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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum automatischen Rütteln der Arbeitsteile eines
Motorbaufahrzeuges wie z. B. eines Motorbaggers und, mehr insbesondere,
auf eine automatische Rüttelvorrichtung,
die effektiv eingesetzt werden, um einen Bagger-, Brech- oder Bodenverdichtungsbetrieb
eines Motorbaufahrzeuges auszuführen,
das mit mehreren Arbeitsteilen wie einem Arm, einem Ausleger und
einem Eimer versehen ist.
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WO
96/11 306 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Rütteln einer Maschine. Hierbei
wird eine hydraulisch betätigbare
Schaufel beaufschlagt, um einen Rüttelvorgang bei Ausgrabarbeiten
oder Walzenverdichtungsarbeiten einzuleiten. Die Rütteleinrichtung
umfasst ein Drehventil zum kontinuierlichen Einschalten von Öldruck aus
einer Hydraulikquelle. Hierbei wird Drucköl ständig abwechselnd in zwei verschiedene
Richtungen verdrängt,
um unterschiedliche Aktuatoren zu beaufschlagen.
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Bekanntlich
ist es während
eines Bagger-, Brech- oder Bodenverdichtungsbetriebes eines Motorbaggers
möglich,
daß der
Eimer oder Brecher überlastet
wird. Deshalb werden die Steuerhebel eines Baggers durch eine Bedienungsperson
während eines
solchen Bagger-, Brech- oder Bodenverdichtungsbetriebes manuell
betätigt.
Eine solche manuelle Betätigung
ist für
die Bedienungspersonen aber unbequem, weshalb es notwendig ist,
das Hydrauliksystem eines Baggers während eines solchen Bagger-,
Brech- oder Bodenverdichtungsbetriebes automatisch zu steuern. Um
das obige Ziel zu erreichen, werden im Stand der Technik die folgenden
automatischen Rüttelvorrichtungen
benutzt. Eine typische automatische Rüttelvorrichtung bewegt automatisch und
wiederholt eine Kolbenstange eines Arm-, Ausleger- oder Eimerzylinders
hin und her, welcher einem notwendigen Betrieb zugeordnet ist, und
rüttelt
dadurch automatisch ein zugeordnetes Arbeitsteil wie einen Arm,
einen Ausleger oder einen Eimer. Eine weitere typische Rüttelvorrichtung ändert die
Vibrationsamplitude der Arbeitsteile aufgrund eines elektrischen
Signals, das durch die Steuerhebel erzeugt wird, wodurch sie für eine Bedienungsperson
in etwa angenehm ist, die die Steuerhebel während eines Bagger- oder Bodenverdich tungsbetriebes
eines Baggers betätigt. 2 zeigt eine typische automatische
Vibrationsvorrichtung für
Motorbaufahrzeuge, die aus der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Hei. 699948 bekannt ist. Gemäß der Darstellung
in 2 hat die japanische
Rüttelvorrichtung
mehrere Schalter: einen Autovibrationsschalter 10, einen
Vibrationsbetriebsartschalter 11 und einen Arbeitsbetriebsartschalter 12.
Wenn der Autovibrationsschalter 10 auf Ein geschaltet wird,
werden Signale, die von den beiden Betriebsartschaltern 11 und 12 abgegeben
werden, in eine Steuereinheit 9 eingegeben. Bei dem Empfang
der Signale aus den Betriebsartschaltern 11 und 12 verarbeitet
die Steuereinheit 9 die Signale und gibt elektrische Steuersignale
an ein Proportionalsteuerventil ab. Das Proportionalsteuerventil steuert
so ein zugeordnetes Wegeventil aufgrund des Stromsteuersignals aus
der Steuereinheit 9, wodurch das Wegeventil veranlaßt wird,
Druckflüssigkeit
aus einer Hydraulikpumpe einem Stellantrieb 13 intermittierend
zuzuführen.
