IT201900005248A1

IT201900005248A1 - Control method for carrying out a back-to-excavation movement of an implement in an operating machine, corresponding control system and operating machine comprising such control system

Info

Publication number: IT201900005248A1
Application number: IT102019000005248A
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: EP3719217B1; EP3719217A1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento di controllo per l'attuazione di un movimento di ritorno in posizione di scavo di 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 method for carrying out a movement of a tool back to the excavation position 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 un movimento di ritorno in posizione di scavo di un attrezzo, quale una benna, 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 a return movement to the excavation position of an implement, such as a bucket, 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 parziale della macchina operatrice 1, riferito solo al controllo del movimento della benna, la benna 2 è azionata da un circuito di controllo idraulico 10 comprendente un attuatore idraulico 12 che è controllato da una unità di controllo elettronica 16 attraverso una elettrovalvola 18 secondo la posizione del joystick 7 controllato dall'utilizzatore. As can be seen in Figure 2, which shows a partial control scheme of the operating machine 1, referred only to the control of the movement of the bucket, the bucket 2 is operated by a hydraulic control circuit 10 comprising a hydraulic actuator 12 which is controlled by a electronic control unit 16 through a solenoid valve 18 according to the position of the joystick 7 controlled by the user.

Il braccio ed ulteriori accessori possono essere azionati in parallelo alla benna attraverso rispettivi attuatori idraulici (non mostrati), i quali sono controllati dall'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. The arm and further accessories can be operated in parallel to the bucket through respective hydraulic actuators (not shown), which are controlled by the electronic control unit 16 through respective solenoid valves in a similar way, for example by means of buttons incorporated in the joystick or second 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, l'attuatore idraulico comprende un cilindro idraulico operativamente collegato alla benna, che impiega la potenza idraulica di un fluido di lavoro per facilitare le operazioni meccaniche, il fluido di lavoro essendo controllato per mezzo di una elettrovalvola direzionale a centri aperti 18. Poiché è quasi impossibile comprimere i liquidi, un attuatore idraulico può esercitare una grande forza. La velocità di attuazione della benna è controllata dal grado di apertura dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 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, the hydraulic actuator comprises a hydraulic cylinder operatively connected to the bucket, which employs the hydraulic power of a working fluid to facilitate mechanical operations, the working fluid being controlled by means of an open center directional solenoid valve 18. Since it is almost impossible to compress liquids, a hydraulic actuator can exert great force. The actuation speed of the bucket is controlled by the degree of opening of the open center directional solenoid valve 18 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 la benna 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 della benna 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 la benna. 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 la benna. The hydraulic flow rate of the working fluid required to operate the bucket is produced by a fixed displacement hydraulic pump P connected to a fluid tank T and driven by an internal combustion engine or by 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 movement speed of the bucket at a predetermined position of the joystick depends on the rotation speed of the motor. For example, when the engine works at a high rotation speed, a minimum movement of the joystick by the user is required to start moving the bucket. Conversely, when the engine is working at low engine speeds, or at idle, a large movement of the joystick by the user is required to start moving the 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 della benna. 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 bucket. 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 la benna 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 bucket 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, 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 la benna è inclinata verso una posizione di scarico, e quando il joystick è movimentato a sinistra dall'origine O secondo la direzione x la benna è inclinata verso una posizione di richiamo. For example, according to the orientation shown in figure 3, 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 Or according to the y direction the arm is raised off the ground. Furthermore, when the joystick is moved to the right from the origin O according to the x direction the 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 bucket is tilted towards a position recall.

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.

Generalmente, dopo una operazione di scarico è desiderabile riportare la benna in una posizione di scavo, dove essa è allineata in piano rispetto al terreno. In macchine caricatrici standard con valvola a centri aperti, sono disponibili ad un utilizzatore mezzi di controllo separati, quali ad esempio un pulsante, per azionare automaticamente una attuazione di ritorno in posizione di scavo della benna. Un interruttore sensore di prossimità è predisposto per rilevare una posizione di scavo della benna, ossia una posizione di inclinazione di riferimento della benna in cui essa è allineata orizzontalmente sul terreno o inclinata ad un predeterminato angolo di soglia rispetto al terreno. Generally, after an unloading operation it is desirable to return the bucket to a dig position, where it is aligned level with the ground. In standard loading machines with open center valve, separate control means are available to a user, such as for example a button, for automatically activating a return actuation of the bucket to the excavation position. A proximity sensor switch is arranged to detect a bucket dig position, i.e. a reference tilt position of the bucket in which it is horizontally aligned on the ground or inclined at a predetermined threshold angle with respect to the ground.

