专利名称：自动连接件振动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种振动控制系统，尤其是但不限于用于可倾斜地安装的连接件的自动振动控制系统。
背景技术：
动力机械比如装料操纵装置(skid-steer)和其他类型的装载机是公知的。装载机的操作人员操纵安装在臂上(arm-mounted)的可倾斜连接件比如铲斗以执行有用的功能比如挖掘、运送或者压紧受目标材料。连接件在传统上是液压驱动的，也可以电力驱动。操作人员利用通常包括操纵杆和踏板的操作员接口控制连接件的运动比如连接件关于环枢关节的倾斜，该连接件通过该环枢关节连接到臂上。
经常需要完成的一种运动是所连接的铲斗的快速振动。例如，当材料从铲斗倾倒或排出时，铲斗倾斜到能够围绕枢轴关节运动的最前面的位置处，该铲斗通过该枢轴关节安装到臂上，经常有一些材料仍然粘着在铲斗中。因此振动对于从材料所粘着之处扰动材料并抖出粘着的材料是有利的。铲斗的振动也有利于使铲斗有效地挖入坚硬或寒冷的材料，或者有利于压紧铲斗或其他连接件下面的材料。
用于连接件的许多传统控制器直接运作，从而操作员接口比如操纵杆或踏板的特定状态与控制连接件的液力或电力致动器中的直接对应状态通信，比如特定的阀位置或连接件的特定取向。在这些机构中，促使连接件振动运动通常需要操作人员努力使相应的操作员接口振动。操纵杆、踏板或其它接口的这种直接的人工振动会很麻烦，尤其是经过长时间的使用以后。
因此，需要一种方法以便以方便且符合人机工程学的方式使连接件振动，以代替直接作用的操作员接口的手控振动。
发明内容
本发明的一个实施例关于一种系统，包括机械臂，连接件，致动器，动力系统，电子控制器，以及操作员接口。连接件可围绕枢轴关节倾斜地安装在机械臂上。致动器包括气缸和可滑动地接合在气缸内的活塞。致动器可操作地连接到连接件上以便向连接件提供动力从而使其围绕枢轴关节倾斜。动力系统可操作地连接到致动器上。电子控制器可运转地连接到动力系统上，并包括自动振动机构以便促使连接件响应于激活信号自动振动。操作员接口与电子控制器可操作地通信。该系统包括默认状态和产生激活信号的激活状态。
本发明的另一个实施例关于一种动力机械，包括框架，多个接地轮，发动机，机械臂，连接件，致动器，动力系统，电子控制器，以及操作员接口。多个接地轮支撑着框架。发动机可操作地连接到轮上。机械臂可操作地连接到框架上。连接件可围绕枢轴关节倾斜地安装在机械臂上。致动器包括气缸和可滑动地接合在气缸内的活塞。致动器可操作地连接到连接件上以便向连接件提供动力从而使其围绕枢轴关节倾斜。动力系统可操作地连接到致动器上。电子控制器可运转地连接到动力系统，并包括自动振动机构以便促使连接件响应于激活信号自动振动。操作员接口与电子控制器可操作地通信。该系统包括默认状态和产生激活信号的激活状态。
本发明的另一实施例涉及一种促使可倾斜地安装的连接件自动振动的方法。该方法包括使操作员接口从默认状态改变为激活状态。该方法还包括将激活信号从操作员接口传送到电子控制器。该方法进一步包括将自动振动命令从电子控制器传送到可操作地连接到致动器的动力系统。该方法还包括促使可围绕枢轴关节倾斜地安装在机械臂上和可操作地连接到致动器上的连接件响应于自动振动命令自动振动。
通过相应的说明和附图可以了解由所附的权利要求限定的本发明的其他目的、特征和优点，并且本领域技术人员可以从本说明书的一般教导以及在实施、制造、使用以及体验不同实施例时推断出来其他目的、特征和优点。
图1是表示本发明动力机械的说明性实施例的侧视图。
图2是表示本发明的系统的说明性实施例的片段透视图。
图3是表示本发明的系统的另一说明性实施例的片段透视图。
图4是表示根据一个实施例的具有连接件的提升臂组件的一部分的侧视图。
图5是表示根据一个实施例的具有连接件的提升臂组件的一部分的另一侧视图。
图6是表示本发明方法的说明性实施例的流程图。
具体实施例方式
图1是表示包括根据本发明一个说明性实施例的系统的装料操纵机10的侧视图。在本实施例中，装料操纵机10具有框架12，和用于与地面相接合并推进装料机跨越地面的主动轮14。框架12支撑操作人员的驾驶室16和用于容纳液压动力系统(图1中未示出)的发动机舱18，该液压动力系统包括发动机(图1中未示出)、泵(图1中未示出)、液压系统油箱(图1中未示出)，以及给油阀组(图1中未示出)。框架12还包括框架板20，在该框架板上提升臂组件22以可绕枢轴旋转的方式安装在枢轴36上。连接板54和建筑/工业铲斗56围绕枢轴关节52安装在提升臂组件22上，铲斗56的动力倾斜控制由致动器58启动。连接板54和建筑/工业铲斗56围绕枢轴关节52一起绕枢轴旋转并作为一个整体标记为连接件55。
在本实施例中，装料操纵机10包括自动连接件振动系统，例如输入装置或与连接件55相关联的位置、倾斜、应变或压力传感器的状态所产生的激活信号通过该系统而促使自动振动机构引起连接件55振动。例如，该连接件55的自动振动可有利于抖出所连接的铲斗56，或有利于使铲斗56挖入材料中，或有利于利用铲斗56向下压紧材料。
