專利名稱：具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的原件的工具的制作方法
具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的原件的工具背景技術(shù)
本發(fā)明涉及一種工具，該工具具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的元件， 其中，設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量，該能量回收氣缸包括充有氣體的腔室。具體地，該工具為挖掘機(jī)或用于物料搬運(yùn)的機(jī)器。具體地，本發(fā)明應(yīng)用于這種工具中，在該工具中作業(yè)驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)作業(yè)液壓缸，能夠通過(guò)該作業(yè)液壓缸使活動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)。
在這種工具中，當(dāng)降下活動(dòng)元件時(shí)能量回收氣缸的充有氣體的腔室被壓縮并由此儲(chǔ)存勢(shì)能，以在活動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)期間再次釋放勢(shì)能而支撐作業(yè)驅(qū)動(dòng)器。
從DE 102008034582A1中已知一種工具，其中，能量回收氣缸的充有氣體的腔室由能量回收氣缸的充有氣體的底側(cè)和能量回收氣缸的中空活塞桿形成。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是進(jìn)一步改進(jìn)這種具有帶充有氣體的腔室的能量回收氣缸的工具的功能。
按照本發(fā)明，該目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明涉及一種工具，該工具具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的元件，其中，設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量，該能量回收氣缸包括充有氣體的腔室。按照本發(fā)明，設(shè)置成工具的致動(dòng)根據(jù)充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施。因此，具體地，設(shè)置有用于直接或間接確定充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供用作控制器輸入變量的信號(hào)。
本發(fā)明的發(fā)明人現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)能量回收氣缸的充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度對(duì)能量回收氣缸的力/路徑特性曲線有重要影響。因此，按照本發(fā)明，設(shè)置有用于直接或間接確定充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度的系統(tǒng)，其中對(duì)工具的致動(dòng)會(huì)考慮氣體溫度對(duì)能量回收氣缸的特性曲線的影響。具體地，在充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度變化的情況下，對(duì)工具的致動(dòng)至少部分地抵消了能量回收氣缸的特性曲線的變化。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，活動(dòng)元件的作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)根據(jù)充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施。因此，具體地，在充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度變化的情況下，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)抵消能量回收氣缸的特性曲線的變化。
充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度可直接地或間接地確定。有利地，設(shè)置有測(cè)量充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度的溫度傳感器。理論上，這里應(yīng)考慮到，由于根據(jù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)氣體溫度波動(dòng)非常大，所以氣體溫度不大適于作為控制變量。替代性地或另外地，也可以測(cè)量能量回收氣缸的或工具的元件的溫度，該元件與腔室以導(dǎo)熱方式相連接。氣體溫度也可通過(guò)其它間接方法確定。氣體溫度也可通過(guò)例如測(cè)定氣缸的沖程/氣體壓力分布或氣缸的速度 /氣體壓力分布來(lái)確定。
有利地，特定時(shí)間段內(nèi)溫度信號(hào)被平均化并被用作控制器的輸入變量。有利地，驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)變量根據(jù)氣體溫度變化，具體地根據(jù)氣體的平均溫度變化。具體地，根據(jù)氣體溫度的控制變量的映射可儲(chǔ)存在控制器內(nèi)。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，設(shè)置成作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力根據(jù)溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
