DE112013000164T5

DE112013000164T5 - Hydraulikbagger und Verfahren zur Messung des Hubs eines Hydraulikzylinders eines Hydraulikbaggers

Info

Publication number: DE112013000164T5
Application number: DE112013000164.0T
Authority: DE
Inventors: Yukihiro c/o KOMATSU LTD. Sakuda; Satoru c/o KOMATSU LTD. Shintani; Masato c/o KOMATSU LTD. Kageyama
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: WO2014112129A1; KR101621672B1; DE112013000164B3; US20150066312A1; CN104254754A; JP2014137343A; KR20150041151A; JP5401616B1; CN104254754B; US9115483B2

Abstract

Ein Hydraulikbagger (1) umfasst einen Basiskörperabschnitt, einen beweglichen Abschnitt, einen Hydraulikzylinder, einen Positionssensor (10), einen Drehgeber (20) und eine Steuereinheit (30). Der Drehgeber (20) umfasst eine Lichtsendeeinheit (26), eine Lichtempfangseinheit (27) und eine Scheibeneinheit (25), die eine Mehrzahl von Durchlassabschnitten (25a) aufweist. Die Scheibeneinheit (25) wird synchron mit der Umdrehung des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt gedreht. Die Lichtempfangseinheit (27) gibt basierend auf dem Licht, das durch die Mehrzahl von Durchlassabschnitten (25a) durchgetreten ist, ein Pulssignal aus, das gemäß einem Drehwinkel der Scheibeneinheit (25) erzeugt wurde, wobei ein Drehwinkel der Scheibeneinheit (25) mit einem Drehwinkel des beweglichen Abschnitts zusammenhängt. Die Steuereinheit (30) misst die Hublänge des Hydraulikzylinders, indem sie basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber (20) ausgegeben wird, die Abweichung der Hublänge korrigiert, welche durch den Positionssensor (10) gemessen wird. Auf diese Weise kann ein Hydraulikbagger, der in der Lage ist, eine Hublänge eines ein Arbeitswerkzeug antreibenden Hydraulikzylinders präzise zu messen, und ein Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers erhalten werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikbagger und ein Verfahren zur Messung eines Hubs eines Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers.
STAND DER TECHNIK
Ein Hydraulikbagger, der eine Arbeitsmaschine ist, umfasst: eine Tragevorrichtung, eine obere Dreheinheit, die auf der Tragevorrichtung angeordnet ist und in der Lage ist, sich zu drehen; und ein Arbeitswerkzeug, das an der oberen Dreheinheit angeordnet ist. Das Arbeitswerkzeug umfasst: einen Ausleger, der ein an einem Basiskörperabschnitt schwenkbeweglich gelagertes Ende aufweist; einen Arm, der ein an dem anderen Ende des Auslegers schwenkbeweglich gelagertes Ende aufweist; und eine Zusatzkomponente, die am anderen Ende des Arms schwenkbeweglich gelagert ist. Der Ausleger, der Arm und die Zusatzkomponente werden durch Hydraulikzylinder angetrieben. Um die Position und Haltung dieses Arbeitswerkzeugs zu erfassen, wird ein Hub jedes Hydraulikzylinders gemessen.
So offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-258730 (Patentschrift 1) einen Hydraulikbagger, der einen Positionssensor umfasst, der eine Kolbenhubposition eines ein Arbeitswerkzeug antreibenden Hydraulikzylinders mittels der Rotation einer Drehwalze an einer Zylinderstange davon detektiert. Ein leichter Schlupf zwischen der Drehwalze und der Zylinderstange bringt einen Fehler zwischen einer tatsächlichen Hubposition und einer Hubposition ein, die aus einem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors erhalten wird. Um die aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors erhaltene Hubposition gemäß einer Referenzposition zu kalibrieren, ist ein Magnetkraftsensor, der als Zurücksetzungssensor dient, an der Referenzposition auf der Außenfläche des Zylinderrohrs des Hydraulikzylinders vorgesehen. Wann immer der Kolben während der Arbeit die Referenzposition durchläuft, wird eine von dem Positionssensor erfasste Hubposition kalibriert, wodurch eine präzise Positionsmessung erreicht wird.
LITERATURSTELLEN
PATENTSCHRIFT

Patenschrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-258730

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Der in der vorgenannten Patentveröffentlichung beschriebene Magnetkraftsensor erlaubt den Durchtritt von magnetischen Kraftlinien, die durch einen Magneten erzeugt werden, der in dem mit der Zylinderstange verbundenen Kolben vorgesehen ist, erfasst die magnetische Kraft (Flussdichte) und gibt ein elektrisches Signal aus (Spannung), das der magnetischen Kraft (Flussdichte) entspricht. Jedoch erfasst dieser Magnetkraftsensor eine Hubposition an einer Spitze der Spannung, doch kann die Position der Spitze der Spannung nicht präzise erfasst werden, wenn die Zylinderstange mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird. In diesem Fall kann die aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors gewonnene Hubposition nicht präzise gemäß der Referenzposition kalibriert werden, mit dem Ergebnis, dass eine Abweichung der Hublänge nachteilhaft nicht präzise korrigiert werden kann.
In der Zwischenzeit weist Hydrauliköl für den Hydraulikzylinder, der das Arbeitswerkzeug antreibt, während der Arbeit oft eine Öltemperatur von nahezu 100°C auf. Eine solche Öltemperatur führt zu einer Ausdehnung des Zylinderrohrs, das den Zurücksetzungssensor aufweist, der darauf montiert ist. Dementsprechend wird die Montageposition des Zurücksetzungssensors verändert, was in einem Messfehler resultiert. Um den Einfluss der Ausdehnung zu vermeiden, ist es wünschenswert, den Zurücksetzungssensor an oder in der Nähe eines einfahrseitigen Hubendes des Kolbens zu montieren.
Jedoch ist bei dem Hydraulikbagger das Arbeitswerkzeug über einen sehr weiten Bereich beweglich, so dass der Kolben während der tatsächlichen Arbeit selten bis zum Hubende bewegt wird. Dementsprechend führt der an dem Hubende montierte Zurücksetzungssensor während der Arbeit weniger häufig eine Kalibrierung aus, wodurch eine effektive Kalibrierung fehlschlägt. Um eine Kalibrierung häufiger durchzuführen, muss ein Zurücksetzungssensor in einer Mitte des Kolbenhubbereichs montiert werden. In diesem Bereich bedingt jedoch die Wärmedehnung eine Verlagerung der Montageposition des Zurücksetzungssensors, was in einem großen Messfehler resultiert. Des Weiteren wird in diesem Bereich der Kolben mit der höchsten Geschwindigkeit betrieben, so dass der Messfehler aufgrund der Bewegungsgeschwindigkeit der Zylinderstange groß wird.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehenden Problems gemacht und hat die Aufgabe, einen Hydraulikbagger, der in der Lage ist, eine Hublänge eines ein Arbeitswerkzeug antreibenden Hydraulikzylinders präzise zu messen, und ein Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers vorzusehen.
LOSUNG DES PROBLEMS
Ein erfindungsgemäßer Hydraulikbagger umfasst einen Basiskörperabschnitt, einen beweglichen Abschnitt, einen Hydraulikzylinder, einen Positionssensor, einen Drehgeber und eine Steuereinheit. Der Basiskörperabschnitt ist aus einem von einem Fahrzeughauptkörper und einem Ausleger gebildet. Der bewegliche Abschnitt ist so gelagert, dass er relativ zu dem Basiskörperabschnitt drehbar ist. Der Hydraulikzylinder lagert den beweglichen Abschnitt so, dass der bewegliche Abschnitt relativ zu dem Basiskörperabschnitt drehbar ist. Der Positionssensor ist an dem Hydraulikzylinder montiert, um eine Hublänge des Hydraulikzylinders zu messen. Der Drehgeber ist quer über den Basiskörperabschnitt und den beweglichen Abschnitt montiert, wobei der Drehgeber eine Lichtsendeeinheit, eine Lichtempfangseinheit, die in der Lage ist, von der Lichtsendeeinheit ausgesendetes Licht zu empfangen, und eine Scheibeneinheit umfasst, die eine Mehrzahl von Durchlassabschnitten aufweist, die einen Durchtritt des von der Lichtsendeeinheit ausgesendeten Lichts zur Lichtempfangseinheit erlauben. Die Scheibeneinheit wird synchron mit der Umdrehung des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt gedreht. Die Lichtempfangseinheit gibt basierend auf dem Licht, das durch die Mehrzahl von Durchlassabschnitten durchgetreten ist, ein Pulssignal aus, das gemäß einem Drehwinkel der Scheibeneinheit erzeugt wurde. Der Drehwinkel der Scheibeneinheit hängt mit einem Drehwinkel des beweglichen Abschnitts zusammen. Die Steuereinheit misst die Hublänge des Hydraulikzylinders, indem sie basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird, die Abweichung der Hublänge korrigiert, welche durch den Positionssensor gemessen wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Hydraulikbagger korrigiert die Steuereinheit die Abweichung der Hublänge, welche durch den Positionssensor gemessen wird, basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird. Das Pulssignal kann präzise erfasst werden, so dass die durch den Positionssensor gemessene Abweichung der Hublänge präzise korrigiert werden kann, und die Hublänge des Hydraulikzylinders gemessen werden kann, indem die Abweichung der Hublänge basierend auf dem von dem Drehgeber ausgegebenen Pulssignal korrigiert wird.
Bei dem Hydraulikbagger gibt der Drehgeber als Pulssignal ein Pulssignal mit einer Phase A aus, gibt ein Pulssignal mit einer Phase B aus, die sich vom Pulssignal mit der Phase A um 90° in der Phase unterscheidet, und gibt an einer sich von einem Hubende des Hydraulikzylinders unterscheidenden Referenzposition ein Pulssignal mit einer Phase Z aus. Es ist weniger wahrscheinlich, dass der Hydraulikzylinder das Hubende des Hydraulikzylinders während der Arbeit erreicht. Somit kann, wenn die Referenzposition eine sich von dem Hubende des Hydraulikzylinders unterscheidende Position ist, die Hublänge während der Arbeit präzise gemessen werden.
