CN107989857A - 具有集成可变回流计量的臂架控制 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于林业机械的液压臂架控制***，其包括用于在高压侧上对液压流体进行加压的泵、用于在低压侧上储存液压流体的容器、以及包括盖端和杆端的第一液压缸。第一液压缸构造为致动臂架的提升机构。第二液压缸包括盖端和杆端并构造为致动臂架的操纵机构。第一控制阀可操作为控制第一液压缸。第二控制阀可操作为控制第二液压缸。可变回流计量阀流体连接到第一控制阀或第二控制阀中的至少一者。可变回流计量阀可操作为调节第一液压缸与第二液压缸之间的共享液压流体流。

Description

具有集成可变回流计量的臂架控制

技术领域

本公开内容涉及用于使用林业机械、特别是用于采伐树木的林业车辆的***和方法。更具体地，本公开内容涉及构造为控制林业车辆的臂架的运动的液压控制回路。

背景技术

树木采伐是使个体树木倒下的过程。采伐树木可以用手(例如、使用斧头、锯、链锯或其它手持设备)或利用机械辅助(例如，使用测井装备的一个或多个工件)来进行。伐木-归堆联合机是电动机械采伐车辆，其载有在采伐树木期间砍倒并收集一棵或多棵树木的附件。

通常，履带式林业机械包括位于臂架的远端的作业工具。臂架包括至少提升臂和操纵臂，提升臂枢转地连接到附接至履带式林业机械的底盘的转盘，操纵臂枢转地连接到提升臂。臂架部件由多个液压缸致动以允许作业工具的至少水平运动和垂直运动。在一些臂架控制回路中，第一滑阀控制流至两个缸的杆端的液压流，第二滑阀控制流至提升缸的杆端和盖端的液压流。在这样的***中，不直接致动提升缸的盖端。因此，各液压缸的盖端之间的流动可共享并通过直线阀控制该流动，进而向控制***增加附加的复杂程度。

发明内容

在一个方面中，本公开内容提供了一种用于林业机械的液压臂架控制***，臂架包括提升机构和操纵机构。液压臂架控制***包括用于在液压回路的高压侧上对液压流体进行加压的泵、用于在液压回路的低压侧上储存液压流体的容器、以及包括盖端和杆端的第一液压缸。第一液压缸构造为致动提升机构。第二液压缸包括盖端和杆端并构造为致动操纵机构。第一控制阀可操作为控制第一液压缸。第二控制阀可操作为控制第二液压缸。可变回流计量阀流体连接到第一控制阀或第二控制阀中的至少一者。可变回流计量阀可操作为调节第一液压缸与第二液压缸之间的共享液压流体流。

在另一方面中，本公开内容提供了一种用于林业机械的液压臂架控制回路，臂架包括提升机构和操纵机构。液压臂架控制回路包括第一液压缸以及第二液压缸，第一液压缸包括盖端和杆端，第一液压缸构造为致动提升机构，第二液压缸包括盖端和杆端，第二液压缸构造为致动操纵机构。该回路包括不超过两个的三位滑阀。滑阀与第一液压缸和第二液压缸流体连通并可操作为控制进入和离开第一液压缸和第二液压缸的流体流。第一液压缸可关于第二液压缸独立地被控制。

在又一方面中，本公开内容提供了一种用于包括臂架的林业机械的臂架控制***，臂架具有提升机构和操纵机构，第一液压缸用于控制提升机构而第二液压缸用于控制操纵机构。臂架控制***可由操作员控制以致动臂架。臂架控制***包括处理器、存储器以及人机界面。处理器构造为：从人机界面接收指令信号；基于指令信号确定第一液压缸与第二液压缸之间的加压液压流体的用以产生对应于指令信号的预定运动的流动条件；以及致动可变控制计量阀以产生流动条件。

在又一方面中，本公开内容提供了一种用于林业机械的液压臂架控制回路，臂架包括提升机构和操纵机构。液压臂架控制回路包括用于在回路的高压侧上对液压流体进行加压的泵、以及用于在回路的低压侧上储存液压流体的容器。液压缸包括盖端和杆端并构造为致动提升机构或操纵机构中的至少一者。控制阀可操作为控制流至液压缸的液压流体流。第一可变回流计量阀与容器连通，而第二可变回流计量阀与缸的高压侧连通。

在又一方面中，本公开内容提供了一种可由操作员控制的林业机械，该林业机械包括臂架、控制器以及液压回路，臂架包括提升机构和操纵机构，控制器构造为从操作员处接收输入以便控制提升机构和操纵机构的移动。液压回路包括用于对液压流体进行加压的泵、用于接收低压液压流体的容器、以及包括盖端和杆端的液压缸。液压缸构造为致动提升机构或操纵机构中的一者。控制阀可操作为控制液压缸。液压回路构造为用于从杆端至盖端或从盖端至杆端的高压流体的再生。一对可变回流计量阀构造为分配用于再生的加压液压流体流并构造为使一部分加压液压流体返回至容器。

