DE4440304A1 - Gerät und Verfahren zur Steuerung des Motors und der Hydraulikpumpen eines hydraulischen Baugeräts - Google Patents

Gerät und Verfahren zur Steuerung des Motors und der Hydraulikpumpen eines hydraulischen Baugeräts

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Bauge­ rät wie einen Bagger, Belader, Bulldozer und dergleichen und insbesondere ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern des Mo­ tors und der Pumpen eines solchen hydraulischen Baugeräts, um die Automatisierung des hydraulischen Baugeräts zu errei­ chen.
Wie gut bekannt ist, umfassen hydraulische Baugeräte eine Mehrzahl von Pumpen variabler Verdrängung und Arbeits­ werkzeuge wie Kranausleger, Arme und Kübel, die eine Mehr­ zahl von Hydraulikzylindern als ihre Betätigungselemente ver­ wenden. Die Manipulation solcher Arbeitswerkzeuge wird ausge­ führt, indem Manipulationsbefehlsmittel wie Schalthebel, Pe­ dale und Hebel, die nahe dem Fahrersitz angeordnet sind, be­ tätigt werden. Andererseits sind die Geschwindigkeit jedes Arbeitswerkzeugs und das Geschwindigkeitsverhältnis des Ar­ beitswerkzeugs zu anderen diesem zugeordneten Arbeitswerkzeu­ gen proportional zu dem Manipulationsmaß und dem Manipula­ tionsverhältnis des Manipulationsbefehlsmittels, welches dem Arbeitswerkzeug zugeordnet ist. Um den Geschwin­ digkeitsanforderungen jedes Arbeitswerkzeugs zu genügen, ist jede Pumpe so ausgelegt, daß sie eine Menge Betriebsöl pro­ portional zu dem Manipulationsmaß des Manipulationsbefehls­ mittels liefert bzw. fördert.
Gegenwärtig hat die Pumpe jedoch eine mechanische Beschrän­ kung hinsichtlich der maximalen Förderölmenge. Wo das Ar­ beitswerkzeug elektronisch unter Verwendung einer elektri­ schen Manipulationsbefehlseinrichtung und eines solenoidge­ steuerten Proportionalventils gesteuert wird, kann die Summe der erforderlichen Pumpenfördermengen, die den entspre­ chenden Befehlswerten des Manipulationsbefehlsmittels für die Arbeitswerkzeuge und den entsprechenden Geschwindigkei­ ten der Arbeitswerkzeuge entsprechen, die maximale Förderölmenge unter dem vorhandenem Lastdruck in Abhängigkeit von einer Änderung des Lastdruckes, welche durch eine Änderung der Arbeitsumstände beim Baggern, Beladen und Nivellieren verursacht werden kann, überschreiten.
Wenn in einem solchen Fall die Arbeitswerkzeuge zusammen ar­ beiten, kann es vorkommen, daß das vorhandene Geschwindig­ keitsverhältnis jedes Arbeitswerkzeugs zu den anderen ihm zu­ geordneten Arbeitswerkzeugen nicht dem Manipulationsverhält­ nis entsprechen, das auf einem entsprechend Manipulationsbe­ fehlssignal für das Arbeitswerkzeug gemäß den bekannten Motor-Pumpen-Steuerverfahren basiert. Mit anderen Worten brauchen die Geschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs und das Geschwindigkeitsverhältnis des Arbeitswerkzeugs zu jedem ihm zugeordneten Arbeitswerkzeug aufgrund von Änderungen in den Arbeitsbedingungen und den Lastdrücken nicht dem Manipula­ tionsmaß und dem Manipulationsverhältnis zu entsprechen, die auf dem Manipulationsbefehlssignal basieren. Dies führt zu einer Herabsetzung der Bearbeitbarkeit und der Arbeitseffi­ zienz. Weiterhin kann ein Abwürgen des Motors aufgrund einer Überbelastung während des Arbeitsvorgangs auftreten.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern eines Motors und von Pumpen eines hydraulischen Baugeräts anzugeben, die eine Saugleistung der Pumpen entsprechend dem Manipulationsmaß und dem Manipulationsverhältnis basierend auf einem Manipula­ tionsbefehlssignal für ein Arbeitswerkzeug ermöglicht, um op­ timal der maximalen Ausgangsleistung des Motors zu entspre­ chen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern eines Motors und von Pumpen eines hydraulischen Baugeräts anzugeben, die es ermöglichen, daß die Geschwindigkeit jedes Arbeits­ werkzeugs und das Geschwindigkeitsverhältnis des Arbeitswerk­ zeugs zu den anderen Arbeitswerkzeugen, welche diesem zuge­ ordnet sind, dem Manipulationsverhältnis basierend auf einem entsprechenden Manipulationsbefehlssignal für das Arbeitswerkzeug unabhängig von Änderungen in den Arbeitsum­ ständen und dem Lastdruck entspricht, wodurch die Bearbeitbarkeit und Arbeitseffizienz verbessert werden.