EP2736833A1 - Steuervorrichtung - Google Patents

Steuervorrichtung

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EP2736833A1
EP2736833A1 EP12741251.8A EP12741251A EP2736833A1 EP 2736833 A1 EP2736833 A1 EP 2736833A1 EP 12741251 A EP12741251 A EP 12741251A EP 2736833 A1 EP2736833 A1 EP 2736833A1
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EP
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sensor
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Fabian HARTMANN
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Hydac System GmbH
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Hydac System GmbH
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F17/00—Safety devices, e.g. for limiting or indicating lifting force
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin

Definitions

  • the present invention seeks to provide a control device for preventing unacceptably high tilting moments on a mobile machine with a movable, in particular telescopic working arm, which is particularly reliable in a simple construction and the performance of the machine during operation the same and the working arm substantially not impaired.
  • the mobile working machine 7 has two driving axles 23, 24, which form the respective driving parts 11, 21. At the driving axes 23, 24 determine the respective assignable sensors 1 3, 25, the respective support load F i, F2.
  • the actuating devices 3 serve to move the working arm 5 and to change the effective insertion length L and / or the lifting height H of the working arm 5 and are each in the form of at least one actuator 27 a hydraulic working cylinder 28 is formed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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Abstract

Eine Steuervorrichtung zum Verhindern unzulässig hoher Kippmomente (MA) an einer mobilen Arbeitsmaschine (7), wobei ein Auswerte- und Steuergerät (17) mit einer Recheneinheit (CPU) zur Auswertung der Signale des jeweiligen Lastsensors (13) und des jeweiligen Winkelsensors (15) bzw. zur Ansteuerung der jeweiligen Betätigungseinrichtung (3) vorhanden ist, wobei unter Verwendung des Auswerte- und Steuergerätes (17) zumindest durch Verarbeiten der eingehenden Signale des Lastsensors (13) und des Winkelsensors (15) eine maximal mögliche, das jeweils unzulässige Kippmoment (MA) verhindernde Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) für den bewegten Arbeitsarm (5) ermittelt wird, und wobei die jeweilige Betätigungseinrichtung (3) derart den Arbeitsarm (5) ansteuert, dass die ermittelte maximale Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) für jede Verfahrstellung des Arbeitsarmes (5) nicht überschritten wird.

Description

Ί
Steuervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Verhindern unzulässig hoher Kippmomente an einer, mit einem, von mindestens einer Betätigungseinrichtung bewegbaren, insbesondere in der Einsatzlänge veränderbaren Arbeitsarm ausgestatteten, mobilen Arbeitsmaschine.
Die DE 10 2009 018 072 A1 betrifft eine mobile Arbeitsmaschine, die einen teleskopierbaren Arbeitsarm aufweist, der mit seinem einen Ende an der fahrzeugartigen mobilen Arbeitsmaschine schwenkbar angelenkt ist und an seinem anderen gegenüberliegenden Ende weist der Arbeitsarm ein be- wegbares Arbeitsgerät, beispielsweise in der Art einer Lastgabel auf. Eine Betätigungskinematik dient dem Einstellen und Bewegen sowohl des Arbeitsarmes als auch des Arbeitsgerätes relativ zur Arbeitsmaschine.