通过考虑详细的说明以及附图，其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开内容的一些构造的非调平履带式伐木-归堆联合机的透视图。

图2A和图2B示出了图1的伐木-归堆联合机在第一模式下使用的液压控制回路。

图3A和图3B示出了图1的伐木-归堆联合机在第二模式下使用的液压控制回路。

图4是应用于流量计量阀的各个电磁线圈电流的压降相对于流速的曲线图。

图5是图1的伐木-归堆联合机使用的控制***的示意图。

图6是由图4的控制***执行的控制过程的流程图。

图7示出了图1的伐木-归堆联合机使用的液压控制回路的一部分。

图8示出了图1的伐木-归堆联合机使用的液压控制回路的另一部分。

具体实施方式

在详细说明本公开内容的任何构造之前，应当理解，本公开内容的应用不限于在以下说明中阐述的或在以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本公开内容能够具有其它构造并且能够以各种方式来实践或执行。

本文使用的术语计算(或计算出和计算的)用来指由所公开的***执行的计算。该术语包括计算、确定和估计。同样，此处的***和方法的各方面公开为被应用于伐木-归堆联合机或与伐木归堆联合机结合使用。本文和随附的权利要求书中使用的术语“伐木-归堆联合机”涵盖了树木砍伐、伐木-归堆联合机、收割机以及适于砍(cut)、移动或运输树木的任何类似的车辆、机器或装置。本文中也可使用术语“林业机械”来涵盖上述车辆、机器或装置。在一些构造中，本文公开的***和方法特别适合应用在具有与伐木相关联的一个或多个工具的设备上或与这种设备结合使用，但也可无限制地用于具有分段臂架或类似结构的其它机械中。

图1示出了伐木-归堆联合机10。伐木-归堆联合机10可以是调平的或非调平的伐木-归堆联合机。伐木-归堆联合机10包括多个驱动轮14，多个驱动轮14连接到绕相应轴线(未示出)旋转的底盘或框架18。在一些构造中，驱动轮14可以是如图所示的驱动轨道22，或者可替代地、轮胎或其它牵引装置。底盘18附接至转盘26，转盘26具有承载驾驶室30和臂架(boom)34的面。转盘26绕轴线38旋转，进而使转盘26(以及附接的驾驶室30和臂架34)独立于底盘18而绕底盘18旋转。如图1所示，轴线38近似地垂直于转盘26的面。在其它构造中，轴线38可以相对于转盘26和/或伐木-归堆联合机10的一个或多个其它部件的任意适合的取向定位以有利于转盘26绕底盘18(和轨道22)旋转。转盘26绕轴线38旋转三百六十度(360°)。在其它构造中，转盘26可绕轴线38旋转小于三百六十度(360°)。驾驶室30容置控制装置(包括将在下面更详细地说明的控制***)和操作员。

图1所示的伐木-归堆联合机10是非调平的，其中转盘26的取向取决于底盘18和轨道22的取向。换句话说，除了如上所述相对于转盘旋转以外，转盘26不能独立于底盘18和轨道22重新定位。因此，转盘26(连同附接的驾驶室30和臂架34)的取向受到轨道22所遇到的地面或地形的影响。

臂架34联接到转盘26(例如、间接地通过驾驶室30或其它车辆框架结构)并且包括限定铰接臂的多个子臂。在图1所示的构造中，臂架34包括提升臂42、操纵臂46和枢轴适配器50。提升臂42具有可枢转地联接至转盘26的第一端部54和可上(沿远离地面的方向)下(沿朝向地面的方向)移动或向前(沿远离驾驶室30并且大体上平行于地面的移动方向)向后(沿与向前的方向相反的方向)移动的第二端部58。起重臂42的运动由至少一个提升液压缸62致动(可选的第二液压缸(未示出)，与提升液压缸62相同，可平行于提升液压缸62设置)。提升液压缸62是双作用液压缸并具有杆端62a和盖端62b。提升液压缸62的长度、运动速度和运动方向可由诸如液压流体的加压介质控制。

操纵臂46的第一端部66可枢转地连接到提升臂42的第二端部58。操纵臂46具有第二端部70，第二端部70可如前所述上下移动或向前向后移动。操纵臂46的运动由操纵臂液压缸74致动。操纵臂液压缸74是双作用液压缸并具有杆端74a和盖端74b。操纵臂液压缸74的长度、运动速度和运动方向也可由诸如液压流体的加压介质控制。

操纵臂46的第二端部70可枢转地连接到采伐头78，采伐头78联接到枢轴适配器50。采伐头78包括多个臂部86，多个臂部86枢转以在采伐和归堆过程中抓住、保持以及释放一棵或多棵树木。枢轴适配器50有利于采伐头78相对于操纵臂46的枢转运动和旋转运动(例如、关于图1所示的枢轴适配器50的取向分别绕水平轴线和绕垂直轴线)二者。枢轴液压缸82设置于操纵臂46和枢轴适配器50之间，并且附加的液压连接件(未示出)有利于采伐头78的运动。

