ES2963915T3

ES2963915T3 - Sistema y procedimientos para la gestión del tiempo de ciclo

Info

Publication number: ES2963915T3
Application number: ES20788952T
Authority: ES
Inventors: Charles Young; Marty Carpenter; Scott Becker; Douglas Kallas; Matthew Kaldor; Eric Zabel
Original assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2024-04-03
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: US11447930B2; CA3151727A1; US20230071137A1; EP4034716B1; US20240052596A1; CN114423912A; US20210087793A1; EP4034716A1; KR20220066278A; CN114423912B; WO2021061938A1; US11834810B2

Abstract

Un sistema de trabajo hidráulico puede incluir una bomba hidráulica de desplazamiento continuamente variable (324) que es impulsada por un motor (322) y está en comunicación con un actuador hidráulico (314). El desplazamiento en tiempo de funcionamiento de la bomba hidráulica (324) para el movimiento del actuador hidráulico (314) se puede controlar en función de la velocidad del motor (322). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimientos para la gestión del tiempo de ciclo

Antecedentes

Esta divulgación está dirigida a las máquinas de potencia. Más particularmente, esta divulgación se refiere a sistemas hidráulicos tales como sistemas para funciones hidráulicas de elevación e inclinación para elementos de trabajo de máquinas de potencia. Las máquinas de potencia, a efectos de esta divulgación, incluyen cualquier tipo de máquina que genere potencia para llevar a cabo un objetivo particular o una variedad de objetivos. Un tipo de máquina de potencia es un vehículo de trabajo. Los vehículos de trabajo son generalmente 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 se pueden manipular para llevar a cabo una función de trabajo. Los vehículos de trabajo incluyen palas cargadoras, excavadoras, vehículos utilitarios, tractores y zanjadoras, por nombrar algunos ejemplos.

Las máquinas de potencia convencionales pueden incluir un motor que alimenta determinados sistemas hidráulicos a través de una bomba de cilindrada constante, para de ese modo proporcionar un caudal hidráulico constante al sistema hidráulico para una velocidad de motor determinada. En consecuencia, la velocidad de rotación en un eje de entrada para las bombas se debe aumentar para proporcionar un caudal hidráulico aumentado, y la velocidad en el eje de entrada se debe disminuir para proporcionar un caudal hidráulico disminuido. El documento JP 2011 047317 A se desvela un circuito hidráulico que suministra fluido hidráulico desde una bomba hidráulica de caudal variable accionada por un motor a un cilindro del cubo, para de ese modo accionar el cilindro del cubo. El circuito hidráulico incluye un sensor de velocidad de rotación que detecta la velocidad del motor, un medio de detección de variables manipuladas que detecta la variable manipulada de una válvula de operación para un cubo, y un dispositivo de ajuste de capacidad que cambia la capacidad de la bomba hidráulica. El circuito hidráulico además incluye un controlador que calcula un caudal de descarga objetivo en función de la variable manipulada detectada y controla el dispositivo de ajuste de la capacidad en función del caudal de descarga objetivo y de la velocidad detectada del motor.

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

Algunas realizaciones de la presente divulgación proporcionan sistemas (y procedimientos correspondientes) para controlar el tiempo de ciclo de los brazos de elevación y otras funciones hidráulicas para una máquina de potencia. En algunas realizaciones, un sistema de control de tiempo de ciclo se puede configurar para ajustar un caudal hidráulico (por ejemplo, un intervalo de caudal) para una bomba hidráulica en base a una velocidad del motor para mantener un caudal objetivo para la bomba y, correspondientemente, para proporcionar un tiempo de ciclo objetivo para ciertas funciones hidráulicas. En algunas realizaciones, un sistema de control de tiempo de ciclo también se puede configurar para establecer un caudal hidráulico (por ejemplo, un intervalo de caudal) en base a varios parámetros operativos de la máquina de potencia, tales como una velocidad de desplazamiento o aceleración actual de la máquina de potencia, un perfil de movimiento de un elemento de trabajo de la máquina de potencia, una orientación (por ejemplo, inclinación angular) de la máquina de potencia o un implemento de la misma, o un tamaño o peso de una carga útil recibida por un elemento de trabajo de la máquina de potencia.

Algunas realizaciones proporcionan una máquina de potencia que incluye un bastidor y un brazo de elevación montado pivotantemente en el bastidor. Un actuador hidráulico puede estar acoplado al bastidor y al brazo de elevación y es accionable para mover el brazo de elevación con respecto al bastidor. Un sistema hidráulico puede incluir una bomba en comunicación con el actuador hidráulico, la bomba es accionada por un motor y está configurada para operar con desplazamiento variable continuo para proporcionar un flujo hidráulico al actuador hidráulico. Un dispositivo de control puede estar configurado para: determinar un valor de velocidad del motor; y controlar un desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba, en base al valor de velocidad del motor determinado, para mantener un caudal hidráulico objetivo de la bomba para hacer que el actuador hidráulico mueva el brazo de elevación desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada durante una duración de tiempo objetivo.

En algunas realizaciones, una válvula puede estar en comunicación con una bomba y un actuador hidráulico y ser móvil para medir el flujo entre la bomba y el actuador hidráulico. Una duración de tiempo objetivo para el movimiento de un brazo de elevación desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada se puede asociar con la válvula totalmente abierta.

En algunas realizaciones, un dispositivo de control se puede configurar para controlar el desplazamiento del tiempo de ejecución en base a una entrada del operador que indica una duración de tiempo objetivo.

En algunas realizaciones, una duración de tiempo objetivo puede ser una duración de tiempo mínima para mover un brazo de elevación desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada.

En algunas realizaciones, un sensor se puede configurar para indicar una orientación de una máquina de potencia (por ejemplo, relativa a la gravedad). Un dispositivo de control se puede configurar para controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución de una bomba en función de la orientación de la máquina de potencia.

En algunas realizaciones, un dispositivo de control se puede configurar para controlar un desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba en base a una carga de un implemento soportado por un brazo de elevación. En algunas realizaciones, un sensor de fuerza o presión puede estar configurado para indicar uno o más de un peso o un tamaño de una carga en el implemento.

En algunas realizaciones, un dispositivo de control se puede configurar para controlar un desplazamiento en tiempo de ejecución de una bomba en base a una característica de un implemento que es soportado por un brazo de elevación.

Algunas realizaciones proporcionan un procedimiento para controlar el funcionamiento de una máquina de potencia. Una bomba de un sistema hidráulico puede ser operada, mediante el uso de la potencia de un motor de la máquina de potencia, para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar funciones de trabajo hidráulico, la bomba está configurada para operar con desplazamiento variable continuo para proporcionar el flujo hidráulico. Se puede determinar un valor de velocidad del motor, mediante el uso de un dispositivo de control. Mediante el uso del dispositivo de control, se puede controlar el desplazamiento de la bomba durante el tiempo de ejecución en base al valor determinado de velocidad del motor, a fin de proporcionar flujo hidráulico para ejecutar al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

Controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba incluye controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución para configurar la bomba de forma que proporcione un caudal hidráulico objetivo para ejecutar la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

En algunas realizaciones, un caudal hidráulico objetivo puede corresponder a un tiempo de ciclo objetivo para la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

En algunas realizaciones, un tiempo de ciclo objetivo puede ser un tiempo de ciclo mínimo objetivo.

En algunas realizaciones, un procedimiento puede incluir la determinación, por medio de un dispositivo de control, de un tiempo de ciclo mínimo objetivo en base a una entrada del operador en tiempo de ejecución.

En algunas realizaciones, al menos una función hidráulica puede incluir mover un brazo de elevación de una máquina de potencia desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada.

En algunas realizaciones, el control de un desplazamiento en tiempo de ejecución de una bomba puede incluir la reducción de un desplazamiento en tiempo de ejecución en base al aumento de la velocidad del motor.

En algunas realizaciones, un procedimiento puede incluir recibir, en un dispositivo de control, una entrada del operador para controlar la ejecución de al menos una función de trabajo hidráulico mediante el uso de un actuador hidráulico. Durante la ejecución de la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, se puede controlar una válvula, con el dispositivo de control, en base a la entrada del operador, para dosificar el caudal de una bomba para la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, para de ese modo reducir el caudal de la bomba a un actuador hidráulico por debajo del caudal hidráulico objetivo.

Algunas realizaciones proporcionan un sistema de trabajo hidráulico para su uso en una máquina de potencia con un motor. Un circuito de actuador de trabajo hidrodinámico puede incluir una bomba que está configurada para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar funciones de trabajo hidráulico, la bomba es accionada por el motor y está configurada para operar con desplazamiento variable continuo para proporcionar el flujo hidráulico. Un dispositivo de control puede estar configurado para determinar un caudal hidráulico máximo objetivo en base a al menos uno de los siguientes: una velocidad o aceleración de desplazamiento real para la máquina de potencia, una velocidad o aceleración de desplazamiento ordenada para la máquina de potencia, una carga de un implemento asociada con al menos una de las funciones hidráulicas, o una orientación de un implemento o de la máquina de potencia. El dispositivo de control se puede configurar además para controlar un desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba, sobre un intervalo de velocidades del motor, para evitar que un caudal en tiempo de ejecución de la bomba exceda el caudal hidráulico máximo objetivo durante la ejecución de al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

En algunas realizaciones, un caudal hidráulico máximo objetivo puede corresponder a un tiempo de ciclo mínimo objetivo para al menos una función de trabajo hidráulico.

En algunas realizaciones, al menos una función de trabajo hidráulico puede incluir mover un brazo de elevación de la máquina de potencia. Un objetivo de tiempo de ciclo mínimo puede ser un tiempo de ciclo para mover el brazo de elevación desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada.

En algunas realizaciones, una válvula de una puede estar en comunicación con una bomba y un actuador hidráulico configurado para ejecutar al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, la válvula es controlable, en base a la entrada del operador, para medir el flujo entre la bomba y el actuador hidráulico. Un objetivo de tiempo de ciclo mínimo puede corresponder al funcionamiento de un circuito hidráulico con la válvula totalmente abierta.

Este Sumario y el Resumen se proporcionan para introducir una selección de conceptos de forma simplificada que se describen más adelante en la Descripción Detallada. Este Sumario no pretende identificar las características clave o esenciales del objeto reivindicado, ni se pretende usar como ayuda para determinar el alcance del objeto reivindicado.

Figuras

La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra sistemas funcionales de una máquina de potencia representativa en la que las realizaciones de la presente divulgación se pueden llevar a la práctica ventajosamente.

Las FIGs. 2 y 3 ilustran vistas en perspectiva de una máquina de potencia representativa en la forma de una pala cargadora de dirección deslizante del tipo en el que las realizaciones desveladas se pueden llevar a la práctica. La FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes de un sistema de potencia de una máquina de potencia tal como la pala cargadora ilustrada en las FIGs. 2 y 3.

La FIG. 5 es un diagrama esquemático que ilustra los componentes de un sistema de trabajo hidráulico para una máquina de potencia, tal como la pala cargadora ilustrada en las FIGs. 2 y 3, en el que se pueden llevar a la práctica las realizaciones desveladas.

La FIG. 6 es una representación esquemática de un procedimiento para controlar el desplazamiento de una bomba hidráulica de acuerdo con algunas realizaciones desveladas en la presente memoria.

Descripción detallada

Los conceptos desvelados en esta discusión se describen e ilustran con referencia a realizaciones ejemplares. Sin embargo, estos conceptos, no están limitados en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes en las realizaciones ilustrativas y se pueden llevar a la práctica o a cabo de diversas otras maneras. La terminología de la presente memoria se usa con fines descriptivos y no se debe considerar limitativa. Palabras tales como “que incluye”, “que comprende” y “que tiene” 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.

