DE4009163A1 - Bagger mit automatischer parallelhaltung seines von hand steuerbaren arbeitswerkzeuges und armsystem durch sensoren - Google Patents
Bagger mit automatischer parallelhaltung seines von hand steuerbaren arbeitswerkzeuges und armsystem durch sensorenInfo
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- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
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- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
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Description
Die Erfindung betrifft einen Bagger mit automati
scher Parallelhaltung seines von Hand steuerbaren
Arbeitswerkzeuges und Armsystems gemäß dem Oberbe
griff des Anspruches 1.
Der erfindungsgemäße Bagger ist für verschiedene
Arbeitswerkzeuge verwendbar, z. B. für Stachelwal
zen, mit denen angesäte Böschungen bearbeitet wer
den. Vorzugsweise dient er zum Schürfen mit einem
Tieflöffel, wobei parallel zur Standebene verlau
fende Arbeitsebenen bearbeitet werden können, aber
auch nach oben oder nach unten verlaufende Böschun
gen. Das Armsystem des erfindungsgemäßen Baggers
umfaßt wenigstens den Ausleger und den Stiel, an
dem das Arbeitswerkzeug angelenkt ist. Das Widerla
ger des Auslegers bildet der Oberwagen. Darunter
ist ein Teil des Baggers zu verstehen, der entweder
auf einer stationären Unterkonstruktion schwenkbar
oder beweglich angeordnet ist. Oder der schwenkbare
Oberwagen sitzt auf einem Fahrgestell, das mit Rau
pen oder Rädern versehen ist.
Inbesondere und vorzugsweise bezieht sich die Er
findung auf Bagger der letztgenannten Ausführung,
bei denen ein zweiteiliger, abgeknickter Ausleger
in Form einer Schwinge verwendet wird, wodurch sich
in Verbindung mit einem Stiel entsprechender Länge
ein Armsystem maximaler Reichweite ergibt, sobald
das Armsystem gestreckt ist. Solche Bagger arbeiten
besonders rationell auf ausgedehnten Schürfebenen,
lassen aber andererseits einen normalen Straßen
transport mit zusammengefaltetem Armsystem zu. Das
Armsystem des erfindungsgemäßen Baggers wird regel
mäßig mit Hilfe hydraulischer Arbeitszylinder betä
tigt, welche die Schwenkantriebe bilden. Die erfor
derlichen Schwenkwinkel lassen sich durch den An
schluß der Kolbenstangen solcher Arbeitszylinder an
Lenkersysteme oder an Kragarme des Armsystems er
möglichen.
Die hydraulischen Arbeitszylinder der Schwenk
antriebe des Arbeitswerkzeuges und des Armsystems
werden über die Handsteuerung auf der meistens auf
dem Oberwagen angeordneten Kabine von dem Bagger
führer über Wegeventile beaufschlagt. Bei einem er
findungsgemäßen Bagger der bevorzugten Ausführungs
form hat der Baggerführer die Möglichkeit, mit der
Handsteuerung alle drei Arbeitszylinder des Ar
beitswerkzeuges und des Armsystems unabhängig von
einander zu steuern.
Bevor die Schürfbewegung eines solchen Baggers vom
Baggerführer eingeleitet werden kann, muß dieser
das Armsystem so weit strecken, daß das Arbeits
werkzeug in seine Ausgangsstellung gelangt, die
nicht immer der maximalen Reichweite des Armsystems
entspricht. Sodann muß der Baggerführer das Ar
beitswerkzeug in eine als günstig anzusehende Stel
lung verschwenken. Ist das Arbeitswerkzeug als
Tieflöffel ausgebildet, so besitzt es zum Abschälen
des Bodens ein Messer, das oft mit Zähnen bestückt
ist und mit dem anschließenden Bodenblech insgesamt
eine Führungsfläche bildet, die durch die gewählte
Stellung gegenüber dem Boden den sogenannten
Schnittwinkel bildet. Dieser ist u. a. von der Härte
des zu schürfenden Materials abhängig. Infolge der
bei dem erfindungsgemäßen Bagger vorgesehenen Par
allelhaltung steuert der Baggerfahrer meistens mit
einem der Schwenkantriebe den Ausleger bzw. den
Stiel, wobei die Steuerung den Antrieb des Arbeits
werkzeuges korrigiert. Zu Beginn und am Ende der
Schürfbewegungen muß der Baggerführer die Möglich
keit haben, die Stellung des Arbeitswerkzeuges zu
ändern, z. B. um einen Tieflöffel zu füllen, zu ent
leeren oder vor Schürfbeginn einzustellen. Deswegen
hat der Baggerfahrer die Möglichkeit, den meistens
ebenfalls in Form eines hydraulischen Arbeitszylin
ders verwirklichten Schwenkantrieb des Arbeitswerk
zeuge mit der Steuerung zu betätigen.
