IT201900005212A1

IT201900005212A1 - Control method for carrying out an inversion of the movement of at least one of an arm and an implement in an operating machine, corresponding control system and operating machine comprising this control system

Info

Publication number: IT201900005212A1
Application number: IT102019000005212A
Authority: IT
Inventors: Antonio Venezia; Andrea Gravili; Stefano Liberti; Adriano Garramone
Original assignee: Cnh Ind Italia Spa
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-05
Also published as: EP3719218A1; EP3719218B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento di controllo per l'attuazione di una inversione del movimento di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo in una macchina operatrice, sistema di controllo corrispondente e macchina operatrice comprendente tale sistema di controllo" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Control process for the implementation of a reversal of the movement of at least one of an arm and an implement in an operating machine, corresponding control system and operating machine comprising this control system"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Settore tecnico Technical field

La presente invenzione riguarda in generale una macchina operatrice, quale ad esempio una pala gommata compatta, ed in particolare un procedimento di controllo per l'attuazione di una inversione del movimento di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo in una macchina operatrice, ed un corrispondente sistema di controllo. The present invention generally relates to an operating machine, such as for example a compact wheel loader, and in particular to a control method for carrying out an inversion of the movement of at least one of an arm and an implement in an operating machine, and a corresponding control system.

Tecnica nota Known technique

Le macchine operatrici motorizzate equipaggiate con un attrezzo ed un braccio di sollevamento attuato per via idraulica per la movimentazione dell'attrezzo sono ben note per la movimentazione di materiali. Esempi di tali macchine sono i trattori e le pale caricatrici. Motorized operating machines equipped with a tool and a lifting arm actuated hydraulically for moving the tool are well known for handling materials. Examples of such machines are tractors and loaders.

Una pala caricatrice è una macchina per l'industria pesante impiegata nel settore delle costruzioni per spostare sul terreno o caricare materiali come asfalto, detriti di demolizione, terra, neve, foraggio, ghiaia, tronchi, materie prime, materiali riciclati, pietre, sabbia, cippato, ecc. in o su un altro tipo di macchina (come un autoribaltabile, un nastro trasportatore, una tramoggia, una carrozza ferroviaria). Esistono molti tipi di pale caricatrici, le quali, a seconda del modello e della applicazione, sono chiamate con vari nomi, tra cui caricatori, caricatori frontali, pala meccanica, palatrice, pala gommata. In particolare, le pale caricatrici compatte sono veicoli compatti che possiedono ruote gommate e portano un attrezzo di lavoro, quale una benna, unito ad un braccio di sollevamento, azionato per via idraulica. A loader is a heavy industry machine used in the construction industry to move on the ground or load materials such as asphalt, demolition debris, earth, snow, fodder, gravel, logs, raw materials, recycled materials, stones, sand, wood chips, etc. in or on another type of machine (such as a dumper, a conveyor belt, a hopper, a railway carriage). There are many types of loaders, which, depending on the model and application, are called by various names, including loaders, front loaders, mechanical shovel, shovel, wheel loader. In particular, compact loaders are compact vehicles which have rubber wheels and carry a work tool, such as a bucket, combined with a lifting arm, operated hydraulically.

Con riferimento alla figura 1 è mostrata una macchina operatrice 1, come una pala caricatrice gommata compatta. Tuttavia, l'invenzione non è limitata a tale tipo di macchina operatrice ma è applicabile a qualsiasi altro tipo di macchina operatrice. With reference to Figure 1, an operating machine 1 is shown, such as a compact wheel loader. However, the invention is not limited to this type of operating machine but is applicable to any other type of operating machine.

Una pala caricatrice gommata compatta include una benna 2 collegata ad un telaio 3 della macchina operatrice per il suo movimento rispetto ad esso. Come mostrato una coppia di bracci 5 (solo uno dei quali è mostrato) è collegata in modo girevole ad una estremità su lati opposti del telaio 3. La benna 2 è collegata in modo girevole all'estremità opposta dei bracci per un movimento di inclinazione rispetto al telaio 3 intorno ad un asse generalmente orizzontale. Le caratteristiche sopradescritte non formano parte sostanziale della presente invenzione e sono in generale ben note nella tecnica. Una benna può essere sostituita da un altro attrezzo o accessorio nell'attività. A compact wheel loader includes a bucket 2 connected to a frame 3 of the operating machine for its movement with respect thereto. As shown a pair of arms 5 (only one of which is shown) is pivotally connected to one end on opposite sides of the frame 3. Bucket 2 is pivotally connected to the opposite end of the arms for a tilting movement relative to to the frame 3 around a generally horizontal axis. The features described above do not form a substantial part of the present invention and are generally well known in the art. A bucket can be replaced by another attachment or accessory in the activity.

Di solito, il movimento del braccio 5 e della benna 2 è controllato dall'utilizzatore attraverso un joystick 7 disposto in una cabina per operatore 9 della macchina operatrice 1. Usually, the movement of the arm 5 and of the bucket 2 is controlled by the user through a joystick 7 arranged in an operator cabin 9 of the operating machine 1.

Come si vede in figura 2, che mostra uno schema di controllo della macchina operatrice 1, il braccio 3 e la benna 2 sono azionati da un circuito di controllo idraulico 10 comprendente un primo ed un secondo attuatore idraulico 12, 14 che sono controllati da una unità di controllo elettronica 16 attraverso rispettive elettrovalvole 18, 20 secondo la posizione del joystick 7 controllato dall'utilizzatore. As can be seen in figure 2, which shows a control scheme of the operating machine 1, the arm 3 and the bucket 2 are operated by a hydraulic control circuit 10 comprising a first and a second hydraulic actuator 12, 14 which are controlled by a electronic control unit 16 through respective solenoid valves 18, 20 according to the position of the joystick 7 controlled by the user.

