DE102022105450A1 - Construction machine or agricultural machine - Google Patents
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Abstract
Es wird eine mobile Arbeitsmaschine (1) wie eine Baumaschine oder Landmaschine mit einer Hubeinrichtung (4,5,6,7) zur Führung eines Anbauwerkzeuges, insbesondere ein Maschine mit Ladeanlage, Hubgerüst oder Kranarm, wie ein Bagger mit einem Baggerausleger(4), wobei eine kinematische Kette (2,3,5,6,7,9,14,15) beweglicher Teile der Arbeitsmaschine die Hubeinrichtung (4,5,6,7)und eine Werkzeugaufnahme (9) zur beweglichen Aufnahme eines Arbeitswerkzeugs (8) aufweist und eine Kontrolleinheit (22) vorhanden ist, vorgeschlagen, die eine verbesserte Steuerung der Maschine durch eine Bedienperson ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kontrolleinheit (22) auch für eine kontrollierte Bewegung der Werkzeugaufnahme (9) gegenüber der Hubeinrichtung (4,5,6,7,) für eine konstante Orientierung oder Ausrichtung des Arbeitswerkzeuges (8) während der kontrollierten Bewegung der Hubeinrichtung (4,5,6,7) zur Positionierung der Werkzeugaufnahme (9) ausgebildet ist.A mobile work machine (1) such as a construction machine or agricultural machine with a lifting device (4,5,6,7) for guiding an attachment tool, in particular a machine with a loading system, lifting frame or crane arm, such as an excavator with an excavator boom (4), wherein a kinematic chain (2,3,5,6,7,9,14,15) of movable parts of the work machine, the lifting device (4,5,6,7) and a tool holder (9) for movably holding a work tool (8) and a control unit (22) is present, which enables improved control of the machine by an operator. This is achieved according to the invention in that the control unit (22) is also responsible for a controlled movement of the tool holder (9) relative to the lifting device (4,5,6,7,) for a constant orientation or alignment of the work tool (8) during the controlled movement the lifting device (4,5,6,7) is designed for positioning the tool holder (9).
Description
Die Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine mit Ladeanlage, Hubgerüst oder Kranarm, insbesondere einen Bagger mit einer Führung des Anbauwerkzeugs mittels Bewegung eines Baggerauslegers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a mobile work machine with a loading system, lifting frame or crane arm, in particular an excavator with a guide of the attachment tool by means of movement of an excavator boom according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Die Ladeeinrichtung eines Baggers umfasst in der Regel einen Baggerausleger, der in der Regel durch Linearantriebe bewegt wird. Die kinematischen Elemente eines Baggerauslegers sind mittels Drehgelenken miteinander verbunden. Um die Glieder der Getriebekette bewegen zu können, werden zusätzlich Linearantriebe jeweils zwischen zwei miteinander verbundenen Elementen eingesetzt. Durch die Veränderung der Linearantriebslängen können die einzelnen Elemente zueinander verfahren werden. Dies bedeutet, dass jedes nachgelagerte Element der kinematischen Kette bei Veränderung der Linearantriebslänge eine kreisförmige Bewegung in Bezug zum vorgelagerten Element erfährt. Das bedeutet, dass beim Ansteuern mindestens eines Antriebs die absolute Winkellage des Anbauwerkzeugs verändert wird, wenn der Bediener dies nicht durch ausgleichende Steuerbefehle kompensiert.The loading device of an excavator usually includes an excavator boom, which is usually moved by linear drives. The kinematic elements of an excavator boom are connected to each other using swivel joints. In order to be able to move the links of the transmission chain, additional linear drives are used between two interconnected elements. By changing the linear drive lengths, the individual elements can be moved relative to one another. This means that each downstream element of the kinematic chain experiences a circular movement in relation to the upstream element when the linear drive length changes. This means that when at least one drive is activated, the absolute angular position of the attachment tool is changed if the operator does not compensate for this with compensating control commands.
