ES2949820T3

ES2949820T3 - Rendimiento mejorado de implementos

Info

Publication number: ES2949820T3
Application number: ES13826987T
Authority: ES
Inventors: Christopher Lougheed; Spencer Mindeman
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: EP2971376A1; CA2877911A1; US9063530B2; US20140277962A1; CA2877911C; EP2971376B1; CN104411892B; WO2014143370A1; CN104411892A

Abstract

Se divulgan implementos de trabajo (190; 300), máquinas eléctricas (100; 200) y métodos (500; 600; 700) para operar implementos y máquinas eléctricas usando controladores de máquinas e implementos (250: 350). Un controlador de implemento (350) recibe información de una máquina eléctrica con la que está emparejado el implemento de trabajo, indicativa de las características operativas de la máquina eléctrica. El controlador del implemento está configurado para proporcionar información en respuesta a la máquina eléctrica para dirigir el funcionamiento de la máquina eléctrica basándose en la información recibida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Rendimiento mejorado de implementos

Antecedentes

Esta divulgación está dirigida a las máquinas motrices. Más particularmente, esta divulgación está dirigida hacia máquinas motrices capaces de ser operablemente acopladas a implementos, los implementos que pueden ser acoplados a tales máquinas motrices, y el rendimiento de tales máquinas motrices e implementos acoplados. Las máquinas motrices, a los fines de la presente divulgación, incluyen cualquier tipo de máquina que pueda generar energía con el fin de llevar a cabo una tarea particular o una variedad de tareas. De acuerdo con la invención, y en todo lo que sigue, la máquina motriz es un vehículo de trabajo. Los vehículos de trabajo generalmente son vehículos autopropulsados que tienen un dispositivo de trabajo, tal como un brazo de elevación (aunque algunos vehículos de trabajo pueden tener otros dispositivos de trabajo) que pueden ser manipulados para llevar a cabo una función de trabajo. Algunos ejemplos de máquinas motrices que son vehículos de trabajo incluyen cargadoras, excavadoras, vehículos utilitarios, tractores y zanjadoras, por nombrar algunas.

Algunas máquinas motrices se pueden acoplar de manera operativa a implementos que pueden cooperar con la máquina motriz para llevar a cabo diversas tareas. Por ejemplo, algunas cargadoras tienen brazos de elevación que pueden tener una amplia variedad de implementos acoplados de manera operativa a ellos, que van desde un simple cucharón u hojas hasta implementos relativamente complejos tal como aplanadoras y niveladoras que tienen dispositivos de trabajo capaces de llevar a cabo diversas tareas. Muchos implementos están igualmente configurados para ser acoplados a una variedad de diferentes modelos de máquinas motrices o incluso tipos, de forma que un implemento particular se puede usar con múltiples máquinas motrices diferentes. Los ejemplos de algunos de estos tipos de implementos son las cepilladoras, las segadoras, las destoconadoras, las retroexcavadoras, las desbrozadoras y las sopladoras de nieve. También hay muchos otros tipos de utensilios de este tipo.

Ciertos implementos requieren un nivel específico de potencia suministrada por una máquina motriz a la que está acoplada para funcionar correctamente. Por ejemplo, algunos implementos tienen actuadores que pueden requerir más fluido hidráulico presurizado (es decir, un mayor caudal) del que proporciona una pala cargadora estándar de un tipo determinado. Estos implementos se denominan a veces implementos de gran caudal. Ciertas máquinas motrices son capaces de suministrar selectivamente un mayor caudal de fluido hidráulico presurizado ("gran caudal") a dichos implementos. Alternativamente, ciertos implementos pueden no funcionar correctamente e incluso dañarse cuando se exponen a este denominado gran caudal de fluido hidráulico presurizado. Algunos implementos (tales como, por ejemplo, una cepilladora) están pensados para funcionar mientras la máquina motriz a la que están acoplados está en movimiento. A menudo, este tipo de implementos ofrecen su mejor rendimiento a una velocidad de desplazamiento determinada o por encima o por debajo de una velocidad de desplazamiento determinada. Dado que los implementos suelen estar diseñados para trabajar con diferentes modelos o tipos de máquinas, existe la posibilidad de que un implemento se use de una forma que no ofrezca un rendimiento óptimo o que incluso pueda dañarlo.

La discusión anterior se provee meramente para información general sobre antecedentes y no se pretende usar como una ayuda para determinar el alcance del objeto reivindicado.

Sumario

Las realizaciones desveladas incluyen implementos de trabajo y máquinas motrices, así como combinaciones de ambos, y procedimientos de operación de implementos y máquinas motrices mediante el uso de controladores de máquinas e implementos. En una primera realización desvelada, que se reivindica en la reivindicación 1, un implemento de trabajo está configurado para ser emparejado con cualquiera de los múltiples tipos diferentes de máquinas motrices para llevar a cabo una función de trabajo. El implemento de trabajo incluye un controlador del implemento configurado para recibir información de una máquina motriz con la que el implemento de trabajo está emparejado indicativa de las características operativas de la máquina motriz. El controlador del implemento está configurado para proporcionar información de respuesta a la máquina motriz para dirigir la operación de la máquina motriz en base a la información recibida.

