PL201142B1

PL201142B1 - Pojazd roboczy, zwłaszcza ładowarka

Info

Publication number: PL201142B1
Application number: PL363199A
Authority: PL
Inventors: Scott Svend Hendron; Judson P. Clark; Bryan D. Sulzer
Original assignee: Deere & Co; Deere & Company
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-03-31
Also published as: JP2004150262A; JP4113486B2; BR0304131B1; AU2003236432B2; PL363199A1; US20040083628A1; US6763619B2; AU2003236432A1; BR0304131A

Abstract

1. Pojazd roboczy, zw laszcza ladowarka, zna- mienny tym, ze posiada ram e oraz wysi egnik maj a- cy pierwszy koniec i drugi koniec, przy czym pierw- szy koniec wysi egnika jest zamocowany do ramy, a do drugiego ko nca wysi egnika wokó l przegubu narz edzia jest zamocowane narz edzie przegubowo, przy czym narz edzie dostosowano do wykonywania czynno sci roboczej, za s do narz edzia jest zamoco- wany zespó l nap edowy narz edzia, który jest dosto- sowany do kontrolowanego poruszania narz edziem wokó l przegubu narz edzia w odpowiedzi na odbiera- ny sygna l sterowania narz edziem, a ponadto do narz edzia jest zamocowany czujnik szybko sci k ato- wej, który jest dostosowany do wykrywania szybko sci katowej narz edzia oraz dostosowano do ci ag lego generowania sygna lu szybko sci k atowej oraz na- stawnik zaopatrzony w uk lad obliczeniowy i pomiar czasu w po laczeniu ze sterownikiem narz edzia i czujnikiem szybko sci k atowej, przy czym nastawnik dostosowano do generowania sygna lu steruj acego dla ci ag lego utrzymania szybko sci katowej narz edzia w odpowiedzi na odbiór sygna lu szybko sci k atowej. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201142 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 363199 (51) Int.Cl.

E01C 19/20 (2006.01) E02F 3/76 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 29.10.2003 (54)

Pojazd roboczy, zwłaszcza ładowarka

	(73) Uprawniony z patentu:
(30) Pierwszeństwo:	DEERE & COMPANY,Moline,US
31.10.2002,US,10/285,732	(72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 04.05.2004 BUP 09/04	Scott Svend Hendron,Dubuque,US Judson P. Clark,Dubuque,US Bryan D. Sulzer,Dubuque,US
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2009 WUP 03/09	(74) Pełnomocnik: Elżbieta Kowal, POLSERVICE,
	Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) 1. Pojazd roboczy, zwłaszcza ładowarka, znamienny tym, że posiada ramę oraz wysięgnik mający pierwszy koniec i drugi koniec, przy czym pierwszy koniec wysięgnika jest zamocowany do ramy, a do drugiego końca wysięgnika wokół przegubu narzędzia jest zamocowane narzędzie przegubowo, przy czym narzędzie dostosowano do wykonywania czynności roboczej, zaś do narzędzia jest zamocowany zespół napędowy narzędzia, który jest dostosowany do kontrolowanego poruszania narzędziem wokół przegubu narzędzia w odpowiedzi na odbierany sygnał sterowania narzędziem, a ponadto do narzędzia jest zamocowany czujnik szybkości kątowej, który jest dostosowany do wykrywania szybkości kątowej narzędzia oraz dostosowano do ciągłego generowania sygnału szybkości kątowej oraz nastawnik zaopatrzony w układ obliczeniowy i pomiar czasu w połączeniu ze sterownikiem narzędzia i czujnikiem szybkości kątowej, przy czym nastawnik dostosowano do generowania sygnału sterującego dla ciągłego utrzymania szybkości kątowej narzędzia w odpowiedzi na odbiór sygnału szybkości kątowej.

PL 201 142 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pojazd roboczy, zwłaszcza ładowarka. Pojazd ma udoskonalony układ wykrywania i automatycznego kontrolowania orientacji narzędzia roboczego, przegubowo zamocowanego do wysięgnika pojazdu roboczego.

Znane są pojazdy robocze wyposażone w narzędzia do wykonywania czynności roboczej. Przykłady takich pojazdów obejmują szeroki asortyment ładowarek, koparek, urządzeń przenoszących i podwieszonych dźwignic. Pojazd roboczy, np. koparkę podsiębierną można wyposażyć w narzędzie, np. łyżkę ładowarki lub inny osprzęt do kopania i przenoszenia materiału. Wysięgnik łączy się z ramą pojazdu wokół poziomego przegubu wysięgnika, a narzędzie łączy się z wysięgnikiem wokół poziomego przegubu czerpaka. Operator pojazdu kontroluje orientację narzędzia względem wysięgnika za pomocą organu wykonawczego dla narzędzia. Operator kontroluje również położenie obrotowe wysięgnika względem ramy pojazdu, za pomocą organu wykonawczego dla wysięgnika. Oba organy wykonawcze typowo utworzono z jednego lub kilku siłowników hydraulicznych dwustronnego działania i odnośnego obwodu hydraulicznego.

Podczas operacji roboczej, np. podnoszenia lub przemieszczania materiału za pomocą narzędzia pożądane jest zachowanie początkowej orientacji względem siły ciężkości, dla uniknięcia przedwczesnego wysypywania materiału. Aby zachować początkową orientację narzędzia względem siły ciężkości operator w ciągły sposób musi kontrolować orientację narzędzia, gdy wysięgnik przemieszcza się obrotowo względem ramy podczas operacji podnoszenia oraz gdy rama pojazdu zmienia pochylenie podczas jazdy po nierównym terenie w czasie transportu. Ciągła regulacja orientacji narzędzia wymaga skupienia uwagi operatora oraz wysiłku ręcznego, co pogarsza ogólną sprawność roboczą i zwiększa zmęczenie operatora.

