DE4132597A1

DE4132597A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines baggers

Info

Publication number: DE4132597A1
Application number: DE4132597A
Authority: DE
Inventors: Jin Han Lee; Jin Tae Kim; Jang Ug Jo; Bong Dong Hoang; Ju Kyung Kim; Sang Tae Jeong
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Volvo Construction Equipment Korea Co Ltd
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: IT1251898B; GB2251232A; GB9120108D0; GB2251232B; FR2667407A1; DE4132597C2; ITMI912587A0; FR2667407B1; ITMI912587A1; US5308219A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Betätigungssystem für Bagger, einer Art Baumaschine, insbesondere auf ein automati sches Betätigungssystem für Antriebselemente wie Auslegerzylinder, Stielzylinder, Schaufelzylinder, Schwenkmotor und einem Paar Fahr motoren des Baggers, das in der Lage ist, die Wirkungsweise der Antriebselemente zu verbessern und die Kontrolle der Antriebsele mente zu erleichtern.

Beschreibung des Standes der Technik

Bagger sind üblicherweise mit einer Mehrzahl von Antriebselementen ausgestattet, die hydraulisch betätigt werden und eine Antriebs einheit aufweisen, einen Schwenkmotor zum Schwenken des mit einer Kabine versehenen oberen Rahmens in Bezug zu dem mit Vortriebs einrichtungen, wie Gleisketten, und den Fahrmotoren zur Fortbewe gung des Baggers versehenen Fahrgestells, und einer Betätigungs zylindereinheit, die den Stielzylinder zur Betätigung eines Löf felstiels, den Auslegerzylinder zur Betätigung des Auslegers und den Schaufelzylinder zur Betätigung der Schaufel aufweist. Die Antriebselemente werden durch Steuerhebel/Steuerpedale betätigt, die in der Kabine angeordnet sind und durch den Bediener betätigt werden, um wirkungsvoll verschiedene Arbeitsweisen des Baggers, wie Baggern, Oberflächenbearbeitung, Ladetätigkeiten u. ä. auszu führen. Bekannte Bagger haben die im folgenden beschriebenen Nach teile, die eine Erschöpfung des Bedieners und das Auftreten von Unfällen während des Betriebes verursachen.

Erstens ist es nachteilig, daß die Schaufel des Baggers z. B. durch einen schweren Fels, eine große Menge Erde o. ä. überlastet wird. In diesem Fall betätigen die Bediener die Steuerhebel/-peda le üblicherweise so, daß die Antriebszylinder betätigt werden, um die überlastete Schaufel entgegen der Baggerrichtung zu bewegen, damit die überlastete Schaufel von der Überlast befreit wird. Ein ungeübter Bediener fühlt durch das Rütteln des Baggeraufbaus, das durch die auf diesen durch die überlastete Schaufel hervorgerufene Erschütterung herrührt, Unbehagen, so daß er oft die Antriebsele mente in einem größeren Maß als nötig betätigt, dabei den Wir kungsgrad des Baggers erheblich beeinträchtigt, während ein geüb ter Bediener die Betätigungszylinder so effizient handhaben kann, daß die überlastete Schaufel so betätigt wird, daß sie sich eine gewünschte Entfernung nach hinten und dann auf eine gewünschte Höhe bewegt, und dann die Schaufel so betätigt, daß sie sich in Baggerrichtung bewegt, um das Baggern unter gewünschten Bedingun gen ohne Überlast fortzusetzen.

Zweitens werden die Steuerhebel/-pedale während des Betriebs des Baggers gleichzeitig von den Händen und Füßen des Bedieners betä tigt, so daß eine geübte Handhabung und erhöhte Aufmerksamkeit des Bedieners vonnöten ist. Besonders bei Baggerarbeiten müssen Dinge, wie ausgebaggertes Erdreich und ähnliches, die in der Schaufel enthalten sind, bewegt werden, ohne daß davon etwas herunterfällt, um sie auf einen LKW zu laden oder an einem anderen Ort aufzu schütten. Der Bediener achtet sorgfältig darauf, daß bei der gleichzeitigen Handhabung des Steuerhebels für den Schaufelzylin der und der Handhabung von anderen Hebeln/Pedalen, wie z. B. für den Stielzylinder, den Auslegerzylinder, den Schwenkmotor oder der Fahrmotoren der offene obere Teil der Schaufel parallel oder in einem Winkel zur absoluten Horizontalen gehalten wird. Bekannte Bagger haben den Nachteil, daß ernstliche Erschöpfung des Bedie ners bei wiederholten Baggerarbeiten auftritt, so daß diese Arbei ten nicht für einen langen Zeitraum fortgeführt werden können, und weiterhin im Falle eines ungeübten Bedieners der Wirkungsgrad we gen ungeübter Handhabung der verschiedenen Steuerhebel/-pedale zur Baggerrichtung in die entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen, wobei der Steuervorgang folgende Schritte aufweist:
Ansteuerung des Schaufelzylinders zur Bewegung in die entgegengesetzte Richtung durch Änderung der Flußrichtung der Haupthydraulikflüssigkeit, mit der dieser versorgt wird, um die Schaufel in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, um sie von der Überlast zu befreien;
Ansteuerung des Stielzylinders und des Auslegerzylinders zur Bewegung in die entgegengesetzte Richtung durch Änderung der Flußrichtung der Haupthydraulikflüssigkeit, mit der diese versorgt werden, um den Löffelstiel und den Ausleger anzuheben, und dadurch die Schaufel anzuheben; und
Fortsetzung des gewünschten Betriebs des Baggers durch Betätigen der Steuerhebel/-pedale, wenn festgestellt ist, daß die Schaufel nicht überlastet ist, wobei das Verfahren erneut durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, daß die Schaufel erneut überlastet ist;
dadurch wird die Schaufel, die überlastet ist, automatisch ge steuert, um sie von der Überlast zu befreien.

Des weiteren liefert die Erfindung ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steuerelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumenströmen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers umfassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupt hydraulikpumpen geförderten Volumenströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die die Werte der Lageänderung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Einstellung einer anfänglichen Winkelstellung der Schaufel zur absoluten Horizontalen der Bodenoberfläche durch den elektronischen Controller, um die anfängliche Winkelstellung im Controller zu speichern, wenn sich der Schaufelsteuerhebel der Steuerhebel/-pedale in der Neutralstellung befindet, beim Empfang von Lageänderungssignalen der Lageänderungssensoren der entsprechenden Antriebselemente einem Signal, das dem Winkel eines Aufbaus zur absoluten Horizontalen entspricht, das durch eine Einrichtung zur Bestimmung des Weigungswinkels des Aufbaus ausgegeben wird, und einem Signal von einem Auswahlschalter entsprechend dem ein- oder ausgeschalteten Zustand des Schalters, wobei diese Einrichtungen und der Auswahlschalter elektrisch mit dem Controller verbunden sind;
Berechnung des tatsächlichen Winkels der Schaufel zur Horizontalen, der sich in Abhängigkeit der Bewegungen der Antriebselemente mit Ausnahme des Schaufelzylinders ändern kann, zur Berechnung der Differenz zwischen der anfänglichen Winkelstellung und dem tatsächlichen Winkel der Schaufel, und
Steuerung des Wegeventils des Schaufelzylinders, um die Schaufel ohne Änderung zu halten, falls die Differenz Null ist, jedoch einen Steuerungswert in Abhängigkeit von der Differenz zu bilden, falls diese ungleich Null ist, um die Schaufel so zu steuern, daß sie in einem gewünschten Winkel zur Horizontalen gehalten wird;
dadurch wird die Schaufel automatisch so gesteuert, daß sie einen Winkel zur absoluten Horizontalen beibehält, um den Schau felinhalt vor dem Herabfallen zu schützen.

Ferner liefert die Erfindung ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steuerelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumenströmen an Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers umfassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupt hydraulikpumpen geförderten Volumenströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die die Werte der Lageänderung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Empfangen von Positionswerten der betreffenden Antriebselemente, eines Weigungswinkels des Aufbaus des Baggers und eines Neigungswinkels der zu bearbeitenden Bodenfläche;
die Verarbeitung des Weigungswinkels der Bodenfläche, um einen Weigungswinkel zwischen der Bodenfläche und dem Aufbau zu erhalten;
Berechnung von kompensierten Betätigungswerten für den Schaufelzylinder und den Auslegerzylinder in Zusammenhang mit den Betätigungswerten des Löffelstiels und des Schwenkmotors, um die Vorderkante oder Unterseite der Schaufel so zu steuern, daß diese die Bodenfläche ständig berührt, unabhängig von der Bewegung des Baggers; und
Ausgabe des kompensierten Betätigungswertes an den Schaufelzylinder und den Auslegerzylinder;
dadurch wird der Schaufelzylinder und der Auslegerzylinder au tomatisch so gesteuert, daß die erwünschte Oberflächenend bearbeitung durch Bedienung des Stielzylinders durchgeführt wird.

Außerdem liefert die vorliegende Erfindung ein Gerät zur automatischen Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steuerelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumenströmen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers umfassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupt hydraulikpumpen geförderten Volumenströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die die Werte der Lageänderung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch verbunden ist, daß ferner umfaßt:
eine Funktionswahl-Schalttafel, die mit Wahltastern zur Auswahl der Betriebsbereicher des Baggers, z. B. einer Arbeitsebene, einer oberen Grenzhöhe, einer unteren Grenzhöhe, eines maximalen rechten und linken Schwenkwinkels sowie eines Betriebsradius, einer Anzahl Zifferntasten, einem Sensor zur Bestimmung eines Nei gungswinkels des Aufbaus und einem manuellen Wahlschalter zum Ein- und Ausschalten der Funktionen ausgestattet ist, die durch die Funktionswahl-Schalttafel ausgeführt werden, wobei diese Schalter und der Sensor elektrisch mit dem Controller verbunden ist;
dadurch wird der Betriebsbereich der Antriebelemente des Baggers automatisch begrenzt.

Die vorliegende Erfindung liefert außerdem ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steuerelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumenströmen an Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, ei nen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers umfassen, sowie Taumelwinkel- Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch verbunden ist und eine Funktionswahl- Schalttafel vorgesehen ist, die mit Wahltastern zur Auswahl des Betriebsbereiches des Baggers, z. B. einer Bezugsebene, einer obe ren Grenzhöhe, einer unteren Grenzhöhe, einem maximalen rechten und linken Schwenkwinkel sowie eines Betriebsradius, ferner einer Anzahl Zifferntasten, einem Sensor zur Bestimmung eines Nei gungswinkels des Aufbaus und einem manuellen Wahlschalter zum Ein- und Ausschalten der Funktionen ausgestattet ist, die durch die Funktionswahl-Schalttafel ausgeführt werden, wobei diese Schalter und der Sensor elektrisch mit dem Controller verbunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Ermittlung der Arbeitsebene aus der absoluten Horizontalen und einer tatsächlichen Positionslinie durch einen Auswahltaster zur Bestimmung der Arbeitsebene, der einer der genannten Wahltaster ist;
Festlegen des Bewegungsbereiches der betreffenden An triebselemente durch die Funktionswahltaster und die Zifferntaster der Funktionswahl-Schalttafel;
Ausschalten des manuellen Wahlschalters, um die Bewegungsbereiche neu festzulegen, falls die Bewegung der Antriebselemente außerhalb des durch die Funktionswahltaster und die Zifferntaster festgelegten Bewegungsbereiches erforderlich ist;
Einschalten des manuellen Wahlschalters zur Einstellung der neu gewählten Bewegungsbereiche und einer Bewegung der Antriebselemente aus dem vorher durch die betreffenden Funktionswahltaster und Zifferntaster festgelegten Bereich heraus;
dadurch werden die Betriebsbereiche der Antriebselemente des Bag gers automatisch begrenzt.

Die vorliegende Erfindung liefert außerdem ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steuerelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumenströmen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, ei nen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers umfassen, sowie Taumelwinkel- Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch verbunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Festlegen der Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale, beim Empfang eines elektrischen Signals, das die Betätigungswinkel der Steuerhebel/-pedale darstellt, von den Steuerhebel/-pedalen;
Berechnung der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebselemente entsprechend den festgelegten Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale und der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebselemente, die beim Empfang von elektrischen Signalen, die die tatsächlichen Lageänderungswerte darstellen und von den Lageänderungssensoren stammen, berechnet wird;
Festlegen, ob ein Antriebselement tatsächlich überlastet ist, durch Vergleich der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebselemente;
Festlegung, ob mindestens zwei Antriebselemente gleichzeitig unter Benutzung beider Hauptpumpen betätigt werden und Feststellung, ob ein Steuerverfahren zur Beseitigung einer Überlast des Antriebselementes im vorherigen Vorgang durchgeführt wurde;
Ausgabe eines Signales entsprechend der gesteuerten Be wegungsgeschwindigkeit des Antriebselementes über Verstärker an die Steuerventilblöcke, wobei die Verstärker elektrisch mit dem Controller und den Steuerventilblöcken verbunden sind, sobald festgestellt wird, daß die tatsächlichen Bewegungs geschwindigkeiten der Antriebselemente gleich den gesteuerten Bewegungsgeschwindigkeiten sind, die während des vorherigen Vorganges im Controller gespeichert wurden, jedoch Berechnung eines erforderlichen Volumenstromes an Hydraulikflüssigkeit für jedes Antriebselement in Abhängigkeit der Last auf jedem Antriebselement, sobald festgestellt wird, daß die tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Antriebselemente ungleich der gesteuerten Bewegungsgeschwindigkeiten der Antriebselemente sind; und
Ausgabe von Steuersignalen zur Steuerung der Wegeventile in Abhängigkeit von dem erforderlichen Volumenstrom für die Antriebselemente, der im vorherigen Schritt berechnet wurde, wobei die Steuersignale vom Controller über Verstärker an die Steuerventilblöcke ausgegeben werden;
dadurch werden optimale Volumenströme an Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpumpen an die entsprechenden Antriebselemente automatisch gesteuert.

Ferner liefert die vorliegende Erfindung ein Gerät zur automatischen Steuerung der Funktion von Antriebselementen eines Baggers, enthaltend elektromagnetische Wegeventilblöcke zur gesteuerten Bewegung von Steuerelementen von Steuerventilen zur Steuerung des Flusses von Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers, Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die Werte der Lageänderung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch verbunden ist, das ferner umfaßt:
eine Vorlaufsteuerungseinrichtung, zur automatischen Ausführung des Vorlaufbetriebes von entsprechenden Antriebselementen;
Steuerungseinrichtungen zur Steuerung der elektromagnetischen Wegeventilblöcke entsprechend einem Befehl der Vorlaufsteuerungseinrichtung und zur Ausführung des Vor laufbetriebes der Antriebselemente;
eine erste Speichereinrichtung zur Speicherung eines Be triebsprogrammes für die Steuerungseinrichtungen;
eine zweite Speichereinrichtung zur Speicherung von verschiedenen Daten zur Verwendung durch die Steuerungseinrichtungen; und
eine Warneinrichtung, zur Warnung vor Fehlern, die bei entsprechenden Antriebseinrichtungen aufgetreten sind, und zur Anzeige ihrer Fehlertoleranzen.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan einer hydraulischen Grundschaltung eines automatischen Betätigungssystems für Antriebselemente eines Baggers;

Fig. 2 eine Steuereinheit zur Steuerung der Schaufel, ent haltend einen Auswahlschalter und einen Aufbau-Nei gungssensor, die mit dem Controller in Fig. 1 elek trisch verbunden sind, in einem teilweise vergrößer ten Blockschaltbild;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung für eine überlastete Schaufel durch die Steuereinheit in Fig. 2, die elektrisch verbunden ist mit der hy draulischen Schaltung in Fig. 1;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines Baggers dessen überlastete Schaufel automatisch so betätigt wird, daß die Überlastung wegfällt;

Fig. 5 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung, um die Schaufel parallel oder in einem bestimmten Winkel zur Horizontalen durch die Steuereinheit in Fig. 2 zu halten, die elektrisch mit der hydraulischen Schaltung in Fig. 1 verbunden ist;

Fig. 6a und 6b Seitenansichten der Schaufeln, in denen bestimmte Win kel der Schaufel zur Horizontalen dargestellt sind;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines Baggers, bei dem die Schaufel automatisch so gesteuert wird, daß ihr offener Teil parallel zur Horizontalen gehalten wird, unabhängig von einer Lageänderung der Schaufel;

Fig. 8 eine Steuereinheit zur Steuerung einer Schaufel, enthaltend einen Auswahlschalter und eine Ziffernta statur, elektrisch mit dem Controller in Fig. 1 verbunden, in einem teilweise vergrößerten Block schaltbild;