Ulteriori accessori possono essere azionati in parallelo alla benna (ed al braccio) attraverso rispettivi attuatori idraulici (non mostrati), i quali sono controllati da una unità di controllo elettronica 16 attraverso rispettive elettrovalvole in modo simile, ad esempio per mezzo di pulsanti incorporati nel joystick o secondo la posizione di un joystick separato controllato dall'utilizzatore. Further accessories can be operated in parallel to the bucket (and to the arm) through respective hydraulic actuators (not shown), which are controlled by an electronic control unit 16 through respective solenoid valves in a similar way, for example by means of buttons incorporated in the joystick or according to the position of a separate joystick controlled by the user.

Valvole di tipo load-sensing consentono una compensazione della pressione cosicché i canali a valle ottengono una attribuzione proporzionale del flusso in funzione del carico. La portata in corrispondenza di un predeterminato grado di apertura non dipende dal carico a valle di ciascuna valvola e non dipende dal flusso d'ingresso alla pompa. Quando è azionata una pluralità di carichi, le valvole di tipo load-sensing a condivisione di flusso impediscono anche che il fluido di lavoro segua il percorso a minor resistenza. Tuttavia, questa soluzione è assai costosa. Vantaggiosamente, elettrovalvole direzionali a centri aperti sono meno costose delle valvole di tipo load-sensing. Ad esempio, ciascun attuatore idraulico comprende un cilindro idraulico operativamente collegato rispettivamente al braccio ed all'attrezzo, che impiega la potenza idraulica di un fluido di lavoro per facilitare le operazioni meccaniche, il fluido di lavoro essendo controllato per mezzo di elettrovalvole direzionali a centri aperti 18, 20. Poiché è quasi impossibile comprimere i liquidi, un attuatore idraulico può esercitare una grande forza. La velocità di attuazione del braccio e dell'attrezzo è controllata dal grado di apertura della rispettiva elettrovalvola direzionale a centri aperti 18, 20 per mezzo di una sua corrente di pilotaggio in funzione della posizione del joystick. Load-sensing valves allow pressure compensation so that the downstream channels obtain a proportional attribution of the flow as a function of the load. The flow rate at a predetermined degree of opening does not depend on the load downstream of each valve and does not depend on the inlet flow to the pump. When a plurality of loads are operated, the flow-sharing load-sensing valves also prevent the working fluid from following the path of least resistance. However, this solution is very expensive. Advantageously, open center directional solenoid valves are less expensive than valves of the load-sensing type. For example, each hydraulic actuator comprises a hydraulic cylinder operatively connected respectively to the arm and to the tool, which uses the hydraulic power of a working fluid to facilitate mechanical operations, the working fluid being controlled by means of directional solenoid valves with open centers. 18, 20. Since it is nearly impossible to compress liquids, a hydraulic actuator can exert great force. The speed of actuation of the arm and of the tool is controlled by the degree of opening of the respective open center directional solenoid valve 18, 20 by means of a driving current thereof as a function of the position of the joystick.

La portata idraulica del fluido di lavoro richiesta per azionare il braccio e l'attrezzo è prodotta da una pompa idraulica P a cilindrata fissa collegata ad un serbatoio di fluido T ed azionata da un motore a combustione interna o da un motore elettrico M (di seguito semplicemente indicato come motore) della macchina, ad esempio attraverso una connessione meccanica. Lo stesso motore è utilizzato anche per azionare le ruote come mezzo di propulsione della macchina operatrice. Pertanto, la velocità di movimentazione del braccio e dell'attrezzo ad una predeterminata posizione del joystick dipende dalla velocità di rotazione del motore. Per esempio, quando il motore lavora ad una elevata velocità di rotazione è necessario un minimo movimento del joystick da parte dell'utilizzatore per iniziare a muovere il braccio e/o l'attrezzo. Al contrario, quando il motore lavora a bassi regimi di rotazione, o al minimo, è necessario un grande movimento del joystick da parte dell'utilizzatore per iniziare a muovere il braccio e/o la benna. The hydraulic flow rate of the working fluid required to operate the boom and implement is produced by a fixed displacement hydraulic pump P connected to a fluid reservoir T and driven by an internal combustion engine or an electric motor M (hereinafter simply referred to as motor) of the machine, for example through a mechanical connection. The same engine is also used to drive the wheels as a means of propulsion for the operating machine. Therefore, the speed of movement of the arm and of the tool to a predetermined position of the joystick depends on the speed of rotation of the motor. For example, when the motor works at a high rotation speed, a minimum movement of the joystick by the user is required to start moving the arm and / or the tool. Conversely, when the engine is working at low revs, or at idle, a large movement of the joystick by the user is required to start moving the arm and / or bucket.

La figura 3 mostra un joystick esemplificativo di una macchina operatrice. Un movimento del joystick in un'associata area di controllo bidimensionale A secondo una prima direzione y determina l'attuazione del braccio ed un movimento del joystick nella suddetta area di controllo bidimensionale A in una seconda direzione x determina l'attuazione dell'attrezzo. L'intersezione di dette direzioni x e y è definita origine O dell'area di controllo A e corrisponde alla posizione neutra del joystick. Figure 3 shows an exemplary joystick of an operating machine. A movement of the joystick in an associated two-dimensional control area A in a first direction y determines the actuation of the arm and a movement of the joystick in the aforesaid two-dimensional control area A in a second direction x determines the actuation of the tool. The intersection of these x and y directions is defined as the origin O of the control area A and corresponds to the neutral position of the joystick.

