• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Arbeitsmaschinenarms (102) mit einer Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118), die betriebsmäßig mit dem Arbeitsmaschinenarm (102) in Eingriff sind, wird offenbart. Das Verfahren weist auf, ein Signal von einer Eingabevorrichtung (202) aufzunehmen, um die Position des Arbeitsmaschinenarms (102) zu verändern, und um eine Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118) zu bestimmen. Die Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118) wird verändert, um die Veränderung der Position des Arbeismaschinenarms (102) zu bewirken. Die Veränderungen der Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118) werden, basierend auf einer vorgewählten Priorität der Bewegung, in Reihenfolge gebracht. Ein System zur Steuerung der Bewegung eines Arbeitsmachinenarms (102) mit einer Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118), die betriebsmäßig mit dem Arbeitsmaschinenarm (102) in Eingriff sind, wird auch offenbart.
    公开号:DE102004031095A1
    申请号:DE200410031095
    申请日:2004-06-28
    公开日:2005-03-17
    发明作者:Jeffrey S. Morton Alig；Roger D. Pekin Koch；Rob L. Marquette Heights Lohnes；Robert J. Dunlap Price
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:E02F9-22
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur automatischenSteuerung der Bewegung eines Arms an einer Arbeitsmaschine.
    [0002] Arbeitsmaschinensind oft mit einem Arbeitsmaschinenarm ausgerüstet, der irgendeine Anzahl vonAufgaben ausführenkann. Beispielsweise kann eine Arbeitsmaschine, wie beispielsweiseein Baggerlader oder ein Bagger einen Grab-Arbeitsmaschinenarm aufweisen.Genauso kann eine Arbeitsmaschine, wie beispielsweise ein Gabelstapleroder eine Teleskop-Materialhandhabungsmaschine einen Arbeitsmaschinenarmaufweisen, um Objekte anzuheben und zu tragen. Andere ArbeitsmaschinenkönnenArbeitsmaschinenarme aufweisen, die geeignet sind, Schwingungsverdichteroder andere Maschinen zu tragen.
    [0003] Weildie Steuerung eines Arbeitsmaschinenarms oft ein komplexer Prozessist, kann ein unerfahrener Bediener Schwierigkeiten haben, ein Element desArbeitsmaschinenarms entlang eines erwünschten Pfades zu bewegen,wie beispielsweise des Arbeitswerkzeuges. Um die erforderliche Koordination zuvereinfachen, um dies zu erreichen, sind einige Arbeitsmaschinenmit einer einzigen Eingabevorrichtung versehen, die die Bewegungvon allen Komponenten des Arbeitsmaschinenarms steuert. Die Anwendungeiner einzigen Eingabevorrichtung kann den Betrieb des Arbeitsmaschinenarmsvereinfachen und die Ermüdungdes Bedieners verringern.
    [0004] DasUS-Patent 6 374 153 von Brandt und anderen offenbart eine Vorrichtungund ein Verfahren zum Vorsehen einer koordinierten Steuerung einer Teleskop-Materialhandhabungsmaschine.Oft wird eine Materialhandhabungsmaschine bzw. ein Gabelstaplerverwendet, um eine Palette in einer vertikalen Richtung anzuheben.Die Koordinierungsvorrichtung des '153-Patentesermöglichtes einem Bediener, leichter den Arm der Materialhandhabungsmaschine zusteuern, so dass er sich entlang des vertikalen Pfades bewegt, undzwar durch gleichzeitige Veränderungvon sowohl der Längeals auch den Winkel des Auslegers. Das '153-Patent offenbart ein Steuersystem,welches einen Kompensationsfehler berechnet, der sich entwickelnkann, wenn ein Hydraulikzylinder nicht den notwendigen Strömungsmittelfluss aufgrundder Anforderung des Flusses vom anderen Zylinder aufnehmen kann.
    [0005] Manchmalkann es wünschenswertsein, unterschiedliche Komponenten des Arbeitsmaschinenarms in einerReihenfolge mit Prioritätzu bewegen, die an die Notwendigkeiten eines speziellen Arbeitsbereichesangepasst werden kann. Wenn beispielsweise ein Arbeitsmaschinenarmverwendet wird, um in einem Bereich benachbart zu einer stehenden Strukturzu graben, muss eine Schaufel an dem Arbeitsmaschinenarm ausgefahrenwerden, so dass die Schaufelkante sich der Wand vor dem Hinterteil derSchaufeln nähert.In einem anderen Beispiel kann die Lebensdauer einer speziellenteuren Komponente des Arbeitsmaschinenarms verlängert werden, indem man sienur verwendet, falls nötig.Die gegenwärtigenArbeitsmaschinen mit Systemen zur koordinierten Bewegung sehen keinePrioritätfür die Bewegungder unterschiedlichen Komponenten des Arbeitsmaschinenarms vor.
    [0006] Dievorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, einen oder mehrere derNachteile des Standes der Technik zu überwinden.
    [0007] Gemäß einesAspektes wird ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Arbeitsmaschinenarmsmit einer Reihe von Hydraulikzylindern offenbart, die betriebsmässig mitdem Arbeitsmaschinenarm in Eingriff sind. Das Verfahren weist dieAufnahme eines Signals von einer Eingabevorrichtung auf, um diePosition des Arbeitsmaschinenarms zu verändern und eine Ausfahr positionvon einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern zu bestimmendie Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindernwird basierend auf einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung angewiesen.
