DE3346800A1 - ROTATING WORK VEHICLE - Google Patents
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- F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
- F16H61/4061—Control related to directional control valves, e.g. change-over valves, for crossing the feeding conduits
Description
Uipl.-Ing. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81Uipl.-Ing. Olio wing, Dipl.-Ing. Manfred Säger, patent attorneys, Cosimastr. 81, D-8 Munich 81
Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung 234298/1982 vom 14. Dezember 1982, der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 49852/1983 vom 04. April 1983 und der japanischen Patentanmeldung 134987/1983 vom 21. Juli 1983 in Anspruch genommen.Japanese Patent Application 234298/1982, filed December 14, has priority for the present application 1982, Japanese Utility Model Application 49852/1983 filed April 4, 1983, and Japanese Patent Application 134987/1983 of July 21, 1983.
Die Erfindung betrifft ein drehbares Arbeitsfahrzeug mit einem Fahrzeugunterbau, einem mit einem Arbeitsgerät für Erdarbeiten ausgestatteten drehbaren Wagen, einem Hydraulikmotor für den Antrieb des drehbaren Wagens, der in bezug auf den Unterbau gedreht wird, und einem Steuerventil für den hydraulischen Antrieb.The invention relates to a rotatable work vehicle with a vehicle underbody and one with an implement rotating carriages equipped for earthworks, a hydraulic motor for driving the rotating carriage, which is rotated with respect to the substructure, and a control valve for the hydraulic drive.
Das Arbeitsgerät eines solchen Arbeitsfahrzeuges soll im Wechselbetrieb arbeiten, das heißt das Erdreich wird an einer Stelle abgegraben und von dort zu einer Verladestelle transportiert, die ein Lastwagen oder dergleichen sein kann. Deshalb muß der mit dem Arbeitsgerät ausgestattete drehbare Wagen so gelenkt werden, daß die Wechselbewegung in bezug auf den Fahrzeugunterbau exakt in einem Winkel zwischen zwei Haltepositionen, das heißt abwechselnd von der einen zur anderen Position ausgeführt wird.The work equipment of such a work vehicle should work alternately, that is, the ground is excavated at one point and transported from there to a loading point, which is a truck or like that can be. Therefore, the rotating carriage equipped with the work implement must be so steered that the alternating movement in relation to the vehicle chassis is exactly at an angle between two holding positions, that is, it is performed alternately from one position to the other.
Zu diesem Zweck ist es üblich, den mit dem Arbeitsgerät ausgestatteten Wagen von der Startposition in die Halteposition zu lenken, indem ein Umschaltventil in dafür als geeignet erachteten Zeitintervallen manuell umgeschaltet wird.For this purpose, it is customary to move the cart equipped with the implement from the starting position to the To steer the stopping position by a switching valve manually in time intervals considered suitable for this is switched.
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, ' '334680C , '' 3346 80C
Di|)I.-iiig. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81Di |) I.-iiig. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, patent attorneys, Cosimastr. 81, D-8 Munich 81
Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß das Hydrauliksystem und die Mechanik des Fahrzeugs aufgrund des grossen Trägheitsmoments des drehbaren Wagens und der damit verbundenen Teile einer Stoßeinwirkung ausgesetzt sind, weil nämlich das Umschaltventil in der Praxis unvermeidbar schnell geschlossen wird. Auch der Fahrzeugführer ist von derlei Unbequemlichkeiten betroffen. Ein weiterer Nachteil ist in der Bedienungsfreundlichkeit zu sehen, und zwar insofern, als ein hohes Maß an Erfahrung und Geschick erforderlich ist, um den drehbaren Wagen genau im Zielwinkel anzuhalten. Die richtige Beurteilung der bis zur Haltposition erforderlichen Lenkzeit ist für den Fahrzeugführer auf die Dauer anstrengend und ermüdend.However, this has the disadvantage that the hydraulic system and the mechanics of the vehicle due to the large Moment of inertia of the rotating carriage and related parts subjected to an impact are, because namely the switching valve is inevitably closed quickly in practice. Also the driver of the vehicle is affected by such inconveniences. Another disadvantage can be seen in the ease of use, to the extent that a a high degree of experience and skill is required to stop the rotating carriage exactly at the target angle. The correct assessment of the driving time required to the stopping position is up to the vehicle driver the duration exhausting and tiring.
Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsfahrzeug der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei welchem der Halt im Zuge des Wechselbetriebs des Arbeitsgeräts ohne die bisher üblichen Anforderungen an Erfahrung und Geschick des Fahrzeugführers automatisch und zuverlässig in der vorgegebenen Winkellage erfolgt, auftretende Schwingungen und Stoßeinwirkungen unterdrückt werden und das Arbeitsfahrzeug durch sinnvollen Einsatz der bei herkömmlichen Konstruktionen unentbehrlichen Teile in möglichst ökonomischer Weise gestaltet wird.The invention is therefore based on the object of providing a work vehicle of the type described at the outset To make available, in which the stop in the course of the alternating operation of the implement without the previously usual Requirements for experience and skill of the vehicle driver automatically and reliably in the given angular position takes place, occurring vibrations and impact effects are suppressed and that Work vehicle through sensible use of the indispensable parts in conventional designs is designed as economically as possible.
Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.In the case of an object according to the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention by the latter characteristic features solved.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein erfindungsgemäßes drehbares Arbeitsfahrzeug gekennzeichnet durch einen Fahrzeugunterbau, ein Arbeitsgerät für Erdarbeiten, das in bezug auf den Fahrzeugkörper schwenkbar ange-To solve this problem, a rotatable work vehicle according to the invention is characterized by a Vehicle underbody, a work device for earthworks, which can be pivoted with respect to the vehicle body.
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Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, patent attorneys, Cosimaslr. 81, D-8 Munich 81
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ordnet ist, einen Hydraulikmotor für die Schwenkbewegung des Arbeitsgeräts, ein elektrisches Steuerventil, mit welchem die Betriebsrichtung umgeschaltet und die Strömungsrate des hydraulischen Mediums zu dem Hydraulikmotor eingestellt bzw. reguliert werden kann, eine Betätigungseinrichtung für das Steuerventil, einen elektrischen Fühler, dessen Ausgabe in Abhängigkeit der Betätigungsrichtung und Betätigungsgröße der Betätigungseinrichtung erfolgt, eine Steuereinrichtung für die Steuerung des Steuerventils in Abhängigkeit der Information des Fühlers, eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der linken und rechten Haltposition in bezug auf den Fahrzeugkörper, wobei das Arbeitsgerät in den aufeinanderfolgenden Arbeitsphasen zwischen diesen Position hin- und herbewegt wird, eine Einrichtung zum Nachweis des Winkels der Links- und Rechtsbewegung des Arbeitsgeräts in bezug auf den Fahrzeugkörper und eine Steuereinrichtung, durch welche das Steuerventil automatisch zu der Seite mit geringerer Strömungsrate gesteuert wird, wenn immer die Einrichtung für den Positionsnachweis anzeigt, daß das Arbeitsgerät jeweils in der Nähe einer der Haltpositionen angelangt ist, die mittels der Einstelleinrichtung vorher eingestellt werden.is arranged, a hydraulic motor for the pivoting movement of the implement, an electric control valve, with which the operating direction is switched and the flow rate of the hydraulic medium to the hydraulic motor can be set or regulated, an actuator for the control valve, a electrical sensor, its output depending on the actuation direction and actuation size of the actuation device takes place, a control device for controlling the control valve as a function the information of the sensor, a setting device for setting the left and right stop position with respect to the vehicle body, the implement in the successive work phases between this position is reciprocated, means for detecting the angle of left and right movement of the implement with respect to the vehicle body and a control device through which the control valve is automatically steered to the lower flow rate side whenever the facility for the position verification indicates that the implement has arrived in the vicinity of one of the stopping positions which are set in advance by means of the setting device.
