DE4136084C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Baggers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines BaggersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Betätigungssystem
für Bagger, eine Art Baumaschine, insbesondere auf ein automati
sches Betätigungssystem für Antriebselemente wie Auslegerzylin
der, Stielzylinder, Schaufelzylinder, Schwenkmotor und einem
Paar Fahrmotoren des Baggers, das in der Lage ist, die Wirkungs
weise der Antriebselemente zu verbessern, die Steuerung der An
triebselemente zu erleichtern und das Auftreten von Unfällen
während des Betriebes des Baggers zu vermeiden.
Bagger sind üblicherweise mit einer Vielzahl von Antriebselemen
ten ausgestattet, die hydraulisch betätigt werden und eine An
triebseinheit aufweisen, die einen Schwenkmotor zum Schwenken
eines oberen Rahmens mit der Kabine gegenüber einem unteren Rah
men, der die Vortriebseinrichtungen, z. B. Gleisketten, und die
Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers enthält und eine Betä
tigungszylindereinheit, die den Stielzylinder zur Betätigung
eines Löffelstiels, den Auslegerzylinder zur Betätigung des Aus
legers und den Schaufelzylinder zur Betätigung der Schaufel auf
weist. Die Antriebselemente werden durch Betätigen von Steuerhe
beln/-pedalen betätigt, die in der Kabine angeordnet sind und
durch den Bediener betätigt werden, um verschiedene Arbeiten des
Baggers, wie Baggern, Oberflächenbearbeitung, Ladetätigkeiten
und ähnliches auszuführen.
Bekannte Bagger haben die im folgenden beschriebenen Nachteile,
die eine Erschöpfung des Bedieners verursachen und damit die
Wirksamkeit des Baggers verschlechtern, zu Beschädigung der An
triebselemente und zu Unfällen während des Betriebes führen kön
nen.
Erstens sind bekannte Bagger mit einem Paar Fahrmotoren ausge
stattet, die mit Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpum
pen betätigt werden, ferner Steuerhebel/-pedale, die durch den
Bediener betätigt werden, um die Menge der Hydraulikflüssigkeit
der entsprechenden Fahrmotoren über Wegeventile für jeden Fahr
motor in Abhängigkeit von dem Betätigungswert des Hebels/Pedales
zu steuern. Ferner enthalten Bagger ein Magnetventil, das zwi
schen den Taumelwinkel-Steuereinrichtungen der Fahrmotoren und
der hydraulischen Hilfspumpe angeordnet ist und die
Hydraulikleitung zwischen der Hilfspumpe und den
Taumelwinkel-Steuereinrichtung öffnet und schließt, ferner einen Schalter zum
Ein- und Ausschalten eines elektrischen Stromes für das Magnet
ventil, um das Magnetventil ein- oder auszuschalten. Dazu betä
tigt der Bediener die Steuerhebel/-pedale für die Fahrmotoren
so, daß die entsprechende Menge an Hydraulikflüssigkeit von den
Hauptpumpen an die Fahrmotoren fließt, automatisch entsprechend
den Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale gesteuert, wobei
die Fahrgeschwindigkeit der Fahrmotoren stufenlos verändert
wird. Nach dem Einschalten des Schalters wird das Magnetventil
eingeschaltet und öffnet die Leitung zwischen der Hilfspumpe und
den Taumelwinkel-Steuereinrichtungen der Fahrmotoren, wodurch
die Taumelwinkel-Steuereinrichtungen mit Hydraulikflüssigkeit
von der Hilfspumpe beaufschlagt werden. Dadurch wird der Taumel
winkel der Fahrmotoren so gesteuert, daß die Fahrgeschwindigkeit
der Fahrmotoren gesteuert werden kann.
Das heißt, ist der Schalter ausgeschaltet, im weiteren als er
ster Fahrmodus bezeichnet, wird das Magnetventil nicht mit elek
trischem Strom versorgt, so daß die Hydraulikleitung zwischen
der Hilfspumpe und den Taumelwinkel-Steuereinrichtungen ge
schlossen ist und die Taumelwinkel der Fahrmotoren in vorgegebe
nem Winkel gehalten werden. Werden jetzt die Steuerhebel/-pedale
betätigt, wird die Fahrgeschwindigkeit VT des ersten Fahrmodus
entsprechend den Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale stu
fenlos verändert, und zwar von dem niedrigsten Wert V=0 bis zum
höchsten Wert V1max, wie in Fig. 3 dargestellt.
Ist der Schalter eingeschaltet, im folgenden als zweiter Fahrmo
dus bezeichnet, wird das Magnetventil mit elektrischem Strom
versorgt, so daß die Hydraulikleitung zwischen der Hilfspumpe
und den Taumelwinkel-Steuereinrichtungen geöffnet ist und die
Taumelwinkel der Fahrmotoren durch die hydraulische Steuerflüs
sigkeit um einen bestimmten Winkel geändert werden. Werden nun
die Steuerhebel/-pedale betätigt, wird die Fahrgeschwindigkeit VT
im zweiten Fahrmodus stufenlos in Abhängigkeit von den Betäti
gungswerten der Steuerhebel/-pedale von einem niedrigsten Wert
V=0 bis zu einem höchsten Wert V2max, der relativ größer ist als
V1max, wie in Fig. 3 dargestellt, verändert.
Tritt eine Überlast auf, die höher ist als die maximal zulässige
Last P2max, während sich die Fahrmotoren des Baggers im zweiten
Fahrmodus befinden, z. B., wenn der Bagger in eine Steigung von
mehr als 40° fährt, bricht die Fahrgeschwindigkeit plötzlich zu
sammen, der Antriebsmotor und die Haupthydraulikpumpen können
dadurch schlagartig gestoppt und ein Unfall verursacht werden.
Daher muß der Bediener den Fahrmodus manuell auswählen und die
Steuerhebel/-pedale entsprechend der Steigung des Geländes betä
tigen. Die Fahrmotoren der bekannten Bagger können nicht wir
kungsvoll betrieben werden, weil eine Belastung der Fahrmotoren,
die abhängig von der Steigung des Untergrundes auftritt, nicht
befriedigt werden kann. Dadurch können bekannte Bagger nachtei
ligerweise nicht wirkungsvoll auf Gelände mit starken Steigungen
fahren.
Zweitens weisen bekannte Bagger ein konventionelles Bremssystem
zum Bremsen des Schwenkmotors auf, der den oberen Rahmen zum un
teren Rahmen verschwenkt, wobei der Bediener die Bremsleistung
auf die Untersetzungsgetriebe des Schwenkmotors wahlweise auf
bringt oder nachläßt. Die bekannten Bagger weisen den Nachteil
auf, daß der Bremsbetrieb für den Schwenkmotor nicht wirksam
durchgeführt werden kann, und der Schwenkmotor unbeabsichtigt
betrieben werden kann, auch wenn die Bremsleistung des Bremsme
chanismus an den Untersetzungsgetrieben anliegt, wodurch die
Untersetzungsgetriebe des Schwenkmotors ernsthaft beschädigt
werden können. Außerdem haben bekannte Bagger den Nachteil, daß
die Bremsleistung des Bremsmechanismus das Moment der Schwenk
einheit des Baggers nicht halten kann, wie bei Betrieb in rela
tiv steilem Gelände, so daß die Schwenkmotoreinheit trotz Anlie
gen der Bremsleistung des Bremsmechanismus an den Untersetzungs
getrieben der Schwenkmotoreinheit bewegt wird, und dadurch ein
Unfall auftreten kann.
Drittens sind die hydraulischen Schaltungen bekannter Bagger mit
einem Paar Haupthydraulikpumpen ausgestattet, die parallel mit
je einer Hälfte an Antriebselementen verbunden sind. Zwischen
ausgewählten Antriebselementen, die häufig überlastet sind, be
findet sich häufig auch eine hydraulische Querverbindung, so daß
eines der querverbundenen Antriebselemente bei Überlastung mit
Hydraulikflüssigkeit von beiden Haupthydraulikpumpen gleichzei
tig versorgt werden kann. Dadurch kann ein Antriebselement die
höhere Last auffangen und gleichzeitig die Hauptpumpen vor Über
last geschützt werden. Speziell ein Wegeventil für den Schwenk
motor wird mit einem Wegeventil des Auslegerzylinders über eine
hydraulische Querverbindung, die mit einem Rückschlagventil und
einem 2/2-Wegeventil ausgestattet ist, verbunden und mit einem
Steuerhebel zum wahlweisen Steuern der hydraulischen Steuerflüs
sigkeit für das 2/2-Wegeventil mit Hydraulikflüssigkeit von der
Hilfspumpe. Im Falle einer Synchronbetätigung von Antriebsele
menten, bei der der Schwenkmotor und der Auslegerzylinder
gleichzeitig betätigt werden, ist der Auslegerzylinder üblicher
weise mit einer größeren Last belastet als der Schwenkmotor, da
bei wird ein Teil der Hydraulikflüssigkeit von der ersten Haupt
pumpe für den Schwenkmotor über das 2/2-Wegeventil der hydrauli
schen Verbindungsleitung zu dem Wegeventil des Auslegerzylinders
gebracht, um den Auslegerzylinder zusammen mit der Hydraulik
flüssigkeit von der zweiten Hauptpumpe zu versorgen.
Für das Verladen von ausgebaggerten Objekten auf ein Transport
mittel, wie einem LKW, können die Steuerhebel für den Schwenkmo
tor und den Auslegerzylinder nach dem Baggern gleichzeitig betä
tigt werden, und zwar gleichzeitig maximal, um den Ausleger
gleichzeitig mit dem Schwenken des Motors mit gleicher Geschwin
digkeit anzuheben. Befindet sich das Transportmittel etwa 90°
zur Ebene des Auslegers, berührt der Ausleger den Aufbau des
LKWs leicht, weil der Ausleger noch nicht genügend angehoben
ist, wenn der Schwenkmotor die 90°-Schwenkung beendet hat. Daher
werden die Steuerhebel für den Schwenkmotor und den Auslegerzy
linder üblicherweise nacheinander betätigt, um einen Unfall
durch Berühren zu vermeiden. Z.B. wird der Hebel für den Ausle
gerzylinder zuerst betätigt, um den Ausleger in die Höhe des
LKWs zu bringen, und anschließend der Hebel für den Schwenkmo
tor, um den oberen Rahmen des Baggers zum unteren Rahmen zu
schwenken. Andernfalls wird zuerst der Steuerhebel für den
Schwenkmotor betätigt, um den oberen Rahmen zu schwenken, bis
sich der Ausleger in der Nähe des LKWs befindet, und dann den
Hebel für den Auslegerzylinder, um die gewünschte Ladeoperation
durchzuführen. Daher haben die bekannten Bagger den Nachteil,
daß Beladungen nicht sanft und kontinuierlich durchgeführt wer
den können, wodurch die Arbeitsweise der Beladung gestört wird
und der ungelernte Bediener das Beladen als verhältnismäßig
schwierige Arbeit empfindet.
Viertens wird, wie oben beschrieben, die Menge an Hydraulikflüs
sigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen an die Wegeventile der
Antriebselemente ausgegeben wird, durch Betätigen der Steuerhe
bel/-pedale der betreffenden Antriebselemente gesteuert, um den
Betätigungswert eines jeden Antriebselementes zu steuern. Die
Steuerhebel/-pedale werden häufig betätigt, um die Bewegung des
betroffenen Antriebselementes einzuleiten oder das betroffene
Antriebselement in entgegengesetzte Richtung zu bewegen. Gleich
zeitig ändert sich der Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit von
den Hauptpumpen an die Wegeventile der betroffenen Antriebsele
mente schlagartig und erzeugt dadurch einen mechanischen Stoß
zwischen dem Antriebselement und der Hydraulikflüssigkeit, die
dieses versorgt.
Das heißt, das Antriebselement verharrt kurzfristig in dem vor
herigen Bewegungszustand, z. B. durch Haftreibung beim Starten
des Antriebselementes oder durch Trägheit beim Wechsel der Bewe
gungsrichtung des Antriebselementes, während es plötzlich mit
Hydraulikflüssigkeit von der Hauptpumpe beaufschlagt wird, wenn
das Antriebselement gestartet wird, oder die Hydraulikflüssig
keit plötzlich die Flußrichtung ändert, wenn die Bewe
gungsrichtung des Antriebselementes geändert werden soll. Da
durch tritt ein heftiger mechanischer Schlag zwischen dem An
triebselement und der Hydraulikflüssigkeit auf.
In dem Bemühen, dieses Problem zu lösen, betätigt ein versierter
Bediener die Steuerhebel/-pedale langsam und sorgfältig, so daß
die Anfangsmenge an Hydraulikflüssigkeit so gering wie möglich
ist, um die Reduzierung des mechanischen Stoßes zwischen-dem An
triebselement und der Hydraulikflüssigkeit zu erstreben. Für
einen ungeübten Bediener ist solche sorgfältige Betätigung der
Steuerhebel/-pedale eine relativ schwierige Tätigkeit, so daß
die Arbeitsleistung des Baggers verringert wird. Auch im Falle
eines versierten Bedieners stellt eine solche sorgfältige Betä
tigung eine Belastung dar, und dennoch kann ein mechanischer
Stoß nicht vollständig vermieden werden.
Daher haben die bekannten Bagger den Nachteil, daß die Lebens
dauer der Antriebselemente durch den mechanischen Stoß verkürzt
ist und auch die Arbeitsleistung des Baggers durch die sorgfäl
tige Betätigung der Steuerhebel/-pedale zur Vermeidung des me
chanischen Stoßes vermindert ist.
Fünftens wird, wie oben beschrieben, die Menge an Hydraulikflüs
sigkeit, mit der die jeweiligen Antriebszylinder von den
Haupthydraulikpumpen versorgt werden, z. B. der Stielzylinder,
der Schaufelzylinder und der Auslegerzylinder, durch Betätigen
der Steuerhebel für jeden Antriebszylinder gesteuert. Befindet
sich der Steuerhebel eines Antriebszylinders nicht in seiner
Neutralstellung, wenn sich der Antriebszylinder am Ende befin
det, sondern wird der Steuerhebel betätigt, tritt ein mechani
scher Schlag zwischen dem Kolben des Antriebszylinders und der
Hydraulikflüssigkeit durch den Zufluß an Hydraulikflüssigkeit
auf. Zur Vermeidung eines solchen mechanischen Schlages zwischen
dem Kolben und der Hydraulikflüssigkeit ist ein Bagger bekannt
geworden, der mit einem mechanischen Stoßdämpfer innerhalb der
Antriebszylinder ausgerüstet ist. Dennoch kann ein solcher Stoß
dämpfer den mechanischen Schlag nicht vollständig beseitigen. Im
Ergebnis weisen die bekannten Bagger den Nachteil auf, daß die
Arbeitsweise und Haltbarkeit der Antriebszylinder infolge des
mechanischen Schlages vermindert ist.
Sechstens wird ein Bagger zum Anheben von schwerem Material,
z. B. einem Felsbrocken, einem schweren Behälter u.ä., mit den
Betriebsteilen Ausleger, Löffelstiel und einem Haken, mit dem
der Bagger anstelle einer Schaufel ausgerüstet ist, betrieben.
Übersteigt das Gewicht des schweren Materiales die vorgegebene
maximal zulässige Hubleistung des Baggers, kippt der Bagger ge
legentlich, was zu einem schweren Unfall führt. Zur Vermeidung
des oben beschriebenen Unfalles wird ein Verzeichnis der maximal
zulässigen Hublast innerhalb der Kabine von bekannten Baggern
angebracht, um dem Bediener die Feststellung zu erlauben, ob der
Bagger in der Lage ist, das zu hebende Material anzuheben. Solch
eine Feststellung des zu hebenden Gewichtes bei jeder Hebearbeit
wird als Last empfunden und führt zu einer unbewußten Unterlas
sung der Entscheidung ungeachtet der Möglichkeit des Auftretens
eines schweren Unfalles durch Kippen. Außerdem ist das Ausmaß
der maximal zulässigen Hublast des Baggers abhängig von den Be
triebsbedingungen, so daß die veränderte maximal zulässige Hub
last des Baggers nicht einfach bestimmt werden kann. Dadurch ha
ben bekannte Bagger den Nachteil, daß die Arbeitsweise bei Hebe
arbeiten ungünstig ist, aufgrund der belastenden Feststellung
des Gewichtes bei jeder Hebearbeit und ferner die Möglichkeit
des Auftretens eines schweren Unfalles durch Kippen infolge ei
ner fehlerhaften Feststellung der veränderlichen Hublast des
Baggers.
Es sind verschiedene Steuerungssysteme und Verfahren zur Steue
rung eines Baggers druckschriftlich bekannt.
Aus der DE 30 07 011 C2 ist ein Verfahren zum Steuern der hy
draulischen Antriebe von Baumaschinen bekannt, wobei mehrere
geschlossene Hydraulikkreise je eine Verstellpumpe, mindestens
einen Stellantrieb und Magnetventile aufweisen und bestimmte
Hydraulikkreise über Magnetventile miteinander verknüpfbar sind
und wobei die Magnetventile und die Fördermengen der verschiede
nen Verstellpumpen durch Betätigen von Handhebel entsprechend
der vorbestimmten Betriebsabläufen der Baumaschine gesteuert
werden. Dabei sind Maßnahmen vorgeschlagen, mit denen die Rang
folge der jeweils arbeitenden Stellantriebe bezüglich der anzu
schließenden Verstellpumpen festgelegt wird und so eine Optimie
rung der der Fördermenge der Pumpen erreicht wird.
Aus der DE 26 31 530 A1 ist eine Steuerung von hydraulisch ange
triebenen Bagger- und Auslegerkranen bekannt, bei denen ein zen
traler Bedienungsstand am Gerät angeordnet ist.
Die US 4 866 641 schließlich zeigt eine Steuerung für einen hy
draulischen Bagger, bei der die Kante des Löffels des Baggers
durch einen Kalibrierlaser auf eine bestimmte Tiefe genau einge
stellt werden kann. Aus dieser Druckschrift ist ebenfalls der
Aufbau einer Steuerung für einen hydraulischen Bagger gemäß dem
Stand der Technik bekannt.
Die oben beschriebenen Nachteile werden durch das erfindungsge
mäße Steuerungssystem für Antriebselemente eines Baggers vermie
den, wie im folgenden beschrieben.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Steuersystem für Antriebs
elemente eines Baggers, bei dem der Fahrmodus der Fahrmotoren
beim Fahren des Baggers durch Betätigen der Steuerhebel/-pedale
für die Fahrmotoren automatisch zwischen einem ersten und einem
zweiten Fahrmodus in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit
umgeschaltet wird, und dadurch die wirksame Fortbewegung des
Baggers gleichzeitig mit Schutz der Fahrmotoren vor Störungen
ermöglicht. Dadurch wird ein optimaler Fahrbetrieb des Baggers
unabhängig von der Bodenbeschaffenheit erreicht.
Desweiteren liefert die vorliegende Erfindung ein Steuersystem
für Antriebselemente eines Baggers, bei dem die mechanische
Bremse, die an den Untersetzungsgetrieben der Schwenkmotorein
heit angebracht ist, beim Betätigen der Steuerhebel für den
Schwenkmotor des Baggers zum Starten einer Schwenkbewegung zwi
schen dem oberen Rahmen des Baggers und dem unteren Rahmen um
einen bestimmten Winkel oder dem Stoppen des Schwenkens durch
den Schwenkmotor automatisch gesteuert die Bremsleistung für die
Schwenkmotoreinheit aufbringt oder abnimmt und ferner ein
Schaltventil für den Schwenkmotor automatisch ein- oder ausge
schaltet wird, so daß der erwünschte Bremsbetrieb für den
Schwenkmotor automatisch gesteuert wird.
Die Erfindung liefert ferner ein Steuerungssystem für An
triebselemente eines Baggers, bei dem eine Schwenkgeschwindig
keit des Schwenkmotors im Verhältnis zur Hubgeschwindigkeit des
Auslegers wahlweise durch den Bediener entsprechend den Be
triebsbedingungen gesteuert werden kann, so daß ein Geschwindig
keitsverhältnis zwischen dem Schwenkmotor und dem Auslegerzylin
der automatisch gesteuert wird, und dadurch das Schwenken des
Schwenkmotors und das Heben des Auslegers sanft und ununterbro
chen durchgeführt wird, falls die Steuerhebel/-pedale für den
Schwenkmotor und den Auslegerzylinder gleichzeitig betätigt wer
den, um den Ausleger gleichzeitig anzuheben und den oberen Rah
men des Baggers zum unteren zu verschwenken.
Die Erfindung liefert weiterhin ein Steuersystem für An
triebselemente eines Baggers, bei dem der Volumenstrom an Hy
draulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpumpen an jedes An
triebselement automatisch gesteuert und dadurch das Auftreten
eines mechanischen Stoßes zwischen dem Antriebselement und der
Hydraulikflüssigkeit wirkungsvoll verhindert wird, falls die
Steuerhebel/-pedale zum Starten oder Anhalten eines An
triebselementes betätigt werden.
