DE19738975B4

DE19738975B4 - Automatikrückholfunktion für eine Bulldozer-Reißvorrichtung

Info

Publication number: DE19738975B4
Application number: DE19738975A
Authority: DE
Inventors: Richard J. Peoria Skiba; Richard A. Morenci Arstein
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1996-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2017-09-06
Also published as: US5685377A; JPH1088614A; JP4023876B2; DE19738975A1

Abstract

Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Reißvorrichtung (145) für eine Maschine, die Folgendes aufweist:
Reißvorrichtungs-Kipp- und Hubzylinder (150, 155), die mit der Reißvorrichtung (145) verbunden sind;
hydraulische Steuerventile (255, 260), um unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel an die jeweiligen Reißvorrichtungs-Kipp- und Hubzylinder (150, 155) zu liefern;
einen unabhängig betätigbaren Automatikrückholknopf (210), um ein Automatikrückholsignal ansprechend darauf zu erzeugen, dass er von einem Maschinenbediener wahlweise heruntergedrückt wird; und
eine Steuervorrichtung (205), um das Automatikrückholsignal zu empfangen, und um ein Reißvorrichtungs-Steuersignal an die hydraulischen Steuerventile (255, 260) zu liefern, um einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu bewirken, um die Zylinder (150, 155) zu betätigen, und um die Reißvorrichtung (145) in eine vorbestimmte Position automatisch anzuheben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Reißvorrichtung für eine Maschine.
Systeme zum Steuern der Position einer Reißvorrichtung, die an einer Erdbewegungsmaschine, beispielsweise einem Bulldozer angebracht ist, sind seit Jahrzehnten verwendet worden. Typischerweise ermöglicht es das Steuersystem, einem Maschinenbediener den Winkel der Reißvorrichtung durch ein strömungsmittelbetriebenes System zu steuern. Da solche Systeme manuell gesteuert werden, nimmt das Betätigen der Reißvorrichtung eine gewisse Zeit des Bedieners in Anspruch, was sich nachteilig auf seine Produktivität auswirken kann. Beispielsweise ist in der US 4 031 964 ein automatisches Steuersystem beschrieben, welches in der Lage ist, die an eine Reißvorrichtung angelegte Last zu detektieren, um sodann automatisch eine optimale Eindringtiefe für die Reißvorrichtung, ansprechend auf die detektierte Last, vorzusehen. Es wird erläutert, dass bislang der Reißvorgang durch einen Maschinenbediener manuell gesteuert wurde, wobei abhängig vom Erfahrungsschatz desselben sowie dem Zustand des Erdmaterials, der Fahrzeuggeschwindigkeit und anderer Arbeitsbedingungen diese manuelle Steuerung, eben basierend auf der Erfahrung des Maschinenbedieners, erfolgte, der allerdings beständig den Fortschritt des Reißvorgangs überwachen musste, so dass er von Hand das Anheben und Absenken der Reißvorrichtung steuern konnte. Nachdem dies zu Ermüdungen bei der Bedienperson und einer Verschlechterung der Effizienz führen kann, sieht die US 4 031 964 ein automatisches Steuersystem vor und zwar für die Aufrechterhaltung der Eindringtiefe der Reißvorrichtung auf einen vorbestimmten Wert dann, wenn die an die Reißvorrichtung angelegte Last einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt, wohingegen dann, wenn die Last einen vorbestimmten Wert übersteigt, die Reißvorrichtung angehoben wird, um die Last zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Reißvorgang ohne spezielle Erfahrung seitens der Bedienperson durchgeführt werden. Die US 4 031 964 lehrt ferner eine automatische Steuerung der Reißvorrichtung unter Verwendung eines Automatik-Manuell-Wählschalters, der zum Auswählen eines automatischen oder eines manuellen Betriebs der Reißvorrichtung dient. Wenn ein automatischer Reißvorgang erwünscht ist, so wird der Automatik-Manuell-Wählschalter in seine Automatik-Steuerposition geschaltet und ein Geschwindigkeitshebel wird in seiner Vorwärtsposition gebracht. Dabei sind ferner ein Anheb- und Absenkwählschalter sowie Mittel zur Erzeugung der entsprechenden Steuersignale entsprechend der Auswahl des Anheb- und Absenkwählschalters vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Reißvorrichtung für eine Maschine, beispielsweise einen Bulldozer, derart auszubilden, dass sich für die Reißvorrichtung schnellere Bedienzeiten ergeben.