Die Einrichtung für die automatische Haltsteuerung erhält also zum einen Informationen bezüglich der Lage des vorher eingestellten Zielwinkels des Arbeitsgeräts in bezug auf den Fahrzeugkörper und zum anderen Informationen hinsichtlich der tatsächlich nachgewiesenen Position des Arbeitsgeräts, wobei auf der Grundlage dieser Informationen die Strömungsrate des dem hydrau-The device for the automatic stop control thus receives information relating to the position on the one hand the previously set target angle of the implement in relation to the vehicle body and other information with regard to the actually proven position of the implement, based on of this information, the flow rate of the hydraulic
Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, patent attorneys, Cosimastr. 81, D-8 Munich 81
lischen Antriebsmotor des Arbeitsgerätes zugeleiteten Arbeitsmediums verringert werden kann, wenn immer das Arbeitsgerät die Nähe der eingestellten Zielposition erreicht hat, wobei das Gerät für Erdarbeiten automatisch an der mittels der Einstelleinrichtung eingestellten Zielposition angehalten und dabei die Schwenkwinkelgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts in geeigneter Weise verringert wird. Demgemäß ist die bisher vorauszusetzende Erfahrung und Geschicklichkeit des Fahrers für das Anhalten des Arbeitsgeräts in der gewünschten Haltposition nicht mehr notwendig. Ruckartiges Anhalten wird vermieden, und unerwünschte Schwingungen werden unterdrückt. Der Haltbetrieb erfolgt stoßfrei und gleichmäßig.Lischen drive motor of the working device supplied working medium can be reduced whenever that The implement has reached the vicinity of the set target position, the implement for earthworks being automatic stopped at the target position set by means of the setting device and thereby the Swing angular speed of the implement is reduced in a suitable manner. Accordingly, it is so far Required experience and skill of the driver for stopping the implement in the desired stop position is no longer necessary. Sudden stops are avoided and undesirable Vibrations are suppressed. The stop operation takes place smoothly and smoothly.
Insbesondere ist es auch Ziel der Erfindung, das bei herkömmlichen Konstruktionen unentbehrliche Steuerventil möglichst sinnvoll und zweckmäßig für den automatischen Halt des Arbeitsgeräts gemäß vorliegender Erfindung einzusetzen, so daß die Konstruktion im Vergleich zu dem herkömmlichen Prinzip, das speziell für den automatischen Halt einen Regler für die Strömungsrate vorsieht, weitgehend vereinfacht wird.In particular, it is also the aim of the invention to provide the control valve which is indispensable in conventional constructions as sensible and expedient as possible for the automatic stop of the implement according to the present invention Invention use, so that the construction compared to the conventional principle that specifically provides a regulator for the flow rate for the automatic stop is largely simplified.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous configurations and developments of the invention are characterized in the subclaims.
Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. There follows a description of preferred embodiments of the invention in conjunction with the drawings.
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Dipl.-Ing. OtIo Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimuslr. 81, D-8 München 81Dipl.-Ing. OtIo wing, Dipl.-Ing. Manfred Säger, patent attorneys, Cosimuslr. 81, D-8 Munich 81
Es zeigt:
Figur 1
Figur 2
Figur 3It shows:
Figure 1
Figure 2
Figure 3
Figur 4Figure 4
Figur 5
Figur 6Figure 5
Figure 6
Figur 7Figure 7
Figur 8Figure 8
eine Seitenansicht des Arbeitsfahrzeuges insgesamt;a side view of the work vehicle as a whole;
ein Schaltdiagramm der Hydraulik für den Antrieb der Drehbewegung;a circuit diagram of the hydraulics for driving the rotary movement;
eine graphische Darstellung, die verdeutlicht, wie die anhand der Winkelposition
ausgedrückte Zeitsteuerung für den automatischen Start der Steuerung für die Geschwindigkeitsreduktion
vor Anhalten der Drehbewegung in Abhängigkeit der höchsten Winkelgeschwindigkeit
geschaltet wird;
eine detaillierte graphische Darstellung der Steuerung der Drehwinkelgeschwindigkeit
in einer Länge der Drehbewegung;
ein schematisches Blockdiagramm der Steuerung der Drehwinkelgeschwindigkeit;
ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des Betriebs eines Datenprozessors, der als Teil
für die Steuerung verwendet wird;
eine Seitenansicht, zum Teil als Schnittansicht, einer Ausführungsform einer Einrichtung
zum Nachweis des Drehwinkels, die als Teil für die Steuerung verwendet wird;
eine mit Figur 7 vergleichbare Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform der Einrichtung
für den Nachweis des Drehwinkels.a graph showing how the time control expressed in terms of the angular position for the automatic start of the control for the speed reduction before stopping the rotary movement is switched depending on the highest angular speed;
a detailed graph of the control of the angular velocity of rotation in a length of rotation;
a schematic block diagram of the control of the angular velocity of rotation;
Fig. 3 is a flow chart showing the operation of a data processor used as part of the controller;
a side view, partly as a sectional view, of an embodiment of a device for detecting the angle of rotation, which is used as part of the control;
a side view, comparable to FIG. 7, of a modified embodiment of the device for detecting the angle of rotation.
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Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Munfircd Säger, Pulcntanwiille, Cosimiislr. 81, D-8 München 81Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Munfircd Säger, Pulcntanwiille, Cosimiislr. 81, D-8 Munich 81
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Als spezielles Beispiel eines drehbaren Baufahrzeuges zeigt Figur 1 einen Löffeltiefbagger mit einem drehbaren Wagen 2, der drehbar auf einem Fahrzeugunterbau bzw. Fahrzeugkörper montiert ist, welch letzterer ein Paar aus linken und rechten Raupenfahrwerken 1 aufweist. Der Wagen 2 ist durch den Antrieb über einen Hydraulikmotor 3 um ein stehende Achse P drehbar. Auf dem drehbaren Wagen 2 sind eine Bedienungseinheit 4 für den Fahrbetrieb und eine Antriebseinheit 5 ortsfest angeordnet. An dem vordersten Ende des drehbaren Wagens 2 ist ein Arbeitsgerät in Form eines Tieflöffels 6 schwenkbar befestigt. Das Arbeitsgerät 6 ist für eine Schwenkbewegung nach oben und unten sowie für eine ausholende und einholende Bewegung ausgelegt. An dem vordersten Ende des Fahrzeugunterbaus bzw. Fahrzeugkörpers ist ein Arbeitsgerät in Form einer Frontladeschaufel 7 beweglich befestigt, die schwenkbar gelenkig nach oben und unten bewegt werden kann.As a special example of a rotatable construction vehicle, FIG. 1 shows a bucket excavator with a rotatable one Car 2, which is rotatably mounted on a vehicle chassis or vehicle body, which latter a Has a pair of left and right crawler tracks 1. The carriage 2 can be rotated about a stationary axis P by the drive via a hydraulic motor 3. on an operating unit 4 for driving operation and a drive unit 5 are stationary on the rotatable carriage 2 arranged. At the foremost end of the rotatable carriage 2 is an implement in the form of a backhoe 6 pivotally attached. The implement 6 is for a pivoting movement up and down as well as for designed a sweeping and hauling motion. At the foremost end of the vehicle chassis or vehicle body a working device in the form of a front loading shovel 7 is movably attached, which is pivotable can be articulated up and down.
Figur 2 zeigt den Hydraulikkreis für den Antrieb des drehbaren Wagens 2. Ein Motor 3 ist über Hydraulikleitungen an eine Hydraulikpumpe 8 angeschlossen, wobei die Hydraulikleitungen ein Steuer- bzw. Umschaltventil 10 aufweisen, mit dessen Hilfe die Betriebsart des drehbaren Wagens umgeschaltet werden kann, und zwar wahlweise abwechselnd zwischen einer Schwenkbewegung nach rechts, nach links und einer Haltposition. In diesem Falle ist das Steuer- bzw. Umschaltventil 10 für Doppelbetrieb ausgelegt und dient deshalb zugleich als Ventilregler für die Einstellung bzw. Regelung der Strömungsrate des dem Motor 3 zugeleiteten hydraulischen Mediums, wobei der Regler in proportionaler Abhängigkeit der Steuergröße oder Position in jeder der jeweiligen Betriebsarten betätigt wird.Figure 2 shows the hydraulic circuit for driving the rotatable carriage 2. A motor 3 is hydraulic lines connected to a hydraulic pump 8, the hydraulic lines being a control or switching valve 10 have, with the help of which the operating mode of the rotatable carriage can be switched, namely alternatively alternating between a swivel movement to the right, to the left and a stop position. In In this case, the control or switching valve 10 is designed for double operation and therefore serves at the same time as a valve regulator for setting or regulating the flow rate of the hydraulic supplied to the motor 3 Medium, the controller in proportion to the control variable or position in each of the respective operating modes is operated.