A menos que se especifique o limite de otra manera, el “tiempo de ciclo” de acuerdo con esta divulgación se refiere al tiempo requerido para mover un elemento de trabajo de una máquina de potencia desde una primera posición a una segunda posición, para mover un elemento de trabajo de una máquina de potencia desde una primera posición a través de una serie de otras posiciones para regresar a la primera posición, o para operar de forma similar cualquiera de una variedad de sistemas hidráulicos auxiliares (es decir, no motrices) de una máquina de potencia. Por ejemplo, un tiempo de ciclo se puede referir al tiempo necesario para mover un elemento de trabajo de una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada, de totalmente elevada a totalmente bajada, o de totalmente bajada a totalmente elevada y luego de nuevo a totalmente bajada, etc.

Las máquinas de potencia (por ejemplo, palas cargadoras de dirección deslizante) suelen incluir una fuente de potencia (por ejemplo, un motor) y sistemas hidráulicos para accionar elementos de trabajo, incluidos brazos de elevación que se usan principalmente para posicionar implementos (por ejemplo, cubos) que están acoplados de forma operable a los brazos de elevación y actuadores que pueden estar integrados en el implemento (generalmente, el fluido hidráulico presurizado suministrado a tales en los actuadores de implementos se denomina flujo hidráulico auxiliar) u otros sistemas. De este modo, por ejemplo, un motor puede accionar una bomba, que puede impulsar el flujo hidráulico a través de un sistema hidráulico para subir y bajar un brazo de elevación o inclinar un implemento acoplado, o bien accionar operaciones hidráulicas auxiliares.

En configuraciones convencionales, los circuitos actuadores de trabajo hidráulico pueden incluir bombas de desplazamiento constante, que proporcionan un caudal constante para una velocidad de entrada dada (por ejemplo, una velocidad de un motor que acciona las bombas). Como resultado, el caudal de la bomba se puede relacionar directamente con la velocidad del motor: mayores velocidades de entrada (por ejemplo, del motor) dan lugar a mayores caudales dentro de los circuitos del actuador de trabajo para accionar elementos de trabajo, implementos u otros dispositivos auxiliares, y menores velocidades de entrada (por ejemplo, del motor) dan lugar a menores caudales.

La dependencia directa del caudal de una bomba para elementos de trabajo o dispositivos auxiliares con respecto a la velocidad de un motor algunas veces puede dar lugar a desventajas. Por ejemplo, el caudal que necesita un sistema hidráulico para funcionar de la forma deseada puede ser muy inferior al que suministra la bomba, lo que puede provocar un rendimiento inferior al óptimo y un desgaste innecesario de los componentes hidráulicos.

Además, dado que el caudal de fluido hidráulico dentro de un circuito de actuador de trabajo está directamente relacionado con el tiempo de ciclo de los elementos de trabajo asociados (por ejemplo, los tiempos de elevación y descenso de los brazos de elevación) u otras operaciones, este caudal puede ser un factor importante para la ejecución eficaz y satisfactoria de diferentes tareas (por ejemplo, materiales de elevación, etc.). Por ejemplo, un brazo de elevación que se mueve demasiado rápido, accionado por un caudal hidráulico excesivo, puede ser difícil de controlar con precisión. En consecuencia, los sistemas cuyos caudales varían en función de la velocidad del motor pueden presentar tiempos de ciclo que también varían en función de la velocidad del motor, con un rendimiento potencialmente insatisfactorio.

En otros casos, la falta de control apropiado del flujo hidráulico para el actuador de trabajo (u otros circuitos no de potencia) puede dar lugar a otros efectos indeseables. Por ejemplo, cuando una máquina de potencia se desplaza a una velocidad relativamente rápida, como puede corresponder a regímenes de motor relativamente rápidos, un movimiento demasiado rápido de los brazos de elevación u otros elementos de trabajo puede reducir la estabilidad general de la máquina de potencia. Como ejemplo adicional, la estabilidad general también se puede ver reducida por un movimiento demasiado rápido de los brazos de elevación u otros elementos de trabajo mientras una máquina de potencia se desplaza en una pendiente o inclinada de otro modo con respecto a una orientación normal. También se pueden aplicar consideraciones similares en función de otros modos operativos, tales como, por ejemplo, durante las operaciones con un implemento cargado (por ejemplo, un cubo lleno).

Las realizaciones de la divulgación pueden proporcionar mejoras sobre los sistemas hidráulicos convencionales, incluso para abordar los problemas señalados anteriormente, proporcionando sistemas hidráulicos (y los procedimientos correspondientes) que controlan el tiempo de ciclo de los elementos de trabajo, tales como brazos de elevación, y que de otro modo gestionan eficazmente los caudales de los circuitos hidráulicos. En particular, algunas realizaciones pueden controlar ventajosamente el desplazamiento de una bomba hidráulica en función de la velocidad del motor, de forma que el caudal que puede proporcionar la bomba para una operación hidráulica (por ejemplo, subir y bajar un brazo de elevación) no varíe necesariamente con la velocidad del motor. Por ejemplo, bajo sistemas y procedimientos de acuerdo con algunas realizaciones de la divulgación, un dispositivo de control tal como un controlador electrónico o electrohidráulico, puede controlar una bomba hidráulica de desplazamiento variable continuo sobre un intervalo de velocidades de motor para mantener un tiempo de ciclo objetivo (por ejemplo, un tiempo total de ciclo objetivo o un intervalo de tiempo de ciclo objetivo) para un elemento de trabajo u operación particular o para mantener un caudal hidráulico objetivo desde la bomba a un actuador hidráulico particular. Por ejemplo, si se reduce la velocidad de un motor que acciona una bomba hidráulica para un circuito de accionamiento de trabajo, el desplazamiento de la bomba hidráulica se puede aumentar automática y proporcionalmente para que se pueda mantener un caudal hidráulico objetivo en la bomba y el elemento de trabajo pueda seguir moviéndose a una velocidad relativamente constante (es decir, con un tiempo de ciclo relativamente constante). A la inversa, si aumenta la velocidad del motor, el desplazamiento de la bomba hidráulica se puede reducir automática y proporcionalmente, de forma que se pueda mantener un caudal hidráulico objetivo en la bomba y el elemento de trabajo pueda seguir moviéndose a una velocidad relativamente constante (es decir, con un tiempo de ciclo relativamente constante).

Generalmente, este control automático, y otras estrategias de control similares desveladas en la presente memoria, pueden ayudar a reducir la generación de energía desperdiciada y el desgaste del sistema, mientras que también mantienen la previsibilidad de las operaciones de un elemento de trabajo (por ejemplo, en relación con los tiempos de ciclo y velocidades de implementación), con las correspondientes mejoras en la eficacia y satisfacción del operador. En consecuencia, algunas realizaciones pueden proporcionar el funcionamiento de máquinas de potencia con tiempos de ciclo optimizados para ciertas funciones de trabajo (por ejemplo, elevar o bajar completamente un brazo de elevación). En algunos casos, un tiempo de ciclo optimizado puede corresponder al menor tiempo de ciclo posible (es decir, a la operación más rápida posible) para un implemento u operación en particular. En algunos casos, tales como para operadores con menos experiencia, operaciones con límites estrechos o que requieren un control espacial preciso, u operaciones en determinadas condiciones (por ejemplo, en terrenos irregulares, con implementos muy cargados, etc.), un tiempo de ciclo optimizado puede corresponder a un tiempo de ciclo más largo de lo que puede ser generalmente posible para una máquina de potencia o implemento determinado.

En diferentes realizaciones, los tiempos de ciclo para las operaciones hidráulicas pueden ser controlados en base a diferentes parámetros relacionados con las operaciones de la máquina de potencia. Por ejemplo, el tiempo de ciclo se puede controlar en función de la velocidad del motor (por ejemplo, como se ha comentado anteriormente), la velocidad de desplazamiento de una máquina de potencia, la orientación angular (es decir, la inclinación) de una máquina de potencia, el peso o el tamaño de las cargas útiles que transporta una máquina de potencia u otros factores (por ejemplo, parámetros especificados por el operario en relación con el funcionamiento de los elementos de trabajo). En diferentes implementaciones, el tiempo de ciclo se puede controlar en base a cualquier número de combinaciones de estos (u otros) parámetros. Por ejemplo, un operario puede seleccionar un intervalo o un valor exacto para un tiempo de ciclo de un brazo de elevación, y el desplazamiento de la bomba se puede ajustar automáticamente en función de la velocidad del motor para mantener el tiempo de ciclo seleccionado. Además, a medida que cambia la inclinación angular de la máquina de potencia (por ejemplo, debido al desplazamiento en una pendiente), a medida que se carga un implemento o a medida que cambia la velocidad de la máquina de potencia, el tiempo de ciclo objetivo y el desplazamiento de la bomba correspondiente se pueden ajustar en consecuencia (por ejemplo, para cambiar el tiempo de ciclo en relación con el tiempo especificado por el operador). Por lo tanto, las realizaciones de la divulgación pueden permitir que el tiempo de ciclo sea controlado (por ejemplo, mantenido o ajustado) en base a cualquier número de parámetros relacionados con la operación de una máquina de potencia.

Estos conceptos se pueden llevar a la práctica en diversas máquinas de potencia, como se describirá a continuación. Una máquina de potencia representativa en la que se pueden llevar a la práctica las realizaciones se ilustra en forma de diagrama en la FIG. 1 y un ejemplo de dicha máquina de potencia se ilustra en las FIGs. 2 y 3 y se describen a continuación antes de desvelar cualquier realización. Por propósitos de brevedad, sólo se ilustra y discute una máquina de potencia representativa. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las realizaciones a continuación se pueden practicar en cualquiera de un número de máquinas de potencia, que incluyen máquinas de potencia de diferentes tipos de la máquina de potencia representativa mostrada en las FIGs. 2 y 3. Las máquinas de potencia, para los propósitos de esta discusión, incluyen un bastidor, por lo menos un elemento de trabajo, y una fuente de potencia que puede proporcionar potencia al elemento de trabajo para lograr un objetivo de trabajo. Un tipo de máquina de potencia es un vehículo de trabajo autopropulsado. Los vehículos de trabajo autopropulsados son una clase de máquinas de potencia que incluyen un bastidor, un elemento de trabajo y una fuente de potencia que puede proporcionar potencia al elemento de trabajo. Al menos uno de los elementos de trabajo es un sistema de tracción para mover la máquina de potencia bajo potencia.

La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra los sistemas básicos de una máquina de potencia 100, que puede ser cualquiera de un número de diferentes tipos diferentes de máquinas de potencia, a las que se pueden incorporar ventajosamente las realizaciones que se discuten a continuación. El diagrama de bloques de la FIG. 1 identifica varios sistemas en la máquina de potencia 100 y la relación entre diversos componentes y sistemas. Como se mencionó anteriormente, en el nivel más básico, las máquinas de potencia para los fines de esta discusión incluyen un bastidor, una fuente de potencia y un elemento de trabajo. La máquina de potencia 100 tiene un bastidor 110, una fuente de potencia 120 y un elemento de trabajo 130. Debido a que la máquina de potencia 100 mostrada en la FIG.