Zum Beispiel kann die japanische automatische Rüttelvorrichtung den Stellantrieb 13 automatisch
hin- und herbewegen, wodurch ein zugeordnetes Arbeitsteil gerüttelt wird,
während
die Relation zwischen der Amplitude (e1) der Vibration in einer
Aufwärtsbewegung
des Stellantriebs 13 und die Amplitude (e2) der Vibration
in einer Abwärtsbewegung
des Stellantriebs 13 dazu gebracht wird, daß gilt e1
= e2. Die obige Vibrationsvorrichtung kann auch Hebelbetätigungssignale,
welche Betätigungswinkeln
der Steuerhebel 8 entsprechen, in die Steuereinheit 9 eingeben,
welche die Hebelbetätigungssignale
verarbeitet. Nach dem Verarbeiten des Hebelbetätigungssignals gibt die Steuereinheit 9 ein Stromsteuersignal
ab, um den Stellantrieb 13 automatisch hin- und herzubewegen,
wodurch das Arbeitsteil gerüttelt
wird, während
die Bewegung eines Schiebers in dem Wegeventil geändert wird
und die Relation zwischen den beiden Amplituden (e1 und e2) der
Vibration dazu gebracht wird, daß gilt: e1 > e2 oder e1 < e2.
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Die
obige automatische Rüttelvorrichtung ändert jedoch
während
eines Rüttelvorganges
ausschließlich
die Vibrationsamplitude eines Arbeitsteils aufgrund der Hebelbetätigungssignale
aus den Steuerhebeln 8. Es ist daher notwendig, einen weiteren Wählschalter
zu benutzen, um die Zahl der Vibrationen oder Rüttelschwingungen des Arbeitsteils
während
eines Rüttelvorganges
zu ändern.
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Ein
weiteres Problem der obigen automatischen Rüttelvorrichtung besteht darin,
daß sie
notwendigerweise einen Wählschalter
hat, um ein Arbeitsteil zu wählen,
z.B. einen Arm, einen Ausleger oder einen Eimer, der gerüttelt werden
soll.
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfidung, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum automatischen Rütteln der Arbeitsteile eines
Motorbaufahrzeuges wie eines Motorbaggers zu schaffen, durch die
die obigen Probleme beseitigt werden können und die effektiv sowohl
die Vibrationsamplitude als auch die Vibrationszahl eines Arbeitsteils
im Verhältnis
zu einem Betätigungswinkel
eines zugeordneten Steuerhebels während eines Bagger-, Brech- oder
Bodenverdichtungsbetriebes eines Baufahrzeuges effektiv ändern und
den Aufbau des Hydrauliksystems vereinfachen sowie den automatischen
Rüttelbetrieb
einfacher steuern und dadurch für
Bedienungspersonen angenehm sind.
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In
einem Aspekt schafft die vorliegenende Erfindung eine Vorrichtung
zum automatischen Rütteln
eines Arbeitsteils eines Motorbaufahrzeuges, mit einer Hydraulikpumpe,
einem Stellantrieb, der durch Druckflüssigkeit betätigt wird,
die von der Pumpe geliefert wird, wodurch das Arbeitsteil bewegt
wird, und einem Wegeventil, das in einer Flüssigkeitsleitung angeordnet
ist, die sich zwischen der Pumpe und einem Steuerventil erstreckt,
um die Bewegung des Stellantriebs zu steuern, und weiter mit: einem
Steuerhebel, der durch eine Bedienungsperson wahlweise betätigt wird,
um einen Hebelbetätigungswinkel zum
Steuern des Stellantriebs einzugeben; einem Potentiometer, welches
den eingegebenen Hebelbetätigungswinkel
des Steuerhebels in ein Spannungssignal umwandelt; einem Autovibrationsschalter,
der wahlweise auf Ein oder Aus geschaltet wird, um die Betriebsart
des Stellantriebs zwischen einer Normalbetriebsart und einer Autovibrationsbetriebsart
umzuschalten; einer Steuereinheit, die sowohl das Spannungssignal
aus dem Potentiometer als auch ein Signal aus dem Autovibrationsschalter
als Eingangssignale empfängt,
wenn der Autovibrationsschalter auf Ein geschaltet wird, die Eingangssignale unter
Verwendung einer gespeicherten Vibrationsamplitudenproportionalkonstante
und einer gespeicherten Vibrationszahlproportionskonstante verarbeitet,
die Signalverarbeitungsergebnisse in ein Stromsignal umwandelt und
das Stromsignal abgibt; und einem elektronischen Proportionalsteuerventil, welches
das Stromsignal aus der Steuereinheit empfängt und die Bewegung des Wegeventils
