次级控制系统和用于以服务方位安装的方法

技术领域

本发明总体上涉及一种拖拉机器，并且更具体地涉及具有次级控制系统的机器。

背景技术

作业机器在许多行业中用于无数目的。这些机器包括诸如机动平地机、挖掘机和推土机的施工机器；农用设备如拖拉机及其组合；开采设备；水泥车；自卸卡车；垃圾车；等等。在执行任务期间，机器可在不适合或不希望人类操作员的情况下操作，例如危险条件、极端环境条件、操作员不舒服，或在远离文明的工作地点。由于这些因素，由机载操作员完成某些任务可能是危险的，昂贵的，以及不希望的。

一种解决方案是用次级控制系统控制和操作机器。在一些情况下，可以将远程控制系统添加到机器中作为售后添加。Johnson的美国专利第9,213,331号描述了这种远程控制系统。

然而，这些系统中的许多系统必须完全从机器上拆卸下来以进行维护、诊断和其它服务。因此，需要一种用于安装允许原位维护的次级控制系统的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种作业机器。作业机器包括框架、牵引系统、发动机、机具系统、具有车顶的操作员驾驶室、机器控制系统和次级控制系统。该次级控制系统被配置为与该机器控制系统接口并且包括次级控制装置、控制模块、通信模块、基板，以及两个轨道。该基板被配置为用于支撑该控制模块和该通信模块，并且保护该多个线束连接部。这两个轨道被配置为用于在操作方位和服务方位上支撑该基板，并且各自包括被配置为用于在该服务方位上支撑该基板的多个通道。

根据本发明的另一方面，公开了一种次级控制系统。该次级控制系统包括：次级控制装置，其被配置为接受来自远程操作员的输入；多个电气部件，其包括次级控制模块和通信模块；基板，其被配置为支撑所述多个部件；第一轨道；以及第二轨道。每个轨道被配置为在操作方位和服务方位支撑次级控制系统，并且包括被配置为附接到表面的第一凸缘、腹板、第二凸缘和从第二凸缘延伸到腹板中的多个通道。

根据本发明的又一方面，公开了一种将次级控制系统移动到服务方位中的方法。该方法包括提供次级控制系统，其具有在操作方位上安装到两个轨道上的基板，移除将基板附接到轨道的多个螺栓，提升基板并将基板下降到两个轨道中的每一个上的通道中，基板在服务方位上由通道支撑。

在结合附图阅读以下详细描述之后，将更容易理解本发明的这些和其他方面。

附图说明

图1是根据本发明的一个方面的作业机器的侧视图。

图2是根据本发明的一个方面的控制系统的框图。

图3是根据本发明的一个方面的图1的作业机器的驾驶室车顶的透视图。

图4是根据本发明的一个方面的图1的作业机器的驾驶室车顶的透视图。

图5是根据本发明的一个方面的基板的透视图。

图6是根据本发明的一个方面的轨道的透视图。

图7是根据本发明的一个方面的图6的轨道的相对侧的透视图。

图8是根据本发明的一个方面的图6和图7的轨道的横截面。

图9是根据本发明的一个方面的图5和图6的轨道和基板的透视图。

图10是根据本发明的一个方面的图5和图6的轨道和基板的透视图。

图11是由起重机提升的图5的基板的透视图。

图12是在操作方位和服务方位之间移动图5的基板的方法。

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。在可能的情况下，将在整个附图中使用对应或类似的附图标记来指代相同或对应的部分。

现在参照附图并具体参照图1，根据本发明的作业机器总体上由附图标记100表示。作业机器100可以是多种不同的运土、建筑、农业或工业机械中的任何一种，例如机动平地机、矿用卡车、推土机、挖掘机、拖拉机等。照此，所描绘的轮式装载机仅是根据本发明的可能的作业机器的一个示例。

作业机器包括框架110、安装到框架110的推进系统120，以及支撑框架110并由推进系统120驱动的牵引系统130。推进系统120可包括动力源，例如内燃发动机或电动机和传动装置。牵引系统130可包括使作业机器100能够接合地面并移动的车轮(如图所示)、履带、胎面等。

机器100可另外具有由框架110支撑的机具系统140。机具系统140可包括附接到机器100以执行各种作业的各种机具150。所示的机器100配备有铲斗150；然而，在其它机器上可以使用许多其它机具来执行不同类型的工作。一些机器100可包括多于一个机具，而其它机器例如卡车可不具有机具。液压系统160可用于驱动机具系统140的移动。