Normalerweise muß der Baggerführer während des
Schürfens Korrekturen an dem Arbeitswerkzeug vor
nehmen. Das ergibt sich zwingend aus der Tatsache,
daß der Schnittwinkel umso größer sein muß, je här
ter der Boden ist und Härteunterschiede entlang des
Schürfweges die Regel sind. Beginnt man den Schürf
vorgang z. B. im härteren Boden mit dem dafür rich
tigen Schnittwinkel und läßt diesen unverändert
entlang des Schürfweges, so dringt das Messer bzw.
seine Führungsfläche im weicheren Bodenabschnitt
ungewollt tief in den Boden ein. Umgekehrt kommt
bei optimalem Schnittwinkel für den weichen Boden
teil der Schürfgeraden im harten Abschnitt kein
Abtrag zustande, weil der Schnittwinkel zu klein
ist. Der Löffel rutscht einfach über die Schürfflä
che. U. U. wird dabei sogar der Oberwagen mit seiner
Unterkonstruktion in eine Kippstellung gebracht.
Ohne Korrektur des Schnittwinkels während des
Schürfvorganges bleiben an harten Stellen des
Schürfweges Berge und an weichen Stellen des
Schürfweges Täler zurück. Die gewünschte planebene
Fläche kommt nicht zustande. Wenn der Baggerführer
den Härteunterschieden entsprechend dem Schnittwin
kel immer wieder anpaßt, kommt schließlich eine
ebene Schürffläche auch mit der vorgegebenen Nei
gung zustande.
Die Erfahrung zeigt zwar, daß der Baggerführer nur
mit hohem Zeitaufwand und großer Geschicklichkeit
in der Lage ist, die drei Schwenkwinkel des Armsy
stems gleichzeitig so zu steuern, daß die Schürfe
bene mit einer vorgegebenen Ebene übereinstimmt.
Wenn aber eine größere Genauigkeit und wirtschaft
liche Arbeitsgeschwindigkeit über den gesamten mög
lichen Schürfweg vorherrschen sollen, müssen dem,
insbesondere dem mittelmäßigen Baggerführer techni
sche Hilfsmittel zur Verfügung gestellt werden.
Daher weist der erfindungsgemäße Bagger die er
wähnte Parallelhaltung seines Arbeitswerkzeuges
auf. Diese sorgt dafür, daß während des Schürfens
das Arbeitswerkzeug durch Schwenken in senkrechter
ebene zu sich selbst parallel gehalten wird, so daß
der Baggerführer nur noch die minimale impulsartige
Korrektursteuerung zur Optimierung des Schnittwin
kels vorzunehmen braucht, nachdem die Neigung der
Schürfebene festliegt.
