一种控制可移动工作机承载工具倾斜的系统及方法，以及一种可移动工作机.pdf

一种系统，用于控制可移动工作机的承载工具(1)的倾斜，该系统包括框架和以可枢转方式连接到框架上的所述工具(1)，以及使工具(1)相对于框架倾斜的倾斜装置(2，3)。该系统包括基于可移动工作机的传感器记录的运动来控制工具(1)倾斜的控制装置(4-9)，并且通过控制工具(1)的倾斜以使得工具(1)能消除工具(1)所承载负载的惯性。

1.  一种系统，用于控制可移动工作机的承载工具(1)的倾斜，其包括：
框架，以及
以可枢转的方式连接到框架上的工具(1)，以及
用于使工具(1)相对于框架倾斜的倾斜装置(2，3)，其特征在于，该系统包括：
控制装置(4-9)，该控制装置(4-9)基于由传感器记录的可移动工作机的运动来控制工具(1)的倾斜，并且通过控制工具(1)的倾斜使得工具(1)能消除工具(1)所承载负载的惯性。

2.  如权利要求1所述的系统，其特征在于控制装置(4-9)基于由传感器记录的可移动工作机在水平面内的运动来控制工具(1)的倾斜。

3.  如权利要求1或2所述的系统，其特征在于倾斜装置(2，3)包括用于使工具(1)绕着垂直于框架纵轴线的轴线倾斜的第一倾斜装置(2)，控制装置(4-9)用于基于可移动工作机在水平面内的速度变化来控制工具(1)的倾斜。

4.  如权利要求3所述的系统，其特征在于控制装置(4-9)包括用于检测可移动工作机在水平面内速度变化的传感器(5)。

5.  如权利要求4所述的系统，其特征在于控制装置(4-9)包括控制单元(6)，该控制单元(6)基于工作机在水平面内的速度变化来确定合适的工具(1)倾斜角度，并控制第一倾斜装置(2)的操作以实现所述合适的倾斜角度。

6.  如权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于倾斜装置(2，3)包括用于使工具(1)相对于框架在侧向上倾斜的第二倾斜装置(3)，以及基于可移动工作机在水平面内的速度以及其在水平面内的行进方向来控制工具(1)的倾斜的装置(5，6)。

7.  如权利要求6所述的系统，其特征在于基于可移动工作机在水平面内的速度以及其在水平面内的行进方向来控制工具(1)的倾斜的装置(5，6)包括传感器(5)，该传感器(5)用于检测工具(1)的区域内由于工作机运动所导致的向心力。

8.  如权利要求7所述的系统，其特征在于向心力传感器(5)直接连接到工具(1)上。

9.  如权利要求7所述的系统，其特征在于向心力传感器(5)连接到框架上，并且工作机包括分析装置，该分析装置使框架的运动与工具(1)的运动相关联。

10.  如权利要求6-9中任一项所述的系统，其特征在于控制装置(4-9)包括控制单元(6)，该控制单元(6)基于工作机的速度以及行进方向来确定工具(1)合适的侧向倾斜角度，并控制第二倾斜装置(3)的操作以实现所述合适的倾斜角度。

11.  如权利要求1-10中任一所述的系统，其特征在于控制装置(4-9)确定相对于预设参考面的合适的倾斜角度。

12.  如权利要求11所述的系统，其特征在于该系统包括用于检测工具(1)相对于预设参考面的倾斜角度的传感装置(4)。

13.  如权利要求12所述的系统，其特征在于用于检测工具(1)倾斜角度的传感装置(4)被连接到工具(1)上。

14.  如权利要求12所述的系统，其特征在于用于检测工具(1)倾斜角度的传感装置(4)被连接到框架上，并且所述工作机包括分析装置(14，15)，该分析装置(14，15)使框架相对于预设参考面的倾斜角度与工具(1)的倾斜角度相关联。

15.  如权利要求12所述的系统，其特征在于该系统包括装置(7)，工作机的操作者通过该装置(7)能够预先设定所述的预设参考面。

16.  一种可移动工作机，包括
框架，以及
以可枢转的方式连接到框架上的工具(1)，以及
用来使工具(1)相对于框架倾斜的倾斜装置，其特征在于该工作机包括根据权利要求1-15中任一项所述的系统。

