CN101952784A - 载重架和反铲装置控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力机械(100)，所述动力机械包括载重架，所述载重架包括支撑框架(104)、操作者室(112)和操纵杆控制器(200)，所述操纵杆控制器(200)设置在操作者室中，并且被构造成响应于操纵杆控制器的操作者移动而生成移动信号。附加装置(132)可拆卸地联接到动力机械。载重架控制单元(124)设置在载重架上，并且被构造成从操纵杆控制器接收移动信号。附加装置控制单元(128)设置在附加装置上，并且被构造成控制附加装置的移动。网络(417)联接到载重架控制单元和附加装置控制单元，并且被构造成将来自载重架控制单元的指令传送给附加装置控制单元。状态选择输入装置(308)设置在操作者室中，以选择包括载重架状态和附加装置状态的至少两种操作状态中的一种。载重架控制单元被构造成在载重架状态下响应于操纵杆控制器的操作者移动控制载重架的操作。附加装置控制单元被构造成在附加装置状态下响应于操纵杆控制器的操作者运动控制附加装置的操作。

Description

载重架和反铲装置控制系统及方法

技术领域

本发明的实施例总体涉及动力机械，且更具体地，涉及用于与动力机械一起使用的控制系统。

背景技术

诸如滑移导向装载机的动力机械通常包括响应于来自操作者的物理输入而控制动力机械的一个或多个机器控制器。机器控制器例如可以包括载重架控制器和附加装置控制器。为了控制多种类型的附加装置(例如，用于滑移导向装载机或其它类型的动力机械载重架的反铲附加装置)，单独的多套操作者控制装置用来控制载重架(动力机械)和附加装置。

在一些具有反铲装置(或其它)类型的附加装置的传统的动力机械中，用于反铲装置(或其它附加装置)的第二套控制装置定位于操作者室的外面。在其它传统的动力机械中，用于反铲装置(或其它附加装置)的第二套控制装置通过使第二套控制装置通过前侧操作者入口进入而设置在操作者室中。这不允许进行封闭的驾驶室操作，从而导致控制操作者紧邻区域的气候的可能性很小。由于控制系统的定位，这还会明显地降低工作区的可见性。

发明内容

动力机械可以具有用于支撑室的框架和支撑诸如铲斗的附加装置的可移动臂。可移动臂通常采用诸如液压缸的致动器枢转地联接到框架。当操作者操作动力机械时，操作者致动致动器。响应于被致动的致动装置，可移动臂移动。

当操作者使致动器致动时，指令从动力机械中的控制器发送到附加装置。所述指令通常为符合某些通信协议的信号。为了稳固地操作动力机械，动力机械提供了用于动力机械的通信系统，所述通信系统对由动力机械上的控制器生成的信息进行加密，并将加密的信息发送到附加装置的控制器。所述信息可以为控制局域网(CAN)格式信息，其在诸如CAN总线的网络上进行通信。具体地，所述系统还包括键盘(例如，″软键″)，其可被构造成在载重架状态、附加装置状态和混合状态之间进行切换。

在一种实施例中，本发明提供了一种控制系统，其使用载重架可用的控制装置操作诸如反铲装置的附加装置。控制系统允许操作者在安装所有的驾驶室外壳的情况下从驾驶室的保护区内部使用附加装置，提供了载重架与附加装置之间的交互作用，并增强了用户对从附加装置可用的功能的调节性。

在一个实施例中，本发明提供了一种控制系统，其用于控制连接到载重架的附加装置。载重架和附加装置都包括相应的控制器。载重架经由诸如控制局域网(″CAN″)总线的网络将来自载重架控制器的操作数据和/或指令传送给附加装置控制器。也可以使用诸如无线网络的其它网络。例如，当操作者移动一个或多个操纵杆和/或与所述一个或多个操纵杆相关的开关时，指示所述一个或多个操纵杆上的移动和开关位置的信息或信号放在CAN总线或其它网络上。当附加装置被选定时，附加装置控制器接收所述信息或信号，与载重架控制器交互作用，并执行相应的功能。以此方式，不仅一个或多个操纵杆控制和操作载重架，而且一个或多个操纵杆还可以控制和操作一组预定的附加装置功能。

在另一个实施例中，本发明提供了一种用于被构造成可拆卸地联接到多个附加装置中的一个的载重架的控制系统。载重架包括被构造成在多个状态之间进行切换的用户界面、被构造成生成移动信号的操纵杆、和载重架控制器。载重架控制器被构造成接收根据用户界面状态中的至少一种可操作地控制载重架的移动信号，并根据用户界面状态中的可操作地控制附加装置的至少另一种状态经由控制局域网总线将运动信号通信给附加装置的附加装置控制器。

