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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren
zum Steuern der Verschiebung eines Fluiddruckstellantriebs, wie
beispielsweise eines Hydraulikzylinders.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Fluiddruck-Maschine, beispielsweise
eine Arbeitsmaschine, die mit einer Mehrzahl von beweglichen, hydraulisch
angetriebenen Elementen ausgerüstet
ist, sowie ein Steuerungsverfahren für diese.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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In
der Vergangenheit wurden verschiedene Vorschläge in Bezug auf eine Steuervorrichtung
gemacht, die zum Steuern der Verschiebung eines Fluiddruckstellantriebs,
beispielsweise der Länge
eines Hydraulikzylinders dient, z. B. wurde eine Schaufelplaniervorrichtung
im Patentdokument 1 beschrieben.
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Bei
einem Schaufellader oder dergleichen, der einen Ausleger, welcher
bezüglich
des Fahrzeugkörpers
durch einen Auslegerzylinder nach oben und unten geschwenkt wird,
und eine Schaufel beinhaltet, die am Endabschnitt des Auslegers
befestigt ist und die durch einen Kippzylinder gekippt wird, ist
die zuvor beschriebene Schaufelplaniervorrichtung mit einer Schaufelwinkelerfassungseinrichtung
und einer Auslegerwinkelerfassungseinrichtung versehen; und diese
bestimmt aus den Ausgabesignalen der Schaufelwinkelerfassungseinrichtung
und der Auslegerwinkelerfassungseinrichtung, dass der absolute Winkel
der Schaufel (deren Winkel relativ zur Erdoberfläche) einen Winkel erreicht
hat, der festgelegt wurde, und bewegt einen Schaufelbetätigungshebel in
dessen neutrale Position zurück,
wenn der absolute Winkel der Schaufel gleich groß wie der festgelegte Winkel
ist. Außerdem
berechnet diese, wenn sich bedingt durch die Rotation des Auslegers
der tatsächliche
absolute Winkel der Schaufel gegenüber dem festgelegten Winkel
verändert
hat, ein Schaufelwinkelkompensationssignal gemäß dem Ausmaß dieser Veränderung,
und betätigt
ein elektromagnetisches Ventil mit diesem Schaufelwinkel-Kompensationssignal,
wodurch einem Schaufelzylinder Drucköl zugeführt wird, so dass der festgelegte
Schaufelsollwinkel herbeigeführt
wird; und somit wird von ihr der Schaufelwinkel durch Verändern von
dessen Länge auf
dem festgelegten Winkel gehalten.
Patentdokument 1: offengelegte
japanische Patentpublikation Heisei 1-182419 (Seiten 3 und 4, 1).
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
einem Radlader oder dergleichen wird während des Ladevorgangs der
Ausleger abgesenkt, bis er sich in der Nähe des Erdbodens befindet,
und die Schaufel wird horizontal gestellt, und die Arbeit wird durchgeführt. Bereits
in der Vergangenheit gab es Planiervorrichtungen, die automatisch
die Schaufel horizontal stellen, wenn der Ausleger abgesenkt wurde,
bis er sich in der Nähe
des Erdbodens befindet. Jedoch kann es, bedingt durch die Härte des
Materials, das zu laden ist, oder dergleichen, passieren, dass die
Kante des Schaufelblattes ein wenig nach oben (beispielsweise 5° nach oben)
oder nach unten ausgerichtet werden muss. In der Vergangenheit erfolgte
diese Betätigung
durch die Bedienperson, die eine Feineinstellung durchführte. Im
Gegensatz dazu ist es mit der Vorrichtung des zuvor beschriebenen Patentdokumentes
1 möglich,
diese Feineinstellung automatisch dadurch durchzuführen, dass
ein Winkel zwischen Schaufel und Erdboden vorab festgelegt wird.
Jedoch werden mit der zuvor beschriebenen Struktur eine Auslegerwinkel-Erfassungseinrichtung, eine
Schaufelwinkel-Erfassungseinrichtung, ein elektromagnetisches Ventil,
usw. bereitgestellt, und die Anordnung ist so, dass die Länge des
Kippzylinders gesteuert wird, während
ein Vergleich mit dem Schaufelwinkel durchgeführt wird, der vorher festgelegt
wurde, damit der Schaufelwinkel immer konstant gehalten wird, unabhängig davon,
in welcher Höhenposition
sich die Schaufel befindet. Dadurch bedingt treten die Probleme
auf, dass der Aufbau kompliziert und die Kosten hoch werden.
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Die
Erfindung wurde dadurch durchgeführt, dass
den zuvor beschriebenen problematischen Punkten Aufmerksamkeit zuteil
wurde, und ein Ziel von dieser ist es, es zu ermöglichen, einen Fluiddruckstellantrieb
mit kostengünstiger
Struktur von einfachem Aufbau zu steuern.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, dass es einer Fluiddruck-Maschine,
beispielsweise einem Radlader, der einen Arm und eine Schaufel aufweist
und bei dem eine Mehrzahl von miteinander verbundenen beweglichen
Elementen durch ein druckbeaufschlagtes Fluid von einer Fluiddruckquelle
angetrieben werden, ermöglicht
wird, während
einer speziellen Arbeit, beispielsweise einer Beladearbeit oder
dergleichen, die Lage des einen beweglichen Elementes, beispielsweise
einer Schaufel, automatisch gemäß der Lage
eines jeweils anderen beweglichen Elementes anzupassen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird ein System zum Steuern einer Verschiebung
eines vorbestimmten Fluiddruckstellantriebs von mindestens zwei
Fluiddruckstellantrieben bereitgestellt, auf welche Ströme eines
druckbeaufschlagten Fluids, das von einer gemeinsamen Fluiddruckquelle
ausgegeben wird, individuell zugeteilt werden. Dieses Fluiddruckstellantriebs-Steuerungssystem
beinhaltet: eine Betätigungsvorrichtung,
die das Strömen
des druckbeaufschlagten Fluids steuert, das dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb
zugeteilt wird; eine erste Erfassungseinrichtung, die einen Betriebszustand
eines jeweils anderen Fluiddruckstellantriebs von den mindestens
zwei Fluiddruckstellantrieben erfasst und ein erstes Erfassungssignal
ausgibt; eine zweite Erfassungseinrichtung, die einen Betriebszustand
der gemeinsamen Fluiddruckquelle erfasst und ein zweites Erfassungssignal
ausgibt; und eine Steuervorrichtung, der die ersten und zweiten
Erfassungssignale von den ersten und zweiten Erfassungseinrichtungen
zugeführt
werden und die die Betätigungsvorrichtung
steuert. Die Steuervorrichtung berechnet, basierend auf den ersten
und zweiten Erfassungssignalen, eine Zuteilungsmenge an druckbeaufschlagtem
Fluid zu dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb, so dass die Zuteilungsmenge eine
Funktion des Betriebszustands des anderen Fluiddruckstellantriebs
wird. Und die Steuervorrichtung steuert die Betätigungsvorrichtung basierend auf
der berechneten Zuteilungsmenge.