1 es un vehículo de trabajo autopropulsado, también tiene elementos de tracción 140, que son a su vez elementos de trabajo provistos para mover la máquina de potencia sobre una superficie de apoyo y una estación de operador 150 que proporciona una posición de operación para controlar los elementos de trabajo de la máquina de potencia. Un sistema de control 160 se proporciona para interactuar con los otros sistemas para llevar a cabo diversas tareas de trabajo al menos en parte en respuesta a las señales de control proporcionadas por un operador.

Ciertos vehículos de trabajo tienen elementos de trabajo que pueden llevar a cabo un objetivo dedicado. Por ejemplo, algunos vehículos de trabajo tienen un brazo de elevación al que se sujeta un implemento tal como un cubo, tal como, por medio de una disposición de pasadores. El elemento de trabajo, es decir, el brazo de elevación, se puede manipular para posicionar el implemento para llevar a cabo el objetivo. El implemento, en algunos casos, se puede posicionar en relación con el elemento de trabajo, tal como, por medio de la rotación de un cubo en relación con un brazo de elevación, para posicionar aún más el implemento. En el funcionamiento normal de un vehículo de trabajo de este tipo, el cubo está destinado a estar acoplado y en uso. Estos vehículos de trabajo pueden aceptar otros implementos por medio del desmontaje de la combinación de implementos/elemento de trabajo y el nuevo montaje de otro implemento en lugar del cubo original. Otros vehículos de trabajo, sin embargo, están destinados a ser usados con una amplia variedad de implementos y tienen una interfaz de implementación tal como la interfaz de implementos 170 mostrada en la FIG. 1. En su forma más básica, la interfaz de implementos 170 es un mecanismo de conexión entre el bastidor 110 o un elemento de trabajo 130 y un implemento, que puede ser tan simple como un punto de conexión para fijar un implemento directamente al bastidor 110 o a un elemento de trabajo 130 o más complejo, como se discute a continuación.

En algunas máquinas de potencia, la interfaz de implementos 170 puede incluir un portador de implementos, que es una estructura física unida de forma móvil a un elemento de trabajo. El portador de implementos tiene características de enganche y características de bloqueo para aceptar y asegurar cualquiera de un número de diferentes implementos al elemento de trabajo. Una de las características de dicho portador de implementos es que, una vez que se le acopla un implemento, queda fijado al implemento (es decir, no es móvil con respecto al implemento) y cuando el portador de implementos se mueve con respecto al elemento de trabajo, el implemento se mueve con el portador de implementos. El término portador de implementos, como se usa en la presente memoria, no es simplemente un punto de conexión pivotante, sino más bien un dispositivo dedicado específicamente para aceptar y ser asegurado a diversos implementos diferentes. El portador de implementos propiamente dicho se puede montar en un elemento de trabajo 130, tal como un brazo de elevación o el bastidor 110. La interfaz de implementos 170 también puede incluir una o más fuentes de potencia para proporcionar potencia a uno o más elementos de trabajo en un implemento. Algunas máquinas de potencia pueden tener una pluralidad de elementos de trabajo con interfaces de implementos, cada uno de los cuales puede, pero no es necesario, tener un portador de implementos para recibirlos. Algunas otras máquinas de potencia pueden tener un elemento de trabajo con una pluralidad de interfaces de implemento, de forma que un solo elemento de trabajo puede aceptar una pluralidad de implementos simultáneamente. Cada una de estas interfaces de implementos puede, pero no es necesario, tener un portador de implementos.

El bastidor 110 incluye una estructura física que puede soportar diversos otros componentes que están unidos a este o posicionados sobre el mismo. El bastidor 110 puede incluir cualquier número de componentes individuales. Algunas máquinas de potencia tienen bastidores que son rígidos. Es decir, ninguna parte del bastidor es móvil con respecto a otra parte del bastidor. Otras máquinas de potencia tienen al menos una porción que es capaz de moverse con respecto a otra porción del bastidor. Por ejemplo, las excavadoras pueden tener una porción de bastidor superior que gira con respecto a una porción de bastidor inferior. Otros vehículos de trabajo tienen bastidores articulados, de forma que una porción del bastidor pivota con respecto a otra para llevar a cabo funciones de dirección.

El bastidor 110 soporta la fuente de potencia 120, que está configurada para proporcionar potencia a uno o más elementos de trabajo 130, que incluyen uno o más elementos de tracción 140, así como, en algunos casos, proporcionar potencia para su uso por un implemento conectado a través de la interfaz de implementos 170. La energía de la fuente de potencia 120 se puede suministrar directamente a cualquiera de los elementos de trabajo 130, los elementos de tracción 140 y las interfaces de implementos 170. Alternativamente, la potencia de la fuente de potencia 120 puede ser proporcionada a un sistema de control 160, que a su vez proporciona selectivamente potencia a los elementos que pueden usarla para llevar a cabo una función de trabajo. Las fuentes de potencia para las máquinas de potencia suelen incluir un motor, tal como un motor de combustión interna, y un sistema de conversión de potencia, tal como una transmisión mecánica o un sistema hidráulico que es capaz de convertir la salida de un motor en una forma de potencia que puede ser usada por un elemento de trabajo. Se pueden incorporar otros tipos de fuentes de potencia a las máquinas de potencia, que incluyen las fuentes de potencia o una combinación de fuentes de potencia, conocidas generalmente como fuentes de potencia híbridas.

La FIG. 1 muestra un solo elemento de trabajo designado como elemento de trabajo 130, pero diversas máquinas de potencia pueden tener cualquier número de elementos de trabajo. Los elementos de trabajo suelen estar fijados al bastidor de la máquina de potencia y son móviles con respecto al bastidor cuando se lleva a cabo una tarea de trabajo. Además, los elementos de tracción 140 son un caso especial de elemento de trabajo en el sentido de que su función de trabajo consiste generalmente en desplazar la máquina de potencia 100 sobre una superficie de apoyo. Los elementos de tracción 140 se muestran separados del elemento de trabajo 130 debido a que muchas máquinas de potencia tienen elementos de trabajo adicionales además de los elementos de tracción, aunque no siempre es así. Las máquinas de potencia pueden tener cualquier número de elementos de tracción, algunos o todos los cuales pueden recibir potencia de la fuente de potencia 120 para propulsar la máquina de potencia 100. Los elementos de tracción pueden ser, por ejemplo, conjuntos de orugas, ruedas unidas a un eje, y similares. Los elementos de tracción se pueden montar en el bastidor de forma que el movimiento del elemento de tracción se limite a la rotación alrededor de un eje (de forma que la dirección se lleve a cabo por medio de una acción de deslizamiento) o, alternativamente, se puede montar de forma pivotante en el bastidor para llevar a cabo la dirección por medio del pivote del elemento de tracción con respecto al bastidor.

La máquina de potencia 100 incluye una estación de operador 150 que incluye una posición de operación desde la cual un operador puede controlar la operación de la máquina de potencia. En algunas máquinas de potencia, la estación de operador 150 está definida por una cabina cerrada o parcialmente cerrada. Algunas máquinas de potencia en las que se pueden llevar a la práctica las realizaciones desveladas pueden no tener una cabina o un compartimento para el operador del tipo descrito anteriormente. Por ejemplo, una pala cargadora con conductor a pie puede no tener una cabina o un compartimento para el operador, sino un puesto de operación que sirve como estación del operador desde la que se maneja adecuadamente la máquina de potencia. En términos más generales, las máquinas de potencia que no son vehículos de trabajo pueden tener estaciones de operador que no son necesariamente similares a las estaciones de operación y compartimentos de operador mencionados anteriormente. Además, algunas máquinas de potencia tales como la máquina de potencia 100 y otras, tengan o no compartimentos o puestos de operador, pueden ser capaces de ser operadas remotamente (es decir, desde una estación de operador ubicada remotamente) en lugar de o además de una estación de operador adyacente o en la máquina de potencia. Esto puede incluir aplicaciones en las que al menos algunas de las funciones controladas por el operador de la máquina de potencia pueden ser operadas desde una posición de operación asociada con un implemento que está acoplado a la máquina de potencia. Alternativamente, con algunas máquinas de potencia, se puede proporcionar un dispositivo de control remoto (es decir, remoto tanto de la máquina de potencia como de cualquier implemento al que esté acoplada) que sea capaz de controlar al menos algunas de las funciones controladas por el operador en la máquina de potencia.

Las FIGs. 2 y 3 ilustran una pala cargadora 200, que es un ejemplo particular de una máquina de potencia del tipo ilustrado en la FIG. 1 en el que se pueden emplear ventajosamente las realizaciones que se comentan a continuación. La pala cargadora 200 es una pala cargadora de dirección deslizante, que es una pala cargadora que tiene elementos de tracción (en este caso, cuatro ruedas) que están montados en el bastidor de la pala cargadora a través de ejes rígidos. En este caso la frase “ejes rígidos” se refiere al hecho de que la pala cargadora de dirección deslizante 200 no tiene ningún elemento de tracción que se pueda girar o dirigir para ayudar a la pala cargadora a llevar a cabo un giro. En cambio, una pala cargadora de dirección deslizante tiene un sistema de accionamiento que impulsa de forma independiente uno o más elementos de tracción en cada lado de la pala cargadora, de forma que al proporcionar diferentes señales de tracción a cada lado, la máquina tenderá a patinar sobre una superficie de apoyo. Estas señales variables pueden incluso incluir el suministro de potencia a los elementos de tracción de un lado de la pala cargadora para moverla en dirección de avance y el suministro de potencia a los elementos de tracción de otro lado de la pala cargadora para moverla en dirección inversa, de forma que la pala cargadora gire alrededor de un radio centrado dentro de la huella de la propia pala cargadora. El término “dirección deslizante” se ha referido tradicionalmente a las palas cargadoras que tienen dirección de deslizamiento como se ha descrito anteriormente con ruedas como elementos de tracción. Sin embargo, se debe tener en cuenta que muchas palas cargadoras de orugas también llevan a cabo los giros por medio del deslizamiento y son técnicamente palas cargadoras de dirección deslizante, aunque no tengan ruedas. A los efectos de esta discusión, a menos que se indique lo contrario, el término dirección deslizante no se debe considerar como una limitación del alcance de la discusión a las palas cargadoras con ruedas como elementos de tracción.

La pala cargadora 200 es un ejemplo particular de la máquina de potencia 100 ilustrada ampliamente en la FIG. 1 y comentado anteriormente. Para ello, las características de la pala cargadora 200 que se describen a continuación incluyen números de referencia que son generalmente similares a los usados en la FIG. 1. Por ejemplo, se describe que la pala cargadora 200 tiene un bastidor 210, al igual que la máquina de potencia 100 tiene un bastidor 110. La pala cargadora de dirección deslizante 200 se describe en la presente memoria descriptiva para proporcionar una referencia para comprender un entorno en el que se pueden practicar las realizaciones que se describen a continuación relacionadas con los conjuntos de oruga y los elementos de montaje para montar los conjuntos de oruga en una máquina de potencia. La pala cargadora 200 no se debe considerar limitante especialmente en cuanto a la descripción de las características que la pala cargadora 200 puede tener que se describen en el presente memoria descriptiva que no son esenciales para las realizaciones desveladas y, por lo tanto, pueden o no estar incluidas en máquinas de potencia diferentes de la pala cargadora 200 en las que las realizaciones desveladas a continuación se pueden llevar a la práctica ventajosamente. A menos que se indique específicamente lo contrario, las realizaciones desveladas a continuación se pueden llevar a la práctica en una variedad de máquinas de potencia, la pala cargadora 200 es sólo una de esas máquinas de potencia. Por ejemplo, algunos o todos los conceptos que se exponen a continuación se pueden practicar en muchos otros tipos de vehículos de trabajo, tales como otras palas cargadoras, excavadoras, zanjadoras y topadoras, por citar sólo algunos ejemplos.