En una segunda realización desvelada, reivindicada en la reivindicación 7, una combinación de máquina motriz e implemento de trabajo incluye un controlador de la máquina montado en la máquina motriz que tiene información relacionada con la identificación y las características operativas de la máquina motriz. Un controlador del implemento montado en el implemento está configurado para comunicarse con el controlador de la máquina para recibir la información de identificación y características operativas. El controlador del implemento está configurado para enviar instrucciones de respuesta al controlador de la máquina para mostrar instrucciones operativas para controlar el implemento de trabajo en base a la información recibida.

En otra realización desvelada, reivindicada en la reivindicación 13, se proporciona un procedimiento para coordinar el funcionamiento de una máquina motriz emparejada con un implemento de trabajo. El procedimiento incluye la etapa de recibir información de la máquina motriz en un controlador del implemento, la información es indicativa de la identificación de la máquina motriz. El procedimiento también incluye la etapa de proporcionar la información de control operacional desde el controlador del implemento a la máquina motriz por medio del direccionamiento del control de una característica operacional de la máquina motriz en base a la información de identificación.

También se desvelan otros implementos, máquinas motrices y procedimientos. El documento US-A-2009/171482 desvela un implemento de trabajo configurado para ser emparejado con cualquiera de una pluralidad de diferentes tipos de vehículos de trabajo para llevar a cabo una función de trabajo, el implemento de trabajo comprende un controlador del implemento configurado para proporcionar información al vehículo de trabajo para dirigir la operación del vehículo de trabajo en base a los requisitos de operación del implemento.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista en alzado lateral de una máquina motriz representativa en la que se pueden llevar a la práctica las realizaciones desveladas.

La FIG. 2 es una vista en alzado lateral de otra máquina motriz representativa similar a la que se muestra en la FIG. 1, emparejado con un implemento representativo que incluye un controlador del implemento para controlar los actuadores del implemento.

La FIG. 3 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes de una máquina motriz y un implemento de acuerdo con una realización ejemplar.

La FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra un implemento, una máquina motriz, y una combinación de los mismos configurados de acuerdo con varias realizaciones ejemplares.

Las FIGs. 5 a 7 son diagramas de bloques que ilustran realizaciones de procedimientos ejemplares.

Descripción detallada

Los conceptos desvelados en la presente memoria no están limitados en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes expuestos en la siguiente descripción o ilustrados en las siguientes figuras. Es decir, las realizaciones desveladas en la presente memoria tienen carácter ilustrativo. Los conceptos ilustrados en estas realizaciones se pueden llevar a la práctica o llevar a cabo de diversas maneras. La terminología usada en la presente tiene una finalidad descriptiva y no se debería considerar como limitante. Palabras tales como "que incluyen", "que comprenden" y "que tienen" y variaciones de las mismas, como se usan en la presente memoria, abarcan los elementos enumerados a continuación, sus equivalentes, así como otros elementos adicionales.

Las realizaciones discutidas a continuación están dirigidas hacia máquinas motrices y sistemas en máquinas motrices que están configuradas para comunicarse con un implemento operablemente acoplado para mejorar el rendimiento del implemento. Además, las realizaciones discutidas incluyen implementos capaces de comunicarse con tales máquinas motrices de una manera que proporciona un rendimiento mejorado del implemento. Las realizaciones se discuten con respecto a las máquinas motrices en general y los de la habilidad en la técnica apreciarán que las realizaciones desveladas se pueden practicar en cualquiera de un número de diferentes tipos de máquinas motrices y no están destinados a ser limitados en la aplicación a cualquier tipo de máquina motriz. La invención se define en las reivindicaciones. Para los fines de esta discusión, en la FIG. 1 se ilustra una máquina motriz representativa en la cual se llevan a la práctica las realizaciones, y se describen a continuación antes de desvelar cualquier realización. Para mayor brevedad, solo se analiza una máquina motriz representativa. Sin embargo, como se menciona anteriormente, las realizaciones que se ofrecen a continuación se pueden llevar a la práctica en una cualquiera de un número de máquinas motrices, que incluyen máquinas motrices de tipos diferentes a la máquina motriz representativa analizada a continuación.

La FIG. 1 es una vista en alzado lateral de una máquina motriz 100 representativa en la que se pueden emplear las realizaciones desveladas relacionadas con máquinas motrices. La FIG. 2 es una vista en alzado lateral de otra máquina motriz representativa 100' que es generalmente similar a la máquina motriz 100 con un implemento representativo 190 para llevar a cabo funciones de trabajo acoplado operablemente a la máquina motriz 100'. Las máquinas motrices 100 y 100' ilustradas en las FIGs. 1 y 2 son cargadores de dirección deslizante, pero otros tipos de máquinas eléctricas, que incluyen vehículos de trabajo tales como cargadoras de oruga, cargadores de eje direccional, que incluyen cargadores de dirección en todas las ruedas, excavadoras, manipuladores telescópicos, cargadores de operador a pie, zanjadoras y vehículos utilitarios, por nombrar algunos ejemplos, pueden emplear las realizaciones descritas relacionadas con las máquinas motrices. El implemento 190 ilustrado en la FIG. 2 es una cortadora de losa, pero otros tipos de implementos, que incluyen cepilladoras, segadoras, trituradoras de tocones, retroexcavadoras, sopladoras de nieve, zanjadoras y cortadoras de troncos se pueden acoplar ventajosamente con una máquina motriz que incluye los componentes y características de las realizaciones desveladas. El implemento 190 es representativo de cualquier tipo de implemento que incluya un controlador del implemento (no mostrado en la FIG. 2) configurado como se describe a continuación en las realizaciones ejemplares desveladas para dirigir el funcionamiento de la máquina motriz en base a la información de identificación y/o características operativas proporcionada por la máquina motriz al controlador del implemento. El término "característica operativa", como se usa en esta divulgación, se refiere a las capacidades operativas de la máquina motriz que definen la capacidad de la máquina motriz para proporcionar energía al implemento, o funcionar de otro modo con él, para llevar a cabo funciones de trabajo. Por ejemplo, las características operativas pueden incluir información tales como los caudales o presiones hidráulicos máximos, las RPM máximas del motor de la máquina motriz, la potencia máxima, las capacidades de velocidad mínima o máxima de la máquina motriz, las capacidades de versión de software de la máquina motriz, los tipos de entradas de usuario en la máquina motriz, etc. Las características operativas son diferentes de la información de control del implemento (es decir, la información relacionada con el control real de las funciones del implemento).