Die Erfindung unterscheidet sich von derartigen
Löffelbaggern, welche auf mechanischem Wege eine
Parallelhaltung des Arbeitswerkzeuges erzwingen
(DBP 18 00 045). Bei diesen Baggern ist das Armsy
stem so ausgebildet, daß ein zum Schwenken des
Löffels dienender hydraulischer Zylinder einerseits
in der Nähe der Schwenkachse des Löffelstiels am
Ausleger und andererseits an einem in der Nähe der
Schwenkachse des Löffels am Löffelstiel gelagerten
dreieckförmigen Umlenkhebel derart angreift und der
Umlenkhebel mit dem Löffel über einen kurzen Lenker
so verbunden ist, daß der Löffelstiel, der Umlenk
hebel und der hydraulische Zylinder zusammen mit
dem vorderen Ende des Auslegers ein großes Gelenk
viereck bilden; dieses ist über ein von dem drei
eckförmigen Umlenkhebel gebildetes Umlenkdreieck
mit einem von dem Umlenkhebel, dem Ende des Löffel
stiels, dem Löffelstiel und dem kurzen Lenker ge
bildeten kleinen Gelenkviereck gekoppelt; bei gege
bener Länge des Auslegers und bei gegebener Länge
des Löffelstiels sind die Abmessungen der Gelenk
vierecke, sowie des Umlenkdreiecks so aufeinander
abgestimmt, und das große Gelenkviereck ist beim
Einstellen des Schnittwinkels des Löffels auf die
Neigung einer zu bearbeitenden Böschung mit Hilfe
des hydraulischen Zylinders derart verändert und
dadurch der Böschungsneigung angepaßt, daß der
Löffel während der Grabbewegung unter Berücksichti
gung der der Böschungsneigung entsprechenden
Schwenkbewegung des Auslegers annähernd über den
gesamten Schwenkbereich des Löffelstiels entlang
der Böschung parallelgeführt wird. Hierbei ergibt
sich der einmal vorgewählte Schnittwinkel zwangs
läufig aus der Geometrie des Armsystems. Der Bag
gerführer hat deswegen nur noch die Grabbewegung
mit einem hydraulischen Zylinder an der Schürfein
richtung des Baggers zu betätigen und muß die be
schriebenen Korrekturen überlagern.
Dadurch, daß die Erfindung Sensoren für die Steue
rung vorsieht, ist sie von der Geometrie des Armsy
stems unabhängig. Deswegen fallen die Beschränkun
gen der Länge des Löffelstieles fort, die bei der
beschriebenen mechanischen Lösung erforderlich ist
und sich aus der Abhängigkeit der Löffelstiellänge
von dem Hub des Arbeitszylinders ergibt, der das
Arbeitswerkzeug schwenkt und deshalb die kleinste
Löffelstiellänge vorgibt. Zwar sind größere Längen
auch bei dem bekannten System möglich, erfordern
aber weitere, der Längenänderung entsprechende Len
ker zwischen großem und kleinen Gelenkviereck. Das
bedeutet zusätzliche Massen mit großer Ausladung
des Armsystems, welche den Nutzinhalt des Löffels
mindern und die optimal mögliche Reichweite verrin
gern.
Zwar lassen sich weitere Lenker mit einer hydrauli
schen Parallelhaltung vermeiden, bei der man die
Parallelführung des Arbeitswerkzeuges mit einem zu
sätzlichen hydraulischen Antrieb, einem sogenannten
Masterzylinder, erzwingt (DBP 24 39 967). Aber auch
hiermit ist der Nachteil eines zu hohen technischen
Aufwandes verbunden, wobei die Parallelführung
überdies bei Löffelstieldrehwinkeln von über 100°
entartet. Das setzt der Verlängerung des Armsystem
und damit der Reichweite enge Grenzen. Diese sind
bei Verwendung von Sensoren aufgehoben.
Die Erfindung geht von einem vorbekannten Bagger
der letztgenannten Art aus (DE-OS 31 34 064). Hier
bei wird der Schnittwinkel des Arbeitswerkzeuges
über ein Pendel ermittelt, welches ein Potentio
meter verstellt, das zusammen mit dem Pendel den
Werkzeugsensor bildet, welcher den jeweiligen
Schnittwinkel in einen diesem proportionalen Wider
standswert umsetzen soll. Ein von Hand einstellba
res Potentiometer liefert der Steuerung den Soll
wert, der in einer Vergleichsstufe in eine Regel
größe umgesetzt wird, die über einen Treiber ein
Wegeventil ansteuert, das den den Schwenkantrieb
des Arbeitswerkzeuges bildenden Arbeitszylinder be
aufschlagt. Hiervon ist die Steuerung des Armsy
stems getrennt. Der Druck im Schwenkzylinder des
Auslegers wird über ein den Auslegersensor bilden
des Potentiometer vorgewählt und ständig über ein
Druckventil konstant gehalten.