本发明可以具体化为各种各样的其他结构。例如，尽管上述说明性实施例涉及包括操作人员的驾驶室16的乘坐动力机械，但在可选实施例中框架支撑用于后行(walk-behind)机械的开放式控制台。在不同的实施例中，远程控制台远离动力机械设置并能够从遥远的位置控制动力机械。这可以采取例如专用的远程控制台的形式，或者可在通用计算机上执行的软件应用程序的形式。作为另一个说明性例子，尽管上述说明性实施例涉及用接地轮支撑的动力机械，但在可选实施例中，动力机械由地面接合履带支撑着。另外的变化可出现在其他实施中。
提升臂组件22包括提升臂40和固定到提升臂40的前端或末端的依托臂50。通过用提升致动器30使提升臂组件22围绕枢轴36旋转，提升臂组件22上升和下降，其中提升致动器30具有连接到框架板20上的底端枢轴32和在枢轴34处连接到提升臂40的杆端。提升致动器30通过操作人员控制给油阀组26的可运转地连接的阀(以剖面表示)、结合发动机(图1中未示出)和泵(图1中未示出)，以传统方式控制，并经由操作员接口38和电子控制器72控制。
一旦在给油阀组26的控制下使致动器30伸展和收缩，则提升臂40在提升范围内上升和下降。依托前臂50通过公共的枢轴关节52互相连接。枢轴关节52还具有可倾斜地安装在其上的连接板54，从而连接板54具有关于枢轴关节52的充分的旋转倾斜的自由度。
连接板54可针对于将要暂时或永久地安装在其上的各种附加连接件中的任何一种来构造。如图1所示，建筑/工业铲斗56安装在连接板54上，作为用于安装在连接板54上的有用附加连接件的示例。各连接件的集合、连接板54和铲斗56，包含在总的连接件55中。在可选实施例中，连接件可以仅包括连接板，附加的连接件比如铲斗可以任选地在该连接板上安装在连接件上；或者仅包括可连接到枢轴关节和连接件致动器上的单一铲斗；或者包括围绕可枢轴关节倾斜地安装在机械臂上的一些其他结构。
由于其上安装有连接件55的提升臂40上升和下降，连接件55具有在凸出(projected)地面以上的提升范围。凸出地面是粗略地限定连接件55可具有的最小提升或最低提升的凸出。在实施例比如装料操纵机10中，该装料操纵机是本发明的系统的一个实施例，凸出地面可凸出成与安置轮14的地面共面。
这仅仅是一些实施例中连接件55的最小提升的大致限定。例如，在一些实施例中当连接件55已经在地上时提升臂40能够在连接件55上施加下降的力，从而改为使装料操纵机10以其后轮为枢轴向上转动并使前轮抬升到地面以上，在这种情况下限定提升范围的最小提升在轮14的底部平面以下。因此，在某些实施例中，最小提升可以基本上低于与轮14的底部共面的凸出。
在各种说明性实施例中，形成了连接件55的提升范围的上限的最大提升对应于提升致动器30的最大伸展和/或装料机10能够将连接件55抬升到凸出地面以上的最大高度。
在图1所示的实施例中连接件致动器58也连接到连接板54上，从而它们能够向围绕枢轴关节52前后倾斜的铲斗56提供动力，在本实施例中连接板54和铲斗56一起包含在总的(广义的)连接件55中。每一个独立的连接件致动器58包括可围绕枢轴连接件62旋转地与连接板54相连接的活塞60，以及可围绕枢轴连接件66旋转地与独立提升臂组件22的依托前臂50相连接的气缸64。每一个活塞60可滑动地容纳在相应的气缸64以内。每一个连接件致动器58具有从给油阀组26通向它的液压管路68，液压动力系统28通过液压管路68把加压的液压流提供给连接件致动器58。
因此，利用对应于连接件致动器58的完全收缩的连接件55的极向后取向，以及对应于连接件致动器58的完全伸展的连接件55的极向前取向，可确定连接件55的倾斜范围。以下特别参考图4和图5进一步讨论连接件55的倾斜范围。
液压动力系统28的给油阀组26(以剖面表示)包括具有电子连接部70的电子阀致动器(未示出)，电子连接部70带有电子控制箱72。控制箱72容纳有自动振动机构，比如运行算法的处理器，信号发生电路或一些其他的已知工具，以便自动控制液压动力系统28从而通过液压管路68将液压流和压力提供给连接件致动器58，以使连接板54振动。例如，通过使控制连接件致动器58的伸展和收缩的阀之间的油的流动和/或压力快速交变，使得连接件55振动。
控制箱72还通过电连接部74与操作员接口38相连接。操作员接口38包括操纵杆80，按钮82设置在该操纵杆上。按钮82是用于自动连接件振动的操作员控制器。电连接部74包括与按钮82内部的开关的连接。在本实施例中，按钮82具有默认状态，在该状态下它从操纵杆80的手柄突出来，且它的相关联的开关是断开的。当没有动作作用到其上时按钮82保持默认状态。按钮82还具有激活状态，在该状态下它被按入操纵杆80的手柄中，且它的相关联的开关是闭合的。按钮82可以被装料机的操作人员置于激活状态。
在本实施例中，当按钮82被按下处于激活状态时，它的相关联的开关由此闭合，信号被发送到电子控制箱72以激活自动振动机构，促使连接板54和安装在其上的铲斗56振动。这是在各种实施例中出现的用于触发激活状态的许多机构的一个例子，以下和权利要求中将说明另一些例子。
在一个实施例中，当按钮从它的按下位置被释放回到它的默认位置，自动振动机构被以信号通知停止下来。在可选实施例中出现了变形，比如在按钮已经从它的按下位置被释放之后自动振动机构继续使得连接件自动振动，直到第二次按下按钮；或者例如直到第二终止振动按钮被按下。
