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Technisches
Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein
auf einen automatisierten Schaufelbeladungszyklus für einen
Grabvorgang und insbesondere auf ein Verfahren und auf ein System
zur Steuerung des automatisierten Schaufelbeladungszyklus.
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Arbeitsmaschinen, beispielsweise
Radlader, Raupenlader und ähnliches,
die Arbeitswerkzeuge aufweisen, wie beispielsweise Schaufeln, werden
oft verwendet, um Material von einer Stelle weg zu graben und das
Material an einer oder mehreren anderen Stellen fallen zu lassen.
Beispielsweise werden Radlader mit Schaufeln verwendet, um Materialien zu
graben, wie beispielsweise Kies, Sand, Erdboden und ähnliches,
und das Material auf die Ladefläche eines
Lastwagens oder an anderen Stellen abzuladen.
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Bei einer Arbeitsumgebung, in dem
der Prozess von Graben und Abladen wiederholt für lange Zeitperioden ausgeführt wird,
ist es wichtig, so effizient und produktiv wie möglich zu arbeiten. Wenn jedoch
eine Ermüdung
eintritt, oder wenn der Bediener relativ unerfahren ist, kann der
Grabzyklus nicht so produktiv sein, wie erwünscht. Dies beeinflusst nachteilig
den Wirkungsgrad der Arbeitsmaschine.
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Als eine Folge sind Versuche unternommen worden,
den Grabprozesses zu automatisieren, um die Produktivität und den
Wirkungsgrad zu maximieren. Es ist beispielsweise bekannt, den Beladungsprozess
einer Arbeitsmaschine zu automatisieren, wie beispielsweise von
einem Radlader, wenn man verschiedene Massenfaktoren überwacht,
wenn die Schaufel der Maschine in einen Haufen von Material eintritt.
Während
der anfänglichen
Phase des Prozesses bestimmen bekannte Systeme, dass die Schaufel
in den Haufen eingedrungen ist, und beginnen darauf ansprechend,
die Schaufel schnell anzuheben. Die Systeme kippen dann die Schaufel
zurück,
wenn sie weiter in gesteuerter Weise angehoben wird.
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Die bekannten Systeme sind ausgelegt,
um mit dem Motor der Arbeitsmaschine auf voller Drehzahl zu arbeiten.
Jedoch gibt es Situationen, wo es erwünscht ist, in einen Materialhaufen
einzudringen, wobei der Motor auf einer Drehzahl ist, die geringer ist
als bei der vollen Drosseleinstellung. Beispielsweise kann der Boden
nass oder sandig sein und kann somit keine gute Traktion bieten
können.
Wenn man den Motor auf voller Drehzahl erhält, kann dies dann bewirken,
dass die Arbeitsmaschine übermäßig rutscht,
wenn sie in den Haufen eindringt. Wenn der Motor mit weniger als
voller Drehzahl betrieben wird, weisen jedoch die bekannten Systeme
die gleiche Hubgeschwindigkeit weiterhin an, wie bei voller Drehzahl.
Dies kann zur Folge haben, dass die Schaufel aus dem Haufen aufsteigt,
ohne dass der automatisierte Grabzyklus die Schaufel bis zu ihrer Kapazität belastet.
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Eine Verbesserung von bekannten Systeme wird
offenbart in der ebenfalls zu eigenen US-Patent Nr. 6 321 153 von
Rocke und anderen (das '153-Patent). Das '153-Patent offenbart
ein Verfahren, welches den Beladungsprozess einer Arbeitsmaschine automatisiert,
in dem es eine tatsächliche
Motordrehzahl relativ zu einer vollen Motordrehzahl bestimmt, und
einen Hubgeschwindigkeitsbefehl erzeugt, der auf einem Vergleich
der tatsächlichen
Motordrehzahl mit der vollen Drehzahl basiert.
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Jedoch tragen die bekannten Systeme,
einschließlich
dem System des '153-Patentes, nicht der Motordrehzahl
bei weniger als der vollen Drehzahl des Motors oder der Fahrgeschwindigkeit
bei weniger als der maximalen Fahrgeschwindigkeit für einen gegebenen
Gang Rechnung. Weiterhin sprechen die bekannten Systeme nicht die
Situation an, die erscheint, wenn ein Bediener herunterschaltet,
wenn er in einen Haufen eindringt, was die Motordrehzahl verändern kann,
und folglich den Hubbefehl verändern kann.
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Darüber hinaus arbeiten existierende
Systeme, einschließlich
dem System des '153-Patentes, wie
wenn die Schaufel immer im Haufen wäre, sobald die Systeme aktiviert
sind. Wenn entsprechend das System durch einen kleinen Haufen aktiviert
wird, der vor einem zweiten größeren Haufen
angeordnet ist, kann die Schaufel so hoch ansteigen, bevor sie mit dem
zweiten Haufen in Eingriff kommt, dass sie von dem zweiten Haufen
nicht eine volle Ladung aufnimmt.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf
gerichtet, einen oder mehrere der oben dargelegten Nachteile oder
andere Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß eines Aspektes der Erfindung
wird ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Schaufelsteuersystems
während
der Beladung eines Arbeitswerkzeuges einer Arbeitsmaschine offenbart. Das
Verfahren weist die Schritte auf, zu bestimmen, wann das Arbeitswerkzeug
mit einem Materialhaufen in Eingriff kommt, weiter die Initialisierung
des automatischen Schaufelsteuersystems ansprechend darauf, dass
das Arbeitswerkzeug mit dem Materialhaufen in Eingriff kommt, weiter
die Bestimmung einer Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine und
die Erzeugung eines Hubbefehls basierend auf der Fahrgeschwindigkeit.
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Gemäß eines weiteren Aspektes ist
die Erfindung ein Verfahren zur automatischen Betätigung von
Kipp- und Hubbetätigungsvorrichtungen
zur Beladung eines Arbeitswerkzeuges einer Arbeitsmaschine mit Material
unter Verwendung eines automatischen Steuersystems. Das Verfahren
weist die Überwachung
eines Massenfaktors auf, und die Bestimmung, wann das Arbeitswerkzeug
mit dem Material in Eingriff kommt, basierend auf dem überwachten
Massenfaktor, der einen ersten Wert überschreitet. Das Verfahren
weist auch die Bestimmung einer tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine auf, und die Erzeugung eines Hubbefehls, und dass
man den Befehl als ein Signal an die Hubbetätigungsvorrichtung sendet,
wobei der Hubbefehl auf der tatsächlichen
Fahrgeschwindigkeit basiert. Das Verfahren weist die Bestimmung
auf, wann das Arbeitswerkzeug vollständig mit dem Material in Eingriff kommt,
und zwar basierend darauf, dass der überwachte Massenfaktor einen
zweiten Wert überschreitet.
