DE10122672A1 - Verfahren und System zur Auswahl des erwünschten Ansprechens eines elektronisch gesteuerten Untersystems - Google Patents
Verfahren und System zur Auswahl des erwünschten Ansprechens eines elektronisch gesteuerten UntersystemsInfo
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Abstract
Ein Verfahren und ein System zur Veränderung des Betriebsverhaltens einer Untersystemkomponente einer Maschine zur Anpassung an eine bevorzugte Einstellung eines Anwenders weist eine Datenbank auf, um eine Vielzahl von Parametern zu speichern, die mit dem Betriebsverhalten der Untersystemkomponente assoziiert ist. Die Parameter haben damit assoziierte Sätze von Werten, wobei jeder Satz von Werten eine von einer Vielzahl von akzeptablen Betriebsverhaltensweisen für die Untersystemkomponente definiert. Eine Untersystemsteuervorrichtung nimmt ein Auswahlsignal vom Bediener über eine Anwenderschnittstelle auf, wobei einer von dem Satz von Werten der Parameter gemäß seiner Bevorzugung ausgewählt wird. Die Untersystemsteuervorrichtung steuert dann die Untersystemkomponente, basierend auf dem ausgewählten Satz von Werten für die Parameter.
Description
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Verfahren und
Systeme zur Steuerung von elektronisch gesteuerten Unter
systemen und insbesondere auf Verfahren und Systeme zur
Auswahl eines erwünschten Ansprechens eines elektronisch
gesteuerten Untersystems, das mit Arbeitsmaschinen asso
ziiert ist.
Mechanisch gesteuerte Maschinen haben einen Nachteil da
hingehend, daß ihre Charakteristiken in der Konstruktion
festgelegt werden. Beispielsweise wird bei mechanisch ge
steuerten Erdbewegungsmaschinen die Beziehung zwischen
der Bedienerhebelgeschwindigkeit und der Werkzeugge
schwindigkeit in die Mechanismen eingearbeitet, die die
Hebelbewegung mit dem Mechanismus verbinden, der den Kol
ben verschiebt. Sobald sie eingebaut ist, ist diese Be
ziehung festgelegt und kann nicht im Betrieb verändert
werden. Auch die gegenwärtige Generation von elektronisch
gesteuerten Maschinen, bei denen die Charakteristiken in
Programmen einprogrammiert sind, hat feste Charakteristi
ken, die nicht im Betrieb verändert werden können, außer
der Code bzw. Programmablauf wird verändert und in die
Maschinensteuerbox eingegeben.
Ein Anwender einer Maschine kann jedoch den Betrieb einer
Maschine mit vorbestimmten Charakteristiken als nicht
komfortabel befinden. Vielleicht ist er erfahren in der
Anwendung der Maschine und bevorzugt etwas anderes als
das was in der Maschine konstruktionsmäßig vorgesehen
ist. Eine solche Unflexibilität kann zu einem Verlust bei
der Produktion bei diesem Bediener führen. Eine weitere
Situation, bei der ein anderes Ansprechen erwünscht sein
kann, ist wenn ein neu eingelernter Bediener eine Maschi
ne bedient. Ein neuer Bediener kann die Maschine über ih
re normalen Betriebsbereiche hinaus zwingen, daher kann
es wünschenswert sein, ein unterschiedliches Ansprechen
zu haben, um einen Schaden an der Maschine zu vermeiden.
Somit besteht eine Notwendigkeit, es einem Bediener einer
Maschine zu gestatten, ein erwünschtes Ansprechen eines
elektronisch gesteuerten Untersystems auszuwählen, das
mit einer Arbeitsmaschine assoziiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines
oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
Gemäß eines Aspektes dieser Erfindung ist ein Verfahren
vorgesehen, um das Verhalten des Maschinenuntersystems zu
verändern, so daß es zu den bevorzugten Einstellungen ei
nes Anwenders paßt. Das Verfahren weist die Speicherung
einer Vielzahl von Parametern auf, die mit dem Betriebs
verhalten des Untersystems assoziiert sind, wobei die Pa
rameter einen damit assoziierten Satz von Werten hat, wo
bei jeder Satz von Werten eines von einer Vielzahl von
akzeptablen Betriebsverhalten für dieses Untersystem de
finiert. Das Verfahren weist weiter die Aufnahme eines
Auswahlsignals auf, das einen Wert des Satzes von Werten
von Parametern auswählt, und die Steuerung des Untersy
stems basierend auf dem ausgewählten Satz von Werten für
die Parameter.