具體地，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力隨著氣體溫度的降低而增大。這樣可以消除以下問(wèn)題在低氣體溫度時(shí)，能量回收氣缸比在更高的溫度時(shí)提供的壓力或氣缸力更小，使得在氣體溫度低于特定設(shè)定值時(shí)，可能不能達(dá)到所需要的提升能力。因此，為了即使在低氣體溫度下也仍然能夠達(dá)到所需要的提升能力，相應(yīng)地增大作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力，以便在整體上達(dá)到所需要的提升能力。
此外，隨著氣體溫度升高并由此造成的能量回收氣缸內(nèi)的氣體壓力增大，可達(dá)到的總提升能力也會(huì)增大。
這樣，裝置的載荷可增大到超出容許值，這會(huì)減少裝置的使用壽命。因此，按照本發(fā)明，還可以設(shè)置成在氣缸中的氣體溫度升高時(shí)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力減小。這樣，通過(guò)能量回收氣缸消除了裝置的較大載荷。
具體地，當(dāng)氣體溫度處于設(shè)定氣體溫度以上時(shí)，能夠減小作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力。此外，當(dāng)溫度處于設(shè)定氣體溫度以下時(shí)，能夠增大作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力。具體地，根據(jù)能量回收氣缸的特性曲線而實(shí)施致動(dòng)。
有利地，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力調(diào)節(jié)成使得活動(dòng)元件的最大提升能力總是保持大致相同。具體地，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的力調(diào)節(jié)成使得作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的力和能量回收氣缸的力的總和對(duì)應(yīng)于根據(jù)氣體溫度的要求的設(shè)定值。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可根據(jù)溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性。這里，溫度的影響也可改變能量回收氣缸和作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的整個(gè)系統(tǒng)的作業(yè)特性。具體地，能量回收氣缸的特性曲線隨著氣體溫度改變而進(jìn)行的改變由作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的相應(yīng)致動(dòng)來(lái)抵消。
(提升和降下活動(dòng)元件的)機(jī)器的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性通常在設(shè)定溫度下與能量回收氣缸的特性相匹配。但是，如果氣體溫度處于要求的設(shè)定溫度以下，氣體壓力會(huì)低于設(shè)定氣體壓力。另一方面，當(dāng)氣體溫度處于要求的設(shè)定溫度以上時(shí)，氣體壓力會(huì)高于設(shè)定值。這會(huì)造成以下情況氣體溫度降低到設(shè)定值以下會(huì)導(dǎo)致下降速度的增大以及升舉速度的減小， 而高于設(shè)定溫度的氣體溫度會(huì)導(dǎo)致下降速度的減小以及升舉速度的增大。有利地，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在根據(jù)溫度信號(hào)進(jìn)行致動(dòng)使得作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性的這些變化得到抵消。
這樣，能夠避免會(huì)增大部件載荷的太大的提升和下降速度。此外，由于為操作者提供的是大體上總是相同的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性，因此工具的操控變得簡(jiǎn)單。此外，在任何時(shí)間都能夠進(jìn)行所有動(dòng)作。因此，特別地，總是能夠?qū)崿F(xiàn)活動(dòng)元件的足夠快的運(yùn)動(dòng)。
具體地，根據(jù)氣體溫度，具體地根據(jù)當(dāng)前平均氣體溫度，對(duì)活動(dòng)元件的提升和降下功能的致動(dòng)進(jìn)行調(diào)整使得最大提升和下降速度總是能夠保持相同。
本發(fā)明更具體地用于這種工具中，在這種工具中，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)作業(yè)液壓缸。按照本發(fā)明，根據(jù)直接或間接的溫度信號(hào)來(lái)執(zhí)行作業(yè)液壓缸的液壓機(jī)構(gòu)的致動(dòng)。 具體地，直接或間接地測(cè)量能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度的系統(tǒng)的信號(hào)因此被提供給工具的液壓機(jī)構(gòu)的控制器。
