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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer angetriebenen Hydraulikvorrichtung, die zumindest zwei hydraulisch angetriebene Längenvariationsvorrichtungen aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, eine Steuereinrichtung, eine Anordnung mit einer angetriebenen Hydraulikvorrichtung, sowie ein Fahrzeug.
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Hydraulikanordnungen, bei denen zwei oder mehr Aktoren derart zusammenwirken, dass sich eine bestimmte Zielposition der Anordnung ergibt, stellen eine übliche Bauform auf dem Gebiet der Hydraulik, sowie in einem weiten Feld weiterer Technikgebiete dar.
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Vergleichsweise häufig sind die beiden (hydraulischen) Aktoren derart miteinander verknüpft, dass die Ansteuerung eines Hydraulikaktors, mit dem Ziel, einen bestimmten Aspekt der Zielposition der Anordnung zu verändern (beispielsweise die Höhe oder den Neigungswinkel der Schaufel eines Schaufelladers) eine Nebenwirkung auf einen oder sogar mehrere unterschiedliche Aspekte der mechanischen Anordnung hat. Bei diesen Aspekten kann es sich um eine erreichbare Zielposition, eine Relativpositionierung einiger Teile der mechanischen Anordnung, einen Einfluss auf andere Aspekte der Zielposition, und Ähnliches handeln.
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Ein Beispiel für eine derartige Anordnung und die oben beschriebenen Nebenwirkungen ist die sogenannte Z-Kinematik, die bei Radladern, Schaufelladern und landwirtschaftlichen Fahrzeugen weit verbreitet ist (wobei insbesondere im Falle von landwirtschaftlichen Traktoren typischerweise eine Mehrzahl von Werkzeugen mit der Z-Kinematik verbunden werden kann; um hier lediglich einige Beispiele zu nennen: Schaufeln, Tröge, Gabeln und Ähnliches werden regelmäßig im Zusammenhang mit Z-Kinematiken bei landwirtschaftlichen Traktoren verwendet). P-Kinematiken und TP-Kinematiken sind ähnliche Vorrichtungen, die für ähnliche Zwecke verwendet werden, und mit dem gleichen Problem konfrontiert sind. Die Auswahl der Kinematik hängt von den Zielen des Aufbaus, sowie Bauartbeschränkungen der Anordnung ab. Um lediglich einige Beispiele zu nennen: eine Parallelität beim Anheben und Absenken, eine Linearität beim Ausschütten, der Betriebsbereich, die Gesamtlänge des Schaufelzylinders und ähnliches sind mögliche beeinflussende Parameter.
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Solche Z-Kinematiken (sowie andere Kinematiken) verwenden üblicherweise zwei unterschiedliche Typen von Hydraulikzylindern (wobei typischerweise bei einem Typ von Hydraulikzylindern zwei separate Hydraulikzylinder verwendet werden, um eine symmetrische mechanische Kraft auszuüben). Der erste Typ von Hydraulikzylindern wird verwendet, um einen ersten Aspekt der Zielposition zu verändern, typischerweise die Höhe des Werkzeugs (zum Beispiel die Höhe einer Schaufel), die mit der Z-Kinematik verbunden ist. Der andere Typ Hydraulikzylinder wird zur Bestimmung eines zweiten Aspekts der Zielposition verwendet, typischerweise eine Rotationsposition des Werkzeugs (beispielsweise einen Neigungswinkel einer Schaufel, sodass Schmutz, Erde oder sonstige Objekte geeignet in die Schaufel geladen werden können, in dieser transportiert werden können, und aus der Schaufel ausgeschüttet werden können).
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Der Vorteil der Z-Kinematik besteht darin, dass sie die Relativpositionen der einzelnen Teile der Z-Kinematik derart ausgleichen kann, dass sich, wenn ein Aspekt der Zielposition durch den ersten Hydraulikzylinder verändert wird, der zweite Aspekt der Zielposition des Werkzeugs, das mit der Z-Kinematik verbunden ist, im Wesentlichen beibehalten wird, ohne dass es für den Bediener erforderlich ist, den zweiten Typ Hydraulikzylinder aktiv anzusteuern. Das macht den Betrieb der Anordnung für den Benutzer vergleichsweise einfach.
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Um ein Beispiel zu nennen: wenn der Bediener das Anheben einer Schaufel eines Radladers oder eines Schaufelladers befiehlt (Höhe der Schaufel gegenüber dem Boden), bewegen sich die unterschiedlichen Hebel in einer bestimmten Weise derart relativ zueinander, dass die Rotationsposition der Schaufel für einen Beobachter von außen in einer im Wesentlichen gleichartigen Position verbleibt (im Falle von P-Kinematiken oder TP-Kinematiken besteht das Hauptaugenmerk der Kinematiken darin, die Schaufel für einen Beobachter von außen in einer im Wesentlichen identischen Position zu belassen (in Bezug auf einen bestimmten Aspekt der Bewegung wie dem Neigungswinkel der Schaufel)). Aufgrund der Drehbewegung des Hauptschwenkarms (Veränderung des Winkels zwischen Hauptschwenkarm und Horizont) würde dies, sofern die Schaufel ohne eine besondere Anordnung (wie beispielsweise einer Z-Kinematik, einer P-Kinematik und/oder einer TP-Kinematik) fest mit dem Hauptschwenkarm verbunden wäre, also zu einer entsprechenden Kippbewegung der Schaufel führen. Dank der Z-Kinematik wird jedoch eine gegenläufige Bewegung erzielt, sodass die Schaufel für einen außenstehenden Beobachter in Bezug auf ihren Neigungswinkel im Wesentlichen unverändert bleibt.
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Natürlich unterliegen die Bewegungen der unterschiedlichen Teile mechanischen Beschränkungen. Dies führt nicht nur zu Beschränkungen im Hinblick auf die erreichbaren Zielpositionen, sondern ebenso zu Beschränkungen bei der Bewegungskompensation.
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Um ein Beispiel zu nennen: wenn der Schwenkarm mit einer vollständig nach hinten geneigten Schaufel abgesenkt wird, kann die Stellung der Schaufel nicht kompensiert werden, da diese bereits vollständig nach hinten geneigt ist und keine weitere Neigung nach hinten mehr möglich ist.
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Bei konventionellen Anordnungen werden mechanische Endanschläge zur Verfügung gestellt, um eine Beschädigung der unterschiedlichen Teile zu vermeiden. Die mechanischen Endanschläge sind so ausgeführt, dass sie hohe Kräfte aufnehmen können. Weiterhin werden Druckentlastungsventile verwendet. Sollte der Benutzer fortfahren, ein Absenken des Schwenkarms zu befehlen, arbeiten die mechanischen Endanschläge gemeinsam mit den Sicherheitsventilen derart zusammen, dass entweder ein Absenken der Schaufel verhindert wird, oder - wie es üblicherweise in der Praxis realisiert ist - der mechanische Endanschlag die Schaufel zu einer nach vorne gerichteten Kippbewegung zwingt (von einem Beobachter von außen gesehen), was natürlich bedeutet, dass keine weitere Kompensation mehr erfolgt. Die Bewegung der Schaufel ist dann ähnlich zu einer fest an einem einfachen, einzelnen Schwenkarm befestigten Schaufel, wenn der einzelne Schwenkarm von einer Hub-/Absenk-Hydraulik bewegt wird.