Gerade wenn horizontale bzw. vertikale Bewegungen des Anbaugerätes erforderlich sind, erfordert dies eine hohe Konzentration des Bedieners, das Werkzeug auf die gewünschte Position zu verfahren, dabei das Werkzeug horizontal bzw. vertikal zu führen und darüber hinaus den absoluten Winkel des Anbauwerkzeugen konstant zu halten. Solche Bewegungen des Anbauzeugen sind z.B. beim Abziehen von Konturen oder beim Kranen sehr hilfreich.Especially when horizontal or vertical movements of the attachment are required, this requires a high concentration of the operator to move the tool to the desired position, to guide the tool horizontally or vertically and also to keep the absolute angle of the attachment constant. Such movements of the attachment are very helpful, for example when drawing contours or when craning.
Klassische Anwendungen bei Baggern sind das Abziehen von Flächen zur Geländekonturerstellung oder das Kranen, z.B. beim Einsetzen von Rohren, Schachtringen, Spundwänden oder weiteren Gegenständen. Auch bei rotierenden Anbaugeräten, wie Fräsen, Kehrmaschinen oder bei der Verwendung von Palettengabeln ist das horizontale Nachführen des Anbauwerkzeugs auf der Bewegungsebene des Baggerauslegers unabdingbar, so dass die Ladung oder die Palette selbst nicht von der Gabel rutschen bzw. kippen kann, wenn diese im Winkel durch einen Bewegungsverlauf der vorgelagerten Elemente geneigt wird. Für den Ausgleich von seitlichen Neigungen zum Beispiel aufgrund von Drehbewegungen des Oberwagens, falls diese nicht um die Gravitationsachse erfolgt, muss zusätzlich ein sogenannter Tilt-Rotator, zwischen dem Baggerausleger und dem Abbauwerkzeug in die kinematische Kette eingesetzt werden, steigt der Steuerungsbedarf des Bedieners deutlich weiter an.Classic applications for excavators are the removal of surfaces to create terrain contours or cranes, e.g. when inserting pipes, manhole rings, sheet pile walls or other objects. Even with rotating attachments, such as milling machines, sweepers or when using pallet forks, horizontal tracking of the attachment tool on the plane of movement of the excavator boom is essential so that the load or the pallet itself cannot slip or tip over from the fork if it is at an angle is inclined by a movement of the upstream elements. To compensate for lateral inclinations, for example due to rotational movements of the superstructure, if this does not occur around the axis of gravity, a so-called tilt rotator must also be inserted into the kinematic chain between the excavator boom and the mining tool. The operator's need for control increases significantly at.
Die Steuerung einer solchen Maschine ist beispielsweise in der Druckschrift
Aufgabe der ErfindungTask of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, die eine verbesserte Steuerung der Maschine durch eine Bedienperson ermöglicht.The object of the invention is to propose a machine according to the preamble of
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
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 eine erfindungsgemäße Maschine dadurch aus, dass die Kontrolleinheit auch für eine kontrollierte Bewegung der Werkzeugaufnahme und damit auch eines in der Werkzeugaufnahme befindlichen Arbeitswerkzeugs gegenüber der Hubeinrichtung zur Ausrichtung der Werkzeugaufnahme während der Bewegung der Hubeinrichtung zur Positionierung der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, so dass eine Anpassung der Orientierung des Arbeitswerkzeuges möglich ist.Accordingly, a machine according to the invention is characterized in that the control unit is also designed for a controlled movement of the tool holder and thus also of a work tool located in the tool holder relative to the lifting device for aligning the tool holder during the movement of the lifting device for positioning the tool holder, so that a Adjustment of the orientation of the work tool is possible.
