Sistema para controlar un actuador que sube y baja un accesorio de excavación, y zanjadora equipada con dicho sistema.

Un sistema de control para controlar un actuador (43) que sube y baja un accesorio de excavación (46),

elaccesorio de excavación (46) energizado por un accesorio de impulsión (48) que tiene una velocidad de impulsión,por la que dicho sistema de control comprende un controlador (182) configurado para supervisar la velocidad detracción, caracterizado porque dicho controlador se configura para generar una señal de salida de accionador parasubir el accesorio de excavación (46) cuando la velocidad de impulsión alcanza una velocidad predeterminada.

Sistema para controlar un actuador que sube y baja un accesorio de excavación, y zanjadora equipada con dicho sistema.

Campo Técnico La presente invención se relaciona de manera general con el campo de la excavación y, más particularmente con un sistema y proceso para controlar un implemento de excavación durante la excavación.

Antecedentes Diversos tipos de maquinarias de excavación inician una operación de excavación en una posición sobre la tierra 37 y emplean una herramienta de excavación energizada para penetrar la tierra a un profundidad específica d. Ciertas máquinas de excavación se diseñan para excavar inicialmente la tierra en una dirección de manera general vertical con respecto a la superficie del suelo, y después procede con la excavación en una dirección generalmente horizontal. Para estas y otras máquinas de excavación, es normalmente apreciable el tiempo requerido para completar el esfuerzo de excavación vertical inicial.

Dicha máquina de excavación que realiza una excavación vertical inicial antes de una excavación horizontal se denomina una zanjadora. Una máquina de excavación zanjadora 30, mostrada en las FIGURAS 1 y 2, incluye normalmente un motor 36 acoplado a una rueda motriz izquierda 32 y una rueda motriz derecha 34 que juntas comprenden una parte del tractor 45 de la zanjadora 30. Un accesorio 46, usualmente montado sobre un pescante 47, que se acopla normalmente a la parte trasera de la parte del tractor 45 y realiza normalmente un tipo específico de operación de excavación.

Se emplea frecuentemente una cadena zanjadora 50 para excavar zanjas relativamente grandes en un índice apreciable. La cadena zanjadora 50 permanece de manera general sobre el suelo en una configuración de transporte 56 cuando se opera la zanjadora 30 alrededor de un sitio de trabajo. Durante la excavación, la cadena zanjadora 50 se baja a una posición por debajo del suelo 39, que penetra el suelo y excava una zanja a una profundidad y velocidad deseada mientras está en una configuración de formación de zanja 58.

Otro accesorio popular para hacer zanjas se denomina en la técnica comorueda zanjadora 60, mostrada en la FIGURA 3, y se puede operar en una forma similar a aquella de la cadena zanjadora 50. Los accesorios adicionales, tales como TERRAIN LEVELER™, fabricados por Vermeer Manufacturing Company of Pella, Iowa, también se conocen en la técnica y también se operan en una forma similar

Una máquina de excavación zanjadora emplea normalmente uno o más sensores que supervisan diferentes parámetros físicos de la máquina. La información recolectada de los sensores se utiliza de manera general como una entrada para regular la función de una máquina particular, y/o dar información a un operador, normalmente al transducir una señal de sensor para comunicación con una o más pantallas 500 o instrumentos de visualización, tal como un tacómetro, por ejemplo.

Como se muestra en la FIGURA 4, un interruptor manual 583 de posición (arriba/abajo) de pescante se proporciona normalmente para permitir que el operador controle el movimiento y la posición vertical del accesorio 46. Un interruptor de auntoinmersión 585 se proporciona normalmente para permitirle al operador controlar el movimiento y posición del pescante de accesorio 47 en conjunto con la regulación de retroalimentación de velocidad del motor 36. La regulación de retroalimentación normalmente supervisa la velocidad de un motor 36 y reduce la velocidad de movimiento de un pescante de accesorio 47 durante la carga del motor ligero y aumenta la velocidad de movimiento del pescante de accesorio 47 durante la carga ligera del motor. Un control de velocidad de impulsión de accesorio 598 se proporciona normalmente para permitir que el operador seleccione y ajuste la velocidad de impulsión del accesorio 46. Normalmente se proporciona un acelerador de motor 506 para limitar la velocidad del motor 36. Estos controles le permiten al operador subir o bajar el accesorio 46 entre la posición sobre la tierra 37 y la posición por debajo de la tierra 39 y realizar una operación de excavación denominada corte de penetración.

