DE102019214391A1 - Method and control device for a construction machine - Google Patents
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Abstract
Verfahren und eine Steuerungseinrichtung ist für eine Baumaschine (1) vorgesehen, die mit einer an einem Hubgerüst (6) montierten Schaufel (5) zum Aufnehmen von Ladegut, Rädern (3) zur Fortbewegung der Baumaschine (1) und einer Antriebseinrichtung (2) zum Antrieb der Räder (3) versehen ist. Das Verfahren umfasst einen Haufeneinfahrterkennungsschritt zur Erkennung einer Einfahrt der Schaufel (5) der Baumaschine (1) in einen Ladeguthaufen zumindest auf der Grundlage eines Beschleunigungsgradienten, der einen Gradienten einer Beschleunigung in Fahrtrichtung der Baumaschine (1) wiedergibt, und eines Drehzahlgradienten, der einen Gradienten einer Drehzahl eines Elements der Antriebeinrichtung (2) wiedergibt. Nach Erkennung der Einfahrt in den Ladeguthaufen wird ein Stillstandsbestimmungsschritt zur Erkennung eines Stillstands der Baumaschine (1) mit fortgesetzter Radbewegung durchgeführt und gegebenenfalls in den Betreib der Antriebseinrichtung (2) eingegriffen.A method and a control device are provided for a construction machine (1) which has a shovel (5) mounted on a lifting frame (6) for picking up cargo, wheels (3) for moving the construction machine (1) and a drive device (2) for Drive the wheels (3) is provided. The method comprises a heap entry detection step for detecting entry of the shovel (5) of the construction machine (1) into a load heap, at least on the basis of an acceleration gradient which represents a gradient of an acceleration in the direction of travel of the construction machine (1), and a speed gradient which is a gradient a speed of an element of the drive device (2) reproduces. After the entry into the load pile has been detected, a standstill determination step is carried out to detect a standstill of the construction machine (1) with continued wheel movement and, if necessary, the operation of the drive device (2) is intervened.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Baumaschine und eine Steuerungseinrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Baumaschine, die mit einer solchen Steuerungseinrichtung versehen ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern einer Baumaschine, bei dem besondere Anforderungen bei der Einfahrt der Baumaschine in einen Ladeguthaufen berücksichtigt werden.The present invention relates to a method for controlling a construction machine and a control device which is set up to carry out the method. The present invention also relates to a construction machine which is provided with such a control device. In particular, the invention relates to a method for controlling a construction machine, in which special requirements are taken into account when the construction machine enters a load pile.
Stand der TechnikState of the art
Baumaschinen werden regelmäßig mit einer dynamischen Betriebsweise verwendet. Insbesondere bei einer Baumaschine, die für einen Ladebetrieb verwendet wird, wie z.B. ein Radlader, wird üblicher Weise kontinuierlich in einen Ladeguthaufen eingefahren, um das Ladegut mit einer an dem Radlader montierten Schaufel aufzunehmen und abzutransportieren. Durch das Einfahren der mit einer Schaufel ausgestatteten Baumaschine in einen Ladeguthaufen ergeben sich im Betrieb der Baumaschine besondere F ah rdynam ikanforderungen.Construction machinery is used regularly with a dynamic mode of operation. In particular in the case of a construction machine that is used for a loading operation, such as a wheel loader, it is customary to drive continuously into a load pile in order to pick up the load with a shovel mounted on the wheel loader and to transport it away. When the construction machine equipped with a shovel is driven into a load pile, special driving dynamics requirements arise during operation of the construction machine.
Insbesondere treten beim Einfahren der Baumaschine in den Ladeguthaufen Situationen auf, in denen aufgrund des Widerstands beim Einfahren in den Ladeguthaufen beim Befüllen der an der Baumaschine vorgesehenen Schaufel übermäßiger Schlupf an einem oder mehreren Rädern der Baumaschine auftritt. Bleibt der Schlupf an dem Rad oder den Rädern der Baumaschine über längere Zeit unerkannt, kann sich die Baumaschine mit den Rädern in den Untergrund eingraben. Dies kann Probleme beim Zurücksetzen der Baumaschine zur Folge haben, wie z.B. ein Verlieren des Ladeguts, das von der Schaufel der Baumaschine aufgenommen wurde.In particular, when the construction machine enters the load pile, situations occur in which, due to the resistance when driving into the load pile when filling the bucket provided on the construction machine, excessive slip occurs on one or more wheels of the construction machine. If the slip on the wheel or wheels of the construction machine remains undetected for a long period of time, the construction machine and its wheels can dig into the ground. This can cause problems when backing up the construction machine, such as losing the load that was picked up by the construction machine's bucket.
