ES2959695T3 - Sistema y procedimiento para definir una zona de funcionamiento de un brazo elevador - Google Patents

Abstract

Se describen máquinas eléctricas (100; 200; 400; 700), tales como excavadoras que tienen una casa (211; 711) que gira alrededor de un eje vertical sobre un tren de aterrizaje. En ciertas condiciones, un sistema de control (160; 260; 460) en la excavadora puede limitar el movimiento rotacional de la casa y/o el giro de una función de giro en un brazo de elevación (130; 230; 730) para contener el trabajo realizado por un implemento. a un rango o área de trabajo predefinido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimiento para definir una zona de funcionamiento de un brazo elevador

Antecedentes

Esta divulgación está dirigida a las máquinas de potencia. Más particularmente, esta divulgación está dirigida a máquinas de potencia con brazos de elevación que pueden moverse lateralmente con respecto a al menos una porción de la máquina de potencia y el control de una posición lateral de dicho brazo de elevación. Un tipo de máquina de potencia que tiene un brazo de elevación que puede moverse lateralmente con respecto a al menos una porción de la máquina de potencia es una excavadora. Otro ejemplo de este tipo de máquina de potencia es un tractor-cargador-retroexcavadora. En algunos casos, una máquina de potencia tal como una cargadora compacta puede tener un implemento en forma de retroexcavadora montado en la cargadora que también puede moverse lateralmente con respecto a la cargadora.

Las máquinas de potencia, para los propósitos de esta divulgación, incluyen cualquier tipo de máquina que genere potencia con el fin de llevar a cabo una tarea particular o una variedad de tareas. Un tipo de máquina de potencia es el vehículo de trabajo. Los vehículos de trabajo son generalmente vehículos autopropulsados que tienen un dispositivo de trabajo, tal como un brazo elevador (aunque algunos vehículos de trabajo pueden tener otros dispositivos de trabajo) que pueden ser manipulados para llevar a cabo una función de trabajo. Los vehículos de trabajo incluyen excavadoras, cargadoras, vehículos utilitarios, tractores-cargadores-retroexcavadores y zanjadoras, por nombrar algunos ejemplos.

Las excavadoras son un tipo conocido de máquina de potencia que tiene un tren de rodaje y una caseta que gira selectivamente sobre el tren de rodaje. El movimiento de rotación de la caseta se conoce como movimiento de giro. El movimiento de giro de algunas excavadoras permite la rotación infinita de la caseta en cualquier dirección. Esto puede ser útil en muchas aplicaciones, tales como la excavación de zanjas, en las que un operario excavará una zanja y luego girará la caseta para verter los escombros. Sin embargo, en algunas aplicaciones, el espacio puede ser limitado, de forma que la rotación completa de 360 grados de la caseta puede no ser posible sin chocar con un obstáculo. Además, en algunas aplicaciones, puede ser necesario que la excavación se produzca únicamente en una zona de trabajo concreta. Con el movimiento de giro, oscilación (movimiento de rotación lateral del brazo de elevación en relación con la caseta posible con algunas excavadoras) y el movimiento del brazo de elevación, el control de la ubicación de un brazo de elevación o, más particularmente, una excavación u otra herramienta de trabajo unida a un brazo de elevación se puede variar a través de la operación de varios actuadores, incluyendo, en algunas máquinas de potencia, algunos o todos los actuadores de giro, oscilación y brazo de elevación.

El documento EP 416 180 desvela un dispositivo limitador de oscilación para limitar el ángulo de oscilación de un cuerpo oscilante de una máquina de trabajo tal como una grúa, una pala hidráulica o similar. El documento JP S63 217021 desvela una excavadora con un controlador que controla el giro de la máquina para desacelerar el movimiento de giro a medida que la estructura del brazo de elevación se acerca a un ángulo de giro máximo permitido.

La discusión anterior se provee meramente para información general sobre antecedentes y no se pretende usar como una ayuda para determinar el alcance del objeto reivindicado.

Sumario

La presente invención proporciona un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 y una máquina de potencia de acuerdo con la reivindicación 10.

Se desvelan las máquinas de potencia que tienen un brazo de elevación que se configure para poder girar con respecto a algo o a todo el marco de la máquina de potencia. En una realización, una máquina de potencia en forma de excavadora incluye un tren de rodaje, una caseta pivotable sobre un eje vertical con respecto al tren de rodaje, y un brazo de la elevación que sea pivotable sobre un eje vertical con respecto al marco. En una realización, el ángulo de rotación de la caseta se puede controlar selectivamente para limitarlo dentro de un ángulo de actuación predefinido y se puede evitar que el brazo elevador gire alrededor de dicho eje vertical. En otra realización, la posición de un cazo o implemento en el extremo del brazo de elevación puede limitarse a una posición dentro de un intervalo de movimiento predefinido.

En otra realización, una máquina de potencia incluye un marco y un brazo de elevación montado en el marco y pivotable con respecto al marco alrededor de un eje vertical o sustancialmente vertical. Un ángulo de rotación del brazo de elevación sobre el eje vertical o sustancialmente vertical puede ser controlado selectivamente para ser limitado dentro de un ángulo predefinido de actuación y el brazo de elevación puede ser impedido de pivotar sobre dicho eje vertical fuera del ángulo predefinido de actuación.

En otra realización, se describe un procedimiento para controlar un brazo elevador. El procedimiento incluye predefinir una zona de funcionamiento de un brazo elevador y controlar el movimiento alrededor de un eje vertical para limitar la posición del brazo elevador dentro de la zona de funcionamiento predefinida.

Este Sumario y el Resumen se proporcionan para introducir una selección de conceptos de forma simplificada que se describen más adelante en la Descripción Detallada. Este Sumario no pretende identificar las características clave o esenciales de la materia reivindicada.

Breve descripción de las figuras

La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra los sistemas funcionales de una máquina eléctrica representativa en la que se pueden practicar las realizaciones de la presente divulgación.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva frontal izquierda de una máquina eléctrica representativa en forma de excavadora en la que se pueden practicar las realizaciones divulgadas.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva trasera derecha de la excavadora de la FIG. 2.

La FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra porciones de un sistema de control de una máquina de potencia de acuerdo con una realización ilustrativa.

La FIG. 5 es un diagrama de mapa de funciones que ilustra la asignación de funciones de control a controles de palanca de mando en dos modos diferentes de acuerdo con una realización ilustrativa.

La FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de control de una excavadora de acuerdo con una realización ilustrativa.

La FIG. 7-1 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de identificación de un intervalo predeterminado de movimiento para controlar una excavadora.

La FIG. 7-2 es un diagrama de flujo que ilustra otro procedimiento ejemplar de identificación de un intervalo predeterminado de movimiento para controlar una excavadora.

La FIG. 8 es una ilustración esquemática en vista superior de una excavadora con funciones de giro, giro y elevación del brazo que operan en un intervalo predefinido de funcionamiento.

Las FIGs. 9A y 9B son ilustraciones diagramáticas de la vista superior de la excavadora de la FIG. 8 que muestra un primer procedimiento de identificación del intervalo predeterminado de funcionamiento.

La FIG. 10 es una ilustración esquemática de una vista superior de la excavadora de la FIG. 8 que muestra un segundo procedimiento de identificación del intervalo predeterminado de funcionamiento.

La FIG. 10 es una ilustración esquemática de una vista superior de la excavadora de la FIG. 8 que muestra un tercer procedimiento de identificación del intervalo predeterminado de funcionamiento.

La FIG. 10 es una ilustración esquemática de una vista superior de la excavadora de la FIG. 8 mostrando el movimiento de balanceo de la estructura del brazo de elevación para posicionar un implemento dentro de un área de trabajo definida por el intervalo de operación predeterminado.

La FIG. 10 es una ilustración esquemática de una vista superior de la excavadora de la FIG. 8 que muestra tanto el movimiento de giro de la caseta como el movimiento de balanceo de la estructura del brazo de elevación para posicionar el implemento dentro del área de trabajo definida por el intervalo de operación predeterminado.

La FIG. 10 es una ilustración esquemática de una vista superior de la excavadora de la FIG. 8 que muestra el movimiento de giro de la caseta fuera del intervalo predeterminado de operación combinado con el movimiento de giro de la estructura del brazo de elevación para posicionar el implemento dentro del área de trabajo definida por el intervalo predeterminado de operación.