图2是另一说明性实施例的片段剖面图。系统210包括机械臂22，连接件55，致动器58，液压动力系统28，电子控制器72，以及操作员接口238，它们类似于图1所示的实施例构造在一起。
在本说明性实施例中每一个机械臂22包括依托前臂50。连接件55包括连接板54和附上的铲斗56。连接板54构造成围绕枢轴关节52安装在两个机械臂22的两个依托前臂50上，从而在本说明性实施例中连接件55具有充分的围绕枢轴关节52旋转倾斜的自由度。
在本说明性实施例中，每一个机械臂22在其依托前臂50中构造成便于各致动器58围绕枢轴关节66连接。两个致动器58中的每一个包括气缸64和可滑动地接合在气缸64以内的活塞60。每一个气缸64构造成围绕各枢轴关节66连接到其相应的依托前臂50上，同时每一个活塞构造成围绕各枢轴关节62连接到连接板54上。因此在本说明性实施例中致动器58的连接端具有充分的围绕它们各自的枢轴关节66，62旋转的自由度。
在本说明性实施例中每一个活塞60包括活塞轴61和活塞面63。每一个气缸64的内部被活塞面63划分成分开的区域，防止液压油在分开的区域之间流动。在本实施例中液压管路68包括分离的液压管路268，278，288，298以向致动器58供油。因此在本说明性实施例中，每一个致动器58能够承受差分液压以驱动各致动器58的伸缩，从而向连接件55提供动力以便使其围绕连接件枢轴关节52倾斜。
液压管路68形成从液压动力系统28到致动器58的有效液压连接，该液压动力系统是适用于系统210的液压驱动装置实施例的一种动力系统。如液压机械设计中常见的那样，液压动力系统28包括电控给油阀组26、泵25、柴油发动机27，以及储油器29。在本说明性实施例中液压动力系统28向连接件致动器58提供液压动力。
通过从电子控制器72引出的其中的电连接部70电控制液压动力系统28。电子控制箱72容纳有自动振动机构，比如运行算法的处理器，信号发生电路，或者其他的已知工具，以便自动控制液压动力系统28，以通过液压管路68向连接件致动器58提供液压流和压力从而使连接件55振动。
当对应于激活状态的来自操作员接口238的简单输入信号经由电连接部74被电子控制器72接收时，自动振动机构被触发，恰当的控制信号通过电连接部70发送出去。这使得液压动力系统28快速交替改变每一个相应制动器58以内的每一个活塞面63的任意一侧上的压差，从而促使连接件55振动。
在本说明性实施例中，电连接部74有效地连接到传感器284上，其本身连接到包括在操作员接口238中的操纵杆280上。在本说明性实施例中，传感器284把操纵杆280的取向状态转变为沿电连接部74传送到电子控制器72的电信号。尽管激活状态因此可包含操纵杆280、按钮82或者操作员接口238的其他方面的状态，但激活状态也可以不同地或者还包括连接件55的状态，比如它的提升或它的倾斜，或是连接件致动器58的状态，比如例如通过它们的液压或它们的机械应变而测得的它们的负载。这些和其他状态可以单独或一起包含在各种实施例中的激活状态中。
操纵杆280具有默认状态，在该状态下它保持它的运动范围以内的居中取向。操纵杆280控制致动器58的伸展和收缩，从而控制连接件55围绕枢轴关节52倾斜。在本实施例中，当操纵杆280朝向它的运动范围的右侧281时，引起致动器58伸展，因此使得连接件55向下倾斜。另一方面，当操纵杆280朝向它的运动范围的左侧283时，引起致动器58收缩，因此使得连接件55向上倾斜。
在本实施例中，操纵杆280的范围的右侧281是为了使连接件55向前倾斜的预定取向，而操纵杆280的范围的左侧283是为了使连接件55向后倾斜的预定取向。用于装料机连接件的操纵杆控制的这种布置是适于装料机右手操纵杆的常见功能性标准，包括例如在标准化国际组织(ISO)标准和所谓“H”标准中，两者都是本领域公知的。在可选实施例中，不同的预定操纵杆取向可促使连接件向前倾斜。
对于涉及乘坐机械的一个实施例，操作员接口238可包括在驾驶室中；或者对于涉及后行机械(walk-behind)的可选实施例，可包括在开放式操作台中；或者在另一实施例中可以涉及远程控制，其中电连接部74由例如无线电磁连接代替。
连接件55围绕枢轴关节52的运动范围可用一个变量，即由极向前取向和极向后取向这两个极值来限定的倾斜角度来描述。用于使连接件55向前倾斜的操纵杆280的预定取向可视为操纵杆280的向前倾斜取向。在本实施例中，当操纵杆280被置于它的向前倾斜取向时，连接件55从它的运动范围中的某个初始取向倾斜，并从此朝向它的极向前取向倾斜。
在一个说明性实施例中，如果在连接件55一直倾斜到它的极向前取向之后操纵杆280保持在向前倾斜取向状态，那么连接件55准备进入激活状态。在另一实施例中，操纵杆280接着准备进入激活状态。在不同的实施例中，激活状态可以用操作员接口238或连接件55、连接件致动器58或者一些其他组成部分引起。在一个实施例中，激活状态需要操纵杆280、连接件55或者相关的其他组成部分在特定的取向或位置保持预定的时间量。例如，在一个说明性实施例中，只有在操纵杆280保持向前倾斜取向同时连接件55也倾斜到它的极向前取向时，才引发激活状态并发送激活信号。