17.  一种方法，用于控制承载工具(1)在可移动工作机上的倾斜，该工作机包括框架以及以可枢转方式连接到框架的所述工具(1)，以及用于使工具(1)相对于框架倾斜的装置(2，3)，其特征在于，工具(1)的倾斜角度是基于由传感器记录的工具(1)的运动而被控制，并且工具(1)被倾斜，使得工具(1)能够消除工具(1)所承载负载的惯性。

18.  如权利要求17所述的方法，其特征在工具(1)的倾斜角度基于由传感器记录的工具在水平面内的运动而被控制。

19.  如权利要求17或18所述的方法，其特征在于工具(1)的倾斜基于可移动工作机在向前及向后方向上的速度变化而被控制，所述倾斜绕着垂直于工作机纵轴的轴线执行。

20.  如权利要求17-19中任一项所述的方法，其特征在于工具(1)的倾斜基于可移动工作机的速度变化以及其在水平面内的行进方向而被控制，所述倾斜在相对于机器纵轴的横向方向上执行。

一种控制可移动工作机承载工具倾斜的系统及方法，以及一种可移动工作机
技术领域
本发明涉及一种控制可移动工作机承载工具倾斜的系统，该工作机包括框架、以枢转方式连接到框架上的所述工具以及使工具相对于框架倾斜的倾斜装置。
本发明还涉及一种装备有这样系统的可移动工作机以及使可移动工作机承载工具倾斜的对应方法。
本发明可应用于各种可移动工作机或者车辆，如货车或提升卡车，这些工作机配备有工具，通过这种工具，工作机能运送不同类型的一件货物。
背景技术
根据现有技术，既有手动系统也有自动系统用来使工作机的工具倾斜。
一般地，手动控制系统使车辆操作者能够根据被控工具的具体情况通过流体操作系统来控制工具的提升、倾斜和翻转。由于这种系统是手动控制(需要很好的手眼协调)，因此工具位置的精度和一致性会由于操作者的不同以及时间的不同而发生改变。因此，即便对于非常熟练且具有操作效率及准确度的操作者来说，也要忍受较多次数的试验及错误。
即便对于熟练的操作者而言，使诸如轮式货车货物承载叉的工具倾斜到所需角度而保证货物安全地被工具所保持，都是非常困难的。这是基于一个事实，即工具的倾斜角度是操作者观察的位置而不是基于固定参照物。在车辆操作的动态情况下将工具定位及维持在希望产生的角度尤为困难，这是因为在操作期间车辆框架相对于给定参考面如水平面的位置通常会由于车辆行进速度及方向发生变化而发生变化。行进速度和方向的变化会导致货物惯性的产生，以至于后者有可能从工具上落下或者相对于工具移动。为了阻止货物的这种运动，这种运动在很多情况下会引起危险，操作者时不时地需要非常频繁地调整倾斜以及对其保持较多关注，自然而然地就减少了对车辆驾驶和周边环境的注意。在紧急情况下，操作者需要尽可能迅速地中止车辆运动，而操作者可能会忘记或者不能够以所需要的精确度来完成必要的倾斜，其结果是货物的一部分从工具上落下，从而导致重大危险。
由于现代工作机如轮式货车，会配备有传统的、用于使工具绕着垂直于工作机纵轴的轴线倾斜的倾斜装置，以及配合使用的、用于使工具在横向方向上倾斜的倾斜装置，即所谓的侧边倾斜，操作者需要非常敏锐，目的是在各个时刻都能执行每个倾斜的最佳可能的调整。操作者决策的基础变得更加复杂，并且有时他或她不可避免地无法作出合适的决策。
发明目的
本发明的一个目的就是象最初提到的那样，提出一种控制可移动工作机工具倾斜的系统及方法，通过这样，工具合适的倾斜角度能够在各种操作情况下自动地设置。特别地，本发明着眼于克服前面提到的现有技术的缺点。
发明内容
