DE202018100592U1

DE202018100592U1 - Bedieneinrichtung für ein Arbeitsgerät und Arbeitsgerät mit entsprechender Bedieneinrichtung

Info

Publication number: DE202018100592U1
Application number: DE202018100592.8U
Authority: DE
Original assignee: Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Current assignee: Liebherr Hydraulikbagger GmbH
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2028-02-03
Also published as: EP3521518A1; CN110144990A; EP3521518B1; CN110144990B; US20190242094A1; RU2019102819A; US11261580B2; RU2019102819A3

Abstract

Bedieneinrichtung zum Bedienen eines Arbeitsgeräts mit wenigstens einem Anbauwerkzeug, umfassend wenigstens ein Handsteuergerät und wenigstens eine Steuerung/Regelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug auf Grundlage einer einzelnen Steuerbewegung des Handsteuergeräts, die mittels eines einzelnen am Handsteuergerät vorgesehenen Erfassungsmittels erfassbar ist, zum Ausführen einer linearen Bewegung anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung zum Bedienen eines Arbeitsgeräts mit wenigstens einem Anbauwerkzeug, umfassend wenigstens ein Handsteuergerät und wenigstens eine Steuerung/Regelung.
Aus dem Stand der Technik bekannte Bedieneinrichtungen zum Bedienen von Arbeitsgeräten wie beispielsweise Baggern können üblicherweise zwei Joysticks umfassen, welche um jeweils zwei Achsen schwenkbar sein können. Diese Joysticks können zur Bedienung der Haupt-Arbeitsbewegungen der Ausrüstung bzw. des Arbeitsgeräts und beispielsweise eines an dem Arbeitsgerät vorgesehenen Anbauwerkzeug dienen.
Je nachdem wie die Joysticks bewegt werden bzw. entlang welcher Achsen die Joysticks geschwenkt werden, werden beispielsweise über eine Steuerung/Regelung des Arbeitsgeräts Zylinder bzw. Aktuatoren des Arbeitsgeräts für entsprechende Verstellungen des Arbeitsgeräts und/oder eines Anbauwerkzeugs angesteuert.
Bei Anbauwerkzeugen, welche mittels einer Mehrzahl von an einem Arbeitsarm angeordneten Aktuatoren bewegt werden können, muss eine Bedienperson diese beispielsweise in Serie bzw. nacheinander angeordneten Aktuatoren gegebenenfalls überlagert bzw. gleichzeitig ansteuern, um eine gewünschte Bewegung des Anbauwerkzeugs zu bewirken.
Nachteilig ist dabei, dass die Bedienperson zum Ausführen von derartigen überlagerten Bewegungen umständliche Steuerbewegungen mittels des oder der Joysticks ausführen muss und hierfür über eine entsprechende Erfahrung bzw. über entsprechende Fähigkeiten verfügen muss.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte bzw. logische Bedieneinrichtung zum Bedienen eines Arbeitsgeräts bereitzustellen, welche insbesondere auch von Einsteigern bzw. Gelegenheitsbedienern einfach genutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demnach ist eine Bedieneinrichtung zum Bedienen eines Arbeitsgeräts mit wenigstens einem Anbauwerkzeug vorgesehen, umfassend wenigstens ein Handsteuergerät und wenigstens eine Steuerung/Regelung, wobei die Steuerung/Regelung dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug auf Grundlage einer einzelnen Steuerbewegung des Handsteuergeräts, die mittels eines einzelnen am Handsteuergerät vorgesehenen Erfassungsmittels erfassbar ist, zum Ausführen einer linearen Bewegung anzusteuern.
Eine einzelne Steuerbewegung des Handsteuergeräts ist hierbei durch eine einzelne Bewegung bzw. Auslenkung des Handsteuergeräts definiert, die mittels eines einzelnen am Handsteuergerät vorgesehenen Erfassungsmittels erfassbar ist. Das Erfassungsmittel erfasst dabei nur eine einzelne lineare oder rotative Steuerbewegung.
Während gemäß dem Stand der Technik eine solche einzelne Steuerbewegung zur Ansteuerung und Bewegung eines einzelnen Aktuators des Arbeitsgeräts genutzt wird, durch die eine rotative Bewegung bzw. eine Schwenkbewegung und damit gerade keine lineare Bewegung des Anbauwerkezeugs bewirkt wird, erstellt die Steuerung/Regelung der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung Steuersignale, die das Anbauwerkzeug linear bewegen.
Selbstverständlich kann das Handsteuergerät so ausgeführt sein, dass es bei einer Auslenkung gleichzeitig mehr als eine einzelne Steuerbewegung erfasst, die allerdings erfindungsgemäß wiederum eine entsprechende Anzahl überlagerter linearer Bewegungen des Anbauwerkzeugs bewirken.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass ein erstes Handsteuergerät dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug entlang einer ersten und einer zweiten Achse zu bewegen, die senkrecht zueinander stehen, und um eine dritte Achse zu rotieren, die zu der ersten oder zweiten Achse parallel und von dieser beabstandet ist.
Das erste Handsteuergerät kann beispielsweise als Steuerknüppel oder Joystick ausgebildet sein, wobei es dazu eingerichtet sein kann, eine wenigstens teilweise sphärische Bewegung entlang von zwei Schwenkachsen auszuführen. Die Bewegung entlang der beiden Schwenkachsen kann über die Steuerung/Regelung in Steuersignale umgewandelt werden, welche das Anbauwerkzeug zur Bewegung entlang der senkrecht zueinander stehenden Achsen steuern.
