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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf das Einschalten und Abschalten einer Arbeitsmaschine basierend auf das Abfühlen der Anwesenheit eines Bedieners und insbesondere auf eine Bedieneranwesenheitsdetektionsstrategie, die eine Vielzahl von unabhängigen Indikatoren der Anwesenheit eines Bedieners bei der Bestimmung dessen bewertet, ob die Arbeitsmaschine einzuschalten oder auszuschalten ist.
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Hintergrund
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Arbeitsmaschinen sind im Allgemeinen mit einer Bedienerstation versehen, die einen Sitz hat, der für eine gute Übersichtlichkeit über das Gebiet um die Arbeitsmaschine herum angeordnet ist, während ein einfacher Zugang zur Arbeitsmaschine und zu den Werkzeugsteuerungen beibehalten wird, wie beispielsweise zu den Joysticks bzw. Steuerhebeln, Lenkrädern, Knöpfen usw. Armablagen und Sitzschalter werden üblicherweise als Betriebszustandssensoren für Arbeitsmaschinen verwendet, wie beispielsweise für Rasentraktoren, differentialgelenkte Lader bzw. Kompaktlader, integrierte Werkzeugträger, Materialhandhabungsmaschinen bzw. Gabelstapler, Baggerlader usw. Als solches werden diese Schalter typischerweise verwendet, um abzufühlen und zu detektieren, wann der Arbeitsmaschinenbediener ordnungsgemäß in der Maschine angeordnet ist, bevor eine Bewegung davon gestattet wird, und/oder um verschiedene Werkzeugsysteme einzuschalten oder auszuschalten, die mit der Arbeitsmaschine assoziiert sind. Eine typische Schalter/Sensoranordnung dieser Bauart wird beispielsweise im US-Patent,
US 5 711 391 A offenbart. In anderen Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise jenen, die mit der Ackerbauindustrie assoziiert sind, gibt es die Erkenntnis, dass der Bediener manchmal in der Bedienerstation aufstehen kann, um eine bessere Übersicht zu erreichen, während er über den bearbeiteten Boden fährt. Das US-Patent,
US 5 048 273 A lehrt eine Bedieneranwesenheitsschaltung für einen Baumwollernter, der die Arbeitsmaschine eingeschaltet hält, wenn ein Sitzschalter offen ist, wie beispielsweise wenn ein Bediener steht, falls das Getriebe in einem Fahrbetriebszustand ist, wie beispielsweise in dem Fall, dass es aus dem neutralen Gang ist.
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Obwohl diese Bedieneranwesenheitsstrategien oft störende Unterbrechungen vermeiden können, indem sie in falscher Weise die Abwesenheit eines Bedieners detektieren, weisen unterschiedliche Arbeitsmaschinen unterschiedliche Betriebsarten auf, die immer kompliziertere Mittel zum Detektieren der Anwesenheit eines Bedieners erfordern. Wenn eine Arbeitsmaschine ordnungsgemäß betrieben wird, jedoch ein Verriegelungssteuersystem die Maschine trotz der Anwesenheit eines Bedieners abschaltet, können teure und störende Verzögerungen auftreten. Beispielsweise haben einige Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Motorgrader bzw. Straßenhobel, einen Betriebszustand, in dem der Bediener anwesend ist, jedoch steht, während das Getriebe eine Ausgangsdrehzahl von Null hat und in einem neutralen Gang ist. Ein solcher Zustand kann beispielsweise existieren, wenn der Bediener ein Kriechpedal verwendet, um den Übergang in einen Bewegungsbetriebszustand während Betriebsvorgängen mit präziser Gradierung bzw. Nivellierung verwendet.