Descripción detallada

Los conceptos divulgados en esta discusión se describen e ilustran con referencia a realizaciones ejemplares. Estos conceptos, sin embargo, no están limitados en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes en las realizaciones ilustrativas y pueden ser practicados o llevados a cabo de diversas otras maneras. La terminología de la presente memoria se usa con fines descriptivos y no se debe considerar limitativa. Palabras tales como "que incluyen", "que comprenden" y "que tienen" y variaciones de las mismas, como se usan en la presente memoria, abarcan los elementos enumerados a continuación, sus equivalentes, así como otros elementos adicionales.

Las realizaciones divulgadas ilustran una excavadora y un sistema de control para una excavadora que proporciona una pluralidad de modos de operación. El sistema de control incluye entradas de operador para controlar el movimiento de segmentos individuales de un brazo de elevación, el movimiento de un implemento en relación con el brazo de elevación, la oscilación de un brazo de elevación en relación con un marco alrededor de un eje vertical, la rotación de una parte de la caseta del marco en relación con un tren de rodaje. Se proporciona una entrada de selección de modo para seleccionar un modo de funcionamiento. En un primer modo de funcionamiento, un controlador limita la rotación de la caseta dentro de un ángulo de rotación predefinido. En este modo, la función de oscilación puede desactivarse. En un segundo modo de funcionamiento, la posición de un implemento está limitada para operar en una zona predefinida, y un controlador en la excavadora puede manipular la rotación de la caseta y la posición de giro para adaptarse mejor a esa posición.

Estos conceptos se pueden practicar en diversas máquinas de potencia, como se describirá a continuación. Una máquina de potencia representativa en la que se pueden practicar las realizaciones se ilustra en forma de diagrama en la FIG. 1 y un ejemplo de dicha máquina de potencia se ilustra en las FIGs. 2 y 3 y se describen a continuación antes de desvelar cualquier realización. Por propósitos de brevedad, sólo se habla de una máquina de potencia. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las realizaciones a continuación se pueden llevar a la práctica en cualquiera de un número de máquinas motrices, que incluyen máquinas motrices de diferentes tipos de la máquina motriz representativa mostrada en las FIGs. 2 y 3. Por ejemplo, algunos o todos los conceptos que se discuten a continuación y que se atribuyen a las realizaciones que muestran excavadoras también pueden practicarse en máquinas de potencia tales como tractores-cargadores-retroexcavadoras y otras cargadoras. Por ejemplo, un cargador con un implemento de retroexcavadora puede ser una realización que incluya algunas o todas las características ventajosas discutidas en las realizaciones ilustradas. Las máquinas de potencia, a efectos de esta discusión, incluyen un marco, al menos un elemento de trabajo, y una fuente de potencia que es capaz de proporcionar potencia al elemento de trabajo para llevar a cabo una tarea de trabajo. Un tipo de máquina de potencia es un vehículo de trabajo autopropulsado. Los vehículos de trabajo autopropulsados son una clase de máquinas de potencia que incluyen un marco, un elemento de trabajo y una fuente de potencia capaz de proporcionar potencia al elemento de trabajo. Al menos uno de los elementos de trabajo es un sistema de tracción para mover la máquina de potencia bajo potencia.

Refiriéndose ahora a la FIG. 1, un diagrama de bloques ilustra los sistemas básicos de una máquina 100 de potencia a la que se pueden incorporar ventajosamente las realizaciones que se discuten a continuación y que puede ser cualquiera de un número de diferentes tipos de máquinas de potencia. El diagrama de bloques de la FIG. 1 identifica varios sistemas en la máquina de potencia 100 y la relación entre diversos componentes y sistemas. Como se mencionó anteriormente, en el nivel más básico, las máquinas motrices para los fines de esta discusión incluyen un bastidor, una fuente de potencia y un elemento de trabajo. La máquina de potencia 100 tiene un marco 110, una fuente de potencia 120 y un elemento de trabajo 130. Debido a que la máquina motriz 100 mostrada en la FIG. 1 es un vehículo de trabajo autopropulsado, también tiene elementos de tracción 140, que son a su vez elementos de trabajo provistos para mover la máquina motriz sobre una superficie de apoyo y una estación de operador 150 que proporciona una posición de operación para controlar los elementos de trabajo de la máquina motriz. Un sistema de control 160 se proporciona para interactuar con los otros sistemas para llevar a cabo diversas tareas de trabajo al menos en parte en respuesta a las señales de control proporcionadas por un operador.

Algunos vehículos de trabajo tienen elementos de trabajo capaces de llevar a cabo una tarea específica. Por ejemplo, algunos vehículos de trabajo tienen un brazo de elevación al que se sujeta un implemento tal como una pala, por ejemplo, por medio de una disposición de pasadores. El elemento de trabajo, es decir, el brazo de elevación, se puede manipular para posicionar el implemento para llevar a cabo el objetivo. El implemento, en algunos casos, se puede posicionar en relación con el elemento de trabajo, tal como, por medio de la rotación de un cubo en relación con un brazo de elevación, para posicionar aún más el implemento. En el funcionamiento normal de un vehículo de trabajo de este tipo, el cubo está destinado a estar acoplado y en uso. Estos vehículos de trabajo pueden aceptar otros implementos por medio del desmontaje de la combinación de implementos/elemento de trabajo y el nuevo montaje de otro implemento en lugar de la pala original. Otros vehículos de trabajo, sin embargo, están destinados a ser usados con una amplia variedad de implementos y tienen una interfaz de implementación tal como la interfaz de implementos 170 mostrada en la FIG. 1. En su forma más básica, la interfaz de implementos 170 es un mecanismo de conexión entre el marco 110 o un elemento de trabajo 130 y un implemento, que puede ser tan simple como un punto de conexión para fijar un implemento directamente al marco 110 o a un elemento de trabajo 130 o más complejo, como se discute a continuación.

En algunas máquinas de potencia, la interfaz de implementos 170 puede incluir un portador de implementos, que es una estructura física unida de forma móvil a un elemento de trabajo. El portador de implementos tiene características de enganche y características de bloqueo para aceptar y asegurar cualquiera de un número de implementos al elemento de trabajo. Una de las características de dicho portador de implementos es que, una vez que se le acopla un implemento, queda fijado al implemento (es decir, no es móvil con respecto al implemento) y cuando el portador de implementos se mueve con respecto al elemento de trabajo, el implemento se mueve con el portador de implementos. El término portador de implemento no es simplemente un punto de conexión pivotante, sino un dispositivo dedicado específicamente para aceptar y ser asegurado a diversos implementos diferentes. El propio portador de implemento se puede montar en un elemento 130 de trabajo, tal como un brazo elevador o el marco 110. La interfaz 170 de implemento 170 también puede incluir una o más fuentes de energía para proporcionar potencia a uno o más elementos de trabajo en un implemento. Algunas máquinas de potencia pueden tener una pluralidad de elementos de trabajo con interfaces de implementos, cada uno de los cuales puede, pero no es necesario, tener un portador de implementos para recibirlos. Algunas otras máquinas de potencia pueden tener un elemento de trabajo con una pluralidad de interfaces de implemento, de forma que un solo elemento de trabajo puede aceptar una pluralidad de implementos simultáneamente. Cada una de estas interfaces de implemento puede, pero no es necesario, tener un portador de implemento.

El marco 110 incluye una estructura física que puede soportar diversos otros componentes que están unidos a este o posicionados sobre el mismo. El marco 110 puede incluir cualquier número de componentes individuales. Algunas máquinas de potencia tienen marcos que son rígidos. Es decir, ninguna parte del marco es móvil con respecto a otra parte del marco. Otras máquinas de potencia tienen al menos una porción que es capaz de moverse con respecto a otra porción del marco. Por ejemplo, las excavadoras pueden tener una porción de marco superior que gira con respecto a una porción de marco inferior. Otros vehículos de trabajo tienen marcos articulados, de forma que una porción del marco pivota con respecto a otra para llevar a cabo funciones de dirección. En realizaciones ejemplares, al menos una porción de la fuente de energía se encuentra en el marco superior o en la parte de la máquina que gira en relación con la parte inferior del marco o el tren de rodaje. La fuente de alimentación suministra energía a los componentes de la porción del tren de rodaje a través de la rótula.