Die Erfindung liefert außerdem ein Steuersystem für Antriebsele
mente eines Baggers, bei dem Antriebszylinder, wie der Stielzy
linder, der Schaufelzylinder und der Auslegerzylinder automa
tisch so gesteuert werden, daß am Ende eines Zylinders ein Stoß
vermieden wird, und dadurch die Dämpfung der Antriebszylinder
wirksam gesteuert wird.
Ferner liefert die Erfindung ein Steuersystem für Antriebsele
mente eines Baggers, bei dem ein Warnsignal eine Überlastung an
zeigt und zur Warnung des Bedieners vor der Gefahr des Kippens
erzeugt wird, falls ein Kippen des Fahrgestells des Baggers in
folge einer Überlast auftreten kann, die oberhalb eines vorbe
stimmten Wertes der maximal zulässigen Hublast des Baggers wäh
rend des Hebebetriebs festgestellt wird, ferner die Antriebsele
mente automatisch so gesteuert werden, daß sie unabhängig von
den Tätigkeiten des Bedieners gestoppt werden, wenn ein Gewicht
oberhalb eines vorbestimmten Gewichtes, daß zu einem Kippen des
Baggers führt, festgestellt wird.
Zum ersten liefert die Erfindung ein Verfahren zur automatischen
Steuerung eines Steuergerätes zur Steuerung des Betriebes von
Antriebselementen in einem Bagger, enthaltend Antriebselemente
einschließlich eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines
Auslegers, eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels,
eines Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers ge
genüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur Fortbewegung des
Baggers, wobei das Steuergerät einen elektronischen Controller
zur Steuerung des Betriebes der Antriebselemente, Haupthydrau
likpumpen zur Versorgung der Antriebselemente mit Hydraulikflüs
sigkeit, einer hydraulischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von
hydraulischer Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventi
len, die jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung der An
triebselemente sowie der Menge der hydraulischen Flüssigkeit
verbunden sind, Steuerventilblöcke zur gesteuerten Bewegung von
Steuerelementen der Wegeventile entsprechend den elektronischen
Steuersignalen des Controllers, Taumelwinkel-Steuerventile, die
zwischen dem Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steue
rung der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind,
um die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit zu
steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen
angebracht sind, um die Werte der Lageänderung von diesen zu er
fassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe von elektrischen Signa
len an den Controller entsprechend der Betätigungswerte für die
Antriebselemente, sowie eine Vielzahl von Verstärkern enthält,
die zwischen dem Controller und den Steuerventilblöcken sowie
den Taumelwinkel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektri
schen Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgegeben wer
den, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Bestimmen, ob
die Betätigungswerte für die Fahrmotoren, die von den Steuerhe
beln/-pedalen empfangen wurden, Null sind, um aus den
Betätigungswerten Steuerströme zu erzeugen, die jeweils die
Steuerventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile der Haup
thydraulikpumpen ansteuern, falls die Betätigungswerte ungleich
Null sind und anschließend Ausgeben dieser Steuerströme, jedoch
Ausschalten eines Magnetventiles der Fahrmotoren, das zwischen
den Fahrmotoren und der Hydraulikhilfspumpe angeordnet ist, um
einen Taumelwinkel eines jeden Fahrmotors zu steuern, falls die
Betätigungswerte gleich Null sind; bei Erhalt elektrischer
Signale von den Lagesensoren der Fahrmotoren, die jeweils die
Betätigungsgeschwindigkeiten eines jeden Fahrmotors darstellen,
für den Fall maximaler Betätigungswerte bestimmen, ob das Ma
gnetventil der Fahrmotoren mit Strom beaufschlagt ist, und
abhängig vom Ergebnis der Entscheidung des Anliegens des Stro
mes für das Magnetventil der Fahrmotoren Vergleich der Betäti
gungsgeschwindigkeiten der Fahrmotoren mit einer Kontrollge
schwindigkeit im Falle eines ersten Fahrmodus und einer zulässi
gen Mindestgeschwindigkeit im Falle eines zweiten Fahrmodus, um
das Magnetventil der Fahrmotoren ein- und auszuschalten, und da
bei die der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen zu steuern.
Zum zweiten liefert vorliegende Erfindung ein Steuergerät zur
automatischen Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in
einem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich eines
Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers, eines Stiel
zylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, eines Schaufelzylin
ders zum Antrieb einer Schaufel, eines Schwenkmotors zum Schwen
ken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren
Rahmen und Fahrmotore zur Fortbewegung des Baggers, wobei das
Steuergerät einen elektronischen Controller zur Steuerung des
Betriebes der Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versor
gung der Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hy
draulischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die jeweils
mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektronischen Controller
zur Steuerung der Bewegungsrichtung der Antriebselemente sowie
der Menge der hydraulischen Flüssigkeit verbunden sind, Steuer
ventilblöcke zur gesteuerten Bewegung von Steuerelementen der
Wegeventile entsprechend den elektronischen Steuersignalen des
Controllers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der Tau
melwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um die Menge
der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit zu steuern, La
gesensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht
sind, um die Werte der Lageänderung von diesen zu erfassen,
Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe von elektrischen Signalen an den
Controller entsprechend der Betätigungswerte für die An
triebselemente, sowie eine Vielzahl von Verstärkern enthält, die
zwischen dem Controller und den Steuerventilblöcken sowie den
Taumelwinkel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuerventil
blöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgegeben werden, ge
kennzeichnet durch folgende Merkmale: ein mit dem Controller
elektrisch verbundenes Relais, um den Steuerkreis des Steuerge
rätes entsprechend einem den Betätigungswerten des Schwenkmotors
entsprechenden Signal des Controllers ein- oder auszuschalten;
ein Magnetventil, das mit dem Relais elektrisch verbunden ist,
um durch dieses ein- oder ausgeschaltet zu werden; eine mechani
sche Bremse, die an Untersetzungsgetrieben des Schwenkmotors an
geordnet und mit dem Magnetventil verbunden ist, um durch das
Magnetventil wahlweise eine Bremsleistung auf die Untersetzungs
getriebe aufzubringen oder die Bremse zu lösen; ein Schaltventil
zum Einleiten und Stoppen des Schwenkbetriebes des Schwenkmotors
in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Magnetventils; wobei die
Steuerung der mechanischen Bremse so erfolgt, daß die Bremslei
stung unmittelbar von den Untersetzungsgetrieben beseitigt wird,
wenn der Schwenkbetrieb des Schwenkmotors eingeleitet wird, jed
och die Untersetzungsgetriebe mit der Bremsleistung mit einer
Verzögerung von fünf Sekunden nach Wechsel des Schwenkmotors vom
Antriebszustand in den Haltezustand beaufschlagt werden.
Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das
folgende Schritte umfaßt: Nach Erhalt der Betätigungswerte der
Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor bestimmen, ob der Betä
tigungswert für den Schwenkmotor zunimmt und damit darstellt,
daß die Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor aus der Neu
tralstellung in eine Schwenkposition bewegt wurden, oder abnimmt
und dadurch eine dem entgegengesetzte Bewegung der
Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor darstellt; Steuerung des mechani
schen Wertes, um die Bremsleistung innerhalb von 0,1 Sek. nach
Betätigen der Steuerhebel/-pedale und dem Einschalten des
Schaltventils zum Ansteuern des Schwenkmotors bei steigendem Be
tätigungswert von den Untersetzungsgetrieben zu beseitigen; und
Bestimmen ob bei abnehmendem Wert seit dem Betätigen der Steu
erhebel/-pedale fünf Sekunden verstrichen sind und - wenn das
der Fall ist - Ansteuern der mechanischen Bremse zum Beaufschla
gen der Untersetzungsgetriebe mit der Bremsleistung gleichzeitig
mit dem Ausschalten des Schaltventiles zum Stoppen des Schwenk
motors.
Weiter liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das fol
gende Schritte umfaßt: Bestimmen bei Empfang elektrischer Signa
le von den Steuerhebeln/-pedalen entsprechend den Betäti
gungswerten für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder, ob
die Betätigungswerte maximal sind, anschließend Ausgeben von
elektrischen Signalen an die Steuerventilblöcke und die Taumel
winkel-Steuerventile, um den Schwenkmotor und den Auslegerzylin
der jeweils mit der dem Betätigungswert entsprechenden Geschwin
digkeit zu bewegen, falls nur einer der Betätigungswerte nicht
maximal ist, jedoch Ausgeben elektrischer Signale an die Steuer
ventilblöcke, um die Wegeventile des Schwenkmotors und des Aus
legerzylinders vollständig zu öffnen, falls die Betätigungswerte
maximal sind, anschließend Empfangen eines Einstellwertes von
einem Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters für ein Geschwindig
keitsverhältnis der Geschwindigkeit des Auslegerzylinders im
Verhältnis zur Geschwindigkeit des Schwenkmotors, wobei der
Schalter elektrisch mit dem Controller verbunden ist und die
Einstellung eines Geschwindigkeitsverhältnisses durch den Bedie
ner erlaubt; nach Empfang des Einstellwertes bestimmen, welches
der beiden Antriebselemente Schwenkmotor und Auslegerzylinder
vorrangig zu betätigen ist und Berechnung jeder Menge an Hydrau
likflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen zum Antrieb des
Schwenkmotors und des Auslegerzylinders entsprechend dem be
stimmten Ergebnis zu liefern sind; und Ausgeben elektrischer Si
gnale entsprechend der Mengen an Hydraulikflüssigkeit an die
Taumelwinkel-Steuerventile der Haupthydraulikpumpen, um die Tau
melwinkel-Steuerventile der Haupthydraulikpumpen anzusteuern, um
dadurch die Mengen an Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydrau
likpumpen zum Schwenkmotor und zum Auslegerzylinder entspre
chend dem Einstellwert des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters
zu steuern.
Weiter liefert die Erfindung ein Verfahren, das folgende Schrit
te umfaßt: Empfangen von Betätigungswerten der Steuerhebel/-pe
dale und Werten, die den Betriebspositionen der Antriebsele
mente entsprechen und durch die Lagesensoren erfaßt wurden,
Verarbeitung der vorher bestimmten Geschwindigkeiten der An
triebselemente entsprechend den Betätigungswerten und den Be
triebsgeschwindigkeiten der Antriebselemente aus den Werten der
Betriebspositionen und bestimmen, ob der Zustand der Steuerhe
bel/-pedale ein Erhöhungs- oder Verminderungszustand ist;
falls sich die Steuerhebel/-pedale im Erhöhungszustand, befin
den, Berechnen der entsprechenden optimalen Geschwindigkeits
erhöhungen auf Basis einer Standardbeschleunigungskurve und
Vergleich der berechneten erhöhten Geschwindigkeiten mit den zu
gehörigen vorbestimmten Geschwindigkeiten, so daß bei jeder er
höhten Geschwindigkeit, die niedriger als die zugehörige vorbe
stimmte Geschwindigkeit ist, eine Ausgangsgeschwindigkeit als
die erhöhte Geschwindigkeit eingestellt wird, während die
Ausgangsgeschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindigkeit
eingestellt wird, wenn die erhöhte Geschwindigkeit größer oder
gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist; falls sich die
Steuerhebel/-pedale im Verminderungszustand befinden, bestimmen
ob die jeweilige Betriebsgeschwindigkeit Null ist, ist diese
nicht Null, berechnen der entsprechenden optimalen Geschwindig
keitsverminderung auf Basis einer Verzögerungskurve und Ver
gleich der berechneten verminderten Geschwindigkeit mit der zu
gehörigen vorbestimmten Geschwindigkeit, so daß die ausgegebene
Geschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindigkeit
eingestellt wird, wenn die verminderte Geschwindigkeit kleiner
oder gleich der zugehörigen vorbestimmten Geschwindigkeit ist,
während die reduzierte Geschwindigkeit als ausgegebene Geschwin
digkeit eingestellt wird, wenn die reduzierte Geschwindigkeit
größer ist als die zugehörige vorbestimmte Geschwindigkeit; und
Berechnen der entsprechenden Ausgangswerte aufgrund der ausge
gebenen Geschwindigkeiten passend zu den Mengen an Hydraulik
flüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen entsprechend den
ausgegebenen Geschwindigkeiten auszustoßen sind und Ausgabe der
Werte an die Haupthydraulikpumpen.
Weiter liefert die Erfindung ein Gerät enthaltend: Einrichtung
zum Speichern einer Verzögerungskurve, durch die entsprechend
verringerte Geschwindigkeiten der Antriebselemente und entspre
chende Verzögerungsbereiche der Antriebselemente bestimmt wer
den, um ein Anhalten ohne Stoß zu gewährleisten; A/D-Wandlerein
richtungen zur Umsetzung analoger Signale der Steuerhebel/-peda
le und der Lagesensoren in digitale Signale, wobei die analogen
Signale die Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale und die
derzeitigen Betriebspositionen der Antriebselemente kennzeich
nen; D/A-Wandlereinrichtungen zur Umsetzung digitaler Signale
der A/D-Wandlereinrichtungen; Verstärkereinrichtungen zur Ver
stärkung analoger Signale der D/A-Wandlereinrichtungen, gebildet
durch die Verstärker; und Steuereinrichtungen, die die Ausgangs
signale der A/D-Wandlereinrichtungen erhalten, auf Basis der
empfangenen Signale bestimmen, ob die betreffenden Antriebszy
linder in ihren vorgegebenen Verzögerungsbereichen betrieben
werden, Steuersignale an die D/A-Wandlereinrichtungen ausgeben,
die die entsprechenden erforderlichen Rückflußraten der Hydrau
likpumpen und die Hubwerte von Steuerelementen der Wegeventile
der Antriebszylinder bestimmen, so daß die Betätigung der An
triebszylinder entlang der Verzögerungskurve erfolgt, um ein An
halten ohne Stoß zu ermöglichen.
Weiter liefert die Erfindung ein Verfahren, das folgende Schrit
te umfaßt: Empfang von Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale
und Werten, die den Betriebspositionen der Antriebselemente ent
sprechen und durch die Lagesensoren erfaßt wurden, Verarbeitung
der entsprechenden vorbestimmten Geschwindigkeiten der Antrieb
selemente anhand der Betätigungswerte und der entsprechenden Be
triebsgeschwindigkeiten, die auf den Werten der Betriebspositio
nen beruhen, und Bestimmen, ob sich die jeweiligen Kolben der
Antriebselemente am Ende des zugehörigen Zylinders befinden;
befindet sich nicht jeder Kolben am Ende des zugehörigen Zy
linders, Bestimmen ob die derzeitige Position eines jeden An
triebselementes die Verminderungsposition ist, und falls die
derzeitige Position eines jeden Antriebselementes die Verminde
rungsposition ist, bestimmen einer reduzierten Geschwindigkeit
und bestimmen, ob die reduzierte Geschwindigkeit größer ist als
die zugehörige vorbestimmte Geschwindigkeit; ist die reduzierte
Geschwindigkeit größer als die vorbestimmte Geschwindigkeit,
wird die vorbestimmte Geschwindigkeit als ausgegebene Geschwin
digkeit eingestellt, während die reduzierte Geschwindigkeit als
ausgegebene Geschwindigkeit bestimmt wird, wenn die reduzierte
Geschwindigkeit kleiner oder gleich der zugehörigen vorbestimm
ten Geschwindigkeit ist; und Berechnen von Ausgabewerten
aufgrund der ausgegebenen Geschwindigkeiten entsprechend den
Mengen an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen
zu liefern sind, Ausgabe der Werte an die Haupthydraulikpumpen,
um dadurch die stoßfreie Steuerung der Antriebselemente zu er
möglichen.
Ferner liefert die Erfindung ein Gerät enthaltend: Einrichtung
zur Bestimmung des Gewichtes von Material, das durch den Bagger
anzuheben ist, die mit einem Eingangsport des Controllers ver
bunden ist, um ein dem Gewicht entsprechendes Signal an den Con
troller aus zugeben; Einrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels
des Fahrgestells des Baggers, die mit einem Eingangsport des
Controllers verbunden ist, um ein dem Kippwinkel des Fahrge
stells entsprechendes Signal an den Controller aus zugeben;
eine Warnsignal-Treiberschaltung, die mit einem Ausgangs-port
des Controllers elektrisch-verbunden ist, zum Ansteuern eines
Summers und einer Warnleuchte, die jeweils mit dieser elektrisch
verbunden sind, sobald ein elektrisches Warnsignal vom Control
ler empfangen wird; und dadurch Warnung des Bedieners vor einer
Überlast durch das anzuhebende Material, falls das ermittelte
Gewicht des Materials eine Grenze überschreitet, ferner Stoppen
des Hebebetriebes des Baggers unabhängig von der Tätigkeit des
Bedieners, falls eine Überlast ermittelt wird, die eine weitere
Grenze überschreitet, bei der der Bagger kippen kann.
Weiter liefert die Erfindung ein Verfahren, das folgende Schrit
te umfaßt: Berechnen der maximal zulässigen Hublast des Baggers
beim Empfang elektrischer Signale von der Einrichtung zur Be
stimmung des Gewichtes entsprechend dem Gewicht des anzuhebenden
Materials, von den Lagesensoren entsprechend den Betriebsposi
tionen der Antriebselemente und von der Einrichtung zur Bestim
mung des Kippwinkels entsprechend dem Kippwinkel des Fahrge
stells des Baggers; Feststellen, ob das zu hebende Gewicht ober
halb eines vorbestimmten Wertes der berechneten maximal zulässi
gen Hublast des Baggers liegt, um die Steuerung des Hebebe
triebes des Baggers entsprechend der Tätigkeit des Bedieners
fortzusetzen, falls das zu hebende Gewicht kleiner oder gleich
dem vorbestimmten Wert der berechneten maximal zulässigen Hub
last liegt; jedoch Feststellen, ob das zu hebende Gewicht über
einem höheren vorbestimmten Wert der berechneten maximal zuläs
sigen Hublast des Baggers liegt, falls das zu hebende Gewicht
größer ist als der vorbestimmte Wert der berechneten maximal zu
lässigen Hublast; und Ansteuern einer Alarm-Treiberschaltung, um
durch den Betrieb des Summers und der Warnleuchte die Warnung
des Bedieners vor der Überlast zu ermöglichen, und Fortsetzung
der Steuerung des Hebebetriebes des Baggers entsprechend den Tä
tigkeiten des Bedieners, falls das zu hebende Gewicht kleiner
oder gleich des höheren vorbestimmten Wertes der berechneten ma
ximal zulässigen Hublast ist, jedoch Ausgabe elektrischer Signa
le an die Steuerventilblöcke, um die Wegeventile der Antriebs
elemente so anzusteuern, daß der Hebebetrieb des Baggers unab
hängig von den Tätigkeiten des Bedieners gestoppt wird, falls
das zu hebende Gewicht größer ist als der vorbestimmte Wert der
maximal zulässigen Hublast des Baggers.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es
zeigen:
Fig. 1 Ein Schaltbild einer hydraulischen Grundschaltung
eines Steuersystems zum Betrieb von Antriebselemen
ten eines Baggers;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Schaltplanes aus
Fig. 1 im Bereich der Fahrmotoren;
Fig. 3 ein Diagramm, das charakteristische Kurven der
Fahrgeschwindigkeiten im ersten und zweiten Fahrmo
dus in Abhängigkeit von der Veränderung der Bela
stung der Fahrmotoren durch die Bodenbeschaffenheit;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das ein Steuerverfahren zum opti
malen Fahrbetrieb der Fahrmotoren darstellt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Gerätes zur
automatischen Steuerung des Bremsbetriebes für den
Schwenkmotor des Baggers;
Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt des Schaltplanes aus
Fig. 1, auf dem der Schwenkmotor, die Unterset
zungsgetriebe, die mechanische Bremse und ein
Schaltventil dargestellt sind;
Fig. 7a u. 7b ein Diagramm zur Darstellung der Verhältnisse zwi
schen der Betätigung des Schwenkhebels für den
Schwenkmotor und der mechanischen Bremse während des
Schwenkbetriebes;
Fig. 8 ein Flußdiagramm, das ein automatisches Steuerver
fahren zum Betrieb der Bremse in Fig. 6 darstellt;
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Gerätes zur automatischen
Steuerung eines relativen Geschwindigkeitsverhält
nisses zwischen dem Schwenkmotor und dem Auslegerzy
linder einschließlich eines Geschwindigkeitsverhält
nis-Schalter;
Fig. 10 ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerverfah
rens zur Steuerung des relativen Geschwindigkeits
verhältnisses zwischen Schwenkmotor und Auslegerzy
linder, bei dem die hydraulische Schaltung keine hy
draulische Querverbindung zwischen den Wegeventilen
des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders auf
weist;
Fig. 11 ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerungsver
fahrens zur Steuerung des relativen Geschwindig
keitsverhältnisses zwischen dem Schwenkmotor und dem
Auslegerzylinder, bei dem die hydraulische Schaltung
mit einer hydraulischen Querverbindung zwischen den
Wegeventilen des Schwenkmotors und des Auslegerzy
linders ausgestattet ist;
Fig. 12a u. 12b Diagramme mit charakteristischen Kurven von elektri
schem Strom, der entsprechend den Betätigungswerten
der Steuerhebel/-pedale des Schwenkmotors und des
Auslegerzylinders erzeugt wird;
Fig. 12c ein Diagramm mit mehreren charakteristischen Kurven
der Hubhöhe des Auslegers im Verhältnis zum Schwenk
winkel des Schwenkmotors bei verschiedenen Geschwin
digkeitsverhältnissen zwischen dem Schwenkmotor und
dem Auslegerzylinder, die am Geschwindigkeitsver
hältnis-Schalter eingestellt sind;
Fig. 13 ein Diagramm mit charakteristischen Kurven der Menge
an Hydraulikflüssigkeit pro Zeit im Verhältnis zur
Betätigungszeit im Zusammenhang mit einer optimalen
Steuerung zur Vermeidung eines mechanischen Schlages
auf die Antriebselemente, besonders den Unterschied
der Menge an Hydraulikflüssigkeit bei niedriger und
hoher Geschwindigkeit der Antriebselemente sowie die
Veränderung der Menge an Hydraulikflüssigkeit im Be
schleunigungs- und Verzögerungsbereich;
Fig. 14 ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerverfah
rens zur Vermeidung von mechanischen Schlägen zwi
schen den Antriebselementen und der Hydraulikflüs
sigkeit;
Fig. 15 ein Blockschaltbild eines elektronischen Controllers
eines Gerätes zur automatischen Steuerung der Dämp
fung der Antriebszylinder;
Fig. 16 ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerverfah
rens zur Vermeidung von Schlägen zwischen Betäti
gungszylindern und Hydraulikflüssigkeit an den Enden
der Zylinder;
Fig. 17 ein Diagramm einer charakteristischen Kurve der Be
tätigungsgeschwindigkeit der Antriebszylinder beim
Verzögern;
Fig. 18 ein Blockschaltbild eines Steuergerätes zur automa
tischen Verhinderung eines Unfalls durch Kippen des
Baggers infolge einer Überlastung während des Hebe
betriebes;
Fig. 19 ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerverfah
rens zur automatischen Vermeidung von Unfällen durch
Kippen des Baggers für das Steuergerät in Fig. 18.
Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Schaltkreis eines au
tomatischen Betätigungssystemes für Antriebselemente eines
Baggers enthält einen Motor 1 zur Erzeugung der
Antriebsleistung für die Antriebe des Baggers, einem Paar
Haupthydraulikpumpen, einer ersten und zweiten Hydraulikpumpe
3 und 4, die hintereinander direkt mit der Abtriebswelle 2 des
Motors 1 verbunden sind, und jeweils eine Taumelscheiben-Pumpe
(Axialkolbenpumpe) enthalten. Die zweite Pumpe 4 ist direkt
mit der hydraulischen Hilfspumpe oder dritten Pumpe 5 verbun
den, die eine geringere Kapazität als die erste und zweite
Hauptpumpe 3 und 4 hat, und zur Bereitstellung der
hydraulischen Steuerflüssigkeit eingerichtet ist.
Die erste Hauptpumpe 3 ist, wie in der Zeichnung dargestellt,
direkt mit einer ersten Gruppe von Wegeventilen verbunden,
z. B. einem ersten Wegeventil 7 zur Steuerung der Bewegungs
richtung des linken Fahrmotors 6 zum Betrieb der linken Gleis
kette des Baggers, einem zweiten Wegeventil 9 zur Steuerung
der Bewegungsrichtung des Stielzylinders 8 zum Betrieb eines
Löffelstiels und einem dritten Wegeventil 11 zur Steuerung der
Bewegungsrichtung des Schwenkmotors 10 zum Schwenken des obe
ren Rahmens mit der Kabine zum unteren Rahmen mit den Gleis
ketten.
Auf die gleiche Weise ist die zweite Hauptpumpe 4 direkt mit
einer zweiten Gruppe von Wegeventilen verbunden, z. B. einem
vierten Wegeventil 13 zur Steuerung der Bewegungsrichtung des
rechten Fahrmotors 12 zum Antrieb der rechten Gleiskette des
Baggers, einem fünften Wegeventil 15 zur Steuerung der Bewe
gungsrichtung eines Schaufelzylinders 14 zum Antrieb einer
Schaufel, einem sechsten Wegeventil 17 zur Steuerung der Bewe
gungsrichtung des Auslegerzylinders 16 zum Antrieb eines Aus
legers und ein vorsorgliches Wegeventil 18 zur Steuerung der
Bewegungsrichtung eines Hilfsantriebes (nicht dargestellt),
mit dem der Bagger auf Wunsch des Kunden ausgestattet werden
kann.
Die von der dritten Hydraulikpumpe 5, die eine geringere Kapa
zität als die erste und zweite Hauptpumpe 3 und 4 hat, gelie
ferte Hydraulikflüssigkeit wird als hydraulische Steuerflüs
sigkeit zur Betätigung der Taumelscheiben 3a und 4a der ersten
und zweiten Hauptpumpe 3 und 4 sowie der Steuerelemente der
Wegeventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 verwendet. Das heißt,
ein Teil der hydraulischen Steuerflüssigkeit von der dritten
Pumpe 5 ist über eine Hydraulikleitung mit einem Paar Taumel
winkel-Steuereinrichtungen 20a und 20b verbunden, die jeweils
zur Steuerung der Taumelwinkel der Taumelscheiben 3a und 4a
der Hauptpumpen 3 und 4 über ein Paar Taumelwinkel-Steuerven
tile 19a und 19b, die jeweils ein Magnetventil 19a und 19b
enthalten, eingerichtet sind. Der andere Teil der hydrauli
schen Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 5 ist über eine
andere Hydraulikleitung mit den Steuerelementen der Wegeven
tile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 über ein Paar elektrisch ge
steuerter Proportionalventilblöcke 22a und 22b verbunden, die
jeweils mit den Wegeventilen 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 und
mit dem Controller 24 über eine Steuerleitung 22′ verbunden
sind, und durch den Controller 24 entsprechend den Betäti
gungswerten der Steuerhebel/-pedale 21 in der Kabine gesteuert
werden.
Die Steuerhebel/-pedale 21 umfassen die gleiche Anzahl an He
beln und Pedalen wie Wegeventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18
vorhanden sind, das entspricht der Anzahl der Antriebselemente
6, 8, 10, 12, 14 und 16. Die Steuerventilblöcke 22a und 22b
enthalten ebenfalls die gleiche Anzahl an Proportionalventilen
(nicht dargestellt) wie der Gruppe von Wegeventilen 7, 9 und
11 oder 13, 15, 17 und 18 des dazugehörenden Ventilblockes
22a, 22b entspricht. Wird ein Steuerhebel/-pedal 21 für ein
Antriebselement betätigt, wird ein Magnetventil in einem Steu
erventilblock 22a oder 22b proportional der Betätigung des
Steuerhebels/-pedales 21 betätigt. Dadurch wird die hydrauli
sche Steuerflüssigkeit der dritten Pumpe 5 zu den Wegeventilen
7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 entsprechend dem zu betätigenden
Antriebselement geleitet. Dazu wird das Steuerelement des We
geventiles 7, 9, 11, 13, 15, 17, 18 mit der Steuerhydraulik
flüssigkeit der dritten Pumpe 5 versorgt, um nach rechts oder
links bewegt zu werden und schließlich die Betriebsteile, wie
Schaufel, Löffelstiel o. ä. in der gewünschten Richtung zu be
wegen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die hydraulische Schaltung ferner
mit einer Vielzahl von Sensoren 23a bis 23f zur Erfassung von
Lageänderungen der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16
entsprechend der Bewegungen der Antriebselemente ausgestattet.
Die Sensoren 23a bis 23f sind jeweils an den Antriebselementen
angebracht. Daher gibt es die gleiche Anzahl an Sensoren wie
Antriebselemente. Die Sensoren 23a bis 23f sind elektrisch mit
dem Controller 24 verbunden, um Signale entsprechend der Lage
änderungen der jeweiligen Antriebselemente an den Controller
24 auszugeben. Ferner ist ein Paar Verstärker 25a und 25b je
weils elektrisch verbunden mit dem Controller 24 und den Steu
erventilblöcken 22a und 22b, so daß diese zwischen jenen ange
ordnet sind, während ein weiterer Verstärker 25c elektrisch
mit den Taumelwinkel-Steuerventilen 19a und 19b einerseits und
dem Controller 24 andererseits elektrisch verbunden ist. Der
Controller 24 ist elektrisch mit den Lagesensoren 23a bis 23f
verbunden.
Die Lagesensoren 23a bis 23f können aus bekannten Meßwertauf
nehmern verschiedener Art bestehen. Die Sensoren 23b, 23e und
23f, die jeweils an dem Stielzylinder 8, dem Schaufelzylinder
14 und dem Auslegerzylinder 16 angebracht sind, enthalten z. B.
einen induktiven Aufnehmer und magnetisches Material, so daß
ein elektrisches Signal durch Zählen der Anzahl der magneti
schen Teile erzeugt wird. Der Sensor 23c des Schwenkmotors 10
enthält einen Absolut-Encoder, der die Erkennung der absoluten
Position zwischen dem oberen und unteren Rahmen des Baggers
erlaubt, während die Sensoren 23a und 23d, die an den Fahrmo
toren 6 und 12 angebracht sind, einen Inkremental-Encoder ent
halten.
Die Verstärker 25a, 25b und 25c, die mit dem Ausgangsport des
Controllers 24 verbunden sind, verstärken das im Controller 24
errechnete Steuersignal und geben das verstärkte Signal an den
Steuerventilblock 22a oder 22b oder die Taumelscheiben-Steuer
ventile 19a und 19b weiter.
Mit anderen Worten: In Abhängigkeit von der Lageänderung der
betätigten Steuerhebel/-pedale 21 wird ein elektrischer Strom
erzeugt, mit dem der Controller 24 beaufschlagt wird, dort
rechnerisch bearbeitet und in den Verstärkern 25a und 25b ver
stärkt wird, damit werden die Steuerventilblöcke 22a und 22b
beaufschlagt, so daß die Menge an hydraulischer Steuerflüssig
keit von der dritten Hydraulikpumpe 5 zu den Steuerelementen
der betreffenden Wegeventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 ge
steuert wird. Die Sensoren 23a bis 23f liefern jeweils ein der
Lageänderung des jeweiligen Antriebselementes 6, 8, 10, 12,
14, 16 entsprechendes Signal an den Controller 24, dieser be
rechnet aus den Signalen der Lageänderungen der Antriebsele
mente, die von den Sensoren 23a bis 23f erfaßt wurden, und der
Last des jeweiligen Antriebselementes die erforderliche Menge
an Hydraulikflüssigkeit für das Antriebselement durch Ansteue
rung der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4, und ermöglicht
dabei der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4, die Belastung
im Falle einer Überlast auszugleichen.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Schaltbildes
in Fig. 1 im Bereich der Fahrmotoren. Der Bereich der Fahrmo
toren enthält neben den Fahrmotoren 6 und 12 ein Paar Taumel
winkel-Steuereinrichtungen 6a und 12a, die jeweils am Fahrmo
tor 6 und 12 zur Steuerung der Taumelwinkel der Fahrmotoren 6
und 12 angebracht sind. Ein Magnetventil 28 ist zwischen den
Taumelwinkel-Steuereinrichtungen 6a und 12a angeordnet und mit
der Hilfspumpe 5 verbunden, um den Zufluß der hydraulischen
Steuerflüssigkeit zu diesen zu öffnen und zu schließen. Das
Magnetventil 28 ist ferner elektrisch mit dem Controller 24
verbunden, um von diesem mit einem Steuersignal beaufschlagt
zu werden.
Der Betrieb der Fahrmotoren in Fig. 2 wird im folgenden be
schrieben.
Durch Betätigung durch den Bediener geben die Steuerhebel/-pe
dale 21 ein elektrisches Signal entsprechend den Betätigungs
werten an den Controller 24, was dem Controller 24 die Verar
beitung der Betätigungswerte ermöglicht. Der Controller 24
gibt anschließend elektrische Signale über den ersten und
zweiten Verstärker 25a und 25b an die Steuerventilblöcke 22a
und 22b sowie weitere Signale über den dritten Verstärker 25c
an die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b aus. Der Ver
stärker 25c verstärkt die elektrischen Signale des Controllers
und gibt diese verstärkten Signale an die Taumelwinkel-Steuer
ventile 19a und 19b aus, um die hydraulische Steuerleitung
zwischen der Hilfspumpe 5 und den Taumelwinkel-Steuereinrich
tungen 20a und 20b zu öffnen. Durch die Steuerflüssigkeit, mit
der die Steuereinrichtungen 20a und 20b von der hydraulischen
Hilfspumpe 5 beaufschlagt werden, werden die Taumelwinkel der
Hauptpumpen 3 und 4 und damit die Menge der Hydraulikflüssig
keit, die von diesen gefördert wird, gesteuert. Nach Erhalt
der verstärkten Signale von den Verstärkern 25a und 25b öffnen
die Steuerventilblöcke 22a und 22b die hydraulische Verbin
dung zwischen der hydraulischen Hilfspumpe 5 und den Wegeven
tilen 7 und 13 der Fahrmotoren 6 und 12, so daß das Wegeventil
7 mit der Steuerflüssigkeit von der hydraulischen Hilfspumpe 5
versorgt wird. Ferner werden die Fahrmotoren 6 und 12 mit Hy
draulikflüssigkeit von den Hauptpumpen 3 und 4 über die Wege
ventile 7 und 13 versorgt, so daß die Fahrmotoren 6 und 12 an
getrieben werden.
Wenn die Fahrmotoren 6 und 12 durch die Hydraulikflüssigkeit 3
und 4 angetrieben werden, erfassen die Lagesensoren 23a und
23d der Motoren 6 und 12 die jeweilige Betätigungsgeschwindig
keit der Motoren 6 und 12, um ein elektrisches Signal entspre
chend der Geschwindigkeit an den Controller 24 auszugeben.
Nach Erhalt der elektrischen Signale von den Sensoren 23a und
23d bearbeitet der Controller 24 diese Signale und vergleicht
das berechnete Ergebnis mit einer vorbestimmten Bewegungsge
schwindigkeit, um ein elektrisches Signal entsprechend dem Er
gebnis des Vergleiches an das Taumelwinkel-Steuerventil 28 der
Fahrmotoren 6 und 12 auszugeben. So erlaubt das Steuerventil
28 der Fahrmotoren 6 und 12 durch Öffnen der Leitung der Steu
erflüssigkeit die Versorgung der Taumelwinkel-Steuereinrich
tungen 6a und 12a mit Steuerflüssigkeit von der Hilfspumpe 5,
wodurch die Taumelwinkel der Fahrmotoren 6 und 12 gesteuert
werden.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Steuerverfahrens zur
Durchführung eines optimalen Fahrbetriebes der Fahrmotoren 6
und 12 durch den Controller 24.
Der Controller 24 startet das Steuerverfahren mit einem
Schritt 30, bei dem die Betätigungswerte ΘT der
Steuerhebel/-pedale 21 durch den Controller 24 eingelesen und in diesem ge
speichert werden. Im folgenden Entscheidungsschritt 31 ent
scheidet der Controller 24, ob der Betätigungswert ΘT gleich
Null ist. Ist der Wert ΘT gleich Null, wird in einem Schritt 32
festgestellt, ob das Magnetventil 28 mit einem Strom Is ver
sorgt wird, d. h. daß der Steuerkreis eingeschaltet ist. Ist
das Magnetventil 28 mit einem Strom beaufschlagt, schaltet der
Controller 24 in einem Schritt 33 den Strom für das Magnetven
til 28 ab, um das Ventil 28 auszuschalten und kehrt anschlie
ßend zum Start zurück.
Die erwähnten Steuerschritte (32 bis 33) erlauben die automa
tische Rückkehr aus dem zweiten Fahrmodus in den ersten Fahr
modus, wenn der zweite Fahrmodus durchgeführt wurde.
Ist der Betätigungswert ΘT im Schritt 31 ungleich Null, fährt
das Verfahren mit einem Schritt 34 fort, in dem der Controller
24 Werte für die Steuerströme IA, IB für die Steuerventilblöcke
22a und 22b sowie die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b
in Abhängigkeit von dem Betätigungswert ΘT ermittelt. Im
Schritt 35 gibt der Controller 24 die ermittelten Steuerstrom
werte IA und IB an die Steuerventilblöcke 22a und 22b sowie
die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b aus, um die Fahr
motoren 6 und 12 mit einer den Betätigungswerten ΘT ent
sprechenden Geschwindigkeit zu betreiben.
Anschließend fährt das Verfahren mit einem Entscheidungs
schritt 36 fort, bei dem der Controller 24 feststellt, ob der
Betätigungswert ΘT maximal ist. Ist der Wert ΘT nicht maximal,
kehrt das Verfahren zum Startschritt zurück, während das Ver
fahren mit einem Schritt 37 fortfährt, wenn der Betätigungs
wert ΘT maximal ist. Im Schritt 37 liest der Controller 24 ein
elektrisches Signal von den Sensoren 23a und 23d ein, das
die Betätigungsgeschwindigkeiten der Fahrmotoren 6 und 12 dar
stellt. Im folgenden Schritt 38 stellt der Controller 24 wie
im Schritt 32 fest, ob das Magnetventil 28 mit Strom beauf
schlagt wird.
Ist das Magnetventil 28 mit Strom beaufschlagt, führt der Con
troller 24 einen Schritt 39 durch, bei dem festgestellt wird,
ob die Betätigungsgeschwindigkeit VT des Fahrmotors 6 und 12
geringer ist, als die zulässige Mindestgeschwindigkeit V₂ des
zweiten Fahrmodus. Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit charakteri
stischen Kurven der Fahrgeschwindigkeit im ersten und zweiten
Fahrmodus der Fahrmotoren 6 und 12 in Abhängigkeit der Bela
stung durch die Bodenbeschaffenheit. Wie aus Fig. 3 zu erken
nen, entspricht die zulässige Mindestgeschwindigkeit V₂ einem
Wert von etwa 110% der Grenzgeschwindigkeit V₀ der Fahrmotoren
6 und 12, daß heißt V₂ gleich 1,1 V₀. Bei der Grenzgeschwindig
keit V₀ bleiben die Fahrmotoren 6 und 12 in Folge einer Über
last stehen. Ist die Betätigungsgeschwindigkeit VT geringer als
die zulässige Mindestgeschwindigkeit V₂, schaltet der Control
ler 24 im Schritt 40 den Strom Is aus, um den Fahrmodus vom
zweiten Fahrmodus in den ersten Fahrmodus umzuschalten, und
damit die maximal zulässige Last der Fahrmotoren 6 und 12 zu
erhöhen.
Ist das Magnetventil 28 im Schritt 38 nicht mit Strom beauf
schlagt, wird der tatsächliche Fahrmodus als erster Fahrmodus
erkannt. Dann fährt das Verfahren mit einem Schritt 41 fort,
bei dem die Betätigungsgeschwindigkeit VT der Motoren 6 und 12
mit einer Vergleichsgeschwindigkeit V₁ im Falle des ersten
Fahrmodus verglichen wird. Wie aus Fig. 3 zu ersehen, beträgt
der Wert der Vergleichsgeschwindigkeit V₁ etwa 90% der maxima
len Fahrgeschwindigkeit V1max im Falle des ersten Fahrmodus, das
heißt V₁ gleich 0,9 V1max. Ist die Betätigungsgeschwindigkeit VT
kleiner oder gleich der Vergleichsgeschwindigkeit V₁, kehrt das
Verfahren zu Startschritt zurück. Ist die Betätigungsgeschwin
digkeit VT größer als die Vergleichsgeschwindigkeit V₁, wird
entschieden, daß die Fahrmotoren mit einer aussteuerbaren Last
beaufschlagt werden, wie z. B. dem Fahren auf der Horizonta
len. Dann fährt der Controller 24 mit einem Schritt 42 fort,
bei dem das Magnetventil 28 mit dem Strom IS beaufschlagt wird,
um die Taumelwinkel der Fahrmotoren 6 und 12 zu steuern. Da
durch wird der Fahrmodus der Fahrmotoren 16 und 12 vom ersten
Fahrmodus in den zweiten Fahrmodus geändert, und dadurch die
Fahrgeschwindigkeit der Motoren 6 und 12 erhöht.
