DE2919505A1

DE2919505A1 - Automatisches regelsystem fuer ein erdraeumgeraet

Info

Publication number: DE2919505A1
Application number: DE19792919505
Authority: DE
Inventors: Yuji Etsusaki; Shunichi Hayakawa
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1978-05-16
Filing date: 1979-05-15
Publication date: 1979-11-22
Also published as: JPS6115211B2; US4273196A; JPS54150802A

Description

KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO

3-6, Akasaka 2-chome_f Minato-ku, Tokyo-to (Japan)

Automatisches_RegelsYstem_für_ein_Erdräumgerät

Die Erfindung betrifft ein automatisches Regelsystem für ein Erdräumgerät mit einem im oberen Bereich einer Räumschaufel befestigten Strahlempfänger, der ein Strahlerkennungssignal ausgibt, das der vertikalen Position und dem Einfallswinkel entspricht, in der ein von einem Laser-. Strahlsender ausgesandter Referenzlaserstrahl empfangen wird, und mit einer Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von dem Erkennungssignal des Strahlempfängers die Position der Räumschaufel auf den Referenzstrahl ausrichtet und in ihrer Höhe auf einen wählbaren Wert einstellt.

Im Stand der Technik sind folgende Möglichkeiten der automatischen Regelung der Räumschaufel von Räumfahrzeugen bekannt:

1. Die US-PS 2 796 685 beschreibt ein Verfahren zur Regelung der Position eines Baufahrzeugs durch Bildung paralleler Strahlungsenergieebenen und automatische Regelung der Position des Fahrzeugs entsprechend der Abweichung von den Energieebenen.

2. Die US-PS 2 916 836 beschreibt ein Verfahren, nach dem eine Referenzebene durch Rotieren einer Strahlungs-

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quelle sichtbaren Lichtes gebildet wird. Auf das Licht spricht ein Detektor an, der an einer Räumschaufel angebracht ist, um die Schaufel mittels eines Motors oder eines hydraulischen Systems unter Verwendung elektromagnetischer Ventile zu regeln. Eine Regelung, wie sie in diesem US-Patent beschrieben ist, bereitet Schwierigkeiten im Hinblick auf die nach diesem Verfahren realisierte Antwortgeschwindigkeit, denn die Lichtquelle ist eine Lampe und der Lichtempfänger kann nur eine vertikale Position erkennen.

3. Die US-PS 3 000 121 beschreibt ein System zur automatischen Regelung der Schaufel eines Baufahrzeugs in vertikaler Richtung, wobei eine Referenzebene von ei-

nem Lichtstrahl gebildet wird und ein Lichtempfänger vorgesehen ist, um zu erkennen, ob die Mitte des Lichtempfängers mit der Mitte des Referenzlichtstrahles übereinstimmt. In Abhängigkeit davon, ob die Mitte des Referenzlichtstrahles oberhalb oder unterhalb der Mitte des Lichtempfängers liegt, werden Signale ünterschiedlicher Polarität erzeugt.

4. Die US-PS 3 887 012 beschreibt eine Schaltung zur Regelung eines Erdräumfahrzeugs, bei der ein schmaler rotierender Strahl fester Wellenlänge erzeugt wird. Ein Empfänger weist drei Kanäle auf und ein Lichtempfangselement fängt den Lichtstrahl aus allen Richtungen innerhalb von 180° oder 360° auf und steuert dadurch das Erdräumwerkzeug so, daß das Lichtempfangselement den Lichtstrahl in seiner Mitte auffängt. Diese Schaltung ist in erster Linie auf die Regelung eines

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Motorplanierers gerichtet und eignet sich nicht für Planierraupen, bei denen Lichtstrahlen in zwei Kanäle gleichzeitig eindringen können.

5. Ferner ist eine Einrichtung bekannt, die in einer Vorrichtung zur Erkennung der Höhe eines von einem Lasersender ausgesandten Laserstrahles und zur Regelung der Schaufelhöhe durch Steuerung eines elektromagnetischen Ventils das Anhalten der Maschine im Falle einer Überbelastung verhindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das imstande ist, durch Regelung des Anhebens, Absenkens und Drehens des Strahlempfängers den Strahlempfänger unabhängig von der Richtung des Fahrzeugs stets dem Strahlsender direkt zuzuwenden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Strahlempfänger mit einer Höheneinstellvorrichtung an der Räumschaufel angebracht ist, daß die Höheneinstellvorrichtung von einer Steuereinrichtung gesteuert ist, an der die Planierhöhe in bezug auf die Höhe des Re-0 ferenzlaserstrahles einstellbar ist, daß der Strahlempfänger eine automatische Sucheinrichtung steuert, die eine Rechtsdrehung oder Linksdrehung des Strahlempfängers in Abhängigkeit von der Auftreffrichtung des Referenzlaserstrahles auf den Strahlempfänger veranlaßt, daß der Strahlempfänger eine Strahlabweichungserkennungsschaltung steuert, die ein Ausweichen des Referenzlaserstrahles aus dem Strahlempfänger nach oben oder unten feststellt und daß die Strahlabweichungserkennungsschaltung mit einer Steuer-

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schaltung verbunden ist, die ein Anheben der Räumschaufel veranlaßt, wenn der Referenzlaserstrahl den Strahlempfänger nach ober verlassen hat,und ein Absenken der Räumschaufel veranlaßt, wenn der Referenzlaserstrahl den
Strahlempfänger nach unten verlassen hat.

Das Regelsystem soll ferner, selbst wenn der Laserstrahl
den Strahlempfänger verlassen hat (abgewichen ist), diese Abweichung unverzüglich korrigieren, so daß der Strahlempfänger den Laserstrahl wieder, auffangen kann.

Außerdem soll ein Regelsystem geschaffen werden, bei dem
die Höhe des Strahlempfängers in bezug auf die Räumschaufel so eingestellt werden kann, daß die Schaufelhöhe sehr genau eingestellt und geregelt werden kann.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbexspiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels,

Figur 2 ein Blockschaltbild eines bei dem Ausführungsbexspiel der Figur 1 verwendeten Regelsystems,

Figur 3(a) schematisch eine Draufsicht eines Strahlempfängers nach Figur ,1 ,

Figur 3(b) eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des Strahlempfängers der Figur 3(a),

Figur 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Strahlempfangsbereiches des in den Figuren 3(a) und 3(b) dargestellten Strahlempfängers,

Figur 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Strahlempfängers der Figuren 3 (a.) und 3 (b) ,

Figur 6 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Verarbeitung eines Strahlempfänger-Suchsignals,

Figur 7 ein Blockschaltbild einer Strahlabweichungserkennungsschaltung,

Figur 8 ein grafisches Diagramm zur Verdeutlichung der

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Beziehung zwischen der Höhe des von dem Strahlempfänger nach den Figuren 3(a) und 3(b) empfangenen Empfangsstrahles und ihrem Ausgangssignal,

Figur 9 ein Blockschaltbild der Schaufelsteuerung, die in Abhängigkeit von einem Erkennungssignal der Strahlabweichungserkennungsschaltung erfolgt,

Figur 10 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung der Schaufelhöhe,

Figur 11 ein Blockschaltbild der Kipp- oder Schrägstellsteuerung,

Figur 12 ein Flußdiagramm eines Zyklus einer vollautomatischen Steueroperation,

Figur 13 ein Blockschaltbild zum Schalten, Ausführen und Beendigen eines Erdbewegungsvorganges entsprechend den Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Erdbewegungseinrichtung,

Figur 14 eine Schaltung eines Digital/Analog-Umsetzers nach Figur 2,

Figur 15 ein grafisches Diagramm zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen eines !Comparators, der in Figur 9 dargestellt ist, und

Figur 16 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen einer in Figur 9 abgebildeten Schaltung für ünempfindlichkeitsbereiche.

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Zunächst wird anhand der Figuren 1 und 2 der Ausbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.

Gemäß Figur 1 ist an einer geeigneten Stelle auf dem zu bearbeitenden Boden ein Laserstrahlprojektor 1 installiert. Der Laserstrahlprojektor 1 projiziert einen Laserstrahl L in einer horizontalen Ebene oder in einer Ebene mit bestimmter Neigung rotierend in einer Referenzhöhe.

Eine Planierraupe 2, die als Beispiel einer Erdbewegungseinrichtung dargestellt ist, weist einen vertikalen Zylinder 4 auf, der starr an der Rückseite der Schaufel 3 angebracht ist. An dem oberen Ende einer Stange 4a des Zylinders 4 ist ein Suchmotor 5 befestigt und an der rotierenden Welle des Suchmotors 5 ist ein Strahlempfänger angebracht. Der Strahlempfänger 6 weist mehrere Strahlempfangselemente (nicht dargestellt) auf, die in vertikaler Richtung angeordnet sind und ein Strahlhöhenerkennungssignal erzeugen, dessen Polarität und Wert derjenigen Position entspricht, in der der Laserstrahl L empfangen wurde. Das von dem Strahlempfänger 6 ausgegebene Erkennungssignal wird von einer Steuereinrichtung 8 zur Betätigung eines (nicht dargestellten) elektromagnetischen Ventils in dem Ventilkasten 9 verarbeitet, um in Abhängigkeit davon einen Hubzylinder 11 auszufahren oder einzuziehen. Hierdurch wird die Schaufel 3 so angehoben bzw. abgesenkt, daß die Strahlempfangsposition am Strahlempfänger 6 auf die Mitte des Strahlempfängers 6 eingestellt wird.

