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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, die ein Vibrations-Arbeitsgerät wie einen hydraulischen Brecher oder einen hydraulischen Rüttler bzw. Kompaktierer aufweist, das durch einen Vibrationsgenerator betätigt wird, der mit Drucköl aus einer Hydraulikpumpe gespeist wird und Vibration erzeugt.
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Technischer Hintergrund
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Bekannte Beispiele dieses Arbeitsmaschinentyps sind die in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen hydraulischen Arbeitsmaschinen. Wenn bei der vorgenannten hydraulischen Arbeitsmaschine gemäß dem Patentdokument 1 ein Brecher in einem Zustand betätigt wird, in dem durch einen Modusänderungsschalter ein Brechermodus gewählt wurde, wird die Steuerung/Regelung der Durchflussrate derart durchgeführt, dass eine hydraulische Pumpe in den Zustand einer konstant niedrigen Kapazität gebracht wird. Wenn bei der vorstehend genannten hydraulischen Arbeitsmaschine gemäß dem Patentdokument 2 ein Brecher durch ein Bedienpedal in einem Zustand betätigt wird, in dem der Brechermodus durch den Modusänderungsschalter gewählt wird, wird aus einer durch einen Maximaldurchflussmengeneinstellabschnitt eingestellten Durchflussmenge einer gemäß dem Betätigungsgrad des Bedienpedals einer Zwangssteuerung oder Zwangsregelung unterworfenen Durchflussmenge und einer die Durchflussmenge begrenzenden P-Q-Steuerung oder P-Q-Regelung unterworfenen Durchflussmenge die kleinste Durchflussmenge ausgewählt, so dass die hydraulische Pumpe nicht in einen Überlastungszustand gebracht wird. Dadurch erfolgt die Steuerung/Regelung der Durchflussrate auf eine solche Weise, dass die Durchflussmenge der Hydraulikpumpe auf die angewählte Durchflussmenge eingestellt wird.
Patentdokument 1: Offengelegte
japanische Patent-Publikation Nr. 7-331707 Patentdokument 2: Offengelegte
japanische Patent-Publikation Nr. 11-100869 .
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Aus der
WO 03/033216 A1 ist ein Arbeitsgerät in Form einer Felsenbohrmaschine bekannt, die mit einem Schlagkolben für den Bohrer versehen ist. Um bei solchen Felsenschlagbohrmaschinen den Betrieb der Schlagvorrichtung oder Erschütterungsvorrichtung zu überwachen, wenn der Bohrer oder ein Schlaghammer läuft, wird vorgeschlagen, den Betrieb des Schlagkolbens durch Messung einer Druckpulsierung und Aufnahme als Druckkurve zu überwachen. Dabei werden Parameter, in den Betriebszustand der Schlagvorrichtung anzeigen, aus der Druckkurve bestimmt, und der Betriebszustand der Schlagvorrichtung wird auf Basis dieser Parameter bestimmt.
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Aus der
GB 24 03 273 A ist eine hydraulische Schaltung für ein Baufahrzeug-Werkzeug bekannt. Dieses Werkzeug ist als austauschbares Arbeitsgerät zur Anbringung an einem Arm eines Baufahrzeugs ausgebildet. Der Hydraulikschaltkreis ist in der Art und Weise implementiert, dass Hydraulikflüssigkeit effektiv in einer notwendig eingestellten Menge während einer kombinierten Arbeit, in der eine Arbeitsvorrichtung und das Arbeitsgerät beide durch den Hydraulikkreis angetrieben werden, mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden.
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Aus der
EP 0 768 433 A1 ist ein Steuerschaltkreis für eine Arbeitsmaschine für einen Bagger mit optionalem Brecher bekannt. Jede Befestigungseinheit für eine hydraulikbetätigte Vorrichtung weist einen digital codierten Stecker auf, der eine Steuervorrichtung über deren Identität informiert.
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Aus der
US 6 510 902 B1 ist eine Baumaschine mit einem Hydraulikhammer bekannt. Mit Hilfe eines Sensors wird pro Schlag des Hydraulikhammers ein Signal erzeugt. Die Signale werden gezählt und aufaddiert. Die gezählte Anzahl von Signalen wird zur Erfassung der Betriebsdauer genutzt und kann somit einen Zustand erfassen, in dem eine Wartung erforderlich ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Da aber bei den oben genannten bekannten Arbeitsmaschinen die vorstehend erläuterte Durchflussraten-Steuerung/Regelung nicht in denjenigen Fällen durchgeführt wird, in dem andere Betriebsarten bzw. Moden als der Brechermodus durch den Modusänderungsschalter gewählt werden, wenn der Brecher betätigt wird, kann es sein, dass die Durchflussrate des dem Brecher zugeleiteten Betriebsöls in manchen Betriebsarten zu hoch ist. Dadurch könnte Schaden an dem Maschinenkörper, an den hydraulischen Einrichtungen oder dergleichen entstehen.
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Wenn eine Arbeitsmaschine dahingehend konfiguriert werden kann, dass sich sicher bestimmen lässt, ob sich ein Brecher in Betrieb befindet, können Maßnahmen getroffen werden, um einen Maschinenkörper und dergleichen zu schützen. Es ist daher möglich, einen Schaden an dem Maschinenkörper oder dergleichen zu verhindern. Zusätzlich lässt sich das Ausmaß eines Schadens an dem Maschinenkörper und dergleichen feststellen, weshalb es möglich ist, den Zeitplan für die Wartung und dergleichen zu optimieren.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Lösung für solche Situationen, und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitsmaschine zu schaffen, die zuverlässig feststellen kann, ob sich Arbeitsgeräte wie z. B. ein Hydraulikbrecher in Betrieb befinden.
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Hierzu schlägt die Erfindung eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 vor.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine umfasst ein Vibrations-Arbeitsgerät, das durch einen Vibrationsgenerator betätigt wird, der mit Drucköl aus einer Hydraulikpumpe gespeist wird und Vibration erzeugt, und einen Druckfühlabschnitt und eine Regel- oder Steuereinheit. Der Druckfühlabschnitt erfasst den Pumpendruck der Hydraulikpumpe. Die Regel- oder Steuereinheit ermittelt ein Leistungsspektrum des Pumpendrucks basierend auf Pumpendruckwerten, die durch den Pumpenfühlabschnitt erfasst werden, und bestimmt auf der Basis des Leistungsspektrums, ob das Vibrations-Arbeitsgerät in einem Betriebszustand ist oder nicht.
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Gemäß einer Konfiguration hat die Arbeitsmaschine gemäß vorliegender Erfindung vorzugsweise einen Alarm ausgabeabschnitt, der einen Alarm ausgibt, und die Regel- oder Steuereinheit hat einen speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus, der für die Arbeit unter Einsatz des Vibrations-Arbeitsgeräts geeignet ist, und wenigstens einen anderen Modus, der sich von dem speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus unterscheidet. In dieser Konfiguration versorgt die Regel- oder Steuereinheit den Alarm ausgabeabschnitt mit einem Befehlssignal, das den Alarm auslöst, wenn bestimmt wird, dass sich das Vibrations-Arbeitsgerät in Betrieb befindet, während ein anderer Regel- oder Steuermodus als der spezielle Vibrations-Arbeitsgerät-Modus durchgeführt wird.
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Gemäß einer Konfiguration hat die Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Durchflussrateneinstellabschnitt, der die Durchflussrate des Drucköls einstellt, das von der Hydraulikpumpe zu dem Vibrations-Arbeitsgerät geleitet wird, und die Regel- oder Steuereinheit hat einen speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus, der für die Arbeit unter Einsatz des Vibrations-Arbeitsgeräts geeignet ist, und wenigstens einen anderen Regel- oder Steuermodus, der sich von dem speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus unterscheidet. In dieser Konfiguration liefert die Regel- oder Steuereinheit in dem Zustand, in dem ein anderer Regel- oder Steuermodus als der spezielle Vibrations-Arbeitsgerät-Modus durchgeführt wird, an den Durchflussrateneinstellabschnitt ein Befehlssignal, das die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe zu dem Vibrations-Arbeitsgerät geleiteten Drucköls begrenzt, wenn festgestellt wird, dass sich das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet.