Die Kipp- und Hubbefehle werden basierend auf dem überwachten
Massenfaktor eingestellt.
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Es sei bemerkt, dass sowohl die vorangegangene
allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung
nur beispielhaft und erklärend
sind und nicht die Erfindung einschränken, wie sie beansprucht wird.
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Die vorangegangenen und anderen Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden genaueren Beschreibung
der Erfindung offensichtlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
ist.
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1 ist
eine diagrammartige Darstellung einer Arbeitsmaschine, die Materialhaufen
gegenüber
steht.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Steuersystems, welches
verwendet wird, um automatisch das Arbeitswerkzeug der Arbeitsmaschine
zu steuern.
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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4 ist
eine Kurvendarstellung, die eine beispielhafte Beziehung zwischen
dem Hubbefehl und der Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine für einen
einzigen Getriebegang zeigt.
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5 ist
eine Kurvendarstellung, die eine beispielhafte Beziehung des Massenfaktors,
des Kippbefehls und des Hubbefehls mit der Zeit zeigt, wenn die
Arbeitsmaschine der 1 mit
Materialhaufen in Eingriff steht.
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6 ist
eine Kurvendarstellung, die eine andere beispielhafte Beziehung
des Massenfaktors, des Kippbefehls und des Hubbefehls mit der Zeit zeigt,
wenn die Arbeitsmaschine der 1 mit
Materialhaufen in Eingriff kommt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei
gleiche Bezugszeichen identische oder funktionell ähnliche
Elemente zeigen. Ebenfalls entspricht in den Figuren die am weitesten
links stehende Zahl von jedem Bezugszeichen der Figur, in der das
Bezugszeichen das erste Mal verwendet wird. Während spezielle Konfigurationen
und Anordnungen besprochen werden, sollte verständlich sein, dass dies nur
zu Veranschaulichungszwecken getan wird. Ein Fachmann wird erkennen,
dass andere Konfigurationen und Anordnungen verwendet werden können, ohne
vom Kern und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Mit Bezug auf 1 ist eine Arbeitsmaschine 100 veranschaulicht,
die sich einem ersten Materialhaufen 110 und einem zweiten
Materialhaufen 112 nähert.
Der erste Materialhaufen 110 und der zweite Materialhaufen 112 können aus
irgend einem von einer Vielzahl von Materialien sein, die in das
Arbeitswerkzeug 104 zu laden sind und an einer anderen
Stelle abgeladen werden. Beispielsweise können die ersten und zweiten
Haufen 110, 112 Kies, Sand, Schmutz usw. aufweisen.
Natürlich
kann eine Arbeitsmaschine auf irgendeine Anzahl von Variationen der
zu ladenden Materialhaufen während
des Verlaufs ihres Betriebes treffen. Es sei bemerkt, dass die Referenz
der Materialhaufen irgend eine Sammlung von Material umfasst, welches
geladen werden kann.
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Die Arbeitsmaschine 100 ist
in 1 als Radlader abgebildet.
Jedoch können
andere Arten von Arbeitsmaschinen, beispielsweise Raupenlader, Baggerlader,
Bagger, Frontschaufellader und ähnliches
ebenfalls mit dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung verwendet wer den.
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Die Arbeitsmaschine 100 wird
durch einen Motor 102 angetrieben, wie beispielsweise durch
einen Verbrennungsmotor. Zusätzlich
weist die Arbeitsmaschine 100 ein Arbeitswerkzeug 104 auf,
wie beispielsweise eine Schaufel zum Graben und Laden. In dem Beispiel
der Arbeitsmaschine 100, die ein Radlader ist, wird das
Arbeitswerkzeug 104 durch eine (nicht gezeigte) Hubbetätigungsvorrichtung
und eine Kippbetätigungsvorrichtung 106 angetrieben und
gesteuert. Die Hub- und Kippbetätigungsvorrichtungen
können
beispielsweise Zylinderbetätigungsvorrichtungen
für hydraulisches
Strömungsmittel sein.
Jedoch können
die Hub- und Kippbetätigungsvorrichtungen
andere Betätigungsvorrichtungen
sein, wie sie dem Fachmann offensichtlich sein würden.
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Die Arbeitsmaschine 100 weist
Vorderräder 107 und
Hinterräder 108 auf,
die die Arbeitsmaschine 100 tragen und von dem Motor 102 angetrieben
werden, wie es in der Technik bekannt ist. Während eine mit Rädern versehenen
Arbeitsmaschine gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann
erkennen, dass Raupenarbeitsmaschinen ebenfalls verwendet werden
können.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Steuersystems 200 für die Arbeitsmaschine 100 gemäß eines
beispielhaften Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Die Hub- und Kipppositionssensoren 202 bzw. 204 erzeugen
Signale ansprechend auf die Position des Arbeitswerkzeuges 104 beispielsweise
durch Abfühlen
des Ausfahrens der (nicht gezeigten) Hubbetätigungsvorrichtung und der
Kippbetätigungsvorrichtung 106.
Die Position kann beispielsweise durch Funkfrequenz- bzw. Hochfrequenz-Resonanzsensoren
abgefühlt
werden oder kann aus Arbeitswerkzeugverbindungswinkelmessungen unter
Verwendung von Drehpotentiometern, Jo-Jos oder ähnlichen abgeleitet werden,
um die Drehung der Betätigungsvorrichtungen
zu messen.
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Ein Massenfaktorsensor 206 erzeugt
Signale, die einen überwachten
Massenfaktor darstellen. Ein Massenfaktor kann einer oder mehrere
von verschiedenen Maschinenparametern sein, die überwacht werden, um das Ausmaß der Anhäufung bzw. Massenbildung
von Materialhaufen zu bestimmen, wie beispielsweise von ersten und
zweiten Haufen 110, 112 in 1. Der Massenfaktorsensor 206 kann beispielsweise
die Kraft, den Druck oder die Geschwindigkeit bzw. die Drehzahl
abhängig
von dem überwachten
Massenfaktor messen. Beispielsweise könnten die Massenfaktorparameter
das Drehmoment einer Arbeitsmaschine 100, dass Durchrutschen
der Räder,
die Fahrgeschwindigkeit, die Motordrehzahl, die Hubkraft, die Kippkraft
und ähnliches sein,
um die Kräfte
zu bestimmen, die auf dem Arbeitswerkzeug 104 aufgebracht
werden. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel stellt der Massenfaktorsensor 206 zwei
oder mehrere Sensoren dar, die unterschiedliche Massenfaktoren überwachen.
