SE537181C2 - Styrsystem samt förfarande för en tiltrotator - Google Patents

Description

15 20 25 30 537 181 En tiltrotator innefattar en första fastsättningsdel, en tiltbar del och en andra fastsättningsdel. Den första fastsättningsdelen innefattar första fastsättningsorgan för att fästa en första ände hos tiltrotatorn vid den bortre änden av en manövreringsanordning och ett par flänsar för att bära upp den tiltbara delen. Den tiltbara delen innefattar en statordel och en rotordel för kontinuerlig rotation.

Statordelen är tiltbart förbunden med den första fastsättningsdelen och rotordelen är fast förbunden med den andra fastsättningsdelen. Rotationsrörelsen åstadkoms av en hydraulmotor. Den andra fastsättningsdelen innefattar andra fastsättningsorgan för att fästa tiltrotatorns andra ände vid ett redskap. Mellan den första fastsättningsdelen och den tiltbara delen finns det åtminstone ett hydrauliskt manövreringsorgan för att åstadkomma tiltrörelsen hos den tiltbara delen. I en utföringsform av tiltrotatorn innefattar manövreringsorganet en teleskopisk cylinder. I en annan utföringsform innefattar tiltrotatorn griporgan.

Ett styrsystem för en tiltrotator innefattar styrorgan, en styrutrustning, en styranordning för inmatare, ett ventilblock för inmatning, en hydraulpump och ett flertal yttre ventiler. Styrorganet innefattar åtminstone en styrspak, vilken har ett flertal proportionellt manövrerade elektroniska organ avsedda att manövreras av en operatörs fingrar. Styrutrustningen innefattar datororgan och minnesorgan för att utföra datorprogrammerbara styrfunktioner på begäran av operatören.

Styranordningen för inmataren innefattar organ för att tillhandahålla ett tryck till ventilblocket för inmatning på begäran av styrutrustningen. Ventilblocket för inmatning eller inmataren tillhandahåller en tillräcklig mängd hydraulvätska under tryck till mångfalden av proportionella yttre ventiler för att utföra tiltrotatorns rörelser.

De yttre ventilerna är utformade för att fungera vid lågt hydraultryck. Om ventilen sålunda erhåller ett alltför högt hydraultryck kommer ventilen att fastna, vilket resulterar i driftsförlust. Kalibrering av systemet är därför en besvärlig uppgift, särskilt eftersom varje redskap erfordrar en annan kalibrering.

Normalt integrerad i tiltrotatorn finns det en snabbt fastsättningsbarbar hydraulisk svivel, vilken tillhandahåller extra hydrauliska funktioner för att driva och manövrera andra redskap såsom en hammare, grip eller en borr. Dessa redskap 10 15 20 25 30 537 181 kan vara fastsättningsbara med en snabbkoppling som är belägen på tiltrotatorn.

En sådan förenklad ihopkoppling ökar maskinens utnyttjande på arbetsplatsen dramatiskt.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett huvudsakligt syfte med föreliggande uppfinning är att söka sätt att förbättra styrsystemet hos en tiltrotator.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom ett styrsystem, vilket kännetecknas av särdragen i det självständiga kravet 1 eller genom ett förfarande, vilket kännetecknas av stegen i de självständiga kraven 5 och 10. Utföringsformer av uppfinningen beskrivs i de osjälvständiga kraven.

Enligt uppfinningen har en lutningsmätare anordnats i styrsystemet för att indikera riktningen på det på tiltrotatorn anbringade redskapet. Redskapets lutning tillhandahålls i varje tidsmoment genom en signal från lutningsmätaren. I en utföringsform av uppfinningen mäts vinkelhastigheten hos tiltrotatorns tiltrörelse av en lutningsmätare. Enligt uppfinningen används lutningsmätaren för att kalibrera styrsystemet.

