-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Einsatzbedingungen
eines hydrostatischen Systems sowie ein entsprechendes hydrostatisches System.
-
Während
früher zur Steuerung von hydrostatischen Systemen oft rein
hydraulische Steuerungen benutzt wurden, wird heutzutage verstärkt
die Flexibilität und einfache Parametrierbarkeit von elektronischen
Steuerungen genutzt. So ist es beispielsweise aus der
DE 195 38 649 A1 bekannt,
eine Leistungsregelung mit Load-Sensing zu realisieren, wobei die Stellgrößen
zum Betätigen der Ventile durch ein elektronisches Steuergerät
ermittelt werden. Als Eingangsgrößen werden hierbei
beispielsweise die Schwenkwinkeleinstellung der angesteuerten hydrostatischen
Maschine sowie eine ermittelte Tanktemperatur berücksichtigt.
Auf Basis der durch Messaufnehmer ermittelten Betriebsparameter
der anzusteuernden hydrostatischen Maschine werden dann durch die
elektronische Steuereinheit Einstellungen ermittelt, um entsprechende
Steuersignale an beispielsweise Regelventile, variable Druckbegrenzungsventile
oder eine Stellvorrichtung der hydrostatischen Maschine ausgegeben.
-
Dabei
ist es nachteilig, dass zwar auf Basis der gemessenen Werte für
Betriebsparameter des hydrostatischen Systems sehr gut Einstellungen
des Systems vorgenommen werden können, jedoch andererseits
keine Kenntnis darüber gewonnen wird, wie die jeweilige
hydrostatische Maschine beziehungsweise das hydraulische System
eingesetzt wird. Es ist daher nicht möglich, nach Auftreten
von Schäden den Schadenshergang oder einen eventuellen
Zusammenhang mit Überlastungen oder Bedienerfehlern zu
rekonstruieren.
-
Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
sowie ein entsprechendes hydrostatisches System zu schaffen, durch
welches die Einsatzbedingungen eines hydrostatischen Systems erfasst
werden.
-
Die
Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
mit den Verfahrensschritten nach Anspruch 1 sowie das erfindungsgemäße
hydrostatische System mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest
ein Betriebsparameter durch einen Messaufnehmer gemessen. Dieser
Betriebsparameter wird an ein eine hydrostatische Einheit des hydrostatischen
Systems ansteuerndes Steuergerät übermittelt.
In dem Steuergerät wird eine Bewertungsgröße aus
dem zumindest einem Messwert generiert. Hierzu ist in dem Steuergerät
zur Ansteuerung der hydrostatischen Maschine des hydrostatischen
Systems ein Bewertungsgrößengeneratorabschnitt
angeordnet. Der Bewertungsgrößengeneratorabschnitt
liest den Messwert des Betriebsparameters ein und erzeugt hieraus
eine Bewertungsgröße. Diese Bewertungsgröße
wird in einem Vergleichsabschnitt, der mit dem Bewertungsgrößengeneratorabschnitt
verbunden ist, mit wenigstens einer Ereignisbedingung verglichen.
Eine solche Ereignisbedingung kann im einfachsten Fall ein Grenzwert
oder ein Intervall für einen Messwert sein. Lautet beispielsweise
das Ereignis „Betriebsdruck zu hoch" so wäre die
zugehörige Ereignisbedingung pgemessen ≥ pgrenz. Ist durch die ermittelte Bewertungsgröße
die Ereignisbedingung erfüllt, so wird dann in einem Speicher
des Steuergeräts das Vorliegen der Erfüllung gespeichert.
Das Steuergerät weist hierzu einen Speicher auf.
-
Dadurch,
dass zu bestimmten vordefinierbaren Betriebszuständen oder
bestimmten Ereignissen in dem Steuergerät in einem Speicher
Ereignisbedingungen abgespeichert sind und während des
Betriebs die Situationen erkannt und dementsprechend abgespeichert
werden, in denen diese Ereignisbedingungen erfüllt sind,
lässt sich beispielsweise nach dem Auftreten eines Garantiefalls
ein Zusammenhang mit dem Einsatz der Maschine zeigen. Beispielsweise
können die Ereignisbedingungen so gewählt werden,
dass jeweils dann ein Eintrag in dem Speicher vorliegt, wenn eine
nicht bestimmungsgemäße Benutzung des Geräts
vorliegt. Ein Schaden, der daher beispielsweise auf die Fehlbedienung
oder Überlastung zurückgeht, kann so erkannt und
die Kenntnis hierüber beim Abwickeln eines Garantiefalls
genutzt werden. Darüber hinaus sind auch eindeutige Zusammenhänge
zwischen bestimmten Nutzungen und auftretenden Schäden
auf diese Weise im Nachhinein analysierbar. Bestehende Schwachpunkte
können somit gezielt verbessert werden.