    [0008] Gemäß einesweiteren Aspektes wird ein System zur Steuerung der Bewegung einesArbeitsmaschinenarms mit einer Reihe von Hydraulikzylindern offenbart,die betriebsmässigmit dem Arbeitsmaschinenarm in Eingriff sind. Das System weist eineEingabevorrichtung auf, die betreibbar ist, ein Signal zur Veränderungder Position des Arbeitsmaschinenarms zu erzeugen, und mindestenseinen Sensor, der mit einem oder mehreren der Serie von Hydraulikzylindernassoziiert ist, um eine Ausfahrposition von einem oder mehrerender Reihe von Hydraulikzylindern zu bestimmen. Ein Steuermodul ist geeignet,das Signal von der Eingabevorrichtung aufzunehmen und die Ausfahrbewegungvon einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern zu verändern, umdie Veränderungder Position der Arbeitsmaschine zu beeinflussen. Die Veränderungen derAusfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindernwird basierend auf einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung angewiesen.
    [0009] 1 ist eine diagrammartigeDarstellung eines Teils einer Arbeitsmaschine, die zur Anwendungmit der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
    [0010] 2 ist ein Blockdiagramm,welches eine beispielhafte Steuervorrichtung zum Betrieb eines Arbeitsmaschinenarmsveranschaulicht.
    [0011] 3 ist ein Flussdiagramm,welches ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung eines Arbeitsmaschinenarmsunter Verwendung einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung zeigt.
    [0012] 4 ist ein Flussdiagramm,welches ein beispielhaftes Verfahren zum Ausfahren eines Arbeitsmaschinenarmsunter Verwen dung einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung zeigt.
    [0013] 5 ist ein Flussdiagramm,welches ein beispielhaftes Verfahren zum Zurückziehen eines Arbeitsmaschinenarmsunter Verwendung einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung zeigt.
    [0014] In 1 ist eine Arbeitsmaschine 100 ineiner relevanten Position als Baggerlader gezeigt, die für eine große Vielzahlvon Erdbewegungsanwendungen und Bauanwendungen verwendet werden kann.Obwohl die Arbeitsmaschine 100 als ein Baggerlader gezeigtist, sei bemerkt, dass andere Bauarten von Arbeitsmaschinen 100 mitmehreren Verbindungen, beispielsweise Bagger, (Front-)Schaufellader,Materialhandhabungsmaschinen bzw. Gabelstapler usw., mit Ausführungsbeispielendes offenbarten Systems verwendet werden können.
    [0015] DieArbeitsmaschine 100 weist einen Arbeitsmaschinenarm 102 miteinem Ausleger 104, mit einem Vorderausleger 106,mit einem ausfahrbaren Vorderausleger (E-Vorderausleger, E = Extendable) 108 undeinem Arbeitswerkzeug 110 auf, die alle steuerbar an derArbeitsmaschine 100 angebracht sind. Ein Auslegerzylinder 112 erstrecktsich von dem Ausleger 104 zu einem Körper der Arbeitsmaschine 100 undist geeignet, den Ausleger 104 mit Bezug auf dem Körper derArbeitsmaschine 100 schwenkbar zu bewegen. Ein Vorderauslegerzylinder 114 erstreckt sichzwischen dem Vorderausleger 106 und dem Ausleger 104 undist geeignet, den Vorderausleger 106 mit Bezug zum Ausleger 104 zubewegen.
    [0016] EinE-Vorderauslegerzylinder 116 erstreckt sich zwischen demVorderausleger 106 und dem E-Vorderausleger bzw. ausfahrbarenVorderausleger 108. Der E-Vorderausleger 108 undder E-Vorderauslegerzylinder 116 sind innerhalb des Vorderauslegers 106 enthalten,so dass der E-Vorderausleger 108 steuerbar relativ zumVorderausleger 106 gleitet, d. h. ausfährt und einfährt. DasArbeitswerkzeug 110 ist schwenkbar mit dem E-Vorderausleger 108 verbundenund wird durch einen Arbeitswerkzeugzylinder 118 bewegt,der sich von dem E-Vorderausleger 108 zum Arbeitswerkzeug 110 erstreckt.
    [0017] Hydraulikzylinderventile,die in 2 gezeigt sind,könnendas Ausfahren und das Einfahren der Hydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 steuern.Ein Auslegerventil 208 kann mit dem Auslegerzylinder 112 assoziiertsein, ein Vorderauslegerventil 210 kann mit dem Vorderauslegerzylinder 114 assoziiert sein,einen E-Vorderauslegerventil 212 kann mit dem E-Vorderauslegerzylinder 116 assoziiertsein, und ein Arbeitswerkzeugventil 214 kann mit dem Arbeitswerkzeugzylinder 118 assoziiertsein. Die Position der Ventile 208, 210, 212, 214 kanngesteuert werden, um den Fluss des hydraulischen Strömungsmittelszu koordinieren, um dadurch die Rate und Richtung der Bewegung desassoziierten Hydraulikzylinders 112, 114, 116, 118 zusteuern. Es sei bemerkt, dass der Ausdruck "Ausfahrposition" sowohl das Ausmaß des Ausfahrens als auch desZurückziehens derHydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 darstellt.
    [0018] 2 zeigt eine Steuervorrichtung200 zum Betrieb und zur Steuerung der Bewegung der Arbeitsmaschine 102.Wie genauer unten beschrieben kann die Steuervorrichtung 200 geeignetsein, die Komponenten des Arbeitsmaschinenarms 102 in einerReihenfolge zu bewegen, die auf einer vorgewählten Priorität der Bewegungbasiert. Fürdie Zwecke dieser Anwendung bezieht sich der Ausdruck "vorgewählte Priorität der Bewegung" auf eine Hierarchieder Bewegung, wobei die relative Position von einem oder mehrerender Hydraulikzylindern 112, 114, 116, 118 nurverändertwird, nachdem ein anderer der Hydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 über eine vorbezeichnetePosition oder Größe ausgefahren oderzurückgezogenworden ist. Entsprechend stellt die vorgewählte Priorität der Bewegungeine Priorität für die Bewegungdes Auslegerzylinders 112, des Vorderauslegerzylinders 114,des E-Vorderauslegerzylinders 116 unddes Arbeitswerkzeugzylinders 118 auf. Der Zylinder mitder höherenPrioritätwird auf oder übereinen gewissen Punkt bewegt, bevor ein Zylinder mit einer geringerenPrioritätbewegt wird.