在第一實(shí)施例中，可以設(shè)置成根據(jù)溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的液壓機(jī)構(gòu)的初始?jí)毫?。為至少部分地抵消氣體溫度對(duì)工具的提升能力的影響，按照本發(fā)明在根據(jù)氣體溫度的要求的或許可的范圍內(nèi)暫時(shí)增大或減小作業(yè)液壓缸的初始?jí)毫ο拗浦怠＞唧w地，增大初始?jí)毫ο拗浦担员慵词乖谳^低氣體溫度下也能夠達(dá)到需要的提升能力。此后，如果氣體溫度由于作業(yè)行為或由于外部熱量的提供而升高，則可將作業(yè)缸的初始?jí)毫ο拗浦抵匦聹p小到正常設(shè)定值。另一方面，可根據(jù)氣體溫度暫時(shí)減小動(dòng)臂油缸的初始?jí)毫ο拗浦?，以消除工具的過(guò)高載荷。具體地，當(dāng)氣體溫度上升超過(guò)特定值時(shí)，可暫時(shí)減小動(dòng)臂油缸的壓力限制值。
因此，具體地，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的液壓機(jī)構(gòu)的最大初始?jí)毫Φ玫秸{(diào)節(jié)。有利地，調(diào)節(jié)通過(guò)致動(dòng)初始?jí)毫ο拗崎y來(lái)實(shí)施。初始?jí)毫ο拗崎y通常將由泵提供的液壓流體的壓力限制成最大操作壓力。
在第二示例性實(shí)施例中，設(shè)置成作業(yè)液壓缸的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性根據(jù)溫度信號(hào)得到調(diào)節(jié)。因此，可根據(jù)氣體溫度，具體地根據(jù)當(dāng)前平均氣體溫度，調(diào)整活動(dòng)元件的提升和降下的功能的致動(dòng)，使得至少部分地抵消氣體溫度對(duì)最大下降或升舉速度的影響。
例如，根據(jù)氣體溫度，能夠相應(yīng)地調(diào)整用于提升和/或降下活動(dòng)元件的相應(yīng)閥的先導(dǎo)壓力或致動(dòng)電流。具體地，可增大或減小先導(dǎo)壓力和/或致動(dòng)電流，以調(diào)整閥開口截面并因此調(diào)整下降和/或提升時(shí)的最大速度。
下降時(shí)，具體地可相應(yīng)地致動(dòng)管道破裂閥。另一方面，提升時(shí)，有利地根據(jù)溫度致動(dòng)控制塊的閥。
此外，可根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度來(lái)調(diào)整各個(gè)液壓泵的樞轉(zhuǎn)角度和/或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這也有利地在提升活動(dòng)元件時(shí)實(shí)施。
通過(guò)根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度而調(diào)整根據(jù)本發(fā)明的作業(yè)液壓機(jī)構(gòu)的初始?jí)毫ο拗浦?，能夠確保需要的提升能力并且能夠限制裝置載荷。
另一方面，通過(guò)根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度而調(diào)整先導(dǎo)壓力或電先導(dǎo)信號(hào)， 能夠保持機(jī)器的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性以及部件載荷恒定。
因此，能量回收氣缸能夠用作自給系統(tǒng)，但通過(guò)對(duì)現(xiàn)有液壓系統(tǒng)進(jìn)行改變而實(shí)施根據(jù)溫度的調(diào)整。
按照本發(fā)明，可有利地參照當(dāng)前平均氣體溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在特定時(shí)間間隔內(nèi)，平均氣體溫度中的每一個(gè)可被確定并用作調(diào)節(jié)用的控制變量。
除根據(jù)本發(fā)明的工具外，本發(fā)明進(jìn)一步包括用于操控工具的方法，該工具具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的元件，其中設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量，能量回收氣缸包括充有氣體的腔室。按照本發(fā)明，設(shè)置成根據(jù)充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)。這樣，可以獲得相同的已經(jīng)關(guān)于工具描述過(guò)的優(yōu)勢(shì)。有利地，按照已經(jīng)在上文描述過(guò)的那樣實(shí)施該方法。
此外，本發(fā)明包括用于上述工具的能量回收氣缸。具體地，能量回收氣缸包括溫度傳感器。具體地，溫度傳感器可測(cè)量充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度和/或以熱傳導(dǎo)方式與該腔室連接的能量回收氣缸元件的溫度。也可以使用已經(jīng)在上文進(jìn)行過(guò)說(shuō)明的其它的測(cè)量方法。
此外，本發(fā)明有利地包括已經(jīng)在上文詳細(xì)描述過(guò)的用于上述工具的作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的控制器。具體地，溫度信號(hào)作為控制器的輸入信號(hào)。具體地，控制器根據(jù)溫度信號(hào)致動(dòng)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的作業(yè)液壓機(jī)構(gòu)。
有利地，能量回收氣缸或控制器按照已經(jīng)在上文關(guān)于工具所闡述的那樣設(shè)計(jì)。
現(xiàn)在將再次簡(jiǎn)要地描述本發(fā)明特別優(yōu)選的應(yīng)用