Dipl.-Ing. OUo l'liigul, Üipl.-Ing. Manfred Säger, Palenlanwülle, Cosimaslr. 81, D-8 München 81Dipl.-Ing. OUo l'liigul, Üipl.-Ing. Manfred Säger, Palenlanwülle, Cosimaslr. 81, D-8 Munich 81
In den jeweiligen Hydraulikleitungen, die zu den Anschlüssen für die Betätigung des Steuerventils 10 führen, ist ein Paar proportinaler elektromagnetischer Ventile 11,12 angeordnet, die in Abhängigkeit ihres Vorsteuerdrucks am Eingang für die Umschaltung und proportionale Steuerung des Steuer- bzw. Umschaltventils 10 sorgen. Auf diese Weise wird eine geeignete Steuerung des Drehbetriebs des drehbaren Wagens 2 ermöglicht, nämlich die Steuerung der Drehwinkelgeschwindigkeit und des Halts, indem ein Befehl an einen Antriebsregler 13 ausgegeben wird, der für die Steuerung der elektromagnetischen Ventile 11,12 vorgesehen ist.In the respective hydraulic lines that lead to the connections for actuating the control valve 10, is a pair of proportional electromagnetic valves 11,12 arranged depending on their Pilot pressure at the input for switching and proportional control of the control or switching valve 10 worries. In this way, suitable control of the rotating operation of the rotating carriage 2 is enabled, namely, the control of the rotational angular velocity and the stop by sending a command to a Drive controller 13 is output, which is provided for controlling the electromagnetic valves 11,12 is.
Bezugsziffer 14 bezeichnet einen Bremsventilmechanismus, der verhindert, daß der drehbare Wagen 2 aufgrund seiner Trägheit nach Antriebsstopp noch weitergedreht wird. Bezugsziffer 15 bezeichnet Entspannungsventile, die bei einem plötzlichen bzw. ruckartigen Halt des drehbaren Wagens 2 eine Dämpfungswirkung ausüben.Numeral 14 denotes a brake valve mechanism which prevents the rotating carriage 2 from owing its inertia is still rotated after the drive has stopped. Reference number 15 denotes expansion valves, which exert a damping effect in the event of a sudden or jerky stop of the rotatable carriage 2.
Der Antriebsregler 13 ist sowohl für manuell als auch automatisch befehligten Lenkbetrieb ausgelegt. Im vorliegenden Falle ist der automatische Halt in dem automatisch befehligten Lenk- bzw. Steuerbetrieb enthalten, der jedoch einige manuelle Lenk- bzw. Steuervorgänge einschließt. Die eigentliche vollautomatische Lenkung bzw. Steuerung besteht vollständig aus automatischen Vorgängen.The drive controller 13 is designed for both manually and automatically commanded steering operation. In the present Case, the automatic stop is included in the automatically commanded steering or control mode, which, however, includes some manual steering or control operations. The actual fully automatic Steering or control consists entirely of automatic processes.
Zunächst erfolgt die Beschreibung des automatischen Haltbetriebs, in welchen einige manuelle Vorgänge eingegliedert sind.First, the description of the automatic stop mode, in which some manual operations are incorporated are.
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Üipl.-Ing. OUo Flügel, Dipi.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81Üipl.-Ing. OUo wing, Dipi.-lng. Manfred Säger, patent attorneys, Cosimaslr. 81, D-8 Munich 81
Der Bereich oben rechts in Figur 2 zeigt eine Lenkbzw. Steuereinrichtung 150 für die manuelle Lenkung bzw. Steuerung der Drehbewegung nach links oder rechts in der Darstellung und ein Potentiometer 160 für den Nachweis der Lenkrichtung der Lenkeinrichtung 150 in bezug auf deren Neutralstellung N und für den Nachweis der Lenk- bzw. Steuergröße. Eine als Block dargestellte Steuereinrichtung 20 erhält die durch das Potentiometer 160 nachgewiesenen Informationen und steuert in Abhängigkeit dieser Informationen das hydraulische Steuer- bzw. Umschaltventil 10 über die elektromagnetischen Ventile 11,12 derart, daß der drehbare Wagen 2 infolge einer linken Lenkbewegung der Lenkeinrichtung 150 nach links und im umgekehrten Falle nach rechts gedreht wird und daß in beiden Richtungen die Drehwinkelgeschwindigkeit so gesteuert ist, daß diese mit zunehmender Entfernung der Lenkeinrichtung 150 von deren Neutralstellung N größer wird. Auf diese Weise läßt sich die Bewegung des drehbaren Wagens 2 so steuern, daß das Arbeitsgerät bzw. der Tieflöffel 6 in geeigneter Weise je nach Wunsch nach links oder rechts geschwenkt wird.The area at the top right in Figure 2 shows a Lenkbzw. Control device 150 for manual steering or control of the rotary movement to the left or right in the illustration and a potentiometer 160 for the Proof of the steering direction of the steering device 150 in relation to its neutral position N and for the proof the steering or control variable. A control device 20 shown as a block receives the potentiometer 160 verified information and controls the hydraulic depending on this information Control or switching valve 10 via the electromagnetic valves 11, 12 in such a way that the rotatable carriage 2 as a result of a left steering movement of the steering device 150 to the left and, in the opposite case, to the right is rotated and that the angular speed of rotation is controlled in both directions so that this with increasing distance of the steering device 150 from its neutral position N becomes greater. In this way the movement of the rotatable carriage 2 can be controlled so that the implement or the backhoe 6 in a suitable Way is swiveled to the left or right as desired.
Die Steuereinrichtung 20 verfügt über einen genügend großen Informationsspeicher und ist bezüglich ihrer Funktion ,so ausgelegt, daß die Betriebsrichtung des Hydraulikmotors 3 und die Menge des dem Hydraulikmotor 3 zugeleiteten Arbeitsmediums sowohl auf Grundlage der bereits vorher in den Speicher eingegebenen Informationen als auch auf Grundlage der Informationen des Potentiometers 160 bezüglich der Lenkstellung der Lenkeinrichtung 150, die in Form eines von dem Potentiometer 160 ausgegebenen abweichenden Spannungssignals geliefert werden, beurteilt wird, daß die Steuerein-The control device 20 has a sufficient large information memory and is designed with regard to its function so that the operating direction of the Hydraulic motor 3 and the amount of the hydraulic motor 3 supplied working medium both based on the information previously entered into the memory as well as based on the information from the potentiometer 160 with respect to the steering position of the steering device 150, which is in the form of a potentiometer 160 output different voltage signal are supplied, it is judged that the control unit
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richtung für die Drehbewegung nach links, nämlich das elektromagnetische Ventil 12, oder die Steuereinrichtung für die Drehbewegung nach rechts, nämlich das elektromagnetische Ventil 11, in Abhängigkeit der Ergebnisse dieser Beurteilung in der Weise betätigt wird, daß zu diesen Ventilen eine intermittierende Stromzufuhr in Form eines Impulsreihensignals erfolgt, während die Wiederholungsfrequenz des Impulssignals in geeigneter Weise geändert wird, so daß die Gesamtdauer der Stromzufuhr pro Intervall einer Zeiteinheit genau der beurteilten Lage bzw. Situation entspricht, und daß bereits weitere Informationen gespeichert sind mit Hinblick auf die Aufgabe der Steuereinrichtung 20, nämlich die Betätigung bzw. Steuerung des Steuer- bzw. Umschaltventils 10, die nachstehend beschrieben wird.direction for the rotary movement to the left, namely the electromagnetic valve 12, or the control device for the rotary movement to the right, namely the electromagnetic valve 11, depending on the results this judgment is operated in such a way that an intermittent Power is supplied in the form of a pulse train signal, while the repetition frequency of the pulse signal is changed appropriately so that the total duration of the power supply per unit time interval corresponds exactly to the assessed situation or situation, and that further information is already stored with regard to the task of the control device 20, namely the actuation or control of the control or Changeover valve 10, which will be described below.