aufgrund des Stromsignals steuert, wodurch die Durchflußleistung
und die Fließrichtung
der von der Pumpe an den Stellantrieb abgegebenen Druckflüssigkeit
gesteuert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum automatischen Rütteln
eines Arbeitsteils eines Motorbaufahrzeugs, indem ein Autovibrationsschalter
auf Ein geschaltet wird und indem ein Stellantrieb, welcher dem Arbeitsteil
zugeordnet ist, automatisch und intermittierend hin- und herbewegt
wird, beinhaltend die Schritte: Eingeben eines Spannungssignals,
das einen Hebelbetätigungswinkel
anzeigt, zum Steuern des Stellantriebs durch einen Steuerhebel,
wenn der Autovibrationsschalter auf Ein geschaltet wird; Ausführen einer
Signalverarbeitung gemäß einer Vibrationsamplitudenproportionalkonstante
und einer Vibrationszahlproportionalkonstante im Verhältnis zu dem
Eingangsspannungssignal, um dadurch sowohl die Zahl der Vibrationen
als auch die Vibrationsamplitude zu bestimmen; Abgeben eines Stromsignals, welches
sowohl die Zahl der Vibrationen als auch die Vibrationsamplitude
angibt, die in dem Signalverarbeitungsschritt bestimmt worden sind;
und intermittierendes Zuführen
von Druckflüssigkeit
von einer Hydraulikpumpe zu dem Stellantrieb aufgrund des Stromsignals.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist diese so ausgestaltet, daß der Signalverarbeitungsschritt
die Schritte beinhaltet: Nullstellen von einer der Proportional konstanten
durch Betätigen
des Steuerhebels in einer Richtung während einer automatischen Steuerbetriebsart;
und Wiedereinstellen einer existierenden Nullkonstante auf einen ursprünglichen
Wert derselben, während
gleichzeitig die andere Konstante auf null eingestellt wird, indem der
Steuerhebel in der anderen Richtung betätigt wird, wodurch die Zahl
der Vibrationen oder die Vibrationsamplitude gemäß einer Betätigungsrichtung des Steuerhebels
wahlweise geändert
wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform schafft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum automatischen Rütteln eines
Arbeitsteils eines Motorbaufahrzeuges, indem ein Autovibrationsschalter auf
Ein geschaltet wird und indem automatisch eine intermittierende
Hin- und Herbewegung eines Stellantriebs ausgeführt wird, welcher dem Arbeitsteil
zugeordnet ist, beinhaltend die Schritte: automatisches Ausführen der
intermittierenden Hin- und Herbewegung des Stellantriebs, wobei
sowohl die Zahl der Vibrationen als auch die Vibrationsamplitude
gemäß einem
ausgewählten
Betrieb voreingestellt wird; und, wenn ein Steuerhebel, der dem
Stellantrieb zugeordnet ist, durch eine Bedienungsperson betätigt wird, automatisches
Rütteln
des Arbeitsteils, während
sowohl die Zahl der Vibrationen als auch die Vibrationsamplitude
gemäß einem
Betätigungswinkel
des Steuerhebels geändert
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 ein
Schaltbild, das den Hydraulikkreis einer automatischen Rüttelvorrichtung
von Motorbaufahrzeugen gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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2 ein
Schaltbild ist, das den Hydraulikkreis einer typischen automatischen
Rüttelvorrichtung
für Motorbaufahrzeuge
zeigt.
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1 ist
ein Schaltbild, das den Hydraulikkreis der automatischen Rüttelvorrichtung
für Motorbaufahrzeuge
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Gemäß der Darstellung
in 1 hat die automatische Rüttelvorrichtung nach der Erfindung zwei
Steuerhebel 1, die durch eine Bedienungsperson wahlweise
betätigt
werden, um Betätigungswinkel
zum Steuern von mehreren Stellantrieben 7 einzugeben. Ein
Potentiometer 2 wandelt die eingegebenen Betätigungswinkel
der Steuerhebel 1 in Spannungssignale um. Die Rüttelvorrichtung
weist außerdem
eine Steuereinheit 4 auf, welche das Spannungssignal aus
dem Potentiometer 2 empfängt, das eingegebene Spannungssignal
verarbeitet und die Signalverarbeitungsergebnisse in Form von Stromsteuersignalen
an ein elektronisches Proportionalsteuerventil 5 abgibt.