伐木-归堆联合机的操作员通过选择性地控制臂架34的运动(使用操纵杆控制装置(joystick control)等)来控制采伐头78的位置。例如，操作员可致动提升臂42以使采伐头78在竖直方向上移动(例如、向上或向下)。操作员可致动操纵臂46以使采伐头在水平方向上移动(例如、朝向或远离驾驶室30)。提升臂42和操纵臂46可被同时致动，也可被单独致动。

提升臂42和操纵臂46经由控制和管理液压流体的分布的液压回路来控制。参照图2A至图2B以及图3A至图3B，本公开内容的液压控制***或液压回路90示出为闭环***。在所示的构造中，液压控制***90可由液压流体操作；在其它构造中，控制***90可以气动操作。液压回路90控制提升液压缸62和操纵臂液压缸74的运动。液压回路90一般包括提升环路94、操纵环路98、用于储存低压液压流体的液压流体箱102、用于给液压流体加压的液压泵106、将提升环路94可操作地连接到操纵环路98的回路控制阀110(图2A)和控制器130(图5)。

操纵环路98的部件的布置基本上与提升环路94的布置相似，所以除了以下对操纵环路98的说明的具体引用外，将不再详细论述。类似的部件将被给予相同的附图标记，但操纵环路98的部件将使用单引号(“’”)来识别。

提升环路94包括选择性控制阀114、再生流量计量阀118、回流流量计量阀122和补偿器126。

选择性控制阀114呈三位滑阀的形式并包括三个位置114a、114b和114c。如图所示的选择性控制阀114是具有弹簧复位的双作用液压致动的导阀，其响应于操作员的输入通过来自控制器130的控制信号而被控制以产生可变的线性运动，但对于这种应用而言所示的阀是非限制性的并且可替代地能够使用其它适合的控制阀。阀114(和114’)可在其可能运动范围的0-100％之间进行定位。第一导向器192经由第一电磁操作阀194而致动，第二导向器198经由第二电磁操作阀202而致动。如图2A至图2B以及图3A至图3B所示，液压回路90包括不超过两个的选择性控制阀114和114’。

为了便于说明，再生流量计量阀118和回流流量计量阀122被称为可变控制计量阀。再生流量计量阀118和回流流量计量阀122各自包括壳体、设置在该壳体内的阀体以及流体连接到壳体的导阀。壳体限定了入口、出口、内部腔体、导向器入口和导向器出口。入口、出口和导向器入口流体连接到内部腔体。内部腔体具有构造成接收阀体的第一部分和在阀体的顶部与内部腔体的顶部之间限定可变容积的第二部分。阀体包括接收壳体的计量边缘的纵向槽。纵向槽和计量边缘形成了可变孔口，可变孔口将阀入口选择性地连接到腔体。当阀入口关闭、阀体安装到位(seated)时，可变孔口几乎闭合，而在槽与计量边缘之间留有较小的开口。

导阀是可变控制阀，其定位于导向器入口与导向器出口之间以使内部腔体的可变容积部分与由壳体限定的出口选择性地连接。导阀具有完全关闭位置和完全开启位置，在完全关闭位置中，导向器入口与导向器出口之间的流动被阻挡，在完全开启位置中，允许在导向器入口与导向器口之间存在流动。电磁线圈由控制器130发送的可变电流信号控制以将导阀定位在完全关闭与完全开启之间的任何可能的位置(即、0-100％)。

当入口和导阀二者均关闭时，腔体的可变容积部分的压力与入口处的压力相同。上部腔体的面积大于阀体的面向入口的面积，因此阀体由与入口和出口之间的压差成比例的力保持就位。当导阀开启时，内部腔体的可变容积部分中压力减小，导致阀体离开座部。当阀体离开座部时，槽经过计量边缘，进而增大了孔口的大小并允许入口与出口之间存在流动。阀体向上移动，直到入口和出口之间的压差为零并且槽和导阀之间的流量相等。因此，穿过导阀的相对较小的流体流量被阀体放大。

穿过入口和出口的流体流量将阀体保持在稳态位置。如果穿过导阀的流量减少，那么可变容积部分中的压力增大，进而向下推动阀体，这减小了可变孔口的大小并减小了穿过可变容积部分以及入口与被限定在壳体中的出口之间的二者的流量。因此，通过控制穿过导阀的流量，阀体可处于完全关闭与完全开启之间的任何位置。如果当两位置导阀关闭时出口压力超过入口压力，那么阀体允许反向的流动。

导阀包括压力补偿流量控制器。当再生流量计量阀118或回流流量计量阀122的导阀包括压力补偿流量控制器时，对整个再生计量阀118或整个回流流量计量阀122进行压力补偿。压力补偿式的流量控制器使离开导阀的流返回到由壳体限定的出口，这意味着导阀不需要排液连接装置。因此，阀体的位置由闭环***控制，其中，阀体中的可变孔口用作为内部位置反馈元件。这个反馈元件中的指令信号是导向器流量，这由导阀确定。压力补偿式流量控制器阀使对液压流体流量的控制一致，这在很大程度上独立于压降。

