控制-工作机器的速度范围的方法和装置 |
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| 申请号 | CN200510085935.5 | 申请日 | 2005-07-13 | 公开(公告)号 | CN1721628B | 公开(公告)日 | 2011-09-14 |
| 申请人 | 卡特彼勒S.A.R.L公司; | 发明人 | P·A·德沃莱克; M·S·弗瑞伯格; M·A·斯波尔; D·T·托马斯; | ||||
| 摘要 | 一种操作者在其 选定 的速度范围内来回移动工作机器的方法和装置。操作者 定位 速度范围控制装置来选择操作者选定的速度范围，因此，将一指示速度范围控制装置的 位置 的速度范围 信号 从速度范围控制装置送到一 电子 控 制模 块 。速度范围信号转换为一比例因数以便重新标定指示比例因数的至少一个驱动图形。然后，操作者可定位一控制装置以便在操作者选定的速度范围内来回移动工作机器。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种控制一机器在操作者选择的速度范围内和方向上作来回运动的方法，该方法包括：定位一速度范围控制装置，以便选择操作者选定的速度范围； 从速度范围控制装置将一指示速度范围控制装置的位置的速度范围信号送到一电子控制模块；将速度范围信号转换为一比例因数；根据比例因数重新标定至少一个驱动图形，以便从第一速度范围变化到第二速度范围，使第二速度范围指示出操作者选定的速度范围；以及定位一控制装置来控制机器的速度和方向，以便在第二速度范围内来回移动机器。 |
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| 说明书全文 | 控制-工作机器的速度范围的方法和装置技术领域[0001] 本发明一般地涉及控制一工作机器的速度范围，具体来说，涉及一方法和装置以便于工作机器的操作者选择一理想的工作机器的速度范围。 背景技术[0002] 诸如滑动转向装载机、多地形装载机、挖掘机等的工作机器通常利用一发动机来驱动一流体静力传动。工作机器通常通过诸如操纵控制杆和/或踏脚的至少一个控制部件进行控制。这通常包括控制工作机器的速度和运动方向。 [0003] 操作者可能希望改变一工作机器的速度范围，以实施一特定的操作。例如，在完成一平地作业过程中，操作者可能希望以基本上恒定的低速来操作工作机器以便保持一理想的表面。为了实现这一点，操作者通常试图将控制部件保持在一位置上来保持所需要的低速。因为操纵控制杆的运动常造成工作机器速度波动，所以该方法变得难于保持恒定的速度。机器速度范围越大，则操纵控制杆的运动造成的速度波动也越大。另一方面，如果工作机器的速度范围减小，则操纵控制杆的运动造成的速度波动也减小，由此较容易地保持一基本上恒定的速度。因此，通过减小工作机器的速度范围，一操作者可保持一基本上恒定的低速。 [0004] 一便于操作者选择最大速度和重新标定车辆踏板范围的已知装置揭示在于2003 年6月M日授予Sprinkle等人的美国专利No. 6，581，710中。该专利揭示了一方法和装置，其利用一使用者操作的速度致动器、一微控制器，以及一使用者操作的速度组致动器， 其结合一地面速度传感器来设定最大速度。其中，使用者操作的速度致动器移动在介于一起始端和一终止端阻挡之间的限制范围上。该方法包括如下步骤：在车辆径向振摆过程中， 选择一瞬时的地面速度，在瞬时地面速度上设定车辆的新的最大地面速度，并从最小速度到新的最大速度重新标定致动器范围，该新的最大速度对应于终止端停止。 [0005] 本发明目的在于克服一个或多个上述的问题。 发明内容[0006] 本发明提供了一种控制一机器在操作者选择的速度范围内和方向上作来回运动的方法，该方法包括：定位一速度范围控制装置，以便选择操作者选定的速度范围；从速度范围控制装置将一指示速度范围控制装置的位置的速度范围信号送到一电子控制模块；将速度范围信号转换为一比例因数；根据比例因数重新标定至少一个驱动图形，以便从第一速度范围变化到第二速度范围，使第二速度范围指示出操作者选定的速度范围；以及定位一控制装置来控制机器的速度和方向，以便在第二速度范围内来回移动机器。 [0007] 根据本发明的一个示范的方面，揭示一种控制一工作机器在操作者选择的速度范围内来回运动的方法。该方法包括定位一速度范围控制装置，以便选择操作者选定的速度范围，并从速度范围控制装置将一指示速度范围控制装置的位置的速度范围的信号送到一电子控制模块。速度范围信号转换为一比例因数来重新标定指示比例因数的至少一个驱动图形，以便从第一速度范围变化到第二速度范围，使第二速度范围指示出操作者选定的速度范围，并定位一控制装置，以便在第二速度范围内来回移动工作机器。 [0008] 根据本发明的另一个示范的方面，揭示一种控制一工作机器速度范围的方法。该方法包括将一指示速度控制装置的位置的速度范围的信号送到一电子控制模块，将速度范围信号转换为一比例因数，以及重新标定指示比例因数的至少一个驱动图形。 [0009] 根据本发明的另一个示范的方面，揭示一种控制一工作机器速度范围的装置。该装置包括一流体静力传动系统和一连接到流体静力传动系统的电子控制模块，该电子控制模块具有驱动图形。该装置还包括连接到电子控制模块的至少一个控制装置，控制装置将一驱动信号送到指示控制装置位置的电子控制模块，一速度范围控制装置连接到电子控制模块，速度范围控制装置将一速度范围信号送到指示速度控制装置位置的电子控制模块。 电子控制模块包括一速度控制处理，来重新标定指示速度范围控制装置位置的驱动图形。 [0011] 图1是包括本发明的速度控制处理的一工作机器的立体图； [0012] 图2是包括本发明的速度控制处理的一流体静力传输系统机器的示意图；以及 [0013] 图3是本发明的速度控制处理的流程图。 具体实施方式[0014] 参照诸附图，图中示出一用来控制一工作机器100的速度范围的方法和装置。特别参照图1，工作机器100显示为一轨行的滑动转向装载机，其包括其中的一流体静力传动系统200的诸特征（见图幻。然而，应该理解到，工作机器100意味着代表各种的工作机器，其包括（并无限制）一轮子的滑动转向装载机、一挖掘机、一拖拉机等。如图所示的工作机器100具有一主框架组件102，其具有一下框架104和一上框架106，它们安装在一起形成主框架组件102。一行走机构108连接到主框架组件102，其包括右和左轨道组件110， 其中一个显示在标号110。工作机器包括一支承在主框架组件102上的操作者驾驶室112。 此外，主框架组件102包括位于主框架组件102的后端116处的一对侧向间隔的侧边部件 114。一对提升臂118(其中一个显示在标号120)可枢转地连接到侧向间隔的侧边部件114。 一工具122可枢转地连接到邻近主框架组件102的前端IM的提升臂118。然而，应该理解到，工具102可以是任何类型的工具，不只局限于图1所示的铲斗，且可以只与单一臂、叉架和杆安装，或其它安装组合的工具。 [0015] 工作机器100具有连接到其上的一控制器，例如，电子控制模块202 (见图幻，该电子控制模块202可操作地连接到流体静力传动系统200。该流体静力传动系统200构造成沿前后方向操作工作机器的右和左轨道组件110，驾驶工作机器100并控制工作机器的移动的速度。 [0016] 电子控制模块202可包括一个或多个控制系统以便控制工作机器100和操作工具 122。电子控制模块202包括一微处理器（未示出），其意味着包括微型计算机、微处理器、 集成电路和能够编程的诸如此类器件。电子控制模块202具有用于行走机构108的左和右轨道组件110的驱动图形。该驱动图形在工作机器100的预定的速度范围内已经编程。速度范围大致从零到工作机器100的预定的最大速度。授权的人员可以借助于编程电子控制模块202来变化预定的速度范围，例如，直接连接到电子控制模块202、卫星、局域网（LAN)、宽域网（WAN)、个人数据助理（PDA)、膝上型电脑，或用来编程电子控制模块202的其它的装置。