DE3239588A1

DE3239588A1 - Einrichtung zum steuern der schar von bodenplaniermaschinen

Info

Publication number: DE3239588A1
Application number: DE19823239588
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Funabashi; Shingo Hiratsuka Kanagawa Kobayashi
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1982-10-26
Publication date: 1983-05-26
Also published as: US4537259A

Description

- 5 Anwaltsakte: KS-1.312

Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen, wie Bulldozern, Schürfraupen, Motorgraders oder Planierraupen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bodenplaniermaschinen, die mit einer Einrichtung ausge— stattet sind, um die Höhe der Schar bzw. des Schildes mit Hilfe des :in einer ganz bestimmtenHöhe projezierten Laserstrahls automatisch über dem Erdboden zu steuern, werden gegenwärtig in großem Umfang benutzt. Zum Bodenplanieren bzw. -nivellieren mit Hilfe einer solchen Planiermaschine wird eine topographische Vermessung bzw. Aufnahme vor und nach der Bodennivellierung durchgeführt. Da eine Laser-Meß- oder Nivellierlatte oder eine ähnliche Vermessungseinrichtung zur topographischen Vermessung und Aufnahme verwendet worden ist, muß hierfür sehr viel Zeit und Mühe ° aufgewendet werden.

Ferner muß das Fahrzeug infolge einer zu hohen bzw. zu stark angestiegenen Scharbelastung während des Betriebs immer wieder gestoppt und angehalten werden, während eine

Bodenplanierung bzw. -nivellierung durchgeführt wird, ^um das Niveau bzw. die Höhenlage der Schar zu steuern. In einem solchen Fall wird bisher zuerst die Scharbelastung durch Anheben der Schar verringert, wobei von einer Schar-Höhen-Einstelleinrichtung Gebrauch gemacht wird; anschlie-

ßend wird dann die Schar wieder gesenkt. Da zu diesem Zeitpunkt die ursprüngliche Scharhöhe nicht mehr langer bekannt ist, weist diese Methode den Nachteil auf, daß es zu einem

Unterschied zwischen den Bodenniveauflächen vor und nach der Handhabung der Schar kommt.

Die Erfindung soll daher eine Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen schaffen, wobei diese Einrichtung eine topographische Vermessungsfunktion erfüllt, indem sie eine topographische Vermessung bzw. Aufnahme durchführen kann, während die eingangs erwähnte Bodenplaniermaschine fährt und in Betrieb ist. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen geschaffen werden, bei welcher die Schar automatisch in ihre Ausgangsstellung zurückkehren kann, selbst nachdem die Höhe der Schar bei einer manuellen Unterbrechung des automatischen Pianierens, bzw. Nivellierens geändert wird. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,3 oder 6 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1,3 bzw. 6 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Um dies zu erreichen, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Abweichung in der Licht-(Strahl-) Aufnahmeposition einer lichtaufnehmenden Einheit (oder einer Photosensoranordnung) während der topographischen Vermessung oder Aufnahme als ein Befehlswert eines die lichtaufnehmende Einrichtung steuernden Systems verwendet, und die Kontur bzw. Niveaulinie wird durch Feststellen von Änderungen in der Höhe der lichtaufnehmenden Einrichtung vermessen und dadurch- überprüft . Mittels einer solchen Anordnung kann eine topographische Vermessung oder Aufnahme einfach und wirksam- ohne eine spezielle Vermessungeinrichtung wie eine Laser-Meßlatte und ein Durchgang durchgeführt werden.

Ferner sind gemäß der Erfindung zwei Befehlswert-Einstelleinrichtungen in dem die lichtaufnehmende Einrichtung

_ 7 —

steuernden System, welches die Höhe der lichtaufnehmenden Einrichtung steuert, sowie Schaltelemente vorgesehen, welche dem die lichtaufnehmende Einrichtung steuernden System selektiv Befehlswerte liefern, die mittels der zwei Befehlswert-Einstelleinrichtungen eingestellt worden sind.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen?

Fig. 1 eine schematische Darstellung beispielsweise

einer Planierraupe;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer Anordnung des

in Fig. 2 dargestellten Steuerbetrieb-Schaltabschnitts;

Fig. 4 ein elektrisches Signal, das dem Unterschied in der Lichtaufnahmeposition der Lichtaufnahmeeinrichtung (Photosensoranordnung) entspricht, und
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Fig. 5A bis 5C beispielsweise Darstellungen von Scharbewegungen .