Entsprechend dem automatischen Steuersystem der Erfindung wird
der Fahrmodus der Fahrmotoren 6 und 12 im Falle der maximalen
Betätigung der Steuerhebel/-pedale 21 für die Fahrmotoren 6
und 12 zwischen dem ersten und zweiten Fahrmodus umgeschaltet,
um die Belastung der Fahrmotoren 6 und 12 in Abhängigkeit von
der Bodenbeschaffenheit einzustellen. Dadurch ermöglicht das
Steuersystem einen wirkungsvollen Fahrbetrieb der Fahrmotoren
6 und 12.
Ferner liefert die Erfindung ein automatisches Steuerungs
system zur wirksamen Steuerung eines Bremsbetriebes für den
Schwenkmotor des Baggers. Das Steuersystem steuert die mecha
nische Bremse automatisch durch Beaufschlagen mit einer ein
stellbaren Bremsleistung für die Untersetzungsgetriebe des
Schwenkmotors, so daß der Bremsbetrieb wirksam gleichzeitig
mit einem Schutz vor Störungen der Untersetzungsgetriebe des
Schwenkmotors 10 erfolgt. Dieses System wird im folgenden be
schrieben.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergerätes zur au
tomatischen Steuerung des Bremsbetriebes des Schwenkmotors und
enthält neben dem elektronischen Controller 24 aus Fig. 1 ei
nen Steuerhebel 21 für den Schwenkmotor, der mit dem Control
ler 24 elektrisch ve 57865 00070 552 001000280000000200012000285915775400040 0002004136084 00004 57746rbunden ist, um Betätigungswerte für den
Schwenkmotor an den Controller 24 auszugeben. Ferner ist ein
Relais 43 elektrisch mit dem Controller 24 verbunden, um ein
die mechanische Bremse betätigendes Magnetventil 44 ein- oder
auszuschalten, wenn ein elektrisches Steuersignal vom Control
ler 24 entsprechend dem Betätigungswert für den Schwenkmotor
10 ausgegeben wird. Das Magnetventil 44 ist elektrisch mit dem
Relais 43 und mit der mechanischen Bremse 45 verbunden, die an
den Untersetzungsgetrieben 6 der Schwenkmotoreinheit 47 in
Fig. 6 angebracht ist, und durch das Magnetventil 44 gesteuert
wird. Ferner ist ein Schaltventil 46 im Steuerkreis angeord
net, um den Schwenkmotor 10 ein- oder auszuschalten.
Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der hydraulischen
Schaltung der Schwenkmotoreinheit 47, die elektrisch mit dem
Controller 24 über das Relais 43, das Magnetventil 44 und das
Schaltventil 46 verbunden ist. Das Magnetventil 44 ist ferner
mit der hydraulischen Hilfspumpe 5 verbunden, um mit hydrau
lischer Steuerflüssigkeit von dieser versorgt zu werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Schwenkmotoreinheit 47 mit dem
Wegeventil 11 verbunden, um die Menge an Hydraulikflüssigkeit,
mit der der Schwenkmotor 10 von den Hauptpumpen 3 und 4 ver
sorgt wird, zu steuern. Die Schwenkmotoreinheit 47 ist mit ei
nem Schwenkmotor 10, den Untersetzungsgetrieben 49 zur Verrin
gerung der Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkmotors 10 und ei
nem Paar Rückschlagventile 48′ und einem Paar Druckbegren
zungsventile 48, die zwischen dem Schwenkmotor 10 und dem We
geventil 11 parallel zu diesem angeordnet sind, ausgestattet.
Ferner ist die mechanische Bremse 45 an den Untersetzungsge
trieben 49 angeordnet, um eine Bremsleistung auf die Unterset
zungsgetriebe 49 aufzubringen, wenn das Magnetventil 44 in Ab
hängigkeit von einem Bremssignal des Controllers 24 einge
schaltet ist.
Wird der Steuerhebel 21 in eine Schwenkposition gebracht, um
das Steuergerät in Betrieb zu setzen, steuert der Controller
24 die mechanische Bremse 45 an, so daß diese gelöst wird,
gleichzeitig erfolgt Einschalten des Schaltventiles 46, so daß
der Schwenkmotor 10 angetrieben wird, um dadurch den oberen
Rahmen des Baggers gegenüber dem unteren Rahmen zu schwenken.
Bringt der Bediener während des Betriebes des Schwenkmotors 10
den Steuerhebel 21 für den Schwenkmotor 10 in die Neutralstel
lung, wird der Schwenkmotor 10 gestoppt. Dennoch wird der
Schwenkmotor 10 durch das Trägheitsmoment des oberen Rahmens
des Baggers ungeachtet der Position des Steuerhebels 21 vor
übergehend weiterbewegt. Würde die Bremse 45 sofort nach der
Rückkehr des Steuerhebels 21 in seine Neutralstellung die Un
tersetzungsgetiebe 49 mit der Bremsleistung beaufschlagen,
könnte die Bremse 45 in Folge des Momentes des oberen Rahmens
des Baggers beschädigt werden.
Wird der Steuerhebel 21 von der Neutralstellung in die
Schwenkposition gebracht, um den Haltebetrieb der Schwenk
motoreinheit 47 in den Schwenkbetrieb zu überführen, muß die
Bremse für die Untersetzungsgetriebe 49 sofort gelöst werden,
andernfalls könnten die Untersetzungsgetriebe 49 durch die
Bremsleistung der Bremse 45 beschädigt werden.
Hierzu steuert das Steuersystem die mechanische Bremse 45 so,
daß sie nicht vor Ablauf von etwa 5 Sekunden nach Wechsel der
Stellung des Steuerhebels 21 von der Schwenkposition in eine
Neutralposition angesteuert wird. Gleichzeitig wird die
Schwenkgeschwindigkeit der Schwenkmotoreinheit 47 schrittweise
vermindert. Falls der Steuerhebel 21 von der Neutralstellung
in die Schwenkstellung gebracht wird, steuert das Steuersystem
die mechanische Bremse 45 so an, daß sie sofort von den Redu
ziergetrieben 49 gelöst wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die mechanische Bremse 45 so
angesteuert, daß diese innerhalb von 0,1 Sekunden nach der Be
tätigung des Steuerhebels 21 von den Untersetzungsgetrieben 49
gelöst ist.
Die Wirkungsweise dieses Steuersystems wird unter Bezugnahme
auf die Fig. 7a und 7b im einzelnen beschrieben, wobei
diese Diagramme das Verhältnis zwischen der Betätigung der
Schwenkmotorsteuerhebel 21 und der mechanischen Bremse 45 wäh
rend des Betriebes der Schwenkmotoreinheit 47 zeigen.
Fig. 7a zeigt die übliche Betätigung des Steuerhebels 21 für
den Schwenkmotor, um von der Neutralstellung in die Schwenkpo
sition gebracht zu werden (ansteigende Linie) und damit den
Schwenkbetrieb der Schwenkmotoreinheit 47 einzuleiten, wird
dann in der Schwenkposition für eine Zeit gehalten (horizonta
le Linie) und anschließend von der Schwenkstellung in die Neu
tralstellung bewegt (abfallende Linie), um den Schwenkbetrieb
der Schwenkmotoreinheit 47 zu stoppen.
Gleichzeitig wird die mechanische Bremse 45, wie in Fig. 7b
dargestellt, betrieben, um der oben erwähnten Betätigung des
Steuerhebels 21 zu entsprechen. Das heißt, sobald der Steuer
hebel 21 von der Neutralstellung in die Schwenkstellung bewegt
wurde, wird die Bremse 45 so gesteuert, daß die auf die Redu
ziergetriebe 49 aufgebrachte Bremsleistung innerhalb von 0,1
Sekunden entfernt ist, anschließend wird der gelöste Zustand
für eine Zeit gehalten (horizontale Linie), und nach Betätigen
des Steuerhebels 21 von der Schwenkstellung in die Neutral
stellung wird dieser Zustand weitere etwa 5 Sekunden gehalten,
wodurch die Verringerung der Schwenkgeschwindigkeit der
Schwenkmotoreinheit 47 erlaubt wird, anschließend wird die
Bremse durch das Relais 34 und das Magnetventil 44 betätigt
(vertikal abfallende Linie), um die Bremsleistung auf die Un
tersetzungsgetriebe 49 aufzubringen, wodurch die Schwenkmotor
einheit 47 vollständig angehalten wird.
Das Steuerverfahren zur automatischen Steuerung der Bremsein
richtung der Schwenkmotoreinheit 47 wird unter Bezugnahme auf
das Flußdiagramm in Fig. 8 beschrieben.
Wie im Flußdiagramm ersichtlich, startet das Verfahren mit ei
nem ersten Schritt 50, bei dem der Controller 24 feststellt,
ob der Wert des Steuerhebels 21 für den Schwenkmotor 10 an
steigt und damit den Wechsel des Hebels 21 aus der Neutral
stellung in die Schwenkstellung anzeigt, oder ob ein sinkender
Wert den Wechsel des Steuerhebels aus der Schwenkstellung in
die Neutralstellung anzeigt. Steigt der Wert des Hebels 21,
fährt das Verfahren mit einem Schritt 51 fort, während das
Verfahren mit einem Entscheidungsschritt 52 fortfährt, falls
der Wert sinkt.
Im Schritt 51 gibt der Controller 24 ein elektrisches Signal
an das Relais 43 aus, um den Steuerkreis zu schließen, das
heißt das Magnetventil 44 auszuschalten. Dadurch wird die me
chanische Bremse 45 gelöst und dadurch die Bremsleistung auf
den Untersetzungsgetrieben 49 der Schwenkmotoreinheit 47 in
nerhalb von 0,1 Sekunden nach Betätigen des Hebels 21 ent
fernt, und das Schaltventil 46 eingeschaltet, damit der
Schwenkmotor 10 mit Hydraulikflüssigkeit von den Hauptpumpen 3
und 4 über das Wegeventil 11 versorgt und damit der Schwenkmo
tor 10 angetrieben wird.
Im Schritt 52 stellt der Controller 24 fest, ob seit der Ände
rung des Steuerhebels 21 von der Schwenkstellung in die Neu
tralstellung 5 Sekunden verstrichen sind. Sind die 5 Sekunden
verstrichen, fährt das Verfahren mit einem Schritt 53 fort.
Sind die 5 Sekunden noch nicht verstrichen, wiederholt der
Controller 24 den Entscheidungsschritt 52 so lange, bis die 5
Sekunden verstrichen sind. Im Schritt 53 gibt der Controller
24 ein elektrisches Signal an das Relais 43 aus, um das Mag
netventil 44 anzusteuern, damit die mechanische Bremse 45 be
tätigt werden und so die Bremsleistung der Bremse 45 auf die
Untersetzungsgetriebe 49 aufgebracht werden kann, gleichzeitig
mit Ausschalten des Schaltventiles 46, um den Schwenkbetrieb
des Schwenkmotors 10 zu stoppen.
Dazu steuert der Controller 24 entsprechend dem Betätigungs
wert für den Steuerhebel 21 des Schwenkmotors das
Steuerungs-System so, daß die Bremseinrichtung der Schwenkmotoreinheit 47
automatisch so gesteuert wird, daß eine wirksame Steuerung des
Bremsbetriebes ohne Auftreten von Störungen in der Schwenkmo
toreinheit 47 des Baggers auftritt.
Ferner liefert die vorliegende Erfindung ein Steuersystem zur
wirksamen Steuerung einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem
Schwenkmotor 10 und dem Auslegerzylinder 16, falls die Steuer
hebel 21 für den Schwenkmotor 10 und den Auslegerzylinder 16
gleichzeitig zum Anheben des Auslegers und Schwenken des obe
ren Rahmens des Baggers zum unteren Rahmen betätigt werden.
Das Geschwindigkeitsverhältnis des Schwenkmotors 10 zur Hubge
schwindigkeit des Auslegers wird durch den Bediener ent
sprechend der Betriebsbedingungen ausgewählt, so daß die rela
tive Geschwindigkeit zwischen dem Schwenkmotor 10 und dem Aus
legerzylinder 16 automatisch und wirkungsvoll gesteuert werden
kann. Dadurch wird das Schwenken des Schwenkmotors 10 und das
Anheben des Auslegers sanft und im Verhältnis zum anderen
durchgeführt. Dieses Steuerungssystem wird im folgenden näher
beschrieben.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergerätes zur au
tomatischen Steuerung der relativen Geschwindigkeit zwischen
dem Schwenkmotor 10 und dem Auslegerzylinder 16, der mit einem
Controller 24 einschließlich eines ROMs, einem RAMs und einer
CPU ausgestattet ist. Der Controller 24 ist elektrisch mit den
Steuerhebeln/-pedalen 21 und einem Geschwindigkeitsverhältnis-
Schalter 54 über seine Eingangsports verbunden, um ein Ge
schwindigkeitsverhältnis zwischen dem Schwenkmotor 10 und dem
Auslegerzylinder 16 automatisch zu steuern. Das Ausgangsport
das Controller 24 ist elektrisch mit den Verstärkern 25a bis
25c und den Steuerventilblöcken 22a und 22b verbunden. Da
durch werden die Steuerhebel/-pedale 21 elektrisch über den
Controller 24 mit den Steuerventilblöcken 22a und 22b ver
bunden.
Wie erwähnt, ist der Geschwindigkeitsverhältnisschalter 54
elektrisch mit dem Controller 24 verbunden. Der Geschwindig
keitsverhältnis-Schalter 54 gibt ein elektrisches Signal an
den Controller 24 ab, das einen Einstellwert ΘC (= VB/VS) dar
stellt, den der Bediener zuvor durch Einstellen der Hubge
schwindigkeit VB des Auslegers im Verhältnis zur Schwenkge
schwindigkeit VS des Schwenkmotors 10 eingestellt hat.
Nachdem Erhalt elektrischer Signale der Betätigungswerte Θi (ΘB
und ΘS) der Steuerhebel/-pedale 21 für den Auslegerzylinder 16
und den Schwenkmotor 10 sowie ein weiteres elektrisches Signal
des eingestellten Wertes ΘC des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters
54 verarbeitet der Controller 24 die Werte Θi und ΘC
und gibt anschließend Steuersignale an die Verstärker 25a bis
25c aus. Die Verstärker 25a bis 25c verstärken die Signale
des Controllers 24 und beaufschlagen die Steuerventilblöcke 22a
und 22b sowie die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b
mit den verstärkten Signalen. Das heißt, ein elektrisches Si
gnal entsprechend den Betätigungswerten Θi der Antriebselemente
10 und 16 wird vom Controller 24 an den ersten und zweiten
Verstärker 25a und 25b ausgegeben, um dort verstärkt und an
schließend an die Steuerventilblöcke 22a und 22b gegeben zu
werden. Dies erlaubt den Steuerventilblöcken 22a und 22b die
Steuerung der hydraulischen Steuerflüssigkeit von der hydrau
lischen Hilfspumpe 5 an die Steuerelemente der Wegeventile 11
und 17 für die Antriebselemente 10 und 16. Auf die gleiche Art
und Weise wird das andere elektrische Signal entsprechend dem
Einstellwert ΘC des Schalters 54 vom Controller 24 an den drit
ten Verstärker 25c ausgegeben, um dort verstärkt und an die
Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b ausgegeben zu werden,
so daß die Taumelscheiben 3a und 4a der Haupthydraulikpumpen
3 und 4 durch die Steuereinrichtungen 20a und 20b gesteuert
werden, um damit die Menge der hydraulischen Flüssigkeit, die
von den Hauptpumpen 3 und 4 ausgegeben wird, veränderlich zu
steuern.
Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm des automatischen Steuerver
fahrens zur Steuerung der relativen Geschwindigkeit zwischen
dem Schwenkmotor 10 und dem Auslegerzylinder 16, falls der hy
draulischer Schaltkreis keine hydraulische Querverbindung 27a
in Fig. 1 zwischen dem Wegeventil 11 und 17 des Schwenkmotors
10 und des Auslegerzylinders 16 aufweist.
Zu Beginn stellt der Bediener mit dem Geschwindigkeitsverhält
nis-Schalter 54 die Geschwindigkeit VB des Auslegers im Ver
hältnis zur Schwenkgeschwindigkeit VS des Schwenkmotors 10 un
ter Berücksichtigung des Schwenkwinkels Θ des Schwenkmotors 10
und der Hubhöhe H des Auslegers zu einer gegebenen Bodenfläche
ein, um den Einstellwert ΘC am Geschwindigkeitsverhältnis-Schalter
54 zu erzielen. Nach erfolgter Einstellung des Be
triebswertes ΘC des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters 54
wird das Verfahren durch den Controller 24 durchgeführt.
Das Verfahren startet mit einem Schritt 60, bei dem der Con
troller 24 die elektrischen Signale entsprechend den Betäti
gungswerten ΘB und ΘS für den Auslegerzylinder 16 und den
Schwenkmotor 10 von den Steuerhebeln/-pedalen 21 einliest. Die
Veränderung der Betätigungswerte Θi (ΘB, ΘS) des Auslegerzylin
ders 16 und des Schwenkmotors 10 werden durch eine lineare
proportionale Funktion wie in Fig. 12a dargestellt, diese
Betätigungswerte Θi werden in eine lineare symmetrische Funkti
on nach Fig. 12b durch übliche, im Controller 24 zuvor pro
grammierte Software konvertiert.
Im folgenden Schritt 61 stellt der Controller 24 fest, ob der
Betätigungswert es des Schwenkmotors 10 der Maximalwert ΘSmax
ist. Ist der Wert ΘS nicht der Maximalwert ΘSmax, fährt das Ver
fahren mit einem Schritt 62 fort, bei dem der Controller 24
die Betätigungswerte Θi verarbeitet, um Steuerwerte für die
Steuerelemente der Wegeventile 11 und 17 des Schwenkmotors 10
und des Auslegerzylinders 16 zu erhalten. Anschließend gibt
der Controller 24 Stromwerte IS und IB entsprechend den erhal
tenen Steuerwerten für die Steuerelemente der Wegeventile 11
und 17 an die Steuerventilblöcke 22a und 22b über den ersten
und zweiten Verstärker 25a und 25b aus, um die Wegeventile
11 und 17 zu steuern. Ferner berechnet der Controller 24 die
Menge an Hydraulikflüssigkeiten Q₁ und Q₂, die von den Haupt
pumpen 3 und 4 auszugeben sind. Der Controller 24 gibt an
schließend ein elektrisches Signal in Form eines Stromwertes Ip
entsprechend der berechneten Menge an Hydraulikflüssigkeit Q₁
und Q₂ an die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b über den
dritten Verstärker 25c aus, um die Taumelwinkel der Haupthy
draulikpumpen 3 und 4 zu steuern. Dadurch werden der Schwenk
motor 10 und der Auslegerzylinder 16 durch die von den Haupt
pumpen 3 und 4 gelieferte Hydraulikflüssigkeit betätigt.
Wurde dem Schritt 61 festgestellt, daß der Wert ΘS der Maximal
wert ΘSmax ist, fährt das Verfahren mit einem Schritt 63 fort,
bei dem Controller 24 feststellt, ob der Betätigungswert ΘB des
Auslegerzylinders 16 der Maximalwert ΘBmax ist. Ist der Wert ΘB
nicht der Maximalwert ΘBmax, fährt der Prozeß mit einem Schritt
62 fort, wie bei Schritt 61 beschrieben. Ist der Wert ΘB der
Maximalwert ΘBmax, fährt das Verfahren mit einem Schritt 64
fort, bei dem der Controller 24 die Einstellwerte ΘC vom Ge
schwindigkeitsverhältnis-Schalter 54 erhält. Anschließend
fährt der Controller 24 mit einem Schritt 65 fort, um festzu
stellen, ob der Einstellwert ΘC des Schalters 54 darstellt, daß
der Schwenkmotor 10 vorrangig vor dem Auslegerzylinder 16 zu
betätigen ist. Ist der Schwenkmotor 10 vorrangig vor dem Aus
legerzylinder 16 zu betätigen, fährt das Verfahren mit einem
Schritt 66 fort, bei dem der Controller 24 eine Menge an
Hydraulikflüssigkeit QB für den Auslegerzylinder 16 gleichzei
tig mit Festlegung der Menge an Hydraulikflüssigkeit QS für den
Schwenkmotor 10 als Maximalwert QSmax berechnet, wodurch der
Schwenkmotor 10 und der Auslegerzylinder 16 entsprechend dem
Einstellwert ΘC des Schalters 54 betätigt wird. Anschließend
führt der Controller 24 einen Schritt 67 durch.
Ist der Schwenkmotor 10 nicht vorrangig vor dem Auslegerzylin
der 16 zu betätigen, fährt das Verfahren mit einem Schritt 69
fort, bei dem der Controller 24 feststellt, ob der Einstell
wert ΘC des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters 54 darstellt,
daß der Auslegerzylinder 16 vorrangig vor dem Schwenkmotor 10
zu betätigen ist. Soll der Auslegerzylinder 16 nicht vorrangig
vor dem Schwenkmotor 10 betätigt werden, wird festgestellt,
daß die Betätigungsgeschwindigkeiten VS und VB des Schwenkmo
tors 10 und des Auslegerzylinders 16 durch den Geschwindig
keitsverhältnis-Schalter 54 gleich groß sind.