    [0019] DieSteuervorrichtung 200 weist eine Eingabevorrichtung 202 undein Steuermodul 204 auf um die Ventile 208, 210, 212, 214 zubetätigen,um die Position und die Bewegung der Hydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 andem Arbeitsmaschinenarm 102 zu steuern. Sie kann auch Verschiebungensensoren 216, 218, 220, 222 aufweisen,die mit den Hydraulikzylindern 112, 114, 116, 118 assoziiertsind und geeignet sind, deren Position zu überwachen. Eine Betriebszustandsauswahlvorrichtung 224 kannauch mit dem Steuermodul 204 assoziiert sein.
    [0020] DieEingabevorrichtung 202 könnte ein Joystick bzw. Steuerhebel,eine Tastatur, ein Hebel oder eine andere Eingabevorrichtung sein,die in der Technik bekannt ist. Geeignet zur Erzeugung eines Soll-Bewegungssignalsnimmt die Eingabevorrichtung 202 eine Eingabe von einemBediener auf und sendet sie an das Steuermodul 204. Indem gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung 200 eineeinzige Eingabevorrichtung auf, um den Betrieb des Auslegerzylinders 112, desVorderauslegerzylinders 114, des E-Vorderauslegerzylinders 116 unddes Arbeitswerkzeugzylinders 118 zu steuern. Jedoch können andereEingabevorrichtungen verwendet werden, um den Betrieb von einemoder mehreren der Zylinder unabhängigvon der Eingabevorrichtung 202 und der vorgewählten Priorität der Bewegungzu steuern.
    [0021] Beispielsweisesteuert in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Eingabevorrichtung 202 nurdie Bewegung des Vorderauslegerzylinders 114, des E-Vorderauslegerzylinders 116 unddes Arbeitswerkzeugzylinders 118. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispielwird der Auslegerzylinder 112 durch eine getrennte Eingabevorrichtungfür dieunabhängigeSteuerung des Auslegers 104 gesteuert. Entsprechend sindin diesem Ausführungsbeispiel nurder Vorderauslegerzylinder 114, der E-Vorderauslegerzylinder 116 undder Arbeitswerkzeugzylinder 118 der vorgewählten Priorität der Bewegungunterworfen.
    [0022] DasSteuermodul 204 kann einen Prozessor 205 und eineSpeichervorrich tung 206 aufweisen. Die Speichervorrichtung 206 kanneine oder mehrere Steuerroutinen oder priorisierte Betriebszustände speichern,die Software-Programmesein könnten, umden Arbeitsmaschinenarm 102 basierend auf der vorgewählten Priorität der Bewegungzu steuern. Der Prozessor nimmt das Eingangssignal von der Eingabevorrichtung 202 aufund führtdie Routinen oder priorisierten Betriebszustände aus, um ein Befehlssignalzu erzeugen und zu liefern, um die Hydraulikzylinderventile 208, 210, 212, 214 zubetätigen,die mit den Hydraulikzylindern 112, 114, 116, 118 desArbeitsmaschinenarms 102 gemäß der vorgewählten Priorität der Bewegungassoziiert sind.
    [0023] Wiein 2 gezeigt, kann einVerschiebungssensor mit jedem Hydraulikzylinder assoziiert sein.Beispielsweise kann ein Auslegerverschiebungssensor 216 mitdem Auslegerzylinder 112 assoziiert sein, ein Vorderauslegerverschiebungssensor 218 kannmit dem Vorderauslegerzylinder 114 assoziiert sein, einE-Vorderauslegerverschiebungssensor 220 kann mit dem E-Vorderauslegerzylinder 116 assoziiertsein, und ein Arbeitswerkzeugverschiebungssensor 222 kannmit dem Arbeitswerkzeugzylinder 118 assoziiert sein. DieVerschiebungssensoren 216, 218, 220, 222 können verwendetwerden, um die Ausfahrposition der Hydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 zumessen. Die Verschiebungssensoren 216, 218, 220, 222 können inVerbindung mit dem Steuermodul 204 sein und können Signale andas Steuermodul 204 liefern, die die Zylinderausfahrpositionenanzeigen. Das Steuermodul 204 kann einen oder mehrere derVerschiebungssensoren 216, 218, 220, 222 zujeweils einem Zeitpunkt überwachen,muss sie jedoch nicht alle gleichzeitig überwachen. Das Steuermodul 204 kanndie Informationen verwenden, die von den Verschiebungssensoren 216, 218, 220, 222 aufgenommenwurden, um die Bewegung des Arbeitsmaschinenarms 102 basierendauf der vorgewähltenPrioritätder Bewegung zu priorisieren und zu ordnen.
    [0024] Indem gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung 200 mehr alseine Steuerroutine oder mehr als einen priorisierten Be triebszustandauf. Entsprechend ist eine Betriebszustandsauswahlvorrichtung 224 inVerbindung mit dem Steuermodul 204 vorgesehen. Die Betriebszustandsauswahlvorrichtung 224 isteine Eingabevorrichtung, die es einem Bediener gestattet, aus denverfügbarenBetriebszuständenzu selektieren oder auszuwählen,und könnteein Kippschalter, ein Joystick bzw. Steuerhebel, eine Drehscheibe oderirgend eine andere in der Technik bekannte Eingabevorrichtung sein.Entsprechend kann der Bediener die Priorität der Bewegung des Arbeitsmaschinenarms 102 auswählen, diedie erwünschtenErgebnisse fürden Einsatzort liefern wird.