Fig. 9 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung zur Oberflächenbearbeitung durch die elektrisch mit der Hydraulikschaltung in Fig. 1 verbundene Steuerein heit in Fig. 8;

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht eines Baggers, in der die Lage der Betriebsteile im Verhältnis zur Boden oberfläche bei automatischer Steuerung der Oberflä chenbearbeitung dargestellt ist;

Fig. 11 ein teilweise vergrößertes Blockschaltbild einer Steuereinheit zur automatischen Begrenzung des Ar beitsbereiches der Antriebselemente, enthaltend einen Sensor für den Weigungswinkel des Rahmens, eine Funk tionswahl-Schalttafel, ein Funktionswahlschalter und einen manuellen Schalter, elektrisch verbunden mit dem Controller in Fig. 1;

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht eines Baggers, der während des Baggerns durch eine Steuereinheit nach Fig. 11 gesteuert wird, die elektrisch mit der hy draulischen Schaltung in Fig. 1 verbunden ist;

Fig. 13 eine schematische Draufsicht auf einen Bagger zur Dar stellung der Begrenzung eines rechten und linken Schwenkwinkels;

Fig. 14 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung zur Begrenzung des Arbeitsbereiches des Baggers durch eine Steuereinheit nach Fig. 11, die elektrisch mit der hydraulischen Schaltung in Fig. 1 verbunden ist;

Fig. 15 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung zur automatischen Betätigung der Antriebselemente nach Begrenzung des Bewegungsbereiches des Baggers durch die Steuereinheit nach Fig. 11, die elektrisch mit der hydraulischen Schaltung in Fig. 1 verbunden ist;

Fig. 16 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung zur Ansteuerung der Haupthydraulikpumpen, so daß der Vo lumenstrom, der von Haupthydraulikpumpen gefördert wird, automatisch und optimal gesteuert wird;

Fig. 17 ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung zur Ansteuerung der Schieber der Schieberventile, um den von den Hauptpumpen abgegebenen Volumenstrom ent sprechend den überlasteten Antriebselementen zu steuern;

Fig. 18 ein Diagramm mit der charakteristischen Kurve der Ver änderung des Volumenstromes, der von einer Haupthydraulikpumpe entsprechend des Betätigungswin kels der Steuerhebel/-pedale im Falle einer einfachen Betriebsweise geliefert wird;

Fig. 19a u. 19b Diagramme der charakteristischen Kurven der Änderung des Volumenstromes, der von den Haupthydraulikpumpen in Abhängigkeit des Betätigungswinkels der Steuerhe bel/-pedale geliefert wird;

Fig. 20 ein Diagramm, das die charakteristische Kurve der Än derung des maximalen Volumenstromes darstellt, der von den Haupthydraulikpumpen in Abhängigkeit der Lastände rung geliefert wird;

Fig. 21 ein Blockschaltbild von Steuerteilen, mit denen der Controller aus Fig. 1 ausgestattet ist, zur Ausfüh rung eines automatischen Vorlaufbetriebes der An triebselemente;

Fig. 22 ein Funktions-Blockschaltbild der CPU aus Fig. 21;

Fig. 23 ein Diagramm, das die durch die Steuerungseinheit aus Fig. 22 gesteuerte Kolbenbewegung darstellt;

Fig. 24 eine schematische Darstellung der Anordnung des Kol bens und des Magnetsensors aus Fig. 23;

Fig. 25 eine schematische Darstellung der Fehlersteuerung durch die Betriebssteuerungseinheit aus Fig. 22;

Fig. 26 ein Flußdiagramm des Vorlaufbetriebes, der durch die Steuereinrichtung in Fig. 21 durchgeführt wird.

Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1, in der ein Hydraulik-Schaltplan einer hydraulischen Grundschaltung eines automatischen Betätigungssystems für An triebselemente eines Baggers entsprechend der vorliegenden Er findung dargestellt ist, ist die hydraulische Grundschaltung ausgestattet mit einem Motor 1 zur Erzeugung der Antriebsleistung für den Bagger, einem Paar Haupthydraulikpumpen, bestehend aus einer ersten und einer zweiten Hydraulikpumpe 3 und 4, die nach einander direkt mit der Abtriebswelle 2 des Motors 1 verbunden sind, und die jeweils aus einer Taumelscheibenpumpe bestehen. Die zweite Pumpe 4 ist direkt mit einer Hilfs- oder dritten Pumpe 5 verbunden, die eine kleinere Förderleistung als die erste und zweite Hauptpumpe 3 und 4 aufweist und zur Speisung eines hydrau lischen Steuerkreises angeschlossen ist.

Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die erste Hauptpumpe 3 di rekt mit einer ersten Gruppe von Wegeventilen verbunden, z. B. ei nem ersten Schieberventil 7 zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines linken Fahrmotors 6, der zum Antrieb der linken Gleiskette des Baggers eingebaut ist, einem zweiten Schieberventil 9 zur Steuerung der Bewegungsrichtung des Stielzylinders 8 zum Antrieb eines Löffelstiels, und ein drittes Schieberventil 11 zur Steue rung der Richtung eines Schwenkmotors 10 zum Schwenken des oberen Rahmens, der die Kabine trägt, zum unteren Rahmen mit den Gleis ketten.

Desgleichen ist die zweite Hauptpumpe 4 direkt mit einer zweiten Gruppe von Schieberventilen verbunden, z. B. einem vierten Schie berventil 13 zur Steuerung der Bewegungsrichtung des rechten Fahrmotors 12 zum Antrieb der rechten Gleiskette des Baggers, ein fünftes Schieberventil 15 zur Steuerung der Bewegungsrichtung ei nes Schaufelzylinders 14 zum Antrieb einer Schaufel, ein sechstes Schieberventil 17 zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines Ausle gerzylinders 16 zum Antrieb eines Auslegers, und ein vorsorglich vorgesehenes Schieberventil 18 zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines Hilfsantriebs (nicht dargestellt), mit dem der Bagger auf Wunsch des Kunden ausgestattet werden kann.

Auf der anderen Seite wird das geförderte Öl der dritten Hydrau likpumpe 5, die eine kleinere Förderkapazität besitzt als die er ste und zweite Hauptpumpe 3 und 4, zur Steuerung der Taumel scheiben 3a und 4a der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4, so wie von Steuerelementen, hier der Schieber der Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 verwendet. Der Steuerhydraulikkreis, der von der dritten Pumpe 5 versorgt wird, ist mit einem Paar Taumel winkel-Steuereinrichtungen 20a und 20b verbunden, die den Taumel winkel der Taumelscheiben 3a und 4a der Hauptpumpen 3 und 4 über ein Paar Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b, die jeweils ein Proportionalventil mit einer Magnetspule 19′a und 19′b enthalten, steuern. Ferner ist der hydraulische Steuerkreis, der von der dritten Pumpe 5 versorgt wird, verbunden mit den Schiebern der Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18, und zwar über ein Paar elektronisch gesteuerter Proportionalventilblöcke 22a und 22b, die jeweils mit den Schieberventilen 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 sowie mit dem Controller 24 über eine Steuerleitung 22′ verbun den sind und durch den Controller 24 in Abhängigkeit der Steuerhe bel 21a und Steuerpedale 21b, die sich in der Kabine befinden, ge steuert wird.

Desweiteren bestehen die Kontrollhebel 21a und -pedale 21b aus derselben Anzahl an Hebeln und Pedalen wie Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18, entsprechend der Anzahl der Antriebsele mente 6, 8, 10, 12, 14 und 16, vorhanden sind. Ebenso enthalten die Proportionalventilblöcke 22a und 22b jeweils die gleiche An zahl an Proportionalventilen (nicht dargestellt), die jeweils eine der Gruppen von Schieberventilen 7, 9 und 11 oder 13, 15, 17 und 18, die jeweils mit dem dazugehörenden Ventilblock 22a und 22b verbunden sind, ansteuern.

Wenn ein Steuerhebel bzw. -pedal 21a bzw. 21b, der einem An triebselement zugeordnet ist, betätigt wird, wird proportional dazu ein Proportionalventil in dem Ventilblock 22a oder 22b be tätigt, welches dem betätigten Kontrollhebel bzw. -pedal 21a bzw. 21b zugeordnet ist, so daß das dem zu betätigenden Antriebselement zugeordnete Schieberventil 7, 9, 11, 13, 15, 17 oder 18 mit dem Steuerdruck der dritten Pumpe 5 beaufschlagt wird. Durch die Be aufschlagung des Schieberventils 7, 9, 11, 13, 15, 17 oder 18 mit dem Steuerdruck der dritten Pumpe 5 wird der Schieber des Ventils nach rechts oder links bewegt, so daß ein Betriebsteil, wie die Schaufel, der Löffelstiel o. ä., in der vorgesehenen Richtung be wegt wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die hydraulische Schaltung zu sätzlich mit einer Vielzahl von Sensoren 23a bis 23f ausgestat tet, um Lageänderungen der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16, durch die die Bewegung der Antriebselemente erzeugt werden, zu erkennen.

Die Sensoren 23a bis 23f sind an den Antriebselementen ange bracht. So gibt es die gleiche Anzahl an Sensoren wie An triebselemente. Die Sensoren 23a bis 23f sind elektrisch so mit dem Controller 24 verbunden, daß das jeweilige Ausgangssignal die Lageänderung des dazugehörigen Antriebselementes darstellt.

Desweiteren ist ein Paar Verstärker 25a und 25b jeweils zwischen den Controller 24 und die Proportionalventilblöcke 22a und 22b , sowie ein weiterer Verstärker 25c zwischen den Controller 24 und die Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b geschaltet.

Die Lageänderungs-Sensoren 23a bis 23f können aus bekannten Meß wertaufnehmern verschiedener Art bestehen. Die Sensoren 23b, 23e und 23f, die jeweils an dem Stielzylinder 8, dem Schaufelzylinder 14 und dem Auslegerzylinder 16 angebracht sind, enthalten z. B. einen induktiven Aufnehmer und magnetisches Material, so daß ein elektrisches Signal durch Zählen der Anzahl der magnetischen Teile erzeugt wird. Der Sensor 23c des Schwenkmotors 10 enthält einen Absolut-Encoder, der die Erkennung der absoluten Position zwischen dem oberen und unteren Rahmen des Baggers erlaubt. Die Sensoren 23a und 23d, die an den Fahrmotoren 6 und 12 angebracht sind, ent halten einen Inkremental-Encoder.

Die Verstärker 25a, 25b und 25c, die mit dem Ausgangs-Port des Controllers 24 verbunden sind, verstärken das im Controller 24 errechnete Steuersignal und geben das verstärkte Signal an den Proportionalventilblock 22a, 22b oder die Taumelscheiben-Steuer ventile 19a und 19b weiter.

Mit anderen Worten: In Abhängigkeit von der Lageänderung der be tätigten Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b wird ein elektri scher Strom erzeugt, mit dem der Controller 24 beaufschlagt wird, dort rechnerisch bearbeitet und in den Verstärkern 25a und 25b verstärkt; damit werden die Proportionalventil blöcke 22a und 22b beaufschlagt, und diese steuern den Volumen strom der dritten Hydraulikpumpe 5 zu den Längsschiebern der Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18. Die Sensoren 23a bis 23f liefern jeweils ein der Lageänderung des jeweiligen Antrieb selementes 6, 8, 10, 12, 14 oder 16 entsprechendes Signal an den Controller 24, dieser berechnet aus der Lageänderung der Antriebs elemente und der jeweiligen Last den erforderlichen Volumenstrom für das jeweilige Antriebselement durch entsprechende Ansteuerung der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4, und ermöglicht dabei der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4, die Belastung im Falle einer Überlast auszugleichen.

Der in Fig. 1 in der hydraulischen Grundschaltung gezeigte Con troller 24 ist ferner ausgestattet mit weiteren Steuerelementen, um eine automatische und effiziente Ansteuerung für jedes An triebselement des Baggers auszuführen, wie im folgenden be schrieben.

Fig. 2 zeigt eine Steuereinheit, enthaltend den Controller 24, der elektrisch mit einem Auswahlschalter 30 und einem Aufbau- Neigungssensor 31 verbunden ist, um eine überlastete Schaufel au tomatisch so zu steuern, daß die Überlastung entfällt. Der Aus wahlschalter 30 ist so geschaltet, daß gewählt werden kann, ob die Beseitigung einer Überlast der Schaufel manuell oder automatisch durchgeführt wird. Der Sensor 31 ist zur Bestimmung des Neigungs winkels des Aufbaus des Baggers auf der Basis absoluter Koordina ten bestimmt.

Die Steuereinheit in Fig. 2 befreit die überlastete Schaufel von der Überlast in Zusammenwirken mit der hydraulischen Schaltung aus Fig. 1.

Nach dem Einschalten des Motors 1 werden die erste und zweite Hauptpumpe 3 und 4 und die dritte Hydraulikpumpe 5 angetrieben. Der Bediener in der Kabine des Baggers betätigt den Auswahl schalter, um festzulegen, ob die Beseitigung einer Überlast von der überlasteten Schaufel manuell oder automatisch erfolgen soll. Anschließend betätigt er die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b wie erforderlich und verursacht damit ein elektrisches Ausgangssi gnal des Controllers 24 zu den Verstärkern 25a bis 25c.

Zur gleichen Zeit verstärkt der dritte Verstärker 25c die Signale vom Controller 24, um die mit diesem verbundene Elektromagnete 19′a und 19′b der Taumelwinkel-Steuerventile 19a und 19b anzusteu ern. Dadurch werden die Förderleistungen der Hauptpumpen 3 und 4 durch Veränderung des Taumelwinkels der Taumelscheiben 20a und 20b gesteuert, indem ein Fluß des Hydrauliköls von der dritten Pumpe 5 zu den Taumelscheiben-Kontrollsteuerventilen 19a und 19b ermög licht wird.

Zur gleichen Zeit verstärken der erste und zweite Verstärker 25a und 25b die vom Controller 24 ausgegebenen elektrischen Signale und steuern damit die Proportionalventilblöcke 22a und 22b. Dies ermöglicht eine Versorgung der Schieber der Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 mit Hydrauliköl von der dritten Pumpe 5 zur Steuerung der Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18.

Letztlich wird der erwünschte Betrieb des Baggers durch die Be aufschlagung der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 durch Hydrauliköl von der ersten und zweiten Haupthydraulikpumpe 3 und 4 über die Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 erzielt.

Trifft die Schaufel beim Betrieb während ihres Gebrauchs, speziell bei Baggerarbeiten, auf hartes Material, wie einen Fels, wird die Schaufel überlastet und verursacht ein Schütteln des Auf baues. In diesem Falle wird die überlastete Schaufel von der Über last auf manuellem oder automatischem Wege befreit, so daß die gewünschten Arbeiten weitergeführt werden können. Die Steuerung der überlasteten Baggerschaufel zur Beseitigung der Überlastung erfolgt manuell, wenn der Auswahlschalter 30 ausgeschaltet ist, automatisch, wenn der Auswahlschalter 30 eingeschaltet ist.

Das Flußdiagramm in Fig. 3 zeigt eine automatische Steuerung für die überlastete Schaufel, die von der Steuereinheit in Fig. 2 zusammen mit der hydraulischen Schaltung aus Fig. 1 durchgeführt wird. Zuerst empfängt der Controller 24 ein elektrisches Signal von einem Kontrollhebel 21a, wenn dieser betätigt wird (Schritt 32). Im folgenden Abfrageschritt 33 wird entschieden, ob die Schaufel 28 und der Löffelstiel 29 betätigt sind. Falls ja, führt der Controller 24 einen Schritt 34 durch, falls nein, wird die Routine beendet.

Im Schritt 34 zählt der Controller 24 die Anzahl der Impulse von den Sensoren 23b, 23e und 23f des Stielzylinders 8, des Schau felzylinders 14 und des Auslegerzylinders 16 und verarbeitet die Anzahl der Impulse zur Berechnung der augenblicklichen Position der Schaufel 28.

Im nächsten Schritt 35 teilt der Controller 24 das Ergebnis des Positionswertes der Schaufel 28, ermittelt im Schritt 34, durch die benötigte Zeit, um die Bewegungsgeschwindigkeit der Schaufel 28 zu errechnen. Im folgenden Abfrageschritt 36 wird auf der Ba sis der Geschwindigkeit der Schaufel festgestellt, ob die Schau fel 28 überlastet ist. Dies erfolgt durch die Entscheidung, ob die Geschwindigkeit der Schaufel 28 innerhalb des vorbestimmten Berei ches von 0,5 cm/Sek. bis 2 cm/Sek. ist. Ist die Bewegungsgeschwin digkeit der Schaufel 28 innerhalb des vorbestimmten Bereiches, wird mit dem Schritt 37 fortgefahren. Falls die Geschwindigkeit der Schaufel größer ist, als in dem vorbestimmten Geschwindig keitsbereich, wird die Bewegung der Schaufel als unter normalen Bedingungen stattfindend angesehen, so daß die Routine beendet wird.