W automatycznej kontroli orientacji narzędzia, np. łyżki ładowarki, stosowano wiele mechanizmów i systemów. Z opisów patentowych USA 4,923,326, 4,844,685, 5,356,260 i 6,233,511 znane są elektroniczne urządzenia wykrywające i systemy sterowania. W typowych znanych systemach sterownia zastosowano czujniki położenia umieszczone w różnych miejscach na pojeździe roboczym, dla wykrywania i utrzymania stałej orientacji narzędzia roboczego względem początkowego położenia, niezależnie od orientacji ramy pojazdu. W rezultacie uzyskano prostszy układ sterowania oraz poprawę kontroli orientacji narzędzia względem siły ciężkości.

Rynek oferuje wiele czujników szybkości kątowej odpowiednich do zastosowania w obecnym wynalazku. Przykłady czujników szybkości kątowej tego typu opisano w patentach US 4,628,734, 5,850,035, 6,003,373. Jednym z przykładów takich czujników są czujniki szybkości kątowej BEI GYROCHIP® Model AQRS, dostarczane przez Systron Donner Internal Division of BEI Technologies, Kalifornia.

Pojazd roboczy, zwłaszcza ładowarka, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że posiada ramę oraz wysięgnik mający pierwszy koniec i drugi koniec, przy czym pierwszy koniec wysięgnika jest zamocowany do ramy, a do drugiego końca wysięgnika wokół przegubu narzędzia jest zamocowane narzędzie przegubowo, przy czym narzędzie dostosowano do wykonywania czynności roboczej, zaś do narzędzia jest zamocowany zespół napędowy narzędzia, który jest dostosowany do kontrolowanego poruszania narzędziem wokół przegubu narzędzia w odpowiedzi na odbierany sygnał sterowania narzędziem, a ponadto do narzędzia jest zamocowany czujnik szybkości kątowej, który jest dostosowany do wykrywania szybkości kątowej narzędzia oraz dostosowano do ciągłego generowania sygnału szybkości kątowej oraz nastawnik zaopatrzony w układ obliczeniowy i pomiar czasu w połączeniu ze sterownikiem narzędzia i czujnikiem szybkości kątowej, przy czym nastawnik dostosowano do generowania sygnału sterującego dla ciągłego utrzymania szybkości kątowej narzędzia w odpowiedzi na odbiór sygnału szybkości kątowej.

Pojazd korzystnie zawiera wejściowe urządzenie sterujące narzędziem, połączone z nastawnikiem, przy czym wejściowe urządzenie sterujące narzędziem jest dostosowane do generowania sygnału sterowania narzędziem w odpowiedzi na manipulację przez operatora odpowiadającą pożądanemu ruchowi narzędzia, zaś nastawnik jest dostosowany do odbioru sygnału sterującego narzędziem w odpowiedzi na uzyskanie pożądanego ruchu narzędzia, ponadto jest dostosowany do zniesienia reakcji na sygnał szybkości kątowej, dla uzyskania żądanej szybkości kątowej narzędzia przy odbiorze sygnału sterującego narzędziem.

Korzystnym jest gdy dla szybkości kątowej równej zero, zachowana jest początkowa orientacja narzędzia.

PL 201 142 B1

Początkowa orientacja narzędzia jest orientacją narzędzia bezpośrednio po zaprzestaniu generowania przez urządzenie wejściowe sterowania narzędziem sygnału sterującego.

Pojazd korzystnie zawiera wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem narzędzia w połączeniu z nastawnikiem, przy czym wyłącznik automatycznego utrzymania jest dostosowany do generowania sygnału sterującego utrzymaniem w odpowiedzi na manipulację przez operatora, zaś nastawnik jest dostosowany do odbioru sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem oraz do ignorowania sygnału szybkości kątowej, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem narzędzia.

Pierwszy koniec wysięgnika jest przegubowo zamocowany do ramy, wokół przegubu wysięgnika, przy czym pojazd zawiera napęd wysięgnika zamocowany do ramy, człon napędowy dostosowany do kontrolowanego poruszania wysięgnikiem wokół przegubu wysięgnika.

Zespół napędowy narzędzia i zespół napędowy wysięgnika zawierają co najmniej jeden siłownik hydrauliczny oraz elektronicznie sterowany obwód hydrauliczny.

Narzędzie jest łyżką ładowarki.

Nastawnik jest dostosowany do całkowania sygnału szybkości kątowej w czasie, dla obliczenia odchylenia od początkowej orientacji narzędzia i generowania w odpowiedzi sygnału sterującego narzędziem dla uzyskania żądanego odchylenia narzędzia, a ponadto nastawnik jest dostosowany do zniesienia reakcji na sygnał szybkości kątowej dla uzyskania żądanej szybkości kątowej narzędzia podczas reagowania dla uzyskania żądanego odchylenia narzędzia.