Die Arbeitsmaschine weist ferner ein zentrales Steuergerät auf, das die Stel- lungsänderung von Arbeitsarm und Arbeitsgerät sowie die Bewegung der Arbeitsmaschine in Form des Fahrzeugs koordiniert und in Zusammenwirken mit den zentralen Sensoren überwacht und regelt. Ein Beschleunigungssensor überwacht dabei die Bewegungsdynamik der Arbeitsmaschine und die Wirkung der Erdbeschleunigung auf die Arbeitsmaschine und be- grenzt und regelt dabei in Zusammenwirken mit dem zentralen Steuergerät die Beschleunigungen. Dergestalt ist eine zuverlässige Datenbereitstellung für die Zustandserkennung von fahrdynamischen Größen der mobilen Ar- beitsmaschine in Bezug auf Geschwindigkeitsänderung, Querbeschleunigung und Fahrzeugneigung geschaffen, um dergestalt ein kippstabiles Arbeiten mit der mobilen Arbeitsmaschine nebst teleskopierbarem Arm sicherzustellen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung zum Verhindern unzulässig hoher Kippmomente an einer mobilen Arbeitsmaschine mit bewegbarem, insbesondere teleskopierbarem Arbeitsarm zu schaffen, die bei einem einfachen Auf- bau besonders betriebssicher ist und die Leistungsfähigkeit der Arbeitsmaschine beim Betrieb derselben sowie des Arbeitsarmes im Wesentlichen nicht beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird mit einer Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 in seiner Gesamtheit gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Auflager des in mindestens einer Richtung drehbaren Arbeitsarmes mindestens einem Fahrteil der mobilen Arbeitsmaschine zugeordnet ist, dass mindestens ein Lastsensor zur Be- Stimmung einer Auflagelast an zumindest einem der Fahrteile und mindestens ein Winkelsensor zur Bestimmung mindestens einer der Winkellagen des Arbeitsarmes relativ zum Fahrteil vorgesehen ist, dass ein Auswerte- und Steuergerät mit einer Recheneinheit zur Auswertung der Signale des jeweiligen Lastsensors und des jeweiligen Winkelsensors bzw. zur Ansteue- rung der jeweiligen Betätigungseinrichtung vorhanden ist, dass unter Verwendung des Auswerte- und Steuergerätes zumindest durch Verarbeiten der eingehenden Signale des Lastsensors und des Winkelsensors eine maximal mögliche, das jeweils unzulässige Kippmoment verhindernde Bewegungsgeschwindigkeit für den bewegten Arbeitsarm ermittelt ist und dass derge- stalt die jewei lige Betätigungseinrichtung derart den Arbeitsarm ansteuert, dass die ermittelte maximale Bewegungsgeschwindigkeit für jede Verfahrstellung des Arbeitsarmes nicht überschritten ist.
Unter Verwendung des Auswerte- und Steuergeräts ist zumindest durch Verarbeiten der eingehenden Signale des Lastsensors und des Winkelsensors eine maximal mögliche, das jeweils unzulässige Kippmoment verhindernde Bewegungsgeschwindigkeit für den bewegbaren Arbeitsarm ermittelt. Die dahingehende Betätigungseinrichtung steuert den Arbeitsarm derart an, dass die ermittelte maximale Bewegungsgeschwindigkeit für jede Verfahrstellung des Arbeitsarmes nicht überschritten wird. Durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung , die konstruktiv einfach aufbauen kann, werden dynamische Messfehler verhindert, die eine fehlerhafte Bestimmung der größtmöglichen Bewegungsgeschwindigkeit verfälschen könnten, wie dies ansonsten durch betriebsbedingte Beschleunigungen an der mobilen Arbeitsmaschine möglich wäre. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitsarms der mobilen Arbeitsmaschine wird von der Steuervorrichtung insoweit auf ein jeweils maximal mögliches Maß begrenzt, so dass ein ungewolltes Kippen der Arbeitsmaschine verhindert und insoweit die Betriebssicherheit erhöht ist, wobei gleichzeitig die Arbeitsgeschwindigkeit und insoweit die Leistungsfähigkeit der mobilen Arbeitsmaschine nicht beeinträchtigt wird. Dahingehend mit einem Arbeitsarm ausgestatte Arbeitsmaschinen werden fachsprachlich auch als Telelader bezeichnet.