Der Zylinder 4 dient zur Einstellung der Höhe des Strahlempfängers 6 und hierdurch zur Einstellung der Höhe der Schaufel 3 bei der durchzuführenden Erdbewegung.

Das oben beschriebene Erkennungssignal wird ferner als Suchsignal benutzt, um stets den Strahlempfänger 6 in Richtung auf' den Laserstrahlprojektor 1 auszurichten. Da die Größe des Erkennungssignals in Abhängigkeit von einem Winkel differiert, bei dem der Strahlempfänger 6 den Strahl empfängt und am größten ist, wenn der Strahlempfänger 6 frontal dem Projektor 1 gegenübersteht, wird, selbst wenn die Strahlempfangshöhe unverändert bleibt, die Position des Strahlempfängers 6 so gesteuert, daß der Wert des Erkennungssignals auf dem Maximum gehalten wird, indem das Erkennungssignal als Suchsignal benutzt wird. Das als Suchsignal benutzte Signal des Strahlempfängers 6 wird in dem Regler 8 verarbeitet und anschließend zum Antrieb des Suchmotors 5 benutzt, der den Strahlempfänger stets dem Strahlprojektor 1 zudreht.

Ein an der Schaufel 3 befestigter Neigungsmesser 10 stellt den Kippwinkel der Schaufel 3 fest, d.h. den Neigungswinkel der Schaufel in Schaufellängsrxchtung gegenüber einer horizontalen Ebene. Dies geschieht unter Benutzung der Schwerkraft. Ein von dem Neigungsmesser 10 abgegebenes Kippwinkelerkennungssignal wird von einer arithmetischen Einheit verarbeitet, die in dem Regler 8 enthalten ist,und anschließend dem elektromagnetischen Ventil im Ventilkasten 9 zugeführt. Durch Verstellung des Ventils wird ein entsprechender (nicht dargestellter) Schaufelneigungszylinder verstellt. Der Kippwinkel der Schaufel 3 wird auf diese Weise so geregelt, daß er

einen bestimmten Wert beibehält.

Figur 2 zeigt schematisch ein Regelsystem zur Regelung des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. In Figur 2 ist der Strahlempfänger 6 in Frontansicht gesehen dargestellt. In dem Strahlempfänger 6 sind zwei Reihen von Strahlempfangsexementgruppen 7a und 7b vorgesehen, In jeder der Gruppen 7a und 7b befinden sich mehrere Strahlempfangselemente■in vertikaler Anordnung und von einem dieser Strahlempfangselemente, das den Laserstrahl L empfangen hat, wird ein Signal abgegeben. Die Strahlempfangssignale der Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b werden für eine bestimmte kurze Zeit von einer Halteschaltungsgruppe 32 festgehalten.

Eine Schaltung 26 zur Verarbeitung des Suchsignals für das Strahlempfangssignal erzeugt auf das von der Halteschaltung 32 festgehaltene Signal hin ein Signal zur Steuerung der Richtung des Strahlempfängers 6 in dem Sinne, daß er sich stets frontal auf den Strahlprojektor 1 ausrichtet. Das Signal dieser Schaltung 26 wird 0 dem Suchmotor 5 über eine Motorantrxebsschaltung 70 zugeführt, so daß der Motor 5 auf diese Weise die Richtung des Strahlempfängers 6 steuert.

Das von der Halteschaltung 32 festgehaltene Signal wird außerdem der ODER-Torgruppe 71 zugeführt. Die ODER-Torgruppe 71 enthält ODER-Tore mit zwei Eingängen. Die Anzahl der ODER-Tore entspricht den Stufen der Strahlempfangselemente im Strahlempfänger 6. Jedes·ODER-Tor empfängt Strahlempfangssignale von dem zugehörigen lin-

ken und rechten Strahlempfangselement der betreffenden Stufe. Wenn demnach entweder das linke oder das rechte Strahlempfängselement den Laserstrahl L empfängt, wird das Strahlempfangssignal von dem entsprechenden ODER-Tor ausgegeben. Das Ausgangssignal der ODER-Torgruppe 71 wird einem Digital/Analog-ümsetzer 33 zugeführt, der daraufhin ein Analogsignal Sa erzeugt, dessen Amplitude demjenigen Strahlempfangselement entspricht, das den Laserstrahl L empfangen hat, d.h. dessen Amplitude der Höhe entspricht, in der der Strahlempfänger 6 den Laserstrahl L empfangen hat. Das Ausgangssignal der ODER-Torgruppe 71 wird ferner einer Strahlabweichungserkennungsschaltung 34 zugeführt. Diese Strahlabweichungserkennungs schaltung 34 dient zur.Erkennung der Abweichung des Laserstrahls L vom Strahlempfänger. Die Schaltung 34 erzeugt ein Signal Sb, wenn der Strahl aus dem Strahlempfänger nach oben,und ein Signal Sc, wenn der Strahl aus dem Strahlempfänger nach unten abgewichen ist.

Das Signal Sa des Digital/Analog-Umsetzers 33 und die Signale Sb und Sc, die von der Strahlabweichungserkennungs schaltung 34 ausgegeben worden sind, werden zur Regelung der Höhe der Schaufel 3 benutzt.

Die Signale Sa, Sb und Sc werden einer Verarbeitungsschaltung 42 zugeführt, deren Ausgangssignal dem für die Höhe der Schaufel erforderlichen Korrekturbetrag entspricht. Wenn der Laserstrahl L nicht von dem Strahlempfänger 6 abweicht, gibt die Verarbeitungsschaltung 42 ein dem Höhensignal Sa entsprechendes Ausgangssignal aus, wogegen bei Abweichung des Laserstrahls L von dem Strahl-

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empfänger 6 die Verarbeitungsschaltung 42 ein Ausgangssignal entsprechend den Signalen Sb und Sc erzeugt. Wenn beispielsweise das Signal Sb "1" ist, d.h. der Strahl weicht nach oben ab, kann die Verarbeitungsschaltung 42 ein Signal positiver Polarität ausgeben, dessen Wert größer ist als der durch das höchste Strahlempfangselement erzielbäre Wert. Wenn das Signal Sc "1" ist, d.h. der Strahl nach unten abweicht, kann die Verarbeitungsschaltung 42 ein Signal negativer Polarität ausgeben, dessen Wert größer ist als der durch das unterste Strahlempfangselement erzielbare Wert. Eine Impulsbreitenmodulationsschaltung 43 empfängt das Ausgangssignal der Verarbeitungsschaltung 42 als Eingangssignal und gibt ein Impulssignal aus, dessen Polarität diesem Eingangssignal entspricht und dessen Impulsbreite der Höhe des Eingangssignales entspricht. Dieses Impulssignal wird einem elektromagnetischen Ventil zugeführt, das in der Antriebsschaltung 44 für den Hubzylinder enthalten ist und steuert das elektromagnetische Ventil in der Richtung, die der Polarität entspricht, und für eine Zeitdauer, die der Impulsbreite entspricht. Der Hubzylinder 11 wird hierdurch zur Steuerung der Schaufel 3 zusammengezogen oder ausgefahren, die Strahlempfangsposition des Strahlempfängers wieder mit der Mitte des Strahlempfängers 6 übereinstimmt. Die Verarbeitungsschaltung 42 und die Impulsbreiten-Modulationsschaltung 43 sind in dem Regler 8 enthalten und das elektromagnetische Ventil der Hubzylinder-Antriebsschaltung 44 ist in dem Ventilkasten 9 enthalten.

Gemäß Figur 2 ist eine Regelschaltung 51 für die Strahlempfangshöhe vorgesehen, um die Höhe des Strahlempfängers

so einzustellen, daß sich eine vorgesehene Bearbeitungshöhe (Höhe der Schaufel) ergibt.

Im folgenden werden nun die oben beschriebenen Baugruppen im einzelnen erläutert.

Der Strahlempfänger. 6 ist gemäß Figuren 3 (a) und 3 (b) ausgebildet. 3(a) zeigt eine Draufsicht des Strahlempfängers 6 und Figur 3(b) einen Schnitt entlang der Linie X-X¹ der Figur 3(a).

Wie Figur 3(b) zeigt, besitzt der Strahlempfänger 6 zwei Reihen von Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b, die relativ zueinander nach außen gerichtet sind. Diese Anordnung dient zur Erzielung eines großen Suchumfangs.

