DE102022105449A1

DE102022105449A1 - Construction machine or agricultural machine

Info

Publication number: DE102022105449A1
Application number: DE102022105449.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wizgall; Severin Kessler; Florian Deisl
Original assignee: Kramer Werke GmbH
Current assignee: Kramer Werke GmbH
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-09-14
Also published as: EP4242160A1

Abstract

Es wird eine Baumaschine oder Landmaschine, insbesondere Teleskoplader (1) oder Radlader oder Kranfahrzeug, mit einer einen vertikal schwenkbaren und in der Länge verstellbaren Lastarm (6) aufweisenden Ladeanlage (5) zur Aufnahme einer Last in einer Lastaufnahme (9), wobei eine Kontrolleinheit (17) zur Kontrolle des Lastarms für eine lineare Bewegung der Lastaufnahme (9) ausgebildet ist, vorgeschlagen, die eine verbesserte Bewegungskontrolle ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kontrolleinheit (17) zur Kontrolle der Bewegungen des Lastarms (6) für eine zweite lineare Bewegung der Lastaufnahme (9) ausgebildet ist.It is a construction machine or agricultural machine, in particular a telescopic handler (1) or wheel loader or crane vehicle, with a loading system (5) having a vertically pivotable and length-adjustable load arm (6) for receiving a load in a load holder (9), a control unit (17) is designed to control the load arm for a linear movement of the load holder (9), which enables improved movement control. This is achieved according to the invention in that the control unit (17) is designed to control the movements of the load arm (6) for a second linear movement of the load holder (9).

Description

Die Erfindung betrifft Baumaschine oder Landmaschine, insbesondere Teleskoplader oder Radlader oder Kranfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to construction machines or agricultural machines, in particular telehandlers or wheel loaders or crane vehicles according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Maschinen weisen eine Ladeanlage mit einem vertikal schwenkbaren Lastarm zur Aufnahme einer Last in einer Lastaufnahme auf, wobei der Lastarm in seiner Länge verstellbar ist.Such machines have a loading system with a vertically pivotable load arm for picking up a load in a load holder, the length of the load arm being adjustable.

Die Kontrolle einer solchen Ladeanlage erfolgt über Bedienelemente, wobei in der Regel ein Bedienelement für die Einstellung des Hubwinkels des Lastarms und ein Bedienelement für die Einstellung der Länge des Lastarms, d.h. bei einem Teleskoparm des Ausschubs, vorhanden ist. Der Bediener bewegt den Lastarm anhand der Veränderung dieser beiden Steuerparameter, die in der mathematischen Betrachtung ein polares Koordinatensystem bilden.Such a loading system is controlled via controls, whereby there is usually a control element for adjusting the lifting angle of the load arm and a control element for adjusting the length of the load arm, i.e. in the case of a telescopic extension arm. The operator moves the load arm based on the change in these two control parameters, which mathematically form a polar coordinate system.

Zur Vermeidung von kritischen Lastzuständen, die zu einem Umkippen führen können, sind bereits Maschinen bekanntgeworden, die maschinelle Eingriffe in den Steuerungsablauf der Bedienperson beinhalten. Solche Maschinen sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 2 736 833 B1 oder EP 2 520 536 B1 bekannt.In order to avoid critical load conditions that can lead to tipping over, machines have already become known that include mechanical interventions in the operator's control process. Such machines are, for example, from the publications EP 2 736 833 B1 or EP 2 520 536 B1 known.

Weiterhin ist bei Teleskopladern bereits Ansteuerungen bekannt geworden, bei der maschinell eine Überlagerung der Hubwinkelverstellung und des Längenausschubs derart erfolgt, dass die Bedienperson in einem bestimmten Betriebsmodus eine vertikale, lineare Bewegung der Lastaufnahme am Ende des Lastarms ansteuern kann. Solche Systeme sind beispielsweise unter dem Begriff „Vertical Lift System (VLS)“ oder „Smart Handling System“ im Handel erhältlich.Furthermore, controls have already become known in telehandlers in which the lifting angle adjustment and the length extension are mechanically superimposed in such a way that the operator can control a vertical, linear movement of the load pickup at the end of the load arm in a specific operating mode. Such systems are commercially available, for example, under the terms “Vertical Lift System (VLS)” or “Smart Handling System”.

Diese bekannten Systeme unterstützen den Bediener bei Staplerarbeiten oder generell bei Arbeiten, die eine vertikale Lastbewegung erfordern. Allerdings ist für die Horizontalbewegung, z.B. beim Aufnehmen einer Palette nach wie vor eine Fahrbewegung über das Fahrwerk der Maschine erforderlich. Für alle anderen Arbeiten ist die Bedienperson ohnehin auf die übliche Bedienweise, d.h. die getrennte Kontrolle des Hubwinkels und der Ausschublänge des Lastarms angewiesen. Die Bedienperson arbeitet in diesem Fall durch Verstellung der Lastarmlänge und des Hubwinkels wie bisher in einem polaren Koordinatensystem. Viele Bewegungen der Ladeanlage sind dadurch nur schwer kontrollierbar.These well-known systems support the operator when doing forklift work or generally when doing work that requires vertical load movement. However, for horizontal movement, e.g. when picking up a pallet, a travel movement via the machine's chassis is still required. For all other work, the operator is dependent on the usual operating method, i.e. separate control of the lifting angle and the extension length of the load arm. In this case, the operator works in a polar coordinate system as before by adjusting the load arm length and the lifting angle. This makes many movements of the loading system difficult to control.

Aufgabe der ErfindungTask of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, die eine verbesserte Bewegungskontrolle ermöglicht.The object of the invention is to propose a machine according to the preamble of claim 1, which enables improved movement control.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.This task is based on a machine according to the preamble of claim 1 solved by its characterizing features.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.The measures mentioned in the subclaims make advantageous embodiments and developments of the invention possible.

Merkmale und Vorteile der ErfindungFeatures and advantages of the invention

Dementsprechend zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Kontrolleinheit zur Kontrolle der Bewegungen des Lastarms für eine zweite lineare Bewegung der Lastaufnahme ausgebildet ist. Durch die Möglichkeit, die Lastaufnahme in zwei geraden Richtungen in die Endposition zu bringen, wird die Steuerung der Ladeanlage für die Bedienperson vereinfacht, d.h. eine Bedienperson kann sich auf lineare Bewegungen fokussieren.Accordingly, the invention is characterized in that the control unit is designed to control the movements of the load arm for a second linear movement of the load pickup. The ability to bring the load pickup into the final position in two straight directions simplifies control of the loading system for the operator, i.e. an operator can focus on linear movements.

Vorteilhaft ist dabei, wenn die zweite Bewegung der Lastaufnahme rechtwinklig zur ersten Bewegung der Lastaufnahme ausgerichtet ist.It is advantageous if the second movement of the load holder is aligned at right angles to the first movement of the load holder.

Hierdurch ist die Bedienperson in der Lage, kartesischen Koordinatenrichtungen folgen, um die Lastaufnahme an einen gewünschten Ort zu steuern. Diese Koordinatenrichtungen können dabei auch von der Fahrtrichtung des Fahrwerks abweichen, also hierzu geneigt ausgerichtet sein. Die erste lineare Bewegung der Lastaufnahme kann z.B. eine Vertikalbewegung und die zweite lineare Bewegung der Lastaufnahme eine Horizontalbewegung bezogen auf die Maschine oder, insbesondere bei geneigt stehender Maschine, deren Umgebung sein. Dadurch wird die Bedienung für eine Bedienperson weiter vereinfacht.This enables the operator to follow Cartesian coordinate directions to control the load pickup to a desired location. These coordinate directions can also deviate from the direction of travel of the chassis, i.e. be aligned inclined to this. The first linear movement of the load pick-up can, for example, be a vertical movement and the second linear movement of the load pick-up a horizontal movement in relation to the machine or, in particular when the machine is at an angle, its surroundings. This further simplifies operation for an operator.