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Obgleich diese Lösung in der Praxis gut funktioniert (und man sich an das vorab beschriebene Verhalten gewöhnt hat), stellt die mit diesem Ansatz verknüpfte Verschwendung mechanischer Energie ein Problem dar. Um bei dem vorherigen Beispiel zu bleiben: die Hydraulikkolben des Schwenkarms haben den Öffnungsdruck der Druckentlastungsventile des Schaufel-Hydraulikkolbens zu überschreiten, und haben kontinuierlich gegen diesen Öffnungsdruck anzuarbeiten. Ein typischer Öffnungsdruck liegt im Bereich des Maximaldrucks des Hydrauliksystems, welcher typischerweise im Bereich von 300 bar liegt. Somit wird eine beträchtliche Menge mechanischer Energie verschwendet, ohne dass sinnvolle Arbeit verrichtet wird.
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Darüber hinaus führt das Drücken gegen den mechanischen Endanschlag mit einer erheblichen Kraft zu einem entsprechenden Verschleiß der Endanschlagsflächen und der Scharniere der Z-Kinematik. Dies kann zu einem frühzeitigen Wartungserfordernis führen, einschließlich des Erfordernisses eines frühzeitigen Austauschs unterschiedlicher Teile. Es ist daher einsichtig, dass die derzeitige Standardherangehensweise gewisse Nachteile aufweist.
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Somit besteht ein Wunsch, die Nachteile, die mit den derzeit genutzten Vorrichtungen einhergehen, zu überwinden, insbesondere die vorab beschriebenen Nachteile zu überwinden.
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Ein Verfahren nach Anspruch 1 löst diese Aufgabe.
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Weiterhin lösen auch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 12, eine Anordnung nach Anspruch 13 und ein Fahrzeug nach Anspruch 14 die Aufgabe.
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Es wird daher vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ansteuerung einer angetriebenen Hydraulikvorrichtung, die zumindest zwei hydraulisch angetriebene Längenvariationsvorrichtungen aufweist, zu verwenden, wobei eine bestimmte Zielposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung durch eine kombinierte Stellung von den zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen erzielt wird, wobei die Stellung einer ersten der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen einen ersten Aspekt der Zielposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung bestimmt, und die Stellung einer zweiten der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen einen zweiten Aspekt der Zielposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung bestimmt, wobei eine Einstellung der ersten und/oder der zweiten hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtung einen Einfluss auf eine Relativposition von zumindest zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung relativ zueinander hat. Das Verfahren wird derart genutzt, dass die angelegte Einstellung von zumindest einem der zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtung gegenüber der befohlenen Einstellung modifiziert wird, wenn sich die Relativposition von zumindest zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung einer Begrenzungsposition annähert.
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Üblicherweise gehören die zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen (zumindest zwei) unterschiedlichen Gruppen von hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen an. Die Gruppierung in unterschiedliche Gruppen erfolgt üblicherweise im Hinblick auf die unterschiedlichen Aspekte der Zielposition, welche von der jeweiligen Gruppe gesteuert wird. Zusätzlich und/oder alternativ ist jedoch eine unterschiedliche Art der Gruppierung möglich, wie beispielsweise eine Gruppierung im Hinblick auf unterschiedliche Typen von Längenvariationsvorrichtungen, im Hinblick auf eine unterschiedliche Größe der Längenvariationsvorrichtungen (Länge und/oder Durchmesser und/oder Ähnliches), im Hinblick auf eine unterschiedliche Maximalkraft der betreffenden Längenvariationsvorrichtungen, und dergleichen. Obgleich es üblicherweise ausreichend ist, dass jede Gruppe der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen eine einzelne hydraulisch angetriebene Längenvariationsvorrichtung aufweist, ist es ebenso möglich, dass eine, mehrere, eine Mehrzahl von, die Mehrzahl oder (im Wesentlichen) alle der unterschiedlichen Gruppen eine Mehrzahl von (möglicherweise identischen oder ähnlichen) Längenvariationsvorrichtungen aufweist. Das Vorsehen von mehr als einer einzelnen Längenvariationsvorrichtung für eine Gruppe kann aus unterschiedlichen Gründen in Erwägung gezogen werden, wie beispielsweise zur Bereitstellung einer größeren Gesamtkraft, zur Bereitstellung einer gleichmäßiger verteilten Kraftausübung, um es zu ermöglichen, einen begrenzten Bauraum effizienter zu nutzen, und Ähnliches. Ein Beispiel für Letzteres können größere Laderfahrzeuge sein, bei denen zwei Schwenkarmzylinder und/oder zwei Schaufelzylinder verwendet werden, oder auch Teleskoplader, bei denen für jede Funktion lediglich ein Zylinder vorhanden ist.
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Häufig handelt es sich bei zumindest einem, mehreren, einer Mehrzahl, der Mehrzahl oder sogar (im Wesentlichen) allen der Längenvariationsvorrichtungen um solche vom Hydraulikkolbentyp. Jedoch sind auch unterschiedliche Arten von hydraulischen Längenvariationsvorrichtungen möglich, wie hydraulisch angetriebene Motoren die ein Zahnrad antreiben, das in eine Zahnstange eingreift, oder jeglicher anderweitiger Typ von Vorrichtung. Grundsätzlich kann es sich beim unterschiedlichen Aspekt der Zielposition um jegliche Art von Aspekt handeln. Somit kann sich dies auf eine Richtung des gleichen Freiheitsgrads der Bewegung beziehen (beispielsweise unterschiedliche Lateralrichtungen oder unterschiedliche Rotationsrichtungen). Vorzugsweise beziehen sich zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von Aspekten der Zielposition auf unterschiedliche Freiheitsgrade der Bewegung (beispielsweise bezieht sich ein erster Aspekt auf eine Translationsbewegung, während sich ein zweiter Aspekt auf eine Rotationsbewegung der Zielposition bezieht). Unter einer Zielposition kann regelmäßig die Position eines mit der angetriebenen Hydraulikvorrichtung verbunden und/oder von der angetriebenen Hydraulikvorrichtung angetriebenen Werkzeugs, einer Vorrichtung, eines Teils, eines Teils einer Vorrichtung, und Ähnliches verstanden werden.