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Ein Drehzahlsensor 210 erzeugt
ein Signal, welches eine Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 100 darstellt.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der Drehzahlsensor konfiguriert, um die Drehzahl am Ausgang
des Arbeitsmaschinengetriebes zu messen. Jedoch könnte der
Drehzahlsensor irgendein Geschwindigkeitssensor bzw. Drehzahlsensor
sein, wie es dem Fachmann in der speziellen Technik offenbart sein
würde.
Der Gang des Getriebes kann leicht aus einem Gangmonitor 212 bestimmt
werden.
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Die Position, die Kraft, die Geschwindigkeit und
die Gangsignale können
an eine Signalkonditionierungsvorrichtung 214 für die herkömmliche
Signalerregung und Signalfilterung geliefert werden, und können dann
zu dem Befehlssignalgenerator 216 geliefert werden. Der
Befehlssignalgenerator 216 kann beispielsweise ein mikroprozessorbasiertes
System sein, welches arge kritische Einheiten verwendet, um Signale
zu erzeugen, die jene widerspiegeln, die von den Steuerhebeln 218 erzeugt
wurden, und zwar gemäß Software-Programmen,
die im Speicher gespeichert sind. Durch Wiedergabe der Befehlssignale,
die die erwünschte
Bewegungsrichtung der Hub/Kipp-Betätigungsvorrichtung
und die Geschwindigkeit darstellen, die üblicherweise von den Steuerhebeln 218 geliefert
werden, kann die vorliegende Erfindung vorteilhaft bei existierenden
Maschinen nachgerüstet
werden, um die Steuervorrichtung 220 parallel zu den manuellen
Steuerhebeleingaben oder in dieser eingreifend einzurichten.
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Alternativ kann eine integrierte
Steuervorrichtung vorgesehen werden, in dem man den Befehlssignalgenerator 216 und
die die Steuervorrichtung 220 für das programmierbare Werkzeug
kombiniert in einer einzigen Einheit vorsieht, um die Anzahl der
Komponenten zu reduzieren. Ein Maschinenbediener kann optional Steuerspezifikationen
eingeben, wie beispielsweise Materialzustandseinstellungen, und
zwar durch eine Bedienerschnittstelle 228, wie beispielsweise
durch eine alphanumerische Tastatur, durch Wählvorrichtungen, durch Schalter
oder durch einen berührungsempfindlichen
Anzeigeschirm.
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Die Werkzeugsteuervorrichtung 220 weist Hydraulikschaltungen
mit Hub- und Kippbetätigungsvorrichtungssteuerventilen 224, 226 auf,
um die Rate zu steuern, mit der unter Druck gesetztes hydraulisches
Strömungsmittel
zu den jeweiligen Hub- und Kippbetätigungsvorrichtungen fließt, und
zwar proportional zu den aufgenommenen Befehlssignalen, in einer
Weise, die dem Fachmann wohlbekannt ist.
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3 ist
ein Flussdiagramm des Betriebs eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
des Steuersystems, welches verwendet wird, um das Arbeitswerkzeug 104 so
zu steuern, dass das Arbeitswerkzeug wirkungsvoll volle Ladungen
aus dem Materialhaufen 110 und 112 aufnimmt. Das
Steuersystem wird mit Bezug auf ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
erklärt,
bei dem der überwachte
Massenfaktor der Widerstand gegen das Anheben ist. Wie jedoch oben
erklärt,
könnte
der überwachte
Massenfaktor irgend einer von irgend einer Vielzahl von Massenfaktoren
sein. Der Widerstand gegen das Anheben, oder gegen die Hubkraft,
kann durch Massenfaktorsensoren 206 gemessen werden, die
beispielsweise Druckwandler sein könnten, die innerhalb der Köpfe der
Hubbetätigungsvorrichtungen
gelegen sind, wie beispielsweise in den hydraulisch angetriebenen
Hubzylinder.
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Das System und das Verfahren werden
mit Bezug auf die Hub- und Kippbefehle und auf die Hub- und Kippgeschwindigkeiten
beschrieben. Die Hubund Kippbefehle sind die Steuersignale, die
von dem Steuersystem gesandt wurden, um die Ventile um einen Prozentsatz
einer maximalen oder vollständig
offenen Position zu öffnen.
Die Hub- und Kippgeschwindigkeiten werden nicht nur durch Befehlseinstellungen
bestimmt, sondern durch den Widerstand gegen das Anheben und das
Kippen, wie es dem Fachmann offensichtlich sein würde.
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Das System und das Verfahren beginnen
mit einem Schritt des Starts des automatischen Steuersystems beim
Startschritt 300. Der Startschritt kann das Ziehen eines
Umschaltschalters, eines Knopfes oder einer anderen Vorrichtung
aufweisen, um das System unter Verwendung einer Schalter- oder Bedienerschnittstelle 228 mit
Leistung zu versorgen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
wird das System immer dann mit Leistung versorgt, wenn die Arbeitsmaschine
arbeitet.
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Im Schritt 302 bestimmt das System,
ob das Arbeitswerkzeug 104 mit einem Materialhaufen in Eingriff
gekommen ist, wie beispielsweise mit dem ersten Materialhaufen 110.
Wie früher
besprochen wird diese Bestimmung durchgeführt durch Überwachung von einem oder mehreren
Massenfaktoren. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die überwachten Massenfaktoren
die Fahrgeschwindigkeit, die Motordrehzahl und das Drehmoment des
Antriebsstrangs. Wenn entsprechend die Fahrgeschwindigkeit, die Motordrehzahl
und das Drehmoment des Antriebsstrangs von den Standardfahrtwerten über voreingestellte
Schwellen abweichen, bestimmt das System, dass das Arbeitswerkzeug
mit einem Materialhaufen in Eingriff gekommen ist. Wenn das System
bestimmt, dass das Arbeitswerkzeug 104 mit dem Materialhaufen 110 in
Eingriff gekommen ist, leitet das Steuersystem einen automatisierten
Schaufelbeladungsprozess oder START-Betriebszustand im Schritt 304
ein.
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In einem Schritt 306 detektiert das
System, in welchem Getriebegang die Arbeitsmaschine ist, beispielsweise
mittels eines Getriebemonitors 212. Das Steuersystem kann
konfiguriert sein, um das Arbeitswerkzeug 104 für jeden
Gang anders zu steuern. Beispielsweise können gewisse voreingestellte
Schwellenwerte für
jedes Zahnrad eingestellt werden, wie es unten mit Bezug auf 4 erklärt wird.