本发明的目的依靠最初提到的系统而得以实现，其特征在于该系统包括基于可移动工作机传感器记录的运动而控制工具倾斜的控制装置，以及控制工具的倾斜以使得工具能消除工具所承载货物的惯性。由于可移动工作机特别是工具在水平面内的包括加速、减速以及横向移动的运动是惯性以及施加在工具承载货物上的加速、减速或者向心力产生的基础，因此这种控制装置对于倾斜控制的结果来说是具有决定意义的。优选地，本发明的控制装置与现有技术的控制装置结合在一起，来控制工具相对于给定参考面如水平面的倾斜以及机器或车辆的框架本身相对于所述参考面的倾斜。举个例子，假如机器在陡坡上行进，对此工具被设定为某个倾斜角度，比如设定工具的载货表面与水平面对齐。如果这时机器的速度突然且明显地降低，那么根据本发明的倾斜装置就会相对于水平面设定出工具实际调整的倾斜角度，以避免货物相对于工具的任何危险运动。换句话说，控制装置应适合于倾斜工具的载货支撑表面，以避免所承载货物在机器行进速度发生突然变化的时候相对于所述表面发生移动，如滑动。
根据一个优选实施例，控制装置是基于可移动工作机在水平面内的传感器记录的移动来控制工具的倾斜。需要理解的是，如果机器的运动方向既包括垂直分量又包括水平分量，那么根据本发明，将水平分量用做倾斜的基础。
优选地，倾斜装置包括第一倾斜装置，用于使工具绕着垂直于框架纵轴的轴线倾斜，因此控制装置适合于基于可移动工作机在水平面内的速度变化来控制工具的倾斜。
有利地，控制装置包括传感器，该传感器用于检测可移动工作机在水平面内的速度变化，或者任何依赖于速度变化的因素，如工具所承载部分上的加速/减速力。
控制装置最好包括控制单元，该控制单元基于可移动工作机在水平面内的速度变化，来确定合适的工具倾斜角度以及控制第一倾斜装置的操作以完成所述合适的倾斜角度。
根据一个优选实施例，倾斜装置包括第二倾斜装置，用于使工具在相对于框架的横向方向上倾斜，以及基于可移动工作机速度及行进方向来控制工具倾斜的装置。举个例子，如果工作机以确定速度及确定方向行进并且该方向发生变化以至于成为一条曲线，那么确定的向心力就会施加到工具承载的一件货物上。一种阻止货物运动或者滑落的方法是使工具侧倾。有关行进速度和方向的信息对于侧倾角度调整的结果来说是具有决定意义的。
优选地，控制装置包括传感器，该传感器用于检测机器在水平面内运动所引起的工具区域内的向心力。应当注意的是，向心力直接取决于机器运行的速度和方向。对应地，来自于向心力传感器的信号同样是基于行进速度和方向的信号。作为向心力传感器的可选情况，该第二控制装置可包括速度传感器，该传感器结合有用于检测工作机方向盘旋转角度和所述旋转角度变化以及在可能情况下检测所述旋转角度变化率的传感器。
根据第一实施例，向心力传感器直接连接到工具上。因此，工具所承载的一件货物受力情况的精确测量能够被获取。工具在水平面内的每个运动变化都能够被传感器所检测，在工作机保持静止的时候也能被检测，静止时工具的运动仅仅是由于工作机某个部件的摆动运动或者是由于工作机立在斜面上时工具的上升或降低，例如在斜坡侧面。
根据第二实施例，向心力传感器连接到框架上，因此，最佳而非必要的，工作机包括分析装置，该装置用于将框架的运动与工具的运动相关联。特别地，框架的向心力和工具上的向心力是不同的。因此，如果传感器定位在框架上，那么分析和校正会由控制系统来执行。通过将传感器定位在框架上，将更加容易保护传感器免受环境的影响，这种影响尤其在工具区域内可能会非常剧烈。
控制装置应当包括控制单元，该控制基于机器速度和行进方向来确定工具合适的侧向倾斜角度，以及控制第二倾斜装置的操作以完成所述合适的倾斜角度。
优选地，控制装置确定了相对于预设参考面特别是水平面的合适的倾斜角度。
该系统包括传感器装置，该装置检测工具相对于预设参考面的倾斜角度。相对于参考面的倾斜角度的信息使系统能够合适地调整倾斜角度并且当设定角度达到时会告知系统。换句话说，倾斜角度传感器装置充当一个针对控制单元的倾斜角度反馈机构。