Bei dem Hydraulikbagger umfasst der Hydraulikzylinder ein Zylinderrohr und eine relativ zu dem Zylinderrohr bewegliche Zylinderstange innerhalb des Zylinderrohrs. Der Drehgeber gibt das Pulssignal mit der Phase Z an der Referenzposition innerhalb eines Bereichs von einer Seite eines Endes der Zylinderstange, das außerhalb des Zylinderrohrs liegt, relativ zu einer ausfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange, bis zu einer Seite eines anderen Endes der Zylinderstange, das innerhalb des Zylinderrohrs liegt, relativ zu einer einfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange aus. Wenn die Referenzposition in dem Bereich festgelegt ist, kann die Hubposition während der Arbeit gemäß der Referenzposition zurückgesetzt werden. Auf diese Weise kann die Abweichung der Hublänge während der Arbeit präzise korrigiert werden.
Bei dem Hydraulikbagger speichert die Steuereinheit eine Referenzhublänge, die einer ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A entspricht, nach der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z. Gemäß der Referenzhublänge korrigiert die Steuereinheit die Abweichung der Hublänge, die durch den Positionssensor gemessen wurde, die der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A entspricht. Auf diese Weise kann die Abweichung der Hublänge durch den Vergleich zwischen der Referenzhublänge und der durch den Positionssensor gemessenen Hublänge korrigiert werden. Sowohl die Referenzhublänge als auch die durch den Positionssensor gemessene Hublänge entsprechen derselben ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A. Die Verwendung der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A führt zu einer Unterdrückung des Einflusses eines Fehlers zwischen der Referenzhublänge und der gemessenen Hublänge pro Puls des Pulssignals mit der Phase A.
Bei dem Hydraulikbagger ist eine Drehrichtung der Scheibeneinheit während der Messung der Referenzhublänge dieselbe wie eine Drehrichtung der Scheibeneinheit während der Messung der Hublänge. Dies kann einen Fehler beseitigen, der aus einem Unterschied bei der Drehrichtung der Scheibeneinheit herrührt, wodurch eine präzisere Korrektur durchgeführt werden kann.
Der Hydraulikbagger umfasst ferner: einen ersten Hebel, der mit dem Drehgeber verbunden ist, der an dem Basiskörperabschnitt montiert ist; einen zweiten Hebel, der mit dem beweglichen Abschnitt verbunden ist; und ein Kugelgelenk, das drehbar mit dem ersten Hebel und dem zweiten Hebel verbunden ist. Dies kann eine Fortpflanzung der Last und der Vibrationen von dem beweglichen Abschnitt auf den Drehgeber reduzieren, der an dem Basiskörperabschnitt montiert ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Messung eines Hubs eines Hydraulikzylinders eines Hydraulikbaggers umfasst die folgenden Schritte. Es wird eine Hublänge des Hydraulikzylinders gemessen, der einen beweglichen Abschnitt so lagert, dass der bewegliche Abschnitt relativ zu einem Basiskörperabschnitt drehbar ist, der aus einem von einem Fahrzeughauptkörper und einem Ausleger gebildet ist. Ein Signal wird ausgegeben, das mit einem Drehwinkel des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt zusammenhängt. Die Hublänge des Hydraulikzylinders wird gemessen, indem die Abweichung der gemessenen Hublänge basierend auf dem Signal korrigiert wird. Auf diese Weise kann die Abweichung der gemessenen Hublänge basierend auf dem Signal korrigiert werden, das mit dem Drehwinkel des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt zusammenhängt, und die Hublänge des Hydraulikzylinders kann gemessen werden.
Das Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers umfasst die folgenden Schritte. Bei dem Schritt des Messens der Hublänge des Hydraulikzylinders wird die Hublänge des Hydraulikzylinders durch einen Drehungssensor als ein Drehbetrag gemessen. Bei dem Schritt der Ausgabe des Signals wird ein Pulssignal, das gemäß einem mit der Hublänge des Hydraulikzylinders zusammenhängenden Drehwinkel einer Scheibeneinheit erzeugt wird, die mit einer Mehrzahl von Durchlassabschnitten versehen ist, die es Licht, das von einer Lichtsendeeinheit ausgesendet wird, erlauben, durch sie zu einer Lichtempfangseinheit hindurch zu treten, und die synchron mit der Umdrehung des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt gedreht wird, durch die Lichtempfangseinheit von einem Drehgeber basierend auf dem Licht, das durch die Mehrzahl von Durchlassabschnitten durchgetreten ist, gebildet und ausgegeben. Bei dem Schritt des Messens der Hublänge des Hydraulikzylinders wird die Abweichung der Hublänge, welche durch den Drehungssensor gemessen wird, durch eine Steuereinheit basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird, korrigiert. Das Pulssignal kann präzise erfasst werden, so dass die durch den Positionssensor gemessene Abweichung der Hublänge präzise korrigiert werden kann, und die Hublänge des Hydraulikzylinders gemessen werden kann, indem die Abweichung der Hublänge basierend auf dem von dem Drehgeber ausgegebenen Pulssignal korrigiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers umfasst den folgenden Schritt. Bei dem Schritt des Korrigierens durch die Steuereinheit wird die Abweichung der Hublänge, welche durch den Drehungssensor gemessen wird, basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird, korrigiert, während der Hydraulikzylinder nicht im Betrieb ist. Indem die Abweichung der Hublänge korrigiert wird, während der Hydraulikzylinder nicht im Betrieb ist, kann die Hublänge präzise gemessen werden. Somit kann die Hublänge präzise korrigiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers umfasst den folgenden Schritt. Bei dem Schritt des Korrigierens durch die Steuereinheit wird gemäß einer Referenzhublänge, die einer ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals von einer Referenzposition entspricht, die Abweichung der Hublänge, die durch den Positionssensor gemessen wird und die der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals entspricht, korrigiert. Auf diese Weise kann die Kalibrierung stets an derselben Hubposition durchgeführt werden. Als Ergebnis wird die Präzision bei der Kalibrierung, d. h. die Präzision bei der Messung, verbessert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers umfasst den folgenden Schritt. Eine Bewegungsrichtung einer Zylinderstange des Hydraulikzylinders relativ zu einem Zylinderrohr während der Messung der Referenzhublänge ist dieselbe wie eine Bewegungsrichtung der Zylinderstange des Hydraulikzylinders relativ zu dem Zylinderrohr während der Messung der Hublänge. Dementsprechend wird die Abweichung der Hublänge korrigiert, während die Zylinderstange relativ zu dem Zylinderrohr in derselben Richtung bewegt wird. Daher kann die Abweichung der Hublänge aufgrund des Schlupfes des Positionssensors beseitigt werden. Der Schlupf tritt auf, wenn sich die Bewegungsrichtungen der Zylinderstange relativ zu dem Zylinderrohr unterscheiden.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben, kann erfindungsgemäß die Abweichung der Hublänge präzise korrigiert werden, wodurch die Hublänge des Hydraulikzylinders des Arbeitswerkzeugs des Hydraulikbaggers präzise gemessen werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Aufbau eines Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt schematisch einen Hydraulikkreis des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt schematisch einen Bezug zwischen einem Hydraulikzylinder, einem Positionssensor, einem Drehgeber und einer Messungssteuereinheit des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt schematisch einen Bezug zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Positionssensor bei dem Hydraulikbagger in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt schematisch den Positionssensor des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Aufbau des Drehgebers des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Aufbau des Drehgebers des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Bezug zwischen einer Lichtsendeeinheit, einer Lichtempfangseinheit und einer Scheibeneinheit des Drehgebers des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Seitenansicht, die schematisch zeigt, wie ein Ausleger des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach oben/unten bewegt wird.
10 zeigt schematisch einen Vorgang des Korrigierens der Abweichung einer Hublänge des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Betrieb des Hydraulikbaggers in einem Kalibriermodus in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch den Kalibriermodus in einem Verfahren zum Korrigieren des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch einen Normalmodus in dem Verfahren zum Korrigieren des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie XIV-XIV in 6.
15 zeigt schematisch einen Magnetkraftsensor, der an einem Schaufelzylinder des Hydraulikbaggers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende beschreibt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf Figuren.
Als erstes wird ein Aufbau einer Arbeitsmaschine in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der unten stehenden Beschreibung wird ein Hydraulikbagger als eine beispielhafte Arbeitsmaschine gezeigt, auf die ein Konzept der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
Bezug nehmend auf 1 umfasst der Hydraulikbagger 1 hauptsächlich eine untere Tragevorrichtung 2, eine obere Dreheinheit 3 und ein Arbeitswerkzeug 4. Die untere Tragevorrichtung 2 ist ausgebildet, in der Lage zu sein, sich selbständig durch den Drehantrieb eines Paars linker und rechter Raupenketten 2a fortzubewegen. Die obere Dreheinheit 3 ist um die untere Tragevorrichtung 2 drehbar montiert. Das Arbeitswerkzeug 4 ist schwenkbar an der Vorderseite der oberen Dreheinheit 3 angeordnet, um sich auf und ab zu bewegen. Das Arbeitswerkzeug 4 umfasst einen Ausleger 4a, einen Arm 4b, einen Schaufel 4c, die als eine beispielhafte Zusatzkomponente dient, Hydraulikzylinder (einen Schaufelzylinder 4d, einen Armzylinder 4e und einen Auslegerzylinder 4f) und dergleichen.
Die untere Tragevorrichtung 2 und die obere Dreheinheit 3 bilden hauptsächlich den Arbeitsfahrzeughauptkörper. Die obere Dreheinheit 3 umfasst eine Kabine 5 an der vorderen linken Seite (Fahrzeugvorderseite), und umfasst einen Motorraum 6 und ein Gegengewicht 7 an der Rückseite (Fahrzeugrückseite). Der Motorraum 6 enthält einen Motor darin. In der Kabine 5 ist ein Sitz 8 einer Bedienperson, auf dem eine Bedienperson sitzt, angeordnet. Ferner ist eine Antenne 9 auf der oberen Fläche der oberen Dreheinheit 3 montiert. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die vorderen, hinteren, linken und rechten Seiten des Fahrzeugs ausgehend von der Bedienperson definiert sind, die auf dem Sitz 8 der Bedienperson in der Kabine 5 sitzt.
