致動液壓缸110， 并進一步提供裝置用于抵消液壓缸110暴露于其中的振動。如圖2中所示，示例性系統(tǒng)600被 表示為具有液壓缸110(即，液壓致動器）、平衡閥300和平衡閥400。圖2中的液壓缸110和平 衡閥300、400可以與圖1中現(xiàn)有技術的系統(tǒng)100的那些相同。液壓系統(tǒng)600因此可被改裝為現(xiàn) 有的和/或傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。在圖2中示出的描述實施例可以表示圖1中的被改裝為用閥組 件690替換液壓控制閥200的現(xiàn)有技術液壓系統(tǒng)100，下文詳細描述，并添加閥350和/或450。 液壓缸110和平衡閥300、400的某些特征在液壓系統(tǒng)600和現(xiàn)有技術的液壓系統(tǒng)100之間可 以相同或相似。這些相同或相似元件和/或特征通常將不多余的重復描述。
[0028] 應理解，本文所公開的某些概念和原理適用于線性致動器和旋轉致動器兩者。在 附圖中示出的液壓缸110是示例性致動器。液壓缸110是示例性液壓缸和示例性線性致動 器。在某些應用中，液壓缸110可以用旋轉致動器ll〇R(參見圖7)替換。旋轉致動器110R可以 在小于360度的范圍、360度的范圍、超過360度的范圍上操作，或者可以在一個或兩個旋轉 方向上具有無限范圍。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的原理，通過平衡閥300、400為液壓缸110和液壓系統(tǒng)600提供類似的 保護，如上面參照液壓系統(tǒng)100所描述的那樣。尤其是，液壓管路、液壓閥、和/或液壓栗的故 障不會導致液壓系統(tǒng)600的液壓缸110的非指令運動。液壓系統(tǒng)600的液壓結構進一步提供 使用液壓缸110抵消振動的能力。
[0030]液壓缸110可保持凈負荷90,該凈負荷通?？纱賱痈?10的桿126縮回或延伸。替代 地，旋轉液壓致動器110R可保持凈負荷，該凈負荷通?？纱賱有D液壓致動器110R的軸 126R第一旋轉或第二旋轉（參見圖7)。桿126連接到缸110的活塞120。如果負荷90促動液壓 缸110延伸，液壓缸110的桿側114上的腔室118通過負荷90被加壓，平衡閥400起作用以防止 液壓流體從腔室118釋放，并由此起到安全裝置的作用以防止液壓缸110的非指令延伸。換 句話說，平衡閥400鎖定腔室118。除了提供安全性，腔室118的鎖定還防止缸110漂移?？商?代地，平衡閥400可以起作用以防止液壓流體從旋轉液壓致動器110R的腔室118R釋放并由 此起到安全裝置的作用，防止旋轉液壓致動器110R的非指令旋轉。振動控制可經(jīng)由液壓缸 110通過對液壓缸110的頭側112上的腔室116動態(tài)加壓和減壓而提供。由于液壓缸110、液壓 缸110附接其上的結構和腔室118內的液壓流體都至少輕微地可變形，液壓壓力向腔室116 的選擇性施加會導致液壓缸110的運動(例如，輕微移動）。這樣的運動，當與系統(tǒng)模型和/或 系統(tǒng)的動態(tài)測量相結合地定時時，可以用來抵消系統(tǒng)600的振動。
[0031] 如果負荷90促動液壓缸110縮回，液壓缸110的頭側112上的腔室116通過負荷90被 加壓，并且平衡閥300起作用以防止液壓流體從腔室116釋放，并由此起到安全裝置的作用 以防止液壓缸110的非指令縮回。換句話說，平衡閥300鎖定腔室116。除了提供安全性，腔室 116的鎖定可防止缸110的漂移?？商娲兀胶忾y300可以起作用以防止液壓流體從旋轉液 壓致動器110R的腔室116R釋放并由此起到安全裝置的作用，防止旋轉液壓致動器110R的非 指令旋轉。振動控制可經(jīng)由液壓缸110通過對液壓缸11 〇的桿側114上的腔室118動態(tài)加壓和 減壓而提供。由于液壓缸110、液壓缸110附接其上的結構和腔室116內的液壓流體都至少輕 微地可變形，液壓壓力向腔室118的選擇性施加會導致液壓缸110的運動(例如，輕微移動）。 這樣的運動，當與系統(tǒng)模型和/或系統(tǒng)的動態(tài)測量相結合地定時時，可以用來抵消系統(tǒng)600 的振動。
[0032]負荷90被示出為經(jīng)由桿連接部128附接至缸110的桿126。在某些實施方案中，負荷 90是橫跨桿連接部128和缸110的頭側112的可拉伸或可壓縮的負荷。
[0033]如下面進一步描述的，系統(tǒng)600提供了控制框架和控制機構，從而可以為非公路車 輛和公路車輛兩者都實現(xiàn)動臂減振。所述減振適于減少具有相對較低的自然頻率的動臂 (例如，混凝土栗車動臂）中的振動。液壓系統(tǒng)600也可以被應用至具有相對較高的自然頻率 的動臂(例如，挖掘機動臂）。與常規(guī)方案相比，液壓系統(tǒng)600可通過較少的傳感器和簡化的 控制結構實現(xiàn)了動臂減振?？梢栽诒ＷC某些液壓管路、液壓閥和/或液壓栗的故障保護時實 施該減振方法，如上所述。故障保護可以是自動的和/或機械的。在某些實施方案中，故障保 護可不需要使用任何電信號和/或電力。故障保護可以是和/或符合規(guī)章要求(例如，ISO標 準）。規(guī)章要求可能要求由液壓系統(tǒng)600提供用于保護的特定機械裝置。
[0034]某些動臂可包括能傳送和/或放大負荷90的動態(tài)行為的剛度和慣性屬性。由于動 態(tài)負荷90可包括施加到動臂的外力/位置擾動，特別是當這些擾動接近動臂的自然頻率時 可導致劇烈的振動（即，震蕩）。動臂通過負荷90產(chǎn)生的這種激發(fā)可能導致安全問題和/或降 低動臂系統(tǒng)的生產(chǎn)率和/或可靠性。通過測量液壓系統(tǒng)600的參數(shù)并適當響應，擾動的影響 可以被減小和/或最小化或甚至消除。所提供的響應可以在廣泛變化的操作條件下都有效。 根據(jù)本發(fā)明的原理，振動控制可以使用最小數(shù)量的傳感器來實現(xiàn)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的原理，流向缸110的頭側112的腔室116的液壓流體流與流向缸110的 桿側114的腔室118的液壓流體流被獨立地控制和/或計量以實現(xiàn)動臂減振，同時也防止了 缸110的漂移。根據(jù)本發(fā)明的原理，液壓系統(tǒng)600可配置成類似于常規(guī)平衡系統(tǒng)(例如，液壓 系統(tǒng)100)。