Die Frontflächen 6a.. und 6a2 des Strahlempfängers 6 sind um eine durch den Mittelteil 6b hindurchgehende Ebene X, um einen Winkel Qc geneigt. An beiden Seiten des Strahlempfängers 6 sind Hauben oder Bleche 18a und 18b in der Art angebracht, daß sie von den äußeren Enden der Frontflächen 6a.j und 6a~ etwa rechtwinklig zu diesen Flächen nach vorne abstehen. Im Mittelbereich befindet sich eine vorstehende Stützplatte 19.

Die Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b sind an bestimmten Stellen in der Nähe des Mittelbereichs 6b an den Frontflächen 6a.. und 6a, derart befestigt, daß die Strahlempfangsebenen 7a* und 7b' parallel zu den Frontflächen 6a. und 6a~ verlaufen. Die Normallinien η^ und n₂ der Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b sind daher um

einen Winkel 9c gegenüber der Frontrichtung N geneigt. Diese Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b haben einen Strahlempfangswinkel von - 0a. Der Neigungswinkel 0c ist kleiner gewählt als der Strahlempfangswinkel 9a. Demnach kann eine Strahlempfangselernentgruppe 7a Strahlen L₁ bis L₁' empfangen, die innerhalb eines Einfallswinkels von 0a + Qc bis -Qa + 0c (0c - 0a = 0d) in bezug auf die Frontrichtung N einfallen, wie in Figur 3(a) und 5(a) dargestellt ist. Die Strahlempfangselementgruppe 7b kann Strahlen L2 bis L₃ ¹ empfangen, die unter einem Einfallswinkel von -0a - Qc bis Qa - 0c in bezug auf die Frontrichtung N einfallen, wie in Figuren 3(a) und 5(b) dargestellt ist. Der Strahlempfänger 6 kann daher Strahlen L₁ bis L₂ aufnehmen, die unter einem Einfallswinkel von 0a + 0c bis -0a - 0c einfallen. Der Winkelbereich 0 des Strahlempfängers 6 wird daher 0 = 20a + 20c, wie Figur 4 zeigt. Wenn die Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b nach vorn gerichtet und nicht nach außen geneigt wären, würde der Strahlempfangswinkel 9=20a betragen. Es ist ersichtlieh, daß der Strahlempfangswinkel·, der durch die beschriebene Anordnung erzielt wird, um 20c größer ist als bei einer Anordnung, bei der die Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b genau nach vorne gerichtet sind. Die Strahlen L-* +L₃ ¹, die innerhalb eines Einfallswinkels von Öd C= ea - 0c) bis -9d (= -9a + 0c) gegenüber der Frontricfafcung K einfallen, werden von den Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b gleichzeitig entdeckt. Diese Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b geben bei Erkennung des einfallenden Strahls Signale e.. und e„ aus, die die Erkennung des Strahles angeben. Die Abschirmbleche 18a und 18b haben eine solche Länge, daß der in-

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nerhalb des Winkelbereichs 9a + 9c oder -0a - 9c einfallende Strahl L. oder L- die Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b erreicht.

Vor den Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b sind FiI-ter 14 und 14" angebracht und mit ihrem einen Ende jeweils an dem- entsprechenden Abschirmblech 18a und 18b und mit dem anderen Ende an der Stützplatte 19 befestigt. Diese Filter 14 und 14' eliminieren schädliche Strahlen aus.

Figur 6 zeigt ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschaltung 26. Das. Signal, das den Empfang des Laserstrahles von der Strahlempfangselementgruppe 7a angibt, wird einem ODER-Tor 72a zugeführt. Das ODER-Tor 72a gibt das Signal e₁ aus, wenn der Laserstrahl irgendein Element der Strahlempfangselementgruppe 7a übersteigt. Das Signal, das dem Empfang des Laserstrahles von der Strahlempfangselementgruppe 7b anzeigt, wird einem ODER-Tor 72b zugeführt. Das ODER-Tor 72b gibt das Signal e₂ aus, wenn der Laserstrahl auf irgendein Element der Strahlempfangselementgruppe 7b auftrifft. Die Signale e.. und e„ werden in den Verstärkern 20 bzw. 21 der Schaltung 26 verstärkt und den ÜND-Toren 22 bzw. 23 sowie den Invertern 24 bzw. 25 zugeführt.

Wenn ein einfallender Strahl L im Einfallswinkelbereich 9a + 9c bis 9a - 9c liegt, empfängt nur die Strahlempfangselementgruppe 7a diesen Strahl und gibt das Signal e.. aus. In diesem Fall kann die Strahlempfangselementgruppe 7b den Strahl L nicht empfangen, so daß das Signal

e₂ "0" ist. In diesem Fall gibt das UND-Tor 22 ein Suchsignal E. aus. Wenn der einfallende Strahl L innerhalb des Einfallswinkels -9a - 0c bis -9a + 9c einfällt, empfängt nur die Strahlempfangselementgruppe 7b diesen Strahl und gibt das Signal e~ aus. In diesem Fall kann das Strahlempfangselement 7a den Strahl L nicht empfangen, so daß das Signal e\. "0" ist und das UND-Tor 23 ein Suchsignal E₂ ausgibt. Wenn der einfallende Strahl L innerhalb des Einfallswinkelbereichs 9a - 9c bis -9a + 9c liegt, geben beide Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b die Signale e.. und e₂ aus. Daher gibt weder das UND-Tor 22 noch das UND-Tor 23 das Suchsignal aus. Die Suchsignale E₁ und E» werden ausgegeben, wenn der Strahl L innerhalb des Einfallswinkels 0a + 9c bis 9a. - 9c und -9a - 9c bis -9a + 9c einfällt, wie in den Figuren 5(c) und 5(d) dargestellt ist.

Die Suchsignale E₁ und E„ werden über die Motorantriebsschaltung 70 dem Suchmotor 5 zugeführt, wie in Figur 2 dargestellt ist. Der Strahlempfänger 6 wird beim Anstehen des Signales E₁ in Richtung des Pfeiles A in Figur 3(a) gedreht, während er bei Anstehen des Signals E₂ in Richtung des Pfeiles B gedreht wird. Der Strahlempfänger folgt daher stets der Einfallsrichtung des Strahles L.

Figur 7 zeigt ein Beispiel der Konstruktion einer Strahlabweichungserkennungsschaltung 34. Bei dem dargestellten Beispiel bestehen die Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b jeweils aus fünf Strahlempfangselementen, die vertikal zueinander angeordnet sind. Die nachfolgende Beschreibung ist aber auch für den Fall anwendbar, daß noch mehr Strahlempfangselemente vorhanden sind. Die

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fünf Strahlempfangselemente sind mit den Bezugszeichen P₂/ P₁, Pq (Mittelposition), P_-1 und P_„ bezeichnet.

Wie Figur 7 zeigt, sind die Strahlempfangselemente P„ bis P_2 über Verstärker 31 mit den Halteschaltungen 32 verbunden. Die Halteschaltungen 32 halten die Strahlerkennungssign'ale für eine festgelegte kurze Zeitspanne, wie oben beschrieben wurde, fest. Da der Strahlprojektor 1 rotiert, empfängt der Strahlempfänger 6 den Laserstrahl L nur intermittierend und dies ist offensichtlich für Regelzwecke unerwünscht. Aus diesem Grund sind die Halteschaltungen so ausgebildet, daß sie die Strahlerkennungssignale in kontinuierliche Signale umsetzen. Die von den Halte schal tun gen.-"32. ausgegebenen Strahlerkennungssignale werden einer ODER-Torgruppe 71 zugeführt und die den Strahlempfangselementen derselben Höhe entsprechenden Signale werden gemeinsam einem Digital/Analog-Umsetzer 33 zugeführt, wo sie in ein Analogsignal Sa umgewandelt werden, das der Höhe entspricht, in der der Strahl empfangen worden ist. Dieses Signal Sa beträgt beispielsweise 0(V), wenn der Strahl von dem in der Mitte angeordneten Strahlempfang se lement P₀ empfangen wird, wie in Figur 8 dargestellt ist. Wenn der Strahl von einem oberhalb des mittleren Elementes P„ angeordneten Strahlempfangselement empfangen wird, erhöht sich der Viert des Signals Sa in positiver Richtung, wogegen der Wert des Signals Sa sich in negativer Richtung erhöht, wenn der Strahl von einem unterhalb des mittleren Elementes P_Q angeordneten Strahlempfangselement empfangen wird. Figur 8 zeigt eine Kurve für den Fall, daß fünf Strahiempfangselemente P₂ bis P_₂ vorgesehen sind. Sind mehr Strahlempfangselemente vorge-

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sehen, erhöht sich (oder erniedrigt sieh) der Wert des Signals Sa stufenweise in der in Figur 8 durch die gestrichelte Linie angedeuteten Weise.