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In einem Schritt 308 wird die Fahrgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 100 unter Verwendung eines Fahrgeschwindigkeitssensors 210 bestimmt. Wie
oben erklärt
könnte
der Fahrgeschwindigkeitssensor 210 ein üblicher in der Technik bekannter
Geschwindigkeitssensor sein.
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Bei einem Ausführungsbeispiel werden Signale,
die die tatsächliche
Fahrgeschwindigkeit darstellen, zu dem Befehlssignalgenerator 216 gesandt. Die
Fahrgeschwindigkeit wird verwendet, um den Hubbefehl zu bestimmen,
der an die Werkzeugsteuervorrichtung 220 und an das Hubbetätigungsventil 224 des
Arbeitswerkzeuges zu senden ist. Die Hubbefehlseinstellung ist ein
Faktor bei der Erzeugung einer Hubgeschwindigkeit und wird bestimmt
durch Vergleich der Fahrgeschwindigkeit mit einer oberen und unteren
Schwelle für
einen speziellen Gang. In einem Schritt 310 bestimmt der Befehlssignalgenerator 216,
ob die Fahrgeschwindigkeit unter einer oberen Fahrgeschwindigkeitsschwelle
für den
Gang ist. Wenn die Fahrgeschwindigkeit unter der eingestellten oberen
Schwelle für
den Gang ist, wird der Hubbefehl auf einen voreingestellten Wert
gesetzt, wie beispielsweise auf 100%, wodurch die Hubgeschwindigkeit
maximiert wird.
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4 ist
eine Kurvendarstellung 400, die eine beispielhafte Beziehung
zwischen der Fahrgeschwindigkeit und dem Hubbefehl anzeigt. In der
Kurvendarstellung 400 stellt die vertikalen Achse den Hubbefehl
als einen Prozentsatz der maximalen Hubkapazität der Hubbetätigungsvorrichtung
für das ausgewählte Material
dar. Die horizontale Achse stellt die Fahrgeschwindigkeit als einen
Prozentsatz der maximalen Fahrgeschwindigkeit der Arbeits maschine
für einen
einzigen Gang dar. Eine gezeichnete Linie 402 stellt den
Hubbefehl basierend auf der Fahrgeschwindigkeit dar. Jeder Gang
kann eine andere Beziehung zwischen dem Hubbefehl und der Fahrgeschwindigkeit
haben. Genauso können
die oberen und unteren Schwellen für jeden Gang unterschiedlich
sein. Es sei auch bemerkt, dass das Hubbefehlsverhältnis genauso
durch andere Mittel bestimmt werden kann, wie beispielsweise durch
eine Tabelle von Befehlsbereichen oder Geschwindigkeitsbereichen,
durch eine nichtlineare Reduktionskurve und ähnliches, ohne vom Kern der
Erfindung abzuweichen.
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Wie in der Kurvendarstellung 400 gezeigt,
ist die obere Schwelle der Fahrgeschwindigkeit 80% der maximalen
Fahrgeschwindigkeit für
den Gang. Wenn entsprechend im Schritt 310 in 3 die Fahrgeschwindigkeit 80% oder mehr
der maximalen Fahrgeschwindigkeit für den Gang ist, dann würde der Hubbefehl
auf 100% der Kapazität
maximiert werden. Als solches geht im Schritt 310 das Verfahren weiter
entlang der "Nein-Linie" zu einem Schritt
312, der den Hubbefehl auf 100% setzt, was die Hubgeschwindigkeit
maximiert.
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Wenn in einem Schritt 310 die Fahrgeschwindigkeit
unter der oberen Schwelle für
den Gang ist, dann geht der Prozess voran zum Schritt 314, wo der
Befehlssignalgenerator 216 die Fahrgeschwindigkeit mit
einer voreingestellten unteren Schwelle vergleicht. Wenn im Schritt
314 die Fahrgeschwindigkeit nicht unter der unteren Schwelle ist, setzt
der Befehlssignalgenerator 216 dem Hubbefehl auf ein erwünschtes
Verhältnis
im Schritt 316. Im Schritt 316 wird die Hubgeschwindigkeit ansprechend
darauf reduziert, dass die tatsächliche
Fahrgeschwindigkeit geringer ist als die maximale Fahrgeschwindigkeit
für diesen
Gang. Die Hubgeschwindigkeit kann verringert werden durch Einstellung
des Hubbefehls für
das Arbeitswerkzeug 104. Wenn entsprechend die Fahrgeschwindigkeit
auf einem gewissen Wert von weniger als 80% der maximalen Fahrgeschwindigkeit
für diesen
Gang ist, wie beispielsweise bei 50%, dann würde mit neuerlicher Bezugnahme
auf 4 der Hubbefehl
auf ein entsprechendes Verhältnis
auf der Linie 406 der Kurvendarstellung eingestellt werden.
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Wenn die Fahrgeschwindigkeit unter
der unteren Schwelle im Schritt 314 ist, wird der Hubbefehl auf
eine untere Hubschwelle gesetzt, wie im Schritt 318 gezeigt. Das
Einstellen des Hubbefehls auf eine minimale Schwelle stellt sicher,
dass auch wenn die Arbeitsmaschine sich sehr langsam den ersten
und zweiten Haufen 110, 112 nähert, der Hub nicht zusammen
stoppen wird, sondern weiter funktionieren wird, um effektiv die
Chance des Durchrutschens der Räder
zu reduzieren. Beispielsweise zeigt 4 die untere
Schwelle für
die Fahrgeschwindigkeit bei 35% der maximalen Fahrgeschwindigkeit.
Wenn entsprechend bestimmt wird, dass die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine ein gewisser Wert unter 35% der maximalen Fahrgeschwindigkeit
für den
Gang ist, wird der Hubbefehl auf einen minimalen Schwellenwert von
beispielsweise 70% des vollen Hubbefehls eingestellt.
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Das System überwacht kontinuierlich einen Massenfaktor,
wie im Schritt 320 beschrieben. Wie oben erklärt wird dieses Beispiel unter
Verwendung der Hubkraft als überwachter
Massenfaktor beschrieben. Die Hubkraft wird überwacht, um zu bestimmen, ob
das System sich von dem START-Betriebszustand
zu dem GRABEN-Betriebszustand Vorrang bewegt.