Ferner ist ein Drehgeber 20 am Ausleger 4a montiert. Ein weiterer Drehgeber 20 ist ebenfalls am Fahrzeughauptkörper montiert, wie unten beschrieben ist. Eine Drehung des Arms 4b relativ zum Ausleger 4a wird auf den Drehgeber 20, der an dem Ausleger 4a montiert ist, über einen Hebel übertragen, der schwenkbar am Arm 4b angeordnet ist. Der Drehgeber 20 gibt ein Pulssignal aus, das einem Drehwinkel davon entspricht. Eine Drehung des Auslegers 4b relativ zum Fahrzeughauptkörper 1a wird auf den Drehgeber 20, der an dem Fahrzeughauptkörper 1a montiert ist, über einen Hebel übertragen, der schwenkbar am Ausleger 4a angeordnet ist. Der Drehgeber 20 gibt ein Pulssignal aus, das einem Drehwinkel davon entspricht.
Bezug nehmend auf 1 und 2 wird ein Hydraulikkreis des Hydraulikbaggers beschrieben.
2 zeigt einen Aufbau, bei dem ein elektrisches Signal von einer Bedienhebelvorrichtung 101 elektrischen Typs einer Bedienungssteuereinheit 30a zugeführt wird, und ein elektrisches Steuersignal wird von der Bedienungssteuereinheit 30a einem Steuerventil 102 für den Hydraulikzylinder (Auslegerzylinder) 4f zugeführt, um den Auslegerzylinder 4f anzutreiben.
Der Auslegerzylinder 4f, der Armzylinder 4e und der Schaufelzylinder 4d, die jeweils dem Ausleger 4a, dem Arm 4h und der Schaufel 4c entsprechen, die in dem Arbeitswerkzeug 4 vorgesehen sind, werden angetrieben, um den Ausleger 4a, den Arm 4h und der Schaufel 4c zu bedienen. Es ist zu beachten, dass in dem tatsächlichen Hydraulikbagger 1 die Hydraulikzylinder jeweils für den Ausleger 4a, den Arm 4b und die Schaufel 4c vorgesehen sind, jedoch für eine vereinfachte Beschreibung nur der Auslegerzylinder 4f gezeigt wird, und die anderen Zylinder nicht in 2 gezeigt werden.
Der Auslegerzylinder 4f wird zum Beispiel unter Verwendung einer Hydraulikpumpe 103 eines Typs mit variabler Kapazität als Antriebsquelle angetrieben. Die Hydraulikpumpe 103 wird durch den Motor 3a angetrieben. Die Hydraulikpumpe 103 weist eine Taumelscheibe 103a auf, die durch einen Servomechanismus 104 angetrieben wird. Der Servomechanismus 104 arbeitet gemäß einem Steuersignal (elektrisches Signal), das von der Bedienungssteuereinheit 30a ausgegeben wird, um die Position der Taumelscheibe 103a der Hydraulikpumpe 103 in eine dem Steuersignal entsprechende Position zu ändern. Ferner arbeitet ein Motorantriebsmechanismus 105 des Motors 3a gemäß einem Steuersignal (elektrisches Signal), das von der Bedienungssteuereinheit 30a ausgegeben wird, um den Motor 3a in einer dem Steuersignal entsprechenden Drehgeschwindigkeit zu drehen.
Die Hydraulikpumpe 103 weist einen Ausstoßauslass, der mit dem Steuerventil 102 über eine Ausstoßölleitung 106 verbunden ist. Das Steuerventil 102 kommuniziert mit den Ölkammern 40B, 40H des Auslegerzylinders 4f über Ölleitungen 107, 108. Das von der Hydraulikpumpe 103 ausgestoßene Hydrauliköl wird dem Steuerventil 102 über die Ausstoßölleitung 106 zugeführt. Das Hydrauliköl, das das Steuerventil 102 durchlaufen hat, wird einer Ölkammer 40B oder einer Ölkammer 40H des Auslegerzylinders 4f über eine Ölleitung 107 oder 108 zugeführt.
Am Auslegerzylinder 4f ist ein Positionssensor 10 montiert. Der Positionssensor 10 ist ein Hubsensor, der einen Hub des Kolbens misst. Der Drehgeber 20 ist in dem Fahrzeughauptkörper 1a an dessen Abschnitt montiert, der den Ausleger 4a schwenkbeweglich lagert. Der Drehgeber 20 erfasst einen Drehwinkel des Auslegers 4a und gibt ein Pulssignal gemäß dem Drehwinkel aus. Sowohl der Positionssensor 10 als auch der Drehgeber 20 sind mit einer Messungssteuereinheit 30 verbunden.
Eine Batterie 109 ist eine Stromquelle für den Betrieb der Messungssteuereinheit 30 und der Bedienungssteuereinheit 30a. Die Messungssteuereinheit 30 ist mit der Batterie 109 elektrisch verbunden. Die Bedienungssteuereinheit 30a ist mit der Batterie 109 über einen Zündschlüsselschalter 110 elektrisch verbunden.
Wenn der Zündschlüsselschalter 110 eingeschaltet wird, wird die Batterie 109 mit einem Startermotor (nicht gezeigt) für den Motor 3a elektrisch verbunden, um den Motor 3a zu starten, und die Batterie 109 wird mit der Bedienungssteuereinheit 30a elektrisch verbunden, um die Bedienungssteuereinheit 30a zu betreiben. Wenn der Zündschlüsselschalter 110 ausgeschaltet wird, wird die elektrische Verbindung zwischen der Bedienungssteuereinheit 30a und der Batterie 109 unterbrochen, um den Motor 3a zu stoppen und den Betrieb der Bedienungssteuereinheit 30a zu stoppen.
Die Messungssteuereinheit 30 empfängt ein Schaltzustandssignal, das einen Schaltzustand (EIN/AUS) des Zündschlüsselschalters 110 anzeigt. Wenn das von der Messungssteuereinheit 30 empfangene Schaltzustandssignal EIN ist, wird die Messungssteuereinheit 30 in einen Betriebszustand gebracht. Wenn das Schaltzustandssignal AUS wird, wird die Messungssteuereinheit 30 in einen Nicht-Betriebszustand gebracht.
Die Bedienhebelvorrichtung 101 umfasst: einen Bedienhebel 101a, der in einer Kabine 5 vorgesehen ist, und eine Erfassungseinheit 101b, die ein Bedienungssignal erfasst, das zum Beispiel die Richtung und den Betrag einer Bedienung des Bedienhebels 101a anzeigt. Das durch die Erfassungseinheit 101b erfasste Bedienungssignal wird an die Bedienungssteuereinheit 30a gesendet. Das Steuerventil 102 ist mit der Bedienungssteuereinheit 30a über eine elektrische Signalleitung verbunden.
Wenn der Bedienhebel 101a bedient wird, wird ein Bedienungssignal des Bedienhebels 101 zur Bedienungssteuereinheit 30a gesendet, die dann ein Steuersignal zum Bedienen des Steuerventils 102 erzeugt. Das Steuersignal wird von der Bedienungssteuereinheit 30a dem Steuerventil 102 über die elektrische Signalleitung zugeführt, wodurch die Position des Steuerventils 102 geändert wird.
Bezug nehmend auf 3 beschreibt das Folgende die Hydraulikzylinder (Schaufelzylinder 4d, Armzylinder 4e und Auslegerzylinder 4f), die Messungssteuereinheit 30 und die Bedienungssteuereinheit 30a.
An jedem vom Armzylinder 4e und Auslegerzylinder 4f ist ein Positionssensor 10 montiert, um einen Hubbetrag des Hydraulikzylinders als einen Drehbetrag zu erfassen. Am Schaufelzylinder 4d sind ein Positionssensor 10 und ein Magnetkraftsensor 20a montiert.
Drehgeber 20 sind jeweils am Ausleger 4a und am Fahrzeughauptkörper 1a, an dessen Abschnitt, der die Drehwelle für den Arm 4h und den Ausleger 4a lagert, montiert. Die Drehgeber 20 geben Pulssignale gemäß den Drehbeträgen (Winkeln) des Arms 4b und des Auslegers 4a aus. Jeder der Pulssignale ist eine Rechteckswelle.
Die Positionssensoren 10, die Drehgeber 20 und der Magnetkraftsensor 20a sind mit der Messungssteuereinheit 30 elektrisch verbunden. Basierend auf den Erfassungssignalen der Positionssensoren 10, der Drehgeber 20 und des Magnetkraftsensors 20a misst die Messungssteuereinheit 30 jeweilige Hublängen des Schaufelzylinders 4d, des Armzylinders 4e und des Auslegerzylinders 4f. Ebenfalls basierend auf den gemessenen Hüben der Zylinder berechnet die Messungssteuereinheit 30 die Position und Haltung der Schaufel 4c.
Bezug nehmend auf 4 und 5 werden die Positionssensoren 10 beschrieben. Für eine vereinfachte Beschreibung wird der Positionssensor 10, der auf dem Auslegerzylinder 4f montiert ist, beschrieben, jedoch ist ein ähnlicher Positionssensor 10 auch auf dem Armzylinder 4e montiert.
Der Auslegerzylinder 4f umfasst ein Zylinderrohr 4X und eine relativ zu dem Zylinderrohr 4X bewegliche Zylinderstange 4Y innerhalb des Zylinderrohrs 4X. Im Zylinderrohr 4X ist ein Kolben 4V verschiebbar vorgesehen. Die Zylinderstange 4Y ist am Kolben 4V montiert. Die Zylinderstange 4Y ist an einem Zylinderkopf 4W verschiebbar vorgesehen. Eine Kammer, die durch den Zylinderkopf 4W, den Kolben 4V und die Zylinderinnenwand definiert ist, bildet eine zylinderkopfseitige Ölkammer 40H. Eine Ölkammer, die der zylinderkopfseitigen Ölkammer 40H gegenüberliegt, wobei ein Kolben 4V dazwischen angeordnet ist, bildet eine zylinderbodenseitige Ölkammer 40B. Es ist zu beachten, dass der Zylinderkopf 4W mit einem Dichtungselement versehen ist, um einen Raum zwischen dem Zylinderkopf 4W und der Zylinderstange 4Y abzudichten und das Eindringen von Staub oder dergleichen in die zylinderkopfseitige Ölkammer 40H zu verhindern.