De manera general es deseable mantener el motor 36 en un nivel de rendimiento constante durante excavación que, a su vez, permite que el accesorio para hacer zanjas 46 opere en un nivel de rendimiento de elaboración de zanja constante. En ciertas aplicaciones, se desea mantener el motor 36 en su nivel de producción de energía máximo. Controlar la zanjadora 30 durante excavación por corte de penetración al emplear un sistema de control retroalimentado como se describe en la Patente Estadounidense 5, 768, 811, presentada en Junio 23, 1998, elimina 50 la necesidad del operador para hacer ajustes frecuentes al interruptor manual de posición de pescante 583 con el fin de mantener el motor 36 en un nivel de rendimiento de motor objetivo.

El documento US 5, 768, 811 describe un sistema y un proceso para controlar una excavación, en donde un ordenador modifica el accionamiento del dispositivo de excavación de acuerdo con un parámetro de desempeño, con el objetivo de mantener el motor en un nivel de rendimiento predeterminado.

El documento US 6, 317, 669, describe una pala automática y un controlador relacionado configurado para almacenar una pluralidad de posiciones de trabajo de la pala.

El documento US 5, 975, 214 describe una maquinaria con un dispositivo de control que comprende una unidad de detección de carga para detectar una carga aplicada de un plano de trabajo y medios para detectar posturas de los brazos de trabajo de la maquinaria; adicionalmente el dispositivo de control comprende una unidad que calcula la fuerza ejercida sobre dicho plano de trabajo.

El documento US2005/7004734 describe un sistema y método relacionado para controlar un brazo mecánico, por medio de planear, medir y determinar el error de la ruta.

El documento WO 91/02853 describe una maquinaria que comprende medios para producir una señal de posición en respuesta a la posición de un implemento de trabajo; aquellos sensores incluyen sensores de desplazamiento.

El documento EPO 803 614 describe una unidad de control que calcula la posición de un dispositivo frontal de una maquinaria de acuerdo con las señales que vienen de los sensores de ángulo y luego calcula un vector de velocidad objetivo.

El documento EP 0 905 325 describe una maquinaria que tiene medios de configuración de la velocidad de movimiento objetivo y medios de control para recibir información de la configuración de velocidad de movimiento objetivo con el fin de hacer que un miembro de trabajo retenga una velocidad de movimiento objetivo.

Existe un deseo entre los fabricantes de maquinarias de excavación para minimizar la dificultad de operación de dichas máquinas e incrementar su productividad mientras se excava y, más particularmente, mientras hace corte por penetración. También se desea que se logren altos niveles de productividad mientras se excava y corta por penetración a través de una variedad de condiciones de operación y entorno y que la maquinaria de excavación se pude ajustar y adaptar a estas condiciones variadas. Adicionalmente, existe otro deseo entre los operadores de dichas maquinarias de excavación para especificar la profundidad deseada d a la que excavan las maquinarias de excavación y mantener la profundidad d automáticamente sin intervención adicional del operador. La presente invención supera estas y otras necesidades.

Resumen

De acuerdo con la presente invención se describe un sistema de control para controlar un actuador de acuerdo con la reivindicación 1.