El marco 110 soporta la fuente de potencia 120, que está configurada para proporcionar potencia a uno o más elementos de trabajo 130, que incluyen uno o más elementos de tracción 140, así como, en algunos casos, proporcionar potencia para su uso por un implemento conectado a través de la interfaz de implementos 170. La energía de la fuente de potencia 120 se puede suministrar directamente a cualquiera de los elementos de trabajo 130, los elementos de tracción 140 y las interfaces de implementos 170. Alternativamente, la potencia de la fuente de potencia 120 puede ser proporcionada a un sistema de control 160, que a su vez proporciona selectivamente potencia a los elementos que pueden usarla para llevar a cabo una función de trabajo. Las fuentes de potencia para las máquinas motrices suelen incluir un motor, tal como un motor de combustión interna, y un sistema de conversión de potencia, tal como una transmisión mecánica o un sistema hidráulico que es capaz de convertir la salida de un motor en una forma de potencia que puede ser usada por un elemento de trabajo. Se pueden incorporar otros tipos de fuentes de potencia a las máquinas motrices, que incluyen las fuentes eléctricas o una combinación de fuentes de potencia, conocidas generalmente como fuentes de potencia híbridas.

La FIG. 1 muestra un solo elemento de trabajo designado como elemento de trabajo 130, pero diversas máquinas de potencia pueden tener cualquier número de elementos de trabajo. Los elementos de trabajo suelen estar fijados al bastidor de la máquina motriz y son móviles con respecto al bastidor cuando se lleva a cabo una tarea de trabajo. Además, los elementos de tracción 140 son un caso especial de elemento de trabajo en el sentido de que su función de trabajo consiste generalmente en desplazar la máquina de potencia 100 sobre una superficie de apoyo. Los elementos de tracción 140 se muestran separados del elemento de trabajo 130 debido a que muchas máquinas motrices tienen elementos de trabajo adicionales además de los elementos de tracción, aunque no siempre es así. Las máquinas de potencia pueden tener cualquier número de elementos de tracción, algunos o todos los cuales pueden recibir potencia de la fuente de potencia 120 para propulsar la máquina de potencia 100. Los elementos de tracción pueden ser, por ejemplo, ruedas unidas a un eje, conjuntos de orugas y similares. Los elementos de tracción pueden estar montados de forma rígida en el marco de manera que el movimiento del elemento de tracción se limite a la rotación alrededor de un eje, o montados de forma dirigible en el marco para lograr la dirección pivotando el elemento de tracción con respecto al marco.

La máquina 100 de potencia incluye una estación 150 de operador, que proporciona una posición desde la cual un operador puede controlar la operación de la máquina de potencia. En algunas máquinas eléctricas, la estación 150 de operador está definida por una cabina cerrada o parcialmente cerrada. Algunas máquinas eléctricas en las que se pueden practicar las realizaciones divulgadas pueden no tener una cabina o un compartimento para el operador del tipo descrito anteriormente. Por ejemplo, una pala cargadora con conductor a pie puede no tener una cabina o un compartimento para el operador, sino un puesto de operador que sirve como estación del operador desde la que se maneja adecuadamente la máquina de potencia. En términos más generales, las máquinas de potencia que no son vehículos de trabajo pueden tener puestos de operador que no son necesariamente similares a los puestos de operador y compartimentos de operador mencionados anteriormente. Además, algunas máquinas de potencia tal como la máquina 100 de potencia y otras, tengan o no compartimentos o puestos de operador, pueden ser capaces de ser operadas remotamente (es decir, desde una estación de operador ubicada remotamente) en lugar de o además de una estación de operador adyacente o en la máquina de potencia. Esto puede incluir aplicaciones en las que al menos algunas de las funciones controladas por el operador de la máquina motriz pueden ser operadas desde una posición de operación asociada con un implemento que está acoplado a la máquina de potencia. Alternativamente, con algunas máquinas de potencia, se puede proporcionar un dispositivo de control remoto (es decir, remoto tanto de la máquina de potencia como de cualquier implemento al que esté acoplada) que sea capaz de controlar al menos algunas de las funciones controladas por el operador en la máquina de potencia.

Las FIG. 2-3 ilustran una excavadora 200, que es un ejemplo particular de una máquina de potencia del tipo ilustrado en la FIG. 1, en el que se pueden emplear las realizaciones divulgadas. A menos que se indique específicamente lo contrario, las realizaciones divulgadas a continuación se pueden llevar a la práctica en una variedad de máquinas de potencia, entre las que la excavadora 200 solo es una de dichas máquinas de potencia. La excavadora 200 se describe a continuación con fines ilustrativos. No es necesario que todas las excavadoras o máquinas de potencia en las que se pueden practicar las realizaciones ilustrativas tengan todas las características o se limiten a las características que tiene la excavadora 200. La excavadora 200 tiene un marco 210 que soporta y encierra un sistema 220 de potencia (representado en las FIGs. 2-3 como un bloque, ya que el sistema de potencia real está encerrado dentro del marco 210). El sistema 220 de potencia incluye un motor que proporciona una salida de potencia a un sistema hidráulico. El sistema hidráulico actúa como un sistema de conversión de potencia que incluye una o más bombas hidráulicas para proporcionar selectivamente fluido hidráulico presurizado a los actuadores que están operablemente acoplados a los elementos de trabajo en respuesta a las señales proporcionadas por los dispositivos de entrada del operador. El sistema hidráulico también incluye un sistema de válvulas de control que proporciona selectivamente fluido hidráulico presurizado a los actuadores en respuesta a las señales proporcionadas por los dispositivos de entrada del operador. La excavadora 200 incluye una pluralidad de elementos de trabajo en forma de una primera estructura 230 de brazo elevador y una segunda estructura 330 de brazo elevador (no todas las excavadoras tienen una segunda estructura de brazo elevador). Además, la excavadora 200, al ser un vehículo de trabajo, incluye un par de elementos de tracción en forma de ensamblajes 240A y 240B de oruga izquierdo y derecho, que están dispuestos en lados opuestos del marco 210.

Un compartimento para el operador 250 está definido en parte por una cabina 252, que está montada en el marco 210. La cabina 252 mostrada en la excavadora 200 es una estructura cerrada, pero otros compartimentos del operador no necesitan estar cerrados. Por ejemplo, algunas excavadoras tienen un tejadillo que proporciona un techo pero no está cerrado. Se proporciona un sistema de control, mostrado como bloque 260, para controlar los diversos elementos de trabajo. El sistema de control 260 incluye dispositivos de entrada de operador, que interactúan con el sistema de potencia 220 para proporcionar selectivamente señales de potencia a los actuadores para controlar las funciones de trabajo en la excavadora 200. En algunas realizaciones, los dispositivos de entrada de operador incluyen al menos dos dispositivos de entrada de operador de dos ejes a los que se pueden asignar funciones de operador.

El marco 210 incluye una porción de marco superior o caseta 211 que está montada pivotantemente en una porción de marco inferior o tren 212 de aterrizaje a través de una junta giratoria. La junta giratoria incluye un rodamiento, una corona dentada y un motor de giro con un engranaje de piñón (no representado) que se acopla a la corona dentada para girar la máquina. El motor de giro recibe una señal de potencia del sistema 260 de control para girar la casa 211 con respecto al tren 212 de aterrizaje. La caseta 211 es capaz de rotación ilimitada alrededor de un eje giratorio 214 alimentado con respecto al tren de rodaje 212 en respuesta a la manipulación de un dispositivo de entrada por un operador. Los conductos hidráulicos se alimentan a través de la junta giratoria por medio de una rótula hidráulica para suministrar fluido hidráulico presurizado a los elementos de tracción y a uno o más elementos de trabajo, tales como el brazo 330 elevador, que están acoplados de forma operable al tren 212 de rodaje.