La siguiente descripción de la máquina motriz representativa 100 describe componentes y sistemas particulares de la misma. Esta descripción incluye componentes específicos de la máquina motriz 100, así como componentes y sistemas generalmente disponibles en una variedad de máquinas motrices, que incluye la máquina motriz 100'. La máquina motriz 100 incluye un bastidor de soporte o bastidor principal 102, que soporta una fuente de potencia 104, que en algunas realizaciones es un motor de combustión interna. Un sistema de conversión de potencia 106 se acopla de manera operativa a la fuente de potencia 104. De manera ilustrativa, un sistema de conversión de potencia 106 recibe la potencia de la fuente de potencia 104 y las señales de control de las entradas del operador para transformar la potencia recibida en señales de potencia de una forma tal que se proporcione a los componentes funcionales de la máquina motriz y sea usada por estos.

El sistema de conversión de potencia 106 incluye componentes hidráulicos tales como una o más bombas hidráulicas, diversos actuadores y componentes de válvula que se emplean de manera ilustrativa para recibir y proporcionar de manera selectiva las señales de potencia en forma de fluido hidráulico presurizado a algunos o todos de los actuadores usados para controlar los componentes funcionales de la máquina motriz 100. Varias máquinas motrices del tipo que pueden emplear las realizaciones desveladas en la presente memoria pueden tener varias configuraciones diferentes de sistemas de conversión de potencia que proporcionan señales de potencia a los dispositivos de trabajo. Por ejemplo, el sistema de conversión de potencia 106 puede incluir generadores eléctricos o similares para generar señales de control eléctricas con el fin de alimentar los actuadores eléctricos. En otros sistemas de conversión de potencia, también se pueden emplear componentes mecánicos, tales como ejes de transmisión de engranajes reducidos. Los conceptos discutidos en la presente memoria no se limitan a un único sistema de conversión de energía.

Con referencia a continuación nuevamente a la FIG. 1, entre los componentes funcionales que son capaces de recibir señales de potencia desde el sistema de conversión de potencia 106 están los elementos de tracción 108, mostrados de manera ilustrativa como ruedas, que están configurados para acoplarse de forma giratoria a una superficie de soporte para hacer que se desplace la máquina motriz. Otros ejemplos de máquinas motrices pueden tener orugas u otros elementos de tracción en lugar de ruedas. En una realización de ejemplo, un par de motores hidráulicos (no mostrados en la FIG. 1), se proporcionan para convertir una señal de potencia hidráulica en una salida de rotación. En máquinas motrices tales como cargadoras de dirección deslizante se acopla un único motor hidráulico a ambas ruedas en un lado de la máquina motriz. Como alternativa, se puede proporcionar un motor hidráulico para cada elemento de tracción en una máquina. En una cargadora de dirección deslizante, la dirección se logra por medio del suministro de salidas rotativas diferentes al o a los elementos de tracción en un lado de la máquina frente al otro lado. En algunas máquinas motrices, la dirección se logra por otros medios, tales como, por ejemplo, ejes direccionables.

La máquina motriz 100 también incluye una estructura de brazos de elevación 114 que se puede subir y bajar con respecto al bastidor 102. De manera ilustrativa, la estructura de brazos de elevación 114 incluye un brazo de elevación 116 que se fija de forma pivotante al bastidor 102 en la articulación 118. Se fija de forma pivotante un actuador 120 configurado de forma que reciba potencia desde el sistema de conversión de potencia 106, tanto al bastidor 102 como al brazo de elevación 116 en las articulaciones 122 y 124, respectivamente. El actuador 120 de la FIG. 1 es un cilindro hidráulico denominado a menudo denominado como un cilindro de elevación y es un ejemplo representativo de un tipo de actuador que puede accionar un elemento de trabajo en una máquina motriz representativa, en este caso, un brazo de elevación. La extensión y retracción del actuador 120 provoca que la estructura de brazos de elevación 114 pivote sobre la articulación 118 y, por lo tanto, se eleve y descienda a lo largo de una trayectoria generalmente vertical indicada aproximadamente por la flecha 138. El brazo de elevación 116 es representativo del tipo de brazo de elevación que se puede fijar a la máquina motriz 100. La estructura de brazos de elevación 114 mostrada en la FIG. 1 incluye un segundo brazo de elevación y un actuador dispuesto en un lado opuesto de la máquina motriz 100, aunque ninguno se muestra en la FIG. 1. A la máquina motriz 100 se pueden acoplar otras estructuras de brazos de elevación, con geometrías, componentes y disposiciones diferentes o a otras máquinas motrices en las que se pueden llevar a la práctica las realizaciones analizadas en la presente sin alejarse del alcance de la presente discusión.