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Bei
der zuvor beschriebenen Struktur ist die Anordnung so, dass der
Strom des druckbeaufschlagten Fluids von der gemeinsamen Fluiddruckquelle
zu den zwei Fluiddruckstellantrieben verteilt wird. Dadurch bedingt
verändert
sich die Zuteilungsmenge des druckbeaufschlagten Fluids zu einem
der Druckstellantriebe gemäß dem Verteilungsverhältnis des
druckbeaufschlagten Fluids, und dieses Verteilungsverhältnis ändert sich
gemäß dem Betriebszustand
des jeweils anderen Fluiddruckstellantriebs. Gemäß dem Steuerungssystem der
Erfindung wird der Betriebszustand des anderen Fluiddruckstellantriebs
erfasst, und die Zuteilungsmenge an druckbeaufschlagtem Fluid zum
vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb wird basierend auf diesem Erfassungssignal
berechnet. Die berechnete Zuteilungsmenge wird zu einer Funktion
des Betriebszustands des anderen Fluiddruckstellantriebs und ändert sich
demgemäß gemäß dem Betriebszustand
des anderen Fluiddruckstellantriebs. Das Strömen von druckbeaufschlagtem
Fluid zum vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb wird basierend auf
diesen Typ von Zuteilungsmenge gesteuert. Demgemäß wird die Verschiebung des
vorbestimmten Fluiddruckstellantriebs gemäß dem Betriebszustand des anderen
Fluiddruckstellantriebs gesteuert. Die Struktur, die für diese
Steuerung erforderlich ist, ist im Vergleich zu der im Patentdokument
1 beschriebenen Struktur des Standes der Technik einfacher.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
dieses Steuerungssystem weiter eine Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung
auf, die erfasst, dass eine Verschiebung des zuvor beschriebenen
vorbestimmten Fluiddruckstellantriebs an einem vorbestimmten Steuerungsursprungspunkt
angelangt ist, und ein drittes Erfassungssignal ausgibt. Und die
Steuervorrichtung beginnt, die Zuteilungsmenge ansprechend auf das
dritte Erfassungssignal von der Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung
zu berechnen. Dadurch, dass in dieser Weise mit der Berechnung der
Zuteilungsmenge ansprechend auf die Tatsache begonnen wird, dass
der vorbestimmte Fluiddruckstellantrieb am Steuerungsursprungspunkt
angelangt ist, ist es möglich,
basierend auf der berechneten Zuteilungsmenge die Verschiebung des
vorbestimmten Fluiddruckstellantriebs ausgehend von Steuerungsursprungspunkt
zu ermitteln. Demgemäß wird kein
Positionssensor oder Winkelsensor benötigt, der die Verschiebung
dieses Fluiddruckstellantriebs oder die Verschiebung eines beweglichen
Elementes, wie beispielsweise einer Schaufel oder dergleichen, die
durch diesen Fluiddruckstellantrieb angetrieben wird, andauernd
erfasst.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
dieses Steuerungssystem weiter eine Sollwert-Einstelleinrichtung auf, die eine Sollverschiebung
für den
vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb in der Steuerungsvorrichtung
festlegt. Und die Steuerungsvorrichtung bestimmt, basierend auf
der berechneten Zuteilungsmenge, ob die Verschiebung des vorbestimmten
Fluiddruckstellantriebs bei der festgelegten Sollverschiebung angelangt
ist, oder nicht, und steuert die Betätigungsvorrichtung basierend
auf dem Ergebnis dieser Entscheidung. Dadurch ist es, sogar wenn
sich der Betriebszustand des anderen Fluiddruckstellantriebs ändert, möglich, die
Verschiebung des vorbestimmten Fluiddruckstellantriebs auf die festgesetzte
Sollverschiebung zu steuern.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform kann
die Sollverschiebung nach Wunsch innerhalb eines vorbestimmten Verschiebungsbereiches
festgelegt werden; und der Steuerungsursprungspunkt wird auf eine
vorbestimmte Verschiebung innerhalb des festlegbaren Sollverschiebungsbereiches
festgelegt. Dadurch, dass in dieser Weise der Steuerungsursprungspunkt
innerhalb des Bereiches festgelegt wird, in dem die Sollverschiebung
festgelegt werden kann (beispielsweise an einem Ende dieses Bereiches
oder in dessen Mitte oder dergleichen), wird der Steuerungsfehler
geringer, verglichen mit dem Fall, bei dem dieser sich außerhalb
des Bereiches befindet, in dem der Steuerungsursprungspunkt festgelegt werden
kann.
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Bei
der durch die Steuerungsvorrichtung durchgeführten Steuerungsprozedur können weitere Variationen
verwendet werden. Gemäß einer
Steuerungsvariation, die bei einer bevorzugten Ausführungsform
verwendet wird, werden der Steuerungsvorrichtung die ersten und
zweiten Erfassungssignale bei jedem der Wiederholungszyklen zugeführt, und die
Steuervorrichtung berechnet eine Zuteilungsmenge an druckbeaufschlagtem
Fluid, die dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb bei jedem Zyklus zugeteilt
wird. Und die Steuervorrichtung berechnet einen Summenwert der Zuteilungsmengen
einer Mehrzahl von Zyklen, die berechnet wurden, und steuert die
Betätigungsvorrichtung
basierend auf dem Summenwert der berechneten Zuteilungsmengen. Außerdem wird
gemäß einer
weiteren Steuerungsvariation, die bei einer bevorzugten Ausführungsform
verwendet wird, der Steuerungsvorrichtung die ersten und zweiten
Erfassungssignale bei einem gewissen Zeitpunkt zugeführt werden,
und die Steuerungsvorrichtung berechnet eine Zuteilungsmenge an
druckbeaufschlagtem Fluid, das dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb
pro Zeiteinheit zugeteilt wird. Und basierend auf dieser berechneten Zuteilungsmenge
pro Zeiteinheit berechnet die Steuerungsvorrichtung eine Zeitdauer
zum Steuern des Strömens
des druckbeaufschlagten Fluids, das dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb
zugeteilt wurde, und steuert die Betätigungsvorrichtung basierend auf
dieser Zeitdauer.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der
Verschiebung eines vorbestimmten Fluiddruckstellantriebs von mindestens
zwei Fluiddruckstellantrieben bereitgestellt, denen Ströme von druckbeaufschlagtem Fluid,
das von einer gemeinsamen Fluiddruckquelle abgegeben wird, individuell
zugeteilt werden. Dieses Steuerungsverfahren umfasst: einen Schritt,
bei dem ein Betriebszustand eines jeweils anderen Fluiddruckstellantriebs
von den mindestens zwei Fluiddruckstellantrieben erfasst wird; einen
Schritt, bei dem ein Betriebszustand der gemeinsamen Fluiddruckquelle
erfasst wird, einen Schritt, bei dem, basierend auf dem erfassten
Betriebszustand des anderen Fluiddruckstellantriebs und dem erfassten
Betriebszustand der gemeinsamen Fluiddruckquelle, eine Zuteilungsmenge
an druckbeaufschlagtem Fluid zu dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb
berechnet wird, so dass die Zuteilungsmenge eine Funktion des Betriebszustands
des anderen Fluiddruckstellantriebs wird; und einen Schritt, bei
dem das Strömen von
druckbeaufschlagtem Fluid, das dem vorbestimmten Fluiddruckstellantrieb
zugeteilt wird, basierend auf der berechneten Zuteilungsmenge gesteuert
wird.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Fluiddruck-Maschine bereitgestellt, die
erste und zweite bewegliche Element, die wechselseitig miteinander
verbunden sind, erste und zweite Fluiddruckstellantriebe, die jeweils
die ersten und zweiten beweglichen Elemente antreiben, eine gemeinsamen
Fluiddruckquelle, die Ströme
von druckbeaufschlagtem Fluid ausgibt, die den ersten und zweiten
Fluiddruckstellantrieben zuzuteilen sind, und eine Betätigungsvorrichtung
aufweist, die das Strömen
des druckbeaufschlagten Fluids steuert, das dem zweiten Fluiddruckstellantrieb
zugeteilt wird. Diese Fluiddruck-Maschine weist weiter auf: eine
erste Erfassungseinrichtung, die einen Betriebszustand des ersten
Fluiddruckstellantriebs erfasst und ein erstes Erfassungssignal
ausgibt; eine zweite Erfassungseinrichtung, die einen Betriebszustand
der gemeinsamen Fluiddruckquelle erfasst, und ein zweites Erfassungssignal
ausgibt; und eine Steuervorrichtung, der die ersten und zweiten
Erfassungssignale von den ersten und zweiten Erfassungseinrichtungen zugeführt werden
und die die Betätigungsvorrichtung steuert.