    [0025] DieArbeitsmaschine 100 kann irgendeine Anzahl von Betriebszuständen aufweisen,und jeder Betriebszustand kann anders sein und kann auf einer spezifischenAnwendung oder Funktion der Arbeitsmaschine basieren. Beispielsweisekann ein beispielhafter Betriebszustand ein Grab-Betriebszustand sein,bei dem die ausgewähltePrioritätder Bewegung erfordert, dass der Vorderauslegerzylinder 114 undder Auslegerzylinder 112 im wesentlichen vollständig ausfahren,bevor eine Bewegung von entweder dem Arbeitswerkzeugzylinder 118 oderdem E-Vorderauslegerzylinder 116 gestattet wird. Die Priorität der Bewegungkann das Gleichzeitige ausfahren des Auslegerzylinders und des Vorderauslegerzylindersgestatten oder kann erfordern, dass sie ebenfalls in der Reihenfolgebasierend auf der Prioritätder Bewegung bewegt werden.
    [0026] AndereBetriebszuständemit einer anderen ausgewähltenPrioritätder Bewegung könnenverwendet werden, um andere erwünschteZwecke zu erreichen. Beispielsweise priorisiert in einem beispielhaftenBetriebszustand die vorgewähltePriorität derBewegung nur die Bewegung des Vorderauslegers 106. desE-Vorderauslegers 108 und des Arbeitswerkzeuges 110.In diesem beispielhaften Ausführungsbeispielgestattet die vorgewähltePriorität derBewegung die Bewegung des Arbeitswerkzeugzylinders 118 nur,nachdem der Vorderauslegerzylinder 114 über einen festgelegten Punktausgefahren oder zurückgezogenist und der E-Vorderauslegerzylinder 116 kann nur bewegtwerden, nachdem der Arbeitswerkzeugzylinder 118 über einenfestge legten Punkt hinaus ausgefahren oder zurückgezogen ist. In diesem beispielhaftenBetriebszustand kann die Ausfahrbewegung und Steuerung des Auslegers 104 unabhängig vonder vorgewähltenPrioritätder Bewegung und außerhalbdavon ausgeführtwerden. Beispielsweise könnendie Steuerung und der Betrieb des Auslegers 104 getrenntdurch eine Eingabevorrichtung speziell für den Ausleger 104 gesteuertwerden, wie beispielsweise durch einen Ausleger-Joystick.
    [0027] Ineinem weiteren beispielhaften Betriebszustand werden nur der Vorderauslegerzylinder 114 undder Arbeitswerkzeugzylinder 118 durch die vorgewählte Priorität der Bewegunggesteuert. Entsprechend gestattet die vorgewählte Priorität der Bewegungeine Bewegung des Arbeitswerkzeugzylinders 118 nur, nachdemder Vorderauslegerzylinder 114 über einen festgelegten Punktausgefahren oder zurückgezogenist. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel können dieBewegung des E-Vorderauslegerzylinders 116 und die Bewegungdes Auslegerzylinders 112 unabhängig gesteuert werden, beispielsweisedurch einen getrennten Ausleger-Joystick und einen getrennten E-Vorderausleger-Joystick.
    [0028] Innoch einem weiteren beispielhaften Betriebszustand steuert die vorgewählte Priorität der Bewegungnur den Vorderauslegerzylinder 114 und den E-Vorderauslegerzylinder 116.Entsprechend kann die vorgewähltePrioritätder Bewegung eine Bewegung des E-Vorderauslegerzylinders 116 nur gestatten,nachdem der Vorderauslegerzylinder 114 über einen festgelegten Punktausgefahren oder zurückgezogenwurde. In diesem beispielhaften Betriebszustand können derAuslegerzylinder 112 und der Arbeitswerkzeugzylinder 118 unabhängig gesteuertwerden und nicht basierend auf der Priorität der Bewegung. In einem beispielhaftenBetriebszustand kann die vorgewähltePrioritätder Bewegung währenddes zurückziehensdes Arbeitsmaschinenarms 102 umgekehrt zu der vorgewählten Priorität während desausfahrens des Arbeitsmaschinenarms 102 sein oder auchnicht. Andere Betriebszustände wären demFachmann offensichtlich.
    [0029] Essei bemerkt, dass irgendein Betriebszustand angepasst werden kann,so dass er ein optionales Übergangsmerkmalaufweist, um sanft die Bewegung von einem Hydraulikzylinder zumnächsten Hydraulikzylinder übergehenzu lassen. Dieses Übergangsmerkmalkann verwendet werden, um die Geschwindigkeit von einem Hydraulikzylinderzu verlangsamen oder rampenförmigherunterlaufen zu lassen, wenn er über die vorbestimmte Positionausgefahren oder zurückgezogenwird, währendgleichzeitig die Geschwindigkeit des nächsten Hydraulikzylinders rampenförmig aufwärts bewegtwird. Wenn man dies tut, sieht dies einen sanften Übergangzwischen den Hydraulikzylindern vor, wenn der Arbeitsmaschinenarmbetätigtwird.
    [0030] 3 ist ein Blockdiagramm 300,welches Schritte zur Bewegung des Arbeitsmaschinenarms 102 zeigt,und zwar basierend auf der vorgewählten Priorität der Bewegung.Das Flussdiagramm 300 beginnt bei einem Startschritt 302.Bei einem Schritt 304 wähltein Bediener einen Betriebszustand der Arbeitsmaschine 100 unterVerwendung der Betriebszustandsauswahlvorrichtung 224 aus.Der ausgewählteBetriebszustand kann irgend eine Routine oder irgendein Prozesssein, der die Bewegung des Arbeitsmaschinenarms 102 unterVerwendung einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung steuert.
    [0031] Ineinem Schritt 306 erzeugt die Eingabevorrichtung 202 einSignal zur Veränderungder Position des Arbeitsmaschinenarms 102. Das Signal wirdvon der Eingabevorrichtung 202 zu dem Steuermodul 204 gesandt.In einem Schritt 308 bestimmt das Steuermodul 204 dieAusfahrposition der Hydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 andem Arbeitsmaschinenarm 102 basierend auf aufgenommenenMessungen und Signalen, die von den jeweiligen Verschiebungssensoren 216, 218, 220, 222 empfangenwurden. In einem Schritt 310 stellt das Steuermodul 204 dieAusfahrposition von einem oder mehreren der Hydraulikzylinder 112, 114, 116, 118 andem Arbeitsmaschinenarm 102 gemäß der Priorität der Bewegungfür denBetriebszustand ein, und weiter basierend auf dem Signal, welchesvon der Eingabevorrichtung 202 aufgenommen wird. In einemSchritt 312 endet das Flussdiagramm 300.