Un aparato de fijación del implemento en forma de un portador del implemento 130 se fija de forma pivotante al brazo de elevación 116 en la articulación 132. Uno o más actuadores 136 están acoplados de forma pivotante al portador del implemento 130 y a la estructura de brazos de elevación 114, para provocar que el portador del implemento 130 rote en condiciones de suministro de potencia en torno a un eje que se extiende a través de la articulación 132 en un arco aproximado por medio de la flecha 128, en respuesta a una entrada del operador. Los actuadores 136 mostrados en la FIG. 1 son cilindros hidráulicos, denominados como actuadores de inclinación o cilindros de inclinación, que se pueden accionar por medio de la recepción de fluido hidráulico a presión del sistema de conversión de potencia 106. Los actuadores de inclinación 136 son otro ejemplo de actuadores que pueden accionar un elemento de trabajo en una máquina motriz representativa. El portador del implemento 130 está configurado para aceptar y asegurar uno cualquiera de un número de diferentes de implementos (por ejemplo, el implemento 190 que se muestra en la FIG. 2) a la máquina motriz 100 de acuerdo con lo deseado para llevar a cabo una tarea de trabajo concreta. Los implementos, tales como el implemento 190 de la FIG. 2, asimismo se puede configurar para acoplarse o emparejarse con varios tipos y/o modelos de máquinas motrices, uno a la vez, teniendo cada uno de los diferentes tipos y/o modelos de máquinas motrices características operativas, a menudo exclusivas del tipo o modelo particular de máquina motriz. Las características operativas también pueden ser exclusivas de una máquina motriz concreta en un momento determinado y en condiciones operativas concretas.

En algunas aplicaciones, un implemento simple (que es un implemento que no tiene dispositivos de actuación en el mismo para llevar a cabo una función de trabajo) tal como un cubo puede ser acoplado al portador del implemento 130 para llevar a cabo una variedad de tareas. Sin embargo, muchos otros implementos que son acoplables al portador del implemento 130 tienen dispositivos de accionamiento tales como cilindros y motores, por nombrar dos ejemplos para llevar a cabo una variedad de funciones de trabajo. Además, muchos de estos implementos se denominan implementos inteligentes. Los implementos inteligentes tienen dispositivos de control, a menudo en forma de controladores electrónicos capaces de controlar el accionamiento de uno o más actuadores del implemento. Muchos de estos implementos reciben energía y/o señales de control de una fuente externa, tales como una máquina motriz a la que están acoplados para accionar los diversos actuadores del implemento. La máquina motriz 100 proporciona una fuente externa de este tipo, accesible en un puerto 134, de señales de potencia y control que se puede acoplar a un implemento para controlar diversas funciones del implemento, en respuesta a las entradas del operador. En una realización, el puerto 134 incluye acopladores hidráulicos (no mostrados) que se pueden conectar a un implemento para proporcionar señales de potencia en forma de fluido presurizado, proporcionado por el sistema de conversión de potencia 106 para usar por parte del implemento que está acoplado operativamente a la máquina motriz 100. Además, el puerto 134 incluye conectores eléctricos (no mostrados) que pueden proporcionar señales de potencia y señales de control a un implemento para controlar y hacer posible que los actuadores del tipo descrito anteriormente controlen el funcionamiento de los componentes funcionales en un implemento.

De manera ilustrativa, la máquina motriz 100 también incluye una cabina 140 que se soporta en el bastidor 102 y que define, al menos en parte, un compartimento del operador 142. El compartimiento del operador 142 típicamente incluye un asiento para el operador (no mostrado en la FIG. 1) y los dispositivos de entrada y visualización del operador (ninguno de los cuales se muestra en la FIG. 1) accesibles y visibles desde una posición operativa tal como, por ejemplo, sentado en el asiento. Cuando un operador está sentado en una posición de operación, el operador puede manipular los dispositivos de entrada del operador para controlar funciones tales como conducir la máquina motriz 100, subir y bajar la estructura de brazos de elevación 114, rotar el portador del implemento 130 en torno a la estructura de brazos de elevación 114 y suministrar señales de potencia y control a un implemento acoplado a través de las fuentes disponibles en el puerto 134.

El controlador de la máquina electrónica 150 está configurado para recibir señales de entrada de los dispositivos de entrada del operador, y proporcionar señales de control al sistema de conversión de potencia 106, entre otras tareas. El controlador electrónico 150 se puede implementar en un único paquete de controlador en la máquina motriz 100 con memoria y un procesador capaz de acceder a la memoria para recuperar instrucciones ejecutables y almacenar datos. El controlador electrónico 150 también incluye una función de comunicación, capaz de comunicarse con varios dispositivos, incluido un dispositivo de control en un implemento inteligente con el que la máquina motriz 150 está acoplada de forma operable. En algunas realizaciones, el controlador electrónico 150 se puede implementar en una pluralidad de paquetes de controladores, cada uno de los cuales es capaz de llevar a cabo algunas de las funciones del controlador electrónico 150. Las realizaciones descritas en la presente memoria no se limitan a una única disposición física del controlador electrónico 150. La función de comunicación puede incluir la capacidad de comunicarse a través de un bus de comunicación en serie cableado, de forma inalámbrica o por medio de cualquier otro procedimiento de comunicación adecuado. El controlador electrónico 150 además está configurado para enviar y recibir información a través de la función de comunicación hacia y desde un dispositivo de control en un implemento inteligente con el fin de controlar las tareas de trabajo que debe llevar a cabo el implemento inteligente. Los detalles de algunas de las comunicaciones entre el controlador electrónico 150 y un controlador en un implemento inteligente se detallarán como parte de las realizaciones que se discuten a continuación.