Die Steuervorrichtung, berechnet, basierend auf den ersten und zweiten
Erfassungssignalen, eine Zuteilungsmenge an druckbeaufschlagtem
Fluid zum zweiten Fluiddruckstellantrieb so, dass die Zuteilungsmenge
eine Funktion des Betriebszustands des ersten Fluiddruckstellantriebs
wird, und steuert die Betätigungsvorrichtung
basierend auf der berechneten Zuteilungsmenge.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird für eine Fluiddruck-Maschine,
wie beispielsweise die zuvor beschriebene, ein Verfahren zur Steuerung
der Lage des zweiten beweglichen Elementes bereitgestellt.
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Gemäß der Fluiddruckstellantriebs-Steuerungsvorrichtung
und dem -verfahren der Erfindung ist es möglich, die Verschiebung eines
Fluiddruckstellantriebs mit einer Struktur zu steuern, die einfachen
Aufbau hat und kostengünstig
ist.
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Gemäß der Fluiddruck-Maschine
und dem Steuerungsverfahren für
diese gemäß der Erfindung wird
es mit einer Fluiddruck-Maschine, bei der eine Mehrzahl von miteinander
verbundenen beweglichen Elementen durch ein druckbeaufschlagtes
Fluid von einer gemeinsamen Fluiddruckquelle angetrieben werden,
beispielsweise einem Radlader, der einen Arm und eine Schaufel aufweist,
ermöglicht,
während einer
speziellen Arbeit, beispielsweise einer Beladearbeit, die Lage des
einen beweglichen Elementes, beispielsweise einer Schaufel, automatisch
gemäß der Lage
eines jeweils anderen beweglichen Elementes automatisch anzupassen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein lineares Blockdiagramm, welches die Gesamtstruktur eines Steuerungssystems zum
Steuern der Länge
eines Hydraulikzylinders (eines sogenannten Kippzylinders) zum Kippen
einer Schaufel gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 ist
eine Seitenansicht, die den Aufbau einer Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung
dieser Ausführungsform
darstellt;
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3 sind numerische Tabellen und ein Diagramm,
die eine Beziehung zwischen einem Schaufelwinkel bezüglich des
Erdbodens und eine erforderliche Ölmenge für diese Ausführungsform
zeigen, sowie eine Beziehung zwischen einem Anhebehebel-Betätigungsausmaß und einem
Verteilungskoeffizienten darstellt;
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4 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein erstes Steuerungsverfahren gemäß dieser
Ausführungsform
darstellt;
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein zweites Steuerungsverfahren gemäß dieser
Ausführungsform
darstellt; und
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6 ist
eine numerische Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Schaufelwinkel
bezüglich
des Erdbodens und einer erforderlichen Ölmenge für ein drittes Steuerungsverfahren
gemäß dieser Ausführungsform
darstellt.
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BESTER MODUS
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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1 ist
ein lineares Blockdiagramm, das als ein Beispiel die Gesamtstruktur
eines Steuerungssystems zum Steuern der Länge eines Hydraulikzylinders
(nachfolgend als Kippzylinder bezeichnet) zum Kippen einer Schaufel
darstellt, die an einem Radlader angebracht ist. In 1 ist
an dem Endabschnitt eines Auslegers 2, der so an einem
Fahrzeugkörper 1 befestigt
ist, dass er angehoben und abgesenkt werden kann, eine Schaufel 3 frei
drehbar befestigt. Der Fahrzeugkörper 1 und
der Ausleger 2 sind miteinander durch einen Anhebezylinder 4 verbunden,
und der Fahrzeugkörper
und die Schaufel 3 sind miteinander, und zwar über ein
Gelenkstück 6 und
eine Kippstange 6T, durch einen Kippzylinder 5a verbunden,
der ein Beispiel eines Hydraulikzylinders 5 darstellt,
der den Gegenstand der Steuerung darstellen soll.
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Eine
Hydraulikpumpe 11, die ein Beispiel einer gemeinsamen Fluiddruckquelle
ist, wird durch einen Motor 10 angetrieben, und gibt einen Öldruckstrom
an einen Abführkreis 12 ab,
und zwar mit einem Durchsatz, welcher der Drehzahl des Motors entspricht.
Der Abführkreis 12 der
Hydraulikpumpe 11 ist mit einem Stromteilerventil 18 verbunden,
und verzweigt sich in zwei Verteilungskanäle. Der eine dieser zwei abgezweigten
Verteilungskanäle
ist mit einem Anhebeventil 13 verbunden, hingegen ist der andere
Verteilungskanal mit einem Kippventil 14a verbunden, bei
dem es sich um ein Beispiel einer Betätigungsvorrichtung 14 zum
Steuern (beispielsweise Zulassen oder Unterbrechen eines Strömens) des Druckölstroms
handelt, der dem Kippzylinder 5a zugeteilt wird. Das Anhebeventil 13 ist
mit der Unterseite des Anhebezylinders 4 durch einen Unterseiten-Zuführkanal 41 verbunden,
hingegen ist es mit der Kopfseite des Anhebezylinders 4 durch
einen kopfseitigen Zuführkanal 42 verbunden.
Das Kippventil 14a ist mit der Unterseite des Kippzylinders 5a durch
einen Unterseiten-Zuführkanal 51 verbunden, hingegen
ist es mit der Kopfseite des Kippzylinders 5a durch einen kopfseitigen
Zuführkanal 52 verbunden.
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Das
Anhebeventil 13 fährt
den Anhebezylinder 4 dadurch aus, dass es Drucköl zur Unterseite des
Anhebezylinders 4 sendet, und fährt den Anhebezylinder 4 dadurch
ein, dass es Drucköl
zu dessen Kopfseite sendet. Das Kippventil 14a fährt den
Kippzylinder 5a dadurch aus, dass es Drucköl an die
Unterseite des Kippzylinders 5a sendet, und fährt den Kippzylinder 5a dadurch
ein, dass es Drucköl
an dessen Kopfseite sendet. Auf diese Weise führt jedes der Ventile ein Ausfahren
und ein Einfahren durch und steuert das Beibehalten der Länge des
ihm zugehörigen
Zylinders 4, 5a.
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Am
Motor 10 ist ein Motordrehzahlsensor 15a vorgesehen,
bei dem es sich um ein Beispiel einer Abgabedurchsatz-Erfassungseinrichtung 15 handelt,
die den Abgabedurchsatz als ein Beispiel des Betriebszustands der
Hydraulikpumpe 11 erfasst; und an der Kipperfassungseinrichtung 5a ist
eine Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 vorgesehen,
welche die Tatsache erfasst, dass die Länge des Kippzylinders 5 gleich
groß wie
eine Referenzlänge
geworden ist, die einem vorbestimmten Steuerungsursprungspunkt entspricht.
Mit einer Steuervorrichtung 16 sind der Motordrehzahlsensor 15a,
die Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 und
eine Sollwert-Einstelleinrichtung 17 verbunden, die einen
Sollwert für
die Länge
des Kippzylinders 5a festsetzt. Diese Sollwert-Einstelleinrichtung 17 kann
beispielsweise ein Drehschalter, ein digitaler Schalter, ein Knopfschalter
oder dergleichen sein. In der Steuervorrichtung 16 wird
ein programmierter Computer, eine festverdrahtete Schaltung für eine spezielle
dedizierte Funktion, oder eine programmierbare festverdrahtete Schaltung
verwendet; oder es kann eine Kombination aus diesen verwendet werden.
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An
einem Kipphebel 31a, der ein Beispiel einer Steuerungsbeginn-Anweisungsvorrichtung 31 ist, die
das Beginnen einer Zylinderlängensteuerung
anweist, ist eine Rastposition vorgesehen, wie durch die unterbrochenen
Linien in der Figur dargestellt; und die Anordnung ist so, dass
der Beginn der Steuerung durch diese Rastposition angewiesen wird.