-
In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen
hydrostatischen Antriebs ausgeführt.
-
So
ist es insbesondere vorteilhaft, dass zur Generierung der Bewertungsgröße
zumindest ein Teil der Messwerte derjenigen Betriebsparameter verwendet
wird, auf deren Basis durch das Steuergerät die Maschine
ansteuernde Steuersignale ermittelt werden. Auf diese Weise ist
es einfach möglich, die Funktionalität eines bereits existierenden
Steuergeräts zu erweitern. Dabei werden insbesondere neue Messaufnehmer
nicht erforderlich sein. Das Steuergerät weist hierzu eine
Schnittstellenbaugruppe auf, die mit einem oder mehreren externen
Messaufnehmern und/oder zumindest einem internen Messaufnehmer verbunden
ist. Diese Schnittstellenbaugruppe ist dabei nicht nur mit dem Bewertungsgrößengeneratorabschnitt
sondern auch mit dem Steuerungsabschnitt zum Erzeugen der Steuersignale
zum Betrieb der hydrostatischen Maschine verbunden.
-
Weiterhin
ist es bevorzugt, in einem Speicher des Steuergeräts zu
zumindest einem Teil von Bewertungsgrößentypen
zumindest zwei Ereignisbedingungen abzulegen. Diese Ereignisbedingungen
sind dabei vorzugsweise so gewählt, dass sie unterschiedlich
kritische Bedingungen beschreiben. Im zuvor gewählten Beispiel,
bei dem der Betriebsdruck der hydrostatischen Maschine erfasst wird,
könnte dies eine Annäherung an einen zulässigen
Höchstdruck sowie als weitere Ereignisbedingung das Überschreiten
dieses Grenzwerts sein.
-
Der
Speicher weist mehrere Speicherabschnitte auf, wobei für
jede erfüllte Ereignisbedingung die Anzahl der Erfüllungen
gespeichert wird. Durch dieses Abspeichern der Anzahl der erfüllten Ereignisbedingungen
ist eine einfache Auswertung möglich, die das Nutzerverhalten
betrifft. So sind beispielsweise Häufungen von Drehzahlüberschreitungen,
Betriebstemperaturüberschreitungen oder Leistungsüberschreitungen,
durch die das Gerät besonders belastet wird, erfassbar.
In einer besonders bevorzugten Form wird dabei nicht nur das Vorliegen
eines Ereignisses an sich erfasst, sondern zudem werden auch der
oder die der Bewertungsgröße zugrunde liegenden
Messwerte erfasst. Durch eine solche Erfassung der zugrunde liegenden
Messwerte ist eine noch detailliertere Analyse des Einsatzes möglich.
-
Eine
weiter erhöhte Aussagekraft erhält man, indem
man die jeweils zu einer bestimmten Ereignisbedingung gezählten
Ereignisse gewichtet. So ist beispielsweise die Überschreitung
eines maximal zulässigen Drucks anders zu bewerten als
das Überschreiten eines Druckgrenzwerts, der 10% unter
dem maximal zulässigen Druck liegt. Allerdings können Druckwerte
die regelmäßig im Bereich von 90 bis 100% des
maximal zulässigen Höchstdrucks liegen ebenfalls
zu einer Schädigung des Systems führen. Daher
kann beispielsweise vorgegeben werden, dass dreimaliges Überschreiten
des 90% Wertes genauso zu bewerten ist, wie das einmalige Überschreiten
des zulässigen Maximaldrucks. Eine entsprechende Gewichtung
kann auch für andere Betriebsparameter beispielsweise die
Temperatur oder Drehzahl vorgenommen werden. In dem Steuergerät ist
hierzu eine Auswerteeinheit vorgesehen, durch die jeweils zu einer
Ereignisbedingung gespeicherten Anzahlen gewichtet und anschließend
eine Summe der gewichteten Anzahlen ermittelt wird. Diese Summe
ist dann mit einem Grenzwert vergleichbar. Die Summe spiegelt dabei
die gesamte Belastung der Maschine bezüglich dieses Parameters
wider.
-
Bei Überschreiten
des Grenzwerts durch die Summe der gewichteten Anzahlen wird vorzugsweise
ein Warnhinweis ausgegeben. Dieser Warnhinweis kann beispielsweise
eine einfache Warnleuchte im Sichtbereich des Bedieners sein. Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zur
Ausgabe des Warnhinweises durch das Steuergerät in einen
anderen Betriebsmodus umgeschaltet.
