DE4030954C2 - Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines hydraulisch bewegbaren Arbeitsgeräts und Bahnsteuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines hydraulisch bewegbaren Arbeitsgeräts, das an einem Ende eines längenveränderbaren und ver­ schwenkbaren Armes angeordnet ist, entlang einer vorgebbaren, im wesentlichen geradlinigen Bewegungsbahn, wobei das Arbeitsgerät mit Hilfe von hydraulischen Antriebselementen, nämlich einem Längenantrieb und einem Winkelantrieb, die am Arm angreifen, in Abhängigkeit von Eingangssteuersignalen, die die Bewegungsbahn bestimmen, bewegt wird, und betrifft eine Bahnsteuereinrichtung für ein hydraulisch bewegbares Arbeitsgerät, das an einem Ende eines längenveränderbaren und um eine trägerfeste Achse verschwenkbaren Armes angeordnet ist, mit hydraulischen Antriebselementen, nämlich einem Längenantrieb zur Änderung der Länge des Arms und einem Winkelantrieb zum Verschwenken des Arms, einer Steuervorrichtung, die einen Datenspeicher und eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, einer Bedienungseinrichtung, die mit der Steuervorrichtung verbunden ist und in Abhängigkeit von ihrer Stellung Eingangssteuersignale erzeugt, und Positionssensoren, die die Länge des Armes und seinen Winkel in bezug zu einer vorbestimmten Ebene ermitteln, zur Durchführung des Verfahrens.

Wie in Hydraulics & Pneumatics, Januar 1990, Seite 34 und Oktober 1988, Seite 78-81, beschrieben, gewinnen Arbeitsgeräte auf geländegängigen Fahrzeugen zunehmend an Bedeutung. Bei den Arbeitsgeräten handelt es sich beispielsweise um die Gabel eines Gabelstaplers, die Schaufel eines Schaufelladers, den Haken eines Autokra­ nes oder eine Arbeitsbühne. Die Bewegungen des Arbeits­ gerätes lassen sich aufgrund seiner Aufhängung an einem Ende eines längsveränderbaren und verschwenkbaren Armes am besten in einem Polarkoordinatensystem beschreiben, das in der Verschwenkebene des Armes angeordnet ist. Der Mittelpunkt des Polarkoordinatensystems fällt mit der Verschwenkachse des Armes zusammen. Die Antriebselemente können problemlos Bewegungen des Arbeitsgeräts in radialer oder azimutaler Richtung bewirken. In beiden Fällen muß lediglich das für die entsprechende Richtung verantwortliche Antriebselement betätigt werden. Bewegungen des Arbeitsgerätes ausschließlich in radialer oder azimutaler Richtung in dem Polarkoordinatensystem sind aber in vielen Anwendungsfällen unbrauchbar. Oft wird eine geradlinige Bewegung gefordert, beispielsweise wenn ein Gabelstapler mit seiner Gabel unter eine Palette fahren will, um diese anzuheben, oder wenn er die Palette in vertikaler Richtung anheben will. Bei einer derartigen Bewegung müssen die Antriebselemente für die Längenveränderung und die Winkelveränderung miteinander koordiniert werden. Eine derartige Koordination erfordert von der Bedienungsperson eine Geschicklichkeit, die sie erst nach einer langen Übung oder überhaupt nicht erreichen kann.

Aus diesem Grund ist in US 4 722 044 ein Verfahren und eine Bahnsteuereinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei der ein Mikrocomputer vorgesehen ist, der die Eingangssteuersignale in Betäti­ gungssignale für die einzelnen Antriebseinrichtungen umsetzt. Hierbei wird beispielsweise der Längenantrieb betätigt. Die Längenänderung wird gemessen. Der Mikro­ prozessor berechnet als Ergebnis der Längenänderung die erforderliche Betätigung des Winkelantriebs, um eine gewünschte lineare oder geradlinige Bahn zu erzielen. Die Steuerung ist so eingerichtet, daß das Ende des Armes, also das Arbeitsgerät, in einer stufenweisen Annäherung zu einer geraden Linie bewegt wird. Die gerade Linie muß nicht unbedingt in horizontaler oder vertikaler Richtung verlaufen. Die Größe der Stufen kann so klein gemacht werden, wie es die Auflösung der Sensoren zur Ermittlung der Längen- und Winkeländerung zuläßt.

Eine derartige Steuerung setzt ideale Verhältnisse der Regelkreise für die Längen- und Winkeländerung voraus, die im allgemeinen nicht gegeben sind. In der Praxis hat sich gezeigt, daß eine Reihe von Ursachen dazu führt, daß trotz der bekannten Steuerung das Arbeitsgerät nicht auf der gewünschten Bahn geführt werden kann. Beispielsweise kann nicht genügend hydraulisches Fluid zur Verfügung stehen, die äußere Belastung kann zu groß sein, der Arbeitsraum kann begrenzt sein, es kann eine gewisse Trägheit bei der Bewegung der gesamten Maschine vorliegen oder die vorausgesetzten idealen Ventilkennlinien sind nicht zu realisieren. Aufgrund dieser Fehler kann es zu größeren Abweichungen von der geradlinigen Bahn kommen, ohne daß die Bedienungsperson unmittelbar gewarnt wird. Beispielsweise kann es vorkommen, daß beim Beladen eines Lastkraftwagens mit einer Palette das Arbeitsgerät, d. h. die Gabel, nicht, wie gewünscht, horizontal bewegt wird, sondern mit einer kleinen Neigung nach unten, obwohl eine horizontale Bewegung durch die Bedienungseinrichtung eingestellt ist. Da man bestrebt ist, die Palette nur möglichst wenig über die Höhe der Ladefläche anzuheben, wird die Palette aufgrund der Neigung ihrer Bewegungsbahn gegen den Lastkraftwagen stoßen. Die Bedienungsperson kann diese Neigung der Bewegungsbahn nach unten dadurch ausgleichen, daß sie gleichzeitig mit der horizontalen Bewegung eine vertikale Bewegung nach oben einstellt. Dies ist jedoch nicht der Sinn der Sache, denn eine derartige Betätigungsweise fordert von der Bedienungsperson wieder eine genaue Kenntnis der Maschine und eine erhöhte Geschicklichkeit.

Aus WOREK, Dieter, "Hydraulik und Elektronik in der Fördertechnik", Fluid, September 1981, Seiten 30 bis 33 ist eine ähnliche Lastwegnachführung bekannt, bei der ein Analogrechner aus einer Istwertänderung nach Betätigung eines Betätigungszylinders einen Sollwert für einen anderen Betätigungszylinder errechnet und der andere Betätigungszylinder in einem geschlossenen Regelkreis nachgeführt wird. Die momentanen Höhen- und Gesamtausladungswerte werden ständig überwacht. Wenn ein durch Grenzwerte bestimmter Arbeitsbereich verlassen wird, werden die entsprechenden Betätigungselemente gestoppt. Durch eine sogenannte elektronische Anbremsung wird der zur Verfügung stehende Ölstrom von der Förderpumpe so auf die Betätigungselemente aufgeteilt, daß für das nachzuführende Betätigungselement immer eine ausreichende Ölmenge zur Verfügung steht, auch wenn die beiden Betätigungselemente einen stark unterschiedlichen Ölbedarf haben.

DE 35 46 336 C2 offenbart eine Steueranordnung für mindestens zwei von mindestens einer Pumpe gespeiste hydraulische Verbraucher, bei der der insgesamt benötigte Volumenstrom ermittelt wird und mit dem zur Verfügung stehenden Volumenstrom ins Verhältnis gesetzt wird, wobei bei allen Antriebselementen die Durchflußmenge reduziert wird, wenn der zur Verfügung stehende Volumenstrom kleiner als der insgesamt benötigte Volumenstrom ist. Hierbei wird zwar die Verstellgeschwindigkeit des Arbeitsgeräts insgesamt verringert. Die Bahnkurve wird jedoch beibehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art und eine Bahnsteuereinrichtung der angegebenen Art zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen sichergestellt ist, daß die gewünschte Bewegungsbahn des Arbeitsgerätes eingehalten wird.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß ausgehend von einer Istposi­ tion des Arbeitsgeräts iterativ eine Folge von Soll-Positionen in der vorgebbaren Bewegungsbahn ermittelt wird und das Arbeitsgerät ausgehend von der Istposition nacheinander in einer gleichförmigen, fortlaufenden Bewegung zu den ermittelten Sollpositionen bewegt wird, wobei jede aufeinanderfolgend erreichte Position jeweils als neue Istposition mit der jeweils zugehörig ermittelten Sollposition verglichen und die Bewegung in die jeweils nächste Sollposition erst freigegeben wird, wenn die momentane Istposition des Arbeitsgerätes in einem vorbestimmten Toleranzbereich zu der zugehörig ermittelten Sollposition liegt.