Diese Art der Steuerung verbessert beispielsweise Staplerarbeiten sogar im Vergleich mit bekannten Spezialmaschinen, wie Gabelstaplern, da nunmehr ein Hubwerkzeug wie eine Palettengabel sogar ohne Fahrzeugbewegung in einer Horizontalbewegung unter die Last, z.B.in Form einer beladenen Palette, gebracht und sodann rechtwinklig hierzu in einer Vertikalbewegung angehoben oder abgesenkt werden kann. Die Richtung der Horizontalbewegung kann dabei, wie bereits o.a. auch von der Fahrtrichtung des Fahrwerks abweichen, beispielsweise wenn dieses geneigt steht. Eine solche Situation ist u.a. beim Auffahren auf eine Rampe denkbar, wobei am Ende der Rampe auch bei stehender Maschine in verbleibender Schrägstellung ein vertikaler Stapel oder ein vertikal stehendes Regal in vertikaler und horizontaler Richtung bezogen auf die Umgebung der Maschine, d.h. bezogen auf den Stapel oder das Regal, durch die Ladeanlage angefahren werden kann.This type of control, for example, improves forklift work even in comparison with known special machines, such as forklifts, since a lifting tool such as a pallet fork can now be brought under the load in a horizontal movement, for example in the form of a loaded pallet, even without vehicle movement, and then raised at right angles to it in a vertical movement or can be lowered. The direction of the horizontal movement can, as already mentioned above, also deviate from the direction of travel of the chassis, for example if it is tilted. Such a situation is conceivable, among other things, when driving onto a ramp, whereby at the end of the ramp there is still an inclined position even when the machine is stationary vertical stack or a vertically standing shelf in the vertical and horizontal direction in relation to the surroundings of the machine, ie in relation to the stack or the shelf, which can be approached by the loading system.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Möglichkeit der maschinellen Kontrolle linearer Bewegungen der Lastaufnahme in einem wählbaren Betriebsmodus vorgesehen, d.h. die Kontrolleinheit zur Kontrolle des Lastarms in einer lineare Bewegung der Lastaufnahme weist wenigstens zwei einstellbare Betriebsmodi auf, wobei ein Betriebsmodus die erfindungsgemäße Kontrolle linearer Bewegungen und der andere Betriebsmodus eine herkömmliche Kontrolle der Ladeanlage ermöglicht.In an advantageous embodiment of the invention, the possibility of mechanical control of linear movements of the load pickup is provided in a selectable operating mode, i.e. the control unit for controlling the load arm in a linear movement of the load pickup has at least two adjustable operating modes, one operating mode being the control of linear movements according to the invention and the other operating mode enables conventional control of the charging system.

Bei einer Maschine gemäß dieser Ausführung kann die Bedienperson also wählen, ob sie auf die herkömmliche Art durch Kontrolle des Hubwinkels und der Lastarmlänge in einem polaren Koordinatensystem oder in dem erfindungsgemäß anwählbaren weiteren Betriebsmodus mit linearen Bewegungen arbeiten möchte, was einem kartesischen Koordinatensystem entspricht.With a machine according to this embodiment, the operator can choose whether he wants to work in the conventional way by controlling the lifting angle and the load arm length in a polar coordinate system or in the additional operating mode that can be selected according to the invention with linear movements, which corresponds to a Cartesian coordinate system.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste, beispielsweise hydraulische und/oder elektrische Antriebseinheit für die Hubwinkelverstellung des Lastarms und eine zweite, beispielsweise hydraulische und/oder elektrische Antriebseinheit für die Längenverstellung des Lastarms vorgesehen ist, wobei eine maschinelle Kopplung der Antriebsgeschwindigkeiten der beiden Antriebseinheiten derart vorgesehen ist, dass aus der Überlagerung der Hubwinkelveränderung und der Längenveränderung des Lastarms eine lineare Bewegung der Lastaufnahme resultiert.In a further development of the invention it is provided that a first, for example hydraulic and/or electric drive unit is provided for the lifting angle adjustment of the load arm and a second, for example hydraulic and/or electric drive unit is provided for the length adjustment of the load arm, with a mechanical coupling of the drive speeds of the Both drive units are provided in such a way that a linear movement of the load holder results from the superimposition of the change in the lifting angle and the change in length of the load arm.

Zur Kopplung dieser beiden Antriebseinheiten ist es von Vorteil, die tatsächliche Position der Lastaufnahme ständig oder regelmäßig zu überwachen und gegebenenfalls zu korrigieren. Dies kann über die Erfassung der Stellung der Antriebsvorrichtungen oder durch separate Sensoren erfolgen.To couple these two drive units, it is advantageous to constantly or regularly monitor the actual position of the load carrier and correct it if necessary. This can be done by detecting the position of the drive devices or by separate sensors.

Die Kontrolle der beiden Antriebsvorrichtungen kann mit einer analytischen Berechnung, beispielsweise unter Nutzung wenigstens einer trigonometrischen Funktion erfolgen, mit der die Sollwerte der Hubwinkelverstellung und der Längenveränderung des Lastarms für die gewünschte lineare Bewegung berechnet werden. Es kann jedoch auch eine Kennfeldsteuerung vorgesehen werden, bei der die Antriebsparameter für die beiden Antriebsvorrichtungen, die eine gewünschten linearen Bewegung ergeben, in einem oder mehreren Kennfeldern hinterlegt sind.The control of the two drive devices can be carried out with an analytical calculation, for example using at least one trigonometric function, with which the setpoints of the stroke angle adjustment and the change in length of the load arm are calculated for the desired linear movement. However, a map control can also be provided in which the drive parameters for the two drive devices, which result in a desired linear movement, are stored in one or more maps.

In der Kontrolleinheit wird in vorteilhafter Weise zunächst eine Bestimmung der Steuerparameter zur Kontrolle der beiden Antriebseinheiten für die erste und die zweite lineare Bewegung der Lastaufnahme unabhängig voneinander und eine daraufhin folgende Bestimmung kombinierter Steuerparameter für eine resultierende, überlagerte lineare Bewegung vorgesehen, beispielsweise durch Addition der Steuerparameter der ersten und zweiten Bewegung,. Durch diese Maßnahme wird quasi in der Berechnung der Steuerparameter eine Überlagerung zweier linear unabhängiger Bewegungen in der Art einer Vektoraddition vorgenommen.In the control unit, a determination of the control parameters for controlling the two drive units for the first and the second linear movement of the load pickup independently of one another and a subsequent determination of combined control parameters for a resulting, superimposed linear movement are advantageously provided, for example by adding the control parameters the first and second movements. This measure essentially results in a superposition of two linearly independent movements in the manner of a vector addition when calculating the control parameters.

Durch die Kopplung der beiden linearen Bewegungen kann die gewünschte lineare Bewegung durch die Bedienperson gegenüber der ständigen manuellen Anpassung des Hubwinkels und der Lastarmlänge leichter und genauer gesteuert werden. Beim Abfahren einer nicht mit der Richtung des Lastarms übereinstimmenden Geraden mit der Lastaufnahme verändern sich dabei ständig der Hubwinkel und die Lastarmlänge sowie die Antriebsgeschwindigkeiten der beiden Antriebseinheiten relativ zueinander, um trotz der Schwenkbewegung des Lastarms mittels einer angepassten Lastarmlänge einen geraden Weg der Lastaufnahme zu erzielen. Bei einer linearen Bewegung in Richtung des Lastarms genügt natürlich die Veränderung der Lastarmlänge ohne Änderung des Hubwinkels. Dies kann der Fall sein, wenn die Resultierende Bewegung der ersten oder zweiten Bewegung entspricht oder sich Hubwinkelveränderungen der ersten und zweiten linearen Bewegung bei der Überlagerung gerade aufheben.By coupling the two linear movements, the desired linear movement can be controlled more easily and precisely by the operator compared to the constant manual adjustment of the lifting angle and the load arm length. When the load is picked up along a straight line that does not correspond to the direction of the load arm, the lifting angle and the load arm length as well as the drive speeds of the two drive units change constantly relative to one another in order to achieve a straight path for the load pick-up despite the pivoting movement of the load arm by means of an adapted load arm length. With a linear movement in the direction of the load arm, changing the load arm length without changing the lifting angle is of course sufficient. This can be the case if the resulting movement corresponds to the first or second movement or if changes in the stroke angle of the first and second linear movements just cancel each other out during the superposition.

Durch eine Überlagerung der beiden erfindungsgemäß vorgesehenen linearen Bewegungen kann in der durch die beiden linearen Bewegungsrichtungen aufgespannten Ebene auch jede beliebige weitere lineare Bewegung in beliebiger Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit innerhalb der maschinell vorgegebenen Grenzen der anfahrbaren Positionen und der möglichen Antriebsgeschwindigkeiten durchgeführt werden. Die resultierende Bewegung ergibt sich neben der Richtung der beiden linearen Bewegungen auch aus dem Verhältnis der Geschwindigkeiten der ersten linearen Bewegung und der zweiten linearen Bewegung.By superimposing the two linear movements provided according to the invention, any further linear movement can be carried out in any direction and speed of movement within the machine-specified limits of the positions that can be approached and the possible drive speeds in the plane spanned by the two linear directions of movement. In addition to the direction of the two linear movements, the resulting movement also results from the ratio of the speeds of the first linear movement and the second linear movement.