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Bulldozers oder einer Planierraupe dargestellt.-Eine Schar 3 dieser Planierraupe, welche mittels eines Hubzylinders 1 angehoben und mittels eines Schrägstellzylinders 2 schräggestellt bzw. gekippt wird, ist mit einer Stange 5 versehen, die an ihrem oberen Ende eine lichtaufnehmende Einrichtung 4 sowie einen Mechanismus 6 zum Anheben und Absenken des die lichtaufnehmende Einrichtung 4 tragenden Stabs 5 aufweist. Der Mechanismus 6 weist üblicherweise einen Gleich-" ' — 8 —

-δ-

strommotor und Zahnräder auf, während die lichtaufnehmende Einrichtung 4 aus vertikal übereinander angeordneten Photosensoren S1 bis Sn besteht. Der Hubzylinder 1 ist jeweils an der rechten und linken Seite der Schar 3 vorgesehen.

In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen dargestellt. In' Fig. 2 ist eine manuelle Steuereinrichtung 7 mit zwei Potentiometern 7bund 7c ausgestattet, deren Ausgangsspannungen entsprechend der Betätigung eines Hebels 7a geändert werden. Der Ausgang des Potentiometers 7b wird an einen Kontakt b eines Schalters S3, der in einem Hubzylinder-Steuersystem B vorgesehen ist, und an einen Kontakt b eines Umschalters S2 angelegt, der in einem die lichtaufnehmende Einrichtung steuernden System A vorgesehen ist. Der Ausgang des Potentiometers 7c wird an einen Kontakt b eines Umschalters S4 angelegt, der in einem Steuersystem C für den eingangs erwähnten Schrägstell- oder Kippzylinder vorgesehen ist.

Fenstervergleicher 8 und 9 geben Signale ab, wenn eine positive oder negative Ausgangsspannung des Potentiometers 7b oder 7c einen ganz bestimmten Schwellenwert überschritten hat; mit diesen Ausgangssignalen werden die Ausgangssignale d2 und d4 eines Steuerbetrieb-Schaltabschnitts 10 auf "1" eingestellt, und der Umschalter S2 des Steuersystems A sowie der Umschalter S4 des Steuersystems C werden über den jeweiligen Kontakt b geschlossen.

^OEin Betriebsart-Wählschalter 11 kann wahlweise auf manuellen, automatischen oder überprüfungs.betrieb eingestellt werden, und über die Schaltoperationslogik werden die Pegel von Ausgangssignalen d1 bis d4 des Steuerbetrieb -Schaltabschnitts 10 folgendermaßen eingestellt:

_λ d1 d2 . d3 d4

Manueller Betrieb X X 1 1

Automatischer Betrieb O O OO

tiberprüfungsbetrieb 10 10

Durch die Ausgangs signale d1 bis d4 werden die Kantakte a der entsprechenden Schalter S1 bis S4 geschlossen, wenn der logische Pegel "0" ist, und werden der Kontakt b eines jeden Schalters geschlossen, wenn der logische Pegel "1" ist.

Der Steuerbetrieb-Schaltabschnitt weist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, folgende Elemente auf: eine ODER-Schaltung 10a zum Aufnehmen von Ausgangssignalen der Fenstervergleicher 8 und 9; eine UND-Schaltung 10b zum Abgeben eines logischen Signals "1"_; wenn der Kontakt b des Betriebsart-Wahl schalters 11 geöffnet ist und ein Rückkehrschalter* 11a geöffnet ist; ein Flip-Flop 10c, das bei einem Ausgangssignal "1" der ODER-Schaltung 10a gesetzt und bei einem Ausgangssignal der UND-Schaltung 10b rückgesetzt wird; eine ODER-Schaltung 10d, die für ein Ausgangssignal "1" vorgesehen ist, wenn der Kontakt a oder c des Wählschalters 11 geöffnet ist, und eine ODER-Schaltung 10e, welche ein Signal "1" abgibt, wenn das Flip-Flop 10c gesetzt ist oder der Kontakt a des Wählschalters 11 geöffnet ist.

Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, die Umschalter S1 und S2 3^über ihre Kontakte averbunden sind, wird die Differenz zwischen dem Einstellwert eines Anhebeniveau-Einstellers 12 und dem Ausgangssignal eines Hubdetektors 13 zum Feststellen des Hubs der in Fig. 1 dargestellten Stange 5 einem Fehlerverstärker 14 zugeführt, und der Unterschied zwischen dem Ausgangssignal des Fehlerverstärkers 14 und dem Ausgangssignal eines Differentiators 15 zum Differen-

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zieren des Ausgangs des Hubdetektors 13 wird dem Mechanismus 6 zum Anheben und Absenken der die lichtaufnehmende Einrichtung 4 tragenden Stange 5 zugeführt. Mit dem Detektor 13 ist eine Anzeigevorrichtung (Anzeigeeinheit) 42 verbun-

j- den, um den mittels des Hubdetektors 13 festgestellten Hub der die lichtaufnehmende Einrichtung 4 tragenden Stan-

' ge 5, d.h. die Änderung in der Höhe der lichtaufnehmenden zu messen, um deren Hub zu überwachen.