Svantaggiosamente, non è possibile raggiungere la corretta posizione di inclinazione di obiettivo ad ogni velocità di rotazione del motore poiché quest'ultima influenza la portata idraulica del fluido di lavoro per l'azionamento dell'attuatore idraulico della benna, risultando in una velocità di inclinazione differente della benna quando essa raggiunge la posizione rilevata dal sensore di prossimità. Una differente velocità di inclinazione della benna quando essa raggiunge la posizione di scavo determina una inclinazione residua della benna a causa della sua inerzia, e questa inclinazione residua può variare, ad esempio da 3° a 8° rispetto alla posizione orizzontale, rispettivamente in funzione di una velocità di rotazione del motore. Disadvantageously, it is not possible to reach the correct target tilt position at each engine rotation speed since the latter influences the hydraulic flow rate of the working fluid to drive the bucket hydraulic actuator, resulting in a different tilt speed bucket when it reaches the position detected by the proximity sensor. A different tilting speed of the bucket when it reaches the digging position causes a residual tilt of the bucket due to its inertia, and this residual tilt can vary, for example from 3 ° to 8 ° with respect to the horizontal position, respectively as a function of a speed of rotation of the motor.

Al fine di superare questo inconveniente, è noto prevedere un sensore di posizione continua, che è tuttavia una soluzione costosa. In order to overcome this drawback, it is known to provide a continuous position sensor, which is however an expensive solution.

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 precisione di una funzionalità di ritorno in posizione di scavo, in particolare per una qualsiasi velocità di rotazione del motore della macchina. 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 accuracy of a return-to-excavation functionality, in particular for any rotation speed of the engine of the machine.

Secondo l'invenzione, questo scopo è raggiunto attraverso un procedimento di controllo per l'attuazione di un movimento di ritorno in posizione di scavo di un attrezzo, quale una benna, in una macchina operatrice, avente le caratteristiche rivendicate nella rivendicazione 1. According to the invention, this object is achieved by means of a control method for carrying out a return movement to the digging position of a tool, such as a bucket, 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 anch'esso 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 also 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 un movimento di ritorno in posizione di scavo di un attrezzo, quale una benna, in una macchina operatrice, nonché una macchina operatrice, come rivendicato. Further objects of the invention are a control system for the actuation of a return movement to the digging position of an implement, such as a bucket, in an operating machine, as well as an operating machine, as claimed.

In sintesi, è descritta una strategia di attuazione di ritorno in posizione di scavo di un attrezzo, quale una benna, di una macchina operatrice, secondo la quale, sulla base di una informazione di richiesta di ritorno in posizione di scavo da parte di un utilizzatore - che può essere acquisita come segnale elettronico emesso da un pulsante 8 associato al joystick, della posizione del joystick - che può essere acquisita come segnale elettronico emesso da un sensore di posizione associato al joystick, del raggiungimento di una predeterminata posizione di inclinazione di riferimento della benna in cui essa è allineata orizzontalmente sul terreno o inclinata ad un predeterminato angolo di soglia rispetto al terreno - che può essere acquisita come segnale elettronico emesso da un sensore di prossimità associato all'attrezzo, 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 attuando una manovra di ritorno in posizione di scavo dell'attrezzo e, in caso affermativo, modulando la corrente di pilotaggio dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti dei mezzi attuatori idraulici associati all'attrezzo, in funzione della velocità di rotazione del motore. La modulazione della corrente di pilotaggio comprende la variazione dell'ampiezza della corrente di pilotaggio secondo una relazione di proporzionalità inversa con la velocità di rotazione del motore nonché impostando la corrente di pilotaggio a zero quando è raggiunta una predeterminata posizione di inclinazione di riferimento della benna. In summary, a strategy for activating the return to excavation position of an implement, such as a bucket, of an operating machine is described, according to which, on the basis of a request for return to excavation position by a user - which can be acquired as an electronic signal emitted by a button 8 associated with the joystick, of the position of the joystick - which can be acquired as an electronic signal emitted by a position sensor associated with the joystick, upon reaching a predetermined reference tilt position of the bucket in which it is aligned horizontally on the ground or inclined at a predetermined threshold angle with respect to the ground - which can be acquired as an electronic signal emitted by a proximity sensor associated with the implement, and relative to the current rotation speed of the engine - which can be acquired as an electronic signal emitted on a machine CAN network - the implementation is co controlled by recognizing if the user is carrying out a maneuver to return the tool to the digging position and, if so, by modulating the driving current of the directional solenoid valve with open centers of the hydraulic actuator means associated with the tool, as a function of the speed of engine rotation. The modulation of the driving current comprises varying the amplitude of the driving current according to an inverse proportionality relationship with the rotation speed of the motor as well as setting the driving current to zero when a predetermined reference tilt position of the bucket is reached.