    [0032] DieFlussdiagramme der 4 und 5 veranschaulichen ein beispielhaftesVerfahren des Ausfahrens und Zurückziehenseines Arbeitsmaschinenarms gemäß einerbeispielhaften vorgewähltenPrioritätder Bewegung.
    [0033] Einbeispielhafter Betriebszustand, wird mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm 400,welches die Ausfahrbewegung des Arbeitsmaschinenarms 102 von einerTrag-Position zu einer vollständigausgefahrenen Position oder Position mit maximaler Reichweite gemäß einerbeispielhaften vorgewähltenPriorität derBewegung detailliert darstellt. 5 veranschaulichtein Flussdiagramm 500, welches detailliert das Zurückziehendes Arbeitsmaschinenarms 102 aus der Position mit maximalerReichweite gemäß der beispielhaftenvorgewähltenPrioritätder Bewegung darstellt. Bei der beispielhaften vorgewählten Priorität der Bewegunghat der Vorderauslegerzylinder 114 eine erste Priorität, der Arbeitswerkzeugzylinder 118 hatdie zweite Priorität,und der E-Vorderauslegerzylinder 116 hatdie dritte Priorität.Der Auslegerzylinder 112 wird in diesem Ausführungsbeispielunabhängig vonder vorgewähltenPrioritätder Bewegung betätigt.In diesem Beispiel ist die vorgewählte Priorität der Bewegungfür dasZurückziehennicht das Umgekehrte der vorgewähltenPrioritätder Bewegung für dasAusfahren, sondern stattdessen ist die gleiche vorgewählte Priorität der Bewegungsowohl dem Ausfahren als auch dem Zurückziehen des Arbeitsmaschinenarms 102 zugeordnet.Es sei bemerkt, dass die gleiche oder eine andere vorgewählte Priorität der Bewegungendem Ausfahren und dem Zurückziehendes Arbeitsmaschinearms 102 zugeordnet werden kann.
    [0034] DasFlussdiagramm 400 beginnt mit einem Schritt 402.In einem Schritt 402 wird ein Signal durch die Eingabevorrichtung 202 erzeugt,um den Arbeitsmaschinenarm 102 auszufahren. Das Steuermodul 204 nimmtdas Signal beim Schritt 406 auf und überwacht in einem Schritt 408 diePositionen der Hydraulikzylinder 114, 116, 118,die mit dem Arbeitsmaschinenarm 102 assoz ert sind. Dieskann erreicht werden unter Verwendung der Verschiebungssensoren 218, 220, 222,die mit den Hydraulikzylindern 114, 116, 118 assoziiertsind, und die Signale an das Steuermodul 204 senden, diedie Position oder die Ausfahrposition der Hydraulikzylinder 114, 116, 118 anzeigen.
    [0035] Indiesem beispielhaften Ausführungsbeispieleines Betriebszustandes der Priorität der Bewegung hat der Vorderausleger 106 einePrioritätgegenüberden anderen Komponenten des Arbeitsmaschinenarms 102. Entsprechendkönnendie Hydraulikzylinder, die mit dem E-Vorderausleger 108 und demArbeitswerkzeug 110 assoziiert sind, nicht ausgefahrenoder zurückgezogenwerden, ist der Vorderauslegerzylinder 114 über einevorgewählteAusfahrposition oder einen vorgewählten Ausfahrpunkt ausgefahrenist. Der vorgewähltePunkt kann eine Position sein, wo der Vorderauslegerzylinder 114 im wesentlichenvollständigausgefahren ist. Somit wird das Steuermodul 204 den Vorderauslegerzylinder 114 zudem vorgewähltenPunkt ausfahren, bevor es dem E-Vorderauslegerzylinder 116 undden Arbeitswerkzeugzylinder 118 bewegt. Wenn der Vorderauslegerzylinder 114 nichtim wesentlichen vollständig ausgefahrenist, kann das Steuermodul 204 nicht den E-Vorderauslegerzylinder 116 undden Arbeitswerkzeugzylinder 118 bewegen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispielkann ein Übergangsmerkmal dieGeschwindigkeit von einem Hydraulikzylinder verlangsamen oder rampenförmig verringern,wie beispielsweise von dem Vorderauslegerzylinder 114, wenndieser überden vorgewähltenPunkt hinaus ausgefahren oder zurückgezogen wird, während es gleichzeitigdie Geschwindigkeit des nächstenHydraulikzylinders, wie beispielsweise des E-Vorderauslegerzylinders 116,rampenförmigaufwärtslaufen lässt,um einen sanften Übergangzwischen den Zylindern zu erreichen. Dieses Übergangsmerkmal kann auf jedenZylinder angewandt werden, egal ob er ausfährt oder sich zurückzieht.
    [0036] Indiesem beispielhaften Ausführungsbeispielund basierend auf der vorgewähltenPrioritätder Bewegung bestimmt das Steuermodul 204, ob der Vor derauslegerzylinder 114 imwesentlichen voll ausgefahren ist, und zwar in einem Schritt 410.Wenn der Vorderauslegerzylinder 114 im wesentlichen nicht vollständig ausgefahrenist, wird der Vorderauslegerzylinder 114 weiter in einemSchritt 412 ausgefahren. Wenn der Vorderauslegerzylinderin einem Schritt 412 ausgefahren wird, wird die Positiondes Vorderauslegerzylinders 114 kontinuierlich im Schritt 408 überwacht.Sobald der Vorderausleger zu dem vorgewählten Punkt bewegt wird oderim wesentlichen im Schritt 410 vollständig ausgefahren ist, kanngestattet werden, dass die anderen Zylinder 116, 118, diemit dem Arbeitsmaschinenarm 102 assoziiert sind, weiterden Arbeitsmaschinenarm 102 gemäß der vorgewählten Priorität der Bewegungausfahren. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Arbeitswerkzeug 110 danndurch den Arbeitswerkzeugzylinder 118 bewegt werden, wennder Vorderausleger im wesentlichen vollständig im Schritt 410 ausgefahrenist.