根據(jù)本發(fā)明的工具具體為行駛工具，更具體為挖掘機(jī)或用于物料搬運(yùn)的機(jī)器。
該工具包括通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器——具體為作業(yè)液壓缸——而能夠活動(dòng)的元件，其中，設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量。
具有充有氣體的腔室的能量回收氣缸自身作為從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量的能量?jī)?chǔ)存器。由能量回收氣缸底側(cè)形成的空間有利地充有壓縮空氣，壓縮空氣在活塞桿向底側(cè)運(yùn)動(dòng)期間被壓縮。儲(chǔ)存的能量在活塞桿向上運(yùn)動(dòng)期間可再次利用以支撐作業(yè)驅(qū)動(dòng)器， 具體地支撐作業(yè)液壓缸。在更優(yōu)選的方式中，能量回收氣缸的活塞桿是中空的并且朝底側(cè)敞開，使得活塞桿內(nèi)部形成充有氣體的腔室的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的工具的活動(dòng)元件有利地繞豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸線樞轉(zhuǎn)地附連到工具上并且借助于一個(gè)或多個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器——具體為作業(yè)液壓紅——而能夠在豎直旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)樞轉(zhuǎn)。 具體地，活動(dòng)元件是挖掘機(jī)的臂或用于物料搬運(yùn)的機(jī)器的動(dòng)臂。更有利地，行駛工具包括具有行走齒輪裝置的下底架以及繞豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在下底架上的上底架，活動(dòng)元件鉸接到上底架上。
在活動(dòng)元件上可設(shè)置有作業(yè)用具，例如鏟斗或抓斗。當(dāng)降下活動(dòng)元件時(shí)，活動(dòng)元件以及作業(yè)用具的勢(shì)能通過(guò)能量回收氣缸被儲(chǔ)存，以在活動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)時(shí)至少部分地再次抵消裝置的重量。因此，為使活動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)，必須通過(guò)作業(yè)液壓缸提供的能量較少。因此，由于需要的已安裝的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率較小并且燃料消耗量減小，工具的能量平衡性得到改善。
與一個(gè)或多個(gè)作業(yè)液壓缸相同，根據(jù)本發(fā)明的能量回收氣缸有利地設(shè)置在工具的上底架與活動(dòng)元件之間。因此，在活動(dòng)元件運(yùn)動(dòng)期間，能量回收氣缸與作業(yè)液壓缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)。


現(xiàn)在將參照示例性實(shí)施例以及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
在附圖中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的、具有兩個(gè)作業(yè)液壓缸和一個(gè)能量回收氣缸的工具的示例性實(shí)施例；
圖加示出根據(jù)本發(fā)明的能量回收氣缸的第一變體的示意圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的能量回收氣缸的第二變體的示意圖3示出根據(jù)本發(fā)明的用于作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的控制器的第一示例性實(shí)施例，其中，作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
圖如示出以示例的方式表現(xiàn)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度的溫度分布的圖4b示出表現(xiàn)根據(jù)圖如所示的溫度分布的作業(yè)液壓機(jī)構(gòu)初始?jí)毫Φ膱D5示出根據(jù)本發(fā)明的用于作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的控制器的第二示例性實(shí)施例，其中作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性——特別是最大運(yùn)動(dòng)速度——根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
圖6a示出表現(xiàn)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度分布的圖；并且
圖6b示出表現(xiàn)控制閥的先導(dǎo)壓力的圖，該控制閥用于根據(jù)圖6a所示溫度分布致動(dòng)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1和圖2，現(xiàn)在將首先大體上示出能夠使用本發(fā)明的、具有能量回收氣缸的工具的示例性實(shí)施例。