-^q Die lichtaufnehmende Einrichtung 4 ist vorgesehen, um eine Änderung in der Lichtaufnahmeposition bezüglich eines Laserstrahls 19, der von einem in Fig. 1 dargestellten Projektor 18 projiziert worden ist, beim Empfang des Strahls festzustellen. Wenn einer der Sensoren S1 bis Sn der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 den Laserstrahl 19 fühlt, wird das Ausgangssignal dieses Lasers einer Halteschaltung 20 zugeführt,und da ein Haltetakt über eine ODER-Schaltung 21, welche den Ausgang von'dem Photosensor erhält, und über einen monostabilen Multivibrator 22 ebenfalls der Halteschaltung 20 zugeführt wird, wird das Ausgangssignal des Photosensors in der Halteschaltung 20 gehalten.

Der Ausgang jedes Sensors S1 bis S4 wird dann in einem vorbestimmten Maß gewichtet; (diese Wichtung stellt die Ab-

25weichung der Lichtaufnahmeposition von der optischen Achse des Laserstrahls 19 (eine Abweichung der Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung von der optischen Achse) dar); ein D/A-Umsetzer 23 setzt aufgrund dieser Wichtung das Ausgangssignal der Halteschaltung in eine Analogspannung

30um. Folglich zeigt das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 23 die Größe^: der Abweichung (die Abweichung der Lichtaufnahmeposition) der Mittenstellung der lichtaufnehmenden Einrichtung bezüglich des Laserstrahls 19. Die Polarität des AbweichungsSignaIs wird in Abhängigkeit davon umge-

35kehrt, ob die Mittenstellung von dem Laserstrahl 19 aus nach oben oder nach unten verschoben ist.

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Der Projektor 18 schaltet bei einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) und bildet eine Bezugsebene oder -fläche bezüglich der Fertigfläche (dem Niveau). Wenn dieser Projektor bei einer Drehzahl von beispielsweise 600 U/min schaltet, würde die lichtaufnehmende Einrichtung 4 den Laserstrahl jeweils alle 0,1 s feststellen.

Das Hubzylinder-Steuersystem B ist so ausgelegt, daß es den Hubzylinder 1 durch eine Reihe von Operationen in dem Fall steuert, wenn der Umschalter S3 eine Schaltung über den Kontakt a herstellt; zuerst werden der Ausgangswert des D/A-Umsetzers 23 und der festgestellte Wert eines Potentiometers 24 durch Feststellen des Hubs des Hubzylinders 1 addiert; dann wird die Differenz zwischen dem Ergebnis der vorstehend angeführten Addition und dem festgestellten Wert des Potentiometers 24 einem Fehlerverstärker 28 zugeführt, und ein ventilfestlegendes Servosystem 29 und ein Hauptventil 30 werden durch den Ausgangswert des Verstärkers 28 betätigt.

Die Ausgangsseite des D/A-Umsetzers 23 ist mit dem Kontakt b des Umschalters S1 des die lichtaufnehmende Einrichtung 4 steuernden Systems A verbunden. Eine Abtasthalteschaltung 25 wird durch das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 22 gehalten.

Wenn Umschalter S4 und S5 eine Verbindung über die Kontakte a herstellen, steuert das Steuersystem C durch eine Reihe von Operationen den Kippzylinder 2; der festgestellte Wert eines Hubdetektors 31 (der durch die Hubdifferenz zwischen den rechten und linken Zylindern festgestellt wird) zum Feststellen des Hub des Kippzylinders 2 und der festgestellte Wert eines an der Karosserie der Planierraupe an-

³^gebrachten Rollwinkel-Klinometers 32 werden addiert; die Summe und die Abweichung von dem Einstellpurikt des Kipp-

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■^ winkeleinstellers 33 werden einem Fehlerverstärker 34 zugeführt, und ein ventilfestlegendes Servosystem 37 und ein Hauptventil 38 werden durch den Ausgangswert des Verstärkers 34 betätigt, und der Ausgang des Detektors 31 wird durch

c einen Differentiator 35 differenziert, ο

Ein Absolutwert-Verstärker 39, welcher den Ausgang des Verstärkers 26 des Hubzylinder-Steuersystems B erhält, ist vorgesehen, um den Absolutwert des Ausgangs des Verstärkers 26 abzugeben. Der Ausang dieses Absolutwert-Verstärkers 39 wird an einen bekannten Impulsbreiten-Modulator 40 angelegt und in ein impulsförmiges Signal umgewandelt, dessen Breite (d.h. dessen zeitliche Dauer) diesem Wert entspricht. Wenn der Ausgangswert des Absolutwert-Verstärkers 39 null ist, legt der Modulator 40 den Umschalter S5 auf den Kontakt a um. Wenn der Ausgangswert größer als null ist, wird der Kontakt b des Schalters S5 für die Dauer erregt, die dem über null hinausgehenden Wert entspricht. Folglich wird durch das Steuersystem B ein Anheben der Schar 3 und bevorzugt ein Kippen bzw. Schrägstellen der Schar 3 durch das Steuersystem C durchgeführt. Diese Steuerung muß mittels eines Hydraulikkreises durchgeführt werden, der entsprechend ausgelegt ist, um den Kippbzw, den Anhebebetrieb bevorzugt durchzuführen.