Breve Descripción de los Dibujos La FIGURA 1 es una vista lateral derecha de una zanjadora, que incluye un accesorio para hacer zanjas con cadena zanjadora operablemente montada en un pescante accesorio;

La FIGURA 2 es una vista superior generalizada de la zanjadora, que incluye una rueda motriz derecha, una rueda motriz izquierda, y un accesorio;

La FIGURA 3 es una vista lateral derecha de la zanjadora con un accesorio para hacer zanjas con rueda zanjadora acoplada a la misma;

La FIGURA 4 es una vista de elevación completa de una consola de control de la zanjadora de la técnica anterior que incorpora un control de velocidad de accesorio, un acelerador de motor, un control de pescante accesorio, y una pantalla;

La FIGURA 5 es una vista en perspectiva completa de una consola de control de zanjadora que incorpora un botón de mando de control de carga, un acelerador de motor, un control de velocidad de accesorio, un control manual de pescante, un interruptor que habilita autoinmersión, y una pantalla con una pluralidad de botones de selección... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de control para controlar un actuador (43) que sube y baja un accesorio de excavación (46) , el accesorio de excavación (46) energizado por un accesorio de impulsión (48) que tiene una velocidad de impulsión, por la que dicho sistema de control comprende un controlador (182) configurado para supervisar la velocidad de tracción, caracterizado porque dicho controlador se configura para generar una señal de salida de accionador para subir el accesorio de excavación (46) cuando la velocidad de impulsión alcanza una velocidad predeterminada.

2. El sistema de control de la reivindicación 1 en donde, la velocidad predeterminada es cero.

3. Una máquina de excavación zanjadora (30) que comprende: un accesorio de excavación (46) ;

un accesorio de excavación (48) que tiene una velocidad de impulsión y se configura proporcionar energía al accesorio de excavación (48) ; un actuador (43) configurado para subir y bajar el accesorio de excavación (48) , y un sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1.

4. La máquina de excavación zanjadora de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la velocidad de impulsión 15 predeterminada es cero.

(Técnica Anterior)

ENCENDIDO

PESCANTEFRENO

APAGADO

ARRIBAENCENDIDO

ABAJOAPAGADOAPAGADO DEAUTOINMERSIÓN

EMERGENCIA

PRESIÓN DE ACEITETEMP. DE AGUA MEDIDOR DE COMBUSTIBLE

ARRIBA

ABAJO APAGADO

PRESIÓN DE RUEDAPRESIÓN DE RUEDAMOTRIZ IZQUIERDA MOTRIZ DERECHA

CONTROL DE DIRECCIÓN

TRANSPORTE ALTO

ZANJADORA BAJOPROPULSIÓN

CONFIGURACIONES DE OPERADOR

LÍMITE DE CARGAMULTIPLICADOR DE CARGAPOSICIÓN DE CILINDRO DESEADAMULTIPLICADOR DE ACCESORIO

CONFIGURACIONESPREESTABLECIDAS VALORESCALIBRADOS

ANCHO DE BANDA PROPORCIONAL

INICIO

PREDETERMINA BÚSQUEDA MÁX VEL DE OPERACIÓN DE MOTOR (RPM) (MERPM)

PREDETERMINA BÚSQUEDA ANCHO DE BANDA PROPORCIONAL (RPM) (PB)

CALCULA LÍMITE INFERIOR DE BANDA PROPORCIONAL (RPM) (PBL)

CALCULA LÍMITE SUPERIOR DE BANDA PROPORCIONAL (RPM) (PBU)

IR AL INICIO INICIO

RECIBE SEÑAL VELOCIDAD DE MOTOR (RPM) (ERPM)

BUSCA LÍMITE INFERIOR DE BANDA PROPORCIONAL (RPM) (PBL)

BUSCA LÍMITE SUPERIOR DE BANDA PROPORCIONAL (RPM) (PBU)

PREDETERMINA BÚSQUEDA ANCHO DE BANDA PROPORCIONAL (RPM) (PB)

ES SÍ

ES SÍ

ES SÍ

FALLA: ERPM

IR AL INICIO IR AL INICIO

FUERA DE RANGO

INICIO

RECIBE SEÑAL VELOCIDAD DE IMPULSIÓN DE ACCESORIO (RPM) (ARPM)

BÚSQUEDA DE CONFIGURACIONES DE OPERADOR LÍMITE INFERIOR DE BANDA PROPORCIONAL DE ACCESORIO (RPM) (APBL)