En lutningsmätare eller klinometer är ett instrument för mätning av tiltvinklar, ett föremåls höjd eller lutning med hänsyn till tyngdkraften. Den är också känd som en tiltmätare, tiltindikator, lutningslarm, lutningsgivare, stigningsmätare, gradiometer, nivågivare, nivåmätare, deklinometer och ”pitch & ro|l”-indikator.

Klinometrar mäter både stigningar (positiva lutningar, som en observatör som tittar uppåt ser dem) och sluttningar (negativa lutningar, som en observatör som tittar neråt ser dem).

Vid manövrering av tiltrotatorn manövrerar operatören styrorganen på styrspaken.

För att starta en första rörelse hos tiltrotatorn manövrerar operatören ett första styrorgan. En första signal, som är proportionell mot styrorganets läge, sänds till styrutrustningen. Styrutrustningen beräknar den mängd hydraulflöde som är 10 15 20 25 30 537 181 nödvändigt för denna operation och sänder en signal till styranordningen för inmataren. När styranordningen för inmataren mottar denna signal svarar den genom att anbringa ett tryck på inmataren. lnmataren tillhandahåller därvid ett tillräckligt hydraulflöde till de yttre ventilerna i överensstämmelse med kravet på den första rörelsen. Styrutrustningen sänder också en signal till den tillämpliga yttre ventilen för att proportionellt omdirigera flödet till den hydrauliska utrustningen för att utföra den första rörelsen som startats av operatören.

När operatören, fortfarande styrande den första rörelsen hos tiltrotatorn, startar en andra rörelse genom att manövrera ett andra styrorgan sänds en andra signal till styrutrustningen. I den här situationen beräknar styrutrustningen den flödesmängd som är nödvändig för båda operationerna och sänder en ny signal till styranordningen för inmataren för att anbringa ett nytt tryck på inmataren. Detta tryck svarar mot ett tillräckligt hydraulflöde till de yttre ventilerna för båda dessa operationer. Styranordningen sänder också en signal till den tillämpliga yttre ventilen för att proportionellt omdirigera flödet till den hydrauliska utrustningen för att utföra den andra rörelsen som startats av operatören.

Från mätningar har det funnits en viss proportionalitet mellan hydraulflödena som är nödvändiga för olika rörelser. Om sålunda styrsystemet kalibreras för ett första fåtal parametrar, ställs endast de andra parametrarna in genom en grupp förutbestämda parametrar. Det finns olika grupper av parametrar för olika fabrikat och storlekar på tiltrotatorerna och redskapen. Den viktigaste uppgiften har varit att korrekt kalibrera det första fåtalet parametrar. l en utföringsform av uppfinningen är det första fåtalet parametrar som ska kalibreras inmatarens startnivå och inmatarens slutnivå. Eftersom flödet som tillhandahålls av inmataren står i samband med trycket som tillhandahålls av styranordningen för inmataren och trycket från styranordningen för inmataren står i samband med den elektriska strömmen från styrutrustningen, innefattar inmatarens start- och slutnivåer den elektriska strömmen från styrutrustningen. inmatarens startnivå innefattar därför den elektriska strömmen för att få inmataren att tillhandahålla ett tillräckligt hydraultryck för att få tiltrotatorn att börja röra sig. inmatarens slutnivå innefattar den elektriska strömmen för att få inmataren att 10 15 20 25 30 537 181 tillhandahålla ett tillräckligt hydraultryck för att få tiltrotatorn att röra sig med en förutbestämd hastighet. Dessa strömmar mäts under en kalibreringscykel, då tiltrotatorn manövreras från ett startläge till ett stoppläge.

För att definiera inmatarens startnivå måste tiltrotatorn röras i en ökande lutning.

Startläget innefattar därför att redskapet manövreras till ett vertikalt läge där redskapets tyngdpunkt ligger i vertikalplanet. Stoppläget i denna utföringsform innefattar ett läge i närheten av startläget men på sidan med ökande lutning. I ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen definieras stoppläget som ett läge på ett oändligt litet avstånd från startläget. Genom att utföra kalibreringscykeln ökas därför strömmen från styrutrustningen långsamt till dess att tiltrotatorn börjar röra sig från startläget till stopläget. Den uppmätta strömmen innefattar inmatarens startnivå.