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Wenn man die Relativposition von zumindest zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung relativ zueinander betrachtet, kann man die befestigten Werkzeuge/befestigten Teile (zu befestigenden Werkzeuge/zu befestigenden Teile) als Teil der angetriebenen Hydraulikvorrichtung betrachten. Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch möglich zumindest eines der Teile als abnehmbares Teil und/oder als separates Teil, das an der angetriebenen Hydraulikvorrichtung zu befestigen ist, betrachten. Um ein Beispiel zu nennen: nehmen wir an, dass es sich bei der angetriebenen Hydraulikvorrichtung um die Z-Kinematik eines landwirtschaftlichen Traktors handelt. Die Relativposition der beiden Teile kann man als den Schwenkarm und das Befestigungsmittel für das Werkzeug (beispielsweise eine bewegliche Gabel und/oder eine bewegliche Schaufel) und/oder als Befestigungsvorrichtung für den Traktor ansehen. Das zu befestigende Werkzeug kann als Teil der angetriebenen Hydraulikvorrichtung angesehen werden - oder auch nicht. Zusätzlich oder alternativ kann man den Traktor als Teil der angetriebenen Hydraulikvorrichtung ansehen - oder auch nicht. Das oben Gesagte kann sich in Analogie auch auf unterschiedliche Maschinentypen und/oder unterschiedliche Werkzeugtypen beziehen. Die Relativpositionen können durch mechanische Endanschläge begrenzt werden - oder auch nicht (wobei ein mechanischer Endanschlag bevorzugt wird). Das gleiche kann in Analogie für eine Endposition von einem, mehreren, einer Mehrzahl von, der Mehrzahl oder (im Wesentlichen) alle der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen gelten.
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Üblicherweise wird die angetriebene Hydraulikvorrichtung von einem Bediener bedient (es ist ebenso möglich, dass die angetriebene Hydraulikvorrichtung von einer internen oder externen Steuerung, durch eine Fernsteuerung, als Teil eines autonomen Fahrzeugs, als autonomes Fahrzeug, durch einen Zeitschalter o. ä. gesteuert wird). Typischerweise erfolgt die Steuerung derart, dass ein erster Hebel eine Bewegung einer ersten hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtung steuert, während ein zweiter Hebel die zweite hydraulisch angetriebene Längenvariationsvorrichtung steuert. Es ist ebenso möglich, dass ein einzelner Hebel (möglicherweise ein Joystick) verwendet wird, wobei die Bewegungsrichtung bestimmt, welche der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen angesteuert wird. Typischerweise bestimmt ein Auslenkungswinkel des Hebels von seiner normalen Stellung (Neutralstellung) die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit der betreffenden hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtung. Eine derartige Steuerungslogik ist einfach zu implementieren, für den Benutzer intuitiv, sowie die Standardansteuerlogik, sodass für den Benutzer kein Umlernen erforderlich ist. Bislang vertraute man bei den beschriebenen Anordnungen entweder darauf, dass der Benutzer eine geeignete Aktion durchführt und ultimativ (wenn der Benutzer nicht reagierte oder nicht ausreichend und/oder ungeeignet reagierte) einfach darauf, dass die betreffenden Teile der angetriebenen Hydraulikvorrichtung in ihre Endpositionen fahren und eine weitere Bewegung durch mechanische Blockade verhindert wird, sobald die Relativposition der zwei Teile (kritische Teile) eine Begrenzungsposition erreichten. Um eine Beschädigung oder ein nachteiliges Betriebsverhalten der angesteuerten Hydraulikvorrichtung zu vermeiden, wiesen die hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen eine automatische Entlastungsvorrichtung auf, die eingreifen konnte, sobald eine bestimmte Kraft erreicht und/oder überschritten wurde. Im Falle einer hydraulisch betriebenen Längenvariationsvorrichtung vom Hydraulikkolbentyp, wurde dies üblicherweise mittels Druckentlastungsventilen realisiert, wobei der Begrenzungsdruck typischerweise in der Größenordnung des Maximaldrucks der verwendeten Hydraulik lag (welcher typischerweise im Bereich von 300 bar ist). Obgleich ein derartiger Ansatz zugegebenermaßen eine effektive, fehlertolerante, einfach zu implementierende und kostengünstige Bauweise zur Verfügung stellte, weist diese Herangehensweise intrinsische Nachteile auf. Insbesondere ist die Notwendigkeit, den Öffnungsdruck des Entlastungsventils (oder der betreffenden Entlassungsvorrichtung) zu überschreiten, problematisch, weil dies eine signifikante Zufuhr von mechanischer Energie erfordert, ohne dass Nutzarbeit geleistet wird. Eine derartige Energieverschwendung ist ohne Zweifel unerwünscht. Weiterhin kann die mechanische Belastung von unterschiedlichen Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung (möglicherweise einschließlich externer Ventile, der Hydraulikpumpe usw.) zu einem erhöhten Verschleiß solcher Teile, der mechanischen Endanschlagsflächen, mechanischer Scharniere, der ölleitenden Schläuche/Rohre und ähnlichem führen.
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Es wird daher vorgeschlagen, dass die befohlene Stellung (wie sie beispielsweise von einem ungeübten Benutzer angesteuert wird) (automatisch) hin zu der angesteuerten Stellung modifiziert wird, wenn sich die Relativposition von zumindest zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung einer Begrenzungsposition nähert. Somit unterscheidet sich die angelegte Stellung (also die Stellung, die an die hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen angelegt wird) von der ursprünglich befohlenen Stellung. Diese Modifikation kann auf eine Vielzahl von Arten erfolgen. Beispielsweise kann es sich um ein „Absolutlimit“ handeln, bei dem vom Modifikationsverfahren ein „harter Schnitt“ durchgeführt wird. Der harte Schnitt (möglicherweise einschließlich einer Richtungsumkehr) kann derart durchgeführt werden, dass die betreffende Begrenzungsposition unter keinen (realistischen) Umständen überschritten wird. Zusätzlich und/oder alternativ kann auch ein „weicher Schnitt“ genutzt werden. In diesem Fall kann die Bewegungsgeschwindigkeit verringert werden (und diese schlussendlich gestoppt werden, und möglicherweise sogar umgekehrt werden) wenn sich die Relativposition einer Begrenzungsposition annähert, beispielsweise sobald man sich auf einen verbliebenen Anteil von kleiner gleich 10 %, 7 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 % oder 1 % der Gesamtbewegung angenähert hat. Bei Verwendung dieses Vorschlags kann der Verbrauch von mechanischer Energie, ohne dass echte Arbeit ausgeübt wird, erheblich gesenkt werden, und üblicherweise sogar auf (im Wesentlichen) null abgesenkt werden. Dennoch kann die gleiche Funktionalität wie im Stand der Technik erzielt werden. Es kann für den Benutzer sogar komfortabel sein, wenn ein weicher Endanschlag (weicher Schnitt) verwendet wird. Ein solcher kann das Auftreten von unnötigem und lästigem Lärm verringern oder vermeiden. Natürlich können weiterhin mechanische Endanschläge und Entlastungsvorrichtungen (wie Druckentlastungsventile) als zusätzliche Sicherheitsvorrichtungen (eine Art von „letztinstanzlicher“ Sicherheitsvorrichtung) genutzt werden.