專利名稱：平衡的液壓夾緊力控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種用在材料裝卸設備上的液壓閥回路，更具體地涉及一種適用于與包括自由升降門架的材料裝卸設備有關的夾緊元件的重量響應控制裝置的液壓閥回路。
背景技術：
標準叉車及其他類型的材料裝卸設備一般包括用于將負載從一個高度吊到或提升到另一個高度的門架組件，并且這種門架組件一般被配置為支撐被設計為裝卸特定種類負載的各種附加裝置。舉例來說，可以使用例如紙箱夾具或紙卷夾具的負載夾緊附加裝置， 每個附加裝置包括液壓控制的負載夾緊元件，用于在負載側施加充分的抓緊力從而實現提升并將負載從一個位置搬運到另一個位置。門架組件一般是兩個通用型“自由升降”或“非自由升降”中的一個。自由升降門架允許將負載在“自由升降”活動范圍內從一個高度升降到另一個高度，而不需要在門架系統的總高度上進行相應改變。將負載升降到超出自由升降的活動范圍需要使門架伸縮以便擴展提升范圍。門架可以具有幾個連續地，一個接一個伸縮的級。每一級通常具有一個或多個可延伸的液壓缸，當啟動時這些液壓缸在一個或多個與下一級有關的可延伸液壓缸啟動之前完全伸展。每個連續級中的液壓缸通常需要比前一級氣缸更高的啟動推動力。因此， 例如在具有提升運動的自由提升范圍和提升運動的主提升范圍的自由提升門架中，直到該自由提升缸已經到達其充分伸展位置主提升缸才會開始伸展。相反，在提升負載時非自由升降門架立刻開始伸縮。門架的這種伸縮在高空限制環境中是不希望的。舉例來說，密封拖拉機掛車內部例如可被限制為104英寸的內高。如果特定的升降裝卸車具有79到84英寸之間的折疊門架高度，這對平衡的降落升降裝卸車也是通用的，在門架的進一步伸縮與掛車的頂棚相抵觸之前，門架可能只有20到25英寸的垂直空間進行伸縮。部分由于自由升降門架一般需要階梯式或逐漸升高的拖動管線壓力來使門架伸展到自由提升活動范圍外，利用這種門架不能獲得大部分液壓控制系統，這些液壓控制系統適用于利用提升管線壓力來感測負載重量以及根據這種壓力相應自動地調整抓緊力。使用電子控制器進行這種抓緊力調整的選擇設計方案具有如下缺陷，例如較高的單位生產成本和增加的系統復雜性，以及對必須根據門架伸展移動的電導體的要求。因此，對具有自由升降門架的材料裝卸系統有關的負載夾緊元件的自動重量響應力控制需要不同的液壓閥回路。
為了更完整地了解本發明，附圖在此示出了根據本發明的各個實施方式的示例性液壓回路。然而附圖沒有限制本發明的范圍。圖1是根據各個實施方式的負載升降系統的示意圖，該系統包括自由升降門架和適用于負載夾緊元件的重量響應控制裝置的各個液壓閥回路。圖2是作為圖1中柱塞驅動閥的示例性備選方案的、圖1中帶有電磁控制的二通液壓閥的示意圖。
具體實施例方式在接下來的詳細說明中，為了徹底了解各個實施方式闡述了大量細節。然而，本領域技術人員可以理解沒有這些細節本發明也可實施，本發明未被限制為所述實施方式，以及本發明可以各種備選實施方式實施。在其他情況下，眾所周知的方法、步驟、元件和系統都沒有詳細描述。圖1中給出了包括具有自由升降門架的負載提升系統100和適用于這種系統中負載夾緊元件的重量響應控制的各個液壓閥回路的示意性線路圖。如圖所示，該系統100通常包括一個或多個能夠一致運行的液力執行器101、103以將抓緊力施加到固定在負載夾緊元件(未示出)之間的負載上。圖1中示意性示出的至少一個細長的、可縱向延伸的液力升降裝置具有自由升降級巧4和主升降級156。提供手動操作的負載夾緊134和負載提升146選擇閥和用于根據選擇閥134、146的手動操作控制液力執行器101、103和升降裝置 154、156的各個液壓閥回路。其中至少一個可通過一個或多個液力執行器101、103控制的負載夾緊元件包括紙卷夾緊臂或任一種通過至少一個液力執行器控制的負載夾緊元件。例如，該負載夾緊元件包括紙箱夾緊附加裝置中的夾緊臂。