La primera estructura 230 de brazo elevador está montada en la casa 211 a través de un montaje 215 oscilante. (Algunas excavadoras no disponen de un soporte giratorio del tipo descrito aquí) La primera estructura 230 de brazo elevador es un brazo elevador de pluma del tipo que se emplea generalmente en las excavadoras, aunque ciertas características de esta estructura del brazo elevador pueden ser exclusivas del brazo elevador ilustrado en las FIGs.

2 y 3. El montaje 215 oscilante incluye una porción 215A de marco y una porción 215B de brazo elevador que está montada rotacionalmente a la porción 215A de marco en un pivote 231A de marco de montaje. Un actuador 233A de oscilación está acoplado a la casa 211 y a la porción 215B de brazo elevador del montaje. El accionamiento del actuador de oscilación 233A hace que la estructura del brazo elevador 230 pivote u oscile alrededor de un eje que se extiende longitudinalmente a través del pivote del marco de montaje 231A.

La primera estructura 230 de brazo elevador incluye una primera porción, conocida generalmente como pluma 232 y una segunda porción conocida como brazo o cazo 234. La pluma 232 está fijada de manera pivotante en un primer extremo 232A al montaje 215 en el montaje de pivote de pluma 231B. Un actuador 233B de pluma está unido al montaje 215 y a la pluma 232. El accionamiento del actuador 233B de pluma hace que la pluma 232 pivote sobre el montaje 231B de pivote de pluma, lo que efectivamente hace que un segundo extremo 232B de la pluma se eleve y baje con respecto a la casa 211. Un primer extremo 234A del brazo 234 está unido pivotantemente al segundo extremo 232B de la pluma 232 en un pivote 231C de montaje de brazo. Un actuador 233c de brazo está unido a la pluma 232 y al brazo 234. El accionamiento del actuador 233C de brazo hace que el brazo gire alrededor del pivote 231C de montaje de brazo. Cada uno de los actuadores 233A oscilantes, el actuador 233B de pluma y el actuador 233C de brazo pueden ser controlados independientemente en respuesta a las señales de control de los dispositivos de entrada del operador.

En un segundo extremo 234B del brazo 234 se proporciona una interfaz 270 de implemento ejemplar. La interfaz de implementos 270 incluye un portador de implementos 272 que es capaz de aceptar y asegurar una variedad de implementos diferentes al brazo de elevación 230. Tales implementos tienen una interfaz de alimentación que está configurada para acoplarse con el portador de implementos 272. El portador 272 de implemento está montado pivotantemente en el segundo extremo 234B del brazo 234. Un actuador 233D de portador de implemento está acoplado de forma operativa al brazo 234 y a un ensamblaje 276 de enganche. El ensamblaje de enganche incluye un primer enlace 276A y un segundo enlace 276B. El primer enlace 276A está montado pivotantemente en el brazo 234 y en el actuador 233D de portador de implemento. El segundo enlace 276B está montado pivotantemente al portador 272 de implemento y al primer enlace 276A. El ensamblaje 276 de enganche se proporciona para permitir que el portador 272 de implemento pivote sobre el brazo 234 cuando se acciona el actuador 233D de portador de implemento.

La interfaz 270 de implemento también incluye una fuente de potencia de implemento (no mostrada en las FIGs. 2-3) disponibles para la conexión de un implemento en la estructura 230 de brazo elevador. La fuente de potencia del implemento incluye un puerto de fluido hidráulico presurizado al que se puede acoplar un implemento. El puerto de fluido hidráulico presurizado proporciona selectivamente fluido hidráulico presurizado para alimentar una o más funciones o actuadores en un implemento. La fuente de potencia del implemento también puede incluir una fuente de potencia eléctrica para alimentar los actuadores eléctricos y/o un controlador electrónico en un implemento. La fuente de potencia eléctrica también puede incluir conductos eléctricos que están en comunicación con un bus de datos en la excavadora 200 para permitir la comunicación entre un controlador en un implemento y los dispositivos electrónicos en la excavadora 200. Hay que tener en cuenta que la fuente de energía específica del implemento en la excavadora 200 no incluye una fuente de energía eléctrica.

El marco 212 inferior soporta y tiene unidos a este un par de elementos 240 de tracción, identificados en las FIGs. 2 3 como ensamblaje 240A de accionamiento de oruga izquierda y ensamblaje 240B de accionamiento de oruga derecha. Cada uno de los elementos 240 de tracción tiene un marco 242 de oruga que está acoplado al marco 212 inferior. El marco 242 de oruga soporta y está rodeado por una oruga 244 sin fin, que gira con fuerza para propulsar la excavadora 200 sobre una superficie de soporte. Diversos elementos están acoplados o soportados de otra manera por la oruga 242 para enganchar y soportar la pista 244 y hacerla girar sobre el marco de oruga. Por ejemplo, una rueda dentada 246 es soportada por el bastidor de banda 242 y se acopla a la banda sinfín 244 para hacer que la banda sinfín gire alrededor del bastidor de banda. Una polea 245 se sujeta contra la oruga 244 mediante un tensor (no mostrado) para mantener la tensión adecuada en la oruga. El marco 242 de oruga también soporta una pluralidad de rodillos 248, que enganchan la oruga y, a través de la oruga, la superficie de soporte para soportar y distribuir el peso de la excavadora 200. Una guía 249 de oruga superior está provista para proporcionar tensión a la oruga 244 y evitar que la oruga roce con el marco 242 de oruga.

Un segundo brazo 330 elevador inferior está unido de forma pivotante al marco 212 inferior. Un actuador 332 de brazo elevador inferior está acoplado pivotantemente al marco 212 inferior en un primer extremo 332A y al brazo 330 elevador inferior en un segundo extremo 332B. El brazo 330 elevador inferior está configurado para llevar un implemento 334 inferior. El implemento 334 inferior puede ser fijado rígidamente al brazo 330 elevador inferior de manera que sea integral al brazo de elevación. Alternativamente, el implemento inferior puede estar unido pivotantemente al brazo elevador inferior a través de una interfaz de implemento, que en algunas realizaciones puede incluir un portador de implemento del tipo descrito anteriormente. Los brazos elevadores inferiores con interfaces para implementos pueden aceptar y asegurar diversos tipos de implementos en ellos. El actuador 332 de brazo elevador inferior, en respuesta a la entrada del operador, hace que el brazo 330 elevador inferior pivote con respecto al marco 212 inferior, elevando y bajando así el implemento 334 inferior.

La porción 211 de marco superior soporta la cabina 252, que define, al menos en parte, el compartimento o estación 250 de operador. Dentro de la cabina 252 hay un asiento 254 en el que se puede sentar un operador mientras maneja la excavadora. Mientras está sentado en el asiento 254, un operador tendrá acceso a una pluralidad de dispositivos 256 de entrada de operador que el operador puede manipular para controlar diversas funciones de trabajo, tal como la manipulación del brazo 230 elevador, el brazo 330 elevador inferior, el sistema 240 de tracción, el pivoteo de la casa 211, los elementos 240 de tracción, etc.

La excavadora 200 proporciona una variedad de diferentes dispositivos 256 de entrada de operador para controlar diversas funciones. Por ejemplo, se proporcionan palancas de mando hidráulicas para controlar el brazo 230 elevador, y el giro de la casa 211 de la excavadora. Se proporcionan pedales con palancas adjuntas para controlar el desplazamiento y el giro del brazo de elevación. Los interruptores eléctricos están situados en las palancas de mando para controlar el suministro de potencia a un implemento unido al portador 272 de implemento. Otros tipos de entradas para el operador que se pueden utilizar en la excavadora 200 y otras excavadoras y máquinas de potencia incluyen, pero no se limitan a, interruptores, botones, perillas, palancas, deslizadores variables y similares. Los ejemplos de control específicos proporcionados anteriormente son de naturaleza ejemplar y no pretenden describir los dispositivos de entrada para todas las excavadoras y lo que controlan.