Wenn der Anhebeniveau-Einsteller 12 der lichtaufnehmenden Einrichtung richtig eingestellt ist, wird die die lichtaufnehmende Einrichtung 4 tragende Stange 5 ausgefahren oder eingezogen, bis sie den Hub erreicht, welcher dem eingestellten Wert entspricht. Folglich weicht die Mittenstellung der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 von der optischen Achse des Laserstrahls 19 ab (Abweichung von der Lichtaufnahmeposition). Wenn in diesem Fall der Laserstrahl über der Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung liegt (obere Abweichung), wird eine positive Spannung er, welche der Größe der Abweichung entspricht, von dem D/A-Umsetzer 23 abgegeben, während, wenn der Laserstrahl unter der Mitte

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der lichtaufnehmenden. Einrichtung liegt, eine negative Spannung er von dem D/A-Umsetzer abgegeben wird, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Folglich steuert das Hubzylinder-Steuersystem B den Hubzylinder 1, um so die Abweichung (Versetzung) der Lichtaufnahmeposition rückgängig zu machen, d.h. den Mittelteil der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 in eine solche Stellung zu bringen, daß er mit der optischen Achse des Laserstrahls 19 zusammenfällt. Folglich wird die Schar 3 auf das Niveau gebracht, das dem Einstellwert des 10Anhebeniveau -Einstellers 12 entspricht.

Da jedoch das Kippzylinder-Steuersystem C auch ein Servosystem ist, kippt der Kippzylinder 2 die Schar 3, bis sie in einen Kippwinkel gebracht ist, der dem eingestellten Wert des Kippwerteinstellers 33 entspricht.

Die Arbeitsweise des jeweiligen Steuersystems, wenn der Betriebsart-Wählschalter 11 auf "AUTOM"(d.h. automatisch ) eingestellt ist, d.h. wenn alle Ausgangssignale d1 bis d3 des Steuerbetrieb-Schaltabschnitts 10 auf "0" eingestellt sind, und alle Umschalter S1 bis S4 über Kontakte a geschlossen sind, ist bisher beschrieben worden. Nunmehr wird die Arbeitsweise beschrieben, wenn mittels des Wählschalters 11 der Betrieb "überprüfung" gewählt ist.

Da in diesem Fall die logischen Pegel der Ausgangssignale d1, d2, d4 und d5 der Steuerbetrieb-Schalteinheit 10 auf "1", "0", "1" bzw. auf "0" eingestellt sind, wie oben beschrieben ist, werden die Umschalter S1 und S2 über den Kontakt b geschlossen, und" die Umschalter S3 und S4 werden über die Kontakt a geschlossen. Folglich bildet das die lichtaufnehmende Einrichtung steuernde System A ein Drehzahl -Servosteuersystem, we"~^^s den Ausgangswert des' D/A-Umsetzers 23 als einen B ^fehlswert nimmt, während das Hubzylinder-Steuersystem B so wird, daß die Rückkopplungsschleife unterbrochen wird, und das Potentiometer Tb der manuellen Steuereinrichtung 7 bereit ist,, das

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^ Steuersignal für den Hubzylinder 1 einzugeben. Das Kippzylinder-Steuersystem C arbeitet so wie im Falle des vorstehend beschriebenen automatischen Betriebs "AUTOM" .

ρ- Wenn nunmehr die Schar 3 durch die Handhabung des Kippwinkeleinstellers 33 horizontal eingestellt ist, und wenn das Fahrzeug mit der Schar fährt, die durch die Betätigung des Anhebepotentiometers 7b der manuellen Steuereinrichtung 7 auf dem richtigen Niveau gehalten wird, würde sich die

,Q Höhe der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 entsprechend einer Unregelmäßigkeit (einem Anstieg oder Abfall) der Bodenoberfläche ,wie folgt,ändern. Das heißt, wenn der Laserstrahl 19 über die Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 projiziert wird, wenn das Fahrzeug über eine Vertiefung

■L5 des Bodens fährt, wird eine in Fig. 4 dargestellte, positive Spannung er von dem D/A-Umsetzer 23 abgegeben, und der Gleichstrommotor des dem Stab zugeordneten Mechanismus 6 läuft in der Richtung, in welcher der die lichtaufnehmende Einrichtung tragende Stab 5 ausgefahren wird. Wenn dagegen der Laserstrahl 19 unter die Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 projiziert wird, wird eine in Fig. 4 dargestellte, negative Spannung er von dem D/A-Umsetzer 23 abgegeben, und der Gleichstrommotor läuft in der Richtung, in welcher der Stab 5 eingezogen wird.