Mit Hilfe einer Recheneinheit, vorzugsweise der Recheneinheit (CPU) des Auswerte- und Steuergerätes, wird die maximale Bewegungsgeschwindigkeit für den bewegbaren Arbeitsarm berechnet. Die maximale Bewegungsgeschwindigkeit kann insoweit also„online" durch die Recheneinheit (CPU) aus den physikalischen Zusammenhängen berechnet werden. Eine Alternative zu diesem Lösungsansatz kann darin bestehen, ein sogenanntes Kennfeld in die Überlegungen mit einzubeziehen. Hierzu ist in der Recheneinheit, vorzugsweise der Recheneinheit (CPU) des Steuer- und Arbeitsgerätes ein Bewegungsgeschwindigkeits-Kennlinienfeld abgelegt, wel- ches als Soll-Vorgabe für die zu berechnende maximale Bewegungsgeschwindigkeit dienen kann. Die Anwendung eines dahingehenden Bewe- gungsgeschwindigkeits-Kennlinienfeldes ermöglicht in besonderer Weise ein rasches und sicheres Bestimmen der jeweiligen möglichen maximalen Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitsarmes.
In einem vortei lhaften Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung ist vorgesehen, dass der Berechnung oder Ermittlung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit für den Arbeitsarm ein Schätzen oder ein Ermitteln der zu bewegenden Lastmasse vorgeschaltet ist, die als Eingangsgröße in die Be- rechnung für die maximale Bewegungsgeschwindigkeit eingeht. Es ist vorteilhaft, für das Ermitteln eines weiteren Betriebsparameters der mobilen Arbeitsmaschine, wie eine aktuelle zu bewegende Lastmasse oder eine Gesamtmasse unter Einbezug der Schwerpunktlage, die eingehenden Signale des jeweiligen Lastsensors und des jeweiligen Winkelsensors sowie eines weiteren Sensors der mobilen Arbeitsmaschine heranzuziehen.
Die Anwendung des weiteren Sensors zur Ermittlung zumindest eines weiteren Betriebsparameters stellt eine weitere technische Maßnahme dar, die Berechnung der maximal möglichen Bewegungsgeschwindigkeit des Ar- beitsarmes präzise zu gestalten. Dadurch wiederum ist insgesamt die Arbeitsgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine gesteigert.
Als weiterer Sensor zur Ermittlung zumindest eines weiteren Betriebsparameters kann ein Sensor herangezogen werden, der die aktuelle wirksame Einsatzlänge des Arbeitsarmes ermittelt. Über die Kenntnis der aktuellen wirksamen Einsatzlänge des Arbeitsarmes - gemeint ist hier fachsprachlich der„Lastarm" - kann das jeweils aktuelle Drehmoment an dem Auflager des Arbeitsarmes ermittelt werden. Es kann auch vorteilhaft sein, den weiteren Sensor zur Ermittlung der Gesamtmasse unter Einbezug der Schwerpunktlage heranzuziehen und so zu gestalten, dass der Sensor an einem weiteren Fahrteil der mobilen Arbeitsmaschine eine weitere Auflagelast ermittelt. Eine dahingehende Ausführungsform der Steuervorrichtung ist besonders bevorzugt in einer mobilen Arbeitsmaschine einsetzbar, deren jeweiliges Fahrteil mindestens eine Fahrachse aufweist, an dem der jeweils zuorden- bare Lastsensor die Auflagelast ermittelt.