Die Erfindung sieht dabei bei einer Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Reißvorrichtung für eine Maschine, die im Anspruch 1 genannte Merkmalskombination vor.
Insbesondere ist dabei ein unabhängig betätigbarer Automatikrückholknopf erfindungsgemäß vorgesehen, der unabhängig von anderen Arbeitsvorgängen selektiv durch die Bedienperson zu jeder Zeit, wenn erwünscht betätigt werden kann.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in denen die Figuren folgendes darstellen:
1 eine schematische Seitenansicht einer Erdbewegungsmaschine mit einer Reißvorrichtung; und
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Steuersystems der vorliegenden Erfindung.
Die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung wird eine Anwendung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der bevorzugten Anwendung bei einer Erdbewegungsmaschine, wie beispielsweise einem Bulldozer beschreiben. In 1 ist eine Seitenansicht eines Bulldozers 100 mit einer langgestreckten Schaufel bzw. einem Schild 105 und einer Reißvorrichtung 145 gezeigt.
Die Maschine 100 besitzt einen Rahmen 110, ein Unterfahrgestell 115, welches mit dem Rahmen 110 verbunden ist, und einen Primärantrieb 120, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor. Der Primärantrieb 120 ist treibend mit einer endlosen Raupe 130 des Unterfahrge-stells 115 in irgendeiner herkömmlichen wohlbekannten Weise verbunden. Der Primärantrieb dreht die Raupe 130 und treibt die Maschine 100 über das darunterliegende Terrain voran.
Die Schaufel bzw. das Schild 105 wird gesteuert durch die Bewegung und Positionierung der Schildhubzylinder 135 und der Schildkippzylinder 140. Obwohl nicht gezeigt, weist die Maschine vorzugsweise zwei Schildhubzylinder 135 und zwei Schildkippzylinder 140 auf, einen an jeder Seite des Schildes 105. Die Reißvorrichtung 145 wird durch eine Bewegung und Positionierung eines Reißvorrichtungs-Kippzy linders 150 und eines Reißvorrichtungs-Hubzylinders 155 gesteuert.
Mit Bezug auf 2 ist ein Blockdiagramm des Reißvorrichtungs-Steuersystems 200 gezeigt, welches mit der vorliegenden Erfindung assoziiert ist. Das Steuersystem 200 sieht sowohl eine automatische als auch eine manuelle Steuerung der Reißvorrichtung 145 vor. Vorzugsweise weist das Reißvorrichtungs-Steuersystem eine mikroprozessorbasierte Steuervorrichtung 205 auf. Die Steuervorrichtung bzw. der Controller 205 ist geeignet, um eine Vielzahl von Eingangsgrößen abzufühlen, und um darauf ansprechend Ausgangssignale zu erzeugen, die an verschiedene Hydraulikbetätitungsvorrichtungen oder -zylinder des Steuersystems geliefert werden.
Ein Joystick bzw. Bedienungshebel 245 ist schwenkbar in eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen beweglich und sorgt für eine manuelle Steuerung der Reißvorrichtung.
Ein Automatikrückholknopf 210 ist für den Bediener vorgesehen, um eine automatische Reißvorrichtungsrückholfunktion auszuwählen. Bei der automatischen Reißvorrichtungsrückholfunktion hebt das Steuersystem automatisch die Reißvorrichtung in eine aufrechte oder vollständig angehobene Position an.
Positionsabfühlmittel 215 erzeugen Positionssignale ansprechend auf die Position der Reißvorrichtung 145. In einem Ausführungsbeispiel weisen die Positionsabfühlmittel 215 einen Drucksensor 225 auf, der den Hydraulikdruck innerhalb eines jeweiligen Reißvorrichtungszylinders 150, 155 abfühlt, und ein Positionssignal ansprechend auf das Abfühlen einer hydraulischen Druckspitze erzeugt. Die hydraulische Druckspitze zeigt an, daß die Reißvorrichtung in der vollständig angehobenen Position ist. Es sei bemerkt, daß ein Druckschalter ein geeigneter Ersatz für den Drucksensor ist. Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels weisen die Positionsabfühlmittel 225 eine Zeitsteuerung 235 auf, die von einem ersten vorbestimmten Zeitwert auf einen zweiten vorbestimmten Zeitwert herunter- (oder herauf) zählt, und darauf ansprechend ein Positionssignal erzeugt. Beispielsweise leitet die Zeitsteuerung 235 eine Herunterzählsequenz ansprechend darauf ein, daß der Bediener den Automatikrückholknopf 210 herabdrückt. Sobald die Zeitsteuerung 235 einen zweiten vorbestimmten Zeitwert erreicht, wie beispielsweise Null, soll die Reißvorrichtung in der vollständig angehobenen Position sein. In noch einem anderen Ausführungsbeispiel können die Positionsabfühlmittel 215 Verschiebungs- bzw. Verdrängungsensoren 220, 225 aufweisen, die das Ausmaß der Zylinderausdehnung in den Reißvorrichtungs-Kipp- und Hubzylindern 150, 155 abfühlen und darauf ansprechend Positionssignale erzeugen, die das Ausmaß der Zylinderausdehnung in den jeweiligen Zylindern anzeigen. Beispielsweise können die Verschiebungssensoren 220, 225 einen linear variablen Differentialwandler (LVDT = linear variable differential transformer) aufweisen. Es sei bemerkt, daß andere wohlbekannte Vorrichtungen, beispielsweise ein magnetostriktiver Sensor, ein Encoder bzw. Codierer oder Meßgerät der Yo-Yo-Bauart bzw. der Aufwickelbauart, Potentiometer oder Resolver bzw. Winkelgeber und ein RF- bzw. Hochfrequenzsignalgenerator geeignet zum Ersatz des LVDT sind und innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.
Die Positionssignale werden an die Steuervorrichtung 205 über eine Signalkonditionierungsschaltung 230 geliefert, die die Positionssignale in Digitalsignale zum Zweck der weiteren Verarbeitung umwandelt. Solche Signalkonditionierungsschaltungen sind in der Technik wohl bekannt. Es sei bemerkt, daß die Signalkonditionierungsschaltung 230 Teil der Steuervorrichtung 205 sein kann und in Software implementiert bzw. ausgeführt sein kann.
Wenn der Automatikrückholknopf 210 herabgedrückt wird, wird ein automatisches Rückholsignal an die Steuervorrichtung 205 geliefert, die ein Reißvorrichtungs-Steuersignal an ein strömungsmittelbetätigtes Reißvorrichtungs-Steuersystem 250 leitet. Das strömungsmittelbetriebene Steuersystem 250 weist hydraulische Steuerventile 255, 260 auf, die den Fluß des Hydraulikströmungsmittels zu den jeweiligen Hydraulikzylindern 150, 155 steuern. Das Reißvorrichtungs-Steuersignal weist eine Treiberschaltung von irgendeiner geeigneten im Handel erhältlichen Art an, eine Betätigung der hydraulischen Steuerventile 255, 260 zu bewirken, um die Reißvorrichtung in die aufrechte Position anzuheben. Die Steuervorrichtung 205 empfängt die Zylinderpositionssignale und bestimmt, wann jeder Zylinder sich zu einer vorbestimmten Position bewegt, die anzeigt, daß die Reißvorrichtung in der aufrechten Position ist. Sobald bestimmt wird, daß ein Zylinder in der vorbestimmten Position ist, dann hört die Steuervorrichtung 205 auf, das Reißvorrichtungssteuersignal an das assoziierte Hydrauliksteuerventil zu liefern. Somit kann die Steuervorrichtung 205 einen oder beide der Hydraulikzylinder 150, 155 betätigen, um die Reißvorrichtung in die aufrechte Position zu bewegen.
Während somit die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel oben gezeigt und beschrieben worden ist, wird dem Fachmann klar sein, daß verschiedene zusätzliche Ausführungsbeispiele in Be tracht gezogen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Wie gezeigt, sieht die vorliegende Erfindung für den Bediener eine automatische Funktion vor, die die Reißvorrichtung in eine aufrechte Position anhebt, um wertvolle Zeit des Bedieners einzusparen, so daß er andere Funktionen ausführen kann, wodurch seine Arbeitsproduktivität gesteigert wird.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können aus einenm Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.
Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Eine Vorrichtung steuert die Bewegung einer Reißvorrichtung für eine Maschine. Kipp- und Hubzylinder betätigen steuerbar die Reißvorrichtung. Hydrauliksteuerventile steuern den Fluß des hydraulischen Strömungsmittels an die jeweiligen Zylinder. Ein Automatikrückholknopf erzeugt ein Automatikrückholsignal ansprechend darauf, daß er vom Maschinenbediener herabgedrückt wird. Eine Steuervorrichtung empfängt das Automatikrückholsignal und liefert ein Reißvorrichtungs-Steuersignal an die Hydrauliksteuerventile, um automatisch die Reißvorrichtung in eine vorbestimmte Position anzuheben.