Auf diese Weise bewegt sich die lichtaufnehmende Einrichtung 4, indem sie dem Laserstrahl 19 so folgt, daß der Strahl 19 in deren Mitte aufgenommen wird. Folglich kann, indem der Hubausgang von dem der Stange 5 zugeordneten Hubdetektor 13 an der Hubanzeigeeinheit 42 aufgezeichnet wird, eine topographische Überprüfung bzw. Begutachtung bezüglich der optischen Achse des Laserstrahls 19 durchgeführt werden.

wenn die Bodenunebenheit, über welche das Fahrzeug fährt, für die lichtaufnehmende Einrichtung 4 zu groß ist, als daß ihr der Laserstrahl folgen könnte, ist es zweckmäßig,

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daß das Niveau der Schar 3 dadurch eingestellt wird, daß der die lichtaufnehmende Einrichtung 4 tragende Stab 5 durch, eine Handhabung des Anhebepotentiometers 7b der manuellen Steuereinrichtung 7 auf die Mitte des bewegbaren Hubs (der Einrichtung 4) eingestellt wird. In einem solchen Fall muß die Größe einer Auf- oder Abwärtsbewegung der Schar 3 mit einem Meßgerät u.a. gemessen werden, und die erhaltenen Daten werden dann zu dem anschließenden Vermessungsergebnis hinzuaddiert oder von diesem subtrahiert.

Wenn beispielsweise ein schreibender Aufzeichner als Anzeigeeinheit 42 verwendet wird, würde der Abstand der Bodenvertiefung (oder -erhöhung) von dem Ausgangspunkt nicht gefunden werden, wenn nicht die Planierraupe mit einer fest vorgegebenen (gleichförmigen) Geschwindigkeit fährt. Folglich sollte die Anzeigeeinheit vorzugsweise mit einer Einrichtung versehen sein, um den Abstand von dem Vermessungsausgangspunkt zu messen. Das heißt, vorzugsweise sollte außer der überprüfung einer Bodenvertiefung (oder -erhöhung) die Lage der Bodenvertiefung (oder -erhöhung) gemessen und angezeigt werden, indem die Hubänderung des Hubdetektors 13 festgestellt wird, welche dem vorerwähnten Abstand entspricht.

Nunmehr wird der manuelle Betrieb des Hubzylinders 1 und des Kippzylinders 2 beschrieben. Es kommt häufig vor, daß, wenn eine Bodenplanierung bzw. -nivellierung durchgeführt wird, wenn der Betriebsart-Wählschalter 11 auf "AÜTOM"d.h. automatisch gestellt ist, das Fahrzeug infolge einer überlastung der Schar 3 beim Fahren stoppt und anhält. Diese Schwierigkeit kann dadurch beseitigt werden, daß die Schar 3 durch Ändern des Einstellwerts des Anhebeniveau Einstellers des Steuersystems A nach oben bewegt wird. Wenn dies getan worden ist, ist es jedoch schwierig, die Kante der Schar 3 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückzubringen, da der ursprünglich eingestellte Wert des Anhebeniveau -Einstellers nicht mehr langer bekannt ist.

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Bei der in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dargestellten Einrichtung können manuelle Steuerungen zum Anheben und Kippen der Schar durchgeführt werden, ohne daß solche Schwierigkeiten auftreten. Da die Ausgangsspannung des Potentiometers 7b den Fenstervergleicher 8 betätigt, wenn der Hebel 7a der manuellen Steuereinrichtung in der axialen Anheberichtung betätigt wird, wird das Ausgangssignal d2 der Steuerbetrieb-Schalteinheit 10, welche bis jetzt auf dem logischen Pegel "0" gewesen ist, in "1" geändert, und folglich wird der Umschaltkontakt S2 des Steuersystems A auf den Kontakt b umgeschaltet.

Wenn eine negative Spannung von dem Potentiometer 7b abgegeben wird, wird diese Spannung als ein Geschwindigkeits-Befehlssignal an das die lichtaufnehmende Einrichtung steuernde System A angelegt, und der Gleichstrommotor des Stabantriebsmechanismus läuft in der Richtung, in welcher der die lichtaufnehmende Einrichtung tragende Stab 5 eingezogen wird. Da folglich die Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 unter die optische Achse des Laserstrahls 19 fällt, steuert das Steuersystem B den Hubzylinder 1 so, daß die Schar 3 angehoben wird. Dann wird die Ausgangsspannung des Potentiometers 7b auf null eingestellt,, das Einziehen des Stabes 5 wird gestoppt, und gleichzeitig wird das Anheben der Schar 3 gestoppt, wenn die lichtaufnehmende Einrichtung 4 den Laserstrahl 10 in ihrer Mitte auffängt bzw. aufnimmt.

