CN111295483A - 机具载具 - Google Patents

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Abstract

一种具有机具载具(170；270；370；400；400‑1)的动力机械(100；200；300)，所述机具载具可以利用多个传感器(424；426)来感测机具(456)到机具载具的接近度。这样的感测指示了机具邻近机具载具定位的可能性。在一些实施例中，传感器(466；474；476)检测锁定机构是否被激活。

Description

机具载具
背景技术
本公开涉及动力机械。更具体地，本公开涉及动力机械上的机具载具，机具可被可移除地联接至该机具载具。
为了本公开的目的，动力机械包括为了完成特定任务或多种任务而生成动力的任何类型的动力机械。一种动力机械是作业车辆。作业车辆，例如装载机，通常是具有作业装置的自行进车辆，作业装置例如为提升臂(但是某些作业车辆可以具有其他作业装置)，作业装置可以被操纵以执行作业功能。举几个例子，作业车辆包括装载机、挖掘机、多功能车辆、拖拉机和挖沟机。
许多动力机械具有机具载具，各种类型的机具可以可移除地联接至机具载具。例如，各种紧凑型装载机具有可转动地联接到提升臂以接收各种机具的机具载具。这种机具载具有利地允许操作员在单个机械上使用各种机具，并根据需要快速地更换机具。另外，一些装载机具有以下能力，即，在无需操作员离开操作室的情况下，允许操作员响应于操作员输入而将机具从机具载具分离和将机具联接到机具载具。
然而，在某些情况下，由于例如在联接过程期间机具未对准，导致将机具不正确地联接至机具载具。对于操作员而言，知道何时将机具适当地联接到机具载具将是有利的。
以上讨论仅提供了大致的背景技术信息，并且不旨在用于帮助确定要求保护的主题范围。
发明内容
本发明内容和摘要被提供以简化形式介绍对在下文的具体实施方式中进一步描述的概念的选择。概述和摘要不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
所公开的实施例示出了用于感测机具相对于装载机中的机具载具的接近度的系统和方法。
公开的实施例包括感测机具(456)相对于动力机械的可以附接到机具的机具载具(400；400-1)的位置的方法。该方法包括确定(502；602)机具感测系统(378)的第一传感器(424)是否在机具载具上的第一位置附近检测到机具(456)；如果确定第一传感器在第一位置附近检测到机具，则向第一传感器的控制系统提供感测机具的在机具载具上的第一位置附近的接近度的指示(506；606)；确定(508；608)机具感测系统的第二传感器(426)是否在机具载具上的第二位置附近检测到机具；如果确定第二传感器在第二位置附近检测到机具，则向第二传感器的控制系统提供感测机具的在机具载具上的第二位置附近的接近度的指示(510；610)；如果第二传感器在第二位置附近检测到机具，则确定(512；612)机具感测系统的锁定机构传感器(466；474；476)是否检测到锁定机构处于激活位置；以及向控制系统提供(514；615)锁定机构是否被激活的指示，并基于锁定机构是否被激活的指示来控制动力机械。
在该方法的一些示例性实施例中，确定(502；602)机具感测系统(378)的第一传感器(424)是否在机具载具上的第一位置附近检测到机具(456)，还包括确定第一传感器是否在机具载具上的第一接合特征(412；414)附近检测到机具。进一步地，在一些实施例中，确定第一传感器是否在机具载具上的第一接合特征(412；414)附近检测到机具包括，确定第一传感器是否在机具载具的顶部处在第一接合特征附近检测到机具，第一接合特征被配置成与机具上的互补特征(458)接合，所述互补特征可以被第一传感器(424)感测到。
在一些示例性实施例中，确定(508；608)机具感测系统的第二传感器(426)是否在机具载具上的第二位置附近检测到机具还包括，确定第二传感器是否在靠近机具载具的底部的第二位置附近检测到机具。
在一些示例性实施例中，确定(512；612)机具感测系统的锁定机构传感器(466)是否检测到锁定机构处于激活位置包括，感测机具载具的手柄(420；422)是否处于将机具载具的联接销(416；418)移动到延伸位置的位置。
在一些实施例中，确定(512；612)机具感测系统的锁定机构传感器(474；476)是否检测到锁定机构处于激活位置包括，感测联接到机具载具的手柄(420；422)的致动器(470；472)的位置或状态是否指示将机具载具的联接销(416；418)移动到延伸位置的手柄位置。
在另一个示例性实施例中，提供了一种动力机械。该动力机械包括：机架(110；210；310)；动力系统(120；220)，所述动力系统被配置为为动力机械上的操作功能提供动力；牵引系统(140；240)，所述牵引系统联接至机架并被配置成使动力机械在支撑表面上移动；提升臂结构(130；230；330)，所述提升臂结构可枢转地联接到机架，并被配置成通过至少一个提升臂致动器(238；332)相对于机架移动；机具载具(170；270；370；400；400-1)，所述机具载具可枢转地联接到提升臂结构，并且被配置成通过至少一个机具载具致动器(334)相对于提升臂结构转动；控制系统(160；360)，所述控制系统联接到动力系统并被配置为控制来自动力系统的动力的供应，所述控制系统包括控制器(362)和人机界面(364)；和机具感测系统(378)，所述机具感测系统联接到所述控制系统并且被配置为感测机具(456)是否足够靠近所述机具载具，使得机具可以可操作地联接到所述机具载具并向所述控制系统提供指示，所述控制系统被配置为基于来自机具感测系统的指示来控制动力机械。