Wenn das Hydrauliköl der zylinderkopfseitigen Ölkammer 40H zugeführt wird und das Hydrauliköl aus der zylinderbodenseitigen Ölkammer 40B ausgestoßen wird, wird die Zylinderstange 4Y eingefahren. Wenn andererseits das Hydrauliköl aus der zylinderkopfseitigen Ölkammer 40H ausgestoßen wird und das Hydrauliköl der zylinderbodenseitigen Ölkammer 40B zugeführt wird, wird die Zylinderstange 4Y ausgefahren. Mit anderen Worten wird die Zylinderstange 4Y in der Figur in der Richtung nach links/nach rechts linear bewegt.
Ein Behälter 14 ist außerhalb der zylinderkopfseitigen Ölkammer 204H ganz in der Nähe des Zylinderkopfs 4W vorgesehen, um den Positionssensor 10 abzudecken und den Positionssensor 10 darin zu enthalten. Der Behälter 14 ist mittels eines Bolzens oder dergleichen am Zylinderkopf 4W befestigt und am Zylinderkopf 4W fixiert.
Der Positionssensor 10 weist eine Drehwalze 11, eine Drehmittelwelle 12 und eine Drehungssensoreinheit 13 auf. Die Drehwalze 11 weist eine Oberfläche auf, die mit der Oberfläche der Zylinderstange 4Y in Kontakt ist, und ist so vorgesehen, dass sie gemäß der linearen Bewegung der Zylinderstange 4Y drehbar ist. Mit anderen Worten wandelt die Drehwalze 11 die lineare Bewegung der Zylinderstange 4Y in eine Drehbewegung um. Die Drehmittelwelle 12 ist orthogonal zu der Richtung der linearen Bewegung der Zylinderstange 4Y angeordnet.
Die Drehungssensoreinheit 13 ist so ausgebildet, dass sie in der Lage ist, einen Drehbetrag der Drehwalze 11 (Drehwinkel) zu erfassen. Ein Signal, das den Drehbetrag (Drehwinkel) der Drehwalze 11, wie er durch die Drehungssensoreinheit 13 erfasst wurde, anzeigt, wird über die elektrische Signalleitung an die Messungssteuereinheit 30 gesendet. Die Messungssteuereinheit 30 wandelt es in eine Position (Hubposition) der Zylinderstange 4Y des Auslegerzylinders 4f um.
Die Drehungssensoreinheit 13 weist einen Magneten 13a und einen Hall IC 13h auf. Der Magnet 13a, der ein Medium für die Erfassung ist, ist auf der Drehwalze 11 so montiert, dass der Magnet 13a mit der Drehwalze 11 mitgedreht wird. Der Magnet 13a wird gemäß der Drehung der Drehwalze 11 um die Drehmittelwelle 12 gedreht. Der Magnet 13a ist so ausgebildet, dass der N-Pol und der S-Pol abwechselnd gemäß dem Drehwinkel der Drehwalze 11 gewechselt werden. Der Magnet 13a ist so ausgebildet, dass eine magnetische Kraft (Flussdichte), die durch den Hall IC 13b erfasst wird, periodisch verändert wird, unter der Annahme, dass eine Drehung der Drehwalze 11 eine Periode ist.
Der Hall IC 13b ist ein Magnetkraftsensor, der als ein elektrisches Signal die magnetische Kraft (Flussdichte) erfasst, die durch den Magneten 13a erzeugt wird. Der Hall IC 13b ist um eine vorbestimmte Entfernung in der axialen Richtung der Drehmittelwelle 12 vom Magneten 13a entfernt vorgesehen.
Das vom Hall IC 13b erfasste elektrische Signal wird an die Messungssteuereinheit 30 gesendet, und wird durch die Messungssteuereinheit 30 in einen Drehbetrag der Drehwalze 11 umgewandelt, d. h. in einen Verschiebungsbetrag (Hublänge) der Zylinderstange 4Y des Auslegerzylinders 4f. Genau gesagt wird ein Betrag linearer Verschiebung der Zylinderstange 4Y für eine Drehung der Drehwalze 11 als 2πd berechnet, wobei ein Drehradius d der Drehwalze 11 verwendet wird.
Hauptsächlich Bezug nehmend auf 5 beschreibt das Folgende eine Beziehung zwischen einem Drehwinkel der Drehwalze 11 und einem elektrischen Signal (Spannung), das durch den Hall IC 13b erfasst wird. Wenn die Drehwalze 11 gedreht wird und entsprechend der Magnet 13a gedreht wird, wird eine magnetische Kraft (Flussdichte), die den Hall IC 13h durchläuft, periodisch gemäß dem Drehwinkel verändert, wodurch periodisch das elektrische Signal (Spannung), das vom Sensor ausgegeben wird, verändert wird. Basierend auf einer Größe der Spannung, die so vom Hall IC 13b ausgegeben wird, kann der Drehwinkel der Drehwalze 11 gemessen werden.
Ferner kann die Drehgeschwindigkeit der Drehwalze 11 gemessen werden, indem die Zahl der Wiederholungen einer Periode für das elektrische Signal (Spannung) gemessen wird, das vom Hall IC 13b ausgegeben wird. Basierend auf dem Drehwinkel der Drehwalze 11 und der Drehgeschwindigkeit der Drehwalze 11 wird der Verschiebungsbetrag (Hublänge) der Zylinderstange 4Y des Auslegerzylinders 4f gemessen.
Bezug nehmend auf 6 bis 8 wird der Drehgeber 20 beschrieben. Für eine vereinfachte Beschreibung beschreibt das Folgende den Drehgeber 20, der auf dem Fahrzeughauptkörper 1a montiert ist, welcher als ein Basiskörperabschnitt dient und mit dem Ausleger 4a, der als beweglicher Abschnitt dient, verbunden ist; jedoch ist ein Drehgeber 20 auch an einem Ausleger 4a montiert, der als ein Basiskörperabschnitt dient, welcher mit dem Arm 4h verbunden ist, der, wie in 1 gezeigt, als ein beweglicher Abschnitt dient. Der bewegliche Abschnitt ist so gelagert, dass er relativ zum Basiskörperabschnitt beweglich ist. Ferner lagert der Hydraulikzylinder den beweglichen Abschnitt so, dass der bewegliche Abschnitt relativ zu dem Basiskörperabschnitt drehbar ist.
Der Drehgeber 20 ist am Fahrzeughauptkörper 1a montiert, der als der Basiskörperabschnitt dient. Der Drehgeber 20 ist mit dem Ausleger 4a, der als der bewegliche Abschnitt dient, über einen ersten Hebel 51, erste und zweite Kugelgelenke 52a, 52b und einen zweiten Hebel 53 verbunden. Der Drehgeber 20 ist nicht mit dem Auslegerzylinder 4f verbunden, und es ist daher unwahrscheinlich, dass er durch einen Anstieg der Öltemperatur des Hydrauliköls während der Arbeit beeinflusst wird. Es ist zu beachten, dass der erste Hebel 51, die ersten und zweiten Kugelgelenke 52a, 52b und der zweite Hebel 53 später beschrieben werden.
Hauptsächlich Bezug nehmend auf 7 und 8, umfasst der Drehgeber 20 ein Gehäuse 21, eine Drehwelle 22, Lager 23, 24, eine Scheibeneinheit 25, eine Lichtsendeeinheit 26 und eine Lichtempfangseinheit 27. Das Gehäuse 1 enthält Lager 23, 24, die die Drehwelle 22 drehbar lagern; die Scheibeneinheit 25; die Lichtsendeeinheit 26 und die Lichtempfangseinheit 27. Von der Drehwelle 22 ist ein Ende durch Lager 23, 24 gelagert und das andere Ende mit dem Hebel 51 verbunden. Im Gehäuse 21 ist die Scheibeneinheit 25 mit der Drehwelle 22 derart verbunden, dass die Scheibeneinheit 25 zusammen mit der Drehwelle 22 gedreht wird, und die Lichtsendeeinheit 26 und die Lichtempfangseinheit 27 sind so angeordnet, dass die Scheibeneinheit 25 dazwischen angeordnet ist.
Die Lichtsendeeinheit 26 weist ein Lichtsendeelement auf, das Licht an die Lichtempfangseinheit 27 aussendet. Die Lichtempfangseinheit 27 weist vier Lichtempfangselemente 27a auf, die in der Lage sind, das von der Lichtsendeeinheit 26 ausgesendete Licht zu empfangen. Vier Lichtempfangselemente 27a weisen dieselbe Breite W auf und sind eins nach dem anderen in einer Reihe in der Form eines Bogens angeordnet. Jedes der Lichtempfangselemente 27a wandelt eine Menge an empfangenem Licht in ein elektrisches Signal um. Die Scheibeneinheit 25 ist mit einer Mehrzahl erster Durchlassabschnitte 25a versehen, durch die von der Lichtsendeeinheit 26 ausgesendetes Licht zu der Lichtempfangseinheit 27 hindurch tritt. Jeder der ersten Durchlassabschnitte 25a ist ein im Wesentlichen rechteckiger Schlitz, der eine Umfangsbreite von 2 W ausweist und sich radial erstreckt. Die ersten Durchlassabschnitte 25a sind in einem Intervall von 2 W in der Nähe des Außenumfangs der Scheibeneinheit 25 in der Form eines zu dem Außenumfang parallelen Kreises angeordnet. Der so durch die ersten Durchlassabschnitte 25a ausgebildete Kreis weist einen Innenumfang auf, in dem ein einziger Durchlassabschnitt 25b angeordnet ist. Der Durchlassabschnitt 25b ist ein im Wesentlichen rechteckiger Schlitz, der sich radial erstreckt.