在本实施例中，操纵杆280的激活状态包括操纵杆定向在它的向前倾斜取向达预定时间量。该时间量可包括连接件55一直向前倾斜到它的极向前取向所花费的时间，在这种情况下时间量至少部分地通过连接件55在它的运动范围以内的取向来预先确定。在本实施例中，在连接件55已经达到它的极向前取向以后，操纵杆280还必须在它的向前倾斜取向状态下保持预先选择的时间量，在这种情况下预定时间量至少部分地通过该预先选择的时间量来确定。
操纵杆280的激活状态激活包括在电子控制器72中的自动振动机构，以便使连接件55自动振动。在本实施例中，当操纵杆280保持朝向它的运动范围的右侧281定位达预定时间量时出现该激活状态，该预定时间量超过为使致动器58伸展到它们的完全延伸程度所需的时间量。在另一实施例中，当致动器58达到它们的完全伸展程度时获得激活状态，而没有任何附加的时间推移。当致动器58完全伸展时，即当活塞60从气缸64完全伸展时，出现连接件的极向前取向。当连接件55包括铲斗56时，这也对应于铲斗56的倾卸位置。
该自动化的功能在例如帮助操作人员抖掉铲斗56中的材料方面特别有利。因为自动振动机构促使铲斗56响应于由被设定成激活状态的操作员接口238发出的简单输入信号而自动振动，因此操作人员免除了直接通过手动振动操纵杆而定期振动铲斗56的麻烦。
包括各种简单激活状态的各种操作员接口可包括在用于启动自动振动机构的条件参数中。各种操作员接口及其激活状态的例子用图1所示的按钮82来表示，其中它的激活状态为被按下；以及用图2所示的操纵杆280来表示，其中它的激活状态为朝向它的运动范围的右侧281定向。在某些实施例中，在引起激活状态之前，可能要求操作员接口组成部分的这些位置或取向状态保持预定的时间量，该时间量超过使致动器58伸展到它们的完全伸展程度所需的时间量。该预定时间量可以示例为20毫秒，50毫秒，500毫秒，或者能够对操作人员有利的某些其他时间周期。
在可选实施例中，操纵杆280的激活状态可以与其他要求相结合，比如用于连接件55的提升位置控制。连接件55的提升位置由操作以抬升和降低提升臂组件22的提升致动器30来控制。从而，在本实施例中，连接件55可以设置在从低至地面到高至空中，或者从最低提升位置到最高提升位置的任何提升位置处。
在本实施例中，激活状态需要连接件55保持在空中的特定最小高度或更高。特别地，操作员接口238包括提升位置控制器，且提升位置控制器必须在对应于连接件55的提升位置的状态允许范围的预定范围以内，以便操作员接口238处在激活状态下。
例如，最低高度可选为例如在凸出的标称地平高度以上10厘米或1米，即，例如，大致与轮14的底部共面的地面附近。在另一些实施例中也可以使用大于或小于该范围以内的其它高度。例如，只有在超出特定的选择高度时这对于确保自动振动机构是用来抖掉铲斗56中的材料的目的才是有利的特征。在不同实施例中也可以出现该状态要求方面的其他变形，比如要求连接件55的提升位置在确定的最大值以下，或者在既具有最小值又具有最大值的特定范围以内。
例如，连接件55的提升位置还可通过操作人员经由操作员接口238比如通过操纵杆280的向前和向后取向来控制。在本实施例中，提升位置的控制用作确定操纵杆280的激活状态是否已经开启即操纵杆280是否处在其激活状态下的条件参数。例如，如果连接件55的提升位置不在预定范围以内，比如在凸出地平高度以上至少一米，则不满足激活状态的要求。因此在本实施例中，激活状态包括提升位置在预定范围以内。即，在本实施例中，提升位置在预定范围以内对于激活状态而言是必要条件而不是充分条件。
在另一例中，自动振动功能在帮助操作人员使用铲斗56进行挖掘尤其是挖入例如特别坚硬、粘性或冷冻材料方面特别有利。一些实施例包括旨在用于挖掘的特定激活状态，其中激活状态包括连接件55处在符合挖掘的位置和取向。在一些实施例中，这可以包括连接件55具有朝向或重合于凸出地面的相对较低的提升位置，以及铲斗56的中间倾斜取向，例如，相对平行于凸出地面或相对凸出地面成稍微向前的角度。
不过，由于经常会挖掘高出装料操纵机10的凸出地面以上很多的成堆或成垛材料，因此在一些实施例中，可在为了引发激活状态而包括的条件参数中包含非常宽的一段提升范围，也许会超过最大提升位置，这取决于该实施例所要满足的特殊性能要求。
作为另一个例子，自动振动功能还对帮助操作人员使用铲斗56向下压紧或压缩材料特别有利。对应的实施例可包括旨在压紧的特定激活状态，其中激活状态包括连接件55处在符合压紧操作的位置和取向。例如，一个实施例可包括在提升范围的下面部分中的提升位置段，包括了最低提升位置，而排除了提升范围的上面部分，以此作为用来引发激活状态的条件参数。本实施例还可包括朝向向后取向的倾斜取向范围段，并且可包括极向后的取向，而排除了朝向倾斜范围的向前部分的倾斜取向范围段。
不过，另一些实施例可包括在凸出地面以上的相当高度处向下压紧材料的预定用途，以及在引发激活状态的条件参数中包括符合压紧操作的非常大的提升位置段。在不同的实施例中符合压紧操作的用来引发激活状态的倾斜取向段也是可变的，尤其是考虑到连接件或打算用作某种应用的附加连接件的特殊结构。因此，在各种实施例中可能出现各种各样的用于激活状态的选项。