Die für diese Aufgabe wichtigsten Einrichtungen sind als Block 18 und Block 19 dargestellt. Block 18 ist ein Fühler für den Nachweis des Drehwinkels des drehbaren Wagens 2 in bezug auf den Unterbau mittels eines Potentiometers. Block 19 ist eine Einstelleinrichtung insgesamt, die aus einer ersten Einstelleinrichtung 19a zur Einstellung einer ersten Haltposition oder standardmäßigen Drehwinkelposition in bezug auf den Unterbau besteht, in welcher der drehbare Wagen 2 zum Beispiel zur Ausführung von Erdaushubarbeiten angehalten wird, und aus einer zweiten Einstelleinrichtung 19b zur Einstellung einer zweiten Haltposition oder standardmäßigen Drehwinkelposition in bezug auf den Unterbau, in welcher der drehbare Wagen 2 zum Beispiel für das Abladen von Erdreich angehalten wird. In diesem Zusammenhang bezeichnet Bezugsziffer 120 einen Handschalter zum Umschalten der Steuereinrichtung 20 zwischen dem aktiven Zustand oder Betriebszustand für die Aufnahme von Informationen sowohl der Winkelnach-The most important facilities for this task are shown as block 18 and block 19. Block 18 is a sensor for detecting the angle of rotation of the rotatable carriage 2 with respect to the substructure by means of a Potentiometers. Block 19 is a setting device as a whole, consisting of a first setting device 19a for setting a first stop position or standard angle of rotation position with respect to the Substructure consists in which the rotating carriage 2 stopped, for example, to carry out excavation work is, and from a second setting device 19b for setting a second stop position or standard angle of rotation position with respect to the substructure in which the rotatable carriage 2 is for example stopped for unloading soil. In this connection, reference numeral 120 denotes a Manual switch for switching the control device 20 between the active state or the operating state for the inclusion of information both the angular
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weiseinrichtung, nämlich des Fühlers 18, als auch der beiden Einstelleinrichtungen 19a,19b und der Durchführung der Steuerung auf der Grundlage dieser Informationen und einem inaktiven bzw. betriebsfreien Zustand. Der durch entsprechende Betätigung des Handschalters 120 gewählte aktive Zustand bzw. Betriebszustand bedeutet, daß das Steuer- bzw. Umschaltventil 10 durch die Steuereinrichtung 20 automatisch zu der Seite gesteuert wird, wo eine Verringerung der Strömungsrate stattfindet, wenn der drehbare Wagen 2 in bezug auf den Unterbau im Zuge einer der wechselweisen Bewegungen in einem vorher festgelegten Bereich in der Nähe der beiden mittels der jeweiligen Einstelleinrichtungen 19a,19b eingestellten Haltpositionen oder Standardwinkelpositionen angelangt ist, wobei die Bewegung jener von der anderen der beiden Standardpositionen, also der Startwinkelposition in diesem Falle, zu der einen der beiden Standardpositionen, in diesem Falle der Zielwinkelposition, in bezug auf den Unterbau entspricht.pointing device, namely the sensor 18, as well as the two setting devices 19a, 19b and the implementation of the control on the basis of this information and an inactive or inoperative state. By actuating the hand switch accordingly 120 selected active state or operating state means that the control or switching valve 10 is automatically controlled by the control device 20 to the side where a decrease in the flow rate takes place when the rotatable carriage 2 is in relation on the substructure in the course of one of the alternating movements in a previously defined area in the Proximity of the two stop positions or positions set by means of the respective setting devices 19a, 19b Standard angular positions is reached, the movement of that of the other of the two standard positions, so the starting angle position in this case, to one of the two standard positions, in this case Case corresponds to the target angular position with respect to the substructure.
Beim Ziehen von Gräben oder beim Aushub von Löchern, wo der Tieflöffel in bezug auf das Fahrzeug wechselweise zwischen einer Seitenposition, in der der Aushub erfolgt, und einer anderen Seitenposition, in der die Erde abgeladen wird, hin- und herbewegt bzw. der drehbare Wagen 2 in bezug auf den Fahrzeugunterbau von einer seiner Standardwinkelpositionen, nämlich der Startposition bei dieser Bewegung, zur anderen Standardwinkelposition, nämlich der Zielhaltposition bei dieser Bewegung, gedreht und der Tieflöffel 6 in bezug auf den Fahrzeugkörper mitgeführt wird, ist es möglich, den drehbaren Wagen 2 automatisch im gewünschtenWhen drawing trenches or digging holes, where the backhoe alternates with respect to the vehicle between a side position in which the excavation is carried out and another side position in which the Earth is dumped, reciprocated or the rotatable carriage 2 with respect to the vehicle underbody of a its standard angular positions, namely the starting position for this movement, to the other standard angular position, namely the target stop position in this movement, rotated and the backhoe 6 in relation is carried on the vehicle body, it is possible to automatically set the rotatable carriage 2 in the desired position
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Zielwinkel anzuhalten, sobald der Fahrzeugführer den Lenkvorgang durch einfache manuelle Betätigung der Lenkeinrichtung 150 einmal eingeleitet hat, wobei im Zuge des automatischen Halts die Drehwinkelgeschwindigkeit des drehbaren Wagens 2 automatisch verringert wird, wenn der drehbare Wagen 2 in bezug auf den Fahrzeugunterbau den vorher bestimmten Bereich der Zielwinkelposition erreicht hat. Auf diese Weise kann der drehbare Wagen stoßfrei und schwingungsfrei angehalten werden.Stop target angle as soon as the driver of the vehicle simply manually actuates the steering Steering device 150 has initiated once, in the course of the automatic stop, the angular speed of rotation of the rotatable carriage 2 is automatically decreased when the rotatable carriage 2 with respect to the vehicle body has reached the previously determined range of the target angular position. In this way, the rotating carriages can be stopped shock-free and vibration-free.
In diesem Falle verfügt die Steuereinrichtung 20 auch über ein Programm und Dateninformationen, die zur geeigneten Einstellung der Zeitsteuerung, die anhand der Drehwinkelposition ausgedrückt wird, gespeichert sind, so daß die automatische Haltsteuerung an dem Steuerventil 10 eingeleitet werden kann. Die geeignete Einstellung der Zeitsteuerung bedeutet, daß die automatische Haltsteuerung dann gestartet wird, wenn der drehbare Wagen 2 in bezug auf den Fahrzeugunterbau eine Drehwinkelposition stromaufwärts des eingestellten Zielhalts erreicht hat, und zwar in einem Winkel, der mit Hinblick auf die geschätzte plateauförmige höchste Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Wagens 2 einzustellen ist. Deshalb erhält und enthält das gespeicherte Programm auch Informationen, die von einer Einrichtung 18' für die Berechnung des tatsächlichen Drehwinkels durch Verarbeitung eines Signals aus der Einrichtung 18 für den Nachweis des Drehwinkels ausgegeben werden. Auf der Grundlage dieser Informationen erfolgt die Korrektur der Zeitsteuerung für den Start der Haltsteuerung an dem Steuerventil 10, die zu einem geeigneten Zeitpunkt erfolgt, bevor die plateauförmige höchste Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Wagens 2 aus dem einen oder anderen Grund ansteigt.In this case, the control device 20 also has a program and data information that are suitable for Time control settings expressed by the angle of rotation position are stored, so that the automatic stop control at the control valve 10 can be initiated. The right setting the time control means that the automatic stop control is started when the rotatable carriage 2 with respect to the vehicle chassis an angular position upstream of the set Target stop has reached, namely at an angle which is the highest with regard to the estimated plateau-shaped Angular speed of the rotatable carriage 2 is to be set. Therefore, the stored Program also information received from a facility 18 'for calculating the actual Angle of rotation output by processing a signal from the device 18 for the detection of the angle of rotation will. Based on this information, the timing for the start is corrected the stop control on the control valve 10, which takes place at an appropriate time before the plateau-shaped highest angular velocity of the rotatable carriage 2 increases for one reason or another.
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Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung einer modifizierten Zeitsteuerung, wobei der Drehwinkel θ des in bezug auf den Fahrzeugunterbau drehbaren Wagens 2 an der Abszisse und die Drehwinkelgeschwindigkeit V an der Ordinate ausgedrückt ist, wobei die durchgezogene Linie eine normale, an der Winkelposition S beginnende automatische Haltsteuerung und die Phantomlinie einen nicht normalen Fall zeigt, in welchem die plateauförmige höchste Winkelgeschwindigkeit etwas höher ist als im Normalfall und die automatische Haltsteuerung dementsprechend früher einsetzt als im Normalfall.FIG. 3 shows a graphic representation of a modified time control, the angle of rotation θ des With respect to the vehicle substructure rotatable carriage 2 on the abscissa and the angular speed V of rotation is expressed on the ordinate, the solid line being a normal line beginning at the angular position S. automatic stop control and the phantom line shows an abnormal case in which the plateau-shaped highest angular speed is slightly higher than in the normal case and the automatic stop control accordingly starts earlier than normal.
Auf diese Weise wird Problemen wirksam entgegengetreten, die sich ergeben, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit aufgrund von Arbeiten auf extrem unebenem Gelände den Normalfall geringfügig übersteigt. Auch in solch unnormalen Fällen erfolgt eine automatische Reduzierung der Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Wagens 2, so daß der automatische Halt, wie gewünscht, stoßfrei und gleichmäßig stattfindet.In this way, problems that arise when the rotational angular velocity is effectively counteracted slightly exceeds the norm due to work on extremely uneven terrain. Even in such In abnormal cases, the angular speed of the rotating carriage is automatically reduced 2, so that the automatic stop takes place smoothly and smoothly, as desired.