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Gemäß einer Konfiguration der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine hat die Regel- oder Steuereinheit einen speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus, der geeignet ist für die Arbeit unter Einsatz des Arbeitsgeräts, und wenigstens einen anderen Regel- oder Steuermodus, der sich von diesem speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus unterscheidet. In dieser Konfiguration schaltet die Regel- oder Steuereinheit in dem Zustand, in dem ein anderer Regel- oder Steuermodus als der spezielle Vibrations-Arbeitsgerät-Modus durchgeführt wird von diesem anderen Regel- oder Steuermodus um auf den speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus als durchzuführender Regel- oder Steuermodus, wenn festgestellt wird, dass sich das Vibrations-Arbeitgerät im Betriebszustand befindet.
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Bei einer Konfiguration misst, wenn bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine festgestellt wird, dass sich das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet, die Regel- oder Steuereinheit den Betrag der Betriebszeit und speichert den akkumulierten Betrag der Betriebszeit. Bei einer Konfiguration der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Regel- oder Steuereinheit auf der Grundlage des Leistungsspektrums, eines Amplitudenmittelwerts und eines Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks, ob das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand ist oder nicht.
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Bei einer Konfiguration der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Regel- oder Steuereinheit auf der Grundlage des Leistungsspektrums den Typ des Arbeitsgeräts. Bei einer Konfiguration der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Regel- oder Steuereinheit auf der Grundlage des Leistungsspektrums und des Amplitudenmittelwerts und des Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks den Typ des Arbeitsgeräts. Da die Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung die Regel- oder Steuereinheit aufweist, die auf der Grundlage des Pumpendruckwerts, der durch den Druckfühlabschnitt erfasst wird, das Leistungsspektrum des Pumpendrucks ermittelt und auf der Grundlage des Leistungsspektrums bestimmt, ob das Vibrations-Arbeitsgerät in einem Betriebszustand ist oder nicht, ist es möglich, sicher festzustellen, ob sich das Vibrations-Arbeitsgerät in einem Betriebzustand befindet oder nicht. Aus diesem Grund löst der Alarmausgabeabschnitt in dem Zustand in dem der andere Steuermodus, der sich von dem für die Arbeit mit dem Vibrations-Arbeitsgerät, beispielsweise dem hydraulischen Brecher, geeigneten speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus unterscheidet, durchgeführt wird, einen Alarm aus, wenn die Regel- oder Steuereinheit feststellt, dass sich das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet. Es ist daher möglich, die Bedienperson zu veranlassen, den speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus umzuschalten und dadurch zu verhindern, dass an dem Maschinenkörper, an den hydraulischen Einrichtungen und dergleichen Schaden entsteht.
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Da die Regel- oder Steuereinheit von einem anderen Modus auf den speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus als durchzuführenden Modus umschaltet, wenn in dem Zustand, in dem der sich von dem speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus unterscheidende andere Modus durchgeführt wird, festgestellt wird, dass das Vibrations-Arbeitsgerät sich im Betriebszustand befindet, ist es auch möglich, eine Beschädigung des Maschinenkörpers, der hydraulischen Einrichtungen und dergleichen zu verhindern.
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Da die Regel- oder Steuereinheit, wenn bestimmt wird, dass sich das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet, die verstrichene Zeit misst, in der sich das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet, und die akkumulierte Betriebszeit speichert, ist es auch möglich, das Ausmaß des Schadens an dem Maschinenkörper oder dergleichen auf der Basis der akkumulierten Betriebszeit zu bestimmen. Es ist daher möglich, den Zeitplan für Wartung und dergleichen zu optimieren.
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Da auf der Grundlage des Leistungsspektrums und des Amplitudenmittelwerts und des Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks bestimmt wird, ob das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand ist oder nicht, ist es auch möglich, mit größerer Sicherheit zu bestimmen, ob das Vibrations-Arbeitsgerät im Betriebszustand ist oder nicht.
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Da der Typ des Arbeitsgeräts auf der Grundlage des Leistungsspektrums bestimmt wird, ist es auch möglich, den an der Arbeitsmaschine montierten Typ des Arbeitsgeräts sicher zu bestimmen.
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Da der Typ des Arbeitsgeräts auf der Grundlage des Leistungsspektrums, des Amplitudenmittelwerts und des Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks bestimmt wird, ist es ferner möglich, den Typ des an der Arbeitsmaschine montierten Arbeitsgeräts sicher zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht eines Hydraulikbaggers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Strukturansicht eines hydraulischen Antriebssystems des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist ein Diagramm der Drehmomentcharakteristik des Motors;
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4 ist ein Diagramm, das beispielhafte Pumpendruckwellenformen bei verschiedenen Arbeitsarten zeigt;
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5 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Frequenzanalysen der Pumpendruckwellenformen bei verschiedenen Arbeitsarten zeigt;
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6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das sich auf die Bestimmung der Brecherarbeit bezieht;
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7 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch eine Regel- oder Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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In der folgenden Beschreibung werden Arbeitsmaschinen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Außerdem ist die vorliegende Erfindung in der folgenden Ausführungsform in einen Hydraulikbagger als Arbeitsmaschine übernommen.
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1 ist eine Seitenansicht eines Hydraulikbaggers 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt den Zustand, in dem Brecherarbeit durchgeführt wird.
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Der Hydraulikbagger 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine untere Fahreinheit 2 und eine obere Dreheinheit 4, einen Arbeitsbereich 8 und eine Kabine 9. Die obere Dreheinheit 4 ist über eine Drehvorrichtung 3 an der vorgenannten Fahreinheit 2 montiert. Der Arbeitsbereich 8 ist an dem vorderen Zentralbereich der oberen Dreheinheit 4 montiert und umfasst einen Ausleger 5, einen Arm 6 und einen Brecher 7, die ausgehend von der Seite der oberen Dreheinheit 4 in dieser Reihenfolge schwenkbar miteinander verbunden sind. Die Kabine 9 ist an dem vorderen linken Bereich der oberen Dreheinheit 4 angeordnet. An dem Arbeitsbereich 8 sind ein Ausleger-Zylinder 10, ein Arm-Zylinder 11 und ein Zusatzgeräte-Zylinder 12 montiert. Der Ausleger-Zylinder 10 treibt den Ausleger 5 an und schwenkt den Ausleger 5. Der Arm-Zylinder 11 treibt den Arm 6 an und schwenkt den Arm 6. Der Zusatzgeräte-Zylinder 12 treibt den Brecher 7 an und schwenkt den Brecher 7. Der Arbeitsbereich 8 wird derart angetrieben, dass er durch das Ausfahren/Einfahren des Ausleger-Zylinders 10, des Arm-Zylinders 11 und des Zusatzgeräte-Zylinders 12 eingeklappt und/oder nach oben/unten bewegt wird. Obwohl der hydraulische Brecher 7 in dem in 1 dargestellten Hydraulikbagger 1 als Arbeitsgerät (Arbeitsaufsatz) gezeigt ist, kann der hydraulische Brecher 7 durch einen Löffel, einen hydraulischen Kompaktierer/Rüttler, einen hydraulischen Zertrümmerer, ein hydraulisches Schneidgerät oder dergleichen als Zusatzgerät für eine große Vielfalt von Einsätzen in Übereinstimmung mit der Art der auszuführenden Arbeiten ersetzt werden.