Wenn der Fahrer diesen Kipphebel 31a nach hinten (aus der
in der Figur rechts gezeigten Position) bis zum Ende von dessen
Hub zieht, dann ist die Anordnung so, dass der Kipphebel 31a in
seiner Rastposition festgehalten wird. Außerdem ist eine Rastfreigabevorrichtung 31a am
Kipphebel 31a vorgesehen, und bei Empfang eines Löseanweisungssignals
von der Steuervorrichtung 16 löst diese die Rastung und bewegt
den Hebel in seine zurückgehaltene
Position zurück.
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Das
Anhebeventil 13, der Anhebehebel 30, der dieses
betätigt,
das Kippventil 14a und der Kipphebel 31a, der
dieses betätigt,
sind beispielsweise vom elektrischen Typ, und jedes von diesen ist
mit der Steuervorrichtung 16 verbunden. Die Anordnung ist
so, dass der Anhebehebel 30 der Steuervorrichtung 16 ein
Signal zuführt,
welches das Betätigungsausmaß (beispielsweise
in Prozent) des Anhebehebels 30 angibt, wobei dieses Signal
ein Beispiel eines Signals ist, welches den Betriebszustand des
Anhebezylinders 4 zeigt.
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Wenn
der Fahrer den Hebel 30 nach vorne schiebt (d. h. er ihn
aus seiner in der Figur dargestellten neutralen Position nach links
hin bewegt), dann wird ein Signal vom Anhebehebel 30 an
die Steuervorrichtung 16 gesendet, und das Anhebeventil 13 wird
durch ein Signal von der Steuervor richtung 16 gesteuert,
und durch Drucköl,
das zur Kopfseite des Anhebezylinders 4 gesendet wird,
wird der Anhebezylinder 4 eingefahren, und der Ausleger 2 wird
nach unten rotiert, so dass der Ausleger 2 abwärts bewegt wird.
Außerdem
wird, wenn der Fahrer den Anhebehebel 30 nach hinten zieht
(d. h. ihn aus seiner in der Figur dargestellten Position nach rechts
bewegt), dann ein Signal vom Anhebehebel 30 an die Steuervorrichtung 16 gesendet,
und das Anhebeventil 13 wird durch ein Signal von der Steuervorrichtung 16 betätigt, und
durch Drucköl,
das zur Bodenseite des Anhebezylinders 4 gesendet wird,
wird der Zylinder 4 ausgefahren, und der Ausleger 2 wird
nach oben rotiert, so dass der Ausleger 2 angehoben wird.
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Wenn
der Fahrer den Kipphebel 31 nach vorne drückt (d.
h. ihn aus seiner in der Figur durch durchgezogene Linien dargestellten
neutralen Position nach links bewegt), dann wird ein Signal vom Kipphebel 31a an
die Steuervorrichtung 16 gesendet, und das Kippventil 14a wird
durch ein Signal von der Steuervorrichtung 16 gesteuert,
und durch Drucköl, das
zur Kopfseite des Kippzylinders 5a gesendet wird, wird
der Kippzylinder 5a eingefahren, und über das Gelenkstück 6 und
die Kippstange 6T wird die Schaufel 3 nach unten
rotiert. Außerdem
wird, wenn der Fahrer den Kipphebel 31a nach hinten zieht
(d. h. diesen aus seiner in der Figur durch durchgezogene Linien
dargestellten Position nach rechts bewegt), dann ein Signal vom
Kipphebel 31a an die Steuervorrichtung 16 gesendet,
und das Kippventil 14a wird durch ein Signal von der Steuervorrichtung 16 so
betätigt,
dass, durch Drucköl,
das an die Unterseite des Kippzylinders 5a gesendet wird,
der Kippzylinder 5a ausgefahren wird, und über das
Gelenkstück 6 und die
Kippstange 6T die Schaufel 3 nach oben rotiert wird.
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2 ist
eine erläuternde
Figur, welche die Struktur der Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 darstellt.
In 2 ist ein Näherungsschalter 22 in
der Nähe
des Kopfes des Zylinderrohrs 21 des Kippzylinders 5a vorgesehen.
Ein Erfassungselement 24 ist mit der Zylinderstange 23 verbunden.
Wenn der Kippzylinder 5a eine festgelegte Länge erreicht,
gelangt der Endabschnitt 24T des Erfassungselementes 24 zu
einer Position, die den Näherungsschalter 22 überlappt,
und der Näherungsschalter 22 arbeitet
und erzeugt ein Signal.
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Wenn
der Fahrer den Kipphebel 31a nach hinten zieht und der
Kipphebel 31a in seiner Rastposition festgehalten wird,
dann wird ein Signal, das den Beginn einer Zylinderlängensteuerung
anweist, vom Kipphebel 31a an die Steuervorrichtung 16 gesendet,
und das Kippventil 14a wird durch ein Signal von der Steuervorrichtung 16 gesteuert,
und durch Drucköl,
das an die Bodenseite des Kippzylinders 5a gesendet wird,
wird der Kippzylinder 5a ausgefahren. Und es wird, wenn
wie zuvor beschrieben der Kippzylinder 5a seine festgesetzte
Länge erreicht,
das Signal vom Näherungsschalter 22 an
die Steuervorrichtung 16 gesendet.
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Als
Nächstes
wird die Funktionsweise erläutert.
In 1 erfolgt beim Ausfahren des Anhebezylinders 4 ein
Anheben des Auslegers, und beim Einfahren ein Absenken von diesem.
Die Schaufel 3 wird beim Ausfahren des Kippzylinders 5a nach
oben rotiert und zurückgekippt,
und bei dessen Einfahren nach oben rotiert und ausgeleert. Wenn
der Radlager Aushubarbeiten durchführt, wird ein Grabvorgang durch
Ausfahren des Anhebezylinders 4 und Anheben des Auslegers 2,
und durch Einfahren des Kippzylinders 5a und Ausleeren
der Schaufel 3 durchgeführt.
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Normalerweise
führt der
Fahrer, wenn er einen Grabarbeitsgang beendet, als Nächstes,
um den Radlader schnell in eine Ladestellung zu bringen, während der
Anhebezylinder 4 eingefahren wird und der Ausleger 2 abgesenkt
wird, er ein Ausfahren des Kippzylinder 5a durch und bewirkt,
dass die Schaufel 3 zurückgekippt
wird.
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Während der
normalen Ladearbeit wird der Endabschnitt des Auslegers 2 abgesenkt,
bis er sich in der Nähe
des Bodens befindet, und die Bodenfläche 3T der Schaufel 3 wird
horizontal gestellt. Jedoch ist es manchmal der Fall, dass bedingt
durch die Härte
des Materials, welches den Gegenstand des Ladens oder dergleichen
darstellt, der Endabschnitt der Schaufel 3 so eingestellt
wird, dass er etwas nach oben geneigt ist (beispielsweise +5°) oder etwas nach
unten geneigt ist (beispielsweise –5°). Mit anderen Worten passiert
es manchmal, dass der Winkel α der
Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens zwischen –5° und +5° festgelegt
ist. Der Winkel α der
Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens ist durch die Länge
des Kippzylinders 5a bestimmt, wenn sich der Ausleger 2 im
Ladezustand befindet (dem Zustand, bei dem der Endabschnitt des
Auslegers auf eine niedrige Position in der Nähe der Erdoberfläche abgesenkt
wurde, wie in 1 dargestellt). Demgemäß ist es
möglich,
den Winkel α der
Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens durch Steuern der Länge des Kippzylinders 5a zu
steuern. Demgemäß kann die zuvor
beschriebene Sollwert-Einstellrichtung 17 einen Sollwert
des Winkels α der
Bodenfläche 3T der Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens, anstelle der Länge
des Kippzylinders 5a festlegen.