对导阀进行校准，使得对于给定的指令信号(例如、电流)而言，不论穿过阀的伴随的压降如何，穿过阀的流速基本上是恒定的。因此，实现穿过阀的所需流速(或相反地保持相对恒定的压降)所必需的指令信号的量值是已知的。与针对应用于阀118、122的各个电磁线圈电流值的压降对比于流速有关的信息(其被用作为用于导阀的校准数据)存储在控制器130的存储器中。图4示出了示例性的针对不同电磁线圈电流的压降对比于流速的曲线图。图4中的线206、210和214代表电磁线圈电流的不同量值。

再次参照图2A至图3B，管线，即管线、管路或其它形式的管道134，使补偿器126与再生流量计量阀118连接，管线138使再生流量计量阀118与回流流量计量阀122连接，并且管线142将回流流量计量阀122连接到排液线管线146并连接到液压流体箱102。具有限制性部件的管线150将管线138连接到排液管线146。管线154使管线138与选择性控制阀114的第一端口连接。管线158使管线134与选择性控制阀114的第二端口连接。管线162使管线154与选择性控制阀114的第三端口连接。补偿器126通过管线170连接到高压管线166。管线174将提升液压缸62的杆端62a连接到选择性控制阀114的第四端口，并且压力传感器178连接到管线174以检测杆端62a的压力。管线182将提升液压缸62的盖端62b连接到选择性控制阀114的第五端口，并且压力传感器186连接到管线182以检测盖端62b的压力。管线188将补偿器126连接到溢流阀190。

参照图5，控制***218构造成通信地联接到伐木-归堆联合机10的各部件并且可以提供对伐木-归堆联合机10的控制和/或监测。控制***218包括控制器130和用户界面222。根据一个或多个示例性构造，控制器130包括多个电气部件和电子部件，它们向控制器130内的部件和模块提供功率、操作控制和保护。例如，控制器130包括、除了别的以外、电子处理器226(例如、微处理器、微控制器、或其它适合的可编程器件)、存储器230以及各种输入和输出单元。

存储器230包括、例如程序存储区和数据存储区。程序存储区和数据存储区可包括不同类型的存储器230的组合，如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(“RAM”)(例如，动态RAM[“DRAM”]，同步DRAM[“SDRAM”]等)，电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存、硬盘、SD卡，或其它适合的磁、光、物理或电子存储设备。电子处理器226连接到存储器230并执行能够被存储在存储器的RAM(例如，在执行过程中)、存储器的ROM(例如、通常永久地)或诸如另外的存储器或磁盘的其它非暂时性的计算机可读介质中的软件指令。包含于液压回路90的实施方式中的软件可被存储在控制器130的存储器230中。该软件包括固件、一个或多个应用程序、程序数据、过滤理论(filter)、规则、一个或多个程序模块以及其它可执行指令。控制器130构造成从存储器230中检索并执行、除了别的以外、与本文所述的控制过程以及方法相关的指令。在其它构造中，控制器130包括附加的、更少的或不同的部件。

用户界面222用于控制或检测伐木-归堆联合机10。用户界面222包括用以实现伐木-归堆联合机10的期望的控制和监测水平所需的数字的和模拟的输入或输出设备的组合。例如，用户界面222包括显示器(例如、主显示器、辅助显示器等)和输入设备，如触摸屏显示器、操纵杆、多个旋钮、刻度盘、开关、按钮等。显示器、例如、是液晶显示器(“LCD”)、发光二极管(“LED”)显示器、有机LED(“OLED”)显示器，电致发光显示器(“ELD”)、表面传导电子发射显示器(“SED”)、场发射显示器(“FED”)、薄膜晶体管(“TFT”)LCD等。用户界面222也可构造为实时或基本实时地显示与伐木-归堆联合机10相关联的条件或数据。例如，用户界面222构造为显示伐木-归堆联合机10的计量电特性和伐木-归堆联合机10的状态。在一些实施方式中，用户界面222与一个或多个指示器(例如、LED、扬声器等)一起被控制，以提供液压回路90的状态或条件的视觉的指示或听觉的指示。在所示的构造中，控制器130可进一步可通信地联接到液压泵106、选择性控制阀114、再生流量计量阀118、回流流量计量阀122、补偿器126、提升液压缸62和操纵臂液压缸74。

如图6所示，在一般操作时，当操作员将臂架34的期望的位置或运动输入到用户界面222中(步骤1)时，控制器130将选择性控制阀114移入位置114a、114b或114c中任一者内并检测提升液压缸62、操纵臂液压缸74、或两者的条件(步骤2)。检测到的条件可以是压力(例如、杆端62a、74a的压力，或盖端62b、74b的压力)，或液压流体流速(例如、进入或离开杆端62a、74a或盖端62b、74b的流速)。控制器130根据所感测的条件计算或确定由操作员输入的、用以产生所需运动所需的流动条件(例如、流速或压降)(步骤3)。控制器130之后访问存储于存储器230中的压降/流速/电磁线圈电流校准数据(步骤4)以计算将再生流量计量阀118和/或回流流量计量阀122调整到用以产生特定流动条件(例如、压降或流速)的位置需要的呈电流形成的控制信号(例如、毫安信号)(步骤5)。控制器130之后命令电源将所计算的电流发送到再生流量计量阀118和/或回流流量计量阀122的电磁线圈(步骤6)。在本实施例中，控制***218不接收呈流量参数形式的下游信息以进一步调节控制信号，因此控制***218不作为反馈环路控制***起作用。