In einer solchen Steuerung bestimmt sich der
Schnittwinkel des Arbeitswerkzeuges in erster Linie
aus dem Sollwert-Istwert-Vergleich. Das Entstehen
der Regelgröße hat jedoch zur Voraussetzung, daß
auch tatsächlich eine definierte Differenz zwischen
Sollwert und Istwert vorhanden ist. Im Regelfall,
also bei nicht homogenen Böden, die eine oder meh
rere Änderungen des Schnittwinkels im Zuge der
Schürfbewegung des Löffels erforderlich machen, muß
der Schnittwinkel verstellt und damit der Istwert
der Regelung verstellt werden, um den Löffel tiefer
in den Boden zu lenken oder aus diesem nach oben zu
steuern. Da die Parallelhaltung des Schnittwinkels
eine deutliche Änderung des Istwertes voraussetzt,
um überhaupt eine Regelgröße zu bilden, ergeben
sich besonders bei Richtungsänderungen, also beim
Wechsel von Hinein- und Herausschneiden Probleme,
weil eine Folgeverzögerung zwischen Handaktion und
Löffelbewegungsreaktion die Baggerführer veranlaßt,
nach anfänglich verhaltener Ansteuerung ohne Wir
kung schließlich den Steuerhandhebel weiter auszu
lenken, was mehr Kraft bzw. mehr Geschwindigkeit am
angesprochenen Schwenkantrieb bedeutet. Sein
aggressiver Steuerungseingriff hat aber zur Folge,
daß die Korrekturstellgröße weit über das gewollte
Maß hinausgeht und Bewegungsabläufe zur Korrektur
steuerung in der beschriebenen und gewollten Form
praktisch unmöglich werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf ein
fache Weise einen Bagger der eingangs bezeichneten
Art zu schaffen, welcher unter Vermeidung der be
zeichneten Nachteile unabhängig von den Bodenver
hältnissen eine Bewegung des Arbeitswerkzeuges,
insbesondere also eine Schürfgerade ermöglicht, die
von der vorgegebenen Ideallinie nur in unerhebli
chen Grenzen abweicht, ohne daß an den Baggerführer
über das normale Maß hinaus überhöhte Anforderungen
an Zeitaufwand und Geschicklichkeit gestellt werden
müssen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen
des Anspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Indem erfindungsgemäß mit der Handsteuerung des
Arbeitswerkzeuges der Sollwerteinsteller und damit
synchron und proportional der Werkzeugsensor ver
stellbar sind, führt jede Steuerungsmaßnahme z. B.
des Schnittwinkels eines Tieflöffels durch den
Baggerführer dazu, daß die Regelung unverändert
bleibt, d. h. die Parallelhaltung auch bei geänder
tem Schnittwinkel erzwungen wird. Da die Steuerung
des Armsystems mit Hilfe von dessen Sensoren er
folgt und die Regelung nur bei hinreichend großen
Änderungen des Istwertes einen Eingriff in den An
trieb des Arbeitswerkzeuges veranlaßt, kann der
Baggerführer z. B. eine harte Bodenpartie mit ent
sprechend vergrößertem Schnittwinkel ausgraben und
danach mit wieder vermindertem Schnittwinkel unter
stützt von der Regelung weiter schürfen, da die Ab
weichungen von Soll- und Istwert erfindungsgemäß
von dem steuernden Eingriff in den Antrieb des
Arbeitswerkzeuges unabhängig ist und die Regelung
nicht beeinflußt.