在另一个实施例中，本发明提供了一种与动力机械和可拆卸地联接到动力机械的附加装置一起使用的控制系统。该系统包括一个或多个操纵杆、第一控制单元、诸如控制局域网(″CAN″)总线的网络、软键、和第二控制单元。软键具有载重架状态、附加装置状态和混合状态。一个或多个操纵杆响应于其移动生成移动信号。第一控制单元被构造成当软键处于载重架状态时接收可操作地控制载重架的移动信号。第一控制单元联接到动力机械，并基于移动信号生成操作信息。控制局域网联接到第一控制单元，并且被构造成传送操作信息。第二控制单元定位在附加装置中，并联接到控制局域网。当软键处于附加装置状态时，第二控制单元从一个或多个操纵杆接收操作信息。第一和第二控制单元与操纵杆通信，并且当软键处于混合状态时同时控制载重架和附加装置。

附图说明

以下通过参考详细说明和附图，本发明的其它方面将变得清楚可见，其中：

图1为动力机械的侧视图；

图2为与图1的动力机械一起使用的操纵杆的侧视图；

图3为与图1中的动力机械一起使用的可视化用户界面的图示；以及

图4为表示图1的动力机械的使用的控制示意图。

具体实施方式

在详细说明本发明的任意实施例之前，要理解的是本发明在其应用中不限于以下说明中所述和以下附图中所示的详细结构和部件的布置。本发明能够是其它实施例，并且能够以各种方式被实践或实施。此外，还要理解的是这里使用的措辞和术语用于进行说明，并且将不会被认为是限制性的。“包含”、“包括”、或“具有”及其变化在这里的使用表示包括之后所列的项及其等效物以及增加项。除非另外指定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”、和“联接”以及变化被广泛使用，并且包括直接和间接安装、连接、支撑、和联接。此外，“连接”和“联接”不局限于物理或机械连接或联接。

如还对本领域的普通技术人员显而易见的，图中所示的系统是与实际系统可能相同的模型。如要注意的，能够通过微处理器或类似装置运行在软件中实施所述的多个模块和逻辑结构，或者能够使用诸如包括专用集成电路(“ASIC”)的各种部件在硬件中实施所述的多个模块和逻辑结构。诸如“处理器”和“控制器”的术语可以包括或涉及硬件和/或软件。虽然在接下来的实施例中控制局域网(CAN)总线示出为通信网络的例子，但这些实施例也可以利用诸如无线网络的其它网络。因此，权利要求将不会限于具体示例或术语或任意具体硬件或软件实施或软件或硬件的组合。

此外，虽然所述实施例考虑将本发明应用到滑移装载机，但是本发明可以应用到其它动力机械。

图1是诸如滑移装载机的动力机械100的侧视图。动力机械100包括支撑框架或主框架104和用于利用内燃机驱动动力机械100的轮子108。支撑框架104还包括操作者室112，操作者在所述操作者室内操作动力机械100。操作者室112通常包括座椅、座椅杆、和诸如把手或操纵杆、仪表组、仪表显示器、其它显示面板、其它输入面板、控制杆、踏脚板、和类似物的操作装置。例如，操作者可以以一定方式操纵操纵杆，这又致动诸如液压缸的一个或多个致动器116。虽然显示了致动器116，但是应该理解的是动力机械100包括其它致动器。还要注意的是在一些情况下操作者可以以遥控和/或无线方式操作动力机械100。

具体地，当操作者移动诸如把手的操作装置时，操作装置的传感器产生指示操作装置的移动或参数变化的多个数据。动力机械100的控制单元124中的主处理器或主控制器接收数据，并且生成一组相应的操作或致动指令或信息。控制局域网(“CAN”)控制器接收信息，将所述信息格式化为CAN格式，并且通过串联的CAN总线发送被格式化的信息，这在以下进行详细说明。虽然所述实施例显示了控制单元124的通用位置，但是应该注意的是控制单元124可以位于动力机械100的其它位置。此外，操作装置中的每一个都可以包括与相对应的主CAN控制器进行通信的主处理器。在其它实施例中，主控制器将所述信息发送到CAN控制器，用于如所述进行进一步处理。