In der praktischen Ausführung der Erfindung kann die Drehbarkeit des Wagens 2 ersetzt oder ergänzt werden durch einen hydraulischen Zylinder 31 (Figur 1), mit dessen Hilfe der Tieflöffel 6 in bezug auf den drehbaren Wagen 2 schwenkbar ist oder aber in bezug auf den Fahrzeugunterbau und damit den Fahrzeugkörper im allgemeinen, für den Fall, daß der Wagen 2 nicht drehbar ist.In the practical embodiment of the invention, the rotatability of the carriage 2 can be replaced or supplemented by a hydraulic cylinder 3 1 (Figure 1), with the help of which the bucket 6 is pivotable with respect to the rotatable carriage 2 or with respect to the vehicle chassis and thus the vehicle body in general, in the event that the carriage 2 is not rotatable.
Es bedarf keiner besonderen Erwähnung, daß die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Arbeitsfahrzeugen Verwendung findet und nicht auf den in diesem Beispiel beschriebenen Löffeltiefbagger begrenzt ist. Die vorliegende Erfindung eignet sich zumNeedless to say, the present invention is used in connection with a variety of Working vehicles is used and is not limited to the backhoe excavator described in this example is. The present invention is suitable for
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Beispiel auch für Frontschaufelfahrzeuge.Example also for front shovel vehicles.
Anstelle des Steuer- bzw. Umschaltventils 10 kann auch ein Ventil verwendet werden, dessen Betätigung mit Hilfe eines Servomotors erfolgt, wobei für die Anpassung der speziellen Ausbildung des Steuermechanismus durch entsprechende Abwandlung des Ventils 10 eine Reihe bekannter Möglichkeiten zur Verfügung steht.Instead of the control or switching valve 10, a valve can also be used whose actuation with With the help of a servomotor, the special training of the control mechanism is used for the adaptation by appropriate modification of the valve 10, a number of known possibilities are available.
Bei Ausführung der Arbeiten im Zuge der Wechselbewegung des Tieflöffels 6 ist erfindungsgemäß ebenso möglich, den automatischen Stopp der Dreh- bzw. Schwenkbewegung in den einzelnen Bewegungszügen nur in einer bestimmten Richtung vorzusehen, wobei die Ausgangsposition eine vorgegebene, standardmäßige Winkelposition auf einer Seite des Fahrzeugs und die Zielposition eine vorgegebene, standardmäßige Winkelposition auf der anderen Seite des Fahrzeugs ist.When performing the work in the course of the alternating movement of the backhoe bucket 6 is also possible according to the invention, the automatic stop of the rotary or pivoting movement to be provided in the individual movements only in a certain direction, the starting position a predetermined, standard angular position on one side of the vehicle and the target position a predetermined, standard angular position on the other side of the vehicle.
Im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3, die vorstehend bereits abgehandelt wurden, und mit den Figuren 4 bis 6 erfolgt nachstehend die Beschreibung einer besonders zweckmäßigen Ausbildung des die automatische Steuerung für den automatischen Stopp der Dreh- bzw. Schwenkbewegung einschließenden Systems, durch welches ermöglicht wird, daß die Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Wagens bei jedem Bewegungszug vom Anfang bis zum Schluß definiert ist, und zwar durch die vorgegebene Funktion eines für eine möglichst hohe Drehgeschwindigkeit angesetzten Drehwinkels, wobei dennoch ein gleichmäßiger Start und Stopp des drehbaren Wagens sowie eine ausgezeichnete Zielgenauigkeit hinsichtlich der Haltposition bei automatischem Halt sichergestellt sind.In connection with FIGS. 2 and 3, which have already been discussed above, and with the figures 4 to 6 is the description of a particularly useful design of the automatic Control for the automatic stop of the rotating or swiveling movement including system through which it allows the angular velocity of the rotatable carriage to be increased with each movement from the beginning is defined to the end, namely by the predetermined function of a for the highest possible rotational speed applied angle of rotation, with a steady start and stop of the rotating carriage as well as an excellent aiming accuracy with regard to the stop position with automatic stop ensured are.
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Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist das Steuerventil 10 mit einer Fühlereinrichtung 17 in der Art eines Begrenzungsschalters für den Nachweis der tatsächlichen Dreh- bzw. Schwenklage ausgestattet. Wie bereits erläutert wurde, beschreibt Block 18 einen Fühler in Form eines Potentiometers, und zwar den Winkelnachweisfühler, der auf einer drehbaren Welle des drehbaren Wagens 2 angeordnet oder mit dieser zusammengeschlossen ist und zum Nachweis des rechten und linken Drehwinkels des Wagens 2 in bezug auf den Fahrzeugunterbau dient. Nach dem manuell eingeleiteten oder befehligten Start in der bereits beschriebenen Weise übernimmt die Steuereinrichtung 20 die automatische Steuerung des Antriebsreglers 13 in Abhängigkeit der von beiden Fühlern 17,18 gegebenen Informationen derart, daß der drehbare Wagen 2 bei einer Winkelgeschwindigkeit Θθ, die durch eine vorgegebene Funktion des Drehwinkels θ zuverlässig definiert ist, gedreht bzw. geschwenkt und für diesen Bewegungszug schließlich in der durch die Einstelleinrichtung 19 eingestellten Zielposition 9f angehalten wird. Auf diese Weise läßt sich die häufige Dreh- bzw. Schwenkbewegung des drehbaren Wagens 2 von der Aushubstelle zur Abladestelle relativ bequem und effizient steuern bzw. lenken, ohne daß die Drehwinkelgeschwindigkeit und der Halt mit relativ großer Anstrengung manuell gesteuert werden müssen.As can be seen from FIG. 2, the control valve 10 is equipped with a sensor device 17 in the manner of a limit switch for the detection of the actual rotational or pivoting position. As has already been explained, block 18 describes a sensor in the form of a potentiometer, namely the angle detection sensor, which is arranged on a rotatable shaft of the rotatable carriage 2 or connected to it and for detecting the right and left angles of rotation of the carriage 2 with respect to the Vehicle substructure is used. After the manually initiated or commanded start in the manner already described, the control device 20 takes over the automatic control of the drive controller 13 as a function of the information given by both sensors 17,18 such that the rotatable carriage 2 at an angular speed Θθ, which is determined by a predetermined function of the angle of rotation θ is reliably defined, rotated or pivoted and is finally stopped for this movement in the target position 9 f set by the setting device 19. In this way, the frequent rotating or pivoting movement of the rotatable carriage 2 from the excavation point to the unloading point can be controlled or steered relatively easily and efficiently without the angular speed of rotation and the stop having to be manually controlled with relatively great effort.
Die graphische Darstellung in Figur 4 zeigt ein spezielles Beispiel der automatischen Steuerung der Drehwinkelgeschwindigkeit Θθ in einem an der Drehwinkelstartposition θ? beginnenden und an der Drehwinkelendposition 9f endenden Bewegungszug mittels der Steuereinrichtung 20 als eine vorgegebene Funktion desThe graph in FIG. 4 shows a specific example of the automatic control of the rotational angular velocity Θθ in a position at the rotational angle start position θ ? beginning and ending at the angle of rotation end position 9 f movement train by means of the control device 20 as a predetermined function of the
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Drehwinkels θ ab der Startposition θ , weshalb θ hier gleich Null ist. (Obwohl die aufeinanderfolgenden Drehbewegungen normalerweise in Umkehrfolge wiederholt werden, wird der Wert von θ nach dem Start immer als positiv betrachtet, und der Wert von θ an der Endposition θ.ρ wird ebenfalls einfach als θx bezeichnet.) Wie die durchgezogene Kurve in Figur 4 zeigt, entsprechen die Funktions- bzw. Betriebsphasen des dargestellten Beispiels jeweils einem gleichmäßigen Beschleunigungszustand zu Beginn der Dreh- bzw. Schwenkbewegung, der als Teil einer Kurve X gezeigt ist, die erste vorgegebene Formel A ausdrückt, einem gleichmäßigen Verlangsamungszustand zu Ende der Dreh- bzw. Schwenkbewegung, der als Teil einer Kurve m dargestellt ist, die eine zweite vorgegebene Formel B ausdrückt, und einem Zustand konstanter Geschwindigkeit bei einer plateauförmigen höchsten Winkelgeschwindigkeit ΘΜ, die zur Ausführung des gesamten Bewegungszuges schnell und doch gleichmäßig vorher eingestellt ist, wie das ein Teil einer horizontalen, geraden Linie η zeigt, die eine dritte vorgegebene Formel C ausdrückt:Angle of rotation θ from the start position θ, which is why θ is zero here. (Although the successive rotations are usually repeated in reverse order, the value of θ after the start is always considered positive, and the value of θ at the end position θ.ρ is also simply referred to as θ x .) Like the solid curve in Figure 4 shows, the functional or operating phases of the illustrated example each correspond to a steady state of acceleration at the beginning of the rotary or pivoting movement, which is shown as part of a curve X , expressing the first predetermined formula A, to a steady state of deceleration at the end of the rotary movement. or pivoting movement, which is shown as part of a curve m, which expresses a second predetermined formula B, and a state of constant speed at a plateau-shaped highest angular speed Θ Μ , which is set to perform the entire movement quickly and evenly beforehand, like that shows part of a horizontal straight line η, which shows a third given formula C expresses:
Θθ =Λ/2Κ1( θ + £ ) (A)Θθ = Λ / 2Κ 1 (θ + £) (A)
Θθ =/j2K2(0f - £ - θ) (B)Θθ = / j2K 2 (0 f - £ - θ) (B)
ββ = ΘΜ (C)ββ = Θ Μ (C)
Dabei entspricht:Corresponds to:
K1,K„ gegebenen Konstanten (die in diesem Falle K1=K3
=K sein sollen)?K 1 , K "given constants (which in this case K 1 = K 3
= Should be K)?