Es hat sich herausgestellt, daß diese Steuerung des
erfindungsgemäßen Baggers die unter inhomogenen
Bodenverhältnissen bislang auftretenden Fehlsteue
rungen des Arbeitswerkzeuges vollständig vermeidet.
Auch ungeübte Baggerführer können mit der Hand
steuerung des Arbeitswerkzeuges jederzeit den
Schnittwinkel verändern und genau einstellen, ohne
das Arbeitswerkzeug in Fehlstellungen zur jeweili
gen Ideallinie zu bringen. Das Armsystem des
Baggers kann gleichwohl maximale Längen aufweisen
und ist von seiner Geometrie im einzelnen völlig
unabhängig. Es kann durch den Baggerführer auch
nicht überlastet werden, weil die Handsteuerung
Soll- und Istwert des Arbeitswerkzeuges gleichzei
tig und proportional ändert.
Gemäß der Ausführungsform nach dem Anspruch 2 wird
die Steuerung weiter dadurch vereinfacht, daß die
Feststellung des Istwertes durch ein Meßgerät ent
fällt, indem das Arbeitswerkzeug zur Verstellung
des Werkzeugsensors dient. Dadurch wird die Steue
rung von den unvermeidlichen Meßwertschwankungen
unabhängig, welche bei den bekannten Neigungsmes
sern besonders problematisch ist.
Vorzugsweise arbeitet in dem erfindungsgemäßen
Bagger die Steuerung auch mit Potentiometern. Nach
den Merkmalen des Anspruches 3 dienen als Meßwerte
Widerstandswerte, die über eine Brückenschaltung
die Regelstrecke ansteuern.
Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor
teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol
genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an
hand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bagger in Seitenan
sicht zu Beginn der Schürfbewegung nach dem
Basisabgleich durch den Baggerführer vor der
Einleitung der Schürfbewegung,
Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung
verschiedene Stellungen des Armsystems und
des Tieflöffels während der Schürfbewegung,
Fig. 3 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung Ar
beitswerkzeug und Schürfbewegung längs einer
abfallenden Böschung,
Fig. 4 in den Fig. 2 und 3 entsprechender Darstel
lung die Stellung der beschriebenen Teile
beim Schürfen auf einer ansteigenden
Böschung,
Fig. 5 eine hydraulisch ausgeführte Steuerung gemäß
der Erfindung teilweise in Form eines
Schaltbildes mit Symbolen und teilweise un
ter schematischer Wiedergabe der hydrauli
schen Leitungen und Wegeventile, sowie der
Verschaltung hydraulischer Arbeitszylinder,
Fig. 6 ein Blockschaltbild der elektrischen Senso
ren der Baggersteuerung und
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Tieflöf
fels, der in der Ausführungsform nach den
Fig. 1 bis 4 verwendet wird.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 bis 4 weist der
Bagger nach dem Ausführungsbeispiel ein Armsystem
auf, das auf einem Oberwagen (1) abgestützt ist.
Dieser ist auf einem Unterwagen (1′) um eine verti
kale Achse verschwenkbar. Das Armsystem weist im
wesentlichen eine an dem Oberwagen (1) bei (4) um
eine horizontale Achse angelenkte Auslegerschwinge
(2) auf, die zweiteilig ausgebildet und nach unten
abgeknickt ist. Das Auslegersystem besteht ferner
aus dem ebenso wie die Auslegerschwinge (2) in ver
tikaler Ebene schwenkbarem Stiel (5). Während die
Auslegerschwinge (2) mit Hilfe des Arbeitszylinders
(3), der einerseits am Oberwagen (1) und anderer
seits am inneren Teil der Auslegerschwinge (2) an
gelenkt ist, betätigt wird, dient zum Verschwenken
des Stieles (5) ein Arbeitszylinder (6), welcher
einerseits an einem Kragarm des Stiels (5) und
andererseits an einer Konsole der Auslegerschwinge
(2) angelenkt ist. Am freien Ende des Stieles (5)
sitzt ein Tieflöffel (8), der über einen Arbeitszy
linder (9) und ein Umlenkhebelsystem um seinen
Drehpunkt (10) am Löffelstiel (5) verschwenkbar
ist. Der eingezeichnete Schnittwinkel läßt sich mit
Hilfe des Arbeitszylinders (9) verändern.