Die Betätigungseinrichtung zum Bewegen des Arbeitsarmes der mobilen Arbeitsmaschine, d.h. zum Verändern der Einsatzlänge und/oder Hubhöhe des Arbeitsarmes, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Steuervorrichtung aus mindestens einem Aktuator, vorzugsweise in Form eines hy- draulischen Arbeitszylinders, gebildet. Der hydraulische Arbeitszylinder kann einfach oder doppelt wirkend gebildet sein, wobei vorzugsweise zu dessen Ansteuerung das Auswerte- und Steuergerät herangezogen ist, und das Auswerte- und Steuergerät ist innerhalb eines, den hydraulischen Arbeitszylinder mit Hydraulikmedium versorgenden hydraulischen Steuerkrei- ses angeordnet.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Steuervorrichtung in jedweder Art von mobilen Arbeitsmaschinen einsetzbar ist, insbesondere jedoch in mobilen Arbeitsmaschinen in der Art eines Ladekrans, eines Teleskopladers, eines Radladers, eines landwirtschaftlichen Zug- oder Nutzfahrzeuges mit Frontlader- oder Hecklader, oder mit Seitenlader, oder in der Art einer Baumaschine, wie eines Baggers oder Schaufelladers, oder in der Art eines militärischen Fahrzeugs, beispielsweise in Form eines Bergepanzers. Daraus ergibt sich, dass das jeweilige Fahrteil der mobilen Arbeitsmaschine in un- terschiedlicher Weise aufgebaut sein kann, insbesondere in Form eines
Radsatzes, eines Ketten- oder Raupenantriebs oder als Magnet-Schwebeteil. Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig.1 a, 1 b jeweils in der Art einer stark vereinfachten Funktionsskizze ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung in einer als Teleskoplader gebildeten, mobilen Arbeitsmaschine integriert;
Fig.2 in der Art eines stark vereinfachten Flussdiagramms die
Funktion eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung; und
Fig.3 in der Art eines stark vereinfachten Flussdiagramms die
Funktion eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
In den Figuren 1 a und 1 b ist jeweils in einer stark vereinfachten Funktionsskizze eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Steuervorrichtung zum Verhindern unzulässig hoher Kippmomente MA an einer, mit einem, von mindestens einer Betätigungseinrichtung 3 bewegbaren, insbesondere in der Einsatzlänge L veränderbaren Arbeitsarm 5 ausgestatteten, mobilen Arbeitsma- schine 7 gezeigt. Die mobile Arbeitsmaschine 7 ist in der Art eines Teleskopladers gebi ldet. Dabei ist ein Auflager 9 des in mindestens einer Richtung drehbaren Arbeitsarmes 5 einem Fahrteil 1 1 der mobilen Arbeitsmaschine 7 zugeordnet. Der Arbeitsarm 5 ist mit Hilfe des Auflagers 9 gelenkig mit dem Fahrtei l 1 1 dahingehend verbunden, dass der Arbeitsarm 5 in Be- trachtungsrichtung der Figuren 1 a und 1 b zumindest in der jeweiligen Bildebene, die eine Fahrzeug-Längsmittelebene bilden kann, im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkbar ist. Es ist ein Lastsensor 13 zur Bestimmung einer Auflagelast im an dem Fahrteil 1 1 und ein Winkelsensor 15 zur Bestimmung mindestens einer der Winkellagen des Arbeitsarmes 5 relativ zu dem Fahrteil 1 1 vorgesehen, der auch der Ermittlung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit dient, insbesondere wenn diese ohne Einsatz eines Kennfeldes„online" aus den physikalischen Zusammenhängen berechnet wird.
Die Steuervorrichtung 1 umfasst ein Auswerte- und Steuergerät 1 7 mit einer Recheneinheit CPU zur Auswertung der Signale des Lastsensors 1 3 und des Winkelsensors 1 5 sowie zur Ermittlung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit Vmax. Das Auswerte- und Steuergerät 1 7 dient auch zur An- steuerung der Betätigungseinrichtung 3. In den in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Ausführungsbeispielen der Steuervorrichtung 1 wird unter haupt- sächlicher oder ausschließlicher Verwendung des Auswerte- und Steuergeräts 17 durch Verarbeiten zumindest der eingehenden Signale des Lastsensors 1 3 und des Winkelsensors 1 5 eine maximal mögliche, das jeweils unzulässige Kippmoment MA verhindernde Bewegungsgeschwindigkeit Vmax für den bewegten Arbeitsarm 5 ermittelt. Es kann auch vorteilhaft sein, eine in den Figuren nicht näher dargestellte weitere Steuereinheit hierzu zu verwenden. Die jeweilige Betätigungseinrichtung 3 steuert daraufhin den Arbeitsarm 5 so