För att definiera inmatarens slutnivå måste tiltrotatorn röras en tillräcklig lutning. I en utföringsform är denna lutning en full tilt från sida till sida. Kalibreringscykelns startläge innefattar därför det första ändläget och stoppläget innefattar det andra ändläget. Strömmen som mäts under denna rörelse innefattar inmatarens slutnivå. Ett mellanläge definieras till att vara ett läge på samma avstånd från de första och andra ändlägena. I en annan utföringsform, för att definiera inmatarens slutnivå, innefattar startläget mellanläget och stoppläget innefattar det första ändläget. I en ytterligare utföringsform, för att definiera inmatarens slutnivå, innehåller kalibreringscykeln ett flertal rörelser av tiltrotatorn fram och tillbaka från startläget till stoppläget.

Användningen av en lutningsmätare erbjuder också möjligheten att röra redskapet på ett vertikalt sätt. I en utföringsform av uppfinningen är en lutningsmätare integrerad i styrsystemet på ett sådant sätt att redskapets vertikala läge kan erhållas. Om det är fråga om en skopa kommer då skärkanten att bli horisontell. I en utföringsform av uppfinningen påverkar en signal från lutningsmätaren en visningsanordning från vilken operatören informeras om redskapets riktning.

Denna visning kan vara i form av en bildskärm, lampor eller andra sådana indikeringsanordningar. l en utföringsform av uppfinningen erhålls en signal från lutningsmätaren av styrsystemet varigenom styrsystemet självständigt manövrerar 10 15 20 25 30 537 181 redskapet till att anta en förutbestämd riktning. När sålunda operatören manövrerar en grävmaskins bom och sticka håller styrsystemet självständigt redskapet, såsom en skopa, i en vertikal riktning.

I en första aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom ett styrsystem för manövrering av en tiltrotator innefattande styrorgan, en styrutrustning, en styranordning för inmatare, en inmatare och ett flertal yttre proportionella ventiler för styrning av tiltrotatorns rörelser, varvid styrsystemet ytterligare innefattar en lutningsmätare, vilken förser styrutrustningen med riktningen på ett redskap som är anbringat på tiltrotatorn. I en utföringsform av uppfinningen innefattar styrsystemet ytterligare ett ventilaggregat avsett att anbringas på tiltrotatorn, vilket ventilaggregat innehåller de yttre ventilerna och lutningsmätaren. I en utföringsform av uppfinningen innefattar styrsystemet ett indikeringsorgan för att förse operatören med riktningen på redskapet. I en utföringsform av uppfinningen innefattar styrsystemet en automatisk tiltanordning, genom vilken tiltrörelsen utförs självständigt och hydraulflödet är definierat att kalibrera styrsystemet.

I en andra aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom ett förfarande för kalibrering av ett styrsystem för en tiltrotator, varvid styrsystemet innefattar styrorgan, en styrutrustning, en styranordning för inmatare, en inmatare och ett flertal yttre ventiler för styrning av tiltrotatorns rörelser, varvid en lutningsmätare är anordnad för att indikera riktningen på tiltrotatorn, tiltrotatorn rörs i en kalibreringscykel vilken innefattar ett startläge och ett stoppläge, en kalibreringsparameter definieras genom mätning av den elektriska strömmen till styranordningen för inmataren, och styrsystemet kalibreras från en uppsättning förutbestämda parametrar vilka svarar mot den uppmätta kalibreringsparametern.