Durch diese Maßnahme kann mit einer vorgegebenen Ausrichtung des Werkzeugs gearbeitet werden, die durch eine automatische Nachführung bei der Bewegung der Hubeinrichtung beibehalten werden kann. So können beispielsweise ebene Flächen mit einer konstant eingestellten Ausrichtung oder Orientierung des Arbeitswerkzeugs unter Einhaltung eines optimalen Arbeitswinkels abgezogen oder erstellt werden. Dies ist u.a. beim Anlegen horizontaler Flächen, um z. B. im Anschluss daran eine Bodenplatte zu gießen, oder vertikaler Flächen von großem Vorteil, um beispielsweise Böschungen oder Böschungsbefestigungen mit L-Steinen oder dergleichen, anzulegen. Auch für das Anlegen von Flächen mit einem oder mehreren Abschnitten mit vorgegebenem Gefälle, z. B. für einen kontrollierten Wasserabfluss bei Niederschlag.This measure makes it possible to work with a predetermined alignment of the tool, which can be maintained by automatic tracking during the movement of the lifting device. For example, flat surfaces can be drawn or created with a constantly set alignment or orientation of the work tool while maintaining an optimal working angle. This is, among other things, when creating horizontal surfaces, e.g. B. then pouring a floor slab or vertical surfaces is of great advantage, for example to create embankments or embankment fortifications with L-stones or the like. Also for creating areas with one or more sections with a specified gradient, e.g. B. for controlled water drainage during precipitation.
Hierzu ist es von Vorteil mittels wenigstens einem Bedienelement die Vorgabe einer festen Orientierung oder Winkelposition der Werkzeugaufnahme während der Bewegung der Hubeinrichtung vorzunehmen. Die Bedienperson kann somit zunächst die Stellung bzw. Winkelposition oder Orientierung des in der Werkzeugaufnahme befindlichen Werkzeuges mittels Vorgabe durch ein Bedienelement einstellen. Bei der anschließenden Bewegung der Hubeinrichtung wird diese Stellung bzw. Winkelposition oder Orientierung dann automatisch beibehalten.For this purpose, it is advantageous to specify a fixed orientation or angular position of the tool holder using at least one control element to be carried out during the movement of the lifting device. The operator can therefore first set the position or angular position or orientation of the tool located in the tool holder by specifying a control element. During the subsequent movement of the lifting device, this position or angular position or orientation is then automatically maintained.
Zur Realisierung der kontrollierten Ausrichtung oder Orientierung der Werkzeugaufnahme ist die Erfassung der Lage aller kontrolliert bewegter Maschinenelemente mittels einer Sensorik vorgesehen. Darauf aufbauend kann die Berechnung und Durchführung der Bewegung der Werkzeugaufnahme und damit auch des darin aufgenommenen Arbeitswerkzeugs in Abhängigkeit von einem gewählten Betriebsmodus als Funktion von Koordinaten in einem Koordinatensystem von der Kontrolleinheit mittels Regelalgorithmen vorgenommen werden.To achieve the controlled alignment or orientation of the tool holder, the position of all machine elements moving in a controlled manner is recorded using a sensor system. Based on this, the calculation and implementation of the movement of the tool holder and thus also of the work tool accommodated therein can be carried out by the control unit using control algorithms as a function of coordinates in a coordinate system depending on a selected operating mode.
Die Kontrolleinheit kann zur Führung der Werkzeugaufnahme mit konstanter Orientierung in einer zweidimensionalen Bewegung in einer Fläche oder dreidimensionalen Bewegung in einem Raum ausgebildet sein.The control unit can be designed to guide the tool holder with a constant orientation in a two-dimensional movement in a surface or three-dimensional movement in a space.
Um der Bedienperson eine Steuerung der Hubeinrichtung in einer Ebene zu ermöglichen, wird die Kontrolleinheit in einer bestimmten Ausführung so ausgebildet, dass eine kontrollierte Bewegung der Hubeinrichtung bei konstanter Orientierung der Werkzeugaufnahme oder der Arbeitswerkzeugs in einer Ebene eines kartesischen Koordinatensystems ansteuerbar ist.In order to enable the operator to control the lifting device in one plane, the control unit is designed in a specific embodiment so that a controlled movement of the lifting device can be controlled with a constant orientation of the tool holder or the work tool in a plane of a Cartesian coordinate system.
Zur Bedienung der Maschine wird in vorteilhafter Weise wenigstens ein Bedienelement zur Vorgabe einer oder mehrerer linearer oder rotierender Bewegungen, beispielsweise zur Vorgabe einer Horizontalbewegung und/oder einer Vertikalbewegung und/oder einer Drehbewegung, die durch eine Bedienperson vorgesehen ist.To operate the machine, at least one control element is advantageously used to specify one or more linear or rotating movements, for example to specify a horizontal movement and/or a vertical movement and/or a rotary movement, which is provided by an operator.