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Im
Folgenden wird ein Zylinderlängen-Steuerverfahren
erläutert,
das durch die in 1 dargestellte Zylinderlängen-Steuervorrichtung
durchgeführt
wird. 3(a) ist ein Beispiel einer
numerischen Tabelle 1, welche die Beziehung zwischen dem Winkel α der Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens und die erforderliche Ölmenge
Vh für den
Kippzylinder 4 darstellt. Bei dieser Ausführungsform
ist während
Grabarbeiten die Anordnung so, dass es möglich ist, den Winkel α der Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens auf einen beliebigen gewünschten Winkel im Bereich von –5° bis +5° einzustellen,
was ein Abschnitt nahe 0° innerhalb
des gesamten möglichen
Bereiches für
diesen Winkel α bezüglich des
Erdbodens ist. Diese numerische Tabelle 1 ist eine Tabelle, die
erzeugt wird, indem man den Ausleger 2 in dessen Ladezustand nimmt,
den Punkt, bei dem der Winkel α der
Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens gleich –5° ist, als
Steuerursprungspunkt nimmt, und die Länge L1 des Kippzylinders 5a an
diesen Punkt als Referenz nimmt, und man die Länge L2 (= die Soll-Länge LM)
des Kippzylinders 5a erhält, um die Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 auf einen vorbestimmten Winkel bezüglich des
Erdbodens zu bringen, und man die benötigte Ölmenge Vh berechnet, welches
die Ölmenge
ist, die benötigt
wird, damit dessen Länge
von der Länge
L1 auf die Länge
L2 verändert
wird. Mit anderen Worten zeigt diese numerische Tabelle 1, wenn
die benötigte Ölmenge für den Kippzylinder 5a am
Steuerungsursprungspunkt als Null genommen wird, dass für jeden
Winkel bezüglich
des Erdbodens α die
benötigte Ölmenge Vh (beispielsweise
in cc) der Bodenseite des Kippzylinders 5a zugeführt werden
muss, um die Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 auf den Winkel α (in °) bezüglich des Erdbodens zur Plus-Seite
hin zu kippen. Die numerischen Werte in dieser numerischen Tabelle
1 werden vorab in der Steuervorrichtung 16 gespeichert.
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Die
Motordrehzahl wird basierend auf dem Signal vom Motor-Drehzahlsensor 15a erhalten.
Wie zuvor beschrieben, wird das Hydraulikfluid, das von der hydraulischen
Pumpe 11 abgegeben wird, aufgeteilt und dem Anhebeventil 13 und
dem Kippventil 14a zugeführt. Demgemäß strömt, wenn während der Zylinderlängen-Steuerungsvorgangs
dem Anhebezylinder 4 Drucköl zugeführt wird, ein Anteil des von
der hydraulischen Pumpe 11 abgegebenen Durchsatzes in den
Anhebezylinder 4 ein, und es erfolgt eine Reduzierung des
hydraulischen Durchsatzes, der dem Kippzylinder 5a zugeführt wird.
-
Dadurch
bedingt wird, um die Ölmenge
zu erhalten, die dem Kippzylinder 5 zugeführt wird, wenn
der zuvor beschriebene Anhebezylinder 4 gesteuert wird,
eine numerische Tabelle 2 aufgestellt, welche die Beziehung zwischen
dem Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 und
der Menge an Hydraulikfluid, die dem Kippzylinder 5a zugeteilt
wird, als Verteilungskoeffizient zeigt, wie in 3(b) dargestellt.
Die numerischen Werte in dieser numerischen Tabelle 2 werden vorab
in der Steuervorrichtung 16 gespeichert. Die obere Zeile
in der numerischen Tabelle 2 ist das Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 (beispielsweise
in %), hingegen ist die untere Zeile der Verteilungskoeffizient.
Dieser Verteilungskoeffizient zeigt den Anteil der Ölmenge an,
die dem Kippzylinder 5a zugeteilt wird, und zwar bezüglich des
abgegebenen Durchsatzes an Drucköl
von der Hydraulikpumpe 11. Die Beziehung zwischen dem Verteilungskoeffizienten,
den die Steuervorrichtung 16 basierend auf dieser numerischen
Tabelle 2 erhält,
und dem Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 ist
beispielhaft in 3(c) dargestellt.
Bei dem in 3(c) dargestellten Beispiel
ist, zwischen Herunterdrück-Betätigungsausmaßen des
Anhebehebels 30 von 0 % bis 90 %, der Verteilungskoeffizient
eine lineare Funktion des Herunterdrück-Betätigungsausmaßes des
Anhebehebels 30, und der Verteilungskoeffizient fällt umso
mehr ab, je mehr das Herunterdrück-Betätigungsausmaß zunimmt
(mit anderen Worten, je mehr das Zuführausmaß an Drucköl zum Anhebezylinder 4 zunimmt).
Für Herunterdrück-Betätigungsausmaße von 90
% bis 100 % hat der Verteilungskoeffizient den Wert 1, da ein freies Absenken
des Auslegers 2 erreicht wird.
-
Die
dem Kippzylinder 5a zugeteilte Ölmenge Vt wird durch die folgende
Gleichung 1 erhalten: Zugeteilte Ölmenge (Vt)
= Hydraulikpumpenkapazität
(cc/Umdrehung) × Motordrehzahl
(Umdrehungen) × Verteilungskoeffizient Gleichung 1
-
Im
Folgenden wird ein erstes Zylinderlängensteuerverfahren zum Steuern
des Winkels der Schaufel 3 bezüglich des Erdbodens auf deren
festgelegten Wert, und zwar nach Beendigung des Aushubes bis zum
Beginn des Ladens, mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von 4 und
die Tabelle von 3 erläutert.
- a) Bei dem in 4 dargestellten
Schritt 101 bestimmt der Fahrer einen Sollwinkel αM der Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens (oder eine Soll-Länge
LM für
den Kippzylinder 5a, und gibt diese in die Steuervorrichtung 16 über eine
Sollwert-Einstelleinrichtung 17 ein.
- b) Bei Schritt 102 betätigt der Fahrer die Steuerungsbeginn-Anweisungsvorrichtung 31,
mit anderen Worten stellt er den Kipphebel 31a in dessen
Rastposition und weist die Steuervorrichtung 16 an, mit
der Zylinderlängensteuerung
zu beginnen. Normalerweise wird diese Anweisung ausgegeben, direkt
nachdem der Aushub beendet ist, wenn ein Absenken des Auslegers 2 und
ein Zurückkippen
der Schaufel 3 ausgeführt
werden. Demgemäß sendet
zu diesem Zeitpunkt das Schaufel-Kippventil 14a Drucköl an die
Bodenseite des Kippzylinders 5a, so dass der Kippzylinder 5a ausfährt.
- c) Bei Schritt 103 berechnet die Steuervorrichtung 16 die
erforderliche Ölmenge
Vh aus der numerischen Tabelle 1 basierend auf dem eingegebenen Sollwinkel αM bezüglich des
Erdbodens. Wenn der Sollwinkel bezüglich des Erdbodens αM beispielsweise
4° beträgt, dann
findet man in der numerischen Tabelle 1 die benötigte Ölmenge Vh, die diesem Sollwinkel
bezüglich
des Erdbodens αM,
d. h. einem Winkel bezüglich
des Erdbodens von α =
4° entspricht,
einen Wert von 3150.
- d) Bei Schritt 104 wird der Steuervorrichtung 16 das
Erfassungssignal von der Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 zugeführt, und
die Steuervorrichtung bestimmt, ob die Länge des Kippzylinders 5a am
Steuerungsursprungspunkt (der einem Winkel α bezüglich des Erdbodens von –5° entspricht)
angekommen ist. Falls JA, geht der Steuerungsablauf weiter auf Schritt 105,
hingegen geht im Fall von NEIN der Steuerungsablauf vor Schritt 104 zurück. Mit
anderen Worten wird, wenn der Kippzylinder 5a seine festgelegte
Länge erreicht,
die zum Steuerungsursprungspunkt werden soll, wird das Signal vom
Näherungsschalter 22 an
die Steuervorrichtung 16 gesendet, und der Steuerungsablauf
geht weiter auf Schritt 105. Normalerweise passiert, während die
Schaufel 3 nach Beendigung des Aushubes zurückgekippt
wird (d. h. während
des Ausfahrens des Kippzylinders), die Länge des Kippzylinders 5a zu
irgendeinem Zeitpunkt unvermeidlich den Steuerungsursprungspunkt,
und der Steuerungsablauf geht weiter auf Schritt 105.
