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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Hydrauliksystem und
genauer ein Hydrauliksystem, das eine konfigurierbare Flusssteuerung aufweist,
die mit einer Anwahl eines Arbeitswerkzeugs verbunden ist.
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Hintergrund
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Viele
Maschinen verwenden mehrere Hydraulikaktuatoren, um eine Vielfalt
an Aufgaben zu bewerkstelligen. Beispiele solcher Maschinen sind ohne
Einschränkung Bulldozer, Beladevorrichtungen, Bagger, Motorgrader
und andere Typen schwerer Maschinen. Die Hydraulikaktuatoren in
solchen Maschinen sind über Fluidströmungsleitungen
mit einer der Maschine zugeordneten Pumpe verbunden, um den Hydraulikaktuatoren
ein druckbeaufschlagtes Fluid zuzuführen. Kammern in den
diversen Aktuatoren nehmen das druckbeaufschlagte Fluid in gesteuerten
Strömungsraten und/oder -drücken in Erwiderung
auf Bedieneranforderungen oder andere Signale auf. Obwohl die meisten
dieser Maschinen geeignet sind, mehrere Aktuatoren gleichzeitig
zu verwenden, wird die angeforderte Fluiddurchflussmenge unter gewissen
Umständen das Ausbringungsvermögen der Fluidpumpe übersteigen,
insbesondere wenn eine einzige solche Pumpe verwendet wird. Für den
Fall, dass eine Durchflussmenge des einem der Aktuatoren zugeführten
Fluids geringer als die von dem Maschinenbediener oder dem Steuersystem
angeforderte ist, kann der betreffende Aktuator zu langsam oder
zu sachte ansprechen oder sich anderweitig unerwartet verhalten.
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Angesichts
dieses Problems wurden im Stand der Technik verschiedene Lösungen
entwickelt. Ein Verfahren zum Anpassen eines Bedarfs an einer Fluiddurchflussmenge,
die größer als die Förderleistung einer
zugeordneten Pumpe ist, ist in der US-Anmeldung 20060090459 der
Devier et al. beschrieben, die den Titel „Hydrauliksystem,
das eine prioritätsbasierte Flusssteuerung aufweist” trägt
(„die '459-Anmeldung”). Die '459-Anmeldung beschreibt eine
Hydrauliksystemsteuerung, die zum Empfangen einer Eingabe gestaltet
ist, die mehrere Fluidaktuatoren einteilt, indem sie diese entweder
als einen ersten oder einen zweiten Typ bezeichnet. Wenn eine eine
gewünschte Strömungsrate für die mehreren Fluidaktuatoren
anzeigende Eingabe empfangen wird, bestimmt die Steuerung eine momentane
Strömungsrate der Quelle. Falls allen angeforderten Strömungsraten
entsprochen werden kann, fordert die Steuerung diese Durchflussmenge
an. Andernfalls fordert die Steuerung die gewünschte Strömungsrate nur
für den ersten Typ Fluidaktuator an und skaliert die gewünschte
Strömungsrate für den zweiten Typ Fluidaktuator
nach unten. Wenn die gewünschte Strömungsrate
allein nur für den ersten Typ der Fluidaktuatoren die momentane
Strömungsrate der Quelle überschreitet, skaliert
die Steuerung die gewünschte Strömungsrate für
alle Fluidaktuatoren nach unten. Folglich gibt es drei Systembereiche,
in denen die Steuerung der '459-Anmeldung arbeitet.
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Das
offenbarte Hydrauliksystem ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der vorangehend genannten Probleme zu lösen. Man sollte
sich bewusst sein, dass die vorangehende Diskussion des Hintergrunds
lediglich beabsichtigt, dem Leser zu helfen. Sie beabsichtigt nicht,
die Offenbarung oder die Ansprüche zu beschränken,
und sollte folglich nicht herangezogen werden, um aufzuzeigen, dass
jedes einzelne Element eines älteren Systems zur Verwendung
ungeeignet ist, noch beabsichtigt sie, jedes Element aufzuzeigen,
das Lösen des zugrundeliegenden Problems mit einbezogen,
das zum Anwenden der hierin beschriebenen Beispiele oder ähnlicher Beispiele
notwendig sein soll.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Die
Offenbarung beschreibt gemäß einem Aspekt ein
Verfahren zum Verteilen von Hydraulikfluid auf Aktuatoren in einer
Maschine, die einen ersten Befehl entgegen nimmt, um eine erste
erforderliche Fluiddurchflussmenge einem ersten Aktuator zuzuführen,
wobei der erste Aktuator ein begrenzter Aktuator ist, dessen Fluiddurchflussmenge
zwischen einer Ober- und einer Untergrenze beschränkt ist,
und einen zweiten Befehl entgegen nimmt, um eine zweite erforderliche
Fluiddurchflussmenge einem zweiten Aktuator zuzuführen,
der nicht begrenzt ist. Das System korrigiert den ersten und zweiten
Befehl, um einen korrigierten ersten und zweiten Befehl zu erzeugen,
die einer korrigierten ersten und zweiten Fluiddurchflussmenge entsprechen,
so dass die Summe der korrigierten ersten und zweiten Fluiddurchflussmenge
geringer als oder gleich einer maximal verfügbaren Durchflussmenge
ist und die korrigierte erste Fluiddurchflussmenge der geringeren
von der ersten erforderlichen Fluiddurchflussmenge und einer Threshold-Kennlinie,
die eine Funktion der Motordrehzahl ist, entspricht oder diese übersteigt.
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Weitere
Aspekte, Merkmale und Ausführungsformen des beschriebenen
Systems und Verfahrens werden aus der nachfolgenden Diskussion in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Abbildung einer Seitenansicht einer beispielhaft
offenbarten Maschine;
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2 ist
eine schematische Draufsicht auf eine beispielhaft offenbarte Maschine;
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3 ist
eine schematische Systemabbildung eines beispielhaft offenbarten
Hydrauliksystems für eine Maschine, wie sie beispielsweise
in 1 und 2 abgebildet ist;
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4 ist
ein schematisches Diagramm, das Steuerkreisläufe einer
Maschine zeigt, wie sie beispielsweise in 1 und 2 abgebildet
ist;
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5 ist
ein Durchflussmengenverteilungsdiagramm, das die Verteilung der
Hydraulikdurchflussmenge zwischen einem begrenzten und einem unbegrenzten
Gerät zeigt; und
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6 ist
ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess zeigt, wie er
von einer Steuerung zum Verteilen einer Fluiddurchflussmenge zwischen einem
begrenzten und einem unbegrenzten Gerät in einer Maschine,
wie sie beispielsweise in 1 und 2 abgebildet
ist, angewandt wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese
Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern einer
Hydraulikfluid-Durchflussmenge in mehreren parallelen Kreisläufen
in einer Maschine. Insbesondere setzt eine Steuerung einen oder
mehrere Grenzwerte ein, um die Durchflussmengenpriorität
unter den parallelen Kreisläufen zu steuern, wenn die für
alle Kreisläufe angeforderte Durchflussmenge die verfügbare Durchflussmenge,
beispielsweise von einer Hydraulikpumpe der Maschine, überschreitet.