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die angelegte Einstellung von zumindest einer der zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen gegenüber ihrem befohlenen Wert modifiziert wird, wenn sich zumindest eine der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtung zumindest einer ihrer Endpositionen annähert und/oder wenn sich die angetriebene Hydraulikvorrichtung zumindest einer Endposition der Zielposition annähert. Auf diese Weise kann die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee vorteilhafterweise genutzt werden, um die (übliche) Verwendung von mechanischen Endanschlägen zu vermeiden, wenn die (eine der) hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen ihre Endposition erreichen und/oder wenn die angetriebene Hydraulikvorrichtung sich zumindest einer Endposition der Zielposition annähert (wobei die Positionen durch den mechanischen Aufbau der angesteuerten Hydraulikvorrichtung selbst definiert sein können und/oder die Position durch die angebrachten Werkzeuge, das Fahrzeug und/oder eine andere hiermit befestigte Vorrichtung definiert sein kann). Ähnlich zum oben gesagten kann bei Verwendung dieser Herangehensweise Energie gespart werden und mechanischer Verschleiß verringert werden. Weiterhin kann, ähnlich zur obigen Beschreibung, je nach Erfordernis/Wunsch ein weicher Schnitt und/oder ein harter Schnitt verwendet werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren zu verwenden, wenn es sich bei der angetriebenen Hydraulikvorrichtung zumindest teilweise um eine Z-Kinematik und/oder eine P-Kinematik und/oder eine TP-Kinematik handelt, insbesondere vom Typ einer hydraulisch angetriebenen Ladervorrichtung, vorzugsweise von einem hydraulisch angetriebenen Laderfahrzeug. Um einige Beispiele zu nennen können landwirtschaftliche Traktoren, Schaufellader, Radlader, Teleskoplader mit oder ohne Master/Slave Option, und Ähnliches verwendet werden. Die tatsächliche Wahl der verwendeten Kinematik kann von unterschiedlichen Erwägungen, Randbedingungen und/oder Bauartzielen abhängen. Um hier einige naheliegendere Erwägungen zu nennen, kann es sich um eine Parallelität während des Anhebens/Absenkens des Schwenkarms, den Grenzdruck bei abgesenktem Schwenkarm, die Kippkraft mit angehobenem Schwenkarm und/oder die Linearität eines Schaufelausgabevorgangs handeln. Wenn auf derartige Designziele hin optimiert wird, sind der Betriebsbereich und/oder die Gesamtlänge des Schaufelzylinders/der Schaufelzylinder üblicherweise Randbedingungen, welche berücksichtigt werden sollten.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die Ansteuerung von zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen und/oder die Modifikation der befehligten Stellung (welche zu einer tatsächlich angelegten Stellung führt) von zumindest einer der zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen unter Verwendung einer Steuereinrichtung durchgeführt wird. Insbesondere kann eine elektronische Steuereinrichtung verwendet werden, wie eine Einplatinensteuerung, ein digitale Computervorrichtung und ähnliches. Derartige Vorrichtungen sind insbesondere vorteilhaft im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren zu verwenden. Insbesondere kann das vorliegend vorgeschlagene Verfahren unter Verwendung derartiger Vorrichtungen besonders einfach umgesetzt werden. Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, eine separate Steuereinrichtung zu verwenden. Stattdessen ist es ebenso möglich, dass eine Steuereinrichtung die Aufgabe der zusätzlichen Steuerfunktion (Durchführung der erforderlichen Berechnungen) zur Durchführung des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens übernimmt.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart zu verwenden, dass die Annäherung an eine Endposition unter Verwendung einer (kontinuierlichen) Positionssensorvorrichtung und/oder einer Einzelpositionserkennungsvorrichtung bestimmt wird. Eine Positionssensorvorrichtung kann die Position der betreffenden Teile direkt bestimmen (in Form von relativen oder absoluten Werten). Obgleich es bevorzugt ist, dass eine derartige direkte Messung für den gesamten Bewegungsbereich der betreffenden Teile/der betreffenden Vorrichtungen erfolgen kann, ist es eben ebenso möglich, dass eine direkte Messung lediglich in einem bestimmten Bereich (oder einer Mehrzahl von bestimmten Bereichen) möglich ist. Dies kann sich aufgrund des mechanischen Aufbaus, von Raumerfordernissen, zur Vermeidung einer erhöhten Beschädigungswahrscheinlichkeit, und ähnlichem ergeben. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Einzelpositionserkennungsvorrichtung (oder eine Mehrzahl von Einzelpositionserkennungsvorrichtungen) verwendet werden. Eine Einzelpositionserkennungsvorrichtung kann in Form eines einfachen Druckknopfs realisiert werden. Es ist für den Fachmann einsichtig, dass ein Druckknopf typischerweise in einem gewissen Bereich von Positionen ein „gedrückt“-Signal ausgibt. Der Positionsbereich ist jedoch vergleichsweise klein (insbesondere im Vergleich zum gesamten möglichen Bereich von Positionen; beispielsweise ein Bereich von weniger oder gleich 0,1 %, 0,2 %, 0,5 %, 1 %, 2 %, 5 % des Gesamtbereichs). In ähnlicher Weise kann eine (kontinuierliche) Positionssensorvorrichtung vorhanden sein, wenn der Bereich von Positionen, der von der entsprechenden Vorrichtung gemessen werden kann, größer als die genannten Zahlen des Gesamtbereichs ist. Einzelpositionserkennungsvorrichtungen können insbesondere im Zusammenhang mit Endpositionen, insbesondere im Zusammenhang mit einer Harter-Schnitt-Bauweise verwendet werden. Dementsprechend kann sich eine (kontinuierliche) Positionssensorvorrichtung im Fall von Weicher-Schnitt-Bauweisen (Dämpfungseffekt) als vorteilhaft erweisen. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass auch eine Mehrzahl an Einzelpositionserkennungsvorrichtungen verwendet werden kann, insbesondere in Form einer gestaffelten/zueinander versetzten Anordnung. Somit kann bei einer Position ein harter Schnitt erzeugt werden; sollte dennoch eine weitere Bewegung in der vorherigen Richtung durchgeführt werden, kann von einer Einzelpositionserkennungsvorrichtung ein „nach der Endposition“-Signal erzeugt werden (dieses Prinzip kann auf drei, vier, fünf, sechs oder noch mehr Positionen verallgemeinert werden). Es ist auch möglich, eine einzelne Vorrichtung zu verwenden, die die Erkennung einer Mehrzahl von Einzelpositionen ermöglicht; d. h. die entsprechende Vorrichtung kann unterschiedliche Signale für unterschiedliche Positionen erzeugen, wobei das Ausgangssignal üblicherweise eine schrittweise Signalcharakteristik hat. Somit kann anstelle einer Einzelpositionserkennungsvorrichtung eine Zwei-Positionserkennungsvorrichtung, eine Drei-Positionserkennungsvorrichtung, eine Vier-Positionserkennungsvorrichtung, eine Fünf-Positionserkennungsvorrichtung usw. verwendet werden.