Una regione neutra N intorno alla posizione neutra del joystick è una regione in cui il braccio e l'attrezzo non sono attuati. Una regione esternamente circostante la regione neutra è definita regione di azionamento e indicata con D in questa figura. A neutral region N around the neutral position of the joystick is a region where the arm and implement are not actuated. A region externally surrounding the neutral region is defined as an actuation region and designated D in this figure.

Ad esempio, secondo l'orientamento mostrato in figura 3, in una forma di realizzazione in cui l'attrezzo è una benna quando il joystick è movimentato in avanti dall'origine O dell'area di controllo A secondo la direzione y il braccio è abbassato rispetto a terra e quando il joystick è movimentato indietro dall'origine O secondo la direzione y il braccio è sollevato da terra. Inoltre, quando il joystick è movimentato a destra dall'origine O secondo la direzione x l'attrezzo, ad esempio una benna, è inclinato verso una posizione di scarico, e quando il joystick è movimentato a sinistra dall'origine O secondo la direzione x l'attrezzo, ad esempio la benna, è inclinato verso una posizione di scavo o di richiamo ed oltre. For example, according to the orientation shown in figure 3, in an embodiment in which the implement is a bucket when the joystick is moved forward from the origin O of the control area A according to the y direction the arm is lowered with respect to the ground and when the joystick is moved back from the origin O in the y direction the arm is raised from the ground. Furthermore, when the joystick is moved to the right from the origin O according to the x direction the implement, for example a bucket, is tilted towards an unloading position, and when the joystick is moved to the left from the origin O according to the x direction the implement, for example the bucket, is tilted to a dig or return position and beyond.

Una combinazione di movimenti in entrambe le direzioni x e y del joystick è permessa per muovere simultaneamente il braccio e la benna. A combination of movements in both x and y directions of the joystick is allowed to move the boom and bucket simultaneously.

Svantaggiosamente, in elettrovalvole direzionali a centri aperti la portata in corrispondenza di un predeterminato grado di apertura dipende dalla forza di azionamento della pompa, dal numero di valvole alimentate dalla pompa e dal carico a valle di ciascuna valvola. Di conseguenza, una manovra di inversione di direzione è solitamente brusca e sensibile alla velocità di rotazione del motore. Disadvantageously, in open center directional solenoid valves the flow rate at a predetermined degree of opening depends on the driving force of the pump, on the number of valves fed by the pump and on the load downstream of each valve. Consequently, a direction reversal maneuver is usually abrupt and sensitive to the speed of rotation of the motor.

Riassunto dell'invenzione Summary of the invention

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire una soluzione che eviti gli inconvenienti della tecnica nota. In particolare, uno scopo della presente invenzione è di migliorare la controllabilità di un braccio e di un attrezzo in una macchina operatrice in una manovra di inversione di direzione. Ulteriore scopo della presente invenzione e di accrescere il comfort dell'utilizzatore quando avviene tale manovra, senza influenzare il ciclo operativo. The object of the present invention is to provide a solution which avoids the drawbacks of the known art. In particular, an object of the present invention is to improve the controllability of an arm and a tool in an operating machine in a direction reversal maneuver. A further object of the present invention is to increase the comfort of the user when this maneuver takes place, without affecting the operating cycle.

Secondo l'invenzione, questo scopo è raggiunto attraverso un procedimento di controllo per l'attuazione di una inversione del movimento di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo in una macchina operatrice, avente le caratteristiche rivendicate nella rivendicazione 1. According to the invention, this object is achieved through a control method for carrying out an inversion of the movement of at least one of an arm and a tool in an operating machine, having the characteristics claimed in claim 1.

Forme di realizzazione preferite sono definite nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da considerarsi parte integrale della presente descrizione. Caratteristiche delle rivendicazioni dipendenti possono essere combinate con le caratteristiche delle rivendicazioni indipendenti a seconda dei casi, ed in combinazioni diverse da quelle esplicitamente indicate nelle rivendicazioni. Preferred embodiments are defined in the dependent claims, the content of which is to be considered an integral part of the present description. Characteristics of the dependent claims can be combined with the characteristics of the independent claims as appropriate, and in combinations other than those explicitly indicated in the claims.

Ulteriori oggetti dell'invenzione sono un sistema di controllo per l'attuazione di una inversione del movimento di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo in una macchina operatrice, nonché una macchina operatrice, come rivendicato. Further objects of the invention are a control system for carrying out an inversion of the movement of at least one of an arm and a tool in an operating machine, as well as an operating machine, as claimed.

In sintesi, è descritta una strategia di attuazione di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo di una macchina operatrice secondo la quale, sulla base dell'informazione relativa alla posizione del joystick - che può essere acquisita come segnale elettronico emesso da un sensore di posizione associato al joystick - e relativa alla velocità di rotazione corrente del motore - che può essere acquisita come segnale elettronico emesso su una rete CAN della macchina - l'attuazione è controllata riconoscendo se l'utilizzatore sta eseguendo una manovra di inversione di direzione di almeno uno tra il braccio e l'attrezzo e, in caso affermativo, modulando la corrente di pilotaggio della elettrovalvola direzionale a centri aperti dei mezzi attuatori idraulici associati a detto almeno uno tra il braccio e l'attrezzo, in funzione della velocità di rotazione del motore. In summary, an actuation strategy of at least one of an arm and a tool of an operating machine is described according to which, on the basis of the information relating to the position of the joystick - which can be acquired as an electronic signal emitted by a position sensor associated with the joystick - and relative to the current rotation speed of the motor - which can be acquired as an electronic signal emitted on a CAN network of the machine - the actuation is controlled by recognizing whether the user is performing a direction reversal of at least one between the arm and the tool and, in the affirmative case, by modulating the driving current of the directional solenoid valve with open centers of the hydraulic actuator means associated with said at least one of the arm and the tool, as a function of the rotation speed of the engine.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Ulteriori caratteristiche funzionali e strutturali ed ulteriori vantaggi della presente invenzione sono indicati nella descrizione dettagliata che segue, fornita esclusivamente a titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate, nelle quali: Further functional and structural characteristics and further advantages of the present invention are indicated in the detailed description that follows, provided exclusively by way of non-limiting example, with reference to the attached figures, in which:

- la figura 1 mostra una macchina operatrice esemplificativa della tecnica nota, in particolare una pala caricatrice gommata compatta; Figure 1 shows an exemplary operating machine of the known art, in particular a compact wheel loader;

- la figura 2 mostra uno schema di controllo di una macchina operatrice secondo la tecnica nota; - la figura 3 mostra un joystick esemplificativo di una macchina operatrice secondo la tecnica nota; - la figura 4 mostra uno schema di controllo di una macchina operatrice secondo l'invenzione; e - la figura 5 mostra curve che rappresentano la corrente di pilotaggio modificata di una elettrovalvola direzionale a centri aperti di un attuatore idraulico per un braccio o un attrezzo, in corrispondenza del movimento del joystick lungo una predeterminata direzione, secondo l'invenzione. Descrizione dettagliata Figure 2 shows a control diagram of an operating machine according to the known art; Figure 3 shows an exemplary joystick of an operating machine according to the known art; Figure 4 shows a control diagram of an operating machine according to the invention; and - figure 5 shows curves representing the modified driving current of an open center directional solenoid valve of a hydraulic actuator for an arm or a tool, in correspondence with the movement of the joystick along a predetermined direction, according to the invention. Detailed description

Nella seguente descrizione, salvo definizioni diverse, tutti i termini (inclusi i termini tecnici e scientifici) devono essere interpretati come è proprio nel settore. Sarà anche chiaro che i termini di utilizzo comune devono essere anch'essi interpretati come è proprio nel settore di pertinenza e non in modo idealizzato o eccessivamente formalistico a meno che non sia espressamente così richiesto nel prosieguo. Tutti i termini di orientamento, come superiore e inferiore, sono impiegati con riferimento alle figure e non devono essere interpretati in senso limitativo dell'invenzione. In the following description, unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) are to be interpreted as they are in the industry. It will also be clear that the terms of common use must also be interpreted as it is in the relevant sector and not in an idealized or excessively formalistic way unless expressly requested in the following. All the terms of orientation, such as upper and lower, are used with reference to the figures and must not be interpreted in a limiting sense of the invention.

Nel seguito è descritta una forma di realizzazione preferita di un procedimento di controllo per l'attuazione di una inversione del movimento di almeno uno tra un braccio ed un attrezzo, come una benna collegata al braccio, in una macchina operatrice. Si fa riferimento allo schema di controllo di figura 4 in cui l'unità di controllo elettronica 16 è configurata per attuare il procedimento di controllo secondo l'invenzione. A preferred embodiment of a control method for carrying out a reversal of the movement of at least one of an arm and an implement, such as a bucket connected to the arm, in an operating machine is described below. Reference is made to the control diagram of Figure 4 in which the electronic control unit 16 is configured to implement the control method according to the invention.

Come descritto sopra e con un ulteriore riferimento alla figura 3, l'attuazione del braccio 5 e dell'attrezzo 2 avviene attraverso il joystick 7 controllato da un utilizzatore, il cui movimento nell'area di controllo A secondo la direzione y determina l'attuazione del braccio 5 attraverso primi mezzi attuatori idraulici 12 ed il cui movimento nell'area di controllo A secondo la direzione x determina l'attuazione dell'attrezzo 2 attraverso secondi mezzi attuatori idraulici 14. As described above and with a further reference to Figure 3, the actuation of the arm 5 and of the tool 2 takes place through the joystick 7 controlled by a user, whose movement in the control area A in the direction y determines the actuation of the arm 5 through first hydraulic actuator means 12 and the movement of which in the control area A in the direction x determines the actuation of the tool 2 through second hydraulic actuator means 14.

Ciascun mezzo attuatore idraulico 12, 14 include un cilindro idraulico operativamente collegato rispettivamente al braccio 5 e all'attrezzo 2, e una rispettiva prima e seconda elettrovalvola direzionale a centri aperti 18, 20 il cui grado di apertura è atto controllare il flusso di un fluido di lavoro verso il rispettivo cilindro idraulico. Each hydraulic actuator means 12, 14 includes a hydraulic cylinder operatively connected respectively to the arm 5 and to the tool 2, and a respective first and second directional solenoid valve with open centers 18, 20 whose opening degree is adapted to control the flow of a fluid. to the respective hydraulic cylinder.