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In einem Schritt 322 führt das
System kontinuierlich eine Überprüfung aus,
um zu bestimmen, ob eine voreingestellte GRABEN-Betriebszustandschwelle überschritten
wird, die anzeigt, dass einer der ersten und zweiten Materialhaufen 110, 112 vollständig in
Eingriff ist bzw. dass man vollständig in diesem hineingefahren
ist. Die GRABEN-Betriebszustandschwelle ist voreingestellt, um darzustellen, dass
die Schaufel in den Haufen hinein gegraben hatte und vollständig damit "in Eingriff' ist. Wenn entsprechend
die GRABEN-Betriebszustandschwelle von der Hubkraft (von dem überwachten
Massenfaktor) überschritten
wird, bestimmt das System, dass das Arbeitswerkzeug vollständig mit
dem Haufen in Eingriff ist, und der Betriebszustand bewegt sich
vom START-Betriebszustand zu dem GRABEN-Betriebszustand in einem
Schritt 324. wenn die GRABEN-Betriebszustandschwelle nicht überschritten
wird, dann arbeitet das System weiter in dem START-Betriebszustand,
wobei der Hubbefehl auf dem zuvor bestimmten Befehl basiert, der
mit Bezug auf den Schritt 314 beschrieben wurde.
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In einem Schritt 324 wird der GRABEN-Betriebszustand
eingeleitet, wodurch das START-Betriebszustandsteuersystem beendet
wird. In dem GRABEN-Betriebszustand
wird die Hubkraft (der übennrachte
Massenfaktor) kontinuierlich in einem Schritt 326 überwacht.
Die Hubkraft wird in der gleichen Weise überwacht, wie mit Bezug auf
dem START-Betriebszustand beschrieben. In einem Schritt 328 erzeugt
das Steuersystem Kippbefehlssignale proportional zu der Hubkraft.
Gleichzeitig können
die Hubbefehlssignale eliminiert oder auf einen Teil-Hubbefehlspegel
bzw. auf einen reduzierten Hubbefehlspegel in einer inversen Beziehung
zu der Kippgeschwindigkeit reduziert werden, wie unten besprochen.
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In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
des GRABEN-Betriebszustandes basiert der Kippbefehl auf der Hubkraft,
die der gemessene Massenfaktor ist, und wird eingestellt, so dass
er proportional zu der Hubkraft arbeitet. Die Kippgeschwindigkeit
wird gesteuert durch einen Kippbefehl, der von der Werkzeugsteuervorrichtung 220 zu
den Kippventilen 226 gesandt wird. Wenn entsprechend die
Hubkraft hoch ist, wird der Kippbefehl so eingestellt, dass die
Kippgeschwindigkeit hoch ist. Der Kippbefehl muss nicht eine direkte
proportionale Beziehung zu der Hubkraft haben sondern kann allgemein
mit Bezug auf eine Steigerung oder Verringerung der Hubkraft ansteigen
oder abnehmen.
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Der Hubbefehl basiert auf dem Kippbefehl und
arbeitet umgekehrt dazu. Die Hubgeschwindigkeit wird gesteuert durch
den Hubbefehl, der von der Werkzeugsteuervorrichtung 220 zu
den Hubventilen 224 gesandt wird. Während des normalen Betriebs des
Steuersystems ist entsprechend, wenn der Kippbefehl hoch ist, der
Hubbefehl niedrig, und als solches ist die Kippgeschwindigkeit hoch
und die Hubgeschwindigkeit gering.
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Die Kippbetätigungsvorrichtung kann konfiguriert
sein, dass sie eine hydraulische Priorität gegenüber der Hubbetätigungsvorrichtungen
hat. Wenn daher die Werkzeugsteuervorrichtung 220 vollständig das
Kippbetätigungsvorrichtungsventil 226 öffnet, kann
die Hubbetätigungsvorrichtung
kein Strömungsmittel
aufnehmen, auch wenn das Hubbetätigungsvorrichtungsventil 224 vollständig offen
ist. Wenn der Kippbefehl von voller Leistung reduziert wird, wodurch
der Fluss durch das Kippbetätigungsvorrichtungsventil 226 reduziert
wird, kann dann hydraulische Strömungsmittel
verwendet werden, um die Hubbetätigungsvorrichtung
zu betreiben.
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Die Hubgeschwindigkeit und die Kippgeschwindigkeit
können
durch Potentiometer auf den Betätigungsvorrichtungszylindern
oder durch andere Mittel gemessen werden, wie es dem Fachmann offensichtlich
sein würde.
Die Hubkraft kann durch Druckwandler gemessen werden, die in den
Hubbetätigungsvorrichtungen
oder in den Hubbetätigungsvorrichtungsköpfen angeordnet
sind. Wenn entsprechend das Arbeitswerkzeug 104 mit einem
Haufen in Eingriff ist und sich durch diesen hindurch bewegt, steigt
die Hubkraft. Wenn das Arbeitswerkzeug 104 nicht mit einem
Haufen in Eingriff ist, wird die Hubkraft nahezu unverändert bleiben,
oder kann steigen, wenn die Betätigungsvorrichtungen
sich zu einer vertikaleren Position hin drehen.
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In einem Schritt 329 bestimmt das
System, ob die Schaufel voll genug ist. Diese Bestimmung kann auf
der Position des Arbeitswerkzeuges im Vergleich zu einer voreingestellten
Position mit voller Schaufel basieren. Wenn beispielsweise das Arbeitswerkzeug
vollständig
gekippt ist und vollständig durch
den Aufnahmeprozess angehoben wurde, dann wird die Kippposition
und die Hubposition über der
voreingestellten Position mit voller Schaufel sein. Die voreingestellte
Position mit voller Schaufel kann bei irgendeiner erwünschten
Kipp- und Höhenposition
eingestellt sein. Wenn die voreingestellte Position mit voller Schaufel
erreicht oder überschritten
ist, dann beendet der Befehlssignalgenerator 216 den GRABEN-Betriebszustand
in einem Schritt 331. Der Bediener kann manuell die Maschine zu
einer erwünschten Stelle
fahren, um manuell das Material aus dem Arbeitswerkzeuges abzulassen.
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Alternativ kann der Bediener in einem
Schritt 329 visuell bestimmen, dass die Schaufel voll genug ist
und kann die GRABEN-Betriebszustandssteuerung alleine dadurch beenden,
dass er manuell entweder die Kipp- oder Hubsteuerhebel bewegt oder das
Steuersystem ausschaltet, wodurch das Steuersystem übersteuert
wird, und wodurch die Systemsteuerung den Schritt 331 beendet wird.
Es sei bemerkt, dass der Bediener die Fähigkeit haben kann, das Steuersystem
zu irgendeinem Zeitpunkt in irgendeiner Position der START- und
GRABEN-Betriebszustände übersteuern
kann, wodurch die automatische Steuerung der Arbeitsmaschine beendet wird.