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern eines Motors und der Pumpen eines hydraulischen Baugeräts anzugeben, die in der Lage sind, eine Verringerung der Ausgangsleistung aufgrund von Än­ derungen in den Arbeitsumständen und eine Verringerung der Ausgangsleistung aufgrund einer Veränderung des Zustandes des Motors mit der Zeit zu verhindern, und die in der Lage sind, die Ausgangsleistung des Motors in einem weiten Lastbereich in einem hohen Maß zu verwenden und dadurch eine Verbesserung in der Bearbeitbarkeit pro Leistungseinheit zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Steuerung des Motors und der Hydraulikpumpe eines hydraulischen Baugeräts mit einem Motor als eine Energiequelle, mindestens einer durch den Motor angetriebe­ nen Hydraulikpumpe variabler Verdrängung, mindestens einem Betätigungselement zur Betätigung eines entsprechenden Arbeitswerkzeugs, einem solenoidgesteuerten Proportionalöl­ mengensteuerventil, das in einer Ölleitung zwischen der Hy­ draulikpumpe und dem Betätigungselement angeordnet ist und eine Verbindung der Ölleitung entsprechend einem vorgegebe­ nen Eingangssignal schalten und eine Förderölmenge proportio­ nal zu dem Eingangssignal einstellen kann, und einem sole­ noidgesteuerten Proportionalventil, das eine Förderölmenge der Hydraulikpumpe gemäß einem vorgegebenen Eingangssignal einstellen kann, wobei das Gerät aufweist: ein Arbeitswerk­ zeugmanipulationsbefehlsmittel, das geeignet ist, ein Manipu­ lationsbefehlssignal für das Arbeitselement, welches durch einen Treiber erzeugt worden ist, zu empfangen; ein Motor­ drehzahlerfassungsmittel zur Erfassung einer Drehzahl des Mo­ tors; ein Pumpenförderölmengenerfassungsmittel zur Erfassung einer Förderölmenge der Hydraulikpumpe; ein Pumpenförderdruckerfassungsmittel zur Erfassung eines Förder­ drucks der Hydraulikpumpe; und ein Steuermittel zur Steue­ rung des solenoidgesteuerten Proportionalventils auf der Basis der Motordrehzahldaten von dem Motordrehzahlerfassungs­ mittel und Pumpenförderdruckänderungsdaten von dem Pumpenför­ derdruckerfassungsmittel, so daß eine Saugleistung der Hy­ draulikpumpe einer maximalen Ausgangsleistung des Motors ent­ spricht und das Ölmengensteuerventil so steuerbar ist, daß eine dem Betätigungselement zuzuführende Ölmenge einem Mani­ pulationsmaß und einem Manipulationsverhältnis basierend auf dem Manipulationsbefehlssignal von dem Manipulationsbefehls­ mittel entspricht.
Andere Ziele und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Schaltbild des Gesamtsystems eines hy­ draulischen Baggers, bei welchem ein Motor-Pumpen-Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Motor-Pumpen-Steuergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung, das in dem Bagger mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau verwendet wird; und
Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Steue­ rung von Motor- und Pumpenbetätigungen in einem Bagger gemäß Fig. 1 gemäß der vorlie­ genden Erfindung.
Fig. 1 ist ein Schaltbild, daß das Gesamtsystem eines Bag­ gers darstellt, bei welchem ein Motor-Pumpen-Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt der Bagger einen Motor 80 als eine Energiequelle, ein Paar von hydraulischen Pumpen 25a und 25b, die durch den Motor 80 angetrieben werden und eine variable Verdrängung haben, und ein Paar von hydrauli­ schen Zylindern 105a und 105b als Betätigungselemente, die entsprechende Arbeitswerkzeuge jeweils betätigen können.
Ein Paar von solenoidgesteuerten, Proportionalölmengensteuer­ ventilen 95a und 95b sind in Ölleitungen vorgesehen, die zwi­ schen entsprechenden Hydraulikpumpen 25a und 25b und den je­ weils entsprechenden Hydraulikzylindern 105a und 105b vorge­ sehen sind. Die Ölmengensteuerventile 95a und 95b dient dazu, eine Verbindung der entsprechenden Ölleitung gemäß einem vorgegebenen Eingangssignal zu schalten und die För­ derölmenge so einzustellen, daß sie proportional zu dem Ein­ gangssignal ist.