Für eine flexible Handhabung der Maschine durch eine Bedienperson wird die Kontrolleinheit so ausgebildet, dass durch weitere Vorgaben mittels wenigstens einem Bedienelement eine maschinell kontrollierte Überlagerung von einer oder mehreren weiteren Bewegungen zur Überlagerung mit wenigstens einer bereits vorgegebenen Bewegung stattfindet.For flexible handling of the machine by an operator, the control unit is designed in such a way that, by means of further specifications, a machine-controlled superimposition of one or more further movements takes place by means of at least one control element to superimpose at least one already predetermined movement.
Die Soll-Vorgaben für die gewünschte Bewegung sollen in eine gewünschte Bewegung zur Positionierung und Ausrichtung der Werkzeugaufnahme umgesetzt werden. Hierzu ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine Ausgleichsbewegung der Werkzeugaufnahme zur Einhaltung der vorgegebenen Bewegung als Funktion von Koordinaten entweder anhand von Algorithmen durch die Kontrolleinheit unter Berücksichtigung der Position bewegter Teile der kinematische Kette mittels automatischer Ansteuerung der erforderlichen Achsen und/oder durch eine zusätzliche hydraulische Kopplung von Antriebselementen bewegter Teile der kinematische Kette vorgesehen ist.The target specifications for the desired movement should be converted into a desired movement for positioning and aligning the tool holder. For this purpose, it is advantageous if there is at least one compensating movement of the tool holder to maintain the specified movement as a function of coordinates either using algorithms by the control unit, taking into account the position of moving parts of the kinematic chain by means of automatic control of the required axes and / or by an additional hydraulic Coupling of drive elements of moving parts of the kinematic chain is provided.
Die Soll-Geschwindigkeiten in allen Bewegungsrichtungen können abhängig von den Vorgaben einer Bedienperson durch das oder die Bedienelemente bestimmt werden. Dabei wird beispielsweise ein proportionaler Zusammenhang des Umfangs der Betätigung des oder der Bedienelemente, beispielsweise des Umfangs der Auslenkung des oder der Bedienelemente, und einer Soll-Geschwindigkeit einer Bewegung vorgesehen.The target speeds in all directions of movement can be determined by the control element or elements depending on the specifications of an operator. In this case, for example, a proportional relationship between the extent of the operation of the control element or elements, for example the extent of the deflection of the control element or elements, and a target speed of a movement is provided.
Die Maschinensteuerung durch eine Bedienperson in unterschiedlichen Anwendungen kann dadurch erleichtert werden, dass die Kontrolleinheit wenigsten zwei wählbare Betriebsmodi aufweist, wobei eine Auswahl zwischen wenigstens zwei Arten von Koordinaten des der Koordinatensteuerung zugrunde liegende Koordinatensystems durch die Bedienperson, beispielweise zwischen kartesischen Koordinaten oder zylindrischen oder polaren Koordinaten, vorgesehen ist. Die Art der Maschinensteuerung lässt sich somit an den Arbeitsraum bzw. die darin auszuführenden Bewegungen anpassen. Zylinderkoordinaten sind beispielsweise dann von Vorteil, wenn Hubbewegungen der Hubeinrichtung mit einer Drehbewegung, z. B. des Oberwagens eines Baggers zu kombinieren sind.Machine control by an operator in different applications can be facilitated in that the control unit has at least two selectable operating modes, with a selection by the operator between at least two types of coordinates of the coordinate system on which the coordinate control is based, for example between Cartesian coordinates or cylindrical or polar coordinates , is provided. The type of machine control can therefore be adapted to the work area and the movements to be carried out in it. Cylindrical coordinates are advantageous, for example, when lifting movements of the lifting device involve a rotary movement, e.g. B. the upper structure of an excavator must be combined.