La pala cargadora 200 incluye el bastidor 210 que soporta un sistema de potencia 220, el sistema de potencia es capaz de generar o proporcionar de otra manera potencia para operar varias funciones en la máquina de potencia. El sistema de potencia 220 se muestra en forma de diagrama de bloques, pero se encuentra dentro del bastidor 210. El bastidor 210 también soporta un elemento de trabajo en forma de un conjunto del brazo de elevación 230 que es accionado por el sistema de potencia 220 para llevar a cabo diversos objetivos de trabajo. Como la pala cargadora 200 es un vehículo de trabajo, el bastidor 210 también soporta un sistema de tracción 240, que también es alimentado por el sistema de potencia 220 y es capaz de propulsar la máquina de potencia sobre una superficie de soporte. La estructura del brazo de elevación 230 soporta a su vez una interfaz de portador de implementos 270, que incluye un portador de implementos 272 que puede recibir y asegurar diversos implementos a la pala cargadora 200 para llevar a cabo diversas tareas de trabajo y acopladores de potencia 274, que se proporcionan para proporcionar selectivamente potencia a un implemento que podría estar conectado a la pala cargadora. Los acopladores de potencia 274 pueden proporcionar fuentes de potencia hidráulica, eléctrica o ambas. La pala cargadora 200 incluye una cabina 250 que define un puesto de operador 255 desde el que un operador puede manipular diversos dispositivos de control 260 para hacer que la máquina de potencia lleve a cabo diversas funciones de trabajo, incluidas funciones de trabajo sin tracción (es decir, funciones de trabajo diferentes de las proporcionadas por los elementos de tracción 140 u otros dispositivos que mueven la máquina de potencia 200 sobre el terreno). La cabina 250 puede pivotar hacia atrás en torno a un eje que se extiende a través de los montajes 254 para proporcionar acceso a los componentes del sistema de potencia de acuerdo con lo necesario para el mantenimiento y la reparación.

La estación del operador 255 incluye un asiento del operador 258 y una pluralidad de dispositivos de entrada de operación, que incluyen palancas de control 260 que un operador puede manipular para controlar diversas funciones de la máquina. Los dispositivos de entrada del operador pueden incluir botones, interruptores, palancas, deslizadores, pedales y similares que pueden ser dispositivos independientes, tales como palancas manuales o pedales, o estar incorporados en empuñaduras o paneles de visualización, incluidos los dispositivos de entrada programables. El accionamiento de los dispositivos de entrada del operador puede generar señales en forma de señales eléctricas, señales hidráulicas y/o señales mecánicas. Las señales generadas en respuesta a los dispositivos de entrada del operador se proporcionan a diversos componentes de la máquina de potencia para controlar diversas funciones de la misma. Entre las funciones que se controlan a través de los dispositivos de entrada del operador en la máquina de potencia 100 se incluyen el control de los elementos de tracción 219, el conjunto de brazo de elevación 230, el portador de implementos 272 y el suministro de señales a cualquier implemento que pueda estar acoplado de forma operativa al implemento.

Las palas cargadoras pueden incluir interfaces hombre-máquina que incluyen dispositivos de visualización que se proporcionan en la cabina 250 para dar indicaciones de información relacionada con el funcionamiento de las máquinas de potencia en una forma que pueda ser percibida por un operador, tal como, por ejemplo, indicaciones audibles y/o visuales. Las indicaciones audibles se pueden hacer en forma de zumbadores, campanas y similares o por medio de comunicación verbal. Las indicaciones visuales se pueden hacer en forma de gráficos, luces, iconos, indicadores, caracteres alfanuméricos y similares. Las pantallas pueden ser dedicadas para proporcionar indicaciones dedicadas, tales como luces de advertencia o indicadores, o dinámicas para proporcionar información programable, que incluyen dispositivos de visualización programables tales como monitores de diversos tamaños y capacidades. Los dispositivos de visualización pueden proporcionar información de diagnóstico, información para la resolución de problemas, información instructiva y otros tipos de información que ayudan a un operador a operar la máquina de potencia o un implemento acoplado a la máquina de potencia. También se puede proporcionar otra información que pueda ser útil para un operador. Otras máquinas de potencia, tales como las palas cargadoras con conductor a pie, pueden no tener cabina ni compartimento para el operador, ni asiento. La posición del operador en dichos palas cargadoras se define generalmente en relación con una posición en la que el operador está mejor preparado para manipular los dispositivos de entrada del operador.

Diversas máquinas de potencia que incluyen y/o interactúan con las realizaciones discutidas a continuación pueden tener diversos componentes de bastidor que soportan diversos elementos de trabajo. Los elementos del bastidor 210 discutidos en la presente memoria se proporcionan con fines ilustrativos y el bastidor 210 no es necesariamente el único tipo de bastidor que puede emplear una máquina de potencia en la que se pueden practicar las realizaciones. El bastidor 210 de la pala cargadora 200 incluye un tren de rodaje o porción inferior 211 del bastidor y un bastidor principal o porción superior 212 del bastidor que se apoya en el tren de rodaje. El bastidor principal 212 de la pala cargadora 200, en algunas realizaciones, está unido al tren de rodaje 211, tal como por ejemplo con sujetadores o por medio de la soldadura del tren de rodaje al bastidor principal. Alternativamente, el bastidor principal y el tren de rodaje pueden estar formados integralmente. El bastidor principal 212 incluye un par de porciones verticales 214A y 214B situadas a ambos lados y hacia la parte posterior del bastidor principal que soportan el conjunto de brazo de elevación 230 y al que el conjunto de brazo de elevación 230 está unido de forma pivotante. El conjunto de brazo de elevación 230 está, de forma ilustrativa, fijado a cada una de las porciones verticales 214A y 214B. La combinación de características de montaje en las porciones verticales 214A y 214B y el conjunto de brazo de elevación 230 y el hardware de montaje (que incluyen los pasadores usados para fijar el conjunto de brazo de elevación al bastidor principal 212) se denominan colectivamente como articulaciones 216A y 216B (una está situada en cada una de las porciones verticales 214) para los propósitos de esta discusión. Las articulaciones 216A y 216B están alineadas a lo largo de un eje 218 de forma que el conjunto de brazo de elevación es capaz de pivotar, como se discute más adelante, con respecto al bastidor 210 alrededor del eje 218. Otras máquinas de potencia pueden no incluir porciones verticales a ambos lados del bastidor, o pueden no tener un conjunto de brazo de elevación que se pueda montar en las porciones verticales a ambos lados y hacia la porción posterior del bastidor. Por ejemplo, algunas máquinas de potencia pueden tener un solo brazo, montado en un solo lado de la máquina de potencia o en un extremo frontal o posterior de la máquina de potencia. Otras máquinas pueden tener una pluralidad de elementos de trabajo, que incluyen una pluralidad de brazos de elevación, cada uno de los cuales está montado en la máquina en su propia configuración. El bastidor 210 también soporta un par de elementos de tracción en forma de ruedas 219A a D a cada lado de la pala cargadora 200.

El conjunto de brazo de elevación 230 mostrado en las FIGs. 2 y 3 es un ejemplo de muchos tipos diferentes de conjuntos de brazos de elevación que se pueden acoplar a una máquina de potencia tal como la pala cargadora 200 u otras máquinas de potencia en las que se pueden llevar a la práctica las realizaciones de la presente discusión. El conjunto de brazo de elevación 230 es lo que se conoce como un brazo de elevación vertical, lo que significa que el conjunto de brazo de elevación 230 es móvil (es decir, el conjunto de brazo de elevación se puede elevar y bajar) bajo el control de la pala cargadora 200 con respecto al bastidor 210 a lo largo de una trayectoria de elevación 237 que forma una trayectoria generalmente vertical. Otros conjuntos de brazo de elevación pueden tener diferentes geometrías y pueden ser acoplados al bastidor de una pala cargadora de diversas maneras para proporcionar trayectorias de elevación que difieren de la trayectoria radial del conjunto de brazo de elevación 230. Por ejemplo, algunas trayectorias de elevación de otras palas cargadoras proporcionan una trayectoria de elevación radial. Otros conjuntos de brazos de elevación pueden tener una porción extensible o telescópica. Otras máquinas de potencia pueden tener una pluralidad de conjuntos del brazo de elevación unidos a sus bastidores, y ser cada conjunto de brazo de elevación independiente de los demás. A menos que se indique específicamente lo contrario, ninguno de los conceptos inventivos expuestos en esta discusión está limitado por el tipo o el número de conjuntos de brazos de elevación que se acoplan a una máquina de potencia en particular.

El conjunto de brazo de elevación 230 tiene un par de brazos de elevación 234 que están dispuestos en lados opuestos del bastidor 210. Un primer extremo de cada uno de los brazos de elevación 234 está acoplado pivotantemente a la máquina de potencia en las articulaciones 216 y un segundo extremo 232B de cada uno de los brazos de elevación está posicionado hacia delante del bastidor 210 cuando está en una posición bajada como se muestra en la FIG. 2. Las articulaciones 216 están situadas hacia una parte posterior de la pala cargadora 200, de forma que los brazos de elevación se extienden a lo largo de los lados del bastidor 210. La trayectoria de elevación 237 está definida por la trayectoria del segundo extremo 232B de los brazos de elevación 234 cuando el conjunto de brazo de elevación 230 se mueve entre una altura mínima y una máxima.

Cada uno de los brazos de elevación 234 tiene una primera porción 234A de cada brazo de elevación 234 está acoplado pivotantemente al bastidor 210 en una de las articulaciones 216 y la segunda porción 234B se extiende desde su conexión a la primera porción 234A hasta el segundo extremo 232B del conjunto de brazo de elevación 230. Los brazos de elevación 234 están acoplados cada uno a un miembro transversal 236 que está unido a las primeras porciones 234A. El miembro transversal 236 proporciona una mayor estabilidad estructural al conjunto de brazo de elevación 230. Un par de actuadores 238, que en la pala cargadora 200 son cilindros hidráulicos configurados para recibir fluido presurizado del sistema de potencia 220, están acoplados de forma pivotante tanto al bastidor 210 como a los brazos de elevación 234 en las articulaciones pivotantes 238A y 238B, respectivamente, a cada lado de la pala cargadora 200. Los actuadores 238 se denominan algunas veces individualmente y colectivamente como cilindros de elevación. El accionamiento (es decir, la extensión y la retracción) de los actuadores 238 provoca que el conjunto de brazo de elevación 230 pivote sobre las articulaciones las palas y, por lo tanto, se eleve y descienda a lo largo de una trayectoria fija ilustrada por la flecha 237. Cada uno de un par de enlaces de control 217 están montados de forma pivotante en el bastidor 210 y en uno de los brazos de elevación 232 a cada lado del bastidor 210. Los enlaces de control 217 ayudan a definir la trayectoria de elevación fija del conjunto de brazo de elevación 230.

Algunos brazos de elevación, sobre todo los brazos de elevación de las excavadoras, pero también es posible en las palas cargadoras, pueden tener porciones que son controlables para pivotar con respecto a otro segmento en lugar de moverse en concierto (es decir, a lo largo de una trayectoria predeterminada) como es el caso en el conjunto de brazo de elevación 230 mostrado en la FIG. 2. Algunas máquinas de potencia tienen conjuntos de brazos de elevación con un solo brazo de elevación, tal como se conoce en las excavadoras o incluso en algunos palas cargadoras y otras máquinas de potencia. Otras máquinas de potencia pueden tener una pluralidad de conjuntos de brazos de elevación, cada uno de ellos es independiente de los otros.