参照上述说明，计量阀118、118’、122、122’分别能够响应于由控制器130发送的控制信号在预定范围内的无限多个位置中移动。电流信号的量值不同，并且穿过计量阀118、118’、122、122’的流动条件与电流量值成比例。因此，穿过计量阀的流动条件借助于指令信号来控制。

对于***的一般操作而言，当液压流体流出液压缸62、74的盖端62b、74b时，盖端62b、74b具有负流动(negative flow)并被认为是源缸(source cylinders)。当液压流体流入盖端62b、74b时，盖端具有正流动(positive flow)并被认为是接收器缸。当盖端62b、74b处的流动的结果是负的时候，提升液压缸62与操纵臂液压缸74之间可能存在再生。因此，当盖端62b、74b中的一者是源而盖端62b、74b中的另一者是接收器时，离开源盖端62b、74b的液压流体可由盖端62b、74b中的另一者再利用。当液压缸62、74的盖端62b、74b处的流速的结果是正的时候，提升液压缸62与操纵臂液压缸74之间不可能存在再生并且液压回路90在回路控制阀110关闭的情况下***作。然而，在回路控制阀110关闭的情况下操作液压回路允许对各自的液压缸62、74发生局部再生。因此，当盖端62b、74b二者均是源或接收器时，液压流体不在盖端62b、74b之间共享。相反，液压流体可在每个单独的液压缸62、74的杆端与盖端之间共享。

操作员可使用用户界面222来命令控制器130进入销前进运动控制模式(PinAdvance Movement Control Mode)。在这种模式中，如图2A和图2B所示，提升液压缸62被命令缩回而操纵臂液压缸74被命令伸长并且在提升液压缸62与操纵臂液压缸74之间发生再生。

控制器130命令阀202移位选择性控制阀114使得选择性控制阀114的位置114c与液压管线连通。液压泵106因此与提升机液压缸62的杆端62a流体连通。控制器130命令阀194’移位选择性控制阀114’使得位置114a’与液压管线连通。液压泵106因此与操纵臂液压缸74的盖端74b流体连通。

控制器130检测提升液压缸62的条件，并计算产生提升液压缸62的所指令的运动所需的流动条件(例如、压降或流速)。控制器130同样检测操纵臂液压缸74的条件，并计算产生操纵臂液压缸74的所指令的运动所需的流动条件(例如、压降或流速)。控制器130确定用于发送到回流流量计量阀122、122’的电磁线圈的控制信号的大小，如先所述，并将所得到的信号发送到阀122、122’。在这种模式下，阀122关闭，而阀122’可根据需要在0-100％开启之间变化。控制器130还命令回路控制阀110开启使得提升液压缸62的盖端62b与操纵臂液压缸74的盖端74b流体连通。

图2A至图2B示出了在控制阀114、114’如前所述地定位的情况下在销(Pin)前进运动控制模式中发生的液压流体的流动路径。液压流体从高压管线166穿过补偿器126和控制阀114、经管线174流入提升液压缸62的杆端62a。液压流体流出提升机液压缸62的盖端62b。液压流体的离开盖端62b的部分流入管线182而液压流体的另一部分继续穿过管线120。流体的在管线182内行进的部分穿过选择性控制阀114并穿过管线162、154和150至排液管线146(以及液压容器102)。液压流体的穿过管线120的部分继续穿过回路控制阀110进入管线182’内，在管线182’处，该部分加入从高压管线166穿过补偿器126’和阀114’的液压流体。组合流行进穿过管线182’至操纵臂液压缸74的盖端74b。

同时，液压流体离开操纵臂液压缸74的杆端74a流入管线174’内、穿过选择性控制阀114’、管线162’、管线154’并流入管线138’，此后分流到管线150’和回流流量计量阀122二者内。回流流量计量阀122’计量经由管线142’和排液管线146进入液压容器102内的一部分流量。结果，该***调节穿过回流流量计量阀122流向液压容器102的流量，并且因而调节返回回路90内的低压源的总流速和容积。

操作员可使用用户界面222来命令控制器130进入销缩回运动控制模式(PinRetract Movement Control Mode)。在这种模式中，如图3A和图3B所示，控制器130命令阀194移位选择性控制阀114使得位置114a与液压管线流体连通。控制器130命令阀202’移位选择性控制阀114’使得位置114c′与液压管线连通。