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Wenn die Schaufel nicht voll ist,
dann überwacht
das System den Kippbefehl im Schritt 330, um zu bestimmen, ob der
Kippbefehl eine voreingerichtete Schwellengröße überschreitet. Wenn das Arbeitswerkzeug
tief mit dem Haufen in Eingriff ist, dann sollte der Massenfaktor
relativ hoch sein. Und als solches wird der Kippbefehl auf hoch
eingestellt. Wie oben erklärt
wird der Befehl auf niedrig eingestellt, wenn der Massenfaktor und
der Kippbefehl hoch sind, da der Kippbefehl und der Hubbefehl umgekehrt
in Beziehung stehen. Wenn der Kippbefehl den voreingestellten oberen
Schwellenwert überschreitet,
dann bestimmt das Steuersystem, dass das Arbeitswerkzeug ziemlich
weit im Haufen sein muss. Entsprechend setzt der Befehlssignalgenerator 216 den
Hubbefehl in einem Schritt 332 auf Null herunter. Durch Einstellung
des Hubbefehls auf Null, wenn der Kippbefehl über der Kippbefehlsschwelle ist,
kann der Strömungsmitteldruck
innerhalb der Hydraulikschaltung höhere Drücke erreichen, als wenn der
Hubbefehl auf einen Wert über
Null eingestellt wird.
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Wie oben erwähnt wird der Massenfaktor in einem
Schritt 326 kontinuierlich überwacht.
Wenn daher die Hubkraft reduziert wird, wird der Kippbefehl genauso
gemäß der Beziehung
zwischen dem Kippbefehl und dem Massenfaktor reduziert. Solange
der Kippbefehl über
der Schwelle ist, wird das System den Hubbefehl auf Null halten.
Wenn der Massenfaktor unter die Kippbefehlsschwelle fällt, beginnen
der Hubbefehl, und daher die Hubgeschwindigkeit, umgekehrt bzw.
invers anzusteigen. Der Befehlssignalgenerator 216 überwacht
den Hubbefehl, um zu bestimmen, ob die Hubgeschwindigkeit eine Schwelle im
Schritt 334 überschreitet.
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Wenn im Schritt 334 der Hubbefehl
und die Hubgeschwindigkeit nicht die voreingestellte Schwelle überschreiten,
gibt es einen akzeptablen Widerstand gegen den Hubvorgang, was anzeigt,
dass das Arbeitswerkzeug ordnungsgemäß mit dem Materialhaufen in
Eingriff ist. Entsprechend arbeitet das System weiter durch kontinuierliche Überwachung
des Massenfaktors im Schritt 326, um zu bestimmen, ob die Schaufel
ausreichend voll ist.
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Wenn entsprechend die Hubgeschwindigkeit die
voreingestellte Hubgeschwindigkeitsschwelle im Schritt 334 überschreitet,
bestimmt das System, dass das Arbeitswerkzeug aus dem Materialhaufen
ausgetreten ist. Um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass das
Arbeitswerkzeug zu hoch angehoben wird, bevor die Schaufel voll
ist, wird der Hubbefehl um einen Prozentfaktor im Schritt 340 reduziert,
wodurch die Hubgeschwindigkeit reduziert wird. Bei einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
wird der Hubbefehl um einen Faktor von 50% von der voreingestellten
Hubschwelle reduziert. In einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel
wird der Hubbefehl auf 50% der maximalen Hubfähigkeit reduziert. Der Hubbefehl
kann reduziert werden oder auf irgendeinen erwünschten voreingestellten Wert
eingestellt werden. Obwohl der reduzierte Befehl auf Null eingestellt
sein kann, kann es wünschenswert
sein, zumindest eine kleine Hubgeschwindigkeit beizubehalten, um
zu ermöglichen,
dass das Arbeitswerkzeug leichter in einen darauf folgenden Materialhaufen
eindringen kann, sobald man mit dem darauf folgenden Haufen in Eingriff
kommt.
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In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann
das System einen zweiten Massenfaktor überwachen, wie beispielsweise
das Drehmoment des Antriebsstrangs, um zu bestimmen, ob der Massenfaktor
eine Schwelle "im Haufen" überschreitet, wie im Schritt
342 angezeigt. Es sei bemerkt, dass der zweite überwachte Massenfaktor ein
anderer Faktor als das Drehmoment des Antriebsstrangs sein kann. Die
Schwelle "im Haufen" des zweiten Massenfaktors ist
ein festgelegter Wert, der anzeigt, dass das Arbeitswerkzeug erneut
mit dem ursprünglichen
Materialhaufen in Eingriff gekommen ist, oder vielleicht mit einem
zweiten Materialhaufen in Eingriff gekommen ist. Der festgelegte
Schwellenwert im Haufen für
diesen zweiten überwachten
Massenfaktor kann ein voreingestellter Wert sein oder kann ein Wert
sein, der aufgenommen wurde, als das Arbeitswerkzeug aus dem Materialhaufen
im Schritt 334 ausgetreten ist. Beispielsweise könnte die Schwelle im Haufen
der Wert oder das Drehmoment sein, der bzw. das gemessen wird, wenn
das Arbeitswerkzeug aus dem ersten Materialhaufen das erste Mal
ausgetreten ist.
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Wenn das Drehmoment im Schritt 342
den Schwellenwert im Haufen überschreitet,
was anzeigt, dass das Arbeitswerkzeug mit einem Widerstand in Eingriff
gekommen ist, dann kann das System einen maximalen Hubbefehl in
einem Schritt 344 ausgeben, der das Arbeitswerkzeug so schnell wie
möglich durch
den darauf folgenden Materialhaufen anhebt. Es kann vorteilhaft
sein, den Hubbefehl auf einen maximalen Wert einzustellen, weil
der gesteigerte Hub ermöglicht,
dass das Arbeitswerkzeug sich leichter durch den Haufen bewegt.
Jedoch muss der Hubbefehl nicht auf einen maximalen Wert eingestellt
sein, sondern kann auf einen niedrigeren Hubwert eingestellt werden,
wie es dem Fachmann erkenntlich sein würde.
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Wenn das Drehmoment nicht den Schwellenwert
im Haufen im Schritt 342 überschreitet,
dann bestimmt das System, ob Zustände erfüllt werden, wo man stecken
bleibt, und zwar in einem Schritt 346. Um zu bestimmen, ob das Arbeitswerkzeug
stecken geblieben ist, kann das System die Hubgeschwindigkeit und
die Kippgeschwindigkeit überwachen.