在动力机械的一些示例性实施例中，机具载具包括接合特征(372；412；414)，所述接合特征用于在机具联接到机具载具时和之后与机具接合；锁定特征(374；416；418)，所述锁定特征能够在解锁位置和锁定位置之间移动以与接合特征一起将机具固定到机具载具；以及锁定机构(376；420；422)，所述锁定机构能够操作以在解锁位置和锁定位置之间移动锁定特征。
在动力机械的一些示例性实施例中，机具感测系统(378)包括位于机具载具的接合特征附近的第一传感器(424)。此外，在一些实施例中，机具感测系统还被配置为：确定(502；602)第一传感器是否在机具载具上的接合特征附近检测到机具；以及如果确定第一传感器确实在第一位置附近检测到机具，则向第一传感器的控制系统提供感测机具的在接合特征附近的接近度的指示(506；606)。
在动力机械的一些示例性实施例中，机具感测系统包括第二传感器(426)，并且还被配置为：确定(508；608)第二传感器(426)是否在机具载具的第二位置附近检测到机具；以及如果确定第二传感器在第二位置附近检测到机具，则向第二传感器的控制系统提供感测机具的在机具载具上的第二位置附近的接近度的指示(510；610)。
在动力机械的一些示例性实施例中，机具感测系统进一步地包括锁定机构传感器(466；474；476)，并且还被配置为：如果第二传感器在第二位置附近检测到机具，则确定锁定机构传感器是否检测到锁定机构(376；420；422)处于激活位置；以及向控制系统提供(514；615)锁定机构是否被激活的指示。
在动力机械的一些示例性实施例中，机具载具上的接合特征包括在机具载具的顶部附近的特征，机具载具的顶部附近的特征被配置为接合机具上的互补特征。
在动力机械的一些示例性实施例中，机具载具上的第二位置是在机具载具的底部附近的位置。
各种公开的实施例的特征可以以不同的组合被包括。
附图说明
图1是示出了可以在其上有利地实践本公开的实施例的典型动力机械的功能系统的框图。
图2是动力机械的前透视图，在该动力机械上可以有利地实践本说明书中公开的实施例。
图3是图2所示的动力机械的后透视图。
图4是根据一个示例性实施例的动力机械的框图，动力机械具有带有机具感测系统的机具载具。
图5示出了根据一个说明性实施例的具有感测系统的机具载具。
图6是示出根据一个示例性实施例的感测机具是否相对于机具载具正确定位的方法的功能框图。
图7是示出根据另一示例性实施例的感测机具是否相对于机具载具正确定位的方法的功能框图。
图8示出了根据说明性实施例的具有感测系统的可替换的机具载具。
图9和图10示出了图5中所示的机具载具的一部分，示出了用于感测机具接口布置的第一传感器的示例性布置。
图11示出了图5中所示的机具载具的另一部分，示出了用于感测机具接口布置的第二传感器的示例性布置。
图12至图15示出了图5中所示的机具载具的部分，示出了用于感测锁定手柄的位置的传感器的示例性布置。
图16示出了替代实施例，具有被致动器驱动的锁定手柄和被放置以感测致动器的位置从而检测手柄位置的传感器。
具体实施方式
参照示例性实施例描述和图示本讨论中公开的概念。然而，这些概念在其应用方面不被限制于说明性实施例中的构造的细节和构件的装置，并且能够以各种其它方式被实践或被执行。本文中的术语仅用于描述，不应视为限制。诸如“包括”、“包括”和“具有”和如本文中使用的其变化的措辞意味着包括随后列出的项目、其等同物、以及额外的项目。
公开了机具载具和具有机具载具的动力机械，所述机具载具具有接合检测系统，接合检测系统用于确定机具是否处于要联接至机具载具的位置。在一些实施例中，这些接合系统可以向操作员发信号以通知机具是否相对于机具载具处于适当的位置，以帮助确定机具是否正确地联接至机具载具。
如以下将描述的，这些特征以及更一般的概念可以在各种动力机械上实践。在图1中以图表形式示出了可在其上实践实施例的典型动力机械，在任何实施例被公开之前，在图2至图3中示出了并在下面描述了这种动力机械的一个示例。为了简洁起见，仅讨论一个动力机械。但是，如上所述，下面的实施例可以在几种动力机械中的任何一种上实施，几种动力机械包括与图2至图3所示的典型动力机械不同类型的动力机械。为了本讨论的目的，动力机械包括机架、至少一个作业元件以及可以向作业元件提供动力以完成作业任务的动力源。一种类型的动力机械是自行进作业车辆。自行进作业车辆是一类动力机械，包括机架、作业元件和可以为作业元件提供动力的动力源。所述作业元件中的至少一个是用于使动力机械在动力下运动的动力系统。
图1示出了框图，示出了动力机械100的基本系统，在动力机械100上可以有利地结合以下讨论的实施例，并且动力机械100可以是多种不同类型的动力机械中的任何一种。图1的框图标出了动力机械100上的各种系统以及各种部件和系统之间的关系。如上所述，在最基本的层面上，用于本讨论目的的动力机械包括机架、动力源和作业元件。动力机械100具有机架110、动力源120和作业元件130。因为图1示出的动力机械是一种自行进作业车辆，所以自行进作业车辆还具有牵引元件140和操作站150，牵引元件140本身是用于使动力机械在支撑表面上移动的作业元件，操作站150提供用于控制动力机械的作业元件的操作位置。提供控制系统160以与其他系统相互作用以至少部分地响应于操作员提供的控制信号来执行各种作业任务。
某些作业车辆具有可以执行专门任务的作业元件。可以操纵作业元件，即提升臂，以定位机具以执行任务。在某些情况下，可以相对于作业元件定位机具，例如通过相对于提升臂转动铲斗来进一步定位机具。许多作业车辆旨在与各种机具一起使用并且具有诸如图1所示的机具接口170的机具接口。机具接口170最基本的是机架110或作业元件130与机具之间的连接机构，连接机构可以简单到为将机具直接附接到机架110或作业元件130的连接点，或连接机构可以更复杂，如下所述。