Im Stand der Technik nach
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Erfindung adressiert das vorstehend genannte Problem und stellt ein Verfahren zum Steuern einer Baumaschine zur Verfügung. Das Verfahren kann auf eine Baumaschine mit einer an einem Hubgerüst montierten Schaufel zum Aufnehmen von Ladegut, Rädern zur Fortbewegung der Baumaschine und eine Antriebseinrichtung zum Antrieb der Räder angewendet werden. Das Verfahren kann die folgenden Schritte aufweisen: Einen Haufeneinfahrterkennungsschritt zur Erkennung einer Einfahrt der Schaufel der Baumaschine in einen Ladeguthaufen zumindest auf der Grundlage eines Beschleunigungsgradienten, der einen Gradienten einer Beschleunigung in Fahrtrichtung der Baumaschine wiedergibt, und eines Drehzahlgradienten, der einen Gradienten einer Drehzahl eines Elements der Antriebseinrichtung wiedergibt; einen Stillstandsbestimmungsschritt zur Erkennung eines Stillstands der Baumaschine mit fortgesetzter Radbewegung, wobei die Geschwindigkeit der Baumaschine in Bewegungsrichtung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet und sich die Räder der Baumaschine fortgesetzt drehen, nämlich auf Grundlage eines erfassten Beschleunigungswerts, der eine Beschleunigung der Baumaschine in Bewegungsrichtung wiedergibt, und eines Drehzahlwertes, der eine Drehzahl des Elements der Antriebseinrichtung wiedergibt; und einen Zustandsbestimmungsschritt zur Bestimmung eines kritischen Betriebszustands der Baumaschine, wobei der kritische Betriebszustand der Baumaschine bestimmt wird, wenn sich der im Stillstandsbestimmungsschritt bestimmte Stillstand der Baumaschine mit fortgesetzter Radbewegung über eine vorbestimmte Zeitdauer fortsetzt, nachdem im Haufeneinfahrterkennungsschritt die Einfahrt der Schaufel der Baumaschine in den Ladeguthaufen erkannt wurde.The invention addresses the above problem and provides a method for controlling a construction machine. The method can be applied to a construction machine with a shovel mounted on a lifting frame for picking up cargo, wheels for moving the construction machine and a drive device for driving the wheels. The method can have the following steps: a heap entry detection step for detecting an entry of the bucket of the construction machine into a load heap at least on the basis of an acceleration gradient, which represents a gradient of an acceleration in the direction of travel of the construction machine, and a speed gradient, which a gradient of a speed of an element reproduces the drive device; a standstill determination step for detecting a standstill of the construction machine with continued wheel movement, the speed of the construction machine in the direction of movement falling below a predetermined limit value and the wheels of the construction machine continuing to rotate, namely on the basis of a detected acceleration value that reflects an acceleration of the construction machine in the direction of movement, and a Speed value which represents a speed of the element of the drive device; and a state determination step for determining a critical operating state of the construction machine, the critical operating state of the construction machine being determined if the standstill of the construction machine determined in the standstill determination step continues with continued wheel movement for a predetermined period of time after the bucket of the construction machine has entered the load pile in the pile entry recognition step was recognized.
Die Baumaschine kann dabei als Radlader ausgeführt sein, der das Hubgerüst und die daran montierte Schaufel aufweist. Die Schaufel der Baumaschine ist zum Aufnehmen von Ladegut an der vorderen Seite der Baumaschine so montiert, dass die Schaufel verschiedene Positionen in Relation zur Baumaschine einnehmen kann. Die Räder dienen der Fortbewegung der Baumaschine auf dem Untergrund, auf dem die Baumaschine bewegt wird. Die Antriebseinrichtung, die zum Antrieb der Räder vorgesehen ist, kann einen Antriebsmotor und ein Getriebe aufweisen, mit dem die von dem Antriebsmotor erzeugte Antriebskraft auf die Räder übertragen wird.The construction machine can be designed as a wheel loader, which has the lifting frame and the shovel mounted on it. The bucket of the construction machine is mounted on the front side of the construction machine for picking up cargo in such a way that the bucket can assume different positions in relation to the construction machine. The wheels are used to move the construction machine on the ground on which the construction machine is moved. The drive device, which is provided for driving the wheels, can have a drive motor and a transmission with which the drive force generated by the drive motor is transmitted to the wheels.