Der Bagger besitzt weiterhin ein Paar von solenoidgesteuer­ ten Proportionalventilen 35a und 35b, die jeweils geeignet sind, die Förderölmengen der Hydraulikpumpen 25a und 25b ent­ sprechend vorgegebenen Eingangssignalen einzustellen.
Der Bagger besitzt auch eine Steuereinrichtung, um den Ge­ samtbetrieb des Baggers elektronisch zu steuern. Die Steuer­ einrichtung umfaßt eine Manipulationsbefehlseinheit 10 für Arbeitswerkzeuge, eine mit einem Mikrocomputer versehene Steuerung 85, eine Motordrehzahlerfassungseinheit 45, ein Paar von Erfassungseinheiten 55a und 55b zur Erfassung der von den Pumpen geförderten Ölmenge, und ein Paar von Erfas­ sungseinheiten 65a und 65b für den Pumpenförderdruck.
Grundsätzlich ist das elektronische Hydrauliksystem des Bag­ gers gesteuert, um den solenoidgesteuerten Proportionalventi­ len 35a und 35b eine Ölmenge zuzuführen, die proportional zu dem Manipulationsmaß der Manipulationsbefehlseinheit 10 ist, indem eine Berechnung durch die Steuerung 85 auf der Basis der Motordrehzahldaten von der Motordrehzahlerfassungs­ einheit 45 und den Pumpenförderdruckänderungsdaten von den Erfassungseinheiten 65a und 65b für den Pumpenförderdruck ausgeführt wird, so daß die Ansaugleistung wieder der Hydraulikpumpen 25a und 25b der maximalen Ausgangsleistung des Motors entspricht.
Das elektronische Hydrauliksystem wird auch betätigt, um durch die Ölmengensteuerventile 95a und 95b die Ölmenge zu steuern, die den Hydraulikzylinder 105a und 105b zugeführt werden, so daß sie dem Manipulationsmaß und dem Mani­ pulationsverhältnis von der Manipulationsbefehlseinheit 10 entsprechen.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des Motor-Pumpen-Steuerge­ räts gemäß der vorliegenden Erfindung, das in dem Bagger mit dem zuvor erläuterten Aufbau verwendet wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt das Motor-Pumpen-Steuerge­ rät eine Manipulationsberechnungseinheit 20. Diese dient dazu, ein Manipulationsbefehlssignal von der Manipulationsbe­ fehlseinheit 10 zu erfassen und ein Bezugseingangssignal QREF für die Steuerung der durch die Pumpe geförderten Ölmen­ ge, das indikativ für den Ölmengenwert, der von der Pumpe ge­ fördert werden muß und proportional zu dem Manipulationsmaß ist auf der Grundlage des erfaßten Manipulationsbefehlssig­ nals zu berechnen und außerdem ein Bezugseingangssignal VREF für die Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitssteuerung, das indika­ tiv für den erforderlichen Arbeitswerkzeugsgeschwindig­ keitswert ist, proportional zu dem Manipulationsmaß und dem Manipulationsverhältnis auf der Grundlage des erfaßten Mani­ pulationsbefehlssignals zu berechnen.
Das Motor-Pumpen-Steuergerät umfaßt auch eine Motor-Pum­ pen-Steuereinheit 70 zur Erzeugung eines Signals QMAX für die vorliegende maximale von der Pumpe geförderte Ölmenge durch eine Steuerungsberechnung unter Verwendung eines Feh­ lers EN(NREF - NREAL) zwischen dem Bezugseingangssignal NREF für die Motordrehmomentsteuerung zur Erhaltung der maximalen Leistung des Motors und einem Ist-Motordrehzahlsignal NREAL und auf der Basis eines Pumpenförderdruckänderungssignals PVAR. Das Signal QMAX für die vorliegende maximale von der Pumpe geförderte Ölmenge von der Motor-Pumpen-Steuereinheit 70 wird einer Steuereinheit 30 für die Geschwindigkeit und die Pumpenförderölmenge übermittelt.
Auf der Basis des Bezugseingangssignals QREF von der Manipu­ lationsberechnungseinheit 20 und des Signals QMAX für die vorliegende maximale von der Pumpe geförderte Ölmenge von der Motor-Pumpen-Steuereinheit 70 stellt die Einstelleinheit 30 für die Geschwindigkeit und die Pumpenförderölmenge das Bezugseingangssignal QREF und das Bezugseingangssignal VREF wieder ein. Das von der Einstelleinheit 30 für die Geschwin­ digkeit und die Pumpenförderölmenge gelieferte Signal wird einer Steuereinheit 40 für die Geschwindigkeit des Arbeits­ werkzeugs und einer Steuereinheit 50 für die Pumpenförderöl­ menge zugeführt.