在一些动力机械上，机具接口170可以包括机具载具，该机具载具是可移动地附接到作业元件的物理结构。机具载具具有接合特征和锁定特征，以将几种机具中的任何一种接收并固定到作业元件上。这种机具载具的一个特征是，一旦机具附接到机具载具上，机具载具便固定在机具上(即，不能相对于机具移动)，并且当机具载具相对于作业元件移动时，机具也会与机具载具一起移动。如本文所使用的术语机具载具不仅是枢转连接点，而且是专用于接受并固定到各种不同的机具的专用装置。机具载具本身可安装到诸如提升臂的作业元件130或机架110。机具接口170还可以包括一个或多个动力源，以用于向机具上的一个或多个作业元件提供动力。一些动力机械可以具有带有机具接口的多个作业元件，每个机具接口可以但是不一定具有用于容纳机具的机具载具。一些其他动力机械可以具有带有多个机具接口的作业元件，使得单个作业元件可以同时容纳多个机具。这些机具接口中的每一个都可以但是不一定具有机具载具。
机架110包括可以支撑附接到其上或位于其上的各种其他部件的物理结构。机架110可以包括任何数量的单独的部件。一些动力机械具有刚性的机架。即，机架的任何部分都不能相对于机架的另一部分移动。其他动力机械具有可以相对于机架的另一部分移动的至少一部分。例如，挖掘机可以具有相对于下机架部分转动的上机架部分。其他作业车辆具有铰接机架，使得机架的一部分相对于另一部分枢转以实现转向功能。
机架110支撑动力源120，该动力源120可以为一个或多个作业元件130提供动力，一个或多个作业元件130包括一个或多个牵引元件140，以及在某些情况下动力源120经由机具接口170提供动力以供附接的机具使用。来自动力源120的动力可以直接提供给作业元件130、牵引元件140和机具接口170中的任何一个。或者，可以将来自动力源120的动力提供给控制系统160，控制系统160又选择性地向能够使用动力执行作业功能的元件提供动力。用于动力机械的动力源通常包括诸如内燃机之类的发动机和诸如机械传动装置或液压系统之类的动力转换系统，该动力转换系统将来自发动机的输出转换成可被作业元件使用的动力的形式。可以将其他类型的动力源装入动力机械中，其他类型的动力源包括电源或动力源的组合，通常称为混合动力源。
图1示出了被指定为作业元件130的单个作业元件，但是各种动力机械可以具有任何数量的作业元件。作业元件通常附接到动力机械的机架，并且在执行作业任务时能够相对于机架移动。另外，因为牵引元件140的作业功能通常是使动力机械100在支撑表面上移动，所以牵引元件140是作业元件的特殊情况。因为除了牵引元件之外，许多动力机械还具有附加的作业元件，所以牵引元件140被示为与作业元件130分离，但是并非总是如此。动力机械可以具有任何数量的牵引元件，牵引元件中的一些，或全部可以从动力源120接收动力以推动动力机械100。牵引元件可以是例如履带组件、附接到轴的轮等。牵引元件可以被安装到机架，使得牵引元件的运动被限制为围绕轴的转动(从而通过滑移动作来实现转向)，或者牵引元件可枢转地安装到机架以通过使牵引元件相对于机架枢转来实现转向。在下面描述的示例实施例中，牵引元件包括履带机架组件，该履带机架组件使用示例性安装结构和技术安装到机架110。
动力机械100包括操作站150，该操作站150包括操作位置，操作员可以从该操作位置控制动力机械的操作。在一些动力机械中，操作站150由封闭的或部分封闭的驾驶室限定。可以在其上实践所公开的实施例的某些动力机械可能不具有上述类型的驾驶室或操作室。例如，手扶式装载机可能没有驾驶室或操作室，而是具有作为操作站的操作位置，通过该操作站可以正确操作动力机械。更广泛地讲，除作业车辆之外的动力机械可以具有不一定类似于上面提到的操作位置和操作室的操作站。此外，代替或除了邻近动力机械或在动力机械上的操作站，某些动力机械，例如动力机械100等，无论它们是否具有操作室或操作位置，都能够(即，从远程地定位的操作站)远程操作。这可以包括这样的应用，其中可以从与联接至动力机械的机具相关联的操作位置操作动力机械的至少一些操作员控制的功能。可替代地，对于一些动力机械，可以提供能够控制动力机械上的至少一些操作员控制功能的远程控制装置(即，远离动力机械及动力机械联接的任何机具两者)。
图2至图3示出了装载机200，装载机200是图1中所示类型的动力机械的一个特定示例，在装载机200中可以有利地采用下面讨论的实施例。装载机200是履带式装载机，更具体地说，是紧凑型履带式装载机。履带式装载机是一种具有作为牵引元件的环形履带(与车轮相对)的装载机。其他装载机可以具有轮而不是履带。履带式装载机200是图1中大体上示出并且如上所述的动力机械100的一个特定示例。为此，下面描述的装载机200的特征包括通常与图1中所使用的附图标记相似的附图标记。例如，装载机200被描述为具有机架210，就像动力机械100具有机架110一样。本文中描述了履带式装载机200，以提供用于理解一种环境的参考，在该环境中，可以实践下面描述的涉及履带组件和用于将履带组件安装到动力机械的安装元件的实施方式。装载机200不应被认为是对特征的描述的限制，装载机200可以具有本文中描述的对公开的实施例而言不是必要的特征，因而该特征可以不包括或可以包括在除装载机200之外的动力机械中，可以在该动力机械上有利地实践以下公开的实施例。除非另外特别指出，否则以下公开的实施例可以在各种动力机械上实践，其中履带式装载机200仅是那些动力机械中的一个。例如，仅举几个例子，以下讨论的一些或全部概念可以在许多其他类型的履带式作业车辆上实施，例如各种其他装载机、挖掘机、挖沟机和推土机。