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die Modifikation einer befohlenen Stellung derart erfolgt, dass eine weitere Bewegung einer hydraulisch betriebenen Längenvariationsvorrichtung in Richtung einer Endposition verringert wird, vorzugsweise behindert wird, weiter bevorzugt (im Wesentlichen) gestoppt wird, noch weiter bevorzugt umgekehrt wird, sodass eine bestimmte Relativposition zwischen zumindest zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung und/oder einer Endposition von zumindest einer der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen und/oder einer Endposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung aufrechterhalten und/oder nicht überschritten wird. Auf diese Weise können die bereits genannten Eigenschaften und Vorteile auf besonders einfache und/oder effektive Weise realisiert werden.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass eine Sensorvorrichtung, insbesondere eine Positionssensorvorrichtung (vorzugsweise eine kontinuierliche Positionssensorvorrichtung) regelmäßig automatisch kalibriert wird, vorzugsweise unter Verwendung einer Einzelpositionserkennungsvorrichtung. Recht häufig zeigen kontinuierliche Sensoren eine gewisse Drift. Es ist mühsam, diese Drift mittels regelmäßiger Wartungsschritte (beispielsweise bei einem Hochfahren der Maschine) zu korrigieren. Daher wird vorliegend vorgeschlagen, dass eine automatische Kalibrierung unter Verwendung von Einzelpositionserkennungsvorrichtungen erfolgt, wobei derartige Einzelpositionserkennungsvorrichtungen typischerweise nicht (oder zumindest nur in geringem Maße) zu einer der Drift der gemessenen Position neigen. Die Kalibrierung kann in Form eines automatischen Kalibrierungszyklusses erfolgen (der automatisch bei einem Hochfahren, nach einer bestimmten Zeitspanne und dergleichen, und/oder nach Anforderung durch den Benutzer erfolgen kann). Es ist auch möglich, dass die Kalibrierung immer dann automatisch erfolgt, wenn sich bei einem normalen Betrieb der Vorrichtung eine Chance dazu ergibt. Somit kann im Falle eines normalen Betriebs der Vorrichtung eine Einzelpositionserkennungsvorrichtung ein entsprechendes Signal aussenden, und das Signal wird für eine automatische Rekalibrierung der (kontinuierlichen) Sensorvorrichtung genutzt, vorzugsweise im laufenden Betrieb.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine hydraulisch betriebene Längenvariationsvorrichtung eine Hydraulikkolbenvorrichtung ist. In diesem Fall kann das Verfahren seine intrinsischen Eigenschaften und Vorteile besonders gut ausspielen, was natürlich vorteilhaft ist.
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Insbesondere kann das Verfahren derart verwendet werden, dass zumindest zwei der hydraulisch betriebenen Längenvariationsvorrichtungen eine gemeinsame vektorielle Komponente einer Bewegung, die in die gleiche Richtung gerichtet ist, aufweist und/oder wobei zumindest zwei der Längenvariationsvorrichtungen an zumindest einem Ende der betreffenden Längenvariationsvorrichtung mit unterschiedlichen Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung verbunden sind und/oder wobei die zwei Aspekte der Zielposition einen unterschiedlichen Freiheitsgrade der Bewegung betreffen, insbesondere derart, dass ein Aspekt der Zielposition eine Rotationspositionierung betrifft, während ein zweiter Aspekt der Zielposition eine Translationspositionierung betrifft. Erste Experimente deuten an, dass die Verwendung des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens im vorliegenden Kontext besonders vorteilhaft ist.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart zu verwenden, dass eine bestimmte Zielposition und/oder die individuellen Einstellungen der zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen und/oder die Relativpositionen zwischen zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung aus einem Bereich von Positionen, insbesondere aus einem Bereich von kontinuierlichen Positionen, ausgewählt werden kann/können. Erneut deuten erste Versuche daraufhin, dass das Verfahren im vorliegenden Kontext besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann.
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Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt beansprucht, das ein Verfahren gemäß der vorherigen Beschreibung durchführt, wenn es auf einer elektronischen Computervorrichtung installiert ist. Bei Verwendung eines solchen Computerprogrammprodukts kann das vorliegend vorgeschlagene Verfahren besonders einfach und kosteneffektiv durchgeführt werden. Es kann sich insbesondere als möglich erweisen, das Verfahren auf bereits genutzter Hardware durchzuführen, möglicherweise nach gewissen Abänderungen der Hardware (beispielsweise durch Hinzufügung von Positionssensoren und ähnlichem).
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Weiterhin wird eine Steuervorrichtung vorgeschlagen, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchführt. Das vorab Gesagte gilt in entsprechender Weise für eine derartige Steuereinrichtung.
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Weiterhin wird eine Anordnung vorgeschlagen, die eine angetriebene Hydraulikvorrichtung aufweist, die zumindest zwei hydraulisch angetriebene Längenvariationsvorrichtungen aufweist, wobei eine bestimmte Zielposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung durch kombiniertes Einstellen der zumindest zwei hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen erzielt wird, wobei die Einstellung einer ersten der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen einen ersten Aspekt der Zielposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung, und die Einstellung einer zweiten der hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtungen einen zweiten Aspekt der Zielposition der angetriebenen Hydraulikvorrichtung bestimmt, und wobei die Einstellung der ersten und/oder der zweiten hydraulisch angetriebenen Längenvariationsvorrichtung einen Einfluss auf die Relativposition von zumindest zwei Teilen der angetriebenen Hydraulikvorrichtung in Relation zueinander hat, wobei die Anordnung weiterhin eine vorab vorgeschlagene Steuereinrichtung aufweist. Eine derartige Anordnung kann die vorab beschriebenen Eigenschaften und Vorteile zumindest in Analogie aufweisen. Weiterhin kann die vorliegend vorgeschlagene Anordnung auch im vorab beschriebenen Sinne abgewandelt werden, zumindest in Analogie.
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Weiterhin wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das eine Anordnung vom vorab beschriebenen Typ aufweist. Erneut kann das Fahrzeug die gleichen Merkmale, Eigenschaften und Vorteile wie vorab beschrieben aufweisen, zumindest in Analogie. Weiterhin kann das Fahrzeug auch im vorab beschriebenen Sinn abgewandelt werden.
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Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aufgabenstellungen der Erfindung werden mit der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen verdeutlicht, wobei die Zeichnungen zeigen:
- 1: eine TP-Kinematik in einer Zwischenposition in einer schematischen Seitenansicht;
- 2: die TP-Kinematik von 1 in einer Endposition;
- 3: die TP-Kinematik von 1 und 2 in der Position gemäß 2 in einer perspektivischen Ansicht;
- 4: das Hydraulikschema zum Betreiben einer TP-Kinematik gemäß 1 bis 3;
- 5: ein schematisches Steuerschema zur Steuerung einer TP-Kinematik;
- 6: eine Z-Kinematik in vollständiger Auskipp-Position in zwei unterschiedlichen Ansichten;
- 7: die Z-Kinematik von 6 in einer vollständig zurückgekippten Position in zwei unterschiedlichen Ansichten.