La velocità di attuazione del braccio 5 è controllata dal grado di apertura della prima elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 per mezzo della sua corrente di pilotaggio in funzione di una prima componente della posizione P del joystick 7 lungo la direzione y nell'area di controllo A. La velocità di attuazione dell'attrezzo 2 è controllata dal grado di apertura della seconda elettrovalvola direzionale a centri aperti 20 per mezzo della sua corrente di pilotaggio in funzione di una seconda componente della posizione P del joystick 7 lungo la direzione x nell'area di controllo A. La prima componente della posizione P del joystick 7 lungo la direzione y è indicata yP in figura 3 ed è la proiezione sull'asse y di un vettore che rappresenta la posizione P del joystick nell'area di controllo A. La seconda componente della posizione P del joystick 7 lungo la direzione x è indicata xP in figura 3 ed è la proiezione sull'asse x del vettore che rappresenta la posizione P del joystick nell'area di controllo A. La prima e la seconda componente yP, xP della posizione del joystick possono assumere qualsiasi combinazione di un valore "positivo" e di un valore "negativo" sull'asse y e sull'asse x, rispettivamente rispetto all'origine O dell'area di controllo A che corrisponde alla posizione neutra del joystick. Una corsa del joystick da una prima posizione operativa ad una seconda posizione operativa dove almeno una tra la prima la seconda componente della posizione del joystick è invertita rispetto alla posizione neutra, ovvero attraversa un valore nullo, è definita come manovra di inversione di direzione di almeno uno tra il braccio e l'attrezzo. Ad esempio, una corsa del joystick lungo la direzione y e passante attraverso la posizione neutra corrisponde ad una manovra di inversione del movimento del braccio - dal sollevamento all'abbassamento o viceversa. A titolo di ulteriore esempio, una corsa del joystick lungo una direzione diretta ad un angolo tra l'asse x e l'asse y e passante attraverso la posizione neutra corrisponde ad una manovra di inversione di entrambi i movimenti del braccio - dal sollevamento all'abbassamento o viceversa - e dell'attrezzo - dallo scarico al richiamo o viceversa. The actuation speed of the arm 5 is controlled by the degree of opening of the first open center directional solenoid valve 18 by means of its driving current as a function of a first component of the position P of the joystick 7 along the y direction in the control area A The speed of actuation of the tool 2 is controlled by the degree of opening of the second open center directional solenoid valve 20 by means of its driving current as a function of a second component of the position P of the joystick 7 along the x direction in the area of control A. The first component of the position P of the joystick 7 along the y direction is indicated yP in figure 3 and is the projection on the y axis of a vector representing the position P of the joystick in the control area A. The second component of the position P of the joystick 7 along the x direction is indicated xP in figure 3 and it is the projection on the x axis of the vector that represents the position P of the joystick in the control area A. The first and second components yP, xP of the joystick position can assume any combination of a "positive" and a "negative" value on the y axis and on the x axis, respectively with respect to the origin O of control area A which corresponds to the neutral position of the joystick. A joystick stroke from a first operating position to a second operating position where at least one of the first the second component of the joystick position is inverted with respect to the neutral position, i.e. it crosses a null value, is defined as a direction reversal maneuver of at least one between the arm and the tool. For example, a stroke of the joystick along the y direction and passing through the neutral position corresponds to a maneuver to reverse the movement of the arm - from lifting to lowering or vice versa. As a further example, a joystick stroke along a direction directed at an angle between the x-axis and the y-axis and passing through the neutral position corresponds to a reversal maneuver of both arm movements - from lifting to lowering or vice versa - and of the tool - from unloading to recall or vice versa.

L'unità di controllo elettronica 16 presenta primi mezzi di ingresso atti a ricevere almeno un segnale SJ indicativo di una posizione del joystick nell'area di controllo nonché secondi mezzi d'ingresso atti a ricevere almeno un segnale SE indicativo della velocità di rotazione del motore M, e mezzi di uscita atti a emettere almeno un segnale SDC indicativo delle rispettive correnti di pilotaggio destinate a controllare un grado di apertura dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti 18, 20. The electronic control unit 16 has first input means suitable for receiving at least one signal SJ indicative of a position of the joystick in the control area as well as second input means suitable for receiving at least one signal SE indicative of the rotation speed of the motor M, and output means adapted to emit at least one signal SDC indicative of the respective driving currents intended to control a degree of opening of the directional solenoid valve with open centers 18, 20.

L'unità elettronica di controllo presenta anche mezzi di memoria (non illustrati) che memorizzano almeno un predeterminato modello di riferimento di una corrente di pilotaggio modificata di ciascuna elettrovalvola direzionale a centri aperti 18, 20, indicativo di una relazione nominale tra la portata idraulica del fluido di lavoro e l'evoluzione della corrente di pilotaggio nel tempo, e preferibilmente anche il comando di attuazione del braccio e/o dell'attrezzo. Specificamente, detto modello di riferimento è una relazione analitica tra, o una mappa di valori numerici in corrispondenza biunivoca de, la velocità di rotazione del motore - corrispondente alla portata idraulica del fluido di lavoro e l'evoluzione nel tempo della corrente di pilotaggio delle elettrovalvole direzionali a centri aperti 18, 20 per l'attuazione del braccio e dell'attrezzo, e preferibilmente anche la posizione operativa di obiettivo del joystick -corrispondente al comando di attuazione del braccio e dell'attrezzo. The electronic control unit also has memory means (not shown) which store at least one predetermined reference model of a modified driving current of each open center directional solenoid valve 18, 20, indicative of a nominal relationship between the hydraulic flow rate of the working fluid and the evolution of the driving current over time, and preferably also the actuation command of the arm and / or of the tool. Specifically, said reference model is an analytical relationship between, or a map of numerical values in one-to-one correspondence d, the rotation speed of the motor - corresponding to the hydraulic flow rate of the working fluid and the evolution over time of the driving current of the solenoid valves directional with open centers 18, 20 for the actuation of the arm and of the tool, and preferably also the target operative position of the joystick - corresponding to the actuation command of the arm and of the tool.

In una forma di realizzazione preferita, sono previsti differenti modelli di riferimento, rispettivamente per una manovra di inversione del movimento del braccio e dell'attrezzo. È anche possibile che siano previsti differenti modelli in funzione della direzione di manovra. In a preferred embodiment, different reference models are provided, respectively for a reversal maneuver of the movement of the arm and of the tool. It is also possible that different models are provided according to the direction of maneuver.