Die Scheibeneinheit 25 wird durch die ersten und zweiten Hebel 51, 53 synchron mit der Umdrehung des Auslegers 4a relativ zu dem Fahrzeughauptkörper 1a gedreht. Vier Lichtempfangselemente 27a geben elektrische Signale aus, die Mengen von Licht entsprechen, das aufgrund der Drehung der Scheibeneinheit 25 durch die ersten und zweiten Durchlassabschnitte 25a, 25b hindurch getreten ist. Die Lichtempfangseinheit 27 empfängt elektrische Signale von dem ersten und dem dritten Lichtempfangselement 27a, die voneinander getrennt sind, und die in einer Reihe angeordnet sind, und empfängt elektrische Signale von dem zweiten und dem vierten Lichtempfangselement 27a, wandelt sie in Pulssignale um, die der Anzahl erster Durchlassabschnitte 25a entsprechen, durch die Licht hindurch getreten ist, und sendet diese zur Messungssteuereinheit 30. Zur Erzeugung eines Pulssignals werden elektrische Signale von zwei Lichtempfangselementen 27a verwendet, um die Robustheit des Sensors bezüglich des Außenlichts oder dergleichen zu verbessern.
Wenn das Lichtempfangselement 27a ein elektrisches Signal ausgibt, das dem Licht entspricht, das durch den Durchlassabschnitt 25b hindurch getreten ist, gibt die Lichtempfangseinheit 27 ferner ein entsprechendes Pulssignal aus. Mit anderen Worten gibt die Lichtempfangseinheit 27 drei Pulssignale aus, die gemäß einem Drehwinkel der Scheibeneinheit 25 erzeugt wurden. Der Drehwinkel der Scheibeneinheit 25 ist derselbe wie der des Auslegers 4a, so dass die Pulssignale gemäß dem Drehwinkel des Auslegerzylinders 4f ausgegeben werden.
Genau gesagt ist der Drehgeber 20 vom inkrementalen Typ und ausgebildet, in der Lage zu sein, ein Pulssignal mit einer Phase A, ein Pulssignal mit einer Phase B aus, die sich vom Pulssignal mit der Phase A um 90° in der Phase unterscheidet, und ein Pulssignal (Referenzpulssignal) mit einer Phase Z, das für jede einzelne Drehung der Scheibeneinheit 25 erzeugt wird, auszugeben. Die Messungssteuereinheit 30 zählt die Zahl der Pulse des Pulssignals mit der Phase A. Die Anzahl der Zählungen ist proportional zu einem Betrag der Drehung des Auslegerzylinders 4f. Die Messungssteuereinheit 30 bestimmt eine Drehrichtung des Auslegers 4a basierend auf einer Phasendifferenz zwischen der Phase A und der Phase B. Das Pulssignal mit der Phase Z wird dazu verwendet, eine Referenzposition für die Drehung des Auslegers 4a zu messen. Die Referenzposition wird im Wesentlichen in der Mitte eines Drehbarkeitswinkelbereichs des Auslegers 4a festgelegt. Die somit festgelegte Referenzposition wird in der Messungssteuereinheit 30 gespeichert. Das Pulssignal mit der Phase Z wird ausgegeben, wenn das ausgesendete Licht, das durch den Durchlassabschnitt 25a hindurch tritt und das der Phase Z entspricht, durch die Scheibeneinheit 25 blockiert wird. Mit anderen Worten wird das Pulssignal mit der Phase Z beim Abfall des Pulssignals erfasst.
Der Drehgeber 20 gibt das Pulssignal mit der Phase Z bei einem Winkel aus, der im Wesentlichen in der Mitte des Drehbarkeitswinkelbereichs des Auslegers 4a liegt. Mit anderen Worten gibt der Drehgeber 20 das Pulssignal mit der Phase Z im Wesentlichen in der Mitte des Hubbereichs des Auslegerzylinders 4f aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Referenzposition 20 wie oben beschrieben festgelegt, jedoch kann die Referenzposition an jeder anderen Position mit Ausnahme eines Hubendes des Hydraulikzylinders festgelegt werden. Genauer kann der Drehgeber 20 das Pulssignal mit der Phase Z an der Referenzposition ausgeben, die einem Drehbarkeitswinkel des Auslegers 4a entspricht, wobei die Referenzposition innerhalb eines Bereichs von einer Seite eines Endes der Zylinderstange 4Y relativ zu der ausfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange 4Y bis zu einer Seite des anderen Endes der Zylinderstange 4Y relativ zu der einfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange 4Y liegt, wobei das eine Ende außerhalb des Zylinderrohrs 4X liegt, und das andere Ende innerhalb des Zylinderrohrs 4X liegt.
Als Nächstes wird ein durch die Messungssteuereinheit durchgeführter Prozess beschrieben.
Bezug nehmend auf 9 und 10 verdeutlicht das Folgende einen Fall, bei dem der Ausleger 4a nach oben/nach unten bewegt wird. Wenn der Auslegerzylinder 4f ausgefahren/eingefahren wird, wird der Ausleger 4a nach oben/nach unten bewegt. Wenn der Ausleger 4a zur höchsten Position nach oben bewegt wird, erreicht der Auslegerzylinder 4f das ausfahrseitige Hubende. Wenn der Ausleger 4a zur niedrigsten Position nach unten bewegt wird, erreicht der Auslegerzylinder 4f das einfahrseitige Hubende. Bei dieser Gelegenheit wird die Hublänge des Auslegerzylinders 4f als der Drehbetrag der Drehwalze 11 durch den Positionssensor 10 gemessen.
Zwischen der Drehwalze 11 des Positionssensors 10 (siehe 4) und der Zylinderstange 4Y findet unausweichlich ein leichter Schlupf (Verrutschen) statt, was in einem Fehler (akkumulierter Fehler aufgrund des Schlupfes) zwischen der tatsächlichen Position der Zylinderstange 4Y und ihrer gemessenen Position, die aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors 10 gewonnen wurde, resultiert. Um den Hubmesswert zu kalibrieren, der aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors 10 gewonnen wurde, wird dementsprechend ein Drehgeber 20 als ein Zurücksetzungssensor vorgesehen. Die Drehwalze 11 und der Drehgeber 20 sind mit der Messungssteuereinheit 30 verbunden. Die Messungssteuereinheit 30 kalibriert die Hublänge, die durch den Positionssensor 10 gemessen wurde, basierend auf den Pulssignalen, die von dem Drehgeber 20 ausgegeben wurden.
Hauptsächlich Bezug nehmend auf 10 beschreibt das Folgende die Messung der Hublänge einschließlich ihrer Kalibrierung.
Wenn der Auslegerzylinder 4f ausgefahren wird, wird der Ausleger 4a nach oben bewegt. Die Hublänge des Auslegerzylinders 4f wird bei dieser Gelegenheit durch den Positionssensor 10 gemessen. In der Zwischenzeit wird als Reaktion darauf, dass der Ausleger 4a nach oben bewegt wird, der Ausleger 4a relativ zum dem Fahrzeughauptkörper 1a gedreht, um die Scheibeneinheit 25 im Drehgeber 20 zu drehen. Bei dieser Gelegenheit tritt von der Lichtsendeeinheit 26 ausgesendetes Licht durch die Durchlassabschnitte 25a, 25b der Scheibeneinheit 25 hindurch und wird von der Lichtempfangseinheit 27 empfangen, wodurch die Lichtempfangseinheit 27 Pulssignale ausgibt, die dem Drehwinkel der Scheibeneinheit 25 entsprechen. Von der Lichtempfangseinheit 27 werden die Pulssignale ausgegeben, die eine Phase A, eine Phase B bzw eine Phase Z aufweisen. Das Pulssignal mit der Phase Z hängt mit einem Referenzwinkel zusammen, der ein vorbestimmter Drehwinkel des Auslegers 4a ist, und wird ausgegeben, wenn der Ausleger 4a in die Position des Referenzwinkels kommt.
Die Messungssteuereinheit 30 speichert als eine gespeicherte Referenzposition P die Hublänge des Auslegerzylinders 4f, die erreicht wird, wenn der Ausleger 4a sich in einer solchen Haltung befindet, dass der Drehgeber 20 das Pulssignal mit der Phase Z ausgibt. Die gespeicherte Referenzposition P wird während einer unten beschriebenen Erstkalibrierung kalibriert, und wird dann als die kalibrierte Referenzposition P gespeichert.
Beim Betrieb des Auslegerzylinders 4f wird nach der Erfassung des Pulssignals mit der Phase Z eine verkürzte Hublänge L1 des Auslegerzylinders 4f, die einer vorbestimmten ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A entspricht, erfasst. Die Länge L1 wird durch den Positionssensor 10 erfasst.
Die Messungssteuereinheit 30 hat eine Referenzhublänge 12 in sich gespeichert. Die Referenzhublänge 12 entspricht einer vorbestimmten ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A, und wird darin berechnet und als Ergebnis der unten beschriebenen Erstkalibrierung gespeichert. Die Messungssteuereinheit 30 berechnet eine Differenz 13 zwischen der gemessenen Hublänge L1 und der Referenzhublänge 12.
Gemäß der Differenz 13 kalibriert die Messungssteuereinheit 30 den Messwert des Positionssensors 10, wenn das Pulssignal mit der Phase Z erfasst wird, und der Auslegerzylinder 4f kommt nach der Operation in den Zustand, nicht im Betrieb zu sein.
Mit anderen Worten wird die Hublänge des Auslegerzylinders 4f gemessen, bis eine Drehung um einen bestimmten Winkel von dem Referenzdrehwinkel erfasst wird, nachdem erfasst wurde, dass der Ausleger 4a, der als das Arbeitswerkzeug dient, den Referenzdrehwinkel erreicht. Die so gemessene Hublänge wird mit der im Vorhinein gespeicherten Referenzhublänge verglichen, die die unten beschriebene Erstkalibrierung durchlaufen hat und im selben Vorgang gemessen wurde, wodurch eine Abweichung dazwischen berechnet wird. Wenn der Ausleger 4a in den Zustand kommt, nicht im Betrieb zu sein, wird die Abweichung im Messwert widergespiegelt.
Das Folgende beschreibt die Erstkalibrierung für die Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers. Bei der Erstkalibrierung werden Daten gewonnen, die als eine Referenz für die Kalibrierung zur Messung des Hubs verwendet werden. Die Erstkalibrierung wird vor dem Arbeiten mit dem Hydraulikbagger 1 durchgeführt.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 11 und 12 die Kalibrierung der Referenzposition (Grundposition) beschrieben. Wie oben beschrieben, wird die Referenzposition P für den Hub des Auslegerzylinders 4f im Vorhinein gespeichert, die einer solchen Haltung des Auslegerzylinders 4a entspricht, dass das Pulssignal mit der Phase Z ausgegeben wird. Für eine präzisere Entsprechung zwischen dieser gespeicherten Referenzposition und der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z wird die Kalibrierung vor der Arbeit durchgeführt.