Wenn der Kippbefehl und der Hubbefehl auf einen Wert eingestellt
sind, jedoch die Kippgeschwindigkeit und die Hubgeschwindigkeit
im wesentlichen Null sind, dann kann das Arbeitswerkzeug stecken geblieben
sein. Wenn das System be stimmt, dass die Bedingungen dafür, dass
man stecken bleibt, nicht erfüllt
werden, dann fährt
das System fort, weiter normal zu arbeiten, und zwar durch Überwachung
des Massenfaktors im Schritt 326.
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Wenn das System bestimmt, dass die
Bedingungen für
ein Steckenbleiben im Schritt 346 erfüllt werden, dann spricht das
System durch Maximierung des Hubes im Schritt 344 an, um den steckengebliebenen
Zustand frei zu brechen. Wenn entsprechend das System steckenbleibt,
weil das Arbeitswerkzeug tief mit dem Materialhaufen in Eingriff
ist, kann durch Maximierung des Hubbefehls das Arbeitswerkzeug aus
dem Haufen frei brechen, wodurch der steckengebliebene Zustand überwunden
wird.
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Nach der Maximierung des Hubbefehls
im Schritt 334 überwacht
das System den Massenfaktor im Schritt 326, um zu bestimmen, wann
der Hubbefehl verringert werden sollte, und zwar basierend auf dem
gemessenen Massenfaktor und den Beziehungen zwischen Hubbefehi und
Kippbefehl, wie oben dargelegt.
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5 ist
eine Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen dem Hub, der
Verkippung und den Massenfaktoren zeigt, wenn die Arbeitsmaschine 100 mit
den ersten bzw. zweiten Materialhaufen 110 bzw. 112 der 1 in Eingriff kommt. Die
Kurvendarstellung 500 weist eine horizontale Zeitachse
auf, die die Zeit in Sekunden zeigt. Es sei bemerkt, dass die Kurvendarstellung 500 nur
beispielhaft ist, und das die tatsächliche Zeit zwischen irgend
einer gegebenen Veränderung
des Massenfaktors, einem Hubbefehl oder einem Kippbefehl beispielsweise
abhängig von
der Lage der Haufen variieren kann, abhängig von der Zusammensetzung
des Haufens, von den Systemeinstellungen und abhängig von anderen Faktoren.
Die Kurvendarstellung 500 weist auch eine vertikale Achse
auf, die die effektiven Ausgangssignale der Hub- und Kippbefehle
und den Massenfaktor als einen Prozentsatz der maximalen Kapazität zeigt. Die
effektiven Ausgangssignale sind die Befehlseinstellungen. Der Effekt
der Befehlseinstellungen steht eng mit den Einstellungen selbst
in Beziehung.
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Bei der Kurvendarstellung wird der
Massenfaktor durch eine durchgezogene Linie dargestellt, der Kippbefehl
wird durch eine gepunktete Linie dargestellt, und der Hubbefehl
wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt, wie in der Legende
zu sehen. Bei Null Sekunden auf der Kurvendarstellung 500 steht
das Arbeitswerkzeug 104 der Arbeitsmaschine 100 mit
dem ersten Materialhaufen 110 in Eingriff, was den START-Betriebszustand
einleitet. Weil das Arbeitswerkzeug 104 in den ersten Materialhaufen 110 eintritt,
ist die Massenfaktorlinie 502 als steigend gezeigt. Wie
mit Bezugnahme auf 3 beschrieben,
beginnt der START-Betriebszustand, wenn der Massenfaktor eine minimale
Schwelle überschreitet. Entsprechend
wird auch bei ungefähr
2 Sekunden ein maximaler Hubbefehl an die Hubbetätigungsvorrichtungen gesandt,
wie von der Hublinie 504 gezeigt.
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Der Massenfaktor steigt weiter, bis
er eine GRABEN-Betriebszustandsschwelle überschreitet, was anzeigt,
dass das Arbeitswerkzeug 104 vollständig in dem ersten Materialhaufen 110 in
Eingriff ist, was bei der Kurvendarstellung 500 bei ungefähr 0,9 Sekunden
auftritt. Entsprechend leitet das Steuersystem den GRABEN-Betriebszustand
ein. Somit wird ein Kippbefehl eingeleitet und zu den Betätigungsvorrichtungen
gesandt, wie von der Kippbefehlslinie 506 gezeigt. Wenn
der Kippbefehl ansteigt, sinkt der Hub entsprechend ab, wie durch
die Hublinie 504 zu sehen. Weil genauso der Kippvorgang eine
hydraulische Priorität
gegenüber
dem Hubvorgang hat, wird, wenn der Kippbefehl maximiert wird, dann
der Hubbefehl minimiert oder auf Null gesetzt. Weil der Hubvorgang
verringert wird, nimmt auch der Widerstand gegen den Hubvorgang
ab, und als solches beginnt der Massenfaktor, abzunehmen, wie von
der Massenfaktorlinie 502 bei ungefähr 1,4 Sekunden gezeigt. Weil
der Kippbefehl auf dem Massenfaktor basiert, beginnt der Kippbefehl
auch, abzunehmen, wie von der Kipplinie 504 gezeigt.
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Bei ungefähr 2 Sekunden beginnt das Arbeitswerkzeug 104,
aus dem ersten Materialhaufen 110 auszutreten. Entsprechend
wird der Massenfaktorwert weiter geringer gefolgt durch eine Abnahme des
Kippbefehls. Ebenfalls nimmt bei dem Zeitpunkt, wo der Massenfaktor
beginnt, abzunehmen, oder um diesem Zeitpunkt herum, das System
den Drehmomentwert des Antriebsstrangs als eine unten besprochene
Einstellung auf.
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Bei ungefähr 2,5 Sekunden auf der Kurvendarstellung 500 sinkt
der Kippbefehl, bis er unter einer Schwelle ist, was den Hubbefehl
erneut einsetzt, wie durch die gestrichelte Hublinie 504 gezeigt.
Obwohl die Hubbefehlslinie schnell auf ein Plateau ansteigt, könnte der
Hubbefehl mit einer langsameren Rate proportional zur Verringerung
des Hubbefehls ansteigen und nicht eine Plateaueinstellung erreichen,
wie gezeigt.
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Bei ungefähr 2,9 Sekunden tritt das Arbeitswerkzeug 104 vollständig aus
dem ersten Materialhaufen 110 aus. Wegen des verringerten
Widerstandes steigt die Hubgeschwindigkeit über eine Einstellschwelle.
Das System verringert den Hubbefehl um einen Faktor, wie beispielsweise
um 50%, wie durch den Abfall des Hubbefehls zu sehen, der durch
die Linie 504 gezeigt wird.