作为另一个例子，一些实施例包括感测连接件上的负载的工具，并在激活状态的条件参数中包括传感器检测到连接件承受最小负载，即，至少等于负载比较值的负载。例如，如果连接件遇到来自它正在挖掘或压紧的材料的阻力阈值则连接件可承受该最小负载。用于感测连接件上的负载的工具可以是例如机械应变传感器，或者液力传动实施例中的液压传感器，或者其他实施例中的一些其他工具。
因此，在各种实施例中，连接板具有由极向前取向和极向后取向限定的倾斜范围，和/或由最小提升和最大提升限定的提升范围；其中激活状态包括连接板定向在倾斜范围的预定段以内，和/或定位在提升范围的预定段以内。在一些实施例中，在引发激活状态之前提升和倾斜状态的这些条件必须持续预定的时间长度。在有关于抖料的不同实施例中，倾斜范围的预定段占据了总倾斜范围的向前部分从而它包括极向前倾斜的取向，并且/或者提升范围的预定段占据了总提升范围的上面部分从而它包括最大的提升位置，例如对于用于铲斗的抖料功能的实施例是利的，如本发明的有利功能的一个说明性实施例。
在这些实施例的一部分中，连接板的倾斜取向和提升位置联结到电子控制器的对应状态，从而占有激活状态的倾斜取向和提升位置对应于处在激活状态下的电子控制器。在不同的实施例中，用于指示已经满足激活状态条件参数的传感器或信号源可与连接件55、连接致动器58、操作员接口238或者一些其他组成部分相关联。因此，将这些不同组成部分中的任何一个视为具有默认状态和用来引发激活信号的激活状态是恰当的，其中在默认状态下不会产生激活信号，这对于特定实施例是恰当的。
在另一个可选实施例中，当轻摇操纵杆或者换句话说操作人员用手使操纵杆振动时会出现激活状态，尽管在触发了自动振动的轻摇已经停止以后自动振动能够继续。如果操作人员试图开始轻摇操纵杆以使得连接件振动，就像操作人员可能通常所做的那样，那么由此产生的到达电子控制器72的输入将会被自动振动机构认为是激活信号，从而触发自动振动机构并引起铲斗56自动振动。然后操作人员可以停止轻摇操纵杆而自动振动机构将继续使铲斗56振动直到它的振动时间已经结束。
在一些实施例中，对应于试图手控操纵杆振动的激活状态以附加的候补激活状态而存在，伴随如上所述的低劳动强度的激活状态被包括，比如在相应的致动器58已经充分伸展以后按下按钮或将操纵杆保持在其右侧位置。
自动振动信号的终止也可以采取不同的形式。在一个实施例中，当例如通过使操纵杆280取向成远离向右的界限281到达默认或向左位置时，用户接口238随后变为脱离激活状态时，自动振动机构被信号通知停止下来。这引起连接件55通过停止振动作出响应。在可选实施例中，自动连接件振动在预定振动时间量以后或响应于其它停止信号被自动地设定为停止。
操作员接口的另外的示例是踏板，控制铲斗倾斜致动器的伸展，其中踏板在其没有被按压时处于默认状态，踏板的激活状态包括例如被操作员的脚按压。这可以单独包括激活状态，或者与铲斗倾斜致动器完全伸展以后的时间间隔相结合。
操作员接口的另一个说明性例子是拨动开关，其中中立位置对应于默认状态，拨动位置对应于激活状态。在另外的变更实施例中还出现了具有默认状态和触发铲斗自动振动机构的激活状态的其他类型的操作员接口。
图3是另一说明性实施例的片段剖面图。系统310包括机械臂22，连接件55，致动器358，电力系统328，电子控制器72和操作员接口238，以类似于图1和图2的方式构造在一起。
每一个机械臂22包括内提升臂管42和依托前臂50。连接件55包括连接板54和所连接的铲斗56。连接板54构造成围绕枢轴关节52安装在两个机械臂22的两个依托前臂50上，从而连接件55具有充分的围绕枢轴关节52旋转倾斜的自由度。
每一个机械臂22在其依托前臂50中构造成便于各致动器58围绕枢轴关节66连接。两个致动器58中的每一个包括气缸364和可滑动地接合在气缸364以内的活塞360。每一个气缸364构造成围绕各枢轴关节66连接到其相应的依托前臂50上，同时每一个活塞构造成围绕各枢轴关节62连接到连接板54上。因此致动器58的连接端具有充分的围绕它们各自的枢轴关节66，62旋转的自由度。
每一个活塞360包括活塞轴361和齿条表面363。齿条表面363紧密配合至容纳在每一个气缸364内部的电动小齿轮312。电动小齿轮312分别通过信号线368，388从信号发生器326供以电力。因此，由于用动力操纵的气缸364的小齿轮312与活塞360的齿条表面363的啮合，使得每一个致动器358能够伸展或收缩，从而向连接件55提供动力以便围绕枢轴关节52倾斜。电动小齿轮312设置在气缸364内部最靠近枢轴关节62的一侧上，使其保持与活塞360的齿条表面363啮合，同时使活塞360的伸展范围最大化。
电线308形成了从电力系统328到致动器58的操作连接，这是适用于系统310的实施例的另一种电类型的动力系统。电力系统328包括电子控制信号发生器326，电池325，柴油发动机27和交流发电机329，以电系统设计中熟知的典型运转设备的形式构成。电力系统328向连接件致动器358提供电力。
电力系统328是经由从电子控制器72引出的其中的电连接部70来电子控制的。电子控制箱72容纳自动振动机构，比如运行算法的处理器，信号发生电路，或者其他的已知工具，以便自动控制电力系统328通过信号线368，388向连接件致动器58的电动小齿轮312提供电压，从而电动小齿轮312使活塞360的齿条表面快速振荡且连接件55发生振动。