[0036]在某些實施方案中，當要求缸110的移動時，液壓系統(tǒng)600配置成常規(guī)平衡配置。如 下面進一步描述的，液壓系統(tǒng)600可使得能夠在遠離液壓缸110的遠程位置上(例如，在傳感 器610處)測量缸110的腔室116和/或118內的壓力。因此，這種結構可以減少本應定位在動 臂上的質量和/或可簡化液壓管路(例如，硬管道和軟管）的鋪設。機械如混凝土栗動臂和/ 或起重臂的性能可通過這種簡化的液壓管路鋪設和/或降低動臂上的質量而提高。在某些 實施方案中，液壓系統(tǒng)600可使得能夠在液壓缸110處(例如，在傳感器620jP/或620 2處)測 量缸110的腔室116和/或118內的壓力。在圖2所示的實施例中，傳感器62(h可測量腔室116 內的壓力，傳感器62〇2可測量腔室118內的壓力。來自部分或全部傳感器610、620的信號可 被發(fā)送到控制器640(例如，用作反饋信號）。
[0037] 平衡閥300和400可以是閥裝置840(即，閥組）的部件。閥裝置840可包括控制和/或 調節(jié)流向和/或來自液壓缸110的液壓流體流的各種液壓部件。閥裝置840還可包括控制閥 700 (例如，比例液壓閥）、控制閥800 (例如，比例液壓閥）、閥350 (例如，兩通閥）和閥450 (例 如，兩通閥）。控制閥700和/或800可以是高帶寬和/或高分辨率控制閥。
[0038] 在圖2所示的實施例中，節(jié)點51被限定在平衡閥300的端口 302和液壓缸110的端口 122處;節(jié)點52被限定在平衡閥400的端口 402和液壓缸110的端口 124處;節(jié)點53被限定在平 衡閥300的端口 304、閥450的端口 462、和液壓閥700的端口 702處;節(jié)點54被限定在平衡閥 400的端口 404、閥350的端口 362、和液壓閥800的端口 804處；節(jié)點55被限定在平衡閥300的 端口 306和閥350的端口 352處；以及節(jié)點56被限定在平衡閥400的端口 406和閥450的端口 452處。液壓閥350和450在下面詳細說明。
[0039] 現(xiàn)在轉到圖4，液壓缸110被示出成具有閥塊152、154。閥塊152、154可以是彼此分 開的，如圖所示，或者可以是單一的組合閥塊。閥塊152可被安裝到液壓缸110的端口 122和/ 或安裝在液壓缸11 〇的端口 122上方，以及閥塊154可被安裝到液壓缸110的端口 124和/或安 裝在液壓缸110的端口 124上方。閥塊152、154可直接安裝到液壓缸110上。閥塊152可包括平 衡閥300和/或閥350，以及閥塊154可包括平衡閥400和/或閥450。閥塊152和/或154可包括 閥裝置840的附加部件。閥塊152、154,和/或單一的組合閥塊可包括傳感器和/或傳感器端 口（例如，壓力和/或流量傳感器和/或相應端口）。
[0040] 現(xiàn)在轉到圖5,詳細描述和說明了示例性動臂系統(tǒng)10。動臂系統(tǒng)10可包括車輛20和 動臂30。車輛20可包括傳動系統(tǒng)22(例如，包括輪子和/或履帶）。如圖5所示，車輛20上還設 置了剛性的可伸縮的支承部24。剛性支承部24可包括延伸以接觸地面并因而支承和/或通 過繞過遠離車輛20的傳動系統(tǒng)22和/或懸掛系統(tǒng)的地面支承件而使車輛20穩(wěn)定的支腳。在 其它車輛(例如，具有履帶的車輛，沒有懸掛系統(tǒng)的車輛）中，傳動系統(tǒng)22可以是剛性足夠強 并且可能不需要和/或不設置可伸縮的剛性支承部24。
[0041] 如圖5所示，動臂30從第一端32延伸到第二端34。如圖所示，第一端32(例如，通過 轉盤)可旋轉地附接至車輛20。第二端34可通過動臂30的致動來定位，從而按需要定位。在 某些應用中，可能需要在主要水平的方向上使第二端34遠離車輛20延伸一個相當?shù)木嚯x。 在其它實施方案中，可能期望垂直地在車輛20之上一相當距離處定位第二端34。在又一些 其它應用中，動臂30的第二端34可與車輛20垂直地且水平地間隔開。在某些應用中，動臂30 的第二端34可被降低到一個孔洞內并因而定位在低于車輛20的高度。
[0042]如圖所示，動臂30包括多個動臂段36。相鄰的成對動臂段36可通過相應的接頭38 彼此連接。如圖所示，第一動臂段36:在第一接頭38:處可旋轉地附接至車輛20。第一動臂段 36:可通過兩個旋轉接頭被安裝。例如，第一旋轉接頭可包括轉盤，和第二旋轉接頭可包括 水平軸。第二動臂段362在第二接頭382處附接至第一動臂段36:。同樣地，第三動臂段36 3在 接頭383處附接至第二動臂段362,以及第四動臂段364在第四接頭38 4處附接至第三動臂段 363。相鄰的成對動臂段36之間的相對位置/取向可通過相應的液壓缸110進行控制。例如， 第一動臂段36:和車輛20之間的相對位置/取向由第一液壓缸ll(h控制。第一動臂段36 1和第 二動臂段362之間的相對位置/取向由第二液壓缸1102控制。同樣地，第三動臂段36 3和第二 動臂段362之間的相對位置/取向可由第三液壓缸1103控制，第四動臂段36 4和第三動臂段 363之間的相對位置/取向可由第四液壓缸11 〇4控制。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的原理，可對動臂30(包括多個動臂段36^)建立模型并且動臂30的振 動可由控制器640控制。具體地，控制器640可以發(fā)送信號652到閥700和發(fā)送信號654到閥 800。信號652可包括振動分量652v，信號654可包括振動分量654v。振動分量652v、654v可導 致相應的閥700、800在相應的端口 702、804處產(chǎn)生振動流和/或振動壓力。振動流和/或振動 壓力可通過相應的平衡閥300、400被傳送到液壓缸110的相應的腔室116、118。