Der Controller 24 bestimmt im Schritt 70 Stromsteuerwerte, um
die Menge an Hydraulikflüssigkeit QB und QS für den Auslegerzy
linder 16 und den Schwenkmotor 10 als Maximalwerte QB max. und
QS max. festzulegen. Soll der Auslegerzylinder 16 vorrangig vor
dem Schwenkmotor 10 betätigt werden, berechnet der Controller
24 in einem Schritt 71 die Menge an Hydraulikflüssigkeit QS für
den Schwenkmotor 10 gleichzeitig mit der Festlegung der Menge
an Hydraulikflüssigkeit QB für den Auslegerzylinder 16 als Ma
ximalwert QB max., wodurch die Betätigung des Schwenkmotors 10
und des Auslegerzylinders 16 entsprechend dem Einstellwert ΘC
des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters 54 durchgeführt wird.
Anschließend führt der Controller 24 einen Schritt 67 durch.
Im Schritt 67 gibt der Controller 24 einen maximalen Stromwert
Imax an die Steuerventilblöcke 22a und 22b aus, um die Steu
erelemente der Wegeventile 11 und 17 des Schwenkmotors 10 und
des Auslegerzylinders 16 voll zu öffnen. Anschließend fährt
das Verfahren mit einem Schritt 68 fort, bei dem der Control
ler 24 ein elektrisches Signal an die Taumelwinkel-Steuerven
tile 19a und 19b über den dritten Verstärker 25c ausgibt,
um die Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen 3 und 4 entspre
chend den Erfordernissen der Ergebnisse der Schritt 66, 70 und
71 zu steuern. So werden die Taumelwinkel der Haupthydraulik
pumpen 3 und 4 veränderlich gesteuert, um die erforderliche
Menge an Hydraulikflüssigkeit für den Betrieb des Schwenk
motors 10 und des Auslegerzylinders 16 entsprechend dem Ein
stellwert ΘC des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters 54 auszu
geben.
Das Flußdiagramm in Fig. 11 beschreibt ein Steuerverfahren
entsprechend dem Verfahren in Fig. 10, jedoch bei einem
Hydraulikschaltkreis, der eine hydraulischen Querverbindung 27
a einschließlich eines 2/2-Wegeventils 27d (siehe Fig. 1)
enthält, die mit den Wegeventilen 11 und 17 des Schwenkmotors
10 und des Auslegerzylinders 16 verbunden ist. Dadurch kann in
dieser hydraulischen Schaltung das Verfahren in Fig. 11 so
gesteuert werden, daß jede Menge an Hydraulikflüssigkeit von
den Hauptpumpen 3 und 4 an irgendeines der Antriebselemente 10
oder 16 über die Querverbindungsleitung 27a ausgegeben wer
den, um eine Überlast auf einem der Antriebselemente 10 oder
16 aufzufangen.
Das in Fig. 11 dargestellte Verfahren ist im wesentlichen
gleich dem Verfahren in Fig. 10, mit Ausnahme einiger Schrit
te.
Die Schritte 80 bis 84 sind die gleichen, wie die Schritte 60
bis 64 des Verfahrens in Fig. 10. Im Schritt 85 entscheidet
der Controller 24, ob der Einstellwert ΘC des Geschwindigkeits
verhältnis-Schalters 54 darstellt, daß der Auslegerzylinder 16
vorrangig vor dem Schwenkmotor 10 zu betätigen ist. Soll der
Auslegerzylinder 16 vorrangig vor dem Schwenkmotor 10 betätigt
werden, führt der Controller 24 einen folgenden Schritt 86
durch, bei dem festgestellt wird, ob der Auslegerzylinder 16
zum Heben angesteuert werden soll. Soll der Auslegerzylinder
16 zum Absenken angesteuert werden, fährt das Verfahren mit
einem Schritt 95 fort, bei dem der Controller 24 die Menge an
Hydraulikflüssigkeit QS für den Schwenkmotor 10 gleichzeitig
mit Bestimmung der Menge an Hydraulikflüssigkeit QB für den
Auslegerzylinder 16 als Maximalwert QBmax berechnet, um die Be
tätigung des Schwenkmotors 10 und des Auslegerzylinders 16 en
tsprechend dem Einstellwert ΘC des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters
54 durchzuführen. Anschließend führt der Controller
24 einen Schritt 96 durch.
Soll der Auslegerzylinder zum Heben gesteuert werden, fährt
das Verfahren mit einem Schritt 87 fort, bei dem der Control
ler 24 die Mengen an Hydraulikflüssigkeit QS und QB für den
Schwenkmotor 10 und den Auslegerzylinder entsprechend dem Ein
stellwert ΘC berechnet. Anschließend führt der Controller 24
einen Schritt 88 durch, bei dem Steuerwerte IS und IB für die
Steuerelemente der Wegeventile 11 und 17 entsprechend den Men
gen an Hydraulikflüssigkeit QS und QB bestimmt werden. Der Con
troller 24 führt anschließend einen Schritt 89 durch, bei dem
der Controller 24 einen maximalen Steuerwert IWmax zur Steuerung
der Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b festlegt, um die
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen 3 und 4 zu maximieren.
Wurde im Schritt 85 festgestellt, daß der Auslegerzylinder 16
nicht vorrangig vor dem Schwenkmotor 10 zu betätigen ist,
führt der Controller 24 einen Schritt 92 durch, bei dem fest
gestellt wird, ob der Einstellwert ΘC des Geschwindigkeitsver
hältnis-Schalters 54 angibt, ob der Schwenkmotor 10 vorrangig
vor dem Auslegerzylinder 16 zu betätigen ist. Ist der Schwenk
motor 10 vorrangig vor dem Auslegerzylinder 16 zu betätigen,
fährt das Verfahren mit einem Schritt 71 fort, bei dem der
Controller 24 die Menge an Hydraulikflüssigkeit QB für den Aus
legerzylinder 16 gleichzeitig mit Festlegen der Menge an
Hydraulikflüssigkeit QS des Schwenkmotors 10 als Maximalwert
QSmax, berechnet, um den Schwenkmotor 10 und den Auslegerzylin
der 16 entsprechend den Einstellwert ΘC des Schalters 54 zu
betätigen. Anschließend führt der Controller 24 einen Schritt
96 durch.
Ist der Schwenkmotor 10 nicht vorrangig vor dem Auslegerzylin
der 16 zu betätigen, fährt das Verfahren mit einem Schritt 93
fort, bei dem der Controller 24 einen Steuerwert festlegt, um
die Mengen an Hydraulikflüssigkeit QB und QS für den Ausleger
zylinder 16 und den Schwenkmotor 10 als Maximalwerte QBmax und
QS festzulegen. Anschließend fährt das Verfahren mit einem
Schritt 96 fort. Im Schritt 96 legt der Controller 24 einen
maximalen Steuerwert Imax fest, um die Steuerventilblöcke 22a
und 22b so anzusteuern, daß die Wegeventile 11 und 17 des
Schwenkmotors 10 und des Auslegerzylinders 16 vollständig ge
öffnet werden.
Anschließend fährt das Verfahren mit einem Schritt 90 fort,
bei dem der Controller 24 elektrische Signale der Steuerwerte
IS und IB für die Steuerelemente der Wegeventile 11 und 17 an
die Steuerventilblöcke 22a und 22b über den ersten und zwei
ten Verstärker 25a und 25b ausgibt und damit die Wegeventile
11 und 17 des Schwenkmotors 10 und des Auslegerzylinders 16
steuert. Der Controller 24 gibt anschließend elektrische Sig
nale entsprechend den erforderlichen Mengen an Hydraulikflüs
sigkeit QS und QB, die in den Schritten 89, 93, 94 oder 95 er
mittelt wurden, an die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b
über den dritten Verstärker 25c aus, um dadurch die Taumel
winkel der Hauptpumpen 3 und 4 über die Taumelwinkel-Steuer
einheiten 22a und 22b zu steuern. Dadurch wird die Menge an
Hydraulikflüssigkeit, die von den Hauptpumpen 3 und 4 für den
Schwenkmotor 10 und den Auslegerzylinder 16 geliefert wird,
wirksam gesteuert, und damit die Betätigung des Schwenkmotors
10 und des Auslegerzylinders 16 entsprechend dem Einstellwert
ΘC des Schalters 54 ermöglicht.
Fig. 12c zeigt ein Diagramm mit charakteristischen Kurven
der Hubhöhe H des Auslegers im Verhältnis zum Schwenkwinkel Θ
des Schwenkmotors 10 entsprechend jedem Einstellwert ΘC (VB/VS)
des Schalters 54. Wie dargestellt, steigt die Hubhöhe H im
Verhältnis zum Schwenkwinkel Θ proportional mit dem Einstell
wert ΘC, so daß die Höhe H des Auslegers im Verhältnis zu einem
bestimmten Schwenkwinkel Θ′ des Schwenkmotors 10 am höchsten
ist, wenn der Einstellwert ΘC maximal ist, wie durch die Kurve
zweiter Ordnung (1) in Fig. 12c dargestellt, jedoch am ge
ringsten bei einem minimalen Einstellwert ΘC, wie durch die
Kurve zweiter Ordnung (4) dargestellt.
Das Steuersystem nach dieser Erfindung steuert den Betrieb des
Schwenkmotors 10 und des Auslegerzylinders 16 automatisch, um
einen wirkungsvollen synchronen Betrieb des Schwenkmotors 10
und des Auslegerzylinders 16 durch einfaches Einstellen eines
Geschwindigkeitsverhältnisses durch den Geschwindigkeitsver
hältnis-Schalter 54 zu ermöglichen, und dadurch das gleichzei
tige Anheben des Auslegers und das Schwenken des Schwenkmotors
10 sanft und kontinuierlich durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein Verfahren zur ge
steuerten Vermeidung von Stößen während des Betriebes der An
triebselemente. Wie in Fig. 1 dargestellt steuert der
elektronische Controller 24 den Betrieb der Antriebselemente
6, 8, 10, 12, 14 und 16 durch entsprechende elektrische Steu
ersignale an die elektronischen Proportionalventilblöcke 22a
und 22b, bestehend aus Magnetventilen, und die Taumelwinkel-Steuerventile
19a und 19b über die Verstärker 25a, 25b und
25c entsprechend den Betätigungswerten Θi der
Steuerhebel/-pedale 21 durch Betätigen der Steuerelemente der Wegeventile
7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 entsprechend den elektrischen Si
gnalen. Der Controller 24 steuert ferner die Mengen an Hydrau
likflüssigkeit, mit denen die Hydraulikpumpen 3 und 4 die An
triebselemente versorgen, durch Steuerung der Taumelwinkel der
Pumpen.
Das heißt, der Controller 24 erhält Signale von den Steuerhe
beln/-pedalen 21 und den Lagesensoren, die an den Antriebsele
menten angebracht sind, die allesamt von den Betätigungswerten
Θi abhängen, und steuert die Proportionalventilblöcke 22a und
22b und die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b, so daß
die Antriebselemente mit einer Menge an Hydraulikflüssigkeit
versorgt werden, die sich aus einer Steuerkurve für optimale
Volumenströme an Hydraulikflüssigkeit ergibt und verhindert so
Stöße der Antriebselemente.
Die Steuerkurve der optimalen Volumenströme, wie sie in Fig.
13 dargestellt ist, wurde durch Versuche ermittelt. Das
Diagramm zeigt die Veränderung des hydraulischen Volumenstro
mes im Verhältnis zur Zeit t. Die Veränderung des hydrau
lischen Volumenstromes während des Betriebs der Antriebs
elemente bei hoher Geschwindigkeit wird im folgenden unter Be
zug auf Fig. 13 beschrieben. In einem Beschleunigungsbereich
von dem Beginn der Beschleunigung bis zu einer Zeit ts wird der
hydraulische Volumenstrom schrittweise erhöht, um das Antrieb
selement vor einem Stoß zu schützen. Im Verzögerungsbereich
wird der hydraulische Volumenstrom entgegen der bisherigen
Flußrichtung schrittweise erhöht, bis die Hydraulikflüssigkeit
entgegen der bisherigen Flußrichtung fließt, wie zum Betrieb
des Antriebselementes in entgegengesetzter Richtung, so daß
die Antriebselemente vor einem Stoß geschützt sind.
Das Verfahren zum Schutz der Antriebselemente vor Stößen wird
durch den elektronischen Controller 24 entsprechend dem Fluß
diagramm in Fig. 14 durchgeführt.
Im Schritt 100 erhält der Controller 24 elektrische Signale
entsprechend den Betätigungswerten Θi der Steuerhebel/-pedale
21 für die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16. Anschlie
ßend werden im Schritt 101 entsprechend den Betätigungswerten
Θi der Steuerhebel/-pedale 21 die vorbestimmten Geschwindigkei
ten Vi der Antriebselemente ermittelt. Im Schritt 102 erhält
der Controller 24 entsprechende derzeitige Positionswerte Si
der Antriebselemente durch die Sensoren 23a bis 23f. An
schließend werden aufgrund der entsprechenden vorbestimmten
Geschwindigkeiten Vi und der Betriebspositionen Si der Antrieb
selemente im Schritt 103 die jeweiligen optimalen Betriebsge
schwindigkeiten V₀ der Antriebselemente ermittelt. Im Schritt
104 wird festgestellt, ob sich die Steuerhebel/-pedale 21 im
Erhöhungs- oder im Verminderungszustand befinden. Befinden
sich die Steuerhebel/-pedale 21 im Erhöhungszustand, fährt das
Verfahren mit einem Schritt 105 fort, während das Verfahren
mit einem Schritt 108 fortfährt, wenn sich die Steuerhebel/-pedale
21 im Verminderungszustand befinden.
Zuerst wird das Verfahren bei Vorliegen des Erhöhungszustandes
der Steuerhebel/-pedale 21 beschrieben.
Im Schritt 105 werden optimale erhöhte Geschwindigkeiten VA auf
Basis der Standardbeschleunigungskurve in Fig. 13 bestimmt.
Anschließend wird im Schritt 106 bestimmt, ob die erhöhte Ge
schwindigkeit VA geringer ist, als die dazugehörige vorbestimm
te Geschwindigkeit Vi. Ist jeweils die erhöhte Geschwindigkeit
VA geringer als die dazugehörige vorbestimmte Geschwindigkeit
Vi, fährt das Verfahren mit einem Schritt 107 fort. Anderer
seits fährt das Verfahren mit einem Schritt 111 fort, wenn die
jeweilige erhöhte Geschwindigkeit VA gleich oder größer ist als
die dazugehörige vorbestimmte Geschwindigkeit Vi. Im Schritt
107 wird die jeweilige erhöhte Geschwindigkeit VA aus Schritt
105 als die Ausgangsgeschwindigkeit VF eingestellt. Im Schritt
111 wird die vorbestimmte Geschwindigkeit Vi als die Ausgangs
geschwindigkeit VF eingestellt.
Im anderen Falle wird in Schritt 108 festgestellt, ob die je
weilige Betriebsgeschwindigkeit des Antriebselementes 0 ist.
Ist jede Betriebsgeschwindigkeit der Antriebselemente 0, ist
das Verfahren beendet. Ist die jeweilige Betriebsgeschwindig
keit des Antriebselementes ungleich 0, fährt das Verfahren mit
einem Schritt 109 fort. Anschließend wird in einem Schritt 109
die jeweilige optimale verringerte Geschwindigkeit VR anhand
der Verzögerungskurve in Fig. 13 berechnet. Im Schritt 110
wird festgestellt, ob die reduzierte Geschwindigkeit VR größer
ist als die dazugehörige vorbestimmte Geschwindigkeit Vi. Ist
die optimale reduzierte Geschwindigkeit VR größer als die dazu
gehörige vorbestimmte Geschwindigkeit Vi fährt das Verfahren
mit einem Schritt 112 fort, andernfalls mit einem Schritt 111.
Im Schritt 111 wird die vorbestimmte Geschwindigkeit Vi wie im
vorher beschriebenen Fall als Ausgangsgeschwindigkeit VF einge
stellt. Im Schritt 112 wird die reduzierte Geschwindigkeit VR
als Ausgangsgeschwindigkeit VF eingestellt.
Im Schritt 113 werden die entsprechenden Ausgangswerte QI der
Volumenströme an Hydraulikflüssigkeit anhand der dazugehörigen
Ausgangsgeschwindigkeit VF aus den Schritten 107, 111 und 112
berechnet. Diese berechneten Ausgangswerte Q₁ werden an die
Haupthydraulikpumpen 3 und 4 ausgegeben. Dadurch werden die
entsprechenden Mengen an Hydraulikflüssigkeit, mit den die An
triebselemente versorgt werden, genau gesteuert, um die An
triebselemente zu beschleunigen oder verzögern und dadurch vor
Stößen zu schützen, die durch plötzliche Richtungsumkehr der
Hydraulikflüssigkeit verursacht werden könnten.
Die Erfindung liefert ferner ein System zur Steuerung der
Dämpfung von Zylinderantriebselementen, wie dem Stielzylinder
8, dem Schaufelzylinder 14 und dem Auslegerzylinder 16, um den
Stoß zu dämpfen, der beim Betrieb eines Antriebszylinders am
Ende des Zylinders auftreten kann. Zum Verständnis der Wir
kungsweise des Steuersystems ist die innere Struktur des elek
tronischen Controllers 24 aus Fig. 1 in Fig. 15 dargestellt.
Wie in Fig. 15 gezeigt, enthält der elektronische Controller
24 ein ROM 116 und ein RAM 117, die von einer CPU 115 gesteu
ert werden, einen A/D-Wandler 118 zur Umsetzung von analogen
Signalen der Steuerhebel/-pedale 21 in digitale Signale, einen
A/D-Wandler und Zähler 118 zur Konvertierung analoger Signale
der Lagesensoren 23b, 23e und 23f in digitale Signale, bei
de ebenfalls durch die CPU 115 gesteuert, ferner ein Paar
D/A-Wandler 120 und 121 zur Umsetzung der Digitalsignale der
A/D-Wandler 118 und des A/D-Wandlers und Zählers 119 in analoge
Signale, ebenfalls durch die CPU 115 gesteuert, sowie drei
Verstärker 25a, 25b und 25c zur Verstärkung der analogen
Signale der D/A-Wandler 120 und 121. Werden die Antriebszylin
der 8, 14 und 16 im vorbestimmten Verzögerungsbereich betrie
ben und die Steuerhebel/-pedale 21 betätigt, steuert der Con
troller 24 die entsprechenden von den ersten und zweiten
Hydraulikpumpen 3 und 4 abgegebenen Mengen an Hydraulikflüs
sigkeit sowie die Betätigungswerte der Steuerelemente der We
geventile 9, 15 und 17 der Antriebszylinder 8, 14 und 16 so,
daß der Betrieb der Antriebszylinder 8, 14 und 16 entlang der
Verzögerungskurve, wie sie in Fig. 17 dargestellt ist, er
folgt, und damit das Anhalten ohne Stoß ermöglicht.
Die Betätigungswerte für die Antriebszylinder 8, 14 und 16
werden bei dem oben beschriebenen Steuersystem von den Steuer
hebeln/-pedalen 21 an den Controller 24 gesendet. Entsprechend
den empfangenen Werten berechnet der Controller 24 sowohl die
Mengen an Hydraulikflüssigkeit, mit denen die erste Hydraulik
pumpe 3 und die zweite Hydraulikpumpe 4 die Antriebszylinder
8, 14 und 16 versorgt, als auch die Betätigungswerte der Wege
ventile 9, 15 und 17 der Antriebszylinder 8, 14 und 16. Das
Ergebnis der Berechnung des Controllers 24 wird in Form von
elektrischen Signalen an die elektronischen Proportional
ventilblöcke 22a und 22b sowie an die Taumelwinkel-Steuer
ventile 19a und 19b über die Verstärker 25a und 25b und 25c
ausgegeben.
Wenn ein Kolben der Antriebszylinder 8, 14 und 16 sich dem En
de des entsprechenden Zylinders nähert, werden die Volumen
ströme der Hydraulikpumpen 3 und 4 und die entsprechenden
Steuerelemente der Wegeventile 9, 15 und 17 so gesteuert, daß
die Kolben trotz Betätigung der Steuerhebel/-pedale 21 am Ende
des jeweiligen Zylinders ohne Stoß gestoppt werden.