Man führt also nicht mehr die eine Bewegung der anderen Bewegung nach. Vielmehr werden kleine Teilstrecken be­ rechnet. Die Antriebselemente können gleichzeitig betätigt werden, um das Arbeitsgerät entlang der Teil­ strecke zu bewegen. Am Ende einer jeden Teilstrecke wird überwacht, ob die Antriebselemente richtig gearbeitet haben. Solange sich das Arbeitsgerät nicht in der gewünschten Soll-Position am Ende der Teilstrecke befindet, wird die nächste Teilstrecke nicht freigegeben. Ein kleiner Fehler, d. h. relativ geringe Abweichungen von der einzelnen Soll-Position werden zugelassen. Die Sollposition wird als erreicht angesehen, wenn sich das Arbeitsgerät in dem relativ engen Toleranzbereich um die Sollposition herum befindet, auch wenn das Arbeitsgerät die Sollposition nicht exakt getroffen hat. Der Toleranzbereich dient auch als Sicherheitsmaßnahme, um einen flüssigen Bewegungsablauf zu ermöglichen. Somit werden beispielsweise Abweichungen ausgeglichen, die sich durch unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten und Genauigkeiten bei der Steuerung der Antriebselemente ergeben können. Dadurch, daß die Bewegungsbahn in einzelne Bewegungssequenzen unterteilt wird, läßt sich eine Abweichung der tatsächlichen Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts von der gewünschten Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts außerordentlich gering halten. Die einzelnen Teilstrecken müssen nicht insgesamt im voraus berechnet werden. Es reicht aus, wenn die folgende Teilstrecke und damit die nächste Soll-Position berechnet wird, während das Arbeitsgerät die vorhergehende Teilstrecke durchläuft. Dadurch kann man relativ schnell auf Änderungen der Eingangssteuersignale reagieren.

Bevorzugterweise weisen die iterativ ermittelten Sollpositionen einen Abstand voneinander auf, den das Arbeitsgerät in Bruchteilen einer Sekunde zurücklegen kann. Die einzelnen Soll-Positionen liegen also sehr dicht benachbart zueinander. Hierdurch vermeidet man einen stoßweisen Betrieb. Darüber hinaus erfolgt die Korrektur möglicherweise auftretender Fehler in der Bewegungsbahn in sehr kurzen Abständen, so daß das Arbeitsgerät der gewünschten Bewegungsbahn mit hoher Genauigkeit folgen kann.

Hierbei ist bevorzugt, daß zwei Soll-Positionen in der Größenordnung von 10 Millisekunden voneinander entfernt sind. Die Bewegungsbahn wird also etwa hundertmal in der Sekunde korrigiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Orientie­ rung des Arbeitsgeräts zum Arm mit Hilfe eines weiteren hydraulischen Antriebselements, nämlich eines Arbeitsgeräteantriebs, in Abhängigkeit von der Bewegung des Armes verändert. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn das Arbeitsgerät in einem bestimmten Winkel zu einer bestimmten Ebene, beispielsweise der Ebene des Trägers oder einer horizontalen Ebene, gehalten werden muß, damit eine auf dem Arbeitsgerät befindliche Last nicht ins Rutschen gerät. Diese Forderung wird insbesondere bei Gabelstaplern erhoben, mit denen beladene Paletten transportiert werden.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Orientierung des Arbeitsgeräts zum Arm in Abhängigkeit von der Orientierung des Arms zur Richtung der Schwerkraft verändert wird. Die Orientierung des Armes zur Richtung der Schwerkraft kann sich durch zwei Faktoren verändern, nämlich einmal durch eine Bewegung des Armes im Verhältnis zum Träger, also beispielsweise des Fahrzeugs, auf dem der Arm befestigt ist, oder durch eine Bewegung des Trägers, beispielsweise wenn das Fahrzeug eine Steigung hinauf- oder hinunterfährt. Beispielsweise kann, wenn als Arbeitsgerät die Gabel eines Gabelstaplers verwendet wird, die Gabel in allen möglichen Lagen des Armes horizontal gehalten werden, so daß eine Palette nicht abrutschen kann oder ihre Beladung verliert.

Bevorzugterweise wird für jede Soll-Position eine Soll­ orientierung für das Arbeitsgerät ermittelt und die Bewegung in die jeweils nächste Sollposition wird erst freigegeben, wenn auch die Istorientierung des Arbeitsgeräts in der momentanen Istposition um weniger als einen vorbestimmten Betrag von der zugehörig ermittelten Sollorientierung abweicht. In die Überwachung werden also nicht nur der Längenantrieb und der Winkelantrieb, sondern auch der Arbeitsgeräteantrieb einbezogen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der von den hydraulischen Antriebselementen insgesamt benötigte Volumenstrom ermittelt, der zu Verfügung stehende Volumenstrom wird ermittelt, der Quotient aus zur Verfügung stehendem und benötigtem Volumenstrom wird ermittelt und, falls der Quotient kleiner als Eins ist, wird jedes Antriebselement nur mit einem entsprechend dem Quotienten verringerten Volumenstrom versorgt. Wenn die Bedienungsperson mit der Bedienungseinrichtung eine Bewegung des Arbeitsgeräts bewirken will, bei der die Summe der für die einzelnen Antriebselemente benötigten Volumenströme größer ist als die von einer Pumpe lieferbare Menge, wird das Antriebselement, dessen Bedarf am größten ist, seine Funktion nicht mehr zufriedenstellend ausüben können und mit einer zeitlichen Verzögerung zu den anderen Antriebselementen tätig werden. Dies führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Abweichung der tatsächlichen Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts von der gewünschten Bewegungsbahn. In der vorteilhaften Ausgestaltung ist nun dafür gesorgt, daß die Aufteilung des zur Verfügung stehenden Volumenstroms nach einem Schlüssel erfolgt, der von den einzelnen Antriebselementen vorgegeben wird. Benötigt beispielsweise ein Antriebselement die Menge A, das zweite Antriebselement die Menge B und das dritte Antriebselement die Menge C, wobei die Summe aus A, B und C die Summe D ergibt, die Pumpe aber lediglich die Menge E zur Verfügung stellt, erhält das erste Antriebselement lediglich die Menge A·E/D, das zweite Antriebselement die Menge B·E/D und das dritte Antriebselement die Menge C·E/D. Die Bewegung des Arbeitsgeräts läuft dann hier zwar insgesamt etwas langsamer ab, die Relation der einzelnen Bewegungen untereinander bleibt aber gleich, so daß das Arbeitsgerät der gewünschten Bahn mit hoher Genauigkeit folgen kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Bewegung jedes Antriebselements von einem Regelkreis geregelt, wobei jeder Regelkreis einen Verstärkungsfaktor aufweist, der vom relativen Fehler aller Regelkreise abhängt. Im Prinzip reicht es aus, die Bewegungen der einzelnen Antriebselemente lediglich durch die zentrale Steuerung zu koordinieren, die jedem Regler einen Eingangswert als Führungsgröße übermittelt. Der Regler wird dann das Antriebselement auf den gewünschten Sollwert einregeln. Dies setzt allerdings voraus, daß die einzelnen Regler im wesentlichen ideal arbeiten. In der Praxis kann es jedoch vorkommen, daß die Regelung der einzelnen Antriebselemente voneinander abweichen, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Trägheiten, Leckagen oder ähnlichen Ursachen. In diesem Fall ist es von Vorteil, daß sich die einzelnen Regelkreise gegenseitig beeinflussen. Die durch kleine Fehler in den einzelnen Regelkreise verursachten Abweichungen können daher ausgeglichen werden, bevor die Steuerung bezwungen ist, durch Sperren der nächsten Sollwerte einzugreifen.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Verstärkungsfaktor nach der Formel errechnet wird:

wobei KRi der Verstärkungsfaktor, e der relative Fehler der einzelnen Regelkreise und i, j, k die Indizes der einzelnen Regelkreise sind. Der relative Fehler e ist hierbei der Ausdruck für die Abweichung des Istwerts vom Sollwert bezogen auf den Sollwert. Unter idealen Verhältnissen, d. h. wenn keine Regelabweichungen vorhanden sind, ist der Verstärkungsfaktor gleich Eins. Abhängig davon, wie weit der einzelne Regelkreis den anderen nachhinkt, d. h. in Abhängigkeit vom relativen Fehler des einzelnen Regelkreises, nimmt der Verstärkungsfaktor zu. Am Anfang einer Bewegung sind alle relativen Fehler gleich Eins. Der Verstärkungsfaktor hat somit den Wert Zwei. Wenn alle Regelkreise eingeregelt sind, d. h. keine Regeldifferenz mehr auftritt, ist der Verstärkungsfaktor gleich Eins. Wenn die Kreise j und k eingeregelt sind, bevor der Kreis i eingeregelt ist, erhält man für den Verstärkungsfaktor des Reglers i den Wert KRi = 4. Der Regler i wird also seine Regeldifferenz mit erhöhter Geschwindigkeit ausregeln.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird am Ende der Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts die Bewegungs­ geschwindigkeit allmählich verringert. Hierdurch werden Erschütterungen auf der Maschine und unnötig harte Be­ lastungen vermieden. Dies kann beispielsweise durch eine Steuerung der Ventilkennlinien entlang einer Rampenfunktion erreicht werden.

Bevorzugterweise wird eine Folge von vorgebbaren Bewegungsbahnen abgespeichert und bei Bedarf wiederholt. Dies ist insbesondere bei trivialen und eintönigen Arbeitsfunktionen wünschenswert. Die Bedienungsperson führt diese Arbeitsfunktion beim ersten Mal selber durch. Bei weiteren Funktionsabläufen übernimmt der Speicher die Steuerung. Die Bedienungsperson hat hierbei noch die Möglichkeit, kleinere Korrekturen vorzunehmen.