Obwohl die Offenbarung Maschinen betrifft, die mehr als eine Pumpe
aufweisen, sind die offenbarten Techniken insbesondere bei Maschinen
vorteilhaft, bei denen nur eine einzige Pumpe zur Verfügung
steht. Die Verwendung einer einzigen Pumpe ist oft von der Maschinengröße,
den Motorleistungsbegrenzungen oder Kostenvorgaben bedingt, und
es ist vornehmlich wichtig, entsprechend gesteuerte Hydraulikfluid-Durchflussmengen
in solch einer Maschine vorzusehen, um unzureichende Maschinenleistungen
zu verhindern.
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1 zeigt
eine Beispielmaschine 10. Die Maschine 10 kann
eine stationäre oder mobile Maschine sein und bei der Bergbauindustrie,
dem Baugewerbe, der Landwirtschaft und anderen Industrien und Umfeldern
zugeordneten Arbeitsabläufen unterstützen. Maschinen,
die Hydraulikkreisläufe verwenden, sind Bagger, Bulldozer,
Beladevorrichtungen, Tiefbagger, Motorgrader und Muldenkipper sowie viele
andere Maschinentypen. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet die
Maschine 10 einen Rahmen 12, wenigstens ein Arbeitsgerät
oder Werkzeug 14, eine Bedienerschnittstelle 16,
eine Energiequelle 18 und wenigstens eine Zugvorrichtung 20.
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Der
Rahmen 12 beinhaltet allgemein eine Baueinheit, die die
Bewegung der Maschine 10 und/oder des Werkzeugs 14 unterstützt.
Der Rahmen 12 kann beispielsweise ein stationäres
Grundgestell, das die Energiequelle 18 mit der Zugvorrichtung 20 verbindet,
ein bewegliches Rahmenelement eines Gelenksystems oder ein anderes
aus dem Stand der Technik bekanntes Rahmensystem sein.
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Das
Werkzeug 14 kann eines aus etlichen Einrichtungen sein,
die zu der maschinengestützten Ausführung einer
Aufgabe verwendet werden. Zum Beispiel könnte das Werkzeug 14 eine
Baggerschaufel, eine Laufschaufel, eine Grabschaufel, einen Aufreißer,
eine Grubensohle (dump bed), einen Hammer, einen Bohrer oder eine
andere aufgabenausführende Einrichtung aufweisen. Das Werkzeug 14 kann zum
Schwenken, Drehen, Gleiten, Schwingen oder Bewegen relativ zu dem
Rahmen 12 in einer aus dem Stand der Technik bekannten
Art und Weise betätigbar sein.
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Die
Bedienerschnittstelle 16 ist allgemein ausgebildet, um
eine Eingabe von einem Maschinenbediener zu empfangen, die eine
gewünschte Bewegung der Maschine 10 und/oder des
Werkzeugs 14 anzeigt. Des Weiteren kann die Eingabe, die
Maschine 10 und/oder das Werkzeug 14 zu bewegen,
zusätzlich oder wechselweise ein computergenerierter Befehl
eines automatisierten Systems sein.
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In
dem gezeigten Beispiel weist die Bedienerschnittstelle 16 eine
erste Bedienerschnittstelleneinrichtung 22 und eine zweite
Bedienerschnittstelleneinrichtung 24 auf. Zum Beispiel
kann die erste Bedienerschnittstelleneinrichtung 22 einen
mehrachsigen Steuerhebel (joystick) aufweisen, der sich auf der
einen Seite einer Bedienerstation befindet, und kann eine Proportionalsteuerung
sein, die ausgebildet ist, das Werkzeug 14 zu positionieren
und/oder auszurichten. In dieser Anordnung entspricht eine Bewegungsgeschwindigkeit
des Werkzeugs 14 einer Betätigungsstellung der
ersten Bedienerschnittstelleneinrichtung 22 um eine Betätigungsachse.
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Die
zweite Bedienerschnittstelleneinrichtung 24 kann zum Beispiel
ein Fahrpedal aufweisen, das zur Betätigung durch einen
Fuß des Bedieners ausgebildet ist, und kann auch ebenso
eine Proportionalsteuerung sein, die ausgebildet ist, eine Antriebsdrehung
einer Zugvorrichtung 20 zu steuern. In dieser Anordnung
entspricht eine Drehgeschwindigkeit der Zugvorrichtung 20 einer
Betätigungsstellung der zweiten Bedienerschnittstelleneinrichtung 24.
Es ist angedacht, dass auch oft zusätzliche oder unterschiedliche
Bedienerschnittstelleneinrichtungen in der Bedienerschnittstelle 16 enthalten
sind. Zum Beispiel können Räder, Knöpfe,
Push-Pull-Einrichtungen, Schalter oder andere aus dem Stand der
Technik bekannte Bedienerschnittstelleneinrichtungen in der Bedienerschnittstelle 16 enthalten
sein.
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Die
Energiequelle 18 ist typischerweise ein Motor, wie beispielsweise
ein Dieselmotor, ein Ottomotor, ein Erdgasmotor oder ein anderer
aus dem Stand der Technik bekannter Motor, obwohl die Energiequelle 18 wechselweise
eine andere Energiequelle, wie beispielsweise eine Kraftstoffzelle,
eine Energiespeichereinheit, einen elektrischen Motor oder eine
andere aus dem Stand der Technik bekannte Quelle enthalten kann.
In dem gezeigten Beispiel weist die Zugvorrichtung 20 Führungsketten
auf, die sich auf beiden Seiten der Maschine 10 befinden
(nur eine Seite gezeigt). Allerdings könnte die Zugvorrichtung 20 auch
Räder, Riemen oder andere Zugvorrichtungen aufweisen. Die
Zugvorrichtung 20 kann lenkbar oder kann nicht lenkbar
sein.
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Obwohl
das vorangehende Beispiel einen bestimmten Typ Maschine betrifft,
können andere Typen von Maschinen die vorliegenden Beispiele
ebenso anwenden. Die mobile in 2 gezeigte
Maschine 70 ist ein Radladersystem, das bewegliche Komponenten 71,
eine Energiequelle 72 zum Bereitstellen von Energie, um
die beweglichen Komponenten 71 zu bewegen, und Steuerungen 73 zum
Steuern der Bewegung der beweglichen Komponenten 71 beinhaltet.
Die mobile Maschine 70 beinhaltet ein Antriebssystem 74.
Die beweglichen Komponenten 71 weisen Lenkeinrichtungen 75, 76 auf,
die Lenkkräfte zum Lenken der mobilen Maschine 70 übertragen. Die
Lenkeinrichtungen 75, 76 sind in dem gezeigten Beispiel
Räder, können aber zusätzlich oder wechselweise
andere Typen von Einrichtungen enthalten. Die beweglichen Komponenten 71 können
Komponenten beinhalten, die mit den Lenkeinrichtungen 75, 76 in
Verbindung stehen und eine Einstellung eines Lenkwinkels θ zwischen
den Lenkeinrichtungen 75 und den Lenkeinrichtungen 76 ermöglichen.