第二控制单元128通过CAN总线接收被格式化的信息。具体地，收发器接收信息，并且将接收到的信息发送到相对应的CAN控制器。然后，CAN控制器将接收到的信息发送到第二主控制器。然后，第二主控制器响应于来自CAN控制器的信息来致动装置。如先前所述，CAN控制器可以接收并重新发送接收到的信息给第二主控制器，用于进行进一步处理。在第二控制单元128已经接收到一些操作指令之后，第二控制单元128致动诸如可移动起重臂132的相对应的装置，所述可移动起重臂在枢转点136处枢转地联接到支撑框架104。然后，可移动起重臂132响应于接收到的信息移动附加装置。在本示例中，可移动起重臂132表示反铲附加装置。除了反铲附加装置之外，其它示例性的相对应的装置包括诸如反铲装置、致动器116、和类似物的附加装置。第一控制单元124与第二控制单元128之间的通信通常是双向的。例如，第二控制单元128还可以将被加密的CAN信息发送到第一控制单元124。

图2与图1的动力机械一起使用的操纵杆200。操纵杆200具有多个按钮204，其控制动力机械100和/或附加装置(例如，反铲装置)的多个功能。当操作者相对于组件基部208移动操纵杆200时，操纵杆控制器212将由在其内的一个或多个运动传感器检测到的位置、运动和/或移动转化成CAN格式化信号，并将所述信息和/或其它信息发送给CAN总线，用于进一步的处理。在一些实施例中，操纵杆200为可以商业的方式从诸如Sauer公司购买得到的PROF 1操纵杆系统。

在一些实施例中，从操纵杆200发送的信息包括用于动力机械100的控制位置信息。控制位置信息向诸如反铲附加装置控制器的附加装置控制器通知操纵杆200的位置。位置信息可以用来以相称的方式在诸如反铲装置的附加装置上运行指定的功能。

当按钮204被按压时，从操纵杆200发送的信息包括附加装置功能指令。例如，该信息通知诸如反铲装置的附加装置已经按压、选择或开关了操纵杆200上的哪一个按钮204。在反铲附加装置的情况中，例如，根据所选定的按钮204，反铲装置将操作和/或进行一项或多项功能，包括平底挖掘、自主或自动挖掘(例如，重新定位载重架、自动返回挖掘、自动倾倒)、最大反铲高度(在高度受限的环境中)、最大挖掘深度、最大反铲装置和反铲附加装置到达范围、自动调整工作组(主要是臂和界面)、和类似功能。

在一些实施例中，动力机械控制器可以向附加装置控制器提供任选的载重架信息，以评价液压流控制算法。将要被传送的这种类型的信息包括载重架序列号、高流量液压、全变流量液压、发动机RPM控制、和类似信息。

动力机械还包括如图3所述的可视化用户界面300。界面300包括诸如点矩阵显示面板的显示面板304，其被构造成选择性地显示动力机械100和/或附加装置的状态或其它信息。例如，界面300还包括多个软键308，其用于使操作者选择将要显示的具体状态，并且选择将经由操纵杆200控制的具体装置。在一些实施例中，可视化用户界面300与附加装置载重架成一体。在一些实施例中，显示在显示面板304上关于反铲装置功能和控制模式的信息存储在附加装置控制器上。存储的信息包括诸如ISO和标准的控制模式设计、反铲装置辅助操作、反铲装置辅助最大流量和最大压力设定值、诸如反铲装置和混合器(载重架驱动和反铲装置工作组)的功能控制模式、和类似信息。显示面板304侧面上的软键308可以用来将其它信息传送至反铲装置控制器。

在一些实施例中，诸如反铲装置控制器的附加装置控制器可以评价液压流量需求，以执行操作者已经要求的功能。基于载重架，反铲装置控制器可以在载重架上启动高流量液压、调节相称的载重架液压流量、或调节载重架发动机RPM，从而获得用于进行所请求的功能所要求的液压流量，同时保持最大的载重架燃料效率。

图4与图1的动力机械一起使用的控制流程图400。例如，用户404通过诸如图3的面板300的图形显示面板408进行选择以通过诸如操纵杆200的操纵杆控制装置412控制动力机械100和/或附加装置。一旦已经作出了选择，则信息从载重架控制器416经由CAN总线或其它网络417流向附加装置控制器420，随后流向诸如附加装置阀424的示例性装置。

虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下，可以在形式和细节方面进行改变。

Claims (17)