I en utföringsform av uppfinningen innefattar startläget tiltrotatorns vertikala läge, stoppläget innefattar ett angränsande läge på tiltrotatorn och kalibreringsparametern definieras som inmatarens startnivå. I en utföringsform av uppfinningen innefattar startläget tiltrotatorns första ändläge, stoppläget innefattar tiltrotatorns andra ändläge, och kalibreringsparametern definieras som inmatarens slutnivå. I en utföringsform av uppfinningen innefattar förfarandet rörelsen av tiltrotatorn vilken manövreras av operatören. I en utföringsform manövreras 10 537 181 tiltrotatorn självständigt av styrsystemet självt. I ännu en utföringsform av uppfinningen utförs kalibreringscykeln ett flertal gånger.

I en tredje aspekt av uppfinningen uppnås syftet genom ett förfarande för att göra ett redskap som är anbringat på tiltrotatorn vågrätt, varvid tiltrotatorn har ett styrsystem som innefattar styrorgan, en styrutrustning, en styranordning för inmatare, en inmatare och ett flertal yttre ventiler för styrning av tiltrotatorns rörelser, varvid en lutningsmätare är anordnad för att indikera riktningen på ett på tiltrotatorn anbringat redskap, en signal som svarar mot riktningen på redskapet erhålls från lutningsmätaren, och tiltrotatorns nödvändiga rörelser beräknas för att få redskapet i den vågräta riktningen. I en utföringsform styr styrutrustningen tiltrotatorn självständigt till att anta den vertikala riktningen oavsett operatörens manövrering av manövreringsanordningen till vilken tiltrotatorn är ansluten. 10 15 20 25 30 537 181 KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Andra särdrag och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå tydligt för fackmannen av den följande detaljerade beskrivningen tillsammans med de bifogade ritningarna i vilka: Fig. 1 är en principkoppling för en styranordning enligt uppfinningen, och Fig. 2 är en tiltrotator enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Ett styrsystem för styrning av en tiltrotators hydrauliska kraftflöde enligt uppfinningen visas i fig. 1. l figuren visas styrsystemet i samband med en grävmaskin 1, vilken har en bom 2, en sticka 3 och en skopa 4. En tiltrotator 5 är anordnad mellan stickan och skopan för att öka manövreringsmöjligheterna för skopan. Styrsystemet innefattar en styrutrustning 6, styrorgan 7, en styranordning för inmatare 8, en inmatare 9 och en ventilaggregatenhet 10. Styrutrustningen 6 innefattar datororgan och minnesorgan för att exekvera ett datorprogram.

Styrorganet 7 manövreras av en operatör. I det visade exemplet innefattar styrorganet ett par styrspakar 11 med proportionellt rörliga rullar eller tumhjul 12.

Styranordningen för inmataren 8 mottar en elektrisk signal 13 från styrutrustningen och påverkar inmataren med ett tryck 14 iförhållande till den elektriska signalen. inmataren tillhandahåller ett hydraulflöde till ventilaggregatenheten i förhållande till trycket från styranordningen för inmataren. Ventilaggregatenheten 10 innefattar ett flertal yttre proportionella ventiler 16 för manövrering av tiltrotatorns olika rörelser.

Under överinseende av styrutrustningen mottar sålunda ventilaggregatenhetens ventiler manöversignalen och samtidigt ett tillräckligt hydraulflöde för att utföra operationen på begäran av operatören.

Enligt uppfinningen innefattar styrsystemet ytterligare en lutningsmätare 15. I den visade utföringsformen ingår lutningsmätaren i ventilaggregatenheten 10 och äri elektronisk kontakt med styrutrustningen. Ventilaggregatets riktning ijämförelse med tyngdpunktsaxeln mäts kontinuerligt av lutningsmätaren. Genom att anbringa 10 15 20 25 30 537 181 ventilaggregatenheten på tiltrotatorns tiltbara del kan sålunda redskapets lutning mätas.

En vanlig tiltrotator visas i fig. 2. Tiltrotatorn innefattar en första fastsättningsdel 20, en tiltbar del 21 och en andra fastsättningsdel 22. I den visade utföringsformen innefattar tiltrotatorn även en gripanordning 23 med hydrauliskt manövrerbara griparmar 24. Den första fastsättningsdelen har fastsättningsorgan 28 avsedda att anbringas på en grävmaskins sticka. Den tiltbara delen innefattar en statordel 29, en hydraulmotor 27 för kontinuerlig rotation av en rotordel (dold) fastsatt på den andra fastsättningsdelen. För rörelse runt en tiltaxel 25 är en teleskopisk hydraulcylinder 26 anordnad. I den visade utföringsformen är ventilenheten 10 belägen på statordelen.