Auch ist bevorzugt, daß eine Gewichtsänderung des Ar­ beitsgeräts ermittelt wird. Hierdurch läßt sich eine Statistik für die Belastung des Arbeitsgeräts erstellen, die beispielsweise zu Abrechnungszwecken verwendet werden kann.

Hierbei ist bevorzugt, daß das vom Arbeitsgerät ausge­ übte Kraftmoment auf den Träger fortlaufend ermittelt wird. Da das Anfangsgewicht des Arbeitsgeräts bekannt ist, läßt sich aus der Gewichtsänderung für jeden Zeitpunkt das tatsächliche Gewicht des Arbeitsgeräts ermitteln. Aus dem Gewicht, der Länge des Armes, der Auslenkung des Armes und der Richtung der Schwerkraft läßt sich nun das Kraftmoment ermitteln, das vom Arbeitsgerät auf den Träger ausgeübt wird. Dieses Kraftmoment erlaubt beispielsweise eine Aussage über die Kippgefährdung des Trägers nach vorne, nach hinten oder zur Seite. Bei Überschreiten eines Grenzwerts kann ein Alarm ausgelöst und/oder weitere das Kraftmoment vergrößernde Bewegungen gesperrt werden.

Die Aufgabe wird auch durch eine Bahnsteuereinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Steuer­ vorrichtung ausgehend von einer Istposition des Arbeitsgerätes iterativ eine Folge von Sollpositionen in einer vorgebbaren Bewegungsbahn ermittelt und den hydraulischen Antriebselementen entsprechende Antriebssignale zugeführt, um das Arbeitsgerät ausgehend von der Istposition nacheinander in die ermittelten Sollpositionen zu bewegen, wobei die Steuervorrichtung jede aufeinanderfolgend erreichte Position jeweils als neue Istposition mit der jeweils zugehörig ermittelten Sollposition vergleicht und die für die Bewegung in die jeweils nächste Sollposition erforderlichen Antriebssignale erst dann freigibt, wenn die Positionssensoren melden, daß sich das Arbeitsgerät mit seiner momentanen Istposition innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs um die zugehörig ermittelte Sollposition befindet.

Die Steuervorrichtung überwacht also laufend, ob die von ihr ausgesandten Signale auch zu dem gewünschten Ergebnis führen. So lange das gewünschte Ergebnis, also die Sollposition, nicht erreicht ist, wird eine weitere Bewegung des Arbeitsgeräts über die Sollposition hinaus nicht zugelassen.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Steuervorrichtung in der Größenordnung von 10 Millisekunden nach der Bereitstellung einer Sollposition für die nächste Sollposition zur Verfügung stellt. Die Berechnung der Folge der Bewegungssequenzen erfolgt also relativ rasch verglichen mit der Bewegung des Arbeitsgeräts. Die Bereitstellung der neuen Sollposition nach circa 10 Millisekunden bedeutet nicht, daß die Sollposition auch nach dieser Zeit freigegeben werden muß. Die Freigabe der Sollposition hängt vielmehr davon ab, ob das Arbeitsgerät die vorherige Sollposition erreicht hat, d. h. sich in einem vorgegebenen Fehlerabstand um die Sollposition herum befindet.

Bevorzugterweise ist zwischen Arbeitsgerät und Arm ein weiteres hydraulisches Antriebselement, nämlich ein Arbeitsgeräteantrieb, und ein weiterer Positionssensor, nämlich ein Winkelsensor zur Ermittlung des Winkels zwischen Arbeitsgerät und Arm, vorgesehen, die mit der Steuervorrichtung verbunden sind. Es wird also nicht nur die Lage des Arbeitsgeräts laufend gesteuert und überwacht, sondern auch die Orientierung des Arbeits­ geräts. Wie oben ausgeführt, kann dies insbesondere dann von Vorteil sein, wenn mit dem Arbeitsgerät Lasten transportiert werden sollen, die nicht verrutschen dür­ fen. In diesem Fall ist eine bestimmte Orientierung des Arbeitsgeräts beispielsweise im Verhältnis zu einer horizontalen Ebene während der gesamten Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts aufrechtzuerhalten.

Mit Vorteil ermittelt die Steuervorrichtung für jede Sollposition einen Sollwinkel zwischen Arbeitsgerät und Arm und gibt den nächste Sollposition der Folge erst frei, wenn der Istwinkel in der momentanen Istposition um weniger als einen vorbestimmten Wert vom zugehörig ermittelten Sollwinkel abweicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich auch bei der Orientierung des Arbeitsgeräts keine größeren Fehler einschleichen kön­ nen. Vielmehr werden kleine Fehler am Ende eines Teil­ stücks der Bewegungsbahn sofort korrigiert.

Bevorzugterweise ist ein Neigungssensor als weiterer Positionssensor mit der Steuervorrichtung verbunden, der die Neigung des Trägers in bezug auf die Schwerkraft­ richtung ermittelt. Hierdurch läßt sich beispielsweise erreichen, daß das Arbeitsgerät im Verhältnis zu einer horizontalen Ebene eine vorbestimmte Ausrichtung beibehält, so daß auf dem Arbeitsgerät angeordnete Lasten nicht verrutschen können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Wählein­ richtung zur Auswahl eines Steuermodus mit der Steuervorrichtung verbunden. Die Steuervorrichtung ist also umschaltbar. Das Arbeitsgerät kann auf herkömmliche Weise bewegt werden, wobei die einzelnen von der Bedie­ nungseinrichtung abgegebenen Befehle unmittelbar zu einer Betätigung der Antriebselemente führen. In diesem Fall wird das Arbeitsgerät quasi in Polarkoordinaten bewegt. Ein weiterer Steuermodus ist die bisher beschriebene automatische Steuerung des Arbeitsgeräts entlang einer geraden Linie. Weiterhin kann die Bedienungsperson auswählen, ob sie die Bahn des Arbeitsgeräts im Verhältnis zum Träger oder im Verhältnis zur Schwerkraft steuern will. Es kann auch gewählt werden, ob das Arbeitsgerät im Verhältnis zum Fahrzeug oder im Verhältnis zu einer horizontalen Ebene konstant gehalten werden soll, beispielsweise wenn der Träger als Fahrzeug ausgebildet ist und sich im Gelände bewegt. Alle diese Funktionen lassen sich mit der zuvor beschriebenen Bahnsteuereinrichtung realisieren.

Auch ist bevorzugt, daß die Steuervorrichtung bei Auftreten eines Fehlers einen anderen Steuermodus wählt, der mehr Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erfordert, und diesen Steuermodus gegebenenfalls anzeigt. Die Steuervorrichtung überprüft laufend, ob in der Bahn­ steuereinrichtung Fehler auftreten. Beispielsweise werden alle oder einige Leitungen permanent auf Kurzschluß oder Unterbrechung überprüft, d. h. es wird überprüft, ob das Signal z. B. kleiner als 3% oder größer als 97% des Versorgungswertes ist. Auch kann ein Signalgradient ermittelt werden, d. h. eine Änderung eines Signals über der Zeit. Wenn ein solcher Gradient größer ist, als dies physikalisch möglich sein kann, läßt dies auf einen Fehler schließen. Auch können Redundanzen eingebaut sein. Bei Auftreten eines Fehlers schaltet die Steuervorrichtung auf die nächst niedrigere Komfortstufe zurück. Der Betrieb kann weitergehen, erfordert aber eine erhöhte Aufmerksamkeit der Bedienungsperson.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Getriebe­ schalter mit der Steuervorrichtung verbunden. Der Getriebeschalter kann ermitteln, ob sich das Fahrzeug bewegt oder nicht. In einer einfachen Ausführungsform reicht es auch aus, daß der Getriebeschalter ermittelt, ob ein Gang eingelegt ist. In diesem Fall ist mit einer Bewegung des Fahrzeugs zu rechnen.

Vorteilhafterweise ist eine Meßeinrichtung für den Volumenstrom des zur Verfügung stehenden Hydraulikfluids vorgesehen. Die Meßeinrichtung ermittelt den von einer Pumpe abgegebenen Volumenstrom. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Pumpe nicht nur die Antriebselemente für die Bewegung des Arbeitsgeräts versorgen muß, sondern auch noch für andere Zwecke Hydraulikfluid zur Verfügung stellen muß, beispielsweise für eine hydraulische Lenkung oder eine Bremsanlage. Die Steuervorrichtung erhält dann laufend eine Information darüber, mit welchen Mengen an Hydraulikfluid sie arbeiten kann.

Hierbei ist bevorzugt, daß jedem Antriebselement eine Ermittlungseinrichtung für die in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegung benötigten Menge des Hydraulikfluids zugeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung einen Quotienten aus zur Verfüngung stehender und benötigter Menge des Hydraulikfluids bildet und, falls der Quotient kleiner als Eins ist, jedem Antriebselement eine entsprechend dem Quotienten verminderte Menge an Hydraulikfluid zuführt. Die für die Antriebselemente benötigte Menge an Hydraulikfluid kann aus der Stellung der Bedienungseinrichtung, beispielsweise der Winkellage und Auslenkung eines Bedienungshebels, und einer am Arbeitsgerät angreifenden Last errechnet werden. Hierdurch wird erreicht, wie oben ausgeführt, daß zwar die gesamte Bewegung des Arbeitsgeräts möglicherweise mit verminderter Geschwindigkeit erfolgt, die Bewegung jedoch der gewünschten Bahn folgt. Ohne dieses Ausgleichen der Bedarfe der einzelnen Antriebselemente kann es vorkommen, daß das Arbeitsgerät zwar den gewünschten Endpunkt der Bewegungsbahn erreicht, zwischen Anfangs- und Endpunkt jedoch einer abweichenden Bahn folgt.