- e) Bei Schritt 105 wird der Steuervorrichtung 16 das
Erfassungssignal vom Motordrehzahlsensor 15a und das Betätigungsausmaßsignal
vom Anhebehebel 30 zugeführt, und die Steuervorrichtung
berechnet den Summenwert der Ölmenge Vt,
die dem Kippzylinder 5a von der Hydraulikpumpe 11 zugeteilt
wird, basierend auf der zuvor beschriebenen Gleichung 1 und der
numerischen Tabelle 2. Der Summenwert der zugeteilten Ölmenge Vt,
der berechnet wird, ist eine Funktion der Motordrehzahl, und demgemäß ändert sich deren
Summenwert auch, wenn sich die Motordrehzahl ändert. Außerdem ist dieser Summenwert
eine Funktion des Betätigungsausmaßes des Anhebehebels 30,
und wird demgemäß dadurch berechnet,
dass die Veränderung
des Betätigungsausmaßes des
Anhebehebels 30 berücksichtigt
wird. Mit anderen Worten wird bei Schritt 105A das Erfassungssignal
vom Motordrehzahlsensor 15a zugeführt, und basierend auf diesem
Erfassungssignal wird die Motordrehzahl während eines einzigen Zyklus
von vorbestimmter zeitlicher Dauer (beispielsweise 0,01 Sekunden) erfasst.
Bei Schritt 105B wird das Betätigungsausmaßsignal
vom Anhebehebel 30 zugeführt, und bei Schritt 105C wird
aus diesem Betätigungsausmaßsignal
und der numerischen Tabelle 2 ein Verteilungskoeffizient bestimmt,
welcher dem aktuellen Herunterdrück-Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 entspricht.
Und bei Schritt 105D wird die Ölmenge Vt, die dem Kippzylinder 5a bei
einem einzigen Zyklus zugeteilt wird, gemäß Gleichung 1 basierend auf
der Motordrehzahl von dem Verteilungskoeffizienten berechnet. Diese
bei einem einzigen Zyklus zugeteilte Ölmenge Vt, die berechnet wird,
ist nicht nur eine Funktion der Motordrehzahl, sondern auch eine
Funktion des Betätigungsausmaßes des Schalthebels 30.
Demgemäß ändert sich
diese zugeteilte Ölmenge
Vt nicht nur, wenn sich die Motordrehzahl ändert, sondern ändert sich
auch, wenn sich das Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 ändert. Und
bei Schritt 105E wird die beim aktuellen Zyklus zugeteilte Ölmenge Vt
zum Summenwert der zugeteilten Ölmenge
Vt, der bis zum vorhergehenden Zyklus berechnet wurde, hinzuaddiert.
Dieser
Typ von Schritt 105 wird bei jedem Zyklus von vorbestimmter
zeitlicher Dauer (beispielsweise 0,01 Sekunden) wiederholt, und
die zugeteilte Ölmenge
Vt, die für
jeden Zyklus berechnet wurde, wird aufsummiert. Mit anderen Worten
wird die Hydraulikfluid-Abgabemenge Vt berechnet, die dem Kippzylinder 5a während eines
einzigen Zyklus (0,01 Sekunden) zugeteilt wird, und zu dieser zugeteilten Ölmenge Vt
wird die Ölmenge
Vt addiert, die dem Kippzylinder 5a während des nächsten Zyklus (0,01 Sekunden)
zugeteilt wird, und dies wird wiederholt. Der Summenwert der zugeteilten Ölmenge Vt,
der in dieser Weise berechnet wurde, bezeichnet die gesamte Ölmenge, die
dem Kippzylinder 5a während
des Zeitraums von dem Zeitpunkt, bei dem die Länge des Kippzylinders 5a beim
Steuerungsursprungspunkt angekommen ist, bis zum aktuellen Zeitpunkt
zugeteilt wurde. Es versteht sich, dass, um diese zugeteilte Ölmenge Vt
genau zu berechnen, angestrebt wird, die in einem kürzestmöglichen
Intervall zugeteilte Ölmenge
zu berechnen; es ist akzeptabel, diese Berechnung bei jedem vorbestimmten
Zeitintervall durchzuführen,
das zwischen 0,1 Sekunden bis 0,005 Sekunden geeignet festgelegt
wurde.
- f) Bei Schritt 106 vergleicht die Steuervorrichtung 16 den
Summenwert der zugeteilten Ölmenge
Vt und die benötigte Ölmenge Vh,
und entscheidet, ob der Summenwert der zugeteilten Ölmenge Vt bei
der erforderlichen Ölmenge
Vh angekommen ist, oder nicht. Wenn das Ergebnis JA ist, dann geht
der Steuerungsablauf weiter auf Schritt 107, wenn hingegen
das Ergebnis NEIN ist, geht der Steuerungsablauf weiter auf Schritt 105 des nächsten Zyklus.
- g) Bei Schritt 107 gibt die Steuervorrichtung 16 ein Stoppsignal
an das Kippventil 14a aus, und sie schließt das Kippventil 14a und
versetzt den Kippzylinder 5a in den Haltezustand (den stationären Zustand).
Außerdem
gibt sie gleichzeitig ein Lösesignal
an den Kipphebel 31a aus und löst dessen Rastung, und sie
löscht
den Steuerungsbeginnbefehl.
-
Als
Nächstes
wird ein zweites Zylinderlängen-Steuerungsverfahren
zum Steuern des Winkels des Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens auf deren festgelegten Wert, und zwar nach Beendigung
des Aushubs bis zum Beginn des Ladens, mit Bezug auf das Ablaufdiagramm
von 5 erläutert.
Dieses zweite Steuerungsverfahren ist geeignet, ausgeführt zu werden,
wenn sich das Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 nicht
stark ändert
(beispielsweise wenn es im Bereich von 90 % bis 100 % liegt, wie
dargestellt in 3(c)).
- A) Wie in 5 dargestellt, bestimmt bei
Schritt 201 der Fahrer einen Sollwinkel αM der Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens (oder eine Soll-Länge LM
für den
Kippzylinder 5a), und gibt diesen mittels einer Sollwert-Einstelleinrichtung 17 in
die Steuervorrichtung 16 ein.
- B) Bei Schritt 202 betätigt der Fahrer die Steuerungsbeginn-Anweisungsvorrichtung 31,
mit anderen Worten stellt er den Kipphebel 31a in dessen
Rastposition und weist die Steuervorrichtung 16 an, mit
der Zylinderlängensteuerung
zu beginnen. Wie zuvor beschrieben sendet normalerweise zu diesem
Zeitpunkt das Kippventil 14a Drucköl an die Bodenseite des Kippzylinders 5a, so
dass der Kippzylinder 5a ausfährt.
- C) Bei Schritt 203 berechnet die Steuervorrichtung 16 die
erforderliche Ölmenge
Vh aus der numerischen Tabelle 1 basierend auf dem eingegebenen
Sollwinkel αM
bezüglich
des Erdbodens.
- D) Bei Schritt 204 wird der Steuervorrichtung 16 das
Motordrehzahlsignal zugeführt,
und sie erhält die
Motordrehzahl N (Umdrehungen/Sekunde) (bei Schritt 204A).