Un modello di riferimento predeterminato esemplificativo è mostrato in figura 5 come pluralità di curve che rappresentano l'evoluzione della corrente di pilotaggio modificata di una elettrovalvola direzionale a centri aperti di un attuatore idraulico per una benna in funzione del tempo in cui avviene la manovra di inversione (sull'asse x). A titolo di esempio, la figura mostra l'evoluzione nel tempo della corrente di pilotaggio modificata, all'atto di una richiesta di richiamo da una posizione di scarico, ossia la velocità di variazione della corrente di pilotaggio in funzione della velocità di rotazione del motore. Sono illustrate a titolo di esempio differenti curve A, B e C che corrispondono a differenti velocità di rotazione del motore della macchina operatrice che aziona la pompa di alimentazione del fluido di lavoro sotto pressione all'attuatore idraulico della benna. In figura l'evoluzione dalla curva A alla curva C corrisponde ad una velocità di rotazione crescente del motore. Il modello di riferimento non è limitato alle curve illustrate, ma il numero di curve dipende dalla granularità delle misure di velocità di rotazione, o è previsto un predeterminato numero di curve, ciascuna essendo applicabile in un rispettivo intervallo di velocità di rotazione del motore. An exemplary predetermined reference model is shown in figure 5 as a plurality of curves representing the evolution of the modified driving current of an open center directional solenoid valve of a hydraulic actuator for a bucket as a function of the time in which the reversal maneuver takes place. (on the x axis). By way of example, the figure shows the evolution over time of the modified driving current, at the time of a recall request from an unloading position, i.e. the variation speed of the driving current as a function of the motor rotation speed. . By way of example, different curves A, B and C are shown which correspond to different speeds of rotation of the motor of the operating machine which drives the pump for feeding the working fluid under pressure to the hydraulic actuator of the bucket. In the figure, the evolution from curve A to curve C corresponds to an increasing rotation speed of the motor. The reference model is not limited to the illustrated curves, but the number of curves depends on the granularity of the rotational speed measurements, or a predetermined number of curves is provided, each being applicable in a respective motor rotation speed range.

Secondo una forma di realizzazione preferita, non limitativa, dell'invenzione ciascuna curva di corrente di pilotaggio modificata A, B, C presenta una velocità di variazione (pendenza) che varia in funzione della posizione operativa di obiettivo del joystick. According to a preferred, non-limiting embodiment of the invention, each modified driving current curve A, B, C has a variation speed (slope) which varies as a function of the target operating position of the joystick.

Secondo la forma di realizzazione preferita, non limitativa, le curve di corrente di pilotaggio modificata sono lineari, e presentano una pluralità di intervalli a pendenza costante, includenti almeno un primo intervallo avente una prima pendenza che è associata ad una posizione operativa di obiettivo del joystick (lungo l'asse x, nell'esempio non limitativo della figura 5) avente una distanza dalla posizione neutra inferiore ad una predeterminata soglia, ed un secondo intervallo avente una seconda pendenza associata alla posizione operativa di obiettivo del joystick (lungo l'asse x, nell'esempio non limitativo della figura 5) avente una distanza dalla posizione neutra maggiore di detta soglia predeterminata, in cui la prima pendenza è maggiore della seconda pendenza. According to the preferred, non-limiting embodiment, the modified driving current curves are linear, and have a plurality of constant slope ranges, including at least a first range having a first slope which is associated with a target operating position of the joystick. (along the x-axis, in the non-limiting example of Figure 5) having a distance from the neutral position less than a predetermined threshold, and a second interval having a second slope associated with the target operating position of the joystick (along the x-axis , in the non-limiting example of Figure 5) having a distance from the neutral position greater than said predetermined threshold, in which the first slope is greater than the second slope.

Nel funzionamento, l'unità di controllo elettronica 16 è configurata per acquisire nel tempo il segnale SJ indicativo della posizione del joystick 7 nell'area di controllo A, in particolare una posizione in una regione di pilotaggio D dell'area di controllo A esterna alla regione neutra N. L'unità di controllo elettronica è anche configurata per acquisire il segnale SE indicativo della velocità di rotazione del motore M. In operation, the electronic control unit 16 is configured to acquire over time the signal SJ indicative of the position of the joystick 7 in the control area A, in particular a position in a driving region D of the control area A outside the neutral region N. The electronic control unit is also configured to acquire the signal SE indicative of the rotation speed of the motor M.

Ricevendo il segnale SJ indicativo della posizione del joystick nel tempo l'unità di controllo elettronica acquisisce o determina l'evoluzione della prima componente yP della posizione P del joystick 7 lungo la direzione y e la seconda componente xP della posizione P del joystick 7 lungo la direzione x, ed è pertanto in grado di rilevare una corsa del joystick da una prima posizione operativa ad una seconda posizione operativa di obiettivo in cui almeno una tra la prima e la seconda componente della posizione del joystick è invertita rispetto alla posizione neutra, ossia attraversa un valore nullo, il che corrisponde ad una inversione di direzione nell'attuazione del braccio e/o dell'attrezzo. By receiving the signal SJ indicative of the position of the joystick over time, the electronic control unit acquires or determines the evolution of the first component yP of the position P of the joystick 7 along the y direction and the second component xP of the position P of the joystick 7 along the direction x, and is therefore capable of detecting a joystick stroke from a first operating position to a second target operating position in which at least one of the first and second components of the joystick position is inverted with respect to the neutral position, i.e. it crosses a null value, which corresponds to a reversal of direction in the actuation of the arm and / or the tool.