装载机200包括支撑动力系统220的机架210，该动力系统可以生成动力或以其他方式提供动力来操作动力机械上的各种功能。机架210还支撑成提升臂结构230的形式的作业元件，提升臂结构230由动力系统220提供动力并且可以执行各种作业任务。由于装载机200是作业车辆，因此机架210还支撑牵引系统240，该牵引系统也由动力系统220提供动力并且可以在支撑表面上推进动力机械。提升臂结构230又支撑机具载具接口270，该机具载具接口包括机具载具272和动力联接器274，机具载具272可以接收各种机具并将各种机具固定到装载机200上以执行各种作业任务，动力提供器274被提供以为可以连接到装载机的机具选择性地提供动力。可以在驾驶室250内操作装载机200，操作员可以从驾驶室250操纵各种控制装置260以使动力机械执行各种功能。驾驶室250可以绕延伸通过底座254的轴线向后转动，以根据维护和修理需要对部件行进访问。
可以包括下面讨论的实施例和/或与下面讨论的实施例相互作用的各种动力机械可以具有支撑各种作业元件的各种不同的机架部件。提供本文讨论的机架210的元件是出于说明性目的，并且应该不考虑是可以在其上实践实施例的动力机械可以采用的唯一类型的机架。装载机200的机架210包括机架的底盘或下部211和机架的由底盘支撑的主机架或上部212。装载机200的主机架212例如通过紧固件或通过将底盘焊接到主机架而附接到底盘211。主机架212包括位于主机架的任一侧并朝向主机架的后部的一对直立部分214A和214B，一对直立部分214A和214B支撑提升臂结构230并且提升臂结构230可枢转地附接到一对直立部分214A和214B上。提升臂结构230说明性地销接到每个直立部分214A和214B。为了讨论的目的，直立部分214A和214B以及提升臂结构230上的安装特征和安装硬件(包括用于将提升臂结构销接到主机架212上的销)的组合统称为接头216A和216B(一个接头位于一个直立部分214上)。接头216A和216B沿轴线218对齐，从而使提升臂结构能够相对于机架210围绕轴线218枢转，如下所述。其他动力机械可以不包括位于机架的任一侧的直立部分或可以没有可安装到机架的任一侧并朝向机架的后部的直立部分的提升臂结构。例如，一些动力机械可以具有安装在动力机械的单侧或动力机械的前端部或后端部的单个臂。其他机械可以具有包括多个提升臂的多个作业元件，每个提升臂以其自己的构造安装至机械。机架210还支撑位于装载机200的任一侧的一对牵引元件219A和219B，所述一对牵引元件是位于装载机200上的履带组件。
图1所示的提升臂结构230是许多不同类型的提升臂结构的一个示例，该提升臂结构可以附接到诸如装载机200的动力机械或可以在其上实践本发明的实施例的其他动力机械。提升臂结构230具有一对提升臂234，所述一对提升臂234设置在机架210的相反侧上。每个提升臂234的第一端部在接头216处可枢转地联接到动力机械，当处于下降位置时，如图2所示，每个提升臂的第二端部232B位于机架210的前方。在装载机200的控制下，提升臂结构230能够相对于机架210移动(即，提升臂结构可以升高和降低)。该运动(即，提升臂结构230的升高和降低)由大致被箭头237示出的行进路径描述。出于该讨论的目的，提升臂结构230的行进路径237由提升臂结构的第二端部232B的移动路径限定。
如图2所示，提升臂结构230的每个提升臂234都包括第一部分234A和可枢转地联接到第一部分234A的第二部分234B。每个提升臂234的第一部分234A在一个接头216处可枢转地联接到机架210，并且第二部分234B从其与第一部分234A的连接处延伸至提升臂结构230的第二端部232B。每个提升臂234均联接至横向构件236，该横向构件236附接至第一部分234A。横向构件236为提升臂结构230提供增强的结构稳定性。在加载器200上的一对致动器238是液压缸，该液压缸被配置成从动力系统220接收加压流体，并且一对致动器238分别在装载机200的任一侧在可枢转接头238A和238B处可枢转地联接到机架210和提升臂234上。致动器238有时被单独地和统称为提升缸。致动器238的致动(即，延伸和缩回)使提升臂结构230绕接头216枢转，从而沿着箭头237所示的固定路径上升和下降。一对控制连杆217中的每一个可枢转地安装至机架210和在机架210的任一侧上的提升臂232中的一个。控制连杆217帮助限定提升臂结构230的固定行进路径。图2示出的提升臂结构230表示可以联接到动力机械100的一种类型的提升臂结构。具有不同的几何形状、部件和布置的其他提升臂结构可以可枢转地联接到装载机200或其它动力机械，在不脱离本讨论的范围的情况下可以在其他动力机械上实践上面讨论的实施例。例如，其他机械可以具有带有提升臂的提升臂结构，每个提升臂具有一个部分(与提升臂234的两个部分234A和234B相对)，所述一个部分在一个端部处可枢转地联接到机架，而另一端部位于机架前方。其他提升臂结构可以具有可延伸或伸缩的提升臂。另外的其他提升臂结构可以具有多个(即，两个以上的)部段或部分。一些提升臂，最明显地是在挖掘机上以及装载机上的提升臂可以具有以下部分，所述部分被控制以相对于另一部段枢转，而不是像在图2中所示的提升臂结构230中的情况那样(即沿着预定路径)共同移动。一些动力机械具有带有单个提升臂的提升臂结构，例如在挖掘机，甚至某些装载机和其他动力机械中已知的那样。其他动力机械可以具有多个提升臂结构，每个提升臂结构彼此独立。
机具接口270设置在臂234的第二端部234B处。机具接口270包括机具载具272，该机具载具272可以将各种不同的机具接收并固定到提升臂230上。该机具具有机械接口，所述机械接口被配置成与机具载具272接合。机具载具272可枢转地安装到臂234的第二端部234B上。机具载具致动器可操作地联接到提升臂结构230和机具载具272，并且可操作以使机具载具相对于提升臂结构转动。
机具接口270还包括可用于连接至提升臂结构230上的机具的机具动力源274。机具动力源274包括加压液压流体端口，机具可以联接至加压液压流体端口。加压液压流体端口选择性地提供加压液压流体，以为机具上的一个或多个功能或致动器提供动力。机具动力源还可包括用于为机具上的电致动器和/或电子控制器供电的电源。机具动力源274还示例性地包括电缆，电缆与挖掘机200上的数据总线通信，以允许机具上的控制器与装载机200上的电子装置之间的通信。