Im Schritt 37 wird entschieden, ob der Überlastungszustand länger als 3 Sekunden (in der Zeichnung als "Ts" bezeichnet) anhält. Falls ja, wird die Schaufel als überlastet angesehen, so daß der Controller mit dem nächsten Schritt 38 fortfährt, in dem die Schaufel automatisch so gesteuert wird, daß sie sich zurückbewegt. Falls nein, wird die Schaufel 28 als im Betrieb kurzfristig über lastet angesehen, so daß die Routine endet und die Fortsetzung der Baggerarbeiten ermöglicht wird.

In Schritt 38 wird die überlastete Schaufel 28, deren Geschwin digkeit innerhalb des Geschwindigkeitsbereiches von 0,5 cm/Sek. bis 2 cm/Sek. für länger als 3 Sekunden (Ts) liegt, automatisch so gesteuert, daß sie sich entgegen der Grabrichtung rückwärts um einen Winkel (α in Fig. 4) bewegt und anschließend angehoben wird.

Mit anderen Worten: In Schritt 38 wird die erforderliche Zeit er rechnet, die zur Ansteuerung des Schieberventils 15 des Schau felzylinders 14 zur Änderung der Bewegungsrichtung des Schieber ventils 15 erforderlich ist, um die Schaufel um einen Winkel α, z. B. 4°-8°, entgegen der Grabrichtung zurückzudrehen. Im Schritt 38 wird ebenfalls die benötigte Zeit berechnet, die erforderlich ist, um das Schieberventil 17 des Auslegerzylinders 16 zur Um kehrung der Bewegungsrichtung des Schieberventils 17 anzusteuern, um den Ausleger um einen Winkel β, z. B. 1°-3°, entgegen der Grab richtung zu bewegen.

Ferner berechnet der Controller 24 im Schritt 38 die erforder liche Zeit zur Ansteuerung des Schieberventils 9 des Stielzylin ders 8, die erforderlich ist, um die Bewegungsrichtung des Schieberventils 9 umzukehren, um den Stiel um einen Winkel γ, z. B. 2°-5°, entgegen der Grabrichtung zurückzubewegen.

Anschließend werden im Schritt 39 die im Schritt 38 berechneten Werte in Form elektrischer Signale an den ersten und zweiten Verstärker 25a und 25b ausgegeben, um die Proportionalventil blöcke 22a und 22b anzusteuern. Dies erlaubt, die Schieberventile 9, 5 und 17, die die Zylinder 8, 14 und 16 betätigen, über die hydraulische Steuerleitung 22′ mit Hydrauliköl von der dritten Hydraulikpumpe 5 zu versorgen, um die Lage des Auslegers 26, der Schaufel 28 und des Stiels 29 automatisch, wie erforderlich, zu verändern.

Zum Schluß werden in Schritt 40 die Kontrollhebel 21a manuell durch den Bediener betätigt, so daß der Ausleger 26, die Schaufel 28 und der Stiel 29 entsprechend den erwünschten Bewegungen des Baggers ohne Überlast fortgeführt wird.

Das Flußdiagramm in Fig. 3 stellt nur einen Zyklus der automa tischen Steuerung für eine überlastete Schaufel während des Bag gerns dar, der Zyklus wird erneut durchlaufen, wenn die Schaufel 28, nachdem sie von der Überlast befreit wurde, erneut überlastet wird.

Die oben beschriebenen Rückdrehwinkel α, β und γ für die Schaufel 28, den Ausleger 26 und den Stiel 29 sind in spezifizierten Berei chen, z. B. 4°-8°, 1°-3° und 2°-5° im Controller 24 abgelegt. Der Bereich der Rückdrehwinkel α, β und γ kann in Abhängigkeit der Arbeitsbedingungen der Baggerarbeiten geändert und im Control ler 24 abgelegt werden.

Die Steuereinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist und den Controller 24, den damit verbundenen Auswahlschalter 30 und den Aufbau-Nei gungssensor 31 enthält, steuert ferner die beladene Schaufel 28 so, daß diese immer automatisch in einem vorbestimmten Winkel zur Horizontalen gehalten wird, bei dem die Ladung in der Schaufel vor dem Herabfallen geschützt ist, unabhängig von den Bewegungen der Antriebselemente 6, 8, 10, 12 und 16, mit Ausnahme des Schaufelzylinders 14.

Das Steuerungsverfahren zum Halten des Winkels der beladenen Schaufel zur Horizontalen unabhängig von der Bewegung des Baggers soll im folgenden anhand der Fig. 5 bis 7 näher beschrieben werden.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm des Steuerprozesses zum Halten der beladenen Schaufel in einem bestimmten Winkel zur Horizontalen, der von der Steuereinheit in Fig. 2 in Zusammenhang mit der hy draulischen Schaltung in Fig. 1 durchgeführt wird; die Fig. 6a und 6b zeigen verschiedene Winkel der Schaufel 28 während eines solchen Betriebes. Wie in den Zeichnungen dargestellt, beginnt das Steuerverfahren zum Halten der Winkelposition der beladenen Schau fel 28 mit einem Startschritt und fährt mit einem Initialisierungs-Schritt 41 fort, bei dem der Controller 24 Betriebswerte R_i der jeweiligen Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 von den Steuerhebeln bzw. -pedalen 21a bzw. 21b erhält. Im folgenden Schritt 42 erhält der Controller 24 die zugehörigen Po sitionierungswerte S_i der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 von den entsprechenden Sensoren 23a-23f, ferner den Neigungswin kel R_BDi des Fahrgestells bezogen auf die bebaggerte Bodenfläche über den Fahrgestell-Neigungssensor 31 zum Speichern.

Anschließend erfolgt ein Abfrageschritt 43, bei dem entschieden wird, ob sich der Schaufelhebel der Steuerhebel 21a in seiner Neu tralposition befindet. Wenn sich der Schaufelhebel nicht in seiner Neutralposition befindet, muß die Schaufel 28 bewegt werden, indem in Schritt 44 der Controller 24 ein Steuersignal für den Schaufel zylinder 14 ausgibt, damit dieser in Abhängigkeit von dem Be triebswert R_BLi des Schaufelhebels betätigt wird; das Verfahren fährt dann mit Schritt 59 fort. Befindet sich der Schaufelhebel in seiner Neutralposition, führt das Verfahren nacheinander die Schritte 45-59 aus, um die automatische Steuerung der beladenen Schaufel 28 zu ermöglichen, so daß der vorgesehene Winkel der Schaufel 28 zur Horizontalen eingehalten wird.

Im Schritt 45 wird ein Grundwert für den Winkel R_Bi der Schaufel 28 zur Horizontalen berechnet, indem die jeweiligen Positionswerte S_i der Antriebselemente 6, 8, 10, 12 und 16 mit Ausnahme des Positi onswertes S_i des Schaufelzylinders 14, sowie dem Neigungswinkel R_BDi des Fahrgestells zur Erdöberfläche verwendet werden.

Hier bezeichnet der Grundwert des Winkels R_Bi der Schaufel 28 einen Neigungswinkel der Schaufel 28 im Verhältnis zur Horizontalen, wenn der Schaufelhebel sich während des Betriebs des Baggers in seiner Neutralposition befindet, um eine Bewegung der Schaufel 28 zu unterbinden.

Der Grundwert für den Winkel R_Bi der Schaufel 28 wird im Zusammen hang mit den Fig. 6 und 7 näher beschrieben, welche eine sche matische Seitenansicht eines Baggers zeigt, dessen Schaufel so automatisch gesteuert wird, daß sich die offene Seite davon paral lel zur Horizontalen AL unabhängig von der Lageänderung gehalten wird.

Beim Baggern, wie es in Fig. 6a dargestellt ist, betätigt der Bediener innerhalb der Kabine den Schaufelhebel, um den Schau felzylinder 14 zu steuern, um mit der Schaufel 28 Erde zu baggern und anschließend die ausgebaggerte Erde darin aufzubewahren, wobei die Schaufel einen Neigungswinkel, z. B. 0°-5°, zur Horizontalen aufweist. Anschließend bringt der Bediener den Schaufelhebel in seine Neutralstellung. Nun berechnet der Controller 24 einen Grundwert für den Winkel R_Bi der Schaufel 28 zur Horizontalen, wel cher den Neigungswinkel der Schaufel zur Horizontalen darstellt, indem die jeweiligen Positionswerte S_i der Antriebselemente 6, 8, 10, 12 und 16 mit Ausnahme des Positionswertes Si des Schaufelzy linders 14, sowie der Neigungswinkel R_BDi des Fahrgestells des Baggers zur Erdoberfläche verwendet werden.

Im Falle der Wiederherstellung von Bodenflächen, wie in Fig. 6b dargestellt, betätigt der Bediener den Schaufelhebel so, daß die Unterseite der Schaufel 28 auf der Bodenfläche GS aufliegt, und bringt dann den Schaufelhebel in dessen Neutralstellung, um die Bewegung der Schaufel 28 zu stoppen. Nun kann der Grundwert für den Winkel R_Bi der Schaufel 28 zur Erdoberfläche berechnet werden, so daß der Winkel des offenen Teils der Schaufel 28 zur Bodenflä che etwa 135° beträgt, indem die jeweiligen Positionswerte S_i der Betriebselemente 6, 8, 10, 12 und 16 mit Ausnahme des Positions wertes S_i des Schaufelzylinders 14, sowie der Neigungswinkel R_BDi des Fahrgestells des Baggers zur Erdoberfläche verwendet werden.

Zurück zum Flußdiagramm in Fig. 5: Im Anschluß an Schritt 45 fährt das Verfahren mit Schritt 46 fort, bei dem der Controller 24 Betriebswerte R₀ von den Steuerhebeln bzw. -pedalen 21a und 21b für die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 erhält. Anschließend fährt das Verfahren mit dem Schritt 47 fort, bei dem der Control ler 24 die jeweiligen Positionswerte S₀ der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 von den Sensoren 23a bis 23d und 23f, sowie den Neigungswinkel R_BD0 des Fahrgestells zur Erdoberfläche, der prakti scherweise dem Aufbau-Neigungssensor 31 entnommen wird, erhält.

Im folgenden Schritt 48 werden die Antriebselemente 6, 8, 10, 12 und 16 mit Ausnahme des Schaufelzylinders 14 entsprechend den Be triebswerten R₀ angesteuert, anschließend fährt das Verfahren mit einem Abfrageschritt 49 fort, bei dem entschieden wird, ob der Schaufelhebel sich in der Neutralstellung befindet. Wenn sich der Schaufelhebel nicht in der Weutralstellung befindet, bedeutet dies, daß die Schaufel bewegt werden soll und das Verfahren fährt mit einem Schritt 50 fort, in dem der Schaufelzylinder 14 entspre chend dem Betriebswert R_B0 für den Schaufelzylinder 14 aus Schritt 46 angesteuert wird. Befindet sich der Schaufelhebel in seiner Neutralstellung, fährt das Verfahren mit einem Schritt 51 fort, in dem der anfängliche Wert durch den Winkel R_Bi0 der Schaufel 28 er setzt wird, der mit den jeweiligen Positionswerten S₀ der Antrieb selemente 6, 8, 10, 12 und 16 mit Ausnahme des Positionswertes S₀ des Schaufelzylinders 14, sowie mit dem Neigungswinkel R_BD0 des Fahrgestells des Baggers zur Erdoberfläche, berechnet wurde.

Der Grund dafür ist, daß der Grundwert des Winkels R_Bi, berechnet bei Schritt 45, bei einem Schritt nach Schritt 45 durch eine Bewe gung der Schaufel 28 geändert wurde. Wurde die Schaufel 28 nicht bewegt, ist der Winkel R_Bi der Schaufel 28 gleich dem Grundwert des Winkels R_Bi, wie er im Schritt 45 berechnet wurde.

Im folgenden Schritt 52 wird ein tatsächlicher Winkel R_BK der Schaufel 28 zur Horizontalen berechnet, der in Abhängigkeit von der Bewegung des Baggers, verursacht durch Bewegung der Antrieb selemente 6, 8, 10, 12 und 16, variiert werden kann. Der tatsäch liche Winkel R_BK der Schaufel 28 zur Horizontalen kann auf die gleiche Weise berechnet werden wie im Schritt 45, nämlich durch Verwendung der jeweiligen Positionswerte S₀ der Antriebselemente 6, 8, 10, 12 und 16 mit Ausnahme des Positionswertes S₀ des Schaufelzylinders 14, sowie mit dem Neigungswinkel R_BD0 des Fahrgestells des Baggers zur Erdoberfläche.

Im folgenden Schritt 53 wird die Differenz ΔR zwischen dem Winkel R_Bi0 der Schaufel 28, berechnet im Schritt 51, und dem tatsächlichen Winkel R_BK der Schaufel 28, berechnet im Schritt 52, gebildet.

Anschließend wird im nächsten Abfrageschritt 54 entschieden, ob die Differenz ΔR Null ist, d. h. der Winkel R_Bi0 der Schaufel 28, berechnet im Schritt 51, gleich dem tatsächlichen Winkel R_BK der Schaufel 28, berechnet im Schritt 52, ist.

Mit anderen Worten: der Bediener betätigt die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b so, daß die Schaufel den Boden aushebt und die ausgebaggerte Erde enthält, und bringt anschließend den Schaufelhebel in seine Neutralstellung, um die Bewegung der Schau fel 28 zu beenden. Anschließend betätigt er die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b zur Betätigung des Auslegers 26 oder des Löf felstiels 29, ohne die Schaufel 28 zu betätigen. Gleichzeitig kann sich der tatsächliche Winkel der Schaufel zur Horizontalen verän dern, hervorgerufen durch die Bewegungen der Antriebsein richtungen, wie dem Ausleger 26, dem Löffelstiel 29, den Fahran trieben u.ä.

Ist die Differenz ΔR gleich Null, d. h., der tasächliche Winkel R_BK der Schaufel 28 ist gleich dem Winkel R_Bi0 der Schaufel 28, fährt das Verfahren mit einem nächsten Schritt 55 fort, in dem die Schaufel 28 so gesteuert wird, daß sie ihre derzeitige Position beibehält, anschließend wird mit dem Schritt 59 fortgefahren. Ist die Differenz R ungleich Null, d. h., der tasächliche Winkel R_BK der Schaufel 28 ist ungleich dem Winkel R_Bi0 der Schaufel 28, be deutet dies, daß der Winkel der Schaufel 28 durch die Bewegung der Antriebselemente mit Ausnahme der Schaufel 28 verändert wurde, das Verfahren fährt dann mit der Abfrage 56 bis 59 fort, wobei die Schaufel 28 so gesteuert wird, daß der tasächliche Winkel R_BK der Schaufel 28 gleich dem Winkel R_Bi0 der Schaufel 28 wird.

Im Schritt 56 wird entschieden, ob sich die Schaufel 28 am An schlag befindet. Befindet sich die Schaufel 28 am Anschlag, be deutet dies, daß sie nicht gesteuert wird und daß das Verfahren mit dem Schritt 55 fortfährt. Befindet sich die Schaufel 28 nicht am Anschlag, fährt das Verfahren mit dem nächsten Schritt 57 fort, bei dem ein Kontrollwert Q für die Schaufel 28 in Abhängigkeit mit der Differenz R berechnet wird. Im folgenden Schritt 58 wird der Kontrollwert Q an den Schaufelzylinder 14 ausgegeben, um den ta sächlichen Winkel R_BK der Schaufel 28 an den Winkel R_Bi0 der Schaufel 28 anzugleichen. Im Schritt 59 wird entschieden, ob der Schalter 30 der Steuereinheit eingeschaltet ist, oder nicht. Falls der Schalter 30 eingeschaltet ist, kehrt das Verfahren zum Schritt 46 zurück, ist er ausgeschaltet, kehrt das Verfahren zum Anfangs schritt zurück.

Das Antriebssystem nach dieser Erfindung kann die Oberflächenbe arbeitung durch den Bagger automatisch steuern. Dazu ist der Controller 24 der hydraulischen Schaltung nach Fig. 1 elektrisch mit dem Auswahlschalter 30 und einem Drehschalter oder einer Zif ferntastatur 60, wie in Fig. 8, verbunden.