[0044] 控制器640的信號652、654還可以包括分別使液壓缸110伸出和縮回的移動信號， 并且因此致動動臂30。如將在下面進一步描述的，控制器640的信號652、654還可以包括選 擇平衡閥300、400之一作為保持平衡閥并選擇另一個平衡閥400、300作為振動流/壓力傳遞 平衡閥的選擇信號。在所描述的實施例中，液壓缸11 〇的腔室116、118中有負載的一個（由凈 負荷90加載），對應于保持平衡閥300、400,并且液壓缸110的腔室116、118中無負載的一個 (即，未由凈負載90加載)對應于振動流/壓力傳遞平衡閥400、300。在某些實施例中，振動分 量652v或654v可傳遞到對應于液壓缸110的腔室118、116中無負載的那一個的控制閥800、 700 〇
[0045] 控制器640可從各種傳感器接收輸入，所述傳感器包括傳感器610、可選的遠程傳 感器620、位置傳感器、LVDT、視覺傳感器等，并由此計算出信號652、654,這些信號包括振動 分量652v、654v和選擇信號?？刂破?40可以包括動臂30的動態(tài)模型，并使用動態(tài)模型和來 自各種傳感器的輸入來計算信號652、654,包括振動分量652v、654v和選擇信號。在某些實 施例中，選擇信號包括測試信號，以確定液壓缸110的腔室116、118中加載的一個和/或未加 載的一個。
[0046] 在某些實施方案中，單個系統(tǒng)如液壓系統(tǒng)600可用在液壓缸110中的一個上(例如， 液壓缸11〇1)。在另一些實施方案中，多個液壓缸110的每一個都可通過對應的液壓系統(tǒng)600 被致動。在又一些實施方案中，所有液壓缸110的每一個都可通過一系統(tǒng)如系統(tǒng)600被致動。 [0047]現(xiàn)在轉到圖2,將詳細描述液壓系統(tǒng)600的某些元件。示例性液壓系統(tǒng)600包括比例 液壓控制閥700和比例液壓控制閥800。在所描述的實施例中，液壓閥700和800是三通三位 比例閥。閥700和800可組合在共同的閥塊內。在某些實施例中，液壓系統(tǒng)600的閥300、350、 400、450、700和/或800中的部分或全部可組合在共同的閥體和/或共同的閥塊內。在某些實 施例中，閥裝置840的閥300、350、400、450、700和/或800中的部分或全部可組合在共同的閥 體和/或共同的閥塊內。在某些實施例中，閥裝置840的閥300、350和/或700可組合在共同的 閥體和/或共同的閥塊內。在某些實施例中，閥裝置840的閥400、450和/或800可組合在共同 的閥體和/或共同的閥塊內。
[0048] 液壓閥700可包括具有第一構型722、第二構型724和第三構型726的閥芯720。如圖 所示，閥芯720處于第三構型726。閥700包括端口 702、端口 712和端口 714。在第一構型722 中，端口 714被阻斷，并且端口 702流體連接到端口 712。在第二構型724中，端口 702、712、714 全都被阻斷。在第三構型726中，端口702流體連接至端口714，端口712被阻斷。
[0049] 液壓閥800可包括具有第一構型822、第二構型824和第三構型826的閥芯820。如圖 所示，閥芯820處于第三構型826。閥800包括端口 804、端口 812和端口 814。在第一構型822 中，端口 812被阻斷，并且端口 804流體連接到端口 814。在第二構型824中，端口 804、812、814 全都被阻斷。在第三構型826中，端口804流體連接至端口812，端口814被阻斷。
[0050]在所描述的實施例中，液壓管路562將平衡閥300的端口302連接到液壓缸110的端 口 122。節(jié)點51可包括液壓管路562。液壓管路564可以將平衡閥400的端口 402連接到液壓缸 110的端口 124。節(jié)點52可包括液壓管路564。在某些實施例中，液壓管路562和/或564被包括 在閥塊、殼體等中，并且可以長度較短。液壓管路552可將平衡閥300的端口304與液壓閥700 的端口 702以及與閥450的端口 462連接。節(jié)點53可包括液壓管路552。同樣，液壓管路554可 以將平衡閥400的端口 404與液壓閥800的端口 804以及與閥350的端口 362連接。節(jié)點54可包 括液壓管路554。液壓管路(未編號)可將平衡閥300的端口 306與閥350的端口 352連接，并且 節(jié)點55可包括該液壓管路。同樣地，液壓管路(未編號）可將平衡閥400的端口 406與閥450的 端口 452連接，并且節(jié)點56可包括該液壓管路。在其它實施例中，端口 306和352可以彼此直 接連接。同樣地，端口 406和452可以彼此直接連接。
[0051 ] 如圖2和3所示，閥350是兩通兩位閥。尤其是，閥350包括第一端口 352和第二端口 362。閥350包括具有第一構型372和第二構型374的閥芯370。在第一構型372中（圖2所示）， 端口 352和端口 362流體相連。在第二構型374中（圖3所示），端口 362和端口 352通過單向流 動裝置364(例如，止回閥）相連。如圖所示，閥350包括螺線管376和彈簧378。螺線管376和彈 簧378可用于使閥芯370在第一構型372和第二構型374之間移動。如圖所示，當螺線管376未 通電時，閥芯370被定位在第一構型372。如圖所示，當閥芯370定位在第二構型374時，單向 流動裝置364允許從節(jié)點55向節(jié)點54流動并防止從節(jié)點54流向節(jié)點55 (參見圖3)。
[0052] 如圖所示，閥450也是兩通兩位閥。尤其是，閥450包括第一端口 452和第二端口 462。閥450包括具有第一構型472和第二構型474的閥芯470。在第一構型472中，端口452和 端口462流體相連。在第二構型474中，端口462和端口 452通過單向流動裝置464(例如，止回 閥）相連。如圖所示，閥450包括螺線管476和彈簧478。螺線管476和彈簧478可用于使閥芯 470在第一構型472和第二構型474之間移動。如圖所示，當螺線管476未通電時，閥芯470被 定位在第一構型472。如圖所示，當閥芯470定位在第二構型474時，單向流動裝置464允許從 節(jié)點56向節(jié)點53流動并防止從節(jié)點53流向節(jié)點56。