Die resultierende Bewegung kann gewissermaßen als Vektoraddition verstanden werden, wobei die Ausgangsvektoren in der Richtung der beiden linearen Bewegungen zeigen und deren Vektorlänge deren Geschwindigkeit entspricht. Die Richtung der überlagerten resultierenden Bewegung hängt also vom Verhältnis der Geschwindigkeiten der linearen Ausgangsbewegungen ab, während die resultierende Geschwindigkeit der überlagerten resultierenden Bewegung zusätzlich von den absoluten Werten der Geschwindigkeiten der linearen Ausgangsbewegungen abhängt.The resulting movement can be understood as a vector addition, so to speak, where the output vectors point in the direction of the two linear movements and whose vector length corresponds to their speed. The direction of the superimposed resulting movement therefore depends on the ratio of the speeds of the linear initial movements, while the resulting speed of the superimposed results the movement also depends on the absolute values of the speeds of the linear output movements.

Zur Bestimmung dieses genannten Geschwindigkeitsverhältnisses wird bevorzugt abhängig von der Winkelstellung des Lastarms anhand des gewünschten Winkelwertes oder Steigung der linearen Sollbewegungsrichtung eine Berechnung vorgesehen, in welchem Verhältnis die Soll-Geschwindigkeiten der beiden an der ersten linearen Bewegung und der zweiten linearen Bewegung beteiligten Antriebseinheiten, beispielsweise der Hubgeschwindigkeiten zweier Hubzylinder zueinander stehen, um durch entsprechende Kontrolle der Antriebseinheiten eine lineare Bewegung in der vorgegebenen Richtung zu erzielen.To determine this mentioned speed ratio, depending on the angular position of the load arm, a calculation is preferably provided based on the desired angular value or slope of the linear target movement direction, in which ratio the target speeds of the two drive units involved in the first linear movement and the second linear movement, for example the The lifting speeds of two lifting cylinders are related to each other in order to achieve a linear movement in the specified direction through appropriate control of the drive units.

Zur Regelung dieses Geschwindigkeitsverhältnisses wird vorzugsweise ein Geschwindigkeitsregler vorgesehen, der das Verhältnis der gemessenen Antriebsgeschwindigkeiten der Antriebseinheiten, beispielsweise der Hubgeschwindigkeit zweier Hubzylinder, mit dem berechneten Geschwindigkeitsverhältnis vergleicht. Weichen diese Verhältnisse voneinander ab, so greift der Regler gegenläufig korrigierend in die Geschwindigkeitsvorgaben der beiden Antriebseinheiten ein, um einer möglichen Abweichung entgegenzuwirken.To regulate this speed ratio, a speed controller is preferably provided which compares the ratio of the measured drive speeds of the drive units, for example the lifting speed of two lifting cylinders, with the calculated speed ratio. If these conditions deviate from one another, the controller intervenes in the opposite direction to correct the speed specifications of the two drive units in order to counteract a possible deviation.

Dieser Berechnung können in einem ersten Schritt die berechneten, im Verhältnis der gewünschten resultierenden Bewegung stehenden Soll-Geschwindigkeiten und die daraus sich ergebenden Steuerparameter der Antriebseinheiten zugrunde gelegt werden, die der ersten und der zweiten linearen Bewegung entsprechen, und diese dann zur Überlagerung der beiden linearen Bewegungen addiert werden.In a first step, this calculation can be based on the calculated target speeds, which are in proportion to the desired resulting movement, and the resulting control parameters of the drive units, which correspond to the first and second linear movements, and these can then be used to superimpose the two linear ones movements are added.

Eine andere Möglichkeit besteht in einer sukzessiven Abfolge von Koordinateneinstellungen durch aufeinander folgende Ausführung der ersten und zweiten linearen Bewegung. Dies entspricht zwar einer Treppenbewegung, bei einer Abfolge entsprechend kleiner Bewegungen kommt es jedoch auch einer kontinuierlichen linearen Bewegung sehr nahe, vor allem dann, wenn die Übergänge in den Bewegungsintervallen fließend ausgestaltet und etwaige Korrekturbewegungen unmittelbar erfolgen.Another possibility is a successive sequence of coordinate settings by successively executing the first and second linear movements. Although this corresponds to a staircase movement, with a sequence of correspondingly small movements it also comes very close to a continuous linear movement, especially if the transitions in the movement intervals are fluid and any corrective movements take place immediately.

Die Steuerung einer geraden Bewegung der Lastaufnahme durch eine Bedienperson kann in einer vorteilhaften Ausführung dadurch ermöglicht werden, dass ein erstes Bedienelement zur Steuerung der ersten linearen Bewegung und ein zweites Bedienelement zur Steuerung der zweiten linearen Bewegung vorgesehen ist. Bei gleichzeitiger Betätigung des ersten und des zweiten Bedienelementes kann dann eine Überlagerung beider linearer Teilbewegungen im Verhältnis dessen vorgesehen werden, wie stark das erste und/oder das zweite Bedienelement jeweils betätigt werden.In an advantageous embodiment, the control of a straight movement of the load pick-up by an operator can be made possible by providing a first control element for controlling the first linear movement and a second control element for controlling the second linear movement. If the first and second operating elements are actuated simultaneously, a superimposition of both linear partial movements can then be provided in proportion to how strongly the first and/or the second operating element are respectively actuated.

Die Betätigung kann beispielsweise durch Auslenkung des Bedienelementes vorgenommen werden, wobei die Größe der Auslenkung ein Maß für die Stärke der Betätigung und somit der Berücksichtigung der entsprechenden Bewegung in der Überlagerung sein kann. Diese Größen der Auslenkungen oder Stärken der Betätigungen können in ein Verhältnis gesetzt werden, beispielsweise durch Quotientenbildung, wobei dieses Verhältnis dem gewünschten Verhältnis der Geschwindigkeiten der linearen Ausgangsbewegungen und somit der gewünschten Richtung der resultierenden überlagerten Bewegung entspricht.The actuation can be carried out, for example, by deflection of the control element, whereby the size of the deflection can be a measure of the strength of the actuation and thus the consideration of the corresponding movement in the overlay. These sizes of the deflections or strengths of the actuations can be put into a ratio, for example by forming a quotient, this ratio corresponding to the desired ratio of the speeds of the linear initial movements and thus the desired direction of the resulting superimposed movement.

Um neben der Eingabe der gewünschten Bewegungsrichtung bzw. des Geschwindigkeitsverhältnisses der ersten und der zweiten Bewegung den Einstellungen der Bedienelemente auch einen gewünschten Absolutwert für die Geschwindigkeit der überlagerten resultierenden Bewegung zu entnehmen, kann die jeweils stärkste Auslenkung herangezogen werden, d.h. dass die jeweils stärkste Auslenkung eines der Bedienelemente ein Maß für die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit ist.In order to obtain, in addition to entering the desired direction of movement or the speed ratio of the first and second movements from the settings of the control elements, a desired absolute value for the speed of the superimposed resulting movement, the strongest deflection in each case can be used, i.e. that the strongest deflection in each case of the controls is a measure of the desired movement speed.

Die tatsächliche absolute Geschwindigkeit der resultierenden überlagerten Bewegung kann dabei neben der Betätigung der Bedienelemente noch von anderen Einflüssen, z. B. der aktuell vorhandenen Antriebsleistung, der Größe der Last, usw. bestimmt werden.The actual absolute speed of the resulting superimposed movement can be influenced by other influences in addition to the actuation of the controls, e.g. B. the currently available drive power, the size of the load, etc. can be determined.

Dies ist beispielsweise bei Verwendung hydraulischer Antriebseinheiten dann von Bedeutung, wenn es eine Unterversorgung des Hydraulikkreislaufes gibt, die häufig dann auftritt, wenn der Kreislauf durch weitere Verbraucher belastet wird, oder die Drehzahl des Antriebsmotors und damit der Hydraulikpumpe reduziert wird. Bei einem Vorgehen, bei dem nur das Verhältnis der Antriebsgeschwindigkeiten zueinander relevant ist, die Absolutgeschwindigkeiten der Antriebseinheiten dagegen nicht berücksichtigt werden, ist es möglich, die Bewegungsrichtung auch bei Unterversorgung des Hydraulikkreislaufs genau zu regeln. Hierzu ist der Einsatz von Wegeventilen von Vorteil, die nach dem Stromteilerprinzip arbeiten.This is important, for example, when using hydraulic drive units if there is an undersupply of the hydraulic circuit, which often occurs when the circuit is loaded by additional consumers, or the speed of the drive motor and thus the hydraulic pump is reduced. With a procedure in which only the ratio of the drive speeds to one another is relevant, but the absolute speeds of the drive units are not taken into account, it is possible to precisely regulate the direction of movement even if the hydraulic circuit is undersupplied. The use of directional control valves that work according to the flow divider principle is advantageous for this purpose.