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 esemplificativo di una macchina operatrice secondo la tecnica nota; Figure 2 shows an exemplary control scheme of an operating machine according to the known art;

- la figura 3 mostra un joystick esemplificativo di una macchina operatrice secondo la tecnica nota; e Figure 3 shows an exemplary joystick of an operating machine according to the known art; And

- la figura 4 mostra uno schema di controllo di una macchina operatrice secondo l'invenzione. Figure 4 shows a control diagram of an operating machine according to the invention.

Descrizione dettagliata 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 un movimento di ritorno in posizione di scavo di un attrezzo, come una benna, 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 return movement to the digging position of an implement, such as a bucket, 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 dell'attrezzo 2 avviene attraverso il joystick 7 controllato da un utilizzatore, il cui movimento nell'area di controllo A secondo la direzione x determina l'attuazione dell'attrezzo 2 attraverso i mezzi attuatori idraulici 12. Una manovra di ritorno in posizione di scavo è innescata da un pulsante 14 associato al joystick se un commutatore di abilitazione del ritorno in posizione di scavo (non mostrato) è impostato su ON ed il joystick è movimentato verso sinistra lungo l'asse x. As described above and with a further reference to Figure 3, the actuation of the tool 2 takes place through the joystick 7 controlled by a user, whose movement in the control area A in the direction x determines the actuation of the tool 2 through the hydraulic actuator means 12. A return to dig position maneuver is triggered by a button 14 associated with the joystick if a return to dig position enable switch (not shown) is set to ON and the joystick is moved to the left along the x axis.

I mezzi attuatori idraulici 12 includono un cilindro idraulico operativamente collegato rispettivamente all'attrezzo 2, e una rispettiva elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 il cui grado di apertura è atto controllare il flusso di un fluido di lavoro verso il cilindro idraulico. La velocità di attuazione dell'attrezzo 2 è controllata dal grado di apertura della elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 per mezzo della sua corrente di pilotaggio la cui intensità è generalmente una funzione della posizione del joystick 7 lungo la direzione x nell'area di controllo A. Durante una manovra di ritorno in posizione di scavo la velocità di attuazione del richiamo dell'attrezzo 2 è controllata attraverso il grado di apertura dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 impostato per mezzo di una predeterminata intensità di setpoint della corrente di pilotaggio ed è dipendente dalla velocità di rotazione del motore. The hydraulic actuator means 12 include a hydraulic cylinder operatively connected respectively to the tool 2, and a respective directional solenoid valve with open centers 18 whose opening degree is able to control the flow of a working fluid towards the hydraulic cylinder. The actuation speed of the tool 2 is controlled by the degree of opening of the open center directional solenoid valve 18 by means of its driving current, the intensity of which is generally a function of the position of the joystick 7 along the x direction in the control area A . During a maneuver to return to the digging position, the speed of actuation of the return of the tool 2 is controlled by the degree of opening of the open center directional solenoid valve 18 set by means of a predetermined intensity of the driving current setpoint and is dependent on the speed of rotation of the motor.