an, dass die ermittelte maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vmax für jede Verfahrstellung des Arbeitsarmes 5 nicht überschritten wird. Alternativ zur„C)nline"-Ermittlung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit kann der Einsatz eines Kennfeldes in Betracht kommen. Zu diesem Zweck ist in der Recheneinheit CPU des Auswerte- und Steuergerätes 1 7 ein Bewegungsgeschwindigkeits-Kennlinienfeld als Soll-Vorgabe für die berechnete maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vmax abgelegt. Zur Be- rechnung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit Vmax für den Arbeitsarm 5 kann unter Verwendung des Auswerte- und Steuergeräts 1 7, insbe- sondere unter Verwendung der Recheneinheit CPU, ein Schätzen oder ein Ermitteln der zu bewegenden Lastmasse ITIL vorgeschaltet sein, wobei die Lastmasse nru als Eingangsgröße in die Berechnung für die maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vmax mit eingeht. Wie in beiden in den Figuren 1 a und Ί b gezeigten Ausführungsbeispielen ersichtlich, ist ein weiterer Sensor 19 zur Ermittlung zumindest eines weiteren Betriebsparameters der mobilen Arbeitsmaschine 7 vorgesehen. Der weitere Sensor 1 dient in dem in Fig. 1 a gezeigten Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der aktuellen, zu bewegenden Lastmasse mi und ist mit 20 bezeichnet. Bei dem in Fig. 1 b gezeig- ten Ausführungsbeispiel dient der weitere Sensor 19 unter Zuhilfenahme des Auswerte- und Steuergerätes 1 7 zum Ermitteln der Gesamtmasse mc der mobilen Arbeitsmaschine 7 und ist mit 25 bezeichnet. Der Sensor 25 misst hierbei eine weitere Auflagelast F2 an einem weiteren Fahrteil 21 der mobilen Arbeitsmaschine. Zudem kann eine Schwerpunktlage der mobilen Ar- beitsmaschine 7 mit Hilfe der eingehenden Signale des jeweiligen Lastsensors 13 und des jeweiligen Winkelsensors 15 sowie des Sensors 25 ermittelt werden.
Bei dem in Fig. 1 a gezeigten Ausführungsbeispiel dient der Sensor 20 zum Messen der aktuellen Länge des Arbeitsarmes 5, der teleskopierbar gestaltet ist, wobei die dahingehende aktuelle Länge sich im Wesentlichen durch den Abstand zwischen der Längsachse 37 des Auflagers 9 und einer fiktiven Wirklinie der Lastmasse iru ergibt, die in der Darstel lung nach der Fig.1 durch den mit rr bezeichneten Lastpfeil hindurchgeht. Ausgehend von die- ser tatsächlich gemessenen aktuellen Länge mittels des Sensors 20 wird dann durch das bereits beschriebene Auswerte- und Steuergerät 1 7 nebst Recheneinheit CPU nach den üblichen trigonometrischen Funktionen die wirksame Einsatzlänge L ermittelt, die, wie in der Fig.1 a gezeigt, sich wiederum aus der Länge definiert zwischen der Längsachse 37 des Auflagers 9 und der bereits benannten fiktiven Wirklinie. In Kenntnis der Auflagelast rrn an dem Fahrteil 1 1 und in Kenntnis der Auflagelast IT12 an dem Fahrteil 21 ist die Gesamtmasse und auch die Lage des Schwerpunkts S der mobilen Arbeitsmaschine 7 bestimmbar. Die mobile Arbeitsmaschine 7 weist zwei Fahrachsen 23, 24, die die jeweiligen Fahrtei- le 1 1, 21 bilden, auf. An den Fahrachsen 23, 24 ermitteln die jeweiligen zuordenbaren Sensoren 1 3, 25 die jeweilige Auflagelast F i, F2. Bei den, in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Ausführungsbeispielen dienen die Betätigungseinrichtungen 3 zum Bewegen des Arbeitsarmes 5 und zur Veränderung der wirksamen Einsatzlänge L und/oder der Hubhöhe H des Arbeits- armes 5 und sind aus jeweils mindestens einem Aktuator 27 in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders 28 gebildet. Der hydraulische Arbeitszylinder 28 ist mit seinem zylinderseitigen und kolbenstangenseitigen Ende gelenkig an der mobilen Arbeitsmaschine 7 und an dem Arbeitsarm 5 angeordnet. Bei den, in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Teleskopladern sind die jeweiligen Arbeitsarme 5 aus jeweils drei zueinander teleskopierbaren Einzelgliedern 29, 30, 31 gebildet. Insbesondere um spezifische Hubarbeiten mit einer Aufnahme und mit einer Absetzung von Ladegut mit der Lastmasse niL durchführen zu können. Das Auswerte- und Steuergerät 17 steuert hierbei den Aktuator 27 durch Ansteuern von Komponenten, wie Ventilen, eines, den Aktuator 27 mit Hydraulikmedium versorgenden hydraulischen Steuerkreises 32, an.