6 ein Hilfsparameter, der die Winkelgeschwindigkeit an der Drehstartposition θ ausdrückt und6 an auxiliary parameter that defines the angular velocity at the rotation start position θ and
E eine gegebene Konstante, die den Unempfindlichkeitsbereich rund um die Drehendposition 6f ausdrückt. E is a given constant that expresses the insensitivity range around the end of rotation position 6 f .
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Es wird angenommen, daß in dem Speicher der Steuereinrichtung 20 bereits vorher drei Formeln A,B,C gespeichert sind und nach Erhalt der Informationen über die Endposition θ~ der Dreh- bzw. Schwenkbewegung und die Drehrichtung durch die Einstelleinrichtung 19 und den Fühler 17 für den Nachweis des Lenkzustandes (was am besten aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist) jeweils die Berechnung der drei Werte von Θθ gemäß der Formeln A,B,C erfolgt, wobei der Wert des tatsächlich nachgewiesenen Drehwinkels θ verwendet wird, der von dem Fühler 18 für den Winkelnachweis kontinuierlich zur Verfügung gestellt wird. Aus Figur 6 geht hervor, daß ein in Figur 5 gezeigter Block 20a einen Rechenprozessor beschreibt, der stets den kleinsten der in vorstehender Weise errechneten drei Werte von Θθ auswählt und als Zielwinkelgeschwindigkeit Θ© für den Steuerbefehl ausgibt. Eine Differenzierschaltung ist anhand eines Blocks 20b in Figur 5 dargestellt, welche als Eingabe des tatsächlichen Drehwinkels θ von dem Winkelnachweisfühler 18 erhält und die tatsächlich nachgewiesene Drehwinkelgeschwindigkeit θ kontinuierlich ausgibt.It is assumed that three formulas A, B, C have already been previously stored in the memory of the control device 20 are and after receiving the information about the end position θ ~ of the rotary or pivoting movement and the Direction of rotation by the setting device 19 and the sensor 17 for the detection of the steering status (which was on can best be seen from FIGS. 5 and 6) the calculation of the three values of Θθ according to FIG Formulas A, B, C are made, the value of actually being detected angle of rotation θ is used, which is continuously used by the sensor 18 for the angle detection is made available. It can be seen from FIG. 6 that a block 20a shown in FIG. 5 is an arithmetic processor which always selects the smallest of the three values of Θθ calculated in the above way and outputs as the target angular velocity Θ © for the control command. A differentiating circuit is shown using a block 20b in Figure 5, which as an input of the actual angle of rotation θ of the Angular detection sensor 18 receives and the actually detected rotational angular velocity θ continuously issues.
Der als Phantombild dargestellte Block 20c in Figur 5 bezeichnet einen Korrektursignal-Komposer, der die ausgegebenen Informationen sowohl des Rechenprozessors 20a als auch der Differenzierschaltung 20b erhält, nämlich die Werte der Winkelgeschwindigkeit des Steuerziels Θθ und den tatsächlichen Nachweis Θ, zur Ermittlung der Differenz θ = θ - Θθ ersteres von letzterem subtrahiert, die Differenz zur Ermittlung des Ergebnisses Θ, = ke mit einem vorgegebenen. Korrekturfaktor k multipliziert und dieses Ergebnis von dem Steuerzielwert Θθ subtrahiert, so daß als Ausgabe einThe block 20c shown as a phantom image in Figure 5 denotes a correction signal composer, the receives output information from both the arithmetic processor 20a and the differentiating circuit 20b, namely, the values of the angular velocity of the control target Θθ and the actual proof Θ, for the determination the difference θ = θ - Θθ the former from the latter subtracts the difference to determine the result Θ, = ke with a given. Correction factor k is multiplied and this result subtracted from the control target value Θθ, so that an output
33468UU-33468UU-
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Korrektursignalwert θ^θ = Θθ - θ^ = Θθ - k(6 - Θθ) (1 + k) Θθ - k0 ermittelt wird, der als Befehl in den Antriebsregler 13 eingegeben wird.Correction signal value θ ^ θ = Θθ - θ ^ = Θθ - k (6 - Θθ) (1 + k) Θθ - k0 is determined, which is entered as a command in the drive controller 13.
Die automatische Steuerung des Antriebsreglers 13 erfolgt also auf diesem Rückführungsprinzip, so daß die tatsächlich nachgewiesene Drehwinkelgeschwindigkeit θ bei jedem Wert des nachgewiesenen Drehwinkels θ kontrollierbar bzw. steuerbar ist und nahe genug an den Zielwert von θθ herangeführt werden kann, der immer durch eine bestimmte der drei Formeln A,B,C definiert wird, die dann den kleinsten Wert θθ angibt, und zwar zur Korrektur der tatsächlichen Drehwinkelgeschwindigkeit θ in Abhängigkeit und Übereinstimmung mit der Befehls-Zielgeschwindigkeit Θθ wie oben erwähnt. Auf diese Weise läßt sich die Drehwinkelgeschwindigkeit über die gesamte Strecke der Dreh- bzw. Schwenkbewegung, das heißt während der Beschleunigungsphase zu Beginn der Drehbewegung, während der Phase mit konstanter Geschwindigkeit im mittleren Bereich der Strecke der Dreh- bzw. Schwenkbewegung und während der Verlangsamungsphase zu Ende der Drehbewegung zuverlässig automatisch steuern, und zwar auf optimale Weise für jede der Betriebsphasen, so daß der drehbare Wagen 2 gleichmäßig über die gesamte Bewegungsstrecke hinweg gelenkt und schließlich mit absoluter Genauigkeit in der vorgegebenen Zielposition angehalten wird.The automatic control of the drive controller 13 is based on this feedback principle, so that the actually proven rotational angular velocity θ controllable at each value of the proven rotational angle θ is controllable and can be brought close enough to the target value of θθ that always defined by one of the three formulas A, B, C. which then indicates the smallest value θθ for correcting the actual rotational angular velocity θ as a function of and agreement with the command target speed Θθ as mentioned above. In this way, the angular speed of rotation Over the entire distance of the rotary or pivoting movement, that is to say during the acceleration phase Beginning of rotary motion, during the constant speed phase in the middle of the Distance of the rotary or swivel movement and reliable during the deceleration phase at the end of the rotary movement automatically control, in an optimal way for each of the operating phases, so that the rotating carriage 2 steered evenly over the entire movement path and finally with absolute accuracy in the specified target position is stopped.