Wejściowe urządzenie sterujące narzędziem jest połączone z nastawnikiem, przy czym wejściowe urządzenie sterujące narzędziem jest dostosowane do generowania sygnału sterującego w odpowiedzi na manipulację przez operatora, odpowiadającego żądanemu ruchowi narzędzia, przy czym nastawnik jest dostosowany również do odbioru sygnału sterującego narzędziem dla generowania sygnału sterującego narzędziem dla uzyskania żądanego ruchu narzędzia, ponadto jest dostosowany do zniesienia reagowania na sygnał szybkości kątowej dla uzyskania żądanej szybkości kątowej narzędzia i żądanego odchylenia narzędzia przy odbiorze sygnału sterującego narzędziem.

Przy szybkości kątowej równej zero i odchyleniu narzędzia równemu w przybliżeniu zeru, zachowana jest początkowa orientacja narzędzia.

Pojazd korzystnie ma wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem narzędzia w połączeniu z nastawnikiem, przy czym wyłącznik automatycznego utrzymania jest dostosowany do generowania sygnału sterującego utrzymaniem w odpowiedzi na manipulację przez operatora, zaś nastawnik jest dostosowany do odbioru sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem oraz do ignorowania sygnału szybkości kątowej, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem narzędzia.

Pierwszy koniec wysięgnika jest zamocowany przegubowo do ramy wokół poziomego przegubu wysięgnika, a ponadto pojazd zawiera zespół napędowy zamocowany do wysięgnika i ramy, przy czym zespół napędowy jest dostosowany do kontrolowanego poruszania wysięgnikiem wokół przegubu wysięgnika.

Narzędzie jest łyżką ładowarki.

Ładowarka, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że posiada ramę oraz wysięgnik mający pierwszy i drugi koniec, przy czym pierwszy koniec jest zamocowany przegubowo do ramy wokół przegubu czerpaka, a do drugiego końca wysięgnika jest zamocowany przegubowo czerpak wokół przegubu czerpaka, przy czym czerpak, jest dostosowany do wykonywania czynności roboczej, a z czerpakiem jest połączony zespół napędu czerpaka, utworzony przez siłownik hydrauliczny czerpaka i elektronicznie sterowany obwód hydrauliczny czerpaka, przy czym siłownik hydrauliczny czerpaka jest umieszczony pomiędzy wysięgnikiem i czerpakiem, zaś zespół napędu czerpaka jest dostosowany do kontrolowanego poruszania czerpaka wokół przegubu czerpaka w odpowiedzi na odbierany sygnał sterowania czerpaka, zaś napęd wysięgnika, utworzony przez siłownik hydrauliczny wysięgnika, siłownik hydrauliczny wysięgnika jest umieszczony pomiędzy ramą i wysięgnikiem, przy czym zespół napędowy jest dostosowany do kontrolowanego poruszania wysięgnika wokół przegubu wysięgnika, oraz urządzenie sterujące czerpakiem w połączeniu z nastawnikiem, przy czym urządzenie sterujące czerpaka jest dostosowane do generowania sygnału sterowania czerpakiem w odpowiedzi

PL 201 142 B1 na manipulację operatora odpowiadającą żądanemu ruchowi czerpaka, a do czerpaka jest zamocowany czujnik szybkości kątowej, który jest dostosowany do wykrywania szybkości kątowej czerpaka oraz do ciągłego generowania sygnału szybkości kątowej, a ponadto zawiera nastawnik zaopatrzony w układ obliczeniowy i pomiar czasu w połączeniu z nastawnikiem oraz wejściowe urządzenie sterujące czerpakiem i czujnikiem szybkości kątowej, które jest dostosowane do generowania sygnału sterującego czerpakiem i uzyskania pożądanego ruchu czerpaka w odpowiedzi na odebrany sygnał sterujący czerpakiem, przy czym nastawnik jest dostosowany ponadto do generowania sygnału sterującego czerpakiem, dla ciągłego utrzymania żądanej szybkości kątowej czerpaka w odpowiedzi na odbiór sygnału szybkości kątowej przy braku odbioru sygnału sterującego czerpakiem.

Dla szybkości kątowej czerpaka wynoszącej zero, jest zachowana wstępna orientacji czerpaka, zaś początkowa orientacja czerpaka jest orientacją czerpaka bezpośrednio po zaprzestaniu generowania sygnału sterującego czerpakiem przez wejściowe urządzenie sterujące czerpakiem.

Ładowarka zawiera wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem czerpaka w połączeniu z nastawnikiem, przy czym wyłącznik automatycznego utrzymania czerpaka jest dostosowany do generowania sygnału sterującego utrzymaniem czerpaka w odpowiedzi na manipulację operatora, zaś nastawnik jest dostosowany do ignorowania sygnału szybkości kątowej, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem czerpaka.

Nastawnik jest dostosowany do całkowania sygnału szybkości kątowej w czasie, dla obliczenia odchylenia od początkowej orientacji czerpaka i generowania w odpowiedzi sygnału sterującego czerpakiem dla uzyskania żądanego odchylenia czerpaka, przy czym żądane odchylenie czerpaka jest równe w przybliżeniu zeru, zaś nastawnik ponadto jest dostosowany do zniesienia reakcji na sygnał szybkości kątowej, dla uzyskania żądanej szybkości kątowej czerpaka podczas reagowania w celu uzyskania żądanego odchylenia czerpaka.

Zaletą pojazdu jest to, że nastawnik rozpoczyna automatyczne utrzymywanie narzędzia, gdy operator przestaje obsługiwać urządzenie wejściowe narzędzia, ponownie ustanawiając początkową orientację narzędzia w nowym położeniu spowodowanym przez manipulację urządzenia sterującego siłownikiem narzędzia. Ponadto, operator może obsługiwać urządzenie do automatycznego utrzymania narzędzia, powodując selektywne włączanie i wyłączanie funkcji automatycznego utrzymania narzędzia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia koparkę podsiębierną, w rzucie z boku, fig. 2 - układ wykrywania i automatycznego sterowania orientacją łyżki ładowarki, w sposób schematyczny, fig. 3 - układ wykrywania i automatycznego sterowania orientacją łyżki koparki, w sposób schematyczny.