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Aus der
EP 0 576 897 A1 ist ein antreibbares Fahrzeug bekannt mit einem ersten und einem zweiten zwischen einer Betriebs- und einer Ausstellung verstellbaren Schalter, wobei der erste Schalter in seiner Betriebsstellung einen Fahrbetrieb unterbindet und der zweite Schalter in seiner Betriebsstellung die Inbetriebnahme mindestens eines Abtriebes erlaubt, und mit einem Sicherheitsschalter, der bei Abwesenheit eines Fahrers den Fahrzeugmotor selbsttätig ausschaltet, wobei eine mit dem ersten Schalter verbundene Einrichtung, die bei sich in seiner Betriebsstellung befindlichem ersten Schalter den Sicherheitsschalter überbrückt und die Inbetriebnahme des Abtriebes zulässt.
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DE 695 06 594 T2 offenbart einen Sensor an einer Arbeitsmaschine mit einem Sitz, wobei der Sensor eine Sitzstange aufweist, die an der Arbeitsmaschine für eine Schwenkbewegung relativ zur Arbeitsmaschine zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position montiert ist; wobei ferner eine erste Hall-Sensoranordnung vorgesehen ist, die mit der Arbeitsmaschine und der Sitzstange gekoppelt ist, um die Bewegung der Sitzstange zwischen der ersten und der zweiten Position zu erfassen.
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Aus der
EP 0 787 618 A2 ist ein motorgetriebenes Fahrzeug bekannt mit einer Stromquelle, einem Zündschalter, der wenigstens eine Betriebs-Stellung und eine Aus-Stellung aufweist, einer elektrisch einrückbaren Zapfwelle, einem zwischen der Stromquelle und der Zapfwelle vorgesehenen Zapfwellenschalter, einem Getriebe, einem Getriebeschalter, der bei sich in seiner Neutralstellung befindlichem Getriebe geschlossen ist, und mit einem Anwesenheitsschalter, wobei der Motor nur angelassen werden kann, wenn der Zapfwellenschalter sich in seiner Ausstellung und der Getriebeschalter sich in seiner geschlossenen Stellung befindet, und wobei der Motor betrieben werden kann, wenn sich das Getriebe in einer Schaltstellung befindet, wobei das Fahrzeug mit einem von einer Bedienungsperson zu betätigenden Sicherheitsfahrschaltteil versehen ist, der mit dem Anwesenheitsschalter verbunden ist, in seiner Betriebsstellung den Anwesenheitsschalter geschlossen hält, in seiner Auslösestellung den Anwesenheitsschalter öffnet und das Getriebe in einer Schaltstellung belässt, wobei die Verdrahtung von Anwesenheitsschalter und Zündschalter derart ist, dass der Motor bei sich in seiner Auslösestellung befindlichem Sicherheitstahrschaltteil angelassen werden kann.
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Die vorliegende Offenbarung ist auf eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme gerichtet.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zum Betrieb einer Arbeitsmaschine auf, Indikatoren der Anwesenheit eines Bedieners in der Arbeitsmaschine abzufühlen, welches das Abfühlen eines Sitzsensors, eines Getriebeausgangsdrehzahlsensors und eines Fahrgetriebesensors aufweist. Die Arbeitsmaschine wird eingeschaltet, wenn mindestens einer der Indikatoren anzeigt, dass der Bediener in der Arbeitsmaschine anwesend ist. Jedoch wird die Arbeitsmaschine ausgeschaltet, wenn keiner der Indikatoren anzeigt, dass der Bediener in der Arbeitsmaschine anwesend ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist eine Arbeitsmaschine einen Arbeitsmaschinenkörper mit einer Bedienerstation auf. Eine elektronische Steuervorrichtung ist mit dem Arbeitsmaschinenkörper verbunden. Ein Getriebeausgangsdrehzahlsensor, ein Fahrgetriebesensor und ein Sitzsensor sind alle in Verbindung mit der elektronischen Steuervorrichtung. Zumindest ein Werkzeug ist auch in Verbindung mit der elektronischen Steuervorrichtung. Die elektronische Steuervorrichtung weist einen Bedieneranwesenheitsalgorithmus auf, der betreibbar ist, um die Arbeitsmaschine basierend auf einer Sitzsensoranzeige und/oder einer Getriebeausgangsdrehzahlsensoranzeige und/oder einer Fahrgetriebesensoranzeige einzuschalten. Jedoch ist der Bedieneranwesenheitsalgorithmus betreibbar, um die Arbeitsmaschine basierend auf einer Kombination von allen Anzeigen, d. h. der Sitzsensoranzeige und der Getriebeausgangsdrehzahlsensoranzeige und der Fahrgetriebesensoranzeige, auszuschalten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Seitenansicht einer Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung; und