Bevorzugterweise ist eine Belastungsmeßeinrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden, die die von dem Arbeitsgerät hervorgerufene Belastung ermittelt. Die Belastungsmeßeinrichtung kann beispielsweise eine Wiegefunktion durchführen, so daß die geleistete Arbeit des Arbeitsgeräts ermittelt werden kann.

Vorteilhafterweise ist eine Alarmeinrichtung vorgesehen, die einen Alarm auslöst und/oder Bewegungen des Arbeitsgeräts verhindert, die ein auf den Träger wirkendes Kraftmoment vergrößern, wenn ein aus der Belastung durch das Arbeitsgerät, der Länge und der Verschwenkung des Armes ermittelter Wert eine vorbestimmte Grenze überschreitet. Die Alarmeinrichtung dient also zur Erhöhung der Kippsicherheit des Trägers und damit der Sicherheit der Bedienungsperson. Wenn die Belastung des Arbeitsgeräts und die Länge des Armes zu groß sind, kann es vorkommen, daß das Kraftmoment auf den Träger zu groß wird und der Träger umkippt. Normalerweise ist bei den betrachteten Arbeitsgeräten lediglich ein Kippen nach vorne zu besorgen. In Extremfällen, beispielsweise wenn das Arbeitsgerät auf einem geländegängigen Fahrzeug eingesetzt ist und das Fahrzeug eine relativ steile Steigung hinauffährt, kann es aber auch zu einem Kippen nach rückwärts oder zur Seite kommen.

Mit Vorteil geben die Eingangssteuersignale der Bedienungseinrichtung die Richtung und die Geschwindigkeit der Bewegung des Arbeitsgeräts an. Wenn beispielsweise die Bedienungseinrichtung durch einen Steuerhebel gebildet ist, kann die Richtung der Auslenkung des Steuerhebels die Richtung der Bewegung des Arbeitsgeräts und der Grad der Auslenkung die Geschwindigkeit der Bewegung des Arbeitsgeräts angeben. Auf diese Weise wird nicht die Endposition des Arbeitsgeräts festgelegt, sondern lediglich die Bewegungsbahn. Die Steuervorrichtung berechnet dann sukzessive die Teilabschnitte der Bewegungsbahn, so lange die von der Bedienungseinrichtung ausgegebenen Eingangssteuersignale anzeigen, daß eine Bewegung des Arbeitsgerät erwünscht ist.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Eingangssteuersignale richtungsbezogen in einem kartesischen Koordinatensystem vorliegen, wobei die Steuervorrichtung diese Werte in Polarkoordinaten umrechnet. Die Eingangssteuersignale sind an die menschliche Vorstellungskraft bei der Bewegung des Arbeitsgeräts besser angepaßt. Ein Mensch kann sich in der Regel besser eine geradlinige Bewegung vorstellen, die aus einzelnen, zueinander proportionalen Bewegungen zusammengesetzt ist, als eine geradlinige Bewegung in einem Polarkoordinatensystem, die in der Regel eine relativ komplizierte Umrechnung mit trigonometrischen Funktionen erfordert.

Bevorzugterweise ist eine Torschaltung am Ausgang der Steuervorrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von der momentanen Istposition und der zugehörig ermittelten Sollposition des Arbeitsgeräts einen Signalpfad zum Ausgang freigibt oder sperrt. Die Torschaltung ist also die Sperre am Ausgang der Steuervorrichtung, mit deren Hilfe die einzelnen Abschnitte der Bewegungsbahn freigegeben werden.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Werte der momentanen Istposition der Torschaltung über eine Transformationseinrichtung zum Umwandeln von polaren in kartesische Koordianten zugeführt werden. Die Torschaltung kann dann direkt vergleichen, ob die Sollposition erreicht ist oder nicht.

Mit Vorteil ist ein Schalter vorgesehen, der die Posi­ tionssensoren mit einer Bahnberechnungseinrichtung verbindet, sobald sich die Bedienungseinrichtung in ihrer Neutralstellung befindet. Die Positionssensoren geben in diesem Fall die Istposition als Startposition für die nächste Bewegungssequenz vor.

Vorteilshafterweise ist jedem Antriebselement ein Regel­ kreis zugeordnet. Der Regelkreis regelt das Antriebselement auf die gewünschte Sollposition ein.

Hierbei ist bevorzugt, daß jeder Regelkreis ein Glied mit veränderlichem Verstärkungsfaktor aufweist. Die Verstärkung der einzelnen Regelkreise läßt sich dann den Bedürfnissen anpassen. Beispielsweise kann ein Regel­ kreis mit einem höheren Verstärkungsfaktor versehen werden, um eine schnellere Regelung zu erzielen, wenn dies notwendig ist.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Verstärkungsfaktor eines Regelkreises vom Regelzustand der jeweils anderen Regelkreise abhängt. Hierdurch läßt sich eine "Fehlersynchronisation" erzielen. Man kann damit erreichen, daß die von den einzelnen Regelkreisen abgegebenen Steuersignale bei den einzelnen Antriebselementen im wesentlichen solche Bewegungen bewirken, daß die Position des Arbeitsgeräts der gewünschten Bewegungsbahn folgt.

Mit Vorteil wird dabei der Verstärkungsfaktor nach fol­ gender Formel gebildet:

wobei KRi der Verstärkungsfaktor, e der relative Fehler und i, j, k die Indizes für die einzelnen Regelkreise sind. Der relative Fehler ist die Regeldifferenz bezogen auf die Führungsgröße. Am Anfang einer Bewegung sind alle relativen Fehler gleich Eins, da die Regeldifferenz genauso groß wie die Führungsgröße ist. In diesem Fall ist der Verstärkungsfaktor KR = 2. Wenn alle Regelkreise eingeregelt sind, verschwindet der relative Fehler, KR = 1. Wenn nun zwei Kreise j und k eingeregelt sind, bevor der Regelkreis i in Gang gesetzt wird, beispielsweise aufgrund der Trägheit des Antriebselements, wird KRi = 4.

Bevorzugterweise wird jedem Regelkreis mindestens eine Hilfsgröße aufgeschaltet. Mit Hilfe der Hilfsgröße las­ sen sich Schwierigkeiten bei der Transformation einer Ventilkennlinie eines Antriebselements überwinden. Bei­ spielsweise sind die Ventilkennlinien, d. h. der Zusammenhang zwischen dem Signal und dem vom Ventil durchgelassenen Fluß, nicht immer linear. Oft weist die Ventilkennlinie auch Sprungstellen auf oder ist nicht stetig differenzierbar.

Hierbei ist bevorzugt, daß eine erste Hilfsgröße einem Totband einer Ventilkennlinie entspricht. Das Totband der Ventilkennlinie besagt, daß das Ventil erst öffnet, wenn eine Mindeststärke des Signals erreicht ist.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, daß die Steuervorrich­ tung Ventile zur Ansteuerung der Antriebselemente nacheinander aus einer Neutralstellung heraus zunächst in eine Richtung schrittweise öffnet, bis die zugeordneten Sensoren eine Bewegung der jeweiligen Antriebselemente registrieren, die Ventile in die Neutralstellung bewegt und dann in die andere Richtung schrittweise öffnet, bis die Sensoren erneut eine Bewegung anzeigen, und aus den Sensorsignalen das Totband ermittelt. Auch ein Totband für einen Bedienungshebel und andere Teile können auf diese Art ermittelt werden. Die Justierung der Antriebe und die Einstellung der Ventile können daher mit geringerer Präzision durchgeführt werden. Trotzdem läßt sich durch diese Selbstkalibrierung eine gleichförmige, fortlaufende Bewegung des Arbeitsgeräts erzielen.

Vorteilhafterweise wird eine zweite Hilfsgröße aus der Neigung der Ventilkennlinie ermittelt. Die Neigung der Ventilkennlinie gibt den Zusammenhang zwischen dem Ein­ gangssignal des Ventils, beispielsweise einem elektrischen Signal, und dem Ausgangssignal, d. h. dem durchgelassenen Hydraulikfluidstrom, wieder.

Mit Vorteil wird die zweite Hilfsgröße als Feed-Forward-Größe in den Regelkreis eingespeist. Eine Änderung der Führungsgröße wirkt dann relativ schnell auf das Antriebselement weiter.

Bevorzugterweise sind die Hilfsgrößen im Datenspeicher abgelegt. Bei der Initialisierung der Anordnung werden die für die einzelnen Ventile benötigten Hilfsgrößen einmal eingespeichert. Bei der Berechnung kann die Steuervorrichtung immer wieder darauf zurückgreifen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bahnsteuer­ einrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Trägers mit einem Arbeitsgerät,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer geradlinigen Bewegungsbahn,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus der Steuervorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Reglers,

Fig. 6 eine Ventilkennlinie und

Fig. 7 die Verknüpfung mehrerer Regler.