Fig. 1 przedstawia samobieżny pojazd roboczy, np. koparkę podsiębierną 10. Koparka podsiębierna 10 posiada ramę 12, do której zamocowano koła jezdne 14, dla podparcia i napędu tego pojazdu. Z przodu pojazdu zamocowano osprzęt ładowarki 16, a z tyłu pojazdu zamocowano osprzęt podsiębierny koparki 18. Osprzęt ładowarki 16 i osprzęt podsiębierny koparki 18 wykonują różne operacje kopania i przenoszenia materiału. Operator steruje czynnościami pojazdu ze stanowiska operatora 20.

Osprzęt ładowarki 16 składa się z wysięgnika ładowarki 22 oraz narzędzia, np. łyżki ładowarki lub innej struktury 24. Wysięgnik ładowarki 22 ma pierwszy koniec 26 przegubowo zamocowany do ramy 12 wokół poziomego przegubu ładowarki 28 i drugi koniec 30, do którego przegubowo zamocowano łyżkę ładowarki 24 wokół poziomego przegubu łyżki ładowarki 32.

Człon napędowy wysięgnika ładowarki zawierający siłownik hydrauliczny 36 wysięgnika ładowarki umieszczony pomiędzy ramą pojazdu 12 i wysięgnikiem ładowarki 22 w kontrolowany sposób porusza wysięgnik ładowarki 22 wokół przegubu wysięgnika ładowarki 28. Człon napędowy łyżki ładowarki 38, zawierający siłownik hydrauliczny łyżki ładowarki 40 umieszczony pomiędzy wysięgnikiem ładowarki 22 i łyżką ładowarki 24 w kontrolowany sposób porusza łyżkę ładowarki 24 wokół poziomego przegubu łyżki ładowarki 32. W zilustrowanym przykładzie wykonania człon napędowy łyżki ładowarki 38 zawiera obwód elektrohydrauliczny łyżki ładowarki 42, hydraulicznie połączony z siłownikiem hydraulicznym łyżki ładowarki 40. Obwód elektrohydrauliczny łyżki ładowarki 42 zasila i steruje przepływem płynu hydraulicznego do siłownika hydraulicznego łyżki ładowarki 40.

Operator kieruje ruchem osprzętu ładowarki 16 poprzez manipulację wejściowym urządzeniem sterującym łyżki ładowarki 44 i wejściowym urządzeniem sterującym łyżki ładowarki 46. Wejściowe urządzenie sterujące łyżki ładowarki 44 dostosowano do generowania sygnału sterującego łyżką ładowarki 48 w odpowiedzi na manipulację przez operatora, proporcjonalnego do pożądanego ruchu łyżki ładowarki.

PL 201 142 B1

Nastawnik 50, w połączeniu z wejściowym urządzeniem sterującym łyżki ładowarki 44 i członem napędowym łyżki ładowarki 38 odbiera sygnał sterujący łyżką ładowarki 48 i reagują poprzez wytworzenie sygnału sterującego łyżką ładowarki 52, który jest odbierany przez obwód elektrohydrauliczny łyżki ładowarki 42. Obwód elektrohydrauliczny łyżki ładowarki 42 reaguje na sygnał sterujący łyżką ładowarki 52 poprzez skierowanie płynu hydraulicznego do siłownika hydraulicznego łyżki ładowarki 40, powodując odpowiednie przemieszczenie łyżki ładowarki 24 przez siłownik hydrauliczny 40 łyżki ładowarki.

Podczas operacji roboczej łyżki ładowarki 24, np. podnoszenia lub przenoszenia materiału, pożądane jest zachowanie początkowej orientacji łyżki ładowarki względem siły ciężkości, dla uniknięcia przedwczesnego wysypywania materiału. W celu zachowania początkowej orientacji łyżki ładowarki gdy wysięgnik ładowarki 22 porusza się względem ramy 12 podczas operacji podnoszenia oraz gdy rama pojazdu 12 zmienia pochylenie podczas poruszania się po nierównym terenie w operacji transportu operator musi w ciągły sposób manipulować wejściowym urządzeniem sterującym łyżką ładowarki 44, dla ustawienia orientacji łyżki ładowarki. Ciągła regulacja orientacji łyżki ładowarki wymaga skupienia uwagi operatora oraz wysiłku ręcznego, co pogarsza ogólną sprawność roboczą i zwiększa zmęczenie operatora.