机器100还包括由框架110支撑的操作员驾驶室170。驾驶室包括车顶180。车顶185的顶表面通常是平的，并且平行于机器100下方的地面190的平面。操作员驾驶室170配置为允许操作员通过操作员接口210(见图2)控制机器的系统120、130、140、160。操作员接口210可包括多个操作员输入装置，例如操纵杆、按钮、触摸屏、方向盘、开关等，并且还可包括多个显示器装置，例如屏幕、灯、拨号盘或机器状态的其它指示器。

此外，机器100配备有多个传感器220，传感器220从各种部件和系统收集数据并产生指示机器100的性能和操作条件的信号。传感器220可与例如推进系统120、牵引系统130、操作员驾驶室170和接口210、机具系统140和液压装置160和/或机器100的其它系统和部件相关联。

提供机器控制系统230以控制机器100的操作。如图2所示，机器控制系统230包括机器控制模块240，该机器控制模块240在多个传感器220、操作员接口210和机器100的各种系统120、130、140、160之间接口。机器控制模块240可配置为向操作员提供来自传感器的信息，并控制发动机120、牵引系统130、机具系统140和由操作员通过操作员接口210引导的其它系统和部件。机器控制模块240可以是单个控制模块或包括与机器的部件接口的多个控制模块。

机器100还可配备有次级控制系统250。次级控制系统250配置为与机器控制系统230接口并允许控制机器100。例如，次级控制系统250可允许从机器100控制机器，可允许视频记录，可允许避免碰撞，可允许机器自动化等。次级控制系统250包括多个电气部件，这些电气部件可以包括次级控制模块260、通信模块270、次级控制装置280以及多个线束290。次级控制模块260接口在机器控制模块240和次级控制装置280之间，以允许操作员控制机器100。通信模块270被配置为提供次级控制模块260和次级控制装置280之间的无线通信。通信模块270可以包括多个发射器和接收器。无线通信可以通过无线电、蓝牙、无线网络或其它类似装置。远程控制装置280包括操作员接口，该操作员接口可以包括多个显示器和输入装置。次级控制装置280还包括与通信模块270通信的发射器和接收器。控制模块260和通信模块270安装在机器上，而次级控制装置280可位于距机器一定距离处，该距离受到所使用的通信方法的范围的限制。多个线束290提供机器100与控制器260和通信模块270之间的电连接，以向次级控制系统250与机器控制系统230之间的部件和接口提供电力。

为了允许次级控制系统250和机器100之间的有效连接，次级控制系统250可邻近机器控制模块240定位。为了防止由机器100的操作引起的环境和磨损，驾驶室170的车顶180提供合适的位置，但是其它位置也是可能的。

在一些可选实施例中，次级控制系统250可安装到除了操作员驾驶室170的车顶180之外的机器的不同表面。该机器表面应该基本上是平的并且平行于地面，并且被定位成允许次级控制系统250与机器控制系统230接口。

为了将次级控制系统250安装到操作员驾驶室170的车顶170，次级控制系统250还包括安装系统300，如图3和图4所示。安装系统300包括基板310、第一轨道320和第二轨道330。第一轨道320和第二轨道330是彼此的镜像，并且可以共同地描述为轨道340。轨道340配置为在操作方位(图3所示)和服务方位(图4所示)支撑基板310。

如图5所示，基板310由具有下表面415的大面板410构成，包括次级控制模块260和通信模块270的部件可以安装在其上。面板410可以是具有两个长侧420和两个短侧430的矩形。在每个短侧430上，面板包括平行于面板410的平面向外延伸的安装表面440。安装表面440可以包括多个安装孔450。在每个长侧420上，唇缘460沿着面板410的长度垂直于下表面415延伸。唇缘460在操作方位上为次级控制模块260和通信模块270提供额外的保护。在每个唇缘460的每个端部上，附接有拐角支架470。拐角支架470附接到唇缘460的内侧，并绕90度延伸到短侧430。两个撑脚架480可以从一个或两个唇缘460的外侧延伸。唇缘460中的一个或两个还可以包括用于附接起重机的机构490。

在一个实施例中，面板410的长侧420可以在1290mm和1500mm之间，而面板410的短侧430可以在50mm和150mm之间，当然，也可以使用其它尺寸，如安装远程控制系统的表面的尺寸所规定的。

如图6和图7所示，每个轨道340是具有腹板510、第一凸缘520和第二凸缘530的细长梁形状。第一凸缘520被配置为附接到车顶180。第一凸缘520可以通过任何合适的方法附接到车顶180，包括螺栓(如图所示)、螺钉、粘合剂等。第一凸缘520可根据需要包括螺栓孔以将轨道固定到车顶。第一凸缘520连接到腹板510的第一侧540。当安装轨道340时，腹板510从第一凸缘520垂直延伸，远离车顶180。当安装时，第一凸缘520可以仅沿如图所示的一个方向从腹板510朝向机器100的纵向轴线延伸。可替代地，第一凸缘520可以在两侧上从腹板延伸，从而产生与车顶接触的更宽区域。