Wird beispielsweise das erste Handsteuergerät nach vorne bezogen auf eine Arbeits- bzw. Blickrichtung des Arbeitsgeräts bewegt bzw. geschwenkt, so kann diese Auslenkung des Handsteuergeräts in Signale umgewandelt werden, die das Anbauwerkzeug linear nach vorne bewegen. Entsprechendes gilt für ein Verschwenken des Handsteuergeräts nach hinten.
Wird das Handsteuergerät nach links oder nach rechts bewegt oder geschwenkt, so kann diese Bewegung des Handsteuergeräts mittels der Steuerung/Regelung zum Erzeugen von Steuersignalen genutzt werden, die das Anbauwerkzeug zu einer linearen Bewegung nach links bzw. rechts bezogen auf eine Blick- bzw. Arbeitsrichtung des Arbeitsgeräts steuern. Bei überlagerten Bewegungen des Handsteuergeräts können entsprechend überlagerte lineare Bewegungen des Anbauwerkzeugs dargestellt werden.
Die Blick- bzw. Arbeitsrichtung des Arbeitsgeräts kann dabei eine Hauptrichtung des Arbeitsgeräts sein, in welcher beispielsweise ein Arbeitsarm und/oder ein Oberwagen des Arbeitsgeräts angeordnet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Anbauwerkzeug zum Rotieren mittels eines proportionalen Bedienelements ansteuerbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Handsteuergerät das proportionale Bedienelement umfasst.
Ist beispielsweise das Handsteuergerät als Joystick oder Steuerknüppel ausgeführt, so kann daran das proportionale Bedienelement vorgesehen sein. Das proportionale Bedienelement kann beispielsweise ein Schieber sein, der mit einem Finger oder dem Daumen einer Hand zum Rotieren des Anbauwerkzeugs betätigt werden kann.
Das proportionale Bedienelement kann ferner eine Rückstelleinrichtung umfassen, die das Bedienelement in eine neutrale Position stellt, wenn das Bedienelement von einer Bedienperson nicht betätigt wird. Die neutrale Position des Bedienelements kann dadurch definiert sein, dass dabei keine Steuersignale an das Arbeitsgerät ausgegeben werden bzw. dass dabei eine Position und/oder Orientierung des Arbeitsgeräts und/oder des Anbauwerkzeugs nicht verändert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass ein zweites Handsteuergerät dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug um wenigstens eine Achse zu rotieren.
Ist das Anbauwerkzeug beispielsweise ein Baggerlöffel eines Baggers so kann mittels des zweiten Handsteuergerätes der Löffel zum Aufnehmen und Ablegen von Material relativ zum Baggerarm geschwenkt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass das zweite Handsteuergerät dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug um wenigstens zwei, insbesondere zueinander senkrecht angeordnete Achsen zu rotieren. Bei einem auf diese Art rotierbaren Anbauwerkzeug kann es sich beispielsweise um ein mittels eines Tilt-Rotators entsprechend verschwenkbares Anbauwerkzeug handeln. Das zweite Handsteuergerät kann entsprechend Steuersignale zum Steuern des Tilt-Rotators generieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass das wenigstens eine Handsteuergerät zum Teil oder ausschließlich linear verschieblich gelagert ist. Hierdurch ist auch erfasst, dass ein Griffabschnitt des Handsteuergeräts relativ zum weiteren Gefüge des Handsteuergeräts entsprechend gelagert ist. Eine derartige wenigstens teilweise lineare Lagerung des Handsteuergeräts gibt die tatsächliche lineare Verstellung des Anbauwerkzeugs besser, d.h. übereinstimmender wieder als übliche überwiegend oder ausschließlich verschwenkbar gelagerte Handsteuergeräte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das wenigstens eine Handsteuergerät und die Steuerung/Regelung dazu eingerichtet sind, bei einer einzelnen Steuerbewegung des Handsteuergeräts in eine einzelne Richtung mehr als einen Aktuator des Arbeitsgeräts und/oder des Anbauwerkzeugs gleichzeitig anzusteuern.
Der Begriff der einzelnen Steuerbewegung des Handsteuergeräts bedeutet hierbei, wie weiter oben erläutert, dass eine einzelne Erfassungseinrichtung des Handsteuergeräts eine entsprechende lineare oder rotatorische Bewegung alleine erfasst. Selbstverständlich kann mehr als eine Erfassungseinrichtung an Handsteuergeräte vorgesehen sein, sodass auch weiterhin überlagerte Bewegungen des Handsteuergeräts in entsprechend überlagerte, allerdings lineare Bewegungen des Arbeitsgeräts und/oder des Anbauwerkzeugs mittels der Steuerung/Regelung übertragen werden können. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass das Arbeitsgerät ein Bagger ist.
Die Erfindung ist ferner auf ein Arbeitsgerät, insbesondere einen Bagger, mit wenigstens einer Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gerichtet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand einer in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführung erläutert. Dabei zeigen:

1: Handsteuergerät links und dessen Bewegungsrichtungen;
2: Geräte-Bewegungszuordnung zum linken Handsteuergerät;
3: rechtes Handsteuergerät und dessen Bewegungsrichtungen und
4: Zuordnung Werkzeugbewegung zu rechtem Handsteuergerät.

1 zeigt ein Handsteuergerät einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung und dessen durch Pfeile gekennzeichnete Bewegungsrichtung. Bei dem gezeigten Handsteuergerät kann es sich um das linke von beispielsweise zwei Handsteuergeräten einer Bedienungseinrichtung handeln.
Das Handsteuergerät kann wie in 1 gezeigt entlang zweier zueinander senkrecht angeordneter Achsen verschoben oder verschwenkt werden und kann ferner ein Bedienelement umfassen, welches mittels eines Fingers oder des Daumens einer Hand in zwei Richtungen verschwenkt werden kann.
Wie 2 zu entnehmen ist, kann das Verschwenken des Bedienelements das Drehen des Oberwagens eines Arbeitsgeräts steuern, während die Bewegung des Handsteuergeräts entlang der senkrecht zueinander stehenden Achsen zur Ansteuerung von linearen und ggf. überlagerbaren Bewegungen eines Anbauwerkzeugs wie eines Baggerlöffels des Arbeitsgeräts herangezogen werden kann.
Während sich bei herkömmlichen Gerätesteuerungen die Hand einer Bedienperson auf einer durch zwei Drehachsen beschreibbare Kreisbahn bewegt und pro Achse eine Bewegung des Arbeitsgeräts gesteuert wird, kann die vorliegend beschriebene Bewegung auf linearen Bahnen, ggf. überlagerbaren erfolgen. Die Ansteuerung kann invers erfolgen. Das bedeutet, dass aus der insbesondere linearen Handbewegung auch eine lineare Bewegung des Auslegers und/oder des Anbauwerkzeugs bzw. allgemein des Arbeitsgeräts erfolgen kann. Hierzu können die einzelnen Bewegungen eines Auslegers, eines Stiels, eines Löffels und/oder eines Verstellauslegers überlagert angesteuert werden.
Im Folgenden werden die Funktionen der beiden Handsteuergeräte erläutert. Wie bereits erwähnt, kann durch eine beispielsweise lineare Handbewegung auch eine lineare Bewegung des Werkzeugs ausgelöst werden.
Das linke Handsteuergerät kann die Ausleger- und Gerätebewegungen bestimmen. In 1 sind die Hauptrichtungen dargestellt. Neben den beiden insbesondere linearen und einander kreuzenden Bewegungsrichtungen ist ein rotatorisches Stellelement vorgesehen. Die Zuweisung der Baggerbewegungen zu den Bewegungen des Stellteils ist aus 2 ersichtlich.
Durch die inverse Steuerung werden nicht mehr die Gelenke einzeln bewegt bzw. die Aktuatoren einzeln angesteuert, sondern es wird direkt das Anbauwerkzeug gesteuert (z.B. Schneide am Löffel). Die Oberwagendrehung kann über ein fingerbetätigtes proportionales Bedienelement erfolgen.
Das in 3 dargestellte rechte Handsteuergerät kann das Anbauwerkzeug bedienen. Aus diesem Grund das rechte Bedienelement zur rotatorischen Bewegungen ausgebildet sein. Die Freiheitsgrade des Bedienelements entsprechen der Kinematik der häufigsten Anbauwerkzeuge, wie zum Beispiel einem Löffel und/oder einem Tilt-Rotator.
Die Bedienung der unterbrochen dargestellten Achsen aus 3 kann über eine Spannungs-Steuerung und nicht über eine Auslenkung des Bedienelements erfolgen. Diese Art der Bedienung ermöglicht bei rotatorischen Bewegungen eine bessere Ergonomie des Bedienelements.
Die Zuweisung der Bewegungen des rechten Handsteuergeräts kann der 4 entnommen werden.