    [0037] Wennbeim Schritt 410 der Arbeitswerkzeugzylinder 118 imwesentlichen vollständigausgefahren ist, gestattet die vorgewählte Priorität der Bewegung eineBewegung des Arbeitswerkzeugzylinders 118. In einem Schritt 418 bestimmtdas Steuermodul 204, ob die Ausfahrposition des Arbeitswerkzeuges 110 imwesentlichen vollständigausgefahren ist. Es sei bemerkt, dass aufgrund der Konfigurationdes mit Bezug auf 1 gezeigtenund beschriebenen beispielhaften Arbeitsmaschinenarms 102,wenn der Arbeitswerkzeugzylinder 118 vollständig zurückgezogenist, dass Arbeitswerkzeuge 110 vollständig ausgefahren ist oder aufmaximaler Reichweite mit Bezug zu dem Vorderausleger 106 unddem E-Vorderausleger 108.
    [0038] Wennder Arbeitswerkzeugzylinder 118 nicht vollständig ineinem Schritt 420 zurückgezogenist, wird der Arbeitswerkzeugzylinder 118 weiter zurückgezogen.Die Position des Arbeitswerkzeugzylinders 118 wird im Schritt 408 durchden Arbeitswerkzeugverschiebungssensor 222 und das Steuermodul 204 kontinuierlich überwacht.Wenn der Arbeitswerkzeugzylinder 118 im Schritt 420 vollständig zurückgezogenist, kann der E-Vorderauslegerzylinder 116 in einem Schritt 422 ausgefahrenwerden. Ein vollständigesAusfahren des E-Vorderauslegers hat das vollständige Ausfahren des Arbeitsmaschinenarms 102 zurFolge, was eine maximale Reichweite bietet. Entsprechend endet ineinem Schritt 424 die Ausfahrbewegung. Es sei bemerkt,dass an irgend einem Punkt währendder Ausfahrbewegung des Arbeitsmaschinenarms 102 der Bedienerdie Ausfahrbewegung einfach dadurch anhalten kann, dass er das Signal eliminiertoder ein entgegengesetztes Signal bei der Eingabevorrichtung 202 erzeugt.
    [0039] DasFlussdiagramm 500 der 5 beschreibtein beispielhaftes Verfahren zum Zurückziehen des Arbeitsmaschinenarms 102 ausder vollständigausgefahrenen Position. Das in dem Flussdiagramm 400 beschriebenenVerfahren, und das Verfahren, welches in dem Flussdiagramm 500 zubeschreiben ist, kann mit dem gleichen Betriebszustand assoziiertsein, wie beispielsweise mit dem Grab-Betriebszustand.
    [0040] DasFlussdiagramm 500 beginnt beim Schritt 502. Ineinem Schritt 504 wird ein Signal an der Eingabevorrichtung 202 erzeugt,um die Hydraulikzylinder 114, 116, 118 zubewegen, die mit dem Arbeitsmaschinenarm 102 assoziiertsind. In einem Schritt 506 nimmt das Steuermodul 204 dasSignal von der Eingabevorrichtung 202 auf. Weil dieserbeispielhafte Betriebszustand ein Grab-Betriebszustand ist, kann ineinem Schritt 508 dass Arbeitswerkzeug 110 auf einenGrab-Winkel eingestellt werden, wie beispielsweise 30° mit Bezugzum Erdboden. Da weiterhin die vorgewählte Priorität der Bewegungmit einem System fürkoordinierte Bewegung eingesetzt werden kann, kann das Arbeitswerkzeuge 110 aufdem Grabwinkel währenddes Prozesses gehalten werden, der für das Zurückziehen von anderen Komponentendes Arbeitsmaschinenarms 102 beschrieben wird.
    [0041] Ineinem Schritt 510 werden die Positionen der Hydraulikzylinder 114, 116, 118 durchdie Verschiebungssensoren 218, 220, 222 überwacht.In einem Schritt 512 bestimmt das Steuermodul 204,ob der Vorderauslegerzylinder 114 im wesentlichen vollständig zurückgezogenist. Weil der Vorderauslegerzylinder 114 die höchste Priorität der Bewegunghat, kann das Steuermo dul 204 nicht die Ausfahrpositionendes E-Vorderauslegerzylinders 116 und des Arbeitswerkzeugzylinders 118 verändern, bisder Vorderauslegerzylinder 114 im wesentlichen vollständig zurückgezogenist. Wenn der Vorderauslegerzylinder 114 nicht im wesentlichenzurückgezogenist, wird der Vorderauslegerzylinder 114 in einem Schritt 514 zurückgezogen.Der Schritt 510 überwachtdie Position des Vorderauslegerzylinders, um zu bestimmen, ob derVorderauslegerzylinder 114 im wesentlichen vollständig zurückgezogenist. Gemäß der vorgewählten Priorität der Bewegungkann der Arbeitswerkzeugzylinder 118 als nächstes ineinem Schritt 512 bewegt werden, nachdem der Vorderauslegerzylinder 114 imwesentlichen vollständigzurückgezogenist.