Na fig. 2 pokazano udoskonalony układ sterowania członem napędowym, dostosowany do automatycznego utrzymywania początkowej orientacji łyżki ładowarki. W wynalazku zastosowano czujnik szybkości kątowej 54 zamocowany do łyżki ładowarki 24, w połączeniu z nastawnikiem 50. Czujnik szybkości kątowej łyżki ładowarki 54 dostosowano do wykrywania szybkości kątowej łyżki ładowarki względem układu współrzędnych odniesionego do ziemi oraz do generowania w ciągły sposób odpowiadającego sygnału szybkości kątowej 56. Nastawnik 50 dostosowano do odbioru sygnału szybkości kątowej 56 łyżki ładowarki i w odpowiedzi do generowania sygnału sterującego łyżką ładowarki 52, powodując przemieszczenie łyżki ładowarki 24 przez człon napędowy łyżki ładowarki 38 dla uzyskania żądanej szybkości kątowej łyżki ładowarki. Gdy celem wynalazku jest automatyczne utrzymanie początkowej orientacji łyżki ładowarki ustalonej przez operatora, względem siły ciężkości, żądana szybkość kątowa łyżki ładowarki jest równa zeru. Dodatkowo, nastawnik 50 dostosowano do zawieszenia automatycznego utrzymania gdy operator kieruje ruchem łyżki ładowarki 24, przy odbiorze sygnału sterującego łyżką ładowarki 48 i ponownego ustanowienia wstępnej orientacji łyżki ładowarki jako orientacji łyżki ładowarki 24 bezpośrednio po zaprzestaniu sygnału sterującego łyżką ładowarki 48.

W zastosowaniach wymagających większej dokładności utrzymania początkowej orientacji łyżki ładowarki nastawnik 50, zaopatrzony w układ obliczeniowy i pomiar czasu, dostosowano do całkowania sygnału szybkości kątowej łyżki ładowarki w funkcji czasu, dla określenia odchylenia z położenia od początkowej orientacji łyżki ładowarki. Nastawnik 50 dostosowano do generowania sygnału sterującego łyżką ładowarki 52 w odpowiedzi na odchylenie przekraczające żądane odchylenie łyżki ładowarki, powodując przestawienie łyżki ładowarki 24 przez człon napędowy łyżki ładowarki 38 dla uzyskania żądanego odchylenia orientacji łyżki ładowarki. Gdy przedmiotem wynalazku jest automatyczne utrzymanie początkowej orientacji łyżki ładowarki ustawionej przez operatora, względem siły ciężkości, żądane odchylenie orientacji łyżki ładowarki jest w przybliżeniu równe zeru. Dodatkowo, nastawnik 50 dostosowano do zniesienia reagowania na żądaną szybkość kątową łyżki ładowarki, gdy reaguje na żądane odchylenie orientacji łyżki ładowarki.

W zilustrowanym przykładzie wykonania w obecnym wynalazku zastosowano również wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem 58 w połączeniu z nastawnikiem 50. Wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem 58 dostosowano do generowania sygnału sterowania automatycznym utrzymaniem 60 odpowiednio do manipulacji wyłącznika sterowania automatycznym utrzymaniem 58 przez operatora, dla umożliwienia działania automatycznego utrzymania łyżki ładowarki 24. Nastawnik 50 dostosowano do ignorowania sygnału kątowej szybkości łyżki ładowarki 56 o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterowania automatycznym utrzymaniem łyżki ładowarki 60 z wyłącznika sterowania automatycznym utrzymaniem 58.

Koparka podsiębierna 18 zawiera ramę obrotnicy 62, wysięgnik koparki 64, wysięgnik czerpaka 66 oraz narzędzie, np. czerpak koparki lub inną strukturę 68. Rama obrotnicy 62 posiada pierwszy koniec 70 przegubowo zamocowany do ramy 12 wokół pionowego przegubu 72 i drugi koniec 74. Wysięgnik koparki 64 ma pierwszy koniec 76 przegubowo zamocowany do drugiego końca 74 ramy obrotnicy 62 wokół poziomego przegubu wysięgnika koparki 78 i drugi koniec 80. Wysięgnik czerpaka 66 ma pierwszy koniec 82 przegubowo zamocowany do drugiego końca 80 wysięgnika koparki 64 wokół poziomego przegubu wysięgnika czerpaka 84 i drugi koniec 86, do którego przegubowo zamocowano czerpak koparki 68 wokół poziomego przegubu czerpaka koparki 88.

PL 201 142 B1

Człon napędowy ramy obrotnicy zawierający siłownik hydrauliczny ramy obrotnicy 90 umieszczony pomiędzy ramą pojazdu 12 i ramą obrotnicy 62 w kontrolowany sposób porusza ramę obrotnicy 62 wokół pionowego przegubu 72.

Człon napędowy wysięgnika koparki zawierający siłownik hydrauliczny wysięgnika koparki 92 umieszczony pomiędzy ramą obrotnicy 62 i wysięgnikiem koparki 64 w kontrolowany sposób porusza wysięgnikiem koparki 64 wokół przegubu wysięgnika koparki 78. Człon napędowy wysięgnika czerpaka zawiera siłownik hydrauliczny wysięgnika czerpaka 94, umieszczony pomiędzy wysięgnikiem koparki 64 i wysięgnikiem czerpaka 66, w kontrolowany sposób porusza wysięgnikiem czerpaka 66 wokół przegubu wysięgnika czerpaka 84. Człon napędowy czerpaka koparki 96 zawiera siłownik hydrauliczny czerpaka koparki 98 umieszczony pomiędzy wysięgnikiem czerpaka 66 i czerpakiem koparki 68 w kontrolowany sposób porusza czerpakiem koparki 68 wokół przegubu czerpaka koparki 88. W zilustrowanym przykładzie wykonania człon napędowy czerpaka koparki 96 zawiera obwód elektrohydrauliczny czerpaka koparki 100 w połączeniu z hydraulicznym siłownikiem czerpaka koparki 98, który zasila i kontroluje przepływ płynu hydraulicznego do siłownika hydraulicznego czerpaka koparki 98.