Se l'unità di controllo elettronica non rileva una corsa della posizione del joystick che determina una inversione di direzione nella attuazione del braccio e/o dell'attrezzo, l'unità di controllo elettronica applica la corrente di pilotaggio nominale alle elettrovalvole direzionali a centri aperti 18, 20 del braccio e dell'attrezzo per mezzo del segnale SDC. Altrimenti, se l'unità di controllo elettronica rileva una corsa della posizione del joystick che determina una inversione di direzione nell'attuazione del braccio e/o dell'attrezzo, l'unità di controllo elettronica applica, per mezzo del segnale SDC, una corrente di pilotaggio modificata alle elettrovalvole direzionali a centri aperti 18, 20 del braccio e dell'attrezzo secondo il modello di riferimento predeterminato memorizzato, sulla base della posizione operativa di obiettivo del joystick acquisita attraverso il segnale SJ, e della velocità di rotazione corrente del motore acquisita attraverso il segnale SE. If the electronic control unit does not detect a stroke of the joystick position which results in a direction reversal in the actuation of the arm and / or implement, the electronic control unit applies the nominal pilot current to the open center directional solenoid valves 18, 20 of the arm and implement by means of the SDC signal. Otherwise, if the electronic control unit detects a stroke of the joystick position which causes a direction reversal in the actuation of the arm and / or implement, the electronic control unit applies, by means of the SDC signal, a current modified pilot control to the open center directional solenoid valves 18, 20 of the arm and of the tool according to the memorized predetermined reference model, on the basis of the target operating position of the joystick acquired through the signal SJ, and of the current rotation speed of the acquired motor through the SE signal.

Con riferimento al funzionamento esemplificativo illustrato in figura 5, una benna è azionata da una posizione di scarico ad una posizione di richiamo muovendo il joystick da una posizione di controllo di scarico al tempo t0 ad una posizione di controllo di richiamo di obiettivo, una corrente di pilotaggio ID corrispondendo alla posizione di controllo di scarico ed una corrente di pilotaggio IRB corrispondendo alla posizione di controllo di richiamo. Una predeterminata soglia di corrente di pilotaggio è indicata con Ith e corrisponde ad una predeterminata soglia di distanza della posizione di obiettivo del joystick dalla posizione neutra. Nel caso in cui la velocità di rotazione corrente del motore sia quella al minimo, rappresentata dalla curva A, l'unità di controllo elettronica che ha rilevato una corsa della posizione del joystick che determina una inversione di direzione nella attuazione della benna applica alla elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 della benna una corrente di pilotaggio modificata che varia nel tempo secondo la pendenza della curva A, fintantoché la corrente di pilotaggio IRB corrispondente alla posizione di controllo di richiamo di obiettivo non è raggiunta al tempo t1. Se l'utilizzatore ha impostato una posizione di controllo di richiamo di obiettivo avente una relativa corrente di pilotaggio IRB' maggiore della predeterminata soglia di corrente di pilotaggio Ith, l'unità di controllo elettronica applica una corrente di pilotaggio modificata che varia nel tempo secondo la pendenza della curva A fino al tempo t2, la corrente di pilotaggio modificata variando nel tempo secondo una prima velocità da t0 a t' e secondo una seconda velocità, inferiore, da t' a t2. With reference to the exemplary operation illustrated in Figure 5, a bucket is operated from a dump position to a recall position by moving the joystick from a dump control position at time t0 to a target recall control position, a current of drive ID corresponding to the discharge control position and a driving current IRB corresponding to the recall control position. A predetermined driving current threshold is indicated with Ith and corresponds to a predetermined distance threshold of the target position of the joystick from the neutral position. In the event that the current rotation speed of the motor is the minimum speed, represented by curve A, the electronic control unit that has detected a stroke of the joystick position which determines a direction reversal in the actuation of the bucket applies to the directional solenoid valve with open centers 18 of the bucket a modified driving current which varies in time according to the slope of curve A, as long as the driving current IRB corresponding to the target recall control position is not reached at time t1. If the user has set a target recall control position having a relative driving current IRB 'greater than the predetermined driving current threshold Ith, the electronic control unit applies a modified driving current which varies in time according to the slope of curve A up to time t2, the modified driving current varying over time according to a first speed from t0 to t 'and according to a second, lower speed, from t' to t2.

In una forma di realizzazione preferita può essere considerata una pluralità di modelli di riferimento, che dipendono da differenti modalità di controllo della macchina operatrice che possono essere previsti dal produttore, quali una modalità "dolce", un modalità "moderata" ed una modalità "aggressiva". In funzione della modalità di controllo selezionata dall'utilizzatore l'unità di controllo elettronica è configurata per selezionare il corrispondente modello di riferimento. In a preferred embodiment, a plurality of reference models can be considered, which depend on different control modes of the operating machine that can be provided by the manufacturer, such as a "gentle" mode, a "moderate" mode and an "aggressive mode. ". According to the control mode selected by the user, the electronic control unit is configured to select the corresponding reference model.

Mentre la presente invenzione è stata descritta con riferimento ad un joystick configurato per essere azionato mediante un movimento in una area di controllo bidimensionale combinante l'attuazione del braccio e l'attuazione dell'attrezzo, sarà chiaro ad un tecnico del settore che una coppia di joystick o leve indipendenti, mobili lungo rispettive tracce di controllo unidimensionali separate, è compresa nell'ambito di protezione dell'invenzione come forma di realizzazione equivalente, il principio dell'invenzione essendo il medesimo. While the present invention has been described with reference to a joystick configured to be operated by movement in a two-dimensional control area combining arm actuation and implement actuation, it will be apparent to one skilled in the art that a pair of independent joysticks or levers, movable along respective separate one-dimensional control tracks, is included in the scope of the invention as an equivalent embodiment, the principle of the invention being the same.

Pertanto, in virtù della presente invenzione, il grado di apertura della elettrovalvola direzionale a centri aperti dei mezzi attuatori idraulici associati ad almeno uno tra il braccio e l'attrezzo è modulato in funzione della velocità di rotazione del motore così da ottenere una manovra dolce di inversione della direzione di detto almeno uno tra il braccio e l'attrezzo. Therefore, by virtue of the present invention, the degree of opening of the directional solenoid valve with open centers of the hydraulic actuator means associated with at least one of the arm and the tool is modulated according to the rotation speed of the engine so as to obtain a smooth maneuver of inversion of the direction of said at least one between the arm and the tool.