Gemäß eines weiteres Aspektes der Erfindung ist auch ein
System vorgesehen, um den Schritt des oben beschriebenen
Verfahrens auszuführen. Das System weist eine Datenbank
auf, um eine Vielzahl von Parametern zu speichern, die
mit dem Betriebsverhalten des Untersystems assoziiert
sind, wobei die Parameter damit assoziierte Sätze von
Werten haben. Jeder Satz von Werten definiert eines von
einer Vielzahl von akzeptablen Betriebsverhalten für das
Untersystem. Das System weist weiter eine Steuervorrich
tung in Verbindung mit einer Datenbank auf, um ein Aus
wahlsignal aufzunehmen, das einen des Satzes von Werten
von dem Parameter auswählt und das Untersystem basierend
auf dem ausgewählten Satz von Werten der Parameter steu
ert.
Fig. 1 ist eine diagrammartige Veranschaulichung von
einer möglichen Arbeitsmaschine, die ein Steu
ersystem aufweisen kann, das gemäß dieser Er
findung ausgelegt ist;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Untersystemsteuer
vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine Kurvendarstellung, die eine von vielen
unterschiedlichen akzeptablen Beziehungen zwi
schen einer stetigen Geschwindigkeit
(steady-state-Geschwindigkeit) eines Zylinders und ver
schiedenen relativen Hebelpositionen veran
schaulicht, die mit dem Zylinder assoziiert
sind; und
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines elektrohydrauli
schen Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 veranschaulicht diagrammartig eine Schwerlastar
beitsmaschine 20, die die vorliegende Erfindung verkör
pert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Ar
beitsmaschinen beschränkt, sondern ist auf andere Maschi
nen mit Untersystemen anwendbar, wie beispielsweise auf
ein Fahrzeug mit einem Motor, einem Getriebe und einem
Lenkuntersystem. Die veranschaulichte Arbeitsmaschine
wird im allgemeinen als Hydraulikbagger bezeichnet. Es
ist wichtig zu bemerken, daß diese Erfindung nicht auf
die Anwendung bei Hydraulikbaggern eingeschränkt ist. Ei
ne Vielzahl von Arbeitsmaschinen, die die Bewegung von
mehr als einer Komponente erfordern, um eine Arbeitsfunk
tion zu vollenden, kann unter Verwendung des Verfahrens
und des Systems dieser Erfindung betrieben werden. Andere
Arten von Maschinen, für die diese Erfindung nützlich
ist, weisen Raupenlader, Radlader und ähnliches auf.
Die Maschine 20 weist ein Arbeitswerkzeug 22 mit bewegba
ren Gliedern auf, die in eine Vielzahl von Positionen be
wegbar sind, um verschiedene Arbeitsfunktionen auszufüh
ren. Das Arbeitswerkzeug 22 weist einen Hubarm 24 auf,
eine Schaufelverbindung 26 und Arbeitsanbringungen 28,
die hier als Schaufel gezeigt sind.
Das Arbeitswerkzeug 22 wird von dem Maschinenkörperteil
30 getragen, der den Motor aufnimmt und ein Bedienerab
teil trägt. Eine Steuertafel 32 ist innerhalb des Bedie
nerabteils positioniert, so daß der Bediener eine Viel
zahl von Hebeln 34 betätigen kann, um das Arbeitswerkzeug
22 mit verschiedenen Geschwindigkeiten über eine Reihe
von Positionen zu bewegen.
Der Hubarm 24 wird relativ zum Maschinenkörperteil 30
durch den Hydraulikzylinder 40 bewegt, der normalerweise
durch die Bewegung von einem der Hebel 34 gesteuert wird.
In ähnlicher Weise wird die Arbeitsanbringung 28 mit Be
zug auf den Hubarm 24 bewegt, und zwar durch den Hydrau
likzylinder 42 und die Schaufelverbindung 26. Die Hebel
34 ermöglichen es, daß der Bediener die Betriebsgeschwin
digkeit eines jeweiligen Zylinders der Hydraulikzylinder
40, 42 und 44 steuert, um das Arbeitswerkzeug 22 zu betä
tigen.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist dort ein System 50 gemäß der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Das System 50 weist eine
Parameterdatenbank 36 auf, um eine Vielzahl von Parame
tern zu speichern, die mit dem Betriebsverhalten von je
dem Untersystem assoziiert sind, das von der Untersystem
steuervorrichtung 35 zu steuern ist. Die Parameter haben
Sätze von damit assoziierten Werten, wobei jeder Satz von
Werten eines von einer Vielzahl von akzeptablen Betriebs
verhaltensweisen für dieses Untersystem definiert. Bei
spielsweise ist Fig. 3 eine Kurvendarstellung, die die
unterschiedlichen möglichen Modulationskurven veranschau
licht, die mögliche Ansprechverhalten zwischen der Hubhe
belverschiebung gegenüber der Hubzylindergeschwindigkeit
für eine Arbeitsmaschine definieren. Irgendeine von die
sen Kurven kann verwendet werden, um diese Beziehung zu
definieren. Jedoch kann eine Kurve besser als die andere
sein, und zwar abhängig von der Anwendung, bei der das
Arbeitswerkzeug verwendet wird, oder abhängig von der
Vertrautheit des Bedieners mit den Maschinen ansprechen.