Los dispositivos de visualización se proporcionan en la cabina para dar indicaciones de la información relacionada con el funcionamiento de las máquinas de energía en una forma que pueda ser percibida por un operador, tal como, por ejemplo, indicaciones audibles y/o visuales. Las indicaciones audibles pueden hacerse en forma de zumbadores, campanas y similares o mediante comunicación verbal. Las indicaciones visuales pueden hacerse en forma de gráficos, luces, iconos, indicadores, caracteres alfanuméricos y similares. Las pantallas pueden ser dedicadas para proporcionar indicaciones dedicadas, tales como luces de advertencia o indicadores, o dinámicas para proporcionar información programable, incluyendo dispositivos de visualización programables tales como monitores de diversos tamaños y capacidades. Los dispositivos de visualización pueden proporcionar información de diagnóstico, información para la resolución de problemas, información instructiva y diversos tipos de información que ayudan a un operador a operar la máquina de potencia o un implemento acoplado a la máquina de potencia. También se puede proporcionar otra información que pueda ser útil para un operador.

La descripción de la máquina 100 de potencia y de la excavadora 200 que figura más arriba se proporciona con fines ilustrativos, para ofrecer entornos ilustrativos en los que se pueden practicar las realizaciones que se comentan a continuación. Mientras que las realizaciones discutidas pueden ser practicadas en una máquina de potencia como la descrita generalmente por la máquina 100 de potencia mostrada en el diagrama de bloques de la FIG. 1 y más concretamente en una excavadora tal como la excavadora 200, a menos que se indique lo contrario, los conceptos que se exponen a continuación no pretenden limitarse en su aplicación a los entornos específicamente descritos anteriormente.

La FIG. 4 es un diagrama de bloques simplificado que ilustra algunas funciones de un sistema de control 460 para su uso en una máquina de potencia 400, que puede ser similar a la excavadora 200 u otras máquinas de potencia como se ha discutido anteriormente. Se debe apreciar que un sistema de control para una máquina de potencia tal como la excavadora 200 o cualquier otra máquina de potencia puede ser más complejo que el sistema de control 460 como se muestra en la FIG. 4 y que la simplificación del sistema de control 460 se proporciona para centrarse en las características clave del sistema de control.

El sistema de control 460 incluye un controlador 462, que puede ser cualquier controlador electrónico adecuado configurado para recibir una pluralidad de señales de entrada de varios dispositivos de entrada y proporcionar señales de salida para controlar dispositivos de actuación. El sistema de control 460 también incluye una entrada de modo 464, que es manipulable por un operador para seleccionar un modo de operación para controlar funciones en la máquina a través de dispositivos de actuación. En una realización, el sistema de control 460 está configurado para funcionar en un primer modo y en un segundo modo para limitar el movimiento del brazo de elevación y/o de la caseta, así como en un modo predeterminado en el que el movimiento del brazo de elevación y de la caseta no están limitados por el sistema de control 460. La FIG. 5 ilustra una zona de operación 480 como una porción predefinida de la rotación total disponible.

El sistema de control 460 también incluye entradas de usuario 466 que son manipulables por un operador para proporcionar señales indicativas de la intención de un operador de posicionar la caseta, el columpio, el brazo de elevación y/o el implemento. Las entradas de usuario pueden ser cualquier tipo de entrada de usuario que sea adecuada para su uso en una excavadora para ser manipulada por un operador y que pueda proporcionar una señal eléctrica, ya sea cableada o inalámbrica, al controlador 462. Esto puede incluir palancas de mando, palancas, botones y similares. En algunas realizaciones, el sistema de control 460 incluye uno o más sensores de posición del grupo de trabajo 468 que están configurados para proporcionar información de posición al controlador 460 en relación con la caseta, la oscilación y las posiciones de las porciones individuales (es decir, la pluma y el brazo) del brazo de elevación, así como una posición del implemento. Debe apreciarse que en algunas realizaciones, todos estos sensores están disponibles para proporcionar señales al controlador 462, mientras que en otras realizaciones, sólo algunos (es decir, balanceo y rotación de la caseta) están disponibles.

El controlador 462 está configurado para proporcionar señales de salida para controlar la posición de la caseta controlando uno o más actuadores de giro 472, para controlar el balanceo del brazo de elevación controlando el actuador de balanceo 474, y para controlar la posición de las porciones individuales del brazo de elevación controlando los actuadores de grupo de trabajo 476. Además, el controlador 462 está configurado para establecer un área predefinida de funcionamiento para los modos primero y segundo en respuesta a las entradas del usuario. En una realización, el límite más a la izquierda (desde la perspectiva de un operador situado en una estación de operador) se establece moviendo la caseta a esa posición y accionando una entrada de usuario. A continuación, se establece un límite más a la derecha moviendo la caseta a esa posición y accionando una entrada del usuario. En algunas realizaciones, las máquinas de potencia pueden tener sólo un actuador de giro y no un actuador de oscilación. Por ejemplo, algunas excavadoras tienen un brazo de elevación que es rígido. El término rígido en este caso concreto se refiere al hecho de que algunas excavadoras tienen brazos de elevación que no se mueven lateralmente con respecto a la caseta. El movimiento del brazo de elevación de lado a lado se consigue únicamente moviendo la caseta con respecto a un tren de rodaje. En otras realizaciones, un brazo de elevación puede no ser capaz de moverse lateralmente únicamente manipulando un accionador de giro. Por ejemplo, muchas retroexcavadoras montadas en el marco de una cargadora o en un brazo elevador no pueden moverse girando una parte del marco con respecto a otra.

La FIG. 6 ilustra un procedimiento 500 de control de la posición de un brazo de elevación dentro de un intervalo predefinido de movimiento de acuerdo con una realización ilustrativa. El procedimiento a continuación se referirá al sistema de control 460 de la FIG. 4 para facilitar la comprensión. El procedimiento comienza en el bloque 502 del diagrama de flujo, en el que el controlador 462 recibe una entrada de selección de modo. Se asume para los propósitos de esta discusión que un intervalo de movimiento ha sido predefinido, pero también puede ser el caso que el intervalo de movimiento permitido, discutido anteriormente, puede ser establecido después de seleccionar el modo de operación como se muestra en el bloque opcional 514. Varios procedimientos para identificar o establecer el intervalo de movimiento permitido o área de trabajo predefinida se describen más adelante y se muestran en las FIGs. 7-1 y 7-2.

En referencia de vuelta a la FIG. 6, una vez que se ha recibido una entrada de selección de modo en el bloque 502, el controlador 462 determinará si la entrada de selección de modo ha indicado un deseo de operar la excavadora en un modo por defecto (es decir, modo 0) en el bloque 504. Si este es el caso, el controlador 462 operará la excavadora sin tener en cuenta ninguna limitación sobre la posición de la caseta y/o el balanceo. Esto está ilustrado en el bloque 506 del procedimiento. Si se determina que la entrada de selección de modo no indica el modo 0 o el modo por defecto, el procedimiento pasa al bloque 508, en el que el controlador 462 determina si se ha seleccionado el modo 1. Si se indica el modo 1, el procedimiento pasa al bloque 510. En el bloque 510, el controlador limita el movimiento de la caseta dentro de un intervalo predefinido. Como se ha comentado anteriormente, lo que constituye un intervalo predefinido puede establecerse después de entrar en el modo 1. Además, en aquellas máquinas con capacidad para girar tanto una parte del marco (es decir, la caseta) como el brazo de elevación con respecto al marco (es decir, el giro), la posición de giro puede bloquearse de forma que el brazo de elevación no pueda girar. La posición de la caseta y el columpio se indican al controlador 462 mediante los sensores del grupo de trabajo 468. Estos sensores pueden ser de cualquier tipo. En una realización, el movimiento del brazo de elevación puede ser limitado o prohibido hasta que el operador haya ajustado el balanceo de forma que el brazo de elevación esté posicionado directamente hacia adelante como se muestra en la FIG. 2. Durante el funcionamiento, el movimiento del brazo de elevación (que no sea de balanceo) no está inhibido. Se permite la rotación de la caseta dentro del intervalo de funcionamiento predefinido. Debe apreciarse que en algunas realizaciones, sólo el modo por defecto y el modo 1 están disponibles.