第二凸缘530从腹板510的第二侧550垂直延伸。第二凸缘530配置为在安装时远离机器100的纵向轴线延伸。每个轨道340的第二凸缘520被配置为连接到基板310的安装表面440，以便在其安装的部件处于操作方位时支撑基板310。如图8所示，第一凸缘520、腹板510和第二凸缘530可以一起形成Z形横截面。

每个轨道340还包括多个通道560。每个通道560垂直于轨道340延伸穿过第二凸缘530进入腹板510。第一轨道320上的通道560具有第二轨道330上的相应通道。轨道340各自具有至少一个通道560，并且可以具有第二通道560。通道可以位于轨道的每一端。当处于服务方位时，多个通道560为基板310在车顶180上的位置提供选择。某些位置对于特定的机器100或特定的服务提供商是优选的。

轨道340还可以包括从腹板510延伸的竖直突片570，以帮助将基板310引导到位。在一些实施例中，如图所示，竖直突片570可以邻近通道560定位。

腹板的高度(H)大于基板310的唇缘460加上可以安装在下表面415上的任何部件。在一个实施例中，高度H可以是80mm，但是当然可以根据需要使用其它尺寸以容纳所需的部件。

通道560配置为允许安装表面440在其中滑动。因此，每个通道560的宽度必须宽于安装表面440的厚度。在一些实施例中，安装表面440可具有6mm的厚度且通道560可具有9mm的宽度，但其它尺寸也是可能的。

轨道340安装在车顶180(或其它机器表面)的每一侧上并定位成彼此平行。轨道340也可以平行于机器100的纵向轴线。轨道340之间的距离在安装时配置为允许基板310的长侧420配合在第一和第二轨道340的腹板510之间。

当处于操作方位时，基板310的平面平行于车顶180的平面，如图3和图9所示。基板310的安装表面440搁置在第二凸缘530上并可拆卸地附接到第二凸缘530，拐角支架470可拆卸地附接到每个轨道310的腹板510。控制模块260和通信模块270被保护在基板310和车顶180之间。

在服务方位上，基板310垂直于车顶180，如图4所示。安装表面440插入通道260中，使得基板310直立(见图10)。基板310也可以由撑脚架480支撑。多个线束290保持连接到机器100和远程控制系统250，使得当系统被供电和连接时可以进行维护。

工业实用性

本发明可应用于具有安装在车顶或其它机器表面上的次级控制系统的任何机器。更一般地，上面公开的安装系统对于许多机器可能是有利的，在这些机器中，次级控制系统(例如但不限于远程控制、视频记录、避免碰撞和机器自动化)必须安装到机器的外部并可接近以便维护。

在图11中示出了用于将所安装的次级控制系统移动到服务方位中的方法600，从框610开始。首先，提供次级控制系统250，其中基板310以操作方位安装到两个轨道340(框610)。如前所述，在操作方位中，基板310的每个短侧上的安装表面440通过穿过多个安装孔450的螺栓附接到导轨340的第二凸缘530，并且拐角支架470通过另外的螺栓附接到每个轨道的腹板510。在一些实施例中，总共可以有12个螺栓，但当然其它总数也是可能的。

为了开始移动到服务位置，所有这些螺栓被移除，如框620所示。接着，基板310被提升并旋转(框630)。这可以由操作员手动完成，或者通过将起重机附接到基板310来完成。起重机可以连接到基板310的长边缘420上的唇缘460上，这对于所要求的特定维护或车顶180的布置是优选的。当基板310被提升时，其旋转到垂直于车顶180的位置。最后，基板310下降到每个轨道340上的通道560中，如框640所示。每个安装表面440装配在通道内，使得基板310被支撑在两个轨道340之间的竖直位置。基板310上的撑脚架480可以提供额外的支撑。

方法600可以颠倒以使基板310返回到操作方位。在方位之间移动的过程中，次级控制系统250不需要从机器控制系统230断开。

虽然前面的文本阐述了许多不同实施例的详细描述，但是应当理解，保护的法律范围由本专利结尾处阐述的权利要求的文字来限定。详细描述应被解释为仅是示例性的，并且不描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是不可能也是不切实际的。可以使用当前技术或在本专利的申请日之后开发的技术来实现许多替代实施例，这仍将落入限定保护范围的权利要求的范围内。