Somit werden die Parameter, die jede von diesen möglichen
Kurven definieren, in der Datenbank 36 definiert. Die Un
tersystemkomponente wird dann gemäß des Steueralgorithmuses 37
gesteuert, der in der Untersystemsteuervorrichtung 35
gespeichert ist. Der Steueralgorithmus 37 erzeugt
Steuersignale basierend auf dem Satz von Parametern, die
von dem Parameterterminplaner 38 ausgewählt werden. Dies
wird durchgeführt, in dem der Bediener ein Signal über
die Anwenderschnittstelle 48 eingibt. Beim Empfang eines
Signals von der Anwenderschnittstelle 48 sendet der Para
meterterminplaner 38 dann ein Signal an den Steueralgo
rithmus 37, was anzeigt, welcher Satz von Werten aus der
Parameterdatenbank 36 bei der Steuerung der Untersystem
komponente zu verwenden ist. Beispielsweise sendet in dem
Beispiel eines Arbeitswerkzeuges eines elektrohydrauli
schen Systems der Steueralgorithmus 37 einen Befehl an
die Komponentenhebelsteuervorrichtung 46, als sie ent
sprechende Zylinder steuert, wie in Fig. 4 gezeigt. An
sprechend auf eine Bedienereingabe in die Untersystem
steuervorrichtung 35 über die Hebel 34, sendet der Steu
eralgorithmus 37 einen Befehl an die Komponentenhebel
steuervorrichtung 46 zur Steuerung der Geschwindigkeit
der Bewegung der Hydraulikzylinder, um die Arbeitsanbrin
gung 28 und das Arbeitswerkzeug 22 zu manipulieren. Dies
wird erreicht durch Koppelung der Steuervorrichtung 46
mit einem Ventil 52, das die Flußgeschwindigkeit des
Strömungsmittels in den Hydraulikzylindern 40, 42 und 44
steuert.
Das Ventil 52 kann mehrere Hauptventile aufweisen
(beispielsweise zwei Hauptventile für jeden der Hydrau
likzylinder 40, 42) und mehrere elektrisch betätigte Pi
lot- bzw. Vorsteuerventile (beispielsweise zwei Pilot-
oder Sekundärventile für jedes Hauptventil). Die Haupt
ventile leiten unter Druck gesetztes Strömungsmittel zu
den Zylindern 40, 42, und die Pilot- bzw. Vorsteuerventi
le leiten einen Vorsteuerströmungsmittelfluß zu den
Hauptventilen. Jedes Vorsteuerventil ist elektrisch mit
der Steuervorrichtung 46 verbunden. Zwei Hauptpumpen 56, 58
werden verwendet, um Hydraulikströmungsmittel zu den
Hauptkolben zu liefern, während eine Vorsteuerpumpe 60
verwendet wird, um Hydraulikströmungsmittel zu den Vor
steuerventilen zu liefern. Obwohl das veranschaulichte
Ausführungsbeispiel verschiedene Pumpen verwendet, sei
bemerkt, daß die Erfindung irgendeine Anzahl von Pumpen
verwenden kann, wie beispielsweise eine einzige Pumpe.
Ein Vorsteuerversorgungsventil 54, das auch mit der Steu
ervorrichtung 46 gekoppelt ist, ist vorgesehen, um den
Vorsteuerströmungsmittelfluß zu den Vorsteuerventilen zu
steuern.
Die Komponentenhebelsteuervorrichtung 46 weist vorzugs
weise RAM- bzw. Arbeitsspeicher- und ROM- bzw. Lesespei
chermodule auf, die Softwareprogramme speichern, um ge
wisse Merkmale der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Die Komponentenhebelsteuervorrichtung 46 nimmt die Be
dienerhebelpositionssignale von den Hebeln 34 auf und er
zeugt darauf ansprechend Steuersignale zur Steuerung der
jeweiligen Hydraulikzylinder 40, 42 und 44 mit einer er
wünschten Geschwindigkeit. Das Ventil 52 nimmt die Steu
ersignale auf und liefert steuerbar Hydraulikströmungs
mittelfluß zu dem jeweiligen Hydraulikzylinder anspre
chend auf die Position der Hebel 34.