Zum Beispiel können die beweglichen Komponenten einen Rahmenabschnitt 77,
an dem die Lenkeinrichtungen 75 befestigt sind, und eine
Rahmenabschnitt 78 beinhalten, an dem die Lenkeinrichtungen 76 befestigt
sind. Ein Drehgelenk 79 zwischen den Rahmenabschnitten 77, 78 kann
die Einstellung des Lenkwinkels θ dadurch ermöglichen,
dass die Rahmenabschnitte 77, 78 relativ zu einander
um eine Achse 80 schwenken können.
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Die
Energiequelle 72 führt einem Hydraulikzylinder
mit dem Gehäuse 81 und dem Antriebselement 82 druckbeaufschlagtes
Hydraulikfluid zu. Die Steuerung 73 wird typischerweise,
obgleich nicht ausnahmslos, eine Bedienereingabeeinrichtung 83, Vorkehrungen
zum Erfassen von Informationen über die Bewegung der beweglichen
Komponenten 71 und/oder des Aktuators 84 und Vorkehrungen
zum Steuern des Aktuators 84 beinhalten. Der Aktuator 84 kann
ein linearer Aktuator, ein drehender Aktuator oder ein Typ Aktuator
sein, der eine andere als bloß drehende oder lineare Bewegung
erzeugt.
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Der
Aktuator 84 ist antriebsmäßig mit den beweglichen
Komponenten 71 verbunden. Zum Beispiel kann der Aktuator 84,
wie 2 zeigt, direkt antriebsmäßig
mit jedem Rahmenabschnitt 77, 78 verbunden sein
und über jeden Rahmenabschnitt 77, 78 indirekt
antriebsmäßig mit den Lenkeinrichtungen 75, 76 verbunden
sein. Dies ermöglicht es dem Aktuator 84, die
Rahmenabschnitte 77, 78 und die Lenkeinrichtungen 75, 76 anzutreiben.
In einigen Ausführungsformen ist der Aktuator 84 mit
den Rahmenabschnitten 77, 78 auf eine Art und
Weise verbunden, die es dem Aktuator 84 ermöglicht,
durch Schwenken des Rahmenabschnitts 77 und der Lenkeinrichtungen 75 um
die Achse 80 relativ zu dem Rahmenabschnitt 78 und
den Lenkeinrichtungen 76 den Lenkwinkel θ einzustellen.
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Obwohl
die nachfolgende Diskussion sich vornehmlich auf die Maschine 10 aus 1 bezieht, ist
es angedacht, dass dieselben hydraulischen und mechanischen Grundsätze
gleichermaßen auf andere Maschinen, wie beispielsweise
die in 2 dargestellte und andere, angewandt werden. Wie
allgemeiner in 3 gezeigt ist, beinhaltet die
Maschine 10 ein Hydrauliksystem 26, das mehrere
Fluidkomponenten aufweist, die zum Bewegen des Werkzeugs 14 und/oder
der Antriebsmaschine 10 zusammenwirken. Genauer beinhaltet
das Hydrauliksystem 26 einen Tank 28, um eine
Zufuhr an Kraftstoff zu halten, und eine Quelle 30, die
ausgebildet ist, um das Fluid mit Druck zu beaufschlagen und das
druckbeaufschlagte Fluid einem oder mehreren Hydraulikzylindern 32a–c,
einem oder mehreren Flüssigkeitsmotoren 34 und/oder
jedem anderen zusätzlichen aus dem Stand der Technik bekannten
Fluidaktuator zuzuführen. Das Hydrauliksystem 26 beinhaltet
auch ein Steuersystem 36, das mit einigen oder allen Komponenten
des Hydrauliksystems 26 in Verbindung steht. Obwohl nicht
gezeigt, ist es angedacht, dass das Hydrauliksystem 26 im
Allgemeinen auch andere Komponenten beinhaltet, wie beispielsweise
Akkumulatoren, beschränkende Öffnungen, Rückschlagventile,
Druckentlastungsventile, Vorspannventile, Druckausgleichsdurchgänge
oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Komponenten.
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Das
Fluid in dem Tank 28 enthält zum Beispiel ein
spezialisiertes Hydrauliköl, ein Motorschmieröl,
ein Getriebeschmieröl oder andere aus dem Stand der Technik
bekannte Fluide. Ein oder mehrere Hydrauliksysteme in der Maschine 10 saugen
das Fluid aus dem Tank 28 und führen das Fluid in
den Tank 28 zurück. In einer Ausführungsform
ist das Hydrauliksystem 26 mit mehreren einzelnen Fluidtanks
verbunden.
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Die
Quelle 30, die hierin auch als eine Fluidpumpe bezeichnet
wird, erzeugt eine druckbeaufschlagte Fluiddurchflussmenge und kann
eine veränderliche Verdrängerpumpe, eine stationäre
Verdrängerpumpe, eine veränderliche Förderpumpe
oder eine andere Quelle an druckbeaufschlagtem Fluid enthalten.
Die Quelle 30 kann mit der Energiequelle 18 zum
Beispiel über eine Gegenwelle 38, einen Riemen
(nicht gezeigt), einen elektrischen Stromkreis (nicht gezeigt) oder
auf eine andere geeignete Art und Weise verbunden sein oder kann
indirekt mit der Energiequelle 18 über einen Drehmomentwandler, ein
Getriebe oder ein anderes geeignetes System verbunden sein. Wie
oben bemerkt, können mehrere Quellen an druckbeaufschlagtem
Fluid untereinander verbunden sein, um dem Hydrauliksystem 26 druckbeaufschlagtes
Fluid zuzuführen.
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In
der offenbarten Technik ist es oft nützlich, wenn die Durchflussmenge
des von der Quelle 30 zugeführten Fluids gemessen
werden kann. Eine aus der Quelle 30 verfügbare
Strömungsrate kann z. B. durch Erkennen eines Winkels einer
Taumelscheibe in der Quelle 30, durch Überwachen
eines an die Quelle gesandten Befehls oder durch andere geeignete
Maßnahmen bestimmt werden. Die Strömungsrate kann
wechselweise durch einen Strömungssensor wie einen Coriolissensor,
oder einen anderen Sensor bestimmt werden, der ausgebildet ist,
eine momentane Durchflussmengenausgabe aus der Quelle 30 zu
bestimmen. Es ist auch möglich, die erwartete Durchflussmenge
basierend auf anderen Eingaben und/oder Parametern abzuschätzen.
Die aus der Quelle 30 verfügbare Strömungsrate
kann allgemein aus vielerlei Gründen innerhalb zweckmäßiger
Grenzen reduziert oder erhöht werden. Zum Beispiel kann
eine Quellenverdrängung herabgesetzt werden, um sicher
zu stellen, dass die angeforderte Pumpenleistung nicht die von der Energiequelle 18 bei
hohen Pumpendrücken verfügbare Leistung überschreitet,
oder um Drücke in dem Hydrauliksystem 26 zu reduzieren
oder zu erhöhen.