然而對本發明來說，負載升降系統100將在紙卷夾緊附加裝置范圍內進行描述，該紙卷夾緊附加裝置具有一對設置為串聯操作的負載夾緊元件，每個負載夾緊元件通過一個液力執行器101、103進行控制。在串聯設置中，液力執行器101、103可被配置為在將液壓流體通過流體管線(或液壓流體管道)118、120引入液力執行器(或缸)101、103的缸蓋端時以及將液壓流體通過流體管線122、1M從液力執行器 101,103的桿側同時排出時關閉該負載夾緊元件。每個動力執行器101、103都通過負載夾緊閥組件1 進行控制，該組件包括用于關閉或打開該負載夾緊元件的液壓回路。用于負載夾緊閥126的特定回路包括用于操作至少一個動力執行器101、103的常規回路，用來根據至少一個負載夾緊閉合管線(或液壓流體管道)130和至少一個負載夾緊打開管線132來選擇性關閉或打開負載夾緊元件。舉例來說，該負載夾緊閥組件126包括先導止回閥和用于控制紙卷夾緊附加裝置的夾緊元件的相關回路。作為另一個例子，該負載夾緊閥組件126包括先導止回閥和用于控制紙箱夾緊附加裝置的夾緊元件的流體分配器/組合器。如圖1中示意性示出的那樣，升降系統100包括至少一個細長的、可縱向延伸的液力升降裝置154、156，該液力升降裝置具有自由升降級IM和至少一個主升降級156。該升降裝置154、156可能是具有自由升降活動范圍(圖1中以IM示意性示出)和至少一個主升降活動范圍(圖1中以156示意性示出)的單個多級液力裝置。然而，該升降裝置154、 156可以包括液力裝置組件，其配置為具有用于升降該負載夾緊元件而不打開門架的縱向自由升降活動范圍和至少一個在升降裝置伸展時由此打開門架的縱向主升降活動范圍。如示意性示出的那樣，因為自由升降級巧4活塞具有比主升降級156活塞更大的壓力表面積， 自由升降級巧4在管線158中需要比主升降級156更低的用于可伸展動作的流體壓力。因此，增加管線158的液壓流體使自由升降級IM伸展至其行程端，此后增加管線158的流體使主升降級156開始伸展。圖1中的液壓閥回路顯示為集合成三個不同的模塊或閥組件128、150和152，盡管各個元件可能是不同集合或集合成不同數量的模塊或閥組件。例如，150和152中的回路包括單個模塊或閥組件。另外，圖1中的部分回路可單獨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。如圖所示，集合成閥組件1 的液壓閥回路包括回路，以用于在管線168中接收來自與升降裝置154、156有關的液壓回路的感測負載重量，和用于使用該負載夾緊元件的重量響應控制裝置的感測負載重量。集合成閥組件150和152的液壓閥回路包括回路，以用于確保補償管線168中接收的感測負載重量從而與升降裝置154、156的可縱向延伸的位置基本無關，和用于使包括升降裝置154、156的氣缸在負載夾緊134和負載升降146選擇閥閉合時用作蓄能器，因此為負載升降系統100的負載夾緊元件提供全時的自動重量響應力控制。閥組件1 中所示的液壓閥回路包括用于接收來自負載夾緊選擇閥134的液壓流體的負載夾緊閉合回路。舉例來說，配有用于裝卸紙卷的負載升降系統100的升降裝卸車操作者可以通過移動負載夾緊選擇閥134來關閉負載夾緊元件從而使液壓流體從泵142流入負載夾緊閉合管線136，打開先導閥190，通過第一流體管道186然后通過流體管道130 繼續流向負載夾緊閥126。當流體被引入負載夾緊閉合管線130時，液壓流體同時通過負載夾緊打開管線132排出。彈簧偏壓的常開二通閥196為通過負載夾緊打開管線132排出的流體提供路徑返回容器(或油箱)140。當負載夾緊選擇閥134設置為增加負載夾緊打開管線138中的流體壓力時，該二通閥196顯示為由負載夾緊打開管線138控制使該閥移動到閉合的、無流動位置。如果在系統100中產生超壓，提供安全減壓閥144來使流體返回到容器 140。