Es wird angenommen, daß in der Speichereinrichtung der Steuereinrichtung 20 zusätzlich zu den drei Formeln A,B,C zwei weitere Formeln bereits vorher gespeichert sind, die in Figur 4 dargestellt sind anhand einer Kurve Jtx , deren mit einer durchgezogenen Linie gezeigte Bereich einer gleichmäßigen Verlangsamungsphase in umgekehrter Folge der Drehbewegung ent-It is believed that the three formulas A, B, C two other formulas in the memory means of the controller 20 additionally already been previously stored, which are shown in Figure 4 x using a curve Jt, the area shown by a solid line a uniform Deceleration phase in the reverse order of the rotary movement
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spricht und eine vierte vorgegebene Formel D ausdrückt, und anhand einer horizontalen, geraden Linie n1, deren mit einer durchgezogenen Linie gezeigter Bereich einem gleichmäßigen, konstanten Geschwindigkeitszustand bei einer plateauförmigen, absolut höchsten Winkelgeschwindigkeit entspricht, jedoch in einem negativen Wert -§M, (der Wert soll in diesem Falle θ = Q entsprechen) und in umgekehrter Folge der Dreh- bzw. Schwenkbewegung, wobei hier eine fünfte vorgegebene Formel E Gültigkeit hat:speaks and expresses a fourth predetermined formula D, and using a horizontal, straight line n 1 , the area of which, shown with a solid line, corresponds to a uniform, constant speed state with a plateau-shaped, absolutely highest angular speed, but with a negative value -§ M , ( In this case, the value should correspond to θ = Q ) and in reverse order to the rotary or swivel movement, whereby a fifth predefined formula E is valid:
θ© = - V-2K3 (6f+C-θ) (D)θ © = - V-2K 3 (6 f + C-θ) (D)
«Θ = -βΜ. (E)« Θ = -β Μ . (E)
Dabei entspricht:Corresponds to:
Κ, einer gegebenen Konstante für die Definition der
Steilheit der Abweichung der Winkelgeschwindigkeit in der Enstufe der Bewegung in umgekehrter Folge
(in diesem Falle entspricht K3=K1=K3=K)
und bewirkt in dem Fall, daß der drehbare Wagen aufgrund externer Störungen oder Einflüsse unbeabsichtigt
über den Halt in der Zielposition 0f hinausbewegt
wird, daß der Betrieb wie im normalen Verlauf der vorstehend beschriebenen Vorwärtsdrehung abläuft, das
heißt die betreffenden Werte von θ© gemäß den Formeln D,E errechnet werden, stets der kleinste der beiden
Werte θθ ausgewählt und der Antriebsregler 13 nach dem Prinzip der Rückführung so gesteuert wird, daß die
tatsächlich nachgewiesene Drehwinkelgeschwindigkeit θ bei jedem Wert des nachgewiesenen Drehwinkels θ nahe
genug an einen speziell gewählten der Werte von θθ herangeführt werden kann, die durch die Formeln D oder
E definiert werden. Auf diese Weise ist eine automa-Κ, a given constant for the definition of the steepness of the deviation of the angular velocity in the final stage of the movement in reverse order (in this case corresponds to K 3 = K 1 = K 3 = K)
and in the event that the rotating carriage is inadvertently moved beyond the stop at the target position 0 f due to external disturbances or influences, causes the operation to proceed as in the normal course of the forward rotation described above, that is, the respective values of θ © according to the Formulas D, E are calculated, the smallest of the two values θθ is always selected and the drive controller 13 is controlled according to the principle of feedback so that the actually detected angular velocity θ at each value of the detected angle of rotation θ is close enough to a specially selected one of the values of θθ can be introduced, which are defined by the formulas D or E. In this way, an automatic
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tische Rückführung des drehbaren Wagens 2 schnell und gleichmäßig in die vorher eingestellte Zielhaltposition 9f in der gleichen Weise möglich wie bei dem normalen Verlauf in der Vorwärtsdrehung, und zwar ohne die Notwendigkeit einer manuellen Steuerung zur Korrektur der Bewegung über das Ziel hinaus.table return of the rotatable carriage 2 quickly and smoothly to the previously set target stop position 9 f possible in the same way as in the normal course in the forward rotation, without the need for manual control to correct the movement beyond the target.
Die Fühler für den Nachweis des Drehwinkels θ des drehbaren Wagens 2 in bezug auf den Fahrzeugunterbau und für den Nachweis des Umschaltzustandes des Steuerbzw. Umschaltventils 10 sind nicht auf die Ausbildung als Potentiometer oder Begrenzungsschalter beschränkt, sondern können in Form von zu diesem Zweck bekannten Kontaktfühlern oder kontaktlosen Fühlern vorgesehen werden, die im allgemeinen als Winkelnachweiseinrichtung 18 für den Nachweis des Drehwinkels in bezug auf den Fahrzeugkörper bzw. als Einrichtung 17 für den Nachweis des Zustands des Steuer- bzw. Umschaltventils bezeichnet werden.The sensors for detecting the angle of rotation θ of the rotating carriage 2 with respect to the vehicle chassis and for the verification of the switching status of the tax or Switching valve 10 are not on training limited as a potentiometer or limit switch, but can be in the form of known for this purpose Contact sensors or non-contact sensors are provided, which are generally used as angle detection devices 18 for the detection of the angle of rotation with respect to the vehicle body or as a device 17 for the Proof of the condition of the control or switching valve.
Die Einrichtung 17 für den Nachweis des Schaltzustands bzw. der Schaltstellung des Steuer- bzw. Umschaltventils 10 ist nicht auf die Ausbildung für direkten Nachweis beschränkt, sondern erlaubt auch eine Ausbildung für indirekten Nachweis des Schaltzustandes des Ventils 10, indem zum Beispiel die Drehrichtung des drehbaren Wagens 2 auf Grundlage der Informationen der Einrichtung 18 für den Nachweis des Drehwinkels in bezug auf den Fahrzeugkörper ermittelt wird.The device 17 for the detection of the switching state or the switching position of the control or switching valve 10 is not limited to training for direct evidence, but also allows training for indirect proof of the switching state of the valve 10, for example by changing the direction of rotation of the rotatable carriage 2 based on the information of the device 18 for the detection of the angle of rotation in relation is determined on the vehicle body.
Anstelle eines einzigen Steuerventils 10 in Form eines Pilotventils, welches - wie vorstehend beschrieben eine Doppelfunktion ausübt, kann ein Ventil angeordnet werden, welches den drehbaren Wagen 2 bei UmschaltenInstead of a single control valve 10 in the form of a A valve can be arranged as a pilot valve which, as described above, has a double function be, which the rotatable carriage 2 when switching
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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auf dessen Vorwärtsdrehung, Rückwärtsdrehung und Haltstellung steuert bzw. lenkt, und ebenso ein Ventil, daß zum Zwecke der Steuerung der Drehwinkelgeschwindigkeit das dem Hydraulikmotor 3 zugeleitete hydraulische Arbeitsmedium regulierend einstellt. Schließlich 'ist es auch möglich für den betreffenden Zweck ein gesondertes Ventil anzuordnen.controls or steers on its forward rotation, reverse rotation and stop position, as well as a valve, that for the purpose of controlling the angular velocity of the hydraulic motor 3 supplied hydraulic Adjusts the working medium in a regulating manner. Finally, it is also possible to use a separate one for the relevant purpose To arrange valve.
Es ist naheliegend, daß die in den Formeln A,B,C,D,EIt is obvious that the formulas A, B, C, D, E
3, 3 ,
*θ Μ'θ Μΐ'* θ Μ ' θ Μ ΐ'
die vorher the before
verwendeten Konstanten K1,2
in der Steuereinrichtung 20 zu speichern sind, in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Bedingungen gewählt
werden können.used constants K 1 , 2
to be stored in the controller 20 can be selected in accordance with the actual conditions.
Als spezielles Beispiel des Fühlers 18 für den Nachweis des Drehwinkels des drehbaren Wagens 2 wird nachstehend im Zusammenhang mit Figur 7 eine erste alternative Ausführungsform in der Art eines Rotationskodierers beschrieben.As a specific example of the sensor 18 for detecting the rotation angle of the rotatable carriage 2, the following is shown in connection with FIG. 7 a first alternative embodiment in the manner of a rotary encoder described.