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Die
Hydraulikzylinder 32a–c verbinden das Werkzeug 14 mit
dem Rahmen 12 über einen direkten Drehpunkt, über
ein Gelenksystem, wobei jeder der Hydraulikzylinder 32a–c
ein Element in dem Gelenksystem bildet (Bezug nehmend auf 1),
oder auf jede andere geeignete Art und Weise. Jeder der Hydraulikzylinder 32a–c
weist ein Rohr 40 und eine Kolbenbaugruppe (nicht gezeigt)
auf, die in dem Rohr 40 angeordnet ist. Ein Rohr 40 und
eine Kolbenbaugruppe können schwenkend mit dem Rahmen 12 verbunden
sein, während das andere Rohr 40 und die andere
Kolbenbaugruppe schwenkend mit dem Werkzeug 14 verbunden
sind. Das Rohr 40 und/oder die Kolbenbaugruppe können
wechselweise entweder mit dem Rahmen 12 oder dem Arbeitsgerät 14 fest
verbunden sein oder zwischen zwei oder mehr Elementen des Rahmens 12 verbunden
sein. Der Kolben kann zwei gegenüberliegende, Hydraulikoberflächen
beinhalten, wobei eine jeweils der ersten oder der zweiten Kammer
zugeordnet ist. Ein Ungleichgewicht in dem Fluiddruck auf den beiden Oberflächen
kann dazu führen, dass sich die Kolbenbaugruppe axial in
dem Rohr 40 bewegt. Zum Beispiel kann ein Fluiddruck in
der ersten Hydraulikkammer, der auf eine erste Hydraulikoberfläche
einwirkt und größer als der Fluiddruck in der
zweiten Hydraulikkammer ist, der auf eine zweite gegenüberliegende Hydraulikoberfläche
einwirkt, dazu führen, dass sich die Kolbenbaugruppe verschiebt,
um die Nutzlänge der Hydraulikzylinder 32a–c
zu vergrößern. Ähnlich, wenn ein Fluiddruck,
der auf eine zweite Hydraulikoberfläche einwirkt, größer
als ein Fluiddruck ist, der auf die erste Hydraulikoberfläche
einwirkt, kann sich die Kolbenbaugruppe in dem Rohr 40 zusammenziehen,
um die Nutzlänge der Hydraulikzylinder 32a–c zu
verringern.
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Ein
Dichtelement (nicht gezeigt), wie beispielsweise ein O-Ring, kann
mit dem Kolben verbunden sein, um einen Fluidstrom zwischen einer
inneren Wand des Rohres 40 und einer äußeren
zylindrischen Oberfläche der Kolbenbaugruppe einzuschränken.
Das Ausdehnen und Zusammenziehen der Hydraulikzylinder 32a–c
können ein Unterstützen beim Bewegen des Werkzeugs 14 bewirken.
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Jeder
der Hydraulikzylinder 32a–c beinhaltet wenigstens
ein Proportionalsteuerventil 44, das ein Abgeben von druckbeaufschlagtem
Fluid aus der Quelle 30 an eine aus der ersten oder zweiten
Hydraulikkammer bewirkt, und wenigstens ein Ablassventil (nicht
gezeigt), das bewirkt, dass das Fluid aus der anderen aus der ersten
oder zweiten Kammer in den Tank 28 abfließen kann.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Proportionalsteuerventil 44 einen federvorgespannten
Proportionalventilmechanismus, der magnetbetrieben ist und zum Bewegen
zwischen einer ersten Position, bei der das Fluid in eine aus der
ersten oder zweiten Kammer strömen kann, und einer zweiten
Position, bei der der Fluidstrom aus der ersten und zweiten Kammer
blockiert ist, ausgebildet ist. Die Stellung des Ventilmechanismus zwischen
der ersten und der zweiten Position bestimmt eine Strömungsrate
des druckbeaufschlagten Fluids, das in die zugeordnete erste und
zweite Kammer geleitet wird. Der Ventilmechanismus ist zwischen
der ersten und zweiten Position in Erwiderung auf eine angeforderte
Strömungsrate, die eine gewünschte Bewegung des
Werkzeugs 14 erzeugt, beweglich. Das Ablassventil beinhaltet
typischerweise einen federvorgespannten Ventilmechanismus, der magnetbetrieben
ist und zum Bewegen zwischen einer ersten Position, bei der das
Fluid aus der ersten oder zweiten Kammer strömen kann,
und einer zweiten Position, bei der das Fluid blockiert wird, aus
der ersten und zweiten Kammer zu strömen, ausgebildet ist.
Obwohl das gezeigte Beispiel Magnetventile verwendet, können
das Proportionalsteuerventil 44 und das Ablassventil wechselweise
hydraulisch betrieben, mechanisch betrieben, pneumatisch betrieben oder
auf eine andere geeignete Art und Weise betrieben werden.
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Bezug
nehmend auf das Betreiben der Maschine 10 kann der Motor 34 ein
veränderlicher Verdrängungsmotor oder ein stationärer Verdrängungsmotor
sein, und der Motor 34 ist gestaltet, einen Strom an druckbeaufschlagtem
Fluid aus der Quelle 30 aufzunehmen. Der Strom an druckbeaufschlagten Fluids
durch den Motor 34 bewirkt, dass sich eine mit der Zugvorrichtung 20 verbundene
Ausgangswelle 46 dreht und dabei die Maschine 10 antreibt
und/oder lenkt. Der Motor 34 kann wechselweise indirekt
mit der Zugvorrichtung 20 über ein Getriebe oder
auf jede andere aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise
verbunden sein. Der Motor 34 oder ein anderer Motor können
mit einem andersartigen Mechanismus auf der Maschine 10,
der nicht die Zugvorrichtung 20 ist, verbunden sein. Zum
Beispiel können der Motor 34 oder ein anderer
Motor mit einem drehenden Arbeitsgerät, einem Lenkmechanismus
oder einem anderen aus dem Stand der Technik bekannten Maschinenmechanismus
verbunden sein. Der Motor 34 kann ein Proportionalsteuerventil 48 aufweisen,
das eine Strömungsrate des dem Motor 34 zugeführten
druckbeaufschlagten Fluids steuert. Das Proportionalsteuerventil 48 kann
einen federvorgespannten Proportionalventilmechanismus beinhalten,
der magnetbetrieben ist und gestaltet ist, sich zwischen einer ersten
Position, bei der das Fluid durch den Motor 34 strömen
kann, und einer zweiten Position, bei der der Fluidstrom aus dem
Motor 34 blockiert ist, zu bewegen. Die Stellung des Ventilmechanismus
zwischen der ersten und der zweiten Position bestimmt eine Strömungsrate
des durch den Motor 34 geleiteten druckbeaufschlagten Fluids.
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Das
Steuersystem beinhaltet eine Steuerung 50, die einen einzigen
Mikroprozessor oder mehreren Mikroprozessoren enthält und
gewöhnlichen elektronischen Systemen, wie beispielsweise
Zwischenspeichern, Speichern, Multiplexer, Anzeigensteuerschaltungen,
Energiezufuhrschaltkreisen, Signalbearbeitungsschaltkreisen, Magnetsteuerschaltungen,
etc. zum Abspielen einer Anwendung oder eines Programms zugeordnet
ist, um den Betrieb des Hydrauliksystems 26 zu steuern.