La FIG. 3 proporciona un diagrama de bloques de una máquina motriz 200 con un implemento inteligente 300 operablemente acoplado a la máquina motriz, cada una de la máquina motriz 200 y el implemento inteligente 300 tiene características de acuerdo con realizaciones ejemplares. La máquina motriz 200 puede ser cualquiera de un número de diferentes tipos de máquinas motrices, que incluyen, pero sin limitarse a, las máquinas motrices representativas 100 y 100' descritas anteriormente. Del mismo modo, el implemento 300 puede ser cualquiera de un número de diferentes implementos inteligentes. Uno o más dispositivos de entrada del operador 202 están en comunicación con el controlador de la máquina electrónica 250. Los dispositivos de entrada del operador 202 son manipulables por un operador para proporcionar señales de control 205 al controlador de la máquina electrónica 250 indicativas de las intenciones del operador. Los dispositivos de entrada del operador 202 pueden adoptar la forma de mandos de joystick, palancas, pedales, interruptores, dispositivos accionables en una empuñadura, paneles de visualización electrónicos sensibles a la presión, dispositivos remotos capaces de comunicarse con el controlador de la máquina electrónica 250 por medio de comunicación por cable o inalámbrica, y similares. Los dispositivos de entrada del operador 202 son manipulados para proporcionar señales de control para controlar algunas o todas las funciones en la máquina motriz 200 que incluyen el control de varios actuadores tales como actuadores de desplazamiento, y actuadores de función de trabajo tales como los actuadores de elevación e inclinación discutidos anteriormente con referencia a la máquina motriz 100 de la FIG. 1. Además, el controlador de la máquina electrónica 250 está configurado para comunicarse con un controlador del implemento electrónico, tales como el controlador del implemento electrónico 350 en el implemento inteligente 300. En la realización mostrada en la FIG. 3, la comunicación se lleva a cabo a través de una conexión efectuada en el puerto 234. En otras realizaciones, la comunicación se logra a través de una conexión inalámbrica u otra conexión por cable.

El sistema de conversión de potencia 206, como se muestra en la FIG. 3 incluye una fuente de potencia 204 que proporciona una entrada de energía a una bomba 212 que puede, a su vez, controlar directamente uno o más actuadores 208 ya sea directamente o, como se muestra en la FIG. 3, a través de un conjunto de válvula de control 210. Aunque la bomba 212 se muestra en forma de diagrama de bloques como una sola bomba, en diversas realizaciones, se puede emplear cualquier número y tipo de bombas para proporcionar fluido hidráulico presurizado a diversos componentes del sistema de conversión de potencia 206. El controlador de la máquina electrónica 250 está en comunicación con el sistema de conversión de potencia 206 para controlar los componentes del conjunto de válvula de control 210, la bomba 212, o ambos. Los actuadores 208 incluyen dispositivos tales como cilindros de elevación e inclinación, motores de accionamiento y similares. Además, el sistema de conversión de potencia 206 es capaz de proporcionar fluido hidráulico presurizado para su uso por un implemento a través del puerto 234.

El implemento 300 es un ejemplo de un implemento inteligente que se muestra como acoplado operablemente a la máquina motriz 200 a través del puerto 234 y capaz de comunicarse con el controlador de la máquina electrónica 250 en la máquina motriz 200. El implemento 300 tiene un controlador del implemento 350 que controla el accionamiento de uno o más actuadores 308 en el implemento. Cuando el implemento 300 se acopla operablemente a la máquina motriz 200 a través del puerto 234, se proporcionan señales de potencia y control desde la máquina motriz al implemento. En algunas realizaciones, la comunicación entre el controlador del implemento 350 y el controlador de la máquina electrónica 250 da como resultado que la máquina motriz 200 proporcione fluido hidráulico presurizado al implemento 300 a través del puerto 234. El controlador del implemento 350 controlará entonces el flujo del fluido hidráulico presurizado recibido hacia uno o más actuadores 308 tales como, por ejemplo, por medio del control de los componentes de la válvula (no mostrados en la FIG. 3) que cuando se accionan proporcionan vías de flujo a los actuadores de acuerdo con lo deseado. Además, para las realizaciones de implementos que tienen actuadores controlados eléctricamente, el controlador del implemento 350 proporciona selectivamente una señal de alimentación eléctrica a los actuadores. En algunas realizaciones, las señales de los dispositivos de entrada del operador 202 se proporcionan al controlador del implemento electrónico 350, ya sea directamente desde los dispositivos de entrada del operador a través de un bus de comunicación o a través del controlador de la máquina electrónica 250. A continuación, el controlador del implemento 350 solicita fluido hidráulico presurizado a la máquina 200 a través del controlador de la máquina electrónica 250. El controlador del implemento electrónico 350 también es capaz de proporcionar señales de control para los dispositivos de accionamiento en o asociados con el implemento 300, como se discutió anteriormente.