Außerdem
wird der Steuervorrichtung 16 das Betätigungsausmaßsignal
vom Anhebehebel 30 zugeführt (bei Schritt 204B),
und sie bestimmt einen Verteilungskoeffizienten, der dem aktuellen
Herunterdrück-Betätigungsausmaß des Anhebehebels 30 entspricht,
aus der numerischen Tabelle 2 (bei Schritt 204C). Und,
unter Verwendung der Motordrehzahl N (Umdrehungen/Sekunde) und des
Verteilungskoeffizienten, berechnet die Steuervorrichtung 16 (bei
Schritt 204D) die Ölmenge
VtJ, die dem Kippzylinder 5a pro Zeiteinheit zugeteilt
wird. Diese pro Zeiteinheit zugeteilte Ölmenge VtJ, die berechnet wird,
ist nicht nur eine Funktion der Motordrehzahl, sondern auch eine
Funktion des Betätigungsausmaßes des
Anhebehebels 30. Außerdem
teilt die Steuervorrichtung 16 die benötigte Ölmenge Vh durch die pro Zeiteinheit
zugeteilte Ölmenge
VtJ, und berechnet (in Schritt 204E) die Zeitdauer Th (=
Vh/VtJ), die benötigt
wird, bis die gesamte dem Kippzylinder 5a zugeteilte Ölmenge die
benötigte Ölmenge Vh
erreicht. Es wird darauf verwiesen, dass diese pro Zeiteinheit zugeteilte Ölmenge VtJ durch
die folgende Gleichung 2 erhalten wird. VtJ = Hydraulikpumpenkapazität (cc/Umdrehung) × N (Umdrehungen/Sekunde) × Verteilungskoeffizient Gleichung 2
- E) Bei Schritt 205 wird der Steuervorrichtung 16 das
Erfassungssignal von der Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 zugeführt, und
die Steuervorrichtung bestimmt, ob die Länge des Kippzylinders 5a am
Steuerungsursprungspunkt angekommen ist, oder nicht. Falls JA, d.
h. wenn die Länge
des Kippzylinders 5a am Steuerungsursprungspunkt angekommen
ist, dann geht der Steuerungsablauf weiter auf Schritt 206,
hingegen geht im Fall von NEIN, d. h. wenn die Länge des Kippzylinders 5a nicht
beim Steuerungsursprungspunkt angekommen ist, dann der Steuerungsablauf
zurück
vor Schritt 205.
- F) Bei Schritt 206 entscheidet die Steuervorrichtung 16,
ob seit dem Zeitpunkt, bei dem die Länge des Kippzylinders 5a beim
Steuerungsursprungspunkt angekommen ist, die erforderliche Zeitdauer
verstrichen ist, oder nicht. Falls JA, geht der Steuerungsablauf
weiter auf Schritt 207, hingegen geht im Fall von NEIN
der Steuerungsablauf zurück
vor Schritt 206.
- G) Bei Schritt 207 gibt die Steuervorrichtung 16 ein
Stoppsignal an das Kippventil 14a aus, und sie schließt das Kippventil 14a und
versetzt den Kippzylinder 5a in den Haltezustand (den stationären Zustand).
Außerdem
gibt sie gleichzeitig ein Lösesignal
an den Kipphebel 31a aus und löst dessen Rastung, und sie
löscht
den Steuerungsbeginnbefehl.
-
Als
Nächstes
wird ein drittes Zylinderlängen-Steuerungsverfahren
zum Steuern des Winkels des Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens auf deren festgelegten Wert erläutert. 6 ist eine
numerische Tabelle 3, die beispielhaft eine Beziehung zwischen dem
Winkel α der
Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens und die erforderliche Ölmenge Vh für den Kippzylinder 4 zeigt.
Auch bei diesem Beispiel ist während
Grabarbeiten (während des
Ladezustands) die Anordnung so, dass der Winkel α der Bodenfläche 3T der Schaufel 3 bezüglich des
Erdbodens zwischen –5° und +5° einzustellen
ist. Die numerische Tabelle 3 ist eine numerische Tabelle, bei der,
wenn sich der Ausleger 2 im Ladezustand befindet, man als
Steuerungsursprungspunkt den Punkt nimmt, bei dem der Winkel α der Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 bezüglich
des Erdbodens gleich 0° ist
(mit anderen Worten den Punkt, bei dem die Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 parallel zur Oberfläche des Erdbodens ist), und
man die Länge
L01 des Kippzylinders 5a bei diesem Punkt als Referenz nimmt,
und eine Länge
L02 (eine Soll-Länge
LM) für den
Kippzylinder 5a, um die Bodenfläche 3T der Schaufel 3 auf
einen spezifizierten Winkel bezüglich des
Erdbodens einzustellen, erhalten wird, und eine benötigte Ölmenge Vh,
bei der es sich um die benötigte Ölmenge handelt,
um diesen von der Länge
L01 auf die Länge
L02 zu bringen, wird berechnet.
-
Mit
anderen Worten liefert, wenn die für den Kippzylinder 5a benötigte Ölmenge am
Steuerungsursprungspunkt als Null annimmt, die numerische Tabelle
3 für jeden
Winkel α der
Bodenfläche 3T der Schaufel
bezüglich
des Erdbodens die benötigte Ölmenge Vh
(beispielsweise in cc), die der Bodenseite des Kippzylinders 5a zugeteilt
werden muss, um den Winkel α (in °) der Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 zur Plus-Seite hin zu kippen; und sie liefert
auch für
jeden Winkel α bezüglich des
Erdbodens die benötigte Ölmenge Vh
(beispielsweise in cc), die der Kopfseite des Kippzylinders 5a zugeführt werden
muss, um den Winkel α (in °) der Bodenfläche 3T der
Schaufel 3 zur Minus-Seite hin zu kippen. Die numerischen Werte
in dieser numerischen Tabelle 3 werden vorab in der Steuervorrichtung 16 gespeichert.
-
Wenn
in dieser Weise der Steuerungsursprungspunkt auf 0° festgelegt
wird, welches der Mittelpunkt des möglichen Bereiches –5° bis +5° des Winkels α bezüglich des
Erdbodens ist, dann wird, verglichen mit dem Fall, bei dem der Steuerungsursprungspunkt
auf –5° festgelegt
wurde, d. h. auf das eine Ende des möglichen Bereiches von –5° bis +5° des Winkels α bezüglich des
Erdbodens wie bei der beispielhaft in 3(a) dargestellten
numerischen Tabelle 1, die Genauigkeit der Bestimmung verbessert,
ob die Gesamtmenge der zugeteilten zugeführten Ölmenge bei der benötigten Ölmenge Vh
angelangt ist. Jedoch besteht bei diesem Verfahren die Schwierigkeit,
dass, wenn die Schaufel 3 nach dem Aushub zurückgekippt
wird, es absolut erforderlich ist, den Kippzylinder 5a vorübergehend
auf die Länge zurückzufahren,
die dem Steuerungsursprungspunkt 0° entspricht.
-
Dieses
Steuerungsverfahren kann mit einer Routine durchgeführt werden,
die im Wesentlichen die gleiche wie die im Ablaufdiagramm von 4 dargestellte
Routine ist. In diesem Fall unterscheiden sich lediglich die Details
der Steuerung von Schritt 103 bis Schritt 105 von
denen des ersten Steuerungsverfahrens, welche bereits erläutert wurden.
Im Detail berechnet bei Schritt 103 die Steuervorrichtung 16 die
benötigte Ölmenge Vh
aus der numerischen Tabelle 3, basierend auf dem Sollwinkel αM bezüglich des
Erdbodens. Falls beispielsweise der Sollwinkel αM bezüglich des Erd bodens +4° beträgt, dann
wird die benötigte Ölmenge Vh
zu 1400, wenn hingegen der Sollwinkel αM bezüglich des Erdbodens –4° beträgt, dann
wird die benötigte Ölmenge Vh
zu 700. Da das Drucköl,
wenn der Sollwinkel αM bezüglich des
Erdbodens sich auf der Plus-Seite befindet, zur Bodenseite des Kippzylinders 5a gesendet wird,
ist demgemäß die benötigte Ölmenge größer, verglichen
mit dem Fall, bei dem das Drucköl
zur Kopfseite gesendet wird. Dies ist dadurch bedingt, dass das
Volumen des Kopfseitenraums des Zylinders geringer als das Volumen
auf dessen Bodenseitenraum ist, und zwar gerade um das Volumen der Stange,
die in diesen eingesetzt ist.