Für den im Haufeneinfahrterkennungsschritt verwendeten Beschleunigungsgradienten gilt, dass bei einer Verzögerung der Baumaschine der zugrundeliegende Wert einer Beschleunigung der Baumaschine negativ ist. Der Gradient der Beschleunigung gibt dabei die Steigung des zeitlichen Verlaufs an, mit der sich die Beschleunigung verändert. Vorliegend wird berücksichtigt, dass die Baumaschine bei Einfahrt in einen Ladeguthaufen sehr stark verzögert wird. Da in einem solchen Fall die Beschleunigung negative Werte annimmt, nimmt bei sich verstärkender Verzögerung der Gradient der Beschleunigung ebenfalls negative Werte an.For the acceleration gradient used in the heap entry detection step, it applies that when the construction machine decelerates, the underlying value of an acceleration of the construction machine is negative. The gradient of the acceleration indicates the slope of the time course with which the acceleration changes. In the present case, it is taken into account that the construction machine is very heavily decelerated when entering a load pile. Since in such a case the acceleration assumes negative values, the gradient of the acceleration also assumes negative values as the deceleration increases.
Im Stillstandsbestimmungsschritt wird ein Stillstand der Baumaschine mit fortgesetzter Radbewegung erfasst, wobei hierbei der Stillstand keinen vollständigen Stillstand der Baumaschine bedeuten muss. Im vorliegenden Zusammenhang kann der Stillstand der Baumaschine dann gegeben sein, wenn die Geschwindigkeit der Baumaschine in Bewegungsrichtung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, sich also ggf. noch geringfügig bewegt. Ferner bedeutet der Zustand des Stillstands mit fortgesetzter Radbewegung, dass sich die Baumaschine nicht oder nur geringfügig bewegt, während sich eines oder mehrere der Räder noch drehen. In dieser Situation kann von einem Schlupfzustand von einem Rad oder mehreren Rädern ausgegangen werden.In the standstill determination step, a standstill of the construction machine with continued wheel movement is detected, whereby the standstill does not have to mean a complete standstill of the construction machine. In the present context, the construction machine can come to a standstill when the speed of the construction machine in the direction of movement falls below a predetermined limit value, that is, if it is still moving slightly. Furthermore, the state of standstill with continued wheel movement means that the construction machine does not move or moves only slightly while one or more of the wheels are still turning. In this situation, one or more wheels can be assumed to be slipping.
Dieser Zustand kann durch Erfassung der Drehzahl eines Elements der Antriebseinrichtung vorgenommen werden. Dabei kann als Element der Antriebseinrichtung ein Ausgangselement der Antriebseinrichtung dienen. Beispielsweise kann als Element der Antriebseinrichtung in diesem Zusammenhang eine Ausgangswelle dienen, von der direkt oder indirekt eine Antriebskraft auf die Räder der Baumaschine übertragen wird.This state can be made by detecting the speed of an element of the drive device. An output element of the drive device can serve as an element of the drive device. For example, an output shaft can serve as an element of the drive device in this context, from which a drive force is transmitted directly or indirectly to the wheels of the construction machine.
Der im Zustandsbestimmungsschritt bestimmte kritische Betriebszustand der Baumaschine kann den Stillstand der Baumaschine mit fortgesetzter Radbewegung umfassen, der sich über einen vorbestimmten Zeitraum fortsetzt. Der vorbestimmte Zeitraum kann voreingestellt sein oder variabel ausgeführt werden. Der kritische Betriebszustand der Baumaschine kann daher einen Zustand umfassen, in dem eines oder mehrere Räder der Baumaschine weitergehend gedreht werden, ohne dass sich die Baumaschine wesentlich bewegt. Dieser Zustand ist als kritischer Betriebszustand der Baumaschine aufzufassen, da sich in dieser Situation die Baumaschine mit den schlupfenden Rädern in den Untergrund eingraben kann.The critical operating state of the construction machine determined in the state determination step can include the standstill of the construction machine with continued wheel movement, which continues over a predetermined period of time. The predetermined time period can be preset or made variable. The critical operating state of the construction machine can therefore include a state in which one or more wheels of the construction machine are rotated further without the construction machine moving significantly. This condition is to be understood as a critical operating condition of the construction machine, since in this situation the construction machine can dig into the ground with the slipping wheels.