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Wenn entsprechend die Arbeitsmaschine zwischen
dem ersten Materialhaufen 110 und dem zweiten Materialhaufen 112 ist,
wird der Hubbefehl auf dem reduzierten Wert gehalten, wie in dem
horizontalen Abschnitt der Hublinie 504 zwischen ungefähr 3,0 und
3,5 Sekunden gezeigt. Das System überwacht das Drehmoment, um
zu bestimmen, ob es den Drehmomentwert überschreitet, der an dem Punkt
aufgenommen wurde, wo der Massenfaktor begann, abzufallen, wie oben
beschrieben.
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Auf der Kurvendarstellung 500 tritt
bei ungefähr
3,5 Sekunden das Arbeitswerkzeug 104 in den zweiten Materialhaufen 112 ein.
Bevor jedoch das Drehmoment des Antriebsstrangs den aufgenommenen
Wert überschreitet,
und weil die Bedingungen für ein
Steckenbleiben nicht erfüllt
werden, steigt der Massenfaktor als eine Folge des Eingriffes mit
dem zweiten Materialhaufen, was bewirkt, dass das System Hub- und
Kippbefehle erzeugt. Entsprechend wird bei ungefähr 3,5 Sekunden der Kippbefehl
maximiert, wie von der gestrichelten Kipplinie gezeigt. Als solches
fällt der
Kippbefehl auf Null ab, weil der Kippbefehl den voreingestellten
Wert überschreitet,
wie von der Hublinie 504 gezeigt. Der Massenfaktor steigt
weiter, wenn man vollständiger
mit dem zweiten Materialhaufen 112 in Eingriff kommt, wodurch der
Kippbefehl auf einem maximalen Wert gehalten wird.
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Bei ungefähr 5,5 Sekunden bestimmt das System,
dass die Schaufel voll ist. Folglich maximiert das Steuersystem
die Kipp- und Hubbefehle, bis das Arbeitswerkzeug 104 vollständig gekippt
und auf eine erwünschte
Position angehoben ist. Wegen der hydraulischen Priorität ist der
Kippbefehl mit einem Maximum gezeigt, und der Hubbefehl ist Null.
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6 ist
eine weitere Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen dem Hubvorgang,
dem Kippvorgang und den Massenfaktoren zeigt, wenn die Arbeitsmaschine
der 1 mit einem Materialhaufen
in Eingriff kommt. Die Kurvendarstellung 600 ist identisch
mit der Kurvendarstellung 500 der 5 während
ungefähr
der ersten drei Sekunden des Betriebs. In 6 zeigt jedoch der zweite überwachte Massenfaktor
an, dass das Arbeitswerkzeug vollständig mit dem zweiten Materialhaufen
in Eingriff gekommen ist. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist der zweite überwachte
Massenfaktor das Drehmoment des Antriebsstrangs.
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Wie bei dem Ausführungsbeispiel, welches in
Verbindung mit 5 beschrieben
wurde, überwacht
das System das Drehmoment, um zu bestimmen, ob der aufgenommene
Wert überschritten
wurde. Bei ungefähr
3,3 Sekunden kommt das Arbeitswerkzeug mit dem zweiten Materialhaufen 112 in
Eingriff, wie durch die Steigerung der Massenfaktorlinie 502 zu
sehen. Jedoch überschreitet
bei ungefähr
3,6 Sekunden, bevor der Massenfaktor über einen voreingestellten
Pegel ansteigt, der gemessene Drehmomentwert den Wert, der zuvor
aufgenommen wurde. Entsprechend wird der Hubbefehl auf einen maximalen
Wert von einer Hublinie 308 bei ungefähr 3,8 Sekunden gesetzt, wie
durch die Hublinie gezeigt. Wegen der Steigerung des Massenfaktors
beginnt der Kippbefehl anzusteigen, wie von der Linie 610 gezeigt.
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Bei ungefähr 4,2 Sekunden überschreitet
der Kippbefehl eine voreingestellte Schwelle, und der Hubbefehl
wird auf Null gesetzt. Der Massenfaktor steigt weiter an, wenn man
weiter mit dem zweiten Materialhaufen 112 in Eingriff kommt,
wodurch der Kippbefehl auf seinem maximalen Wert gehalten wird.
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Bei ungefähr 5,2 Sekunden bestimmt das System,
dass die Schaufel voll ist. Folglich maximiert das Steuersystem
die Kipp- und Hubbefehle, bis das Arbeitswerkzeug 104 vollständig gekippt
ist und auf eine erwünschte
Position angehoben ist. Wegen der hydraulischen Priorität ist der
Kippbefehl auf einem Maximum gezeigt, und der Hubbefehl ist Null.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung stellt
den Hubbefehl und die Hubgeschwindigkeit basierend auf Veränderungen
der Fahrgeschwindigkeit während
des Arbeitsprozesses ein. Als solches arbeitet das Arbeitswerkzeug
sanft und durchgängig,
obwohl ein Bediener Gänge
umschalten kann, wenn er sich der Stelle zum Graben nähert oder
mit dieser in Eingriff kommt. Somit berücksichtigt das System sowohl
die Motordrehzahl als auch den Gang bei der Einstellung des automatisierten
Grabzyklus.
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Weiterhin kann die vorliegende Erfindung
die Zustände
des Arbeitswerkzeuges überwachen,
um zu bestimmen, ob das Arbeitswerkzeug aus einem Materialhaufen
austritt, bevor das Arbeitswerkzeug vollständig gefüllt ist. Dies verbessert den
Wirkungsgrad dadurch, dass sichergestellt wird, dass das Arbeitswerkzeug
vollständig
gefüllt
ist, bevor das Material sonst irgendwo abgeladen wird, was die Anzahl der
Aufnahme- und Grabzyklen reduziert, die für die Bewegung einer gegebenen
Materialmenge erforderlich sind.
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Das automatische Steuersystem ist
insbesondere nützlich,
wenn Material von Kipplastwägen auf
den Erdboden abgeladen wird, um irgendwo sonst durch die Arbeitsmaschine
aufgenommen zu werden oder von ihr bewegt zu werden. Die Bediener des
Kipplastwagens können
nicht immer ihre Last direkt auf einem Haufen abladen, der schon
auf dem Erdboden ist. Entsprechend werden darauf folgende Materialhaufen
oft vor dem ursprünglichen
Materialhaufen abgeladen. Das offenbarte System gestattet, dass
die Arbeitsmaschine automatisch gräbt und das Arbeitswerkzeug
mit mehr als einem Haufen füllt,
und zwar ungeachtet der Lage und der Größe der Haufen.
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Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus einer
praktischen Ausführung der
hier offenbarten Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei ein wahrer Kern und Umfang der Erfindung durch die
folgenden Ansprüche
gezeigt wird.
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21088