Um den Fall einer solchen Unterversorgung zu berücksichtigen, wird vorzugsweise eine Bewertungseinheit vorgesehen, die in einer Bewertungslogik ermittelt, welche Antriebseinheit oder welcher Hubzylinder unter Einhaltung des zuvor ermittelten Geschwindigkeitsverhältnisses bei zunehmender Antriebsgeschwindigkeit zuerst sein Versorgungslimit erreicht. Dieser Antriebseinheit ist die unter den gegebenen Umständen maximal erzielbare Antriebsgeschwindigkeit als Soll-Geschwindigkeit zuzuordnen und die Soll-Geschwindigkeit der zweiten Antriebseinheit im zuvor berechneten Geschwindigkeitsverhältnis anzupassen.In order to take into account the case of such an undersupply, an evaluation unit is preferably provided which uses an evaluation logic to determine which drive unit or which lifting cylinder reaches its supply limit first while maintaining the previously determined speed ratio as the drive speed increases. This drive unit is the one among the to assign the maximum achievable drive speed as the target speed under given circumstances and to adapt the target speed of the second drive unit in the previously calculated speed ratio.

Die Soll-Geschwindigkeit einer Antriebseinheit kann als Volumen oder Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit angegeben oder bestimmt werden, der der Geschwindigkeit dieser Antriebseinheit bei entsprechender Versorgung entspricht, insbesondere als Bruchteil oder %-Wert der maximal für alle Anwendungen verfügbaren Menge an Hydraulikflüssigkeit oder des maximal für alle Anwendungen zur Verfügung stehenden Volumenstroms der Hydraulikanlage. Dies vereinfacht die Ansteuerung entsprechender elektromagnetischer Ventile zur Einstellung der Volumina oder Volumenströme mittels elektrischer Ausgangssignale der Kontrolleinheit.The target speed of a drive unit can be specified or determined as the volume or volume flow of a hydraulic fluid, which corresponds to the speed of this drive unit when appropriately supplied, in particular as a fraction or % value of the maximum amount of hydraulic fluid available for all applications or the maximum for all applications available volume flow of the hydraulic system. This simplifies the control of corresponding electromagnetic valves for adjusting the volumes or volume flows using electrical output signals from the control unit.

Die Soll-Geschwindigkeit der limitierten Antriebseinheit kann also als Volumen oder Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit angegeben oder bestimmt werden, bei deren Zufuhr sich diese Antriebseinheit mit der entsprechenden Geschwindigkeit bewegt. Dementsprechend kann die Soll-Geschwindigkeit der limitierten Antriebseinheit auch als Bruchteil oder %-Wert der maximal für alle Anwendungen oder Verbraucher verfügbaren Menge an Hydraulikflüssigkeit oder des maximal für alle Anwendungen oder Verbraucher zur Verfügung stehenden Volumenstroms der Hydraulikanlage angegeben oder bestimmt werden. Die Soll-Geschwindigkeit der zweiten Antriebseinheit wird gleichermaßen im zuvor berechneten Geschwindigkeitsverhältnis dazu vorgegeben. Durch diese Vorgehensweise wird im Fall der Unterversorgung weiterhin eine überlagerte lineare Bewegung ausgeführt, wobei die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit gegenüber der mittels der Bedienelemente vorgegebenen Soll-Geschwindigkeit abgesenkt ist.The target speed of the limited drive unit can therefore be specified or determined as the volume or volume flow of a hydraulic fluid, when supplied this drive unit moves at the corresponding speed. Accordingly, the target speed of the limited drive unit can also be specified or determined as a fraction or % value of the maximum amount of hydraulic fluid available for all applications or consumers or the maximum volume flow of the hydraulic system available for all applications or consumers. The target speed of the second drive unit is also specified in the previously calculated speed ratio. With this procedure, in the event of undersupply, a superimposed linear movement continues to be carried out, with the actual movement speed being reduced compared to the target speed specified by the controls.

Als erstes Bedienelement kann beispielsweise ein Joystick für eine Betätigung in einer Heben/Senken-Richtung und als zweites Bedienelement ein Rollrad für eine Betätigung durch Drehen einer Rolle vorgesehen sein. Sowohl die Joystickbewegung als auch die Rollraddrehung sind als Winkelgrößen erfassbar und so zur Eingabe gewünschter Sollwerte für eine Berechnung der gewünschten Bewegungsrichtung verwendbar.For example, a joystick for actuation in a raising/lowering direction can be provided as the first control element and a roller wheel for actuation by turning a roller as the second control element. Both the joystick movement and the roller wheel rotation can be recorded as angular variables and can therefore be used to enter desired target values for calculating the desired direction of movement.

Anhand der Auslenkung der beiden Bedienelemente kann die gewünschte Bewegungsrichtung als Winkelwert zwischen -180° und +180° berechnet werden. Dabei können 0° einer horizontalen Bewegung von der Maschine weg und ±180° einer horizontalen Bewegung zur Maschine hin entsprechen. Die Werte ±90° repräsentieren dabei vertikale Hub- bzw. Senkbewegungen.Based on the deflection of the two control elements, the desired direction of movement can be calculated as an angle value between -180° and +180°. 0° can correspond to a horizontal movement away from the machine and ±180° can correspond to a horizontal movement towards the machine. The values ±90° represent vertical lifting or lowering movements.

Verfügt die Maschine über einen Neigungssensor, so kann dessen Winkelsignal in der Form berücksichtigt werden, dass sich die resultierende Wunschbewegungsrichtung auf die Umgebung der Maschine und nicht auf die Maschine selbst bezieht.If the machine has an inclination sensor, its angle signal can be taken into account in such a way that the resulting desired direction of movement relates to the surroundings of the machine and not to the machine itself.

Diese Zuordnungen der Auslenkungen der Bedienelemente sind jedoch nur bedienerfreundliche Beispiele und können auch davon abweichend definiert werden.However, these assignments of the deflections of the control elements are only user-friendly examples and can also be defined differently.

Zur Kontrolle, ob die aktuelle Bewegungsrichtung der gewünschten Richtung entspricht, ist ein Positionsregler zur kontinuierlichen Überwachung von Vorteil, wobei eine Korrektur bei Abweichungen entsprechend dem Sollwert vorgesehen ist.To check whether the current direction of movement corresponds to the desired direction, a position controller for continuous monitoring is advantageous, with correction provided for deviations in accordance with the setpoint.

Eine erfindungsgemäße Maschine kann auch mit einem Sicherheitssystem kombiniert werden, um der Gefahr eines Umkippens der Maschine entgegenzuwirken. Hierzu wird die Kontrolleinheit beispielsweise zusätzlich wie folgt ausgebildet.A machine according to the invention can also be combined with a safety system to counteract the risk of the machine tipping over. For this purpose, the control unit is additionally designed as follows, for example.

Eine Sicherheitsabfrage überwacht die Standsicherheitsreserven der Maschine und limitiert die zuvor ermittelten Soll-Geschwindigkeiten der Antriebseinheiten bis hin zum vollständigen Stillstand, bevor die Maschine umkippen würde. Auch bei diesen limitierenden Eingriffen wird das Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeiten der Antriebelemente zueinander aufrechterhalten. Beim Grad der Limitierung der Soll-Geschwindigkeiten wird außerdem die angestrebte Bewegungsrichtung mit berücksichtigt. Dies führt dazu, dass Bewegungen, die von der Maschine weg gerichtet sind, stärker beschränkt werden, als Bewegungen, die zur Maschine hin gerichtet sind.A safety query monitors the machine's stability reserves and limits the previously determined target speeds of the drive units up to a complete standstill before the machine tips over. Even with these limiting interventions, the ratio of the movement speeds of the drive elements to one another is maintained. When determining the degree of limitation of the target speeds, the desired direction of movement is also taken into account. This results in movements directed away from the machine being more restricted than movements directed towards the machine.

Für die Funktionsfähigkeit eines solchen Sicherheitssystems ist es wünschenswert bzw. vorteilhaft, die Lage der Drehachse der Lastaufnahme, z.B. in Relation zur Maschine zu kennen. Hierfür wird beim beschriebenen System die Winkellage des Lastarms, sowie dessen Länge, beispielsweise durch Bestimmung des Hubs einer oder mehrerer Teleskopstufen, gemessen.For such a safety system to function, it is desirable or advantageous to know the position of the axis of rotation of the load carrier, for example in relation to the machine. For this purpose, in the system described, the angular position of the load arm and its length are measured, for example by determining the stroke of one or more telescopic stages.