In Fig. 16 ist ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Steuerung
der Dämpfung der Antriebszylinder dargestellt. Im Schritt 131
wird festgestellt, ob der Stielzylinder 8, der Schaufelzylin
der 14 und der Auslegerzylinder 16 in Betrieb sind. Sind diese
im Betrieb, erhält der Controller 24 entsprechende Betäti
gungswerte ΘP, ΘK und ΘB von den Steuerhebeln/-pedalen 21 für
die Antriebszylinder über den A/D-Wandler 118 aus Fig. 15
(Schritt 132). Anschließend wird im Schritt 133 anhand der Be
tätigungswerte ΘP, ΘK und ΘB der Steuerhebel/-pedale 21 festge
stellt, ob sich diese in ihrer Neutralstellung befinden. Be
finden sich diese nicht in ihrer Neutralstellung, werden ent
sprechende vorbestimmte Geschwindigkeiten Vi der Antriebszylin
der 8, 14 und 16 anhand der Betätigungswerte ΘP, ΘK und ΘB im
Schritt 134 berechnet. Im Schritt 135 erhält der Controller 24
die derzeitigen Positionswerte der Antriebszylinder 8, 14 und
16 durch die entsprechenden Sensoren 23b, 23e und 23f über
den A/D-Wandler und den Zähler 119.
Die verwendeten Sensoren 23b, 23e und 23f arbeiten mit ei
ner Vielzahl von magnetischen Elementen, die auf den Kolben
des entsprechenden Zylinders aufgebracht sind, um die derzei
tige Betriebsposition des Antriebszylinders zu ermitteln, und
konvertieren den Wert in ein elektrisches Signal, das an den
Controller 24 ausgegeben wird. Ferner ermitteln Potentiometer
an den entsprechenden Verbindungsstellen zwischen den Teilen
wie Ausleger, Schaufel und Löffelstiel die Winkel zwischen
diesen, um die entsprechenden Betriebspositionen und
-geschwindigkeiten der Betriebsteile zu ermitteln.
Im folgenden Schritt 136 werden die derzeitigen Geschwindig
keiten V₀ der Zylinder mit den entsprechenden Betriebswerten Si
der Antriebszylinder und der verstrichenen Zeit berechnet. Im
Schritt 137 wird festgestellt, ob sich ein Kolben am Ende des
dazugehörigen Zylinders befindet. Befindet sich ein Kolben in
der Endlage und ist der dazugehörende Zylinder noch in Be
trieb, wird im Schritt 139 entschieden, ob sich die derzeitige
Position des Zylinders im Verzögerungsbereich befindet. Ist
dies der Fall, wird die reduzierte Geschwindigkeit VR anhand
der Verzögerungskurve und der Betriebsposition des Zylinders
entsprechend dem Diagramm in Fig. 17 im Schritt 141 berech
net. Anschließend fährt das Verfahren mit einem Schritt 142
fort. Im Schritt 142 wird festgestellt, ob die reduzierte Ge
schwindigkeit VR aus Schritt 141 größer ist, als die entspre
chende vorbestimmte Geschwindigkeit Vi, die anhand der Betäti
gungswerte der Steuerhebel/-pedale 21 in Schritt 134 ermittelt
wurde. Ist VR größer als Vi, fährt das Verfahren mit einem
Schritt 140 fort, bei dem die vorbestimmten Geschwindigkeiten
Vi als Geschwindigkeitswerte an die Antriebszylinder 8, 14 und
16 ausgegeben werden. Ist VR kleiner als Vi, fährt das Verfah
ren mit einem Schritt 143 fort, bei dem die reduzierten Ge
schwindigkeiten VR als Ausgangsgeschwindigkeiten festgelegt
werden. Im Schritt 139 festgestellt worden, daß sich die Be
triebsposition eines Antriebszylinders außerhalb des Verzöge
rungsbereiches direkt am Anschlag des Antriebszylinders befin
det, fährt das Verfahren mit einem Schritt 140 fort, um die
vorbestimmte Geschwindigkeit Vi als Ausgangsgeschwindigkeit VF
einzustellen.
Im Anschluß an die Schritte 140 bis 143 wird der Schritt 144
durchgeführt. Im Schritt 144 werden Mengen an Hydraulikflüs
sigkeit Qi anhand der entsprechenden Ausgangsgeschwindigkeiten
VF der Schritt 140 bis 143 berechnet, die von den Haupthydrau
likpumpen 3 und 4 an die Antriebszylinder 8, 14 und 16 ent
sprechend der Steuerwerte S₀ der Wegeventile 9, 15 und 17 zu
liefern sind. Im Schritt 145 werden die berechneten Mengen an
Hydraulikflüssigkeit Qi in elektrische Signale durch den
D/A-Wandler 120 konvertiert und an die Wegeventile 9, 15 und 17
über die Verstärker 25a und 25b und die Steuerventilblöcke
22a und 22b ausgegeben. Ferner werden sie in elektrische. Si
gnale durch den D/A-Wandler 122 umgesetzt und an den Verstär
ker 25c und die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b aus
gegeben, so daß die Taumelwinkel der Hydraulikpumpen 3 und 4
durch die Taumelwinkel-Steuereinrichtungen 20a und 20b ge
steuert werden. Dadurch werden die entsprechenden Mengen an
Hydraulikflüssigkeit Qi, die von den Hydraulikpumpen 3 und 4 an
die Antriebszylinder 8, 14 und 16 zu liefern sind, gesteuert.
Nach Durchführung des Schrittes 145 kehrt das Verfahren zum
Schritt 132 zurück.
Wurde im Schritt 133 festgestellt, daß sich die Steuerhebel/-pedale
21 in ihrer Neutralstellung befinden, oder das im
Schritt 137 festgestellt wurde, daß sich der Kolben am An
schlag des entsprechenden Zylinders befindet, fährt das Ver
fahren mit einem Schritt 138 fort, um den Betrieb der
Antriebszylinder 8, 14 und 16 zu stoppen. Durch das oben be
schriebene Verfahren werden die Antriebszylinder vor Stößen
geschützt und ein sanftes Stoppen der Antriebszylinder ermög
licht.
Ferner liefert die Erfindung ein Steuersystem zur automati
schen Steuerung eines Hebelbetriebes, um Unfälle durch Kippen
des Baggers infolge einer Überlastung zu vermeiden. Das Ver
fahren wird im folgenden in Zusammenhang mit den Zeichnung 18
und 19 beschrieben.
Fig. 18 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergerätes zur au
tomatischen Steuerung des Hebebetriebes nach der vorliegenden
Erfindung, welches einen elektronischen Controller 24 enthält,
der elektrisch über sein Eingangsport mit einem Gewichts-Sen
sor 150 zur Bestimmung eines zu hebenden Gewichtes WS, mit dem
die Betriebsteile Ausleger, Löffelstiel und ein Haken belastet
ist, verbunden ist. Wie bereits beschrieben, sind die Lagesen
soren 23a bis 23f elektrisch mit dem Eingangsport des Con
trollers 24 verbunden, um die Positionen Si der Antriebselemen
te 6, 8, 10, 12, 14, 16 zu erfassen und elektrische Signale
entsprechend den ermittelten Positionen der Antriebselemente
an den Controller 24 auszugeben, und damit die Berechnung der
Lageänderung des Antriebselementes durch den Controller 24 zu
erlauben. Ferner ist der Controller 24 über sein Eingangsport
elektrisch mit einem Kippwinkel-Sensor 151 zur Bestimmung ei
nes Kippwinkels ΘF des Baggers ausgestattet. Des weiteren ist
das Ausgangsport des Controllers 24 elektrisch mit einer Trei
berschaltung 152 zur Ansteuerung eines Summers 153 und einer
Warnleuchte 154 entsprechend eines Ausgangssignales des Con
trollers 24 ausgestattet, um den Bediener von der Gefahr eines
Umkippens zu warnen.
Der Controller 24 ist elektrisch mit den Steuerventilblöcken
22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b verbunden, um
die Wegeventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 unabhängig von den
Tätigkeiten des Bedieners im Falle einer Hubbelastung über ei
nem vorbestimmten Niveau so anzusteuern, daß die Antriebsele
mente gestoppt werden.
Überschreitet das Gewicht des zu hebenden Materials 80% der
maximalen Hublast Wmax des Baggers, wird angenommen, daß ein
Kippen des Baggers durch die Betriebsbedingungen, wie der Bo
denbeschaffenheit und ähnlichem, selten auftritt. Überschrei
tet das Gewicht des zu hebenden Materiales 90% der maximal
zulässigen Hublast Wmax des Baggers, wird festgestellt, daß das
Kipprisiko unabhängig von den Arbeitsbedingungen groß ist. En
tsprechend den obigen Annahmen, steuert das Steuersystem nach
dieser Erfindung den Hebebetrieb des Baggers so, daß der Con
troller 24 ein elektrisches Signal an die Alarm-Treiberschal
tung 152 ausgibt, wenn das zu hebende Gewicht mehr als 80%
der maximal zulässigen Hublast Wmax des Baggers beträgt, um
dadurch den Summer 153 und die Warnleuchte 154 anzusteuern und
den Bediener vor der Überlastung zu warnen. Dennoch wird der
Betrieb des Baggers ohne Rücksicht auf die Überlast fortge
führt. Überschreitet die Überlast 90% der maximal zulässigen
Hublast Wmax des Baggers, gibt der Controller elektrische Si
gnale an die Steuerventilblöcke 22a und 22b über die Ver
stärker 25a und 25b aus, um die Wegeventile 7, 9, 11, 13,
15, 17 und 18 so anzusteuern, daß der Betrieb des Baggers un
abhängig von den Tätigkeiten des Bedieners gestoppt wird.
Fig. 19 zeigt ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerver
fahrens zur Steuerung des Hebebetriebes des Baggers zur Ver
meidung eines Kippunfalls.
Das Verfahren startet mit einem Schritt 161, bei dem der Con
troller 24 ein elektrisches Signal empfängt, das das Gewicht Ws
des anzuhebenden Materiales darstellt und von dem Gewichtssen
sor 150 ausgegeben wurde. Ferner erhält der Controller 24
elektrische Signale, die den Betriebspositionen Si der Antriebs
elemente entsprechen, sowie von dem Kippwinkelsensor 151 ein
Signal, das dem Kippwinkel ΘF des Baggers entspricht. So be
rechnet der Controller 24 die Betriebsgeschwindigkeiten V₀ der
Antriebselemente aus den Positionswerten Si. Anschließend fährt
das Verfahren mit einem Schritt 163 fort, bei dem der Control
ler 24 die erhaltenen Werte V₀, WS und ΘF nach einer in dem
Controller gespeicherten Funktion erarbeitet, und dadurch eine
maximal zulässige Hublast Wmax des Baggers berechnet.
Im folgenden Schritt 164 stellt der Controller 24 fest, ob das
zu hebende Gewicht WS größer ist als 80% der berechneten maxi
malen Hublast Wmax des Baggers. Ist das zu hebende Gewicht WS
kleiner oder gleich 80% der berechneten maximalen Hublast
Wmax, wird festgestellt, daß der Hebebetrieb unter stabilen und
steuerbaren Bedingungen stattfindet. In diesem Falle fährt das
Verfahren mit einem Schritt 165 fort, bei dem der Controller
24 den Hebebetrieb des Baggers entsprechend den Tätigkeiten
des Bedieners weiterführt. Überschreitet das zu hebende Ge
wicht WS 80% der berechneten maximal zulässigen Hublast Wmax,
führt der Controller 24 einen Schritt 166 durch, bei dem fest
gestellt wird, ob das zu hebende Gewicht Ws mehr als 90% der
berechneten maximal zulässigen Hublast Wmax des Baggers ist.
Ist das zu hebende Gewicht WS kleiner oder gleich 90% der be
rechneten maximal zulässigen Hublast Wmax, wird festgestellt,
daß der Hebebetrieb unter relativ stabilen Bedingungen statt
findet, auch wenn ein Kippen infolge der Überlast und der Be
triebsbedingungen erfolgen kann. In diesem Fall fährt das Ver
fahren mit einem Schritt 168 fort, bei dem der Controller 24
ein elektrisches Signal an die Alarmtreiberschaltung 152 aus
gibt, um durch den Betrieb des Summers 153 und der Warnleuchte
154 den Bediener vor der Überlast zu warnen. Auch in diesem
Falle wird der Hebebetrieb des Baggers unabhängig von der
Überlast fortgeführt. Überschreitet das zu hebende Gewicht WS
90% der maximal zulässigen Hublast Wmax des Baggers, wird ent
schieden, daß die Gefahr des Kippens infolge der Überlast be
steht. In diesem Fall führt der Controller 24 einen Schritt
167 durch, um ein elektrisches Signal an die Steuerventilblöc
ke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b auszugeben,
und die Wegeventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 der An
triebselemente so anzusteuern, daß der Hebebetrieb des Baggers
unabhängig von den Tätigkeiten des Bedieners gestoppt wird.
Durch das Steuerungssystem wird ein Unfall durch Kippen des
Baggers infolge einer Belastung über eine maximal zulässige
Hublast des Baggers hinaus wirkungsvoll vermieden und ein sta
biler Hebebetrieb gewährleistet.
Wie vorstehend beschrieben, liefert das automatische Steuer
system für die Antriebselemente eines Baggers nach dieser Er
findung verschiedene Vorzüge.
Zum ersten liefert das Steuersystem einen Vorzug dadurch, daß
die Fahrmodi der Fahrmotoren bei maximaler Betätigung der
Steuerhebel/-pedale automatisch zwischen dem ersten und zwei
ten Fahrmodus gewechselt werden, um der Belastung der Fahrmo
toren durch die Bodenbeschaffenheit wirkungsvoll zu entspre
chen.
Zum zweiten liefert das Steuersystem einen Vorzug, dadurch daß
die Bremseinrichtung für die Schwenkmotoreinheit automatisch
in Abhängigkeit von dem Betätigungswert des Schwenkmotor-Steu
erhebels so gesteuert wird, daß der Bremsbetrieb für die
Schwenkmotoreinheit wirkungsvoll gesteuert wird, ohne daß Stö
rungen der Schwenkmotoreinheit des Baggers auftreten.
Zum dritten liefert das Steuersystem einen Vorzug durch die
automatische Steuerung von Schwenkmotor und Auslegerzylinder,
um durch einfaches Einstellen eines Geschwindigkeitsver
hältnisses zwischen dem Schwenkmotor und dem Auslegerzylinder
einen gleichzeitigen Betrieb wirkungsvoll zu ermöglichen, und
Schwenkmotor und Auslegerzylinder gleichzeitig kontinuierlich
und sanft zu betätigen.
Zum vierten liefert das Steuersystem einen Vorzug, dadurch daß
bei Betätigen der Steuerhebel/-pedale zum Einleiten oder Stop
pen der Bewegung von Antriebselementen die Volumenströme an
Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpumpen an die An
triebselemente automatisch so gesteuert werden, daß
mechanische Stöße zwischen den Betriebselementen und der
Hydraulikflüssigkeit wirksam vermieden werden.
Zum fünften liefert das Steuersystem einen Vorzug dadurch, daß
der Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit, mit dem die An
triebszylinder wie Stielzylinder, Schaufelzylinder und Ausle
gerzylinder so gesteuert werden, daß diese ohne Auftreten von
Stößen an die Anschläge der Zylinder verfahren werden und die
Dämpfung der Antriebszylinder wirkungsvoll gesteuert wird.
Zum sechsten liefert das Steuersystem einen Vorzug, dadurch
daß der Hebebetrieb eines Baggers so gesteuert wird, daß ein
Unfall durch Kippen infolge einer Belastung oberhalb einer
vorbestimmten maximal zulässigen Hublast des Baggers wirkungs
voll vermieden wird und damit ein stabiler Hebebetrieb des
Baggers sichergestellt ist.
Claims (16)
1. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Steuergerätes
zur Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in ei
nem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich
eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers,
eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, ei
nes Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Bag
gers gegenüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur
Fortbewegung des Baggers, wobei das Steuergerät einen
elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der
Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versorgung der
Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die
jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung
der Antriebselemente sowie der Menge der hydraulischen
Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventilblöcke zur ge
steuerten Bewegung von Steuerelementen der Wegeventile
entsprechend den elektronischen Steuersignalen des Con
trollers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um
die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit
zu steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antrieb
selementen angebracht sind, um die Werte der Lageänderung
von diesen zu erfassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe
von elektrischen Signalen an den Controller entsprechend
der Betätigungswerte für die Antriebselemente, sowie eine
Vielzahl von Verstärkern enthält, die zwischen dem Con
troller und den Steuerventilblöcken sowie den Taumelwin
kel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgege
ben werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Bestimmen, ob die Betätigungswerte für die Fahrmotoren, die von den Steuerhebeln/-pedalen empfangen wurden, Null sind, um aus den Betätigungswerten Steuerströme zu erzeu gen, die jeweils die Steuerventilblöcke und die Tau melwinkel-Steuerventile der Haupthydraulikpumpen ansteu ern, falls die Betätigungswerte ungleich Null sind und anschließend Ausgeben dieser Steuerströme, jedoch Ausschalten eines Magnetventiles der Fahrmotoren, das zwischen den Fahrmotoren und der Hydraulikhilfspumpe an geordnet ist, um einen Taumelwinkel eines jeden Fahrmo tors zu steuern, falls die Betätigungswerte gleich Null sind;
bei Erhalt elektrischer Signale von den Lagesensoren der Fahrmotoren, die jeweils die Betätigungsgeschwindigkei ten eines jeden Fahrmotors darstellen, für den Fall ma ximaler Betätigungswerte bestimmen, ob das Magnetventil der Fahrmotoren mit Strom beaufschlagt ist, und
abhängig vom Ergebnis der Entscheidung des Anliegens des Stromes für das Magnetventil der Fahrmotoren Vergleich der Betätigungsgeschwindigkeiten der Fahrmotoren mit ei ner Kontrollgeschwindigkeit im Falle eines ersten Fahr modus und einer zulässigen Mindestgeschwindigkeit im Fal le eines zweiten Fahrmodus, um das Magnetventil der Fahr motoren ein- und auszuschalten, und dabei die der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen zu steuern.
Bestimmen, ob die Betätigungswerte für die Fahrmotoren, die von den Steuerhebeln/-pedalen empfangen wurden, Null sind, um aus den Betätigungswerten Steuerströme zu erzeu gen, die jeweils die Steuerventilblöcke und die Tau melwinkel-Steuerventile der Haupthydraulikpumpen ansteu ern, falls die Betätigungswerte ungleich Null sind und anschließend Ausgeben dieser Steuerströme, jedoch Ausschalten eines Magnetventiles der Fahrmotoren, das zwischen den Fahrmotoren und der Hydraulikhilfspumpe an geordnet ist, um einen Taumelwinkel eines jeden Fahrmo tors zu steuern, falls die Betätigungswerte gleich Null sind;
bei Erhalt elektrischer Signale von den Lagesensoren der Fahrmotoren, die jeweils die Betätigungsgeschwindigkei ten eines jeden Fahrmotors darstellen, für den Fall ma ximaler Betätigungswerte bestimmen, ob das Magnetventil der Fahrmotoren mit Strom beaufschlagt ist, und
abhängig vom Ergebnis der Entscheidung des Anliegens des Stromes für das Magnetventil der Fahrmotoren Vergleich der Betätigungsgeschwindigkeiten der Fahrmotoren mit ei ner Kontrollgeschwindigkeit im Falle eines ersten Fahr modus und einer zulässigen Mindestgeschwindigkeit im Fal le eines zweiten Fahrmodus, um das Magnetventil der Fahr motoren ein- und auszuschalten, und dabei die der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen zu steuern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kontrollge
schwindigkeit im Falle des ersten Fahrmodus in einem vor
bestimmten Verhältnis zur maximalen Fahrgeschwindigkeit
im ersten Fahrmodus steht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als zulässige Mindestge
schwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit oberhalb
einer Grenzgeschwindigkeit der Fahrmotoren, bei der sich
die Fahrmotoren infolge einer Überlast nicht mehr bewe
gen, festgelegt wird.