Ein Vergleich der Fig. 1 bis 4 untereinander zeigt,
daß sich verschiedene Winkel α, β und γ ergeben,
wenn das Armsystem und der Tieflöffel (8) auf ver
schiedene Böschungswinkel eingestellt werden.
Diese Winkel lassen sich über elektrische Sensoren,
die mit Potentiometern verwirklicht sind, unmittel
bar in den Anlenkungen (4, 7 und 10) abgreifen. In
Fig. 6 sind die Sensoren in Form eines elektrischen
Schaltbildes wiedergegeben. Die Sensoren pH und pS
geben den Sollwert und den Istwert des Schnittwin
kels am Arbeitswerkzeug (8) wieder. Beide Sensoren
sind im Schaltbild der Fig. 6 beispielsweise mit 3
kOhm angenommen. Eine Steuerungsmaßnahme am Tief
löffel (8) durch den Fahrer ändert beide Sensoren
gleichzeitig um den gleichen Betrag beispielsweise
auf
2 kOhm oder auf 5 kOhm, wodurch der Abgleich unver
ändert bestehen bleibt. Das Steuergerät, welches
die Parallelhaltung bewirkt, bleibt deshalb unbetä
tigt.
Sollwertänderungen entstehen nur durch Verstellung
der Sensoren pF und/oder pM infolge von Betätigun
gen der Arbeitszylinder (3 und/oder 6) des Armsy
stems, wodurch die elektronische Regelung den
Arbeitszylinder (9) und damit den Widerstandswert
des Sensors pS so verändert, daß im Beispiel nach
Fig. 6 die Summe von
pS + pM + pF = 17 kOhm
erhalten bleibt. Dabei kann es dazu kommen, daß
eine Abweichung von pH von pS eintritt. Das ist
jedoch ohne Bedeutung für das Steuergerät. Durch
eine nachfolgende Handverstellung verändern sich
nach wie vor pH und pS gleichzeitig um den gleichen
Wert, also z. B. um 2 kOhm, so daß, wenn vor der
Handverstellung
pS = 5 kOhm und
pH immer noch = 3 kOhm
pH immer noch = 3 kOhm
war, diese nach der Handverstellung
pH = 5 kOhm
pS = 7 kOhm
pS = 7 kOhm
betragen, die Summe also auf beiden Zweigen der
Brücke 19 kOhm ausmacht. Der Abgleich wird folglich
auch hierbei durch die Handverstellung nicht ge
stört, das Steuergerät bleibt untätig.
Die beschriebene synchrone und proportionale
Verstellung des Sollwerteinstellers pH und des
Werkzeugsensors pS mit der Handsteuerung des Bag
gers ist in Fig. 5 wiedergegeben.
Die dargestellte Steuereinrichtung weist einen
Handhebel (21) auf, der über hydraulische Leitungen
(22 und 23) ein Mehrwegeventil (24) betätigt, wo
durch der Arbeitszylinder (9) über die Leitungen
(25, 25a und 26) verstellbar ist. Zur Vervollstän
digung ist die hydraulische Pumpe (36), das erfor
derliche Druckbegrenzungsventil (37) und der
hydraulische Ölbehälter (38) symbolisch in die
Figuren eingezeichnet. Auf diese Art werden auch
der Auslegerzylinder (3) und der Arbeitszylinder
(6) für die Betätigung des Stieles (5) angesteuert,
wobei die Zylinderkraft und die Zylindergeschwin
digkeit proportional der Größe des Auslenkwinkels
im Handhebel sind. Die Erfindung geht davon aus,
dem Baggerfahrer diese Handsteuerung zu erhalten.
Dadurch kann der Baggerführer wie gewohnt auch bei
der erfindungsgemäßen Steuerung davon ausgehen, daß
je nach Auslegung des Handhebels der Steuerung (21)
eine entsprechende Reaktion z. B. am Arbeitszylinder
des Tieflöffels (9) erfolgt.
