用于机器的作业工具俯仰控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明针对控制系统，并且更具体地，针对用于机器的作业工具俯仰控制系统。
【背景技术】
[0002] -些土方机器（例如推土机、机动平地机以及除雪机）具有用于推动、搬运和/或 倾卸材料的诸如铲、铲斗或犁的正面安装式作业工具。这些作业工具可以通过定位到作业 工具的每侧的成对缸倾斜和俯仰。可通过伸出和缩回单个缸或通过伸出一个缸同时缩回另 一个缸实现倾斜。可通过同时以相同方向伸出或缩回两个缸分别地实现俯仰。
[0003] 在这种类型的机器操作时，操作人员和/或自动铲控制系统可以一个或多个方向 倾斜作业工具以执行一种或多种操作，例如移动材料和/或转向机器。但是在一些情况下， 在倾斜操作过程中一个或多个成对缸的伸出和缩回会非故意地改变作业工具的俯仰。例 如，在转向操作中推土机铲的左倾斜和右倾斜会逐渐使铲向外俯仰，导致更加激进的切割 缘角度。如果所导致的作业工具俯仰没有被调整，机器的随后操作会是低效的。如果操作 人员识别出作业工具的俯仰是不正确的，操作人员会不得不手动调整俯仰，使机器的控制 复杂并且打断正在执行的操作。
[0004] 在1999年1月26日授予Yamamoto等人的美国专利No. 5862868 (' 868专利）中 公开了用于调整作业工具的俯仰的控制系统的一种示例。特别地，'868专利公开一种控制 系统，其在推土机已经完成挖掘、搬运或倾卸土方操作之后，在推土机向后行进的同时自动 地重新将推土机铲设置成预先确定的挖掘俯仰。虽然' 868专利的控制系统可简化推土机 铲的控制，但是其没有解决由铲俯仰的非故意改变所引起的问题。也就是说，虽然在机器已 经完成操作时（诸如当机器向后行进时）将作业工具（诸如' 868专利的推土机铲）自动 重新设置成特定俯仰，但是作业工具俯仰的任何非故意改变可能已经产生了影响并导致机 器的低效操作。
[0005] 本发明针对克服以上提出的一个或多个问题和/或现有技术的其它问题。
【发明内容】
[0006] -方面，本发明针对用于机器的控制系统。所述控制系统可包括第一缸，其操作地 连接在作业工具的第一侧与机器的底架之间；第二缸，其操作地连接在作业工具的第二侧 与机器的底架之间；以及一个或多个电动液压阀，其能够选择性地调节到第一缸和第二缸 的加压流体的流动。所述控制系统还可包括控制器，其能够确定作业工具的期望俯仰与作 业工具的实际俯仰之间的差，并将所述差与阈值进行比较。控制器还能够根据比较情况运 动所述一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的加压流体的流动来将 作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。
[0007] 另一方面，本发明还针对控制作业工具的方法。所述作业工具可以通过第一缸和 第二缸操作地连接到机器的底架。所述方法可包括测量第一缸和第二缸至少之一的实际缸 位移位置。所述方法还可包括根据至少当前作业工具模式和实际缸位移位置确定作业工具 的期望俯仰和作业工具的实际俯仰之间的差，并将所述差与阈值进行比较。所述方法可进 一步包括根据比较情况运动一个或多个电动液压阀以改变到第一缸和第二缸至少之一的 加压流体的流动来将作业工具的实际俯仰调整至期望俯仰。
【附图说明】
[0008] 图1是示意性公开移动机器的示意图；和
[0009] 图2是可与图1的机器一起使用的示意性公开液压系统的示意图。
【具体实施方式】
[0010] 图1示出具有协作完成任务的多个系统和组件的示意性机器10。机器10可以具 体为执行一些类型操作的移动机器，所述操作与诸如采矿业、建筑业、农业、运输业或本领 域已知的其它行业有关。例如，机器10可以是诸如推土机、机动平地机、除雪机或类似机器 的材料搬运机器。机器10可包括能够运动作业工具14的实施系统12 ;用于推进机器10的 驱动系统16 ;向实施系统12和驱动系统16提供动力的动力源18 ;以及用于控制实施系统 12、驱动系统16和/或动力源18的控制系统19。