Mientras que algunas realizaciones están dirigidas a una combinación de un implemento y una máquina motriz, otras realizaciones están dirigidas a implementos que están configurados para ser acoplados a máquinas motrices con interacciones entre dichos implementos y las máquinas motrices. La FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra el emparejamiento del implemento 300 con la máquina motriz 200. Para los propósitos de esta discusión, el emparejamiento de la máquina motriz 200 con el implemento 300 incluye la comunicación de señales de potencia y/o control entre la máquina motriz y el implemento. En algunas realizaciones, un implemento que se empareja con una máquina motriz no está realmente unido a un portador del implemento tales como el portador del implemento 130 mostrado en la FIG. 1. El emparejamiento se refiere generalmente al establecimiento de comunicación entre el controlador del implemento electrónico 350 y el controlador de la máquina electrónica 250 de la máquina motriz para proporcionar información de control operativo.

Como se ha comentado anteriormente, ciertos implementos requieren un nivel específico de operación de una pala cargadora para funcionar correctamente, que incluyen el suministro de un caudal hidráulico suficiente, pero no excesivo, al implemento y/o el desplazamiento a una velocidad adecuada. Es ventajoso, entonces, que el controlador de la máquina electrónica 250 tenga información sobre el implemento 300 con el que está emparejado. Específicamente, es ventajoso proporcionar información sobre los niveles operativos óptimos de la máquina motriz 200 al implemento 300. Del mismo modo, puede ser ventajoso que el controlador del implemento electrónico 350 disponga de información sobre la máquina motriz a la que está acoplado operablemente. En las realizaciones desveladas, la información de características operativas de la máquina motriz 320 se proporciona al controlador del implemento electrónico 350, acerca de la máquina motriz a la que está acoplado o emparejado. Esta información puede incluir datos sobre el tipo concreto de máquina motriz que se suministra (es decir, un modelo), y diversas características sobre la máquina concreta, tal como si tiene capacidad de gran caudal, control electrónico de los sistemas de propulsión y aceleración, o si dispone de una versión concreta del software de a bordo para llevar a cabo tareas que otras versiones menos actualizadas de ese modelo concreto pueden no tener. Otra información de características operativas de la máquina 320 que se puede proporcionar a un controlador del implemento electrónico 350 incluye información de estado operativo contemporánea o dinámica, tal como si la máquina está girando y, en caso afirmativo, en qué dirección, la temperatura del aceite hidráulico, las RPM del motor y la velocidad de desplazamiento, por nombrar algunas.

El controlador del implemento electrónico 350 está configurado de forma que, en respuesta a esta información, el controlador del implemento electrónico 350 toma decisiones operativas. En algunos casos, cuando el controlador del implemento electrónico 350 determina que la máquina a la que está acoplado el implemento es incapaz de operar adecuadamente el implemento o es incapaz de operar adecuadamente el implemento a su plena capacidad, el controlador del implemento electrónico 350 prohíbe que el implemento sea operado en ese portador en particular u opera en ese portador con una funcionalidad reducida. En otros casos, el controlador del implemento electrónico 350 ordena al controlador de la máquina electrónica 250, a través de la información de control operativo 325, que haga funcionar la máquina 200 de una manera determinada, tal como por medio del direccionamiento de un caudal o presión de aceite hidráulico máximo o mínimo, la limitación de la velocidad de desplazamiento, el ajuste de las RPM del motor a un nivel máximo o mínimo determinado, etc. Por ejemplo, el controlador del implemento en un implemento cepillador puede solicitar una velocidad máxima específica del motor, para de ese modo reducir la velocidad máxima disponible. El controlador del implemento de la cepilladora también puede solicitar un par motor óptimo para el funcionamiento de la cepilladora. En otro ejemplo, el controlador del implemento en una motoniveladora láser puede establecer una velocidad de avance óptima para lograr el mejor control de pendiente y, a continuación, puede limitar la máquina a un máximo de esa velocidad. En las diversas realizaciones, después de que el controlador del implemento electrónico 350 proporcione la información de control operativo 325 al controlador de la máquina electrónica 250, el controlador de la máquina electrónica controla la máquina motriz 200 y/o el implemento 300, en respuesta a las señales de entrada 205 de los dispositivos de entrada del operador y de acuerdo con lo restringido o controlado por la información de control operativo para lograr un rendimiento mejorado u óptimo del implemento.

Las descripciones anteriores de varias realizaciones incluyen procedimientos ejemplares de operación de un controlador del implemento, un controlador de la máquina, o ambos. La FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un primer procedimiento 500 de coordinación de la operación de una máquina motriz 200 emparejada con un implemento 300 como se muestra esquemáticamente en la FIG. 4. En el bloque 505, el procedimiento incluye recibir información de la máquina motriz 200 en el controlador del implemento electrónico 350. En realizaciones ejemplares, la información recibida es indicativa de la identificación de la máquina motriz y/o de las características operativas de la máquina motriz. En varias realizaciones ejemplares, se puede usar cualquiera de los ejemplos de información de identificación o característica operativa mencionados anteriormente. Sin embargo, el procedimiento desvelado no se limita a estos tipos particulares de información sobre identificación o características operativas.