Gemäß der Fig. 5 wird die Steuereinrichtung (21)
auch zur Sollwertvorgabe benutzt. Dadurch läßt sich
u. a. außer der von dem Steuergerät herbeigeführten
Parallelhaltung des Tieflöffels der Löffel in Stel
lungen bringen, in denen er gefüllt oder ausgeleert
wird. Eine Veränderung des Sensors pH (34) wird mit
einem kleinen Stellzylinder (35) vorgenommen, der
zumindest in der Geschwindigkeit proportional zur
Handhebelverstellung steuerbar ist. Die Regelung
des Löffelzylinders (9) erfolgt über die hydrauli
schen Leitungen (28 und 29) über ein Mehrwegeventil
(27), welches elektromagnetisch angesteuert wird.
Dem Eingang des Treibers (30) liegen die Werte
aller Sensoren nach Fig. 6 an. Wenn dort, wie dar
gestellt, ein Abgleich besteht, ändert sich
zunächst nichts. Verstellt man aber pF oder pM oder
pF + pM, dann veranlaßt die Regelung die Ansteue
rung des Magneten (31 oder 32) durch den Treiber in
dem Sinn einer Änderung des Sensors pS (33), so daß
der Abgleich zustandekommt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 läßt einen
Nachlauf von Ist- und Sollwert nicht zu, sobald die
Steuerung (21) betätigt wird. Hierbei wird der zur
Sollwertvorgabe erforderliche Sensor pH (34) gemäß
der Erfindung bei Handverstellung gleichzeitig mit
dem Sensor pS in gleicher Richtung und in gleicher
Größe verändert. Dazu dient ebenso wie bei dem Sen
sor pS (33) ein Hilfszylinder (35). Sein stangen
seitiges Volumen ist gleich dem kolbenseitigen
Volumen des Löffelzylinders (9). Die hydraulische
Leitung (25) ist an die Kolbenseite des Hilfszylin
ders (35) angeschlossen. Die hydraulische Leitung
(25a) verbindet die Stangenseite des Hilfszylinders
(35) mit der Kolbenseite des Löffelzylinders (9)
Mittels eines hier nicht weiter beschriebenen Ven
tils ist es möglich, an beiden Zylindern die Kol
benstangen als Basisstellung z. B. vollständig aus
zufahren.
Durch die Handhebelbetätigung an der Steuereinrich
tung (21) lassen sich danach beide Kolbenstangen
der Hilfszylinder gleichzeitig ein- und auch wieder
ausfahren. Weil jede Kolbenstange mit einem Sensor
(34 bzw. 33) gekoppelt ist, verändern sich deren
Werte ebenso synchron wie die Stangenstellungen.
Über die hydraulischen Leitungen (28 und 29), die
vom Mehrwegeventil (27) ausgehen, wird der
Löffelzylinder (9) so verstellt, daß der Löffel (8)
permanent parallelgeführt ist.
Über die hydraulischen Leitungen (25, 25a und 26)
vom Mehrwegeventil (24) wird der Löffelzylinder (9)
verstellt, wenn die Ausgangslage eingestellt wird
oder wenn gefüllt oder entleert oder korrigiert
wird. Der Löffel (8) wird dadurch in jede beliebige
Lage gebracht, was feinfühlig, genau und proportio
nal erfolgt, wobei der Baggerführer eines herkömm
lichen Baggers nicht umzulernen braucht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich beim
Erreichen der Belastungsgrenzen.
Grundsätzlich sind nämlich die Bauteile eines Löf
felbaggers vor Überlastung durch Druckbegrenzungs
ventile im hydraulischen System geschützt. Bei her
kömmlichen Baggern kommt es immer wieder vor, daß
durch unüberwindliche Hindernisse im Boden der Löf
fel nicht weiter verstellt werden kann, wodurch
auch am Sensor pS eine Veränderung unterbleibt.