当来自操作员接口238的对应于激活状态的简单输入信号经由电连接部74被电子控制器72接收时，自动振动机构被触发，且恰当的控制信号经由电连接部70发送出去。这使得电力系统328快速地交替改变与各个致动器358内的活塞360的齿条表面363相啮合的电动小齿轮312的旋转方向，从而促使连接件55振动。可选实施例使用各种其他公知机构通过交替改变与致动器相关联的电动机的驱动方向来促使连接件自动振动。
在本特定实施例中，电连接部74操作连接到传感器284，传感器284本身连接到包括在操作员接口238中的操纵杆280。传感器284将操纵杆280的位置状态转变成沿电连接部74传送到电子控制器72的电信号。由此操作员接口238类似于图2所示地进行操作，或者如图所示地使用操纵杆280，或者就像比如上述那些替代实施例中的那样使用操纵杆。
图4是提升臂组件22的向前部分的侧视图，包括依托前臂50和连接件55，表示为连接件55占据它的极向后取向。
连接件致动器58连接到连接件55的连接板54上，从而致动器58能够提供动力给铲斗56使其围绕枢轴关节52来回地倾斜。每一个独立的连接件致动器58包括可围绕枢轴连接件62旋转地与连接板54相连接的活塞60，和可围绕枢轴连接件66旋转地与独立的提升臂组件22的依托前臂50相连接的气缸64。每一个活塞60可滑动地容纳在相应的气缸64以内。每一个连接件致动器58具有从给油阀组26(图4中未示出)通向它的液压管路68，液压动力系统28通过液压管路68把加压的液压流提供给连接件致动器58。
通过使活塞60缩回到在致动器58的气缸64以内的它们的最缩进状态，将连接件55置于它的极向后取向。
图5是包括依托前臂50和连接件55的提升臂组件22的向前部分的另一侧视图，现在描绘成连接件55占据它的极向前取向。
连接件致动器58保持连接到连接件55的连接板54上，如上所述。每一个独立的连接件致动器58包括可围绕枢轴连接件62旋转地与连接板54相连接的活塞60，和可围绕枢轴连接件66旋转地与提升臂组件22的依托前臂50相连接的气缸64。每一个活塞60可滑动地容纳在相应的气缸64以内。每一个连接件致动器58具有从给油阀组26(图5中未示出)通向它的液压管路68，如上所述。
通过使活塞60伸展到致动器58的气缸64外部的最延展状态，将连接件55置于它的极向前取向。正是连接件55的这个最向前取向成为了将要获得的激活状态以及激活自动振动机构的构成条件。在本说明性实施例中，连接件55由此在处于其最向前取向的状态的同时发生振动，从而铲斗56中的材料被抖出。
在包括别的连接件和取向的其他实施例中还可获得另外的效果、达到另外的目的。例如，在可选实施例中，连接件55的自动振动可施加到挖掘工具连接件上，由此提高其挖入坚固的目标材料的性能。作为另一个例子，连接件55的自动振动可施加到基本上平坦的水平连接件上，其目的包括压紧地面。作为另一个例子，在该可选实施例中，向后倾斜或低的提升位置可以是针对激活状态所需的条件。
图6是表示本发明的方法的说明性实施例的流程图。本发明的方法的其他实施例包括附加的步骤、步骤的不同顺序，以及这里所述的特定示例性方法上的其他变更。
步骤610包括使系统从默认状态变为激活状态。这是以概括的方式来说，例如，按下按钮。例如，当用于触发激活信号的相关操作员接口是按钮比如图1所示的按钮82时，使按钮从它的默认状态变为它的激活状态包括按下按钮。
类似地，按照图2和图3所示的实施例，相关的操作员接口是操纵杆280，且使操纵杆280从它的默认状态变为它的激活状态的动作包括在相应的致动器58已经充分伸展以后保持操纵杆280朝向它的右侧边界281达预定的时间周期。在其他实施例中，连接件55的位置和/或取向，和/或致动器58上的负载，引发或促使产生激活状态。这些例子是如步骤610中的那样使操作员接口从默认状态变为激活状态的不同方式的示例。
步骤612包括将激活信号传送给电子控制器。该激活信号是由变为激活状态的系统所触发的，例如通过被按下的按钮。换句话说，在本实施例中，步骤612由步骤610自动触发。在图1、2和3所示的说明性实施例中，信号从操作员接口经由电连接部74传送到电子控制器。在另外的实施例中，激活信号经由无线通信或其他可选信号传输装置传送。
步骤614包括将自动振动命令从电子控制器传送到可操作地连接到致动器的动力系统。电子控制器响应于激活信号的接收自动产生该振动命令。换句话说，在本实施例中，步骤614由步骤612自动触发。在本实施例中，尽管激活信号是等效于单个比特的信息的状态信号，但自动振动命令包含促使连接件致动器振动所必需的所有信息。这代表着超越现有技术中的系统的真正优势，在现有技术中的系统中通常仅能由操作人员通过手动推挤操作员接口比如操纵杆或踏板来直接产生振动信号从而促使连接件致动器振动。步骤614的自动振动命令通过电连接部发送出去，其中图1，2和3中的电连接部70是示例性的，电子控制器通过这些电连接部将所有激活命令转送到动力系统。