En referencia de vuelta al bloque 508, si el controlador determina que se ha indicado el modo 2, el procedimiento pasa al bloque 512 y el sistema de control 460 funciona en modo 2. En el modo 2, el controlador limita la posición de un implemento a un intervalo de funcionamiento predefinido. A fin de definir el alcance, el operador coloca el implemento en la posición más a la izquierda y se indica un límite hacia la izquierda. A continuación, el implemento se coloca en la posición más a la derecha y se indica la posición más a la derecha. La posición del implemento se limitaría así a operar dentro de este espacio de izquierda a derecha. En este modo, el alcance del brazo elevador no está limitado. El movimiento de la caseta y el columpio no están específicamente limitados, salvo que sólo pueden moverse para acomodarse en una posición dentro de la zona de funcionamiento predefinida. Por ejemplo, la posición más a la izquierda del implemento puede lograrse girando la caseta hacia la izquierda y girando el brazo de elevación hacia la derecha. A fin de alcanzar esa posición en funcionamiento, el controlador tendría que girar la caseta y balancearse para lograr esa posición. Mientras que el ejemplo anterior ilustra sólo dos posiciones para definir un espacio en el que se puede ubicar un implemento mientras funciona en el modo 2, en algunas realizaciones, puede darse el caso de que se puedan establecer más de dos posiciones para definir un espacio de funcionamiento. El movimiento de la excavadora a través del sistema de tracción también puede requerir una redefinición del espacio de operación y/o la re-selección de un modo. Alternativamente, si el controlador no percibe el movimiento del sistema de tracción, dicho movimiento funcionará para desplazar el espacio de operación, ya que si la máquina se ha movido y el espacio de operación ha sido definido, todo el espacio de operación será desplazado por el movimiento de la máquina (a través del sistema de tracción). En otras palabras, el sistema en tales realizaciones opera para definir la zona de operación como una función de la posición relativa de la caseta al tren de rodaje.

La FIG. 7-1 ilustra un ejemplo de procedimiento 514-1 de identificación del intervalo predeterminado de operación como se ilustra en el bloque 514 de la FIG. 6. El procedimiento se ilustra mediante el uso de una excavadora ejemplar 700 mostrada en las FIGs. 8, 9A y 9B. Al igual que las excavadoras mencionadas anteriormente, la excavadora 700 incluye una caseta 711 montada de forma giratoria en un tren de rodaje 712 y configurada para girar completamente (por ejemplo, 360 grados) en las direcciones representadas por la flecha 702 por medio de un actuador de giro (por ejemplo, el actuador 472). La estructura del brazo elevador puede elevarse y bajarse pivotantemente en relación con la caseta por medio de actuadores del brazo elevador (por ejemplo, actuadores del grupo de trabajo 476 tales como los actuadores 233B y 233C). Un montaje oscilante 715 también permite que la estructura del brazo de elevación 730 gire lateralmente con respecto a la caseta en las direcciones representadas por la flecha 704 por medio de un actuador de oscilación (por ejemplo, el actuador de oscilación 233A y 474). En realizaciones ejemplares, la estructura del brazo elevador 730 incluye una pluma 732 y un cazo 734 como se ha comentado anteriormente con referencia a las FIGs. 2 y 3. Un porta implementos (no mostrado) en un extremo del cazo 734 está configurado para montar un implemento 736 a la estructura del brazo de elevación para llevar a cabo tareas de trabajo tales como excavar. Como se discute con referencia a la FIG. 7-1 e ilustrado en las FIGs. 9Ay 9B, los límites primero y segundo 782 y 784 definen un área de trabajo 780 en la que cualquier trabajo realizado por el implemento 736 debe ser contenido.

En referencia al procedimiento 514-1 ilustrado en forma de diagrama de flujo en la FIG. 7, en el bloque 602 la caseta 711 se gira en una primera dirección hasta una primera posición y en el bloque 604 se decide si se ha recibido una entrada de límites desde un dispositivo de entrada de límites 470 (mostrado en la FIG. 4). Si se ha recibido una entrada de límite, entonces en el bloque 606 un controlador 462 determina el primer límite 782 a partir de la posición de la caseta 711 o de la posición del implemento 736 cuando se recibió la entrada de límite. Por ejemplo, la FIG. 9A ilustra la caseta 711 girada hacia la izquierda y la estructura del brazo de elevación 730 extendida para posicionar el implemento 736. La posición del implemento 736 cuando se recibe la entrada del límite se puede utilizar para determinar el primer límite 782, y el primer límite puede ser almacenado por el controlador 462. Como se discutió anteriormente y como debe ser considerado durante la discusión de estos ejemplos, varias realizaciones de máquinas de potencia pueden posicionar el implemento mediante el uso de uno o ambos de un actuador de giro y un actuador de oscilación. A fin de reducir la confusión, sólo las realizaciones que permiten el posicionamiento del actuador mediante el uso de un actuador de giro y un actuador de giro se discutirá en adelante, pero que no debe ser ninguna indicación de que las realizaciones alternativas se pueden emplear con sólo uno de estos actuadores.

Una vez determinado el primer límite 782, la caseta 711 se gira de nuevo, por ejemplo en una segunda dirección opuesta a la primera, hasta una segunda posición, como se muestra en el bloque 608. Si, en el bloque 610, se ha recibido una segunda entrada de un límite desde un dispositivo de entrada de límites 470, entonces en el bloque 612 el controlador 462 determina el segundo límite 784 a partir de la posición de la caseta 711 o de la posición del implemento 736 cuando se recibió la segunda entrada de límite. Esta posición se ilustra en la FIG. 9B. El controlador 462 almacena el segundo límite 784, y los límites 782 y 784 juntos definen el intervalo predefinido y el área de trabajo correspondiente.

La FIG. 7-2 ilustra un ejemplo alternativo de procedimiento 514-2 de realización de la etapa opcional 514 de identificación del intervalo predeterminado de operación. El procedimiento se ilustra con la excavadora 700 de la FIG. 10. El procedimiento 514-2 determina el primer límite 782 de la misma manera que se discutió con referencia al procedimiento 514-1 en los bloques 602, 604 y 606. Sin embargo, en el procedimiento 514-2, en lugar de mover la caseta 711 a una segunda posición para determinar el segundo límite 784, en una etapa 614 se recibe del usuario un ángulo total ©<t>para el intervalo predefinido mediante el uso de un dispositivo de entrada del usuario. A continuación, el controlador 462 determina en el bloque 616 el segundo límite a partir de la primera posición o límite 782 y el ángulo total ©<t>recibido del usuario. Esto se ilustra, por ejemplo, en la FIG. 10. La primera posición puede ser la posición más a la izquierda o la posición más a la derecha, siendo la segunda posición la otra de la posición más a la izquierda y la posición más a la derecha.

Mientras que dos procedimientos ejemplares para determinar o identificar el intervalo predefinido y el área de trabajo correspondiente 780 han sido discutidos con referencia a las FIGs. 7-1 y 7-2, también pueden emplearse otros procedimientos y técnicas. Por ejemplo, otra técnica para identificar el intervalo predefinido se ilustra en la FIG. 11. Con la caseta 711 y la estructura del brazo de elevación 730 orientadas en línea recta hacia delante definiendo una dirección recta hacia delante 786, el primer y segundo ángulos (por ejemplo, el ángulo izquierdo ©Ly el ángulo derecho ©<r>) pueden ser introducidos por el usuario mediante el uso de un dispositivo de entrada de usuario. Los límites primero y segundo 782 y 784 pueden entonces determinarse a partir de la posición recta o dirección 786 y de los ángulos primero y segundo. En algunas realizaciones en las que el primer y segundo ángulos son iguales y el intervalo predefinido se centra alrededor de la posición recta o dirección 786, el usuario sólo necesita introducir un ángulo. En otras realizaciones, se puede seleccionar una posición como ubicación de referencia que no esté en la posición de avance recto, con ángulos izquierdo y derecho definidos desde la ubicación de referencia seleccionada que sean iguales o diferentes entre sí. Las discusiones a continuación reflejan una realización con una posición recta seleccionada como ubicación de referencia por razones de conveniencia, pero se pueden utilizar otras posiciones como ubicación de referencia.