Als Digital/Analog-Umsetzer 33 zur Erzeugung des oben beschriebenen Signals Sa wird zweckmäßigerweise die in Figur 14 dargestellte Schaltung benutzt. Der Digital/ Analog-Umsetzer 33 in Figur 14 enthält eine Widerstands-Teilerschaltung 73, der an einem Ende eine positive Spannung und an dem anderen Ende eine negative Spannung zugeführt wird und die Spannungsteilerpunkte V₂ bis V_2 aufweist, die den einzelnen Strahlempfangselementen P₂ bis P_₂ entsprechen. Die Herausführung der Spannungen erfolgt an,den jeweiligen Spannungsteilerpunkten V_? bis V_2 über Schalter SW₂ bis SW_₂ und eine Ausgangsleitung 74 zum Herausführen der an den Schaltern SW₂ bis SW_₂ abgenommenen Spannungen. Beim Einschalten der Schalter SW₀ bis SW - in Abhängigkeit von den von den Strahlempfangselementen P₂ bis P_₂ über die ODER-Torgruppe 71 gelieferten Strahlerkennungssignalen wird an die Ausgangsleitung 74 eine Spannung gelegt, die der Strahlempfangsposition des Strahlempfängers 6 entspricht. Wenn entsprechend der obigen Anordnung zwei oder mehr Strahlempfangselemente den Strahl empfangen haben, baut sich ein Mittelwert der jeweiligen Strahlempfangselementen, die den Strahl empfangen haben, entsprechenden Spannungen auf.

Gemäß Figur 7 dient die Strahlabweichungserkennungsschaltung 34 zur Erkennung der Abweichung des Laserstrahls L von dem Strahlempfänger 6. Wenn der Strahl L

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nicht auf den Strahlempfänger 6 trifft, wird das Signal Sa 0(V) und dies führt dazu, daß der Regelvorgang außer Funktion gesetzt wird. Um diese Situation zu verhindern, wird die Richtung der Abweichung (d.h. Aufwärtsabweichung oder Abwärtsabweichung) von der Strahlabweichungserkennungsschaltung 34 gespeichert.

Die Strahlerkennungssignale der Strahlempfangselemente P„ und P des Strahlempfängers 6 werden einer ODER-Schaltung 36 der Strahlabweichungserkennungsschaltung 34 zugeführt. Die Strahlerkennungssignale der Strahlempfangselemente P_2 und P ₁ werden dem ODER-Tor 37 zugeführt. Das Strahlerkennungssignal des Strahlempfangselementes P₀ sowie die Ausgangssignale der ODER-Tore 36 und 37 werden einem NOR-Tor 35 zugeführt. Die Strahlabweichungserkennungsschaltung 34 enthält zwei Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39. Die Flip-Flop-Schaltung 38 wird von einem Ausgangssignal "1" des ODER-Tores 36 gesetzt, um dann ein Ausgangssignal "1" zu erzeugen, und von einem Ausgangssignal· "1" des ODER-Tores 37 rückgesetzt, um dann ein "O"-Signai zu erzeugen. Die Flip-Flop-Schaltung 39 wird von einem Ausgangssignal "1" des ODER-Tores 37 gesetzt, um dann ein Ausgangssignal "1" zu erzeugen,und von einem Ausgangssignal "1" des ODER-Tores 36 rückgesetzt, um dann ein "O"-Signal zu erzeugen. Die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltung 38 und des NOR-Tores 35 werden einem UND-Tor 40 zugeführt. Die Ausgangssignale der Flip-Flop-Scha^ung 39 und des NOR-Tores 35 werden dem UND-Tor 41 zugeführt.

Wenn das StralxLeinpfangselemente P₁ oder P₂ den Strahl empfangen hat, gehen die Ausgangssignale der ODER-Tore

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36 und 37 auf "1" und "0" und die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 gehen auf "1" und "0". Wenn das Strahlempfangselement P_-1 oder P_„ den Strahl empfangen hat, gehen die Ausgangssignale der ODER-Tore 36 und 37 auf "0" und "1" und die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 gehen auf "0" und "1". Wenn das Strahlempfangselement P„ den Strahl empfangen • hat, gehen die Ausgangssignale der ODER-Tore 3 6 und 37 auf "0" und die Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 behalten ihre vorherigen Zustände bei. Während die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 entsprechend der jeweiligen Strahlempfangsposition wechseln, ist das Ausgangssignal des NOR-Tores 35 "0", wenn der Laserstrahl L auf irgendeines der Strahlempfangselemente P„ bis P_~ auftrifft, so daß keines von den UND-Toren 40 oder 41 ein Ausgangssignal erzeugt.

Im folgenden wird nun der Fall beschrieben, daß der Laserstrahl nach oben ausgewichen ist. Der Laserstrahl L passiert das Strahlempfangselement P₂, wenn er nach oben ausweicht, so daß die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 "1" und "0" bleiben. Wenn der Strahl den Empfangsbereich noch nicht verlassen hat, ist das Ausgangssignal des NOR-Tores 35 "0" und die Ausgangssignale der UND-Tore 40 und 41 sind "0". Wenn der Strahl den Emp-5 fangsbereich verlassen hat, empfängt keines der Strahlempfangselemente den Strahl, so daß das Ausgangssignal des NOR-Tores 35 auf "1" geht. Da die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 "1" und "0" bleiben, erzeugt das UND-Tor 40 ein "1"-Signal. Anders ausgedrückt: das Ausgangssignal Sb des UND-Tores 40 ist ein

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Erkennungssignal, das angibt, daß der Laserstrahl nach oben aus dem Empfangsbereich ausgewichen ist. Wenn der Laserstrahl L dagegen nach unten aus dem Empfangsbereich ausweicht, erzeugt das UND-Tor 41 ein Ausgangssignal "1", denn die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltungen 38 und 39 bleiben "0" und "1". Dieses Ausgangssignal Sc des UND-Tor s "1" gibt an, daß der Laserstrahl nach unten hin aus dem Empfangsbereich ausgewichen ist.

Die Signale Sb und Sc, die von der in Figur 7 dargestellten Schaltung ausgegeben werden, werden der Verarbeitungsschaltung 42 zugeführt, die in Figur 2 abgebildet ist.

Die Verarbeitungsschaltung 42, die Schaltung 43 für die Pulsdauermodulation, die Antriebsschaltung 44 für den Hubzylinder und der Hubzylinder 11 sind beispielsweise gemäß Figur 9 ausgebildet.

In der Verarbeitungsschaltung 42 nach Figur 9 werden die Eingangssignale Sa, Sb und Sc jeweils über Verstärker 80, 81 und 82 einer Additionsschaltung 83 zugeführt. Die Additionsschaltung 83 addiert die Signale Sa, Sb und Sc zusammen, um ein Regelsignal für die Schaufelhöhe zu erzeugen, so daß diese den vorbestimmten Wert einnimmt. Da zwei oder mehr der Signale Sa, Sb und Sc nicht gleichzeitig ausgegeben werden, gibt die Additionsschaltung 83 die Signale Sa, Sb und Sc tatsächlich einzeln aus. Da die Signale Sb und Sc die Funktion haben, die Schaufel 3 in entgegengesetzten Richtungen anzutreiben, wird das Signal Sc mit einer Polarität ausgegeben, die derjenigen des Signals Sb entgegengesetzt ist. Das Ausgangssignal der Additions-

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schaltung 83 wird über eine Kompensationsschaltung 84 einer Einstellschaltung 85 für den Arbeitsmodus zugeführt. An der Einstellschaltung 85 kann eingestellt werden, ob die Schaufelhöhenregelung in Abhängigkeit von den Signalen Sa, Sb und Sc während der Vorwärtsbewegung oder während der Rückwärtsbewegung erfolgen soll (d.h. in Abhängigkeit davon, ob die Erdbewegung während der Vorwärtsbewegung oder während der Rückwärtsbewegung durchgeführt werden soll). Wenn das Fahrzeug in der Richtung fährt, in der die Regelung erfolgt, erzeugt die Schaltung 85 ein Signal entsprechend den Signalen Sa, Sb und Sc, wogegen bei einer Bewegung des Fahrzeugs in Gegenrichtung (d.h. entgegen der Anfangsrichtung) die Schaltung 85 ein Signal zum Zwangsanheben der Schaufel 3 erzeugt.

Die Wirkungsweise der Schaltung 85 wird im Detail später erläutert werden. Für die gegenwärtige Betrachtung soll angenommen werden, daß Signale, die den Signalen Sa, Sb und Sc entsprechen, erzeugt werden.