Obwohl die Komponentenhebelsteuervorrichtungen 46, die in
Fig. 2 gezeigt sind, als getrennte Steuervorrichtungen
getrennt von der Untersystemsteuervorrichtung 35 veran
schaulicht sind, sollte vom Fachmann bemerkt werden, daß
alle Steuervorrichtungen in einer Hauptsteuervorrichtung
vorgesehen werden können. Die Anzahl von Steuervorrich
tungen kann von den Werkzeugauswahlmöglichkeiten abhän
gen.
Die Anwenderschnittstelle 48 kann ein flacher berührungs
empfindlicher Bildschirm (touch screen) sein, eine Tasta
tur, eine Kombination von Schaltern oder irgendeine ande
re ähnlich Vorrichtung, um es einem Anwender zu gestat
ten, eine Auswahl von Parametern einzugeben. Beispiels
weise kann bei der Vorrichtung mit dem berührungsempfind
lichen Bildschirm der Anwender eine der in Fig. 3 ge
zeigten Modulationskurven durch Ziehen von mausartigen
Zeigern auf dem Schirm definieren, um irgendeine der Mo
dulationskurven auszuwählen. Zusätzlich zur Kurvenaus
wahlfunktion kann der Bediener die Form der Kurve modifi
zieren, indem er die Maus auf dem Bildschirm in eine an
deren Richtung zieht. Ähnliche Einstellungen bei Parame
tern der Motorsteuerung, der Getriebesteuerung, der Len
kungssteuerung und der Steuerung von anderen Untersyste
men können vorgenommen werden.
Zusätzlich zur Fähigkeit der Veränderung von Steuervor
richtungsparametern kann die Anwenderschnittstelle 48
verwendet werden, um Betriebszustände der Maschine zu
überwachen und sie auf dem Schirm mit grafischen Bildern
anzuzeigen. Daher können alle üblichen Kabineneingabe- und
-anzeigevorrichtungen weggelassen werden und auf ver
schiedenen Bildschirmen der Anwenderschnittstelle 48 an
gezeigt werden. Dies hat beträchtliche Einsparungen zur
Folge, während eine sehr flexible Anwenderschnittstellen
vorrichtung vorgesehen wird.
Natürlich würden verschiedene Modifikationen dieser Er
findung in den Umfang der Erfindung fallen. Das grundle
gende Hauptkonzept ist es, eine Flexibilität bei der Ver
änderung des erwünschten Betriebsverhaltens einer Unter
systemkomponente zuzulassen, und folglich des Maschinen
ansprechens durch Veränderung der Maschineneinstellungen
durch den Satz von Parametern unter Verwendung der Anwen
derschnittstelle 48.
Im Betrieb einer Maschine kann es zeitweise wünschenswert
sein, das Verhalten der Maschine gemäß der Anwendung zu
modifizieren, bei der sie verwendet wird, entsprechend
der Betriebs- und Umgebungszustände oder entsprechend der
Vertrautheit des Anwenders mit der Maschine. Um es einem
Bediener zu gestatten, das erwünschte Betriebsverhalten
von irgendeinem der Untersysteme in der Maschine auszu
wählen, wird eine Vielzahl von Parametern, die mit dem
Betriebsverhalten des Untersystems assoziiert sind, in
einer Datenbank gespeichert, wobei die Parameter unter
schiedliche Sätze von Werten haben, die damit assoziiert
sind, um eine von einer Vielzahl von akzeptablen Be
triebsverhaltensweisen für das Untersystem zu definieren.
Der Anwender kann dann einen von diesen Sätzen von Werten
über eine Anwenderschnittstelle 48 auswählen, um das Un
tersystem gemäß der Vorlieben des Anwenders zu steuern.
Es ist auch möglich, daß ein Bediener Werte durch die An
wendung einer Anwenderschnittstelle anpaßt und dann die
Werte in einer Datenbank speichert. Basierend auf dem
ausgewählten Satz von Werten der Parameter liest ein
Steueralgorithmus 37 dann diese Werte, berechnet entspre
chende Ausgangsgrößen und steuert die Untersystemkompo
nente entsprechend.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung kön
nen aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung
und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.