下机架211支撑一对牵引元件219A和219B并使下机架211附接到一对牵引元件219A和219B。牵引元件219A和219B中的每一个都具有联接至下机架211的履带机架。该履带机架支撑环形履带并被环形履带围绕，该环形履带在动力的作用下转动以在支撑表面上推进装载机200。各种元件联接至履带机架或由履带机架支撑，以接合和支撑环形履带，并使环形履带绕履带机架转动。例如，链轮由履带机架支撑，并且与环形履带接合以使环形履带绕履带机架转动。惰轮由张紧器(未示出)保持在履带上，以在履带上保持适当的张力。履带机架还支撑多个辊，这些辊与履带接合，并通过履带与支撑表面接合，以支撑和分配装载机200的重量。
装载机可以包括人机界面，该人机界面包括显示装置，显示装置设置在驾驶室中从而以操作员可以感知的形式(例如诸如听觉指示和/或视觉指示)给出与动力机械的操作相关的信息的指示。听觉指示可以通过蜂鸣器、铃声等形式或通过语言通信来进行。视觉指示可以以图形、灯、图标、仪表、字母数字字符等形式进行。显示器可以提供专用指示，例如警示灯或仪表，或者可以是动态的以提供可编程信息，包括可编程显示装置，例如各种尺寸和功能的监控器。显示装置可以提供诊断信息、故障排除信息、指导信息以及各种其他类型的信息，这些信息帮助操作员操作动力机械或操作与动力机械联接的机具。还可以提供可能对操作员有用的其他信息。
出于说明性目的提供了以上对动力机械100和装载机200的描述，以提供可在其上实践以下讨论的实施例的说明性环境。虽然所讨论的实施例可以在诸如由图1的框图中所示的动力机械100大体描述的动力机械上并且更具体地在诸如履带装载机200的装载机上实践，除非另外指出或陈述，否则以下讨论的概念并不旨在将它们的应用限于以上具体描述的环境。
图4是根据一个示例性实施例的动力机械300的框图，动力机械300具有带有机具感测系统378的机具载具370。动力机械300具有机架310，该机架310具有可操作地联接至机架的控制系统360。提升臂330可枢转地联接到机架并且能够在致动器332的驱动下相对于机架310移动。机具载具370可枢转地联接到提升臂330并且能够在致动器334的驱动下相对于提升臂运动。
机具载具370包括接合特征372，该接合特征372用于在机具被联接到机具载具时和之后接合机具。机具载具370还包括锁定特征374，该锁定特征374能够与接合特征372一起操作以将机具固定到机具载具370。锁定特征374能够在解锁位置和锁定位置之间移动。锁定机构376能够操作以使锁定特征374在解锁位置和锁定位置之间移动。提供机具感测系统378以感测机具是否紧邻机具载具。
控制系统360包括控制器362和与控制器362通信的人机界面(HMI)364。HMI364包括各种可操纵的操作员输入装置，例如操纵杆、操作杆、按钮、开关等，操作员可以通过操作员输入装置传达控制动力机械300上的作业功能的意图。在一些实施例中，这些操作员输入装置中的一些是接合液压泵和/或阀以控制机械功能的机械装置。在一些实施例中，至少一些操作员输入装置与控制器362通信，控制器362进而被配置为至少部分地基于由操作员输入装置提供给控制器的信号来控制各种作业功能。例如，在一些实施例中，锁定机构376由控制系统360响应于一个或多个操作员输入装置的操纵而被控制。
在图4中，致动器332和334被图示为与控制系统360通信。在一些实施例中，响应于来自控制器362的信号来控制致动器332和334。这允许控制器362控制提升臂330相对于机架310的运动，并控制机具载具370相对于提升臂330的运动。此外，在一些实施例中，控制器362与传感器336和338通信，传感器336和338测量提升臂330和/或机具载具334的位置或姿态。可以使用各种类型的传感器来感测提升臂330相对于机架310的位置以及机具载具370相对于提升臂330的位置。此外，一些传感器可以用于关于重力感测提升臂330和/或机具载具370的姿势。在一些实施例中，机具感测系统378包括感测机具何时非常接近的一个或多个接近度传感器。在一些实施例中，接近度传感器是非接触式接近度传感器，在其他实施例中，它们可以是接触式接近度传感器。
图5示出了根据一个示例性实施例的在动力机械300上使用的机具载具400，该机具载具400配备有用于感测机具的接近度的传感器。机具载具400包括第一板402和第二板404，第一板402和第二板404被配置成用于接合机具。第一板402和第二板404中的每一个例如通过横管406联接在一起。在其他实施例中，单个板沿着机具载具的长度延伸。第一板402和第二板404基本上彼此成镜像，使得在第一板402上的直接在下面识别和讨论的部件类似于在第二板404上的部件。第一板402包括联接到横管406的提升臂接口构件408。提升臂接口构件408包括衬套，该衬套被配置成接收销以将机具载具400可转动地联接至提升臂。衬套410也联接至横管406。倾斜致动器(未示出)可被销接至衬套410，以将倾斜致动器可转动地联接至机具载具400。
第一板402和第二板404包括接合特征412和414，每个接合特征被配置成接合机具上的互补特征。接合特征412和414分别从第一板402和第二板404的前表面428和430向前倾斜。当接合特征412和414接合机具时，操作员将向后转动机具载具400和/或抬起提升臂以将机具提升到机具载具上。该机具在被接合特征412和414接合时将倾向于使该机具朝向第一板和第二板转动。