Gemeinsam ist dabei allen Lösungen, dass aus den Eingaben des Maschinenbedieners lineare Bewegungen entlang vertikaler bzw. horizontaler Richtungen oder aber lineare Bewegungen beliebiger Bewegungsrichtungen resultieren. Diese Bewegungen sind in ihrer Ausführungsgeschwindigkeit beliebig veränderlich.What all solutions have in common is that the machine operator's input results in linear movements along vertical or horizontal directions or linear movements in any direction. The speed of execution of these movements can be changed at will.

Die erfindungsgemäße Maschine kann dahingehend erweitert werden, dass die Kontrolle einer dritten linearen Bewegung der Lastaufnahme vorgesehen wird, die bevorzugt rechtwinklig zur ersten und zur zweiten linearen Bewegung der Lastaufnahme ausgerichtet ist.The machine according to the invention can be expanded in such a way that the control of a third linear movement of the load bearing is provided, which is preferably perpendicular to the first th and is aligned with the second linear movement of the load holder.

Auch eine Überlagerung der dritten linearen Bewegung mit der ersten und/oder zweiten linearen Bewegung ist bei dieser Ausführung von Vorteil. Damit wäre eine Bewegungssteuerung der Lastaufnahme nicht nur in einer Ebene, sondern im Raum möglich.Superimposing the third linear movement on the first and/or second linear movement is also advantageous in this embodiment. This would make it possible to control the movement of the load pickup not only in one plane, but in space.

Die vorbeschriebenen Möglichkeiten zur Verwirklichung der Erfindung in zwei Bewegungsrichtungen sind dabei auf die dritte Bewegungsrichtung und deren Überlagerung übertragbar. Insbesondere kann die Steuerung auch hier auf die Bestimmung und Kontrolle des Verhältnis der Soll-Geschwindigkeiten der verschiedenen linearen Bewegungen und somit auch auf das Verhältnis der Soll-Geschwindigkeiten der Antriebseinheiten zueinander ausgelegt sein, um die lineare Überlagerung unabhängig von der Absolutgeschwindigkeit der gewünschten resultierenden linearen Bewegung zu bewerkstelligen.The above-described options for implementing the invention in two directions of movement can be transferred to the third direction of movement and its superimposition. In particular, the control here can also be designed to determine and control the ratio of the target speeds of the various linear movements and thus also to the ratio of the target speeds of the drive units to one another in order to ensure the linear superposition regardless of the absolute speed of the desired resulting linear movement to accomplish.

Eine solche Maschine mit einer dritten Bewegunsrichtung kann beispielsweise ein Kranfahrzeug mit einem Drehkranz und einem schwenkbaren Teleskopausleger sein, der erfindungsgemäß den Bediener in die Lage versetzt, mit einer aufgenommenen Last im Rahmen der maschinellen Randbedingungen beliebige lineare Bewegungen im Raum vorzunehmen.Such a machine with a third direction of movement can, for example, be a crane vehicle with a slewing ring and a pivoting telescopic boom, which according to the invention enables the operator to carry out any linear movements in space with a picked up load within the framework of the machine's boundary conditions.

Die vorbeschriebenen Ausführungen können unter Beibehaltung der Erfindung auch abgewandelt werden.The above-described embodiments can also be modified while maintaining the invention.

Anstelle der auf Winkellagen des Bewegungsvektors und Antriebsgeschwindigkeitsverhältnisse der Antriebseinheiten, insbesondere Hubzylinder, basierenden Regellogik könnte diese auch auf Positionswerten bzw. auf Absolutgeschwindigkeiten der Antriebseinheiten basieren, wie dies bei klassischen Positions- bzw. Geschwindigkeitsregelungen der Fall ist. Dies setzt bei hydraulischen Antriebseinheiten die Kenntnis des verfügbaren Volumenstroms für die Bewegung der Antriebseinheiten voraus.Instead of the control logic based on the angular positions of the movement vector and drive speed ratios of the drive units, in particular lifting cylinders, this could also be based on position values or absolute speeds of the drive units, as is the case with classic position and speed controls. For hydraulic drive units, this requires knowledge of the available volume flow for the movement of the drive units.

Es ist eine solche Funktionalität auch ohne Regelung als einfache Steuerung möglich. Hierbei ergeben sich Einschränkungen in der Güte der Bewegungsausführung.Such functionality is also possible without regulation as a simple control. This results in restrictions in the quality of movement execution.

Die verwendeten Bedienelemente können abweichend gewählt und/oder die Auslenkungen der Bedienelemente könnten abweichend als Sollvorgabe interpretiert werden.The controls used can be selected differently and/or the deflections of the controls could be interpreted differently as the target specification.

Die Berücksichtigung der Maschinenneigung gegenüber dem Untergrund ist optional. Die Bewegungsrichtungen beziehen sich ansonsten auf die Maschine selbst.Taking into account the machine inclination relative to the ground is optional. Otherwise, the directions of movement refer to the machine itself.

Die Lage der Last bzw. der Lastaufnahme z.B. in Form eines Werkzeugs, gegenüber der Maschine kann auch durch andere Sensorsignale, als die beschriebenen ermittelt werden. Im Fall der Hubbewegung kann anstelle des Hubwinkels auch der dazugehörige Zylinderhub gemessen werden. Der Winkelwert für die Ausrichtung der Ladeanlage kann indirekt über Mechanismen gemessen werden. Auf den Hub der Teleskopstufe eines Teleskoparms kann unter Kenntnis des Hubwinkels auch durch direktes Messen der Hubhöhe gegenüber dem Untergrund geschlossen werden. Darüber hinaus sind weitere Messprinzipien vorstellbar.The position of the load or the load support, for example in the form of a tool, relative to the machine can also be determined using sensor signals other than those described. In the case of the stroke movement, the associated cylinder stroke can also be measured instead of the stroke angle. The angle value for the alignment of the loading system can be measured indirectly via mechanisms. Knowing the lifting angle, the stroke of the telescopic stage of a telescopic arm can also be determined by directly measuring the lifting height relative to the ground. In addition, other measuring principles are conceivable.

Mithilfe der Erfindung lassen sich lineare Bewegungen beliebiger Richtung einfach dosieren und gut kontrollierbar ausführen. Sie erlaubt es unter anderem, Lasten entlang exakter vertikaler bzw. horizontaler Richtungen zu bewegen und damit z.B. Paletten komfortabel in Regale zu verladen bzw. aus diesen zu entnehmen, ohne dass dazu die Maschine vor und zurück gefahren werden muss. Dies kann die Betriebssicherheit erheblich steigern.With the help of the invention, linear movements in any direction can be easily metered and carried out in a well-controllable manner. Among other things, it allows loads to be moved along precise vertical or horizontal directions and thus, for example, pallets to be conveniently loaded onto or removed from shelves without having to move the machine back and forth. This can significantly increase operational safety.

Außerdem lassen sich Bewegungen mit konstanter Neigung einfach koordinieren, um beispielsweise Ladegut an der geneigten Seite eines Haufens entlang hinauf zu schieben, oder um eine Böschung mit konstantem Neigungswinkel abzuziehen.In addition, movements with a constant inclination can be easily coordinated, for example to push loads up the inclined side of a pile or to pull off a slope with a constant inclination angle.

Bei Überlasteingriffen können durch Berücksichtigung der Bewegungsrichtung die zulässigen Bewegungsgeschwindigkeiten mit höherer Dynamik abgestimmt werden, ohne die Standsicherheit der Maschine zu gefährden.In the event of overload interventions, the permissible movement speeds can be coordinated with greater dynamics by taking the direction of movement into account without endangering the stability of the machine.

Diese Vorteile sind hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Bedienereingaben in Form kartesischer Koordinatenrichtungen interpretiert und ausgeführt werden. Außerdem ergeben sich Vorteile durch die gewählten logischen Regeln, bei denen die Winkellage der Bewegung gegenüber der Maschine bzw. der Maschinenumgebung, sowie das Verhältnis der Geschwindigkeiten der Antriebseinheiten, z.B. im Falle von Hubzylindern die Hubgeschwindigkeiten der Zylinder zueinander als Regelgrößen verwendet werden.These advantages are mainly due to the fact that the operator inputs are interpreted and executed in the form of Cartesian coordinate directions. There are also advantages due to the selected logical rules, in which the angular position of the movement relative to the machine or the machine environment, as well as the ratio of the speeds of the drive units, e.g. in the case of lifting cylinders, the lifting speeds of the cylinders to one another are used as controlled variables.