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2 ist ein Software-Flussdiagramm eines Bedieneranwesenheitsalgorithmus gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf 1 weist eine Arbeitsmaschine, die als ein Motorgrader bzw. Straßenhobel veranschaulicht ist, einen Arbeitsmaschinenkörper 12, eine Bedienerstation 14 und ein Werkzeug 16 auf, welches als ein Grader- bzw. Hobelschild veranschaulicht ist. Wie viele moderne Arbeitsmaschinen ist der Motorgrader 10 elektronisch gesteuert, sodass Bedienerbefehle von einer oder mehreren elektronischen Steuervorrichtungen 18 interpretiert werden, die dann mit verschiedenen gesteuerten Untersystemen der Arbeitsmaschine kommunizieren. Trotzdem findet die vorliegende Offenbarung potentielle Anwendung bei Arbeitsmaschinen mit geringerem Ausmaß an elektronischer Steuerung und möglicherweise keiner elektronischen Steuerung, wo Bedienerbefehle direkt zu Betätigungsvorrichtungen über bekannte hydraulische und/oder mechanische Verbindungen geliefert werden. Somit wird der Fachmann erkennen, dass die von der vorliegenden Offenbarung gelehrten Konzepte über Software in einer elektronischen Steuervorrichtung eingerichtet werden können, wie veranschaulicht, in einer elektronischen Schaltung für Arbeitsmaschinen mit teilweise elektronischer Steuerung, über mechanische und/oder hydraulische Vorrichtungen, die die Bedieneranwesenheitsdetektionslogik der vorliegenden Offenbarung einsetzen, oder bei irgendeiner Kombination dieser Software/Hardware-Mittel.
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Der Motorgrader 10 weist einen Sitz 20 auf, der in der Bedienerstation 14 gelegen ist, und einen Sitzsensor 30, der mit der elektronischen Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 31 in Verbindung steht. Wenn ein Bediener mit ausreichendem Gewicht auf dem Sitz 20 sitzt, wird somit ein Signal „Bediener anwesend” zur elektronischen Steuervorrichtung 18 geliefert. Wenn andererseits der Bediener steht oder eine außerordentlich geringe Masse auf dem Sitz 20 sitzt, wird der Sitzsensor 20 ein Signal „Bediener nicht anwesend” registrieren und wird diese an die elektronische Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 31 übermitteln. Ein Kriechpedal 24 ist auch in der Bedienerstation 14 gelegen und seine Position wird durch einen Kriechpedalsensor 34 abgefühlt, der mit der elektronischen Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 35 in Verbindung steht. Somit kann der Kriechpedalsensor 34 irgendein herkömmlicher Sensor sein, wie beispielsweise einer, der einen Prozentsatz des Herunterdrückens des Kriechpedals abfühlen kann, und diese Informationen an die elektronische Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 35 weiterleiten kann. Andererseits könnte der Kriechpedalsensor 34 eine weniger komplizierte Alternative sein, die einfach ein Informationsbit liefert, wenn das Pedal über einen gewissen Schwellenprozentsatz heruntergedrückt wird. Eine Vielzahl von Arbeitsmaschinen- und Werkzeugsteuerungen, die nicht nummeriert sind, sondern auch in der Bedienerstation 14 gelegen sind und mit der elektronischen Steuervorrichtung 18 über (nicht gezeigte) Kommunikationsleitungen in herkömmlicher Weise kommunizieren, ist vorgesehen. Diese Steuereingaben bzw. Steuereingangsgrößen werden von der elektronischen Steuervorrichtung 18 interpretiert und an verschiedene Fahr- und Werkzeugbetätigungsvorrichtungen übertragen, um die Vorwärtsbewegung und/oder den Werkzeugbetrieb zu steuern, wie beispielsweise die Einstellung der Position des Graderschildes 16 in wohlbekannter Art und Weise. Beispielsweise wird ein geeigneter Befehl von der Bedienerstation 14 zur elektronischen Steuervorrichtung 18 gesendet und zu verschiedenen Betätigungsvorrichtungen, die mit dem Graderschild 16 assoziiert sind, über die Kommunikationsleitung 17 übertragen, um eine gewisse Einstellung entsprechend dem Bedienerbefehl auszuführen. Zusätzlich kann die elektronische Steuervorrichtung 18 auch die Betätigung der Feststellbremse bzw. Parkbremse 22 über ein geeignetes Signal anweisen, welches über die Kommunikationsleitung 23 in wohlbekannter Art und Weise übermittelt wird.