Zahlreiche handelsüblich verfügbare Mikroprozessoren
können gestaltet sein, die Funktionen der Steuerung 50 durchzuführen.
Es ist angedacht, dass die Steuerung 50 einen allgemeinen Maschinenmikroprozessor
enthält, der imstande ist, zahlreiche Maschinenfunktionen
zu steuern.
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Die
Steuerung 50 ist ausgebildet, eine Eingabe von der Bedienerschnittstelle 16 zu
empfangen und die Strömungsrate des druckbeaufschlagten
Fluids zu den Hydraulikzylindern 32a–c und dem
Motor 34 in Erwiderung auf die Eingabe zu steuern. Genauer
steht die Steuerung 50 mit den Proportionalsteuerventilen 44 der
Hydraulikzylinder 32a–c über Verbindungsleitungen 52, 54 bzw. 56,
mit dem Proportionalsteuerventil 48 des Motors 34 über
eine Verbindungsleitung 58, mit der ersten Bedienerschnittstelleneinrichtung 22 über
eine Verbindungsleitung 60 und mit der zweiten Bedienerschnittstelleneinrichtung 24 über
eine Verbindungsleitung 62 in Verbindung. In der gezeigten
Ausführungsform empfängt die Steuerung 50 Proportionalsignale,
die durch die erste Bedienerschnittstelleneinrichtung 22 erzeugt
werden, und betätigt gezielt eines oder mehrere der Proportionalsteuerventile 44,
um gezielt die erste oder zweite Aktuatorkammer, die den Hydraulikzylindern 32a–c zugeordnet
sind, zu füllen, um die gewünschte Werkzeugbewegung
zu erzeugen. Die Steuerung 50 empfängt auch das
Proportionalsignal, das durch die zweite Bedienerschnittstelleneinrichtung 24 erzeugt wird,
und betätigt gezielt das Proportionalsteuerventil 48 des
Motors 34, um die gewünschte Drehbewegung der
Zugvorrichtung 20 zu erzeugen.
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Die
Steuerung 50 steht mit der Quelle 30 über
eine Verbindungsleitung 64 in Verbindung und ist ausgebildet,
den Betrieb der Quelle 30 in Erwiderung auf eine Forderung
nach druckbeaufschlagtem Fluid zu ändern. Genauer kann
die Steuerung 50 gestaltet sein, eine gewünschte
Strömungsrate des druckbeaufschlagten Fluids, die zum Erzeugen
von von einem Maschinenbediener gewünschten Maschinenbewegungen
erforderlich ist (gesamte gewünschte Strömungsrate)
und die über eine erste und/oder zweite Bedienerschnittstelleneinrichtung 22, 24 angezeigt
wird, festzulegen. Die Steuerung 50 kann ferner ausgebildet
sein, eine momentane Strömungsrate der Quelle 30 und
ein maximales Durchflussmengenvermögen der Quelle 30 festzulegen. Die
Steuerung 50 kann ausgebildet sein, die momentane Strömungsrate
der Quelle 30 zu erhöhen, wenn die gesamte gewünschte
Strömungsrate größer als die momentane
Strömungsrate ist und die momentane Strömungsrate
geringer als das maximale Durchflussmengenvermögen der
Quelle 30 ist.
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In
einer Ausführungsform ist die Steuerung 50 auch
ausgebildet, die gewünschte Strömungsrate des
druckbeaufschlagten Fluids zu den Hydraulikzylindern 32a–c
und/oder dem Motor 34 unter gewissen Umständen
gezielt zu reduzieren, wie später detaillierter beschrieben
wird. Insbesondere, wenn die gesamte befohlene Strömungsrate
die verfügbare Strömungsrate überschreitet,
wird einer oder werden mehrere der Hydraulikzylinder 32a–c
und/oder der Motor 34 keine ausreichende Durchflussmenge
des druckbeaufschlagten Fluids empfangen, und die damit verbundenen
Bewegungen der Arbeitsmaschine 10 können unvorhersehbar
sein.
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Als Überblick,
wenn die Steuerung 50 festlegt, dass die gesamte gewünschte
Strömungsrate die verfügbare Strömungsrate
der Quelle 30 überschreitet, wird die angeforderte
Strömungsrate für einen oder mehrere der Hydraulikzylinder 32a–c und/oder
den Motor 34 durch Bewegen der zugeordneten Proportionalsteuerventile 44, 48 zu
der zweiten Position reduziert. Dies ermöglicht eine vorhersehbaren
Durchflussmenge des druckbeaufschlagten Fluids, die jeder solchen
Einheit in Erwiderung auf eine über eine Bedienerschnittstelle 16 empfangene
Eingabe zu Verfügung stehen soll, und sieht dabei eine vorhersehbare
Bewegung der Maschine 10 und des Werkzeugs 14 vor.
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Aus
dem Vorangehenden wird die Art und Weise verständlich,
wie die diversen Systemhydraulikkomponenten interagieren und steuerbar
sind. Nachfolgend werden die elektro-mechanischen Systeme zum Steuern
der Durchflussmenge und der Bewegung nicht weiter ausführlich
beschrieben oder erwähnt, sondern es wird verständlich,
dass die von der Steuerung 50 vollzogenen Schritte unter
Verwendung der oben beschriebenen Systeme und Zusammenhänge
durchgeführt werden.
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4 ist
ein schematisches Diagramm 100, das die Steuerkreisläufe
der Maschine 10 auf einer konzeptionellen Ebene zeigt,
um beim Verstehen der vorliegenden Offenbarung zu helfen. Die Bedienersteuerungen 101 leiten
ein oder mehrere Signale 102 zu einem Translationsalgorithmus
(Umwandlungsmodul) 103, der den gewünschten Maschinenbewegungen
entsprechende Ventilsteuerbefehle 104 ausgibt. Es ist angedacht,
dass der Algorithmus 102 in Zusammenhang mit einer Eingabe
aus etlichen Systemsensoren 105 ausgeführt wird,
wie ebenfalls oben beschrieben ist. Die Ventilsteuerbefehle 104 werden
von einem Hydraulikprioritätsalgorithmus (Korrigiermodul) 106 ausgeführt,
der in Zusammenhang mit Daten aus dem Durchflussmengenkalkulator 107 ausgeführt
wird, die die verfügbare Fluiddurchflussmenge wiedergeben,
um korrigierte Ventilsteuerbefehle 108 zu erzeugen.
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Die
korrigierten Ventilsteuerbefehle 108 werden ferner über
eine geschlossene Schleifentransformation (Regelkreis-Transformationsmodul) 109 basierend
auf einer Rückmeldung der Systemsensoren 105 präzisiert.
Dies ist notwendig, da die Ventilsteuerbefehle 104 und
die korrigierten Ventilsteuerbefehle 108 auf Erfahrungswerten
basieren und die momentane Betriebsumgebung und/oder -bedingung der
Maschine 10 zu Ungenauigkeiten in diesen Werten führen
kann. Die geschlossene Schleifentransformation 109 gibt
präzisierte Ventilsteuersignale 110 aus. Die präzisierten
Ventilsteuersignale 110 werden zu den geeigneten Ventilen 111 geleitet,
um eine Bewegung der zugeordneten Aktuatoren 112 zu bewirken,
was qualitativ zu der gewünschten Maschinenbewegung führt,
obwohl die Größenordnung und/oder Geschwindigkeit
der Bewegung gegenüber der über die Bedienersteuerungen 101 befohlenen reduziert
werden kann.