Die Steuereinheit 50 für die Pumpenförderölmenge führt eine gesteuerte Berechnung unter Verwendung eines Fehlers EQ (QREF2 - QREAL) zwischen dem Ausgangssignal von der Einstell­ einheit 30 für die Geschwindigkeit und die Pumpenförderölmen­ ge, d. h. einem anderen Bezugseingangssignal QREF für die Pumpenförderölmengensteuerung, und einem Signal QREAL für die Ist-Pumpenförderölmenge von der Erfassungseinheit für die Pumpenförderölmenge aus. Durch die gesteuerte Berechnung erzeugt die Steuereinheit 50 für die Pumpenförderölmenge ein Steuersignal VPUMP für die Pumpenförderölmenge, das wiederum zu einem solenoidgesteuerten Proportionalventil einer Pumpe 60 zugeführt wird, um die Pumpenförderölmenge zu steuern.
Andererseits führt die Steuereinheit 40 für die Arbeitswerk­ zeuggeschwindigkeit eine gesteuerte Berechnung unter Verwen­ dung des Ausgangssignals von der Einstelleinheit 30 für die Geschwindigkeit und die Pumpenförderölmenge, d. h. dem Be­ zugseingangssignal VREF2, für die Arbeitswerkzeugsgeschwin­ digkeitssteuerung aus. Durch die gesteuerte Berechnung er­ zeugt die Steuereinheit 40 für die Arbeitswerkzeuggeschwin­ digkeit ein Steuersignal VMCV für die Arbeitswerkzeugge­ schwindigkeit, das wiederum einen solenoidgesteuerten Pro­ portionalventil der Motor-Pumpen-Steuereinheit 70 zugeführt wird, um die Geschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs zu steuern.
Die Betriebsweise der Motor-Pumpen-Steuereinheit 70 wird nun im Detail in Verbindung mit einem in Fig. 3 gezeigten Fluß­ diagramm erläutert werden.
An einem ersten Schritt S1, der in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine Unterscheidung getroffen, ob ein Manipulationsbefehls­ signal von der Manipulationsbefehlseinheit 10 erzeugt worden ist. Wenn bei Schritt S1 bestimmt worden ist, daß kein Mani­ pulationsbefehlssignal von der Manipulationsbefehlseinheit 10 erfolgt worden ist, geht die Prozedur zu einem zweiten Schritt S2 weiter.
An dem zweiten Schritt S2 wird das Signal QMAX für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge gleich einem Signal Qmin für eine vorliegende minimale Pumpenförderölmenge gesetzt. Mit anderen Worten wird die vorliegende maximale Pumpenzuführölmenge QMAX als die vorliegende minimale Pumpenförderölmenge Qmin, die mechanisch durch die Punkte lieferbar ist, festgelegt.
Wenn andererseits bei dem Schritt S1 festgestellt worden ist, daß das Manipulationsbefehlssignal von der Manipula­ tionsbefehlseinheit 10 erzeugt worden ist, geht die Prozedur zu einem dritten Schritt S3 weiter. An dem dritten Schritt S3 werden die Eingabe eines Bezugseingangssignals NREF für die Motordrehzahlsteuerung, eines Ist-Motordrehzahlsignals NREAL und eines Pumpenförderdrucks P ausgeführt. Dann wird eine Berechnung eines Pumpenförderdruckänderungssignals PVAR auf der Basis der eingegebenen Signale ausgeführt.
Anschließend wird ein vierter Schritt S4 ausgeführt, um ein Fehlersignal EN(NREF - NREAL) zwischen dem Bezugseingangssig­ nal NREF und dem Ist-Motordrehzahlsignal NREAL zu berechnen, die beide an den Schritt S3 ermittelt worden sind.
An einem fünften Schritt S5 wird dann eine Berechnung eines Steuersignals C(C = f(EN)) unter Verwendung des Fehlersig­ nals EN, welches an dem vierten Schritt S4 berechnet worden ist, und einer Steuerfunktion f(x) ausgeführt.
Anschließend wird ein sechster Schritt S6 ausgeführt, um ein Steuersignal D (D = C + PVAR) zu berechnen, indem das Steuer­ signal C, das an dem fünften Schritt S5 berechnet worden ist, auf der Basis des Pumpenförderdruckänderungssignals PVAR eingestellt wird.