    [0042] Ineinem Schritt 520 bestimmt das Steuermodul, ob die Ausfahrpositiondes Arbeitswerkzeugzylinders 118 vollständig ausgefahren ist. Wennder Arbeitswerkzeugzylinder 118 vollständig ausgefahren ist, ist dasArbeitswerkzeug 110 in einer vollständig zurückgezogenen Position, oderwenn das Arbeitswerkzeug eine Schaufel ist, ist das Arbeitswerkzeug 110 ineiner vollständigeingerollten Position.
    [0043] Wenndie Ausfahrposition des Arbeitswerkzeugzylinders 118 nichtvollständigausgefahren ist, kann die Position des Arbeitswerkzeugzylinders 118 durchden Arbeitswerkzeugverschiebungssensor 222 und das Steuermodulim Schritt 510 überwacht werden.Wenn der Arbeitswerkzeugzylinder 118 vollständig ausgefahrenist, kann der E-Vorderauslegerzylinder 116 zurückgezogensein. Wenn der E-Vorderauslegerzylinder 116 vollständig zurückgezogen ist,endet der Prozess in einem Schritt 526.
    [0044] Indem beispielhaften mit Bezug auf die 4 und 5 beschriebenen Betriebszustandist die Prioritätbeim Zurückziehennicht umgekehrt wie die Prioritätbeim Ausfahren. Dies kommt von dem Wunsch, während des Grabens die Anwendungund Ausfahrbewegung des E-Vorderauslegerzylinders basierend aufdieser beispielhaften vorgewähltenPrioritätder Bewegung zu minimieren.
    [0045] Obwohldas beispielhafte Ausführungsbeispieleines Grab-Betriebszustandes, welches mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben wird, eine vorgewählte Zylinderpositionaufweist, die vollständig ausgefahrenwurde oder zurückgezogenwurde, bevor andere Zylinder sich gemäß der Priorität der Bewegungbewegen können,ist ein solches vollständigesAusfahren oder Zurückziehennicht erforderlich. In anderen Ausführungsbeispielen müssen dieZylinder nur überirgend einen festgelegten Punkt ausgefahren oder zurückgezogenwerden, um die nächste Priorität bei dervorgewähltenPrioritätder Bewegung zu aktivieren.
    [0046] Obwohlin dem beispielhaften Ausführungsbeispiel,welches oben beschrieben wurde, der Ausleger 104 getrenntbetätigtwird und nicht durch die Prioritätder Bewegung gesteuert wird, wird in einem anderen Ausführungsbeispielder Ausleger 104 ebenfalls gemäß der Priorität der Bewegungder vorliegenden Erfindung gesteuert. Obwohl zusätzlich das offenbarte Systemmit Bezug auf einen Arbeitsmaschinenarm 102 zum grabenbeschrieben wird, kann zusätzlichdie vorgewähltePrioritätder Bewegung bei anderen Arbeitsmaschinen verwendet werden, wiebeispielsweise Bagger, Schaufellader, Teleskop-Materialhandhabungsvorrichtungen,Gabelstapler usw.. Wenn beispielsweise das Arbeitswerkzeug einePaletten-Gabel wäre,kann die vorgewähltePrioritätder Bewegung dahingehend wirken, dass sie das Kippen der Paletten-Gabelverhindert.
    [0047] Ineinem weiteren Beispiel kann die vorgewählte Priorität der Bewegungverwendet werden, einen Arbeitsmaschinenarm während anderer Arbeitsszenarienzu steuern, wie beispielsweise wenn das Arbeitswerkzeuges 110 einHydraulik-Hammer oder ein Schwingungsverdichter ist. Die vorgewählte Priorität der Bewegungkann die Bewegung des Vorderauslegers 106 und des E-Vorderauslegers 108 priorisierenund kann so koordiniert sein, dass der Hydraulik-Hammer oder derSchwingungsverdichter immer vertikal ist, wobei nur der Vorderausleger 108 undder E-Vorderausleger 110 priorisiert sind.
    [0048] AndereAusführungsbeispielewerden dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und derhier offenbarten praktischen Ausführung offensichtlich werden.Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nurals beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarungdurch die folgenden Ansprüchegezeigt wird.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Arbeitsmaschinenarms(102) mit einer Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118),die betriebsmässigmit dem Arbeitsmaschinenarm (102) in Eingriff sind, wobeidas Verfahren folgendes aufweist: Aufnahme eines Signals voneiner Eingabevorrichtung (202), um die Position des Arbeitsmaschinenarms(102) zu verändern; Bestimmungeiner Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern(112, 114, 116, 118); und Veränderungder Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern(112, 114, 116, 118), um dieVeränderungder Position des Arbeitsmaschinenarms (102) zu bewirken,wobei die Veränderungender Ausfahrposition von dem einen oder der Vielzahl der Reihe vonHydraulikzylindern (112, 114, 116, 118)basierend auf einer vorgewähltenPrioritätder Bewegung in Reihenfolge gebracht werden.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorgewählte Priorität der Bewegungaufweist, im wesentlichen vollständigeinen Auslegerzylinder (112) und einen Vorderauslegerzylinder(114) auszufahren oder zurückzuziehen, bevor man eineAusfahrposition eines ausfahrbaren Vorderauslegerzylinders (116)und die Reichweite eines Arbeitswerkzeuges (110) relativ zueinem Vorderausleger (106) verändert, der mit dem Vorderauslegerzylinder(114) assoziiert ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung einerAusfahrposition der Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118)folgendes aufweist: Bestimmung einer Ausfahrposition einesVorderauslegerzylinders (114) mit einem Vorderauslegersensor (218); Bestimmungeiner Ausfahrposition eines ausfahrbaren Vorderausle gerzylinders(118) mit einem Sensor (220) für den ausfahrbaren Vorderausleger(E-Vorderauslegersensor); und Bestimmung einer Ausfahrpositioneines Arbeitswerkzeugzylinders (118) mit einem Arbeitswerkzeugsensor(222).