-
Dieser
andere, sichere Betriebsmodus ist als zweiter Steuerungsalgorithmus
in dem Steuergerät hinterlegt und wird eben bei Bedarf
verwendet. Dieser sichere Betriebsmodus erlaubt lediglich das Einstellen
von unkritischen Betriebszuständen der Maschine. So ist
zwar die Maximalleistung nicht mehr nutzbar, es kann jedoch weitergearbeitet
werden. Dies ist insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen wie beispielsweise
Baggern von besonderer Bedeutung.
-
Das
Steuergerät weist besonders bevorzugt einen zusätzlichen
Ausgang auf, über den ein übergeordnetes Steuergerät
verbunden ist, so dass die Information über das Vorliegen
eines Alarms dem übergeordneten Steuergerät mitgeteilt
werden kann. Bei einem vernetzten System mit mehreren Steuergeräten
ist in der Regel ein übergeordnetes Steuergerät
vorhanden, über welches die übrigen individuellen
Steuergeräte von einzelnen Maschinen miteinander kommunizieren.
Im Beispiel eines hydrostatischen Antriebs kann so jede hydrostatische
Maschine über ein separates Steuergerät verfügen.
Zusätzlich ist eine Dieselbrennkraftmaschine zum Antreiben der
hydrostatischen Anlage vorgesehen, welche über ein Dieselsteuergerät
verfügt. Alle Steuergeräte kommunizieren durch
Einsatz eines zentralen, übergeordneten Steuergeräts
miteinander.
-
Ist
im Bereich einer der hydrostatischen Maschinen durch ein Steuergerät
eine kritische Situation erkannt worden und durch Überschreiten
des Grenzwerts durch die Summe der gewichteten Anzahlen ein Alarm
ausgelöst worden, so kann dies durch Mitteilung an das übergeordnete
Steuergerät bei der Steuerung der übrigen Komponenten
eines hydrostatischen Systems berücksichtigt werden. So
ist es beispielsweise nicht erforderlich, die antreibende Dieselbrennkraftmaschine
noch mit Nennleistung zu betreiben, wenn aufgrund eines abgesicherten
Modus der Betrieb des Steuergeräts einer hiermit verbundenen
Hydropumpe lediglich im gesicherten Betrieb mit verringerter Leistungsaufnahme
vorgesehen ist.
-
Besonders
bevorzugt ist es, dass in einem hydrostatischen System, welches
mehrere hydrostatische Maschinen umfasst, eine individuelle Überwachung
der Betriebsparameter für jeweils eine der hydrostatischen
Maschinen durch das diese hydrostatische Maschine ansteuernde Steuergerät
durchgeführt wird. Hierzu ist es besonders bevorzugt, in
jede hydrostatische Maschine oder zumindest in einen Teil davon
das diese hydrostatische Maschine ansteuernde Steuergerät
zu integrieren. Eine solche, sogenannte „OBE" („On
Board Einheit") kann besonders bevorzugt auch integrierte Sensoren
und Messaufnehmer aufweisen. Durch die Nähe zu der anzusteuernden
Einheit kann beispielsweise unmittelbar auf einer Platine des Steuergeräts
die Temperatur der hydrostatischen Maschine erfasst werden. Im Garantiefall
liegen so zudem beim Tausch einer hydrostatischen Maschine die zur
Auswertung notwendigen Daten mit vor.
-
Bei
der Ermittlung der Bewertungsgröße ist es zudem
besonders bevorzugt, dass auch ein zeitlicher Verlauf der Messwerte
der Betriebsparameter ermittelt wird. Beispielsweise können
als besonders kritisch Druckanstiegsgeschwindigkeiten oder Temperaturanstiegsverläufe
angesehen werden. Die zugeordnete Ereignisbedingung betrifft dann
einen Grenzwert für eine solche Druckanstiegsgeschwindigkeit.
Aus den Messwerten für die Drücke und der Information über den
Zeitpunkt der Messung kann dann zum Beispiel die Druckanstigsgeschwindigkeit ermittelt
und mit der Ereignisbedingung verglichen werden.