Bezug nehmend auf 11(a) wird ein Kalibriermodus bei einer solchen Haltung (Arbeitswerkzeugsanfangshaltung) eingeschaltet, dass der Arm 4b des Hydraulikbaggers 1 ausgefahren ist und sich der Ausleger 4a an der höchsten Position befindet (S10). In dieser Haltung ist die Zylinderstange 4Y des Auslegerzylinders 4f an dem ausfahrseitigen Hubende angeordnet. Die Zylinderstange des Armzylinders 4e ist an dem einfahrseitigen Hubende angeordnet.
Bezug nehmend auf 11(b) wird als Nächstes das Arbeitswerkzeug betätigt (S11), um den Arm 4b zu beugen. Während dies durchgeführt wird, wird der Armzylinder 4e, der in 3 gezeigt ist, mit einer konstanten Geschwindigkeit gebeugt, die geringer ist als eine Geschwindigkeit für einen normalen Betrieb. Beim Beugen des Arms 4b (d. h. beim Ausfahren des Armzylinders 4e) wird das Pulssignal mit der Phase Z bei einem Drehwinkel ausgegeben, der sich im Wesentlichen in der Mitte des beweglichen Bereichs des Arms 4b befindet. Gemäß der Ausgabe des Drehgebers 20 berechnet die Messungssteuereinheit 30 einen Hub des Armzylinders 4e vom ausfahrseitigen Hubende bis zu der Position, an der das Pulssignal mit der Phase Z ausgegeben wird, und speichert einen entsprechenden Hub davon von dem einfahrseitigen Hubende als eine Kalibrierungsreferenzposition P. Mit anderen Worten wird die Kalibrierungsreferenzposition P des Hubs gemäß der Zahl von Pulsen des Pulssignals festgelegt, die dem Drehwinkel des Arms 4b entspricht (S12).
Das Folgende beschreibt die Gewinnung der Referenzhublänge 12. Nach der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z fährt der Armzylinder 4c seinen Betrieb fort, um weiter in die Ausfahrrichtung auszufahren. Wann immer 10 Pulse des Pulssignals mit der Phase A gezählt werden, wird ein elektrisches Signal des Positionssensors 10 in der Messungssteuereinheit 30 gespeichert. Auf ähnliche Weise werden insgesamt 15 elektrische Signale gespeichert.
Basierend auf den 15 elektrischen Signalen werden Hublängen berechnet, und ein Durchschnittswert davon wird berechnet. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert der Hublängen des Armzylinders 4e im Kalibriermodus erfasst (S13). Wie oben beschrieben, bewirkt die Messungssteuereinheit 30, dass der Positionssensor 10 die Hublänge misst, die den 10 Pulsen des Pulssignals mit der Phase A entspricht, und speichert sie als die Referenzhublänge 12.
Bezug nehmend auf 11(c) wird des Weiteren das Arbeitswerkzeug betätigt (S11), um den Ausleger 4a nach unten zu bewegen. Während dies durchgeführt wird, wird der Auslegerzylinder 4f, der in 10 gezeigt ist, mit einer konstanten Geschwindigkeit eingefahren, die geringer ist als eine Geschwindigkeit für einen normalen Betrieb. Während der Ausleger 4a nach unten bewegt wird (d. h. wenn der Auslegerzylinder 4f eingefahren wird), wird das Pulssignal mit der Phase Z bei einem Winkel ausgegeben, der im Wesentlichen in der Mitte des beweglichen Bereichs des Auslegers 4a liegt. Die Messungssteuereinheit 30 bewirkt, dass der Positionssensor 10 die Hublänge des Auslegerzylinders 4f vom einfahrseitigen Hubende bis zu der Position, an der das Pulssignal mit der Phase Z ausgegeben wird, misst, und speichert den Hub als Kalibrierungsreferenzposition 12. Auf diese Weise wird eine Kalibrierungsreferenzposition, die ein Anfangswert für die Kalibrierung ist, gewonnen (S12). Wann immer 10 Pulse des Pulssignals mit der Phase A nach der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z gezählt werden, wird ein elektrisches Signal des Positionssensors 10 in der Messungssteuereinheit 30 gespeichert. Auf ähnliche Weise werden insgesamt 15 elektrische Signale gespeichert. Basierend auf den 15 elektrischen Signalen werden Hublängen berechnet, und ein Durchschnittswert davon wird berechnet. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert der Hublängen des Auslegerzylinders 4f im Kalibriermodus erfasst (S13). Wie oben beschrieben, bewirkt die Messungssteuereinheit 30, dass der Positionssensor 10 die Hublänge misst, die den 10 Pulsen des Pulssignals mit der Phase A, die vom Drehgeber 20 gesendet wurden, entspricht, und speichert sie als die Referenzhublänge 12. Danach wird der Kalibriermodus ausgeschaltet (S14).
Die Kalibrierung der Referenzposition für die Messung des Hubs des Auslegerzylinders 4f wird aus folgendem Grund in der Richtung des Einfahrens des Zylinders durchgeführt. Dieser ist, dass das einfahrseitige Hubende des Auslegerzylinders 4f normalerweise nicht verwendet werden, da das Arbeitswerkzeug unterhalb der Bodenhöhe angeordnet ist, wenn der Auslegerzylinder 4f zum einfahrseitigen Hubende eingefahren ist.
Bezug nehmend auf 13 beschreibt das Folgende vollständig die Messung, insbesondere die Kalibrierung, des Hubs während eines normalen Betriebs. Zunächst wird ein Normalmodus eingeschaltet (S20). Dann wird das Arbeitswerkzeug betätigt (S21). Wenn der Drehwinkel des Armzylinders 4e den Referenzwinkel während des Betriebs erreicht, gibt der Drehgeber 20 das Pulssignal mit der Phase Z aus (S22). Wenn der Arm 4b weiter gedreht wird, so dass er den Referenzwinkel überschreitet (der Armzylinder 4e wird weiter ausgefahren), wird, wann immer 10 Pulse des Pulssignals mit der Phase A nach der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z vom Drehgeber 20 gezählt werden, ein elektrisches Signal des Positionssensors 10 in der Messungssteuereinheit 30 gespeichert. Auf ähnliche Weise werden insgesamt 15 elektrische Signale gespeichert. Basierend auf den 15 elektrischen Signalen werden Hublängen berechnet, und ein Durchschnittswert davon wird berechnet. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert der Hublängen des Armzylinders 4e für jeweils 10 Pulse des Pulssignals erfasst (S23).
Des Weiteren wird das Arbeitswerkzeug betätigt (S11), um den Ausleger 4a nach unten zu bewegen. Während dies durchgeführt wird, wird der Auslegerzylinder 4f, der in 10 gezeigt ist, mit einer Geschwindigkeit eingefahren, die höher ist als eine Geschwindigkeit für einen normalen Betrieb. Wenn der Drehwinkel des Auslegerzylinders 4a den Referenzwinkel erreicht, gibt der Drehgeber 20 das Pulssignal mit der Phase Z aus (S22). Die Hublänge nach Überschreiten des Referenzwinkels wird durch den Positionssensor 10 gemessen. Wann immer 10 Pulse des Pulssignals mit der Phase A nach der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z vom Drehgeber 20 gezählt werden, wird ein elektrisches Signal des Positionssensors 10 in der Messungssteuereinheit 30 gespeichert. Auf ähnliche Weise werden insgesamt 15 elektrische Signale gespeichert. Basierend auf den 15 elektrischen Signalen werden Hublängen berechnet, und ein Durchschnittswert davon wird berechnet. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert der Hublängen des Auslegerzylinders 4f im Normalmodus für jeweils 10 Pulse des Pulssignals erfasst (S23).
Dann wird ein Vergleich zwischen dem Durchschnittswert der Hublängen des Armzylinders 4e im Kalibriermodus (Referenzhublänge 12) und dem Durchschnittswert der Hublängen des Armzylinders 4e im Normalmodus durchgeführt (S24). Basierend auf dem Durchschnittswert der Hublängen des Armzylinders 4e im Kalibriermodus wird Durchschnittswert der Hublängen des Armzylinders 4e im Normalmodus korrigiert, wodurch die Abweichung der Hublänge im Normalmodus korrigiert wird (S25). Diese Abweichung der Hublänge wird in einem Zustand korrigiert, in dem die Hydraulikzylinder (Armzylinder 4e und Auslegerzylinder 4f) nicht im Betrieb sind. Der Zustand, in dem die Hydraulikzylinder nicht im Betrieb sind, soll einen Zustand bezeichnen, in dem das Arbeitswerkzeug nicht bewegt wird.
Es ist zu beachten, dass in der oben beschriebenen Ausführungsform die Abweichung der Hublänge dadurch korrigiert wird, dass die Zylinderstange 4Y relativ zu dem Zylinderrohr 4X in derselben Richtung bewegt wird, wie die Richtung, in der die Zylinderstange 4Y relativ zu dem Zylinderrohr 4X während der Festlegung des Anfangswertes bewegt wird. Mit anderen Worten wird die Abweichung der Hublänge korrigiert, während die Bewegungsrichtung des Armzylinders 4e und des Auslegerzylinders 4f im Kalibriermodus dieselbe ist, wie die Bewegungsrichtung des Armzylinders 4e und des Auslegerzylinders 4f im Normalmodus.
Bezug nehmend auf 6 und 14 beschreibt das Folgende den ersten Hebel 51, die ersten und zweiten Kugelgelenke 52a, 52b und den zweiten Hebel 53. Der erste Hebel 51 ist ausgebildet, die Drehung des Auslegers 4a zum Drehgeber 20 zu übertragen. Der erste Hebel 51 erstreckt sich in einer zur Drehwelle 22 orthogonalen Richtung (siehe 7). Der erste Hebel 51 weist ein Ende auf, das mit der Drehwelle 22 des Drehgebers 20 verbunden ist, der an dem Fahrzeughauptkörper 1a montiert ist. Das andere Ende des ersten Hebels 51 ist über ein erstes Kugelgelenk 52a drehbar mit einem Ende des zweiten Hebels 53 verbunden. Das erste Kugelgelenk 52a ist an dem ersten Hebel 51 mittels eines Bolzens 54 fixiert.