4. Steuergerät zur automatischen Steuerung des Betriebes von
Antriebselementen in einem Bagger, enthaltend Antriebs
elemente einschließlich eines Auslegerzylinders für den
Antrieb eines Auslegers, eines Stielzylinders zum Antrieb
eines Löffelstiels, eines Schaufelzylinders zum Antrieb
einer Schaufel, eines Schwenkmotors zum Schwenken eines
oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen
und Fahrmotore zur Fortbewegung des Baggers, wobei das
Steuergerät einen elektronischen Controller zur Steuerung
des Betriebes der Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen
zur Versorgung der Antriebselemente mit Hydraulikflüssig
keit, einer hydraulischen Hilfspumpe zur Bereitstellung
von hydraulischer Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von
Wegeventilen, die jeweils mit den Haupthydraulikpumpen
sowie dem elektronischen Controller zur Steuerung der Be
wegungsrichtung der Antriebselemente sowie der Menge der
hydraulischen Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventil
blöcke zur gesteuerten Bewegung von Steuerelementen der
Wegeventile entsprechend den elektronischen Steuersigna
len des Controllers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwi
schen dem Controller und den Haupthydraulikpumpen zur
Steuerung der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen ange
ordnet sind, um die Menge der von diesen geförderten Hy
draulikflüssigkeit zu steuern, Lagesensoren, die an den
jeweiligen Antriebselementen angebracht sind, um die Wer
te der Lageänderung von diesen zu erfassen, Steuerhe
bel/-pedale zur Ausgabe von elektrischen Signalen an den
Controller entsprechend der Betätigungswerte für die An
triebselemente, sowie eine Vielzahl von Verstärkern ent
hält, die zwischen dem Controller und den Steuerventil
blöcken sowie den Taumelwinkel-Steuerventilen angeordnet
sind, um die elektrischen Signale zu verstärken, die vom
Controller für die Steuerventilblöcke und die Taumelwin
kel-Steuerventile ausgegeben werden, gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
ein mit dem Controller elektrisch verbundenes Relais, um den Steuerkreis des Steuergerätes entsprechend einem den Betätigungswerten des Schwenkmotors entsprechenden Signal des Controllers ein- oder auszuschalten;
ein Magnetventil, das mit dem Relais elektrisch verbunden ist, um durch dieses ein- oder ausgeschaltet zu werden;
eine mechanische Bremse, die an Untersetzungsgetrieben des Schwenkmotors angeordnet und mit dem Magnetventil verbunden ist, um durch das Magnetventil wahlweise eine Bremsleistung auf die Untersetzungsgetriebe aufzubringen oder die Bremse zu lösen;
ein Schaltventil zum Einleiten und Stoppen des Schwenkbe triebes des Schwenkmotors in Abhängigkeit vom Schaltzu stand des Magnetventils;
wobei die Steuerung der mechanischen Bremse so erfolgt, daß die Bremsleistung unmittelbar von den Untersetzungs getrieben beseitigt wird, wenn der Schwenkbetrieb des Schwenkmotors eingeleitet wird, jedoch die Unterset zungsgetriebe mit der Bremsleistung mit einer Verzögerung von fünf Sekunden nach Wechsel des Schwenkmotors vom An triebszustand in den Haltezustand beaufschlagt werden.
ein mit dem Controller elektrisch verbundenes Relais, um den Steuerkreis des Steuergerätes entsprechend einem den Betätigungswerten des Schwenkmotors entsprechenden Signal des Controllers ein- oder auszuschalten;
ein Magnetventil, das mit dem Relais elektrisch verbunden ist, um durch dieses ein- oder ausgeschaltet zu werden;
eine mechanische Bremse, die an Untersetzungsgetrieben des Schwenkmotors angeordnet und mit dem Magnetventil verbunden ist, um durch das Magnetventil wahlweise eine Bremsleistung auf die Untersetzungsgetriebe aufzubringen oder die Bremse zu lösen;
ein Schaltventil zum Einleiten und Stoppen des Schwenkbe triebes des Schwenkmotors in Abhängigkeit vom Schaltzu stand des Magnetventils;
wobei die Steuerung der mechanischen Bremse so erfolgt, daß die Bremsleistung unmittelbar von den Untersetzungs getrieben beseitigt wird, wenn der Schwenkbetrieb des Schwenkmotors eingeleitet wird, jedoch die Unterset zungsgetriebe mit der Bremsleistung mit einer Verzögerung von fünf Sekunden nach Wechsel des Schwenkmotors vom An triebszustand in den Haltezustand beaufschlagt werden.
5. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Steuergerätes
zur Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in ei
nem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich
eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers,
eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, ei
nes Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Bag
gers gegenüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur
Fortbewegung des Baggers, wobei das Steuergerät einen
elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der
Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versorgung der
Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die
jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung
der Antriebselemente sowie der Menge der hydraulischen
Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventilblöcke zur ge
steuerten Bewegung von Steuerelementen der Wegeventile
entsprechend den elektronischen Steuersignalen des Con
trollers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um
die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit
zu steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antrieb
selementen angebracht sind, um die Werte der Lageänderung
von diesen zu erfassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe
von elektrischen Signalen an den Controller entsprechend
der Betätigungswerte für die Antriebselemente, sowie eine
Vielzahl von Verstärkern enthält, die zwischen dem Con
troller und den Steuerventilblöcken sowie den Taumelwin
kel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgege
ben werden, ein mit dem Controller elektrisch verbundenes
Relais, um den Steuerkreis des Steuergerätes entsprechend
einem den Betätigungswerten des Schwenkmotors entspre
chenden Signal des Controllers ein- oder auszuschalten,
ein Magnetventil, das mit dem Relais elektrisch verbunden
ist, um durch dieses ein- oder ausgeschaltet zu werden,
eine mechanische Bremse, die an Untersetzungsgetrieben
des Schwenkmotors angeordnet und mit dem Magnetventil
verbunden ist, um durch das Magnetventil wahlweise eine
Bremsleistung auf die Untersetzungsgetriebe aufzubringen
oder die Bremse zu lösen, ein Schaltventil zum Einleiten
und Stoppen des Schwenkbetriebes des Schwenkmotors in Ab
hängigkeit vom Schaltzustand des Magnetventils, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Nach Erhalt der Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor bestimmen, ob der Betätigungswert für den Schwenkmotor zunimmt und damit darstellt, daß die Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor aus der Neutral stellung in eine Schwenkposition bewegt wurden, oder ab nimmt und dadurch eine dem entgegengesetzte Bewegung der Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor darstellt;
Steuerung des mechanischen Wertes, um die Bremsleistung innerhalb von 0,1 Sek. nach Betätigen der Steuerhebel/-pedale und dem Einschalten des Schaltventils zum Ansteu ern des Schwenkmotors bei steigendem Betätigungswert von den Untersetzungsgetrieben zu beseitigen; und
Bestimmen ob bei abnehmendem Wert seit dem Betätigen der Steuerhebel/-pedale fünf Sekunden verstrichen sind und - wenn das der Fall ist - Ansteuern der mechanischen Bremse zum Beaufschlagen der Untersetzungsgetriebe mit der Bremsleistung gleichzeitig mit dem Ausschalten des Schaltventiles zum Stoppen des Schwenkmotors.
Nach Erhalt der Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor bestimmen, ob der Betätigungswert für den Schwenkmotor zunimmt und damit darstellt, daß die Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor aus der Neutral stellung in eine Schwenkposition bewegt wurden, oder ab nimmt und dadurch eine dem entgegengesetzte Bewegung der Steuerhebel/-pedale für den Schwenkmotor darstellt;
Steuerung des mechanischen Wertes, um die Bremsleistung innerhalb von 0,1 Sek. nach Betätigen der Steuerhebel/-pedale und dem Einschalten des Schaltventils zum Ansteu ern des Schwenkmotors bei steigendem Betätigungswert von den Untersetzungsgetrieben zu beseitigen; und
Bestimmen ob bei abnehmendem Wert seit dem Betätigen der Steuerhebel/-pedale fünf Sekunden verstrichen sind und - wenn das der Fall ist - Ansteuern der mechanischen Bremse zum Beaufschlagen der Untersetzungsgetriebe mit der Bremsleistung gleichzeitig mit dem Ausschalten des Schaltventiles zum Stoppen des Schwenkmotors.
6. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Steuergerätes
zur Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in ei
nem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich
eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers,
eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, ei
nes Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Bag
gers gegenüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur
Fortbewegung des Baggers, wobei das Steuergerät einen
elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der
Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versorgung der
Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die
jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung
der Antriebselemente sowie der Menge der hydraulischen
Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventilblöcke zur ge
steuerten Bewegung von Steuerelementen der Wegeventile
entsprechend den elektronischen Steuersignalen des Con
trollers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um
die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit
zu steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antrieb
selementen angebracht sind, um die Werte der Lageänderung
von diesen zu erfassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe
von elektrischen Signalen an den Controller entsprechend
der Betätigungswerte für die Antriebselemente, sowie eine
Vielzahl von Verstärkern enthält, die zwischen dem Con
troller und den Steuerventilblöcken sowie den Taumelwin
kel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgege
ben werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Bestimmen bei Empfang elektrischer Signale von den Steu erhebeln/-pedalen entsprechend den Betätigungswerten für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder, ob die Betäti gungswerte maximal sind, anschließend Ausgeben von elek trischen Signalen an die Steuerventilblöcke und die Tau melwinkel-Steuerventile, um den Schwenkmotor und den Aus legerzylinder jeweils mit der dem Betätigungswert ent sprechenden Geschwindigkeit zu bewegen, falls nur einer der Betätigungswerte nicht maximal ist, jedoch Ausgeben elektrischer Signale an die Steuerventilblöcke, um die Wegeventile des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders vollständig zu öffnen, falls die Betätigungswerte maximal sind, anschließend Empfangen eines Einstellwertes von ei nem Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters für ein Ge schwindigkeitsverhältnis der Geschwindigkeit des Ausle gerzylinders im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Schwenkmotors, wobei der Schalter elektrisch mit dem Con troller verbunden ist und die Einstellung eines Geschwin digkeitsverhältnisses durch den Bediener erlaubt;
nach Empfang des Einstellwertes bestimmen, welches der beiden Antriebselemente Schwenkmotor und Auslegerzylinder vorrangig zu betätigen ist und Berechnung jeder Menge an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen zum Antrieb des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders entsprechend dem bestimmten Ergebnis zu liefern sind; und
Ausgeben elektrischer Signale entsprechend der Mengen an Hydraulikflüssigkeit an die Taumelwinkel-Steuerventile der Haupthydraulikpumpen, um die Taumelwinkel-Steuerven tile der Haupthydraulikpumpen anzusteuern, um dadurch die Mengen an Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpum pen zum Schwenkmotor und zum Auslegerzylinder entspre chend dem Einstellwert des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters zu steuern.
Bestimmen bei Empfang elektrischer Signale von den Steu erhebeln/-pedalen entsprechend den Betätigungswerten für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder, ob die Betäti gungswerte maximal sind, anschließend Ausgeben von elek trischen Signalen an die Steuerventilblöcke und die Tau melwinkel-Steuerventile, um den Schwenkmotor und den Aus legerzylinder jeweils mit der dem Betätigungswert ent sprechenden Geschwindigkeit zu bewegen, falls nur einer der Betätigungswerte nicht maximal ist, jedoch Ausgeben elektrischer Signale an die Steuerventilblöcke, um die Wegeventile des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders vollständig zu öffnen, falls die Betätigungswerte maximal sind, anschließend Empfangen eines Einstellwertes von ei nem Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters für ein Ge schwindigkeitsverhältnis der Geschwindigkeit des Ausle gerzylinders im Verhältnis zur Geschwindigkeit des Schwenkmotors, wobei der Schalter elektrisch mit dem Con troller verbunden ist und die Einstellung eines Geschwin digkeitsverhältnisses durch den Bediener erlaubt;
nach Empfang des Einstellwertes bestimmen, welches der beiden Antriebselemente Schwenkmotor und Auslegerzylinder vorrangig zu betätigen ist und Berechnung jeder Menge an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen zum Antrieb des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders entsprechend dem bestimmten Ergebnis zu liefern sind; und
Ausgeben elektrischer Signale entsprechend der Mengen an Hydraulikflüssigkeit an die Taumelwinkel-Steuerventile der Haupthydraulikpumpen, um die Taumelwinkel-Steuerven tile der Haupthydraulikpumpen anzusteuern, um dadurch die Mengen an Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpum pen zum Schwenkmotor und zum Auslegerzylinder entspre chend dem Einstellwert des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters zu steuern.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Feststellung, wel
ches der Antriebselemente Schwenkmotor und Auslegerzylin
der vorrangig zu betätigen ist, im Falle der Feststel
lung, daß der Schwenkmotor vorrangig gegenüber dem Ausle
gerzylinder zu betätigen ist, einen Schritt zur gleich
zeitigen Berechnung einer Menge an Hydraulikflüssigkeit
für den Auslegerzylinder und Bestimmung einer Menge an
Hydraulikflüssigkeit für den Schwenkmotor als Maximalmen
ge enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt zur Be
stimmung, welches der Antriebselemente Schwenkmotor und
Auslegerzylinder vorrangig zu betätigen ist, im Falle der
Entscheidung, daß der Auslegerzylinder vorrangig gegen
über dem Schwenkmotor zu betätigen ist, einen Schritt zur
gleichzeitigen Berechnung einer Menge an Hydraulikflüs
sigkeit für den Schwenkmotor und Bestimmung einer Menge
an Hydraulikflüssigkeit für den Auslegerzylinder als Ma
ximalmenge enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ferner
folgende Schritte umfaßt:
Nach Empfang des Einstellwertes des Geschwindigkeitsver hältnis-Schalters bestimmen, ob der Auslegerzylinder so wohl vorrangig gegenüber dem Schwenkmotor zu betätigen als auch anzuheben ist,
auf die Feststellung, daß der Auslegerzylinder sowohl vorrangig gegenüber dem Schwenkmotor zu betätigen als auch anzuheben ist, Berechnen der entsprechenden Menge an Hydraulikflüssigkeit, die von den Hydraulikpumpen für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder entsprechend dem Einstellwert des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters zu fördern sind und Ausgabe elektrischer Signale an die Steuerventilblöcke, um die Wegeventile des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders anzusteuern sowie Ausgabe wei terer elektrischer Signale an die Taumelwinkel-Steuerven tile, um die Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen zu ma ximieren.
Nach Empfang des Einstellwertes des Geschwindigkeitsver hältnis-Schalters bestimmen, ob der Auslegerzylinder so wohl vorrangig gegenüber dem Schwenkmotor zu betätigen als auch anzuheben ist,
auf die Feststellung, daß der Auslegerzylinder sowohl vorrangig gegenüber dem Schwenkmotor zu betätigen als auch anzuheben ist, Berechnen der entsprechenden Menge an Hydraulikflüssigkeit, die von den Hydraulikpumpen für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder entsprechend dem Einstellwert des Geschwindigkeitsverhältnis-Schalters zu fördern sind und Ausgabe elektrischer Signale an die Steuerventilblöcke, um die Wegeventile des Schwenkmotors und des Auslegerzylinders anzusteuern sowie Ausgabe wei terer elektrischer Signale an die Taumelwinkel-Steuerven tile, um die Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen zu ma ximieren.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren ferner
folgende Schritte umfaßt:
Auf die Feststellung, daß der Auslegerzylinder sowohl vorrangig gegenüber dem Schwenkmotor zu betätigen als auch abzusenken ist, gleichzeitiges Berechnen der Menge an Hydraulikflüssigkeit für den Schwenkmotor und Bestim men der Menge an Hydraulikflüssigkeit für den Auslegerzy linder als Maximalmenge.
Auf die Feststellung, daß der Auslegerzylinder sowohl vorrangig gegenüber dem Schwenkmotor zu betätigen als auch abzusenken ist, gleichzeitiges Berechnen der Menge an Hydraulikflüssigkeit für den Schwenkmotor und Bestim men der Menge an Hydraulikflüssigkeit für den Auslegerzy linder als Maximalmenge.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren ferner
folgende Schritte umfaßt:
Auf die Feststellung, daß weder der Auslegerzylinder noch der Schwenkmotor vorrangig zu betätigen ist, Bestimmen der entsprechenden Mengen an Hydraulikflüssigkeit für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder als Maximalmenge.
Auf die Feststellung, daß weder der Auslegerzylinder noch der Schwenkmotor vorrangig zu betätigen ist, Bestimmen der entsprechenden Mengen an Hydraulikflüssigkeit für den Schwenkmotor und den Auslegerzylinder als Maximalmenge.
12. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Steuergerätes
zur Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in ei
nem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich
eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers,
eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, ei
nes Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Bag
gers gegenüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur
Fortbewegung des Baggers, wobei das Steuergerät einen
elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der
Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versorgung der
Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die
jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung
der Antriebselemente sowie der Menge der hydraulischen
Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventilblöcke zur ge
steuerten Bewegung von Steuerelementen der Wegeventile
entsprechend den elektronischen Steuersignalen des Con
trollers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um
die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit
zu steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antrieb
selementen angebracht sind, um die Werte der Lageänderung
von diesen zu erfassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe
von elektrischen Signalen an den Controller entsprechend
der Betätigungswerte für die Antriebselemente, sowie eine
Vielzahl von Verstärkern enthält, die zwischen dem Con
troller und den Steuerventilblöcken sowie den Taumelwin
kel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgege
ben werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Empfangen von Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale und Werten, die den Betriebspositionen der Antriebsele mente entsprechen und durch die Lagesensoren erfaßt wur den, Verarbeitung der vorher bestimmten Geschwindigkei ten der Antriebselemente entsprechend den Betätigungswer ten und den Betriebsgeschwindigkeiten der Antriebselemen te aus den Werten der Betriebspositionen und bestimmen, ob der Zustand der Steuerhebel/-pedale ein Erhöhungs- oder Verminderungszustand ist;
falls sich die Steuerhebel/-pedale im Erhöhungszustand, befinden, Berechnen der entsprechenden optimalen Ge schwindigkeitserhöhungen auf Basis einer Standardbe schleunigungskurve und Vergleich der berechneten erhöhten Geschwindigkeiten mit den zugehörigen vorbestimmten Ge schwindigkeiten, so daß bei jeder erhöhten Geschwindig keit, die niedriger als die zugehörige vorbestimmte Ge schwindigkeit ist, eine Ausgangsgeschwindigkeit als die erhöhte Geschwindigkeit eingestellt wird, während die Ausgangsgeschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindig keit eingestellt wird, wenn die erhöhte Geschwindigkeit größer oder gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist;
falls sich die Steuerhebel/-pedale im Verminderungszu stand befinden, bestimmen ob die jeweilige Betriebsge schwindigkeit Null ist, ist diese nicht Null, berechnen der entsprechenden optimalen Geschwindigkeitsverminderung auf Basis einer Verzögerungskurve und Vergleich der be rechneten verminderten Geschwindigkeit mit der zugehöri gen vorbestimmten Geschwindigkeit, so daß die ausgegebene Geschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindigkeit eingestellt wird, wenn die verminderte Geschwindigkeit kleiner oder gleich der zugehörigen vorbestimmten Ge schwindigkeit ist, während die reduzierte Geschwindigkeit als ausgegebene Geschwindigkeit eingestellt wird, wenn die reduzierte Geschwindigkeit größer ist als die zugehö rige vorbestimmte Geschwindigkeit; und
Berechnen der entsprechenden Ausgangswerte aufgrund der ausgegebenen Geschwindigkeiten passend zu den Mengen an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen entsprechend den ausgegebenen Geschwindigkeiten auszusto ßen sind und Ausgabe der Werte an die Haupthydraulikpum pen.
Empfangen von Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale und Werten, die den Betriebspositionen der Antriebsele mente entsprechen und durch die Lagesensoren erfaßt wur den, Verarbeitung der vorher bestimmten Geschwindigkei ten der Antriebselemente entsprechend den Betätigungswer ten und den Betriebsgeschwindigkeiten der Antriebselemen te aus den Werten der Betriebspositionen und bestimmen, ob der Zustand der Steuerhebel/-pedale ein Erhöhungs- oder Verminderungszustand ist;
falls sich die Steuerhebel/-pedale im Erhöhungszustand, befinden, Berechnen der entsprechenden optimalen Ge schwindigkeitserhöhungen auf Basis einer Standardbe schleunigungskurve und Vergleich der berechneten erhöhten Geschwindigkeiten mit den zugehörigen vorbestimmten Ge schwindigkeiten, so daß bei jeder erhöhten Geschwindig keit, die niedriger als die zugehörige vorbestimmte Ge schwindigkeit ist, eine Ausgangsgeschwindigkeit als die erhöhte Geschwindigkeit eingestellt wird, während die Ausgangsgeschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindig keit eingestellt wird, wenn die erhöhte Geschwindigkeit größer oder gleich der vorbestimmten Geschwindigkeit ist;
falls sich die Steuerhebel/-pedale im Verminderungszu stand befinden, bestimmen ob die jeweilige Betriebsge schwindigkeit Null ist, ist diese nicht Null, berechnen der entsprechenden optimalen Geschwindigkeitsverminderung auf Basis einer Verzögerungskurve und Vergleich der be rechneten verminderten Geschwindigkeit mit der zugehöri gen vorbestimmten Geschwindigkeit, so daß die ausgegebene Geschwindigkeit als die vorbestimmte Geschwindigkeit eingestellt wird, wenn die verminderte Geschwindigkeit kleiner oder gleich der zugehörigen vorbestimmten Ge schwindigkeit ist, während die reduzierte Geschwindigkeit als ausgegebene Geschwindigkeit eingestellt wird, wenn die reduzierte Geschwindigkeit größer ist als die zugehö rige vorbestimmte Geschwindigkeit; und
Berechnen der entsprechenden Ausgangswerte aufgrund der ausgegebenen Geschwindigkeiten passend zu den Mengen an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen entsprechend den ausgegebenen Geschwindigkeiten auszusto ßen sind und Ausgabe der Werte an die Haupthydraulikpum pen.