Die Bahnsteuereinrichtung kann beispielsweise bei einem geländegängigen Gabelstapler 1, einem Schaufelradlader 2 oder einem Autokran 3 oder anderen Arbeitsgeräten, die linear bewegt werden sollen, verwendet werden. Die Er­ findung wird im folgenden anhand eines Gabelstaplers erläutert. Ein derartiger Gabelstapler 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Gabelstapler weist einen Träger 4 auf, der auf Rädern 5, 6 verfahrbar ist. Auf dem Träger 4 ist ein um eine trägerfeste Achse 7 verschwenkbarer Arm 8 angeordnet, an dessen anderem Ende eine Gabel 9 als Arbeitsgerät befestigt ist. Der Arm 8 ist mit Hilfe eines Längenantriebs 10 in der Länge verstellbar und mit Hilfe eines Winkelantriebs 11 um die Achse 7 verschwenkbar. Die Gabel 9 ist mit Hilfe eines Arbeits­ geräteantriebs 12 gegenüber dem Arm 8 neigbar. Durch die Antriebe 10 bis 12 lassen sich also die Länge l des Armes, der Winkel A gegenüber dem Träger 4 und der Winkel B der Gabel 9 gegenüber dem Arm 8 einstellen. Die Antriebe können beispielsweise als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet sein, die in zwei Richtungen wirken. Alle Antriebe 10 bis 12 weisen gleich­ zeitig einen nicht näher dargestellten Positionssensor auf, der ermittelt, welche Position der Kolben innerhalb des Zylinders hat. Aus dieser Position läßt sich wegen des bekannten Übersetzungsverhältnisses ein eindeutiger Schluß auf die Länge l und die Winkel A und B ziehen. Mit Hilfe der Positionssensoren ist also eine eindeutige Aussage über die Position und die Orientierung der Gabel 9 möglich. Am Träger ist weiterhin ein Neigungssensor 13 angeordnet, der die Neigung des Trägers 4 gegenüber der Schwerkraftrichtung angibt. Bei Einbeziehung des Neigungssensors in einen Steuerkreislauf läßt sich also nicht nur die Position und die Orientierung der Gabel 9 gegenüber dem Träger 4 ermitteln, sondern auch die Orientierung bzw. die Position der Gabel 9 gegenüber einer horizontalen Ebene.

Eine wichtige Bewegung der Gabel 9 des Gabelstaplers 1 ist das Aufnehmen von Paletten. Dazu muß der waagerechte Abschnitt der Gabel 9 unter die Palette gefahren werden. Da die Palette nicht immer in geradliniger Verlängerung des Armes 8 angeordnet ist, erfordert diese geradlinige Bewegung nicht nur eine Verlängerung des Armes 8, son­ dern eine gleichzeitige Verschwenkung des Armes 8 um die Achse 7 mit Hilfe des Winkelantriebs 11. Um hierbei den waagerechten Abschnitt der Gabel 9 in der horizonta­ len Ebene zu halten, muß gleichzeitig der Arbeitsgeräte­ antrieb 12 betätigt werden. Zur Koordinierung dieser Bewegung ist eine Bahnsteuereinrichtung 15 vorgesehen. Die Bahnsteuereinrichtung 15 weist einen Bedienungshebel 16 auf, der mit einer Steuerungsvorrichtung 17 verbunden ist. Der Bedienungshebel 16 gibt in Abhängigkeit von seiner Stellung Eingangssteuersignale in1, in2, in3 an die Steuerungsvorrichtung 17 ab. Beispielsweise kön­ nen die Eingangssteuersignale in1 und in2 durch eine Neigung des Bedienungshebels 16 nach vorne und hinten bzw. nach links und rechts und das Eingangssteuersignal in3 durch Betätigung eines Knopfes 18 erzeugt werden.

Die Steuervorrichtung 17 weist eine Verarbeitungseinrich­ tung 19, beispielsweise einen Mikroprozessor, und einen Datenspeicher 20 auf, der mit der Verarbeitungseinrich­ tung 19 verbunden ist. Die Eingangssteuersignale in1, in2 und in3 werden der Verarbeitungseinrichtung 19 zuge­ führt. Die Eingangssteuersignale in1, in2 geben die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit der Gabel 9 als Arbeitsgerät in einem kartesischen Koor­ dinatensystem wieder. Dies entspricht am besten der menschlichen Vorstellungskraft. Aufgrund des längen­ veränderlichen und verschwenkbaren Armes 8 läßt sich die Bewegung der Gabel 9 aber am besten in einem Polar­ koordinatensystem beschreiben. Hierbei gibt der Längen­ antrieb 10 die Bewegung der Gabel 9 in radialer Rich­ tung und der Winkelantrieb 11 die Bewegung der Gabel 9 in azimutaler Richtung wieder. Die Umrechnung der karte­ sischen in polare Koordinaten erfolgt mit Hilfe der Verarbeitungseinrichtung 19.

Die Verarbeitungseinrichtung 19 erzeugt an ihrem Ausgang Steuersignale s1, s2, s3, d. h. Sollwerte für den Längen­ antrieb 10, den Winkelantrieb 11 und den Arbeitsgeräte­ antrieb 12. Die Sollwerte werden als Führungsgrößen je einem Regler R1, R2 und R3 zugeführt. Jeder Regler R1, R2, R3 ist mit einem Ventil V1, V2, V3 verbunden. Die einzelnen Ventile sind mit den Antrieben 10 bis 12 verbunden, die der Einfachheit halber als M1, M2 und M3 bezeichnet sind. Die Regler R erzeugen an ihrem Ausgang ein elektrisches Steuersignal, das den Ventilen V zuge­ führt wird. Die Ventile V wandeln das elektrische Signal in ein hydraulisches Signal um, d. h. sie führen den Antrieben M eine in Abhängigkeit von ihren Eingangssigna­ len veränderliche Menge an Hydraulikfluid zu. Am Ausgang der Antriebe M, genauer gesagt am Ausgang der den Antrie­ ben M zugeordneten Positionssensoren, läßt sich eine Aussage über die von den Antrieben M bewirkte Posi­ tionsänderung gewinnen. Diese wird den Reglern R und der Verarbeitungseinrichtung 19 über Signale f1, f2 und f3 zurückgeführt. Die Ventile V1, V2 und V3 melden über Signale a1, a2 und a3 einen möglichen Fehler an die Verarbeitungseinrichtung 19 zurück.

Der Verarbeitungseinrichtung 19 werden darüber hinaus noch ein Signal t1, das der Menge des von einer Hydrau­ likfluid-Quelle bereitgestellten Hydraulikfluids ent­ spricht, ein Signal t2, das dem Ausgang des Neigungs­ sensors 13 entspricht, und ein Signal t3, das ein Last­ signal ist, zugeführt. Ferner erhält die Verarbeitungs­ einrichtung 19 ein Signal t4 von einem Getriebeschalter 21. Die Verarbeitungseinrichtung 19 ist ferner verbunden mit einer Modus-Wahleinrichtung 22, mit der sie Signale i1, i2, i3, i4, i5 und i6 austauscht.

Ferner ist eine Eingabeeinrichtung 23 vorgesehen, mit deren Hilfe Werte in den Datenspeicher 20 oder die Ver­ arbeitungseinrichtung 19 eingeschrieben werden können.