Anstelle der aktuellen Zweihand-Joystick-Bedienung (Euro-Steuerung) wird vorliegend eine alternative Zweihand-Bedienung betrachtet. Die dafür nötigten Bedienelemente können mitschwingend am Fahrersitz über einem Federpaket angeordnet sein und in Relation zum Fahrer einstellbar sein. Die Anordnung und Gestaltung der Bedienelemente kann nach ergonomischen Gestaltungs-Grundlagen erfolgen. Außerdem kann ein Display am Sitzsystem angeordnet sein.
Der Bedienphilosophie der Erfindung entspricht die die vereinfachte und logische Bedienung des Geräts für Einsteiger und Gelegenheitsbediener. Hierzu werden die Euro-Steuerung und der herkömmliche Aufbau der Gebereinheiten abgelöst. Während sich bei der herkömmlichen Gerätesteuerung die Hand auf einer Kreisbahn bewegt und pro Achse eine Bewegung bzw. ein Aktuator gesteuert wird, soll die hier beschriebene Bewegung auf linearen Bahnen erfolgen. Die Ansteuerung erfolgt invers.
Das Bedeutet, dass aus der insbesondere linearen Handbewegung auch lineare Bewegung des Auslegers und des Anbauwerkzeugs erfolgt. Hierzu werden die einzelnen Bewegungen des Auslegers, des Stils, des Löffels und/oder des Verstellauslegers überlagert angesteuert. Als weitere Vereinfachung der Gerätebedienung kann eine Tutorial- und Assistenz-Anwendung für das Gerät und Anbauwerkzeuge vorgesehen sein.
Die Löffelkipp-Bewegung kann über das rechte Handbedienelement gesteuert sein. Bei der Verwendung eines Tilt-Rotators wäre ein Ansatz die Rotations- und Tilt-Bewegung spannungsgesteuert anzusteuern. Die Spannungsrichtungen sind als gestrichelte Kreisbögen in 3 dargestellt.

Claims

Bedieneinrichtung zum Bedienen eines Arbeitsgeräts mit wenigstens einem Anbauwerkzeug, umfassend wenigstens ein Handsteuergerät und wenigstens eine Steuerung/Regelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug auf Grundlage einer einzelnen Steuerbewegung des Handsteuergeräts, die mittels eines einzelnen am Handsteuergerät vorgesehenen Erfassungsmittels erfassbar ist, zum Ausführen einer linearen Bewegung anzusteuern.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Handsteuergerät dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug entlang einer ersten und einer zweiten Achse zu bewegen, die senkrecht zueinander stehen, und um eine dritte Achse zu rotieren, die zu der ersten oder zweiten Achse parallel und von dieser beabstandet ist.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauwerkzeug zum Rotieren mittels eines proportionalen Bedienelements ansteuerbar ist.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Handsteuergerät das proportionale Bedienelement umfasst.
Bedieneinrichtung wenigstens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Handsteuergerät dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug um wenigstens eine Achse zu rotieren.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Handsteuergerät dazu eingerichtet ist, das Anbauwerkzeug um wenigstens zwei, insbesondere zueinander senkrecht angeordnete Achsen zu rotieren.
Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Handsteuergerät zum Teil oder ausschließlich linear verschieblich gelagert ist.
Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Handsteuergerät und die Steuerung/Regelung dazu eingerichtet sind, bei einer einzelnen Steuerbewegung des Handsteuergeräts in eine einzelne Richtung mehr als einen Aktuator des Arbeitsgeräts und/oder des Anbauwerkzeugs gleichzeitig anzusteuern.
Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerät ein Bagger ist.
Arbeitsgerät, insbesondere ein Bagger, mit wenigstens einer Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.