Unter Verwendung des Steuersignals D, das in dem sechsten Schritt S6 berechnet worden ist, wird dann die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge QMAX (QMAX = Qmin - D) an einem siebten Schritt S7 berechnet.
An einem achten Schritt S8 erfolgt eine Bestimmung, ob das Signal QMAX für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge nicht größer als das Signal Qmin für die vorliegende minimale Pumpenförderölmenge, die mechanisch durch die Pumpe lieferbar ist, ist. Wenn das Signal QMAX für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge nicht größer als das Signal Qmin für die vorliegende minimale Pumpenförderölmenge ist, dann wird bestimmt, daß dies indikativ für die vorliegende minimale Pumpenförderölmenge Qmin ist.
Es erfolgt auch eine Entscheidung an dem achten Schritt S8, ob das Signal QMAX für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge nicht kleiner ist als das Signal Qmax für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge, die mechanisch durch die Pumpe lieferbar ist. Wenn das Signal QMAX für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge nicht kleiner als das Signal Qmax für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge ist, dann wird bestimmt, daß dies indikativ für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge Qmax ist.
Anschließend wird das Signal QMAX für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge, das an jedem der Schritte S2 und S8 berechnet worden ist, der Einstelleinheit 30 für die Geschwindigkeit und die Pumpenförderölmenge zugeführt. Dann ist die Steuerprozedur beendet.
Unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung bestimmt die Motor-Pumpen-Steuereinheit 70 die Drehzahl bei voller Dros­ elklappe, d. h. den maximalen Motorleistungspunkt, als die Bezugsdrehzahl, wenn das Manipulationsbefehlssignal von der Manipulationsbefehlseinheit 10 erzeugt worden ist. Wenn der Motor während eines Arbeitsvorgangs einer Belastung unterwor­ fen wird, wird die Motordrehzahl verringert, während das Pumpenförderdruckänderungssignal PVAR und das Drehmoment erhöht werden.
Wenn die Ist-Motordrehzahl, welche durch die Motordrehzahler­ fassungseinheit 45 erfaßt worden ist, kleiner als die Bezugs­ drehzahl ist, wird die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge optimal verringert, um die Ansaugleistung der Pumpe zu verringern. Dies wird durch gesteuerte Berechnungen des Pumpen­ förderdruckänderungssignals PVAR und des Drehzahlfehlers er­ reicht. Die Einstelleinheit 30 für die Geschwindigkeit und die Pumpenölzuführmenge stellt das Eingangssignal VREF für eine Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitssteuerung und das Bezugseingangssignal QREF2 für eine Steuerung der Pumpenför­ derölmenge ein.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, verhindert das Motor-Pumpen-Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfin­ dung, welches bei Baugeräten mit Arbeitswerkzeugen, die eine Mehrzahl von Pumpen variabler Verdrängung und eine Mehrzahl von hydraulischen Zylindern als ihre Betätigungselemente ver­ wenden, verwendet wird, daß ein Abwürgephänomen des Motors aufgrund einer in einem Arbeitsvorgang erzeugten Überbela­ stung, einer Verringerung in der Ausgangsleistung aufgrund einer Änderung der Arbeitsumstände und einer Verringerung in der Ausgangsleistung aufgrund einer Änderung des Motorzustan­ des während der Zeit.
Das Motor-Pumpen-Steuergerät der vorliegenden Erfindung ver­ wendet auch die Ausgangsleistung des Motors in beträchtli­ cher Weise über einen weiten Lastbereich, wodurch eine Ver­ besserung in der pro Leistungseinheit erzielbaren Arbeit er­ reicht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Arbeit automati­ siert werden, weil die Geschwindigkeit jedes Arbeitswerk­ zeugs und das Geschwindigkeitsverhältnis des Arbeitswerk­ zeugs zu den anderen diesem zugeordneten Arbeitselementen op­ timal so gesteuert werden, daß sie dem Manipulationsmaß und dem Manipulationsverhältnis basierend auf dem Manipulations­ befehlssignal unabhängig von Änderungen in den Arbeitsumstän­ den und des Lastdruckes entsprechen. Weiterhin werden Verbes­ serungen hinsichtlich der Bearbeitbarkeit und der Arbeitsef­ fizienz erreicht.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Er­ findung für darstellende Zwecke beschrieben worden sind, wer­ den Fachleute erkennen, daß verschiedene Modifikationen, Hin­ zufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Schutz­ umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den beiliegen­ den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (5)