根据一个实施例，用于检测工具倾斜角度的传感器装置被连接到工具上。由此，工具相对于预设参考面的位置的准确信息被提供。
根据另一个实施例，用于检测工具倾斜角度的传感器装置被连接到框架上，并且最佳而非必要的，工作机包括分析装置，该装置用于将框架相对于预设参考面的倾斜角度与工具的倾斜角度相关联。这样，主要是工具区域内有时极为剧烈的情况下，传感器能够得到保护。分析装置可包括有传感器，用于检测工具相对于框架的倾斜。
根据再一个实施例，该系统包括一种装置，通过该装置工作机的操作者能够预先设定所述的预设参考面。由于某种原因，操作者会发现使用系统预设的参考面作为参考面是不够的。例如，当工具承载的某件货物的重心被置于水平面内的时候，这件货物就容易会失去平衡，根据本发明，操作者就会选择出另一个参考面。
本发明的目的还通过前面提到的方法而达到，其特征在于工具的倾斜角度是基于工具的传感器记录的运动而被控制，并且工具被倾斜以使后者阻止工具所承载的负载的惯性。换句话说，在工作机如行进速度或方向突然变化的情况下，为了防止所承载货物相对于所述表面发生移动如滑动，必须执行倾斜以使得工具的载货支撑表面发生倾斜。
优选地，倾斜角度的改变要基于水平面内的移动变化而被执行，例如由于加速、减速、变加速、变减速、侧向移动以及沿着曲线移动等等。换句话说，水平面内的任何移动都会导致有水平力施加在工具承载的货物上，并且促使负载相对于工具的位置改变，这个改变被记录下来并且形成了工具设定或计算的合适倾斜角度的基础。
优选地，工具的倾斜是基于可移动工作机向后或向前移动速度的改变而被控制的，所述倾斜是绕着垂直于机器纵轴的轴线而被完成。
根据一个优选实施例，工具的倾斜是基于移动工作机的速度以及行进方向而被自动地控制，所述倾斜在相对于机器纵轴的侧向方向上被成。
本发明的所有实施例中，应当理解的是，工具组成了可移动工作机的一部分。需要指出的是，工作机的移动、速度、行进方向或者其变化，形成了设定或计算倾斜角度的基础。然而，应当理解的是，优选地，工具的移动、速度、行进方向等形成了这种设定或计算的基础。这尤其适用于当工具在水平面内发生运动而此时机器框架仍保持静止的情况。
需要提到的是，如果框架上定位有任意的传感器，那么任意一种分析装置的需求会依赖于传感器与工具之间的距离。举个例子，假如传感器定位在直接连接到工具的工具夹持器上面，那么传感器就会被认为是定位在工具本身，因为工具夹持器的运动与工具的运动极为相似。
接下来的详细描述以及权利要求将公开本发明更多的特征及优点。
附图说明
现在以示例的方式，参考附图来介绍优选实施例，其中：
图1为根据本发明的系统的第一实施例的示意图，和
图2为根据本发明的系统的第一实施例的示意图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的系统的示意图，最好应用在如叉车或轮式货车(未示出)等工作机上，这种工作机适合被向前或向后驱动并且装备有例如提升叉或斗的工具1。
工作机进一步包括装置2，该装置2用于使工具1绕着垂直于工作机纵向的第一轴线倾斜。它还包括装置3，该装置3用于使工具1绕着垂直于所述第一轴线的第二轴向侧倾。第二轴线与工作机纵轴在同一个垂直平面内延伸，或者在相互平行的平面内延伸。
此外，用于控制工具1倾斜的系统包括第一传感器4，该传感器4用来检测工具1绕着第一轴线和相对于参考面的倾斜，以及绕着纵轴和相对于参考面的倾斜。参考面最好为水平面。根据图1的实施例中，传感器4直接连接到工具1上。