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In 1 ist eine sogenannte TP-Kinematik 1 für einen landwirtschaftlichen Traktor, einen Schaufellader, einen Tieflöffelbagger (dessen Vorderteil) oder dergleichen gezeigt. TP-Kinematiken 1 sind als solche im Stand der Technik bekannt. Im Wesentlichen haben diesen einen Hauptschwenkarm 2 und einen Schaufelschwenkarm 3, der mit dem Hauptschwenkarm 2 verbunden ist. Der Schaufelschwenkarm 3 ist mit dem Hauptschwenkarm 2 über zwei Verbindungsarme 4, 5 verbunden. Dank der Bauweise und Anordnung der Verbindungsarme 4, 5 kann sich der Schaufelschwenkarm 3 derart bewegen, dass sich die senkrechte Entfernung zwischen dem Schaufelschwenkarm 3 und dem Hauptschwenkarm 2 innerhalb gewisser Grenzen verändern kann, wenn der Schaufelschwenkarm 3 relativ zum Hauptschwenkarm 2 nach vorne oder nach hinten bewegt wird (was durch einen Zweirichtungspfeil angedeutet ist). Die hauptsächliche Longitudinalausrichtung sowohl des Hauptschwenkarms 2 als auch des Schaufelschwenkarms 3 verbleibt jedoch während der Bewegung im Wesentlichen parallel.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, sind auf einer Seite des Hauptschwenkarms 2 und des Schaufelschwenkarms 3 (in 1 links gesehen) geeignete Ösen 6, 7 vorgesehen, die es ermöglichen, ein Werkzeug wie beispielsweise eine Schaufel, einen Trog, eine abnehmbare Gabel o. ä. zu befestigen.
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Weiterhin ist am entgegengesetzten Ende des Hauptschwenkarms 2 (entgegengesetzt von Öse 6/in 1 auf der rechten Seite) eine weitere Öse 8 angeordnet. Die Ösen ermöglichen es, die TP-Kinematik an einem Fahrzeug wie einem landwirtschaftlichen Traktor, einen Radlader oder einer andere Vorrichtung (möglicherweise ein Fahrzeug oder auch eine stationäre Maschine) zu befestigen.
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Die TP-Kinematik kann durch zwei Hydraulikkolben (9, 10) angetrieben werden, nämlich dem Schwenkarmkolben 9 und dem Schaufelkolben 10. Der Schwenkarmkolben 9 ist an einer Seite am Hauptschwenkarm 2 schwenkbar befestigt und - mittels einer am gegenüberliegenden Ende befindlichen Öse 11 - an einem Fahrzeug (oder an einer anderen Vorrichtung). In ähnlicher Weise ist der Schaufelkolben 10 an einer Seite mit einem der Verbindungsarme 4, 5 verbunden (im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel; natürlich könnte der Schaufelkolben 10 auch mit dem Schaufelschwenkarm 3 verbunden sein), sowie - unter Verwendung einer am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Öse 12 - mit einem Fahrzeug (oder einer anderen Vorrichtung).
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Mittels des Schwenkarmkolbens 9 kann die TP-Kinematik 1 angehoben und abgesenkt werden, sodass die an der TP-Kinematik 1 befestigte Schaufel 15 (in 1 bis 3 nicht dargestellt; in 4 schematisch eingezeichnet) ebenfalls angehoben und abgesenkt werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, dass im Fall, dass der Schaufelkolben 10 nicht angetrieben wird, die TP-Kinematik 1 die Eigenschaft aufweist, dass der Neigungswinkel der Schaufel 15 während einer Anhebe- oder Absenk-Bewegung im Wesentlichen gleich bleibt (für einen außenstehenden Beobachter). Diese Aussage gilt selbstverständlich dann nicht mehr, wenn die Schaufel 15 die Endposition/eine ihrer Endpositionen erreicht hat.
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Sobald der Schaufelkolben 10 angetrieben wird, ergibt sich eine Relativbewegung zwischen dem Schaufelschwenkarm 3 und dem Hauptschwenkarm 2 (durch einen Zweirichtungspfeil in 1 angedeutet) was zu einer kippenden Bewegung der Schaufel 15 führt.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die TP-Kinematik 1 üblicherweise zwei parallel zueinander angeordnete Hauptschwenkarme 2, sowie separate Schwenkarmkolben 9 für die beiden Hauptschwenkarme 2 aufweist. Dies erfolgt üblicherweise zu Zwecken der mechanischen Stabilität, beispielsweise um ein unerwünschtes Biegen in einer Drehrichtung (Rotation in einer Umfangsrichtung der Longitudinalachse der TP-Kinematik 1) zu vermeiden. Typischerweise erweist sich ein einzelner Schaufelschwenkarm 3 sowie ein einzelner Schaufelkolben 10 als ausreichend. Es existieren jedoch auch Bauweisen, bei denen zwei Schaufelschwenkarme 3 zusammen mit individuellen Schaufelkolben 10 verwendet werden.
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Während 1 die Anordnung in einer Zwischenposition zeigt, ist es offensichtlich, dass der Bereich der möglichen Positionen aufgrund des mechanischen Aufbaus der Anordnung eingeschränkt ist.
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2 zeigt die TP-Kinematik 1 von 1 in einer der beiden möglichen relativen Endpositionen (Relativbewegung zwischen Hauptschwenkarm 2 und Schaufelschwenkarm 3). In der vorliegend gezeigten Fig. befindet sich der Schaufelschwenkarm 3 in seiner am weitesten zurückgezogenen Position.
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Um eine Beschädigung der empfindlichen und/oder teuren Teile zu vermeiden (beispielsweise der Hydraulikkolben 9, 10) wird der Bewegungsbereich in diese Richtung von geeignet angeordneten Endanschlagsflächen 13, 14, die in 2 angedeutet sind, begrenzt.
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3 zeigt die TP-Kinematik 1 der 1 und 2 in einer perspektivischen Ansicht um den Aufbau weiter zu verdeutlichen. 3 zeigt die TP-Kinematik 1 in der Position gemäß 2.
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Es ist wohlbekannt, dass die in 2 gezeigte Begrenzungsposition nicht nur dann erreicht wird, wenn der Bediener den Schaufelkolben 10 in Richtung und bis zu den entsprechenden Endanschlagflächen 13, 14 steuert. Vielmehr kann dies aufgrund der Bewegungseigenschaften der TP-Kinematik 1 auch dann auftreten, wenn der Hauptschwenkarm 2 mittels des Schwenkarmkolbens 9 abgesenkt wird (obgleich der Schaufelkolben 10 nicht angetrieben wird). Um ein Beispiel zu nennen, soll angenommen werden, dass der Hauptschwenkarm 2 voll angehoben ist und der Schaufelkolben 3 in die Nähe der Endposition nach hinten bewegt ist, jedoch noch kein Kontakt zwischen den Endanschlagflächen 13 vorhanden ist (Schaufel 15 ist zu einem Großteil nach hinten gekippt). Wenn man von der beschriebenen Position startet und der Hauptschwenkarm 2 abgesenkt wird, wird die dazugehörige Drehbewegung der Schaufel 15/Rückwärtsbewegung des Schaufelschwenkarms 3 (aufgrund der Funktionalität der TP-Kinematik 1) schließlich zu einem direkten Kontakt der Endanschlagsflächen 13 von Schaufelschwenkarm 3 und Hauptschwenkarm 2 führen. Wird der Hauptschwenkarm 2 weiter abgesenkt ist es sogar erforderlich eine ausfahrende Bewegung des Schaufelkolbens 10 durchzuführen, um eine weitere Absenkbewegung des Hauptschwenkarms 2 zu ermöglichen.