Bezugsziffer 18 bezeichnet einen Rotationskodierer, der eine spezielle Ausführungsform des Winkelnachweisfühlers darstellt, welcher mit der Steuereinrichtung 20 funktionell verbunden ist und zur Anzeige der Richtung und Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung des drehbarem Wagens 2 in bezuy auf den Fahrzeugunterbau und des automatischen Halts des Wagens 2 in der vorgegebenen Zielposition dient. Bezugsziffer 110 bezeichnet allgemein eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung für den Antrieb des drehbaren Wagens 2 und weist eine Ausgangswelle 110a, ein Gehäuse 110b und eine drehbare Zwischenwelle 110c auf, die mit Hinblick auf die Kraftübertragung stromaufwärts der AusgangswelleReference numeral 18 denotes a rotary encoder which is a specific embodiment of the angle detection sensor represents which is functionally connected to the control device 20 and for indicating the direction and angular speed of the rotational movement of the rotatable carriage 2 with respect to the vehicle chassis and the automatic stop of the carriage 2 in the predetermined target position. Reference numeral 110 denotes generally a speed reduction device for driving the rotatable carriage 2 and comprises an output shaft 110a, a housing 110b and a rotatable intermediate shaft 110c, which with respect to the power transmission upstream of the output shaft
110a angeordnet ist, wobei ein Ende durch das Gehäuse nach außen ragt. Der Rotationskodierer 18 ist über eine Kupplung 117 an dem vorspringenden Ende der drehbaren Zwischenwelle 110c befestigt. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß sich der Rotationskodierer 18 in einem Winkel dreht, der proportional ist zu dem Drehwinkel des drehbaren Wagens, und zwar bei einer Rate, die so hoch proportional ist, daß der erstere Winkel wesentlich größer ist als der letztere, wodurch der Drehwinkel des drehbaren Wagens 2 bei ziemlich hoher Auflösung erfaßt bzw. nachgewiesen wird. Bezugsziffer 107 bezeichnet einen drehbaren Anschluß für Schmierzwecke .110a with one end protruding outwardly through the housing. The rotary encoder 18 is via a Coupling 117 attached to the protruding end of the intermediate rotatable shaft 110c. In this way the rotary encoder 18 is allowed to rotate at an angle proportional to the angle of rotation of the rotatable carriage at a rate so highly proportional that the former angle is much larger than the latter, making the angle of rotation of the rotatable carriage 2 at quite high Resolution is recorded or demonstrated. Numeral 107 denotes a rotatable connector for lubrication purposes .
Für die Ausbildung der Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung stehen eine Reihe bekannter Möglichkeiten zur Verfügung, und es gibt keine Einschränkung dahingehend, daß der Rotationskodierer 18 an einer ganz bestimmten Welle der Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung 110 stromaufwärts der Ausgangswelle 110a mit Hinblick auf die Kraftübertragung angeordnet werden muß.A number of known possibilities are available for the formation of the speed reduction device Available, and there is no restriction that the rotary encoder 18 can be used at a specific one Shaft of the speed reduction device 110 upstream of the output shaft 110a with regard to must be arranged on the power transmission.
Figur 8 zeigt eine der Möglichkeiten für die Anordnung des Rotationskodierers 18, der in diesem Falle auf einer Motorausgangswelle 3a befestigt ist.Figure 8 shows one of the possibilities for the arrangement of the rotary encoder 18, which in this case on a Motor output shaft 3a is attached.
Für die Ausbildung des Rotationskodierers 18 stehen mehrere bekannte Möglichkeiten zur Verfügung, zum Beispiel auf optischer oder magnetischer Grundlage. Auch für die Befestigung eines Sockels oder äußeren Gehäuses des Rotationskodierers 18 an dem Abdeckgehäuse 110b der Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung 110 sowie für die Ausbildung der Kuppelung 117 stehen mehrere bekannte Möglichkeiten zur Verfügung.Several known possibilities are available for the formation of the rotary encoder 18, for example on an optical or magnetic basis. Also for attaching a base or an outer housing of the rotary encoder 18 on the cover housing 110b of the speed reduction device 110 and Several known possibilities are available for the formation of the coupling 117.
Dipl.-lng, OtIo Flügel, Dipl.-lng. Manlred Siiger, l'alenlanwiiUo, Cosimaslr, 81, D-8 München 81Dipl.-lng, OtIo wing, Dipl.-lng. Manlred Siiger, l'alenlanwiiUo, Cosimaslr, 81, D-8 Munich 81
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Es kann in jedem Falle ein im Handel erhältlicher Rotationskodierer kompakter Ausbildung verwendet werden, indem die herkömmliche Geschwindkeitsreduktionseinrichtung dahingehend modifiziert wird, daß eine ihrer Wellen sich durch das Gehäuse hindurch erstreckt, wobei der Rotationskodierer zum einen über eine Kupplung mit dem vorspringenden Ende der Welle verbunden und der Sockel bzw. das äußere Gehäuse des Rotationskodierers an dem Abdeckgehäuse der Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung befestigt wird. Auf diese Weise wird die Funktion der Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung sinnvoll genutzt und bewirkt, daß sich der bewegliche Teil des Rotationskodierers in einem Winkel dreht, der weit größer ist als der Drehwinkel des drehbaren Wagens, so daß der Drehwinkel des Wagens mit ziemlich hoher Auflösung nachgewiesen wird, obwohl die eigene Auflösung des Rotationskodierers selbst möglicherweise nicht sehr hoch ist.In either case, it can be a commercially available rotary encoder More compact design can be used by the conventional speed reduction device is modified in that one of its shafts extends through the housing, wherein the rotary encoder is connected to the protruding end of the shaft via a coupling and the base or the outer housing of the rotary encoder on the cover housing of the speed reduction device is attached. In this way, the function of the speed reduction device used sensibly and has the effect that the moving part of the rotary encoder is at an angle rotates, which is far greater than the angle of rotation of the rotatable carriage, so that the angle of rotation of the carriage with fairly high resolution is detected, although the rotary encoder's own resolution itself may be is not very high.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Arbeitsfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches mit Hinblick auf die Drehbarkeit äußerst bedienungsfreundlich ist, da die Steuerung des automatischen Halts des drehbaren Wagens und der Nachweis der Drehrichtung und Drehgröße absolut präzise und zuverlässig erfolgt. Außerdem bewegen sich die Herstellungskosten sowie die Kosten für Ersatz- und Zubehörteile des Fahrzeugs in einem vernünftigen Rahmen.According to the present invention, a work vehicle made available, which is extremely easy to use in terms of rotatability, since the Control of the automatic stop of the rotating carriage and the detection of the direction of rotation and the absolute amount of rotation precise and reliable. In addition, the manufacturing costs as well as the costs for replacement and accessories of the vehicle within a reasonable range.
Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein drehbares Arbeitsfahrzeug mit einem drehbaren Wagen 2 und einem Hydraulikmotor 3 für den Drehantrieb. Ferner ist eine Steuereinrichtung 20 vorgesehen, die dafür sorgt,Briefly summarized, the invention relates to a rotatable work vehicle with a rotatable carriage 2 and a hydraulic motor 3 for the rotary drive. Furthermore, a control device 20 is provided, which ensures that
Dipl.-Ing. ütlü l'lüiiol, Dipl.-lny. Manfred Säger, l'ulcnlunwiillc, Cosimaslr. 81, D-8 München 81Dipl.-Ing. ütlü l'lüiiol, Dipl.-lny. Manfred Säger, l'ulcnlunwiillc, Cosimaslr. 81, D-8 Munich 81
daß die Strömungsrate des dem Motor 3 zugeführten hydraulischen Arbeitsmedium verringert wird, wenn immer der drehbare Wagen 2 in einem vorgegebenen Bereich in der Nähe entweder der rechten oder linken vorher festgelegten Haltposition angelangt ist, wodurch die Drehgeschwindigkeit in diesem Bereich verringert wird.that the flow rate of the hydraulic working medium supplied to the engine 3 is decreased, whenever the rotating carriage 2 in a predetermined area in the vicinity of either the right or left predetermined one Stop position is reached, whereby the rotational speed is reduced in this area.
ßAD ORIGfNAL ß AD ORIGfNAL
Claims (6)
C) übernommen wird, die den kleinsten Wert von Θ© für den spezifischen Wert von θ zu diesem Zeitpunkt angibt; dabei entspricht θ dem Drehwinkel ab der Startposition (Θ), weshalb θ gleich Null ist, und obwohl die sukzessive Drehbewegung normalerweise in Umkehrfolge wiederholt wird, wird der Wert von θ nach Beginn eines jeden Bewegungszugs stets als positiv betrachtet, und der Wert von θ an der Endposition (9f) wird deshalb einfach als 9f bezeichnet; θ bezeichnet die Drehwinkelgeschwindigkeit an der durch den Winkel θ definierten Position; Θ., bezeichnet eine Konstante, die als die höchst bemessene Winkelgeschwindigkeit des*
C) is adopted which gives the smallest value of Θ © for the specific value of θ at this point in time; where θ corresponds to the angle of rotation from the starting position (Θ), which is why θ is equal to zero, and although the successive rotary movement is usually repeated in reverse order, the value of θ is always considered positive after the start of each movement, and the value of θ on the end position (9 f ) is therefore simply referred to as 9 f ; θ denotes the rotational angular velocity at the position defined by the angle θ; Θ., Denotes a constant known as the highest rated angular velocity of the
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