Das System in Fig. 8 führt ein Steuerverfahren zur Oberflächen bearbeitung durch, wie im Flußdiagramm in Fig. 9 beschrieben.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm einer automatischen Steuerung zur Oberflächenbearbeitung, Fig. 10 zeigt eine schematische Seiten ansicht des Baggers mit den Positionen der Betriebsteile zur Oberfläche. Entsprechend dem Flußdiagramm in Fig. 9 werden die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 so gesteuert, daß sich die Vorderkante oder die Unterseite der Schaufel 28 in Kontakt mit der Bodenfläche befindet, die durch den Bagger bearbeitet werden soll, wie in Fig. 10 gezeigt, und dabei die Festlegung von Lage und Richtung der zu bearbeitenden Oberfläche bewerkstelligt. An schließend erhält der Controller 24 im Schritt 62 einen Neigungs winkel zur Horizontalen R_BD des Fahrgestells des Baggers und die Positionswerte der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16, unter der Bedingung, daß die Vorderkante oder die Unterseite der Schau fel 28 die zu bearbeitende Bodenfläche GS berührt, wie in Fig. 10 dargestellt. Im folgenden Schritt 63 erhält der Controller 24 ei nen Neigungswinkel zur Horizontalen R_W der Bodenfläche GS, die durch den Bediener über die Ziffern tastatur 60 eingegeben wurde. Anschließend wird im Schritt 64 ein Neigungswinkel R′_W zwischen der Bodenfläche und dem Fahrgestell des Baggers berechnet. In diesem Moment ist der Winkel R′_W gleich der Differenz zwischen dem Neigungswinkel R_W zwischen der Bodenfläche GS und der Horizontalen einerseits, und dem Nei gungswinkel R_BD des Baggers und der Horizontalen andererseits, d. h. R′_W=R_W-R_BD.

Anschließend fährt das Verfahren mit einem Schritt 65 fort, bei dem der Controller 24 Betriebswerte R_i der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b für die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 er hält. Im folgenden Abfrageschritt 66 wird entschieden, ob der Be triebswert R_DS für den Stielzylinder 8 gleich Null ist. Ist der Betriebswert R_DS des Stielzylinders 8 gleich Null, bedeutet dies, daß der Stielzylinder 8 nicht bewegt werden soll, so daß das Verfahren mit dem Schritt 67 fortfährt, bei dem die Betriebswerte R_I der Antriebselemente 6, 10, 12, 14 und 16, die im Schritt 65 eingelesen wurden, durch den Controller 24 über die Proportio nalventilblöcke 22a und 22b an die Schieberventile 7, 11, 13, 15 und 17 ausgegeben werden, um die Antriebselemente 6, 10, 12, 14 und 16 entsprechend zu bewegen.

Ist der Betriebswert R_DS des Stielzylinders 8 ungleich Null, fährt das Verfahren mit einem Schritt 68 fort, in dem entschieden wird, ob der Stielzylinder 8 seinen Maximalhub erreicht hat. Hat der Stielzylinder 8 seinen Maximalhub erreicht, fährt das Verfahren mit einem Schritt 67 fort, bei dem die Betriebswerte für die An triebselemente 6, 10, 12, 14 und 16 aus Schritt 65 von dem Con troller 24 über die Proportionalventilblöcke 22a und 22b an die Schieberventile 7, 11, 13, 15 und 17 ausgegeben werden, um die Antriebselemente 6, 10, 12, 14 und 16 entsprechend zu bewegen. Erreicht der Stielzylinder 8 seinen Maximalhub nicht, fährt das Verfahren mit einem Schritt 69 fort.

Im Schritt 69 wird entschieden, ob der Schaufelzylinder 14 seinen Maximalhub erreicht hat. Hat der Schaufelzylinder 14 seinen Maxi malhub nicht erreicht, fährt das Verfahren mit einem Schritt 70 fort, bei dem ein kompensierter Betriebswert R_BK0 für den Schaufel zylinder 14 als Funktion der Betriebswerte R_DS und R_SW des Stielzylinders und des Schwenkmotors 10 berechnet wird. Wenn der Stielzylinder 8 oder der Schwenkmotor 10 bewegt wird, während die Vorderkante oder die Unterseite der Schaufel 28 die Bodenfläche berührt, die, wie in Fig. 10 dargestellt, bearbeitet werden soll, wird die Vorderkante oder die Unterseite der Schaufel 28 teilweise von der Bodenfläche abheben, so daß ein kompensierter Betriebswert R_BK0 für den Schaufelzylinder 14 berechnet werden muß. Der kompen sierte Betriebswert R_BK0 für den Schaufelzylinder 14 kann als Funk tion der Betriebswerte R_DS und R_SW für den Schaufelzylinder 8 und den Schwenkmotor 10 berechnet werden, d. h. R_BK0=f(R_DS, R_SW). Anschließend fährt das Verfahren mit Schritt 73 fort.

Erreicht der Schaufelzylinder 14 seinen maximalen Hub, fährt das Verfahren mit einem Abfrageschritt 71 fort, bei dem entschieden wird, ob der Auslegerzylinder 16 seinen Maximalhub erreicht hat.

Erreicht der Auslegerzylinder 16 seinen Maximalhub nicht, fährt das Verfahren mit einem Schritt 72 fort, bei dem ein kompensierter Betriebswert R_BM0 für den Auslegerzylinder 16 als Funktion der Be triebswerte R_DS und R_SW für den Stielzylinder 8 und den Schwenkmotor 10 berechnet wird. Wird der Stielzylinder 8 oder der Schwenkmotor 10 bewegt, während der Ausleger 26 so gesteuert wird, daß die Vor derkante oder die Unterseite der Schaufel 28 die Bodenfläche, die bearbeitet werden soll, berührt, verändert der Ausleger 26 seine Lage und verursacht dadurch, daß die Vorderkante oder die Unter seite der Schaufel 28 teilweise von der Bodenfläche abhebt. Daher ist es erforderlich, den kompensierten Betriebswert R_BM0 für den Auslegerzylinder 16 zu berechnen.

Der kompensierte Betriebswert R_BM0 für den Auslegerzylinder 16 kann als Funktion der Betriebswerte R_DS und R_SW für den Stielzylinder 8 und den Schwenkmotor 10 berechnet werden, d. h. R_BM0 = fF(R_DS, R_SW). Anschließend fährt das Verfahren mit Schritt 73 fort.

Erreicht der Auslegerzylinder 16 seinen maximalen Hub, fährt das Verfahren zugleich mit Schritt 73 fort.

Im Schritt 73 werden die Betriebswerte R_DS und R_SW für den Stiel zylinder 8 und den Schwenkmotor 10 gleichzeitig mit den kompen sierten Betriebswerten R_BK0 und R_BM0 für den Schaufelzylinder 14 und den Auslegerzylinder 16 an die Zylinder 8 und 10 ausgegeben. Da durch wird die Schaufel 28 so gesteuert, daß das Abheben der Vor derkante oder der Unterseite der Schaufel von der Bodenfläche ver hindert wird, wenn sich der Stielzylinder 8 und der Schwenkmotor 10 bewegen. Anschließend fährt das Verfahren mit dem Schritt 74 fort, bei dem die Betriebswerte R_SP für den linken und rechten Fahrmotor 6 und 12 an die Motoren ausgegeben werden, um diese so zu bewegen, daß sich der Bagger wie gewünscht fortbewegt.

Im Schritt 75 wird entschieden, ob sich der Neigungswinkel R_BD des Fahrgestells des Baggers zur Horizontalen verändert, während sich die Fahrmotoren 6 und 12 bewegen. Verändert sich der Nei gungswinkel R_BD des Fahrgestells, kehrt das Verfahren zum Schritt 64 zurück, wo der Winkel R′_W zwischen der Bodenfläche und dem Fahr gestell in Abhängigkeit der Veränderung des Neigungswinkels R_BD des Fahrgestells neu gesetzt wird.

Verändert sich der Neigungswinkel R_BD des Fahrgestells nicht, fährt das Verfahren mit einem Abfrageschritt 76 fort, in dem entschieden wird, ob der Auswahlschalter 30 eingeschaltet ist, oder nicht.

Ist der Schalter eingeschaltet, kehrt das Verfahren zum Schritt 65 zurück, wobei der Schaufelzylinder 14 und der Auslegerzylinder 16 so gesteuert werden, daß die automatische Bodenbearbeitung durch Betätigung des Stielzylinders 8 oder des Schwenkmotors 10 entspre chend dem oben beschriebenen Steuerverfahren zur Oberflä chenbearbeitung durchgeführt wird.

Ist der Schalter ausgeschaltet, springt das Verfahren zum End schritt und beendet damit das Steuerverfahren.

Wie in den Fig. 11 bis 15 näher dargestellt, kann das automa tische Ansteuersystem dieser Erfindung die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 in ihrem Bewegungsbereich beschränken und damit den Betriebsbereich der Betriebsteile, z. B. des Auslegers 26, der Schaufel 28, des Löffelstiels 29, des Schwenkteils u.ä. begrenzen, um einem Unfall wirkungsvoll vorzubeugen.

Die in Fig. 11, die eine teilweise vergrößerte schematische Darstellung eines Steuerschaltkreises einer Steuereinheit zur Durchführung des Steuerprozesses zur Begrenzung des Bewegungsbe reiches der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 des Baggers ist, wobei die Steuereinheit den Controller 24 aus Fig. 1 umfaßt, der elektrisch mit dem Sensor 31 zur Erfassung des Wei gungswinkels des Fahrgestells, einer Funktionswahl-Schalttafel 78, einem Funktionswahlschalter 79 und einem manuellen Schalter 80 verbunden ist. Die Funktionswahl-Schalttafel 78 dient zur Auswahl der Bewegungsbereiche der Antriebselemente, um den Be triebsbereich der Betriebsteile zu begrenzen, z. B. einer oberen, unteren, linken und rechten Grenze der Betriebsteile. Der Funk tionswahlschalter 79 dient zum Ein- oder Ausschalten der Auswahl der Funktionen der Funktionswahl-Schalttafel 78, der manuelle Schalter 80 dient zum Einschalten der Funktionsauswahl.

Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht des Baggers zur Darstellung der oberen und unteren Begrenzungen der Betriebstei le, Fig. 13 ist eine schematische Draufsicht auf den Bagger zur Darstellung der Begrenzung des rechten und linken Grenzwinkels der Schwenkeinrichtung.

Wie in den Fig. 11 bis 13 dargestellt, ist die Funktionswahl- Schalttafel 78 mit einem Paar Bezugsebenenwahltaster 78a ausge stattet, die zur Auswahl der Bezugsebene dienen, wobei zwischen der Horizontalen AL und der tatsächlichen Ebene RL des Fahr gestells des Baggers ausgewählt werden kann, ferner ein Paar Schwenkwinkelwahltaster 78b zur Auswahl des größtmöglichen linken Schwenkwinkels LR und des größtmöglichen rechten Schwenkwinkels RR des Schwenkmotors 10, sowie ein Paar Höhenwahltaster 78c zur Ein stellung der oberen Betriebsgrenze UL und der unteren Betriebs grenze LL der Betriebsteile, wie z. B. dem Ausleger 26, der Schau fel 28 und dem Löffelstiel 29. Die Funktionswahl-Schalttafel 78 ist ferner ausgestattet mit einem Radiuswahltaster 78d, mit dem der Betriebsradius R der Betriebsteile eingestellt wird, sowie mehreren Zifferntasten 78e, die zur Eingabe eines erwünschten Zah lenwertes zusammen mit den Wahltastern 78a-78d verwendet werden.

Das Verfahren zum Festlegen des Bewegungsbereiches der Antrieb selemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 ist in zwei Teile geteilt. Im ersten Teil legt der Bediener die Bewegungsbereiche der An triebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 fest, indem er die Wahl taster 78a-78d sowie die Zifferntasten 78e der Funktionswahl- Schalttafel 78 verwendet, um die Bewegungsbereiche der Betrieb steile zu begrenzen, und betätigt anschließend die Antriebs elemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16, um die Teile 26, 28 und 29 in nerhalb des begrenzten Betriebsbereiches zu bewegen. Im anderen Teil betätigt der Bediener wie üblich die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16, um die Teile 26, 28 und 29 an gewünschte Po sitionen zu bringen, und legt dann die Positionswerte der tatsächlichen Position der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 als Bewegungsbereich der Antriebselemente fest.

Das durch die oben beschriebene Steuereinheit abgearbeitete Steuerverfahren wird in Bezug auf das Flußdiagramm in Fig. 14 be schrieben.

Zuerst wird der Funktionswahlschalter 79 eingeschaltet, um die Steuereinheit zur Begrenzung des Bewegungsbereiches der An triebselemente zu aktivieren und dadurch den Betriebsbereich der Betriebsteile zu begrenzen. Anschließend wird durch den Bezugs ebenenwahltaster 78a die Bezugsebene festgelegt. In einem Abfra geschritt 84 wird entschieden, ob die absolute Horizontale als Bezugsebene gewählt ist, d. h., ob der A-Taster gedrückt ist, um den A-Modus zu wählen. Wurde die Horizontale als Bezugsebene ge wählt, fährt das Verfahren mit Schritt 85 fort, bei dem die abso lute Horizontale AL als Bezugsebene festgelegt wird.

Falls die absolute Horizontale nicht als Bezugsebene ausgewählt wurde fährt das Verfahren mit einem weiteren Abfrageschritt 86 fort, in dem entschieden wird, ob die tatsächliche Ebene RL des Fahrgestells des Baggers als Bezugsebene gewählt ist, d. h., ob der G-Taster gedrückt ist, um den G-Modus zu wählen. Falls die tatsächliche Ebene RL des Fahrgestells des Baggers als Bezugsebene ausgewählt wurde, fährt das Verfahren mit einem Schritt 87 fort, bei dem die tatsächliche Ebene RL des Fahrgestells als Bezugsebene festgelegt wird. Falls die tatsächliche Ebene RL des Fahrgestells nicht als Bezugsebene gewählt wurde, fährt das Verfahren mit einem Schritt 85 fort.

Die obere Betriebsgrenze UL, die untere Betriebsgrenze LL und der Betriebsradius des Baggers werden in Abhängigkeit der ausgewählten Bezugsebene geändert, wie in Fig. 12 dargestellt. Wach Durchfüh rung der Auswahl der Betriebsebene, wie oben beschrieben, sind die Bewegungsbereiche der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 begrenzt.

Im Anschluß daran wird in einem Schritt 88 abgefragt, ob die Be wegungsbereiche der Antriebselemente durch Betätigung der Aus wahltaster 78a-78d und der Zifferntasten 78e erfolgt ist. Ent sprechend der Entscheidung in Schritt 88 fährt das Verfahren zur Festlegung des Bewegungsbereiches der Antriebselemente in zwei Teilen fort, d. h. in einem Verfahren, in dem die Bewegungsbereiche der Antriebselemente durch Verwendung der Auswahltaster 78a - 78d und der Zifferntasten 78e festgelegt wird (Schritte 96-98), und einem anderen Verfahren, in dem der Bediener die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b so betätigt, daß die Antriebselemente die Betriebsteile in die entsprechenden kritischen Be triebspositionen bringen und legt dann die Werte der tatsächli chen Position durch Verwendung der Auswahltaster der Funktions wahl-Schalttafel 78 fest (Schritte 89-93).

Wenn die Bewegungsbereiche der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 nicht durch die Auswahltaster 78a-78d und die Ziffern tasten 78e der Funktionswahl-Schalttafel 78 festgelegt wurden, fährt das Verfahren mit dem Schritt 89 fort, bei dem der Bediener die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt. Anschließend werden im Schritt 90 diejenigen Auswahltaster in der Funktions wahl-Schalttafel 78 betätigt, die zu demjenigen Antriebselement gehören, dessen Bewegungsbereich begrenzt werden soll, d. h., das betreffende Antriebselement wird so betätigt, daß das dazugehö rige Betriebsteil die kritische Betriebsposition erreicht. Er reicht das Betriebsteil die kritische Betriebsposition, liefern die Sensoren 23a, 23b, 23c, 23d, 23e und 23f im Schritt 91 einen Lageänderungswert S₀ des betreffenden Antriebselementes. Im fol genden Abfrageschritt 92 wird festgestellt, ob der manuelle Schalter 80 eingeschaltet ist. Ist der manuelle Schalter 80 ein geschaltet, fährt das Verfahren mit dem folgenden Schritt 93 fort, bei dem der Lageänderungswert S₀ des betreffenden Antriebselemen tes, der im Schritt 91 ermittelt wurde, als erwünschter Bewe gungsbereich des betreffenden Antriebselementes festgelegt wird. Ist der manuelle Schalter 80 ausgeschaltet, springt das Verfahren zum Schritt 89 zurück, um erneut einen Lageänderungswert des An triebselementes durch die Sensoren 23a-23f zu ermitteln. Betä tigt der Bediener den manuellen Schalter 80, wenn das Betriebs teil die erwünschte kritische Betriebsposition erreicht, werden die Schritte 93, 94 und 95 der Reihe nach abgearbeitet, so daß der Lageänderungswert S₀ des betreffenden Antriebselementes, im Schritt 91 durch die Sensoren ermittelt, als erwünschter Bewegungsbereich S_AR des betreffenden Antriebselementes festgelegt wird. Nun endet das Steuerungsverfahren zur Festlegung 69699 00070 552 001000280000000200012000285916958800040 0002004132597 00004 69580der Be wegungsgrenzen der Antriebselemente.