Operator kieruje ruchem zespołu koparki 18 poprzez manipulację wejściowym urządzeniem sterującym czerpaka koparki 102, wejściowym urządzeniem sterującym wysięgnika czerpaka 104, wejściowym urządzeniem sterującym wysięgnika koparki 106 i wejściowym urządzeniem sterującym ramy obrotnicy. Wejściowe urządzenie sterujące czerpaka koparki 102 dostosowano do generowania sygnału sterowania czerpakiem koparki 108 w odpowiedzi na manipulację przez operatora, proporcjonalnie do żądanego ruchu czerpaka koparki. Nastawnik 50 w połączeniu z wejściowym urządzeniem sterującym czerpaka koparki 102, wejściowym urządzeniem sterującym wysięgnika czerpaka 104, wejściowym urządzeniem sterującym wysięgnika koparki 106 i członem napędowym czerpaka koparki 96 odbiera sygnał sterowania czerpakiem koparki 108 i reaguje poprzez generowanie sygnału sterowania czerpakiem koparki 110, który jest odbierany przez obwód elektrohydrauliczny czerpaka koparki 100. Obwód elektrohydrauliczny czerpaka koparki 100 reaguje na sygnał sterowania czerpakiem koparki 110 poprzez skierowanie płynu hydraulicznego do siłownika hydraulicznego czerpaka koparki 68, powodując odpowiednie przestawienie czerpaka koparki 68 przez siłownik hydrauliczny 98.

Podczas operacji roboczej czerpaka koparki 68, np. podnoszenia lub kopania materiału pożądane jest zachowanie początkowej orientacji czerpaka koparki względem siły ciężkości, dla uniknięcia przedwczesnego wysypywania materiału lub uzyskania stałego kąta ścinania przy kopaniu. W celu zachowania początkowej orientacji czerpaka koparki względem siły ciężkości operator musi w ciągły sposób manipulować wejściowym urządzeniem sterującym czerpaka koparki 102, dla ustawienia orientacji czerpaka koparki gdy wysięgnik koparki 64 i wysięgnik czerpaka 66 poruszają się podczas operacji roboczej. Ciągła regulacja orientacji czerpaka koparki w połączeniu z równoczesną manipulacją wejściowego urządzenia sterującego wysięgnikiem koparki 106 i wejściowego urządzenia sterującego wysięgnikiem czerpaka 104 w nieodłącznym ruchu wysięgnika koparki 64 i wysięgnika czerpaka 66 wymagają skupienia uwagi operatora oraz wysiłku ręcznego, co pogarsza ogólną sprawność roboczą i zwiększa zmęczenie operatora.

Na fig. 3 zilustrowano udoskonalony układ sterowania członem napędowym dostosowany do automatycznego utrzymania początkowej orientacji czerpaka koparki. W obecnym wynalazku zastosowano czujnik szybkości kątowej 112 zamocowany do czerpaka koparki 68, w połączeniu z nastawnikiem 50. Czujnik szybkości kątowej czerpaka koparki 112 dostosowano do wykrywania szybkości kątowej czerpaka koparki względem układu współrzędnych odniesionego do ziemi oraz do ciągłego generowania odpowiadającego sygnału szybkości kątowej 114.

Nastawnik 50 dostosowano do odbioru sygnału szybkości kątowej 114 czerpaka koparki i w odpowiedzi do generowania sygnału sterującego czerpakiem koparki 110, powodując przemieszczenie czerpaka koparki 68 przez człon napędowy czerpaka koparki 96 dla uzyskania żądanej szybkości kątowej czerpaka koparki. Gdy celem wynalazku jest automatyczne utrzymanie początkowej orientacji czerpaka koparki ustalonej przez operatora, względem siły ciężkości, żądana szybkość kątowa czerpaka koparki jest równa zeru. Dodatkowo, nastawnik 50 dostosowano do zawieszenia automatycznego utrzymania gdy operator kieruje ruchem czerpakiem koparki 68, przy odbiorze sygnału sterującego czerpakiem koparki 108 i do wznowienia wstępnej orientacji czerpaka koparki jako orientacji czerpaka koparki 68 bezpośrednio po zaprzestaniu sygnału sterującego czerpakiem koparki 108.

W obecnym wynalazku zastosowano również wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem 116 w połączeniu z nastawnikiem 50.

PL 201 142 B1

Wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem 116 dostosowano do generowania sygnału sterowania automatycznym utrzymaniem 118 odpowiednio do manipulacji wyłącznika sterowania automatycznym utrzymaniem czerpaka koparki 116 przez operatora, dla umożliwienia działania automatycznego utrzymania czerpaka koparki 68. Nastawnik 50 dostosowano do ignorowania sygnału kątowej szybkości łyżki ładowarki 114, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterowania automatycznym utrzymaniem łyżki ładowarki 118 z wyłącznika sterowania automatycznym utrzymaniem 116.

W alternatywnym przykładzie wykonania, gdzie operację roboczą koparki typowo wykonuje się tylko po zatrzymaniu pojazdu, ustawienia dla utrzymania początkowej orientacji czerpaka koparki normalnie wynikają jedynie z odpowiadającego ruchu wysięgnika koparki 64 lub wysięgnika czerpaka 66. W celu skrócenia okresu automatycznego utrzymania dla czerpaka 68 nastawnik 50 można dostosować do ignorowania sygnału szybkości kątowej czerpaka koparki 114, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego wysięgnikiem koparki 122 z wyjściowego urządzenia sterującego 106 lub sygnału sterowania wysięgnikiem czerpaka 120 z wejściowego urządzenia sterującego wysięgnikiem czerpaka 104.