1.一种动力机械，包括：

载重架，所述载重架包括支撑框架、操作者室和操纵杆控制器，所述操纵杆控制器设置在所述操作者室中、并且被构造成响应于所述操纵杆控制器的操作者移动而生成移动信号；

附加装置，所述附加装置能够拆卸地联接到所述动力机械；

载重架控制单元，所述载重架控制单元设置在所述载重架上，并且被构造成从所述操纵杆控制器接收移动信号；

附加装置控制单元，所述附加装置控制单元设置在所述附加装置上，并且被构造成控制所述附加装置的移动；

网络，所述网络将所述载重架控制单元联接到所述附加装置控制单元，并且被构造成将来自所述载重架控制单元的指令传送到所述附加装置控制单元；和

状态选择输入装置，所述状态选择输入装置设置在所述操作者室中以选择包括载重架状态和附加装置状态的至少两种操作状态中的一种，所述载重架控制单元被构造成在处于所述载重架状态时响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述载重架的操作，而所述附加装置控制单元被构造成在处于所述附加装置状态时响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述附加装置的操作。

2.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述状态选择输入装置还包括显示器，所述显示器被构造成选择性地显示所述动力机械或所述附加装置的状态信息。

3.根据权利要求2所述的动力机械，其中，所述状态选择输入装置还包括键盘输入装置，所述键盘输入装置被构造成允许操作者选择包括所述载重架状态和所述附加装置状态的至少两种操作状态中的一种，以选择所述载重架和所述附加装置中的哪一个被所述操纵杆控制器控制。

4.根据权利要求3所述的动力机械，其中，所述键盘输入装置包括至少一个软键。

5.根据权利要求3所述的动力机械，其中，所述至少两种操作状态还包括混合状态，其中，当处于所述混合状态时，所述载重架控制单元响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述载重架的驱动功能，同时所述附加装置控制单元响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述附加装置的工作组功能。

6.根据权利要求3所述的动力机械，其中，所述载重架包括滑移导向装载机。

7.根据权利要求6所述的动力机械，其中，所述附加装置包括反铲装置。

8.根据权利要求3所述的动力机械，其中，所述附加装置包括反铲装置。

9.根据权利要求1所述的动力机械，其中，所述网络包括联接到所述载重架控制单元和所述附加装置控制装置的控制局域网(CAN)总线。

10.一种动力机械，包括：

滑移导向装载机，所述滑移导向装载机包括支撑框架、操作者室和输入控制装置，所述输入控制装置设置在所述操作者室中，并且被构造成响应于所述输入控制装置的操作者移动而生成移动信号；

反铲附加装置，所述反铲附加装置能够拆卸地联接到所述滑移导向装载机；

第一控制单元，所述第一控制单元设置在所述滑移导向装载机上，并且被构造成从所述输入控制装置接收所述移动信号；

第二控制单元，所述第二控制单元设置在所述反铲附加装置上，并且被构造成控制所述反铲附加装置的移动；

联接到所述第一控制单元和所述第二控制单元的网络，所述网络被构造成在所述第一控制单元与所述第二控制单元之间传送指令；和

状态选择输入装置，所述状态选择输入装置设置在所述操作者室中以选择包括载重架状态和附加装置状态的至少两种操作状态中的一种，所述第一控制单元被构造成在处于所述载重架状态时响应于所述输入控制装置的操作者移动控制所述滑移导向装载机的操作，而所述第二控制单元被构造成在处于所述附加装置状态时响应于所述输入控制装置的操作者移动控制所述反铲附加装置的操作。

11.根据权利要求10所述的动力机械，其中，所述输入控制装置包括操纵杆控制器。

12.根据权利要求11所述的动力机械，其中，所述状态选择输入装置还包括显示面板，所述显示面板被构造成选择性显示所述滑移导向装载机或反铲附加装置的状态信息。

13.根据权利要求12所述的动力机械，其中，所述状态选择输入装置还包括键盘输入装置，所述键盘输入装置被构造成允许操作者选择包括所述载重架状态和所述附加装置状态的至少两种操作状态中的一种，以选择所述滑移导向装载机和所述反铲附加装置中的哪一个由所述操纵杆控制器控制。

14.根据权利要求13所述的动力机械，其中，所述第一控制单元被构造成当处于所述附加装置状态时将指令数据从所述第一控制单元发送到所述第二控制单元，以响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述反铲附加装置的操作。

15.根据权利要求14所述的动力机械，其中，所述键盘输入装置包括在所述显示面板上的至少一个软键。

16.根据权利要求14所述的动力机械，其中，所述至少两种操作状态还包括混合状态，其中，当处于所述混合状态时，所述第一控制单元响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述滑移导向装载机的驱动功能，同时所述第二控制单元响应于所述操纵杆控制器的操作者移动控制所述反铲附加装置的工作组功能。

17.根据权利要求10所述的动力机械，其中，所述网络包括联接到所述载重架控制单元和所述附加装置控制装置的控制局域网(CAN)总线。

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