控制器130检测提升液压缸62的条件，并计算产生提升液压缸62的所指令的运动所需的流动条件(例如、压降或流速)。控制器130同样检测操纵臂液压缸74的条件，并计算产生操纵臂液压缸74的所指令的运动所需的流动条件(例如、压降或流速)。控制器130确定用于发送到回流流量计量阀122、122’的电磁线圈以产生所指令的运动的电流的量，如前所述，并将所得到的信号发送到阀122、122’。在这种模式下，阀122、122’可根据需要在0-100％开启之间独立地变化。控制器130命令回路控制阀110开启使得提升液压缸62的盖端62b与操纵臂液压缸74的盖端74b流体连通。

图3A至图3B示出了在控制阀114、114’、110如前所述地定位的情况下在销缩回运动控制模式中发生的液压流体的流动路径。液压流体从高压管线166穿过补偿器126’和阀114’流入操纵臂液压缸74的杆端74a。液压流体同时流出操纵臂液压缸74的盖端74b。离开操纵臂液压缸的盖端74b的液压流体流经管线182’并分开使得一部分传递到回路控制阀110并且一部分继续穿过阀114’、管线162’、154’和138’。进入管线138’内的第一部分流穿过管线150’至液压容器102，而第二部分进入回流流量计量阀122’，在此处，第二部分在流向液压容器102之前被计量。流体的从盖端74b穿过回路控制阀110和管线120的部分经由管线174流入提升机液压缸62的盖端62b。

继续参照图3A至图3B，液压流体离开提升液压缸62的杆端62a流入管线174、穿过选择性控制阀114以及管线162、154和138。第一部分液压流体经管线150流至液压容器102并且回流流量计量阀122计量流至液压容器102的第二部分进入的液压流体。溢流阀190被致动使得液压流体不流经补偿器126。

与上述不对再生流量计量阀118、118’进行调制的操作相反，当在提升液压缸62或操纵臂液压缸74中任一级处出现再生流时，控制器130命令再生流量计量阀118(和/或118’)移动到计算的位置以调节进入的液压流体的流动条件(例如、压力或流速)。对于一些运动，由再生流量计量阀118计量的流与从高压管线166流经补偿器126的液压流体混合以再次流经阀114。类似的方案适用于操纵臂液压缸74和再生流量计量阀118’，并且没有对其进行详细的论述。

图7示出了液压回路290，其构造为致动包括杆端294a和盖端294b的液压缸294。图7所示的液压回路290是具有局部再生的闭环***。与上述控制***218基于相同的原理运行的控制***包括液压回路290和控制器330。控制器330与上述的控制器130基本相同。

液压回路290包括液压容器302、液压泵306、选择性控制阀314、再生流量计量阀318、回流流量计量阀322和补偿器326。液压容器302、液压泵306、选择性控制阀314、再生流量计量阀318、回流流量计量阀322和补偿器326与液压容器102、液压泵106、选择性控制阀114、再生流量计量阀118、回流流量计量阀122和补偿器126大致相同并且将不再详细论述。应当参照以上说明。此外，当回路控制阀110关闭并将回路94与回路98有效地隔离时，液压回路290可以表示回路90的液压回路94、98中的一者。

如图7所示，液压回路290包括连接补偿器326与再生流量计量阀318的管线、管路或其它形式的管道334。管线338连接再生流量计量阀318与回流流量计量阀322，管线342将回流流量计量阀322连接到排液管线346并连接到液压容器302。具有限制性部件的管线350将管线338连接到排液管线346。管线354连接管线338与选择性控制阀314的第一端口。管线358将管线334和再生流量计量阀318与选择性控制阀314的第二端口连接起来。管线362连接管线354与选择性控制阀314的第三端口。补偿器326经由管线370连接到高压管线366。管线374将液压缸294的杆端294a连接到选择性控制阀314的第四端口。压力传感器378连接到管线374以检测液压缸294的杆端294a的压力。管线382将液压缸294的盖端294b连接到选择性控制阀314的第五端口。压力传感器386连接到管线382以检测液压缸294的盖端294b的压力。管线388将补偿器326连接到溢流阀390。

图7示出了液压缸294经历再生降低时发生的液压流体的流动路径。控制器330命令选择性控制阀314移动到图7所示的位置，并且溢流阀390开启，进而中断或大幅度减少穿过补偿器326的高压流。控制器330检测液压缸294的杆端294a和盖端294b的压力。控制器330计算或确定用以根据指令移动液压缸294所必须的流动条件(例如、压降或流速)。控制器330确定用以发送到再生流量计量阀318和回流流量计量阀322的各自的电磁线圈的控制信号的大小。在这种模式下，再生流量计量阀318和回流流量计量阀322可根据需要在0-100％开启之间各自独立地变化。

具体而言，如图7所示，因与液压缸294相关联的臂架的重量导致的力394使液压流体流出盖端294b。液压流体行进穿过管线382、穿过选择性控制阀314至管线362和354。当流动到达管线338时，液压流体的第一部分穿过再生流量计量阀318而被计量为缸的杆端294a所要求的流动条件。由再生流量计量阀318计量的液压流体行进穿过管线334、穿过选择性控制阀314返回到管线374内。液压流体行进穿过管线374至液压缸294的杆端294a。液压流体的第二部分穿过回流流量计量阀322计量并到管线342和到液压容器302的排液管线346。液压流体的第三部分从管线338经管线350流至液压容器302。因此，液压缸294的降低仅通过利用再生来完成，并不需要使用液压泵306。如果力394改变方向，那么控制***命令再生流量计量阀318关闭而命令回流流量计量阀322打开并附加地相应地调整选择性控制阀314。