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Der Motorgrader 10 weist auch einen Getriebeausgangsdrehzahlsensor 36 auf, der ein Signal, welches die Getriebeausgangsdrehzahl anzeigt, an die elektronische Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 37 sendet. Zusätzlich weist der Motorgrader 10 einen Fahrgetriebesensor 38 auf, der den gegenwärtigen Gang an die elektronische Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 39 übermittelt.
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Die elektronische Steuervorrichtung 18 weist vorzugsweise einen Bedieneranwesenheitsalgorithmus auf, der die Arbeitsmaschine einschaltet, wenn zumindest einer von einer Vielzahl von Indikatoren (Anzeigemitteln) anzeigt, dass ein Bediener in der Bedienerstation 14 der Arbeitsmaschine anwesend ist. Andererseits ist der Bedieneranwesenheitsalgorithmus vorzugsweise betreibbar, um die Arbeitsmaschine auszuschalten, wenn alle Indikatoren anzeigen, dass der Bediener nicht in der Bedienerstation 14 der Arbeitsmaschine anwesend ist. Bei der vorliegenden Offenbarung weisen diese Bedieneranzeigesensoren einen Sitzsensor 30, den Kriechpedalsensor 34, den Getriebeausgangsdrehzahlsensor 22 und den Fahrgetriebesensor 36 auf. Wie in dieser Offenbarung verwendet, wird die Arbeitsmaschine eingeschaltet, wenn sie sich unter ihrer eigenen Leistung in einer Weise bewegen kann, die von der Bedienerstation 14 gesteuert wird, und sie ein oder mehrere Werkzeuge zumindest teilweise oder vollständig verwenden kann, um eine gewisse Arbeitsaufgabe auszuführen. Die Arbeitsmaschine wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als ausgeschaltet angesehen, wenn sie unfähig gemacht wird, sich zu bewegen und/oder wenn ihr Werkzeug (ihre Werkzeuge) außer Bewegung oder außer Aktion verriegelt sind, und zwar durch Befehle, die in der Bedienerstation 14 erzeugt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung findet im Allgemeinen Anwendung bei irgendeiner Arbeitsmaschine, insbesondere bei jenen, die eine Vielzahl von unterschiedlichen akzeptierten Betriebszuständen haben. Die Offenbarung wird insbesondere im Zusammenhang mit einem Motorgrader beschrieben, könnte jedoch auf andere Arbeitsmaschinen anwendbar sein, die Ackerbaumaschinen mit einschließen, die verschiedene Betriebszustände haben, in denen ein Bediener unterschiedliche Orte oder Haltungen in einer Bedienerstation einnehmen kann. Somit könnte die vorliegende Offenbarung in einer Arbeitsmaschine eingerichtet werden, indem zuerst jeder ihrer unterschiedlichen Betriebszustände identifiziert wird, und auch welche Steuereingangsgrößen bzw. Eingaben wahrscheinlich zu einer Steuervorrichtung von einer Bedienerstation in einem Aspekt der minimalen Steuereingabe von diesem individuellen Betriebszustand gesendet werden.