Wobec opisania zilustrowanego przykładu wykonania oczywiste będzie wprowadzenie różnych zmian bez odstępstwa od zakresu tego wynalazku, określonego w załączonych zastrzeżeniach.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Pojazd roboczy, zwłaszczaładowarka, znamienny tym, że posiadaramę orazwysięgnik mający pierwszy koniec i drugi koniec, przy czym pierwszy koniec wysięgnika jest zamocowany do ramy, a do drugiego końca wysięgnika wokół przegubu narzędzia jest zamocowane narzędzie przegubowo, przy czym narzędzie dostosowano do wykonywania czynności roboczej, zaś do narzędzia jest zamocowany zespół napędowy narzędzia, który jest dostosowany do kontrolowanego poruszania narzędziem wokół przegubu narzędzia w odpowiedzi na odbierany sygnał sterowania narzędziem, a ponadto do narzędzia jest zamocowany czujnik szybkości kątowej, który jest dostosowany do wykrywania szybkości kątowej narzędzia oraz dostosowano do ciągłego generowania sygnału szybkości kątowej oraz nastawnik zaopatrzony w układ obliczeniowy i pomiar czasu w połączeniu ze sterownikiem narzędzia i czujnikiem szybkości kątowej, przy czym nastawnik dostosowano do generowania sygnału sterującego dla ciągłego utrzymania szybkości kątowej narzędzia w odpowiedzi na odbiór sygnału szybkości kątowej.
2. Pooazd w^c^łrKjz^^tr^^. 1, znamiennytym, że ζ^\^ϊ^ι'^£- wejściowe u sterujące n^r^^dziem, połączone z nastawnikiem, przy czym wejściowe urządzenie sterujące narzędziem jest dostosowane do generowania sygnału sterowania narzędziem w odpowiedzi na manipulację przez operatora odpowiadającą pożądanemu ruchowi narzędzia, zaś nastawnik jest dostosowany do odbioru sygnału sterującego narzędziem w odpowiedzi na uzyskanie pożądanego ruchu narzędzia, ponadto jest dostosowany do zniesienia reakcji na sygnał szybkości kątowej, dla uzyskania żądanej szybkości kątowej narzędzia przy odbiorze sygnału sterującego narzędziem.
3. Pooazd według zas^z. 2, znamienny tym, że dla szybkości kątowej równej zero, zachowana jest początkowa orientacja narzędzia.
4. Pooazd według zassc^. 3, znamienny tym, że początkowa orientacja narzędziałess narzędzia bezpośrednio po zaprzestaniu generowania przez urządzenie wejściowe sterowania narzędziem sygnału sterującego.
5. Pooazd według zas^z. 4, znamienny tym, że wyłącznik stonowania automatycznym utrzymaniem narzędzia w połączeniu z nastawnikiem, przy czym wyłącznik automatycznego utrzymania jest dostosowany do generowania sygnału sterującego utrzymaniem w odpowiedzi na manipulację przez operatora, zaś nastawnik jest dostosowany do odbioru sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem oraz do ignorowania sygnału szybkości kątowej, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem narzędzia.
6. Pcoazd według zastrz. 5, znamienny tym, że pierwszy koniec wysięgnika jest przegubowo zamocowany do ramy, wokół przegubu wysięgnika, przy czym pojazd zawiera napęd wysięgnika zamocowany do ramy, człon napędowy dostosowany do kontrolowanego poruszania wysięgnikiem wokół przegubu wysięgnika.
7. Pooazd wedłu g zas^z. 6, znamiennytym, że zespół napędowy narzędzia i zespół napędowy wysięgnika zawierają co najmniej jeden siłownik hydrauliczny oraz elektronicznie sterowany obwód hydrauliczny.