图8示出了液压控制***或液压回路490，其构造为致动包括杆端494a和盖端494b的液压缸494。图8所示的液压回路490是具有局部再生的闭环***。与上述控制***218基于相同的原理运行的控制***包括液压回路490和控制器530。控制器530与上述控制器130基本相同。

液压回路490包括液压容器502、以及液压泵506、选择性控制阀514、再生流量计量阀518、回流流量计量阀522和补偿器526。液压容器502、液压泵506、选择性控制阀514、再生流量计量阀518、回流流量计量阀522、补偿器526和控制器530与液压容器102、液压泵106、选择性控制阀114、再生流量计量阀118、回流流量计量阀122、补偿器126和控制器330大致相同并且将不再详细论述。应当参照以上说明。此外，当回路控制阀110关闭并将回路94与回路98有效地隔离时，液压回路490可表示回路90的液压回路94、98中的一者。

如图8所示，液压回路490包括连接补偿器526与再生流量计量阀518的管线、管路或其它形式的管道534。管线538连接再生流量计量阀518与回流流量计量阀522，管线542将回流流量计量阀322连接到排液管线546并连接到液压容器502。具有限制性部件的管线550将管线538连接到排液管线546。管线554连接管线538与选择性控制阀514的第一端口。管线558将管线534和再生流量计量阀318与选择性控制阀514的第二端口连接起来。管线562连接管线538与选择性控制阀514的第三端口。补偿器526经由管线570连接到高压管线566。管线574将液压缸494的杆端494a连接到选择性控制阀514的第四端口。压力传感器578连接到管线574以检测液压缸494的杆端494a的压力。管线582将液压缸494的盖端494b连接到选择性控制阀514的第五端口。压力传感器586连接到管线382以检测液压缸494的盖端494b的压力。管线588将补偿器526连接到溢流阀590。

图8示出了液压缸494经历再生模式改变时发生的液压流体的流动。控制器530命令选择性控制阀514移位到图8所示的位置。控制器530还检测液压缸494的杆端494a的压力和盖端494b的压力。控制器530计算用以将液压缸494移动到操作员所命令的位置所必须的流动条件(例如、压降或流速)。控制器530确定用以发送到再生流量计量阀518和回流流量计量阀522的各自的电磁线圈的控制信号的大小。在这种模式下，控制器调整压力溢流阀590以调整穿过补偿器526流至管线534的流量。再生流量计量阀518可根据需要在0-100％开启之间变化，而回流流量计量阀522关闭。

具体而言，如图8所示，因与液压缸494相关联的臂架的重量引起的力594导致液压流体流出杆端494a。该流体行进穿过管线574、穿过选择性控制阀514至管线562和554。当流动到达管线538时，再生流量计量阀518计量离开杆端494a的液压流体的第一部分。离开再生流量计量阀518的液压流体行进穿过管线534至管线558，在管线558处，该部分液压流体与从高压管线566流经补偿器526的流体组合。液压流体的组合流流经选择性控制阀514进入管线582并行进至液压缸494的盖端494b以产生所指令的运动。液压流体的第二部分从管线538流至管线550并流至流至液压容器502。如果力594的方向变化，控制***命令回流流量计量阀522开启并附加地调整选择性控制阀514。

在替代构造中，液压回路290和490可被用于控制诸如液压马达的其它液压设备、其它液压设备可操作以控制例如枢轴适配器50。例如，参照图8，液压缸494可以被移除替换为液压马达，使得液压流体入口连接到管线582，而液压流体出口连接到管线574。

在以下权利要求书中阐述了本公开内容的各特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于林业机械的液压臂架控制***，所述臂架包括提升机构和操纵机构，所述液压臂架控制***包括：

泵，所述泵用于在液压回路的高压侧对液压流体进行加压；

容器，所述容器用于在所述液压回路的低压侧储存液压流体；

第一液压缸，所述第一液压缸包括盖端和杆端，所述第一液压缸构造为致动所述提升机构；

第二液压缸，所述第二液压缸包括盖端和杆端，所述第二液压缸构造为致动所述操纵机构；

第一控制阀，所述第一控制阀能够操作以控制所述第一液压缸；

第二控制阀，所述第二控制阀能够操作以控制所述第二液压缸；以及

可变控制计量阀，所述可变控制计量阀流体连接到所述第一控制阀或所述第二控制阀中的至少一者，

其中，所述可变控制计量阀能够操作以调节所述第一液压缸与所述第二液压缸之间的共享液压流体流。

2.根据权利要求1所述的液压臂架控制***，其中，所述可变控制计量阀是第一可变控制计量阀，并且其中，所述***进一步包括第二可变控制计量阀，所述第二可变控制计量阀流体连接到所述第一控制阀或所述第二控制阀中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的液压臂架控制***，其中，所述第二可变控制计量阀能够操作以将所计量用量的液压流体馈送到所述容器。