In dem Haufeneinfahrterkennungsschritt kann zusätzlich ein Antriebsdrehmomentgradient der Antriebseinrichtung berücksichtigt werden. Der Antriebsdrehmomentgradient der Antriebseinrichtung bezieht sich dabei auf eine zeitliche Veränderung eines Antriebsdrehmoments der Antriebseinrichtung. Für den Fall, dass sich das Antriebsdrehmoment der Antriebseinrichtung im Verlauf der Zeit verringert, ist der Antriebsdrehmomentgradient negativ. Das Antriebsdrehmoment kann an dem Element der Antriebseinrichtung erfasst werden, an dem auch der Drehzahlwert erfasst wird. Das Antriebsdrehmoment kann jedoch auch an einem anderen Element der Antriebseinrichtung erfasst werden.In the pile entry recognition step, a drive torque gradient of the drive device can also be taken into account. The drive torque gradient of the drive device relates to a change in a drive torque of the drive device over time. In the event that the drive torque of the drive device decreases over time, the drive torque gradient is negative. The drive torque can be detected on the element of the drive device on which the speed value is also detected. However, the drive torque can also be detected on another element of the drive device.
Der Haufeneinfahrterkennungsschritt kann in einer Erkennungsphase durchgeführt werden, die aufgrund von zeitlichen Gradienten der im Haufeneinfahrterkennungsschritt berücksichtigten Werte bestimmt wird. Die im Haufeneinfahrterkennungsschritt berücksichtigten Werte umfassen dabei den Beschleunigungsgradienten, der aus einem erfassten Beschleunigungsmesswert abgeleitet wird, und den Drehzahlgradienten, der aus einem erfassten Drehzahlwert abgeleitet wird. Zusätzlich kann in dem Haufeneinfahrterkennungsschritt in der Erkennungsphase als berücksichtigter Wert der Antriebsdrehmomentgradient der Antriebseinrichtung verwendet werden. Die Erkennungsphase ist ein Zeitraum, in welchem die dynamischen Verläufe der im Haufeneinfahrterkennungsschritt berücksichtigten Werte bewertet werden. Dabei können die im Haufeneinfahrterkennungsschritt berücksichtigten erfassten Werte und deren zeitliche Verläufe mit einem vorgegebenen Kennfeld verglichen werden, das zeitliche Verläufe der entsprechenden Werte enthält, die für eine Haufeneinfahrt der Baumaschine charakteristisch sind. Das Kennfeld kann im Voraus auf der Grundlage von empirischen Untersuchungen vorbereitet werden. In dem Kennfeld können für die zeitlichen Verläufe der Werte vorbestimmte Bandbreiten vorgesehen werden, innerhalb denen bei einer Haufeneinfahrt die erfassten Werte erwartet werden. Die Erkennungsphase ist beendet, wenn in dem Haufeneinfahrterkennungsschritt bestimmt wird, dass eine Haufeneinfahrt vorliegt.The heap entry recognition step can be carried out in a recognition phase which is determined on the basis of temporal gradients of the values taken into account in the heap entry recognition step. The values taken into account in the heap entry recognition step include the acceleration gradient, which is derived from a recorded acceleration measurement value, and the speed gradient, which is derived from a recorded speed value. In addition, the drive torque gradient of the drive device can be used as the value taken into account in the pile entry recognition step in the recognition phase. The recognition phase is a period of time in which the dynamic courses of the values taken into account in the heap entry recognition step are evaluated. The recorded values taken into account in the heap entry detection step and their temporal progressions can be compared with a predetermined characteristic diagram which contains temporal progressions of the corresponding values which are characteristic of a pile entrance of the construction machine. The map can be prepared in advance on the basis of empirical studies. In the characteristics map, predetermined bandwidths can be provided for the temporal progressions of the values, within which the recorded values are expected when entering a pile. The recognition phase is ended when it is determined in the heap entrance recognition step that a heap entrance is present.
In dem Haufeneinfahrterkennungsschritt kann erkannt werden, dass eine Einfahrt der Schaufel der Baumaschine in den Ladeguthaufen erfolgt ist, wenn aufgrund der Verzögerung der Baumaschine der Beschleunigungsgradient geringer als ein vorbestimmter Beschleunigungsgradientgrenzwert ist und der Drehzahlgradient geringer als ein vorbestimmter Drehzahlgradientgrenzwert ist. Je stärker die Verzögerung der Baumaschine ansteigt, umso niedriger ist der Beschleunigungsgradient, da dieser bei ansteigender Verzögerung negative Werte annimmt. Ähnliches gilt für den Drehzahlgradient, der umso geringer ist, je stärker die Drehzahl eines Elements der Antriebseinrichtung verzögert wird, da der Drehzahlgradient bei Verzögerung einen negativen Wert annimmt.In the heap entry detection step, it can be recognized that the bucket of the construction machine has entered the load heap if, due to the deceleration of the construction machine, the acceleration gradient is less than a predetermined acceleration gradient limit value and the speed gradient is less than a predetermined speed gradient limit value. The more the deceleration of the construction machine increases, the lower the acceleration gradient, since it assumes negative values with increasing deceleration. The same applies to the speed gradient, which is lower the more the speed of an element of the drive device is decelerated, since the speed gradient assumes a negative value when decelerated.