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Im Fall eines Motorgraders kann der Bediener in einem herkömmlichen Fahrbetriebszustand sein und auf dem Sitz 20 sitzen, sodass der Sitzsensor 30 ein Signal „Bediener anwesend” an die elektronische Steuervorrichtung 18 übermittelt, die die Arbeitsmaschine einschaltet, oder die den eingeschalteten Zustand der Arbeitsmaschine beibehält, wenn sie schon eingeschaltet ist. Zusätzlich würde die Anwesenheit des Bedieners in einem solchen Fall dadurch angezeigt werden, dass der Getriebeausgangsdrehzahlsensor nicht auf Null ist und/oder dass das Fahrgetriebe einen anderen Gang anzeigt als neutral. Es ist auch möglich, dass die Anwesenheit des Bedieners angezeigt wird, wenn der Bediener steht und die Getriebeausgangsdrehzahl nicht. Null ist, auch wenn das Fahrgetriebe auf neutral ist. In noch einem weiteren möglichen Betriebszustand bewegt sich die Maschine nicht, und der Bediener steht in Vorbereitung eines sanften Übergangs in eine Bewegung, indem er das Kriechpedal 24 herunterdrückt. In einem solchen Fall würde das Kriechpedal den Fahrgang auf neutral setzen, die Maschine würde sich nicht bewegen, sodass die Getriebeausgangsdrehzahl Null wäre, und der Bediener steht, sodass der Sitzsensor 30 keine Anwesenheit detektiert. Jedoch wird die Anwesenheit des Bedieners angezeigt, da der Kriechpedalsensor 34 das Herunterdrücken des Kriechpedals 24 abfühlt und die Information an die elektronische Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 35 übermittelt, was somit den eingeschalteten Zustand der Arbeitsmaschine aufrechterhält.
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Nun mit Bezug auf 2 ist ein beispielhaftes Programm- bzw. Software-Flussdiagramm für einen Bedieneranwesenheitsalgorithmus 50 veranschaulicht. Beim ovalen Feld 51 beginnt die Logik. Bei der Box 52 wird die Arbeitsmaschine eingeschaltet. Dies spiegelt einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wieder, wo die Anwesenheit eines Bedieners angenommen wird oder der voreingestellte Zustand ist, außer wenn eine Kombination von allen Bedieneranwesenheitsindikatoren anzeigt, dass der Bediener nicht anwesend ist. Bei der Box 53 werden die Sensoreingangsgrößen ausgelesen. Anders gesagt, die elektronische Steuervorrichtung 18 liest eine Sitzsensoranzeige, eine Kriechpedalanzeige, eine Getriebeausgangsdrehzahlsensoranzeige und eine Fahrgetriebesensoranzeige. Beim Entscheidungsfeld 54 bestimmt die Logik, ob der Sitzsensor ein Signal „Bediener anwesend” anzeigt. Falls dies so ist, geht die Logik voran zur Box 60, die alle Systeme eingeschaltet hält, oder sie schaltet anderenfalls die Arbeitsmaschine aus. Beim ovalen Feld 59 geht die Logik als Schleife zurück, um wieder die Sensoreingangsgrößen bei der Box 53 auszulesen. Wenn die Sitzsensoranzeige negativ ist, was anzeigt, das kein Bediener auf dem Sitz 20 ist, bestimmt der nächste Resolver, ob die Getriebeausgangsdrehzahl Null ist. Wenn die Getriebeausgangsdrehzahl nicht Null ist, geht die Logik wieder voran zur Box 60, um die Arbeitsmaschine eingeschaltet zu halten oder einzuschalten, und sie bewegt sich dann schleifenförmig zurück, um wieder die Sensoren bei der Box 53 auszulesen. Wenn die Getriebeausgangsdrehzahl Null ist, bestimmt die Logik, ob das Fahrgetriebe auf neutral ist. Falls nicht, gibt es wieder eine Anzeige, dass ein Bediener anwesend