1. Gerät zur Steuerung des Motors (80) und der Hydraulikpum­ pen (25a, 25b) eines hydraulischen Baugeräts mit einem Motor (80) als eine Energiequelle, mindestens einer durch den Motor (80) angetriebenen Hydraulikpumpe (25a, 25b) variabler Verdrängung, mindestens einem Betätigungs­ element (105a, 105b) zur Betätigung eines entsprechenden Arbeitswerkzeugs, einem solenoidgesteuerten Proportio­ nalölmengensteuerventil (95a, 95b), das in einer Öllei­ tung zwischen der Hydraulikpumpe (25a, 25b) und dem Betätigungselement (105a, 105b) angeordnet ist und eine Verbindung der Ölleitung entsprechend einem vorgegebenen Eingangssignal schalten und eine Förderölmenge proportio­ nal zu dem Eingangssignal einstellen kann, und einem solenoidgesteuerten Proportionalventil (35a, 35b), das eine Förderölmenge der Hydraulikpumpe (25a, 25b) gemäß einem vorgegebenen Eingangssignal einstellen kann, wel­ ches aufweist:
ein Arbeitswerkzeugmanipulationsbefehlsmittel (10), das geeignet ist, ein Manipulationsbefehlssignal für das Arbeitselement, welches durch einen Treiber erzeugt wor­ den ist, zu empfangen;
ein Motordrehzahlerfassungsmittel (45) zur Erfassung einer Drehzahl des Motors (80);
ein Pumpenförderölmengenerfassungsmittel (55a, 55b) zur Erfassung einer Förderölmenge der Hydraulikpumpe (25a, 25b);
ein Pumpenförderdruckerfassungsmittel (65a, 65b) zur Er­ fassung eines Förderdrucks der Hydraulikpumpe (25a, 25b); und
ein Steuermittel (85) zur Steuerung des solenoidgesteuer­ ten Proportionalventils (35a, 35b) auf der Basis der Mo­ tordrehzahldaten von dem Motordrehzahlerfassungsmittel (45) und Pumpenförderdruckänderungsdaten von dem Pumpen­ förderdruckerfassungsmittel (55a, 55b), so daß eine Saug­ leistung der Hydraulikpumpe (25a, 25b) einer maximalen Ausgangsleistung des Motors (80) entspricht, und das Öl­ mengensteuerventil (95a, 95b) steuerbar ist, daß eine dem Betätigungselement (105a, 105b) zuzuführende Ölmenge einem Manipulationsmaß und einem Manipulationsverhältnis basierend auf dem Manipulationsbefehlssignal von dem Ma­ nipulationsbefehlsmittel (10) entspricht.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (85) umfaßt:
eine Manipulationsberechnungseinheit (20) zur Berechnung eines erforderlichen Pumpenförderölmengenwertes propor­ tional zu dem Manipulationsmaß von dem Manipulationsbe­ fehlsmittel (10) und eines erforderlichen Arbeitswerk­ zeuggeschwindigkeitswertes proportional zu dem Manipula­ tionsmaß und dem Manipulationsverhältnis von dem Mani­ pulationsbefehlsmittel (10);
eine Motor-Pumpen-Steuereinheit (70) zur Erzeugung eines Signals (QMAX), das die vorliegende maximale Pumpenförde­ rölmenge anzeigt, durch eine gesteuerte Berechnung unter Verwendung eines Fehlers zwischen einem Bezugseingangs­ signals (NREF) für eine Motorgeschwindigkeitssteuerung, um die maximale Ausgangsleistung des Motors (80) zu er­ halten, und einem Ist-Motordrehzahlsignal (NREF), wel­ ches durch das Motordrehzahlerfassungsmittel (45) erfaßt worden ist, und auf der Basis des Pumpenförderdruckände­ rungssignals (PVAR), welches durch das Pumpenförderdruckerfassungsmittel (55a, 55b) erfaßt wor­ den ist;
eine Steuereinheit (30) für die Arbeitswerkzeuggeschwin­ digkeit und die Pumpenförderölmenge, um den erforderli­ chen Pumpenförderölmengenwert und den erforderlichen Ar­ beitswerkzeuggeschwindigkeitswert, die in der Manipula­ tionsberechnungseinheit (20) auf der Basis des Signals (QMAX) für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge, welches in der Motor-Pumpen-Steuereinheit (70) ermittelt worden ist, erhalten worden sind, neu einzustellen;
eine Pumpenförderölmengensteuereinheit (50) zur Erzeu­ gung eines Pumpenförderölmengensteuersignals (VPUMP) durch eine gesteuerte Berechnung unter Verwendung eines Fehlers (EQ) zwischen dem erforderlichen Pumpenförderöl­ mengenwert (QREF2), der in der Steuereinheit (30) für die Arbeitswerkzeuggeschwindigkeit und die Pumpenförder­ ölmenge neu eingestellt worden ist, und dem Ist-Pumpen­ förderölmengensignal (QREAL), welches durch die Pumpen­ förderölmengenerfassungseinheit (55a, 55b) erfaßt worden ist, und zum Weiterleiten des erzeugten Pumpenförderöl­ mengensteuersignals (VPUMP) an das solenoidgesteuerte Proportionalventil (35a, 35b), um die Förderölmenge der Hydraulikpumpe (25a, 25b) zu steuern; und
eine Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitssteuereinheit (40) zur Erzeugung eines Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitsanfor­ derungssignals (VMCV) durch eine gesteuerte Berechnung unter Verwendung des geforderten Arbeitswerkzeuggeschwin­ digkeitswertes (VREF2), der in der Steuereinheit (30) für die Arbeitswerkzeuggeschwindigkeit und die Pumpenför­ derölmenge neu eingestellt worden ist, und zur Weiterlei­ tung des erzeugten Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitsanfor­ derungssignals (VMCV) an das Ölmengensteuerventil (95a, 95b), um die Geschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs zu steuern.