Una vez que el intervalo predefinido ha sido identificado o determinado, el controlador 462 puede controlar el(los) actuador(es) de giro de la caseta, el(los) actuador(es) de giro y/o los actuadores del grupo de trabajo (por ejemplo, los actuadores del brazo de elevación) para contener el trabajo realizado por el implemento 736 dentro del área de trabajo definida por el intervalo predefinido. Por ejemplo, la FIG. 12 ilustra la excavadora 700 con la caseta 711 orientada en línea recta hacia adelante (o en la ubicación de referencia), mientras que la estructura del brazo de elevación 730 gira lateralmente con respecto a la dirección recta hacia adelante 786. Cualquier señal de control de giro recibida por el controlador de una entrada de usuario de giro resultaría en que el controlador controlara el actuador de giro para rotar la estructura del brazo de elevación en consecuencia, siempre y cuando el implemento 736 no se posicionara fuera del área de trabajo 780. Si una mayor rotación del brazo de elevación 730 colocara el implemento 736 fuera del área de trabajo 780, entonces en las operaciones de Modo 1 y Modo 2, el controlador 462 detendría el movimiento de giro independientemente del movimiento ordenado por el usuario. Si la caseta 711 ha sido rotada de la orientación recta hacia adelante por los actuadores de giro (por ejemplo, por un ángulo ©<giro>) como se muestra en la FIG. 13, entonces la rotación de la estructura del brazo elevador 730 por el/los actuador/es de giro (por ejemplo, por un ángulo ©<balanceo>) en la misma dirección estaría más limitada por el controlador para mantener el implemento 736 dentro del área de trabajo 780. Sin embargo, la rotación de la caseta 711 en la dirección opuesta podría aumentar la cantidad de rotación de oscilación permitida por el controlador. Por ejemplo, en las FIG. 14, se muestra que la carcasa 711 ha sido girada hacia la derecha de forma que el soporte de giro 715 está posicionado fuera del alcance predefinido y del área de trabajo 780, permitiendo un gran ángulo de giro ©<balanceo>para posicionar el implemento dentro del área de trabajo.

En varias realizaciones, el controlador 462 está configurado para restringir una o todas las rotaciones de la caseta con respecto al tren de rodaje, la rotación de la estructura del brazo de elevación con respecto a la caseta, y los movimientos de elevación y descenso del grupo de trabajo (p. ej., brazo de elevación) entre la pluma y la caseta o entre el cazo y la pluma, con el fin de contener el trabajo realizado por el implemento en el intervalo predefinido y el área de trabajo correspondiente. Esta restricción de movimientos es independiente de los comandos de entrada del usuario para moverse más allá de las restricciones necesarias para lograr este objetivo. Sin embargo, mientras se limitan los movimientos para contener el trabajo realizado en el área de trabajo definida, la utilización del control de toda la rotación de la caseta, la rotación de giro de la estructura del brazo de elevación y los movimientos del grupo de trabajo permite la implementación de la excavación mediante el uso de áreas de trabajo de geometría compleja en algunas realizaciones.

Además, en varias realizaciones, la retroalimentación de posición puede ser necesaria para permitir que el controlador identifique orientaciones rotacionales precisas de la caseta, orientaciones de giro del brazo de elevación y orientaciones del grupo de trabajo del brazo de elevación. Sin sensores de posición u otras formas de retroalimentación de posición, en algunas realizaciones el controlador 462 está configurado para bloquear o prohibir ciertos de estos movimientos por medio del control de los actuadores correspondientes. Por ejemplo, sin retroalimentación de la posición de oscilación, el controlador 462 puede prohibir todo movimiento de oscilación de la estructura del brazo de elevación cuando se opera en un modo distinto al modo predeterminado. En algunas realizaciones, se puede proporcionar una entrada de anulación que permitirá a un operador mover el brazo de elevación fuera de la zona de funcionamiento predefinida. En algunas realizaciones, el controlador 462 detectaría cuando el brazo de elevación ha regresado a la zona de funcionamiento predefinida y, a continuación, volvería a conectar la zona de funcionamiento para evitar el movimiento fuera de la zona de funcionamiento. En otras realizaciones, un operador tendría que manipular una entrada para detener la anulación y volver a activar la zona de funcionamiento predefinida.

Además, aunque se describen las entradas de límites proporcionadas por un dispositivo de entrada de límites 470, la determinación del alcance predefinido y del área de trabajo puede ayudarse mediante el uso de una variedad de información diferente proporcionada por una variedad de entradas de usuario diferentes. Por ejemplo, las entradas del usuario pueden ser interruptores o botones accionados en el compartimento del operador, teclas programables en un dispositivo de visualización de pantalla táctil, un interruptor giratorio, etc.

Las realizaciones descritas anteriormente proporcionan ventajas importantes. Al limitar el espacio en el que puede moverse un brazo de elevación en una excavadora u otra máquina de potencia, un operador puede operar en espacios reducidos y evitar objetos tales como edificios para evitar daños a dichos objetos y/o a la excavadora.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento (500; 514-1; 514-2) para controlar el funcionamiento de una excavadora (100; 200; 400; 700) que tiene una estructura de brazo elevador (230; 730) montada pivotantemente a una caja (211; 711) mediante un montaje giratorio (215; 715) para permitir que la estructura de brazo elevador gire lateralmente con respecto a la caja mediante un accionador giratorio (233A; 474), un implemento (736) montado en la estructura del brazo de elevación, y un tren de rodaje (212; 712) en el que la caseta está montada de forma giratoria para permitir la rotación de 360 grados de la caseta con respecto al tren de rodaje por medio de un actuador de giro (472),caracterizado porqueel procedimiento incluye:

recibir (502), en un controlador (462), una entrada de selección de modo procedente de un dispositivo de entrada de modo (464) manipulado por un operador para seleccionar un modo de funcionamiento de la excavadora;

determinar (504; 510; 512), mediante el uso del controlador (462), a partir de la entrada de selección de modo, si el modo seleccionado es un primer modo de operación en el que se permite el movimiento rotacional completo de 360 grados de la caseta (211; 711) por el actuador de giro (472) en respuesta a una entrada de usuario de giro, o si el modo seleccionado es un segundo modo de operación en el que el movimiento rotacional de la caseta por el actuador de giro se limita a un intervalo predefinido para limitar el posicionamiento del implemento a un área de trabajo (780) definida por un intervalo predefinido; identificar (514; 514-1; 514-2), por medio del controlador (462), el intervalo predefinido si se ha determinado que el modo seleccionado es el segundo modo de funcionamiento;

recibir, en el controlador (462), desde la entrada de usuario de giro, una señal de control de giro que ordena el movimiento rotacional de la caseta (211; 711) en relación con el tren de rodaje (212; 712);

recibir, en el controlador (462), desde una entrada de usuario de balanceo, una señal de control de balanceo que ordena un movimiento rotacional lateral de la estructura del brazo de elevación con respecto a la caseta (211; 711);

controlar, mediante el uso del controlador, el actuador de giro (472) para girar la caseta (211; 711) con respecto al tren de rodaje (212; 712) en respuesta a la señal de control de giro, en la que cuando el modo seleccionado es el primer modo, el actuador de giro se controla en respuesta a la señal de control de giro para permitir una rotación completa de 360 grados de la caseta con respecto al tren de rodaje, y en la que cuando el modo seleccionado es el segundo modo, el actuador de giro se controla en respuesta a la señal de control de giro para limitar la rotación de la caseta con respecto al tren de rodaje (212; 712) a un intervalo predefinido y para mover el implemento (736) dentro del área de trabajo definida por el intervalo predefinido, o mantener el implemento (736) dentro de dicha área; y en la que el implemento (736) se mueve dentro del área de trabajo definida por el intervalo predefinido; 712) al intervalo predefinido y para mover el implemento (736) dentro, o mantener el implemento (736) dentro, del área de trabajo definida por el intervalo predefinido; y

controlar, mediante el uso del controlador (462), el accionador de giro (233A; 474) para girar lateralmente la estructura del brazo elevador (230; 730) con respecto a la caseta (211; 711) en respuesta a la señal de control de giro, en el que cuando el modo seleccionado es el segundo modo el controlador (462) controla el accionador de giro (233A; 474) para permitir el movimiento rotacional lateral comandado de la estructura del brazo de elevación (230; 730) con respecto a la caseta (211; 711) sólo si dicho movimiento rotacional lateral mueve el implemento (736) dentro de, o mantiene el implemento (736) dentro de, el área de trabajo definida por el intervalo predefinido.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que después de proporcionar la señal de alineación el procedimiento comprende, además:

controlar (602), mediante el uso del controlador, el actuador de giro para rotar la caseta a una primera posición de la caseta;

recibir (604), en el controlador, una primera entrada de límite desde un dispositivo de entrada de límite (470) en respuesta al accionamiento del dispositivo de entrada de límite mientras la caseta está en la primera posición de la caseta; y

determinar (606) un primer límite (782) del intervalo predefinido en base a la primera posición de la caseta.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que después de proporcionar la señal de alineación el procedimiento comprende, además:

controlar (608), mediante el uso del controlador, el actuador de giro para rotar la caseta a una segunda posición de la caseta;

recibir (610), en el controlador, una segunda entrada de límites desde el dispositivo de entrada de límites en respuesta al accionamiento del dispositivo de entrada de límites mientras la caseta está en la segunda posición de la caseta; y

determinar (612), mediante el uso del controlador, un segundo límite (784) del intervalo predefinido en base a la segunda posición de la caseta.