Un sensore di prossimità 20 è accoppiato ai mezzi attuatori idraulici 12 dell'attrezzo ed un interruttore di prossimità 22 è collegato al sensore di prossimità e configurato per commutare un segnale di prossimità binario SP da un primo valore indicativo del fatto che l'inclinazione corrente della benna è differente da una predeterminata posizione di inclinazione di riferimento della benna in cui la benna è inclinata ad un predeterminato angolo di soglia rispetto al terreno, ossia la benna è lontana da una posizione di scavo della benna, ad un secondo valore indicativo del fatto che l'inclinazione corrente della benna corrisponde alla predeterminata posizione di inclinazione di riferimento della benna in cui la benna è inclinata ad un predeterminato angolo di soglia rispetto al terreno, ossia la benna è prossima alla posizione di scavo della benna. Quando l'inclinazione della benna è lontana da una posizione di scavo della benna l'attuazione della benna è abilitata, mentre quando l'inclinazione della benna è prossima alla posizione di scavo della benna l'attuazione della benna è arrestata. A proximity sensor 20 is coupled to the hydraulic actuator means 12 of the tool and a proximity switch 22 is connected to the proximity sensor and configured to switch a binary proximity signal SP from a first value indicative of the fact that the current inclination of the bucket is different from a predetermined bucket reference tilt position in which the bucket is tilted at a predetermined threshold angle with respect to the ground, i.e. the bucket is away from a bucket dig position, to a second value indicative of the fact that the current tilt of the bucket corresponds to the predetermined reference tilt position of the bucket in which the bucket is tilted at a predetermined threshold angle with respect to the ground, i.e. the bucket is close to the excavation position of the bucket. Bucket actuation is enabled when bucket tilt is away from bucket dig position, bucket actuation is stopped when bucket tilt is close to bucket dig position.

L'unità di controllo elettronica 16 presenta primi mezzi di ingresso atti a ricevere un segnale SJ indicativo di una posizione del joystick lungo l'asse x nell'area di controllo, secondi mezzi d'ingresso atti a ricevere almeno un segnale SR indicativo di una richiesta o di un comando di ritorno in posizione di scavo, terzi mezzi di ingresso atti a ricevere un segnale SE indicativo della velocità di rotazione del motore M, e quarti mezzi di ingresso atti a ricevere il segnale di prossimità SP, nonché mezzi di uscita atti a emettere almeno un segnale SDC indicativo della corrente di pilotaggio destinata a controllare un grado di apertura dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti 18. The electronic control unit 16 has first input means adapted to receive a signal SJ indicative of a position of the joystick along the axis x in the control area, second input means adapted to receive at least one signal SR indicative of a request or of a command to return to the excavation position, third input means adapted to receive a signal SE indicative of the rotation speed of the motor M, and fourth input means adapted to receive the proximity signal SP, as well as output means adapted to emit at least one SDC signal indicative of the driving current intended to control one degree of opening of the directional solenoid valve with open centers 18.

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 modulata dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti 18, indicativo di una relazione nominale tra la corrente di pilotaggio e la velocità di rotazione del motore. Specificamente, detto modello di riferimento è una relazione analitica tra, o una mappa di valori numerici in corrispondenza biunivoca de, la corrente di pilotaggio e la velocità di rotazione del motore - corrispondente al comando di attuazione dell'attrezzo quando è attivata la funzione di ritorno in posizione di scavo dall'operatore, come descritto in precedenza. The electronic control unit also has memory means (not shown) which store at least one predetermined reference model of a modulated driving current of the open center directional solenoid valve 18, indicative of a nominal relationship between the driving current and the engine rotation speed. Specifically, said reference model is an analytical relationship between, or a map of numerical values in one-to-one correspondence with, the driving current and the rotation speed of the motor - corresponding to the actuating command of the tool when the return function is activated. in digging position by the operator, as previously described.

Nel funzionamento, l'unità elettronica di controllo 16 è configurata per acquisire il segnale SJ indicativo della posizione del joystick 7 nell'area di controllo A, in particolare la componente della posizione del joystick lungo l'asse x. L'unità elettronica di controllo 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 the signal SJ indicative of the position of the joystick 7 in the control area A, in particular the component of the position of the joystick along the x axis. The electronic control unit is also configured to acquire the SE signal indicative of the rotation speed of the motor M.