La interfaz de implementos 270 se encuentra próxima a un segundo extremo 232B del conjunto de brazo de elevación 234. La interfaz de implementos 270 incluye un portador de implementos 272 que es capaz de aceptar y asegurar una variedad de implementos diferentes al brazo de elevación 230. Dichos implementos tienen una interfaz de máquina complementaria que está configurada para acoplarse con el portador de implementos 272. El portador de implementos 272 está montado pivotantemente en el segundo extremo 232B del brazo 234. Los actuadores del portador de implementos 235 están acoplados de forma operable al conjunto de brazo de elevación 230 y al portador de implementos 272 y son operables para girar el portador de implementos con respecto al conjunto de brazo de elevación. Los actuadores del portador de implementos 235 son, a título ilustrativo, cilindros hidráulicos y a menudo se conocen como cilindros de inclinación.

Al tener un portador de implementos capaz de ser acoplado a una pluralidad de implementos diferentes, el cambio de un implemento a otro puede ser llevado a cabo con relativa facilidad. Por ejemplo, las máquinas con portadores de implementos pueden proporcionar un actuador entre el portador de implementos y el conjunto de brazo de elevación, de forma que la retirada o fijación de un implemento no implique la retirada o fijación de un actuador del implemento o la retirada o fijación del implemento del conjunto de brazo de elevación. El portador de implementos 272 proporciona una estructura de montaje para sujetar fácilmente un implemento al brazo de elevación (u otra porción de una máquina de potencia) que no tiene un conjunto de brazo de elevación sin un portador de implementos.

Algunas máquinas de potencia pueden tener implementos o dispositivos similares a los implementos acoplados a ella, tal como por ejemplo, al estar fijados a un brazo de elevación con un actuador de inclinación también acoplado directamente al implemento o a la estructura del tipo de implemento. Un ejemplo común de este tipo de implemento que se fija de forma rotativa a un brazo de elevación es un cubo, con uno o más cilindros de inclinación que se fijan a un soporte que se fija directamente en el cubo tal como, por ejemplo, por medio de soldadura o con sujetadores. Este tipo de máquina de potencia no tiene un portador de implementos, sino que tiene una conexión directa entre un brazo de elevación y un implemento.

La interfaz de implementos 270 también incluye una fuente de potencia de implementos 274 disponible para la conexión a un implemento en el conjunto de brazo de elevación 230. La fuente de potencia de implementos 274 incluye un puerto de fluido hidráulico presurizado al que se puede acoplar un implemento de forma removible. El puerto de fluido hidráulico presurizado proporciona selectivamente fluido hidráulico presurizado para alimentar una o más funciones o actuadores en un implemento. La fuente de potencia de implementos también puede incluir una fuente de potencia eléctrica para alimentar los actuadores eléctricos y/o un controlador electrónico en un implemento. La fuente de potencia de implementos 274 también incluye ejemplarmente conductos eléctricos que están en comunicación con un bus de datos en la excavadora 200 para permitir la comunicación entre un controlador en un implemento y los dispositivos electrónicos en la pala cargadora 200.

El bastidor 210 soporta y generalmente encierra el sistema de potencia 220 de forma que los varios componentes del sistema de potencia 220 no son visibles en las FIGs. 2 y 3. La FIG. 4 incluye, entre otras cosas, un diagrama de varios componentes del sistema de alimentación 220. En términos generales, el sistema de potencia 220 incluye una o más fuentes de potencia 222 que pueden generar y/o almacenar energía para operar varias funciones de la máquina. En la pala cargadora 200, el sistema de potencia 220 incluye un motor de combustión interna. Otras máquinas de energía pueden incluir generadores eléctricos, baterías recargables, otras fuentes de potencia o cualquier combinación de fuentes de potencia que puedan proporcionar energía para determinados componentes de la máquina de potencia. El sistema de potencia 220 también incluye un sistema de conversión de potencia 224, que está acoplado operativamente a la fuente de potencia 222. El sistema de conversión de potencia 224 está, a su vez, acoplado a uno o más actuadores 226, que pueden llevar a cabo una función en la máquina de potencia. Los sistemas de conversión de potencia en diversas máquinas de potencia pueden incluir diversos componentes, como transmisiones mecánicas, sistemas hidráulicos y similares. El sistema de conversión de potencia 224 de la máquina de potencia 200 incluye un par de bombas de accionamiento hidrostático 224A y 224B, que son selectivamente controlables para proporcionar una señal de potencia a los motores de accionamiento 226A y 226B. Los motores de accionamiento 226<a>y 226B a su vez están cada uno acoplado operablemente a ejes, el motor de accionamiento 226A está acoplado a los ejes 228A y 228B y el motor de accionamiento 226B acoplado a los ejes 228C y 228D. Los ejes 228A a D están a su vez acoplados a los elementos de tracción 219A a D, respectivamente. Las bombas de accionamiento 224A y 224B pueden estar acopladas mecánica, hidráulica y/o eléctricamente a dispositivos de entrada del operador para recibir señales de accionamiento para controlar las bombas de accionamiento.

La disposición de bombas de accionamiento, motores y ejes en la máquina de potencia 200 no es más que un ejemplo de disposición de estos componentes. Como se ha comentado anteriormente, la máquina de potencia 200 es una pala cargadora de dirección deslizante y, por lo tanto, los elementos de tracción de cada lado de la máquina de potencia se controlan conjuntamente a través de la salida de una única bomba hidráulica, ya sea por medio de un único motor de accionamiento como en la máquina de potencia 200 o con motores de accionamiento individuales. Se pueden emplear otras configuraciones y combinaciones de bombas y motores de accionamiento hidráulico que resulten ventajosas.

El sistema de conversión de potencia 224 de la máquina de potencia 200 también incluye una bomba hidráulica de implementos 224C, que también está acoplada operablemente a la fuente de potencia 222. La bomba hidráulica de implementos 224C está acoplada operablemente al circuito del actuador de trabajo 238C. El circuito del actuador de trabajo 238C incluye cilindros de elevación 238 y cilindros de inclinación 235, así como lógica de control para controlar el accionamiento de los mismos. La lógica de control permite selectivamente, en respuesta a las entradas del operador, el accionamiento de los cilindros de elevación y/o los cilindros de inclinación. En algunas máquinas, el circuito del actuador de trabajo también incluye lógica de control para proporcionar selectivamente un fluido hidráulico presurizado a un implemento acoplado. La lógica de control de la máquina de potencia 200 incluye una válvula de 3 carretes de centro abierto en una disposición en serie. Los carretes están dispuestos para dar prioridad a los cilindros de elevación, luego a los cilindros de inclinación y, por último, al fluido a presión hacia un implemento acoplado.

La descripción de la máquina de potencia 100 y de la pala cargadora 200 anterior se proporciona con fines ilustrativos, para ofrecer entornos ilustrativos en los que se pueden llevar a la práctica las realizaciones que se tratan a continuación. Mientras que las realizaciones discutidas se pueden llevar a la práctica en una máquina de potencia tal como la descrita generalmente por la máquina de potencia 100 mostrada en el diagrama de bloques de la FIG. 1 y más particularmente en una pala cargadora tal como la pala cargadora de oruga 200, a menos que se indique o recite lo contrario, los conceptos discutidos a continuación no pretenden estar limitados en su aplicación a los entornos específicamente descritos anteriormente.

La FIG. 5 ilustra un diagrama esquemático de un sistema de trabajo hidráulico 300 para máquinas de potencia, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. A modo de ejemplo, la siguiente descripción del sistema de trabajo hidráulico 300 se discutirá con referencia a una máquina de potencia configurada como una pala cargadora (por ejemplo, la pala cargadora 200). Sin embargo, el sistema de trabajo hidráulico 300 y otros sistemas de trabajo y procedimientos asociados de acuerdo con la divulgación se pueden implementar en varias máquinas de potencia, que incluyen la pala cargadora 200 y otras máquinas de potencia de los tipos descritos anteriormente. Como se muestra en la FIG. 5 el sistema de trabajo hidráulico 300 incluye un circuito de actuador de trabajo hidrodinámico 338 un controlador 304, y una interfaz de operador 342. El circuito actuador de trabajo hidrodinámico 338 incluye una bomba hidráulica de desplazamiento variable continuo 324 que es alimentada por una fuente de potencia 322 (por ejemplo, un motor), una válvula de control 312, un actuador hidráulico 314, y un depósito 316. Aunque a continuación se discuten ejemplos particulares de operaciones, los circuitos actuadores de trabajo pueden ser usados para una variedad de operaciones diferentes en diferentes realizaciones, que incluyen el accionamiento de elementos de trabajo (por ejemplo, brazos de elevación) o la ejecución de diferentes operaciones hidráulicas auxiliares.

La fuente de potencia 322 está generalmente configurada para proporcionar potencia (por ejemplo, potencia rotacional) a la bomba hidráulica 324 de desplazamiento variable continuo. Por lo tanto, la fuente de potencia 322 se puede implementar en varias formas, que incluyen como un motor eléctrico, un motor de combustión interna, por nombrar un par de formas. Aunque son posibles otras configuraciones, a efectos de la siguiente descripción, la fuente de potencia 322 se configura como un motor de combustión interna convencional.

A medida que la fuente de potencia 322 hace girar un eje de entrada de la bomba hidráulica 324, la bomba 324 proporciona un caudal hidráulico Q correspondiente (por ejemplo, de un fluido hidráulico) a la válvula de control 312, a un caudal hidráulico particular. Generalmente, el caudal hidráulico se puede cambiar por medio del cambio de la velocidad de rotación en el eje de entrada o el cambio del desplazamiento de la bomba hidráulica 324, tal como, por ejemplo, por medio del ajuste de una orientación angular de un plato oscilante (no mostrado) de la bomba hidráulica 324 con respecto al eje de entrada. Por ejemplo, para una configuración de pistón axial, cuando un plato oscilante es perpendicular al eje de entrada, definiendo un ángulo de plato oscilante de 0°, la bomba de desplazamiento variable 324 proporciona un caudal hidráulico cero (es decir, Q = 0). A medida que el ángulo entre el plato oscilante y el eje de entrada se aleja de 0°, para de ese modo aumentar el desplazamiento de la bomba 324, el caudal hidráulico aumenta. En la realización ilustrada, la bomba 324 está configurada únicamente para un flujo unidireccional, desde la bomba 324 a la válvula de control 312. En otras realizaciones, sin embargo, las bombas bidireccionales se pueden usar y controlar de acuerdo con los principios discutidos en la presente memoria.

El caudal hidráulico de la bomba 324 es generalmente proporcional al desplazamiento de la bomba 324 multiplicado por la velocidad de rotación del eje de entrada (por ejemplo, la velocidad del motor). En los sistemas convencionales, el caudal cambia al variar la velocidad de giro del eje de entrada. Sin embargo, como se detalla en la presente memoria, las realizaciones de la divulgación pueden liberar eficazmente el caudal hidráulico de una bomba hidráulica de la dependencia de la velocidad del motor, para de ese modo permitir un control más eficaz de las operaciones impulsadas por el caudal hidráulico. Por lo tanto, el caudal se puede mantener a un valor objetivo constante (por ejemplo, dentro de un intervalo objetivo) en una amplia gama de velocidades de rotación en el eje de entrada de la bomba 324. En consecuencia, en algunos casos, un tiempo de ciclo objetivo para una o más operaciones hidráulicas (por ejemplo, una duración objetivo para mover un brazo de elevación desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada) se puede mantener independientemente de los cambios en la velocidad del motor. Del mismo modo, en algunos casos, también se puede mantener un caudal objetivo de una bomba a un actuador hidráulico independientemente de los cambios en la velocidad del motor.