Claims (13)
1. Verfahren zu Veränderung des Betriebsverhaltens ei
ner Untersystemkomponente einer Maschine zur Anpas
sung an die Vorliebe eines Anwenders, wobei das Ver
fahren folgendes aufweist:
Speicherung einer Vielzahl von Parametern, die mit dem Betriebsverhalten der Untersystemkomponente as soziiert sind, wobei die Parameter Sätze von Werten haben, die damit assoziiert sind, wobei jeder Satz von Werten eine von einer Vielzahl von akzeptablen Betriebsverhaltensweisen für die Untersystemkompo nente definiert;
Aufnahme eines Auswahlsignals, das einen des Satzes von Werten von Parametern auswählt; und
Steuerung der Untersystemkomponente basierend auf dem ausgewählten Satz von Werten für die Parameter.
Speicherung einer Vielzahl von Parametern, die mit dem Betriebsverhalten der Untersystemkomponente as soziiert sind, wobei die Parameter Sätze von Werten haben, die damit assoziiert sind, wobei jeder Satz von Werten eine von einer Vielzahl von akzeptablen Betriebsverhaltensweisen für die Untersystemkompo nente definiert;
Aufnahme eines Auswahlsignals, das einen des Satzes von Werten von Parametern auswählt; und
Steuerung der Untersystemkomponente basierend auf dem ausgewählten Satz von Werten für die Parameter.
2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiter die Überwa
chung von Betriebszuständen der Maschine aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, das weiter die Anzeige
der Betriebszustände aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Untersystemkom
ponente ein Arbeitswerkzeug in einem elektrohydrau
lischen System ist.
5. System zur Veränderung des Betriebsverhaltens einer
Untersystemkomponente einer Maschine zur Anpassung
an eine bevorzugte Einstellung eines Bedieners, wo
bei das System folgendes aufweist:
eine Datenbank zur Speicherung einer Vielzahl von Parametern, die mit dem Betriebsverhalten der Untersystemkomponente assoziiert sind, wobei die Parame ter Sätze von Werten damit assoziiert haben, wobei jeder Satz von Werten eine von einer Vielzahl von akzeptablen Betriebsverhaltensweisen der Untersy stemkomponente definiert; und
eine Steuervorrichtung in Verbindung mit der Daten bank zur Aufnahme eines Auswahlsignals, das einen des Satzes von Werten der Parameter auswählt und die Untersystemkomponente basierend auf dem ausgewählten Satz von Werten für die Parameter steuert.
eine Datenbank zur Speicherung einer Vielzahl von Parametern, die mit dem Betriebsverhalten der Untersystemkomponente assoziiert sind, wobei die Parame ter Sätze von Werten damit assoziiert haben, wobei jeder Satz von Werten eine von einer Vielzahl von akzeptablen Betriebsverhaltensweisen der Untersy stemkomponente definiert; und
eine Steuervorrichtung in Verbindung mit der Daten bank zur Aufnahme eines Auswahlsignals, das einen des Satzes von Werten der Parameter auswählt und die Untersystemkomponente basierend auf dem ausgewählten Satz von Werten für die Parameter steuert.
6. System nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung
folgendes aufweist:
einen Parameterterminplaner zur Aufnahme des Aus wahlsignals;
einen Steueralgorithmus zur Steuerung der Untersy stemkomponente gemäß der Parameter und des einen Satzes von Werten, der damit assoziiert ist; und
wobei der Parameterterminplaner weiter betreibbar ist, um den Satz von Werten zu verändern, der von dem Steueralgorithmus verwendet wird.
einen Parameterterminplaner zur Aufnahme des Aus wahlsignals;
einen Steueralgorithmus zur Steuerung der Untersy stemkomponente gemäß der Parameter und des einen Satzes von Werten, der damit assoziiert ist; und
wobei der Parameterterminplaner weiter betreibbar ist, um den Satz von Werten zu verändern, der von dem Steueralgorithmus verwendet wird.
7. System nach Anspruch 5, das weiter eine Anwender
schnittstelle aufweist, um das Auswahlsignal zum
Empfang durch die Steuervorrichtung zu erzeugen.
8. System nach Anspruch 7, wobei die Anwenderschnitt
stelle ein flacher berührungsempfindlicher Bild
schirm ist.
9. System nach Anspruch 7, wobei die Anwenderschnitt
stelle eine Tastatur ist.
10. System nach Anspruch 7, wobei die Anwenderschnitt
stelle eine Vielzahl von Schaltern aufweist.
11. System nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung
weiterhin betreibbar ist, um Betriebszustände der
Maschine zu überwachen.
12. System nach Anspruch 11, das weiter eine Anzeige
aufweist, um die Betriebszustände anzuzeigen.
13. System nach Anspruch 5, wobei die Untersystemkompo
nente ein Arbeitswerkzeug in einem elektrohydrauli
schen System ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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