用于機(jī)器的作業(yè)工具俯仰控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明針對(duì)控制系統(tǒng)，并且更具體地，針對(duì)用于機(jī)器的作業(yè)工具俯仰控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] -些土方機(jī)器（例如推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)以及除雪機(jī)）具有用于推動(dòng)、搬運(yùn)和/或 傾卸材料的諸如鏟、鏟斗或犁的正面安裝式作業(yè)工具。這些作業(yè)工具可以通過定位到作業(yè) 工具的每側(cè)的成對(duì)缸傾斜和俯仰。可通過伸出和縮回單個(gè)缸或通過伸出一個(gè)缸同時(shí)縮回另 一個(gè)缸實(shí)現(xiàn)傾斜?？赏ㄟ^同時(shí)以相同方向伸出或縮回兩個(gè)缸分別地實(shí)現(xiàn)俯仰。
[0003] 在這種類型的機(jī)器操作時(shí)，操作人員和/或自動(dòng)鏟控制系統(tǒng)可以一個(gè)或多個(gè)方向 傾斜作業(yè)工具以執(zhí)行一種或多種操作，例如移動(dòng)材料和/或轉(zhuǎn)向機(jī)器。但是在一些情況下， 在傾斜操作過程中一個(gè)或多個(gè)成對(duì)缸的伸出和縮回會(huì)非故意地改變作業(yè)工具的俯仰。例 如，在轉(zhuǎn)向操作中推土機(jī)鏟的左傾斜和右傾斜會(huì)逐漸使鏟向外俯仰，導(dǎo)致更加激進(jìn)的切割 緣角度。如果所導(dǎo)致的作業(yè)工具俯仰沒有被調(diào)整，機(jī)器的隨后操作會(huì)是低效的。如果操作 人員識(shí)別出作業(yè)工具的俯仰是不正確的，操作人員會(huì)不得不手動(dòng)調(diào)整俯仰，使機(jī)器的控制 復(fù)雜并且打斷正在執(zhí)行的操作。
[0004] 在1999年1月26日授予Yamamoto等人的美國專利No. 5862868 (' 868專利）中 公開了用于調(diào)整作業(yè)工具的俯仰的控制系統(tǒng)的一種示例。特別地，'868專利公開一種控制 系統(tǒng)，其在推土機(jī)已經(jīng)完成挖掘、搬運(yùn)或傾卸土方操作之后，在推土機(jī)向后行進(jìn)的同時(shí)自動(dòng) 地重新將推土機(jī)鏟設(shè)置成預(yù)先確定的挖掘俯仰。雖然' 868專利的控制系統(tǒng)可簡化推土機(jī) 鏟的控制，但是其沒有解決由鏟俯仰的非故意改變所引起的問題。也就是說，雖然在機(jī)器已 經(jīng)完成操作時(shí)（諸如當(dāng)機(jī)器向后行進(jìn)時(shí)）將作業(yè)工具（諸如' 868專利的推土機(jī)鏟）自動(dòng) 重新設(shè)置成特定俯仰，但是作業(yè)工具俯仰的任何非故意改變可能已經(jīng)產(chǎn)生了影響并導(dǎo)致機(jī) 器的低效操作。
[0005] 本發(fā)明針對(duì)克服以上提出的一個(gè)或多個(gè)問題和/或現(xiàn)有技術(shù)的其它問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -方面，本發(fā)明針對(duì)用于機(jī)器的控制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)可包括第一缸，其操作地 連接在作業(yè)工具的第一側(cè)與機(jī)器的底架之間；第二缸，其操作地連接在作業(yè)工具的第二側(cè) 與機(jī)器的底架之間；以及一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)液壓閥，其能夠選擇性地調(diào)節(jié)到第一缸和第二缸 的加壓流體的流動(dòng)。所述控制系統(tǒng)還可包括控制器，其能夠確定作業(yè)工具的期望俯仰與作 業(yè)工具的實(shí)際俯仰之間的差，并將所述差與閾值進(jìn)行比較?？刂破鬟€能夠根據(jù)比較情況運(yùn) 動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)液壓閥以改變到第一缸和第二缸至少之一的加壓流體的流動(dòng)來將 作業(yè)工具的實(shí)際俯仰調(diào)整至期望俯仰。