工具包括經(jīng)由水平延伸的樞軸5鉸接到工具的焊接結(jié)構(gòu)4上的活動(dòng)元件2。工具是這樣的液壓挖掘機(jī)，在所述液壓挖掘機(jī)中活動(dòng)元件2繞挖掘機(jī)動(dòng)臂安裝，其中挖掘機(jī)動(dòng)臂鉸接到挖掘機(jī)的上底架上。上底架自身繞豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸線樞轉(zhuǎn)地附連到具有底盤的下底架上。
為移動(dòng)活動(dòng)元件2，設(shè)置有兩個(gè)作業(yè)液壓缸1，作業(yè)液壓缸1經(jīng)由相應(yīng)鉸接點(diǎn)鉸接到活動(dòng)元件2和上底架的焊接結(jié)構(gòu)4上。此外，提供了根據(jù)本發(fā)明的能量回收氣缸3的示例性實(shí)施例，能量回收氣缸3與作業(yè)液壓缸1一樣設(shè)置在工具的活動(dòng)元件2與上底架4之間并用于從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行能量回收。能量回收氣缸3設(shè)置在兩個(gè)作業(yè)液壓缸1之間。
在活動(dòng)元件2——在此處為挖掘機(jī)動(dòng)臂——上，通常設(shè)置有作業(yè)裝置，例如挖掘機(jī)鏟斗。在降下活動(dòng)元件2時(shí)，活動(dòng)元件和作業(yè)裝置的勢(shì)能應(yīng)當(dāng)當(dāng)時(shí)被回收并儲(chǔ)存，以便至少部分地抵消在活動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)期間因活動(dòng)元件以及作業(yè)裝置的重量而作用在作業(yè)液壓缸上的靜力，并由此使得必須借助于作業(yè)液壓缸1提供的能量較小。為此，根據(jù)本發(fā)明的液壓缸有利地包括充有氣體的腔室。在降下活動(dòng)元件時(shí)，能量回收氣缸的充有氣體的腔室內(nèi)的氣體被壓縮，而在提升活動(dòng)元件時(shí)氣體膨脹并因此支撐作業(yè)液壓缸1。為此，根據(jù)本發(fā)明的能量回收氣缸有利地在其底側(cè)充有氣體并且還有利地包括朝底側(cè)敞開的中空活塞桿。
現(xiàn)在圖加和圖2b示出能量回收氣缸3的兩個(gè)變體的示意圖。兩示例性實(shí)施例均包括缸體10，活塞桿11以能夠軸向移動(dòng)的方式安裝在缸體10中?；钊麠U11呈中空?qǐng)A柱體的形狀，從而在活塞桿11的內(nèi)部得到空腔13，空腔13朝缸體的底側(cè)12敞開。能量回收氣缸3的底側(cè)12和活塞桿11內(nèi)部的空腔13形成充有壓縮氣體的連貫腔室。在活塞桿11在缸體10內(nèi)運(yùn)動(dòng)的期間，底側(cè)12的尺寸變化，使得當(dāng)活塞桿11完全縮回時(shí)充有氣體的容積大致對(duì)應(yīng)于中空活塞桿內(nèi)部的空腔13，而當(dāng)完全伸展活塞桿時(shí)充有氣體的容積對(duì)應(yīng)于所述空腔13的容積加上缸體10的容積。
能量回收氣缸包括底側(cè)支承孔15和活塞桿側(cè)支承孔16，能量回收氣缸通過(guò)這些孔鉸接到工具和活動(dòng)元件上。能量回收氣缸鉸接在活動(dòng)元件與工具之間使得活塞桿11通過(guò)活動(dòng)元件以及作業(yè)裝置的重量而向下朝著能量回收氣缸的底側(cè)運(yùn)動(dòng)，使得氣體體積被壓縮。由于根據(jù)本發(fā)明的能量回收氣缸帶有中空活塞桿11的設(shè)計(jì)方式，縮回的氣缸中也存在有足夠的氣體量，從而使得在下降作業(yè)裝置時(shí)壓力能夠平穩(wěn)增加。另一方面，在活動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)期間，部分重量作用在能量回收氣缸內(nèi)的氣體容積上，使得作業(yè)液壓缸不再必須施加全部靜載荷。
能量回收氣缸包括用于為腔室充氣的充氣閥17以及用于限制氣體壓力的壓力限制閥18。在圖加的第一示例性實(shí)施例中，充氣閥17和壓力限制閥18設(shè)置在底側(cè)。但是， 在圖2b的第二示例性實(shí)施例中，充氣閥17和壓力限制閥18設(shè)置在活塞桿側(cè)。
圖加和圖2b中所示的能量回收氣缸是雙側(cè)液壓缸，從而提供環(huán)形空間14，其能夠經(jīng)由端ロ 12連接到工具的液壓系統(tǒng)上。底側(cè)也可包括端ロ，底側(cè)能夠經(jīng)由該端ロ連接到エ 具的液壓系統(tǒng)上。如圖2b所示，可通過(guò)向能量回收氣缸供給油或從能量回收氣缸排放油來(lái)改變能量回收氣缸中的氣體量。因此，在圖2b的第二示例性實(shí)施例中，設(shè)置有用于供給油的端ロ 20，能量回收氣缸的底部空間能夠通過(guò)端ロ 20連接到工具的液壓系統(tǒng)上。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度對(duì)其操作有重要影響。因此，按照本發(fā)明設(shè)置成根據(jù)所述溫度來(lái)致動(dòng)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器一具體為作業(yè)液壓機(jī)構(gòu)，以便保持氣體溫度對(duì)工具操作的影響盡可能地小。具體地，設(shè)置有直接或間接地測(cè)量充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度的溫度傳感器。 有利地，提供控制信號(hào)以用于根據(jù)溫度傳感器的溫度信號(hào)致動(dòng)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器。有利地，特定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的溫度信號(hào)被平均化并被用作控制器的輸入變量?，F(xiàn)在圖3示出這種控制系統(tǒng)的第一示例性實(shí)施例。作業(yè)驅(qū)動(dòng)器由已經(jīng)在上面描述過(guò)的兩個(gè)作業(yè)缸1形成。