In dem Haufeneinfahrterkennungsschritt kann zusätzlich ein Schaufelstellungswert, der eine Ausrichtung der Schaufel in Relation zur Baumaschine angibt, erfasst werden. Dabei kann vorgesehen werden, dass der Haufeneinfahrterkennungsschritt nur dann ausgeführt wird, wenn erfasst wird, dass der Schaufelstellungswert für eine Einfahrt in einen Ladeguthaufen geeignet ist. Die Schaufelstellung der Schaufel ist für eine Einfahrt in den Ladeguthaufen nur dann geeignet, wenn die Schaufel bei Vorwärtsbewegung der Baumaschine in den Ladeguthaufen einstechen kann. Somit kann anhand des Schaufelstellungswerts berücksichtigt werden, dass die Ausrichtung der Schaufel in Relation zur Baumaschine derart ist, dass das Einstechen der Schaufel in den Ladeguthaufen ermöglicht wird. Dabei kann ein Hubgerüstpositionswert berücksichtigt werden, der eine Position des Hubgerüsts in Relation zur Baumaschine berücksichtigt. Da die Schaufel an dem Hubgerüst der Baumaschine montiert ist, kann somit zusätzlich oder alternativ ein Hubgerüstpositionswert erfasst werden, mit dem auf die Ausrichtung der Schaufel in Relation zur Baumaschine zurückgeschlossen werden kann.In the heap entry detection step, a bucket position value, which is a Indicates orientation of the bucket in relation to the construction machine. It can be provided that the heap entry detection step is only carried out when it is detected that the shovel position value is suitable for entering a load heap. The shovel position of the shovel is only suitable for entering the load pile if the shovel can pierce the load pile when the construction machine moves forward. Thus, on the basis of the shovel position value, it can be taken into account that the orientation of the shovel in relation to the construction machine is such that the shovel can be pierced into the load pile. A mast position value can be taken into account, which takes into account a position of the mast in relation to the construction machine. Since the bucket is mounted on the lifting frame of the construction machine, a lifting frame position value can thus additionally or alternatively be recorded, with which conclusions can be drawn about the orientation of the bucket in relation to the construction machine.
Im Stillstandsbestimmungsschritt kann bestimmt werden, ob eine Relation zwischen erfasstem Beschleunigungswert, der eine Beschleunigung der Baumaschine in Bewegungsrichtung wiedergibt, und Drehzahlwert, der eine Drehzahl eines Elements der Antriebseinrichtung wiedergibt, plausibel ist. Dabei kann bestimmt werden, dass ein Stillstand mit fortgesetzter Radbewegung vorliegt, wenn bestimmt wird, dass die Relation nicht plausibel ist. Von einer plausiblen Relation ist dann auszugehen, wenn sich aus der Bewegung der Baumaschine auf die Radbewegung zurückschließen lässt und die Radbewegung somit im Einklang mit der tatsächlichen Bewegung der Baumaschine ist. Wenn somit die Drehzahl des Elements der Antriebseinrichtung, an der die Drehzahl der Antriebseinrichtung erfasst wird, einen gewissen Wert aufweist, der zu einer berechenbaren Bewegung der Baumaschine in Bewegungsrichtung führen müsste, diese Bewegung jedoch nicht vorliegt, kann davon ausgegangen werden, dass die Relation nicht plausibel ist.In the standstill determination step it can be determined whether a relation between the detected acceleration value, which represents an acceleration of the construction machine in the direction of movement, and the speed value, which represents a speed of an element of the drive device, is plausible. It can be determined that there is a standstill with continued wheel movement if it is determined that the relation is not plausible. A plausible relationship can be assumed if the movement of the construction machine can be used to infer the movement of the wheel and the movement of the wheel is thus in harmony with the actual movement of the construction machine. If the speed of the element of the drive device, at which the speed of the drive device is detected, has a certain value that would have to lead to a calculable movement of the construction machine in the direction of movement, but this movement is not present, it can be assumed that the relation is not is plausible.