Es versteht sich, dass die mobile Arbeitsmaschine 7 mannigfaltig ausgestaltet sein kann und anstelle des gezeigten Teleskopladers auch in der Art ei- nes Ladekrans, eines Radladers, eines landwirtschaftlichen Nutz- oder Zugfahrzeugs mit Frontlader oder mit Hecklader oder mit Seitenlader, oder in der Art einer Baumaschine, oder in der Art eines militärischen Fahrzeugs, wie etwa eines Bergepanzers, gebildet sein kann. Dabei können die jeweiligen Fahrteile 1 1 , 21 , wie gezeigt, in der Art eines Radsatzes 33, 35 mit auf jeweils der Fahrachse 23, 24 angeordneten Rädern gebildet sein. Gleichwohl kann es vorteilhaft sein, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Untergrundes, auf dem sich die mobile Arbeitsmaschine 7 bewegt, die jeweiligen Fahrtei le als Ketten- oder Raupenantrieb oder als radlosen Magnet- Schwebeteil, wie er insbesondere bei Flurförderzeugen bekannt ist, die zu Transportzwecken an Produktions- oder Montagestraßen eingesetzt sind, auszubilden.
Fig.2 zeigt in der Art eines stark vereinfachten Flussdiagramms die Funktion der Steuervorrichtung 1 in dem in Fig.l a gezeigten Ausführungsbeispiel. Beim Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine 7 verarbeitet das Auswerte- und Steuergerät 1 7 die Sensorsignale des Lastsensors 1 3, des Winkelsensors 1 5 und des Sensors 20, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel unter anderem zur Messung der Teleskopstellung des als Teleskoparm gebildeten Arbeitsarmes 5 eingesetzt sind. Das Auswerte- und Steuergerät 1 7 ist mit Hilfe der Sensorsignale des Winkelsensors 1 5 und des Sensors 20 in der Lage, die wirksame Einsatzlänge L des Arbeitsarmes 5 zu berechnen. Mit Hilfe der Signale des Lastsensors 13 wird von dem Auswerte- und Steuergerät 17, insbesondere von dessen Recheneinheit CPU, die aktuelle Lastmasse rrn berechnet. Aufbauend auf den genannten berechneten Werten wählt das Auswerte- und Steuergerät 1 7 aus einem, in der Recheneinheit CPU abgelegten Bewe- gungsgeschwindigkeits-Kennlinienfeld als Soll-Vorgabe eine zugehörige, maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vmax für den Arbeitsarm 5 aus. Mit Hilfe der Recheneinheit CPU des Auswerte- und Steuergerätes 1 7 kann die maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vmax für den Arbeitsarm 5 auch ohne Heranziehen des Bewegungsgeschwindigkeits-Kennlinienfeldes berechnet werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Berechnungsweise der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit Vmax ist zum einen die mögliche Gesamtarbeitsgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine 7 auf das nötigste Maß begrenzt und zum anderen wird dadurch die Einkopplung dynamischer Messfehler, wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Beschleuni- gungssensoren an derartigen Arbeitsmaschinen bekannt sind, gänzlich verhindert. Die berechnete maximale Bewegungsgeschwindigkeit Vmax stellt somit einen sicheren Betriebsparameter für die mobi le Arbeitsmaschine 7 und deren Betrieb dar, der zudem die Arbeitsgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine 7 nur auf ein nötiges, das unzulässige Kippmoment MA verhinderndes Maß begrenzt.