Wenn der Baggerführer den Sollwerteinsteller wie
bei herkömmlichen Baggern üblich allein verstellt
und der Werkzeugsensor aus den genanten Gründen
nicht folgen kann, so wächst die Differenz zwischen
Sollwert und Istwert, weil der Baggerführer ver
sucht, durch wiederholte Auslenkung des Handhebels
die Überwindung des Hindernisses zu erreichen.
Kommt dann der Löffel aus irgend einem Grunde doch
frei, tritt die Regelung in Kraft, durch die sich
der Istwert auf den Sollwert einstellt. Dabei kommt
es in der Praxis nicht selten zu Drehwinkeln von
ca. 100° am Löffel. Diese Bewegungen erschrecken
den Baggerfahrer, der sie nicht kontrollieren kann
und verleitet ihn u. U. zu Falschreaktionen. Das
führt zur Gefährdung anderer Personen und zur Be
schädigung des Baggers bzw. anderer Sachen.
Da erfindungsgemäß der Sensor pH (34) und der Sen
sor pS (33) bei Handverstellung stets zusammen ver
ändert werden, kann der Handhebel bei (21) beliebig
oft betätigt werden, um ein Hindernis zu überwin
den. Wenn sich der Löffel nicht bewegen läßt, ver
stellt sich auch der Sensor pS (33) nicht und auch
der Löffelzylinder (9) bleibt unverändert. Ebenso
wenig ändert sich am Hilfszylinder (35) die Stel
lung, weshalb auch der Sensor pH (34) nicht ver
stellt wird. Unkontrollierte Bewegungen des Armsy
stems bzw. des Arbeitswerkzeuges des Baggers werden
dadurch vermieden.
Claims (6)
1. Bagger mit automatischer Parallelhaltung seines
von Hand steuerbaren Arbeitswerkzeuges und Arm
systems durch Sensoren, das im wesentlichen aus
einer an einem Oberwagen angelenkten Ausleger
schwinge und einem in der senkrechten Schwenke
bene der Auslegerschwinge schwenkbaren Stiel be
steht, an den das bevorzugt als Tieflöffel aus
gebildete Arbeitswerkzeug angelenkt ist und eine
Steuerung aufweist, in der für die Parallelhal
tung ein Werkzeugsensor, welcher die Stellung
des Arbeitswerkzeuges erfaßt, ein Sollwertein
steller und eine Vergleichsstufe vorgesehen
sind, die mit dem Sensor des Armsystems zusam
menwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der
Handsteuerung (21) des Arbeitswerkzeuges der
Sollwerteinsteller (PH) und damit synchron und
proportional der Werkzeugsensor (PS) verstellbar
ist, und daß die Steuerung des Armsystems mit
Hilfe seiner Sensoren (PF, PM) erfolgt.
2. Bagger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Arbeitswerkzeug (8) zur Verstellung des
Werkzeugsensors (PS) dient.
3. Bagger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufe
eine Summenbildung einerseits aus den Sensoren
(PF, PM) des Armsystems und des Werkzeugsensors
(PS), sowie andererseits dem Sollwerteinsteller
(PH) und einem zur Voreinstellung des Armsystems
auf einer Arbeitsebene dienenden Sensor (PSt)
aufweist und die Regelung durch Differenzbildung
der Summen auslösbar ist.
4. Bagger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur synchro
nen und proportionalen Verstellung des Sollwer
teinstellers (PH) ein hydraulischer
Stellzylinder (35) vorgesehen ist.
5. Bagger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (35)
des Sensors (PH) im hydraulischen Gleichlauf mit dem
Arbeitszylinder (9) des Arbeitswerkzeuges (8) steht,
mit dem ein einen Istwert wiedergebender Sensor (PS)
verstellbar ist.
6. Bagger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Handsteuerung (21) des
Arbeitszylinders (9) des Arbeitswerkzeuges (8) über ein
vorgesteuertes Wegeventil (24) erfolgt, von dem der
Stellzylinder (35) des Sollwerteinstellers einstellbar
ist.
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