För att kalibrera styrsystemet manövreras tiltrotatorn och det anbringade redskapet i en kalibreringscykel, vilken har ett startläge och ett stoppläge. I en första utföringsform innefattar startläget att tiltrotatorn rörs till att anta det vertikala läget, vilket underlättas av Iutningsmätaren. Den elektriska strömmen till styranordningen för inmataren ökas långsamt till dess att tiltrotatorn börjar röra på sig, det vill säga antar stoppläget. Den uppmätta elektriska strömmen innefattar en första kalibreringsparameter betecknad som inmatarens startnivå. I en andra utföringsform innefattar startläget ett första ändläge hos tiltrotatorn och stoppläget innefattar ett andra slutläge hos tiltrotatorn. Den elektriska strömmen till styranordningen för inmataren mäts under åtminstone kalibreringscykel och betecknas som inmatarens slutnivå. Utifrån dessa mätningar och en uppsättning förutbestämda parametrar kalibreras styrsystemet. Kalibreringen förbättras ytterligare genom att utföra ett flertal tiltrörelser.

Styrutrustningen innefattar även organ för avkänning av elektroniska signaler från styrspakarna. I en utföringsform av styrsystemet är styranordningen för inmataren ansluten till en pedal för manuell manövrering. Var och en av mångfalden av yttre ventiler innefattar en proportionellt styrbar ventil för att åstadkomma rörelser hos en tiltrotatordel med en hastighet som styrs av operatören. Styrutrustningen innefattar organ för att utmata elektrisk ström till en proportionell tryckregulator. 10 15 20 25 30 537 181 Styrutrustningen innefattar även organ för att utmata elektrisk ström till mångfalden av yttre ventiler.

I en utföringsform av uppfinningen är tiltrotatorn inriktad att ligga i vertikalplanet självständigt av styrsystemet självt. Kalibreringscykeln kan sålunda utföras och kalibreringsparametrarna uppmätas automatiskt av styrsystemet. I en utföringsform åstadkoms den vertikala riktningen pä redskapet självständigt av styrsystemet även när operatören manövrerar grävmaskinens bom och sticka. I ytterligare en utföringsform visas signalen från lutningsmätaren på en riktningsindikator 30. Genom indikatorn informeras operatören om riktningen på redskapet under manövrering av grävmaskinen. Även om så skulle vara fördelaktigt ska uppfinningens omfång inte begränsas av de presenterade utföringsformerna utan även innehålla utföringsformer som är uppenbara för fackmannen. Styrsystemet kan till exempel tillämpas på vilket som helst hydrauliskt eller elektriskt manövrerat, redskapsbärande system, som till exempel kranar och industrirobotar. 10