[0011] 实施系统12可包括通过流体致动器作用以用于运动作业工具14的连杆结构。具 体地，实施系统12可包括在近端24处枢转地连接到驱动系统16并在相对的远端26处分 别连接到作业工具14的左侧底边和右侧底边的左推臂20和右推臂22。一对相对的左液 压缸34和右液压缸36可操作地分别连接在作业工具14的左侧上边和右侧上边与左推臂 20和右推臂22的中间部分之间，以相对于框架30倾斜和俯仰作业工具14。特别地，液压 缸34、36不同量和/或不同方向的伸出或缩回可使作业工具14绕竖直轴线38倾斜。相反 地，液压缸34、36的相同方向等量的伸出或缩回可使作业工具14在竖直平面中绕水平轴线 40俯仰。
[0012] 许多不同的作业工具14能够附接到单个机器10并且能够由操作人员和/或控制 系统19控制。作业工具14可包括用来执行特定任务的任何装置，例如，铲、铲斗、犁或本领 域已知的其它任务执行装置。虽然图1的实施例中被连接以相对于机器10的框架30在竖 直方向和水平方向枢转，但是作业工具14可额外地提升、滑动、摆动或以本领域已知的任 何其它方式运动。
[0013] 驱动系统16可包括形成机器10的底架的部分的相对底架总成42(图1中只示出 一个）。每个底架总成42可具有链轮44,其由动力源18驱动以旋转相应的循环履带46。 每个底架总成42还可包括框架部件48,其操作地连接到链轮44和/或框架30以支撑左推 臂20和右推臂22中相应的一个的近端24。可以预见驱动系统16可以替代地包括履带46 之外的牵引装置，例如轮、带或其它已知的牵引装置。
[0014] 动力源18可以具体为发动机，例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料发动机或 本领域已知的任何其它类型的燃烧发动机。可以预见动力源18可以替代地具体化为非燃 烧动力源，例如燃料电池、功率储存装置或其它已知的源。动力源18可产生机械动力输出 或电力输出，其可用来经由驱动系统16推进机器10并可被转化成用于运动液压缸34、36 的液压动力。
[0015] 控制系统19可包括能够提供实施系统12的手动和/或自动控制的组件。例如， 控制系统19可包括一个或多个接口装置50和控制器52。接口装置50可由操作人员操纵 以通过产生表示期望运行的比例位移信号来使机器10开始运动。在一种实施例中，接口装 置50可包括与作业工具14的倾斜运动和俯仰运动的控制相关联的操纵杆。如果需要的 话，可以预见除了操纵杆之外或者作为替代，操作站内可设置有用于机器10的运动控制的 诸如踏板、控制杆、方向盘以及本领域已知的其它装置的操纵杆外的接口装置50。
[0016] 控制器52可包括存储器、辅助存储设备、时钟、以及协作完成根据本发明的任务 的一个或多个处理器。很多市场上能够买到的微处理器都能够执行控制器52的功能。应该 意识到控制器52可容易地具体化为能够控制机器10的许多其它功能的通用机器控制器。 各种已知电路可与控制器52相关联，包括信号调节电路、通信电路、以及其它适合的电路。 还应该意识到控制器52可包括能够允许控制器52执行根据本发明的功能的一个或多个专 用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA)、计算机系统、以及逻辑电路。
[0017] 控制器52能够从接口装置50接收控制信号并使用该控制信号以操纵实施系统12 实现期望效果。例如，控制器52能够根据从接口装置50接收的倾斜和/或俯仰指令使一 个或多个缸34、36伸出和/或缩回以倾斜和/或俯仰作业工具14。此外，控制器52能够例 如根据一个或多个储存的自动控制程序自动地控制作业工具14。例如，控制器52能够随机 器10执行操作自动地倾斜和/或俯仰作业工具14。
[0018] 如图2中所示，每个液压缸34、36可包括管66,其具有操作地连接到推臂20、22之 一的封闭端（参照图1);和活塞总成68,其具有通过管66的开口端伸出的用于连接到作业 工具14的杆74。活塞总成68可与管66布置成形成首端压力室70和杆端压力室72。首端 压力室70和杆端压力室72可分别被选择性地供应加压流体和排出加压流体以使活塞总成 68和连接杆74在管66内移动，从而改变液压缸34或36的有效长度。流体进入和离开首 端压力室70和杆端压力室72的流速可与液压缸34、36的速度有关，而首端压力室70和杆 端压力室72之间的压力差可与液压缸34、36作用在作业工具14上的力有关（参照图1)。
[0019] 机器10可包括液压系统76,其具有如上所述的协作引起液压缸34、36的伸出和 缩回运动的多个流体组件。具体地，液压系统76可包括保持流体供应的罐78,和能够使流 体加压并将加压流体选择性地引导至每个液压缸34、36的主