Wenn der Rück.kehrschalter 11a, der getrennt von dem Be-

triebsart-Wählschalter 11 Vorgesehen ist, gedrückt wird, nachdem die Schar 3 durch den vorstehend beschriebenen Betrieb angehoben wird, kehrt der logische Pegel des Signals d2 der Steuerbetrieb-Schalteinheit 10 auf ¹¹O" zurück, und folglich wird der Umschalter S1 auf den Kontakt a zurückgestellt. Folglich kehrt die lichtaufnehmende Einrichtung 4 auf das Ausgangsniveau zurück, das dem Einstellwert des

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Anhebeniveau-Einsteliers 12 entspricht, und auch die Schar 13 kehrt anschließend auf das ursprüngliche Niveau zurück.

Die Schar 3 kann auch in der umgekehrten Richtung (nach unten) bewegt werden, indem das Potentiometer 7b in der Richtung betätigt wird, in welcher die Ausgangsspannung positiv wird.

Wenn dagegen das Kipp^Potentiometer 7c der manuellen Steuereinrichtung 7 betätigt wird, liegt die Ausgangsspannung des Potentiometers 7c an dem Fenstervergleicher 9 an, und durch dessen (9) Ausgang wird der logische Pegel des Ausgangssignals d4 der Steuerbetrieb-Schalteinheit 4 auf "1" eingestellt. Folglich wird der Schalter S4 zu dem Kontakt b umgeschaltet, und die Ausgangsspannung des Potentiometers 7c wird als ein Befehlswert des Kipp-Potentiometer-Steuersystems angelegt. Folglich kann durch Ändern der Ausgangsspannung des Potentiometers 7c irgendein gewünschter Scharkippwinkel von Hand eingestellt werden. Durch Einstellen des logischen Pegels des Signals d4 auf "0" durch Drücken des Rückführschalters 11a, d.h. durch Zurückstellen des Schalters S4 auf den Kontakt a, kann in diesem Fall der Kippwinkel der Schar 3 auf den ursprünglichen Kipp- oder

^° Schrägstellwinkel zurückgebracht werden.

Das Niveau der Schar und der Kippwinkel können durch Einstellen des Betriebsart-Wählschalters 11 auf "MANUELL" von Hand eingestellt werden. Da in diesem Fall beide Aus^ow gangssignale d3 und d4 der Steuerbetrieb-Schalteinheit auf den logischen Pegel "1" eingestellt werden, werden die Umschalter S3 und S4 über den Kontakt b gebracht. Somit können durch Betätigen der Potentiometer 7b und 7c der manuellen Steuereinrichtung 7 das Niveau und der Kipp- oder Schrägstellwinkel der Schar von Hand eingestellt werden.

. Wie vorstehend beschrieben, erzeugt der Laserprojektor

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den Bezugspegel (die Höhe) für die Schar, wobei er sich mit einer vorbestimmten Drehzahl (U/min) dreht. Wenn der Laserprojektor 18 sich mit 600 U/min dreht, würde die lichtaufnehmende Einrichtung 4 den Laserstrahl alle 0,1 Sekünden feststellen. Folglich wurde sich bei einer bekannten' (nicht dargestellten) Scharsteuereinrichtung, in welcher das Ausgangssignal des A/D-ümsetzers 23 unmittelbar als ein Befehlswert des Hubzylinder-Steuersystems verwendet wird, der Befehlswert alle 0,1 Sekunden intermittierend ändern. Dies bedeutet, daß, selbst wenn sich die tatsächliche oder Iststellung der Schar geändert hat, sich der Befehlswert für einen Zeitabschnitt von 0,1 s niemals ändert. Folglich ergibt sich bei der herkömmlichen Scharsteuereinrichtung die Schwierigkeit, daß sich der Befehlswert des Hubzylinder-Steuersystems nicht für eine Zeitdauer von mindestens 0,1 s ändert, und die Schar eine vertikale Bewegung jedesmal dann ausführt, wenn sich der Befehlswert intermittierend ändert.

Wenn nun die lichtaufnehmende Einrichtung 4 den Laserstrahl 19 erhält und ein Abtastsignal von der monostabilen Schaltung 22 abgegeben wird, wird die Abweichung der Lichtaufnahmeposition (der Abstand zwischen dem Strahl 19 und der Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung) zu dem Zeitpunkt ti, an welchem der Strahl empfangen worden ist, in der HaI-teschaltung 20 gespeichert und an dem D/A-Umsetzer in einen analogen Wert umgesetzt. Außerdem wird der Ausgang des Potentiometers 24 zum Zeitpunkt ti der Aufnahme des Strahls in der Abtasthalteschaltung 25 gehalten.