[0053] 當閥350和閥450都分別位于第一構型372和472時(參見圖2)，液壓系統(tǒng)600可具有 與上述常規(guī)液壓系統(tǒng)100相同或相似的功能。液壓系統(tǒng)600可以包括閥350和閥450配置在第 一構型372、472的"常規(guī)"模式。該"常規(guī)"模式可以禁用和/或停用液壓系統(tǒng)600的振動控制 功能。該"常規(guī)"模式可以由機器操作者來選擇和/或可以（例如，由控制器640)自動地選擇。 "常規(guī)"模式的手動或自動選擇可以由控制器640來實現(xiàn)（例如，通過發(fā)送電信號到螺線管 376和/或螺線管476)。如圖所示，螺線管376、476的電力缺失對應于"常規(guī)"模式的選擇。在 其它實施方案中，向螺線管376和/或476供電對應于"常規(guī)"模式的選擇(例如，將閥350和/ 或450配置在第一構型372和/或472)。在某些實施方案中，閥芯370和/或470可以（例如，通 過連桿)手動定位。在某些實施方案中，閥芯370和/或470可以通過先導液壓壓力被定位。在 某些實施方案中，當液壓缸110的缸移動被執(zhí)行時(例如，當執(zhí)行動臂30的位置配置改變時） 可以選擇"常規(guī)"模式。
[0054]當執(zhí)行液壓系統(tǒng)600的振動控制特性時，閥350和450中的一個可以被定位在第二 構型372、472。例如，如圖3所示，液壓缸110的腔室116是負載保持和/或漂移防止腔室，振動 流和/或振動壓力施加到液壓缸110的腔室118。振動流和/或振動壓力可以通過控制閥800 響應于來自控制器640的信號654v而產(chǎn)生。先導打開壓力（例如，由控制閥700產(chǎn)生）可以被 施加到平衡閥400從而允許由控制閥800產(chǎn)生的振動流和/或振動壓力雙向地通過平衡閥 400到腔室118。振動流和/或振動壓力因此作用在液壓系統(tǒng)600的節(jié)點52和54上。在閥350處 于第二構型374的情況下，振動流和/或振動壓力通過閥350的單向流動裝置364被阻斷不能 到達液壓系統(tǒng)600的節(jié)點55,平衡閥300不由振動流和/或振動壓力打開，即使在節(jié)點54處超 過了平衡閥300的先導打開壓力。
[0055]在某些條件下和/或在某些實施例中，平衡閥300可以發(fā)展/呈現(xiàn)內部流體泄漏。例 如，內部流體泄漏可以使液壓流體從節(jié)點51傳遞到節(jié)點55和/或可以使液壓流體從節(jié)點53 傳遞到節(jié)點55。如果發(fā)生這樣的內部流體泄漏并且不能排出，節(jié)點55處可產(chǎn)生壓力。如果節(jié) 點55處的壓力超過平衡閥300的先導打開壓力，閥芯310可能被節(jié)點55處的壓力致動，并且 平衡閥300會打開。然而，閥350的單向流動裝置364允許節(jié)點55排放到節(jié)點54。特別是，可以 產(chǎn)生振動流和/或振動壓力，使得節(jié)點54處的壓力至少周期性地低于平衡閥300的先導打開 壓力。因此，在液壓系統(tǒng)600的該配置中，閥350的單向流動裝置364在節(jié)點54處的壓力低于 平衡閥300的先導打開壓力時允許節(jié)點55排放/連通到節(jié)點54,并且節(jié)點55處的壓力可保持 低于平衡閥300的先導打開壓力。
[0056]在另一示例中，液壓缸110的腔室118為負載保持和/或漂移防止腔室，并且振動流 和/或振動壓力被施加到液壓缸110的腔室116。振動流和/或振動壓力可通過控制閥700響 應于來自控制器640的信號652v來產(chǎn)生。先導打開壓力（例如，通過控制閥800產(chǎn)生）可以被 施加到平衡閥300,從而允許由控制閥700所產(chǎn)生的振動流和/或振動壓力雙向地穿過平衡 閥300到腔室116。振動流和/或振動壓力因此作用在液壓系統(tǒng)600的節(jié)點51和53上。在閥450 處于第二構型474的情況下，振動流和/或振動壓力通過閥450的單向流動裝置464被阻止到 達液壓系統(tǒng)600的節(jié)點56,并且平衡閥400不由振動流和/或振動壓力打開，即使在節(jié)點53處 超過了平衡閥400的先導打開壓力。
[0057]在某些條件下和/或在某些實施例中，平衡閥400可以發(fā)展/呈現(xiàn)內部流體泄漏。例 如，內部流體泄漏可以使液壓流體從節(jié)點52傳遞到節(jié)點56和/或可以使液壓流體從節(jié)點54 傳遞到節(jié)點56。如果發(fā)生這樣的內部流體泄漏并且不能排出，節(jié)點56處可產(chǎn)生壓力。如果節(jié) 點56處的壓力超過平衡閥400的先導打開壓力，閥芯410可能被節(jié)點56處的壓力致動，并且 平衡閥400會打開。然而，閥450的單向流動裝置464允許節(jié)點56排放/連通到節(jié)點53。特別 是，可以產(chǎn)生振動流和/或振動壓力，使得節(jié)點53處的壓力至少周期性地低于平衡閥400的 先導打開壓力。因此，在液壓系統(tǒng)600的該配置中，閥450的單向流動裝置464在節(jié)點53處的 壓力低于平衡閥400的先導打開壓力時允許節(jié)點56排放到節(jié)點53,并且節(jié)點56處的壓力可 保持低于平衡閥400的先導打開壓力。
[0058] 在其它實施例中，可以實施排放節(jié)點55和/或56的其它方法。
[0059] 在某些應用中，當需要（例如，液壓系統(tǒng)600的）振動控制特征時，液壓致動器（例 如，液壓缸110)可以始終或可以主要在同一方向上加載。例如，當需要振動控制特征時，動 臂30的液壓缸ll(h可以始終是或可以主要是壓縮加載，液壓缸ll(h的腔室116可以始終是或 可以主要是負荷保持和/或漂移防止腔室。在這樣的應用中，閥350或450中的一個可以從液 壓系統(tǒng)600除去。例如，如果液壓缸110的腔室116始終是或主要是負荷保持和/或漂移防止 腔室，則閥450可以被移除，并且節(jié)點53和56可以結合。作為另一示例，如果液壓缸110的腔 室118始終是或主要是負荷保持和/或漂移防止腔室，則閥350可以被移除，并且節(jié)點54和55 可以結合。
[0060] 在某些實施例和/或某些配置中，平衡閥300和/或400的內部泄漏可以是零或可忽 略。在這種實施例中，閥350和/或450可由閥350'和/或450'分別替換（參見圖6)。閥350'、 450'可以與閥350、450大致相同或相似但去除了單向流動裝置364、464。相反，閥350'在處 于第二構型374時在兩個方向上阻斷端口 352和362之間的流動。同樣地，閥450'在處于第二 構型474時在兩個方向上阻斷端口 452和462之間的流動。
