具有控制多軸工具的輸入裝置的機器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及具有多軸控制機器作業工具的操作員輸入裝置。
【背景技術】
[0002]—些土工機械，例如，推土機、機動平地機、輪式裝載機和雪犁，具有前置式作業工具，例如，刀片、鏟斗，或者用于推動或者運送物料的犁。這些作業工具能夠圍繞大致垂直于作業工具(也就是，與行進方向一致)的第一水平軸線傾斜，并且圍繞大致平行于作業工具的第二水平軸線俯仰，以及相對于地面提升。可以通過延伸位于作業工具第一側的液壓缸、同時縮回位于作業工具相對側的液壓缸完成傾斜。可以同時通過延伸或者縮回相同方向的液壓缸完成俯仰。可以通過延伸獨立的提升缸完成作業工具的提升。現有液壓系統利用輸入裝置的不同組合來調節傾斜、俯仰和提升操作。
[0003]2012年6月I日公開的Hand等人的美國專利公布N0.2012/0152575( ’ 575公布)公開了一種典型的液壓系統。具體而言，’575公布公開了一種具有左右油缸和輸入裝置的液壓系統，其中左右油缸能夠傾斜和俯仰作業工具，輸入裝置用于控制左右油缸。輸入裝置包括圍繞水平軸線在豎直平面中樞轉的向內傾斜的手柄(相對于操作員座椅)。當手柄樞轉到左側或者右側時，產生指示需要傾斜作業工具的信號。拇指滾輪位于手柄的抓握端，當繞其軸線轉動時，產生指示需要俯仰作業工具的信號。
[0004]雖然’575公布中的輸入裝置能夠實施傾斜和俯仰操作，它仍然能夠進行改進。也就是說，575公布中的輸入裝置對于所有用戶來說可能不夠直觀和/或者不包括一些應用需要的功能。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型涉及一種具有控制多軸工具的輸入裝置的機器，該輸入裝置能夠直觀控制具有至少一個提升、俯仰、滾動和偏轉軸線移動的作業工具。
[0006]在一個方面，該機器包括機架和樞轉地連接于機架的作業工具。該機器還可以包括至少一個第一油缸，其配置為相對于機架提升作業工具;至少一個第二油缸，其配置為相對于機架偏轉作業工具;第三油缸，其配置為相對于機架俯仰作業工具；以及第四油缸，其配置為使作業工具相對于機架滾動。該機器還可以包括由機架支撐的操作員站，以及位于操作員站內部的輸入裝置。輸入裝置可以包括手柄，手柄具有連接至機器的近端以及遠端，并且配置為在第一方向樞轉以產生可操作地連接以致動至少一個第一油缸的第一信號，并且在與第一方向大致正交的第二方向樞轉以產生可操作地連接以致動第四油缸的第二信號。輸入裝置可以具有位于手柄遠端的搖桿鈕，并且配置為在第三方向樞轉以產生可操作地連接以致動至少一個第二油缸的第三信號，并且在與第三方向大致正交的第四方向樞轉以產生可操作地連接以致動第三油缸的第四信號。
[0007]所述手柄定向成相對于所述第一方向和所述第二方向成斜角。
[0008]進一步包括控制器，所述控制器與所述輸入裝置以及所述第一油缸、所述第二油缸、所述第三油缸和所述第四油缸中的每一個連接。
[0009]所述輸入裝置進一步包括第一瞬時控制元件，所述第一瞬時控制元件配置為產生指示操作的第五信號，使所述控制器操作所述油缸中的至少一個來抖動所述作業工具。
[0010]所述輸入裝置進一步包括至少一個第二瞬時控制元件，所述至少一個第二瞬時控制元件配置為產生可操作的第六信號以致動所述作業工具的履帶式平整操作。
[0011]所述搖桿鈕配置為在所述第一方向和所述第二方向之間的方向樞轉以產生指示需要同時俯仰和偏轉所述作業工具的混合信號。
[0012]進一步包括大致C形推架，其樞轉地將所述作業工具的下邊緣連接到所述機架，其中，所述至少一個第一油缸包括兩個油缸，每個油缸將所述大致C形推架的腿部連接到所述機架。
[0013]所述至少一個第二油缸包括兩個油缸，每個油缸將所述作業工具的側邊緣連接到所述大致C形推架。
[0014]所述C形推架包括朝向所述作業工具的上邊緣延伸的臂；
[0015]所述第三油缸將所述作業工具的所述上邊緣連接到所述臂；以及
[0016]所述第四油缸定位成大致與所述第三油缸正交，并且將所述臂連接到作業工具在所述臂與所述側邊緣之間的點。