第一板402和第二板404中的每个还包括成销的形式的锁定特征416和418，销能够在锁定位置(如图5所示)和解锁位置之间移动，在解锁位置处，销被缩回。销416和418分别可操作地联接到手柄420和422，手柄420和422能够绕枢轴450转动以使销延伸和缩回。锁定机构的手柄在接合位置(如图5所示)和脱离位置(未示出)之间手动地转动。在一些实施例中，诸如液压缸(未示出)的致动器可以可操作地联接至手柄，以在接合位置与脱离位置之间操纵手柄，或者以其他方式操纵机构以使销延伸和缩回。
机具载具400还包括第一传感器424(如图11和图13至图15所示)以及第二传感器426，第一传感器424在接合特征412附近定位在第一面402上，第二传感器426在销附近定位在第二面404上。“在接合特征412附近”是指第一传感器424位于第一板402的顶部附近，并且“位于销418附近”是指第二传感器426位于第二板404的底部附近。第一传感器424被配置为使得除非接合特征412和414已经与机具接合并且将机具拉到靠近机具载具的位置，否则第一传感器424将不会感测到机具的存在。第二传感器426被配置为使得除非机具被定位成允许销418接合机具并将机具固定到机具载具上，否则第二传感器426不会感测到机具的存在。虽然传感器被显示在机具载具的相反侧(在这种情况下在相反的板上)，但是在其他实施例中，传感器可以在机具载具的同一侧或同一板上。在一些实施例中，第一传感器和第二传感器是任何合适类型的非接触式接近度传感器。在其他实施例中，第一传感器和第二传感器中的任一个或两个可以装入接触型传感器，该接触型传感器包括在传感器和机具之间的接触下可致动的柱塞或其他致动机构。虽然上面的讨论和图5示出了在接合特征附近的单个传感器(即，第一传感器424)和在销418附近以感测物体(即，机具)的存在的单个传感器(即，第二传感器426)，但是在一些实施方式中可以包括另外的传感器。例如，在一些实施例中，附加的接近度传感器可以定位在销416附近(图5中未示出)。替代地，或另外，可以在接合特征414(图5中未示出)附近定位另外的接近度传感器。这些另外的传感器中的一个或两个都可以提供有关机具相对于机具载具的定位的额外信息。在一些实施例中，提供传感器(未示出)以感测一个或多个销是延伸还是缩回。
进一步地，尽管图5示出了传感器426在销418的外侧或以外，但是在其他实施例中，传感器426可以位于销418的内侧或以内。参照图8，例如示出了用于动力机械300上的机具载具400-1。机具载具400-1具有与以上针对机具载具400所讨论的特征相似或相同的特征，并且这些特征的说明性示例类似地在图8中编号。未具体编号或讨论的特征可以与以上参照机具载具400所讨论的特征相同。参照图8，在该实施例中，对于机具载具400-1，传感器426-1定位在销416-1的内侧。
现在参照图9和图10，示出了传感器426，传感器426被配置为检测附接的机具456的机具载具接口454(如图9所示)在区域452中的存在，在该区域452中机具载具接口454被定位成允许销418延伸进入机具载具接口中。在图10中，未示出附接的机具456，但是示出了处于其延伸位置或锁定位置的销418。如上所述，对于诸如机具载具400-1的替代实施例，传感器426将定位在销418的内侧而不是外侧。
现在参考图11，示出了第二板404的示意性侧视图，其中附接的机具456的机具载具接口454定位成抵靠第二板404的表面428。机具的机具载具接口454的唇缘458与板402的接合特征412接合。传感器424定位在手柄420(图11中未示出)的枢轴450附近并且靠近接合特征412。这样，传感器424定位成感测物体(即，机具)的在接合特征412附近的存在，如上所述。
现在参考图12至图15，示出了机具载具400的第一板402(在图12中)和第二板404(在图13至图15中)的部分，示出了一些公开的实施例的另外的特征。如图12所示，手柄420通过枢转连接件450(如图5所示)可转动地附接到板402。同样地，手柄422通过枢转连接件450(如图13所示)可转动地附接到板404。每个手柄420和422都具有在接头462处与其连接的柱塞465，并且虽然未示出，但是柱塞465的一部分相对于每个手柄420和422是可移动的。弹簧462在向下方向上偏压每个柱塞465。当手柄420和422在升高位置和降低位置之间转动时，手柄的一部分460远离或朝向传感器466移动。当手柄420和422中的任一个升高时，与相应手柄相关联的传感器466不会感测到部分460。然而，当手柄420和422降低时，如在图12至图13中的每个中示出的那样，传感器466将感测到部分460。
手柄420和422可手动地转动以使锁定特征416和418与适当放置的机具接合。但是，锁定特征416和418也可以通过联接到手柄的致动器在动力的作用下升高和降低。例如，题为“用于附接板的动力致动器”的美国专利No.5,562,397提供了用于移动手柄和锁定机构的这种动力构造的示例，该专利通过引用整体并入本文。在配置有动力致动器的手柄装置的情况下，传感器466可以替代地由传感器474代替，该传感器474定位成感测联接到手柄420的致动器470的位置，如图16所示。同样，第二传感器476可以定位成感测联接到手柄422的致动器472的位置。通常，一些示例性实施例包括至少一个传感器，该至少一个传感器定位成提供指示锁定手柄或杠杆在机具载具上的位置的输出。实施例可以包括用于两个手柄或杠杆中的每一个的传感器，和/或可以包括位于每个手柄或杠杆上的多个传感器，所述多个传感器提供对手柄或联接到手柄的致动器的位置的准确指示。
图6示出了根据一个说明性实施例的感测机具是否足够接近机具载具的方法500，该机具可以被可操作地联接到机具载具。方法500包括感测机具的位置并向操作员提供该位置的指示。通过参考图6中的框图以及图4至图5的示意图可以更好地理解方法500。在方框502处，方法开始，其中机具感测系统检测第一传感器(例如传感器424)是否感测到在机具载具的接合特征附近(或者，在机具载具上的一个位置处)存在物体(即，机具)。在一些实施例中，方框502的第一传感器是指诸如传感器424之类的单个传感器。在其他实施例中，确定“第一传感器”的状态包括，确定诸如当第二传感器与传感器424在横向上间隔开时一个或多个传感器的状态。如果在方框502处确定第一传感器没有检测到物体的存在，则该方法可以结束或重新开始。