步骤616包括促使可围绕枢轴关节倾斜地安装在机械臂上和可操作地连接到被自动振动命令控制的致动器上的连接件响应于自动振动命令自动振动。一个例子可以是促使铲斗连接件发生自动的抖料振动。在如图1和2所示的液压动力的例子中，这通过由液压动力系统经由液压管路适当传送加压的液压流到致动器来实现。例如，在一个实施例中，液压流在液压管路68的相对管路之间快速交替。在可选实施例中出现了液压的快速交变。在另一个实施例中，按照图3所示的实施例，电力系统驱使与活塞的齿条表面相啮合的电动小齿轮的旋转方向快速交变。
在这些实施例中，动力系统直接对来自电子控制器的命令作出反应，从而电子控制器实现了将简单激活信号转变为更复杂的自动振动命令的智能转变，使得致动器简单地对该命令起反应以促使致动器振动。致动器的振动引起与它们连接的连接件以及安装在连接件上的任何连接件比如铲斗发生相应振动。因此，步骤616能够包括例如所连接的铲斗的抖料。
在可选实施例中可出现补充的步骤。例如，方法的一个实施例包括使操作员接口脱离激活状态，并由此作出响应地促使连接件停止振动的进一步的步骤。部分地参考来自先前的附图的附图标记，这可以例如通过使操纵杆离开它的运动范围的向右界限281并移到例如它的默认位置或它的运动范围的向左界限283而实现。或者，使用户接口脱离激活状态的改变可通过例如按下能够达到该目的的另一个按钮来完成。在这些说明性实施例中，用户接口238脱离激活状态的状态变化促使电子控制器72停止传送自动振动命令至动力系统28或328，从而停止致动器58或358和连接件55的自动振动。
以特定的振动参数比如确定的振动频率和振幅来执行连接件55的自动振动。这些振动参数针对不同的振动目的来优化，比如连接件55的抖料。例如，在一个说明性实施例中，对于从铲斗摇落碎片和粘着物质这可能是重要的性能目标。例如，方法的一个实施例可包括5赫兹的振动频率和1毫米的振幅。另一些实施例包括符合包含它们的系统的性能特性的高于和低于这些值的频率和振幅值。还有其他一些实施例允许操作人员从许多不同选项中选择频率和幅度以对给定任务进行特殊优化。
本发明包括如这里所详细说明的预料不到的和新颖的优点，并可以由本领域技术人员从权利要求、附图和说明内容中进一步了解到。尽管描述了特定实施例，但可以设想将本发明的各种其他实施例应用到权利要求的边界和界限以内的其他机械、设备、方法和系统中去。上述特定实施例仅仅是要求权利的本发明的代表性和示例性的内容，本发明不限于这些特定实施例。
例如，尽管已经详细说明了装料操纵机，但本发明对于其他类型的装载机比如全轮驱动装载机和履带装载机、各种各样的其他动力机械比如推土机，反铲推土机，单斗挖掘机/掘土机以及各种各样的其他应用同样适用。
作为另一个例子，尽管按钮、操纵杆、踏板和拨动开关的特定例子已经用来举例说明操作员接口，但各种各样的另外的接口是权利要求所预期和涵盖的，比如杆、表盘、鼠标、触摸垫、触摸屏、远程控制或其他机构。
作为另外一个例子，尽管建筑/工业铲斗的例子被用作经受自动振动的附加连接件的特定例子，但在可选实施例中还可以设想各种各样的其他连接件，包括垃圾铲斗，组合铲斗，刨平工具，反铲，推土刀或单独的连接板，或其他类型的连接件。
作为另外一个例子，已经说明了作为特定例子的液压和电气系统，它们是使用其他系统来将动力从动力源分配到致动器的其他实施例的代表。
自动液压振动控制系统的其他特征和特性还具有被权利要求包含的多种实施例，其中详细说明的例子仅仅是解释性的而不是限制性的。本领域技术人员将认识到可以在形式上和细节上进行许多修改而不会脱离本发明的主旨和范围。
权利要求
1.一种系统，包括机械臂；可围绕枢轴关节倾斜地安装在机械臂上的连接件；可操作地连接到连接件上以便向连接件提供动力从而使其围绕枢轴关节倾斜的致动器；可操作地连接到致动器上的动力系统；可运转地连接到动力系统上的电子控制器，且电子控制器包括自动振动机构以便促使连接件响应于激活信号自动振动；以及与电子控制器可操作地通信的操作员接口；并且其中所述系统包括默认状态和用于产生激活信号的激活状态。
2.权利要求1的系统，其中连接件具有由极向前取向和极向后取向限定的围绕枢轴关节倾斜的范围，且激活状态包括连接件定向在倾斜范围的预定段以内。
3.权利要求2的系统，其中激活状态还包括连接件定向在倾斜范围的预定段以内达预定的时间长度。
4.权利要求2的系统，其中倾斜范围的预定段包括极向前取向。
5.权利要求1的系统，其中连接件具有在凸出地面以上的由最小提升和最大提升限定的提升范围，且激活状态包括连接件定位在提升范围的预定段以内。
6.权利要求5的系统，其中激活状态还包括连接件定位在提升范围的预定段以内达预定的时间长度。
7.权利要求5的系统，其中提升范围的预定段包括最大提升。
8.权利要求5的系统，其中连接件还具有由极向前取向和极向后取向限定的围绕枢轴关节的倾斜范围，且激活状态包括连接件既定位在提升范围的预定段以内，又定向在倾斜范围的预定段以内。
9.权利要求8的系统，其中激活状态还包括连接件定位在提升范围的预定段以内和定向在倾斜范围的预定段以内达预定的时间长度。
10.权利要求1的系统，其中激活状态包括连接件承受最小负载。
11.权利要求10的系统，其中对应激活状态的最小负载由机械应变测量仪器检测。
12.权利要求10的系统，其中对应激活状态的最小负载由液压测量仪器检测。
13.权利要求10的系统，其中激活状态还包括符合挖掘操作的连接件的位置和取向。
14.权利要求10的系统，其中激活状态还包括符合压紧操作的连接件的位置和取向。