-
Die
Nennung des Drucks als Beispiel für einen Betriebsparameter
ist lediglich beispielhaft. Andere Betriebsparameter können
ebenfalls messtechnisch erfasst werden. Insbesondere ist es auch
möglich, dass die Bewertungsgröße aus
einer Mehrzahl von Messwerten für Betriebsparameter ermittelt
wird. Beispielsweise kann der Bewertungsgrößentyp
die Leistung sein, welche sich aus den gemessenen Drücken
des hydrostatischen Systems und im Falle einer Hydropumpe dem eingestellten
Fördervolumen ermitteln lässt.
-
Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen hydrostatischen
Systems ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines hydrostatischen Systems zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
2 eine
Schnittdarstellung eines integrierten Steuergeräts (OBE);
-
3 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus eines Steuergeräts
des erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebs;
-
4 ein
Verfahren zur Erläuterung des Ablaufs des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
-
Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes hydrostatisches System am
Beispiel eines Fahrantriebs. Der Fahrantrieb 1 umfasst
eine hydrostatische Maschine, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
Pumpeneinheit 2 ist. Mit der Pumpeneinheit 2 ist im
geschlossenen hydraulischen Kreislauf ein Hydromotor 3 verbunden.
Sowohl die Hydropumpeneinheit 2 als auch der Hydromotor 3 sind
hinsichtlich ihres Hubvolumens einstellbar. Beide Maschinen sind
vorzugsweise als Axialkolbenmaschinen in Schrägscheiben-
oder Schrägachsenbauweise ausgeführt. Grundsätzlich
ist die Erfindung auch auf Radialkolbenpumpen, Zahnradpumpen oder ähnliche
hydrostatische Verdrängereinheiten anwendbar. Die Pumpeneinheit 2 umfasst
eine Hauptpumpe 4 und eine Speisepumpe 4'. Die
Hauptpumpe 4 ist über eine erste Arbeitsleitung 6 und
eine zweite Arbeitsleitung 7 im geschlossenen hydraulischen
Kreislauf mit dem Hydromotor 3 verbunden. Die Hauptpumpe 4 und
die Speisepumpe 4' werden über eine gemeinsame
Antriebswelle 5 angetrieben.
-
Mit
der gemeinsamen Antriebswelle 5 ist eine nicht dargestellte
primäre Antriebsmaschine verbunden. Die primäre
Antriebsmaschine ist in der Regel als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt.
-
Der
Hydromotor 3 weist eine Abtriebswelle 8 auf, die
in nicht dargestellter Weise mit einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs,
das durch den Fahrantrieb 1 angetrieben wird, verbunden
ist.
-
Zur
Einstellung des Schwenkwinkels der Pumpeneinheit 2 und
damit zur Einstellung des Fördervolumens der Hauptpumpe 4 ist
eine Verstellvorrichtung 9 vorgesehen. Die Verstellvorrichtung 9 wirkt mit
einem Verstellmechanismus der Hauptpumpe 4 zusammen. An
der Verstellvorrichtung 9 ist eine sogenannte OBE unmittelbar
angeordnet. Wie es durch die strichpunktierte Linie, die die Pumpeneinheit 2 kennzeichnet,
angegeben ist, ist sowohl die Verstellvorrichtung 9 als
auch die dort angeordnete OBE, die ein Steuergerät 10 bildet,
in die Pumpeneinheit 2 integriert. Neben kurzen Kabelwegen,
die die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung reduzieren,
hat das den Vorteil, dass auch unmittelbar auf einer Leiterplatte
des Steuergeräts 10 ein Teil der relevanten Systemparameter
der Pumpeneinheit 2 erfasst werden können. Dies
wird nachfolgend noch erläutert.
-
Das
Steuergerät 10 ist mit einem übergeordneten,
zentralen Steuergerät 11 verbunden. Sowohl das
Steuergerät 10 als auch das übergeordnete Steuergerät 11 sind
zudem mit einem Bussystem 12 verbunden. Über das
Bussystem 12 können nicht nur die einzelnen Steuergeräte,
die in dem hydrostatischen System vorhanden sind, miteinander kommunizieren.
Es ist darüber hinaus auch möglich, Bediensignale,
die ein Bediener beispielsweise über ein Fahrpedal 13 oder
einen Joystick 14 zur Bedienung einer nicht dargestellten
Arbeitshydraulik gibt, dem jeweils betreffenden Steuergerät
zuzuführen. Exemplarisch ist ein weiterer Bedienhebel 15 zum
Steuern des Fahrantriebs 1 und ein noch weiterer Bedienhebel 16 zur
Steuerung z. B. einer weiteren Arbeitshydraulik vorgesehen.