Der zweite Hebel 53 weist ein Ende auf, das mit dem ersten Hebel 51 über das erste Kugelgelenk 52a verbunden ist, und sein anderes Ende ist mit dem Ausleger 4a über ein zweites Kugelgelenk 52b verbunden. Der zweite Hebel 53 erstreckt sich entlang des Auslegers 4a. Das zweite Kugelgelenk 52b ist drehbar an dem zweiten Hebel 53 montiert und ist am Ausleger 4a montiert. Das zweite Kugelgelenk 52b ist an dem Ausleger 4a mittels eines Bolzens 55 fixiert.
Mit der oben beschriebenen Struktur wird die Drehwelle 22 des Drehgebers 20 um denselben Betrag gedreht, wie der Betrag der Drehung des Auslegers 4a relativ zum Fahrzeughauptkörper 1a. Wenn der Drehgeber 20 und der Ausleger 4a miteinander nicht über einen einzigen Hebel, sondern über zwei miteinander über ein Kugelgelenk verbundene Hebel wie oben beschrieben verbunden sind, kann ferner die Fortpflanzung von Last und Vibrationen vom Ausleger 4a auf den Drehgeber 20 reduziert werden. Die reduzierte Last und die reduzierten Vibrationen führen zu einer Verhinderung des Bruchs des Drehgebers 20, woraus eine verbesserte Präzision bei der Messung resultiert.
Bezug nehmend auf 3 und 15 beschreibt das Folgende den Magnetkraftsensor 20a, der in dem Schaufelzylinder 4d vorgesehen ist.
Zwischen der Drehwalze 11 des Positionssensors 10 und der Zylinderstange 4Y findet, wie oben beschrieben, unausweichlich ein leichter Schlupf (Verrutschen) statt, was in einem Fehler (akkumulierter Fehler aufgrund des Schlupfes) zwischen der tatsächlichen Position der Zylinderstange 4Y und ihrer gemessenen Position, die aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors 10 gewonnen wurde, resultiert. Die bei der Erfassung einer Hublänge des Schaufelzylinders 4d benötigte Präzision ist nicht so hoch wie die jeweilige Präzision für den Auslegerzylinder 4f und den Armzylinder 4e. Dementsprechend ist ein Magnetkraftsensor 20a als Zurücksetzungssensor am Schaufelzylinder 4d montiert, um die aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors 10 erhaltene Hubposition auf die Referenzposition (Grundposition) zurückzusetzen.
Der Magnetkraftsensor 20a ist an einem Außenabschnitt des Zylinderrohrs 4X montiert. Der Magnetkraftsensor 20a weist zwei Magnetkraftsensoren 61, 62 auf, die so angeordnet sind, dass sie voneinander um einen vorbestimmten Abstand in der Richtung der linearen Bewegung des Kolbens 4V getrennt sind. Die Magnetkraftsensoren 61, 62 sind an der bekannten Referenzposition (Grundposition) vorgesehen. Der Kolben 4V ist mit einem Magneten 63 versehen, um magnetische Kraftlinien zu erzeugen. Jeder der Magnetkraftsensoren 61, 62 erlaubt den Durchtritt von magnetischen Kraftlinien, die durch den Magneten 63 erzeugt werden, erfasst die magnetische Kraft (Flussdichte) und gibt ein elektrisches Signal aus (Spannung), das der magnetischen Kraft (Flussdichte) entspricht. Die durch die Magnetkraftsensoren 61, 62 erfassten Signale werden an die Messungssteuereinheit 30 gesendet. Basierend auf den Ergebnissen der Erfassung der Magnetkraftsensoren 61, 62 führt die Messungssteuereinheit 30 dann einen Prozess des Zurücksetzens der aus dem Ergebnis der Erfassung des Positionssensors 10 erhaltenen Hubposition auf die Referenzposition (Grundposition) aus.
Die Bedienungssteuereinheit 30a kann über ein Kommunikationsendgerät 41 und eine Antenne 9 Informationen an einen Kommunikationssatelliten 43 senden/davon empfangen. Ortsinformationen, die die horizontale und vertikale Position der Kante der Klinge des Arbeitswerkzeugs 4 betreffen und basierend auf den Informationen erfasst wurden, die vom Kommunikationssatelliten 43 über das Kommunikationsendgerät 41 und die Antenne 9 empfangen wurden, werden an die Bedienungssteuereinheit 30a und die Messungssteuereinheit 30 gesendet, wodurch die Kante der Klinge des Arbeitswerkzeugs 4 basierend auf den Ortsinformationen automatisch gesteuert werden kann.
Das Folgende beschreibt Funktion und Wirkung der vorliegenden Erfindung.
Nach dem Hydraulikbagger 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung korrigiert die Messungssteuereinheit 30 die Abweichung der Hublänge, welche durch den Positionssensor 10 gemessen wird, basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber 20 ausgegeben wird. Das Pulssignal kann präzise erfasst werden, so dass die Hublänge präzise gemessen werden kann, indem die durch den Positionssensor 10 gemessene Abweichung der Hublänge basierend auf dem von dem Drehgeber 20 ausgegebenen Pulssignal korrigiert wird.
Bei dem oben beschriebenen Hydraulikbagger 1 ist der Drehgeber 20 am Fahrzeughauptkörper 1a oder dergleichen so montiert, dass er nicht durch die Temperatur des Hydrauliköls beeinflusst wird. Unter der Annahme, dass das Pulssignal, das vom Drehgeber 20 ausgegeben wird und das dem Betrag der Drehung des Arbeitswerkzeugs entspricht, eine Referenz ist, wird der Messwert vom Positionssensor 10 kalibriert. Auf diese Weise kann die Abweichung der Hublänge während der Arbeit präzise korrigiert werden, wodurch die Hublänge präzise gemessen werden kann.
Bei dem Hydraulikbagger 1 gibt der Drehgeber 20 das Referenzpulssignal an einer sich von einem Hubende des Hydraulikzylinders unterscheidenden Referenzposition aus. Bei dem Hydraulikbagger ist es weniger wahrscheinlich, dass der Hydraulikzylinder das Hubende des Hydraulikzylinders während der Arbeit erreicht. Somit kann, wenn die Referenzposition eine sich von dem Hubende des Hydraulikzylinders unterscheidende Position ist, die Hublänge während der Arbeit präzise gemessen werden.
Bei dem Hydraulikbagger 1 kann der Drehgeber 20 das Pulssignal mit der Phase Z an einer Referenzposition innerhalb eines Bereichs von einer Seite eines Endes der Zylinderstange 4Y relativ zu der ausfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange 4Y bis zu einer Seite des anderen Endes der Zylinderstange 4Y relativ zu der einfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange 4Y ausgeben, wobei das eine Ende außerhalb des Zylinderrohrs 4X liegt, und das andere Ende innerhalb des Zylinderrohrs 4X liegt. Wenn die Referenzposition innerhalb des Bereichs liegt, kann die Hublänge während der Arbeit präzise gemessen werden.
Bei dem Hydraulikbagger 1 kann die Abweichung der Hublänge durch den Vergleich zwischen der Referenzhublänge und der durch den Positionssensor 10 gemessenen Hublänge korrigiert werden. Sowohl die Referenzhublänge als auch die durch den Positionssensor 10 gemessene Hublänge entsprechen derselben ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A. Die Verwendung der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A führt zu einer Unterdrückung des Einflusses eines Fehlers zwischen der Referenzhublänge und der gemessenen Hublänge pro Puls des Pulssignals mit der Phase A.
Bei dem Hydraulikbagger 1 ist eine Drehrichtung der Scheibeneinheit 25 während der Messung der Referenzhublänge dieselbe wie eine Drehrichtung der Scheibeneinheit 25 während der Messung der Hublänge. Dies beseitigt einen Fehler, der ansonsten aufgrund einer Differenz in der Drehrichtung der Scheibeneinheit 25 auftritt. Daher kann die Korrektur präziser durchgeführt werden.
Bei dem Hydraulikbagger 1 wird die Drehung des Arbeitswerkzeugs 4 an den Drehgeber 20 über den ersten Hebel 51 und den zweiten Hebel 53, die über das erste Kugelgelenk 52a miteinander verbunden sind, weitergegeben. Der Drehgeber 20 misst einen Drehbetrag davon. Auf diese Weise werden die Last und die Vibrationen vom Arbeitswerkzeug 4 nicht direkt auf den Drehgeber 20 übertragen. Somit kann der Betrag der Drehung präzise gemessen werden, und der Drehgeber 20 kann mit einer längeren Lebensdauer versehen werden.
Das Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers umfasst in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte. Die Hublänge des Hydraulikzylinders, der den beweglichen Abschnitt, der aus einem von Ausleger 4a und Arm 4b gebildet ist, so lagert, dass der bewegliche Abschnitt relativ zu dem Basiskörperabschnitt drehbar ist, der aus einem von Fahrzeughauptkörper 1a und Ausleger 4a gebildet ist, wird durch den Positionssensor 10 als ein Drehbetrag gemessen. Das Pulssignal wird durch die Lichtempfangseinheit vom Drehgeber 20 basierend auf dem Licht, das von der Lichtsendeeinheit 26 ausgesendet wird und das durch die Mehrzahl von Durchlassabschnitten 25a zur Lichtempfangseinheit 27 durchgetreten ist, gebildet und ausgegeben, wobei das Pulssignal gemäß einem Drehwinkel der Scheibeneinheit 25 erzeugt wird, die synchron mit der Umdrehung des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt gedreht wird, wobei der Drehwinkel mit der Hublänge des Arbeitswerkzeugs 4 zusammenhängt. Die Abweichung der Hublänge, welche durch den Positionssensor 10 gemessen wird, wird durch die Steuereinheit 30 basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber 20 ausgegeben wird, korrigiert. Das Pulssignal kann präzise erfasst werden, so dass die durch den Positionssensor 10 gemessene Abweichung der Hublänge präzise korrigiert werden kann, und die Hublänge des Hydraulikzylinders kann gemessen werden, indem die Abweichung der Hublänge basierend auf dem von dem Drehgeber 20 ausgegebenen Pulssignal korrigiert wird.