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2 ist eine schematische Strukturansicht eines hydraulischen Antriebssystems des Hydraulikbaggers gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bei dem in 2 dargestellten hydraulischen Antriebssystem wird Drucköl, das von einer durch einen Motor 15 angetriebenen Hydraulikpumpe 16 abgegeben wird, über ein Hauptbetätigungsventil 17 in den Ausleger-Zylinder 10, den Arm-Zylinder 11, den Zusatzgeräte-Zylinder 12, einen hydraulischen Fahrmotor 18, der die untere Fahreinheit 2 antreibt, und einen hydraulischen Drehmotor 19, der die Drehvorrichtung 3 antreibt, zugeführt und daraus abgeführt. Das vorstehend genannte Hauptbetätigungsventil 17 wird durch Pilotdrucköl aus Druckreduzierventilen 22 und 23, die an Steuerhebeln 20 und 21 des Arbeitsbereichs angebracht sind, und Pilotdrucköl aus Druckreduzierventilen 26 und 27, die an Fahrsteuerhebeln 24 und 25 angebracht sind, beaufschlagt. Das Pilotdrucköl, das auf das Hauptbetätigungsventil 17 wirkt, führt einen Vorgang zum Umschalten des Ölweges des Hauptbetätigungsventils 17 durch. Dadurch erfolgt durch die Betätigung der Steuerhebel 20 und 21 für den Arbeitsbereich und der Steuerhebel 24 und 25 für den Fahrbereich das Einklappen oder Heben/Senken des Arbeitsbereichs 8, das Drehen des oberen Drehbereichs 4 und das Fahren der unteren Fahreinheit 2. Die Bezugsziffern 28, 29, 30 und 31 in 2 bezeichnen Tanks, und die Bezugsziffern 13, 32, 33, und 35 bezeichnen Pilotdruckölquellen.
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Das Drucköl, das von der vorstehend genannten Hydraulikpumpe 16 abgegeben wird, wird über ein Betätigungsventil 36 für das Zusatzgerät dem Brecher 7 zugeleitet. Der Brecher 7 umfasst einen Meißel 40 und einen Vibrationsgenerator 39, der den Meißel 40 vibrieren lässt, und ist so konfiguriert, dass er Brecharbeit durch den Meißel 40 ausführt, der durch einen Kolben 38 in dem Vibrationsgenerator 39 beaufschlagt wird. Der Vibrationsgenerator 39 umfasst einen Zylinder 37, den Kolben 38, der für ein Vibrieren in dem vorgenannten Zylinder 37 mit Drucköl aus der Hydraulikpumpe 16 beaufschlagt wird, und ein Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges. Der Kolben 38 ist in den Zylinder 37 eingesetzt. Der Raum in dem Zylinder 37 ist unterteilt in eine Gaskammer 61 und in eine erste und eine zweite Druckölkammer 62 und 63. Die Gaskammer 61 ist mit Gas aufgefüllt, zum Beispiel mit Stickstoffgas. Der Kolben 38 wird durch den Druck des Gases in der Gaskammer 61 in eine Richtung beaufschlagt, in der der Kolben 38 Druck auf den Meißel 40 ausübt (d. h. nach unten). Das Drucköl, das von der Hydraulikpumpe 16 abgegeben wird, wird in die erste und zweite Druckölkammer 62 und 63 eingeleitet und aus diesen Kammern abgeleitet. Die erste Druckölkammer 62 befindet sich unter der Gaskammer 61. Wenn das Drucköl in die erste Druckölkammer 62 fließt, wird durch den Druck des Drucköls, in die Richtung, in der der Kolben 38 den Meißel 40 mit Druck beaufschlagt, eine Kraft auf den Kolben 38 ausgeübt. Die zweite Druckölkammer 63 befindet sich unter der ersten Druckölkammer 62. Wenn Drucköl in die zweite Druckölkammer 63 fließt, wird durch den Druck des Drucköls in eine Richtung, in der sich der Kolben 38 von dem Meißel wegbewegt (d. h. nach oben), eine Kraft auf den Kolben 38 ausgeübt. Das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges schaltet um zwischen dem Zufluss und Abfluss des Drucköls in die und aus der ersten Druckölkammer 62 und dem Zufluss und Abfluss des Drucköls in die und aus der zweiten Druckölkammer 63. Wenn das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges in einen ersten Zustand gebracht wird, in dem das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges das Drucköl aus der ersten Druckölkammer 62 ausfließen und in die zweite Druckölkammer 63 einfließen lässt, wird der Kolben 38 durch den Druck des Drucköls, das in die zweite Druckölkammer 63 fließt, nach oben bewegt und weg von dem Meißel 40. In diesem Zustand wird das Gas in der Gaskammer 61 durch den Kolben 38 komprimiert. Wenn der Kolben 38 nach oben bewegt wird, wird das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges in einen zweiten Zustand gebracht, in dem das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges das Drucköl aus der zweiten Druckölkammer 63 ausfließen und in die erste Druckölkammer 62 einfließen lässt. Dadurch wird der Kolben 38 durch den Druck des Drucköls in der ersten Druckölkammer 62 und den Druck des Gases in der Gaskammer 61 rasch nach unten bewegt, um den Meißel zu beaufschlagen. Wenn der Kolben 38 auf dem Meißel 40 auftrifft, wird das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges erneut in den ersten Zustand gebracht, und der vorstehend beschriebene Ablauf wird wiederholt.
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Ein Schaltventil 43, das mit Pilotdruck arbeitet, ist auf einem Rohrweg 42 zwischengeschaltet, der eine abflussseitige Öffnung 41 des Brechers 7 und ein Betätigungsventil 36 für das Zusatzgerät verbindet. Das Schaltventil 43 wird von einer Position A in eine Position B umgeschaltet, wenn das Pilotdrucköl auf einen Betätigungsabschnitt 43a wirkt. Wenn das Schaltventil in die Position B geschaltet wird, wird das von dem Brecher 7 zurückfließende Öl direkt in den Tank 30 abgeleitet. Ein Magnetschaltventil 44 ist zwischen einen Ölweg von dem Betätigungsabschnitt 43 des Schaltventils 43 zu der Pilotdruckölquelle 35 geschaltet. Das Magnetschaltventil 44 wird basierend auf einem Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 von der Position A in die Position B geschaltet. Wenn das Magnetschaltventil 44 in die Position B geschaltet wird, wirkt der Pilotöldruck aus der Pilotöldruckquelle 35 auf den Betätigungsabschnitt 43a des Schaltventils 43, und dadurch wird das Schaltventil 43 von der Position A in die Position B geschaltet.
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Der vorstehend genannte Motor 15 ist ein Dieselmotor. Ein elektronischer Regler 46 ist an dem Motor 15 befestigt. Der elektronische Regler 46 stellt die Leistung des Motors 15 auf der Grundlage des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 ein.
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Die vorstehend genannte Hydraulikpumpe 16 ist eine hydraulische Verstellpumpe, die eine Ausstoßmenge in Übereinstimmung mit dem Neigungswinkel einer Taumelscheibe 16a variiert. Eine Taumelscheibensteuereinrichtung 47 ist an der Hydraulikpumpe 16 angebracht, um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 16a basierend auf einem Befehl von der Regel- oder Steuereinheit 45 zu steuern. Die Öldurchflussmenge der Hydraulikpumpe 16 wird auf der Grundlage eines Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 gesteuert/geregelt. In dieser Ausführungsform wird der Entladedruck (Pumpendruck) der Hydraulikpumpe 16 durch einen Drucksensor (entsprechend dem ”Druckfühlabschnitt” in vorliegender Erfindung) 48 erfasst. Das erfasste Signal wird zur Regel- oder Steuereinheit 45 geleitet. Die Regel- oder Steuereinheit 45 führt eine Steuerung/Regelung der Hydraulikpumpe 16 auf der Grundlage des erfassten Signals von dem Drucksensor 48 durch. Es ist anzumerken, dass der Drucksensor 48 den Druck des Drucköls in einer Position direkt nach der Abgabe des Drucköls von der Hydraulikpumpe 16 und vor der Verzweigung des Drucköls nach draußen in das Hauptbetätigungsventil 17 und das Ventil 36 für den Betrieb des Zusatzgeräts erfasst.