Im anderen Fall, wenn die Bewegungsbereiche der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 durch die Auswahltaster 78a-78d und die Zifferntasten 78e der Funktionswahl-Schalttafel 78 festgelegt wer den sollen, fährt das Verfahren mit den Schritten 96-98 fort. In der Reihenfolge der Schritte 96-98 werden die Bewegungsbereiche S_AR der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 durch den Bediener unter Verwendung der Auswahltaster 78a-78d und der Zifferntasten 78e der Funktionswahl-Schalttafel 78 festgelegt, ohne die Steuer hebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b zur Betätigung der Antriebselemen te 6, 8, 10, 12, 14 und 16 zu verwenden. Nun betätigt der Bediener zuerst die Auswahltaster 78a und 78d und gibt anschließend den erwünschten Zahlenwert durch Betätigen der Zifferntasten 78e ein.

Ist die erwünschte obere Betriebsgrenze der Betriebsteile, wie Ausleger 26, Schaufel 28 und Löffelstiel 29, zehn Meter, betätigt der Bediener zuerst den oberen Höhenwahltaster UL der Höhenwahltaster 78c der Funktionswahl-Schalttafel 78, anschlie ßend gibt er den Zahlenwert für zehn Meter durch Drücken der Zifferntasten 78e der Schalttafel 78 ein. Im Schritt 97 wird ab gefragt, ob die tatsächlichen Positionen der Antriebselemente un gleich der eingegebenen Bewegungsbereiche sind, d. h., es wird ent schieden, ob die Verschiebungswerte der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 der Sensoren 23a-23f größer sind als die festge legten Bewegungsbereiche der Antriebselemente.

Sind die tatsächlichen Positionen der Antriebselemente gleich ih ren festgelegten Bewegungsgrenzen, fährt das Verfahren mit Schritt 94 fort, bei dem die Bewegungsbereiche der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 im Controller 24 gespeichert werden. Sind die tatsächlichen Positionen der Antriebselemente ungleich ihrer fest gelegten Bewegungsbereichen, werden die Festlegungen der Bewegungsbereiche der Antriebselemente als fehlerhaft angesehen. In diesem Falle fährt das Verfahren mit dem Schritt 98 fort, bei dem ein Signal ausgegeben wird, das bedeutet, daß die gewählten Bewegungsbereiche der Antriebselemente fehlerhaft sind und neue Bereiche gewählt werden müssen. Anschließend springt das Verfahren zum Schritt 88 zurück.

Wird während des oben beschriebenen Festlegungsprozesses für die kritischen Bewegungsbereiche der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 des Baggers eine Bezugsebene durch Drücken der Bezugsebe nenwahltaste 78a nicht ausgewählt, wird der A-Modus als festgeleg ter Modus für die Bezugsebenen angesehen, d. h. die absolute Hori zontale AL wird als Bezugsebene ausgewählt.

Ferner arbeitet in dem Festlegungsverfahren, in dem die Bewegungs bereiche der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 festgelegt werden, in dem die tatsächlichen Positionen der Antriebselemente ohne Verwendung der Auswahltaster 78a-78d und der Zifferntasten 78e der Funktionswahl-Schalttafel 78 ausgewählt werden, der ma nuelle Schalter 80, der zur Festlegung der kritischen Betriebs grenzen der Betriebsteile 26, 28 und 29 durch die Lageänderungs werte der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 eingerichtet ist, als Funktionswahlschalter zur Festlegung der Bewegungsbe reiche der Antriebselemente.

Desweiteren gibt es zwei Typen von Prozessen zur Festlegung des Schwenkwinkels des Schwenkmotors 10, nämlich den A-Modus und den G-Modus in Abhängigkeit der gewählten Schwenk-Mittellinie des Schwenkmotors 10.

Im A-Modus wird die absolute Schwenkbezugslinie AD durch die Mittellinie der Betriebsteile, das sind der Ausleger 26, die Schaufel 28 und der Löffelstiel 29, wenn sie sich parallel zu den Gleisketten 82 des Baggers befinden, wie mit den durchgehenden Linien in Fig. 13 gezeigt, als Schwenkmittellinie des Schwenkmotors 10 ausgewählt.

Im G-Modus wird die relative Schwenkbezugslinie RD, die Mittel linie der Betriebsteile 26, 28 und 29, wenn sich diese in einer Position befinden, bei dem sie einen Schwenkwinkel zur absoluten Schwenkbezugslinie AD aufweisen, wie mit den strichpunktierten Linien in Fig. 13 dargestellt, als Schwenkmittellinie des Schwenkmotors 10 ausgewählt.

Zuerst wird ein Bezugsebenenwahltaster 78a zur Auswahl der Be zugslinie betätigt, um zu entscheiden, ob der A-Modus oder der G- Modus gewählt wird, anschließend wird der gewünschte Schwenkwinkel des Schwenkmotors 10 durch Betätigen der Zifferntasten 78e einge geben, wodurch der äußerste linke und der äußerste rechte Schwenk winkel des Schwenkmotors 10 im Verhältnis zur absoluten Schwenkbe zugslinie AD oder der relativen Schwenkbezugslinie RD festgelegt wird. Hat der Bediener keinen Modus ausgewählt, wird der G-Modus als ausgewählt angesehen, so daß die relative Schwenkbezugslinie RD automatisch als Schwenkmittellinie des Schwenkmotors 10 ausge wählt wird.

Zur Begrenzung der Bewegungsbereiche werden die Werte der Bewe gungsbereiche durch Konvertierung der Lageänderungswerte der An triebselemente 8, 14 und 16, die durch die Sensoren 23b, 23e und 23f ermittelt wurden, in Winkel umgerechnet, die zwischen den ent sprechenden Betriebsteilen 26, 28 und 29 auftreten, die miteinan der durch Verbindungsbolzen 83 verbunden sind, d. h. jeweils der Winkel zwischen Ausleger 26 und Löffelstiel 29 sowie zwischen Schaufel 28 und Löffelstiel 29 sowie die geometrische Berechnung der Winkel zwischen den entsprechenden Betriebsteilen 26, 28 und 29 sowie der bekannten Längen der Betriebsteile 26, 28 und 29, wodurch die obere Betriebsgrenze der entsprechenden Betriebsteile 26, 28 und 29 im Verhältnis zur absoluten Horizontalen AL oder der tatsächlichen Linie RL des Fahrgestells. Auf der anderen Seite wird als unterste Grabtiefe des Baggers diejenige Tiefe festge legt, die die Vorderkante der Schaufel 28 erreicht.

Um die Festlegung der Bewegungsbereiche der Antriebselemente des Baggers wie oben beschrieben zu bewerkstelligen, wird der Bagger wie im Flußdiagramm in Fig. 15 beschrieben, betrieben.

Wie in Fig. 15 dargestellt, beginnt das Betriebsverfahren für den Bagger, dessen Betriebsbereich der Antriebselemente vorher fest gelegt wurde, mit einem Startschritt. Im folgenden Schritt 99 wer den die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt, um ein elektrisches Signal an den Controller 24 zu senden, das einen Be tätigungswert R_i darstellt. Entsprechend der Entscheidung im Schritt 100, bei dem entschieden wird, ob der manuelle Schalter 80 eingeschaltet ist, fährt das Verfahren zur Behandlung dieses Si gnals auf zwei Wegen fort.

Nachdem die Werte des Bewegungsbereiches der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 festgelegt wurden, arbeitet der manuelle Schalter 80 als Auswahlschalter zur Festlegung, ob die festge legten Werte durchgehend gehalten werden oder verändert werden, während er bei der Festlegung der Bewegungsbereiche der An triebselemente zum Festlegen der Werte der Bewegungsbereiche diente.

Ist der manuelle Schalter eingeschaltet, fährt das Verfahren mit einem Schritt 103 fort, bei dem die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 entsprechend der Betätigungswerte R_i der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b, die im Schritt 99 vom Controller 24 empfan gen wurden, sowie der Lageänderungswerte S₀ der Antriebselemente, die durch die Sensoren 23a bis 23f ermittelt wurden, um entspre chende Ausgangssignale, die die Lageänderungswerte S₀ der Antrieb selemente darstellen, an den Controller 24 auszugeben.

Im folgenden Schritt 104 berechnet der Controller 24 die Bewe gungswerte S_0i der Antriebselemente, wie die oberste und unterste Grenze UL und LL, den äußerten linken und rechten Schwenkwinkel LR und RR sowie den Betriebsradius R der Betriebsteile. Im Schritt 105 wird entschieden, ob die berechneten Bewegungswerte S_0i der Antriebselemente gleich der gefährlichen Ausladung S_DR ist. Sind die berechneten Bewegungswerte ungleich der gefährlichen Ausla dung, werden die Antriebselemente entsprechend der Betätigungswer te R_i der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt, und an schließend kehrt das Verfahren zum Startschritt zurück. Sind die berechneten Bewegungswerte gleich der gefährlichen Ausladung, fährt das Verfahren mit einem folgenden Abfrageschritt 106 fort, bei dem entschieden wird, ob die berechneten Bewegungswerte S_0i der Antriebselemente gleich der kritischen Ausladung S_CT sind.

Sind die berechneten Bewegungswerte der Antriebselemente ungleich der kritischen Ausladung, fährt das Verfahren mit einem Schritt 107 fort, bei dem der Controller 24 ein erstes Alarmsignal ausgibt, das dem Bediener anzeigt, daß eine Betriebsgefahr vorlie gen kann. Sind die berechneten Bewegungswerte der Antriebselemente gleich der kritischen Ausladung, fährt das Verfahren mit einem folgenden Schritt 109 fort, bei dem der Controller 24 ein Steuer signal an die Taumelwinkelsteuerventile 19a und 19b und die Pro portionalventilblöcke 22a und 22b ausgibt, um die Taumelwinkelsteuereinrichtungen 20a und 20b anzusteuern. Dadurch wird die Fördermenge des Hydrauliköls der ersten und zweiten Haupthydraulikpumpe 3 und 4 wesentlich verringert oder zurückge halten, oder die Schieber der Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15 und 17 der entsprechenden Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 werden so gesteuert, daß das Hydrauliköl von den Antriebselementen zurückgehalten wird, wodurch die Betriebsteile veranlaßt werden, die Betriebsgrenzen nicht zu überschreiten.

Wurde im Schritt 100 festgestellt, daß der manuelle Schalter 80 ausgeschaltet ist, fährt das Verfahren mit einem Schritt 101 fort, bei dem die Antriebselemente entsprechend der Betätigungs werte R_i der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt werden. Der manuelle Schalter 80 wird durch den Bediener häufiger ausge schaltet, um den Antriebselementen die Betätigung der Betriebs teile während der Beseitigung eines benachbarten Hindernisses zu ermöglichen, oder wenn es erforderlich ist, die Betriebsteile in einer Entfernung außerhalb der Betriebsbereiche zu benutzen.

Im folgenden Abfrageschritt 102 wird abgefragt, ob der manuelle Schalter 80 eingeschaltet ist. Ist der manuelle Schalter 80 aus geschaltet, fährt das Verfahren zum Schritt 99 zurück. Ist der ma nuelle Schalter 80 eingeschaltet, fährt das Verfahren mit einem Schritt 110 fort, bei dem die Sensoren 23a-23f der entspre chenden Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 die Lageände rungswerte S₀ der Antriebselemente ermitteln und den Lageände rungswerten entsprechende Signale an den Controller 24 ausgeben. Im folgenden Schritt 111 berechnet der Controller 24 Bewegungs werte S_0i der Antriebselemente, z. B. die oberste und untere Grenze UL und LL, den äußersten linken und rechten Schwenkwinkel LR und RR sowie den Betriebsradius R der Betriebsteile.

Anschließend wird im Schritt 112 die Differenz ΔS_0i zwischen den berechneten Bewegungswerten S_0i der Antriebselemente und den vorher festgelegten Bewegungsbereichen S_AR der Antriebselemente berechnet, wie z. B. die Differenz zwischen der oberen und unteren Grenze, oder der Differenz zwischen dem äußersten rechten und linken Schwenkwinkel. Anschließend fährt das Verfahren mit einem weiteren Abfrageschritt 113 fort, in dem entschieden wird, ob die tatsäch lichen Betriebspositionen der Betriebsteile 26, 28 und 29 die festgelegten Betriebsbereiche überschreiten. Überschreiten die tatsächlichen Betriebspositionen der Betriebsteile 26, 28 und 29 die vorher festgelegten Betriebsbereiche nicht, d. h. sind die tat sächlichen Positionen der Teile innerhalb der festgelegten Be triebsbereiche, fährt das Verfahren mit einem Schritt 114 fort, bei dem die vorher festgelegten Betriebsbereiche S_AR als verfügbar angesehen werden, so daß die Betriebswerte weiter verwendet wer den.

Liegen die tatsächlichen Positionen der Betriebsteile 26, 28 und 29 außerhalb der vorher festgesetzten Betriebsbereiche, d. h. liegt die tatsächliche Position eines Teiles außerhalb des festgelegten Betriebsbereiches, fährt das Verfahren mit einem Schritt 115 fort, bei dem die tatsächlichen Positionswerte S_0i der Antriebselemente als neue Betriebsgrenzen der Antriebselemente anstelle der vorher gehenden festgelegt werden.

Ist z. B. in Schritt 100 der manuelle Schalter 80 ausgeschaltet, wobei die obere Grenze vorher auf zehn Meter festgesetzt und die tatsächliche maximale Höhe der Betriebsteile mit elf Metern ge messen, wird im Schritt 115 die tatsächliche maximale Höhe von elf Metern als neue obere Grenze anstelle der vorhergehenden von zehn Metern festgelegt, wenn der manuelle Schalter 80 im Schritt 102 erneut eingeschaltet wird.

Ferner steuert das automatische Betätigungssystem, das in Fig. 1 dargestellt ist, die erste und zweite Haupthydraulikpumpe 3 und 4, um deren Fördermenge automatisch zu optimieren und in Abhängigkeit der Lasten durch die entsprechenden Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 durch gleichzeitige automatische Steuerung der Volumen ströme zu den entsprechenden Antriebselementen zu steuern.

Das Betätigungssystem zur Erzielung des optimalen Volumenstroms der Hauptpumpen 3 und 4 wird im folgenden beschrieben.

Zuerst werden die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt, um ein elektrisches Signal entsprechend den Betätigungswerten an den Controller 24 auszugeben. Der Controller 24 bearbeitet die Betätigungswerte der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b und gibt ein entsprechendes Ausgangssignal an die Proportionalventil blöcke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b aus. Durch die Proportionalventilblöcke 22a und 22b wird automatisch über die entsprechenden elektromagnetisch angesteuerten Proportionalventile Steuerdruck von der dritten Hydraulikpumpe 5 auf die Schieber der Ventile 7, 9, 11, 13, 15 und 17 übertragen, wodurch der Fluß von den Hauptpumpen 3 und 4 zu den Antriebselementen 8, 10, 12, 14 und 16 automatisch gesteuert wird. Nun ermitteln die Sensoren 23a- 23f die Lageänderungswerte der entsprechenden Antriebselemente und geben den Lageänderungen entsprechende Ausgangssignale an den Con troller 24.

Der Controller 24 verarbeitet die Lageänderungswerte der An triebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 mit den Lasten der An triebselemente und der erforderlichen Menge an Hydrauliköl für die Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16, um die erste und zweite Hauptpumpe 3 und 4 optimal zu steuern.

Der Controller 24 steuert gleichzeitig die beiden Pumpen 3 und 4, um einen Ausgleich der Last vorzunehmen, wenn eine Überlastung eines Antriebselementes auftritt, und die Schieber der elektromagnetischen Schieberventile für mindestens zwei An triebselemente, die gleichzeitig durch die Pumpen 3 und 4 ver sorgt werden, um eine gleiche Bewegungsgeschwindigkeit der An triebselemente zu erlauben, dabei werden die Hauptpumpen 3 und 4 so angesteuert, daß eine optimale Fördermenge sowie eine Verbes serung der Arbeitsweise der Antriebselemente erzielt wird.

