用于動力機械的自動控制模塊的制作方法

專利名稱：用于動力機械的自動控制模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括自動控制模塊的控制組件。在圖示的實施方式中，自動控制 模塊構造為從傳感器接收輸入信號，并產生通用控制信號，通用控制信號可以由具有不同 的控制配置的不同的機械控制器處理，以為動力機械的一個或多個部件產生指定裝置的控 制信號。在一種實施方式中，通用控制信號通過包括連接器插頭和插座的連接組件傳遞至 動力機械上的機械控制器。在另一個實施方式中，通用控制信號通過無線接口傳遞。機械 控制器處理通用控制信號，并輸出指定裝置的控制信號，以操作動力機械機載的不同裝置。


圖1為包括與機械控制器交互的操作人員控制裝置的動力機械的圖示。
圖2為包括自動機械控制裝置的動力機械的控制組件的示意圖。 圖3為包括自動控制模塊和耦接至提升臂的傳感器動力機械的提升臂的示意圖。 圖4為自動控制裝置的自動控制模塊的無線接口的示意圖。 圖5為圖示用于實現自動控制裝置的實施方式的流程圖。 圖6為通過控制器局域網(CAN)連接至機械控制器或部件的自動控制裝置模塊或 組件的示意圖。
具體實施例方式
本應用公開了在圖1中所示類型的動力機械100上可執行的控制應用或組件的實 施方式。圖1中所示的動力機械100為包括鏟斗附件的滑動行進裝載機，然而，在此描述的 控制系統的應用不限于滑動行進裝載機或圖1中所示的特定的滑動行進裝載機。例如，其 它器具或工具可以連接至不同的動力機械或車輛，經過在此描述的控制系統的實施方式來 控制。 如圖1所示，圖示的動力機械100包括提升臂組件102，其在圖示的實施方式中支 撐鏟斗104。提升臂組件102包括多個提升臂105(圖1中僅一個提升臂可見)，以抬升和 降低伊斗104或其它附件。提升臂組件102的提升臂105經由提升油缸106或其它致動裝 置液壓抬升和降低。鏟斗104或其它附件樞轉地連接至提升臂105，以相對于提升臂105調 節鏟斗或附件的方位或傾角。方位或傾角經過有一個或多個擺缸108或其它致動裝置的操作進行調節。提升和擺缸106U08的操作經由圖1中示意性地示出的提升臂控制電路110
控制。提升臂電路iio通過各種閥或本領域技術人員所理解的其它液壓線路控制至液壓缸
106、 108的液壓流。 如圖1所示，圖示的動力機械或車輛100包括相對于車輛的本體或框架114支撐 的駕駛室112。駕駛室112包括經由各種操作控制裝置116(示意性地圖示)以驅動或操作 車輛。操作控制裝置116包括提升/傾斜操作控制裝置120，用于抬升、降低和/或定向鏟 斗或其它附件以及驅動控制裝置112，以告知動力機械或車輛通過車輪124進行正向、反向 或行駛運動。圖示性地，操作人員控制裝置116包括各種控制桿、按鈕或操縱桿裝置，以輸 入命令，控制動力機械或車輛的提升、驅動或其它功能。 如圖1所示，來自操作人員控制裝置116的輸入提供至機械控制器126。機械控制 器126處理來自操作人員控制裝置116的輸入，以操作動力機械的提升臂組件和驅動功能。 特別地，機械控制器126向驅動控制電路130提供輸入，以告知動力機械或車輛進行正向、 反向或行駛運動，并向提升臂控制電路110提供輸入，以抬升/降低或定向鏟斗104或其它 附件。 圖2圖示了圖1所示類型的車輛的控制組件的實施方式。雖然圖1所示的動力機 械為輪式車輛，當不限于用于輪式車輛，并且在此公開的實施方式可以適合履帶車輛或本 領域技術人員將會理解的其它車輛。 如圖2所示，控制組件140包括操作人員和自動控制部件，以提供動力機械或車輛 的自動的和用戶操作的控制裝置。在圖示的實施方式中，控制組件140包括驅動控制部件 142和提升臂控制部件144。