[00611閥350、350 '允許由控制閥800所產(chǎn)生的振動流和/或振動壓力超過平衡閥300的先 導打開壓力，而不會打開平衡閥300。同樣地，閥450、450'允許由控制閥700所產(chǎn)生的振動流 和/或振動壓力超過平衡閥400的先導打開壓力，而不會打開平衡閥400。因此，閥350、350' 和450、450 '允許振動流和/或振動壓力達到由供給壓力限制的壓力，以及振動響應力/位移 950可以相應地較大。
[0062] 在某些環(huán)境中，振動響應力/位移950可以適于低于平衡閥300、400的先導打開壓 力的壓力。在這樣的或類似的實施例和/或環(huán)境下，閥350、350 '、450、450 '可保持在第一構 型372、472,和/或液壓系統(tǒng)600可與2013年8月30日申請的、發(fā)明名稱為Control Method and System for Using a Pair of Independent Hydraulic Metering Valves to Reduce Boom Oscillations(用于使用一對獨立的液壓計量閥來降低動臂振蕩的控制方法 及系統(tǒng)）的美國專利申請S/N 61/872，424中的液壓系統(tǒng)600相同或相似地運行，所述專利申 請通過引用整體并入本文。
[0063]可提供測量閥700、800的各端口處和/或其他位置處的溫度和/或壓力的傳感器。 具體地，傳感器61(h設置成鄰近閥700的端口 702。如圖所示，傳感器61(h是壓力傳感器并且 可以用于提供關于系統(tǒng)600和/或動臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。如圖2和3所示，第二傳感器610 2 設置成鄰近液壓閥800的端口 804。傳感器6102可以是壓力傳感器并且可以用于提供關于系 統(tǒng)600和/或動臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。如圖2和3進一步示出，第三傳感器610 3可設置在鄰近 閥800的端口 814處，以及第四傳感器6104可設置在鄰近閥800的端口 812處。傳感器6103和 6104也可以用來提供關于液壓系統(tǒng)600和/或動臂系統(tǒng)10的動態(tài)信息。傳感器62(^可以是設 置成鄰近液壓缸110的腔室116的端口 122的壓力傳感器，傳感器6202可以是設置成鄰近液 壓缸110的腔室118的端口 124的壓力傳感器。在某些實施方案中，傳感器6203可以能夠測量 桿126相對于液壓缸110的頭側112和/或殼體的相對位置、速度和/或加速度。在某些實施方 案中，不使用能夠測量桿126相對于液壓缸110的頭側112和/或殼體的相對位置、速度和/或 加速度的傳感器。傳感器620也可被用來提供關于液壓系統(tǒng)600和/或動臂系統(tǒng)10的動態(tài)信 息。傳感器610和620可提供反饋信號到控制器640。
[0064]在某些實施方案中，供給管路502內的壓力和/或儲箱管路504內的壓力是公知的， 以及壓力傳感器610jP6102可分別用于計算通過閥700和800的流率。在其它實施方案中，計 算橫跨閥700、800的壓力差。例如，當閥800的閥芯820處于第一位置822時可使用壓力傳感 器6103及壓力傳感器6102,從而計算通過閥800的流量。同樣地，當閥800的閥芯820處于第三 構型826時可計算傳感器610 2和傳感器6104之間的壓力差?？刂破?40可以使用這些壓力和 壓力差作為控制輸入。
[0065] 還可以在閥700、800處及其周圍提供溫度傳感器，并因此通過允許計算流過閥 700、800的液壓流體的粘度和/或密度而改善流量測量?？刂破?40可以使用這些溫度作為 控制輸入。
[0066] 雖然通過第一傳感器61(h、第二傳感器6102、第三傳感器6103和第四傳感器6104示 出，但在替代實施例中可以使用比所示實施例中更少或更多的傳感器。此外，在其它實施例 中，這種傳感器可以定位在各種不同的其它位置。在某些實施方案中，傳感器610可定位于 共同的閥體內。在某些實施方案中，可以使用Eaton公司的uitronics?伺服閥。所述 Ultronics?伺服閥提供了緊湊和高性能的閥套裝，其包括兩個三通閥（即，閥700和800)、 壓力傳感器610和壓力調節(jié)控制器（例如，包括在控制器640內）。該Ultronics?伺服閥可 作為閥組件egojatonUWrcmks?伺服閥還包括線性差動變壓器(lvdt)，其分別監(jiān)測閥 芯720、820的位置。通過使用兩個三通比例閥700、800,腔室116和118的壓力可以獨立地控 制。此外，流入和/或流出腔室116和118的流率可以獨立地控制。在其它實施方案中，腔室 116、118中的一個的壓力可相對于流入和/或流出相對的腔室116、118的流率獨立地控制。 [0067]與使用單個四通比例閥200相比較(參見圖1)，液壓系統(tǒng)600的構造可以在更少的 能量消耗的情況下實現(xiàn)和適應更靈活的控制策略。例如，當缸110在移動時，與量出腔室 116、118連接的閥700、800可以操縱腔室壓力，同時與量入腔室連接的閥800、700可以調節(jié) 進入腔室118、116的流量。由于量出腔室壓力不與量入腔室流量關聯(lián)，量出腔室壓力可以調 節(jié)得較低，從而減少相關的節(jié)流損失。
[0068] 供給管路502、返回管路504、液壓管路552、液壓管路554、液壓管路562、液壓管路 564、在端口 306和352之間延伸的液壓管路和/或在端口 406和452之間延伸的液壓管路可以 屬于一管線組550。
[0069]當振動控制被停用時（例如，通過操作者輸入），液壓系統(tǒng)600可以將閥裝置840配 置為傳統(tǒng)的平衡/控制閥裝置。當根據(jù)移動命令向控制閥700、800移動動臂30時，可使用常 規(guī)的平衡/控制閥裝置。
[0070]當振動控制被激活(例如，通過操作者輸入），閥裝置840可有效鎖住液壓缸110以 免移動。特別的，閥裝置840的激活配置可鎖定液壓缸110的腔室116、118中的一個而傳遞振 動壓力和/或振動流到腔室118、116中的相對的一個。振動壓力和/或振動流可用于抵消動 臂30受到的外部振動960。