Das Ausgangssignal der Verarbeitungsschaltung 42 wird der Impulsdauermodulationsschaltung 40 zugeführt. In dieser nimmt eine Absolutwertschaltung 86 den Absolutwert des AusgangssignaIs der Verarbeitungsschaltung 85 auf und gibt diesen Absolutwert an einen Komparator 87. Der Komparator 87 vergleicht den Absolutwert mit einem Sägezahnsignal, das von dem Sägezahngenerator 88 geliefert wird und erzeugt ein Ausgangssignal "1", wenn die Amplitude des Sägezahnes größer ist als der Absolutwert. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Sägezahn den Verlauf der durchgezogenen Kurve A in Figur 15(a) hat

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und daß der Verlauf des Absolutwertes in Figur 15 (a) durch den Verlauf der durchgezogenen Linie B dargestellt ist. Der Komparator 87 erzeugt Impulse, deren Impulsdauer der Amplitude des Absolutwertes entspricht. Diese Impulse sind in Figur 15(b) dargestellt. Je größer die Amplitude des Absolutwertes ist, um so kürzer ist die ümpulsdauer des von dem 'Komparator 87 ausgegebenen Impulses. Wie noch erläutert wird, wird der Hubzylinder 11 angetrieben, wenn dieser Impuls "0" ist. Ferner ist eine Generatorschaltung 8 9 für den ünempfxndlichkextsbereich vorgesehen, um die Schaufel 3 außer Betrieb zu halten, wenn das von der Verarbeitungsschaltung 82 ausgegebene Signal klein ist, d.h. wenn die Abweichung der Strahlempfangsposition von der Mitte des .Strahlempfängers 6 klein ist (wenn die Höhe der Schaufel.3 im wesentlichen mit der Sollposition übereinstimmt). Wenn das Signal der Verarbeitungsschaltung 42 in einem positiven Bereich unterhalb des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, wird an einer Ausgangsleitung I₁ din "O"-Signal erzeugt (Figur 16 (a)).

Wenn das Signal der Verarbeitungsschaltung 42 im negativen Bereich liegt, wird an der Ausgangsleitung 1~ ein "O"-Signal erzeugt (Figur 16 (b)). Wenn das Signal der Verarbeitungsschaltung 42 im ünempfxndlichkextsbereich liegt, wird an beiden Ausgangsleitungen Γ- und I2 ein "1"-Signal erzeugt.

Die Antriebsschaltung 44 für den Hubzylinder enthält beispielsweise eine Logikschaltung 92, eine Ventilsteuerschaltung 93 und eine Hydrualikschaltung 94, wie in Figur 9 dargestellt ist.

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In der Hydraulikschaltung 94 ist ein manuell zu betätigendes Ventil 105 vorgesehen, um den Hubzylinder 11 zwischen der Ausfahrstellung 105B, der Einfahrstellung 105A, der Halteposition 105C und einer Schwebeposition 105D zu verstellen. Das Ventil 105 ist über eine Stange 106a mit einem Zylinderteil 106b des Arbeitszylinders (im folgenden als Servozylinder bezeichnet) 106 verbunden. Die Kolbenstange 106c des Servozylinders 106 ist ihrerseits mit einem manuellen Bedienungshebel 107 zum Anheben und Absenken der Schaufel 3 verbunden. Eine Verriegelungsvorrichtung 108 dient zum Verriegeln des Bedienungshebels 107 während der automatischen Schaufelregelung. Die Verriegelungsvorrichtung 108 wird mit einem Schalter 100 für die Einstellung Manuell/Automatik verriegelt. Wenn der Bedienungshebel 107 verriegelt ist (d.h. bei Automatik-Einstellung), ist der Schalter 110 eingeschaltet. Ein erstes elektromagnetisches Ventil 109 und ein zweites elektromagnetisches Ventil 110, das an eine Hydraulikleitung zwischen dem Servozylinder 106 und einer Hydraulikpumpe P_? angeschlossen ist, dienen zum Antrieb des Servozylinders 106. Diese Ventile 109 und 110 werden von einem Ausgangssignal der Ventilantriebsschaltung 93 gesteuert. Während der manuellen Steuerung der Schaufel 3 sind die Ventile 109 und 110 auf neutrale Stellungen 109C und 110A geschaltet und sie verriegeln hierdurch hydraulisch den Servozylinder 106 in einer Hubposition, die der neutralen Position 105C des manuell zu betätigenden Ventils 105 entspricht. Die Bedienungsperson kann daher das Ventil 105 manuell auf eine bestimmte Stellung einstellen, indem der Bedienungshebel 107 betätigt wird. Während der automatischen Steuerung der Schaufel 3 ist

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der Bedienungshebel 107 von der Verriegelungsvorrichtung 108 verriegelt, so daß das erste elektromagnetische Ventil bewirkt, daß der Zylinderteil 106b des Servozylinders 106 entsprechend den VentilStellungen 109A und 109B ausfährt oder einfährt. Hierdurch wird das manuell zu betätigende Ventil 105 auf eine bestimmte Ventilstellung eingestellt.· Das zweite elektromagnetische Ventil 110 unterstützt die automatische Rückkehr des manuell zu betätigenden Ventils 105 durch eine Feder 105E. Wenn das Ventil 110 auf Stellung HOB geschaltet wird, werden seine vordere Kammer und seine untere Kammer direkt mit einem Reservoir T., verbunden, so daß der Servozylinder 106 sich frei bewegen kann.

In der logischen Schaltung 92 werden das Ausgangssignal an Leitung I₁ der Generatorschaltung 89 für den Unempfindlichkeitsbereich und das Ausgangssignal des Komparators 87 einem NOR-Tor 95 zugeführt. Das Ausgangssignal an der Ausgangsleitung I₂ der Generatorschaltung 89 für den Unempfindlichkeitsbereich· und das Ausgangssignal des Komparators 87 werden einem NOR-Tor 96 zugeführt. Das NOR-Tor 95 erzeugt demnach ein Ausgangssignal, das dem invertierten Ausgangssignal des Komparators 87 entspricht (d.h. dem Signal, dessen Impulsdauer ansteigt, wenn der Absolutwert des Ausgangssignals der Verarbeitungsschaltung 42 sich erhöht), wenn das Signal an Ausgangsleitung 1. "0" ist (d.h. die Strahlempfangsposition ist nach oben ausgewichen und die Schaufel 3 sollte demnach angehoben werden). Das NOR-Tor 96 erzeugt ein Ausgangssignal, das dem invertierten Ausgangssignal des Komparators 87 entspricht, wenn das Ausgangssignal an Leitung 3^ "0" ist

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(d.h. die Strahlempfangsposition ist nach unten ausgewichen und die Schaufel 3 sollte daher abgesenkt werden). Die UND-Tore 98 und 99, denen die Ausgangssignale der NOR-Tore 95 und 96 zugeführt werden, dienen zur ünterbrechung dieser Ausgangssignale, um zu verhindern, daß der Hubzylinder 11 während der manuellen Bedienung durch diese Signale verstellt wird. Einem Eingangsanschluß der UND-Tore 98 und 99 wird eine Spannung über einen Widerstand 97 zugeführt, der über den Steuerschalter 100 für manuellen und automatischen Betrieb geerdet ist. Da der Schalter 100 mit der Verriegelungsvorrichtung 108 verriegelt ist und abgeschaltet wird, wenn die Verriegelungsvorrichtung 108 sich im Verriegelungszustand befindet (d.h. bei Einstellung Automatik),und eingeschaltet ist, wenn die Verriegelungsvorrichtung 108 entriegelt ist (d.h. bei Einstellung Manuell), sind die Eingangssignale an den einen Eingangsanschluß der UND-Tore 98 und 99 bei Automatik-Betrieb "1", so daß die UND-Tore 98 und 99 die Ausgangssignale der ODER-Tore 95 und 06 ausgeben. Während des manuellen Betriebes sind die Signale an den Eingangsanschlüssen der UND-Tore 98 und 99 "0", so daß die Ausgangssignale der ODER-Tore 95 und 96 unterbrochen werden.

Die Ausgangssignale der UND-Tore 98 und 99 werden Magnetventilen 109Sb unä 109Sa des elektromagnetischen Ventils 109 über Treiberstufen 102 und 103 der Ventilantriebsschaltung 93 zugeführt, um das elektromagnetische Ventil 109 in beiden Richtungen schalten zu können und dadurch die Schaufel 3 anzuheben oder abzusenken. Wenn beispielsweise die Strahlempfangsposition an dem Stzahlempfanger

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hoch ist oder der Laserstrahl L nach oben ausgewichen ist (d.h. wenn die Schaufel 3 angehoben werden muß), wird das Signal Sa positiv oder das Signal Sb wird ausgegeben und von dem NOR-Tor 95 wird ein Impuls erzeugt, um das elektromagnetische Ventil 109 auf Stellung 109B zu schalten. Dieses wiederum bewirkt, daß der Servozylinder 106 ausgefahren wird, um das elektromagnetische Ventil 105 in Stellung 105A zu fahren und dadurch die Schaufel 3 anzuheben. Wenn die Strahlempfangsposition in dem Strahlempfänger 6 niedrig ist oder der Laserstrahl L nach unten ausgewichen ist (d.h. wenn die Schaufel 3 abgesenkt werden muß), nimmt das Signal Sa negative Polarität an oder das Signal Sc wird ausgegeben und von dem NOR-Tor 96 wird ein Impuls erzeugt, mit dem das elektromagnetische Ventil 109 auf Stellung 109A geschaltet wird. Hierdurch wird der Servozylinder 106 eingefahren und das elektromagnetische Ventil 105 wird in die Stellung 105B gebracht und dadurch die Schaufel 3 abgesenkt. Ein NOR-Tor 101 gibt ein "1"-Signal aus, wenn die Ausgangssignale der UND-Tore 98 und 99 beide "0" sind, d.h. wenn keine Notwendigkeit besteht, die Schaufel 3 anzuheben oder abzusenken. Dieses Ausgangssignal "1" des NOR-Tores 101 erregt eine Spule 110S des elektromagnetischen Ventils 110 über die Treiberstufe 104 und schaltet dadurch das Elektromagnetventil 110 in die Stellung 110B. Hierdurch wird der Servozylinder 106 freigegeben, so daß das manuell betätigte Ventil 105 durch die Wirkung der Rückführfeder 105E sofort in die neutrale Stellung 105C geschaltet wird.