兩個(gè)作業(yè)缸中的每ー個(gè)均具有壓カ腔室35和36，壓カ腔室35和 36經(jīng)由控制閥32與壓カ供給裝置連接。壓カ供給裝置由液壓泵30提供。由泵30提供的初始?jí)亥沙跏級(jí)亥拗崎y31限制。有利地，初始?jí)亥拗崎y31設(shè)置在泵30和控制閥32 之間。按照本發(fā)明，測(cè)量能量回收氣缸中的氣體溫度的溫度傳感器40當(dāng)前設(shè)置在能量回收氣缸3上。例如，溫度傳感器直接測(cè)量氣體溫度，使得能夠相當(dāng)快地對(duì)溫度波動(dòng)作出反應(yīng)。然而，由于氣體溫度根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波動(dòng)非常大，所以對(duì)溫度進(jìn)行間接測(cè)量是有利的。 溫度傳感器40的溫度信號(hào)作為輸入變量提供給控制器41，在控制器中信號(hào)將被處理?？刂破?1致動(dòng)調(diào)節(jié)単元42以用于調(diào)節(jié)壓力限制閥31。這樣，能夠根據(jù)溫度信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)作業(yè)液壓機(jī)構(gòu)的初始?jí)毫ΑＭㄟ^(guò)這樣調(diào)節(jié)初始?jí)毫?，能夠解決以下兩個(gè)問(wèn)題當(dāng)能量回收氣缸3中的溫度下降到低于特定設(shè)定值Tsrt時(shí)(例如在冬天開始作業(yè)時(shí))，能量回收氣缸3并不提供設(shè)定壓力或需要的設(shè)定氣缸力，以達(dá)到在設(shè)定氣體溫度時(shí)可達(dá)到的提升能力。為了盡管氣體溫度較低但仍達(dá)到提升能力，按照本發(fā)明，根據(jù)氣體溫度在需要的且容許的范圍內(nèi)暫時(shí)地提高動(dòng)臂油缸的初始?jí)亥拗浦怠＞唧w地，壓カ限制值可提高至超過(guò)正常設(shè)定值——例如350 巴——以上，以便盡管在低溫時(shí)也將總提升能力保持在需要的設(shè)定值。如果氣體溫度由于作業(yè)行為或外部熱量的供給而上升，則能夠再次減小動(dòng)臂油缸的初始?jí)亥拗浦?，例如減小到諸如350巴的設(shè)定值。但是，如果能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度上升超過(guò)特定設(shè)定值，可達(dá)到的提升能力將增加，由此裝置的載荷增加且使用壽命減少。為消除工具的這種高載荷，按照本發(fā)明，當(dāng)氣體溫度上升超過(guò)特定設(shè)定值吋，根據(jù)氣體溫度暫時(shí)地減小動(dòng)臂油缸的初始?jí)亥拗浦?。通過(guò)根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行的動(dòng)臂油缸的初始?jí)亥拗浦档倪@種調(diào)整，能夠保證所需的提升能力且能夠限制工具的載荷。為實(shí)現(xiàn)致動(dòng)，可采用多個(gè)不同的可能方式。具體地，根據(jù)能量回收氣缸內(nèi)的氣體溫度的初始?jí)亥蓛?chǔ)存于控制器中，例如以映射的形式存儲(chǔ)于控制器中。有利地，參照平均氣體溫度實(shí)施致動(dòng)。在特定時(shí)間段內(nèi)，可分別確定平均氣體溫度并將平均氣體溫度用作針對(duì)動(dòng)臂油缸的初始?jí)亥拗浦档目刂谱兞俊?br> 圖如示出一段時(shí)間能量回收氣缸內(nèi)的溫度Tgas的示例性溫度發(fā)展過(guò)程，其中溫度 Tgas開始處于設(shè)定溫度Tsrt以下井隨后上升超過(guò)設(shè)定溫度Tsrt。在示例性實(shí)施例中，對(duì)每個(gè)時(shí)間段At內(nèi)的溫度實(shí)施平均化。在第一個(gè)時(shí)間段At內(nèi)，平均溫度處于設(shè)定溫度Tsrt以下，因此采用増加的初始?jí)亥玃。在下一個(gè)時(shí)間段At中，平均溫度大致處于設(shè)定溫度的范圍之內(nèi)，因此采用正常初始?jí)亥玃。然而，在隨后的時(shí)間段At中，溫度處于設(shè)定溫度Tset以上，所以采用相應(yīng)的較低的初始?jí)亥玃。按照本發(fā)明，分別對(duì)于每個(gè)時(shí)間段來(lái)確定平均氣體溫度，并且針對(duì)該溫度調(diào)節(jié)相應(yīng)的初始?jí)亥?。有利地，根?jù)最大容許初始?jí)亥约跋鄳?yīng)溫度下能量回收氣缸的氣缸カ來(lái)確定待調(diào)節(jié)的初始?jí)毫Γ瑥亩鴮⒂捎谀芰炕厥諝飧字械臏囟纫鸬墓ぞ叩目偺嵘芰Φ牟▌?dòng)以及裝置的載荷的波動(dòng)保持盡可能地小。圖5現(xiàn)在示出本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例，借助于該實(shí)施例，將氣體溫度對(duì)工具的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性的影響保持盡可能地小。作業(yè)缸1又包括壓カ腔室35和36，能夠通過(guò)壓カ腔室35和36的液壓流體的加壓來(lái)移動(dòng)作業(yè)缸1。設(shè)置有泵30，泵30經(jīng)由控制閥33為壓カ腔室35和36提供高壓力。該泵是經(jīng)由控制器38致動(dòng)的變量泵。泵30由同樣由控制器38致動(dòng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)37驅(qū)動(dòng)。 閥33用于至少在舉升時(shí)致動(dòng)液壓缸1的運(yùn)動(dòng)的方向和速度。閥33同樣由控制器38致動(dòng)。 還設(shè)置有貯存箱，液壓流體可流出到該貯存箱中。