PL 201 142 B1
8. Pojazd według zastrz. 7, znamienny tym, że narzędzie jest łyżką ładowarki.
9. Pojazd według zastrz. 2, znamienny tym, że nastawnik jest dostosowany do całkowania sygnału szybkości kątowej w czasie, dla obliczenia odchylenia od początkowej orientacji narzędzia i generowania w odpowiedzi sygnału sterującego narzędziem dla uzyskania żądanego odchylenia narzędzia, a ponadto nastawnik jest dostosowany do zniesienia reakcji na sygnał szybkości kątowej dla uzyskania żądanej szybkości kątowej narzędzia podczas reagowania dla uzyskania żądanego odchylenia narzędzia.
10. Pojazd według zastrz. 9, znamienny tym, że wejściowe urządzenie sterujące narzędziem jest połączone z nastawnikiem, przy czym wejściowe urządzenie sterujące narzędziem jest dostosowane do generowania sygnału sterującego w odpowiedzi na manipulację przez operatora, odpowiadającego żądanemu ruchowi narzędzia, przy czym nastawnik jest dostosowany również do odbioru sygnału sterującego narzędziem dla generowania sygnału sterującego narzędziem dla uzyskania żądanego ruchu narzędzia, ponadto jest dostosowany do zniesienia reagowania na sygnał szybkości kątowej dla uzyskania żądanej szybkości kątowej narzędzia i żądanego odchylenia narzędzia przy odbiorze sygnału sterującego narzędziem.
11. Pojazd według zastrz. 10, ζι^^ι^ϊ^ι^ι^^ tym, że szybkości kątowej równej zero i odchyleniu narzędzia równemu w przybliżeniu zeru, zachowana jest początkowa orientacja narzędzia.
12. Pooazd według zastrz. 11, znamienny tym, że początkowa orientacja narzędzia jesł orientacją narzędzia bezpośrednio po zaprzestaniu generowania przez urządzenie wejściowe sterowania narzędziem sygnału sterującego.
13. Pojazd według zastrz. 12, znamienny tym, że ma wyłącznik sterowania automatycznym utrzymaniem narzędzia w połączeniu z nastawnikiem, przy czym wyłącznik automatycznego utrzymania jest dostosowany do generowania sygnału sterującego utrzymaniem w odpowiedzi na manipulację przez operatora, zaś nastawnik jest dostosowany do odbioru sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem oraz do ignorowania sygnału szybkości kątowej, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem narzędzia.
14. Pooazd według zas^z. 13, znamienny tym, że pierwszy koniec wysięgnika jess zamocowany przegubowo do ramy wokół poziomego przegubu wysięgnika, a ponadto pojazd zawiera zespół napędowy zamocowany do wysięgnika i ramy, przy czym zespół napędowy jest dostosowany do kontrolowanego poruszania wysięgnikiem wokół przegubu wysięgnika.
15. Pooazd według zastrz. 14, znamienny tym, że zespół napędowy narzędzia i zespół napędowy wysięgnika zawierają co najmniej jeden siłownik hydrauliczny oraz elektronicznie sterowany obwód hydrauliczny.
16. Pojazd roboczy według zastrz. 15, znamienny tym, że narzędzie jest łyżką ładowarki.
17. Ładowarka, znamienna tym, że posiada ramę oraz wysięgnik mający pierwszy i drugi koniec, przy czym pierwszy koniec jest zamocowany przegubowo do ramy wokół przegubu czerpaka, a do drugiego końca wysięgnika jest zamocowany przegubowo czerpak wokół przegubu czerpaka, przy czym czerpak jest dostosowany do wykonywania czynności roboczej, a z czerpakiem jest połączony zespół napędu czerpaka, utworzony przez siłownik hydrauliczny czerpaka i elektronicznie sterowany obwód hydrauliczny czerpaka, przy czym siłownik hydrauliczny czerpaka jest umieszczony pomiędzy wysięgnikiem i czerpakiem, zaś zespół napędu czerpaka jest dostosowany do kontrolowanego poruszania czerpaka wokół przegubu czerpaka w odpowiedzi na odbierany sygnał sterowania czerpaka, zaś napęd wysięgnika, utworzony przez siłownik hydrauliczny wysięgnika, siłownik hydrauliczny wysięgnika jest umieszczony pomiędzy ramą i wysięgnikiem, przy czym zespół napędowy jest dostosowany do kontrolowanego poruszania wysięgnika wokół przegubu wysięgnika, oraz urządzenie sterujące czerpakiem w połączeniu z nastawnikiem, przy czym urządzenie sterujące czerpaka jest dostosowane do generowania sygnału sterowania czerpakiem w odpowiedzi na manipulację operatora odpowiadającą żądanemu ruchowi czerpaka, a do czerpaka jest zamocowany czujnik szybkości kątowej, który jest dostosowany do wykrywania szybkości kątowej czerpaka oraz do ciągłego generowania sygnału szybkości kątowej, a ponadto zawiera nastawnik zaopatrzony w układ obliczeniowy i pomiar czasu w połączeniu z nastawnikiem oraz wejściowe urządzenie sterujące czerpakiem i czujnikiem szybkości kątowej, które jest dostosowane do generowania sygnału sterującego czerpakiem i uzyskania pożądanego ruchu czerpaka w odpowiedzi na odebrany sygnał sterujący czerpakiem, przy czym nastawnik jest dostosowany ponadto do generowania sygnału sterującego czerpakiem, dla ciągłego utrzymania żądanej szybkości kątowej czerpaka w odpowiedzi na odbiór sygnału szybkości kątowej przy braku odbioru sygnału sterującego czerpakiem.

PL 201 142 B1
18. Ładowarka według zastrz. 17, znamienna tym, że dla szybkości kątowej czerpaka wynoszącej zero, jest zachowana wstępna orientacji czerpaka, zaś początkowa orientacja czerpaka jest orientacją czerpaka bezpośrednio po zaprzestaniu generowania sygnału sterującego czerpakiem przez wejściowe urządzenie sterujące czerpakiem.
19. Ładowa rka według 18, znamienna tym, że zawiera wyłącznik słi^i^c^rw^rnra automatycznym utrzymaniem czerpaka w połączeniu z nastawnikiem, przy czym wyłącznik automatycznego utrzymania czerpaka jest dostosowany do generowania sygnału sterującego utrzymaniem czerpaka w odpowiedzi na manipulację operatora, zaś nastawnik jest dostosowany do ignorowania sygnału szybkości kątowej, o ile nie nastąpi odbiór sygnału sterującego automatycznym utrzymaniem czerpaka.
20. Ładowarka według zasfrz. 19, znamienna tym, ze nastawnik jest dostosowany do całkowania sygnału szybkości kątowej w czasie, dla obliczenia odchylenia od początkowej orientacji czerpaka i generowania w odpowiedzi sygnału sterującego czerpakiem dla uzyskania żądanego odchylenia czerpaka, przy czym żądane odchylenie czerpaka jest równe w przybliżeniu zeru, zaś nastawnik ponadto jest dostosowany do zniesienia reakcji na sygnał szybkości kątowej, dla uzyskania żądanej szybkości kątowej czerpaka podczas reagowania w celu uzyskania żądanego