Das Steuerverfahren zur Optimierung des Volumenstroms der Haupt pumpen 3 und 4 wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 16 und 17 im einzelnen beschrieben, dabei zeigt Fig. 16 ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerungsprozesses zur Steuerung der Haupt hydraulikpumpen, bei dem der Volumenstrom der Haupthydraulikpum pen automatisch gesteuert und optimiert wird, Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm eines automatischen Steuerungsprozesses zur Steue rung der Schieber der jeweiligen Schieberventile, um den Volu menstrom zu den entsprechenden überlasteten Antriebselementen zu steuern.

Im Schritt 115 werden die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt, um die entsprechenden Antriebselemente anzusteuern, da durch wird ein elektrisches Signal, das die Betätigungswerte R_i der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b an den Controller 24 ausge geben. Anschließend vergleicht der Controller 24 die Betätigungs werte der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b mit den vorher bereits eingegebenen Werten der vorherigen Betätigung der Antrieb selemente. Das heißt: In einem Abfrageschritt 116 wird entschie den, ob sich die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b in ihrer Neutralstellung befinden. Befinden sich die Steuerhebel bzw. -pe dale 21a bzw. 21b in ihrer Weutralstellung, fährt das Verfahren mit einem Endschritt fort, bei dem der Controller 24 ein elektri sches Signal entsprechend den Betätigungswerten an die Proportio nalventilblöcke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b ohne weitere Bearbeitung ausgibt.

Befinden sich die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b nicht in ihrer Weutralstellung, d. h., daß die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt wurden, um das betreffende Antriebselement vor wärts oder rückwärts zu bewegen, fährt das Verfahren mit einem weiteren Abfrageschritt 117 fort, bei dem entschieden wird, ob die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b auf die gleiche Weise betä tigt sind wie im vorhergehenden Durchgang. Werden die Hebel bzw. - pedale 21a bzw. 21b auf die gleiche Weise wie vorher betätigt, fährt das Verfahren mit einem Schritt 124 fort, um den vorherigen Volumenstrom Q_P ohne Änderung zu halten. Sind die Hebel bzw. Pedale 21a bzw. 21b nicht wie vorher betätigt, bestimmt der Controller 24 die Betätigungswerte der Hebel bzw. Pedale 21a bzw. 21b.

Anschließend fährt das Verfahren mit einem Schritt 118 fort, bei dem der erforderliche Volumenstrom Q_R, der von jeder Hauptpumpe 3 und 4 geliefert werden muß, berechnet wird, um das betroffene An triebselement entsprechend den geforderten Bewegungswerten zu be wegen, entsprechend einem auf den Controller 24 einwirkenden Strom, der zu einem elektrischen Widerstand gehört, der durch den Betätigungswert der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b erzeugt wird.

Der Controller 24 führt anschließend einen Schritt 119 durch, bei dem ein erforderlicher Betätigungswert Q_V für ein Schieberventil 7, 9, 11, 13, 15, 17, 18 der betroffenen Antriebsteile 6, 8, 10, 12, 14, 16 ermittelt wird, wobei in Schritt 119 derjenige Wert berech net wird, der erforderlich ist, um den Schieber des Schieberven tils so zu bewegen, daß der geforderte Volumenstrom entsprechend dem Betätigungswert für das jeweilige Antriebselement wirkungsvoll von den Hauptpumpen 3 und 4 zum Antriebselement gesteuert wird. Anschließend gibt der Controller 24 den erforderlichen Betäti gungswert Q_V an das Ventil aus.

Anschließend fährt das Verfahren mit einem Schritt 121 fort, bei dem Teilvolumenströme für die Hauptpumpen 3 und 4 berechnet wer den. Diese entsprechenden Teilströme P1 und P2, die jeweils von den Hauptpumpen 3 und 4, entsprechend den berechneten erforder lichen Teilströmen der Hauptpumpen 3 und 4 zu liefern sind, wobei jeder dieser Teilströme im Schritt 118 berechnet worden ist und der erforderliche Betätigungswert des Schieberventils des ent sprechenden Antriebselements im Schritt 119 berechnet wurde. An schließend gibt der Controller 24 im Schritt 123 den Teilströmen P1 und P2 entsprechende Signale über den dritten Verstärker 25c an die Taumelwinkelsteuerventile 19a und 19b aus.

Ferner wird der jeweilige Teilstrom der Pumpen 3 und 4 differen ziert in Abhängigkeit der Betätigungsart der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b gesteuert, nämlich einer einfachen Betäti gungsart, bei der ein Antriebselement normal betätigt wird, einer einzelnen zusammengesetzten Betätigung, bei der ein überlastetes Antriebselement betätigt wird, und einer komplexen Betätigungswei se, bei der mehrere Antriebselemente gleichzeitig betätigt wer den.

Im Falle einer einfachen Betätigungsweise wird ein Steuerhebel 21a oder ein Steuerpedal 21b betätigt, um ein bestimmtes An triebselement 6, 8, 10, 12, 14 oder 16 zu betätigen. In diesem Falle liefern die Hauptpumpen 3 und 4 die Hydraulikflüssigkeit an das betreffende Antriebselement in Abhängigkeit von einem durch den Controller 24 ausgegebenen Signal, wobei die Abhängigkeit des geförderten Volumenstromes (Y-Achse) in Abhängigkeit des Betäti gungswinkels (in Prozent, X-Achse) des Steuerhebels bzw. -pedals 21a bzw. 21b im Diagramm in Fig. 18 dargestellt ist. Wie darge stellt, wird der maximale Durchfluß bei etwa 90% des Betätigungs winkels erreicht, der minimale Durchfluß bei etwa 10% des Betäti gungswinkels. Der von den Hauptpumpen 3 und 4 geförderte Volumen strom steigt im Bereich von 10-90% des Betätigungswinkels ent lang einer Funktion zweiter Ordnung.

Bei einer einfachen zusammengesetzten Betätigungsweise wird ein Steuerhebel 21a oder ein Steuerpedal 21b betätigt, um ein über lastetes Antriebselement zu betätigen, z. B. den Stielzylinder 18 oder den Auslegerzylinder 16. In diesem Falle reicht die Förder leistung der mit dem betroffenen Antriebselement verbundenen Hauptpumpe 3 oder 4 nicht aus, den betroffenen Zylinder 8 oder 16 zu betätigen, auch wenn von der Pumpe die maximale Förderleistung bereitgestellt wird. Da die betroffene Hauptpumpe 3 oder 4 extrem belastet wird, während die andere der Pumpen 3 oder 4 nicht in Betrieb ist, wird in der gesamten Hydraulik des automatischen Be tätigungssystems ein Ungleichgewicht hervorgerufen.

Zur Beseitigung des Ungleichgewichtes ermitteln die Sensoren 23b und 23f der Antriebselemente 8 und 16 die Bewegungsgeschwindig keit des betroffenen Antriebszylinders 8 oder 16 und gibt ein ent sprechendes Signal an den Controller 24, der diesen Wert mit dem von der Hauptpumpe 3 oder 4 gelieferten Volumenstrom entsprechend dem Betätigungswinkel der Kontrollhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b vergleicht. Wird entschieden, daß der Volumenstrom Q_i, der von der Hauptpumpe 3 oder 4 an das betreffende Antriebselement 8 oder 16 geliefert wird, nicht ausreicht, um den betreffenden Antriebszy linder 8 oder 16 zu betätigen, steuert der Controller 24 die ande re Hauptpumpe 3 oder 4 so, daß sie einen Volumenstrom Q₂ liefert, der mit dem Volumenstrom Q₁ der Hauptpumpe 3 oder 4, die mit dem betroffenen Antriebselement 8 oder 16 verbunden ist, zusammen fließt, so daß die gemeinsamen Volumenströme Q₁ und Q₂ der Haupt pumpen 3 und 4 gemeinsam das betroffene Antriebselement 8 oder 16 versorgen. Dadurch wird die Überlast auf dem Antriebselement 8 oder 16 gleichmäßig von der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4 getragen.

Ist die betroffene Hydraulikpumpe 3 oder 4 bereits stark betä tigt, wenn die zweite Pumpe 3 oder 4 betätigt wird, wird das be troffene Antriebselement 8 oder 16 kurzfristig mit dem gemeinsa men massiven Volumenstrom der ersten und zweiten Pumpe 3 und 4 beaufschlagt, so daß ein mechanischer Schlag auf das Antriebs element 8 oder 16 verursacht wird, der Schäden an dem Antriebs element hervorrufen kann. Daher wird die andere Pumpe 3 oder 4 so gesteuert, daß sie mit einer Verzögerung von einer Minute nach der betroffenen Pumpe 3 oder 4 betätigt wird, so daß das Antriebsele ment 8 oder 16 vor einem Schlag geschützt und seine Arbeitsweise verbessert wird.

Der Fall einer komplexen Betätigungsweise, bei der mehrere An triebselemente gleichzeitig betätigt werden, wird im folgenden in vier Teilen detailliert beschrieben.

1. Wird eine Gruppe von Antriebselementen, deren Schieber ventile 7, 9 und 11 oder 13, 15, 17 und 18 nicht querverbunden sind, zur gleichen Zeit betätigt, und die andere Gruppe von An triebselementen nicht betätigt, können die Volumenströme Q₁ und Q₂ der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4 nicht zusammenfließen. In diesem Falle werden die Hauptpumpen 3 und 4 in der gleichen Weise gesteuert wie in der oben erwähnten einfachen Betätigungs weise. Diese Betätigungsweise erfordert keine Hilfssteuerung für die Volumenströme.

Wird eine der beiden Gruppen von Antriebselementen, die jeweils mit einer der Hauptpumpen 3 und 4 verbunden sind, als überlastet angesehen, werden deren Schieberventile, die vorab querverbunden sind, zwischen ihren jeweiligen Einlässen verbunden, wobei diese Einlässe jeweils mit der Hauptpumpe 3 oder 4 verbunden sind, während die anderen Antriebselemente, die als normal arbeitend angesehen werden, nicht zwischen ihren Einlässen verbunden sind, wird die Steuerung für den ersten Fall der komplexen Betäti gungsweise durchgeführt.

Wie in der hydraulischen Schaltung in Fig. 1 dargestellt, ist eine erste Verbindungsleitung 27a mit einem Rückschlagventil 27c ausgestattet und verbindet die Einlaßleitung des dritten Schieberventils 11 des Schwenkmotors 10 und die des sechsten Schieberventils 17 des Auslegerzylinders 16. Eine zweite Verbin dungsleitung 27b verbindet die Einlaßleitung des ersten Schieber ventils 7 des Stielzylinders 8, sowie des vierten Schieberventils 13 des Schaufelzylinders 14. Dadurch sind die Antriebselemente 8 und 14, 10 und 16 miteinander durch die Verbindung zwischen den Einlässen der Schieberventile 7 und 13, 11 und 17 verbunden und durch die Verbindungsleitungen 27a und 27b mit den zusammengeführ ten Volumenströmen Q₁ und Q₂ der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4 versorgt, während die anderen Antriebselemente 9, 13, 15 und 18, die nicht miteinander verbunden sind, auf die gleiche Weise betrieben werden, wie bei der oben beschriebenen einfachen Betäti gungsweise.

2. Falls es erwägt wird, können zwei Antriebselemente gleichzeitig betätigt werden, indem ein Volumenstrom von einer der Hauptpumpen 3 oder 4 verwendet wird; der Controller 24 steuert die Hauptpumpe 3 oder 4 so, daß sie die Summe der jeweils erforderli chen Volumenströme zur Betätigung der jeweiligen Antriebselemente in der oben erwähnten einfachen Betätigungsweise bereitstellt. Steuert der Bediener beispielsweise die Schaufel 28 gleichzeitig mit dem Ausleger 26, der abwärts bewegt werden soll, ist der von der Hydraulikpumpe 3 oder 4 geförderte Volumenstrom ausreichend, um die Antriebselemente 26 und 28 gleichzeitig zu betätigen, da die Last durch den Ausleger 26 relativ gering ist, da er so ge steuert wird, daß er sich abwärts bewegt.

Ist z. B. zum Betrieb der Schaufel 28 die Hälfte des maximalen Vo lumenstroms der zweiten Hauptpumpe 4 erforderlich und ein Viertel des maximalen Volumenstromes zum Betrieb des Auslegers 26, der abwärts bewegt werden soll, wird der erforderliche Volumenstrom zum Betrieb des Auslegers 26 und der Schaufel 28 zugleich als dreiviertel des maximalen Volumenstromes der Hauptpumpe 4 berech net, und der Controller 24 steuert die zweite Hauptpumpe 4 so, daß sie dreiviertel des maximalen Volumenstromes fördert.

3. Im Falle einer komplexen Betätigungsart, bei der der Be diener den Ausleger 26 gleichzeitig mit einer Bewegung der Schaufel 28 aufwärts steuert, reicht der maximale Volumenstrom einer Hauptpumpe 3 oder 4 nicht aus, um den Ausleger 26 und die Schaufel 28 gleichzeitig zu bewegen, da der Auslegerzylinder 17 zum Anheben des Auslegers 26 einen erheblich größeren Volumen strom benötigt, als zum Absenken. In diesem Fall wird entschie den, daß beide Hauptpumpen 3 und 4 zum Fördern der Hydraulik flüssigkeit betrieben werden.

Dazu steuert der Controller 24 die zweite Hauptpumpe 4 so, daß sie einen maximalen Volumenstrom fördert, so daß ein beträchtlicher Teil des Volumenstroms der zweiten Pumpe 4 den Schaufelzylinder 14 versorgt, um den benötigten Volumenstrom zu liefern. Der andere Teil des Volumenstroms der zweiten Pumpe 4 versorgt den Ausleger zylinder 16, um den Ausleger 26 anzuheben, obwohl der Volumenstrom zur Versorgung des Auslegerzylinders 16 nicht ausreicht. Zusätz lich steuert der Controller 24 die erste Hauptpumpe 3 so an, daß Hydraulikflüssigkeit von dieser zum Auslegerzylinder 16 über die erste Verbindungsleitung 27a geliefert wird, um eine ausreichend schnelle Versorgung des Auslegerzylinders 16 zum Anheben des Aus legers 26 sicherzustellen.

Dazu erhält der Controller 24 ein elektrisches Signal entspre chend den Betätigungswerten der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b für den Schaufelzylinder 14 und den Auslegerzylinder 16 sowie Signale, die den jeweiligen Geschwindigkeiten des Schau felzylinders 14 und des Auslegerzylinders 16 entsprechen, die von dem fünften und sechsten Sensor 23e und 23f ermittelt wurden. Nachdem diese Signale vom Controller 24 empfangen worden sind, werden diese von dem Controller 24 bearbeitet, um die Bewegungszu stände der Zylinder 14 und 16 zu erkennen. Arbeitet der Schaufel zylinder 14 normal, der Auslegerzylinder 16 jedoch nicht, so daß die Aufwärtsgeschwindigkeit des Auslegers 26 relativ gering gegen über der normalen Geschwindigkeit ist und so die Arbeitsweise be einträchtigt, steuert der Controller 24 die erste Hauptpumpe 3 gleichzeitig mit einem Steuersignal an die Taumelwinkelsteuerven tile 19a und 19b an. Nun steuern die Taumelwinkelsteuerventile 19a und 19b die Taumelwinkelsteuereinrichtungen 20a und 20b so an, daß die erste und zweite Hauptpumpe 3 und 4 so gesteuert werden, daß die jeweiligen Volumenströme der Pumpen aneinander angeglichen werden.

4. Werden die Antriebselemente so betätigt, daß die Schaufel 28 und der Löffelstiel 29 gleichzeitig mit dem Schwenkmotor 10 betrieben werden, um den oberen Rahmen des Baggers zum Fahrge stell zu schwenken, steuert der Controller 24 die erste und zweite Hauptpumpe 3 und 4 auf die gleiche Weise wie im Fall 3 an. Das heißt, die erste Pumpe 3 wird zur Versorgung des Stielzylinders 8 sowie des Schwenkmotors 10 betrieben, der den oberen Rahmen zum Fahrgestell schwenken soll, während die zweite Pumpe 4 den Ausle gerzylinder 16 versorgt. Der Volumenstrom der ersten Hauptpumpe 3 versorgt wie im Fall 3 den Auslegerzylinder 16 über die erste Ver bindungsleitung 27a in Abhängigkeit von den jeweiligen Lasten der Betätigungselemente 8, 10 und 16. Die Steuerung der Hauptpumpen 3 und 4 erfolgt auf die gleiche Weise wie im Fall 3. Das heißt, der Controller 24 erhält ein elektrisches Signal, das den Betätigungs werten der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b für den Stielzy linder 8, den Schwenkmotor 10 und den Auslegerzylinder 16 ent spricht, sowie Signale, die die jeweiligen Bewegungsgeschwindig keiten des Stielzylinders 8, des Schwenkmotors 10 und des Ausle gerzylinders 16 darstellen, die durch den zweiten, dritten und sechsten Sensor 23b, 23c und 23f ermittelt werden. Nachdem der Controller 24 die Signale erhalten hat, werden diese durch den Controller 24 bearbeitet, um den Bewegungszustand der Antriebsele mente 8, 10 und 16 zu ermitteln. Wird festgestellt, daß der Stiel zylinder 8 und der Schwenkmotor 10 normal bewegt werden, der Aus legerzylinder 16 jedoch nicht, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 16 relativ gering gegenüber der normalen ist, steuert der Controller 24 die erste Hauptpumpe 3 gleichzeitig mit den Taumelwinkelsteuerventilen 19a und 19b an. Dadurch wird der jeweilige Volumenstrom der Pumpen 3 und 4 so gesteuert, daß sie einander angeglichen werden.