Die Steuervorrichtung 17 hat aber nicht nur die Aufgabe, die kartesischen Eingangssteuersignale in polare Signale zur Steuerung der Antriebe 10 bis 12 umzusetzen, sie überwacht auch, ob das Arbeitsgerät 9 die gewünschte lineare Bewegung ausführt. Zu diesem Zweck berechnet die Steuervorrichtung 17 eine Folge von Sollwerten (Fig. 3) S1, S2, S3, S4 ... Sn, die auf der gewünschten linearen oder geradlinigen Bewegungsbahn des Arbeits­ geräts 9 liegen. Die Steuervorrichtung 17 steuert nun den Längenantrieb 10 und den Winkelantrieb 11, so daß die tatsächliche Bewegungsbahn 24 des Arbeitsgeräts 9 möglichst dicht an der gewünschten Bewegungsbahn 25 verläuft. Zu diesem Zweck wird das Arbeitsgerät 9 sozu­ sagen etappenweise bewegt, d. h. es bewegt sich von einem Sollwert zum anderen. Hierbei wird der nächste Sollwert S erst freigegeben, wenn sich die tatsächliche Position I des Arbeitsgeräts 9 in einem vorbestimmten Bereich um den Sollwert S herum befindet. Dies soll anhand der Fig. 3 erläutert werden. Im Verlauf der Bewegungs­ bahn hat die Steuervorrichtung 17 den Sollwert S1 vor­ gegeben. Das Arbeitsgerät 9 hat die Position I1 erreicht. Daraufhin hat die Steuervorrichtung 17 den Sollwert S2 errechnet. Das Arbeitsgerät 9 ist entlang der Bahn 24 zur Position I2 bewegt worden. Daraufhin hat die Steuervorrichtung 17 den nächsten Sollwert S3 frei­ gegeben. Das Arbeitsgerät 9 hat nun die Position I3 erreicht. Der nächste Sollwert S4 kann noch nicht frei­ gegeben werden, da sich die Position I3 noch außerhalb eines Toleranzbereichs um den Sollwert S3 befindet. Die Toleranzbereiche sind im Verhältnis zur Länge der Bahnabschnitte übertrieben groß dargestellt. Die Soll­ werte S sind so dicht zueinander angeordnet, daß das Arbeitsgerät die Entfernung zwischen zwei benachbarten Sollpositionen in Bruchteilen einer Sekunde, bei­ spielsweise 10 Millisekunden, zurücklegen kann. Die Steuervorrichtung 17 stellt also 10 Millisekunden nach dem Bereitstellen eines Sollwerts S1 bereits den näch­ sten Sollwert S2 zur Verfügung. Ob dieser Sollwert aller­ dings freigegeben wird, hängt ausschließlich davon ab, ob die Istposition I1 des Arbeitsgeräts 9 im Toleranz­ bereich in dem Sollwert S1 liegt oder nicht. Der Fehler bzw. die Abweichung, die sich zwischen der gewünschten Bewegungsbahn 25 und der tatsächlichen Bewegungsbahn 24 ergibt, bewegen sich also in der Größe des Toleranzbe­ reichs um die Sollwerte S. Dadurch, daß circa 100 mal pro Sekunde die Übereinstimmung zwischen der tatsächli­ chen Bewegungsbahn 24 und der gewünschten Bewegungsbahn 25 überprüft wird, können keine größeren Fehler entste­ hen. Der Längenantrieb 10 und der Winkelantrieb 11 wer­ den durch ihre Regler R1, R2 jeweils so angetrieben, daß sie zumindest theoretisch den gewünschten Sollwert S erreichen. Dabei ist es unerheblich, ob beide Antriebe ihre zu dem Sollwert gehörende Stellung gleichzeitig oder nacheinander erreichen. Die Steuervorrichtung 17 wartet auf jeden Fall ab, bis beide Antriebe das Arbeits­ gerät 9 in den Fehler- oder Toleranzbereich um den Soll­ wert S herum bewegt hat. Hierbei werden aber alle An­ triebe so gesteuert, daß eine gleichförmige, fortlaufende Bewegung entsteht, das Arbeitsgerät also nicht rattert. Wenn die Möglichkeit besteht, das Arbeitswerkzeug, bei­ spielsweise die Gabel 9, auch in Bezug zum Arm 8 zu orientieren, wartet die Steuervorrichtung ebenfalls, bis der einem entsprechenden Sollwert entsprechende Sollwinkel erreicht ist, d. h. die Abweichung des Ist-Win­ kels B vom Soll-Winkel B kleiner als eine vorbestimmte Fehlergrenze ist.

Der Aufbau der Verarbeitungseinrichtung 19 soll nun anhand von Fig. 4 näher erläutert werden. Es ist ledig­ lich ein einziger Signalfluß für alle Eingangssteuersig­ nale in1, in2, in3 dargestellt, da diese gemeinsam ver­ arbeitet werden.

Über die Eingangssteuersignale in vom Bedienungshebel bekommt die Verarbeitungseinrichtung 19 die Richtung und die Geschwindigkeit mitgeteilt, mit der das Arbeits­ gerät 9 bewegt werden soll. Die Eingangssteuersignale in und das Lastsignal sind auch ein Maß dafür, wieviel Hydraulikfluid benötigt wird. Die Menge an Hydraulikfluid wird daraus berechnet. Sie wird durch das Signal a darge­ stellt. Die Eingangssteuersignale in werden einer Ge­ schwindigkeitssteuereinrichtung 26 zugeführt, der auch das Signal t1, das die maximal zur Verfügung stehenden Menge des Hydraulikfluids repräsentiert, zugeführt wer­ den. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 26 bildet den Quotienten aus t1 und a. Wenn der Quotient kleiner als Eins ist, bedeutet dies, daß die Quelle für das Hydraulikfluid nicht die benötigte Menge an Hydraulik­ fluid zur Verfügung stellen kann. Dies bedeutet bei­ spielsweise, daß die von der Bedienungsperson gewünschte Geschwindigkeit, mit der das Arbeitsgerät bewegt werden soll, nicht erzielt werden kann. Der Ausgang der Ge­ schwindigkeitssteuereinrichtung 26 wird einer Bahnberech­ nungseinrichtung 27 zugeführt, der auch die Eingangs­ steuersignale in zugeführt werden. Die Bahnberechnungs­ einrichtung 27 berechnet in Abhängigkeit von den Ein­ gangssteuersignalen in eine Folge von Sollwerten S und somit eine Folge von Abschnitten der Bewegungsbahn 25. Die Startwerte für jeden Teilabschnitt werden über einen Schalter 28 zugeführt. Der Schalter 28 ist während der Bewegung des Arbeitsgeräts in der durchgezogen darge­ stellten Arbeitsstellung. Wenn das Arbeitsgerät nicht bewegt wird, ist er in der gestrichelt dargestellten Arbeitsstellung. Die Bahnberechnungseinrichtung 27 gibt an ihrem Ausgang die Koordinaten X, Y der nächsten Soll­ position S und den dazugehörigen Winkel B für die Orien­ tierung des Arbeitsgeräts 9 im Verhältnis zum Arm 8 aus. Der Abstand zweier Koordinatenpaare wird durch die gewünschte Geschwindigkeit, oder falls diese nicht erreichbar ist, durch die maximale Geschwindigkeit, bestimmt. Die Koordinaten X, Y liegen als kartesische Koordinaten vor, die in einer Transformationseinrich­ tung 29 in Polarkoordinaten s umgewandelt. In die Umwand­ lung bzw. die Transformation geht auch das von dem Nei­ gungssensor 13 erzeugte Signal t2 ein. Die Signale s werden einer Torschaltung 30 zugeführt, von deren Ausgang sie den Reglern R1, R2, R3 zugeführt werden. Ein weiterer Ausgang der Vorschaltung 30 ist zum Schalter 28 zurückge­ führt. Die Torschaltung 30 wird durch Signale f gesteu­ ert, die von den Positionssensoren erzeugt werden. Das Signal f ist somit eine Darstellung für die Istposition des Arbeitsgeräts 9. Hierbei können die Signale f ent­ weder direkt der Torschaltung 30 zugeführt werden oder nach einer Rücktransformation, die durch eine Rücktrans­ formationseinrichtung 31 durchgeführt wird. Die Torschal­ tung 30 vergleicht die Signale f mit den Signalen s. Wenn die Signale s am Ausgang der Torschaltung 30 mit den Signalen f übereinstimmen, öffnet die Torschaltung 30, um den nächsten Sollwert zu den Reglern R1, R2, R3 gelangen zu lassen. Alternativ dazu können die Werte X, Y, B (ist) am Ausgang der Rücktransformationseinrich­ tung 31 mit den Werten X, Y, B (soll) vom Ausgang der Bahnberechnungseinrichtung 27 verglichen werden. Bei Übereinstimmung dieser Werte öffnet die Torschaltung, um den nächsten Sollwert zu den Reglern R1, R2, R3 gelan­ gen zu lassen. Der aktuelle Sollwert wird über den Schal­ ter 28 der Bahnberechnungseinrichtung 27 zurückgeführt, damit die Bahnberechnungseinrichtung 27 eine Basis hat, um die Koordinaten des nächsten Sollwerts ausrechnen zu können. Wenn die Bewegung des Arbeitsgeräts 9 beendet ist, wird der Schalter 28 in die gestrichelt dargestell­ te Schalterstellung umgelegt. Die tatsächliche Position des Arbeitsgeräts 9 wird nun als Istposition für den Ausgangspunkt der Berechnung der nächsten Folge von Bewegungsbahnabschnitten verwendet.

Fig. 5 zeigt den schematischen Aufbau eines Regelkrei­ ses. Da die drei Regelkreise im Prinzip gleich aufge­ baut sind, wird nur ein einzelner Regelkreis beschrie­ ben. Am Eingang des Regelkreises wird die vom Ausgang der Torschaltung 30 gewonnene Größe S als Führungsgröße aufgegeben. Die Führungsgröße wird über einen Summations­ punkt 32 geführt. Der Ausgang des Summationspunkts ist dem Eingang eines Verstärkungsgliedes 33 mit einem Ver­ stärkungsfaktor KR verbunden. Der Verstärkungsfaktor KR wird weiter unten näher erläutert. Der Ausgang des Verstärkungsgliedes 33 ist mit dem Eingang eines PI- Glieds 34 verbunden. Der Ausgang des PI-Gliedes ist mit dem Eingang eines Summationspunkts 35 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Summationspunkts 36 verbunden ist. Der Ausgang des Summationspunkts 36 ist mit dem Eingang eines Ventils 37 verbunden. Das Ventil 37 wandelt die bisher elektrischen Signale in ein Fluidsignal um, das vom Ausgang des Ventils 37 zum Eingang des Antriebselements 10, 11, 12 geführt wird. Vom Ausgang des Antriebselements 10, 11, 12, d. h. von dem zugeordneten Positionssensor, wird ein Signal erzeugt und negativ auf den Summationspunkt 32 zurückgeführt.