為調(diào)節(jié)下降速度，設(shè)置有閥34，通過(guò)閥34 能夠調(diào)節(jié)液壓流體能夠從底側(cè)空腔35流出到貯存箱中的速度、進(jìn)而調(diào)節(jié)下降速度。這些閥也由控制器38致動(dòng)。設(shè)置有控制元件39，操作者可通過(guò)控制元件39送入輸入命令以移動(dòng)待移動(dòng)的元件，具體為動(dòng)臂。這些輸入命令在控制單元39中被處理并用于致動(dòng)閥、泵30以及發(fā)動(dòng)機(jī) 37。按照本發(fā)明，當(dāng)前設(shè)置有傳感器40以確定能量回收氣缸3中的氣體溫度，其中，溫度傳感器40的測(cè)量信號(hào)被提供給控制器38。對(duì)作業(yè)缸的運(yùn)動(dòng)功能的致動(dòng)根據(jù)由氣體溫度改變的能量回收氣缸的特性進(jìn)行調(diào)整，從而至少部分地抵消了氣體溫度的改變對(duì)工具的總特性的影響。具體地，根據(jù)當(dāng)前平均氣體溫度來(lái)調(diào)整對(duì)動(dòng)臂提升和降下功能的致動(dòng)，使得動(dòng)臂最大的下降或升舉速度總是能夠保持相同。在下降吋，根據(jù)氣體溫度，選擇性地増大或減小各個(gè)閥——特別是閥34 (管道破裂閥)——的先導(dǎo)壓カ或電先導(dǎo)信號(hào)，以調(diào)整最大閥開ロ橫截面并因此保持最大下降速度大致不變。在提升吋，根據(jù)氣體溫度選擇性地増大或減小各個(gè)閥的——特別是控制塊33—— 的先導(dǎo)壓カ或電先導(dǎo)信號(hào)，以調(diào)整閥開ロ橫截面并因此保持最大升舉速度大致不變。此外， 能夠選擇性地調(diào)整液壓泵30的樞轉(zhuǎn)角度以及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)37的轉(zhuǎn)速。通過(guò)根據(jù)能量?jī)?chǔ)存氣缸內(nèi)的氣體溫度調(diào)整先導(dǎo)壓カ或電先導(dǎo)信號(hào)，機(jī)器的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性以及部件載荷都能夠保持恒定。由于通過(guò)修改現(xiàn)有液壓系統(tǒng)和/或其致動(dòng)而實(shí)施作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性的根據(jù)溫度的調(diào)整，因此能量?jī)?chǔ)存氣缸可用作自給系統(tǒng)。有利地，氣體溫度被平均化并被用作致動(dòng)變量。更具體地，在特定時(shí)間間隔內(nèi)的平均氣體溫度中的每ー個(gè)被確定并被用作控制變量。圖6a示出能量?jī)?chǔ)存氣缸內(nèi)的氣體溫度TEas的示例性溫度分布的圖。與圖如中類
9似，第一時(shí)間段At內(nèi)的溫度處于設(shè)定溫度Tset以下，中間時(shí)間段At內(nèi)的溫度大致處于設(shè)定溫度的范圍內(nèi)，而第三時(shí)間段At內(nèi)的溫度超過(guò)設(shè)定溫度。相應(yīng)地，圖6b中所示的管道破裂閥34的先導(dǎo)壓カ改變，由此調(diào)節(jié)下降速度。由于作業(yè)驅(qū)動(dòng)器(動(dòng)臂油缸)和氣缸經(jīng)由挖掘機(jī)動(dòng)臂耦接，所以作業(yè)裝置的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性由氣缸和作業(yè)裝置聯(lián)合造成。因而在低于設(shè)定溫度的溫度下，在第一時(shí)間段At內(nèi)選擇較小先導(dǎo)壓力，以通過(guò)相應(yīng)較小先導(dǎo)壓カ以及由此導(dǎo)致的較小最大閥開ロ橫截面來(lái)抵消能量回收氣缸的較小反力，以保持最大下降速度恒定。而在中間時(shí)間段At內(nèi)，由于溫度大致對(duì)應(yīng)于設(shè)定溫度，所以選擇正常先導(dǎo)壓力。在第三時(shí)間段At內(nèi)，先導(dǎo)壓カ增大并因此導(dǎo)致最大閥開ロ橫截面増大，以實(shí)現(xiàn)作業(yè)裝置的恒定下降速度，從而抵消由于較高溫度而引起的氣缸的較大反力。在提升吋，完全以相反方式實(shí)施控制閥33的先導(dǎo)壓カ的致動(dòng)，以在低溫時(shí)補(bǔ)償相對(duì)較低的升舉速度或在高溫時(shí)補(bǔ)償較高的升舉速度。因而，總的來(lái)說(shuō)，可注意到在提升和降下活動(dòng)元件吋，當(dāng)按照設(shè)定溫度下能量回收氣缸的設(shè)定值特性來(lái)調(diào)整作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的工具的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性由于根據(jù)氣體溫度的能量回收氣缸的力-路徑特性曲線而改變。在低于設(shè)定溫度的氣體溫度下，會(huì)導(dǎo)致較大的下降速度和較小的升舉速度，而在高于設(shè)定溫度的氣體溫度會(huì)導(dǎo)致較小的下降速度和較大的升舉速度。一方面，在提升和下降速度過(guò)大時(shí)部件載荷增加，但在另一方面，在不再能獲得足夠的速度時(shí)不再可能丟掉碎屑的部分活動(dòng)中，操作者更關(guān)注于改變作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性。按照本發(fā)明，最大先導(dǎo)壓カ或電先導(dǎo)信號(hào)及最大閥開ロ橫截面因此相應(yīng)地得到調(diào)整，以抵消能量回收氣缸的特性的改變并因此保持作業(yè)裝置的作業(yè)速度恒定。因此，在下降吋，在低氣體溫度時(shí)最大閥開ロ橫截面増大。另ー方面，在提升吋，在低氣體溫度時(shí)最大閥開ロ橫截面増大，而在較高氣體溫度時(shí)最大閥開ロ橫截面減小。有利地，動(dòng)臂提升和降下功能的致動(dòng)得到調(diào)整使得動(dòng)臂的最大下降或升舉速度總是能夠保持相同。本發(fā)明的兩個(gè)示例性實(shí)施例當(dāng)然也可以結(jié)合，其中，在第一示例性實(shí)施例中，至少部分抵消氣體溫度對(duì)最大提升能力的影響，而在第二示例性實(shí)施例中，至少部分抵消氣體溫度對(duì)作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