Je nach Arbeitsvorgang ist es von Bedeutung, ob die automatische Steuerung bzw. Nachführung der Maschine auf der Grundlage eines auf die Maschine oder eines Maschinenelementes bezogenen Koordinatensystems oder auf der Grundlage eines davon unabhängigen, beispielsweise auf die Umgebung der Maschinen bezogenen Koordinatensystems erfolgt. Daher ist es von Vorteil wenn in einem Betriebsmodus die Position des der Koordinatensteuerung in der Kontrolleinheit zugrunde liegende Koordinatensystems auf die Position eines Maschinenelementes, beispielsweise der Position einer Drehachse, oder in einem anderen Betriebsmodus in Form von Absolutkoordinaten auf die Umgebung der Maschine bezogen ist.Depending on the work process, it is important whether the automatic control or tracking of the machine is based on a coordinate system related to the machine or a machine element or on the basis of an independent coordinate system, for example related to the surroundings of the machines. It is therefore advantageous if, in one operating mode, the position of the coordinate system on which the coordinate control in the control unit is based is related to the position of a machine element, for example the position of a rotation axis, or in another operating mode in the form of absolute coordinates to the surroundings of the machine.
Beispielswiese kann bei zwei besonderen, unterschiedlichen Weiterbildungen gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise einerseits ein erster Winkel des Arbeitswerkzeuges und/oder einer Löffelschneide, Schaufel oder dergleichen zum Boden definiert und/oder festgelegt und dann im Sinn der Erfindung beibehalten werden. Andererseits kann in vorteilhafter Weise ein anderer bzw. zweiter Winkel des Arbeitswerkzeuges und/oder einer Löffelschneide, Schaufel oder dergleichen zur Werkzeugaufnahme bzw. dem Ausleger und/oder einem sog. Greifarm oder dergleichen definiert und/oder festgelegt und dann im Sinn der Erfindung beibehalten werden.For example, in two special, different developments according to the invention, on the one hand, a first angle of the work tool and/or a spoon blade, shovel or the like to the ground can be advantageously defined and/or fixed and then maintained in the spirit of the invention. On the other hand, in Advantageously, a different or second angle of the work tool and / or a spoon blade, shovel or the like for the tool holder or the boom and / or a so-called gripper arm or the like can be defined and / or fixed and then retained in the sense of the invention.
Bei diesen beiden, unterschiedlichen, vorteilhaften Varianten gemäß der Erfindung unterscheidet sich jeweils das in der Kontrolleinheit zugrunde liegende Koordinatensystem, d.h. u.a. der jeweilige Bezugspunkt bzw. die jeweilige Bezugsebene zur Definition bzw. vorteilhaften Festlegung des entsprechenden Winkels. Im ersten Fall dient nämlich in vorteilhafter Weise der Boden bzw. die Horizontale als Bezugsebene. Im zweiten Fall ist in vorteilhafter Weise die Werkzeugaufnahme bzw. der Ausleger und/oder ein sog. Greifarm bzw. ein Bolzen oder dergleichen der vorteilhafte Bezugspunkt. Die vorteilhafte Nachführung erfolgt im ersten Fall beispielsweise durch einen Zylinder des Maschinenarms bzw. der kinematischen Kette. Im zweiten Fall ist keine Nachführung zwingend notwendig, da der vorgenannte Zylinder des Greifarms in seiner Länge nicht verändert werden zu braucht, um den entsprechenden Winkel der Schaufel oder dergleichen zur Werkzeugaufnahme beizubehalten.In these two, different, advantageous variants according to the invention, the coordinate system on which the control unit is based differs, i.e., among other things, the respective reference point or the respective reference plane for defining or advantageously determining the corresponding angle. In the first case, the ground or the horizontal advantageously serves as a reference plane. In the second case, the tool holder or the boom and/or a so-called gripper arm or a bolt or the like is advantageously the advantageous reference point. In the first case, the advantageous tracking takes place, for example, through a cylinder of the machine arm or the kinematic chain. In the second case, no tracking is absolutely necessary, since the length of the aforementioned cylinder of the gripper arm does not need to be changed in order to maintain the appropriate angle of the shovel or the like for the tool holder.