Vor dem Summationspunkt 32 wird das Signal s abgenommen und in einer Feed-Forward-Einrichtung 39 verarbeitet. Die Feed-Forward-Einrichtung 39 berücksichtigt die Ven­ tilkennlinie des Ventils 37, d. h. sie bildet aus der Änderung des Signals s und der Steigung der Ventilkenn­ linie 1/K einen Wert, der am Summationspunkt 35 dem Ausgang des PI-Glieds 34 aufaddiert wird. Die Ventil­ kennlinie hat ein gewisses Totband d0, d. h. das Ventil erzeugt erst dann einen vorbestimmten Durchfluß, wenn das Signal vom Ausgang des Summationspunkts 36 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dieses Totbandsignal d0 wird also am Summationspunkt 36 zum Ausgang des Summa­ tionspunkts 35 hinzuaddiert. Die Werte d0 für das Tot­ band und K für die Steigung der Ventilkennlinie können im Speicher 20 abgelegt sein. Durch die in Fig. 5 darge­ stellte Regelung werden Fehler, die durch die Ventil­ kennlinie entstehen können, weitgehend ausgeglichen.

Die einzelnen Bewegungen der Antriebselemente 10, 11, 12 sind im Prinzip durch die Verarbeitungseinrichtung 19 koordiniert, die nur zusammengehörige Sollwertpunkte an die Regler R1, R2, R3 abgibt. Unter der Vorausset­ zung, daß die einzelnen Regelkreise annähernd ideal arbeiten, ist keine weitere Synchronisierung oder Koordi­ nierung dieser Regelkreise erforderlich. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß nicht alle Regelkreise gleich schnell arbeiten, beispielsweise aufgrund unter­ schiedlicher Massenträgheit, Leckagen, unterschiedlicher Alterungen oder Passungen. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die einzelnen Regelkreise miteinander kommunizieren und sich gegenseitig beeinflussen, so daß man davon ausgehen kann, daß alle Regelungen etwa zur gleichen Zeit abgeschlossen sind. Zu diesem Zweck ist der Verstärkungsfaktor KR des Verstärkungsglieds 33 jedes Regelkreises variabel gestaltet. Er wird nach folgender Formel berechnet:

Hierbei ist KR der Verstärkungsfaktor, e ist der relati­ ve Fehler des Regelkreises, d. h. der Ausgangswert des Summationspunkts 32 dividiert durch seinen Eingangswert s, und i, j, k die Indizes der einzelnen Regelschleifen.

Am Anfang einer Bewegung sind alle relativen Fehler e gleich Eins, so daß KR = 2 ist. Wenn alle Regelkreise eingeregelt sind, erhält man KR = 1. Wenn beispielsweise zwei Regelkreise eingeregelt sind, d. h. ihre Regelab­ weichung gleich Null ist, bevor die übrige Schleife mit der Regelung begonnen hat, erhält KR = 4. Die Rege­ lung dieses Kreises wird also mit einem großen Verstär­ kungsfaktor beginnen, so daß der Fehler relativ schnell kleiner wird. Wenn der Fehler kleiner wird, wird auch der Verstärkungsfaktor dieses Kreises kleiner, so daß er sich sehr schnell dem Wert Eins annähert. Man erhält in diesem Fall sehr schnell stabile Verhältnisse. Eine entsprechende Verknüpfung der einzelnen Regler ist in Fig. 7 dargestellt.

Über die Eingabeeinrichtung 23 (Fig. 1) können beispiels­ weise die Werte der Ventilkennlinie (Fig. 6) in den Speicher 20 eingegeben werden.

Über die Modus-Wahleinrichtung 22 können verschiedene Betriebsarten gewählt werden. Beispielsweise kann eine konventionelle Steuerung des Arbeitsgeräts 9 erfolgen. Mit den drei Signalen vom Bedienungshebel 16 kann der Längenantrieb 10, der Winkelantrieb 11 und der Arbeits­ geräteantrieb 12 unabhängig voneinander gesteuert wer­ den. Es ist dann die Aufgabe der Bedienungsperson, diese drei Bewegungen zu einem Arbeitvorgang, d. h. zur geeig­ neten Bewegung des Arbeitsgeräts 9, zu kombinieren. Beispielsweise kann die Vor-Zurück-Bewegung des Hebels den Längenantrieb 10 steuern, während die Links-Rechts- Bewegung des Bedienungshebels 16 den Winkelantrieb 11 steuern kann. Mit dem Knopf 18 des Hebels kann man den Arbeitsgeräteantrieb 12 steuern.

In einer anderen Betriebsweise kann die Bahn des Arbeits­ geräts 9 im Verhältnis zum Träger 4 gesteuert werden. Hier kombiniert die Verarbeitungseinrichtung 19 die Bewegungen der einzelnen Antriebe 10-12 derart, daß ein direkter Zusammenhang zwischen der von der Bedie­ nungsperson am Bedienungshebel 16 eingegebenen Richtung und der Bewegung des Arbeitsgeräts 9 in einem kartesi­ schen Koordinatensystem, das im Verhältnis zum Träger 4 festliegt, erzeugt wird. Beispielsweise kann sich das Arbeitsgerät 9 in Richtung der Y-Achse, d. h. vertikal, bewegen, wenn der Hebel nach vorne oder zurück bewegt wird. Die Geschwindigkeit entspricht dabei der Auslen­ kung des Bedienungshebels 16. Wird der Hebel nach links oder nach rechts bewegt, bewegt sich das Arbeitsgerät in Richtung der X-Achse des Koordinatensystems. Bei einer kombinierten Bewegung des Bedienungshebels 16, d. h. wenn er nach links vorne gedrückt wird, bewegt sich das Arbeitsgerät in einer entsprechenden schrägen, aber geradlinigen Bahn in dem kartesischen Koordinaten­ system.

Anstelle der Bewegung in bezug zum Träger 4 kann auch die Richtung der Schwerkraft bzw. die horizontale Ebene als Bezugsgröße gewählt werden. Auch diese Betriebsart kann über die Modus-Wahleinrichtung 22 eingestellt wer­ den. Als weitere Betriebsart läßt sich die Orientierung des Arbeitsgeräts 9 im Verhältnis zum Träger 4 konstant halten. Mit Orientierung ist der Winkel B gemeint. Beispielsweise soll die Gabel eines Gabelstaplers immer im gleichen Winkel zum Träger 4 verharren, auch wenn der Arm 8 angehoben wird.

In einer anderen Alternative kann die Orientierung des Arbeitsgeräts 9 im Verhältnis zu einer horizontalen Ebene konstant gehalten werden, auch wenn der Träger als Fahrzeug in einem Gelände mit Steigungen unterwegs ist.

Wie oben erwähnt, kann die Verarbeitungseinrichtung 19 laufend das Gewicht des Arbeitsgeräts 9 ermitteln. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß bei be­ kanntem Anfangsgewicht des Arbeitsgeräts 9 jegliche Gewichtsänderung des Arbeitsgeräts 9 registriert wird.

Darüber hinaus wird der Verarbeitseinrichtung 19 laufend die Länge l des Armes 8 und der Winkel A zuge­ führt, so daß die Verarbeitungseinrichtung 19 laufend das von dem Arbeitsgerät 9 ausgeübte Moment auf den Träger 4 berechnen kann. Überschreitet das Moment einen kritischen Wert, kann über eine Alarmeinrichtung 38 ein Alarm erzeugt werden, um die Bedienungsperson zu warnen. Gleichzeitig können alle das Moment auf den Träger 4 vergrößernde Bewegungen des Arbeitsgeräts 9 unterbunden werden.

Claims (40)

1. Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines hydrau­ lisch bewegbaren Arbeitsgeräts, das an einem Ende eines längenveränderbaren und verschwenkbaren Armes angeordnet ist, entlang einer vorgebbaren, im wesentlichen geradlinigen Bewegungsbahn, wobei das Arbeitsgerät mit Hilfe von hydraulischen Antriebselementen, nämlich einem Längenantrieb und einem Winkelantrieb, die am Arm angreifen, in Abhängigkeit von Eingangssteuersignalen, die die Bewegungsbahn bestimmen, bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einer Istposition (I1) des Arbeitsgeräts (9) iterativ eine Folge von Sollpositionen (S1, S2, . . ., Sn) in der vorgebbaren Bewegungsbahn (25) ermittelt wird und daß das Arbeitsgerät (9) ausgehend von der Istposition (I1) nacheinander in einer gleichförmigen, fortlaufenden Bewegung zu den ermittelten Sollpositionen (S2, S3, . . ., Sn) bewegt wird, wobei jede aufeinanderfolgend erreichte Positionen jeweils als neue Istposition (I2, I3, . . ., In-1) mit der jeweils zugehörig ermittelten Sollposition (S2, S3, . . ., Sn-1) verglichen und die Bewegung in die jeweils nächste Sollposition (S3, S4, . . ., Sn) erst freigegeben wird, wenn die momentane Istposition (S2, S3, . . ., In-1) des Arbeitsgerätes (9) in einem vorbestimmten Toleranzbereich zu der zugehörig ermittelten Sollposition (S2, S3, . . ., Sn-1) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iterativ ermittelten Sollpositionen (S1, S2, . . ., Sn) einen Abstand voneinander aufweisen, den das Arbeitsgerät in Bruchteilen einer Sekunde zurücklegen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Sollpositionen in der Größenordnung von zehn Millisekunden voneinander entfernt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Arbeitsge­ räts (9) zum Arm (8) mit Hilfe eines weiteren hydraulischen Antriebselements (12), nämlich eines Arbeitsgeräteantriebs, in Abhängigkeit von der Bewegung des Arms (8) verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung des Arbeitsgeräts (9) zum Arm (8) in Abhängigkeit von der Orientierung des Arms (8) zur Richtung der Schwerkraft verändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Sollposition (S1, S2, . . ., Sn-1) eine Sollorientierung für das Arbeitsgerät (9) ermittelt wird und die Bewegung in die jeweils nächste Sollposition (S2, S3, . . ., Sn) erst freigegeben wird, wenn auch die Istorientierung des Arbeitsgeräts (9) in der momentanen Istposition (I1, I2, . . ., In-1) um weniger als einen vorbestimmten Betrag von der zugehörig ermittelten Sollorientierung abweicht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von den hydraulischen An­ triebselementen (10, 11, 12) insgesamt benötigte Volumenstrom ermittelt wird, daß der zur Verfügung stehende Volumenstrom ermittelt wird, daß der Quotient aus zur Verfügung stehendem und benötigtem Volumenstrom ermittelt wird und daß, falls der Quotient kleiner als Eins ist, jedes Antriebselement (10, 11, 12) nur mit einem entsprechend dem Quotienten verringerten Volumenstrom versorgt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung jedes Antriebsele­ ments (10, 11, 12) von einem Regelkreis (R1, R2, R3) geregelt wird, wobei jeder Regelkreis einen Verstärkungsfaktor (KRi) aufweist, der vom relativen Fehler aller Regelkreise abhängt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor (KRi) nach der Formel errechnet wird: wobei KRi der Verstärkungsfaktor, e der relative Fehler der einzelnen Regelkreise und i, j, k die Indizes der einzelnen Regelkreise sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Bewegungsbahn des Arbeitsgeräts (9) die Bewegungsgeschwindigkeit allmählich verringert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von vorgebbaren Bewegungsbahnen abgespeichert und bei Bedarf wiederholt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewichtsänderung des Arbeitsgeräts (9) ermittelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Arbeitsgerät (9) ausgeübte Kraftmoment auf einen Träger (4) fortlaufend ermittelt wird.