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, wobei die vorgewählte Priorität der Bewegungdie Veränderungder Ausfahrposition des Arbeitswerkzeugzylinders aufweist, um dieReichweite eines Arbeitswerkzeuges (110) relativ zu einemVorderausleger (106) zu vergrößern oder zu verringern, nachdemder Vorderauslegerzylinder (114) im wesentlichen vollständig ausgefahrenoder zurückgezogenist; und wobei die vorgewähltePrioritätder Bewegung die Veränderung derAusfahrposition des ausfahrbaren Vorderauslegerzylinders aufweist,nachdem der Arbeitswerkzeugzylinder (110) im wesentlichenvollständigausgefahren oder zurückgezogenist.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter aufweist,einen Betriebszustand durch eine Betriebszustandsauswahlvorrichtung(224) auszuwählen,um die vorgewähltePrioritätder Bewegung zu verändern.
    [6] Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Arbeitsmaschinenarms(102) mit einer Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118),die betriebsmässigmit dem Arbeitsmaschinenarm (102) in Eingriff sind, dieFolgendes aufweist: Mittel zur Aufnahme eines Signals von einerEingabevorrichtung (202) zur Veränderung der Position des Arbeitsmaschinenarms(102); Mittel zur Bestimmung einer Ausfahrpositionvon einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118);und Mittel zur Veränderungder Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern(112, 114, 116, 118), um dieVeränderungder Position des Arbeitsmaschinenarms (102) zu bewirken,wobei die Veränderungender Ausfahrposition von einem oder mehreren der Reihe von Hydraulikzylindern(112, 114, 116, 118) basierend aufeiner vorgewähltenPrioritätder Bewegung in Reihenfolge gebracht werden.
    [7] Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die vorgewählte Priorität der Bewegunggestattet, dass sich die Ausfahrposition von einem oder mehrerender Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118)nur verändert,nachdem die Ausfahrposition eines anderen der Reihe von Hydraulikzylindern(112, 114, 116, 118) im wesentlichenvollständigausgefahren oder zurückgezogenist.
    [8] Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Bestimmungeiner Ausfahrposition der Reihe von Hydraulikzylindern (112, 114, 116, 118)folgendes aufweist: Mittel zur Bestimmung der Ausfahrpositioneines Vorderauslegerzylinders (114) mit einem Vorderauslegersensor(218); Mittel zur Bestimmung der Ausfahrposition eines ausfahrbarenVorderauslegerzylinders (116) mit einem Sensor (220)für denausfahrbaren Vorderausleger bzw. E-Vorderauslegersensor; und Mittelzur Bestimmung der Ausfahrposition eines Arbeitswerkzeugzylinders(118) mit einem Arbeitswerkzeugsensor (222).
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die vorgewählte Priorität der Bewegungdie Veränderungder Ausfahrposition des Arbeitswerkzeugzylinders aufweist, um dieReichweite eines Arbeitswerkzeuges (110) relativ zum Vorderausleger(106) zu vergrößern oderzu verringern, nachdem der Vorderauslegerzylinder (114)im wesentlichen vollständigausgefahren oder zurückgezogenist, und weiter die Ausfahrposition des ausfahrbaren Vorderauslegerzylinderszu verändern,nachdem der Arbeitswerkzeugzylinder (118) im wesentlichenvollständigausgefahren oder zurückgezogenist.
    [10] System nach Anspruch 6, welches weiter Mittel aufweist,um die vorgewähltePrioritätder Bewegung fürunterschiedliche Arten von Ar beitswerkzeugen (110) oderfür unterschiedlicheGrab-Projekte zu verändern.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US9969084B2|2018-05-15|Coordinated joint motion control system
    US20190224846A1|2019-07-25|Dynamic compensation of a robot arm mounted on a flexble arm
    DE112012000540B4|2019-01-31|Steuersystem für eine Arbeitseinheit, Baumaschine und Steuerverfahren für eine Arbeitseinheit
    JP4993805B2|2012-08-08|トルクの離散値に基づいて土工機械の作業器具を自動制御するシステムと方法。
    JP5264937B2|2013-08-14|半自律的掘削制御システム
    AU2004202637B2|2008-10-30|Tactile feedback system for a remotely controlled work machine
    JP3811190B2|2006-08-16|建設機械の領域制限掘削制御装置
    EP1988220B1|2012-09-19|Automatisierte Steuerung eines Nutzfahrzeug-Auslegers oder -Anhängers in eine definierte Position
    US6523765B1|2003-02-25|Automatically operated shovel and stone crushing system comprising the same
    US8244438B2|2012-08-14|Tool control system
    US5065326A|1991-11-12|Automatic excavation control system and method
    US5333533A|1994-08-02|Method and apparatus for controlling an implement
    US8311710B2|2012-11-13|Linkage control system with position estimator backup
    US7293376B2|2007-11-13|Grading control system
    JP3706171B2|2005-10-12|Automatic drilling control device and method
    KR100378727B1|2003-06-19|건설기계의제어장치
    JP4025140B2|2007-12-19|掘削機械の表示システム及びそのプログラム
    US7113105B2|2006-09-26|Work machine display system
    US5752333A|1998-05-19|Area limiting excavation control system for construction machines
    JP5110741B2|2012-12-26|自律掘削及びトラック載荷システム
    KR0174137B1|1999-02-18|건설기계의 영역제한 굴삭제어장치
    US6282453B1|2001-08-28|Method for controlling a work implement to prevent interference with a work machine
    JP2972530B2|1999-11-08|建設機械の作業機制御装置
    US5799419A|1998-09-01|Method for controlling the operation of power excavator
    DE112012001013B4|2019-01-03|Aushubsteuersystem und Baumaschine
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2005069480A|2005-03-17|
    JP4619725B2|2011-01-26|
    US20050044753A1|2005-03-03|
    US6915599B2|2005-07-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-06-09| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-06-09| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110323 |
    2013-02-25| R016| Response to examination communication|
    2013-02-28| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
    2013-04-25| R120| Application withdrawn or ip right abandoned|Effective date: 20130225 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]