Im Stillstandsbestimmungsschritt kann bestimmt werden, dass ein Stillstand mit fortgesetzter Radbewegung vorliegt, wenn der Betrag des erfassten Beschleunigungswerts kleiner als ein vorbestimmter Beschleunigungsgrenzwert ist, während der erfasste Drehzahlwert größer als ein Drehzahlgrenzwert ist. In diesem Zusammenhang kann der Beschleunigungswert als Betrag berücksichtigt werden, sodass auch bei einer fluktuierenden Bewegung der Baumaschine in entgegengesetzten Richtungen mit fortgesetzter Radbewegung eine Bewertung vorgenommen werden kann. Somit ist der Betrag des erfassten Beschleunigungswerts regelmäßig positiv und kann somit mit einem positiven vorbestimmten Beschleunigungsgrenzwert verglichen werden.In the standstill determination step it can be determined that there is a standstill with continued wheel movement if the magnitude of the detected acceleration value is less than a predetermined acceleration limit value, while the detected speed value is greater than a speed limit value. In this context, the acceleration value can be taken into account as an amount, so that an assessment can also be made in the event of a fluctuating movement of the construction machine in opposite directions with continued wheel movement. The magnitude of the detected acceleration value is therefore regularly positive and can thus be compared with a positive, predetermined acceleration limit value.
Nach Bestimmung des kritischen Zustands der Baumaschine in dem Zustandsbestimmungsschritt kann ein Betriebssteuerschritt ausgeführt werden, in dem die Antriebseinrichtung der Baumaschine so gesteuert wird, dass der kritische Zustand aufgehoben wird. Der kritische Zustand kann dann vorliegen, wenn sich über einen vorbestimmten Zeitraum die Baumaschine nicht oder nur geringfügig bewegt und sich gleichzeitig die Räder drehen. In diesem kritischen Zustand können die schlupfenden Räder zu einem Eingraben in den Untergrund führen, auf dem die Baumaschine fährt. Um diesem kritischen Zustand entgegenzuwirken, kann somit die Antriebseinrichtung der Baumaschine entsprechend gesteuert werden, um den kritischen Zustand und insbesondere ein weiteres Eingraben der schlupfenden Räder aufzuheben.After the critical state of the construction machine has been determined in the state determination step, an operation control step can be carried out in which the drive device of the construction machine is controlled in such a way that the critical state is canceled. The critical state can exist when the construction machine does not move or moves only slightly over a predetermined period of time and the wheels turn at the same time. In this critical condition, the slipping wheels can dig into the ground on which the construction machine is traveling. In order to counteract this critical state, the drive device of the construction machine can thus be controlled accordingly in order to cancel the critical state and in particular any further digging of the slipping wheels.
Bei Bestimmung des kritischen Zustands der Baumaschine in dem Zustandsbestimmungsschritt kann ein Betriebssteuerschritt ausgeführt werden, in dem ein Ausgangsdrehmoment der Antriebseinrichtung der Baumaschine herabgesetzt wird. Hierdurch kann die Rotation des schlupfenden Rads oder der schlupfenden Räder in dem kritischen Zustand verringert oder unterbunden werden. Die Herabsetzung des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinrichtung kann dabei graduell mit einer vorbestimmten Verringerungsrate vorgenommen werden, bis der kritische Zustand aufgehoben ist. Die Herabsetzung des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinrichtung kann alternativ in Stufen mit vorbestimmten abgestuften Werten vorgenommen werden.When the critical state of the construction machine is determined in the state determination step, an operation control step can be carried out in which an output torque of the drive device of the construction machine is reduced. As a result, the rotation of the slipping wheel or wheels in the critical state can be reduced or prevented. The output torque of the drive device can be reduced gradually at a predetermined rate of reduction until the critical state has been eliminated. The output torque of the drive device can alternatively be reduced in steps with predetermined graduated values.
Das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinrichtung der Baumaschine kann für einen vorbestimmten Zeitraum auf dem herabgesetzten Wert gehalten werden. Hierdurch kann ein Zustand erzielt werden, in welchem das schlupfende Rad oder die schlupfenden Räder wieder mit dem Untergrund in Eingriff gebracht werden können. Der genannte vorbestimmte Zeitraum kann dabei voreingestellt oder variabel sein. Das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinrichtung der Baumaschine kann, nachdem es für einen vorbestimmten Zeitraum auf dem herabgesetzten Wert gehalten wurde, erhöht werden. Die Erhöhung des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinrichtung der Baumaschine kann graduell mit einer vorbestimmten Anstiegsrate erfolgen, bis eine erneute Bewegung der Baumaschine eintritt.The output torque of the driving device of the construction machine can be kept at the decreased value for a predetermined period of time. In this way, a state can be achieved in which the slipping wheel or wheels can be brought back into engagement with the ground. Said predetermined period of time can be preset or variable. The output torque of the driving device of the construction machine may be increased after being held at the decreased value for a predetermined period of time. The output torque of the drive device of the construction machine can be increased gradually at a predetermined rate of increase until the construction machine starts to move again.