[0071]現(xiàn)在轉到圖2和3,將詳細描述平衡閥300、400的某些部件。平衡閥300、400分別包 括第一端口 302、402,第二端口 304、404,和第三端口 306、406。如圖所示，端口 302、402流體 連接到液壓部件（例如，液壓缸110)。端口 304、404流體連接到控制閥（例如，控制閥700、 800)。端口 306、406是經(jīng)由閥350、450選擇性地流體連接到相對的平衡閥的端口 404、304的 先導端口。通過將端口 306、406選擇性地連接到相對的平衡閥的端口 404、304，端口 306、406 也選擇性地流體連接到與連接到端口 304、404的控制閥700、800相對的控制閥800、700。 [0072] 閥芯310、410在平衡閥300、400的孔內可移動。具體地，閥芯310、410上的凈力移動 或促動閥芯310、410以使其在孔內移動。閥芯310、410包括彈簧面積和相對的先導面積。彈 簧面積由在端口 304、404處的壓力作用于其上。同樣，先導面積由端口306、406處的壓力作 用于其上。在某些實施例中，端口302、402處的壓力可能對施加到閥芯310、410推動其移動 的力具有可以忽略的或較小的影響。在其它實施例中，閥芯310、410可進一步包括使平衡閥 300、400適于提供響應于端口 302、402處的壓力的安全閥功能的特征。除了由作用于彈簧面 積和先導面積上的流體壓力產(chǎn)生的力，閥芯310、410還由彈簧力作用于其上。在端口304、 404和306、406處無壓力時，彈簧力推動閥芯310、410至閥座，從而防止端口 302、402和304、 404之間的流體流動。如圖1所示，通道322、422和止回閥320、420允許流體繞過就位于閥座 的閥芯310、410從端口 304、404流到端口 302、402。然而，當閥芯310、410就位于閥座時，從端 口 302、402到端口 304、404的流動被止回閥320、420阻止。
[0073]液壓缸110上的凈負荷方向可以通過比較由傳感器62(h測量的壓力乘以腔室116 的有效面積并與傳感器6202測量的壓力乘以腔室118的有效面積相比較來確定。
[0074] 如果凈負荷90由腔室116支承，那么控制閥700可以經(jīng)由閥450向端口 406供給先導 打開壓力，并且控制閥800可以向腔室118提供振動消除流體流。傳感器610jP/或6102可以 用于檢測輸入到液壓缸110的任何外部振動輸入的頻率、相位和/或振幅。可替代地或附加 地，到液壓缸110的振動輸入可以通過上游壓力傳感器(例如，傳感器620jP/或620 2)、外部 位置傳感器(例如，傳感器62〇3)、外部加速度傳感器(例如，傳感器62〇3)和/或各種其它傳感 器來測量。如果凈負荷90由腔室118支承，則控制閥800可以經(jīng)由閥350向端口 306供給先導 打開壓力，并且控制閥700可以向腔室116提供振動消除流體流。傳感器610jP/或6102可以 用于檢測輸入到液壓缸110的任何外部振動輸入的頻率、相位和/或振幅?？商娲鼗蚋郊?地，到液壓缸110的振動輸入可以通過上游壓力傳感器(例如，傳感器620jP/或620 2)、外部 位置傳感器(例如，傳感器62〇3)、外部加速度傳感器(例如，傳感器62〇3)和/或各種其它傳感 器來測量。
[0075]振動消除算法可以采取不同的形式。在某些實施例中，外部振動960的頻率和相位 可通過濾波算法(例如，通過最小均方、快速傅立葉變換等)識別。在某些實施例中，外部振 動的頻率、幅度和/或相位可以通過各種常規(guī)方法來識別。在某些實施例中，在識別外部振 動的頻率、振幅和/或相位時，具有相同的頻率和相近的相移的壓力信號可施加于未加載的 腔室116、118以抵消外部振動960造成的干擾?？刂崎y700和/或800可與控制器640-起使 用，以便連續(xù)監(jiān)測通過控制閥700和/或800的流動，以確保不會發(fā)生意外移動。
[0076] 在所示出的實施例中，利用平衡閥300和400，可以防止傳感器610dP6102各自在液 壓缸110的端口 122和124處進行測量壓力。因此，可使用獨立于傳感器61〇dP61〇2的方法來 確定缸110上的凈負載90的方向和確定作用于缸110上的外部振動。在某些實施例中，可使 用端口 122和/或124處的壓力傳感器(例如，壓力傳感器620dP6202)。在其它實施例中，可以 使用壓力傳感器610dP610 2?？商娲鼗蚋郊拥兀渌鼈鞲衅魅缂铀俣扔?、位置傳感器、動臂 30的視覺跟蹤等也可以使用（例如，跟蹤液壓缸110的桿126的運動的位置、速度和/或加速 度傳感器610 3)。
[0077]閥裝置840可如下配置為應用抗振動（即，振動消除）響應。如果確定凈負載90由腔 室116保持，則控制閥700對節(jié)點53加壓從而開啟平衡閥400，并進一步促動平衡閥300關閉。 當平衡閥400被打開時，控制閥800可施加抗振動流體壓力/流到腔室118?？刂破?40可以將 閥350定位到第二構型374(參見圖3)以防止打開平衡閥300。如果確定凈負載90由腔室118 保持，則控制閥800對節(jié)點54加壓從而開啟平衡閥300,并進一步促動平衡閥400關閉。在平 衡閥300被打開時，控制閥700可以施加抗振動流體壓力/流到腔室116?？刂破?40可以將閥 450定位到第二構型474以防止打開平衡閥400。
[0078]在這樣的實施例中，即，獨立地知道凈缸負載90的方向作用在腔室116上，但至少 一些作用于液壓缸110的外部振動參數(shù)從外部傳感器信息中是未知的，則壓力傳感器6102 可用于測量腔室118內的壓力波動，并從而確定外部振動的特性。如果獨立地已知凈缸負載 的方向作用在腔室118上，但至少部分作用于液壓缸110的外部振動參數(shù)從外部傳感器信息 是未知的，則壓力傳感器610:可用于測量腔室116內的壓力波動，并從而確定外部振動的特 性。