Die Durchflußmengencharakteristik des Elektromagnetventils 105 weist einen Unempfindlichkeitsbereich auf. Wenn sich die Geschwindigkeit oder die Leerzeit des Servozylinders 106 verändert, ändert sich die Durchflußmenge zu dem Hubzylinder 111 selbst dann, wenn die Impulsdauer des dem Elektromagnetventil 105 zugeführten Impulses unverändert bleibt. Die Geschwindigkeit und die Leerzeit des Servozylinders 106 variieren mit der Maschinendrehzahl und der Temperatur des Hydrauliköls. Daher sind ein Drehzahlmesser 90 für die Maschinendrehzahl und ein Thermometer 91 in der Pulsdauermodulationsschaltung 43 vorgesehen, wie aus Figur 9 hervorgeht. Die ermittelten Werte des Sensors 90 und des Thermometers 91 werden dem Komparator 87 zur Kompensation der Impulsdauer der Ausgangs-

impulse zugeführt (z.B. die Amplitude des Sägezahnes wird als Ganzes angehoben oder abgesenkt).

Die Steuerung zur Aufrechterhaltung der Schaufelhöhe auf einem konstanten Wert erfolgt in der oben beschriebenen Weise. Die Steuerung zur Einstellung der Schaufelhöhe 3 auf einen gewünschten Wert (die Schaufelhöhe entspricht dem Planierungsniveau des Erdbodens) wird nachfolgend beschrieben.

Bei der im folgenden beschriebenen Steuerung wird der Hub des Zylinders 4 zum Anheben und Absenken des Strahlempfängers 6 ermittelt, während von einer Hebel-Einstellvorrichtung ein Höheneinstellsignal ausgegeben wird, und der Hub des Zylinders 4 wird so geregelt, daß die Abweichung des Erkennungssignals von dem eingestellten Soll-Signal "0" wird. Diese Anordnung ist in solchen Fällen

vorteilhaft, wenn die Bedienungsperson die Schaufel 3 anheben muß, um während der Erdbewegung eine Überlastung der Schaufel 3 zu beseitigen, weil die Bedienungsperson dann leicht die Schaufel wieder auf die Ursprungshöhe bringen kann. Außerdem kann die Schaufel 3 auch dann auf dem Sollwert gehalten werden, wenn an dem Zylinder 4 ein ölleck auftritt.

Gemäß Figur 10 ist parallel zu dem Zylinder 4 ein Zylinderhubdetektor 50 vorgesehen. Dieser Zylinderhubdetektor 50 gleitet mit dem Zylinder 4,um den Kolbenhub zu ermitteln und in ein Ausgangssignal e umzusetzen.

Die Planierhöhe, d.h. die Höhe h der Schaufel 3, wird an einer Planierhöheneinstellvorrichtung 52 der Steuereinheit 51 eingestellt. Diese Einstellvorrichtung 52 erzeugt ein Planierhöhensollsignal E_Q. Die Einstellvorrichtung 52 befindet sich an einem Armaturenbrett vor dem Sitz der Bedienungsperson, so daß die Bedienungsperson die gewünschte Planierhöhe leicht manuell einstellen kann. Das Planierhöheneinstellsxgnal E„ wird so eingestellt, daß sein Wert sich verringert, wenn die eingestellte Höhe h sich vergrößert.

Ein Komparator 53 vergleicht das Signal e mit dem Signal E„ und gibt ein Signal e$ aus, das der Abweichung entspricht.

Eine Steuerschaltung 54 vergleicht das Signal eg mit dem Unempfindlichkeitsbereich A E der Einstellvorrichtung 55 für den unempfindlichkeitsbereich und wenn das Signal e|

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größer ist als das Signal Λ E gibt sie ein Regelsignal e, - oder e, „ aus, das dem Elektromagnetventil 56 zugeführt wird. Das Regelsignal e, .. ist ein Signal, das ausgegeben wird, wenn ein e₂>E_Q ist, d.h. wenn der Ist-VJert größer ist als der eingestellte Sollwert. Dieses Signal e,- bewirkt, daß das Elektromagnetventil 56 auf Stellung 56B geschaltet wird, wodurch der Zylinder 4 eingefahren und der Strahlempfänger 6 abgesenkt wird. Das Regelsignal e, ~ wird ausgegeben, wenn e~<E_n ist, d.h. wenn der Ist-Wert kleiner ist als der eingestellte Sollwert. Das Signal e, _? bewirkt, daß das Elektromagnetventil 56 auf Bestellung 56A geschaltet wird,und veranlaßt, daß der Zylinder 4 ausgefahren wird, um den Strahlempfänger 6 anzuheben.

Es sei angenommen, daß der Strahlempfänger 6 den Laserstrahl L in der Mittelposition empfängt. Die Höhe der Schaufel 3 sei h_Q, der Hub des Zylinders 4 betrage 1_Q, das Einstellsignal bei dieser Schaufelhöhe h„ sei Eq, das Hubsignal sei e„_o, die Abweichung E _ betrage e _Ο<ΔΕ und weder die Regelsignale e, .. noch e, ^ werden ausgegeben. Wenn während der Planierarbeiten ein Überlastungssignal infolge einer Überlastung der Schaufel 3 unter den obigen Bedingungen erzeugt wird, stellt die Bedienungsperson die Planierhöheneinstellvorrichtung 52 auf Stellung h ein, die größer ist als die Schaufelhöhe h_. Daraufhin wird ein Einstellsignal E. (<ΓΕ~) ausgegeben, das der Einstellposition h.. entspricht und der Komparator 53 erzeugt das Richtungssignal e^ . Die Steuerschaltung 54 erzeugt das Signal e,.., wenn das Signal e$ größer wird als das Signal 2XE. Das Elektromagnetventil 56 schaltet auf das

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Signal e, .. hin auf Stellung 56B und der Zylinder 4 wird eingefahren. Wenn der Zylinder 4 eingefahren wird, verringert sich der Wert des Ausgangssignals des Hubdetektors 50. Wenn E_Q - e = ej<ÄE wird, beendet das Elektromagnetventil 56 den Vorgang und der Zylinder 4 wird bei dem Hub I₁ < 1_Q angehalten. Während der beschriebenen Höheneinstellung bewegt sich der Strahlabtaster 6 entsprechend der Kontraktion des Zylinders 4 nach unten und die Strahlempfangsposition wird von der Mittelposition P der Strahlempfangselementgruppen 7a und 7b nach oben verschoben. Der Strahlempfänger 6 erzeugt also ein Strahlerkennungssignal entsprechend der Veränderung in der Strahlempfangsposition. Der Hubzylinder 11 wird entsprechend dem Strahlerkennungssignal eingefahren und die Schaufel 3 wird angehoben. Wenn die Strahlempfangsposition des Strahlempfängers 6 mit der Mittelposition P übereinstimmt, wird das Höhensignal Sa "0" und der Hubzylinder 11 hält die Operation an. Auf diese Weise wird die Schaufel 3 in einer Höhe angehalten, die der an dem Einstellhebel 52 eingestellten Höhe tu Oh_Q) entspricht. Auf die oben beschriebene Weise wird die Schaufel 3 angehoben, um die auf sie einwirkende Belastung zu verringern .