En diferentes realizaciones, se pueden usar diferentes tipos de dispositivos de control de flujo dentro de un circuito hidráulico de actuador de trabajo. En la realización ilustrada, por ejemplo, la válvula de control 312 está configurada como una válvula de corredera de centro abierto de tres posiciones, que puede proporcionar selectivamente flujo hacia delante o hacia atrás al actuador hidráulico 314, para la extensión o retracción accionada del pistón del actuador 314, o dirigir el flujo desde la bomba 324 de vuelta al depósito 316. En otras realizaciones, una válvula de control puede tener una variedad de otras configuraciones o se puede usar en combinación con (o sustituido por) una variedad de otros dispositivos de control de flujo.

En algunas realizaciones, un caudal hidráulico objetivo o un tiempo de ciclo objetivo pueden corresponder a una válvula para el control de una operación hidráulica que se encuentra en un estado particular. Además, de acuerdo con corresponda, la entrada del operador puede colocar selectivamente la válvula en un estado diferente para que una operación particular pueda exhibir un tiempo de ciclo diferente al tiempo de ciclo objetivo o un actuador hidráulico particular pueda recibir un caudal diferente al caudal objetivo. Por ejemplo, la válvula de control 312 está configurada para permitir a un operador, a través de entradas recibidas en el dispositivo de control 304, medir selectivamente el flujo hidráulico de la bomba 324 al actuador 314 y de ese modo variar controlablemente una velocidad real de movimiento del actuador 314 para una velocidad de flujo dada desde la bomba 324. En consecuencia, en algunos casos, aunque el desplazamiento de la bomba 324 se puede controlar en función de la velocidad del motor para proporcionar un caudal controlado (por ejemplo, constante) en un intervalo de velocidades del motor, el caudal real en el actuador 314 puede variar en función de la entrada del operador. Por ejemplo, la bomba 324 se puede controlar para proporcionar un tiempo de ciclo objetivo (por ejemplo, mínimo) para subir o bajar un brazo de elevación mediante el uso del actuador 314 con la válvula de control 312 totalmente abierta, pero un operador puede medir selectivamente el caudal de la bomba 324 al actuador 314 por medio del control de la válvula de control 312 de forma que un tiempo de ciclo real para el actuador 314 para una operación particular puede ser diferente (por ejemplo, más lento) que el tiempo de ciclo objetivo debido a que el caudal real en el actuador 314 es menor que un caudal objetivo.

Generalmente, el actuador hidráulico 314 pretende representar cualquiera de una variedad de actuadores que pueden ser incluidos en circuitos de actuadores de trabajo, para operaciones relacionadas con elementos de trabajo u otros sistemas hidráulicos auxiliares. Se pueden usar diferentes tipos de actuadores dentro de un circuito hidráulico de actuador de trabajo en diferentes realizaciones. De este modo, por ejemplo, aunque el actuador hidráulico 314 se ilustra como un cilindro hidráulico único para un brazo de elevación (por ejemplo, un cilindro de elevación o inclinación), se pueden usar uno o más actuadores en otras realizaciones.

Para determinar los parámetros apropiados para controlar la operación de los componentes relevantes, un controlador tal como el dispositivo de control 304 puede incluir varios módulos eléctricos, hidráulicos y otros conocidos, que incluyen actuadores electro-hidráulicos u otros dispositivos, dispositivos de computación de propósito especial o general, etcétera. En este sentido, por ejemplo, el dispositivo de control 304 puede incluir un procesador, una memoria, y un circuito de entrada/salida que facilita la comunicación interna y externa al dispositivo de control 304. El procesador puede controlar la operación del dispositivo de control 304 por medio de la ejecución de instrucciones de operación, tales como, por ejemplo, código de programa legible por ordenador almacenado en la memoria, en el que las operaciones se pueden iniciar interna o externamente al dispositivo de control 304. La memoria puede comprender áreas de almacenamiento temporal, tales como, por ejemplo, caché, memoria virtual o memoria de acceso aleatorio, o áreas de almacenamiento permanente, tales como, por ejemplo, memoria de sólo lectura, unidades extraíbles, almacenamiento en red/internet, discos duros, memoria flash, lápices de memoria o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos volátil o no volátil conocido. Dichos dispositivos pueden estar situados interna o externamente al dispositivo de control 304. Aunque se describe un único dispositivo de control 304, se apreciará que algunos sistemas de potencia pueden incluir un número diferente de dispositivos de control, que incluyen dispositivos de control que están distribuidos alrededor de la máquina de potencia relevante o ubicados remotamente de la máquina de potencia.

En la realización de ejemplo ilustrada en la FIG. 5, el dispositivo de control 304 está en comunicación eléctrica, hidráulica o de otro tipo con la bomba hidráulica 324, la fuente de potencia 322, la interfaz de operador 342 (por ejemplo, un joystick, un interruptor, un botón, una interfaz de pantalla táctil, o cualquier combinación de estas u otras interfaces de operador adecuadas), y la válvula de control 312. Correspondientemente, la válvula de control 312 se puede configurar como una válvula electromecánica (por ejemplo, una válvula solenoide), una válvula piloto accionada hidráulicamente, o de varias otras formas conocidas. Del mismo modo, la bomba hidráulica 324 puede ser controlada a través de tipos conocidos de canales para la comunicación electrónica, hidráulica o de otro tipo. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el dispositivo de control 304 puede proporcionar a la bomba hidráulica 324 una señal de corriente continua pero selectivamente variable, u otra señal electrónica, para controlar el ángulo del plato oscilante de la bomba 324. O el dispositivo de control 304 puede proporcionar señales hidráulicas para el mismo propósito general (por ejemplo, moviendo selectivamente, hidráulicamente varillas de empuje para mover el plato oscilante).

A través del canal de comunicación ilustrado (u otros) el controlador 304 también puede recibir señales de o enviar señales a la fuente de alimentación 322. Por ejemplo, el controlador 304 puede recibir señales a través de un bus de red de área de controlador (“CAN”) u otra arquitectura de comunicación conocida para comunicarse con cualquier número de sensores que estén en comunicación (por ejemplo, integrados) con la fuente de potencia 322. De esta manera, por ejemplo, el controlador 304 puede interactuar con un tacómetro de un motor para determinar la velocidad del motor (por ejemplo, en rpm), con un sistema de transmisión que puede indicar una relación de transmisión relacionada con un eje de salida que interactúa con la bomba de desplazamiento variable 324, y así sucesivamente. De acuerdo con corresponda, el controlador 304 también puede enviar señales a la fuente de alimentación 322 para controlar el funcionamiento de la misma, tal como, por ejemplo, para controlar la velocidad del motor u otros ajustes operativos.

En la realización ilustrada, el controlador 304 también puede recibir señales de la interfaz de operador 342 o enviar señales a la misma. La interfaz de operador 342 puede adoptar muchas formas diferentes o puede incluir muchos componentes diferentes. Por ejemplo, la interfaz de operador 342 puede ser o incluir un acelerador, una interfaz gráfica de usuario (“GUI”), un botón accionable y otros componentes típicos usados en la técnica. El controlador 304 puede recibir señales de la interfaz de operador 342, que pueden incluir, por ejemplo, señales correspondientes a una orientación de un acelerador para comandar una velocidad de desplazamiento particular para la máquina de potencia, un estado “encendido” o “apagado” de un botón accionable, o una selección por parte de un operador dentro de una GUI.

En algunas realizaciones, el controlador 304 puede estar en comunicación con otros sistemas o componentes. En la realización ilustrada, el controlador 304 también está configurado para recibir señales de sensores 318 de varios tipos que están distribuidos por la máquina de potencia. Por ejemplo, uno o más de los sensores 318 se puede configurar como un sensor de velocidad (por ejemplo, codificador rotatorio) que puede proporcionar señales al controlador 304 para apoyar la determinación de una velocidad de desplazamiento real de una máquina de potencia. Como otro ejemplo, uno o más de los sensores 318 puede ser configurado como un acelerómetro o giroscopio que puede proporcionar señales al controlador 304 para apoyar la determinación de una orientación (por ejemplo, inclinación angular) de la máquina de potencia o un componente de la misma, o puede ser configurado como un sensor de fuerza o presión, y así sucesivamente.

Como se discutió anteriormente, durante la operación de la máquina de potencia (es decir, durante el tiempo de ejecución) el controlador 304 puede usar la información recopilada a través de los diversos canales de comunicación ilustrados (u otros) para controlar el desplazamiento continuamente variable de la bomba 324 con el fin de mantener un caudal objetivo Q. de este modo, por ejemplo, el controlador 304 puede mantener un tiempo de ciclo objetivo para el actuador 314 a pesar de las velocidades variables del eje de entrada de la bomba 324 (y de la fuente de alimentación 322).

En algunas realizaciones, el controlador 304 puede mantener un caudal hidráulico objetivo, correspondiente a un tiempo de ciclo objetivo de un elemento de trabajo, en base a una velocidad del motor en tiempo de ejecución. Por ejemplo, el controlador 304 se puede comunicar con los sensores de la fuente de potencia 322 para determinar un valor de velocidad del motor (por ejemplo, una velocidad exacta del motor en r Pm ). Entonces, dependiendo del valor de la velocidad del motor, y otros parámetros relevantes (por ejemplo, reducciones o aumentos de velocidad entre la fuente de potencia 322 y la bomba 324), el controlador 304 puede controlar el desplazamiento de la bomba de desplazamiento variable continuo 324 para mantener un caudal hidráulico objetivo (por ejemplo, dentro de un intervalo de caudal hidráulico objetivo). En algunas realizaciones, por ejemplo, el controlador 304 puede ajustar automáticamente un desplazamiento para la bomba 324 inversamente proporcional a una determinada velocidad del motor para gestionar beneficiosamente el tiempo de ciclo y reducir la carga en el motor, aunque otras configuraciones son posibles. De este modo, por ejemplo, un caudal objetivo o un tiempo de ciclo objetivo correspondiente para un implemento u otro sistema no de potencia se puede mantener en general, a pesar de los cambios en la velocidad de entrada de la bomba 324. Esto puede ayudar a optimizar la asignación de potencia a los sistemas no de potencia, incluso a regímenes reducidos, y también a evitar que los tiempos de ciclo sean demasiado cortos para un funcionamiento eficaz.

En algunas realizaciones, un caudal objetivo (o, correspondientemente, un tiempo de ciclo objetivo) se puede determinar en base a parámetros diferentes de la velocidad del motor. Por ejemplo, en algunas implementaciones, un operador puede especificar un tiempo de ciclo objetivo (por ejemplo, tiempo de ciclo mínimo o intervalo de tiempo de ciclo) a través de la interfaz de operador 342 y el controlador 304 puede ajustar el desplazamiento de la bomba 324 en consecuencia. Por ejemplo, un operador puede seleccionar un tiempo de ciclo deseado (por ejemplo, un intervalo de tiempo de ciclo) a través de la interfaz de operador 342, tal como por medio de la especificación de un tiempo de ciclo preciso o la selección de identificadores más generales tales como “tiempo de ciclo rápido”, “tiempo de ciclo medio” o “tiempo de ciclo lento” que se refieren a tiempos de ciclo predeterminados. A este respecto, se entenderá que la identificación del tiempo de ciclo puede no incluir necesariamente la identificación de un valor de tiempo concreto. Por ejemplo, debido a que los valores de tiempo de ciclo y la velocidad de movimiento de los actuadores relevantes son efectivamente equivalentes, algunas implementaciones pueden incluir la determinación de un tiempo de ciclo en base a una velocidad objetivo (por ejemplo, una velocidad máxima de un implemento) o de otras formas similares. Correspondientemente, la selección de tiempos de ciclo objetivo por parte del operador puede incluir la selección de valores o indicadores de tiempo de ciclo (por ejemplo, “tiempo de ciclo rápido”, como se indicó anteriormente) o puede incluir la selección de velocidades objetivo del implemento (u otras).