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Um eine Beschädigung der Anordnung (insbesondere der Kolben 9, 10) zu vermeiden, werden im Stand der Technik für die Kolben 9, 10 Druckentlastungsventile verwendet. Wenn also der Schwenkarmkolben 9 weiter angesteuert wird, um den Hauptschwenkarm 2 weiter abzusenken, verursacht der mechanische Endanschlag 13 eine Druckerhöhung im Schaufelkolben 10. Bei einer gewissen Druckdifferenz öffnet sich das dazugehörige Entlastungsventil. Diese Herangehensweise funktioniert in der Praxis zugegebenerma-ßen gut. Dennoch besteht ein Nachteil dahingehend, dass die TP-Kinematik mechanisch belastet wird, ohne dass dies aufgrund äußerer Einflüsse erforderlich wäre. Dies kann nach einer gewissen Zeit zu Materialdefekten führen.
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Insbesondere neigen die Scharniere zwischen dem Schaufelschwenkarm 3, dem Hauptschwenkarm 2 und den Verbindungsarmen 4, 5 zu einem gewissen Verschleiß. Weiterhin ist der Schaufelkolben 10 in einer solchen Situation (insbesondere wenn der Schaufelkolben 10 voll ausgefahren ist und gegen den entsprechenden Druck des Entlastungsventils anarbeitet) einer hohen Biegekraft ausgesetzt. Darüber hinaus wird Energie verschwendet, weil der Schwenkarmkolben 9 aktiv gegen den Schaufelkolben 10 anzuarbeiten hat, ohne dass externe mechanische Arbeit verrichtet wird. Dies führt zu einer unnötigen Energieverschwendung.
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Um die beschriebenen Nachteile zu vermeiden wird vorliegend vorgeschlagen, die Betätigungsweise abzuändern.
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In 4 ist ein Schema der Betätigungsanordnung gezeigt. Wie üblich wird die TP-Anordnung 1 von einem menschlichen Bediener mit einem Joystick 16 angesteuert. Die Eingabebefehle des Joysticks 16 werden an eine elektronische Steuerung 17 weitergeleitet, typischerweise mittels eines elektronischen Bussystems 18. Natürlich können auch direkte Befehlsleitungen oder dergleichen verwendet werden.
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Abgesehen von den Eingabebefehlen des Bedieners ist die elektronische Steuerung 17 auch mit einer Anordnung von Sensoren 19, 20 verbunden, insbesondere mit einem Schaufelwinkelsensor 19 und einem Schwenkarmsensor 20. Es ist darauf hinzuweisen, dass abgesehen von einer Positionsmessung in Bezug auf einen Winkel, auch eine Positionsmessung in Bezug auf eine Längenausdehnung erfolgen könnte und/oder eine indirekte Messung unter Verwendung von Neigungsmessern und/oder ähnlichen Vorrichtungen verwendet werden könnte.
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Basierend auf den unterschiedlichen Eingangsdaten ermittelt die elektronische Steuerung 17 geeignete Steuerbefehle für eine Hydraulikpumpe 21, einschließlich der gesteuerten Ventile 22a, 22b, um den Schwenkarmkolben 9 und den Schaufelkolben 10 geeignet anzusteuern.
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Vorliegend ist die elektronische Steuerung 17 derart eingerichtet, dass die elektronische Steuerung 17 basierend auf den Eingabedaten des Schaufelwinkelsensors 19 und des Schwenkarmwinkelsensors 20 ermitteln kann, ob sich die Relativanordnung zwischen Schaufelschwenkarm 3 und Hauptschwenkarm 4 (und somit einer entsprechenden Kombination des Neigungswinkels der Schaufel 15 und der Höhe der Schaufel 15) einer mechanischen Endposition (in 4 nicht gezeigt) annähert.
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Kurz bevor die mechanische Endposition erreicht wird, wird der Eingabebefehl des Joysticks 16 von der elektronischen Steuerung 17 ignoriert oder sogar übersteuert (gegebenenfalls einschließlich einer Rückwärtsbewegung), sodass die Bewegung kurz vor Erreichen des mechanischen Endanschlags gestoppt wird.
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Dies erfordert es nicht nur, dass die elektronische Steuerung 17 einen Schwenkbefehl des Benutzers einfach ignoriert (um ein Beispiel zu geben). Wenn die Schaufel 15 vollständig zurückgeschwenkt ist und der Bediener ein Absenken des Hauptschwenkarms 2 befiehlt, hat die elektronische Steuerung 17 vielmehr ein geeignetes Steuersignal an die gesteuerten Ventile 22a, 22b zu senden, sodass die Schaufel 15 etwas nach vorne geschwenkt wird, um so die Effekte, die von der Absenkung des Hauptschwenkarms 2 herrühren, zu kompensieren. Natürlich kann das gleiche Problem auftreten, wenn die Schaufel 15 in eine vordere Position gekippt ist, und ein Anheben des Hauptschwenkarms 2 befohlen wird.
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Zusätzlich ist die elektronische Steuerung 17 derart ausgebildet, dass die Annäherung an eine in Längsrichtung gesehene Endposition des Schwenkarmkolbens 9 und/oder des Schaufelkolbens 10 erkannt wird. In einem solchen Fall befiehlt die elektronische Steuerung 17 ein weiches Anhalten der betreffenden Kolben 9, 10. Auf diese Weise kann eine Geräuschbildung und ein mechanischer Verschleiß weiter verringert werden.
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5 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Steuerschemas 23 für eine elektronische Steuerung 17:
- Die Befehlserzeugungslogik 24 liest die Steuerbefehle des Joysticks 16 ein, die über den elektronischen Bus 18 weitergeleitet werden.
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Geeignete Steuerbefehle werden für die steuerbaren Ventile 22a, 22b erzeugt, und zwar für das steuerbare Schwenkarmventil 22a für den Schwenkarmkolben 9 und das steuerbare Schaufelventil 22b für den Schaufelzylinder 10.
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Die tatsächlichen Positionen des Schwenkarmzylinders 9 und des Schaufelzylinders 10 werden mittels Winkelinformationen, die vom Schaufelwinkelsensor 19 und vom Schwenkarmwinkelsensor 20 gewonnen werden, ermittelt. Zur Konvertierung der von den Winkelsensoren 19, 20 gewonnen Drehinformation in eine Längeninformation wird eine Konversionseinheit 25 verwendet. Hier wird die Drehinformation 26a, 26b in Longitudinaldaten 27a, 27b konvertiert.
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Die Longitudinalinformation 27a, 27b wird in die Befehlserzeugungslogik 24 zurückgeführt.