AusführungsbeispielExample embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below with reference to the figures.

Im Einzelnen zeigen

1 eine Seitenansicht eines Teleskopladers mit grafischer Veranschaulichung einer konventionellen Kontrolle der Lastaufnahme nach dem Stand der Technik,
1a ein zum Stand der Technik gemäß 1 passendes Bedienelement in perspektivischer Darstellung,
2 eine Seitenansicht eines Teleskopladers mit grafischer Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Kontrolle der Lastaufnahme,
2a ein zur Ausführung gemäß 2 passendes Bedienelement in perspektivischer Darstellung und
3 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Kontrolle der Lastaufnahme nach 2.

Show in detail

1 a side view of a telehandler with a graphic illustration of a conventional control of the load pickup according to the state of the art,
1a one in accordance with the state of the art 1 suitable control element in perspective view,
2 a side view of a telehandler with a graphic illustration of a control of the load pickup according to the invention,
2a one for execution according to 2 Matching control element in perspective view and
3 a schematic block diagram to illustrate the control of load absorption according to the invention 2 .

Der Teleskoplader 1 nach 1 umfasst eine Fahrwerk 2 mit Laufrädern 3, eine Fahrerkabine 4 und eine Ladeanlage 5. Die Ladeanlage 5 weist einen Teleskoparm 6 als längenverstellbaren Lastarm auf, der ein Außenrohr 7 und einen in dem Außenrohr 7 verschiebbar gelagerten Schubarm 8 umfasst. Am Ende des Schubarms 8 ist eine Lastaufnahme 9 in einem Drehpunkt 10 drehbar gelagert. In der Lastaufnahme ist im dargestellten Beispiel eine Palettengabel 11 befestigt.The telehandler 1 after 1 comprises a chassis 2 with wheels 3, a driver's cab 4 and a loading system 5. The loading system 5 has a telescopic arm 6 as a length-adjustable load arm, which includes an outer tube 7 and a push arm 8 which is slidably mounted in the outer tube 7. At the end of the push arm 8, a load holder 9 is rotatably mounted in a pivot point 10. In the example shown, a pallet fork 11 is attached to the load bearing.

Der Teleskoparm ist um eine Hubachse 12 schwenkbar am Chassis 13 des Teleskopladers gelagert, wodurch die Lastaufnahme 9 auf einer Kreislinie schwenkbar ist. Die Ladeanlage kann über die Verstellung der Teleskoparmlänge und dessen Hubwinkel verstellt werden, was durch einen Doppelpfeil an einer gestrichelten Kreislinie mit +α und -α und durch einen Doppelpfeil an einer gestrichelt dargestellten Geraden mit +r und -r angedeutet ist.The telescopic arm is pivotally mounted on the chassis 13 of the telehandler about a lifting axis 12, whereby the load holder 9 can be pivoted on a circular line. The loading system can be adjusted by adjusting the telescopic arm length and its lifting angle, which is indicated by a double arrow on a dashed circular line with +α and -α and by a double arrow on a dashed line with +r and -r.

In 1a ist ein Joystick 14 mit einem Rollrad 15 zu sehen. Der Joystick 14 kann durch eine Bedienperson verschwenkt werden, was durch einen Doppelpfeil und die Kennzeichnung +α und -α veranschaulicht ist. Das Rollrad 15 kann durch eine Bedienperson verdeht werden, was durch einen Doppelpfeil und die Kennzeichnung +r und -r veranschaulicht ist. Der Joystick 14 sein Rollrad 15 dienen somit als Eingabeelemente zur Steuerung der Ladeanlage 5.In 1a a joystick 14 with a roller wheel 15 can be seen. The joystick 14 can be pivoted by an operator, which is illustrated by a double arrow and the markings +α and -α. The rolling wheel 15 can be twisted by an operator, which is illustrated by a double arrow and the markings +r and -r. The joystick 14 and its roller wheel 15 thus serve as input elements for controlling the loading system 5.

Mit dem Teleskoparm 6 kann über die Hubachse 12 und sein verstellbare Länge mit der Lastaufnahme 9 jeder Ort in einem Ringsegment 16 angefahren werden. Bei Herkömmlicher Kontrolle nach dem Stand der Technik wird dies auch durch die Bedienperson genauso vorgegeben, d.h. mit dem Rollrad 15 wird die Länge des Teleskoparms 6 und mit der Drehung des Joysticks 14 wird der Hubwinkel des Teleskoparms 6 verstellt.With the telescopic arm 6, any location in a ring segment 16 can be approached via the lifting axis 12 and its adjustable length with the load holder 9. With conventional control according to the state of the art, this is also specified by the operator in the same way, i.e. the length of the telescopic arm 6 is adjusted with the rolling wheel 15 and the lifting angle of the telescopic arm 6 is adjusted with the rotation of the joystick 14.

Hiervon unterscheidet sich die Bedienvorgabe gemäß der Erfindung erheblich, wie anhand 2 und 2a erläutert wird. Nunmehr bedeutet die Drehbewegung des Joysticks 14 eine lineare Vertikalbewegung der Lastaufnahme 9, wie mit den gestrichelten und durchgezogenen, geraden Doppelpfeilen in den 2 und 2a veranschaulicht ist, die mit +Z und-Z gekennzeichnet sind. Die Drehung des Rollrades 15 wiederum bedeutet eine lineare Horizontalbewegung der Lastaufnahme 9, wie mit den gestrichelten und durchgezogenen, geraden Doppelpfeilen in den 2 und 2a veranschaulicht ist, die mit +X und-X gekennzeichnet sind. Es ist klar, dass im Regelfall für beide Linearbewegungen jeweils eine Überlagerung einer Verstellung des Hubwinkels und der Länge des Teleskoparms 6 erforderlich ist. Ausnahmen bilden hier nur Bewegungen in Richtung des Lastarms bei konstantem Hubwinkel, bei der sich die Hubwinkelveränderungen der ersten linearen Bewegung und der zweiten linearen Bewegung gerade gegenseitig aufheben, oder eine horizontale oder die üblicherweise gar nicht vorgesehene vertikale Ausgangsstellung des Teleskoparms 6, in der eine einfache Längenverstellung des Teleskoparms 6 ausreichend ist.The operating instructions according to the invention differ considerably from this, as shown below 2 and 2a is explained. Now the rotational movement of the joystick 14 means a linear vertical movement of the load holder 9, as shown by the dashed and solid, straight double arrows in the 2 and 2a is illustrated, which are marked with +Z and -Z. The rotation of the rolling wheel 15 in turn means a linear horizontal movement of the load holder 9, as shown by the dashed and solid, straight double arrows in the 2 and 2a which are marked with +X and -X. It is clear that, as a rule, a superimposition of an adjustment of the lifting angle and the length of the telescopic arm 6 is required for both linear movements. The only exceptions here are movements in the direction of the load arm at a constant lifting angle, in which the lifting angle changes of the first linear movement and the second linear movement just cancel each other out, or a horizontal or the usually not provided vertical starting position of the telescopic arm 6, in which a simple Length adjustment of the telescopic arm 6 is sufficient.

Um die gewünschten Linearbewegungen zu erzeugen ist also eine Kontrolleinheit erforderlich, die die Bedienvorgaben der Bedienelemente in einen überlagerten Antrieb der Hubwinkelverstellung und der Längenverstellung umsetzt.In order to generate the desired linear movements, a control unit is required that converts the operating instructions of the operating elements into a superimposed drive for the stroke angle adjustment and the length adjustment.

In 2 ist weiterhin ein addierter Vektor A eingezeichnet, der sich aus einem horizontalen Vektor H und einem vertikalen Vektor V in einer Vektoraddition, also einer linearen Überlagerung ergibt. Der Vektor A zeigt die Richtung einer überlagerten Linearbewegung an, während seine Länge deren Geschwindigkeit entspricht. Es ist klar, dass die Richtung des Vektors A nicht von der Länge des horizontalen Vektors H und des vertikalen Vektors V abhängt, sondern nur von deren Längenverhältnis wie anhand des Vektors V' zu erkennen ist, der in die gleiche Richtung zeigt.In 2 An added vector A is also shown, which results from a horizontal vector H and a vertical vector V in a vector addition, i.e. a linear superposition. The vector A indicates the direction of a superimposed linear motion, while its length corresponds to its speed. It is clear that the direction of vector A does not depend on the length of the horizontal vector H and the vertical vector V, but only on their aspect ratio as can be seen from the vector V', which points in the same direction.