-
Und
bei Schritt 104 wird der Steuervorrichtung 16 das
Erfassungssignal von der Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 zugeführt, und
die Steuervorrichtung nimmt eine Entscheidung vor, ob die Länge des
Kippzylinders 5a am Steuerungsursprungspunkt (der einem
Winkel α bezüglich des
Erdbodens von Null entspricht) angekommen ist, oder nicht. Falls
NEIN, wenn die Länge
des Kippzylinders 5 nicht am Steuerungsursprungspunkt angekommen
ist, geht der Steuerungsablauf zurück auf Schritt 104.
Falls JA, wenn die Länge
des Kippzylinders 5a am Steuerungsursprungspunkt angekommen
ist, erfolgt, gemeinsam mit einem Fortschreiten des Steuerungsablaufes
auf Schritt 105, falls sich der Sollwinkel αM bezüglich des
Erdbodens auf der Plus-Seite befindet, durch die Steuervorrichtung 16 ein
Senden eines Steuersignals an das Kippventil 14a, so dass
das Drucköl
zur Bodenseite des Kippzylinders 5a gesendet wird, und
die Steuervorrichtung übt
eine Steuerung aus um den Kippzylinder 5a auszufahren,
hingegen sendet, falls sich der Sollwinkel αM bezüglich des Erdbodens auf der
Minus-Seite befindet, die Steuervorrichtung 16 ein Steuersignal
an das Kippventil 14a, so dass das Drucköl zur Kopfseite
des Kippzylinders 5a gesendet wird, und übt eine Steuerung
aus, so dass der Kippzylinder 5a eingefahren wird. Die
Details der Steuerung in den übrigen Schritten
sind die gleichen wie bei dem ersten Steuerungsverfahren, und diese
wurden bereits mit Bezug auf 4 erläutert.
-
Ansonsten
kann dieses dritte Steuerungsverfahren auch mit der im Ablaufdiagramm
von 5 dargestellten Routine durchgeführt werden.
In diesem Fall unterscheiden sich lediglich die Details der Steuerung
von Schritt 203 bis Schritt 206 von denen des
zweiten Steuerungsverfahrens, welche bereits erläutert wurden. Das heißt, bei
Schritt 203 berechnet die Steuervorrichtung 16 die
benötigte Ölmenge Vh aus
der numerischen Tabelle 3, und zwar basierend auf dem Sollwinkel αM bezüglich des
Erdbodens.
-
Und
bei Schritt 205 wird der Steuervorrichtung 16 das
Erfassungssignal von der Steuerungsursprungspunkt-Erfassungseinrichtung 20 zugeführt, und
die Steuervorrichtung nimmt eine Entscheidung vor, ob die Länge des
Kippzylinders 5a am Steuerungsursprungspunkt (der einem
Winkel α bezüglich des
Erdbodens von Null entspricht) angekommen ist, oder nicht. Falls
NEIN, wenn die Länge
des Kippzylinders 5 nicht am Steuerungsursprungspunkt angekommen
ist, geht der Steuerungsablauf zurück auf Schritt 205.
Falls JA, wenn die Länge
des Kippzylinders 5a am Steuerungsursprungspunkt angekommen
ist, geht der Steuerungsablauf weiter auf Schritt 206,
und wenn der Sollwinkel αM
bezüglich
des Erdbodens auf der Plus-Seite ist, sendet die Steuervorrichtung 16 ein
Steuersignal an das Kippventil 14a, so dass das Drucköl an die
Bodenseite des Kippzylinders 5a gesendet wird, und übt eine
Steuerung aus, so dass der Kippzylinder 5a ausgefahren
wird, hingegen sendet, falls sich der Sollwinkel αM bezüglich des
Erdbodens auf der Minus-Seite befindet, die Steuervorrichtung 16 ein
Steuersignal an das Kippventil 14a, so dass das Drucköl zur Kopfseite
des Kippzylinders 5a gesendet wird, und übt eine
Steuerung aus, so dass der Kippzylinder 5a eingefahren wird.
Die Details der Steuerung in den übrigen Schritten sind die gleichen
wie bei dem zweiten Steuerungsverfahren, und diese wurden bereits
mit Bezug auf 5 erläutert.
-
Gemäß den zuvor
beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung ist es, dadurch dass die Steuerungsvorrichtung angewiesen
wird, mit einer Längensteuerung
des Hydraulikzylinders zu beginnen, und durch Eingeben einer Soll-Länge für den Hydraulikzylinder,
möglich,
die Länge
des Hydraulikzylinders automatisch auf die Soll-Länge zu steuern. Dadurch
bedingt ist es, dadurch dass die Länge für den Kippzylinder festgelegt
wird, der zum Kippen der Schaufel, beispielsweise von einem Radlader
während
Ladearbeiten, verwendet wird, möglich,
den Kippwinkel der Schaufel automatisch auf einen Sollwert zu steuern.
Demgemäß ist es
möglich,
den Winkel zwischen Schaufel und Erdboden gemäß dem Material, welches Gegenstand
des Ladevorgangs sein soll, geeignet auszuwählen, und dadurch die Schaufel
automatisch in einfacher Weise auf einen gewünschten Winkel bezüglich des
Erdbodens zu steuern, so dass es möglich ist, die Arbeitsleistung des
Fahrers und die Arbeitseffizienz zu verbessern. Außerdem ist
die Hardwarestruktur des Zylinderlängen-Steuerungssystems gemäß dieser
Ausführungsformen
eine vergleichsweise einfache Struktur, bei der einem bereits bestehenden
Hydrauliksystem lediglich die zwei Sensoren hinzugefügt werden,
und zwar die Abgabemengen-Erfassungseinrichtung für die Hydraulikpumpe
und die Zylinderpositions-Erfassungseinrichtung, sowie die Steuervorrichtung
und die Sollwert-Einstellvorrichtung, so dass die Kosten gering
sind.
-
Zwar
wurden für
die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
Beispiele einer Anwendung auf einen Radlader beschrieben, jedoch
dient dies lediglich zur Erläuterung
und bedeutet nicht, dass der Anwendungsbereich der Erfindung lediglich
auf diese Anwendung eingeschränkt
ist. Die Erfindung kann auf eine automatische Steuerung der Verschiebung eines
Hydraulikzylinders, oder irgendeines anderen Fluiddruckstellantrieb
in hydraulischen Maschinen verschiedener Typen, wie beispielsweise
einem hydraulischen Bagger oder einem hydraulischen Kran oder dergleichen
angewandt werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG:
-
Ein
Radlader führt
eine automatische Anpassung des Schaufelwinkels bezüglich des
Erdbodens durch. Der Radlader beinhaltet eine Hydraulikpumpe (11),
einen Kippzylinder (5a) und ein Kippventil (14a), eine
Erfassungseinrichtung (20), die erfasst, dass sich der
Kippzylinder (5a) an einem Steuerungsursprungspunkt befindet,
eine Sollwert-Einstellvorrichtung (17), die einen Sollwert
für die
Länge des
Kippzylinders (5a) festlegt, und eine Steuervorrichtung (16).
Die Steuervorrichtung (16) berechnet eine benötigte Ölmenge,
damit der Kippzylinder (5a) vom Steuerungsursprungspunkt
bis zur Soll-Länge
gelangt, berechnet eine Ölmenge,
die dem Kippzylinder (5a) nach seiner Ankunft am Steuerungsursprungspunkt
zugeteilt wird, und stoppt den Betrieb des Kippzylinders (5a),
wenn die zugeteilte Ölmenge
die benötigte
Menge erreicht.