Ferner werden der Ausgang- des D/A-Umsetzers und der Ausgang der AbtastHalteschaltung 25 an einem Addierpunkt 43 addiert, und die sich ergebende Summe ändert sich nicht bis zum Zeitpunkt t2, wenn die lichtaufnehmende Einrichtung 4 den Laserstrahl 19 nach 0,1s aufnimmt. Der Unterschied zwischen der Summe, die sich an dem Addierpunkt 43 ergibt, und dem Ausgang des Potentiometers 24 wird an einem weiteren Addierpunkt 44 berechnet, und die Differenz wird als Befehlswert

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an das Hubzylinder-Steuersystem B angelegt. Folglich ändert sich der Befehlswert für das Hubzylinder-Steuersystem B entsprechend der Änderung im Hub des HubZylinders 1 sogar zwischen dem Zeitpunkt ti und t2.

Somit kann bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung die Scharniveausteuerung während des Zeitabschnitts vom Zeitpunkt ti bis t2 richtig durchgeführt werden, da der Befehlswert des Hubzylinder-Steuersystems B sich fortlaufend entsprechend ändert. Folglich ist ein Schwingen der Schar aufgrund einer intermittierenden Änderung des Befehlswertes für das Hubzylinder-Steuersystem, was bei der herkömmlichen Steuereinrichtung ein großer Nachteil ist, bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgeschlossen.

Das Steuern des Anhebens einer Schar wird nunmehr anhand von Fig.5A bis 5C beschrieben. Wenn, wie in Fig.5A dargestellt, die Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 an einem bestimmten Abtastzeitpunkt, der auf dem Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 22 beruht, unter dem Laserstrahl 19 angeordnet ist, ist der Ausgang des A/D-Umsetzers zu diesem Zeitpunkt AX1, und der Ausgang der Abtasthalteschaltung ist h1; die Summe an der Addierstelle 43 zeigt dann h1 + dX2.

Wenn die Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 zu dem vorstehend angeführten AbtastZeitpunkt über dem Lichtstrahl 19 angeordnet ist, wie in Fig.5B dargestellt ist, stellt die Summe an der Addierstelle 43 den in Fig.5B wiedergegebenen Abstand h2 + AX2 dar, da-die lichtaufnehmende Einrichtung 4 eine negative Positionsabweichung abgibt. Wenn sich der Laserstrahl in der Mitte der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 befindet, wie in Fig.5C dargestellt ist, ist das Ausgangssignal ÄX3 der lichtaufnehmenden Einrichtung 4 null, und die Summe an der Addierstelle 43 stellt den in Fig.5C wiedergegebenen Abstand h3 dar.

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Da die Addierstelle 44 die Differenz zwischen der Summe an der Addierstelle und dem Ausgang des Potentiometers 24 als einen Befehlswert für das Steuersystem B abgibt, wird der Hubzylinder 1 so gesteuert, daß er im Falle der Fig.5A die Schar 3 um ΛΧ1 anhebt, und im Falle der Fig.5B die Schar 3 um ΔΧ2 absenkt. Im Falle der Fig.5C wird die Schar 3 selbstverständlich in der augenblicklichen Stellung gehalten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Steuern der Schar einer Bodenplaniermaschine weist einen Umschalter, um ein eine Abweichung von einer Lichtaufnahmeposition wiedergebendes Signal zu erzeugen, das von einer lichtaufnehmenden Einrichtung an ein die lichtaufnehmende Einrichtung steuerndes System als Befehlswert angelegt wird, und eine Einrichtung zum Messen der Änderung in der Höhe der lichtaufnehmenden Einrichtung auf, wobei anhand der Höhenveränderung der lichtaufnehmenden Einrichtung eine topographische überprü- ■ fung durchgeführt wird. Ferner kann die erfindungsgemäße Scharsteuereinrichtung mit einem zweiten Umschalter versehen sein, um den Befehlswert, der von einem manuellen Befehlswert-Einsteller während eines Handbetriebs abgegeben wird, in dem die lichtaufnehmende Einrichtung steuernden System zu schaffen, wodurch ein Rückführen der Schar in eine vorherige Position entsprechend der Betätigung des zweiten Umschalters durchgeführt wird. Darüber hinaus kann die Scharstellung dadurch bestimmt werden, daß ein Addierer zum Addieren einer Abweichung der Lichtaufnahmeposition und des Betriebshubs des Hubzylinders zu einem Lichtaufnahme-Zeitpunkt und ein Detektor vorgesehen sind, um die Abweichung 'zwischen dem Additionsergebnis durch den Addierer und den Betriebshub des Hubzylinders zum gegenwärtigen Zeitpunkt festzustellen und um die Abweichung auf Null zu verringern.