[0079]如圖2示意性所示，環(huán)境振動負載960作為凈負載90的分量被施加到液壓缸110上。 如圖2所不，振動負載分量960不包括穩(wěn)態(tài)負載分量。在某些應用中，振動負載960包括動態(tài) 負載，例如風荷載、可沿著動臂30移動的材料的動量負載、來自移動車輛20的慣性負載和/ 或其它動態(tài)負載。穩(wěn)態(tài)負載可包括可以根據(jù)動臂30的結構改變的重力負載。振動負載960可 被各種傳感器610、620和/或其它傳感器感應和估計/測量?？刂破?40可以處理這些輸入， 并使用動臂系統(tǒng)10的動態(tài)行為模型，并由此計算和發(fā)送適當?shù)恼駝有盘?52v、654v。信號 652v、654v變換成在相應的閥700、800處的液壓壓力和/或流壓流。振動壓力/流經(jīng)過相應的 平衡閥300、400并傳遞至液壓缸110的相應的腔室116、118。液壓缸110將振動壓力和/或振 動流轉換為振動響應力/位移950。當振動響應950和振動負載960在動臂30上疊加時，產(chǎn)生 合成振動970。合成振動970可以顯著小于在沒有振動響應950的情況下動臂30產(chǎn)生的振動。 動臂30的振動由此被控制和/或減小，增強動臂系統(tǒng)10的性能、耐久性、安全性、實用性等。 液壓缸110的振動響應950在圖2中被描述為液壓缸110的輸出的動態(tài)分量。液壓缸110也可 以包括穩(wěn)態(tài)分量(即，靜態(tài)分量），其可以反映靜態(tài)負載，如重力。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的原理，控制方法使用具有嵌入式傳感器610(例如，嵌入的壓力傳感 器)的獨立計量主控制閥700、800,這些嵌入式傳感器610可感測振蕩壓力，并通過安裝的平 衡閥300、400(CBVs)提供波動消除壓力。該方法要求鎖定致動器110的一側(例如，一個腔室 116或118)就位，以防止致動器110的漂移。根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了主動波動消除，避免 了孔口的效率損失，和/或主控制閥700、800可以是僅有的控制元件。根據(jù)本發(fā)明的原理，可 以使用嵌入在閥700、800中的嵌入式壓力傳感器610和/或外部壓力/加速度/位置傳感器 620〇
[0081 ] 本申請涉及2013年5月31日申請的、發(fā)明名稱為Hydraulic System and Method for Reducing Boom Bounce with Counter-Balance Protection(用于通過平衡保護來降 低動臂跳動的液壓系統(tǒng)及方法）的美國臨時專利申請S/N 61/829，796，以及2013年8月30日 申請的、發(fā)明名稱為Control Method and System for Using a Pair of Independent Hydraulic Metering Valves to Reduce Boom Oscillations(用于使用一對獨立的液壓 計量閥來降低動臂振蕩的控制方法及系統(tǒng)）的美國專利申請S/N 61/872,424,所述專利申 請通過引用整體并入本文。
[0082]本發(fā)明的各種修改和變型對本領域的技術人員來說將變得明顯而不脫離本發(fā)明 的范圍和精神，并且應當理解，本發(fā)明的范圍不會不適當?shù)鼐窒抻诒疚年U述的說明性的實 施例。
【主權項】
1. 一種液壓系統(tǒng)，包括： 液壓致動器，其包括第一腔室和第二腔室； 第一平衡閥，其在第一節(jié)點處流體連接到第一腔室； 第二平衡閥，其在第二節(jié)點處流體連接到第二腔室； 第一控制閥，其在第三節(jié)點處流體連接到第一平衡閥； 第二控制閥，其在第四節(jié)點處流體連接到第二平衡閥;和 第一閥，其在第五節(jié)點處流體連接到第一平衡閥的先導部并在第四節(jié)點處流體連接到 第二平衡閥和第二控制閥。2. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，還包括第二閥，其在第六節(jié)點處流體連接到第二平 衡閥的先導部并在第三節(jié)點處流體連接到第一平衡閥和第一控制閥。3. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中第一腔室是桿端腔室且第二腔室是頭端腔室。4. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中第一腔室是頭端腔室且第二腔室是桿端腔室。5. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中第一平衡閥和第二平衡閥被以物理方式安裝 到液壓致動器上。6. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中第一閥包括第一構型和第二構型，其中第一構 型允許流體在第四節(jié)點和第五節(jié)點之間流動，第二構型阻斷流體從第四節(jié)點向第五節(jié)點流 動并允許流體從第五節(jié)點向第四節(jié)點流動。7. 根據(jù)權利要求6所述的液壓系統(tǒng)，其中第一閥是包括第一通道和第二通道的兩通閥， 當兩通閥處于第一構型時所述第一通道允許在第四節(jié)點和第五節(jié)點之間的雙向流動，所述 第二通道帶有止回閥，當兩通閥處于第二構型時所述止回閥允許從第五節(jié)點向第四節(jié)點流 動并阻止從第四節(jié)點向第五節(jié)點流動。8. 根據(jù)權利要求2所述的液壓系統(tǒng)，其中第一閥包括第一構型和第二構型，其中第一構 型允許流體在第四節(jié)點和第五節(jié)點之間流動，第二構型阻斷流體從第四節(jié)點向第五節(jié)點流 動并允許流體從第五節(jié)點向第四節(jié)點流動，其中第二閥包括第三構型和第四構型，其中第 三構型允許流體在第三節(jié)點和第六節(jié)點之間流動，第四構型阻斷流體從第三節(jié)點向第六節(jié) 點流動并允許流體從第六節(jié)點向第三節(jié)點流動。9. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中所述液壓系統(tǒng)適于通過液壓致動器的第一腔 室支承凈負載，并且其中所述液壓系統(tǒng)還適于通過將波動壓力傳送到液壓致動器的第二腔 室來產(chǎn)生振動響應。10. 根據(jù)權利要求9所述的液壓系統(tǒng)，其中當振動控制激活時，第一平衡閥阻斷流體從 液壓致動器的第一腔室流動并由此支承凈負載，當振動控制激活時，第一控制閥通過對第 二平衡閥的先導部加壓打開通過第二平衡閥的雙向流動，當振動控制激活時，第二平衡閥 在第二控制閥和液壓致動器的第二腔室之間傳送波動壓力，以及當振動控制激活時，第一 閥阻斷來自第一平衡閥的先導部的波動壓力并由此防止第一平衡閥打開。