Bei dem Empfang der Stromsteuersignale aus der Steuereinheit 4 liefert
das Proportionalsteuerventil 5 einen Vorsteuerdruck, um
ein Wegeventil 6 aufgrund der Stromsteuersignale zu steuern,
wodurch die Durchflußleistung
und die Fließrichtung
von Druckflüssigkeit,
die den Stellantrieben 7 aus einer Hydraulikpumpe zugeführt wird, gesteuert
werden. In der bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Stellantriebe 7 einen Ausleger-, einen Eimer-
und einen Armzylinder 7a, 7b und 7c, die
gemäß den Betätigungsbewegungen
der Steuerhebel 1 automatisch gerüttelt werden. Die Rüttelvorrichtung
umfaßt
weiter einen Autovibrationsschalter 3, der wahlweise auf
Ein oder Aus geschaltet wird, um die Betriebsart der Stellantriebe 7 zwischen
einer normalen Betriebsart und einer Autovibrationsbetriebsart umzuschalten.
Der Schalter 3 gibt ein Ein/Aus-Signal an die Steuereinheit 4 ab,
wenn er auf Ein oder Aus geschaltet wird.
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Die
Steuereinheit 4 hat einen Eingangsanschluß 4a,
einen ROM 4b, eine Zentraleinheit 4c, eine Verstärkungsschaltung 4d und
einen Ausgangsanschluß 4e.
Der Eingangsanschluß 4a empfängt sowohl
ein Spannungssignal aus dem Potentiometer 2 als auch ein
Ein/Aus-Signal aus dem Autovibrationsschalter 3. Der ROM 4b speichert
sowohl eine Vibrationsamplitudenproportionalkon stante k1 als auch
eine Vibrationszahlproportionalkonstante k2. Die Zentraleinheit 4c führt eine
Signalverarbeitung gemäß den beiden
Proportionalkanstanten k1 und k2 des ROM 4b im Verhältnis zu
den Eingangssignalen aus, die in die Steuereinheit 4 über den
Eingangsanschluß 4a eingegeben
werden. Die Verstärkungsschaltung 4d gibt
ein Stromsignal aufgrund eines Ausgangssignals der Zentraleinheit 4c ab.
Der Ausgangsanschluß 4e gibt
das Stromsignal der Verstärkungsschaltung 4d an
das elektronische Proportionalsteuerventil 5 ab.
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Die
Arbeitsweise der obigen Vorrichtung wird im folgenden beschrieben.
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Wenn
der Autovibrationsschalter 3 auf Ein geschaltet wird, wird
die Betriebsart der Stellantriebe (d.h. der Ausleger-, Eimer- und
Armzylinder) 7 von einer normalen Betriebsart, in der effektiv
ein Bagger-, Hebe- oder Ladebetrieb ausgeführt wird, in eine Autovibrationsbetriebsart
umgeschaltet. In dem obigen Fall werden sowohl die Vibrationsamplitudes
als auch die Vibrationszahl der Stellantriebe 7 durch Betätigen der
Steuerhebel 1 gesteuert.
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Zum
Beispiel, wenn der Auslegersteuerhebel 1a in eine Ausleger-
Aus- oder in eine Ausleger- Ab-Position gebracht wird, nachdem der
Schalter 3 auf Ein geschaltet worden ist, wandelt des Potentiometer 2a des
Auslegersteuerhebels 1a einen Betätigungswinkel des Auslegersteuerhebels 1a in
ein Spannungssignal um und gibt das Spannungssignal an den Eingangsanschluß 4a der
Steuereinheit 4 ab. Bei dem Empfang des Spannungssignals
aus dem Potentiometer 2a führt die Zentraleinheit 4c einer
Signalverarbeitung gemäß Befehlen
des ROM 4b aus, der ein Stromsignal abgibt, um sowohl die
Vibrationsamplitude als auch die Zahl der Vibrationen gemäß den Proportionalkonstanten
k1 und k2 im Verhältnis zu
dem Eingangsspannungssignal zu ändern.
Die Steuereinheit 4 gibt das Stromsignal an das Auslegerproportionalsteuerventil 5a über die
Verstärkungsschaltung 4d und
den Ausgangsanschluß 4e ab.
Deshalb wird das Auslegersteuerventil 6a durch den Vorsteuerdruck
betätigt,
der von dem Auslegerpro portionalsteuerventil 5a geliefert
wird, wodurch der Auslegerzylinder 7a sowohl mit der voreingestellten
Vibrationsamplitude als auch mit der voreingestellten Vibrationszahl
automatisch gerüttelt
wird.