该系统还包括第二传感器5，该传感器5用来检测工具1在水平面上加速、减速或行进方向改变而形成的力。换句话说，传感器5检测机器在其向前或向后方向上的运动变化。第二传感器5可由既能够检测横向也能够检测纵向上的力的任意合适的向心力传感器所构成。可选择地，该传感器可包括分别用于检测横向加速力和纵向加速力的单个传感器。在图1所示的实施例中，第二传感器5直接连接到工具1上。
此外，工作机包括控制单元6，该控制单元6基于机器的速度变化确定合适的工具倾斜角度并控制第一倾斜装置2的操作以实现所述合适的倾斜角度。出于这个目的，控制装置6会可装备有任意合适的且对于执行这种控制所必需的软件或者逻辑电路。该控制单元6还用于基于机器的速度以及行进方向确定工具1合适的侧倾角度并控制第二倾斜装置3的操作从而实现所述合适的侧倾角度。出于此目的，要提供一种合适的软件或者逻辑电路。
工作机进一步包括多个控制器7，通过这些控制器7，操作者能够操作机器。根据本发明，具有一个这样的控制器7，操作者通过该控制器7能够预先设定参考面，控制单元6相对于该参考面设定合适的倾斜角度以及侧倾角度。如果没有这种操作者的预先设定，那么参考面将会由控制单元6本身预先设定，并且一般情况下为水平面。
本发明基于这样一种思路，即使用具有电力液压控制的系统，该系统的部分组件在图中示意性地显示出来。对应地，工作机包括系统，该系统具有根据控制单元6指令用于调节流向第二倾斜装置2的流体介质的第一阀元件8，以及调节流向第三倾斜装置3的流体介质的第二阀元件9。还具有用于调节流向工作机操作机构(未示出)的流体介质的第三阀元件10，以及第四阀元件11，该第四阀元件11的任务是在需要的时候，在工作机其它工作机能之前将控制功能的流体介质的使用按照优先次序区分。此外，工作机包括用于将流体介质泵送到第一、第二、第三以及第四阀元件8-11的泵12，以及主要适于将流体介质仅仅泵送到第一及第二阀8，9的泵13。
根据本发明的一个方面，来自于传感器装置4和5的信号被发送到控制单元6。后者计算工具相对于工作机框架的合适的倾斜角度，以获得工具相对于参考面的合适的倾斜角度，该参考面为水平面。一般地，工具的支撑面应当与水平面在同一个平面内。这个基本功能仅通过倾斜传感装置4和控制单元6就能够实现。然而，如果工作机向前或向后运动出现加速或者减速，那么加速/减速传感装置5就会将相关信息发送到控制单元6，并且关于倾斜角度和侧倾角度的进一步修正将会被执行。这是通过将来自于控制单元6的信号分别发送到阀8和9而得以实现的。如果机器还有旋转运动，那么这种运动会在工具1承载的货物上产生向心力，加速/减速传感装置5会将相关信息发送到控制单元6，而控制单元6会根据这些信息计算新的修正倾斜角度，并根据修正来控制第一和第二阀8，9的操作。
图2所示实施例与图1中实施例的不同之处仅仅在于传感装置4和5的定位。用于检测相对于预设参考面的倾斜角度的传感器4被直接地连接到工作机器框架上。由此，为了补偿框架和工具1之间倾斜上的差异，工作机包括分析装置14，15，该分析装置用于将框架的倾斜角度与工具1的倾斜角度关联起来。分析装置14，15包括用于检测工具相对于框架的侧倾角度的传感器14，以及用于检测相对于框架绕着第一轴线的倾斜角度的传感器15。
第二传感装置5同样连接到机器框架上。因此，为了补偿框架中传感器5所处区域与工具1区域之间加速和向心力情况的差异，工作机应当包括用来将框架相关区域的加速及向心力情况与工具1区域的加速及向心力情况相关联的分析装置。这种分析装置包括相配的软件或逻辑电路，其最好设置在控制单元6中。
应当理解的是，对于本领域技术人员而言，多个选择性实施例将明显地不超出由说明书和附图支持的附加权利要求所限定的发明范围。