當負載夾緊元件接近負載時，將抓緊力施加到負載側面，負載夾緊閉合管線136 中的液壓壓力通過可調節的溢流閥194或其他匹配的閥增加到要求的臨界(或起動)抓緊壓力。例如，可將該溢流閥194設為將負載夾緊閉合管線136限制為650psi以使超過這個限制的、來自負載夾緊選擇閥134的液壓流體返回升降裝卸車容器140而不是繼續增加該夾緊的負載的抓緊壓力。當負載夾緊閉合管線136中的流體壓力增加到溢流閥194的設定值，即臨界壓力時，在184處先導止回閥190下游立即感測到的流體壓力也增加到臨界壓力。先導管線174 接收184處的感測壓力用于控制兩個先導的、可彈簧調節偏壓的二位閥172、176的位置，這些閥用來選擇性地控制從管線168和與升降裝置154、156有關的液壓回路接收的流體壓力的范圍。優選該閥172用來設置壓力下限，低于該壓力時該負載夾緊閉合回路與負載升降回路液壓分離，而閥176用來設置最大夾緊壓力，高于該壓力時該負載夾緊閉合回路與負載升降回路液壓分離。二位閥176顯示為常開閥，允許流體流動除非通過管線174移動到閉合或者無流體流動狀態，反之二位閥172顯示為常閉閥，阻止流體流動除非通過管線174 移動到打開的流體流動狀態。每個二位閥172、176都是彈簧偏壓的以便保持其標準狀態直到先導管線壓力超出彈簧阻力的設定值。負載夾緊打開管線132和彈簧過載管線170中的壓力使閥172、176恢復其正常狀態。負載夾緊打開管線132、138中的壓力還通過先導管線192打開止回閥190允許流體由負載夾緊閉合回路排出。優選為閥172設定的彈簧阻力小于為溢流閥194設定的臨界或起動壓力，但仍然足夠高從而防止負載夾緊元件在接近用來抓緊負載時向下漂移。一般彈簧阻力設定值為 閥172中的彈簧為600psi而閥176中的彈簧為1800psi。舉例來說，一旦在184處感測到的流體壓力達到閥172的彈簧設定值或600psi，閥172打開從而允許在目前打開的閥172 的下游、常開閥176的下游以及止回閥178的下游感測流體壓力。當閥172和176打開時， 來自管線168的流體壓力以及負載的重量可在180處感測到。直到閥172打開，負載夾緊閉合回路中的壓力才能消除推動管線148和168中的壓力之間的相互影響。只有當兩個二位閥176和172打開時，來自管線168的流體可被接收到180處的負載夾緊閉合回路中。止回閥178防止來自負載夾緊閉合回路的流體通過管線168回流到負載升降回路。止回閥182防止來自管線168的流體在負載夾緊閉合回路的上游流動，而是使流體流過壓力調節閥188。該壓力調節閥188可被用來相對于通過管線168接收的重量比流體壓力來調整通過負載夾緊元件施加的夾緊壓力。例如，對于具有大容量液力執行器101、 103的升降系統，源自管線168的重量比液壓壓力會產生施加到負載上的、過大的抓緊力。 在這種情況下壓力調節閥188可被用來減少抓緊負載所用的最大壓力。其它因素，例如某種類型負載的脆性和穩定性、包括升降裝置154、156的負載升降缸的尺寸和容量和接下來更詳細描述的那些，與升降裝置154、156有關的壓力補償回路150的壓力強化作用，需要減少源自管線168的夾緊力。響應于管線168中的壓力變化的所有匹配類型的壓力調節閥可被用于閥188的位置，包括一個或多個先導控制的卸壓閥或減壓閥。在負載升降操作過程中，在達到夾緊負載的臨界壓力之后，負載夾緊選擇閥134 回復到其中間的、未工作位置，推動或負載升降選擇閥146移動到允許液壓流體從泵142流到推動驅動管線148中用于伸展升降裝置154、156以升降負載。如果流體管道148、158和 168僅僅簡單地互連在一起，管線168處感測的負載重量和管線168中液壓壓力之間的關系將根據升降裝置154、156的位置改變，因為在自由升降154中的升降負載需要比在主升降156中升降相同負載更小的液壓壓力。例如主升降級156需要額外的400psi液壓壓力用于起動。因此，來自這種升降系統的負載重量信號根據該升降裝置是自由升降還是主升降進行變化。