通过改变工作机器100的预定的速度范围，改变速度范围来反映一大致从零到工作机器100的新的预定的最大速度的范围。 [0017] 参照图2，图中较详细地揭示流体静力传动系统200。应该理解到，图2仅代表一局部的流体静力传动系统200，且是一典型的闭环流体静力传动系统200的示范图。或者， 任何流体静力传动系统可从本发明的特征中受到启发。 [0018] 诸如一操纵控制杆的控制装置204位于操作者的驾驶室112内并连接到电子控制模块202。控制装置204通过行走机构组件108以众所周知的方式来控制工作机器100的移动。受操作者（未示出）控制的控制装置204可移动到多个位置，以便组合左或右的驾驶能力沿前或后方向移动工作机器100。控制装置204能够将一指示控制装置204的位置的驱动信号送到电子控制模块202内的驱动图形。驱动图形将驱动信号转换为指示工作机器的方向和速度的电子控制模块输出信号。电子控制模块输出信号被送到流体静力传动系统200，以便控制行走机构108的右和左轨道组件100。尽管图中示出一个控制装置204，但应该理解到，可操作多个控制装置来控制工作机器100的移动。 [0019] 如图所示的一对电机208、210用来实现工作机器100的前或后的驱动条件，然而， 应该认识到，可以使用任何数量的电机来往复地移动工作机器100。电机208、210可以是两速的电机，其能够实现工作机器100的高速或低速的范围。电机208、210间隔开并可操作地连接到行走机构组件108的右和左轨道组件110。电机208、210可包括一对速度传感器 216、218，它们可操作地连接到其对应的电机208、210。速度传感器216、218连接到电子控制模块202并能将一指示工作机器100的地面速度的反馈信号送到电子控制模块202。 [0020] 控制装置204可包括一两速的开关206，其由操作者（未示出）进行操作以高速和低速中的一个速度控制电机208、210的速度。通过在控制装置204上选择高速或低速，一信号送到电子控制模块202以便分别将电机208、210改变到高速或低速范围。 [0021] 如图所示的一对泵212、214与对应的电机208、210连接，然而，应该理解到，任何数量的泵可用于本发明。泵212、214以众所周知的方式进行操作以便加压流体静力传动系统200内的液压流体而驱动电机208、210。泵212、214显示为连接到电子控制模块202 的可变排量的电子控制泵。在示范的流体静力传动系统200内，电子控制模块202控制泵 212,214的输出流量和流动方向。 [0022] 一操作者选择的速度范围控制装置220连接到电子控制模块202，其中，一速度控制处理器300(见图3)用来变化编程在电子控制模块202内的驱动图形的速度范围。速度范围控制装置220位于操作者的驾驶室112内（见图1)，并能将一速度范围信号送到指示工作机器100的操作者选定的速度范围的电子控制模块202。速度范围控制装置220可以是有限的多位置开关，例如，触发器、按钮、显示屏等，其中，操作者从多个预定的速度范围进行选择，或可以是一无限变化的选择器，例如，一拨号、杠杆等，其中，通过在选择器的起始位置和结束位置之间定位选择器，操作者可选定速度范围。 [0023] 操作者的驾驶室112(见图1)可以装备有一连接到电子控制模块202的速度范围控制“开/关”开关222。速度范围控制“开/关”开关222可以是按钮、触发器、键、显示屏等，以便操作地将一信号送到指示“开”或“关”位置的电子控制模块202。尽管速度范围控制“开/关”开关222显示为与速度范围控制装置220分离，但速度范围控制“开/关”开关222和速度范围控制装置220可以是一个装置。 [0024] 图3还较详细地示出使用速度范围控制“开/关”开关222的速度控制处理器300。 控制起始于决定方框301，其中，它确定速度范围控制“开/关”开关222是否处于“开”的位置。如果是的话，则控制进到方框302，其中，从速度范围控制装置220发出的速度范围信号被接收而指示工作机器100的要求的最大速度范围。如果速度范围控制“开/关”开关 222处于“关”的位置，则速度控制过程重新开始。 [0025] 接下来，控制进到方框304，其中，速度范围信号转换为一比例因数。例如，在一示范的情形中，使用一 3个位置的多位置开关。当开关处于第一位置时，速度范围信号送到电子控制模块202，并转换为比例因数1。通过将开关切换到第二位置，速度范围信号送到电子控制模块202，并转换为比例因数0. 66。此外，如果开关处于第三位置，则速度范围信号送到电子控制模块202，并转换为比例因数0. 33。 [0026] 如果工作机器不装备有速度范围控制“开/关”开关222，则控制开始于方框304。 [0027] 然后，控制进到方框306，其中，比例因数送到驱动图形。接下来，控制进到方框 308，其中，比例因数重新标定指示工作机器100的操作者选定的速度范围的驱动图形，并从一第一速度范围变化到一第二速度范围。第一速度范围指示预定的速度范围或一操作者先前选定的速度范围，而第二速度范围指示操作者现时选定的速度范围。例如，如果开关处于第二位置且比例因数为0. 66，则驱动图形重新标定为具有一范围，其基本上从零到工作机器100的预定的最大速度的66%。 [0028] 工业应用 [0029] 在工作机器100的操作过程中，通过位于操作者驾驶室112内的操作者选定的速度范围控制装置220，操作者（未示出）具有控制工作机器100的速度范围的选择。当执行各种机器操作时，诸如细平整、挖沟，或平整路面，可以要求选择一小于预定速度范围的速度范围，并仍旧使用全范围的控制装置204。 [0030] 当一操作者操作工作机器100时，操作者定位控制装置204来控制工作机器100 的速度和方向。控制装置204将一指示控制装置204的位置的驱动信号送到电子控制模块 202。然后，在驱动图形上查寻驱动信号，所述驱动图形将驱动信号对应到工作机器100的速度和方向，其中，驱动图形具有高达工作机器100的预定最大速度的速度范围。电子控制模块202将电子控制模块输出信号送到流体静力传动系统200，以便控制行走机构108的左和右轨道组件110。控制装置220内的任何波动具有一成比例的速度波动。 [0031] 在示范的闭环流体静力传动系统200内，由操作者指令的驱动信号和由指示速度传感器216、218提供的实际地面速度的反馈信号传递到电子控制模块202。电子控制模块比较反馈信号和驱动信号，并根据指令速度和工作机器100的实际速度之间的差异产生一误差信号。电子控制模块202将电子控制模块的输出信号提供到指示误差信号的流体静力传动系统200。 [0032] 当操作者希望以一恒定的低速操作工作机器100或在一低速范围内工作时，使用一速度范围控制装置220。如果工作机器100装备有一速度范围控制“开/关”开关222， 则操作者将速度范围控制“开/关”开关222定位在“开”的位置。然后，操作者定位速度范围控制装置220，以将一速度范围信号送到指示工作机器100的操作者选定的速度范围的电子控制模块202，从而将速度范围从第一速度范围变化到第二速度范围。一在电子控制模块202内的速度控制处理器300接收速度范围信号并将速度范围信号转换为一比例因数。该比例因数应用于驱动图形，其中，驱动图形的速度范围从第一速度范围重新标定到第二速度范围。例如，操作者希望一速度范围达到工作机器100的预定最大速度的66%。操作者在速度范围控制装置220上选择第二位置。一速度范围信号送到电子控制模块202，具体来说，送到速度控制处理器300，其中，速度范围信号转换为一比例因数。比例因数应用于驱动图形，其中，驱动图形的范围重新标定到工作机器100的预定最大速度的66%。 [0033] 驱动图形重新标定之后，当操作者定位控制装置204以保持一基本上不变的低速时，工作机器操作在工作机器100的预定最大速度的66%内，控制装置220内的任何的波动对于速度的波动具有较少的影响。此外，因为提供多个速度范围，所以操作者在要求的速度范围内工作具有较大的灵活性，并保持控制装置204的全范围的运动。 |
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