然而，如果在方框502处，第一传感器在接合特征附近检测到物体的存在，则在方框506处，第一传感器感测到物体(即，机具)接近接合特征的接近度的指示被提供给控制系统360并通过HMI364提供给操作员。然后，该方法移至方框508，在方框508处确定第二传感器，例如传感器426(或传感器的组合，如以上关于第一传感器所讨论的传感器的组合)是否感测到物体接近机具载具的底部(或可替代地，接近机具载具上的第二位置)。如果第二传感器没有检测到物体，则该方法可以再次结束或重新开始。然而，如果在方框508处，第二传感器感测到物体的接近，则方法移动到方框510，第二传感器感测到物体(即，机具)接近接合特征的接近度的指示被提供给控制系统360并通过HMI364提供给操作员。在一些实施例中，这构成方法500的终点。在其他实施例中，如下所述，方法500包括额外的方框512和514。
如图6所示的方法500示出了用于确定第一传感器和第二传感器的状态的连续路径。即，除非第一传感器指示物体的存在，否则不确定第二传感器的状态。在一些实施例中，这可以反映出，要正确地固定到机具的机具载具首先必须仅在短时间内及时使机具被第一传感器感测到。然而，应当理解，并非在所有实施例中都是如此，并且在某些检测方法中，检测物体的存在的顺序(即，第一传感器，然后是第二传感器，反之亦然)可能并不重要。
如上所述，在一些实施例中，方法500可以进一步包括感测诸如楔形件416和418之类的锁定机构的位置。在方框512处，该方法确定锁定机构传感器是否处于激活位置。例如，对于机具载具400，例如传感器将检测到操纵杆420和422中的一个或多个是否转动到激活位置(图5中所示的位置)处，销416和/或418是否如图5所示的那样延伸，和/或销416和/或418是否延伸到机具上的接收结构中。如果在方框512处确定锁定机构处于然而已经限定的激活位置，则该方法移至方框514，并且锁定机构处于激活位置的指示被提供给控制系统360。
图7示出了根据另一说明性实施例的感测机具是否足够接近机具载具的方法600，该机具可以被可操作地联接到机具载具。方法600包括感测机具的位置并向操作员提供该位置的指示。通过参考框图7以及图4和图5可以更好地理解方法600。在一些情况下，方法600类似于方法500。例如，对第一传感器的引用可以包括超过一个的传感器。方法600中的与方法500基本相似的方框与方法500中的方框相似地编号。例如，方框602与方框502相似。
该方法开始于方框602，在此处，机具感测系统检测第一传感器是否在接合特征附近或机具载具上的某个其他位置附近检测到物体。如果确定第一传感器没有检测到物体的存在，则该方法又重新结束或开始。
然而，如果在方框602处确定，第一传感器在接合特征附近检测到物体的存在，则在方框606处，第一传感器感测到物体(即，机具)接近接合特征的接近度的指示被提供给控制系统并通过HMI提供给操作员。然后，方法移至方框608，在方框608处，确定第二传感器是否感测到物体接近机具载具的底部(或可替代地，接近机具载具上的第二位置)。在上面公开的实施例中，在机具载具的底部处的第二位置可以包括两个传感器，该两个传感器感测机具是否在两个不同的位置处接近机具载具的底部。如果两个传感器均未指示机具接近机具传感器的底部，则不认为物体(即机具)非常接近。如果第二传感器未检测到任何物体，则该方法结束或重新开始。
然而，如果在方框608处，第二传感器感测到物体的接近，则方法移动到方框610，第二传感器感测到物体(即，机具)接近接合特征的接近度的指示被提供给控制系统并通过HMI364提供给操作员。在一些实施例中，这构成方法600的终点。在其他实施例中，如下所述，方法600包括额外的方框612和615。
如图6所示的方法600示出了用于确定第一传感器和第二传感器的状态的连续路径。即，除非第一传感器指示物体的存在，否则不确定第二传感器的状态。在一些实施例中，这可以反映出，要正确地固定到机具的机具载具首先必须仅在短时间内及时使机具被第一传感器感测到。然而，应当理解，并非在所有实施例中都是如此，并且在某些检测方法中，检测物体的存在的顺序(即，第一传感器，然后是第二传感器，反之亦然)可能并不重要。
如上所述，在一些实施例中，方法600可以进一步包括感测诸如手柄420和422之类的锁定机构的位置。在方框612处，该方法确定锁定机构传感器是否处于激活位置。例如，对于机具载具400，例如传感器将检测到操纵杆420和422中的一个或多个是否转动到激活位置(图5中所示的位置)处，销416和/或418是否如图5所示的那样延伸，和/或销416和/或418是否延伸到机具上的接收结构中。如果在方框612处确定锁定机构处于然而已经限定的激活位置，则该方法移至方框615，并且锁定机构处于激活位置的指示被提供给控制系统360并经由HMI提供给操作员。
上面讨论的系统和方法提供了一些重要的优点。通过感测机具到机具载具上的各个位置的接近度，可以告知操作员机具是否相对于机具载具适当地定位。该信息将为操作员提供以下认识，即可以通过激活锁定机构将机具固定到机具载具。
虽然已经参照优选的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行改变。

Claims (13)

1.一种感测机具(456)相对于动力机械的机具载具(400；400-1)的位置的方法，所述机具能够附接到机具载具，所述方法包括：