Werden ferner mindestens zwei Antriebselemente gleichzeitig be tätigt, so daß gleichzeitig mit dem Anheben des Auslegers 26 die Schaufel 28 durch den Bediener betätigt wird, kann der Controller 24 die Hauptpumpen 3 und 4 in der gleichen Weise, wie im Fall 3 steuern, wenn die Antriebselemente 14 und 16 normal belastet sind. Tritt an der Schaufel 28 eine Überlast auf, z. B. wenn die Schaufel auf ein relativ schweres Hindernis trifft, kann der normale Be trieb der Hauptpumpen 3 und 4, wie im Fall 3 beschrieben, die er forderliche Bewegung der Antriebselemente 14 und 16 nicht sicher stellen. Der Grund hierfür wird durch das Diagramm in Fig. 20 gezeigt, in dem der von den Pumpen 3 und 4 gelieferte Volumenstrom in Abhängigkeit der Last an den Antriebselementen aufgetragen ist. Wie Fig. 20 zeigt, verringert sich der maximale Volumenstrom von 2Q₁ im Falle einer normalen Last P₁ auf Q₂ im Falle einer anormal erhöhten Last P₂.

Bei normaler Last P₁ wird jedes der Antriebselemente 14 und 16 mit einem gleich großen Volumenstrom Q₁ versorgt, um mit normaler Ge schwindigkeit bewegt zu werden. Tritt eine anomale Last P₂ an einem Antriebselement, z. B. der Schaufel 28 auf, wird der Auslegerzylin der 16 mit einem Volumenstrom Q₁ versorgt, während der Schaufelzylinder 14 mit dem Differenzvolumenstrom Q₂-Q₁ versorgt wird, wobei der Volumenstrom zum Schaufelzylinder 14 verhält nismäßig geringer ist als der erforderliche Volumenstrom, so daß der Schaufelzylinder 14 die Schaufel 28 nicht normal betätigt. Nun werden die Antriebselemente 14 und 16 mit einem gleich großen Vo lumenstrom Q_1′, dem Ergebnis der Halbierung des maximalen Volumen stroms Q₂, wodurch die Antriebselemente 14 und 16 mit einer gleich großen reduzierten Geschwindigkeit bewegt werden können.

Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm eines Steuerungsprozesses zur Steuerung des Volumenstroms, der von der ersten und zweiten Hauptpumpe 3 und 4 geliefert wird, so daß die betreffenden An triebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 in Abhängigkeit von der Last optimal versorgt werden.

In einem ersten Schritt 125 werden die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt, so daß ein elektrisches Signal entspre chend den Betätigungswinkeln R_i an den Controller 24 gesendet wer den. Der Controller 24 vergleicht nun die eingegebenen Signale mit den vorher abgespeicherten Werten. Das heißt, im Abfrageschritt 126 wird entschieden, ob sich die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b in ihrer Neutralstellung befinden. Befinden sich die Kon trollhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b in ihrer Neutralstellung , fährt das Verfahren mit einem Endschritt fort, so daß der Control ler 24 ein elektrisches Signal entsprechend den Betätigungswerten der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b an die Proportionalven tilblöcke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b ausgibt.

Befinden sich die Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b nicht in ihrer Neutralstellung, d. h., es wird festgestellt, daß die Steu erhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b betätigt wurden,um das betref fende Antriebselement vorwärts oder rückwärts zu bewegen, fährt das Verfahren mit einem Schritt 127 fort, in dem die tatsächlichen Positionswerte S₀ der Antriebselemente durch die Sensoren 23a - 23f bestimmt werden, und entsprechende Signale an den Controller 24 abgegeben werden.

Anschließend berechnet der Controller 24 im Schritt 128 die tat sächliche Bewegungsgeschwindigkeit V_f des jeweiligen Antriebsele mentes und berechnet im Schritt 129 die erforderliche Bewegungs geschwindigkeit V_i des Antriebselementes entsprechend den Betäti gungswerten der Steuerhebel bzw. -pedale 21a bzw. 21b.

In den Schritten 130 und 131 berechnet der Controller 24 die Differenz ΔV(=V_i-V_f) zwischen der erforderlichen Bewegungsge schwindigkeit V_i und der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit V_f des Antriebselements (Schritt 130) und entscheidet, ob das betref fende Antriebselement tatsächlich überlastet ist (Schritt 131). Falls kein Antriebselement überlastet ist, springt das Verfahren zum Endschritt.

Ist ein Antriebselement tatsächlich überlastet, fährt der Con troller 24 mit dem folgenden Abfrageschritt 132 fort, bei dem ent schieden wird, ob eine komplexe Bewegung ausgeführt wird, d. h. es wird entschieden, ob mindestens zwei Antriebselemente betätigt und deshalb beide Hauptpumpen 3 und 4 betrieben werden, und ob ein Steuerverfahren zur Beseitigung einer Überlast eines Antriebsele mentes durchgeführt wird.

Wird keine komplexe Bewegung ausgeführt, springt das Verfahren zum Endschritt. Wird eine komplexe Bewegung ausgeführt, fährt der Con troller 24 mit dem nächsten Abfrageschritt 133 fort, bei dem fest gestellt wird, ob zuvor eine Steuerung für das überlastete An triebselement durchgeführt wurde. Wurde eine solche Steuerung für das überlastete Antriebselement durchgeführt, fährt der Controller 24 mit einem weiteren Abfrageschritt 134 fort, in dem entschieden wird, ob die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit V_f des Antrieb selementes gleich der gesteuerten Bewegungsgeschwindigkeit V₀ des Antriebselementes ist, die zuvor im Controller 24 gespeichert wur de. Ist die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit V_f des Antrieb selementes gleich der gesteuerten Bewegungsgeschwindigkeit V₀ des Antriebselementes, springt das Verfahren zum Endschritt, so daß der Controller 24 ein der gesteuerten Bewegungsgeschwindigkeit V₀ des Antriebselementes entsprechendes Ausgangssignal an die Propor tionalventilblöcke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b ausgibt.

Ist die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit V_f des Antriebsele mentes nicht gleich der gesteuerten Bewegungsgeschwindigkeit V₀ des Antriebselementes, führt der Controller 24 einen Schritt 135 durch, bei dem der erforderliche Volumenstrom Q_BP für jedes An triebselement 6, 8, 10, 12, 14, 16 in Abhängigkeit der jeweiligen Last berechnet wird. Im Schritt 136 werden vom Controller 24 Steu ersignale an die Proportionalventilblöcke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b ausgegeben, um die Schieberventile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18 entsprechend dem erforderlichen Volu menstrom Q_PP zu betätigen, der für jedes Antriebselement im Schritt 135 berechnet wurde.

Wurde im Schritt 133 festgestellt, daß eine Steuerung für ein überlastetes Antriebselement zuvor nicht durchgeführt wurde, fährt der Controller 24 mit dem Schritt 135 fort.

Wird ein Antriebselement überlastet, während mindestens zwei An triebselemente gleichzeitig betätigt werden, vergleicht der Con troller 24 die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit V_f des betref fenden Antriebselementes, gemessen durch die Sensoren, mit der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit V_i des Antriebselementes in Abhängigkeit von den Betätigungswerten der Steuerhebel bzw. -peda le 21a bzw. 21b. Tritt eine Differenz ΔV(=V_i-V_f) zwischen der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit V_i und der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit V_f des Antriebselementes auf, bedeutet dies, daß ein Antriebselement überlastet ist. Der Controller 24 teilt dann den maximalen Volumenstrom der Pumpen 3 und 4 in die erforderlichen Volumenströme zur Versorgung der Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16 in Abhängigkeit der jeweiligen Last auf. Anschließend gibt der Controller 24 ein Signal an die Proportio nalventilblöcke 22a und 22b über die Verstärker 25a und 25b aus, so daß jedes Antriebselement entsprechend des eingeteilten Volu menstromes versorgt wird. Dazu steuern die Proportionalventile entsprechend der Wirksamkeit der jeweiligen Antriebselemente den Steuerdruck der dritten Pumpe 5 auf die Schieber der Schieberven tile 7, 9, 11, 13, 15, 17 und 18, um deren Schieber nach rechts oder links zu steuern.

Tritt eine Überlast P₂ an einem Antriebselement auf, wodurch die Förderung eines maximalen Volumenstromes Q₂ der Hauptpumpen 3 und 4, wie in Fig. 20 dargestellt, verursacht wird, wird der maxi male Volumenstrom Q₂ in zwei Teile geteilt, wobei die Antriebsele mente mit jeweils einem gleichen Volumenstrom Q_1′=Q₂/2 versorgt wird. Dadurch ist es möglich, die Antriebselemente mit einer glei chen Bewegungsgeschwindigkeit zu betätigen, auch wenn die Bewe gungsgeschwindigkeit dann relativ gering gegenüber dem Fall einer normalen Last ist, wodurch der Bagger auch im Falle einer Überlast wirksam mit einer ausgeglichenen Geschwindigkeit betrieben werden kann, auch wenn diese Geschwindigkeit relativ gering im Vergleich zu einer normalen Belastung ist.

Die Fig. 21-26 zeigen ein automatisches Vorlaufsystem zum Betrieb der Antriebselemente des Baggers in üblicher Weise. Wie in Fig. 21 gezeigt, besteht das System aus dem Controller 24, der den Betrieb der hydraulischen Schaltung in Fig. 1 steuert, einem Schalter 140 zum Anlegen eines Signals für den Vorlaufbetrieb der Antriebselemente an den Controller 24 sowie eine Warneinrichtung 141 für einen Fehleralarm, der während des automatischen Vorlauf betriebes anfällt. Der Controller 24 enthält allgemein eine Einga beeinheit 150, eine Ausgabeeinheit 142, eine CPU 143, einen Pro grammspeicher 148 und ein Datenspeicher 149.

Die Eingabeeinheit 150 kann einen A/D-Konverter enthalten, der die analogen Signale, die durch die Betätigung der Steuerhebel 21a und der Steuerpedale 21b erzeugt werden, in digitale Daten zur Versor gung der CPU 143 konvertiert. Die CPU 143 erhält digitale Daten von der Eingabeeinheit 150 und speichert diese in ihrem internen Speicher. Auf Basis der im internen Speicher gespeicherten Daten und der Daten, die im Datenspeicher 149 gespeichert sind, z. B. im Grey Code, erzeugt die CPU 143 über die Ausgangseinheit 142 Aus gangssignale zur Ansteuerung der entsprechenden Antriebselemente 6, 8, 10, 12, 14 und 16.

Als Folge der Betätigung des Schalters 140 führt die CPU 143 entsprechend dem im Programmspeicher 148 abgelegten Programm den automatischen Vorlaufbetrieb durch. Dieser automatische Vorlauf betrieb wird im folgenden beschrieben.

Fig. 22 zeigt ein Funktionsschaltbild der CPU 143. Wie darge stellt, enthält die CPU 143 eine Hubsteuerungseinheit 152, eine Schwenksteuerungseinheit 155, eine Nullpunkterkennungseinheit 153, eine Hubende-Erkennungseinheit 154, eine Schwenkwinkeler kennungseinheit 156 sowie eine Betriebssteuereinheit 151 zur Steuerung des Betriebes der Hubsteuerungseinheit 152 und der Schwenksteuereinheit 155 sowie des Betriebes und der Steuerung anhand der Signale der Nullpunkterkennungseinheit 153 und der Hu bende-Erkennungseinheit 154.

Die Hubsteuerungseinheit 152 bewegt entsprechend der Steuerung durch die Betriebssteuerungseinheit 151 die Kolben des Stielzy linders 8, des Auslegerzylinders 16 und des Schaufelzylinders 14, wie in Fig. 23 dargestellt. Das interne Hubende in Fig. 23 ist ein Hubende, das durch die Steuerungseinheit 152 vorgesehen ist, während das mechanische Hubende ein tatsächlicher Anschlag des jeweiligen Kolbens ist. Die Hubsteuerungseinheit 152 verringert die Bewegungsgeschwindigkeit eines jeden Kolbens in einem Inter vall zwischen einem Punkt, der 100 ms vor dem internen Hubende erreicht wird, und dem internen Hubende auf eine vorbestimmte ge ringe Geschwindigkeit (z. B. 5% der Maximalgeschwindigkeit) im Be reich zwischen dem internen Hubende und dem mechanischen Anschlag, so daß der Aufschlag des Antriebselementes auf den Anschlag ver ringert wird.

Die Nullpunkterkennungseinheit 153 und die Hubende-Erkennungs einheit 154 ermitteln den Nullpunkt und den Hubende-Punkt, und geben diese nacheinander an die Betriebssteuerungseinheit 151. Die Erkennungsverfahren werden im folgenden unter Bezug auf Fig. 24 beschrieben.

In Fig. 24 ist ein Kolben 158 und ein Magnetsensor 159, der an einem Teilstück eines Antriebselementes angebracht ist, um die Bewegung des Kolbens 158 zu erkennen. Das Antriebselement kann der Zylinder 8, 14 und 16 sein. Der Kolben 158 ist mit einem ma gnetischen Film 158a beschichtet. Auf dem magnetischen Film 158a wird eine 0,5 mm-Skalierung aus nicht magnetischem Material gebil det. Der Magnetsensor 159 hat einen Permanentmagneten 160 und In duktivitäten R1-R4. Dementsprechend wird die Bewegung und der Betrag der Bewegung des Kolbens 158 über die Änderung des magneti schen Flusses durch das magnetische Material 158 und das nicht magnetische Material 158b detektiert. Das Teil aus magnetischem Material 158a, das im Mittelbereich des Kolbens 158 angeordnet ist, weist eine andere Flußdichte auf als das andere Stück magne tischen Materials 158a, so daß der magnetische Fluß, der an dem ersten Stück magnetischen Materials 158a erzeugt wird, sich von dem bei dem anderen magnetischen Material 158 unterscheidet, wo durch der Mittelpunkt, hier der Nullpunkt, erkannt werden kann.

Die Hubende-Erkennungseinheit 154 erkennt die Bewegung des Kol bens 158 durch das Signal von dem Magnetsensor 159. Bleibt der Kolben 158 während seiner Bewegung für mehr als zwei Sekunden ste hen, wird der Punkt, bei dem der Kolben 158 stehengeblieben ist, als Anschlag in der Bewegungsrichtung des Kolbens erkannt. Verän dert der Mittelteil des Kolbens 158 das Erkennungssignal nachdem der Magnetsensor 159 passiert wurde, erkennt die Null punkterkennungseinheit 153 den Punkt der Erkennungssignalsverän derung als Nullpunkt und sendet ein Erkennungssignal an die Be triebssteuerungseinheit 151.

Die Schwenksteuerungseinheit 155 steuert die Schwenkbewegung des Schwenkmotors 10 aus Fig. 1, während die Schwenkwinkelerken nungseinheit 156 den Schwenkwinkel des Schwenkmotors 10 erkennt. Die Schwenkwinkelerkennung erfolgt z. B. durch Detektion eines Si gnals von einer Lichtquelle über ein lichtempfindliches Element, das an einem Auswerteteil mit dem Schwenkmotor verbunden ist. Wird z. B. als Sensor ein Absolutencoder verwendet, wird der Schwenkwinkel als Wert im Grey Code ausgegeben an die Betriebs steuerungseinheit 151.

Als Folge des Betriebs der Betriebssteuerungseinheit 151 basie rend auf Daten, die im Datenspeicher 149 abgelegt wurden, gibt die Fehler-und Warnsignalausgabeeinheit 157 Fehler- und Warnsignale an die Warneinrichtung 141. Die Betriebssteuerungseinheit 151 erzeugt vorbestimmte Steuersignale auf der Basis der Fehlersignale von der Fehler- und Warnsignalausgabeeinheit 157. Diese Steuersignale der Betriebssteuerungseinheit 151 und der Fehler- und Warnsignalausga beeinheit 157 sind in Fig. 25 dargestellt.