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Ein Druckreduzierventil 50 ist an einem Zusatzgerätbetätigungspedal 49 befestigt, das den vorgenannten Brecher 7 betätigt. Das Pilotdrucköl wirkt auf den Betätigungsabschnitt 36a eines Zusatzgerätbetätigungsventils 36, indem das Zusatzgerätbetätigungspedal 49 niedergedrückt wird. Ein elektrohydraulisches Proportional-Durchflussraten-Regelventil (entsprechend einem ”Durchflussrateneinstellabschnitt” in der vorliegenden Erfindung) 52 ist auf einem Pilotdruckölrohrweg 51 von dem vorgenannten Druckreduzierventil 50 zu dem Betätigungsabschnitt 36a des Zusatzgerätbetätigungsventils 36 zwischengeschaltet. Der Ventilöffnungsgrad des elektrohydraulischen Proportional-Durchflussraten-Regelventils 52 wird auf der Grundlage des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt. Dadurch wird das Pilotdrucköl in Übereinstimmung mit dem Ventilöffnungsgrad des elektrohydraulischen Proportional-Durchfluss-Regelventils 52, das basierend auf dem Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt wurde, dem Betätigungsabschnitt 36a des Zusatzgerätbetätigungsventils 36 zugeleitet. Als Ergebnis steuert/regelt die Einstellung des Ventilöffnungsgrads des Zusatzgerätbetätigungsventils 36 die Durchflussrate des Drucköls, das von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleitet wird. In dieser Ausführungsform erfasst der Druckschalter 53 die Erzeugung des Pilotdrucks in dem vorgenannten Pilotdruckölrohrweg 51. Die Regel- oder Steuereinheit 45 erhält ein AN-Signal, das von dem Druckschalter 53 geliefert wird, wenn der Pilotdruck erzeugt wird.
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Ein Monitorfeld 54 ist in der vorgenannten Kabine 9 (siehe 1) vorgesehen, um als Einstellvorrichtung zu dienen, die es der Bedienungsperson erlaubt, einen gewünschten Arbeitsmodus aus einer Mehrzahl von Arbeitsmoden auszuwählen. Das Monitorfeld 54 hat einen Anzeigebereich (entsprechend einem ”Alarm ausgabeabschnitt” in der vorliegenden Erfindung) 54a, der die Situation eines Fahrzeugs (Hydraulikbagger 1), Alarminformationen und dergleichen anzeigt, und Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c für die Wahl des Arbeitsmodus. In dieser Ausführungsform umfassen die Arbeitsmoden, die durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c gewählt werden können, insgesamt drei Moden: einen aktiven Modus (A), einen Economy-Modus (E) und einen Brechermodus (B). Wenn durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c der aktive Modus gewählt wird, wird ein Befehlssignal für die Einstellung des aktiven Modus von dem Monitorfeld 54 zur Regel- oder Steuereinheit 45 gesandt. Wenn durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c der Economy-Modus (E) gewählt wird, wird ein Befehlssignal für die Einstellung des Economy-Modus von dem Monitorfeld 54 zur Regel- oder Steuereinheit 45 gesandt. Wenn durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c der Brechermodus gewählt wird, wird ein Befehlssignal für die Einstellung des Brechermodus von dem Monitorfeld 54 zur Regel- oder Steuereinheit 45 gesandt.
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Die vorgenannte Regel- oder Steuereinheit 45 umfasst hauptsächlich eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die ein vorgegebenes Programm ausführt, einen Lesespeicher (ROM), der das Programm und verschiedene Arten von Tabellen speichert, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) als Arbeitsspeicher, der das Programm ausführen muss, eine Eingabeschnittstelle (einen A/D-Wandler, einen digitalen Signalgenerator etc.) und eine Ausgabeschnittstelle (einen DIA-Wandler etc). Die Regel- oder Steuereinheit 45 enthält eine Vielzahl von Steuermoden. Das heißt, die Regel- oder Steuereinheit 45 enthält insgesamt die drei Moden, nämlich den aktiven Modus (entsprechend einem ”anderen Regel- oder Steuermodus” in vorliegender Erfindung), den Economy-Modus (entsprechend einem ”anderen Regel- oder Steuermodus” in vorliegender Erfindung) und den Brechermodus (entsprechend einem ”speziellen Vibrations-Arbeitsgerät-Modus” in vorliegender Erfindung). Wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 von dem vorgenannten Monitorfeld 54 das Befehlssignal für die Einstellung des aktiven Modus empfängt, stellt die Regel- oder Steuereinheit 45 den aktiven Modus als einen auszuführenden Regel- oder Steuermodus ein und führt die an späterer Stelle erläuterte Verarbeitung durch. Wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 von dem vorgenannten Monitorfeld 54 das Befehlssignal für die Einstellung des Economy-Modus empfängt, stellt die Regel- oder Steuereinheit 45 den Economy-Modus als einen auszuführenden Regel- oder Steuermodus ein und führt die an späterer Stelle erläuterte Verarbeitung durch. Wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 von dem vorgenannten Monitorfeld 54 das Befehlssignal für die Einstellung des Brechermodus empfängt, stellt die Regel- oder Steuereinheit 45 den Brechermodus als einen auszuführenden Regel- oder Steuermodus ein und führt die an späterer Stelle erläuterte Verarbeitung durch. Es ist anzumerken, dass der vorgenannte Regel- oder Steuermodus einen Modus enthalten kann, der die Einstellung der Steuerung/Regelung des Motors 15, der Hydraulikpumpe 16 oder dergleichen ungeachtet des Schaltbetriebs der Wählschalter 54b und 54c für die Wahl des Arbeitsmodus bestimmt, solange der Modus die Einstellung der Steuerung/Regelung des Motors 15, der Hydraulikpumpe 16 oder dergleichen gemäß dem durch die Wählschalter 54b und 54c für die Wahl des Arbeitsmodus gewählten Arbeitsmodus bestimmt.
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In dieser Ausführungsform ist der vorgenannte aktive Modus ein Regel- oder Steuermodus, der einem Arbeitsbetrag eine höhere Priorität einräumt und der die folgenden Prozesse (A) und (B) ausführt. (A) Der elektronische Regler 46 erhält ein Befehlssignal, das die Ausgangsleistung des Motors 15 auf die Nenn-Ausgangsleistung anhebt. (B) Die Taumelscheibensteuereinrichtung 47 wird mit einem Befehlssignal versorgt, das die Durchflussrate der Hydraulikpumpe 16 steuert/regelt, so dass das Ausgangsdrehmoment des Motors 15 und das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe 16 an dem Leistungsdrehmomentpunkt des Motors übereinstimmen, der durch das Symbol TP1 in 3 dargestellt ist und an dem die Ausgangsleistung des Motors 15 zur Nenn-Ausgangsleistung wird. In 3 ist die das Motorausgangsdrehmoment T in Abhängigkeit von der Motordrehzahl N dargestellt.
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In dieser Ausführungsform ist der vorgenannte Economy-Modus ein Regel- oder Steuermodus, der der Kraftstoffeffizienz eine höhere Priorität einräumt und der die folgenden Prozesse (C) und (D) ausführt. (C) Der elektronische Regler 46 erhält ein Befehlssignal, das eine Regelung einstellt, die durch das Symbol L2 in 3 dargestellt ist und die bei einer vorgegebenen Drehzahl von einer Regelungslinie, die durch das Symbol L1 in 3 gekennzeichnet ist und die den Betrieb des Motors 15 bei voller Leistung angibt, auf die Seite der niedrigeren Drehzahl verschoben wird. (D) Die Taumelscheibensteuereinheit 47 erhält ein Befehlssignal, das die Durchflussrate der Hydraulikpumpe 16 dahingehend steuert, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors 15 und das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe 16 an dem Leistungsdrehmomentpunkt des Motors übereinstimmen, der durch das Symbol TP2 an der vorgenannten Regelungslinie L2 in 3 dargestellt ist und an dem der Kraftstoffverbrauch relativ gering ist und die Motorleistung etwa 70% der Nennleistung beträgt. Ebenso ist der vorgenannte Brechermodus ein Regel- oder Steuermodus, der an die Arbeit unter Einsatz des Brechers 7 angepasst ist und der zusätzlich zu den vorstehend genannten Prozessen (C) und (D) die folgenden Prozesse (E) und (F) ausführt. (E) Das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 erhält ein Befehlssignal, das die Durchflussrate des Drucköls, das von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleitet wird, auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate begrenzt. (F) Der Betätigungsabschnitt 44a erhält ein Befehlssignal, das das Magnetschaltventil 44 in die Position B schaltet. Hier ist anzumerken, dass, wenngleich in der vorliegenden Ausführungsform insgesamt drei Moden, nämlich der aktive Modus, der Economy-Modus und der Brechermodus als Regel-Steuermoden enthalten sind, die durch die Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt werden, in Übereinstimmung mit der Art der zu verrichtenden Arbeit auch ein anderer Regel- oder Steuermodus als diese drei Moden eingestellt werden kann.