13. Steuergerät zur automatischen Steuerung des Betriebes von
Antriebselementen in einem Bagger, enthaltend Antriebs
elemente einschließlich eines Auslegerzylinders für den
Antrieb eines Auslegers, eines Stielzylinders zum Antrieb
eines Löffelstiels, eines Schaufelzylinders zum Antrieb
einer Schaufel, eines Schwenkmotors zum Schwenken eines
oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen
und Fahrmotore zur Fortbewegung des Baggers, wobei das
Steuergerät einen elektronischen Controller zur Steuerung
des Betriebes der Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen
zur Versorgung der Antriebselemente mit Hydraulikflüssig
keit, einer hydraulischen Hilfspumpe zur Bereitstellung
von hydraulischer Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von
Wegeventilen, die jeweils mit den Haupthydraulikpumpen
sowie dem elektronischen Controller zur Steuerung der Be
wegungsrichtung der Antriebselemente sowie der Menge der
hydraulischen Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventil
blöcke zur gesteuerten Bewegung von Steuerelementen der
Wegeventile entsprechend den elektronischen Steuersigna
len des Controllers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwi
schen dem Controller und den Haupthydraulikpumpen zur
Steuerung der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen ange
ordnet sind, um die Menge der von diesen geförderten Hy
draulikflüssigkeit zu steuern, Lagesensoren, die an den
jeweiligen Antriebselementen angebracht sind, um die Wer
te der Lageänderung von diesen zu erfassen, Steuerhe
bel/-pedale zur Ausgabe von elektrischen Signalen an den
Controller entsprechend der Betätigungswerte für die An
triebselemente, sowie eine Vielzahl von Verstärkern ent
hält, die zwischen dem Controller und den Steuerventil
blöcken sowie den Taumelwinkel-Steuerventilen angeordnet
sind, um die elektrischen Signale zu verstärken, die vom
Controller für die Steuerventilblöcke und die Taumelwin
kel-Steuerventile ausgegeben werden, wobei der Controller
durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
Einrichtung zum Speichern einer Verzögerungskurve, durch die entsprechend verringerte Geschwindigkeiten der An triebselemente und entsprechende Verzögerungsbereiche der Antriebselemente bestimmt werden, um ein Anhalten ohne Stoß zu gewährleisten;
A/D-Wandlereinrichtungen zur Umsetzung analoger Signale der Steuerhebel/-pedale und der Lagesensoren in digitale Signale, wobei die analogen Signale die Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale und die derzeitigen Betriebsposi tionen der Antriebselemente kennzeichnen;
D/A-Wandlereinrichtungen zur Umsetzung digitaler Signale der A/D-Wandlereinrichtungen;
Verstärkereinrichtungen zur Verstärkung analoger Signale der D/A-Wandlereinrichtungen, gebildet durch die Verstär ker; und
Steuereinrichtungen, die die Ausgangssignale der A/D-Wandlereinrichtungen erhalten, auf Basis der empfangenen Signale bestimmen, ob die betreffenden Antriebszylinder in ihren vorgegebenen Verzögerungsbereichen betrieben werden, Steuersignale an die D/A-Wandlereinrichtungen ausgeben, die die entsprechenden erforderlichen Rückfluß raten der Hydraulikpumpen und die Hubwerte von Steuerele menten der Wegeventile der Antriebszylinder bestimmen, so daß die Betätigung der Antriebszylinder entlang der Ver zögerungskurve erfolgt, um ein Anhalten ohne Stoß zu er möglichen.
Einrichtung zum Speichern einer Verzögerungskurve, durch die entsprechend verringerte Geschwindigkeiten der An triebselemente und entsprechende Verzögerungsbereiche der Antriebselemente bestimmt werden, um ein Anhalten ohne Stoß zu gewährleisten;
A/D-Wandlereinrichtungen zur Umsetzung analoger Signale der Steuerhebel/-pedale und der Lagesensoren in digitale Signale, wobei die analogen Signale die Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale und die derzeitigen Betriebsposi tionen der Antriebselemente kennzeichnen;
D/A-Wandlereinrichtungen zur Umsetzung digitaler Signale der A/D-Wandlereinrichtungen;
Verstärkereinrichtungen zur Verstärkung analoger Signale der D/A-Wandlereinrichtungen, gebildet durch die Verstär ker; und
Steuereinrichtungen, die die Ausgangssignale der A/D-Wandlereinrichtungen erhalten, auf Basis der empfangenen Signale bestimmen, ob die betreffenden Antriebszylinder in ihren vorgegebenen Verzögerungsbereichen betrieben werden, Steuersignale an die D/A-Wandlereinrichtungen ausgeben, die die entsprechenden erforderlichen Rückfluß raten der Hydraulikpumpen und die Hubwerte von Steuerele menten der Wegeventile der Antriebszylinder bestimmen, so daß die Betätigung der Antriebszylinder entlang der Ver zögerungskurve erfolgt, um ein Anhalten ohne Stoß zu er möglichen.
14. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Steuergerätes
zur Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in ei
nem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich
eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers,
eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, ei
nes Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Bag
gers gegenüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur
Fortbewegung des Baggers, wobei das Steuergerät einen
elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der
Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versorgung der
Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die
jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung
der Antriebselemente sowie der Menge der hydraulischen
Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventilblöcke zur ge
steuerten Bewegung von Steuerelementen der Wegeventile
entsprechend den elektronischen Steuersignalen des Con
trollers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um
die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit
zu steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antrieb
selementen angebracht sind, um die Werte der Lageänderung
von diesen zu erfassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe
von elektrischen Signalen an den Controller entsprechend
der Betätigungswerte für die Antriebselemente, sowie eine
Vielzahl von Verstärkern enthält, die zwischen dem Con
troller und den Steuerventilblöcken sowie den Taumelwin
kel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgege
ben werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Empfang von Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale und Werten, die den Betriebspositionen der Antriebselemente entsprechen und durch die Lagesensoren erfaßt wurden, Verarbeitung der entsprechenden vorbestimmten Geschwin digkeiten der Antriebselemente anhand der Betätigungswer te und der entsprechenden Betriebsgeschwindigkeiten, die auf den Werten der Betriebspositionen beruhen, und Bes timmen, ob sich die jeweiligen Kolben der Antriebselemen te am Ende des zugehörigen Zylinders befinden;
befindet sich nicht jeder Kolben am Ende des zugehörigen Zylinders, Bestimmen, ob die derzeitige Position eines jeden Antriebselementes die Verminderungsposition ist, und falls die derzeitige Position eines jeden Antriebs elementes die Verminderungsposition ist, Bestimmen einer reduzierten Geschwindigkeit und Festellen, ob die redu zierte Geschwindigkeit größer ist als die zugehörige vor bestimmte Geschwindigkeit;
ist die reduzierte Geschwindigkeit größer als die vorbe stimmte Geschwindigkeit, wird die vorbestimmte Geschwin digkeit als ausgegebene Geschwindigkeit eingestellt, wäh rend die reduzierte Geschwindigkeit als ausgegebene Ge schwindigkeit bestimmt wird, wenn die reduzierte Ge schwindigkeit kleiner oder gleich der zugehörigen vorbe stimmten Geschwindigkeit ist; und
Berechnen von Ausgabewerten aufgrund der aus gegebenen Ge schwindigkeiten entsprechend den Mengen an Hydraulikflüs sigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen zu liefern sind, Ausgabe der Werte an die Haupthydraulikpumpen, um dadurch die stoßfreie Steuerung der Antriebselemente zu ermöglichen.
Empfang von Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale und Werten, die den Betriebspositionen der Antriebselemente entsprechen und durch die Lagesensoren erfaßt wurden, Verarbeitung der entsprechenden vorbestimmten Geschwin digkeiten der Antriebselemente anhand der Betätigungswer te und der entsprechenden Betriebsgeschwindigkeiten, die auf den Werten der Betriebspositionen beruhen, und Bes timmen, ob sich die jeweiligen Kolben der Antriebselemen te am Ende des zugehörigen Zylinders befinden;
befindet sich nicht jeder Kolben am Ende des zugehörigen Zylinders, Bestimmen, ob die derzeitige Position eines jeden Antriebselementes die Verminderungsposition ist, und falls die derzeitige Position eines jeden Antriebs elementes die Verminderungsposition ist, Bestimmen einer reduzierten Geschwindigkeit und Festellen, ob die redu zierte Geschwindigkeit größer ist als die zugehörige vor bestimmte Geschwindigkeit;
ist die reduzierte Geschwindigkeit größer als die vorbe stimmte Geschwindigkeit, wird die vorbestimmte Geschwin digkeit als ausgegebene Geschwindigkeit eingestellt, wäh rend die reduzierte Geschwindigkeit als ausgegebene Ge schwindigkeit bestimmt wird, wenn die reduzierte Ge schwindigkeit kleiner oder gleich der zugehörigen vorbe stimmten Geschwindigkeit ist; und
Berechnen von Ausgabewerten aufgrund der aus gegebenen Ge schwindigkeiten entsprechend den Mengen an Hydraulikflüs sigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen zu liefern sind, Ausgabe der Werte an die Haupthydraulikpumpen, um dadurch die stoßfreie Steuerung der Antriebselemente zu ermöglichen.
15. Steuergerät zur automatischen Steuerung des Betriebes von
Antriebselementen in einem Bagger, enthaltend Antriebs
elemente einschließlich eines Auslegerzylinders für den
Antrieb eines Auslegers, eines Stielzylinders zum Antrieb
eines Löffelstiels, eines Schaufelzylinders zum Antrieb
einer Schaufel, eines Schwenkmotors zum Schwenken eines
oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen
und Fahrmotore zur Fortbewegung des Baggers, wobei das
Steuergerät einen elektronischen Controller zur Steuerung
des Betriebes der Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen
zur Versorgung der Antriebselemente mit Hydraulikflüssig
keit, einer hydraulischen Hilfspumpe zur Bereitstellung
von hydraulischer Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von
Wegeventilen, die jeweils mit den Haupthydraulikpumpen
sowie dem elektronischen Controller zur Steuerung der Be
wegungsrichtung der Antriebselemente sowie der Menge der
hydraulischen Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventil
blöcke zur gesteuerten Bewegung von Steuerelementen der
Wegeventile entsprechend den elektronischen Steuersigna
len des Controllers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwi
schen dem Controller und den Haupthydraulikpumpen zur
Steuerung der Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen ange
ordnet sind, um die Menge der von diesen geförderten Hy
draulikflüssigkeit zu steuern, Lagesensoren, die an den
jeweiligen Antriebselementen angebracht sind, um die Wer
te der Lageänderung von diesen zu erfassen, Steuerhe
bel/-pedale zur Ausgabe von elektrischen Signalen an den
Controller entsprechend der Betätigungswerte für die An
triebselemente, sowie eine Vielzahl von Verstärkern ent
hält, die zwischen dem Controller und den Steuerventil
blöcken sowie den Taumelwinkel-Steuerventilen angeordnet
sind, um die elektrischen Signale zu verstärken, die vom
Controller für die Steuerventilblöcke und die Taumelwin
kel-Steuerventile ausgegeben werden, gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
Einrichtung zur Bestimmung des Gewichtes von Material, das durch den Bagger anzuheben ist, die mit einem Ein gangsport des Controllers verbunden ist, um ein dem Ge wicht entsprechendes Signal an den Controller auszugeben;
Einrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels des Fahrge stells des Baggers, die mit einem Eingangsport des Con trollers verbunden ist, um ein dem Kippwinkel des Fahrge stells entsprechendes Signal an den Controller auszuge ben;
eine Warnsignal-Treiberschaltung, die mit einem Ausgangs port des Controllers elektrisch verbunden ist, zum An steuern eines Summers und einer Warnleuchte, die jeweils mit dieser elektrisch verbunden sind, sobald ein elektri sches Warnsignal vom Controller empfangen wird; und
dadurch Warnung des Bedieners vor einer Überlast durch das anzuhebende Material, falls das ermittelte Gewicht des Materials eine Grenze überschreitet, ferner Stoppen des Hebebetriebes des Baggers unabhängig von der Tätig keit des Bedieners, falls eine Überlast ermittelt wird, die eine weitere Grenze überschreitet, bei der der Bagger kippen kann.
Einrichtung zur Bestimmung des Gewichtes von Material, das durch den Bagger anzuheben ist, die mit einem Ein gangsport des Controllers verbunden ist, um ein dem Ge wicht entsprechendes Signal an den Controller auszugeben;
Einrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels des Fahrge stells des Baggers, die mit einem Eingangsport des Con trollers verbunden ist, um ein dem Kippwinkel des Fahrge stells entsprechendes Signal an den Controller auszuge ben;
eine Warnsignal-Treiberschaltung, die mit einem Ausgangs port des Controllers elektrisch verbunden ist, zum An steuern eines Summers und einer Warnleuchte, die jeweils mit dieser elektrisch verbunden sind, sobald ein elektri sches Warnsignal vom Controller empfangen wird; und
dadurch Warnung des Bedieners vor einer Überlast durch das anzuhebende Material, falls das ermittelte Gewicht des Materials eine Grenze überschreitet, ferner Stoppen des Hebebetriebes des Baggers unabhängig von der Tätig keit des Bedieners, falls eine Überlast ermittelt wird, die eine weitere Grenze überschreitet, bei der der Bagger kippen kann.
16. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Steuergerätes
zur Steuerung des Betriebes von Antriebselementen in ei
nem Bagger, enthaltend Antriebselemente einschließlich
eines Auslegerzylinders für den Antrieb eines Auslegers,
eines Stielzylinders zum Antrieb eines Löffelstiels, ei
nes Schaufelzylinders zum Antrieb einer Schaufel, eines
Schwenkmotors zum Schwenken eines oberen Rahmens des Bag
gers gegenüber einem unteren Rahmen und Fahrmotore zur
Fortbewegung des Baggers, wobei das Steuergerät einen
elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der
Antriebselemente, Haupthydraulikpumpen zur Versorgung der
Antriebselemente mit Hydraulikflüssigkeit, einer hydrau
lischen Hilfspumpe zur Bereitstellung von hydraulischer
Steuerflüssigkeit, einer Vielzahl von Wegeventilen, die
jeweils mit den Haupthydraulikpumpen sowie dem elektro
nischen Controller zur Steuerung der Bewegungsrichtung
der Antriebselemente sowie der Menge der hydraulischen
Flüssigkeit verbunden sind, Steuerventilblöcke zur ge
steuerten Bewegung von Steuerelementen der Wegeventile
entsprechend den elektronischen Steuersignalen des Con
trollers, Taumelwinkel-Steuerventile, die zwischen dem
Controller und den Haupthydraulikpumpen zur Steuerung der
Taumelwinkel der Haupthydraulikpumpen angeordnet sind, um
die Menge der von diesen geförderten Hydraulikflüssigkeit
zu steuern, Lagesensoren, die an den jeweiligen Antrieb
selementen angebracht sind, um die Werte der Lageänderung
von diesen zu erfassen, Steuerhebel/-pedale zur Ausgabe
von elektrischen Signalen an den Controller entsprechend
der Betätigungswerte für die Antriebselemente, sowie eine
Vielzahl von Verstärkern enthält, die zwischen dem Con
troller und den Steuerventilblöcken sowie den Taumelwin
kel-Steuerventilen angeordnet sind, um die elektrischen
Signale zu verstärken, die vom Controller für die Steuer
ventilblöcke und die Taumelwinkel-Steuerventile ausgege
ben werden, Einrichtung zur Bestimmung des Gewichtes von
Material, das durch den Bagger anzuheben ist, die mit ei
nem Eingangsport des Controllers verbunden ist, um ein
dem Gewicht entsprechendes Signal an den Controller aus
zugeben, Einrichtung zur Bestimmung des Kippwinkels des
Fahrgestells des Baggers, die mit einem Eingangsport des
Controllers verbunden ist, um ein dem Kippwinkel des
Fahrgestells entsprechendes Signal an den Controller aus
zugeben, eine Warnsignal-Treiberschaltung, die mit einem
Ausgangsport des Controllers elektrisch verbunden ist,
zum Ansteuern eines Summers und einer Warnleuchte, die
jeweils mit dieser elektrisch verbunden sind, sobald ein
elektrisches Warnsignal vom Controller empfangen wird,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Berechnen der maximal zulässigen Hublast des Baggers beim Empfang elektrischer Signale von der Einrichtung zur Be stimmung des Gewichtes entsprechend dem Gewicht des anzu hebenden Materials, von den Lagesensoren entsprechend den Betriebspositionen der Antriebselemente und von der Ein richtung zur Bestimmung des Kippwinkels entsprechend dem Kippwinkel des Fahrgestells des Baggers;
Bestimmen, ob das zu hebende Gewicht oberhalb eines vorbestimmten Wertes der berechneten maximal zulässigen Hublast des Baggers liegt, um die Steuerung des Hebebe triebes des Baggers entsprechend der Tätigkeit des Bedie ners fortzusetzen, falls das zu hebende Gewicht kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert der berechneten maxi mal zulässigen Hublast liegt;
jedoch Bestimmen, ob das zu hebende Gewicht über einem höheren vorbestimmten Wert der berechneten maximal zuläs sigen Hublast des Baggers liegt, falls das zu hebende Ge wicht größer ist als der vorbestimmte Wert der berechne ten maximal zulässigen Hublast; und
Ansteuern einer Alarm-Treiberschaltung, um durch den Be trieb des Summers und der Warnleuchte die Warnung des Be dieners vor der Überlast zu ermöglichen, und Fortsetzung der Steuerung des Hebebetriebes des Baggers entsprechend den Tätigkeiten des Bedieners, falls das zu hebende Ge wicht kleiner oder gleich des höheren vorbestimmten Wer tes der berechneten maximal zulässigen Hublast ist, jed och Ausgabe elektrischer Signale an die Steuerventilblöc ke, um die Wegeventile der Antriebselemente so anzusteu ern, daß der Hebebetrieb des Baggers unabhängig von den Tätigkeiten des Bedieners gestoppt wird, falls das zu he bende Gewicht größer ist als der vorbestimmte Wert der maximal zulässigen Hublast des Baggers.
Berechnen der maximal zulässigen Hublast des Baggers beim Empfang elektrischer Signale von der Einrichtung zur Be stimmung des Gewichtes entsprechend dem Gewicht des anzu hebenden Materials, von den Lagesensoren entsprechend den Betriebspositionen der Antriebselemente und von der Ein richtung zur Bestimmung des Kippwinkels entsprechend dem Kippwinkel des Fahrgestells des Baggers;
Bestimmen, ob das zu hebende Gewicht oberhalb eines vorbestimmten Wertes der berechneten maximal zulässigen Hublast des Baggers liegt, um die Steuerung des Hebebe triebes des Baggers entsprechend der Tätigkeit des Bedie ners fortzusetzen, falls das zu hebende Gewicht kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert der berechneten maxi mal zulässigen Hublast liegt;
jedoch Bestimmen, ob das zu hebende Gewicht über einem höheren vorbestimmten Wert der berechneten maximal zuläs sigen Hublast des Baggers liegt, falls das zu hebende Ge wicht größer ist als der vorbestimmte Wert der berechne ten maximal zulässigen Hublast; und
Ansteuern einer Alarm-Treiberschaltung, um durch den Be trieb des Summers und der Warnleuchte die Warnung des Be dieners vor der Überlast zu ermöglichen, und Fortsetzung der Steuerung des Hebebetriebes des Baggers entsprechend den Tätigkeiten des Bedieners, falls das zu hebende Ge wicht kleiner oder gleich des höheren vorbestimmten Wer tes der berechneten maximal zulässigen Hublast ist, jed och Ausgabe elektrischer Signale an die Steuerventilblöc ke, um die Wegeventile der Antriebselemente so anzusteu ern, daß der Hebebetrieb des Baggers unabhängig von den Tätigkeiten des Bedieners gestoppt wird, falls das zu he bende Gewicht größer ist als der vorbestimmte Wert der maximal zulässigen Hublast des Baggers.
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KR1019900017524A KR940000247B1 (ko) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 굴삭기 스윙모우터와 부움실린더의 상대속도 제어방법 |
KR1019900019240A KR950002124B1 (ko) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 중장비 최적주행 제어방법 |
KR1019900022380A KR940008467B1 (ko) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 굴삭기의 회전제동 자동제어장치 |
KR1019900022379A KR950004021B1 (ko) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 굴삭기의 티핑방지장치 |
KR1019900022381A KR950002126B1 (ko) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 굴삭기의 액츄에이터 충격방지를 위한 제어방법 |
KR1019900022384A KR920012762A (ko) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 실린더 쿠션제어장치 |
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