[0007] 另一方面，本發(fā)明還針對(duì)控制作業(yè)工具的方法。所述作業(yè)工具可以通過第一缸和 第二缸操作地連接到機(jī)器的底架。所述方法可包括測量第一缸和第二缸至少之一的實(shí)際缸 位移位置。所述方法還可包括根據(jù)至少當(dāng)前作業(yè)工具模式和實(shí)際缸位移位置確定作業(yè)工具 的期望俯仰和作業(yè)工具的實(shí)際俯仰之間的差，并將所述差與閾值進(jìn)行比較。所述方法可進(jìn) 一步包括根據(jù)比較情況運(yùn)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)液壓閥以改變到第一缸和第二缸至少之一的 加壓流體的流動(dòng)來將作業(yè)工具的實(shí)際俯仰調(diào)整至期望俯仰。
【附圖說明】
[0008] 圖1是示意性公開移動(dòng)機(jī)器的示意圖；和
[0009] 圖2是可與圖1的機(jī)器一起使用的示意性公開液壓系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 圖1示出具有協(xié)作完成任務(wù)的多個(gè)系統(tǒng)和組件的示意性機(jī)器10。機(jī)器10可以具 體為執(zhí)行一些類型操作的移動(dòng)機(jī)器，所述操作與諸如采礦業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)或本領(lǐng) 域已知的其它行業(yè)有關(guān)。例如，機(jī)器10可以是諸如推土機(jī)、機(jī)動(dòng)平地機(jī)、除雪機(jī)或類似機(jī)器 的材料搬運(yùn)機(jī)器。機(jī)器10可包括能夠運(yùn)動(dòng)作業(yè)工具14的實(shí)施系統(tǒng)12 ;用于推進(jìn)機(jī)器10的 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16 ;向?qū)嵤┫到y(tǒng)12和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16提供動(dòng)力的動(dòng)力源18 ;以及用于控制實(shí)施系統(tǒng) 12、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16和/或動(dòng)力源18的控制系統(tǒng)19。
[0011] 實(shí)施系統(tǒng)12可包括通過流體致動(dòng)器作用以用于運(yùn)動(dòng)作業(yè)工具14的連桿結(jié)構(gòu)。具 體地，實(shí)施系統(tǒng)12可包括在近端24處樞轉(zhuǎn)地連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16并在相對(duì)的遠(yuǎn)端26處分 別連接到作業(yè)工具14的左側(cè)底邊和右側(cè)底邊的左推臂20和右推臂22。一對(duì)相對(duì)的左液 壓缸34和右液壓缸36可操作地分別連接在作業(yè)工具14的左側(cè)上邊和右側(cè)上邊與左推臂 20和右推臂22的中間部分之間，以相對(duì)于框架30傾斜和俯仰作業(yè)工具14。特別地，液壓 缸34、36不同量和/或不同方向的伸出或縮回可使作業(yè)工具14繞豎直軸線38傾斜。相反 地，液壓缸34、36的相同方向等量的伸出或縮回可使作業(yè)工具14在豎直平面中繞水平軸線 40俯仰。
[0012] 許多不同的作業(yè)工具14能夠附接到單個(gè)機(jī)器10并且能夠由操作人員和/或控制 系統(tǒng)19控制。作業(yè)工具14可包括用來執(zhí)行特定任務(wù)的任何裝置，例如，鏟、鏟斗、犁或本領(lǐng) 域已知的其它任務(wù)執(zhí)行裝置。雖然圖1的實(shí)施例中被連接以相對(duì)于機(jī)器10的框架30在豎 直方向和水平方向樞轉(zhuǎn)，但是作業(yè)工具14可額外地提升、滑動(dòng)、擺動(dòng)或以本領(lǐng)域已知的任 何其它方式運(yùn)動(dòng)。
[0013] 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16可包括形成機(jī)器10的底架的部分的相對(duì)底架總成42(圖1中只示出 一個(gè)）。每個(gè)底架總成42可具有鏈輪44,其由動(dòng)力源18驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的循環(huán)履帶46。 每個(gè)底架總成42還可包括框架部件48,其操作地連接到鏈輪44和/或框架30以支撐左推 臂20和右推臂22中相應(yīng)的一個(gè)的近端24?？梢灶A(yù)見驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16可以替代地包括履帶46 之外的牽引裝置，例如輪、帶或其它已知的牽引裝置。