In einer Weiterbildung dieser Ausführung wird die Orientierung der Koordinatenachsen des der Koordinatensteuerung in der Kontrolleinheit zugrunde liegende Koordinatensystems durch die Bedienperson mittels zugehöriger Bedienelemente im Raum frei wählbar ausgebildet. Dies bringt eine Erleichterung bei bestimmten Arbeiten mit sich. Soll z.B. eine Schräge (mathematisch als Ebene bezeichnet) abgezogen werden und die Maschine befindet sich nicht mit der eigenen Rotationsache von Ober- und Unterwagen normal zu dieser Ebene, könnte die Bezugsebene auch gekippt gewählt werden.In a further development of this embodiment, the orientation of the coordinate axes of the coordinate system on which the coordinate control in the control unit is based is designed to be freely selectable in space by the operator using associated control elements. This makes certain tasks easier. For example, if a slope (mathematically referred to as a plane) is to be subtracted and the machine is not in a normal position to this plane with the rotation of the upper and lower carriages, the reference plane could also be selected to be tilted.
Damit wird auch eine Ansteuerung einer kontrollierten Bewegung eines Arbeitswerkzeugs in einer beliebigen Ebene mit einer vorgegebenen Orientierung im Raum durch die Bedienperson mittels zugehöriger Bedienelemente erleichtert.This also makes it easier for the operator to control a controlled movement of a work tool in any plane with a predetermined orientation in space using associated control elements.
Bereits durch die erfindungsgemäße gleichbleibende Ausrichtung oder Orientierung der Werkzeugaufnahme oder des darin aufgenommenen Arbeitswerkzeugs ist es einer Bedienperson einfacher möglich, sich auf die Bewegung eines Bereiches des Arbeitswerkzeuges, wie beispielsweise eine Löffelschneide, zu fokussieren. Dies kann jedoch weiter verbessert werden, wenn die Position eines solchen Bereichs des Arbeitswerkzeugs automatisch durch die Kontrolleinheit berücksichtigt wird. Hierzu kann ein Betriebsmodus der Kontrolleinheit vorgesehen werden, der mittels zugehöriger Bedienelemente die Ansteuerung einer kontrollierten Bewegung eines bestimmten Bereichs eines Arbeitswerkzeugs im Raum, beispielsweise einer Löffelschneide umfasst. So kann beispielsweise eine Positionserfassung dieses Werkzeugbereiches sensorisch oder über die Stellung der verschiedenen Antriebselemente, z. B. von Hubzylindern, erfolgen und darauf aufbauend die Bewegung dieses Werkzeugbereiches automatisch angesteuert werden.The constant alignment or orientation of the tool holder or the work tool accommodated therein makes it easier for an operator to focus on the movement of an area of the work tool, such as a spoon blade. However, this can be further improved if the position of such an area of the work tool is automatically taken into account by the control unit. For this purpose, an operating mode of the control unit can be provided, which includes the control of a controlled movement of a specific area of a work tool in space, for example a spoon blade, by means of associated operating elements. For example, the position of this tool area can be detected using sensors or via the position of the various drive elements, e.g. B. by lifting cylinders, and based on this the movement of this tool area can be controlled automatically.
Grundsätzlich kann gemäß der Erfindung das Arbeitswerkzeug bzw. Werkzeug entweder direkt an einer Sektion bzw. der kinematischen Kette bzw. einem sog. „Stiel“ gebolzt werden oder über einen sog. „Schnellwechsler“ mit der Sektion bzw. der kinematischen Kette bzw. dem sog. „Stiel“ verbunden werden und/oder dieser sog. „Schnellwechsler“ kann zusätzlich bzw. indirekt über eine sog. „Tilt-Funktion“ verfügen und/oder über einen sog. „Tilt-Rotator“ an der Sektion bzw. der kinematischen Kette bzw. dem sog. „Stiel“ angebunden werden.Basically, according to the invention, the work tool or tool can either be bolted directly to a section or the kinematic chain or a so-called “handle” or via a so-called “quick coupler” to the section or the kinematic chain or the so-called "Stem" can be connected and/or this so-called "quick coupler" can additionally or indirectly have a so-called "tilt function" and/or a so-called "tilt rotator" on the section or the kinematic chain or the so-called “stem”.