ist, und die Arbeitsmaschine wird eingeschaltet. Wenn das Fahrgetriebe auf neutral ist, dann geht die Logik voran zum Entscheidungsfeld 57, wo bestimmt wird, ob das Kriechpedal heruntergedrückt wird. Es könnte beispielsweise wünschenswert sein, zu bestimmen, ob das Kriechpedal über einen gewissen vorbestimmten Prozentsatz hinaus heruntergedrückt ist, wie beispielsweise 90%. Falls dies so ist, geht diese Logik wieder voran zur Box 60, wo die Arbeitsmaschine eingeschaltet wird, oder wo ihr schon eingeschalteter Zustand beibehalten wird. Die Logik geht dann schleifenförmig zurück über das ovale Zurück-Feld 59 zur Box 53, um wieder die Sensoreingangsgrößen auszulesen. Wenn die Kombination von allen der vier Sensoranzeigen angezeigt hat, dass kein Bediener anwesend ist, wird die Logik zur Box 58 vorangehen, wo die Arbeitsmaschine ausgeschaltet wird. In dem speziellen Ausführungsbeispiel, dem Motorgrader bzw. Werkzeuggrader 16, werden die Steuerungen von der Bedienerstation verriegelt, und die Feststellbremse wird in Eingriff gebracht, und zwar mit einem geeigneten Signal, welches von der elektronischen Steuervorrichtung 18 über die Kommunikationsleitung 23 übermittelt wird. Die Logik wird dann wieder schleifenförmig zurückgehen und wieder die Sensoreingangsgrößen auslesen, wenn zumindest eine der Sensoreingangsgrößen dann anzeigt, dass ein Bediener anwesend ist, wird das System wieder eingeschaltet.
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Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Offenbarung die Fähigkeit hat, zu detektieren, wann ein Bediener höchstwahrscheinlich in der Bedienerstation 14 ist, ohne unerwünschte Unterbrechungen des Betriebs zu bewirken, weil der Bediener seine Sitzposition einstellt, über unebene Wege fährt, die Maschine sich bewegt und der Bediener steht, oder wegen irgendwelcher anderer von einer Vielzahl von Situationen, wo ein Bediener immer noch vorhanden ist und das Ausschalten der Arbeitsmaschine nicht wünschenswert ist.
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In dem unwahrscheinlichen Fall, dass der Sitzschalter 30 versagen sollte, kann die elektronische Steuervorrichtung eine Sicherheitslogik aufweisen, wo der Zustand des Schalters für den Bediener auf dem Sitz aus dem Kommunikationsvorgang zwischen einer Werkzeugsteuervorrichtung und der Bedienerstation 14 und der elektronischen Steuervorrichtung 18 bestimmt wird. Die vorliegende Offenbarung zieht auch einen teilweise eingeschalteten Zustand in Betracht, und zwar in derartigen Situationen, die beschrieben wurden, wenn der Sitzdetektionssensor 30 versagt. Wenn beispielsweise der Sitzsensor 30 versagt und der Datenverbindungszustand des Kommunikationsvorgangs zwischen einer Werkzeugsteuervorrichtung in der Bedienerstation 14 und der elektronischen Steuervorrichtung 18 nicht gültig ist, kann die elektronische Steuervorrichtung 18 den Zustand der Arbeitsmaschine zurücksetzen, sodass diese auszuschalten ist, wenn alle anderen Nicht-Anwesenheitsbedingungen erfüllt sind, wie zuvor beschrieben.
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Es sei bemerkt, dass die obige Beschreibung nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen ist und nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einschränken soll. Somit wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche gewonnen werden können.