[0014] 動(dòng)力源18可以具體為發(fā)動(dòng)機(jī)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或 本領(lǐng)域已知的任何其它類型的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)?？梢灶A(yù)見動(dòng)力源18可以替代地具體化為非燃 燒動(dòng)力源，例如燃料電池、功率儲(chǔ)存裝置或其它已知的源。動(dòng)力源18可產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力輸出 或電力輸出，其可用來經(jīng)由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16推進(jìn)機(jī)器10并可被轉(zhuǎn)化成用于運(yùn)動(dòng)液壓缸34、36 的液壓動(dòng)力。
[0015] 控制系統(tǒng)19可包括能夠提供實(shí)施系統(tǒng)12的手動(dòng)和/或自動(dòng)控制的組件。例如， 控制系統(tǒng)19可包括一個(gè)或多個(gè)接口裝置50和控制器52。接口裝置50可由操作人員操縱 以通過產(chǎn)生表示期望運(yùn)行的比例位移信號(hào)來使機(jī)器10開始運(yùn)動(dòng)。在一種實(shí)施例中，接口裝 置50可包括與作業(yè)工具14的傾斜運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)的控制相關(guān)聯(lián)的操縱桿。如果需要的 話，可以預(yù)見除了操縱桿之外或者作為替代，操作站內(nèi)可設(shè)置有用于機(jī)器10的運(yùn)動(dòng)控制的 諸如踏板、控制桿、方向盤以及本領(lǐng)域已知的其它裝置的操縱桿外的接口裝置50。
[0016] 控制器52可包括存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)設(shè)備、時(shí)鐘、以及協(xié)作完成根據(jù)本發(fā)明的任務(wù) 的一個(gè)或多個(gè)處理器。很多市場上能夠買到的微處理器都能夠執(zhí)行控制器52的功能。應(yīng)該 意識(shí)到控制器52可容易地具體化為能夠控制機(jī)器10的許多其它功能的通用機(jī)器控制器。 各種已知電路可與控制器52相關(guān)聯(lián)，包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路、通信電路、以及其它適合的電路。 還應(yīng)該意識(shí)到控制器52可包括能夠允許控制器52執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的功能的一個(gè)或多個(gè)專 用集成電路（ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、以及邏輯電路。
[0017] 控制器52能夠從接口裝置50接收控制信號(hào)并使用該控制信號(hào)以操縱實(shí)施系統(tǒng)12 實(shí)現(xiàn)期望效果。例如，控制器52能夠根據(jù)從接口裝置50接收的傾斜和/或俯仰指令使一 個(gè)或多個(gè)缸34、36伸出和/或縮回以傾斜和/或俯仰作業(yè)工具14。此外，控制器52能夠例 如根據(jù)一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存的自動(dòng)控制程序自動(dòng)地控制作業(yè)工具14。例如，控制器52能夠隨機(jī) 器10執(zhí)行操作自動(dòng)地傾斜和/或俯仰作業(yè)工具14。
[0018] 如圖2中所示，每個(gè)液壓缸34、36可包括管66,其具有操作地連接到推臂20、22之 一的封閉端（參照?qǐng)D1);和活塞總成68,其具有通過管66的開口端伸出的用于連接到作業(yè) 工具14的桿74?；钊偝?8可與管66布置成形成首端壓力室70和桿端壓力室72。首端 壓力室70和桿端壓力室72可分別被選擇性地供應(yīng)加壓流體和排出加壓流體以使活塞總成 68和連接桿74在管66內(nèi)移動(dòng)，從而改變液壓缸34或36的有效長度。流體進(jìn)入和離開首 端壓力室70和桿端壓力室72的流速可與液壓缸34、36的速度有關(guān)，而首端壓力室70和桿 端壓力室72之間的壓力差可與液壓缸34、36作用在作業(yè)工具14上的力有關(guān)（參照?qǐng)D1)。
[0019] 機(jī)器10可包括液壓系統(tǒng)76,其具有如上所述的協(xié)作引起液壓缸34、36的伸出和 縮回運(yùn)動(dòng)的多個(gè)流體組件。具體地，液壓系統(tǒng)76可包括保持流體供應(yīng)的罐78,和能夠使流 體加壓并將加壓流體選擇性地引導(dǎo)至每個(gè)液壓缸34、36的主