Claims

Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Reißvorrichtung (145) für eine Maschine, die Folgendes aufweist: Reißvorrichtungs-Kipp- und Hubzylinder (150, 155), die mit der Reißvorrichtung (145) verbunden sind; hydraulische Steuerventile (255, 260), um unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel an die jeweiligen Reißvorrichtungs-Kipp- und Hubzylinder (150, 155) zu liefern; einen unabhängig betätigbaren Automatikrückholknopf (210), um ein Automatikrückholsignal ansprechend darauf zu erzeugen, dass er von einem Maschinenbediener wahlweise heruntergedrückt wird; und eine Steuervorrichtung (205), um das Automatikrückholsignal zu empfangen, und um ein Reißvorrichtungs-Steuersignal an die hydraulischen Steuerventile (255, 260) zu liefern, um einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu bewirken, um die Zylinder (150, 155) zu betätigen, und um die Reißvorrichtung (145) in eine vorbestimmte Position automatisch anzuheben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die Positionsabfühlmittel (215) aufweist, und zwar zur Erzeugung einer Vielzahl von Positionssignalen ansprechend auf die Position der Reißvorrichtung, wobei die Steuervorrichtung (205) die Positionssignale empfängt und bestimmt, wann die Reißvorrichtung (145) in der vorbestimmten Position ist und wobei sie die Lieferung der Reißvorrichtungs-Steuersignale stoppt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionsabfühlmittel (215) Drucksensoren (225) aufweisen, die den Hydraulikdruck innerhalb jeder der Reißvorrichtungs-Hub- und Kippzylinder (150, 155) abfühlen und jeweilige Positionssignale ansprechend darauf erzeugen, dass ein plötzlicher Anstieg des hydraulischen Drucks innerhalb des jeweiligen Zylinders (150, 155) abge fühlt wird, wobei der plötzliche Anstieg des hydraulischen Drucks anzeigt, dass die Reißvorrichtung (145) in der vorbestimmten Position ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, wobei die Positionsabfühlmittel (215) eine Zeitsteuerung für jeden der Reißvorrichtungs-Hub- und Kippzylinder (150, 155) aufweist, die beim Herunterdrücken des Automatikrückholknopfes (210) den jeweiligen Zylindern gestattet, sich für eine vorbestimmte Zeit zu bewegen und am Ende der vorbestimmten Zeit darauf ansprechend ein jeweiliges Positionssignal erzeugt, wobei die Erzeugung der Positionssignale anzeigt, dass die Reißvorrichtung (145) in der vorbestimmten Position ist.
Verfahren zur automatischen Steuerung der Bewegung einer Reißvorrichtung (145) für eine Maschine mit Kipp- und Hubhydraulikzylindern (150, 155), die mit der Reißvorrichtung (145) verbunden sind, und mit hydraulischen Steuerventilen (255, 260), die geeignet sind, um Hydraulikströmungsmittel an die jeweiligen Zylinder zu liefern, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugen eines wählbaren, unabhängigen Automatikrückholsignals; Empfang des unabhängigen Automatikrückholsignals und Liefern eines Reißvorrichtungs-Steuersignals an die Hydrauliksteuerventile (255, 260), um zu bewirken, dass ein unter Druck gesetzter Strömungsmittelfluss mindestens einen der Zylinder betätigt und die Reißvorrichtung in eine vorbestimmte Position anhebt; Bestimmen der Position von mindestens einem der Hydraulikzylinder (155, 160) und Erzeugen eines jeweiligen Positionssignals ansprechend auf die Position davon; und Empfang des Positionssignals, Bestimmen, wann der eine Hydraulikzylinder in der vorbestimmten Position ist und Stoppen der Lieferung des Reißvorrichtungs-Steuersignals an das assoziierte Hydrauliksteuerventil ansprechend darauf, dass der Zylinder in der vorbestimmten Position ist.