Le forme di realizzazione di esempio sono descritte in dettaglio sufficiente a consentire ad un esperto del settore di realizzare un sistema di controllo di una macchina operatrice predisposto per attuare il procedimento di controllo qui descritto. The exemplary embodiments are described in sufficient detail to allow a person skilled in the art to realize a control system of an operating machine designed to carry out the control method described here.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo allontanarsi dall'ambito di protezione dell'invenzione definito dalle rivendicazioni allegate. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the forms of embodiment and details of construction may be widely varied with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of protection of the invention defined by the appended claims.

Claims

CLAIMS 1. Control procedure for carrying out a reversal of the movement of at least one of an arm and an implement in an operating machine driven by a motor, in which the actuation of the arm and of the tool takes place by means of a joystick controlled by a user, a movement of the joystick in a predetermined control area according to a first preset direction causing the actuation of the arm through first hydraulic actuator means and a movement of the joystick in said control area according to a second preset direction causing the actuation of the tool through second hydraulic actuator means, wherein the first hydraulic actuator means and the second hydraulic actuator means each include a hydraulic cylinder operatively connected to the arm and to the tool respectively, and a respective first and second directional solenoid valve with open centers whose opening degree is adapted to control the flow of a working fluid to the respective hydraulic cylinder, the arm actuation speed being controlled by the degree of opening of the first directional solenoid valve with open centers by means of a driving current thereof as a function of a first component of the position of the joystick along said first direction preset in the control area, and the actuating speed of the tool being controlled by the degree of opening of the second directional solenoid valve with open centers by means of a driving current thereof as a function of a second component of the position of the joystick along said second direction preset in the control area, the method control including the operations of: a) acquiring a signal or data indicative of a position of the joystick in said control area in time; b) acquiring a signal or data indicative of a current rotational speed of the motor; c) determining that a direction reversal maneuver is required when a joystick stroke from a first operating position to a second operating position includes the reversal of at least one of the first and second components of the joystick position relative to the neutral position; And d) when a direction reversal maneuver is required, apply a modified driving current to at least one of the first and second open center directional solenoid valves, respectively, on the basis of a predetermined reference model of the modified driving current, indicative of a nominal relationship between the speed of rotation of the motor and the evolution over time of the driving current of the respective first and second directional solenoid valve with open centers.

2. Control method according to claim 1, wherein said predetermined reference model is an analytical relationship between, or a map of numerical values in one-to-one correspondence of, the rotation speed of the motor and the evolution over time of the driving current of the respective first and second directional solenoid valve with open centers.

Control method according to any one of the preceding claims, wherein said reference model includes a plurality of driving current curves modified as a function of the rotation speed of the motor.

Control method according to claim 3, wherein said reference model includes a first set of driving current curves modified as a function of the rotation speed of the motor to effect a reversal of the movement of an arm and a second set of curves of driving current modified as a function of the rotation speed of the motor to effect a reversal of the movement of a tool.

Control method according to any one of the preceding claims, wherein each modified driving current curve has a slope which varies as a function of the target operating position of the joystick.

The control method according to claim 5, wherein each modified driving current curve is a linear curve.

The control method of claim 6, wherein each modified drive current curve has a plurality of constant slope intervals, which include at least a first interval having a first slope associated with a target operating position of the joystick which has a distance from the neutral position less than a predetermined threshold or a modified driving current less than a predetermined driving current threshold, and a second interval having a second slope associated with a target operating position of the joystick which has a distance from the neutral position higher than a predetermined threshold or a modified driving current greater than a predetermined driving current threshold, in which the first slope is greater than the second slope.

Control method according to any one of the preceding claims, wherein said predetermined reference model is one of a plurality of predetermined reference models associated with different control modes of the operating machine.

9. Control system for carrying out an inversion of the movement of at least one of an arm and an implement in an operating machine driven by a motor, comprising: - first input means adapted to receive at least one signal indicative of a position in a control area of a joystick controlled by a user for actuating the arm and the tool; - second input means adapted to receive at least one signal indicative of the rotation speed of the motor; - output means adapted to emit at least a first signal indicative of a driving current intended to control a degree of opening of at least one between a first and a second directional solenoid valve with open centers of respective first and second hydraulic actuator means of said arm and said tool, respectively; And - memory means suitable for storing a predetermined reference model of a modified driving current, indicative of a nominal relationship between the rotation speed of the motor and the evolution over time of the driving current of the respective first and second directional solenoid valve at centers open; the system being arranged to carry out a control method according to any one of claims 1 to 8.

10. Operating machine, in particular a compact wheel loader, comprising - an engine for the propulsion of the operating machine; - an arm and a tool connected to the arm; - a joystick operatively controlled by a user for actuating the arm and the tool, the joystick being movable in a predetermined control area according to a first preset direction for actuating the arm and in a second preset direction for actuating the implement; - first hydraulic actuator means for actuating the arm and second hydraulic actuator means for actuating the tool, in which the first hydraulic actuator means and the second hydraulic actuator means each include a hydraulic cylinder operatively connected to the arm and to the tool, respectively, and a respective first and second directional solenoid valve with open centers whose opening degree is adapted to control the flow of a working fluid fed by pumping means to the respective hydraulic cylinder, the pumping means being operated by the motor of the operating machine, wherein the degree of opening of said first and second open center directional solenoid valves is operatively controlled by means of a respective driving current; And - a control system for carrying out a reversal of the movement of at least one of the arm and the tool, according to claim 9.