驅動控制部件142通過驅動控制電路130操作左驅動馬達14 和右驅動馬達146。在圖示的實施方式中，左、右驅動馬達145， 146為靜液力馬達，驅動控制 電路130包括各種閥和部件，其向左、右驅動馬達145U46提供液壓流體流動，以響應于由 驅動控制部件142產生的驅動信號148來驅動和操縱動力機械。 提升臂控制部件144通過提升臂控制電路110操作提升缸和擺缸106、108。圖示 性地，控制電路110包括多種閥和部件，其向提升缸和擺缸106U08提供液壓流體流動，以 抬升、降低或傾斜連接至提升臂組件102的器具或工具。響應于由提升臂控制部件144產 生的臂控制信號150來控制液壓流體流動。 如前所述，機械控制器126接收來自操作人員控制裝置116的輸入。在圖示的實 施方式中，驅動控制輸入122由驅動控制部件142處理，以產生驅動信號148，激勵左、右驅 動馬達145、146，以進行正向、反向或行駛運動。提升/傾斜控制輸入120由提升臂控制部 件144處理，以產生臂控制信號150，以操作提升和傾斜功能。提升臂控制部件144被編程， 以包括特定控制參數，如需要多大電流移動液壓缸106、108指定的距離。提升臂控制部件 144利用這些裝置的具體參數產生臂控制信號150。 如圖所示，在圖示的實施方式中，機械控制器126還利用來自自動控制組件160的 輸入以操作動力機械。在圖示的實施方式中，自動控制組件160包括自動控制模塊162，其 如圖所示，構造接收來自所示的一個或多個傳感器164的輸入。在圖示的實施方式中，自動 控制模塊162基于來自一個或多個傳感器164的輸入產生通用信號166。通用控制信號166 傳遞至機械控制器126，以產生裝置具體控制信號。 圖示性地，傳感器164包括激光接收器或其它傳感裝置，其提供電信號，以相對于參考位置定位動力機械或動力機械上的部件的位置。為了提供提升臂組件102的自動控 制，通用信號166傳遞至提升臂控制部件144。提升臂控制部件144采用編程的裝置參數產 生裝置具體控制信號。 因此如同所描述的那樣，通用信號166適合用于不同的控制部件和電路，因此可 以適合用在具有不同的控制結構的機械上。在圖示的實施方式中，由自動控制模塊162產 生的通用信號166包括位置信號，其用來產生裝置具體控制信號，以響應于來自傳感器164 的定位輸入啟動或激勵機載裝置(如，液壓缸106、 108)。 如圖所示，在圖2中，可以基于通過操作人員控制裝置116的用戶輸入和/或基于 通過自動控制模塊162的傳感器輸入以操作該機械。在圖示的實施方式中，操作人員控制 裝置116包括控制選擇器168，以允許操作人員選擇基于用戶的控制或自動控制。圖示性 地，控制選擇器168可以為撥動開關或允許用戶在用戶控制或自動控制之間切換。
圖3圖示了自動控制組件的實施方式。在圖示的實施方式中，自動控制模塊162 連接至動力機械的提升臂105，并接收來自耦接至提升臂105或附件(如，鏟斗104)的一個 或多個傳感器164的輸入。所述一個或多個傳感器164連接至提升臂105或附件，以向提 升臂105或附件提供位置信息。 如前所述，來自一個或多個傳感器164的輸入由自動控制模塊162處理，以產生通 用控制信號166。如前所述，通用控制信號166傳遞至機械控制器126，以控制動力機械的 功能，例如提升和傾斜功能。在所示的實施方式中，自動控制模塊1162可拆卸地連接至提 升臂。傳感器遠離自動控制模塊162安裝，并經由電線電連接至自動控制模塊162。