BÚSQUEDA DE CONFIGURACIONES DE OPERADOR LÍMITE SUPERIOR DE BANDA PROPORCIONAL DE ACCESORIO (RPM) (APBU)

ES

SÍ

ES SÍ

ES

SÍ

FALLA: ARPM FUERA DE RANGO IR AL INICIO IR AL INICIO INICIO

PREDETERMINA BÚSQUEDA CORRIENTE MÁXIMA DE PESCANTE (mA) (MBC)

BÚSQUEDA

MULTIPLICADOR DE CARGA (%) (AM)

BÚSQUEDA

MULTIPLICADOR DE CARGA (%) (LM)

BÚSQUEDA

CORRIENTE DE UMBRAL DE PESCANTE (mA) (BTC)

CALCULA CORRIENTE CALCULADA DESCENDENTE DE PESCANTE (mA) (CBDC)

IR AL INICIO INICIO

PREDETERMINA BÚSQUEDA

CORRIENTE MÁXIMA DE PESCANTE (mA) (MBC)

BÚSQUEDA CORRIENTE CALCULADA DESCENDENTE DE PESCANTE (mA) (CBDC)

RECIBE SEÑAL POSICIÓN ACTUAL DE CILINDRO DE PESCANTE (%) (ABP)

ES SÍ

SÍ

ES

SÍ

ES

FALLA: ABP

IR AL INICIO IR AL INICIO

FUERA DE RANGO INICIO

PREDETERMINA BÚSQUEDA

CORRIENTE MÁXIMA DE PESCANTE (mA) (MBC)

BÚSQUEDA CORRIENTE PRELIMINAR DESCENDENTE DE PESCANTE (mA) (PBDC)

ES SÍ

CORRIENTE DESCENDENTE DE AUTOINMERSIÓN (mA) (APDC) = 0

CORRIENTE ASCENDENTE DE AUTOINMERSIÓN (mA) (APUC) = MBC

CORRIENTE DESCENDENTE DE AUTOINMERSIÓN (mA) (APDC) = (PBDC)

CORRIENTE ASCENDENTE DE AUTOINMERSIÓN (mA) (APUC) = (PBUC)

IR AL INICIO INICIO

PREDETERMINA BÚSQUEDA

CORRIENTE MÁXIMA DE PESCANTE (mA) (MBC)

CONFIGURACIÓN DE OPERADOR DE BÚSQUEDA

POSICIÓN DE INTERRUPTOR QUE PERMITE LA AUTO-

INMERSIÓN (ENCENDIDO/APAGADO) (APE)

CONFIGURACIÓN DE OPERADOR DE BÚSQUEDA CONTROL MANUAL DE PESCANTE (ARRIBA/ABAJO/APAGADO) (MBL)

ESTÁ SI MBL= “ARRIBA” ?

ESTÁ

SI

MBL= “ABAJO” ?

SI

ESTÁ

SI

ESTÁ

MBL= “APAGADO” APE = “ENCENDIDO” ?

?

SI

ESTÁ APE = “APAGADO” ?

CORRIENTE DE DESCENSO DE PESCANTE (mA) (BDC) = 0

CORRIENTE DE ASCENSO DE PESCANTE (mA) (BUC) = MBC

CORRIENTE DE DESCENSO DE PESCANTE (mA) (BDC) = MBC

CORRIENTE DE ASCENSO DE PESCANTE

(mA) (BUC) = 0

CORRIENTE DE DESCENSO DE PESCANTE (mA) (BDC) = APDC

CORRIENTE DE ASCENSO DE PESCANTE (mA) (BUC) = APUC

CORRIENTE DE DESCENSO DE PESCANTE (mA) (BDC) = 0

CORRIENTE DE ASCENSO DE PESCANTE (mA) (BUC) = 0

FALLA: APE FUERA DE RANGO

FALLA: MBL

IR AL INICIO IR AL INICIO

FUERA DE RANGO