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Die
Grenzwerte, die die Hydraulikdurchflussmengenpriorität
regeln, sind mit Bezug auf die angeforderten Durchflussmengen und
die verfügbare Fluiddurchflussmenge in dem Diagramm 300 aus 5 gezeigt.
Das Diagramm 300 geht von zwei Arbeitsweisen im Hinblick
auf einem Wettstreit um das Fluid aus, wobei deren eine Durchflussmenge
zwischen einer maximal möglichen Durchflussmenge 301 und
einer minimal möglichen Durchflussmenge 302 begrenzt
ist. Die Höhe der für eine Verteilung verfügbaren
Fluiddurchflussmenge ist als eine maximal verfügbare Durchflussmenge 303 (MAPF)
gezeigt. Die maximal verfügbare Durchflussmenge 303 kann durch
eine mechanische Schranke oder durch eine elektronische Schranke,
wie beispielsweise eine Drehmomentbegrenzung, eine Energiebegrenzung, eine
Verdrängungsbegrenzung, eine Strömungsbegrenzung
und so weiter beschränkt sein. Diese Kennlinie 303 ist
in einem Mittelbereich linear mit der Motordrehzahl, flacht aber
bei höheren Motordrehzahlen infolge einer Strömungsbegrenzung
ab. In dem gezeigten Beispiel fällt die maximal verfügbare
Durchflussmenge 303 auch bei geringeren Motordrehzahlen
infolge von durch eine elektronische Steuerung auferlegten Begrenzungen
ab.
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Ein
Prioritäts-Threshold 304 legt einen Minimalwert
der Durchflussmenge zu einem ersten Gerät so fest, dass
sich die dem ersten Gerät zugeführte Durchflussmenge
stets an den Prioritäts-Threshold 304 angleicht
oder diesen überschreitet. Obwohl der Prioritäts-Threshold 304 in
dem gezeigten Beispiel eine Funktion der Motordrehzahl ist, kann
er zusätzlich oder alternativ eine Funktion einer oder
mehrerer Maschinenvariablen oder -parametern sein, wie beispielsweise
der Maschinengeschwindigkeit, der Gelenkstellung, der Schaufel-
und/oder Hebearmposition, der Pumpengeschwindigkeit, des Pumpendrucks,
etc.. Schließlich zeigt die Kennlinie 305 die Differenz
zwischen der maximal verfügbaren Durchflussmenge 303 und
einer gesamten angeforderten Gerätedurchflussmenge zu einem
zweiten (nicht-begrenzten) Gerät.
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Während
des Betriebs ist es dem begrenzten Gerät stets garantiert,
eine Durchflussmenge zu erhalten, die der geringeren aus der angeforderten Durchflussmenge
und der von dem Prioritäts-Threshold 304 festgelegten
Durchflussmenge entspricht. Folglich zeigt das Diagramm 300 vier
Betriebsbereiche, die als Bereich 1, Bereich 2, Bereich 3 und Bereich
4 bezeichnet sind und in denen die Fluiddurchflussmengenpriorität
unterschiedlich angepasst ist. In Bereich 1 fällt die Differenz
zwischen der maximal verfügbaren Durchflussmenge 303 und
der erforderlichen Durchflussmenge zu dem nichtbegrenzten Gerät
in diesen Bereich. In diesem Fall bedarf es keiner Priorisierung
der Fluiddurchflussmengen zwischen dem ersten (begrenzten) und zweiten
(nicht-begrenzten) Gerät, und folglich erhält
jedes seine erforderliche Durchflussmenge.
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In
Bereich 2 (Prioritätsbereich für ein unbegrenztes
Gerät) kann das System dadurch durchflussmengenmäßig
begrenzt sein, dass die Differenz zwischen der maximal verfügbaren
Durchflussmenge 303 und der erforderlichen Durchflussmenge
zu dem nicht-begrenzten Gerät unter die maximale Durchflussmengengrenze
für das begrenzte Gerät fällt. Folglich,
falls in diesem Bereich die erforderliche Durchflussmenge zu dem
begrenzten Gerät die Differenz zwischen der maximal verfügbaren
Durchflussmenge 303 und der erforderlichen Durchflussmenge zu
dem nicht-begrenzten Gerät überschreitet, wird die
Durchflussmenge zu dem begrenzten Gerät auf den Prioritäts-Threshold 304 abgesenkt.
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In
Bereich 3 (Prioritätsbereich für ein unbegrenztes
Gerät) kann das System erneut durchflussmengenmäßig
begrenzt sein, indem die Differenz zwischen der maximal verfügbaren
Durchflussmenge 303 und der erforderlichen Durchflussmenge
zu dem nicht-begrenzten Gerät unter die maximale Durchflussmengengrenze
für das begrenzte Gerät fällt. Allerdings
wird in diesem Bereich, falls die erforderliche Durchflussmenge
zu dem begrenzten Gerät die Differenz zwischen der maximal
verfügbaren Durchflussmenge 303 und der erforderlichen
Durchflussmenge zu dem nicht-begrenzten Gerät überschreitet,
die Durchflussmenge zu dem begrenzten Gerät auf den Prioritäts-Threshold 304 erhöht.
Diese Erhöhung der Durchflussmenge zu dem begrenzten Gerät
geschieht auf Kosten des unbegrenzten Geräts, das nun eine
Durchflussmenge erhält, die etwas geringer ist als die
erforderliche.
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In
Bereich 4 (Prioritätsbereich für ein unbegrenztes
Gerät) ist das System nicht durchflussmengenmäßig
begrenzt, indem die Differenz zwischen der maximal verfügbaren
Durchflussmenge 303 und der erforderlichen Durchflussmenge
zu dem nicht-begrenzten Gerät größer
als die Durchflussmenge ist, die für das begrenzte Gerät
erforderlich ist. In diesem Bereich erhält jedes Gerät
seine erforderliche Durchflussmenge.
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In
einer Ausführungsform führt die Steuerung 50 das
Prioritätssystem aus, das in dem Diagramm 300 gezeigt
ist, um ein begrenztes Gerät und wenigstens ein unbegrenztes
Gerät zu steuern. Die daraus resultierenden von der Steuerung 50 ausgeführten
Steueranweisungen sind schematisch durch das Flussdiagramm in 6 gezeigt.