Die Länge des horizontalen Vektors H und des vertikalen Vektors V sind ein Maß für die der überlagerten Linearbewegung zugrundeliegende Horizontalgeschwindigkeit und Horizontalgeschwindigkeit. Werden diese beiden Geschwindigkeiten vergrößert, z.B. in H' und V'', so erhöht sich natürlich die aus der Überlagerung resultierende Geschwindigkeit A', die Richtung jedoch bleibt dieselbe. Dieser Umstand ist von Bedeutung für die Ausgestaltung der Kontrolleinheit.The length of the horizontal vector H and the vertical vector V are a measure of the horizontal speed and horizontal velocity underlying the superimposed linear movement. If these two velocities are increased, for example in H' and V'', the speed A' resulting from the superposition naturally increases, but the direction remains the same. This circumstance is important for the design of the control unit.

Der Ablauf einer Regelung in einer besonderen Ausführung einer erfindungsgemäßen Kontrolleinheit 17 wird nachfolgend anhand eines sehr schematischen Blockdiagramms gemäß 3 erläutert.The process of regulation in a special embodiment of a control unit 17 according to the invention is explained below using a very schematic block diagram 3 explained.

Die Bedienelemente, d.h. der Joystick 14 und das Rollrad 15, liefern Ausgangssignale, die der jeweiligen Auslenkung des jeweiligen Bedienelementes 14,15 entsprechen. Diese Signale werden in einem Umrechnungsschritt 18 in Winkelwerte zwischen - 180° und +180° umgerechnet, die der vollständigen Auslenkung des jeweiligen Bedienelementes 14,15 entsprechen. Dabei entsprechen 0° einer horizontalen Bewegung von der Maschine weg, ±180° einer horizontalen Bewegung zur Maschine hin. ±90° repräsentieren vertikale Hub- bzw. Senkbewegungen.The control elements, i.e. the joystick 14 and the roller wheel 15, deliver output signals that correspond to the respective deflection of the respective control element 14, 15. These signals are converted in a conversion step 18 into angle values between -180° and +180°, which correspond to the complete deflection of the respective control element 14,15. 0° corresponds to a horizontal movement away from the machine, ±180° corresponds to a horizontal movement towards the machine. ±90° represents vertical lifting or lowering movements.

Verfügt die Maschine über einen Neigungssensor, so wird dessen Winkelsignal in der Form berücksichtigt, dass sich die resultierende Wunschbewegungsrichtung auf die Umgebung der Maschine und nicht auf die Maschine selbst bezieht.If the machine has an inclination sensor, its angle signal is taken into account in such a way that the resulting desired direction of movement relates to the surroundings of the machine and not to the machine itself.

Anhand dieser Vorgabe werden in einem ersten Regelungsschritt 19 daraus die Soll-Geschwindigkeiten der ersten und der zweiten linearen Bewegung bestimmt, die in der Ausführung nach den 2 einer Horizontalbewegung und einer Vertikalbewegung entsprechen, deren Richtung als X-Richtung und Z-Richtung und deren Geschwindigkeiten als Vx und Vz bezeichnet werden. Die Soll-Geschwindigkeiten werden dann in ein Verhältnis Vx/Vz gebracht und aus dem größten Winkelwert der Auslenkungen der Bedienelemente 14,15 eine absolute Soll-Geschwindigkeit Vx oder Vz für die jeweilige Bewegung bestimmt, wobei die Soll-Geschwindigkeit der verbleibenden Bewegung Vz oder Vx sich aus dem Verhältnis Vx/Vz ergibt.Based on this specification, the target speeds of the first and second linear movements are determined in a first control step 19, which are carried out according to the 2 correspond to a horizontal movement and a vertical movement, the direction of which is referred to as the X direction and Z direction and whose velocities are referred to as Vx and Vz. The target speeds are then brought into a ratio Vx/Vz and an absolute target speed Vx or Vz for the respective movement is determined from the largest angular value of the deflections of the operating elements 14, 15, the target speed of the remaining movement being Vz or Vx results from the ratio Vx/Vz.

Anhand des Winkelwertes der Sollbewegungsrichtung wird dabei abhängig von der Winkelstellung des Lastarms kontinuierlich berechnet, in welchem Verhältnis die Geschwindigkeiten der beiden an der Bewegung beteiligten Antriebseinheiten, z.B. entsprechender Hubzylinder, zueinander vorliegen müssen, damit daraus eine Bewegung resultiert, die genau der vorgegebenen Richtung folgt.Based on the angular value of the target movement direction, depending on the angular position of the load arm, the ratio between the speeds of the two drive units involved in the movement, e.g. corresponding lifting cylinders, must be continuously calculated, so that a movement results that follows exactly the specified direction.

Eine hydraulische Unterversorgung einer Antriebseinheit kann dann auftreten wenn der Kreislauf durch weitere Verbraucher belastet wird, oder die Drehzahl des Antriebsmotors und damit der Hydraulikpumpe reduziert wird.A hydraulic undersupply to a drive unit can occur if the circuit is loaded by additional consumers, or the speed of the drive motor and thus the hydraulic pump is reduced.

In einem folgenden Bewertungsschritt 20 wird daher ermittelt, welche Antriebseinheit bzw. welcher Hubzylinder unter Einhaltung des zuvor ermittelten Geschwindigkeitsverhältnisses Vx/Vz bei zunehmender Antriebsgeschwindigkeit zuerst sein Versorgungslimit erreicht. Die maximal erreichbare Geschwindigkeit dieser Antriebseinheit wir dann als Soll-Geschwindigkeit für diese Antriebseinheit bestimmt. Die Soll-Geschwindigkeit einer Antriebseinheit kann dabei als ein Volumen oder ein Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit bestimmt werden, der der Geschwindigkeit dieser Antriebseinheit bei entsprechender Versorgung entspricht. Das Volumen oder der Volumenstrom kann auch als Bruchteil oder %-Wert der maximal für alle Anwendungen verfügbaren Menge an Hydraulikflüssigkeit oder des maximal für alle Anwendungen zur Verfügung stehenden Volumenstroms der Hydraulikanlage bestimmt werden. Auch die Soll-Geschwindigkeit der das Versorgungslimit erreichenden Antriebseinheit kann also als ein Volumen oder einen Volumenstrom einer Hydraulikflüssigkeit bestimmt werden, der der Geschwindigkeit dieser Antriebseinheit bei entsprechender Versorgung entspricht, insbesondere als Bruchteil oder %-Wert der maximal für alle Anwendungen verfügbaren Menge an Hydraulikflüssigkeit oder des maximal für alle Anwendungen zur Verfügung stehenden Volumenstroms der Hydraulikanlage. Die Soll-Geschwindigkeit der zweiten Antriebseinheit, die ebenfalls ein Hubzylinder sein kann, wird dann im zuvor berechneten Geschwindigkeitsverhältnis Vx/Vz daran angepasst. So wird sichergestellt, dass auch bei hydraulischer Unterversorgung die überlagerte Bewegung linear verläuft, wobei die Bewegung durch die Absenkung der Soll-Geschwindigkeiten langsamer ist.In a following evaluation step 20, it is therefore determined which drive unit or which lifting cylinder reaches its supply limit first while maintaining the previously determined speed ratio Vx/Vz as the drive speed increases. The maximum achievable speed of this drive unit is then determined as the target speed for this drive unit. The target speed of a drive unit can be determined as a volume or a volume flow of a hydraulic fluid that corresponds to the speed of this drive unit with an appropriate supply. The volume or volume flow can also be determined as a fraction or % value of the maximum amount of hydraulic fluid available for all applications or the maximum volume flow of the hydraulic system available for all applications. The target speed of the drive unit reaching the supply limit can also be determined as a volume or a volume flow of a hydraulic fluid that corresponds to the speed of this drive unit with an appropriate supply, in particular as a fraction or % value of the maximum amount of hydraulic fluid available for all applications or the maximum volume flow of the hydraulic system available for all applications. The target speed of the second drive unit, which can also be a lifting cylinder, is then adapted to the previously calculated speed ratio Vx/Vz. This ensures that even in the event of a hydraulic undersupply, the superimposed movement is linear, although the movement is slower due to the reduction in the target speeds.

In einem weiteren Regelungsschritt 21 wird das Verhältnis der gemessenen Geschwindigkeiten der Antriebseinheiten oder Hubzylinder mit dem berechneten Geschwindigkeitsverhältnis verglichen. Weichen diese Verhältnisse voneinander ab, so greift der Regler gegenläufig korrigierend in die Geschwindigkeitsvorgaben der beiden Antriebseinheiten bzw. Hubzylinder ein, um einer möglichen Abweichung entgegenzuwirken.In a further control step 21, the ratio of the measured speeds of the drive units or lifting cylinders is compared with the calculated speed ratio. If these conditions deviate from one another, the controller intervenes in the opposite direction to correct the speed specifications of the two drive units or lifting cylinders in order to counteract a possible deviation.