Eine Steuerungseinrichtung für eine Baumaschine kann eine Eingangsschnittstelle zumindest zur Aufnahme von Signalen eines Beschleunigungssensors zur Erfassung einer Beschleunigung der Baumaschine und eines Antriebsdrehzahlsensors zur Erfassung einer Drehzahl eines Elements einer Antriebseinrichtung der Baumaschine aufweisen. Ferner kann die Steuerungseinrichtung mit einer Ausgangsschnittstelle zur Abgabe von Signalen für einen Eingriff in den Betrieb der Antriebseinrichtung der Baumaschine versehen sein. Dabei kann die Steuerungseinrichtung eingerichtet sein, um das Verfahren mit einem oder mehreren der vorstehend diskutierten Merkmale auszuführen. Die Steuerungseinrichtung kann dabei ein eigenständiges Element sein, das die Funktion des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausführt. Die Steuerungseinrichtung kann auch in eine übergeordnete Steuerungsvorrichtung der Baumaschine integriert sein, die weitere Funktionen der Baumaschine steuert.A control device for a construction machine can have an input interface at least for receiving signals from an acceleration sensor for detecting an acceleration of the construction machine and a drive speed sensor for detecting a speed of an element of a drive device of the construction machine. Furthermore, the control device can be provided with an output interface for outputting signals for an intervention in the operation of the drive device of the construction machine. In this case, the control device can be set up to carry out the method with one or more of the features discussed above. The control device can be an independent element that performs the function of the method described above. The control device can also be integrated into a higher-level control device integrated into the construction machine, which controls other functions of the construction machine.
Eine Baumaschine kann mit einem Hubgerüst, einer an dem Hubgerüst montierten Schaufel zum Aufnehmen von Ladegut, Rädern zur Fortbewegung der Baumaschine und einer Antriebseinrichtung zum Antrieb der Räder ausgestattet sein. Ferner kann die Baumaschine mit einer Steuerungseinrichtung mit den vorstehend diskutierten Merkmalen ausgestattet sein. Insofern kann die Baumaschine mit der Steuerungseinrichtung in die Lage versetzt werden, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.A construction machine can be equipped with a lifting frame, a shovel mounted on the lifting frame for picking up cargo, wheels for moving the construction machine and a drive device for driving the wheels. Furthermore, the construction machine can be equipped with a control device having the features discussed above. In this respect, the construction machine can be put in a position with the control device to carry out the method described above.
Zur Erkennung eines Stillstands, in welchem sich die Baumaschine nicht oder nur geringfügig bewegt, kann ein Radarsensor verwendet werden, der die Geschwindigkeit der Baumaschine über Grund ermitteln kann. Ferner kann bei der Baumaschine eine Antriebseinrichtung verwendet werden, deren Antriebskraft durch eine Brennkraftmaschine erzeugt und über ein Getriebe auf die Räder übertragen wird. Die Antriebseinrichtung kann zusätzlich oder alternativ eine elektrische Maschine zur Erzeugung der Antriebskraft aufweisen. Die von der elektrischen Maschine erzeugte Antriebskraft kann dabei direkt oder indirekt auf die Räder der Baumaschine übertragen werden. Die Baumaschine kann als Radlader ausgestaltet ein, bei dem an der in Fahrtrichtung vorderen Seite eine Schaufel über ein Hubgerüst angebracht ist. Die Baumaschine kann jedoch auch andere Bauformen annehmen, wie beispielsweise die Form eines Staplers oder eines Telehandlers mit einer Schaufel, die an einem Hubgerüst montiert ist. Andere Bauformen der Baumaschine sind ebenfalls denkbar, solange diese für das Einfahren in einen Ladeguthaufen und das entsprechende Aufnehmen des Ladeguts vorgesehen sind.To detect a standstill in which the construction machine does not move or only moves slightly, a radar sensor can be used that can determine the speed of the construction machine over the ground. Furthermore, a drive device can be used in the construction machine, the drive force of which is generated by an internal combustion engine and transmitted to the wheels via a transmission. The drive device can additionally or alternatively have an electrical machine for generating the drive force. The drive force generated by the electric machine can be transmitted directly or indirectly to the wheels of the construction machine. The construction machine can be designed as a wheel loader, in which a shovel is attached via a lifting frame to the front side in the direction of travel. However, the construction machine can also take on other designs, such as, for example, the shape of a forklift or a telehandler with a shovel that is mounted on a lifting frame. Other types of construction of the construction machine are also conceivable, as long as they are provided for driving into a load pile and picking up the load accordingly.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine als Radlader ausgeführte Baumaschine in einer Ausführungsform, auf die das Verfahren anwendbar ist.1 shows a schematic representation of a construction machine designed as a wheel loader in an embodiment to which the method can be applied. -