-
In
der schematischen Darstellung der 1 sind exemplarisch
einige Messwertaufnehmer zur Erfassung unterschiedlicher Systemparameter
gezeigt. Beispielsweise kann der Arbeitsdruck in dem geschlossenen
hydraulischen Kreislauf mittels eines ersten Druckaufnehmers 17 und
eines zweiten Druckaufnehmers 18 erfasst werden. Die erhaltene Information
ist dabei nicht auf die absoluten Drücke beschränkt,
sondern in dem Steuergerät 10 kann auch die Druckdifferenz
ermittelt werden. Dies kann beispielsweise zur Ermittlung einer
Leistungsaufnahme einer durch eine Dieselbrennkraftmaschine angetriebenen
Pumpeneinheit 2 erforderlich sein.
-
Weiterhin
ist ein dritter Druckaufnehmer 19 vorgesehen, durch den
der in einem Speisesystem durch die Speisepumpe 4' erzeugte
Druck gemessen wird. Ein weiterer Druck dessen Messwerte ausgewertet
werden kann, zu dem in der 1 ein entsprechender
Druckaufnehmer nicht dargestellt ist, kann der Saugdruck sein, der
dem Druck des Druckmittels auf der Ansaugseite der Speisepumpe 4' entspricht. Eine
weitere Druckgröße, die Aufschluss über
das Einsatzverhalten und die Betriebsbedingungen der Hydropumpe
liefern kann, ist der Gehäusedruck, der im Inneren des
Gehäuses der Pumpeneinheit 2 gemessen wird. All
die durch die Druckaufnehmer ermittelten Messwerte werden an das
Steuergerät 10 übermittelt.
-
Zur
Erfassung der Drehzahlen in einem hydrostatischen System wie beispielsweise
dem dargestellten Fahrantrieb 1 der 1 ist ein
erster Drehzahlsensor 20 an der Antriebswelle 5 der
Hauptpumpe 4 vorgesehen. Darüber hinaus kann auch
die Drehzahl der Abtriebswelle 8 durch einen zweiten Drehzahlsensor 21 erfasst
werden.
-
Weiterhin
wird, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 noch
erläutert wird, unmittelbar in dem Steuergerät 10 der
eingestellte Schwenkwinkel der Hauptpumpe 4 erfasst. Dies
kann in besonders vorteilhafter Weise bei Verwendung einer OBE erfolgen,
indem auf der Leiterplatte des Steuergeräts 10 ein
Winkelsensor angeordnet ist. Da die OBE in die Pumpeneinheit 2 integriert
ist und dort vorzugsweise direkt an der Verstellvorrichtung 9 angeordnet
ist, kann somit ohne das Erfordernis einer Kabelführung
der Schwenkwinkel und damit das eingestellte Fördervolumen
beziehungsweise der sich zusammen mit der Drehzahl ergebende Volumenstrom
ermittelt werden. In gleicher Weise kann unmittelbar auf der Leiterplatte
des Steuergeräts 10 ein Temperatursensor angeordnet
sein, durch den die Temperatur der Pumpeneinheit 2 ermittelt
wird.
-
Als
weitere Temperatur kann die Temperatur des Lecköls im Gehäuse
der Pumpeneinheit 2 erfasst werden. Hierzu ist wiederum
ein in der 1 ebenfalls nicht dargestellter
zusätzlicher Temperatursensor erforderlich. Zusätzlich
zu den Drücken in der ersten Arbeitsleitung 6 und
der zweiten Arbeitsleitung 7 ist es bevorzugt, dass auch
die Temperatur des Druckmittels in dem geschlossenen Kreislauf erfasst wird.
Hierzu wird auf der Hochdruckseite, die allerdings im dargestellten
Ausführungsbeispiel eines Fahrantriebs wechseln kann, die
Temperatur erfasst. Um für beide Fahrtrichtungen und damit
Förderrichtungen der Hauptpumpe 4 die Temperatur
auf der Hochdruckseite zu erfassen, sind vorzugsweise wiederum zwei
Temperatursensoren vorgesehen, die in der ersten Arbeitsleitung 6 beziehungsweise
der zweiten Arbeitsleitung 7 angeordnet sind. Mittels weiterer
Sensoren sind auch noch andere für das System kritische
Größen erfassbar. So kann ein Sensor vorgesehen
sein, um die die in dem Druckmittel vorhandene Verschmutzung zu überwachen.
Darüber lässt sich ein Rückschluss auf
die Ölqualität im hydrostatischen System ermitteln.
Die angegebenen Systemparameter sind nicht abschließend
sondern lediglich beispielhaft ausgeführt.