Bei einem Startzustand 401 bestimmt die Steuerung, ob die
Differenz zwischen MAPF und dem Durchflussmengenerfordernis des
unbegrenzten Geräts (Uimp_req) geringer als 0 ist, d. h.
ob eine unzureichende Durchflussmenge vorhanden ist, um sogar der
erforderlichen Durchflussmenge für das unbegrenzte Gerät
zu genügen. Wenn diese Bedingung erfüllt ist,
geht der Prozess zu Zustand 402 über und die Steuerung 50 setzt
eine vorläufige Durchflussmenge des unbegrenzten Geräts
(Uimp_prelim) gleich der maximal verfügbaren Durchflussmenge
und geht zu Zustand 403 über. Andernfalls geht
der Prozess direkt zu Zustand 403 über und setzt
die vorläufige Durchflussmenge des unbegrenzten Geräts
(Uimp_prelim) gleich dem Durchflussmengenerfordernis des unbegrenzten
Geräts (Uimp_req).
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Bei
Zustand 403 bestimmt die Steuerung 50, ob die
Differenz zwischen MAPF und der vorläufigen Durchflussmenge
des unbegrenzten Geräts (Uimp_prelim) größer
als oder gleich einem Durchflussmengenerfordernis des begrenzten
Geräts (Bimp_req) ist. Falls diese Bedingung erfüllt
ist, geht der Prozess 400 zu Zustand 405 über,
setzt eine Durchflussmengenbegrenzungsmarke (Durchflussmenge_begrenzte_Marke)
gleich Null, setzt eine momentane Durchflussmenge des unbegrenzten
Geräts (Uimp_momentan) gleich der vorläufigen
Durchflussmenge des unbegrenzten Geräts (Uimp_prelim),
setzt eine momentane Durchflussmenge des begrenzten Geräts
(Bimp_momentan) gleich der erforderlichen Durchflussmenge des begrenzten
Geräts (Bimp_req) und geht zu Zustand 412 über.
-
Falls
bei Zustand 403 die Bedingung nicht erfüllt war,
setzt der Prozess 400 dann die Durchflussmengenbegrenzungsmarke (Durchflussmenge_begrenzte_Marke)
gleich Eins und geht zu Zustand 406 über. Bei
Zustand 406 bestimmt die Steuerung 50, ob die
Differenz zwischen MAPF und der vorläufigen Durchflussmenge
des unbegrenzten Geräts (Uimp_prelim) einen Prioritäts-Threshold
(Prioritäts_Threshold) überschreitet. Falls diese
Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess 400 zu
Zustand 407 über. Bei Zustand 407 setzt
der Prozess 400 eine momentane Durchflussmenge des unbegrenzten
Geräts (Uimp_momentan) gleich der vorläufigen
Durchflussmenge des unbegrenzten Geräts (Uimp_prelim),
die momentane Durchflussmenge des begrenzten Geräts (Bimp_momentan)
gleich der Differenz zwischen der maximal verfügbaren Durchflussmenge
und der vorläufigen Durchflussmenge des unbegrenzten Geräts
(Uimp_prelim) und geht zu Zustand 411 über. Andernfalls
geht der Prozess direkt von Zustand 406 zu Zustand 408 über.
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Bei
Zustand 408 bestimmt der Prozess 400, ob die erforderliche
Durchflussmenge des begrenzten Geräts (Bimp_req) geringer
als der Prioritäts-Threshold (Prioritäts_Threshold)
ist. Falls diese Bedingung erfüllt ist, geht der Prozess 400 zu
Zustand 409 über. Bei Zustand 409 setzt
der Prozess 400 die momentane Durchflussmenge des unbegrenzten
Geräts (Uimp_momentan) gleich der Differenz zwischen der
maximal verfügbaren Durchflussmenge und der erforderlichen
Durchflussmenge des begrenzten Geräts (Bimp_req). Zusätzlich setzt
die Steuerung 50 die momentane Durchflussmenge des begrenzten
Geräts (Bimp_momentan) gleich der erforderlichen Durchflussmenge
des begrenzten Geräts (Bimp_req). Von Zustand 409 geht
der Prozess 400 zu Zustand 410 über.
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Falls
die Bedingung bei Zustand 408 nicht erfüllt ist,
setzt der Prozess 400 die momentane Durchflussmenge des
begrenzten Geräts (Uimp_momentan) gleich der Differenz
zwischen der maximal verfügbaren Durchflussmenge und dem
Prioritäts-Threshold (Prioritäts_Threshold), setzt
die momentane Durchflussmenge des begrenzten Geräts (Bimp_momentan)
gleich dem Prioritäts-Threshold (Prioritäts_Threshold)
und geht zu Zustand 410 über.
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Somit
kann gesehen werden, dass die momentane Durchflussmenge des unbegrenzten
Geräts (Uimp_momentan) und die momentane Durchflussmenge
des begrenzten Geräts (Bimp_momentan) auf eine von vier
Kombinationen, die von der maximal verfügbaren Durchflussmenge,
dem Prioritäts-Threshold 304 und den von dem Bediener
angeforderten Höhen der Durchflussmengen abhängig
sind, festgesetzt werden. In der ersten Kombination gibt es eine ausreichende
Durchflussmenge, um alle Erfordernisse zu erfüllen, und
die Durchflussmenge gilt nicht als beschränkt. In den verbleibenden
drei Kombinationen gilt die Durchflussmenge als beschränkt
und die momentane Durchflussmenge des begrenzten Geräts
(Bimp_momentan) wird auf einen Prioritäts-Threshold 304,
die erforderliche Durchflussmenge oder einen anderen Wert, der eine
Funktion der maximal verfügbaren Durchflussmenge und der Durchflussmenge
des unbegrenzten Geräts (Uimp_req) ist, festgesetzt. Auf
diese Art und Weise ist die Durchflussmenge, die dem begrenzten
Gerät zugeführt wird, niemals geringer als der
geringere aus dem Prioritäts-Threshold und der erforderlichen momentanen
Durchflussmenge für dieses Gerät.
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In
einer Ausführungsform weist das begrenzte Gerät
einen oder mehrere Lenkaktuatoren zum Lenken der Maschine 10 auf,
und das unbegrenzte Gerät weist einen anderen Aktuator
oder eine andere Gruppe Aktuatoren auf, die beispielsweise einer Kippfunktion
(Tilt-Funktion), einer Hebefunktion (Lift- Funktion), etc. zugeordnet
sein können. Die obere Grenze 301 auf dem Prioritäts-Threshold 304 ist
in dieser Ausführungsform eine maximale Durchflussmenge,
die die Lenkaktuatoren aufnehmen können. Die untere Grenze 302 auf
dem Prioritäts-Threshold 304 ist in dieser Ausführungsform
eine minimale akzeptable Durchflussmenge für die Lenkaktuatoren, wie
beispielsweise die in der ISO 5010 festgesetzte. Somit
wird die momentane Durchflussmenge zu den Lenkaktuatoren die maximal
akzeptable Durchflussmenge nicht überschreiten, noch wird
sie unter das angeordnete in der ISO 5010 festgesetzte
Minimum sinken.