2 zeigt in einer schematischen Ansicht die zeitlichen Verläufe verschiedener Größen, die für ein Einfahren eines Radladers in einen Ladeguthaufen charakteristisch sind.2 shows, in a schematic view, the time courses of various variables that are characteristic of a wheel loader driving into a load pile. -
3 zeigt schematisch Funktionselemente des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.3rd shows schematically functional elements of the method according to an embodiment. -
4 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des Verfahrens einer Ausführungsform.4th schematically shows a flow chart of the method of an embodiment.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird auf den Aufbau der Baumaschine eingegangen, auf die die Erfindung anwendbar ist.Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the structure of the construction machine to which the invention is applicable will be discussed.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Baumaschine als Radlader
Der in
Der in
Der in
Von dem Beschleunigungssensor
Der Hubgerüstpositionssensor
In der Speichereinrichtung der Steuerungseinrichtung
Eine Ausführungsform des Verfahrens wird im Folgenden erläutert. Zunächst wird der Zusammenhang verschiedener Messgrößen, die an dem Radlader
In
Im Folgenden wird der Zusammenhang der verschiedenen Größen bei der Haufeneinfahrt und deren Auswirkung auf den Betrieb des Radlasers
In dieser Situation, nämlich bei durchdrehenden Rädern
Zur möglichst frühzeitigen Erkennung der Haufeneinfahrt
Wie in
Sobald in Schritt
In diesem Zusammenhang wird der Betrag des erfassten Beschleunigungswerts
Nachdem somit in Schritt
Das Verfahren der vorliegenden Ausführungsform kann das Vorliegen einer Haufeneinfahrt des Radladers
Im Übrigen wird in der vorliegenden Ausführungsform nach der Beseitigung des kritischen Zustands aufgrund der Durchführung des Schritts
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens werden die in
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Betrag des Beschleunigungsmesswerts
In einer abgewandelten Ausführungsform kann in Schritt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RadladerWheel loader
- 22
- AntriebseinrichtungDrive device
- 33
- Antriebsraddrive wheel
- 44th
- SteuerungseinrichtungControl device
- 55
- Schaufelshovel
- 66th
- HubgerüstMast
- 77th
- BeschleunigungssensorAccelerometer
- 88th
- HubgerüstpositionssensorMast position sensor
- 99
- SchaufelausrichtungssensorBucket orientation sensor
- 1010
- Antriebsdrehzahlsensor Input speed sensor
- S1S1
- HaufeneinfahrterkennungsschrittHeap entry detection step
- S2S2
- StillstandsbestimmungsschrittStandstill determination step
- S3S3
- ZustandsbestimmungsschrittState determination step
- S4S4
- Betriebssteuerschritt Operation control step
- aa
- BeschleunigungsmesswertAcceleration reading
- a(max)a (max)
- BeschleunigungsgrenzwertAcceleration limit
- rpmrpm
- DrehzahlwertSpeed value
- rpm(max)rpm (max)
- DrehzahlgrenzwertSpeed limit
- HPHP
- HubgerüstpositionswertMast position value
- SPSP
- SchaufelstellungswertBlade position value
- dathere
- BeschleunigungsgradientAcceleration gradient
- da(max)there (max)
- BeschleunigungsgradientgrenzwertAcceleration gradient limit
- drpmdrpm
- DrehzahlgradientSpeed gradient
- drpm(max)drpm (max)
- DrehzahlgradientgrenzwertSpeed gradient limit
- TT
- AntriebsdrehmomentwertDrive torque value
- dTdT
- Antriebsdrehmomentgradient Drive torque gradient
- II.
- Einfahrt in HaufenDriveway in heaps
- IIII
- Entlastung AntriebDischarge drive
- IIIIII
- Rad dreht durchWheel is spinning
- IVIV
- Erkennung HaufeneinfahrtDetection of pile entrance
- VV.
- Auswertung Belastung AntriebsvorrichtungEvaluation of the load on the drive device
- VIVI
- Radbewegung trotz Stillstand der BaumaschineWheel movement despite standstill of the construction machine
- VIIVII
- Gegenmaßnahmen einleitenInitiate countermeasures
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 9555706 B1 [0004]US 9555706 B1 [0004]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019214391.1A DE102019214391A1 (en) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | Method and control device for a construction machine |
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ID=74845828
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102022202876A1 (en) | 2022-03-24 | 2023-09-28 | Zf Friedrichshafen Ag | Indirect detection of a movement of a working device |
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-
2019
- 2019-09-20 DE DE102019214391.1A patent/DE102019214391A1/en active Pending
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