Como se muestra en el bloque 510, el procedimiento incluye a continuación proporcionar la información de control operacional desde el controlador del implemento electrónico 350 a la máquina motriz 200 para dirigir el control de una característica operacional de la máquina motriz en base a la información de identificación y/o características operacionales. El procedimiento puede incluir además configurar y usar el controlador de la máquina electrónica 250 en la máquina motriz para controlar el funcionamiento de la máquina motriz en función de la información de control operativo del controlador del implemento, que se describe con más detalle a continuación con referencia a la FIG. 7. En varias realizaciones, los procedimientos pueden incluir la recepción de señales de control en el controlador de la máquina de uno o más dispositivos de entrada del usuario 202 en la máquina motriz. El uso del controlador de la máquina electrónica 250 en la máquina motriz para controlar el funcionamiento de la máquina motriz además incluye el uso del controlador de la máquina para controlar el funcionamiento de la máquina motriz en función tanto de la información de control operativo procedente del controlador del implemento como de las señales de control procedentes del dispositivo de entrada del usuario. En diversas realizaciones, el control del funcionamiento de la máquina motriz también incluye el uso del controlador de la máquina electrónica 250, en respuesta a la información de control operativo del controlador del implemento 350, para mostrar instrucciones operativas en la pantalla del operador 203 para que un usuario controle el implemento.

La FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento 600 específicamente desde la perspectiva del implemento 300 en realizaciones de ejemplo y la interfaz entre el implemento y la máquina motriz 200. Como se muestra en el bloque 605, el procedimiento 600 establece primero la comunicación entre el implemento 300 y la máquina motriz 200.

Una vez que el implemento 300 está en comunicación con la máquina motriz 200, el controlador electrónico del implemento 350 solicita, en el bloque 610, que la máquina motriz 200 proporcione información de identificación o características operativas para que el controlador del implemento electrónico 350 pueda determinar cómo, si es que lo hace, se permitirá a la máquina motriz 200 operar el implemento 300. En el bloque 615, el procedimiento determina si la máquina motriz 200 ha proporcionado al implemento 300 la información solicitada. Una vez que el implemento 300 (a través del controlador del implemento electrónico 350) determina que la máquina motriz 200 ha proporcionado la información solicitada, el procedimiento pasa al bloque 620 donde el controlador del implemento electrónico 350 proporciona información de control operativo a la máquina motriz 200 para dirigir el control de las características operativas de la máquina motriz. Proporcionar información de control operacional a la máquina motriz para dirigir el control puede tomar muchas formas diferentes, como se discutió anteriormente, que incluyen hacer que las instrucciones operacionales se muestren en el dispositivo de visualización 303, controlar la velocidad de avance de la máquina motriz, controlar las RPM del motor de la máquina motriz, limitar la funcionalidad del implemento disponible para la máquina motriz, y así sucesivamente.

La FIG. 7 ilustra un procedimiento 700 desde la perspectiva de la máquina 200 en realizaciones de ejemplo. En el bloque 705, el procedimiento 700 incluye que el controlador de la máquina electrónica 250 proporcione información de identificación y/o características operativas al implemento 300. Una vez que el controlador de la máquina electrónica 250 proporciona esta información, el controlador de la máquina recibe la información de control operacional del controlador del implemento electrónico 350, con la información de control operacional por medio del direccionamiento del control de las características operacionales de la máquina motriz, como se muestra en el bloque 710. A continuación, el controlador del implemento electrónico 350 usa ventajosamente la información de control operativo para controlar la funcionalidad o el rendimiento del implemento en base a las características operativas de la máquina motriz concreta a la que está acoplado.

En el bloque 715, la manipulación por parte del operador de uno o más dispositivos de entrada del usuario 202 en la máquina motriz 200 provoca que los dispositivos de entrada del usuario proporcionen señales de control 205 al menos al controlador de la máquina electrónica 250. Esta información se proporciona ilustrativamente al controlador del implemento electrónico 350 a través del controlador de la máquina o, alternativamente, directamente desde los dispositivos de entrada del usuario 202, que en algunas realizaciones son capaces de comunicarse con el controlador del implemento electrónico 350. Finalmente, en el bloque 720, se controla el funcionamiento de la máquina motriz y/o del implemento en función tanto de las señales de control recibidas como de la información de control operativo recibida.

Las realizaciones anteriores proporcionan ventajas importantes. La naturaleza de los implementos y las máquinas motrices es tal que los implementos que se pueden acoplar a varias máquinas motrices diferentes son valiosos por la flexibilidad que esto proporciona. Un operador con diferentes tipos de máquinas motrices puede emplear el mismo implemento en múltiples máquinas motrices diferentes. Además, disponer de implementos y máquinas motrices que se puedan identificar entre sí o al menos comunicarse características operativas óptimas puede mejorar el funcionamiento de los implementos, lo que se traduce en un trabajo más eficaz. Además, la identificación de situaciones potenciales que podrían provocar daños en un implemento protege dichos implementos de un uso indebido.

Aunque la presente exposición se ha descrito con referencia a las realizaciones preferidas, los expertos en la técnica apreciarán que se pueden llevar a cabo cambios en forma y detalle. Sin embargo, la invención se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un implemento de trabajo (300) configurado para ser emparejado con cualquiera de una pluralidad de diferentes tipos de vehículos de trabajo (200) para llevar a cabo una función de trabajo, el implemento de trabajo que comprende:

un controlador del implemento (350) configurado para recibir información de un vehículo de trabajo con el que el implemento de trabajo está emparejado indicativa de las características operativas del vehículo de trabajo, en el que el controlador del implemento está configurado para proporcionar información de respuesta al vehículo de trabajo para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo en base a la información recibida.

2. El implemento de trabajo de la reivindicación 1, en el que el controlador del implemento (350) está configurado para proporcionar la información al vehículo de trabajo (200) para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo en base a la información recibida con las características operativas que incluyen el tipo de vehículo de trabajo con el que el implemento (300) está emparejado.