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4 ist ein Diagramm, das beispielhafte Pumpendruckwellenformen bei verschiedenen Arbeitsarten zeigt. 4(a) zeigt eine Pumpendruckwellenform bei der Brecherarbeit. 4(b) zeigt eine Pumpendruckwellenform beim Ausschachten. 4(c) zeigt eine Pumpendruckwellenform beim Abladen des Aushubmaterials auf einem Lastwagen. Hier ist anzumerken, dass die vertikalen Achsen in den 4(a) bis 4(c) den gleichen Maßstab haben, dass aber der Maßstab der horizontalen Achsen aus Gründen der Übersichtlichkeit verschieden ist. Auch zeigt 5 ein Diagramm, in dem die Leistungsspektren angegeben sind, die durch eine Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenformen bei den Arbeitsarten ermittelt wurden. 5(a) zeigt die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform bei der Brecherarbeit. 5(b) zeigt die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform beim Ausschachten. 5(c) zeigt die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform beim Abladen von Aushubmaterial auf einem Lastwagen. In der 5 ist das jeweilige Leistungsspektrum für unterschiedliche Frequenzkomponenten f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7, f8, f9, f10, f11, f12, f13, f14, f15, f16, f17 und f18 dargestellt.
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Der Amplitudenmittelwert der Pumpendruckwellenform bei der in 4(a) gezeigten Brecherarbeit ist P10, und ihre Amplitude ist A10. Dagegen ist der Amplitudenmittelwert der Pumpendruckwellenform bei der in 4(b) gezeigten Ausschacht-Arbeit etwa 0,8 mal der Wert von P10, und ihre Amplitude ist etwa dreizehn mal der Wert von A10. Auch der Amplitudenmittelwert der Pumpendruckwellenform bei dem in 4(b) dargestellten Abladen von Aushubmaterial auf einem Lastwagen ist etwa 0,85 mal der Wert von P10, und ihre Amplitude ist etwa siebzehn mal der Wert von A10. Dem gemäß können der vorgenannten Amplitudenmittelwert P10 und die Amplitude A10 als beispielhafte Referenzwerte für die Bestimmung verwendet werden, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist oder nicht. Die Regel- oder Steuereinheit 45 speichert vorab einen spezifischen Bereich von P10 × 0,0 bis P10 × 1,1, der ausgehend von dem Amplitudenmittelwert P10 geringfügig verbreitert ist, und einen spezifischen Bereich von A10 × 0,9 bis A10 × 1,1, der ausgehend von der Amplitude A10 geringfügig verbreitert ist. Die spezifischen Bereiche werden verwendet als Beispielkriterien für die Bestimmung, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist oder nicht.
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Auch die in den 5(a) bis 5(c) dargestellten Leistungsspektren unterscheiden sich voneinander je nach Art der Arbeit. Die Leistungsspektren können verwendet werden als beispielhafte Referenzwerte für die Bestimmung, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist oder nicht. Zum Beispiel wird anhand des Ergebnisses der Frequenzanalyse, die in 5(a) gezeigt ist, festgestellt, dass die Frequenzkomponenten f3 [Hz], f4 [Hz] und f5 [Hz] enthalten sind, die nicht kleiner sind als das Doppelte des Durchschnittswerts E2 des Leistungsspektrums und die im Absolutwert nicht kleiner sind als E1, von f2 [Hz] bis f9 [Hz]. Wenn also das Ergebnis der Frequenzanalyse der Druckvariation des Pumpendrucks zeigt, dass eine Frequenzkomponente enthalten ist, die nicht kleiner ist als das Doppelte des Durchschnittswerts E2 des Leistungsspektrums und im Absolutwert nicht kleiner als E1, von f2 [Hz] bis f9 [Hz], kann bestimmt werden, dass der Brecher 7 im Betriebszustand ist. Es ist anzumerken, dass die Regel- oder Steuereinheit 45 diese Bestimmungslogik vorab speichert.
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6 ist ein Funktionsblockdiagramm, das sich auf die Bestimmung der Brecherarbeit bezieht. Tabelle 1 zeigt ebenfalls exemplarische Prozesse der verschiedenen Arten von Abschnitten und Vorrichtungskomponenten in dem Blockdiagramm von
6. Tabelle 1
| Nr. | Abschnitt | Verarbeitung | Vorrichtungskomponente |
| 71 | Pumpendrucksignaleingabeabschnitt | Gewinnung des Druckwellenformsignals der Pumpe | Drucksensor 48, A/D-Wandler |
| 72 | Druckschaltersignaleingabeabschnitt | Ermittlung des Zustands des Druckschalters | Druckschalter 53, digitaler Signalgenerator |
| 73 | Signalverarbeitungsabschnitt | Primärverarbeitung (primäres Verzögerungsfiltern) an Pumpendruckwellenform | CPU |
| 74 | Pumpendruckdatenspeicherabschnitt | Erstellen der FFT(Fast Fourier Transform)-Analysedaten | Speicher |
| 75 | Pumpendruckwellenanalyseabschnitt | Durchführen der FFT-Analyse | CPU |
| 76 | Brecherbetriebszustandsbestimmungsabschnitt | Bestimmen auf der Basis des Ergebnisses der FFT-Analyse etc., ob der Brecher im Betriebszustand ist | CPU |
| 77 | Brecherbetriebszeitmessabschnitt | Messen der Betriebszeit des Brechers | CPU |
| 78 | Brecherbetriebszeitspeicherabschnitt | Speichern der Betriebszeit des Brechers | Speicher |
| 79 | Brecherbetriebszeitanzeigeabschnitt | Anzeige der Brecherbetriebszeit | Externes Display (Anzeigebereich 54a, PC-Monitor etc.) |
| 80 | Regel- oder Steuermoduseingabeabschnitt | Eingabe des Regel- oder Steuermodus (Modus A, B, C etc.) | Schalter (Monitorfeld 54) |
| 81 | Zuflussrateneinstellwerteingabeabschnitt | Zuflussrateneinstellwert des dem Brecher zuzuführenden Drucköls | Schalter (Monitorfeld 54) |
| 82 | Regel- oder Steuermodus-Vergleichsabschnitt | Vergleich des Regel- oder Steuermodus und Bestimmung, ob ein Alarmbefehlssignal bereitgestellt wird | CPU |
| 83 | Regel- oder Steuermodusspeicherabschnitt | Speicherung des aktuellen Regel- oder Steuermodus | Speicher |
| 84 | Regel- oder Steuermodus-Bestimmungsabschnitt | Bestimmen des Regel- oder Steuermodus | CPU |
| 85 | Zuflussratenerfassungsabschnitt | Erfassung der Zuflussrate des dem Brecher zuzuführenden Drucköls | CPU |
| 86 | Zuflussrateneinstellwertspeicherabschnitt | Speicherung des aktuellen Zuflussrateneinstellwerts des dem Brecher zuführenden Drucköls | Speicher |
| 87 | Alarmanzeigeabschnitt | Alarmanzeige | Anzeigebereich 54a |
| 88 | Motorpumpenregel- oder steuerabschnitt | Regelung oder Steuerung des Motors und der Öldruckpumpe in Übereinstimmung mit dem Regel- oder Steuermodus | CPU, A/D-Wandler, elektronischer Regler 46, Taumelscheiben-Regel- oder Steuereinheit 47 |
| 89 | Zuflussratenregel- oder steuerabschnitt | Regelung oder Steuerung der Zuflussrate des dem Brecher zuzuführenden Drucköls | CPU, D/A-Wandler, elektrohydraulisches Proportional-Durchflussregelventil 52 |
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In dem in 6 gezeigten Blockdiagramm wird das Druckwellenformsignal der Hydraulikpumpe 16, das durch einen Pumpendrucksignaleingabeabschnitt 71 erhalten wird, einer Primärverzögerungsfilterung in einem Signalverarbeitungsabschnitt 73 unterzogen und dann an einen Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74 gesendet. Der Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74 erstellt und speichert Pumpendruckdaten auf der Grundlage der erforderlichen Abtast- oder Samplingdaten, die in einer vorgegebenen Abtast- oder Samplingperiode von dem vorgenannten Druckwellenformsignal, das der Signalverarbeitung unterzogen wird, ermittelt werden. Die Pumpendruckdaten werden an einen Pumpendruckwellenanalyseabschnitt 75 und an einen Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 geliefert.