Wenn die ursprüngliche Schaufelhöhe h« nach der Verringerung der Schaufelbelastung wieder hergestellt werden soll, wird die Planierhöheneinstellvorrichtung 52 auf die ursprüngliche Höhenstellung h_Q gestellt. Wenn die Planierhöheneinstellvorrichtung auf die Höhenposition h_Q eingestellt ist und das Signal Eq ausgegeben wird, wird der Zylinder 4 ausgefahren, bis die Abweichung e^ von dem

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Hubsignal e kleiner wird als das Signal Δ. E. Der Strahlempfänger 6 wird entsprechend dem Ausfahrzustand des Zylinders 4 angehoben, so daß die Strahlempfangsposition relativ kleiner wird und ein der Strahlempfangsposition entsprechendes Strahlerkennungssignal von dem Strahlempfänger 6 ausgegeben wird. Der Hubzylinder 11 wird von diesem Strahlerkennungssignal angetrieben und die Schaufel 3 wird abgesenkt, bis der Strahlempfänger 6 den Strahl in der Mittelposition P empfängt. Wenn die Strahlempfangsposition wieder mit der Mittelposition P übereinstimmt, wird die Schaufelhöhe h_Q. Die Schaufel 3 wird auf diese Weise exakt wieder auf die Anfangshöhe h„ eingestellt.

In den beiden oben beschriebenen Fällen werden das Ausfahren oder das Einfahren des Zylinders 4 und das Absenken oder Anheben der Schaufel 3 im wesentlichen gleichzeitig gesteuert.

Wenn der Hub des Zylinders 4 infolge eines öllecks oder aus ähnlichen Gründen klein wird, wird das Signal e er-0 zeugt, und wenn dieses Signal e<$ das Signal Δ E für den ünempfindlichkeitsbereich überschritten hat, wird das Signal e, ₂ erzeugt, um das elektromagnetische Ventil 56 zu betätigen und den Zylinderhub zu korrigieren. Die Schaufelhöhe kann auf diese Weise stets auf einem gewünschten Wert gehalten werden.

Die Höhe der Schaufel kann in bezug auf den Referenzlaserstrahl kontinuierlich in jeder gewünschten Weise geändert werden. Die Erdbewegungsexnrichtung mit dieser Vorrichtung

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kann also die verschiedensten Arbeiten ausführen, einschließlich des Abräumens und Vorplanierens sowie des konventionellen Endplanierens. Die Schaufel kann auf die ursprüngliche Höhe zurückgebracht werden, wenn sie zur Entfernung einer Überlastung einmal angehoben werden muß. Ferner werden Hubveränderungen, die auf öllecks in dem Strahlempfängerzylinder zurückzuführen sind, kompensiert, so daß die Schaufel stets die Sollhöhe einhält.

Der Kippwinkel der Schaufel 3 (der Neigungswinkel der Schaufel 3 in Längsrichtung, bezogen auf eine horizontale Ebene) kann gleichzeitig geregelt werden.

Der Neigungsmesser 10, der an der Schaufel befestigt ist, stellt den Neigungswinkel der Schaufel 3 fest.

Gemäß Figur 11 ist eine Kippwinkel-Einstellvorrichtung 60 vorgesehen, an der der Kippwinkel durch die Bedienungsperson auf einen Sollwert eingestellt werden kann. Die Einstellvorrichtung 60 erzeugt ein Einstellsignal E , das in Polarität und Größe dem Sollwert entspricht. Ein Komparator 61 vergleicht das eingestellte Signal E mit einem Erkennungssignal E und liefert ein Fehlersignal E _ an eine Pulsdauermodulationsschaltung 62. Die Pulsdauermodulationsschaltung 62 erzeugt ein Signal E _f dessen Impulsdauer der Größe des Fehlersignals E entspricht und das diesselbe Polarität hat wie das Fehlersignal E _χ. Das Signal E steuert ein Elektromagnetventil 63 während eines Zeitintervalls, das der Impulsdauer des Signals E entspricht und in Richtung der Polarität des Signals E . Wenn die Differenz zwischen den Signalen E und E groß

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ist, wird das Elektromagnetventil 63 für eine lange Zeitdauer betätigt und umgekehrt. Wenn die Differenz zwischen den Signalen E und E 0 ist, wird das Elektromagnetventil 63 überhaupt nicht betätigt. Ein Kippzylinder 64 wird von dem Elektromagnetventil 63 gesteuert, so daß der Kippwinkel der Schaufel 3 stets so eingestellt wird, daß er gleich dem an der Kippwinkel-Einstellvorrichtung 60 eingestellt wird.

Die Arbeit der Bedienungsperson wird vereinfacht, indem die Schaufelhöhe durch das obige System geregelt wird.

Zusätzlich werden auch die Schaltvorgänge zwischen Start und Stop der beschriebenen Regelung während der Arbeitszeit automatisch ausgeführt wodurch man Erdarbeiten vollautomatisch ausführen kann. Diese automatische Ausführung und Beendigung der Schaufelregelung erfolgt in der in Figur 12 dargestellten Weise. Bei diesem System werden die verschiedenen Regelvorgänge für die Schaufel 3 entsprechend der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs automatisch begonnen oder beendet.

Gemäß Figur 12 wird ein Vorwärts/Rückwärts-Einstellhebel in einer Arbeitsstarstellung auf die Vorwärtsposition gestellt. Hierdurch erfolgt eine Betriebsweise, bei der die oben beschriebenen Regelungen durchgeführt werden können. Wenn die Kupplung betätigt wird und.das Fahrzeug sich vorwärtsbewegt, wird die Erdbearbeitung mit den oben beschriebenen Regelungen durchgeführt. Wenn das Fahrzeug ein Ende des Arbeitsgeländes errreicht hat, wird die Kupplung ausgerückt und die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs beendet. Dann wird der Wechselhebel auf Rückwärtsstellung gestellt.

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Hierdurch werden alle Regelungen außer Funktion gesetzt und außerdem wird die Schaufel 3 zwangsläufig angehoben. Die Kupplung greift nun von neuem und das Fahrzeug bewegt sich rückwärts bis zu der Stelle, an der es gestartet ist. Wenn das Fahrzeug in die Nähe der Ausgangsstelle zurückgekehrt ist, wird die Kupplung wieder ausgerückt und das Fahrzeug angehalten. Dann wird der Wechselhebel wieder auf Vorwärtsstellung gestellt und die oben beschriebenen Erdarbeiten werden wiederholt.

Die obige Beschreibung erfolgte anhand eines Falles, bei dem die Erdarbeiten während der Vorwärtsbewegung durchgeführt werden und die Schaufel 3 während der Rückwärtsbewegung zwangsweise angehoben wird. Es sind jedoch auch Fälle möglich, in denen die Erdarbeiten zweckmäßigerweise während der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs erfolgen. In einem solchen Fall muß die Beziehung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Fahrzeugs sowie Start und Stop der Regelungen in umgekehrter Weise wie bei dem zuerst beschriebenen Prozeß erfolgen.

Im Falle der Ausführung von Erdarbeiten während der Vorwärtsbewegung kann das Fahrzeug in den Betriebszustand versetzt werden, in dem die Regelungen ausgeführt werden können, wenn der Wechselhebel (oder Ganghebel) aus der Rückwärtsstellung (d.h. aus Schaltung aller Regelungen) in eine neutrale Stellung gebracht wird. Durch diese Anordnung kann die Vorbereitung für die Erdarbeiten schneller beendet werden.

Figur 13 zeigt ein Beispiel für die Arbeitsmodus-Wählschaltung 85 nach Figur 9. Die Arbeitsmodus-Wählschal-

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tung 85 empfängt ein Signal von einer Kompensationsschaltung 84 und ein Schaufelhub-Befehlssignal für die zwangsweise Anhebung der Schaufel 3 von einer Batterie 111 über einen variablen Widerstand 112 und benutzt eines dieser Eingangssignale als Steuersignal zur Steuerung der Schaufel 3 entsprechend der Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung des' Fahrzeugs 2. Der Arbeitsmodus wird an einem Schalter 65 eingestellt, und zwar zwischen einem Modus, bei dem die oben beschriebene Niveauregelung mittels Laser während der Vorwärtsbewegung erfolgt und die Regelung der Schaufelanhebung während der Rückwärtsbewegung erfolgt, und einem Modus, bei dem die Regelungen im umgekehrten Sinne durchgeführt werden. Bei dem in Figur 13 dargestellten Beispiel wird das Signal für die Laser-Nivellierregelung, wenn der Schalter 65 auf Stellung a geschaltet ist, an eine Leitung L₁ gelegt, während der Schaufelhubbefehl an eine Leitung L~ gelegt wird. Wenn der Schalter 65 auf Stellung b gestellt wird, wird das Schaufelhubbefehlssignal an die Leitung L. gelegt und das Signal für die Lasernivellierregelung wird an Leitung L₂ gelegt. Die Leitung L₁ ist mit einem Kontakt c eines Schalters 66 verbunden und die Leitung L„ ist mit dem Kontakt d des Schalters verbunden. Der Schalter 66 wählt also das für die Vorwärtsoder Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 2 benötigte Signal aus und wird entsprechend der Betätigung des Wechselhebels 67 geschaltet. Für die Vorwärtsbewegung wird der Schalter 66 beispielsweise mit dem Kontakt c verbunden und für die Rückwärtsbewegung mit dem Kontakt d. Beide Signale, das Signal für die Laser-Nivellierregelung oder das Schaufelhubbefehlssignal werden der Pulsdauermodulationsschaltung 43 zugeführt.