Ende der Beschreibung

ι "⁵^ ₊ Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen, mit einem Steuersystem (A) zum Einstellen einer lichtaufnehmenden Einrichtung (4), die an der Schar (3) mittels
eines Mechanismus (6) gehaltert ist, um die lichtaufnehmende Einrichtung (4) auf eine einem Befehlswert entsprechende Höhe' anzuheben und abzusenken, mit einem Hubzylinder-Steuersystem (B) zum Anheben der Schar (3) um dadurch eine Abwei-

chung in der Lichtaufnahmeposition bezüglich eines Laserstrahls (19) auszuschalten, der in einer vorbestimmten Höhe über dem Boden projiziert worden ist, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung, um während einer topographischen überprüfung und Vermessung anstelle des Befehlswerts die Abweichung von der Lichtaufnahmeposition als einen Befehlswert einzugeben, und durch eine Höhenmeßeinrichtung
zum Messen der Veränderung in der Höhe der lichtaufnehmenden

Einrichtung (4).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (6) eine Sensoranordnung (S1 bis Sn) zum Feststellen der vertikalen Lage der lichtaufnehmenden Einrichtung (4) aufweist, und daß der Ausgang der Sensoranordnung (S1 bis Sn) in die Höhenmeßeinrichtung eingegeben wird.

3. Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen, mit einem Steuersystem (A) zum.Einstellen einer lichtaufnehmenden Einrichtung (4), die an der Schar (3) in der Höhe entsprechend einem Befehlswert vertikal verschiebbar gehaltert ist, mit einem Hubzylinder-Steuersystem (B) zum Anheben der Schar (3), um so eine Abweichung in der Lichtaufnahmeposition der lichtaufnehmenden Einrichtung (4) auszuschalten, gekennzeichnet durch eine erste Einstelleinrichtung (7b) zum Einstellen des Befehlswertes; durch eine zeite Einstelleinrichtung (7c) zum Ein- stellen eines Befehlswerts, der von dem Befehlswert der ersten Einstellung (7b) verschieden ist, und durch eine Schalteinrichtung (S1, S2) zum selektiven Erzeugen eines Befehlswertes,.der durch die erste und zweite Befehlswert-Einstelleinrichtung (7b, 7c) eingestellt worden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher (8, 9) zum Abgeben eines Signals mit einem logischen Pegel ("0" oder "1") vorgesehen ist, wenn der eingestellte Wert der zweiten Befehlswert-Einstelleinrichtung (7c) ein vorbestimmter Wert geworden ist, und daß das Umschalten der Schalteinrichtung bei dem Ausgangssignal des Vergleichers (8, 9) durchgeführt wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schalteinrichtung (S3) vorgesehen ist, um den eingestellten Wert der

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zweiten Befehlswert-Einstelleinrichtung (7b) dem Hubzylinder-Steüersystem (B) als einen Befehlswert für das Hubzylinder-Steuersystem (B) zuzuführen.

6. Einrichtung zum Steuern der Schar von Bodenplaniermaschinen, mit einem Laserprojektor (18) , der bei einer vorbestimmten Drehzahl anschaltet, mit einer lichtaufnehmenden Einrichtung (4), die an der Schar (3) angebracht ist, um den von dem Projektor (18) projizierten Laserstrahl (19) aufzunehmen, mit einer Schaltung (20) zum Halten des eine Abweichung von der Lichtaufnahmeposition anzeigenden Signals, das bei dem Empfang des Laserstrahls (19) jedesmal abgegeben wird, wenn die lichtaufnehmende Einrichtung (4) den Laserstrahl (19) erhält, mit einem Hubzylinder-Steuersystem

(B) zum Anheben der Schar (3), um dadurch den Wert des eine Abweichung aus der Lichtaufnahmeposition anzeigenden Signals, das von der Halteschaltung (20) gehalten worden ist, null zu machen, gekennzeichnet durch eine Sensoranordnung (S1 bis Sn) zum Feststellen des Arbeitshubs des Hubzylinders (1) zum Anheben der Schar (3); durch eine Abtast-Halteschaltung (25) zum Halten des AusgangsSignaIs der Sensoranordnung (S1 bis Sn)_; das bezüglich des Haltezeitpunk'tes der Halteschaltung (20) synchronisiert ist; durch eine Addiereinrichtung (43), um das von der Abtast-Halteschaltung (25) gehaltene Signal und das eine Abweichung aus der Lichtaufnahmeposition wiedergebende Signal zu addieren, das in der Halteschaltung (20) gehalten worden ist, und durch eine Fühleinrichtung, um den Unterschied zwischen dem Additionsergebnis der Addieranordnung, und dem Ausgangs-

Signal des Hubdetektors (15) festzustellen, wobei das Hubzylinder-Steuersystem (B) betätigt wird, um den Wert des Ausgangssignals, das von der Detektoranordnung abgegeben worden ist, null zu machen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15) zum Differenzieren des Ausgangssignals des den Arbeitshub des Hubzyzlinders

1 feststellenden Detektors (13) vorgesehen ist, und daß das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung (15) als Drehzahl-Rückkopplungssignal des Hubzylinder-Steuersystems (B) verwendet wird.