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Beim
Betrieb führt dies zumindest zu einer akzeptablen Lenkfähigkeit
zum Zwecke der Sicherheit und der Bedienererfahrung, ohne einen
schwergängigen Betrieb während des Lenkens in
Bezug auf andere Geräte zu verursachen und ohne unerwünscht
langsames Lenken während des simultanen Betreibens anderer
Geräte zu verursachen. Somit kann die Maschine beispielsweise
in dem Fall einer lenkbaren Maschine, die eine zum Laden von Material
in einen Lastkraftwagen oder Container verwendete Schaufel aufweist,
während der Bewegung, bei der die Schaufel angehoben, abgesenkt
oder gekippt wird, frei und sicher gelenkt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die
industrielle Anwendbarkeit des hierin beschriebenen Steuersystems
für begrenzte Hydraulikdurchflussmengen wird vollständig
anhand der vorangehenden Diskussion verstanden. Es ist eine Technik
beschrieben, bei der die Durchflussmenge eines Hydraulikfluids zu
einem begrenzten Durchflussmengengerät, wie beispielsweise
ein oder mehrere Lenkaktuatoren, und zu einem unbegrenzten Durchflussmengengerät,
wie beispielsweise ein Schaufel-Kipp/Hebe/Senk-Aktuator, gesteuert
wird, um die Durchflussmenge zu dem begrenzten Durchflussmengengerät
innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten, während die Durchflussmenge
zu dem unbegrenzten Durchflussmengengerät auf die verbleibende
verfügbare Durchflussmenge oder die erforderliche Durchflussmenge
für das unbegrenzte Durchflussmengengerät festgesetzt
wird.
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Das
offenbarte Hydrauliksystem ist auf jede hydraulisch betätigte
Maschine anwendbar, die mehrere flüssigkeitsmäßig
verbundene Hydraulikaktuatoren beinhaltet, bei denen eine Durchflussmengenteilung
erwünscht ist, um unvorhersehbare und unerwünschte
Bewegungen der Maschine zu vermeiden. Nicht abschließend
aufgezählte Beispiele von Maschinen, in denen die offenbarten
Prinzipien verwendet werden können, beinhalten Verdichtungsanlagen,
Baggerlader, Radlader, Motorgrader, Radbulldozer, Sattelschlepper
und ähnliche. Das offenbarte Hydrauliksystem teilt eine
verfügbare Strömungsrate (zum Beispiel, eine maximal
verfügbare Durchflussmenge) einer Quelle an druckbeaufschlagtem
Fluid unter den mehreren flüssigkeitsmäßig
verbundenen Hydraulikaktuatoren entsprechend der angeforderten Durchflussmengen
sowie eines Prioritäts-Thresholdes 304 für
das begrenzte Gerät dynamisch auf. Auf diese Art und Weise
wird ein vorhersehbarer Betrieb der Maschine 10 und/oder
des Werkzeugs 14 aufrechterhalten, während die
Durchflussmenge zu dem begrenzten Gerät vor dem Überschreiten
einer maximal zulässigen Durchflussmengen oder vor dem
Fallen unter eine vorher festgelegte Prioritäts-Thresholdkennlinie 304 bewahrt
wird.
-
Während
des Betriebs der Maschine 10, betätigt ein Maschinenbediener
die erste und/oder zweite Bedienerschnittstelleneinrichtung 22, 24,
um eine gewünschte Bewegung der Maschine 10 zu
erzeugen. Während dieses Prozesses erzeugen die erste und
zweite Bedienerschnittstelleneinrichtung 22, 24 Signale,
die die gewünschten Strömungsraten des den Hydraulikzylindern 32a–c
und/oder dem Motor 34 zugeführten Fluids anzeigen,
um die gewünschten Bewegungen durchzuführen. Nach
dem Empfangen dieser Signale führt die Steuerung 50 den
Prozess des Flussdiagramms 400 in Übereinstimmung
mit dem Diagramm 300 aus, um Befehle im Hinblick auf das
momentane Durchflussmengenerfordernis zum Bewegen der besagten Geräte
zu erzeugen.
-
Es
ist angedacht, dass die vorangehende Beschreibung Beispiele des
offenbarten Systems und der offenbarten Technik angibt. Allerdings
wird in Erwägung gezogen, dass andere Implementierungen sich
im Detail von den vorangehenden Beispielen unterscheiden können.
Alle Bezugnahmen auf bestimmte Beispiele hierin sind angedacht,
sich auf das besondere an dieser Stelle diskutierte Beispiel zu
beziehen, und sind nicht angedacht, irgendeine Beschränkung
im Hinblick auf den Umfang der Ansprüche oder der allgemeineren
Offenbarung zu bedeuten. Die ständige Unterscheidung und
Schmälerung gewisser Merkmale des beschriebenen Systems oder
des Stands der Technik ist angedacht, einen fehlenden Vorrang dieser
Merkmale aufzuzeigen, schließt aber einen solchen nicht
gänzlich aus dem Umfang der Ansprüche aus, sofern
nichts anderes angezeigt ist.
-
Vorträge über
Wertebereiche hierin sind lediglich angedacht, als eine kurz gefasste
Vorgehensweise zu dienen, die sich individuell auf jeden Wert, der
in den Bereich fällt, zu beziehen, sofern nichts anderes
hierin angezeigt ist, und jeder einzelne Wert ist in der Spezifikation
enthalten, als wäre er individuell darin genannt. Alle
hierin beschriebenen Verfahren können in jeder geeigneten
Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nichts anderes
angezeigt ist oder anderweitig klar durch den Kontext widersprochen
ist.
-
Entsprechend
schließen die beigefügten Ansprüche alle
Abwandlungen und Äquivalente mit ein, wie dies durch anwendbares
Recht zugelassen ist. Darüber hinaus wird jede Kombination
der oben beschriebenen Elemente mit all ihren möglichen
Abwandlungen mit eingeschlossen, sofern hierin nichts anderes angezeigt
ist oder nicht anderweitig klar durch den Kontext widersprochen
ist.
-
Übersetzung des Titels
und der Zusammenfassung in der von der WIPO veröffentlichten
Form
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HYDRAULIKMANAGEMENT FÜR
BEGRENZTE GERÄTE VON BAUMASCHINEN
-
Ein
Verfahren zum Verteilen von Hydraulikfluid auf Aktuatoren (32A, 32B, 32C, 34)
in einer Maschine (10) nimmt einen ersten Befehl entgegen,
um eine erste geforderte Fluiddurchflussmenge einem ersten Aktuator
zuzuführen, wobei der erste Aktuator ein begrenzter Aktuator
ist, wie beispielsweise ein Lenkaktuator (34), und nimmt
einem zweiten Befehl entgegen, um eine zweite geforderte Fluiddurchflussmenge
einem zweiten Aktuator zuzuführen. Das System korrigiert
den ersten und zweiten Befehl (104), um einen korrigierten
ersten und zweiten Befehl (108) zu erzeugen, die einer
korrigierten ersten und zweiten Fluiddurchflussmenge entsprechen,
so dass die Summe der korrigierten ersten und zweiten Fluiddurchflussmenge
geringer als oder gleich einer maximal verfügbaren Durchflussmenge
(303) ist und die korrigierte erste Fluiddurchflussmenge
der geringeren von der ersten geforderten Fluiddurchflussmenge und
einer Threshold-Kennlinie (304), die eine Funktion der
Motordrehzahl oder einer anderen Variable ist, entspricht oder diese überschreitet.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ISO 5010 [0052]
- - ISO 5010 [0052]