In Fig.3 ist ebenfalls in der Art eines stark vereinfachten Flussdiagramms die Funktion der Steuervorrichtung 1 in der mobilen Arbeitsmaschine 7, wie sie in Fig.1 b gezeigt ist, dargestellt. Das Auswerte- und Steuergerät 1 7 der Steuervorrichtung 1 verarbeitet bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Sensorsignale des Lastsensors 13, des Sensors 25 und des Winkelsensors 1 5. Aufgrund der Informationen der Sensorsignale ist das Auswerte- und Steuergerät 1 7 und insbesondere dessen Recheneinheit CPU in der Lage, die Gesamtmasse mc der mobilen Arbeitsmaschine 7 zu berechnen. Ferner ist aufgrund der gemessenen Lastverteilung an den beiden Fahrachsen 23, 24 der mobilen Arbeitsmaschine das Auswerte- und Steuergerät 1 7 in der Lage, die aktuelle Lage des Schwerpunkts S der mobilen Arbeitsmaschine 7 zu errechnen. Auch mit Hilfe der Sensorsignale des Last- sensors 13 und des Sensors 25 kann über geeignete, nicht näher dargestellte Algorithmen die Recheneinheit CPU die jeweilige wirksame Einsatzlänge L des Arbeitsarmes 5 berechnen. Ausgehend von den gemessenen und berechneten Werten wählt das Auswerte- und Steuergerät 1 7 wiederum aus einem vorzugsweise in der Recheneinheit CPU abgelegten Bewegungsge- schwindigkeits-Kennlinienfeld die jeweils maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeit Vmax des Arbeitsarmes 5 aus und steuert die Betätigungseinrichtung 3 an.
Aufgrund der in den Fig.2 und 3 dargelegten Verfahrensweisen zur Ermitt- lung der jeweils maximalen Bewegungsgeschwindigkeit Vmax des Arbeitsarmes 5 sind Einflüsse dynamischer Messfehler, die beim Betrieb vieler mobi- ler Arbeitsmaschinen bedeutsam sein können, verhindert. Anders als bei bekannten mobilen Arbeitsmaschinen ist damit der Betrieb sicher gestaltet und es ist überraschenderweise im Vergleich zu den bekannten mobilen Arbeitsmaschinen eine höhere gesamte Arbeitsgeschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine 7 ermöglicht, was insgesamt deren Leistungsfähigkeit erhöht. Durch die Bewegungsgeschwindigkeit wird auch indirekt der Bewegungswinkel beeinflusst und somit ein statisches Ungleichgewicht der Maschinen verhindert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Steuervorrichtung zum Verhindern unzulässig hoher Kippmomente (MA) an einer, mit einem, von mindestens einer Betätigungseinrichtung (3) bewegbaren, insbesondere in der Einsatzlänge (L) veränderbaren Arbeitsarm (5) ausgestatteten, mobilen Arbeitsmaschine (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Auflager (9) des in mindestens einer Richtung drehbaren Arbeitsarmes (5) mindestens einem Fahrteil (1 1 ) der mobilen Arbeitsmaschine (7) zugeordnet ist, dass mindestens ein Lastsensor (13) zur Bestimmung einer Auflagelast (Fi) an zumindest einem der Fahrteile (1 1 ) und mindestens ein Winkelsensor (15) zur Bestimmung mindestens einer der Winkellagen des Arbeitsarmes (5) relativ zum Fahrteil (1 1 ) vorgesehen ist, dass ein Auswerte- und Steuergerät (1 7) mit einer Recheneinheit (CPU) zur Auswertung der Signale des jeweiligen Lastsensors (13) und des jeweiligen Winkelsensors (15) bzw. zur Ansteue- rung der jeweiligen Betätigungseinrichtung (3) vorhanden ist, dass unter Verwendung des Auswerte- und Steuergerätes (1 7) zumindest durch Verarbeiten der eingehenden Signale des Lastsensors (1 3) und des Winkelsensors (1 5) eine maximal mögliche, das jeweils unzulässige Kippmoment (MA) verhindernde Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) für den bewegten Arbeitsarm (5) ermittelt ist, und dass dergestalt die jeweilige Betätigungseinrichtung (3) derart den Arbeitsarm (7) ansteuert, dass die ermittelte maximale Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) für jede Verfahrstellung des Arbeitsarmes (5) nicht überschritten ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Recheneinheit, vorzugsweise der Recheneinheit (CPU) des Auswerte- und Steuergeräts (1 7) die maximale Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) berechnet ist. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Recheneinheit, vorzugsweise der Recheneinheit (CPU) des Auswerte- und Steuergerätes (1 7), ein Bewegungsgeschwindigkeits- Kennlinienfeld als Soll-Vorgabe für die berechnete maximale Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) abgelegt ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnung der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) für den Arbeitsarm (5) ein Schätzen oder ein Ermitteln der zu bewegenden Lastmasse (rr ) vorgeschaltet ist, die als Eingangsgröße in die Berechnung für die maximale Bewegungsgeschwindigkeit (Vmax) mit eingeht.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Ermitteln eines weiteren Betriebsparameters der mobilen Arbeitsmaschine (7), wie eine aktuell zu bewegende Lastmasse (m.) oder eine Gesamtmasse (mc) unter Einbezug der
Schwerpunktlage, die eingehenden Signale des jeweiligen Lastsensors (13) und des jeweiligen Winkelsensors (1 5) sowie eines weiteren Sensor (19) der mobilen Arbeitsmaschine (7) herangezogen sind.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Sensor (19) zum Ermitteln der aktuellen zu bewegenden Lastmasse (n ) ein solcher dient, der die wirksame Einsatzlänge (L) des Arbeitsarmes (5) ermittelt.
Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Sensor (19) zum Ermitteln der Gesamtmasse (mc) unter Einbezug der Schwerpunktlage ein solcher dient, der an einem weiteren Fahrteil (21 ) der mobilen Arbeitsmaschine (7) eine weitere Auflagelast (Fi) ermittelt.
8. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Fahrteil (1 1 , 21 ) der mobilen Arbeitsmaschine (7) mindestens eine Fahrachse (23, 24) aufweist, an dem der jeweils zuordenbare Sensor (1 3, 25) die Auflagelast (Fi, F2) ermittelt.
9. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Betätigungseinrichtung (3) zum Bewegen des Arbeitsarmes (5) in Bezug auf dessen wirksame Einsatzlänge (L) und/oder Hubhöhe (H) aus mindestens einem Aktuator (27), vor- zugsweise in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders, gebildet ist.
10. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Arbeitsarm (5) in sich starr oder mit einer Mehrzahl an zueinander teleskopierbaren oder zueinander ge- lenkig angeordneten Einzelgliedern (29, 30, 31 ) gebildet ist.
1 1 . Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Arbeitsmaschine (7) in der Art eines Ladekrans, eines Teleskopladers, eines Radladers, eines landwirtschaft- liehen Zugfahrzeugs mit Frontlader oder mit Hecklader oder mit Seitenlader, oder in der Art einer Baumaschine oder in der Art eines militärischen Fahrzeugs gebildet ist, und dass das jewei lige Fahrteil (1 1 , 21 ) in der Art eines Radsatzes (33, 35), eines Ketten- oder Raupenantriebes oder als Magnet-Schwebeteil ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3431436A1 (de) * 2017-07-17 2019-01-23 Manitou Bf Steuerung einer fördermaschine
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