-
In
der 2 ist ein Schnitt durch einen Teil der Verstellvorrichtung 9 der
Pumpeneinheit 2 gezeigt, um die Anordnung des Steuergeräts 10 als OBE
zu verdeutlichen. Das gesamte Steuergerät 10 ist
in einem durch einen ersten Gehäuseteil 20 und einen
Deckel 21 ausgebildeten Gehäuseraum angeordnet.
Das erste Gehäuseteil 20 ist unmittelbar an der
Verstellvorrichtung 9 angeordnet, so dass über einen
Rückführhebel 22 die Position der Verstellvorrichtung 9 und
damit eine Information über das eingestellte Verdrängungsvolumen
der Hauptpumpe 4 auf eine Welle 23 übertragen
werden kann. Das Steuergerät 10 umfasst eine Leiterplatte 24 die
in dem ersten Gehäuseteil 20 angeordnet ist. Unter
anderem ist auf dieser Leiterplatte 24 ein Sensor 25 angeordnet, durch
den eine Verdrehung der Welle 23 erfasst werden kann. Der
Sensor kann beispielsweise als Hallsensor ausgebildet sein und die
Drehung eines in eine Nut der Welle 23 eingesetzten Magneten 26 erfassen
und so das eingestellte Fördervolumen der Hauptpumpe 4 ermitteln.
Auf der Leiterplatte 24 sind weitere elektronische Komponenten 27 angeordnet, deren
einzelne Funktionen beziehungsweise Abschnitte nachfolgend noch
unter Bezugnahme auf die 3 erläutert werden.
Ferner ist mit der Leiterplatte 24 eine Steckerbaugruppe
verbunden, welche Anschlussstifte 28 aufweist. Diese Anschlussstifte 28 dienen
der elektrischen Kontaktierung des Steuergeräts 10 mit
einem Bussystem 12 oder auch mit weiteren Messwertaufnehmern,
die nicht unmittelbar in das Steuergerät 10 integriert
sein können. Beispiele für solche weiteren Messwertaufnehmer
wurden bereits unter Bezugnahme auf die 1 erläutert.
-
Ein
Blockschaltbild des Steuergeräts 10 für einen
erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb ist
der 3 dargestellt. Das Steuergerät 10 weist den
schon erläuterten Winkelsensor 25 unmittelbar auf
der Leiterplatte des Steuergeräts 10 auf. Der
Winkelsensor 25 ist mit einer Schnittstellenbaugruppe 30 verbunden.
Mit der Schnittstellenbaugruppe 30 ist ferner eine zentrale
Recheneinheit 31 verbunden, die in bereits bekannter Weise
aus den durch die einzelnen Messaufnehmer ermittelten Messwerten
Steuersignale zur Ansteuerung der Pumpeneinheit 2 ermittelt.
Neben dem Winkelsensor 25 sind weitere Messaufnehmer mit
der Schnittstellenbaugruppe 30 verbunden. Unmittelbar auf
der Leiterplatte 23 ist zudem ein Temperatursensor 32 angeordnet.
Die weiteren Messwerte werden teilweise außerhalb der Pumpeneinheit 2 erfasst
und über Leitungen und die Anschlussstifte 28 der
Schnittstellenbaugruppe 30 zugeführt.
-
Die
Schnittstellenbaugruppe 30 ist nicht nur mit der zentralen
Recheneinheit 31 verbunden, sondern darüber hinaus
auch mit einem Bewertungsgrößengeneratorabschnitt 34.
In dem Bewertungsgrößengeneratorabschnitt 34 wird
aus einem oder mehreren der Messwerte der Betriebsparameter, die über die
einzelnen Messwertaufnehmer der Schnittstellenbaugruppe 30 zugeführt
wurden, eine Bewertungsgröße ermittelt. Im einfachsten
Fall wird dabei die Bewertungsgröße mit dem ermittelten
Messwert gleichgesetzt.