3. Verfahren zur Steuerung der Betätigung eines Motors (80) und einer Pumpe (25a, 25b) in einem hydraulischen Bauge­ rät mit einem Motor (80) als Energiequelle, mindestens einer durch den Motor (80) angetriebenen Hydraulikpumpe (25a, 25b) variabler Verdrängung, mindestens einem Betä­ tigungselement (105a, 105b) zur Betätigung eines entspre­ chenden Arbeitswerkzeuges, einem solenoidgesteuerten Pro­ portionalölmengensteuerventil (95a, 95b), das in einer Ölleitung zwischen der Hydraulikpumpe (25a, 25b) und dem Betätigungselement (105a, 105b) angeordnet ist, um eine Verbindung der Ölleitung entsprechend einem vorgegebenen Eingangssignal zu schalten und eine Förderölmenge propor­ tional zu dem Eingangssignal einzustellen, einem sole­ noidgesteuerten Proportionalventil (35a, 35b) zum Ein­ stellen einer Förderölmenge der Hydraulikpumpe (25a, 25b) entsprechend einem vorgegebenen Eingangssignal, einem Arbeitswerkzeugmanipulationsbefehlsmittel (10), das ein von einem Treiber erzeugtes Manipulationsbefehls­ signal für das Arbeitswerkzeug erhält, einem Motordreh­ zahlerfassungsmittel (45) zur Erfassung der Drehzahl des Motors, einem Pumpenförderölmengenerfassungsmittel (55a, 55b) zum Erfassen einer Förderölmenge der Hydraulikpumpe und einem Pumpenförderdruckerfassungsmittel (65a, 65b) zum Erfassen eines Förderdrucks der Hydraulikpumpe (25a, 25b), das den Schritt aufweist,
daß das solenoidgesteuerte Proportionalventil (35a, 35b) auf der Basis von Motordrehzahldaten von dem Motordreh­ zahlerfassungsmittel (45) und von Pumpenförderdruckände­ rungsdaten von dem Pumpenförderdruckerfassungsmittel (65a, 65b) gesteuert wird, so daß eine Saugleistung der Hydraulikpumpe (25a, 25b) einer maximalen Ausgangs­ leistung des Motors (80) entspricht, und
daß das Ölmengensteuerventil (95a, 95b) so gesteuert wird, daß eine dem Betätigungselement (105a, 105b) zuzu­ führende Ölmenge einem Manipulationsmaß und einem Manipu­ lationsverhältnis basierend auf dem Manipulationsbefehls­ signal von dem Manipulationsbefehlsmittel (10) ent­ spricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschritt umfaßt:
einen ersten Schritt, in dem ein erforderlicher Pumpen­ förderölmengenwert proportional zu dem Manipulationsmaß von dem Manipulationsbefehlsmittel (10) und ein erforder­ licher Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitswert proportional zu dem Manipulationsmaß und dem Manipulationsverhältnis von dem Manipulationsbefehlsmittel (10) berechnet wird;
einen zweiten Schritt, in dem ein Signal (QMAX) für eine vorliegende maximale Pumpenförderölmenge durch eine ge­ steuerte Berechnung unter Verwendung eines Fehlers (EN) zwischen einem Bezugseingangssignal (NREF) für eine Motordrehzahlsteuerung zum Erhalten der maximalen Ausgangsleistung des Motors (80) und einem Ist-Motordrehzahlsignal (NREAL), das durch das Motordrehzahlerfassungsmittel (45) erfaßt worden ist, und auf der Basis des Pumpenförderdruckänderungssignals (PVAR), welches durch das Pum­ penförderdruckerfassungsmittel (55a, 55b) erfaßt worden ist, erzeugt wird;
einen dritten Schritt, in dem der erforderliche Pumpen­ förderölmengenwert (QREF2) und der erforderliche Arbeits­ werkzeuggeschwindigkeitswert, die in dem ersten Schritt erhalten worden sind, auf der Basis des in dem zweiten Schritt gewonnenen Signals für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge wieder eingestellt werden;