14. Bahnsteuereinrichtung für ein hydraulisch bewegbares Arbeitsgerät, das an einem Ende eines längenveränderbaren und um eine trägerfeste Achse verschwenkbaren Arms angeordnet ist, mit hydraulischen Antriebselementen, nämlich einem Längenantrieb zur Änderung der Länge des Arms und einem Winkelantrieb zum Verschwenken des Arms, einer Steuervorrichtung, die einen Datenspeicher und eine Verarbeitungseinrich­ tung aufweist, einer Bedienungseinrichtung, die mit der Steuervorrichtung verbunden ist und in Ab­ hängigkeit von ihrer Stellung Eingangssteuersignale erzeugt, und Positionssensoren, die die Länge des Armes und seinen Winkel in bezug zu einer vorbestimmten Ebene ermitteln, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (17) ausgehend von einer Istposition (I1) des Arbeitsgerätes (9) iterativ eine Folge von Sollpositionen (S1, S2, . . ., Sn) in einer vorgebbaren Bewegungsbahn (25) ermittelt und den hydraulischen Antriebselementen (10, 11) entsprechende Antriebssignale zuführt, um das Arbeitsgerät (9) ausgehend von der Istposition (I1) nacheinander in die ermittelten Sollpositionen (S2, S3, . . ., Sn) zu bewegen, wobei die Steuervorrichtung (17) jede aufeinanderfolgend erreichte Position jeweils als neue Istposition (I2, I3, . . ., In-1) mit der jeweils zugehörig ermittelten Sollposition (S2, S3, . . ., Sn-1) vergleicht und die für die Bewegung in die jeweils nächste Sollposition (S3, S4, . . ., Sn) erforderlichen Antriebssignale erst dann freigibt, wenn die Positionssensoren melden, daß sich das Arbeitsgerät (9) mit seiner momentanen Istposition (I2, I3, . . ., In-1) innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs um die zugehörig ermittelte Sollposition (S2, S3, . . ., Sn-1) befindet.

15. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (17) in der Größenordnung von zehn Millisekunden nach der Bereitstellung einer Sollposition für die nächste Sollposition zur Verfügung steht.

16. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Arbeitsgerät (9) und Arm (8) ein weiteres hydraulisches Antriebselement (12), nämlich ein Arbeitsgeräteantrieb (12), und ein weiterer Positionssensor, nämlich ein Winkelsensor zur Ermittlung des Winkels zwischen Arbeitsgerät (9) und Arm (8) vorgesehen sind, die mit der Steuervorrichtung (17) verbunden sind.

17. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (17) für jede Sollposition (S1, S2, . . ., Sn-1) einen Sollwinkel zwischen Arbeitsgerät (9) und Arm (8) ermittelt und die nächste Sollposition der Folge erst freigibt, wenn der Istwinkel in der momentanen Istposition (I1, I2, . . ., In-1) um weniger als einen vorbestimmten Wert vom zugehörig ermittelten Sollwinkel abweicht.

18. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungs­ sensor (13) als weiterer Positionssensor mit der Steuervorrichtung (17) verbunden ist, (Signal t2), der die Neigung eines Trägers (4) in bezug auf die Schwerkraftrichtung ermittelt.

19. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wähleinrichtung (22) zur Auswahl eines Steuermodus mit der Steuervorrichtung (17) verbunden ist.

20. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (17) bei Auftreten eines Fehlers einen anderen Steuermodus wählt, der mehr Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erfordert, und diesen Steuermodus gegebenenfalls anzeigt.

21. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe­ schalter (21) mit der Steuervorrichtung (17) ver­ bunden ist.

22. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrich­ tung für den Volumenstrom des zur Verfügung stehenden Hydraulikfluids (Signal t1) vorgesehen ist.

23. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Antriebselement (10, 11, 12) eine Ermittlungseinrichtung für die in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegung benötigte Menge des Hydraulikfluids zugeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung (17) einen Quotienten aus zur Verfügung stehender und benötigter Menge des Hydraulikfluids bildet und, falls der Quotient kleiner als Eins ist, jedem Antriebselement (10, 11, 12) eine entsprechend dem Quotienten verminderte Menge an Hydraulikfluid zuführt.

24. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belastungsmeßeinrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden ist (Signal t3), die die von dem Arbeitsgerät (9) hervorgerufene Belastung ermittelt.

25. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmeinrichtung (38) vorge­ sehen ist, die einen Alarm auslöst und/oder Bewegungen des Arbeitsgeräts (9) verhindert, die ein auf den Träger (4) wirkendes Kraftmoment vergrößern, wenn ein aus der Belastung durch das Arbeitsgerät (9), der Länge (l) und der Verschwenkung (A) des Arms (8) ermittelter Wert eine vorbestimmte Grenze überschreitet.

26. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuersignale (in1, in2, in3) der Bedienungseinrichtung (16) die Richtung und die Geschwindigkeit der Bewegung des Arbeitsgeräts (9) angeben.

27. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuersignale (in1, in2, in3) richtungsbezogen in einem kartesischen Koordinatensystem vorliegen, wobei die Steuervorrichtung (17) diese Werte in Polarkoordinaten umrechnet.

28. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torschal­ tung (30) am Ausgang der Steuervorrichtung (17) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der momentanen Istposition und der zugehörig ermittelten Sollposition des Arbeitsgeräts (9) einen Signalpfad zum Ausgang freigibt oder sperrt.

29. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der momentanen Istposition der Torschaltung (30) über eine Transformationseinrichtung (31) zum Umwandeln von polaren in kartesische Koordinaten zugeführt werden.

30. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (28) vorgesehen ist, der die Positionssensoren mit einer Bahnberechnungseinrichtung (27) verbindet, sobald sich die Bedienungseinrichtung (16) in ihrer Neutralstellung befindet.

31. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Antriebs­ element (10, 11, 12) ein Regelkreis (R1, R2, R3) zugeordnet ist.

32. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Regelkreis (R1, R2, R3) ein Glied (33) mit veränderlichem Verstärkungsfaktor (KRi) aufweist.

33. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor (KRi) eines Regelkreises (R1, R2, R3) vom Regelzustand der jeweils anderen Regelkreise abhängt.

34. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor (KRi) nach folgender Formel gebildet ist: wobei KRi der Verstärkungsfaktor, e der relative Fehler und i, j, k die Indizes für die einzelnen Regelkreise sind.

35. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Regelkreis (R1, R2, R3) mindestens eine Hilfsgröße aufgeschaltet ist.

36. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Hilfsgröße einem Totband (d0) einer Ventilkennlinie (Fig. 6) ent­ spricht.

37. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (17) Ventile (V1, V2, V3) zur Ansteuerung der Antriebselemente (10, 11, 12) nacheinander aus einer Neutralstellung heraus zunächst in eine Richtung schrittweise öffnet, bis die zugeordneten Sensoren eine Bewegung der jeweiligen Antriebselemente (10, 11, 12) registrieren, die Ventile (V1, V2, V3) in die Neutralstellung bewegt und dann in die andere Richtung schrittweise öffnet, bis die Sensoren erneut eine Bewegung anzeigen, und aus den Sensorsignalen das Totband (d0) ermittelt.

38. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Hilfsgröße (ff) aus der Neigung der Ventilkennlinie (Fig. 6) ermittelt wird.

39. Bahnsteuereinrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Hilfsgröße als Feed- Forward-Größe (39) in den Regelkreis eingespeist wird.

40. Bahnsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsgrößen im Datenspeicher (20) abgelegt sind.