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Der vorstehend genannte Pumpendruckleistungswellenanalyseabschnitt 75 führt eine Fourier-Transformation (schnelle Fourier-Transformation) an den Pumpendruckdaten aus dem Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74 durch und führt die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform durch. Ebenso bestimmt der Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 auf der Grundlage der Pumpendruckdaten aus dem Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74, des Ergebnisses der Frequenzanalyse durch den Pumpendruckwellenanalyseabschnitt 75 und des Zustands des Druckschalters 53, der durch einen Druckschaltersignaleingabeabschnitt 72 ermittelt wird, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist oder nicht. Das Ergebnis wird an einen Regel- oder Steuermodusvergleichsabschnitt 82, einen Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 und einen Brecherbetriebszeitmessabschnitt 77 übermittelt.
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Der vorgenannte Regel- oder Steuermodusvergleichsabschnitt 82 vergleicht das Ergebnis der Erfassung durch den Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 mit dem aktuellen Regel- oder Steuermodus, der durch einen Regel- oder Steuermodus-Speicherabschnitt 83 gespeichert wird, und bestimmt, ob ein Alarmbefehlssignal bereitzustellen ist. Wenn der Regel- oder Steuermodus-Vergleichsabschnitt 82 das Alarmbefehlssignal liefert, wird durch einen Alarm-Anzeigeabschnitt 87 ein Alarm angezeigt.
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Ebenso erfasst der vorgenannte Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung durch den Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76, des durch einen Regel- oder Steuermoduseingabeabschnitt 80 gewählten Regel- oder Steuermodus und des durch den Regel- oder Steuermodusspeicherabschnitt 83 gespeicherten aktuellen Regel- oder Steuermodus einen Regel- oder Steuermodus, der durchzuführen ist. Ein Motorpumpenregel- oder steuerabschnitt 88 steuert/regelt dann die Leistung des Motors 15 und die Durchflussrate der Hydraulikpumpe in Übereinstimmung mit dem Regel- oder Steuermodus, der durch den Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 erfasst wird.
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Auch misst der Brecherbetriebszeitmessabschnitt 77 die Betriebszeit des Brechers 7, wenn er von dem Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 das Erfassungsergebnis erhält, dass der Brecher 7 im Betriebszustand ist. Das Ergebnis der Messung wird durch einen Brecherbetriebszeitspeicherabschnitt 78 gespeichert und durch einen Brecherbetriebszeitanzeigeabschnitt 79 angezeigt.
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Auch erhält in dem in 6 dargestellten Blockdiagramm ein Zuflussratenerfassungsabschnitt 85 ein Signal von einem Zuflussrateneinstellwert-Eingabeabschnitt 81, der den Durchflussrateneinstellwert des dem Brecher 7 zuzuführenden Drucköls einstellt. Der Zuflussratenerfassungsabschnitt 85 bestimmt die Zuflussrate des dem Brecher 7 zuzuführenden Drucköls auf der Grundlage des Durchflussrateneinstellwerts durch den Zuflussrateneinstellwerteingabeabschnitt 81, des durch einen Zuflussrateneinstellwertspeicherabschnitt 86 gespeicherten aktuellen Durchflussrateneinstellwerts und des Regel- oder Steuermodus, der durch den vorgenannten Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 bestimmt wird. Ein Zuflussratensteuerabschnitt 89 steuert/regelt dann die Durchflussrate des dem Brecher 7 zugeleiteten Drucköls auf der Grundlage der Durchflussrate, die durch den Durchflussratenerfassungsabschnitt 85 bestimmt wird.
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7 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch die Regel- oder Steuereinheit gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Dabei ist anzumerken, dass die Symbole ”S” in 7 Schritte darstellen.
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Wenn bezugnehmend auf das Flussdiagramm in 7 auf der Basis eines AN-Signals von dem Druckschalter 53 erfasst wird, dass das Zusatzgerätbetätigungspedal 49 niedergedrückt wird, wird erfasst, ob der aktuell ausgeführte Regel- oder Steuermodus der Brechermodus ist oder nicht (S1 und S2). Ist der aktuell ausgeführt Regel- oder Steuermodus nicht der Brechermodus, d. h. mit anderen Worten, er ist ein anderer Modus als der Brechermodus (z. B. der aktive Modus), wird der durch den Drucksensor 48 erfasste Pumpendruckwert für eine vorgegebene Periode überwacht, und die Daten des Pumpendruckwertes werden beibehalten (S3). Die in Schritt S3 gehaltenen Pumpendruckdaten werden einer Fourier-Transformation (schnelle Fourier-Transformation) unterzogen, und es wird die Frequenzanalyse an der Pumpendruckwellenform durchgeführt (S4). Danach werden der Amplitudenmittelwert und der Amplitudenwert der Pumpendruckwellenform basierend auf den Pumpendruckdaten berechnet (S5). Danach wird bestimmt, dass der Brecher 7 im Betriebszustand ist, wenn der Amplitudenmittelwert in den Bereich P10 × 0,9 bis P10 × 1,1 fällt und wenn der Amplitudenwert in den Bereich A10 × 0,9 bis A10 × 1,1 fällt und wenn zusätzlich eine Frequenzkomponente enthalten ist, die nicht kleiner ist als das Zweifache des Durchschnittswerts E2 des Leistungsspektrums und nicht kleiner als E1 im Absolutwert, von f2 [Hz] bis f9 [Hz], wodurch das Befehlssignal für die Alarmanzeige an das Monitorfeld 54 geliefert wird (S6 bis S9). Als Ergebnis wird auf dem Displaybereich 54a des Monitorfeldes 54 ein Alarm angezeigt.
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Da gemäß dieser Ausführungsform auf dem Displaybereich 54a des Monitorfeldes 54 ein Alarm angezeigt wird, wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 bestimmt, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand in einem Zustand befindet, in dem der aktive Modus ausgeführt wird, ist es möglich, eine Beschädigung eines Maschinenkörpers, einer Hydraulikeinrichtung und dergleichen zu verhindern.
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Wenngleich in dieser Ausführungsform ein Beispiel des Alarmausgabeabschnitts durch den Displaybereich 54a gebildet wird, der einen Alarm in Reaktion auf das Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 anzeigt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Alarmausgabeabschnitt kann ein Summer sein, der in Reaktion auf das Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 einen hörbaren Alarm, einen Sprachalarm, der in Reaktion auf das Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 eine Sprachmeldung erzeugt, oder dergleichen ausgibt. Zusätzlich können der vorgenannte Displaybereich 54a und der vorgenannte Summer und Sprachalarm in geeigneter Weise kombiniert werden. In diesem Fall ist es möglich, die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson noch stärker anzuziehen. Selbstverständlich können der vorgenannte Summer und der Sprachalarm in dem Monitorfeld 54 installiert oder getrennt von dem Monitorfeld 54 vorgesehen sein.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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Grundsätzlich ist die Hardware-Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform ähnlich wie die in 2 dargestellte Hardware-Konfiguration gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass sich die Verarbeitung durch die Regel- oder Steuereinheit 45 teilweise von jener der vorhergehenden ersten Ausführungsform unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich nur der Verarbeitungsschritt S9 in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm von der vorhergehenden ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung wird deshalb hauptsächlich dieser Unterschied erläutert.