11. 根據(jù)權利要求10所述的液壓系統(tǒng)，其中所述液壓系統(tǒng)適于在振動控制激活時排放 第五節(jié)點的來自第一平衡閥的先導部的泄漏并由此防止第五節(jié)點處的先導壓力超過打開 壓力和防止打開第一平衡閥。12. 根據(jù)權利要求11所述的液壓系統(tǒng)，其中第一閥的止回閥適于至少在波動壓力低于 一低壓時從第五節(jié)點排放泄漏，并且當振動控制激活時所述止回閥阻斷流體從第四節(jié)點到 第五節(jié)點流動。13. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中當振動控制未激活時，第一平衡閥和第二平 衡閥適于向液壓致動器提供常規(guī)平衡閥保護。14. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中第二控制閥包括適于測量施加到液壓致動器 的振動負載的壓力傳感器。15. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中液壓致動器是線性液壓致動器。16. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中液壓致動器是液壓缸。17. 根據(jù)權利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其中液壓致動器是旋轉液壓致動器。18. -種用于致動動臂的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)包括： 液壓致動器，其包括第一腔室和第二腔室； 第一控制閥，其經(jīng)由第一平衡閥流體連接到第一腔室;和 第二控制閥，其經(jīng)由第二平衡閥流體連接到第二腔室； 其中，當振動控制激活時液壓致動器的第一腔室適于支承凈負載;并且 其中，當振動控制激活時液壓致動器的第二腔室適于產(chǎn)生振動響應。19. 根據(jù)權利要求18所述的液壓系統(tǒng)，還包括閥，該閥適于當振動控制未激活時允許第 二控制閥對第一平衡閥的先導部加壓，還適于當振動控制激活時防止第二控制閥對第一平 衡閥的先導部加壓。20. 根據(jù)權利要求18所述的液壓系統(tǒng)，其中第一平衡閥適于保持第一腔室的保持壓力 并由此支承凈負載，第二控制閥適于傳送波動壓力到第二腔室并由此引起液壓致動器產(chǎn)生 振動響應。21. -種液壓閥組，包括： 第一平衡閥，其適于防止流體通過第一節(jié)點離開液壓部件，除非第一打開壓力被施加 到第一平衡閥的第一先導部； 第二平衡閥，其適于防止流體通過第二節(jié)點離開所述液壓部件，除非第二打開壓力被 施加到第二平衡閥的第二先導部； 第三節(jié)點，其流體連接到第一平衡閥； 第四節(jié)點，其流體連接到第二平衡閥;和 第一閥，其在第五節(jié)點處流體連接到第一平衡閥的第一先導部并在第四節(jié)點處流體連 接到第二平衡閥，第一閥包括第一構型和第二構型； 其中第一閥的第一構型允許流體在第四節(jié)點和第五節(jié)點之間流動;并且 其中第一閥的第二構型阻斷流體從第四節(jié)點到第五節(jié)點流動。22. 根據(jù)權利要求21所述的液壓閥組，其中第一閥的第二構型允許流體從第五節(jié)點到 第四節(jié)點流動。23. 根據(jù)權利要求21所述的液壓閥組，其中第一閥的第二構型阻斷流體從第五節(jié)點到 第四節(jié)點流動。24. 根據(jù)權利要求21所述的液壓閥組，還包括容納第一平衡閥、第二平衡閥和第一閥的 集成殼體。25. 根據(jù)權利要求24所述的液壓閥組，其中所述集成殼體永久連結到液壓部件的殼體。26. 根據(jù)權利要求24所述的液壓閥組，其中所述集成殼體形成在單個閥塊上。27. 根據(jù)權利要求21所述的液壓閥組，還包括： 第一控制閥，其在第三節(jié)點處流體連接到第一平衡閥;和 第二控制閥，其在第四節(jié)點處流體連接到第二平衡閥和第一閥； 其中，第一控制閥適于施加第二打開壓力到第二平衡閥的第二先導部； 其中第二控制閥適于通過第二平衡閥施加波動壓力并由此產(chǎn)生來自液壓部件的波動 響應;并且 其中第一閥適于防止波動壓力打開第一平衡閥。28. 根據(jù)權利要求21所述的液壓閥組，還包括第二閥，其在第六節(jié)點處流體連接到第二 平衡閥的第二先導部并在第三節(jié)點處流體連接到第一平衡閥，第二閥包括第三構型和第四 構型； 其中第二閥的第三構型允許流體在第三節(jié)點和第六節(jié)點之間流動;并且 其中第二閥的第四構型阻斷流體從第三節(jié)點到第六節(jié)點流動。29. 根據(jù)權利要求28所述的液壓閥組，還包括控制器，其適于將第一閥配置成第一構型 或第二構型并且還適于將第二閥配置成第三構型或第四構型，其中當?shù)谝婚y處于第一構型 且第二閥處于第三構型時第一和第二平衡閥適于作為常規(guī)平衡閥操作。30. -種控制動臂中的振動的方法，該方法包括： 提供包括一對腔室的液壓致動器； 提供包括對應于所述一對腔室的一對平衡閥并且還包括對應于所述一對腔室的一對 控制閥的閥裝置； 提供具有第一構型和第二構型的閥，第一構型適于將一對平衡閥中的一個平衡閥選擇 性地流體連接到一對控制閥中的相對的一個控制閥，第二構型適于將一對平衡閥中的所述 一個平衡閥與一對控制閥中的所述相對的一個控制閥選擇性地斷開流體連接； 識別一對腔室中的加載腔室； 識別一對腔室中的未加載腔室； 關閉一對平衡閥中對應于加載腔室的相應一個平衡閥； 打開一對平衡閥中對應于未加載腔室的相應一個平衡閥； 輸送來自一對控制閥中對應于一對腔室中的未加載腔室的相應一個控制閥的振動液 壓流體;和 通過將所述閥設定在第二構型來防止振動液壓流體從一對控制閥中的相應一個輸送 到一對平衡閥中的一個。31. 根據(jù)權利要求30所述的方法，還包括通過所述閥排放來自所述一對平衡閥中的一 個的泄漏物。
【文檔編號】F15B13/043GK105849421SQ201480062159
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月7日
【發(fā)明人】M·R·王, M·B·拉諾
【申請人】伊頓公司