4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que después de proporcionar la señal de alineación el procedimiento comprende, además:

recibir (614), en el controlador, una señal de un dispositivo de entrada del usuario indicativa de un ángulo; determinar (616), mediante el uso del controlador, un segundo límite del intervalo predefinido en base al primer límite y en el ángulo recibido.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que después de proporcionar la señal de alineación el procedimiento comprende, además:

recibir, en el controlador, un primer ángulo desde el dispositivo de entrada del usuario; y

determinar, mediante el uso del controlador, un primer límite del intervalo predefinido en base al primer ángulo y en una posición de referencia de la caseta.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la identificación, mediante el uso del controlador, del alcance predefinido comprende además la determinación de un segundo límite del alcance predefinido en base al primer ángulo y una posición recta (786) de la caseta.

7. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que después de proporcionar la señal de alineación el procedimiento comprende, además:

recibir, en el controlador, un segundo ángulo desde el dispositivo de entrada del usuario; y

determinar, mediante el uso del controlador, un segundo límite del intervalo predefinido en base al segundo ángulo y en la posición de referencia de la caseta.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que controlar, mediante el uso del controlador, el actuador de giro para girar la carcasa con respecto al tren de rodaje en respuesta a la señal de control de giro cuando el modo seleccionado es el segundo modo comprende además permitir que el actuador de giro gire la carcasa fuera del intervalo predefinido si la señal de control de giro ordena el movimiento de rotación lateral de la estructura del brazo de elevación con respecto a la caseta que mueve el implemento hacia, o mantiene el implemento dentro, el área de trabajo definida por el intervalo predefinido.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, que además comprende:

recibir, en el controlador, señales de control del brazo de elevación procedentes de una o más entradas de usuario del brazo de elevación que ordenen el movimiento de la estructura del brazo de elevación para posicionar el implemento;

controlar, mediante el uso del controlador, uno o más accionadores del brazo elevador para posicionar el implemento, en el que cuando el modo seleccionado es el segundo modo, el controlador controla uno o más accionadores del brazo elevador para permitir el posicionamiento del implemento ordenado sólo si dicho posicionamiento del implemento por la estructura del brazo elevador mueve el implemento dentro del área de trabajo definida por el intervalo predefinido, o lo mantiene dentro de la misma.

10. Una máquina de potencia (100; 200; 400; 700) que incluye un marco (110; 210) que tiene un tren de rodaje (212; 712) y una caseta (211; 711) montada de manera giratoria en el tren de rodaje para permitir una rotación de 360 grados de la caseta, relativo al tren de rodaje; un actuador de giro (472) configurado para girar la caseta con respecto al tren de rodaje; una estructura de brazo de elevación (230; 730) acoplada operativamente a la caseta por medio de un soporte oscilante (215; 715)para permitir que la estructura del brazo elevador pivotee lateralmente con respecto a la caseta, la estructura del brazo elevador configurada para tener un implemento (736) montado en ella y configurada además para subir y bajar pivotantemente con respecto a la caseta; al menos un accionador del brazo elevador (233; 476) configurado para subir y bajar el brazo elevador con respecto a la caseta para posicionar un implemento montado en la estructura del brazo elevador; y un accionador de giro (233A; 474) configurado para girar lateralmente la estructura del brazo elevador con respecto a la caseta; la máquina de potenciacaracterizada en que:

un dispositivo de entrada de modo (464) está configurado para ser manipulado por un operador para generar una entrada de selección de modo para seleccionar un modo de operación de la máquina de potencia; un controlador (462) está configurado para determinar, a partir de la entrada de selección de modo, si el modo seleccionado es un primer modo de funcionamiento en el que se permite la rotación completa de 360 grados de la caseta con respecto al tren de rodaje por medio del actuador de giro para posicionar la estructura del brazo de elevación en respuesta a una entrada de usuario de giro y en el que se permite el movimiento lateral completo de la estructura del brazo de elevación con respecto a la caseta por medio del actuador de giro en respuesta a una entrada de usuario de giro, o si el modo seleccionado es un segundo modo de operación en el cual el actuador de giro es controlado para limitar la rotación de la estructura con respecto al tren de rodaje y en el cual el actuador de giro es controlado para limitar la rotación lateral del brazo de elevación con respecto a la estructura para limitar el posicionamiento del implemento a un área de trabajo (780) definida por un intervalo predefinido, el controlador además configurado para identificar el intervalo predefinido si se determina que el modo seleccionado es el segundo modo de operación y para controlar el actuador de giro en respuesta a una señal de control de giro desde la entrada de usuario de giro y el actuador de giro en respuesta a una señal de control de giro desde la entrada de usuario de giro para limitar la rotación de la caseta con respecto al tren de rodaje y para limitar la rotación lateral de la estructura del brazo de elevación con respecto a la caseta para limitar el posicionamiento del implemento en el área de trabajo (780) definida por el intervalo predefinido.

11. La máquina de potencia de la reivindicación 10, y que comprende además un dispositivo de entrada de límites (470) configurado para ser manipulado por el operador para generar entradas de límites, en el que el controlador está configurado para identificar el intervalo predefinido controlando el accionador de giro para girar lateralmente la estructura del brazo de elevación a una primera posición del brazo de elevación, recibir una primera entrada de límites desde el dispositivo de entrada de límites mientras la estructura del brazo de elevación está en la primera posición del brazo de elevación, y determinar un primer límite (782) del intervalo predefinido en base a la primera posición del brazo de elevación.

12. La máquina de potencia de la reivindicación 11, en la que el controlador está configurado además para identificar el intervalo predefinido controlando el accionador de giro para rotar lateralmente la estructura del brazo de elevación a una segunda posición del brazo de elevación, recibir una segunda entrada de límite desde el dispositivo de entrada de límite mientras la estructura del brazo de elevación está en la segunda posición del brazo de elevación, y determinar un segundo límite (784) del intervalo predefinido en base a la segunda posición del brazo de elevación.

13. La máquina de potencia de la reivindicación 11, en la que el controlador está configurado además para identificar el intervalo predefinido por medio de la recepción de una señal indicativa de un ángulo desde un dispositivo de entrada de usuario, y para determinar un segundo límite del intervalo predefinido en base al primer límite y el ángulo recibido.

14. La máquina de potencia de la reivindicación 10, en la que el controlador está configurado para identificar el intervalo predefinido por medio de la recepción de un primer ángulo de un dispositivo de entrada de usuario, y determinar un primer límite del intervalo predefinido en base al primer ángulo y a una posición de ubicación de referencia de la estructura del brazo de elevación.

15. La máquina de potencia de la reivindicación 14, en la que el controlador está configurado además para identificar el intervalo predefinido determinando el segundo límite del intervalo predefinido en base al primer ángulo y la posición de ubicación de referencia de la estructura del brazo de elevación de forma que la posición de ubicación de referencia de la estructura del brazo de elevación está centrada entre el primer y segundo límites del intervalo predefinido.

16. La máquina de potencia de la reivindicación 14, en la que el controlador está configurado además para identificar el intervalo predefinido por medio de la recepción de un segundo ángulo desde el dispositivo de entrada del usuario, y la determinación de un segundo límite del intervalo predefinido en base al segundo ángulo y a la posición de ubicación de referencia de la estructura del brazo de elevación.