在圖3所示的實施方式中，自動控制模塊162通過連接器組件170連接至一個或 多個機械控制器126。連接器組件170包括電纜172和連接器插頭174，連接器插頭174能 夠插入電插座或端口 176中，以將自動控制模塊162可移除地連接至機械控制器126。在 圖示的實施方式中，電纜172和連接器插頭174連接至自動控制模塊162，連接器插頭174 插入經由支架或支撐裝置178連接至動力機械的插座176。插座176電連接至機械控制器 126，以當連接器插頭174插入插座176中時在自動控制模塊162和機械控制器126之間提 供電連接。 可替換地，自動控制模塊162包括插座176，自動控制模塊162經由動力機械"機 載(on-board)"的電纜(未示出)電連接至機械控制器126，以如前所述提供至機械控制器 126的電連接。 在圖4中圖示的另一個實施方式中，自動控制模塊162經由無線接口電連接至機 械控制器126。在示出的實施方式中，自動控制模塊162包括無線通信裝置180，其構造為 與動力機械"機載"的無線通信裝置182交互或對話。 無線通信裝置180、 182通過公知的通信協議無線傳輸和接收數據或信息。在示出 的實施方式中，連接至自動控制模塊162的無線通信裝置180將通用控制信號166傳遞至 連接至機械控制器126的無線通信裝置182。機械控制器126接收通用控制信號166并產 生裝置控制信號，以操作動力機械機載的裝置或馬達。 在可替換的實施方式中，無線通信部件180與自動控制模塊162分離，并電連接至 自動控制模塊162，用于使用。類似地，無線通信裝置182可以為機械控制器126的整體部 件或分離連接的。
圖5為自動控制組件的圖示出的實施方式的流程圖。如圖所示，在步驟184中，自 動控制模塊162連接至動力機械，以提供自動控制。自動控制模塊162可以經由安裝支架 (圖5中未示出)如圖3中所圖示的那樣連接至一個或多個提升臂。傳感器164連接至自 動控制模塊162，以提供如所描述的位置輸入。傳感器164可以在自動控制模塊162的附件 之前或之后連接至動力機械。 在圖5中的步驟186中，自動控制模塊162能夠執行自動控制。在圖示的實施方 式中，自動控制模塊電連接至機械控制器126，以傳遞和/或接收如所描述的數據。在圖示 的實施方式中，自動控制模塊162通過將連接器插頭174插入插座176中或經由無線接口 而電連接至機械控制器12。隨后，如先前在圖2中圖示的那樣，經由控制選擇器1168能夠 進行自動控制。 圖6示意性地圖示了包括自動控制模塊162的自動控制組件的實施方式，該自動 控制模塊162通過控制器局域網(CAN)實現。在圖示的實施方式中，自動控制模塊162連接 至控制器局域網總線190，以在CAN總線190上與機械控制器126進行通信。如圖所示，來 自操作人員控制裝置116還通過CAN總線190經由操作人員控制裝置部件192傳遞至機械 控制器126。圖示的機械控制器126接收來自操作人員控制裝置116或自動控制模塊162 的輸入，并輸出控制信號，以操作動力機械的致動裝置106、 108、 145、 146或其它裝置。
雖然示出了特定的機械控制器，并不限于用于與示出的該特定的機械控制器126 進行交互，可以用其它實施方式來完成本發明的實施方式。 雖然已經參照優選實施方式描述了本發明，本領域技術人員將會認識到，在不偏 離本發明的精神和范圍的前提下可以在形式和細節方面進行改變。
權利要求
一種用于動力機械的附件，包括自動控制模塊，構造為接收來自至少一個傳感器的輸入信號，并產生通用控制信號，所述通用控制信號由具有不同的控制配置的不同的機械控制器處理，以為所述動力機械的一個或多個部件產生裝置控制信號；和電接口，構造為向所述不同的機械控制器中的至少一個傳遞所述通用信號，所述機械控制器利用所述通用控制信號產生所述裝置控制信號。
2. 根據權利要求l所述的附件，其中所述電接口包括連接器組件，包括電纜和連接器插頭，所述連接器組件構造為在所述附件和所述至少 一個機械控制器之間提供電連接，以向所述至少一個機械控制器傳遞所述通用控制信號。