确定(502；602)机具感测系统(378)的第一传感器(424)是否在机具载具上的第一位置附近检测到机具(456)；
如果确定第一传感器在第一位置附近检测到机具，则向第一传感器的控制系统提供感测机具的在机具载具上的第一位置附近的接近度的指示(506；606)；
确定(508；608)机具感测系统的第二传感器(426)是否在机具载具上的第二位置附近检测到机具；
如果确定第二传感器在第二位置附近检测到机具，则向第二传感器的控制系统提供感测机具的在机具载具上的第二位置附近的接近度的指示(510；610)；
如果第二传感器在第二位置附近检测到机具，则确定(512；612)机具感测系统的锁定机构传感器(466；474；476)是否检测到锁定机构处于激活位置；以及
向控制系统提供(514；615)锁定机构是否被激活的指示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
确定(502；602)机具感测系统(378)的第一传感器(424)是否在机具载具上的第一位置附近检测到机具(456)还包括，确定第一传感器是否在机具载具上的第一接合特征(412；414)附近检测到机具。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
确定第一传感器是否在机具载具上的第一接合特征(412；414)附近检测到机具包括，确定第一传感器是否在靠近机具载具的顶部的第一接合特征附近检测到机具，所述第一接合特征被配置成与机具上的互补特征(458)接合，所述互补特征能够被第一传感器(424)感测到。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，
确定(508；608)机具感测系统的第二传感器(426)是否在机具载具上的第二位置附近检测到机具还包括，确定第二传感器是否在靠近机具载具的底部的第二位置附近检测到机具。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
确定(512；612)机具感测系统的锁定机构传感器(466)是否检测到锁定机构处于激活位置包括，感测机具载具的手柄(420；422)是否处于将机具载具的联接销(416；418)移动到延伸位置的位置。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，
确定(512；612)机具感测系统的锁定机构传感器(474；476)是否检测到锁定机构处于激活位置包括，感测联接到机具载具的手柄(420；422)的致动器(470；472)的位置或状态是否指示将机具载具的联接销(416；418)移动到延伸位置的手柄位置。
7.一种动力机械，包括：
机架(110；210；310)；
动力系统(120；220)，所述动力系统被配置为为动力机械上的操作功能提供动力；
牵引系统(140；240)，所述牵引系统联接至机架并被配置成使动力机械在支撑表面上移动；
提升臂结构(130；230；330)，所述提升臂结构可枢转地联接到机架，并被配置成通过至少一个提升臂致动器(238；332)相对于机架移动；
机具载具(170；270；370；400；400-1)，所述机具载具可枢转地联接到提升臂结构，并且被配置成通过至少一个机具载具致动器(334)相对于提升臂结构转动；
控制系统(160；360)，所述控制系统联接到动力系统并被配置为控制来自动力系统的动力的供应，所述控制系统包括控制器(362)和人机界面(364)；和
机具感测系统(378)，所述机具感测系统联接到所述控制系统并且被配置为感测机具(456)是否足够靠近所述机具载具，使得机具能够可操作地联接到所述机具载具并向所述控制系统提供指示。
8.根据权利要求7所述的动力机械，其中，机具载具包括：
接合特征(372；412；414)，所述接合特征用于在机具联接到机具载具时和之后与机具接合；
锁定特征(374；416；418)，所述锁定特征能够在解锁位置和锁定位置之间移动以与接合特征一起将机具固定到机具载具；以及
锁定机构(376；420；422)，所述锁定机构能够操作以在解锁位置和锁定位置之间移动锁定特征。
9.根据权利要求8所述的动力机械，其中，
所述机具感测系统(378)包括位于所述机具载具的接合特征附近的第一传感器(424)，所述机具感测系统还被配置为：
确定(502；602)第一传感器是否在机具载具上的接合特征附近检测到机具；以及
如果确定第一传感器确实在第一位置附近检测到机具，则向第一传感器的控制系统提供感测机具的在接合特征附近的接近度的指示(506；606)。
10.根据权利要求9所述的动力机械，其中，
所述机具感测系统包括第二传感器(426)，并且还被配置为：
确定(508；608)第二传感器(426)是否在机具载具的第二位置附近检测到机具；以及
如果确定第二传感器在第二位置附近检测到机具，则向第二传感器的控制系统提供感测机具在第二位置附近的接近度的指示(510；610)，所述控制系统被配置成响应地控制动力机械。
11.根据权利要求10所述的动力机械，其中，
所述机具感测系统还包括锁定机构传感器(466；474；476)，并且还被配置为：
如果第二传感器在第二位置附近检测到机具，则确定锁定机构传感器是否检测到锁定机构(376；420；422)处于激活位置；以及
向控制系统提供(514；615)锁定机构是否被激活的指示。
12.根据权利要求11所述的动力机械，其中，
所述机具载具上的所述接合特征包括在所述机具载具的顶部附近的特征，在所述机具载具的顶部附近的所述特征被配置为接合所述机具上的互补特征。
13.根据权利要求12所述的动力机械，其中，
所述机具载具上的所述第二位置是靠近所述机具载具的底部的位置。
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