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Wenn in Schritt S8 bestimmt wird, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand befindet, erhält das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 ein Befehlssignal, das die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 zu leitenden Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate (oder Null) begrenzt. Dadurch wird das Pilotdrucköl dem Betätigungsabschnitt 36a des Zusatzgerätbetätigungsventils 36 in Übereinstimmung mit dem Ventilöffnungsgrad des elektrohydraulischen Proportional-Durchflussregelventils 52, das auf der Grundlage des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt wird, zugeleitet. Infolgedessen begrenzt die Einstellung des Ventilöffnungsgrads des Betätigungsventils 36 für das Zusatzgerät die Durchflussrate des Drucköls, das von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleitet wird, auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate (oder Null).
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Da das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 gemäß dieser Ausführungsform die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 zu leitenden Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate (oder Null) begrenzt, wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 bestimmt, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand in einem Zustand befindet, in dem der aktive Modus ausgeführt wird, ist es möglich, eine Beschädigung eines Maschinenkörpers, einer Hydraulikeinrichtung oder dergleichen zu verhindern.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Grundsätzlich ist die Hardware-Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform ähnlich wie die in 2 dargestellte Hardware-Konfiguration gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass sich die Verarbeitung durch die Regel- oder Steuereinheit 45 teilweise von jener der vorhergehenden ersten Ausführungsform unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich nur der Verarbeitungsschritt S9 in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm von der vorhergehenden ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung wird deshalb hauptsächlich dieser Unterschied erläutert.
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Wenn in Schritt S8 bestimmt wird, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand befindet, wird der aktive Modus auf den Brechermodus als auszuführenden Modus geschaltet. Dem gemäß werden die folgenden Prozesse (C), (D), (E) und (F) durchgeführt. (C) Ein Befehlssignal stellt die durch das Symbol L2 in 3 gezeigte Regelung ein, die bei einer vorgegebenen Drehzahl von einer Regelungslinie, die durch das Symbol L1 in 3 gezeigt ist und die als volle Betriebsleistung des Motors 15 eingestellt ist, zur Seite der niedrigeren Drehzahl verschoben wird. (D) Die Taumelscheiben-Regel- oder Steuereinheit 47 erhält das Befehlssignal, das die Ausstoßrate der Hydraulikpumpe 16 so steuert, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors 15 und das Dämpfungsdrehmoment der Hydraulikpumpe 16 an dem durch das Symbol TP2 an der vorgenannten Regelungslinie L2 in 3 dargestellten Leistungsdrehmomentpunkt des Motors übereinstimmen, an dem der Kraftstoffverbrauch relativ gering ist und die Motorleistung etwa 70% der Nennleistung beträgt. (E) Das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 erhält das Befehlssignal, das die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 zu leitenden Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate begrenzt. (F) Der Betätigungsabschnitt 44a erhält das Befehlssignal, das das Magnetschaltventil 44 in die Position B schaltet.
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Die Ausführung der vorgenannten Prozesse (C) und (D) stellt den Ausstoß der Hydraulikpumpe 16 auf einen für die Arbeit des Brechers angemessenen Pumpenausstoß ein. Die Ausführung des vorgenannten Prozesses (E) leitet das Pilotdrucköl in den Betätigungsabschnitt 36a des Ventils 36 für die Betätigung des Zusatzgeräts, in Übereinstimmung mit dem Ventilöffnungsgrad des elektrohydraulischen Proportional-Durchflussregelventils 52, das auf der Basis des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt wird. Folglich begrenzt die Einstellung des Ventilöffnungsgrads des Ventils 36 für die Betätigung des Zusatzgeräts die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleiteten Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate. Die Ausführung des vorgenannten Prozesses (F) ermöglicht eine Beaufschlagung des Betätigungsbereichs 43a des Schaltventils 43 durch das Pilotdrucköl aus der Pilotdruckölquelle 35, so dass das Schaltventil 43 von der Position A in die Position B geschaltet wird. In der Folge wird das aus dem Brecher 7 zurückkehrende Öl direkt in den Tank 30 abgeleitet. Es ist zu bemerken, dass die Schlagarbeit des Brechers 7 effektiver durchgeführt wird, da der Gegendruck des Brechers 7 annähernd Null wird, wenn das von dem Brecher 7 zurückkehrende Öl direkt in den Tank 30 abgeleitet wird.
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Da gemäß dieser Ausführungsform der aktive Modus in den Brechermodus als auszuführenden Modus geschaltet wird, wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 bestimmt, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand in einem Zustand befindet, in dem der aktive Modus ausgeführt wird, ist es möglich eine Beschädigung eines Maschinenkörpers, einer Hydraulikeinrichtung oder dergleichen zu verhindern.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Grundsätzlich ist die Hardware-Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform ähnlich wie die in 2 dargestellte Hardware-Konfiguration gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass sich die Verarbeitung durch die Regel- oder Steuereinheit 45 teilweise von jener der vorhergehenden ersten Ausführungsform unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich nur der Verarbeitungsschritt S9 in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm von der vorhergehenden ersten Ausführungsform. In der nachfolgenden Beschreibung wird deshalb hauptsächlich dieser Unterschied erläutert.
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Wenn in Schritt S8 bestimmt wird, dass der Brecher 7 im Betriebszustand ist, wird der Betrag der Betriebszeit, in der der Brecher 7 im Betriebszustand ist, gemessen und der akkumulierte Betrag der Betriebszeit gespeichert. Der akkumulierte Betrag der Betriebszeit wird auf dem Displaybereich 54a des Monitorfeldes 54 angezeigt. Es ist anzumerken, dass der akkumulierte Betrag der Betriebszeit über Funktelegraphie durch eine Fernterminaleinrichtung bestätigt werden kann.
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Da gemäß dieser Ausführungsform die Regel- oder Steuereinheit 45 den Betrag der Betriebszeit misst, in der sich das Arbeitsgerät im Betriebzustand befindet, und den akkumulierten Betrag der Betriebszeit speichert, wenn bestimmt wird, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand befindet, ist es möglich, auf der Grundlage des akkumulierten Betrags der Betriebszeit den Grad der Beschädigung des Maschinenkörpers oder dergleichen zu bestimmen. Deshalb ist es möglich, die Wartungsintervalle, die Leihgebühr, die Schätzung einer gebrauchten Maschine und dergleichen zu optimieren.
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Wenngleich in den vorhergehenden Ausführungsformen der hydraulische Brecher 7 als ein Beispiel für ein Vibrations-Arbeitsgerät (Arbeitsaufsatz) des Hydraulikbaggers 1 montiert ist, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auf den Hydraulikbagger mit einem Rüttler als an dem Bagger montiertes Vibrations-Arbeitsgerät angewendet werden kann. Obwohl nicht dargestellt, umfasst der hydraulische Rüttler in diesem Fall einen Vibrationsgenerator, der einen Zylinder und einen Kolben hat, der mit Drucköl aus der Hydraulikpumpe versorgt wird und in dem vorgenannten Zylinder vibriert. Der hydraulische Rüttler ist derart konfiguriert, dass er die Verdichtung auf geeignete Weise durch eine Verdichtungsplatte durchführt, die die Vibration des Kolbens erfährt, der in dem Vibrationsgenerator vibriert.
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FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Wenngleich in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform basierend auf dem Leistungsspektrum und dem Amplitudenmittelwert und dem Amplitudenwert der Pumpendruckwellenform bestimmt wird, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist, kann anstelle des oder zusätzlich zu dem Betriebszustand des Arbeitsgeräts die Art des Arbeitsgeräts bestimmt werden.
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In dieser Ausführungsform speichert die Regel- oder Steuereinheit 45 die Modelldaten des Amplitudenmittelwerts, des Amplitudenwerts und des Leistungsspektrums der Pumpendruckwellenform für jeden Arbeitsgerätetyp. Die Regel- oder Steuereinheit 45 vergleicht die Modelldaten mit dem Amplitudenmittelwert, dem Amplitudenwert und dem Leistungsspektrum der Pumpendruckwellenform, die auf der Grundlage der durch den Drucksensor 48 erfassten Pumpendruckwerte (im Folgenden ”Erfassungsdaten” genannt) berechnet werden, und bestimmt ein aktuell montiertes Arbeitsgerät.