[0017]上述技術方案提供了一種其中輸入裝置的每次移動可以與作業工具的所致移動大體一致的系統。進一步，因為所有作業工具的控制器可以共置于單獨的輸入裝置中，所以操作員可以在使用作業工具期間需要花費很小的精力，并且操作員可以更好地能將注意力集中在手中的任務。
【附圖說明】
[0018]圖1和圖2分別為公開的典型機器的側視插圖和俯視插圖。
[0019]圖3為可以與圖1和圖2所示的機器結合使用的公開的典型輸入裝置的插圖；以及
[0020]圖4為示出與圖1至3的機器和輸入裝置相關的公開的典型液壓系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1和圖2示出了具有多個配合完成任務的系統和部件的典型機器。機器10可以具體化為執行與產業例如采礦、建筑、農業、運輸或者現有技術中已知的其它產業相關的某種類型的操作的移動機器。例如，機器10可以是物料搬運機，例如，推土機、自動平地機、輪式裝載機、雪犁或者類似機器。機器10可以包括實施系統12、驅動系統16、動力源18，以及操作員站20，其中實施系統12配置為移動作業工具14，驅動系統16用于推進機器10，動力源18為實施系統12和驅動系統16提供動力，操作員站20用于控制實施系統12、驅動系統16，和/或者動力源18。
[0022]實施系統12可包括流體致動器作用在其上的鏈接結構以移動作業工具14。具體而言，實施系統12可以包括大致C形推架22，大致C形推架22樞轉地在相對兩端處連接到驅動系統16并且在中心處連接到作業工具14下邊緣24(僅在圖1中示出)。第一對左右液壓缸(提升缸)26、28可以樞轉地將推架22的腿部連接到機架30，并且能夠相對于地面32提升和降低作業工具I。第二對左右液壓缸(偏轉缸)34、36可以樞轉地將推架22的腿部連接到作業工具14的相對側邊緣，并且能夠圍繞垂直軸線38偏轉作業工具14。臂40可以豎直向上延伸遠離推架22的中心，朝向作業工作14的上邊緣42，液壓缸(俯仰缸)44可以樞轉地將臂40的遠側末端連接到上邊緣42。俯仰缸44可以圍繞水平軸線46俯仰作業工具14，水平軸線46大致垂直于軸線38和機器10的行進方向。附加液壓缸(滾動缸)48可以從臂40的末端延伸到作業工具14位于臂40和側邊緣37之間的點。滾動缸48可以使作業工具14圍繞水平軸線50滾動。軸線50可以與機器10的行進方向大體一致，并且與軸線38、46正交。
[0023]很多不同的作業工具14可以連接到單個機器10，并且可由操作員控制。作業工具14可以包括用于執行特定任務的任何裝置，例如，刀片、鏟斗、犁或者其它本領域已知的任務執行裝置。盡管作業工具14在圖1實施例中連接成在相對于機器10的機架30的豎直方向和水平方向樞轉并且相對于地面32提升，但作業工具14還可以滑動、擺動、打開和關閉，或者以本領域所知的其它方式移動。
[0024]驅動系統16可以包括相對的底盤組件52(僅在圖1中示出)，每個底盤組件具有動力源18驅動的鏈輪54以使相應的履帶55轉動。每個底盤組件52還可以包括基座構件58(僅在圖1中示出)，基座構件58可操作地連接到鏈輪54和/或者機架30以支撐推架22的端部。可以設想，驅動系統16可選地包括不同于履帶55的牽引裝置，如果需要，例如，輪、帶或其它已知牽引裝置。
[0025]動力源18可以具體化為發動機，例如柴油機、汽油機、由氣體燃料驅動的發動機或者現有技術中已知的任何其它類型的內燃機。可以設想，動力源18可選地具體化為非燃燒的動力源，例如，燃料電池、動力儲存裝置或其它已知源。動力源18可以產生機械輸出或電力輸出，用于通過驅動系統16推進機器10，以及能夠轉化為用于移動液壓缸26、28、34、36、44、48的液壓動力。
[0026]操作員站20可以包括接收來自機器操作員的輸入的裝置，該輸入指示需要操縱機器。具體而言，操作員站20包括位于座椅59(僅在圖1中示出)附近的一個或者多個輸入裝置56(圖1、圖3和圖4示出)。輸入裝置56可以由操作員來操作以通過產生指示需要操縱的成比例的位移信號來啟動機器10的移動。在所公開的實施例中，輸入裝置56是與控制作業工具14的提升、俯仰、滾動和偏轉移動相關的操縱桿。可以設想，除了操縱桿外的輸入裝置56，例如，踏板、控制桿、方向盤和現有技術已知的其他設備，如果需要，還可以附加地設置在操作員