En otras implementaciones, un tiempo de ciclo objetivo se puede determinar de otras maneras. Por ejemplo, un tiempo de ciclo objetivo se puede determinar a través de la consulta de tablas de consulta que incluyen uno o más valores predeterminados de tiempo de ciclo objetivo (por ejemplo, como corresponden a un conjunto actual de condiciones de funcionamiento) o a través de cálculos mediante el uso de correlaciones predeterminadas u otras relaciones.

Como otro ejemplo, el controlador 304 puede determinar un caudal objetivo (o tiempo de ciclo) en base a la velocidad de desplazamiento o aceleración real de una máquina de potencia, tal como se puede identificar en base en las señales de uno o más de los sensores 318. Como se discutió anteriormente, por ejemplo, si la máquina de potencia se desplaza con una velocidad o aceleración particular (por ejemplo, elevada), puede ayudar a preservar la estabilidad y efectividad óptima de la máquina si el tiempo de ciclo de un elemento de trabajo u otro sistema no cae por debajo de un valor mínimo objetivo (por ejemplo, si el elemento de trabajo u otro sistema no se desplaza demasiado rápido). De este modo, en base a la determinación de una velocidad de desplazamiento o aceleración actual, el controlador 304 puede ayudar a asegurar una operación de tiempo de ejecución óptimamente estable por medio del control del desplazamiento de la bomba de desplazamiento variable continuo 324 para asegurar que el tiempo de ciclo para un sistema en particular no caiga por debajo de un tiempo de ciclo objetivo mínimo.

De forma similar, en algunas realizaciones, el controlador 304 puede determinar un caudal objetivo en base a una velocidad de desplazamiento ordenada de la máquina de potencia. Por ejemplo, una orientación de un control de aceleración u otro dispositivo de la interfaz de operador 342 puede indicar una velocidad de desplazamiento ordenada y el controlador 304 (u otro sistema de control) puede controlar los elementos de tracción de la máquina de potencia en consecuencia. De forma correspondiente, el controlador 304 puede aumentar o disminuir el desplazamiento de la bomba 324, dependiendo de si se ha ordenado una disminución o un aumento de la velocidad de desplazamiento, también para ayudar a garantizar un funcionamiento estable óptimo durante el tiempo de ejecución.

Como otro ejemplo, en algunas realizaciones, el controlador 304 puede determinar un caudal objetivo y controlar el desplazamiento de la bomba 324 en consecuencia en base a la orientación de la máquina de potencia, o la orientación de un componente de la máquina de potencia. Por ejemplo, como se aludió anteriormente, un acelerómetro o giroscopio incluido en los sensores 318 se puede comunicar con el controlador 304 para indicar una inclinación angular de una máquina de potencia en su conjunto o de una porción de la misma (por ejemplo, parte de un bastidor dividido), de un brazo de elevación de la máquina de potencia (por ejemplo, el brazo de elevación 234), etcétera. El controlador 304 puede entonces determinar un caudal objetivo apropiado para la bomba 324, tal como puede proporcionar un tiempo de ciclo que asegure una estabilidad óptima (o de otro modo un rendimiento optimizado) para la orientación indicada, y puede controlar la bomba 324 en consecuencia. De este modo, por ejemplo, cuando la máquina de potencia está inclinada con respecto a la horizontal, un implemento se extiende en una orientación de estabilidad reducida, o un componente dirigible se dirige en un grado particular, un tiempo de ciclo mínimo se puede aumentar adecuadamente o moderarse de otro modo. Del mismo modo, en algunas realizaciones, un caudal objetivo se puede determinar en base a un ángulo de dirección de una máquina de potencia, tal como se puede determinar por una diferencia relativa de velocidades entre elementos de tracción de dirección deslizante opuestos, independientemente de si se cambia una orientación física relativa de un componente particular.

Como otro ejemplo, el controlador 304 puede determinar un caudal objetivo, y controlar el desplazamiento de la bomba 324 en consecuencia, en base a la carga de un elemento de trabajo o implemento de una máquina de potencia. Por ejemplo, un sensor de fuerza o presión incluido en los sensores 318 (por ejemplo, instalado en el actuador hidráulico 314) se puede comunicar con el controlador 304 para indicar un peso (o tamaño) de una carga útil retenida o enganchada de otro modo por un cubo u otro implemento. A continuación, el controlador 304 puede determinar un caudal objetivo adecuado para la bomba 324, tal como puede proporcionar un tiempo de ciclo que garantice una estabilidad óptima (o un rendimiento optimizado de otro modo) para las operaciones con la carga indicada y controlar la bomba 324 en consecuencia. De este modo, cuando la máquina está relativamente cargada, el tiempo de ciclo mínimo se puede aumentar adecuadamente o moderarse de otro modo.

En algunas realizaciones, un tiempo de ciclo objetivo (y el caudal correspondiente) se puede determinar en base a una característica de un implemento que está actualmente conectado a una máquina de potencia. Por ejemplo, un operador puede seleccionar (por ejemplo, a través de la interfaz de operador 306) un implemento específico (por ejemplo, un cubo) o un tipo de implemento, o una máquina de potencia puede determinar automáticamente (por ejemplo, a través de sensores de interfaz) el implemento específico. El controlador 304 puede entonces determinar un tiempo de ciclo apropiado (por ejemplo, un intervalo permitido de tiempos de ciclo) para ese implemento, y controlar el caudal en la bomba 324 en consecuencia.

En algunas realizaciones, el caudal en una bomba puede ser determinado en base a si (y cómo) una operación hidráulica particular está siendo comandada. Por ejemplo, el controlador 304 puede reducir el desplazamiento en la bomba 324 a cero (o casi cero) cuando no se ordena ningún movimiento en el actuador 314. Posteriormente, cuando se ordena el movimiento del actuador 314, el controlador 304 puede aumentar el desplazamiento para proporcionar un caudal objetivo.

En diferentes implementaciones, un caudal objetivo óptimo (o tiempo de ciclo objetivo) se puede determinar en base a factores diferentes de los discutidos anteriormente. Por ejemplo, se pueden usar valores predeterminados de tiempo de ciclo (o caudal) o correlaciones correspondientes para garantizar que los implementos u otros sistemas puedan funcionar con tiempos de ciclo lo suficientemente rápidos como para ser útiles, pero no tan rápidos como para disminuir innecesariamente la inestabilidad, provocar movimientos demasiado bruscos o bruscos, o afectar negativamente de otro modo al rendimiento de las operaciones pertinentes. Además, en diferentes implementaciones, se pueden usar diferentes combinaciones de uno o más de los factores discutidos anteriormente (u otros). Por ejemplo, en algunas implementaciones, el controlador 304 puede determinar un caudal objetivo inicial para la bomba 324 en base a la entrada del operador en la interfaz de operador 342, y luego moderar ese caudal en base a valores detectados relacionados con uno o más de la velocidad del motor, velocidad de desplazamiento comandada o real, orientación de la máquina de potencia o un implemento de la misma, carga de un implemento, movimiento comandado (o no movimiento) del actuador 314, y así sucesivamente.

En algunas realizaciones, los dispositivos o sistemas en la presente memoria desvelados pueden ser usados o configurados para su funcionamiento por medio de procedimientos que incorporan aspectos de la invención. Del mismo modo, la descripción de características, capacidades o propósitos concretos de un dispositivo o sistema suele incluir la divulgación de un procedimiento de uso de dichas características para los propósitos previstos, un procedimiento de implementación de dichas capacidades y un procedimiento de configuración de los componentes desvelados (o conocidos de otro modo) para respaldar dichos propósitos o capacidades. Del mismo modo, a menos que se indique o limite de otro modo, la discusión en la presente memoria de cualquier procedimiento de fabricación o uso de un dispositivo o sistema particular, que incluyen la configuración del dispositivo o sistema para su funcionamiento, pretende incluir inherentemente la divulgación, como realizaciones de la invención, de las características usadas y las capacidades implementadas de dicho dispositivo o sistema.

Correspondientemente, algunas realizaciones pueden incluir un procedimiento para el control de la operación en tiempo de ejecución de una máquina de potencia que incluye un sistema hidráulico con una bomba de desplazamiento continuamente variable que es accionada por un motor y está configurada para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar una o más funciones de trabajo hidráulico. Como un ejemplo, mostrado en la FIG. 7, un procedimiento 400 puede incluir operar 410 una bomba de un sistema hidráulico, mediante el uso de la potencia de un motor de la máquina de potencia. En particular, la bomba puede ser operada 410 para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar funciones de trabajo hidráulico (por ejemplo, subir y bajar un brazo de elevación) y puede ser configurada para operar con desplazamiento continuamente variable para proporcionar el flujo hidráulico. Para controlar el funcionamiento de la bomba, se puede determinar 420 un valor de velocidad del motor, tal como por medio de la recepción en un dispositivo de control electrónico de señales electrónicas que indiquen la velocidad del motor y mediante el uso del dispositivo de control para determinar 420 un valor de velocidad del motor correspondiente.

Una vez que se ha determinado 420 un valor de velocidad del motor, se puede controlar 430 en consecuencia un desplazamiento de la bomba durante el tiempo de ejecución. Por ejemplo, un desplazamiento en tiempo de ejecución de una bomba puede ser controlado 430 en base a la velocidad del motor (por ejemplo, aumentado o disminuido inversamente a la velocidad del motor) para proporcionar 432 un caudal objetivo de la bomba para funciones de trabajo hidráulico o para asegurar que un objetivo (por ejemplo, mínimo) tiempo de ciclo para una función de trabajo hidráulico puede ser mantenido. Como se ha indicado anteriormente, en algunos casos, se puede mantener un tiempo de ciclo objetivo para una operación de elevación (o descenso) de un brazo de elevación entre una configuración totalmente bajada y una configuración totalmente elevada, aunque los tiempos de ciclo para otras funciones de trabajo se pueden controlar de forma similar. En algunas realizaciones, un caudal objetivo puede ser un caudal total objetivo o puede ser un intervalo de caudal objetivo.

En algunas realizaciones, el desplazamiento de la bomba se puede controlar 430 automáticamente. En algunas realizaciones, se puede proporcionar la entrada del operador. Por ejemplo, en algunas implementaciones, el operador puede recibir información 434 para especificar un objetivo (por ejemplo, objetivo mínimo) de tiempo de ciclo o un objetivo (por ejemplo, objetivo máximo) de caudal, y el desplazamiento de la bomba durante el tiempo de ejecución se puede controlar 430 en consecuencia, con el correspondiente control 430 del desplazamiento de la bomba a medida que cambia la velocidad del motor. Como también se discutió anteriormente, una entrada del operador 434 recibida puede no indicar necesariamente un caudal o tiempo de ciclo objetivo absoluto, sino que algunas veces puede indicar un parámetro más general, tal como un caudal o tiempo de ciclo “alto”, “medio” o “bajo”. En algunos casos, la entrada del operador puede afectar al tiempo de ciclo real o al caudal de otras maneras. En algunas implementaciones del procedimiento 400 puede incluir la dosificación del flujo 440 desde la bomba 410 operada a un actuador hidráulico en base a la entrada del operador. Por ejemplo, aunque una bomba se puede controlar 430 para permitir un tiempo de ciclo objetivo o para proporcionar un caudal objetivo, la entrada del operador puede indicar algunas veces un tiempo de ciclo o un caudal real deseado diferente (o, más generalmente, una velocidad deseada diferente para una operación de trabajo). En tal caso, el flujo hacia el actuador hidráulico correspondiente se puede dosificar 440 adecuadamente, tal como por medio del control electrónico o hidráulico de una válvula de control que puede aumentar o disminuir el flujo disponible desde una bomba 430 controlada hacia un actuador hidráulico concreto.