-
Es
können jedoch auch mehrere Messwerte zu einer Bewertungsgröße
verarbeitet werden. Soll die Bewertung über die von der
Hauptpumpe 4 aufgenommene Leistung erfolgen, so wird beispielsweise
zunächst durch die Druckaufnehmer 17 und 18 eine
Druckdifferenz ermittelt sowie aus dem Signal des Drehzahlsensors 20 und
dem Signal des Winkelsensors 25 das von der Hauptpumpe 4 geförderte Volumen
ermittelt. Diese werden dann zu der Bewertungsgröße „Leistung"
verarbeitet, welche einem Vergleichsabschnitt 35 zugeführt
wird. Der Vergleichsabschnitt 35 vergleicht die erhaltene
Bewertungsgröße mit zumindest einer Ereignisbedingung,
die in einem Speicher 36 abgespeichert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist es gezeigt, dass drei Ereignisbedingungen 37 in dem
Speicher 36 abgelegt sind. Die Ereignisbedingung kann beispielsweise
ein auch einseitig offenes Intervall an Werten darstellen. Fällt
die Bewertungsgröße in ein solches die Ereignisbedingung
bildendes Intervall, so wird das Erfüllen dieser Ereignisbedingung
in dem Speicher 36 abgespeichert. In der 3 ist
es dargestellt, dass zu jeder Ereignisbedingung 37 ein
Zählerstand 38 abgespeichert ist, der jeweils
bei Eintreffen oder bei Vorliegen einer Ereignisbedingung um 1 erhöht
wird. Zusätzlich kann, in nicht dargestellter Weise der
Satz von Messwerten, der zu der ermittelten Bewertungsgröße
gehört, gespeichert werden. Damit ist nicht nur eine Information
vorhanden, ob ein bestimmter Betriebszustand oder ein bestimmtes
Ereignis vorliegt, sondern auch die dieser Information zugrunde
liegenden Messwerte werden in dem Speicher 36 abgelegt.
Der Speicher 36 ist hierzu mit dem Vergleichsabschnitt 35 verbunden.
-
Weiterhin
umfasst das Steuergerät 10 eine Auswerteeinheit 39,
die ebenfalls mit dem Speicher 36 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 39 liest
jeweils nach Erhöhung eines Zählers 38 die
zu einem bestimmten Bewertungsgrößentyp gehörenden
Zählerstände ein. Wird beispielsweise zu dem Bewertungsgrößentyp „Leistung"
ein Satz von drei Ereignisbedingungen gespeichert (zum Beispiel < 80% der Maximalleistung;
80%–95% der Maximalleistung; ≥ 95% der Maximalleistung),
so werden die diesen Ereignisbedingungen zugeordneten Zählerstände
durch die Auswerteeinheit 39 eingelesen. Zu dem Bewertungsgrößentyp „Leistung"
gibt es ferner ein Vergleichskriterium, welches vorzugsweise ebenfalls
in dem Speicher 36 abgelegt ist. Die individuellen Anzahlen,
die jeweils einer Ereignisbedingung zugeordnet sind, werden entsprechend
ihrer Auswirkung auf die Lebensdauer der Maschine zum Beispiel gewichtet.
So kann das Auftreten einer Bewertungsgröße innerhalb des
ersten Intervalls mit einem Faktor von 0,5 versehen werden, das
Auftreten eines Leistungswerts zwischen 80% und 95% mit einem Faktor
von 1,0 versehen werden und das Auftreten eines Leistungswerts größer
als 95% mit einem Faktor 3 gewichtet werden. Die unterschiedlichen
sich für die Pumpeneinheit 2 ergebenden Belastungen
werden somit berücksichtigt. Die gewichteten Anzahlen werden
anschließend summiert und mit dem Grenzwert für
den Bewertungsgrößentyp „Leistung" verglichen.
Ist der Grenzwert erreicht, was bei hohen Leistungsanforderungen aufgrund
der Gewichtung erkennbar schneller der Fall ist, so wird durch die
Auswerteeinheit 39 ein Alarmsignal ausgegeben. Hierzu ist
ein Ausgang an dem Steuergerät 10 vorgesehen.
Der Ausgang 40 kann dabei auch mehrere Informationen übertragen und
beispielsweise die Schnittstelle zu dem Bussystem 12 bilden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es gezeigt,
dass die zentrale Recheneinheit 31 des Steuergeräts 10 ebenfalls
mit dem Ausgang 40 verbunden ist. Hierüber erfolgt
die Kommunikation zwischen der zentralen Recheneinheit 31 des
Steuergeräts 10 und einem übergeordneten
Steuergerät 11, wie es zu der 1 bereits
erläutert wurde.
-
Die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 noch einmal erläutert.
Zunächst wird durch die einzelnen Messaufnehmer, die entweder
in das Steuergerät 10 integriert sind oder aber
extern angeordnet sind, wie beispielsweise Drehzahlsensoren oder Drucksensoren,
ein Messwert zu jeweils einem Betriebsparameter ermittelt. Dieser
Messwert wird gemäß Schritt 50 an das
Steuergerät 10 übermittelt. In Schritt 51 wird
dann auf Basis der Messwerte zumindest eine Bewertungsgröße
eines Bewertungsgrößentyps ermittelt. Es ist selbstverständlich,
dass obwohl nachfolgend nur für eine einzelne Bewertungsgröße
noch einmal verdeutlicht auch mehrere Bewertungsgrößen
zeitgleich oder in unterschiedlichen Zeitzyklen ermittelt und mit
den Ereignisbedingungen verglichen werden können.