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Wenn
der Auslegersteuerhebel 1a in eine neutrale Position bewegt
wird, gibt das Potentiometer 2a des Hebels 1a ein
Spannungssignal, das der neutralen Position des Hebels 1a entspricht,
an den Eingangsanschluß 4a der
Steuereinheit 4 ab. Bei dem Empfang des Spannungssignals
aus dem Potentiometer 2a führt die Zentraleinheit 4c eine
Signalverarbeitung gemäß Befehlen
aus dem ROM 4b aus, der ein Stromsignal abgibt, um die
Relation zwischen der Vibrationsamplitude A und der Vibrationszahl
B gemäß dem eingegebenen
Spannungssignal, das die neutrale Position des Hebels 1a anzeigt,
dazu zu bringen, daß gilt
A = B. Die Steuereinheit 4 gibt das Stromsignal an das
Auslegerproportionalsteuerventil 5a über die Verstärkungsschaltung 4d und
den Ausgangsanschluß 4e ab.
In diesem Zustand wird der Auslegerzylinder 7a mitbetätigt.
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Während einer
Eimer- oder Armautovibrationsbetriebsart der obigen automatischen
Rüttelvorrichtung
werden der Eimer- oder Armsteuerhebel 1b, 1c,
die den Potentiometern 2b, 2c zugeordnet sind, und
der Eimer- oder Armzylinder 7b, 7c auf dieselbe Weise
betätigt,
wie es für
die Auslegerautovibrationsbetriebsart beschrieben worden ist, weshalb
eine weitere Erläuterung
nicht für
notwendig erachtet wird.
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In
der obigen bevorzugten Ausführungsform gibt
der ROM 4b ein Stromsignal ab, um sowohl die Vibrationsamplitude
als auch die Zahl der Vibrationen gemäß der beiden Proportionalkonstanten
k1 und k2 im Verhältnis
zu der laufenden Größe eines
eingegebenen Spannungssignals zu ändern, ungeachtet eines Ausleger-Auf- oder Ausleger-Ab-Betätigungssignals
des Auslegersteuerhebels 1a. Gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird jedoch die Vibrationsamplitudenproportionalkonstante
k1 des ROM 4b zu null (k1 = 0), wenn das Potentiometer 2a des
Auslegersteuerhebels 1a ein Ausleger-Auf-Spannungssignal
ab gibt. In dem obigen Zustand gibt die Steuereinheit 4 ein
Stromsignal ab, um ausschließlich
die Anzahl der Vibrationen im Verhältnis zu dem abgegebenen Stromsignal
zu ändern. Darüber hinaus
wird die Vibrationszahlproportionalkonstante k2 des ROM 4b zu
null (k2 = 0), wenn das Potentiometer 2a des Auslegersteuerhebels 1a ein Ausleger-Ab-Spannungssignal
abgibt. In dem obigen Zustand gibt die Steuereinheit 4 ein
Stromsignal ab, um ausschließlich
die Vibrationsamplitude im Verhältnis
zu dem abgegebenen Stromsignal zu ändern.
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In
der zweiten Ausführungsform
werden der Eimer- oder Armsteuerhebel, das zugeordnete Potentiometer
und der Eimer- oder Armzylinder auf dieselbe Weise betätigt, wie
es für
die Auslegerautovibrationsbetriebsart beschrieben worden ist, weshalb eine
weitere Erläuterung
nicht für
notwendig erachtet wird.
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Gemäß obiger
Beschreibung schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum automatischen Rütteln der Arbeitsteile eines Motorbaufahrzeuges
wie eines Motorbaggers. Die Vorrichtung und das Verfahren ändern effektiv
sowohl die Vibrationsamplitude als auch die Zahl der Vibrationen
eines Arbeitsteils im Verhältnis
zu einem Betätigungswinkel
eines zugeordneten Steuerhebels während eines Bagger-, Brech- oder Bodenverdichtungsbetriebes
eines Baufahrzeuges. Die automatische Rüttelvorrichtung ist daher frei
von irgendeinem Wählschalter.
Die Vorrichtung vereinfacht den Aufbau des Hydrauliksystems und
steuert auf einfachere Weise den automatischen Rüttelbetrieb und ist dadurch
für Bedienungspersonen
angenehm.