4.根据权利要求1所述的液压臂架控制***，其中，所述可变控制计量阀能够操作以调节所述第一液压缸的盖侧与所述第二液压缸的盖侧之间的所述共享液压流体流。

5.根据权利要求1所述的液压臂架控制***，其中，所述可变控制计量阀能够操作以响应于从控制器接收比例信号来调节所述共享液压流体流。

6.根据权利要求5所述的液压臂架控制***，其中，所述信号基于预定量的液压流体流。

7.根据权利要求1所述的液压臂架控制***，其中，所述可变控制计量阀设置于所述第一控制阀或所述第二控制阀中的所述一者与所述第一液压缸或所述第二液压缸中的对应一者之间。

8.根据权利要求1所述的液压臂架控制***，其中，所述第一控制阀包括三位滑阀。

9.根据权利要求8所述的液压臂架控制***，其中，所述滑阀的阀芯构造为用于响应于控制信号的可变线性运动。

10.一种用于林业机械的液压臂架控制回路，所述臂架包括提升机构和操纵机构，所述液压臂架控制回路包括：

第一液压缸，所述第一液压缸包括盖端和杆端，所述第一液压缸构造为致动所述提升机构；以及

第二液压缸，所述第二液压缸包括盖端和杆端，所述第二液压缸构造为致动所述操纵机构；

其中，所述回路包括不超过两个的三位滑阀，所述滑阀与所述第一液压缸和所述第二液压缸流体连通并能够操作为控制进入和离开所述第一液压缸和所述第二液压缸的所述流体流，并且

其中，所述第一液压缸能够相对于所述第二液压缸独立地被控制。

11.根据权利要求10所述的液压臂架控制回路，其中，所述回路包括高压侧和低压侧，所述液压臂架控制回路进一步包括液压管线，所述液压管线构造为在所述第一液压缸的所述盖端与所述第二液压缸的所述盖端之间共享加压的液压流体。

12.根据权利要求11所述的液压臂架控制回路，进一步包括回路控制阀，所述回路控制阀能够操作为将一定量的液压流体从所述第一液压缸和所述第二液压缸中的一者馈送到所述第一液压缸和所述第二液压缸中的另一者。

13.根据权利要求12所述的液压臂架控制回路，进一步包括可变控制计量阀，所述可变控制计量阀能够操作为将所计量用量的液压流体馈送到容器。

14.根据权利要求12所述的液压臂架控制回路，其中，所述控制回路限定了从所述第一液压缸的所述杆端、经所述不超过两个的三位滑阀中的一者、至所述第一液压缸的所述盖端的路径。

15.根据权利要求14所述的液压臂架控制回路，其中，所述控制回路限定了从所述第二液压缸的所述杆端、经所述不超过两个的三位滑阀中的另一者、至所述第二液压缸的所述盖端的路径。

16.根据权利要求10所述的液压臂架控制回路，其中，所述控制回路进一步包括第一液压管线和第二液压管线，所述第一液压管线构造为将所述第一液压缸连接到所述不超过两个的三位滑阀中的一者的第一端口，所述第二液压管线联接到所述不超过两个的三位滑阀中的所述一者的第二端口，其中，所述第二液压管线与以下二者流体连通，：1)第一可变控制计量阀，所述第一可变控制计量阀能够操作为将所计量用量的液压流体馈送到容器；以及2)第二可变控制计量阀，所述第二可变控制计量阀能够操作为将所计量用量的液压流体馈送到所述第一液压缸。

17.一种用于包括臂架的林业机械的臂架控制***，所述臂架包括提升机构和操纵机构，以及用于控制所述提升机构的第一液压缸和用于控制所述操纵机构的第二液压缸，所述臂架控制***能够由操作员控制以致动所述臂架，所述臂架控制***包括处理器、存储器以及人机界面，所述处理器构造为：

从所述人机界面接收指令信号；

基于所述指令信号确定所述第一液压缸与所述第二液压缸之间的加压液压流体的用以产生对应于所述指令信号的预定运动的流动条件；以及

致动可变控制计量阀以产生所述流动条件。

18.根据权利要求17所述的臂架控制***，其中，所述处理器进一步构造为致动所述可变控制计量阀以调节所述第一液压缸与所述第二液压缸之间的流动。

19.根据权利要求17所述的臂架控制***，所述处理器进一步构造为致动回路控制阀以调节所述第一液压缸的所述盖端与所述第二液压缸的所述盖端之间的液压流体流。

20.根据权利要求17所述的臂架控制***，其中，所述处理器进一步构造为：

从所述人机界面接收另一指令信号；

基于所述指令信号确定所述第一液压缸的盖端与所述第一液压缸的杆端之间的加压液压流体的用以产生臂架的对应于所述另一指令信号的预定运动的流动条件；以及

致动所述可变控制计量阀以产生所述流动条件。