-
Nachdem
eine Bewertungsgröße auf Basis der Messwerte erzeugt
wurde, wird in Schritt 52 eine Ereignisbedingung aus dem
Speicher 36 eingelesen. Nachdem die Ereignisbedingung durch
den Vergleichsabschnitt eingelesen wurde, wird ermittelt, ob die
Ereignisbedingung durch die Bewertungsgröße erfüllt
ist. Nachdem die Abfrage in Schritt 53 durchgeführt
wurde, wird immer dann der der Ereignisbedingung in dem Speicher 36 zugeordnete
Zählerwert um 1 erhöht (Schritt 54),
wenn die Ereignisbedingung erfüllt ist. Zusätzlich
kann beim Speichern der Erfüllung einer Ereignisbedingung
auch der jeweilige Satz Messwerte der zu der die Ereignisbedingung
erfüllenden Bewertungsgröße geführt
hat, ebenfalls in dem Speicher 36 abgespeichert werden.
Dies ist in Schritt 55 angegeben.
-
Wird
dagegen durch die Bewertungsgröße die eingelesene
Ereignisbedingung nicht erfüllt, so kann eine weitere Ereignisbedingung
zu dem selben Bewertungsgrößentyp eingelesen und
das Erfüllen dieser weiteren Ereignisbedingung überprüft
werden. Diese Vorgehensweise wird beispielsweise angewandt, wenn
wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der mögliche
Wertebereich für den Bewertungsgrößentyp
in mehrere Intervalle aufgeteilt ist. Im dargestellten Verfahren
wird die Abfrage lediglich zweimal durchgeführt, da beispielsweise
nur zwei Intervalle definiert sind. Es ist jedoch ersichtlich, dass auch
eine stärkere Schachtelung oder die Ausbildung von mehreren
unterschiedlichen Ereignisbedingungen denkbar ist.
-
Die
einzelnen Zählerstände werden jeweils nach Erhöhen
des Zählerstandes gewichtet und in Schritt 56 summiert.
Die gewichteten summierten Zählerstände werden
anschließend mit einem Grenzwert verglichen (Schritt 57).
Wird der zulässige Grenzwert, der ja eine bestimmte Belastung
beschreibt, nicht überschritten, so wird weiterhin in vorgegebenen
Takten durch die Messaufnehmer der jeweilige Betriebsparameter erfasst
und die bislang erläuterten Verfahrensschritte werden erneut
durchgeführt. Wird dagegen der Grenzwert durch die gewichteten
und summierten Zählerstände überschritten,
so wird anschließend in Schritt 58 ein Alarmsignal
ausgegeben. Zusätzlich zum Ausgeben des Alarmsignals, mit
dessen Hilfe der Bediener beispielsweise einer mobilen Arbeitsmaschine
wie einem Bagger über eine kritische Belastung informiert
wird, kann innerhalb des Steuergeräts 10 auf einen
sicheren Betriebsmodus umgeschaltet werden (Schritt 59).
Dieses Umschalten erfolgt bei Ausgabe des Alarmsignals automatisch,
so dass bei Erreichen des festgelegten Grenzwerts nicht nur eine
Warnung an den Bediener ausgegeben sondern gleichzeitig der Betrieb
der mobilen Arbeitsmaschine in sichere Bahnen gelenkt werden kann.
-
Dies
kann zu einer Leistungseinbuße führen, die jedoch
dann noch einen sicheren weiteren Betrieb ermöglicht. Ist,
wie es beispielhaft in der 1 dargestellt
war, das Steuergerät 10 Teil eines Gesamtsteuersystems,
so kann vorzugsweise zusätzlich ein Signal an die weiteren
Steuergeräte ausgegeben werden, um auch diese zum Betrieb
in einem abgesicherten Modus zu bringen (Schritt 60). Somit wird
insgesamt der abgesicherte Betrieb des gesamten hydrostatischen
Systems ermöglicht. Gleichzeitig kann beispielsweise durch
Reduzieren der maximal zulässigen Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine als
primäre Antriebsmaschine ein unnötiger Energieverbrauch
ausgeschlossen werden.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Insbesondere sind vorteilhafte Kombinationen
einzelner Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele
möglich.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-