3. El implemento de trabajo de la reivindicación 1, en el que el controlador del implemento (350) está configurado para proporcionar la información al vehículo de trabajo (200) para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo en base a la información recibida, las características operativas son indicativas de la capacidad de flujo de fluido hidráulico de un sistema de conversión de potencia del vehículo de trabajo.

4. El implemento de trabajo de la reivindicación 1, en el que el controlador del implemento (350) está configurado para proporcionar la información al vehículo de trabajo para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo en base a la información recibida, las características operativas son indicativas de si el vehículo de trabajo tiene control electrónico de los sistemas de accionamiento o aceleración.

5. El implemento de trabajo de la reivindicación 1, en el que el controlador del implemento (350) está configurado para proporcionar la información al vehículo de trabajo para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo en base a la información recibida, las características operativas son indicativas de las características operativas dinámicas del vehículo de trabajo.

6. El implemento de trabajo de la reivindicación 1, en el que el controlador del implemento (350) está configurado para proporcionar la información al vehículo de trabajo para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo en base a la información recibida, las características operativas son indicativas de una versión de software del software instalado en el vehículo de trabajo.

7. Un vehículo de trabajo (200) en combinación con el implemento de trabajo (300) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende:

un controlador de la máquina (250) montado en el vehículo de trabajo y configurado para proporcionar información relacionada con la identificación y las características operativas del vehículo de trabajo; y en el que el controlador del implemento (350) está montado en el implemento de trabajo y configurado para comunicarse con el controlador de la máquina para recibir la información de identificación y características operativas, en el que el controlador del implemento está configurado para enviar instrucciones de respuesta al controlador de la máquina para mostrar instrucciones operativas para controlar el implemento de trabajo en base a la información recibida.

8. El vehículo de trabajo en combinación con el implemento de trabajo de la reivindicación 7, y que además comprende al menos un dispositivo de entrada del operador (202) acoplado operablemente al controlador de la máquina y configurado para proporcionar señales de control al controlador de la máquina para comunicar intenciones de control de un operador del vehículo de trabajo, en el que el controlador del implemento (350) está configurado además para enviar las instrucciones para dirigir el funcionamiento del vehículo de trabajo, y en el que el controlador de la máquina (250) está configurado para controlar el funcionamiento del vehículo de trabajo en respuesta tanto a las señales de control del al menos un dispositivo de entrada del operador como a las instrucciones del controlador del implemento.

9. El vehículo de trabajo en combinación con el implemento de trabajo de la reivindicación 8, en el que en respuesta a las instrucciones del controlador del implemento (350), el controlador de la máquina (250) está configurado para controlar el funcionamiento del vehículo de trabajo para limitar la velocidad de desplazamiento del vehículo de trabajo.

10. El vehículo de trabajo en combinación con el implemento de trabajo de la reivindicación 8, en el que en respuesta a las instrucciones del controlador del implemento (350), el controlador de la máquina (250) está configurado para controlar el funcionamiento del vehículo de trabajo por medio del ajuste o la limitación de las rotaciones por minuto (RPM) de un motor del vehículo de trabajo.

11. El vehículo de trabajo en combinación con el implemento de trabajo de la reivindicación 8, en el que en respuesta a las instrucciones del controlador del implemento (350), el controlador de la máquina (250) está configurado para controlar el funcionamiento del implemento para limitar el funcionamiento del implemento a una funcionalidad reducida en relación con las capacidades funcionales del implemento.

12. El vehículo de trabajo en combinación con el implemento de trabajo de la reivindicación 8, en el que el controlador de la máquina (250) está configurado para proporcionar la información relacionada con las características operativas, que incluyen al menos una del tipo de vehículo de trabajo con el que está emparejado el implemento, la capacidad de flujo de aceite hidráulico de un sistema de conversión de potencia del vehículo de trabajo, y si el vehículo de trabajo tiene control electrónico de los sistemas de accionamiento o aceleración.

13. Un procedimiento de coordinación del funcionamiento de un vehículo de trabajo (200) acoplado a un implemento de trabajo (300), que comprende:

recibir información (505) del vehículo de trabajo (200) en un controlador del implemento (350) en el implemento de trabajo, la información es indicativa de la identificación del vehículo de trabajo; y proporcionar la información de control operativo (510) desde el controlador del implemento (350) al vehículo de trabajo por medio del direccionamiento del control de una característica operativa del vehículo de trabajo en base a la información de identificación.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que además comprende usar un controlador de la máquina (250) en el vehículo de trabajo para controlar la operación del vehículo de trabajo como una función de la información de control operacional del controlador del implemento (350).

15. El procedimiento de la reivindicación 14, que además comprende recibir señales de control en el controlador de la máquina (250) desde un dispositivo de entrada del usuario (202) en el vehículo de trabajo, y en el que el uso del controlador de la máquina en el vehículo de trabajo para controlar el funcionamiento del vehículo de trabajo además comprende usar el controlador de la máquina para controlar el funcionamiento del vehículo de trabajo en función tanto de la información de control operativo del controlador del implemento (350) como de las señales de control del dispositivo de entrada del usuario.

16. El procedimiento de la reivindicación 13, que además comprende usar un controlador de la máquina (250), en respuesta a la información de control operativo del controlador del implemento (350), para mostrar en un dispositivo de visualización (203) del vehículo de trabajo instrucciones operativas para controlar el implemento de trabajo (300).