集合到閥組件150和152中的液壓閥回路包括用于確保管線168中接收到的感測負載重量被平衡以便與該升降裝置154、156的可縱向延伸的位置基本無關的回路。如圖所示，示例性閥組件150包括補償自由升降缸巧4和主升降缸156之間驅動壓力差值的壓差式調節閥164。舉例來說，與管線158中用來操作主升降缸156較小面積活塞所需的更高的下游壓力相比，壓力調節閥164可被調整為使管線158中壓力減少400psi以操作自由升降缸154。在自由升降缸IM操作期間，通過閥164有效地加強管線148中的壓力以便將管線 168中的感測負載重量平衡到其在主升降缸156操作期間自然存在的重量。在自由升降IM期間，由于負載升降而不伸縮門架，主升降級156保持固定。在一個實施方式中，包括常閉、柱塞驅動二通閥160的閥組件152安裝到位于門架可移動的主升降伸縮部分的橫向構件198下方的最下端(固定的)門架部分的橫向構件上。在自由升降級巧4到達其行程上端之后，在主升降級156被驅動時，主升降橫向構件198從柱塞162向上移動，因此允許管線168中的壓力將二通閥160移動到其打開位置。這使流體繞過平衡閥164，消除其減壓作用。由于通過管線148引入其他液壓流體以繼續提升負載，流體能夠繞過平衡閥164因此可在管線148中獲得更高的壓力來驅動升降裝置154、156的主升降級 156。其它種類的閥或元件可能被用來在升降裝置154、156處于其主升降156活動范圍時繞過該平衡閥164。當在主升降156活動范圍內縮回升降裝置154、156時，允許液壓流體流過二通 (或旁通)閥160。一旦二通閥160關閉(當主升降橫向構件198壓低柱塞162時)，流體能夠通過流經止回閥166繞過平衡閥164，隨后在升降裝置154、156進一步縮回時提供用于液壓流體從自由升降級1 排出的路徑。止回閥166還能在負載夾緊134和負載升降146選擇閥關閉時使包括升降裝置 154,156的缸用作蓄能器，因此為該負載升降系統100提供負載夾緊元件的全時、自動的重量響應力控制。舉例來說，如果感測負載重量的量級增加，止回閥166能夠使來自升降裝置 154,156的流體通過管線168自動向負載夾緊閉合回路增加流體而不需要同時驅動負載夾緊134或負載升降146選擇閥。類似地，如果施加到負載上的抓緊力減少，止回閥166能夠使來自升降裝置154、156的流體自動向負載夾緊閉合回路增加流體而不需要同時驅動負載夾緊134和負載升降146選擇閥。盡管已經描述了包括柱塞驅動二通閥160的閥組件152，該閥組件152可以包括， 例如響應于門架延伸位置并且通過電線206向閥組件150中的常開電磁驅動二通閥200提供觸發信號的開關204，如圖2所示。電磁驅動二通閥200在圖2中示出為與圖1中一致的驅動閉合位置，表示二通閥160在自由升降154活動范圍內處于操作升降裝置154、156的閉合(封閉)位置。在一個實施方式中，舉例來說，開關觸發元件或例如為目標(target) 202 的其他設備可以安裝到門架可移動主升降部分的橫向構件198上，并且開關204(例如近程開關)可以安裝到門架的下部或固定部分上。在一個實施方式中，近程開關204提供觸發信號，使得在自由升降1 活動范圍內使螺線管驅動二通閥200在升降裝置154、156的整個伸展上保持在驅動閉合位置。在自由升降級154到達其行程上端之后，主升降橫向構件 198遠離門架的固定部分向上移動，因此分開開關元件并使螺線管驅動的二通閥200停止工作，隨后將二通閥200移動到其打開位置。這使流體繞過平衡閥164，消除其減壓作用。 由于通過管線148引入其他液壓流體以繼續提升負載，流體能夠繞過平衡閥164因此可在管線148中獲得更高的壓力來驅動升降裝置154、156的主升降級156。即使開關204和電磁閥200是電氣的，它們兩個都安裝到固定并且沒有根據門架伸展移動的門架部分或升降裝卸車上，因此不需要必須根據門架伸展進行移動從而存在危險和持久性問題的任一個電導體。