Quando è abilitata una funzionalità di ritorno in posizione di scavo, ossia un commutatore di abilitazione del ritorno in posizione di scavo (non mostrato) è impostato su ON, l'unità elettronica di controllo è atta a rilevare una manovra di ritorno in posizione di scavo in virtù della ricezione del segnale SJ indicativo di una posizione del joystick che corrisponde ad una attuazione di richiamo dell'attrezzo, ed il segnale SR indicativo di una richiesta o comando di ritorno in posizione di scavo. When a return-to-dig function is enabled, i.e. a return-to-dig position switch (not shown) is set to ON, the electronic control unit is capable of detecting a return-to-dig maneuver by virtue of the reception of the signal SJ indicative of a position of the joystick which corresponds to a recall actuation of the tool, and the signal SR indicative of a request or command to return to the digging position.

Quando l'unità elettronica di controllo determina che è richiesta una manovra di ritorno in posizione di scavo l'unità elettronica di controllo applica una corrente di pilotaggio modulata alla elettrovalvola direzionale a centri aperti 18 dell'attrezzo secondo il modello di riferimento predeterminato memorizzato per mezzo del segnale SDC, sulla base della velocità di rotazione corrente del motore acquisita attraverso il segnale SE. When the electronic control unit determines that a maneuver to return to the dig position is required, the electronic control unit applies a modulated driving current to the open center directional solenoid valve 18 of the implement according to the predetermined reference model stored by means of of the SDC signal, based on the current motor rotation speed acquired through the SE signal.

La corrente di pilotaggio modulata è applicata fintanto che il segnale di prossimità possiede un primo valore indicativo del fatto che l'inclinazione corrente della benna è differente dalla posizione di inclinazione di riferimento predeterminata della benna, ossia la benna è lontana da una posizione di scavo della benna. Quando l'unità elettronica di controllo 16 rileva che il segnale di prossimità SP possiede un secondo valore indicativo del fatto che l'inclinazione corrente della benna corrisponde alla posizione di inclinazione di riferimento predeterminata della benna, ossia la benna è prossima alla posizione di scavo della benna, l'unità elettronica di controllo 16 imposta la corrente di pilotaggio modulata a zero. The modulated drive current is applied as long as the proximity signal has a first value indicative that the current bucket tilt is different from the bucket's predetermined reference tilt position, i.e. the bucket is away from a bucket dig position. bucket. When the electronic control unit 16 detects that the proximity signal SP has a second value indicative of the fact that the current tilt of the bucket corresponds to the predetermined reference tilt position of the bucket, i.e. the bucket is close to the excavation position of the bucket bucket, the electronic control unit 16 sets the modulated driving current to zero.

Vantaggiosamente, la posizione di inclinazione di riferimento predeterminata della benna rilevata dal sensore di prossimità è impostata ad una velocità di rotazione di riferimento del motore, quale ad esempio una velocità di rotazione minima di riferimento del motore (regime di minimo) e ad una predeterminata corrente di pilotaggio nominale di ritorno in posizione di scavo dell'elettrovalvola a centri aperti 18, corrispondente ad una predeterminata portata idraulica del fluido di lavoro, per cui la posizione di scavo della benna orizzontale rispetto sul terreno è raggiunta in virtù del ritardo noto di attuazione idraulica e dell'inerzia della benna. Di conseguenza, il modello di riferimento è calcolato come modulazione della corrente di pilotaggio tale da mantenere la portata idraulica del fluido di lavoro costante quando la velocità di rotazione del motore varia. Advantageously, the predetermined reference tilt position of the bucket detected by the proximity sensor is set at a reference engine rotation speed, such as for example a minimum reference engine rotation speed (idle speed) and at a predetermined current. nominal pilot return to excavation position of the open center solenoid valve 18, corresponding to a predetermined hydraulic flow rate of the working fluid, so that the excavation position of the bucket horizontal with respect to the ground is reached by virtue of the known delay in hydraulic actuation and bucket inertia. Consequently, the reference model is calculated as modulation of the driving current such as to keep the hydraulic flow rate of the working fluid constant when the rotation speed of the motor varies.