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 Baggers, -
2 eine vergrößerte Darstellung eines Baggerauslegers, -
3 eine Darstellung entsprechen2 mit veränderter Stellung des Baggerauslegers, -
4 eine Seitenansicht eines sogenannten Tilt-Rotators, -
5 eine Seitenansicht eines montierten Tilt-Rotators mit Löffel und -
6 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Kontrolleinheit.
-
1 a side view of an excavator, -
2 an enlarged view of an excavator boom, -
3 correspond to arepresentation 2 with a changed position of the excavator boom, -
4 a side view of a so-called tilt rotator, -
5 a side view of an assembled tilt rotator with bucket and -
6 a schematic block diagram to illustrate the control unit.
Der Bagger 1 in
Der Baggerausleger ist in drei gegeneinander um Horizontalachsen H1, H2, H3 drehbare Sektionen 5,6,7 aufgeteilt. An der letzten Sektion 7 ist ein Löffel 8 an einer um eine weitere Horizontalachse H4 drehbaren Werkzeugaufnahme 9 befestigt. Für die Bewegungen des Baggerauslegers 4 sind als Antriebselemente Hydraulikzylinder 10,11,12, 13 vorgesehen. Dieser Aufbau ist typisch für Bagger bekannter Bauart.The excavator boom can be rotated in three relative to each other about horizontal axes H1, H2, H3 divided into 5,6,7. On the
In
In
Mit einem Tilt-Rotator 15 kann also das Werkzeug, z. B. der Löffel 8 während des Arbeitsvorgangs um zwei weitere Winkel bezüglich der Achsen T1 und T2 verstellt werden. So kann beispielsweise bei horizontal stehendem Bagger 1 eine schräge Böschung als ebene Fläche oder bei schräg stehendem Bagger 1 eine horizontale Ebene abgezogen werden. Dabei muss die Bedienperson jedoch die Drehbewegungen um alle beschriebenen Drehachsen kontrollieren, wodurch die Anforderungen nochmals erhöht sind.With a
Um die Bedienung hierbei zu vereinfachen wird eine erfindungsgemäße Kontrolleinheit eingesetzt, wie anhand von
Die Kontrolleinheit 22 weist einen oder mehrere Betriebsmodi auf, wobei ein Betriebsmodus so ausgelegt ist, dass Eingaben der Bedienperson über weitere Bedienelemente 20,22 als vertikale und/oder horizontale Armbewegungen des Baggerauslegers 4 verstanden und in Steuerbefehle für den simultanen Antrieb der benötigten Antriebselement 10,10a,10b,11,12,13 umgesetzt werden. Die Auslenkung eines oder mehrerer Bedienelemente 20, 22 kann dabei als Sollgeschwindigkeit für eine oder mehrere Bewegungen von der Kontrolleinheit 22 verarbeitet werden. Dabei ist auch eine Überlagerung einer vertikalen und einer horizontalen Bewegung möglich, so dass eine resultierende lineare bzw. freie Bewegung entsteht.The control unit 22 has one or more operating modes, one operating mode being designed such that inputs from the operator via
Die Steuerbefehle der Kontrolleinheit 22 werden beispielsweise als elektrische Signale zu den benötigten elektrohydraulischen Steuerventilen 23,24,25,26,27 geleitet, wodurch hydraulische Antriebselemente wie die Hydraulikzylinder 10,11,12,13,16,17 oder Hydraulikmotoren wie der Hydraulikmotor 18 und/oder der Drehantrieb des Oberwagens 3 angesteuert werden. Die Positionen aller beweglichen Glieder des Baggers 1 und insbesondere des Baggerauslegers 4 werden dabei ständig über eine Sensorik 28 erfasst, um bei Abweichungen von den Soll-Bewegungen entsprechende Ausgleichsbewegungen einzuleiten.The control commands from the control unit 22 are passed, for example, as electrical signals to the required electro-