其它種類的閥或元件可能被用來在升降裝置154、156處于其主升降156活動范圍時繞過該平衡閥164。當在主升降156活動范圍內縮回升降裝置154、156時，允許液壓流體流過二通 (或旁通)閥200。一旦二通閥200關閉，流體能夠通過流經止回閥166繞過平衡閥164，隨后在升降裝置154、156進一步縮回時提供用于液壓流體從自由升降級IM排出的路徑。盡管已經描述了兩級(即自由升降和主升降)升降裝置，可通過增加平衡閥和旁通閥適應其他的主升降級從而補償所需的高驅動力，因此管線168處感測的負載重量保持與升降裝置的可縱向延伸的位置無關。舉例來說，如果升降裝置包括除圖1所示的單個主升降級之外的第二主升降級，可以增加另一個與平衡閥164串聯的平衡閥，和另一個用于旁通的閥，增加的平衡閥可被用于在第一主升降級156到達其行程端部時驅動其他的(第二)主升降級。 在前述說明書中采用的術語和措辭在這里被用作解釋而非限制術語，沒有意欲使用排除示出描述特征或其部分的相等物的這種術語和措辭，應該認為本發明的范圍僅由接下來的權利要求限定和限制。
權利要求
1.一種液壓閥回路，其適合于感測通過至少一個細長的、可縱向延伸的升降裝置支承的負載的重量級，所述升降裝置具有液力升降執行器，所述液力升降執行器的流體壓力可根據所述重量級變化并且還可根據所述升降裝置的不同的可縱向延伸的位置變化，所述液壓閥回路包括至少一個流體閥組件，所述流體閥組件可與所述液力升降執行器液壓互連， 并且能夠與所述升降裝置的所述不同的可縱向延伸的位置基本無關地從所述流體壓力自動液壓感測所述重量級。
2.一種液壓閥回路，其適合于控制具有液力抓緊執行器的負載抓緊裝置，所述液力抓緊執行器能夠響應于手動啟動負載夾緊選擇閥將自動可變負載重量響應抓緊力施加到負載上，所述負載抓緊裝置還具有至少一個細長的、可縱向延伸的升降裝置，所述升降裝置具有液力升降執行器，所述液力升降執行器能夠通過所述升降執行器中的流體壓力支承所述負載，所述流體壓力可根據所述負載的重量級變化并且還可根據所述升降裝置的不同的可縱向延伸的位置變化，所述液壓閥回路包括至少一個流體閥組件，所述流體閥組件可與所述負載抓緊裝置液壓互連，并且能夠將流體從所述液力升降執行器轉移到所述液力抓緊執行器從而與所述升降裝置的所述不同的可縱向延伸的位置無關地增加所述負載上的所述抓緊力，而沒有同時手動驅動所述負載夾緊選擇閥并且沒有同時手動驅動所述負載升降選擇閥。
3.一種液壓閥回路，其適合于感測通過至少一個細長的、可縱向延伸的升降裝置支承的負載的重量級，所述升降裝置具有液力升降執行器，所述液力升降執行器的流體壓力可根據所述重量級變化并且還可根據所述升降裝置的不同的可縱向延伸的位置變化，所述液壓閥回路包括至少一個流體閥組件，所述流體閥組件可與所述液力升降執行器液壓互連， 并且能夠將所述流體壓力自動轉換為可根據所述重量級變化且與所述升降裝置的所述可縱向延伸的位置基本無關的壓力。
全文摘要
適合于對具有自由升降門架的負載升降系統的負載夾緊元件進行自動重量響應控制的液壓閥回路。該負載升降系統一般地包括一個或多個用于將抓緊力施加到負載上的液力執行器(101、103)、具有一個自由升降活動范圍和至少一個主升降活動范圍的至少一個細長的、可縱向延伸的液力升降裝置(154、156)、以及手動操作的負載夾緊和負載升降選擇閥(134、146)。該液壓閥回路在提升負載時獨立地提供負載夾緊元件的重量響應控制、在沒有同時手動驅動負載夾緊或負載升降選擇閥的情況下提供負載夾緊元件的全時自動重量響應力控制、以及提供感測的負載重量的平衡，以使得感測的負載重量基本獨立于該升降裝置的可縱向延伸的位置。
文檔編號B66F9/18GK102159491SQ200980136402
公開日2011年8月17日 申請日期2009年8月31日 優先權日2008年10月9日
發明者D·W·彼得羅內克 申請人:卡斯卡特公司