15.权利要求1的系统，其中操作员接口包括按钮，激活状态包括按钮处于被按下的位置。
16.权利要求15的系统，其中按钮设置在操纵杆上。
17.权利要求1的系统，其中操作员接口包括操纵杆，激活状态包括操纵杆定向为预定取向达预定的时间量。
18.权利要求1的系统，其中操作员接口包括操纵杆，激活状态包括操纵杆被轻微摇动。
19.权利要求1的系统，还包括安装在连接件上的附加连接件。
20.权利要求19的系统，其中附加连接件包括铲斗。
21.权利要求1的系统，其中自动振动机构包括算法。
22.权利要求1的系统，其中致动器是液压驱动的，动力系统提供液压动力。
23.权利要求1的系统，其中致动器是电力驱动的，动力系统提供电力。
24.权利要求1的系统，其中致动器包括气缸，活塞可滑动地接合在气缸内。
25.权利要求1的系统，还包括由多个接地轮支撑的框架，其中机械臂可操作地连接到框架上。
26.权利要求1的系统，还包括由多个接地履带支撑的框架，其中机械臂可操作地连接到框架上。
27.权利要求1的系统，其中操作员接口包括安装在框架上的控制台，机械臂连接到所述控制台上。
28.权利要求1的系统，其中操作员接口包括远程控制台。
29.一种动力机械，包括框架；支撑框架的多个接地构件；可操作地连接到接地构件上的发动机；可操作地连接到框架上的机械臂；可围绕枢轴关节倾斜地安装在机械臂上的连接件；可操作地连接到连接件上以便向连接件提供动力从而使其围绕枢轴关节倾斜的致动器；可操作地连接到致动器上的动力系统；可运转地连接到动力系统上的电子控制器，且电子控制器包括自动振动机构以便促使连接板响应于激活信号自动振动；以及与电子控制器可操作地通信的操作员接口；并且其中所述系统包括默认状态和用于产生激活信号的激活状态。
30.权利要求29的动力机械，其中连接件具有由极向前取向和极向后取向限定的围绕枢轴关节倾斜的范围，且激活状态包括连接件定向在倾斜范围的预定段以内达预定的时间长度。
31.权利要求30的动力机械，其中倾斜范围的预定段包括极向前取向。
32.权利要求29的动力机械，其中连接件具有在凸出地面以上的由最小提升和最大提升限定的提升范围，且激活状态包括连接件定位在提升范围的预定段以内达预定的时间长度。
33.权利要求32的动力机械，其中提升范围的预定段包括最大提升。
34.权利要求32的动力机械，其中连接件还具有由极向前取向和极向后取向限定的围绕枢轴关节倾斜的范围，激活状态还包括连接件既定位在提升范围的预定段以内又定向在倾斜范围的预定段以内达预定的时间长度。
35.权利要求29的动力机械，其中操作员接口包括按钮，激活状态包括按钮处于被按下的位置。
36.权利要求29的动力机械，其中操作员接口包括操纵杆，激活状态包括操纵杆定向为预定取向达预定的时间量。
37.权利要求29的动力机械，其中操作员接口包括操纵杆，激活状态包括操纵杆被轻微摇动。
38.权利要求29的动力机械，还包括安装在连接件上的附加连接件。
39.权利要求38的动力机械，其中附加连接件包括铲斗。
40.权利要求29的动力机械，其中致动器是液压驱动的，动力系统提供液压动力。
41.权利要求29的动力机械，其中是电力驱动的，动力系统提供电力。
42.权利要求29的动力机械，其中接地构件包括轮子。
43.权利要求29的动力机械，其中接地构件包括履带。
44.一种促使可倾斜地安装的连接件自动振动的方法，包括以下步骤使系统改变为激活状态；将激活信号传送给系统的电子控制器；将自动振动命令从电子控制器传送到可操作地连接到系统的致动器的动力系统；和促使可围绕枢轴关节倾斜地安装在系统的机械臂上和可操作地连接到致动器上的连接件响应于自动振动命令自动振动。
45.权利要求44的方法，还包括以下步骤使系统变为脱离激活状态；和作出响应地促使连接件停止振动。
46.权利要求44的方法，其中促使连接件自动振动的步骤包括促使安装在连接件上的铲斗抖动。
47.权利要求44的方法，其中促使连接件自动振动的步骤包括使用为了连接件的抖料而优化的振动频率和振幅。
48.权利要求44的方法，其中促使连接件自动振动的步骤包括交替改变致动器中的液压流。
49.权利要求44的方法，其中促使连接件自动振动的步骤包括交替改变与致动器相关联的电动机的驱动方向。
全文摘要
系统(10；210；310)，包括机械臂(22)，连接件(55)，致动器(58；358)，动力系统(28，328)，电子控制器(72)，以及操作员接口(38；238)。致动器(58，358)可操作地连接到连接件(55)上以便向连接件(55)提供动力从而使其围绕枢轴关节(52)倾斜。动力系统(28；328)可操作地连接到致动器(58；358)上。电子控制器(72)可运转地连接到动力系统(28；328)上，并包括自动振动机构以便促使连接件(55)响应于激活信号自动振动。该系统(10；210；310)包括默认状态和产生激活信号的激活状态。激活状态可以由按钮(82)、提升或倾斜位置传感器或者负载传感器产生。
文档编号E02F3/40GK1981093SQ200580014054
公开日2007年6月13日 申请日期2005年3月1日 优先权日2004年3月12日
发明者马克·F·巴雷斯, 查尔斯·H·克劳泽 申请人:克拉克设备公司