Dieses Vorgehen, bei dem nur das Verhältnis Vx/Vz der Geschwindigkeiten zueinander relevant ist, die Absolutgeschwindigkeiten der Antriebseinheiten oder Hubzylinder dagegen nicht berücksichtigt werden, erlaubt es, die Bewegungsrichtung auch bei Unterversorgung des Hydraulikkreislaufs genau zu regeln. Zur Realisierung dieses Vorgehens empfiehlt sich der Einsatz von Wegeventilen, die nach dem Stromteilerprinzip arbeiten.This procedure, in which only the ratio Vx/Vz of the speeds to one another is relevant, but the absolute speeds of the drive units or lifting cylinders are not taken into account, allows the direction of movement to be precisely regulated even if the hydraulic circuit is undersupplied. To implement this procedure, it is recommended to use directional control valves that work according to the flow divider principle.

Die Ausgangssignale 22,23 erlauben die Kontrolle elektromechanischer hydraulischer Regelventile, um sodann die so bestimmten Bewegungen zu erzeugen.The output signals 22, 23 allow electromechanical hydraulic control valves to be controlled in order to then generate the movements determined in this way.

Die Erfindung kann auch mit einem Sicherheitssystem kombiniert werden, um einer last- oder geschwindigkeitsabhängigen Gefahr des Umkippens der Maschine im Betrieb entgegenzuwirken. Hierbei überwacht eine Sicherheitsabfrage die Standsicherheitsreserven der Maschine und limitiert die zuvor ermittelten Geschwindigkeitsanforderungen an die Antriebseinheiten oder Hubzylinder bis hin zum vollständigen Stillstand, bevor die Maschine umkippen würde. Auch bei diesen limitierenden Eingriffen wird das Verhältnis Vx/Vz der Geschwindigkeiten zueinander aufrechterhalten. Beim Grad der Geschwindigkeitslimitierung wird außerdem die angestrebte Bewegungsrichtung mit berücksichtigt. Dies führt dazu, dass Bewegungen, die von der Maschine weg gerichtet sind, stärker beschränkt werden, als Bewegungen, die zur Maschine hin gerichtet sind. Für die Funktionsfähigkeit des Sicherheitssystems ist es wünschenswert bzw. vorteilhaft, die Lage der Werkzeugdrehachse in Relation zur Maschine zu kennen. Hierfür wird beim beschriebenen Sicherheitssystem die Winkellage des Lastarms, sowie der Hub der Teleskopstufe gemessen.The invention can also be combined with a safety system to prevent the risk of tipping over depending on the load or speed to counteract the machine during operation. A safety query monitors the stability reserves of the machine and limits the previously determined speed requirements for the drive units or lifting cylinders up to a complete standstill before the machine tips over. Even with these limiting interventions, the ratio Vx/Vz of the speeds to one another is maintained. The desired direction of movement is also taken into account when determining the degree of speed limitation. This results in movements directed away from the machine being more restricted than movements directed towards the machine. For the functionality of the safety system, it is desirable or advantageous to know the position of the tool rotation axis in relation to the machine. For this purpose, the safety system described measures the angular position of the load arm and the stroke of the telescopic step.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: TeleskopladerTelehandler
22: Fahrwerklanding gear
33: LaufradWheel
44: FahrerkabineDriver's cab
55: LadeanlageCharging system
66: TeleskoparmTelescopic arm
77: AußenrohrOuter tube
88th: SchubarmPush arm
99: LastaufnahmeLoad carrying
1010: Drehpunktpivot point
1111: Palettengabelpallet fork
1212: Hubachselifting axis
1313: Chassischassis
1414: Joystickjoystick
1515: RollradRolling wheel
1616: RingsegmentRing segment
1717: KontrolleinheitControl unit
1818: UmrechnungseinheitConversion unit
1919: Regelungsschrittcontrol step
2020: BewertungsschrittAssessment step
2121: Regelungsschrittcontrol step
2222: AusgangssignalOutput signal
2323: AusgangssignalOutput signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2736833 B1 [0004]
EP 2520536 B1 [0004]

Claims

Construction machine or agricultural machine, in particular telescopic loader (1) or wheel loader or crane vehicle, with a loading system (5) having a vertically pivotable and length-adjustable load arm (6) for receiving a load in a load holder (9), a control unit (17) is designed to control the load arm for a linear movement of the load holder (9), characterized in that the control unit (17) is designed to control the movements of the load arm (6) for a second linear movement of the load holder (9).

machine after Claim 1 characterized in that the control unit (17) for controlling the movements of the load arm (6) for a linear movement of the load holder (9) comprises at least two adjustable operating modes, one operating mode being the control of linear movements according to the invention and the other operating mode being a conventional control of the loading system (5) enables.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the second linear movement of the load holder (9) is aligned at right angles to the first movement of the load holder (9).

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the first movement of the load holder (9) is oriented vertically and the second movement of the load holder (9) is oriented horizontally in relation to the machine or in relation to the surroundings of the machine.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that a first drive unit is provided for the lifting angle adjustment of the load arm (6) and a second drive unit for the length adjustment of the load arm (6), wherein a mechanical coupling of the drive speeds of the two drive units is provided in such a way that A linear movement of the load holder (9) results from the superimposition of the change in the lifting angle and the change in length of the load arm (6).

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) for a determination of the control parameters for controlling the two drive units for the first and the second linear movement of the load holder (9) independently of one another and a subsequent determination of combined control parameters for a resulting , superimposed linear movement is formed.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is used to calculate the ratio (Vx/Vz) of the target speeds of the first linear movements (Vx) and the second linear movement (Vz) depending on the current angular position of the Load arm (6) is designed based on the desired angle value or slope of the linear target movement direction.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is used to calculate the ratio (Vx/Vz) of the target speeds of the two drive units involved in the first linear movement and the second linear movement, for example the lifting speeds of two lifting cylinders, is trained.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the drive units are designed as hydraulic drive units and directional control valves are provided for the drive units, which work according to the flow divider principle.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) comprises a speed controller which compares the ratio of the measured drive speeds of the drive units, for example the lifting speed of two lifting cylinders, with the calculated target speed ratio (Vx/Vz) and, in the event of deviations, in opposite directions correctively intervenes in the speed specifications of the two drive units.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) comprises a position controller for continuous monitoring of whether the current direction of movement corresponds to the desired direction, with a correction being provided for deviations in accordance with the setpoint.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that a first control element (14) is provided for controlling the first linear movement and a second control element (15) for controlling the second linear movement.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the first operating element is a joystick (14) for actuation in a lifting/lowering direction and the second operating element is a roller wheel (15). is intended to be operated by rotating a roller.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) for converting the size of the deflection of the first control element (14) from a neutral position into a setpoint for the speed of the first linear movement of the load pickup and converting the size of the deflection of the second control element (15) is formed into a setpoint for the speed of the second linear movement of the load holder (9).

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is designed to convert the larger deflection of the two operating elements (14, 15) into a setpoint for the speed of the resulting movement from the superimposition of the first and second movements.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) comprises an evaluation unit which determines which drive unit, for example which lifting cylinder, reaches its supply limit first in compliance with the previously determined speed ratio (Vx/Vz) as the drive speed increases and that the control unit (17) is designed to assign the maximum achievable drive speed to this drive unit as the target speed and to adapt the target speed of the second drive unit to the previously calculated speed ratio.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is designed to determine the target speed of a drive unit as a volume or a volume flow of a hydraulic fluid which corresponds to the speed of this drive unit with appropriate supply, in particular as a fraction or % value of the maximum amount of hydraulic fluid available for all applications or the maximum volume flow of the hydraulic system available for all applications.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) for calculating the magnitude of the deflection of the operating elements is designed as an angle value between -180° and +180°.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is responsible for assigning the deflection of one control element (14, 15) from 0° to a horizontal movement away from the machine and from ±180° to a horizontal movement towards the machine is designed, with the values ±90° corresponding to vertical lifting or lowering movements.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that an inclination sensor is present, from whose angle signal the determination of the resulting target direction of movement with reference to the surroundings of the machine and not to the machine itself is made possible.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is designed to, depending on a safety query before the machine (1) tips over, the target speeds of the drive units while maintaining the ratio of the movement speeds of the drive elements to one another up to complete Limit standstill.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (17) is designed to limit movements that are directed away from the machine to a greater extent than movements that are directed towards the machine.

Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit for controlling the load arm (6) is designed to superimpose a third linear movement of the load holder (9).