einen vierten Schritt, in dem ein Pumpenförderölmengen­ steuersignal durch eine gesteuerte Berechnung unter Ver­ wendung eines Fehlers zwischen dem Wert für die erforder­ liche Pumpenförderölmenge (QREF2), die an dem dritten Schritt neu eingestellt worden ist, und dem Ist-Pumpen­ förderölmengensignal (QREAL), welches durch die Pumpen­ förderölmengenerfassungseinheit (55a, 55b) erfaßt worden ist, erzeugt wird und in dem das erzeugte Pumpenförderöl­ mengensteuersignal an das solenoidgesteuerte Proportio­ nalventil (35a, 35b) weitergeleitet und somit die Förder­ ölmenge der Hydraulikpumpe (25a, 25b) gesteuert wird; und
einen fünften Schritt, in dem ein Arbeitswerkzeugge­ schwindigkeitsanforderungssignal durch eine gesteuerte Berechnung unter Verwendung des geforderten Arbeitswerk­ zeuggeschwindigkeitswertes, welcher an dem dritten Schritt neu eingestellt worden ist, erzeugt wird und das erzeugte Arbeitswerkzeuggeschwindigkeitsanforderungssig­ nal an das Ölmengensteuerventil weitergeleitet wird und somit die Geschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt die Schritte umfaßt:
  • (a) daß ermittelt wird, ob das Manipulationsbefehlssig­ nal von der Manipulationsbefehlseinheit (10) abgege­ ben worden ist;
  • (b) daß eine vorliegende maximale Pumpenförderölmenge (QMAX) als eine vorliegende maximale Pumpenförderöl­ menge (Qmax), welche mechanisch durch die hydrauli­ sche Pumpe (25a, 25b) lieferbar ist, festgelegt wird, wenn in Schritt (a) festgestellt worden ist, daß kein Manipulationsbefehlssignal von der Manipula­ tionsbefehlseinheit (10) erzeugt worden ist;
  • (c) daß ein Bezugseingangssignal (NREF) für eine Motor­ drehzahlsteuerung, ein Ist-Motordrehzahlsignal (NREAL) und ein Pumpenförderdruck eingegeben werden, wenn in Schritt (a) festgestellt worden ist, daß das Manipulationsbefehlssignal von der Manipulationsbe­ fehlseinheit (10) erzeugt worden ist, und daß dann ein Pumpenförderdruckänderungssignal (PVAR) auf der Basis der Eingangssignale berechnet wird;
  • (d) daß ein Fehlersignal (EN) zwischen dem Bezugsein­ gangssignal (NREF) für die Motordrehzahlsteuerung und dem Ist-Motordrehzahlsignal (NREAL), die beide in dem Schritt (c) eingegeben worden sind, berechnet wird;
  • (e) daß ein Steuersignal (c) unter Verwendung des Fehler­ signals (EN), das in dem Schritt (d) berechnet worden ist, und einer Steuerfunktion (f(x)) berechnet wird;
  • (f) daß das in dem Schritt (e) berechnete Steuersignal (c) auf der Basis des Pumpenförderdruckänderungssig­ nals (PVAR) eingestellt wird;
  • (g) daß die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge (QMAX) unter Verwendung des in Schritt (f) einge­ stellten Steuersignals (D) berechnet wird;
  • (h) daß die in Schritt (g) berechnete vorliegende maxima­ le Pumpenförderölmenge (Qmax) als eine minimal durch die Pumpe mechanisch förderbare Pumpenförderölmenge (Qmin) festgelegt wird, wenn die vorliegende maxima­ le Pumpenförderölmenge (QMAX) nicht größer als die vorliegende minimale Pumpenförderölmenge (Qmin) ist, während die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge
    (QMAX) als eine maximal durch die Pumpe mechanisch förderbare Pumpenförderölmenge (Qmax) festgelegt wird, wenn das Signal für die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge (QMAX) nicht kleiner ist als die vorliegende maximale Pumpenförderölmenge (Qmax); und
  • (i) daß die in den Schritten (b) und (h) bestimmte vor­ liegende maximale Pumpenförderölmenge (QMAX) ausgege­ ben wird.
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