權(quán)利要求
1.一種工具，所述工具具體為挖掘機(jī)或用于物料搬運(yùn)的機(jī)器，所述工具具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的元件，其中，設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從所述活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量，所述能量回收氣缸包括充有氣體的腔室，其特征在于，所述工具的致動(dòng)根據(jù)直接或間接確定的所述充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，所述作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)根據(jù)所述充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工具，其特征在于，特定時(shí)間段內(nèi)的溫度信號(hào)被平均化并被用作控制器的輸入變量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的最大力根據(jù)所述溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性根據(jù)所述溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述作業(yè)驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)作業(yè)液壓缸，其中，所述作業(yè)液壓缸的液壓機(jī)構(gòu)的致動(dòng)根據(jù)所述溫度信號(hào)而實(shí)施。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工具，其特征在于，所述作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的所述液壓機(jī)構(gòu)的初始?jí)毫Ω鶕?jù)所述溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體地通過(guò)致動(dòng)初始?jí)毫ο拗崎y進(jìn)行調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的工具，其特征在于，所述作業(yè)液壓缸的所述液壓機(jī)構(gòu)的作業(yè)動(dòng)力學(xué)特性根據(jù)所述溫度信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體地通過(guò)調(diào)節(jié)用于提升和/或降下所述活動(dòng)元件的閥的先導(dǎo)壓力和/或致動(dòng)電流、和/或通過(guò)致動(dòng)作業(yè)泵和/或驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.一種用于操控工具的方法，所述工具具體為根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工具，所述工具具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的元件，其中，設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從所述活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量，所述能量回收氣缸包括充有氣體的腔室，其特征在于，所述作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)根據(jù)直接或間接確定的所述充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施。
10.用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的工具的作業(yè)驅(qū)動(dòng)器的能量回收氣缸和/或控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工具，具體為挖掘機(jī)或用于物料搬運(yùn)的機(jī)器，該工具具有通過(guò)至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)器而能夠活動(dòng)的元件，其中，設(shè)置有至少一個(gè)能量回收氣缸以從活動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)中回收能量，能量回收氣缸包括充有氣體的腔室，其中，工具的致動(dòng)根據(jù)直接或間接確定的充有氣體的腔室內(nèi)的氣體溫度而實(shí)施。
文檔編號(hào)E02F3/42GK102535554SQ20111037493
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者約亨·費(fèi)澤, 迪爾克·阿薩姆 申請(qǐng)人:利勃海爾液壓挖掘機(jī)有限公司