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Wie man ebenfalls dem Schema 23 der 5 entnehmen kann werden die Longitudinaldaten 27a, 27b nicht nur direkt in die Befehlserzeugungslogik 24 eingegeben, welche dazu genutzt wird eine Kontraktion/Extension von einem der Zylinder 9, 10 über sein mechanisches Limit hinaus zu verhindern. Vielmehr ist eine Kinematiküberwachungslogik 28 implementiert. Die KinematikÜberwachungslogik 28 überprüft, ob sich die TP-Kinematik 1 einer mechanischen Endposition 13, 14 nähert bzw. diese erreicht, und begrenzt die zulässigen Kippwinkel der Schaufel 15 auf einen gewissen Bereich, der von der Höhe der Schaufel 15 abhängig ist. Das Ergebnis dieser Berechnung stellt eine weitere Eingabe in die Befehlserzeugungslogik 24 dar. Diese hat insbesondere einen Einfluss auf die tatsächlich angelegte Kommandoausgabe in Richtung des Schaufelventils 22b.
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Weiterhin werden die Longitudinaldaten 27a, 27b von einer Geschwindigkeitsbestimmungslogik 29a, 29b bearbeitet. Die entsprechend berechneten Geschwindigkeitsdaten werden in eine Dämpfungslogik 30a, 30b eingegeben, die die zulässige Bewegungsgeschwindigkeit des Schaufelventils 22b begrenzt, um einen Dämpfungseffekt zu erzielen, wenn man sich in Richtung einer der Relativendpositionen bewegt.
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Lediglich der Vollständigkeit halber sollte darauf hingewiesen werden, dass der Block 30a auch als („harte“) Stopplogik verwendet werden kann, wobei in diesem Fall ein Steuerschema ohne Dämpfungseffekt verwendet wird. Dementsprechend könnte man zumindest bei gewissen Ausführungsbeispielen von einer „(harten) Stopplogik 30“ sprechen.
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Es ist zu erwähnen, dass Geschwindigkeitsdaten auch zur Modifikation der Befehlsdaten für das Schwenkarmventil 22a verwendet werden können, um einen Dämpfungseffekt bereitzustellen, wenn der Schwenkarmzylinder 9 in eine seiner Endpositionen läuft.
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In den 6 und 7 ist ein unterschiedlicher Typ von Kinematik gezeigt, nämlich eine sogenannte Z-Kinematik 31. Z-Kinematiken 31 ähneln der vorab beschriebenen TP-Kinematik 1 und werden üblicherweise für ähnliche Zwecke verwendet und sind mit im Wesentlichen ähnlichen Problemen konfrontiert. Die Unterfiguren a) und b) der 6 und 7 zeigen die Z-Kinematik in jeweils unterschiedlichen Ansichten, während die 6 und 7 sich in der Position der Z-Kinematik 31 unterscheiden. Für ähnliche (oder im Wesentlichen identische) Teile der vorliegenden Z-Kinematik 31 und der vorab beschriebenen TP-Kinematik 1 werden aus Gründen der leichteren Lesbarkeit die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Und zwar zeigt 6 die Z-Kinematik 31 in einer vollständig ausschüttenden Position (Schaufelkolben 10 ist in der vollständig zurückgezogenen Position, was aufgrund der Zick-Zack-artigen Schaufelhebelanordnung 32, welche miteinander verbundene erste 33 und zweite 34 Schaufelhebel aufweist, in eine vollständig nach vorwärts gekippte Position der Schaufelverbindung 35 überführt wird). 6a zeigt die Z-Kinematik 31 in einer Schemaansicht von der Seite, während 6b die Z-Kinematik 31 in einer perspektivischen Ansicht zeigt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zwei mechanische Endanschläge 36, 37 verwendet, um die Vorwärtsbewegung (in Richtung der vollständig ausschüttenden Position, die in 6 gezeigt ist) der Schaufelverbindung 35/der mit der Schaufelverbindung 35 verbundenen Schaufel zu begrenzen. In der in 6 gezeigten vollständig auskippenden Position kommen entsprechende, am ersten Schaufelhebel 33 und am Hauptschwenkarm 2, sowie am Schaufelverbinder 35 und am Hauptschwenkarm 2 angebrachte Kontaktoberflächen jeweils miteinander in mechanischen Kontakt.
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7 wiederum zeigt die Z-Kinematik 31 in einer vollständig nach hinten gekippten Position. Erneut zeigt 7a die Z-Kinematik in einer Schemaansicht von der Seite, während 7b die Z-Kinematik 31 in einer perspektivischen Ansicht zeigt.
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Beim vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein einzelner mechanischer Endstopp 38 vorgesehen, um die nach-hinten-kippende Bewegung des Schaufelverbinders 35/der mit dem Schaufelverbinder 35 verbunden Schaufel zu begrenzen. In dieser Position kommen entsprechende, am Schaufelverbinder 35 und am Hauptschwenkarm 2 vorgesehene Kontaktflächen miteinander in mechanischen Kontakt.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der vorab gezeigten TP-Kinematik 1 beschrieben, sind an geeigneten Positionen geeignete Positionssensoren 19, 20 (vorliegend nicht gezeigt) angeordnet, vorliegend an geeigneten Positionen der unterschiedlichen Komponenten der Z-Kinematik 31. Die Daten dieser Positionssensoren 19, 20 (und geeignete zusätzliche Daten; siehe obige Beschreibung) können als Eingabedaten für ein Steuerungsschema zur Begrenzung der Bewegung der unterschiedlichen Komponenten der Z-Kinematik 31 verwendet werden, sodass eine Bewegung der Z-Kinematik (insbesondere des Schwenkhebelkolbens 9 und/oder des Schaufelkolbens 10) gestoppt wird und/oder der entsprechende Kolben 9, 10 geeignet angesteuert wird, sodass die Relativbewegung der Schaufelhebelanordnung 32 und des Hauptschwenkarms 2 derart erfolgt, dass bei einer in den 6 und 7 gezeigten Position kurz vor Erreichen der Endposition, diese beibehalten wird, also kurz bevor die Kontaktoberflächen in einem Endanschlagsbereich 36, 37, 38 miteinander in mechanischen Kontakt kommen.
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Hierfür kann insbesondere ein Steuerschema 23 für eine elektronische Steuerung 17, wie sie in 5 gezeigt ist, verwendet werden. Die Anpassung des Steuerschemas 23 (sofern überhaupt erforderlich) kann in einfacher Weise von einem Fachmann durchgeführt werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die vorab beschriebene detaillierte Kombination aus Logik, Teilen, Vorrichtungen und dergleichen lediglich erfolgte, um ein detailliertes Ausführungsbeispiel des Kerngedankens der Erfindung zu erläutern. Es ist darauf hinzuweisen, dass jegliche sinnvolle Kombination und/oder Teilauswahl von Kombinationen ebenfalls verwendet werden kann.
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Derartige Kombinationen und/oder Teilauswahlen von Kombinationen sind als von der vorliegenden Beschreibung explizit offenbart anzusehen.