En algunas realizaciones, aspectos de la invención, que incluyen implementaciones computarizadas de procedimientos de acuerdo con la invención, se pueden implementar como un sistema, procedimiento, aparato, o artículo de fabricación mediante el uso de técnicas de programación o ingeniería estándar para producir software, firmware, hardware, o cualquier combinación de los mismos para controlar un dispositivo de control tal como un dispositivo procesador, un ordenador (por ejemplo, un dispositivo procesador acoplado operativamente a una memoria), u otro controlador operado electrónicamente para implementar aspectos detallados en la presente memoria. En consecuencia, por ejemplo, las realizaciones de la invención se pueden implementar como un conjunto de instrucciones, materializadas de forma tangible en un soporte legible por ordenador no transitorio, de forma que un dispositivo procesador pueda implementar las instrucciones en base a la lectura de las instrucciones del soporte legible por ordenador. Algunas realizaciones de la invención pueden incluir (o usar) un dispositivo de control tal como un dispositivo de automatización, un ordenador de propósito especial o de propósito general que incluya diverso hardware, software, firmware, etc., de acuerdo con la discusión a continuación.

El término “artículo de fabricación”, como se usa en la presente memoria, pretende abarcar un programa informático accesible desde cualquier dispositivo, portador (por ejemplo, señales no transitorias) o medio (por ejemplo, medios no transitorios) legible por ordenador. Por ejemplo, los medios legibles por ordenador pueden incluir, entre otros, dispositivos de almacenamiento magnético (por ejemplo, disco duro, disquete, bandas magnéticas, etc.), discos ópticos (por ejemplo, disco compacto (CD), disco versátil digital (DVD), etc.), tarjetas inteligentes y dispositivos de memoria flash (por ejemplo, tarjeta, stick, etc.). Además, se debe apreciar que una onda portadora se puede emplear para transportar datos electrónicos legibles por ordenador, tales como los usados para transmitir y recibir correo electrónico o para acceder a una red tal como Internet o una red de área local (LAN). Los expertos en la materia reconocerán que se pueden hacer muchas modificaciones a estas configuraciones sin apartarse del alcance de la materia reivindicada.

Ciertas operaciones de los procedimientos de acuerdo con la invención, o de los sistemas que ejecutan dichos procedimientos, se pueden representar esquemáticamente en las FIGs. o discutirse de otro modo en la presente memoria. A menos que se especifique o limite lo contrario, la representación en las FIGs. de operaciones particulares en orden espacial particular puede no requerir necesariamente que dichas operaciones se ejecuten en una secuencia particular correspondiente al orden espacial particular. De la misma manera, ciertas operaciones representadas en las FIGs., o de otra manera desveladas en la presente memoria, se pueden ejecutar en diversas órdenes que se ilustran o se describen expresamente, de acuerdo con lo apropiado para las realizaciones particulares de la invención. Además, en algunas realizaciones, ciertas operaciones se pueden ejecutar en paralelo, incluso por dispositivos de procesamiento en paralelo dedicados, o dispositivos informáticos separados configurados para interoperar como parte de un gran sistema.

Como se usan en la presente memoria en el contexto de la implementación informática, a menos que se especifique o limite lo contrario, los términos “componente”, “sistema”, “módulo” y similares pretenden abarcar parte o la totalidad de los sistemas informáticos que incluyen hardware, software, una combinación de hardware y software o software en ejecución. Por ejemplo, un componente puede ser, entre otros, un dispositivo procesador, un proceso ejecutado (o ejecutable) por un dispositivo procesador, un objeto, un ejecutable, un hilo de ejecución, un programa informático o un ordenador. A modo de ejemplo, tanto una aplicación que se ejecuta en un ordenador como el ordenador pueden ser un componente. Uno o más componentes (o sistema, módulo, etc.) pueden residir dentro de un proceso o hilo de ejecución, pueden estar localizados en un ordenador, pueden estar distribuidos entre dos o más ordenadores u otros dispositivos procesadores, o pueden estar incluidos dentro de otro componente (o sistema, módulo, etc.).

Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones preferentes, las personas con experiencia en la técnica reconocerán que se pueden llevar a cabo cambios en la forma y detalles sin apartarse del alcance de la invención de acuerdo con lo definido en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una máquina de potencia (200) que comprende:

un bastidor (210);

un brazo de elevación (234) montado pivotantemente en el bastidor (210);

un actuador hidráulico (314) acoplado al bastidor (210) y al brazo de elevación (234) y accionable para mover el brazo de elevación (234) con respecto al bastidor (210);

un sistema hidráulico (300) que incluye una bomba (324) en comunicación con el actuador hidráulico (314), la bomba (324) es accionada por un motor (322) y configurada para funcionar con desplazamiento variable continuo para proporcionar un flujo hidráulico al actuador hidráulico (314); y

caracterizado porquela máquina de potencia (200) además comprende:

un dispositivo de control (304) configurado para:

determinar un valor de velocidad del motor; y

controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324), en base al valor determinado de velocidad del motor, para mantener un caudal hidráulico objetivo de la bomba (324) que haga que el actuador hidráulico (314) mueva el brazo de elevación (234) desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada durante un tiempo objetivo.

2. La máquina de potencia (200) de la reivindicación 1, que además comprende:

una válvula (312) en comunicación con la bomba (324) y el actuador hidráulico (314) y movible para medir el flujo entre la bomba (324) y el actuador hidráulico (314);

en el que la duración objetivo del movimiento desde la posición totalmente bajada hasta la posición totalmente elevada está asociada a la apertura total de la válvula (312).

3. La máquina de potencia (200) de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que el dispositivo de control (304) está configurado para controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución en base a una entrada del operador que indica la duración objetivo de tiempo.

4. La máquina de potencia (200) de la reivindicación 3, en la que la duración de tiempo objetivo es una duración de tiempo mínima para mover el brazo de elevación (234) desde la posición totalmente bajada hasta la posición totalmente elevada.

5. La máquina de potencia (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende:

un sensor (318) configurado para indicar una orientación de la máquina de potencia (200) con respecto a la gravedad o a la carga de un implemento soportado por el brazo de elevación (234);

en el que el dispositivo de control (304) además está configurado para controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324) en base a la orientación de la máquina de potencia (200) o la carga del implemento, y opcional o preferentemente, el sensor (318) es un sensor de fuerza o presión configurado para indicar uno o más de un peso o un tamaño de una carga en el implemento.

6. La máquina de potencia (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el dispositivo de control (304) además está configurado para controlar el desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324) en base a una característica de un implemento que es soportado por el brazo de elevación (234).

7. Un procedimiento (400) para controlar el funcionamiento de una máquina de potencia (200), el procedimiento comprende:

operar (410) una bomba (324) de un sistema hidráulico (300), mediante el uso de la potencia de un motor (322) de la máquina de potencia (200), para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar funciones de trabajo hidráulico, la bomba (324) está configurada para funcionar con desplazamiento variable continuo para proporcionar el flujo hidráulico;

determinar (420), mediante el uso de un dispositivo de control (304), un valor de velocidad del motor;

caracterizado porqueel procedimiento (400) además comprende:

controlar (430), mediante el uso del dispositivo de control (304), un desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324), en base al valor determinado de velocidad del motor, para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, y opcional o preferentemente en el que controlar (430) el desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324) incluye reducir el desplazamiento en tiempo de ejecución en base al aumento de la velocidad del motor.

8. El procedimiento (400) de la reivindicación 7, en el que controlar (430) el desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324) incluye controlar (430) el desplazamiento en tiempo de ejecución para configurar la bomba (324) para proporcionar (432) un caudal hidráulico objetivo para ejecutar la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

9. El procedimiento (400) de la reivindicación 8, en el que el caudal hidráulico objetivo corresponde a un tiempo de ciclo objetivo para la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, y opcional o preferentemente, en el que el tiempo de ciclo objetivo es un tiempo de ciclo mínimo objetivo o el tiempo de ciclo objetivo se determina, mediante el uso del dispositivo de control (304), en base a una entrada del operador en tiempo de ejecución.

10. El procedimiento (400) de cualquiera de la reivindicación 8 o 9, que además comprende:

recibir, en el dispositivo de control (304), una entrada del operador para controlar la ejecución de la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico por medio de un actuador hidráulico (314); y

durante la ejecución de la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, controlar una válvula (312), con el dispositivo de control (304), en base a la entrada del operador, para dosificar (440) el caudal de la bomba (324) para la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, para de ese modo reducir el caudal de la bomba (324) al actuador hidráulico (328) por debajo del caudal hidráulico objetivo.

11. El procedimiento (400) de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico incluye mover un brazo de elevación (234) de la máquina de potencia (200) desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada.

12. Un sistema de trabajo hidráulico para su uso en una máquina de potencia (200) con un motor (322), el sistema de trabajo hidráulico que comprende:

un circuito actuador de trabajo hidrodinámico (300) que incluye una bomba (324) que está configurada para proporcionar flujo hidráulico para ejecutar funciones de trabajo hidráulico, la bomba (324) es accionada por el motor (322) y está configurada para operar con desplazamiento variable continuo para proporcionar el flujo hidráulico;

caracterizado porqueel sistema de trabajo hidráulico además comprende:

un dispositivo de control (304) que está configurado para:

determinar un caudal hidráulico máximo objetivo en base a al menos uno de los siguientes factores: una velocidad o aceleración de desplazamiento real de la máquina (200), una velocidad o aceleración de desplazamiento ordenada para la máquina (200), una carga de un implemento asociada con al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, o una orientación de un implemento o de la máquina (200); y controlar un desplazamiento en tiempo de ejecución de la bomba (324), en un intervalo de regímenes del motor, para evitar que un caudal en tiempo de ejecución de la bomba (324) supere el caudal hidráulico máximo objetivo durante la ejecución de al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

13. El sistema de trabajo hidráulico de la reivindicación 12, en el que el caudal hidráulico máximo objetivo corresponde a un tiempo de ciclo mínimo objetivo para la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico.

14. El sistema de trabajo hidráulico de la reivindicación 13, en el que la al menos una de las funciones de trabajo hidráulico incluye mover un brazo de elevación (234) de la máquina de potencia (200); y en el que el tiempo de ciclo mínimo objetivo es un tiempo de ciclo para mover el brazo de elevación (234) desde una posición totalmente bajada a una posición totalmente elevada.

15. El sistema de trabajo hidráulico de la reivindicación 13, que además comprende:

una válvula (312) en comunicación con la bomba (324) y un actuador hidráulico (314) configurado para ejecutar al menos una de las funciones de trabajo hidráulico, la válvula (312) es controlable, en base a la entrada del operador, para medir el flujo entre la bomba (324) y el actuador hidráulico (314);

en el que el tiempo de ciclo mínimo objetivo corresponde al funcionamiento del circuito actuador de trabajo hidrodinámico con la válvula (312) totalmente abierta.