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 537 181 PATENTKRAV Styrsystem för styrning av en tiltrotator (5) innefattande en styrutrustning (6), ett styrorgan (7) för påverkan av styrutrustningen, en inmatare (9) för tillförsel av hydraulvätska, en styranordning för inmatare (8) som påverkar inmatarens tillförsel av hydraulvätska i beroende av en signal (13) från styrutrustningen och ett flertal yttre proportionella ventiler (16) för styrning av tiltrotatorns rörelser under påverkan av styrutrustningen, k ä n n e t e c k n at a v att styrsystemet ytterligare innefattar en lutningsmätare (15) vilken förser styrutrustningen med information om tiltrotatorns orientering. Styrsystem enligt krav 1, i vilket styrsystemet ytterligare innefattar en ventilaggregatenhet (10) avsedd att anbringas på tiltrotatorn, vilken ventilaggregatenhet innehåller de yttre proportionella ventilerna och lutningsmätaren. Styrsystem enligt krav 1 eller 2, i vilket styrsystemet innefattar indikeringsorgan (30) för att till operatören tillhandahålla informationen om riktningen på ett redskap (4) anbringat på tiltrotatorn. Styrsystem enligt något av föregående krav, i vilket styrsystemet innefattar automatiska tiltorgan för att självständigt genomföra en kalibreringscykel och automatiskt uppmäta en kalibreringsparameter. Förfarande för kalibrering av ett styrsystem för en tiltrotator (5) som år vridbar mellan ett första stoppläge och ett andra stoppläge, varvid styrsystemet innefattar styrorgan (7), en styrutrustning (6), en styranordning för inmatare (8) en inmatare (9) och ett flertal yttre ventiler (16) för styrning av tiltrotatorns rörelser, k ä n n e t e c k n a t a v att anbringa en lutningsmätare (15) på tiltrotatorn för att indikera riktningen på ett av tiltrotatorn buret redskap (4), att röra tiltrotatorn i en kalibreringscykel innefattande ett startläge och ett stoppläge, att mottaga från lutningsmätaren 11 10 15 20 25 10. 537 181 vinkelhastigheten hos tiltrotatorns rörelse, att definiera en kalibreringsparameter genom att mäta den elektriska strömmen (13) till styranordningen för inmataren motsvarande vinkelhastigheten, och att kalibrera styrsystemet genom en uppsättning förutbestämda parametrar svarande mot kalibreringsparametern. Förfarande för kalibrering av ett styrsystem enligt krav 5, varvid startläget innefattar tiltrotatorns vertikala läge, stoppläget innefattar ett närliggande läge av tiltrotatorn och kalibreringsparametern definieras som inmatarens startnivå. Förfarande för kalibrering av ett styrsystem enligt krav 5, varvid startläget innefattar det första ändläget på tiltrotatorn, stoppläget innefattar det andra ändläget på tiltrotatorn och kalibreringsparametern definieras som inmatarens slutnivå. Förfarande för kalibrering av ett styrsystem enligt krav 5 - 7, varvid tiltrotatorn manövreras självständigt av styrsystemet självt. Förfarande för kalibrering av ett styrsystem enligt krav 5 - 8, varvid kalibreringscykeln utförs ett flertal gånger. Förfarande för att göra ett på en tiltrotator (5) anbringat redskap (4) vågrätt, varvid tiltrotatorn bärs av en manövreringsanordning vilken är manövrerbar av ett styrsystem innefattande en styrutrustning (6), ett styrorgan (7) för påverkan av styrutrustningen, en inmatare (9) för tillförsel av hydraulvätska, en styranordning för inmatare (8) som påverkar inmatarens tillförsel av hydraulvätska i beroende av en signal (13) från styrutrustningen och ett flertal yttre proportionella ventiler (16) för styrning av tiltrotatorns rörelser under påverkan av styrutrustningen, k ä n n e t e c k n at a v att anbringa en lutningsmätare (15) på tiltrotatorn för att indikera riktningen på ett redskap (4), att från lutningsmätaren motta en signal som svarar mot riktningen på redskapet, att beräkna de rörelser som är nödvändiga för att manövrera redskapet till att anta den vågrätta riktningen, att självständigt 12 10 11. 12. 13. 537 181 manövrera tiltrotatorn till att anta den vågrätta riktningen oavsett operatörens manövrering av manövreringsanordningen som bär tiltrotatorn. Datorprogramprodukt som är lagringsbar på ett datorläsbart medium innehållande instruktioner för en dators processor för att utföra förfarandet enligt krav 5 till 9 eller förfarandet enligt krav 10. Datorläsbart medium innehållande därpå en datorprogramprodukt enligt krav 11. Användning av ett styrsystem enligt något av kraven 1 till 4, eller ett förfarande enligt ett förfarande enligt något av kraven 5 till 10 för att manövrera en grävmaskin (1). 13