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Es sei nun angenommen, daß der Schalter 65 auf den Kontakt a geschaltet ist. Während der Vorwärtsbewegung (d.h. Schalter 66 ist an Kontakt c gelegt) wird die Erdbewegung durch Regelung der Schaufel 3 entsprechend dem Lasernivelliersystem durchgeführt, wogegen bei Rückwärtsbewegung die Schaufel 3 automatisch und zwangsweise angehoben wird. Wenn der Schalter 6 5 an Kontakt gelegt ist, wird die Schaufel 3 während der Vorwärtsbewegung automatisch angehoben und die Erdarbeiten werden von dem Lasernivelliersystern während der Rückwärtsbewegung ausgeführt.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt das zwangsweise Anheben der Schaufel 3 durch Freigeben der Schaufelregelung durch das Lasernivelliersystem und das ausschließlich zum Anheben der Schaufel benutzte Signal wird angelegt. Diese Anordnung ist jedoch nur als Beispiel angegeben und beschränkt nicht den Schutzumfang der Erfindung. Wenn der eingestellte Wert der in Figur 10 gezeichneten Hebeleinstellvorrichtung 52 durch das Schalten des Wechselhebels 67 zwangsweise geändert (d.h. verringert) wird, braucht die Lasernivellierregelung nicht freigegeben zu werden und das Exclusivsignal zum Anheben der Schaufel 3 ist nicht erforderlich.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

f 1.JAutomatisches Regelsystem für ein Erdräumgerät mit einem im oberen Bereich einer Räumschaufel befestigten Strahlempfänger, der ein Strahlerkennungssignal ausgibt, das der vertikalen Position und dem Einfallswinkel entspricht, in der ein von einem Laserstrahlsender ausgesandter Referenzlaserstrahl empfangen wird, und mit einer Regeleinrichtung, die in Abhängigkeit von dem Erkennungssignal des Strahlempfängers die Position der Räumschaufel auf den Referenzstrahl ausrichtet und in ihrer Höhe auf einen wählbaren Viert einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlempfänger (7) mit einer Höheneinstellvorrichtung (4) an der Räumschaufel (3) angebracht ist, daß die Höheneinstellvorrichtung (4) von einer Steuereinrichtung (51) gesteuert ist, an der die Planierhöhe in bezug auf die Höhe des Referenzlaserstrahles einstellbar ist, daß der Strahlempfänger (6) eine

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automatische Sucheinrichtung (26) steuert, die eine Rechtsdrehung oder Linksdrehung des Strahlempfängers (6) in Abhängigkeit von der Auftreffrichtung des Referenzlaserstrahles auf den Strahlempfänger (6) veranlaßt, daß der Strahlempfänger (6) eine Strahlabweichungserkennungsschaltung (34) steuert, die ein Ausweichen des Referenzlaserstrahles aus dem Strahlempfänger (6) nach oben oder unten feststellt, und daß die Strahlabweichungserkennungsschaltung (34) mit einer Steuerschaltung (92) verbunden ist, die ein Anheben der Räumschaufel (3) veranlaßt, wenn der Referenzlaserstrahl den Strahlempfänger (6) nach oben verlassen hat, und ein Absenken der Räumschaufel veranlaßt, wenn der Referenzlaserstrahl den Strahlempfänger (6) nach unten verlassen hat.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlempfänger (6) mindestens zwei Strahlempfangselementgruppen (7a, 7b) aufweist, die relativ zueinander nach außen gerichtet sind.
3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Sucheinrichtung (2 6) eine logische Schaltung enthält, die ein erstes Signal von einer der beiden Strahlempfangselementgruppen (7a) und ein zweites Signal von der anderen der beiden Strahlempfangselementgruppen (7b) separat empfängt und derart ausgebildet ist, daß sie kein Ausgangssignal erzeugt, wenn das erste und das zweite Signal anstehen, ein Rechtsdrehsignal erzeugt, wenn nur das erste Signal ansteht, und ein Linksdrehsignal erzeugt, wenn nur das zweite Signal ansteht, und daß das Rechtsdreh-

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das
sxgnal und/ Linksdrehsignal einer Motorantriebsschaltung

(70) für einen den Strahlempfänger (6) drehenden Motor (5) zugeführt werden.
4. Regelsystem nach einem der.Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlabweichungserkennungsschaltung" (34) die folgenden Baugruppen enthält:

ein NOR-Tor (35), das ein '"!"-Signal ausgibt, wenn keine der Strahlempfangselementgruppen (7a, 7b) den Referenzlaserstrahl empfängt,

ein erstes Flip-Flop (38), das von einem von einem der oberen Strahlempfangselemente erzeugten Signal setzbar ist,

ein zweites Flip-Flop (39), das von einem von einem der unteren Strahlempfangselemente erzeugten Signal setzbar ist, wobei das erste Flip-Flop (38) -von dem Signal des unteren Strahlempfangselementes und das zweite Flip-Flop von dem Signal des oberen Strahlempfangs— elementes rücksetzbar ist,

ein UND-Tor (40), das ein Aufwärts-Abweichungssignal (Sb) erzeugt, wenn es das Ausgangssignal des NOR-Tores (35) und das Setzausgangssignal des ersten Flip-Flops (38) empfängt, und

ein UND-Tor (41), das ein Abwarts-Abweichungssignal (Sc) erzeugt, wenn es das Ausgangssignal des NOR-Tores (35) und das Setzausgangssignal des zweiten Flip-Flops (39) empfängt.
5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Regeleinrichtung

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für die Höhe der Räumschaufel (3) eine Halteschaltung (32) aufweist, die die Signale des Strahlempfängers (6) vorübergehend speichert und die gespeicherten Signale einem Digital/Analog-Umsetzer (33) zuführt, dessen Ausgangssignal der vertikalen Empfangsposition des Referenzlaserstrahles an dem Strahlempfänger (6) entspricht, daß der Digital/Analog-Umsetzer (33) mit einer Verarbeitungsschaltung (42) verbunden ist, die ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Polarität 0 ist, wenn der Referenzlaserstrahl an einer Mittelposition des Strahlempfängers (6) empfangen wurde, dessen Polarität bei einem Empfang des Referenzlaserstrahles oberhalb der Mittelposition des Strahlempfängers (6) positiv ist, und dessen Polarität bei einem Strahlempfang unterhalb der Mittelposition des Strahlempfängers (6) negativ ist und dessen Amplitude der Abweichung des Strahles von der Mittelposition entspricht, und daß die Verarbeitungsschaltung (42) mit einer Pulshöhenmodulationsschaltung (43) verbunden ist, deren Ausgangsimpulse in ihrer Polarität den Eingangsimpulsen und in ihrer Impulsdauer den Amplituden der Eingangsimpulse entsprechen und eine Antriebssteuerschaltung (44) für einen Hubzylinder (11) in der Weise steuern, daß der Hubzylinder (11) nur während der Impulszeiten und in Richtung der Polarität der Impulse mit Druck beaufschlagt wird.
6. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (51) für die Höhe des Strahlempfängers (6) einen Sensor (50) zur Messung des Hubs der Verstelleinrichtung (4),

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eine Planierhöhen-Einstellvorrichtung (52) zur Ausgabe des Planierhöhensollwertes (E_n) sowie ein Komparator (53) enthält, der aus dem Ausgangssignal (e ) des Sensors (50) und dem Sollsignal der Planierhöhen-Einstellvorrichtung (52) ein Differentialsignal (e^ ) erzeugt, und an eine Steuerschaltung (54) angeschlossen ist, die mit einer' Einstellvorrichtung (55) für einen Unempfindlichkeitsbereich verbunden ist und die Regelung unterdrückt, wenn das Differentialsignal (e£ ) kleiner ist als der Unempfindlichkeitsbereich.
7. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arbeitsmodus-Einstellschaltung (85) vorgesehen ist, die die Schaufelregelung durch den Referenzlaserstrahl während der Vorwärtsbewegung oder der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs (2) unwirksam macht und ein Schaufelhubbefehlssignal erzeugt zum Anheben und Halten der Räumschaufel auf einer vorgegebenen Höhe.
8. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmodus-Einstellschaltung (85) einen Schalter (65) aufweist, an dem einstellbar ist, ob das Anheben und Halten der Räumschaufel während der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs (2) oder während der Rückwärtsbewegung erfolgt, und daß ein mit dem Vorwärts/Rückwärts-Wechselhebel (67) des Fahrzeugs (2) gekoppelter Schalter (66) vorgesehen ist, derart, daß das Signal vom Strahlempfänger (6) während des eingestellten Arbeitsmodus der Bewegung des Fahrzeugs unterbrochen und der Schaufelhubbefehl als Schaufelsteuersignal ausgegeben wird.

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