Bei dem Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers wird in einer Ausführungsform die Abweichung der Hublänge korrigiert, wenn der Hydraulikzylinder nicht im Betrieb ist. Indem die Abweichung der Hublänge korrigiert wird, während der Hydraulikzylinder nicht im Betrieb ist, kann die Hublänge präzise gemessen werden.
Bei dem Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers wird in einer Ausführungsform gemäß der Referenzhublänge, die der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals von der Referenzposition entspricht, die Abweichung der Hublänge, die durch den Positionssensor 10 gemessen wird und die der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals entspricht, korrigiert. Auf diese Weise kann die Kalibrierung stets an derselben Hubposition durchgeführt werden. Als Ergebnis wird die Präzision bei der Kalibrierung, d. h. die Präzision bei der Messung, verbessert.
Bei dem Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers wird in einer Ausführungsform die Abweichung der Hublänge korrigiert, während die Zylinderstange 4Y relativ zu dem Zylinderrohr 4X in derselben Richtung bewegt wird. Dementsprechend kann die Abweichung der Hublänge aufgrund des Schlupfes des Positionssensors 10 beseitigt werden. Der Schlupf tritt auf, wenn sich die Bewegungsrichtungen der Zylinderstange 4Y relativ zu dem Zylinderrohr 4X unterscheiden.
Die hier offenbarten Ausführungsformen sind verdeutlichend und in jedem Bezug nicht beschränkend. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Bedingungen der Ansprüche und nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen definiert, und soll jede Modifikation innerhalb des Umfangs und der Bedeutung umfassen, die den Bedingungen der Ansprüche äquivalent sind.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Hydraulikbagger; 1a: Fahrzeughauptkörper: 2: Untere Tragevorrichtung; 2a: Raupenkette; 3: Obere Dreheinheit; 3a: Motor; 3h: Schwenkmotor; 4: Arbeitswerkzeug; 4a: Ausleger; 4b: Arm; 4c: Schaufel; 4d: Schaufelzylinder; 4e: Armzylinder; 4f: Auslegerzylinder; 4V: Kolben; 4W: Zylinderkopf; 4X: Zylinderrohr; 4Y: Zylinderstange; 5: Kabine; 6: Motorraum; 7: Gegengewicht; 8: Sitz der Bedienperson; 9: Antenne; 10: Positionssensor; r: Drehwalze; 12: Drehmittelwelle; 13: Drehungssensoreinheit; 13a, 63: Magnet; 14: Behälter; 20: Drehgeber; 20a, 61: Magnetkraftsensor; 21: Gehäuse; 22; Drehwelle; 23: Lager; 25: Scheibeneinheit; 25a: Durchlassabschnitt; 26: Lichtsendeeinheit; 27: Lichtempfangseinheit; 30: Messungssteuereinheit (Steuereinheit); 30a: Bedienungssteuereinheit; 40B: Zylinderbodenseitige Ölkammer; 40H: Zylinderkopfseitige Ölkammer; 51: Erster Hebel; 52a: Erstes Kugelgelenk; 52b: Zweites Kugelgelenk; 53: Zweiter Hebel; 101: Bedienhebelvorrichtung; 101a: Bedienhebel; 101b: Erfassungseinheit; 102: Steuerventil; 103: Hydraulikpumpe; 103a: Taumelscheibe; 104: Servomechanismus; 105: Motorantriebsmechanismus; 106: Ölausstoßleitung; 107, 108: Ölleitung; 109: Batterie; 110: Zündschlüsselschalter.

Claims

Hydraulikbagger, umfassend: einen Basiskörperabschnitt, der aus einem von einem Fahrzeughauptkörper und einem Ausleger gebildet ist; einen beweglichen Abschnitt, der so gelagert ist, dass er relativ zu dem Basiskörperabschnitt drehbar ist; einen Hydraulikzylinder, der den beweglichen Abschnitt so lagert, dass der bewegliche Abschnitt relativ zu dem Basiskörperabschnitt drehbar ist; einen Positionssensor, der an dem Hydraulikzylinder montiert ist, um eine Hublänge des Hydraulikzylinders zu messen; einen Drehgeber, der quer über den Basiskörperabschnitt und den beweglichen Abschnitt montiert ist, wobei der Drehgeber eine Lichtsendeeinheit, eine Lichtempfangseinheit, die in der Lage ist, von der Lichtsendeeinheit ausgesendetes Licht zu empfangen, und eine Scheibeneinheit umfasst, die eine Mehrzahl von Durchlassabschnitten aufweist, die einen Durchtritt des von der Lichtsendeeinheit ausgesendeten Lichts zur Lichtempfangseinheit erlauben, wobei die Scheibeneinheit synchron mit der Umdrehung des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt gedreht wird, wobei die Lichtempfangseinheit basierend auf dem Licht, das durch die Mehrzahl von Durchlassabschnitten durchgetreten ist, ein Pulssignal ausgibt, das gemäß einem Drehwinkel der Scheibeneinheit erzeugt wurde, wobei der Drehwinkel der Scheibeneinheit mit einem Drehwinkel des beweglichen Abschnitts zusammenhängt; und eine Steuereinheit, die die Hublänge des Hydraulikzylinders misst, indem sie basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird, die Abweichung der Hublänge korrigiert, welche durch den Positionssensor gemessen wird.
Hydraulikbagger nach Anspruch 1, wobei der Drehgeber als Pulssignal ein Pulssignal mit einer Phase A ausgibt, ein Pulssignal mit einer Phase B ausgibt, die sich vom Pulssignal mit der Phase A um 90° in der Phase unterscheidet, und an einer sich von einem Hubende des Hydraulikzylinders unterscheidenden Referenzposition ein Pulssignal mit einer Phase Z ausgibt.
Hydraulikbagger nach Anspruch 2, wobei der Hydraulikzylinder ein Zylinderrohr und eine relativ zu dem Zylinderrohr bewegliche Zylinderstange innerhalb des Zylinderrohrs umfasst, und der Drehgeber das Pulssignal mit der Phase Z an der Referenzposition innerhalb eines Bereichs von einer Seite eines Endes der Zylinderstange, das außerhalb des Zylinderrohrs liegt, relativ zu einer ausfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange bis zu einer Seite eines anderen Endes der Zylinderstange, das innerhalb des Zylinderrohrs liegt, relativ zu einer einfahrseitigen Hubendenposition der Zylinderstange ausgibt.
Hydraulikbagger nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinheit eine Referenzhublänge, die einer ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A nach der Ausgabe des Pulssignals mit der Phase Z entspricht, speichert, und die Steuereinheit gemäß der Referenzhublänge die Abweichung der Hublänge korrigiert, die durch den Positionssensor gemessen wurde, die der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals mit der Phase A entspricht.
Hydraulikbagger nach Anspruch 4, wobei eine Drehrichtung der Scheibeneinheit während der Messung der Referenzhublänge dieselbe ist wie eine Drehrichtung der Scheibeneinheit während der Messung der Hublänge.
Hydraulikbagger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, des Weiteren umfassend: einen ersten Hebel, der mit dem Drehgeber verbunden ist, der an dem Basiskörperabschnitt montiert ist; einen zweiten Hebel, der mit dem beweglichen Abschnitt verbunden ist; und ein Kugelgelenk, das drehbar mit dem ersten Hebel und dem zweiten Hebel verbunden ist.
Verfahren zur Messung eines Hubs eines Hydraulikzylinders eines Hydraulikbaggers, das die Schritte umfasst: Messen einer Hublänge des Hydraulikzylinders, der einen beweglichen Abschnitt so lagert, dass der bewegliche Abschnitt relativ zu einem Basiskörperabschnitt drehbar ist, der aus einem von einem Fahrzeughauptkörper und einem Ausleger gebildet ist; Ausgeben eines Signals, das mit einem Drehwinkel des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt zusammenhängt; und Messen der Hublänge des Hydraulikzylinders, indem die Abweichung der gemessenen Hublänge basierend auf dem Signal korrigiert wird.
Das Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Messens der Hublänge des Hydraulikzylinders den Schritt des Messens der Hublänge des Hydraulikzylinders durch einen Drehungssensor als ein Drehbetrag umfasst, der Schritt des Ausgebens des Signals den Schritt umfasst, ein Pulssignal, das gemäß einem mit der Hublänge des Hydraulikzylinders zusammenhängenden Drehwinkel einer Scheibeneinheit erzeugt wird, die mit einer Mehrzahl von Durchlassabschnitten versehen ist, die es Licht, das von einer Lichtsendeeinheit ausgesendet wird, erlauben, durch sie zu einer Lichtempfangseinheit hindurch zu treten, und die synchron mit der Umdrehung des beweglichen Abschnitts relativ zu dem Basiskörperabschnitt gedreht wird, durch die Lichtempfangseinheit von einem Drehgeber basierend auf dem Licht, das durch die Mehrzahl von Durchlassabschnitten durchgetreten ist, zu bilden und auszugeben, und der Schritt des Messens der Hublänge des Hydraulikzylinders den Schritt umfasst, die Abweichung der Hublänge, welche durch den Drehungssensor gemessen wird, durch eine Steuereinheit basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird, zu korrigieren.
Das Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Korrigierens durch die Steuereinheit den Schritt umfasst, die Abweichung der Hublänge, welche durch den Drehungssensor gemessen wird, basierend auf dem Pulssignal, das von dem Drehgeber ausgegeben wird, zu korrigieren, während der Hydraulikzylinder nicht im Betrieb ist.
Das Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Schritt des Korrigierens durch die Steuereinheit den Schritt umfasst, gemäß einer Referenzhublänge, die einer ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals von einer Referenzposition entspricht, die Abweichung der Hublänge, die durch den Positionssensor gemessen wird und die der ganzen Zahl von Pulsen des Pulssignals entspricht, zu korrigieren.
Das Verfahren zur Messung des Hubs des Hydraulikzylinders des Hydraulikbaggers nach Anspruch 10, wobei eine Bewegungsrichtung einer Zylinderstange des Hydraulikzylinders relativ zu einem Zylinderrohr während der Messung der Referenzhublänge dieselbe ist wie eine Bewegungsrichtung der Zylinderstange des Hydraulikzylinders relativ zu dem Zylinderrohr während der Messung der Hublänge.