3. 根據權利要求l所述的附件，其中所述連接器插頭和電纜連接至所述附件，并且所 述連接器插頭能夠插入所述動力機械上的插座。
4. 根據權利要求1所述的附件，其中所述附件能夠可拆卸地連接至所述動力機械。
5. 根據權利要求l所述的附件，其中所述通用控制信號包括對應于所述動力機械的 一個或多個部件中的一個的參考位置的位置信號。
6. 根據權利要求l所述的附件，其中所述裝置控制信號被所述至少一個機械控制器 利用，用來啟動所述動力機械上的裝置或馬達。
7. 根據權利要求1所述的附件，其中所述裝置控制信號為響應于所述通用控制信號 啟動至少一個液壓缸的液壓控制信號。
8. 根據權利要求1所述的附件，其中所述電接口包括無線接口。
9. 根據權利要求1所述的附件，包括連接至所述自動控制模塊的至少一個傳感器。
10. 根據權利要求1所述的附件，其中所述至少一個傳感器為激光接收器。
11. 一種用于動力機械的控制組件，包括自動控制模塊，構造為接收來自至少一個傳感器的輸入信號，并基于所述輸入信號產 生輸出信號；禾口連接器組件，包括電纜和連接器插頭，所述連接器組件構造為在所述自動控制模塊和 至少一個機械控制器之間提供電連接，以向所述至少一個機械控制器傳遞所述輸出信號， 所述至少一個機械控制器連接至所述動力機械上的一個或多個致動裝置。
12. 根據權利要求ll所述的控制組件，其中所述電纜連接至所述自動控制模塊，并且 所述連接器插頭能夠插入所述動力機械上的插座。
13. 根據權利要求ll所述的控制組件，其中所述至少一個機械控制器接收來自操作 人員控制裝置的輸入，并包括用于選擇自動控制或用戶控制的選擇器裝置。
14. 根據權利要求11所述的控制組件，其中所述至少一個機械控制器接收來自所述 自動控制模塊的輸出信號，并產生裝置控制信號，以啟動所述動力機械上的裝置或馬達。
15. 根據權利要求ll所述的控制組件，其中所述至少一個機械控制器接收來自所述 自動控制模塊的輸出信號，并為液壓致動器或馬達產生液壓控制信號。
16. —種用于動力機械的控制組件，包括自動控制模塊，構造為接收來自至少一個傳感器的輸入信號，并基于所述輸入信號產 生輸出信號；禾口無線通信裝置，構造為將所述輸出信號無線傳遞至至少一個機械控制器，所述至少一個機械控制器連接至所述動力機械上的一個或多個致動裝置。
17. 根據權利要求16所述的控制組件，其中所述自動控制模塊構造為接收輸入信號， 并產生對應于所述動力機械的一部分或部件的位置的位置信號。
18. 根據權利要求17所述的控制組件，其中所述無線通信裝置將所述位置信號傳遞 至所述至少一個機械控制器，以產生液壓控制信號。
19. 根據權利要求16所述的控制組件，包括電連接至所述自動控制模塊的至少一個 位置傳感器。
20. 根據權利要求16所述的控制組件，其中所述自動控制模塊能夠可拆卸地連接至 所述動力機械。
全文摘要
本發明公開了一種自動控制模塊(162)，其構造為從傳感器(164)接收輸入信號，并產生通用控制信號(166)，通用控制信號(166)可以由具有不同的控制配置的不同的機械控制器(126)處理。在一種實施方式中，通用控制信號(166)通過包括連接器插頭(174)和插座(176)的連接組件傳遞至動力機械上的機械控制器(126)。在另一個實施方式中，通用控制信號通過無線接口傳遞。機械控制器處理通用控制信號(166)，并輸出裝置控制信號，以操作動力機械“機載”的不同裝置。
文檔編號G05B19/042GK101784729SQ200880103658
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月15日 優先權日2007年8月21日
發明者詹森·A·奧斯本 申請人:克拉克設備公司