Erfindungsgemäß wird nunmehr bei allen Bewegungen des Baggerauslegers 4 die Winkelposition des Arbeitswerkzeugs 8 erhalten, das heißt es findet eine Nachführung der Werkzeugaufnahme 9 um eine oder mehrere Achsen H3, H4, T1, T2 statt, um diese Winkelposition konstant zu halten. Die von der Kontrolleinheit 22 anzusteuernden Positionen oder Bewegungen können dabei abhängig von der Position eines Maschinenelementes, beispielsweise der Position einer Drehachse V1,V2,H1,H2,H3,H4,T1,T2 oder des Unterwagens 2, oder in Form von Absolutkoordinaten bezogen auf die Umgebung der Maschine 1 bestimmt werden.According to the invention, the angular position of the working
Generell kann bei zwei besonderen Weiterbildungen gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise entweder ein erster Winkel der Löffelschneide 14 zum Boden definiert und/oder festgelegt und dann im Sinn der Erfindung beibehalten werden und/oder ein zweiter Winkel der Schaufel 8 zur Werkzeugaufnahme 9 definiert und/oder festgelegt und dann im Sinn der Erfindung beibehalten werden. Bei diesen beiden vorteilhaften Varianten gemäß der Erfindung unterscheidet sich u.a. der Bezugspunkt bzw. die Bezugsebene zur Definition bzw. vorteilhaften Festlegung des entsprechenden Winkels. Im ersten Fall dient in vorteilhafter Weise der Boden bzw. die Horizontale als Bezugsebene. Im zweiten Fall ist in vorteilhafter Weise die Werkzeugaufnahme 9 bzw. ein Bolzen o.ä. der vorteilhafte Bezugspunkt. Die vorteilhafte Nachführung erfolgt im ersten Fall bevorzugt durch den Zylinder 12. Im zweiten Fall ist keine Nachführung zwingend notwendig, da der Zylinder 12 in seiner Länge nicht verändert werden zu braucht, um den entsprechenden Winkel der Schaufel 8 zur Werkzeugaufnahme 9 beizubehalten. Vorzugsweise würde die Bewegung des Arms dann mit dem Zylinder 11 erfolgen.In general, in two special developments according to the invention, either a first angle of the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Baggerexcavator
- 22
- UnterwagenUndercarriage
- 33
- OberwagenUppercarriage
- 44
- BaggerauslegerExcavator boom
- 55
- Sektionsection
- 66
- Sektionsection
- 77
- Sektionsection
- 88th
- LöffelSpoon
- 99
- WerkzeugaufnahmeTool holder
- 1010
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1111
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1212
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1313
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1414
- Löffelschneidespoon edge
- 1515
- Tilt-RotatorTilt rotator
- 1616
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1717
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1818
- HydraulikmotorHydraulic motor
- 1919
- BedienelementControl element
- 2020
- BedienelementControl element
- 2121
- BedienelementControl element
- 2222
- KontrolleinheitControl unit
- 2323
- Elektrohydraulisches SteuerventilElectro-hydraulic control valve
- 2424
- Elektrohydraulisches SteuerventilElectro-hydraulic control valve
- 2525
- Elektrohydraulisches SteuerventilElectro-hydraulic control valve
- 2626
- Elektrohydraulisches SteuerventilElectro-hydraulic control valve
- 2727
- Elektrohydraulisches SteuerventilElectro-hydraulic control valve
- 2828
- Sensorik Sensors
- V1V1
- VertikalachseVertical axis
- V2V2
- VertikalachseVertical axis
- H1H1
- HorizontalachseHorizontal axis
- H2H2
- HorizontalachseHorizontal axis
- H3H3
- HorizontalachseHorizontal axis
- H4H4
- HorizontalachseHorizontal axis
- T1T1
- Tilt-RotorachseTilt rotor axis
- T2T2
- Tilt-RotorachseTilt rotor axis
- LHLH
- ArbeitslinieWork line
- LVLV
- ArbeitslinieWork line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2860315 A1 [0005]EP 2860315 A1 [0005]
- DE 102014212480 A1 [0005]DE 102014212480 A1 [0005]
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-
2022
- 2022-03-08 DE DE102022105450.0A patent/DE102022105450A1/en active Pending
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