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 dell'elettrovalvola direzionale a centri aperti dei mezzi attuatori idraulici associati all'attrezzo è modulato in funzione della velocità di rotazione del motore così da mitigare l'effetto di tale velocità in una manovra di ritorno in posizione di scavo per azionare l'attrezzo, quale una benna, in una posizione di scavo della benna in cui essa è allineata orizzontalmente sul terreno. 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 the tool is modulated as a function of the rotation speed of the engine so as to mitigate the effect of this speed in a maneuver of return to dig position to operate the implement, such as a bucket, into a bucket dig position where it is aligned horizontally on the ground.

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 back-to-dig movement of an implement in an engine driven machine, in which the actuation 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 preset direction causing the actuation of the tool through hydraulic actuator means, in which the actuator means hydraulic cylinders include a hydraulic cylinder operatively connected to the tool, and an open center directional solenoid valve whose degree of opening is adapted to control the flow of a working fluid towards the hydraulic cylinder, the speed of actuation of the tool being controlled by the degree of opening of the directional solenoid valve with open centers by means of its driving current, the control procedure including the operations of: a) determine if a return to excavation maneuver is required; b) acquiring a signal or data indicative of a current rotational speed of the motor; c) when a maneuver to return to the dig position is required, apply a modulated pilot current of the directional solenoid valve at open centers, based on a predetermined reference model indicative of a nominal relationship between the pilot current of the directional solenoid valve at open centers and the speed of rotation of the motor; And d) setting the modulated driving current to zero when a predetermined tool reference tilt position is reached.

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 driving current of the open center directional solenoid valve and the rotation speed of the engine.

A control method according to claim 1 or 2, wherein said implement reference tilt position is a position in which the implement is horizontally aligned on the ground or tilted at a predetermined threshold angle with respect to the ground.

A control method according to any one of the preceding claims, wherein determining that a return-to-dig maneuver is required includes detecting that a return-to-dig button associated with the joystick is actuated and detecting a predetermined position of the joystick in said preset direction.

The control method according to claim 4, wherein said predetermined position of the joystick in said preset direction is a position of the joystick indicative of a recall actuation of the tool.

Control method according to any one of the preceding claims, wherein the predetermined reference tilt position of the tool is set at a reference rotation speed of the motor and at a predetermined nominal driving current of the open center solenoid valve, and the reference model is calculated to provide a modulated driving current as a function of the engine rotation speed in such a way as to ensure that a predetermined hydraulic flow rate of the working fluid to the hydraulic actuator means of the tool corresponds to the hydraulic flow rate that would be obtained at the reference speed of rotation of the motor and at the predetermined nominal driving current.

7. Control system for carrying out a back-to-dig movement of an implement in an engine driven machine, comprising: - first input means adapted to receive a request for a maneuver to return to the excavation position; - second input means adapted to receive a signal indicative of the rotation speed of the motor; - third input means adapted to receive a signal correlated to the current inclination position of the tool; - output means adapted to emit a signal indicative of a modulated driving current intended to control a degree of opening of the directional solenoid valve with open centers of the hydraulic actuator means of said tool; And - memory means adapted to store a predetermined reference model of a modulated driving current, indicative of a nominal relationship between the driving current of the open center directional solenoid valve and the rotation speed of the motor; the system being arranged to carry out a control method according to any one of claims 1 to 6.

8. Operating machine, in particular a compact wheel loader, comprising: - an engine for the propulsion of the operating machine; - a tool; - a joystick operatively controlled by a user for actuating the tool, the joystick being movable in a predetermined control area according to a predetermined direction for actuating the tool; - hydraulic actuator means for actuating the tool, including a hydraulic cylinder operatively connected to the tool, and an open center directional solenoid valve whose degree of opening is adapted to control the flow of a working fluid fed by pumping means to the cylinder hydraulic, the pumping means being driven by the motor of the operating machine, in which the degree of opening of said open center directional solenoid valve is operatively controlled by means of a driving current thereof; And - a control system for carrying out a return movement of the tool to the excavation position, according to claim 7.