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Zum Beispiel speichert die Regel- oder Steuereinheit 45 vorab die Modelldaten eines Brechers (im Folgenden ”Brecher-Modell” genannt), die ähnlich den in den 4(a) und 5(a) gezeigten Daten sind, die Modelldaten eines Löffels für Aushubarbeit (im Folgenden ”Aushub-Modell” genannt), die ähnlich den in den 4(b) und 5(b) gezeigten Daten sind, und die Modelldaten eines Löffels zum Abladen von Aushubmaterial auf einen Lastwagen (im Folgenden ”Aushub-Lastwagen-Ablademodell” genannt), die ähnlich den in den 4(c) und 5(c) gezeigten Daten sind. Die Regel- oder Steuereinheit 45 vergleicht die Erfassungsdaten mit dem Brecher-Modell, dem Aushub-Modell und dem Aushub-Lastwagen-Ablademodell und sucht die Modelldaten, die mit den Erfassungsdaten übereinstimmen. Wenn beispielsweise die Erfassungsdaten mit dem Brecher-Modell übereinstimmen, bestimmt die Regel- oder Steuereinheit 45, dass der Brecher montiert ist.
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Es ist anzumerken, dass bei dem in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriff ”Art/Typ” die gleichen Arbeitsgeräte nach unterschiedlichen Spezifizierungen als unterschiedliche Typen voneinander unterschieden werden. Zum Beispiel kann die Regel- oder Steuereinheit 45 vorab die Modelldaten speichern, die sich auf eine Vielzahl von Brechern mit unterschiedlichen Spezifizierungen beziehen, um die Erfassungsdaten mit den Modelldaten zu vergleichen, die sich auf die Vielzahl von Brechern mit unterschiedlichen Spezifizierungen beziehen, und kann den Brechertyp bestimmen.
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Gemäß dieser Ausführungsform kann der Arbeitsgerätetyp basierend auf dem Amplitudenmittelwert, dem Amplitudenwert und der Frequenzcharakteristik der Pumpendruckwellenform bestimmt werden. Es ist deshalb möglich, den Typ des aktuell montierten Arbeitsgeräts sicher zu bestimmen. Die Regel- oder Steuereinheit 45 kann daher den Arbeitsgerätetyp automatisch erkennen und kann in Übereinstimmung mit dem Arbeitsgerätetyp eine geeignete Steuerung/Regelung durchführen.
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Es versteht sich, dass der Vergleich zwischen den Erfassungsdaten und den Modelldaten nicht auf eine völlige Übereinstimmung beschränkt ist. Vielmehr kann die Bestimmung, ob die Erfassungsdaten mit den Modelldaten übereinstimmen, in Anbetracht einer gewissen Fehlererwartung durchgeführt werden.
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Weitere Ausführungsformen
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Wenngleich in den vorstehenden Ausführungsformen die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform unter Anwendung der schnellen Fourier-Transformation durchgeführt wurde, ist das Frequenzanalyseverfahren nicht darauf beschränkt.
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In dem Fall, in dem die vorliegende Erfindung auf einen bekannten Baggertyp, an dem Arbeitsgeräte montiert werden können, angewendet wird, besteht der Vorteil, dass für die vorstehend genannte Wirkung gesorgt werden kann, indem die Softwarelogik der Regel- oder Steuereinheit 45 geändert wird, ohne dass zusätzliche Komponenten an dem Hydraulikbagger montiert werden müssen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung sorgt für eine Wirkung dahingehend, dass sicher bestimmt werden kann, ob sich ein Arbeitsgerät wie beispielsweise ein hydraulischer Brecher im Betriebszustand befindet. Aus diesem Grund ist die vorliegende Erfindung für Arbeitsmaschinen von Nutzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulikbagger
- 2
- Fahreinheit
- 3
- Drehvorrichtung
- 4
- Dreheinheit
- 5
- Ausleger
- 6
- Arm
- 7
- Brecher
- 8
- Arbeitsbereich
- 9
- Kabine
- 10
- Ausleger-Zylinder
- 11
- Arm-Zylinder
- 12
- Zusatzgerät-Zylinder
- 13
- Pilotdruckölquelle
- 15
- Motor
- 16
- Hydraulikpumpe
- 16a
- Taumelscheibe
- 17
- Hauptbetätigungsventil
- 18
- Fahrmotor
- 19
- Drehmotor
- 20
- Steuerhebel
- 21
- Steuerhebel
- 22
- Druckreduzierventil
- 23
- Druckreduzierventil
- 24
- Fahrsteuerhebel
- 25
- Fahrsteuerhebel
- 26
- Druckreduzierventil
- 27
- Druckreduzierventil
- 28
- Tank
- 29
- Tank
- 30
- Tank
- 31
- Tank
- 32
- Pilotdruckölquelle
- 33
- Pilotdruckölquelle
- 34
- Ventil zum Umschalten des Durchflussweges
- 35
- Pilotdruckölquelle
- 36
- Betätigungsventil (Zusatzgerät)
- 36a
- Betätigungsabschnitt
- 37
- Zylinder
- 38
- Kolben
- 39
- Vibrationsgenerator
- 40
- Meißel
- 41
- abflussseitige Öffnung
- 42
- Rohrweg
- 43
- Schaltventil
- 43a
- Betätigungsabschnitt
- 44
- Magnetschaltventil
- 44a
- Betätigungsabschnitt
- 45
- Regel- oder Steuereinheit
- 46
- Regler
- 47
- Taumelscheibensteuereinrichtung
- 48
- Drucksensor
- 49
- Zusatzgerätebetätigungspedal
- 50
- Druckreduzierventil
- 51
- Pilotdruckölrohrweg
- 52
- Elektrohydraulisches Proportional-Durchflussregelventil
- 53
- Druckschalter
- 54
- Monitorfeld
- 54a
- Anzeigebereich
- 54b
- Arbeitsmoden-Wählschalter
- 54c
- Arbeitsmoden-Wählschalter
- 61
- Gaskammer
- 62
- erste Druckölkammer
- 63
- zweite Druckölkammer
- 71
- Pumpendrucksignaleingabeabschnitt
- 72
- Druckschaltersignaleingabeabschnitt
- 73
- Signalverarbeitungsabschnitt
- 74
- Pumpendruckdatenspeicherabschnitt
- 75
- Pumpendruckwellenanalyseabschnitt
- 76
- Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt
- 77
- Brecherbetriebszeitmessabschnitt
- 78
- Brecherbetriebszeitspeicherabschnitt
- 79
- Brecherbetriebszeitanzeigeabschnitt
- 80
- Regel- oder Steuermodus-Eingabeabschnitt
- 81
- Zuflussrateneinstellwert-Eingabeabschnitt
- 82
- Regel- oder Steuermodus-Vergleichsabschnitt
- 83
- Regel- oder Steuermodus-Speicherabschnitt
- 84
- Regel- oder Steuermodus-Erfassungsabschnitt
- 85
- Zuflussratenerfassungsabschnitt
- 86
- Zuflussrateneinstellwertspeicherabschnitt
- 87
- Alarm-Anzeigeabschnitt
- 88
- Motorpumpenregel- oder -steuerabschnitt
- 89
- Zuflussratensteuerabschnitt
- A
- Position
- A10
- Amplitude
- B
- Position
- E1
- Leistungsspektrumswert
- E2
- Durchschnittswert
- f1
- Frequenzkomponente
- f2
- Frequenzkomponente
- f3
- Frequenzkomponente
- f4
- Frequenzkomponente
- f5
- Frequenzkomponente
- f6
- Frequenzkomponente
- f7
- Frequenzkomponente
- f8
- Frequenzkomponente
- f9
- Frequenzkomponente
- f10
- Frequenzkomponente
- f11
- Frequenzkomponente
- f12
- Frequenzkomponente
- f13
- Frequenzkomponente
- f14
- Frequenzkomponente
- f15
- Frequenzkomponente
- f16
- Frequenzkomponente
- f17
- Frequenzkomponente
- f18
- Frequenzkomponente
- L1
- Regelungslinie
- L2
- Regelung
- N
- Motordrehzahl
- T
- Motorausgangsdrehmoment
- TP1
- Leistungsdrehmomentpunkt
- TP2
- Leistungsdrehmomentpunkt
- P10
- Amplitudenmittelwert
- S1
- Schritt
- S2
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