Fig. 25a zeigt eine Fehlersteuerung, die während des Vorlaufbe triebes durchgeführt wird, Fig. 25b eine Fehlersteuerung während des automatischen Betriebes aufgrund der während des Vor laufbetriebes ermittelten Fehlertoleranzen. Beträgt der Fehler während des Vorlaufbetriebes mehr als ± 10%, wird der Vorlaufbetrieb gestoppt. Gleichzeitig wird ein Alarm und eine An zeige des Fehlers durchgeführt. Liegt der Fehler zwischen ± 10% und ± 1 mm (wobei die Millimeter-Angabe die Wegabweichung eines Kolbens bezeichnet), wird der Vorlaufbetrieb fortgeführt und ein Warnsignal und eine Fehlermeldung durchgeführt. Liegt der Feh ler zwischen ± 1 mm und 0, wird der Vorlaufbetrieb weiter durchge führt. Beträgt der Fehler während des automatischen Betriebes mehr als ± 2 mm, wird der automatische Betrieb gestoppt. Gleichzeitig wird ein Alarmsignal und eine Fehleranzeige durchgeführt. Liegt der Fehler zwischen ± 2 mm und ± 1 mm, wird lediglich ein Alarmsi gnal und eine Fehleranzeige durchgeführt (in diesem Falle kann ein manueller Betrieb weiterhin erfolgen). Liegt der Fehler zwischen ± 1 mm und 0, wird der automatische Betrieb normal weitergeführt.

Nun wird der Vorlaufbetrieb entsprechend dem oben erwähnten Steuersystem beschrieben.

In Fig. 26 ist der Vorlaufbetrieb für jeden Kolben dargestellt. Der Vorlaufbetrieb erfolgt in der Reihenfolge des Kolbens des Aus legerzylinders 16, des Kolbens des Stielzylinders 8 und des Kol bens des Schaufelzylinders 14. Da diese Vorlaufbetriebe grundsätzlich gleich sind, wird nur der Vorlaufbetrieb des Aus legerzylinders 16 beschrieben.

Wird in Schritt 161 in Fig. 26a der Schalter 140 eingeschaltet, wird die Bewegung des Kolbens des Auslegerzylinders 16 im Schritt 162 eingeleitet, wodurch der Kolben des Auslegerzylinders 16 an sein eines Ende bewegt wird. Im Schritt 162 wird dies zum Anheben des Auslegers durchgeführt. Bewegt sich der Kolben für länger als zwei Sekunden nicht mehr, wird die derzeitige Position des Kolbens als Endlage erkannt und der Betrieb gestoppt. Anschließend wird im Schritt 163 geprüft, ob ein Fehler aufgetreten ist. Ist ein Fehler aufgetreten, d. h. ist ein erzeugter Fehler größer als die erlaubte Toleranz, warnt die Warneinrichtung 141 vor diesem Fehler. Gleich zeitig wird die Fehlerüberschreitung angezeigt und die Kolbenbewe gung gestoppt.

Wurde im Schritt 163 kein Fehler erkannt, d. h., ein aufgetretener Fehler liegt nicht außerhalb der erlaubten Toleranz, wird der Kol ben in die entgegengesetzte Richtung bewegt, d. h. der Auslegerzylinder 16 wird abgesenkt. Während dieser Bewegung des Kolbens wird der Nullpunkt geprüft. Dies erfolgt während des Schrittes 164. Gleichzeitig vergleicht die Fehler- und Warnsig nalausgabeeinheit 157 die Entfernung zwischen dem Kolbenende und dem im Schritt 164 bestimmten Nullpunkt; diese Daten werden im Datenspeicher 149 gespeichert, so daß das Auftreten eines Fehlers geprüft werden kann. Wird festgestellt, daß ein Fehler aufgetreten ist, erfolgt eine Warnung und eine Fehleranzeige im Schritt 169 und der Betrieb ist beendet.

Wurde im Schritt 165 kein Fehler erkannt, wird der Ausleger 26 so bewegt, daß sich der Kolben in der Mitte befindet. Dies wird im Schritt 166 durchgeführt. Wie im Schritt 165, wird im Schritt 167 geprüft, ob ein Fehler aufgetreten ist. Wird festgestellt, daß ein Fehler aufgetreten ist, erfolgt in Schritt 169 eine Warnung und eine Fehleranzeige sowie die Beendigung des Betriebes. Ist kein Fehler aufgetreten, wird der Betrieb beendet.

Der oben erwähnte Betrieb wird identisch für den Löffelstiel 29 und die Schaufel 28 durchgeführt.

Fig. 26b zeigt eine Subroutine der Steuerschritte für die Kol benbewegung (d. h. Schritte 162, 164 und 166). Die Betriebssteue rungseinheit 151 entscheidet auf Basis des Erkennungssignals der Hubende-Erkennungseinheit 154, ob der Kolben am internen Huben depunkt angekommen ist. Dies wird im Schritt 170 durchgeführt. Befindet sich der Kolben am internen Hubende, wird der Kolben mit einer Geschwindigkeit entsprechend 5% der Maximalgeschwindigkeit, wie in Fig. 23 beschrieben, bewegt (Schritt 175). Anschließend wird im Schritt 176 unterschieden, ob der Kolben den Anschlag er reicht hat. Dies ist der Fall, wenn der Kolben für länger als zwei Sekunden stehengeblieben ist; im Schritt 177 wird entschieden, ob die Entfernung zwischen dem Nullpunkt und dem Anschlag die normale Entfernung ist. Ist die zurückgelegte Entfernung nicht die normale Entfernung, erfolgt ein Fehlersignal. Die Entscheidung im Schritt 177 wird, wie oben erwähnt, auf der Basis der im Datenspeicher 149 gespeicherten Daten durchgeführt.

Wird im Schritt 170 nicht festgestellt, daß sich der Kolben am internen Hubende befindet, fährt das Verfahren mit dem Schritt 171 fort, um festzustellen, ob sich der Kolben am Anschlag befindet. Befindet sich der Kolben am mechanischen Anschlag, fährt das Verfahren mit dem Schritt 177 fort, um zu entscheiden, ob die zwi schen dem Nullpunkt und dem Anschlag zurückgelegte Strecke die normale Strecke ist. Befindet sich der Kolben nicht am mechani schen Anschlag, d. h. wenn sich der Kolben weder am internen Hubende noch am Anschlagpunkt befindet, wird dieser zum internen Hubendepunkt bewegt. Diese Bewegung wird im Schritt 172 durchge führt. Während der Bewegung des Kolbens wird im Schritt 173 ent schieden, ob der Nullpunkt festgestellt wurde. Diese Entscheidung erfolgt aufgrund des Erkennungssignals der Nullpunkterkennungsein heit 153. Ist im Schritt 173 festgestellt worden, daß der Null punkt erkannt wurde, fährt das Verfahren mit dem Schritt 174 fort, bei dem festgestellt wird, ob die Entfernung zwischen dem Null punkt und dem Anschlag die normale Entfernung ist. Wurde der Null punkt nicht innerhalb einer vorbestimmten Dauer aufgefunden, kehrt das Verfahren zum Schritt 170 zurück, um die obigen Schritte zu wiederholen.

Nach Durchführung des Vorlaufbetriebes der entsprechenden Kolben wird der Vorlaufbetrieb der Schwenkbewegung durch den Schwenkmo tor 10 durchgeführt. Dazu wird die Schwenksteuerungseinheit 155 durch die Betriebssteuerungseinheit 151 so gesteuert, daß der Schwenkmotor um 45° nach rechts schwenkt. Die während dieses Be triebes verstrichene Zeit wird durch ein Erkennungssignal der Schwenkwinkelerkennungseinheit 156 bestimmt. Dauert diese Schwenkbewegung z. B. länger als 2,5 Sekunden, wird der Betrieb gestoppt und ein Alarmsignal erzeugt. Anschließend schwenkt der Schwenkmotor 10 um 90° nach links. Auf die gleiche Weise wird be stimmt, ob diese Schwenkbewegung normal ausgeführt wurde.

In der oben beschriebenen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird der Vorlaufbetrieb lediglich mit einer einmaligen Betätigung eines Tasters bewerkstelligt, wodurch Fehler der entsprechenden Betriebsteile automatisch geprüft werden.

Wie vorstehend beschrieben, weist das automatische Betätigungs system für Antriebselemente eines Baggers nach dieser Erfindung zahlreiche Vorteile auf.

Zum ersten liefert die vorliegende Erfindung ein automatisches Betätigungssystem für Antriebselemente eines Baggers, das mit ei ner automatischen Steuerung zur Steuerung einer überlasteten Schaufel ausgestattet ist, die die Überlastung beseitigt. Wird die Schaufel über eine Lastgrenze hinaus überlastet, z. B. durch das Auftreffen auf einen Felsen oder die Beladung mit einer großen Menge Erde darin, wird die überlastete Schaufel automatisch so gesteuert, daß sie sich um ein gewünschtes Stück in einer Richtung entgegen der Baggerrichtung bewegt und anschließend etwas angeho ben wird, um von der Überlast befreit zu werden. Anschließend be tätigt der Bediener die Steuerhebel bzw. -pedale so, daß die von der Überlastung befreite Schaufel die erwünschten Baggerarbeiten durchführt. So bietet dieses System den Vorteil, daß es auch die einfache Bedienung durch einen ungelernten Bediener erlaubt, auch wenn während Baggerarbeiten eine Überlast auf die Schaufel trifft, dabei die überlastete Schaufel von der Überlast befreit und die Antriebselemente und die Betriebsteile des Baggers wirksam ge schützt werden.

Zum zweiten liefert die vorliegende Erfindung ein automatisches Betätigungssystem für Antriebselemente eines Baggers, das eine automatische Steuerung zum Halten der Schaufelposition während verschiedener Betriebsarten des Baggers erlaubt, z. B. einer Bag gerarbeit, einer Beladung o. ä. Der gewünschte Winkel zwischen der beladenen Schaufel und der Horizontalen wird automatisch gesteu ert, so daß er sich nicht verändert, auch wenn andere An triebselemente außer dem Schaufelzylinder betätigt werden, sofern die Kontrollhebel für den Schaufelzylinder sich in ihrer Neutral stellung befinden, und dadurch der Inhalt der Schaufel vor dem Herabfallen bewahrt. Dadurch liefert dieses System einen Vorzug durch Beseitigen der Erschwernisse durch die Betätigung von Steu erhebeln und -pedalen der Antriebselemente zur gleichen Zeit und verringert dadurch die Erschöpfung des Bedieners und erhöht damit die Arbeitsleistung des Baggers.

Zum dritten liefert die vorliegende Erfindung ein automatisches Betätigungssystem für Antriebselemente eines Baggers, das eine automatische Steuerung der Schaufel bei Oberflächenarbeiten er möglicht. Der Schaufelzylinder oder der Auslegerzylinder wird durch einfaches Betätigen der Steuerhebel bzw. -pedale des Stielzylinders und des Schwenkmotors automatisch gesteuert, so daß die Vorderkante oder die Unterseite der Schaufel ständig die zu bearbeitende Bodenfläche berührt. Dieses System liefert einen Vor teil durch Vereinfachung der Handhabung der Steuerhebel bzw. -pe dale während der Geländewiederherstellung und vermeidet das Auf treten von Erschöpfung beim Bediener und verbessert die Arbeits leistung des Baggers.

Zum vierten liefert die vorliegende Erfindung ein automatisches Betätigungssystem für Antriebselemente eines Baggers, das eine Steuereinheit und eine automatische Steuerung zur automatischen Begrenzung des Bewegungsbereiches der Antriebselemente liefert.

Die Betriebsteile, wie Schaufel, Ausleger, Löffelstiel u.ä. wer den innerhalb vorher festgelegter Betriebsbereiche bewegt, so daß die Betriebsteile während des Betriebs vor dem Berühren von Hin dernissen, wie benachbarten Gebäuden, geschützt wird. Dadurch lie fert dieses System einen Vorteil durch Schutz vor Unfällen durch Kollisionen, vereinfacht die Handhabung der Steuerhebel bzw. -pe dale und verhindert das Auftreten von Erschöpfung beim Bediener und steigert die Arbeitsleistung des Baggers.

Zum fünften liefert die vorliegende Erfindung ein automatisches Betätigungssystem für Antriebselemente eines Baggers, das eine automatische Steuerung zur Steuerung des Volumenstromes der Haupthydraulikpumpen liefert. Jede der Haupthydraulikpumpen lie fert eine gleiche hydraulische Leistung an die entsprechenden An triebselemente, die mit der jeweiligen Pumpe verbunden sind, in Abhängigkeit der entsprechenden Lasten, mit denen die An triebselemente belastet sind. Für den Fall, daß mehrere An triebselemente gleichzeitig betätigt werden müssen, liefert jede Hydraulikpumpe einen entsprechenden Volumenstrom zu den jeweils direkt damit verbundenen Antriebselementen in Abhängigkeit der entsprechenden Lasten der Antriebselemente, so daß die Antriebs elemente mit einer gleichen Geschwindigkeit betätigt werden. Kann im Falle einer Überlast eines Antriebselementes der erforderliche Volumenstrom nicht geliefert werden, versorgt eine Hauptpumpe, die mit dem Antriebselement direkt verbunden ist, das Antriebselement mit einem Teil des erforderlichen Volumenstromes, und die andere Hauptpumpe, die mit dem Antriebselement querverbunden ist, ver sorgt das Antriebselement über die Querverbindungsleitung mit dem fehlenden Teil des erforderlichen Volumenstromes. Dadurch liefert dieses System einen Vorteil durch die Verbesserung des Abgabever haltens der Hauptpumpen, wodurch eine Überlastung der Hydraulik pumpen vermieden wird und ein unabhängiger Betrieb eines jeden Antriebselementes ermöglicht wird.

Zum sechsten liefert die vorliegende Erfindung ein automatisches Betätigungssystem für Antriebselemente eines Baggers, welches eine Steuereinheit und eine automatische Steuerung für einen Vorlaufbetrieb der Antriebselemente liefert. Dadurch wird ein Vor laufbetrieb der jeweiligen Antriebselemente durch einfachste Be dienung durchgeführt. Dadurch liefert das System einen Fort schritt zur automatischen Überprüfung der betreffenden Antriebs elemente und vereinfacht die Bedienung und das Arbeitsverhalten des Baggers.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steu erelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumen strömen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers um fassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebsele menten angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Con troller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betäti gung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Ausgabe eines elektrischen Signales vom Lageänderungs sensor des Schaufelzylinders an den elektronischen Con troller, das angibt, daß der Schaufelzylinder die Schaufel während einer vorgegebenen Zeit nicht mehr be wegt, weil die Schaufel überlastet ist;
Steuerung der Antriebselemente zur Beseitigung der Über last durch Ausgabe eines elektrischen Signals vom Con troller an die Steuerventilblöcke über Verstärker, um die hydraulische Steuerflüssigkeit von einer Hy draulik-Hilfspumpe durch Steuerleitungen zu den Wegeven tilen fließen zu lassen, so daß die Steuerventile der Wegeventile so gesteuert werden, daß sie sich entgegen einer Baggerrichtung bewegen, um die Änderung der Fluß richtung der Hydraulikflüssigkeit der Hauptpumpen von der Baggerrichtung in die entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen, wobei der Steuervorgang folgende Schritte aufweist:
Ansteuerung des Schaufelzylinders zur Bewegung in die entgegengesetzte Richtung durch Änderung der Fluß richtung der Haupthydraulikflüssigkeit, mit der dieser versorgt wird, um die Schaufel in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, um sie von der Überlast zu befrei en;
Ansteuerung des Stielzylinders und des Auslegerzy linders zur Bewegung in die entgegengesetzte Richtung durch Änderung der Flußrichtung der Haupthydraulikflüs sigkeit, mit der diese versorgt werden, um den Löffel stiel und den Ausleger anzuheben, und dadurch die Schau fel anzuheben; und
Fortsetzung des gewünschten Betriebs des Baggers durch Betätigen der Steuerhebel/-pedale, wenn festgestellt ist, daß die Schaufel nicht überlastet ist, wobei das Verfahren erneut durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, daß die Schaufel erneut überlastet ist;
wobei die Schaufel, die überlastet ist, automatisch ge steuert wird, um sie von der Überlast zu befreien.

2. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steu erelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumen strömen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers um fassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebsele menten angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Con troller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betäti gung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Einstellung einer anfänglichen Winkelstellung der Schau fel zur absoluten Horizontalen der Bodenoberfläche durch den elektronischen Controller, um die anfängliche Win kelstellung im Controller zu speichern, wenn sich der Schaufelsteuerhebel der Steuerhebel/-pedale in der Neu tralstellung befindet, beim Empfang von Lageänderungs signalen der Lageänderungssensoren der entsprechenden Antriebselemente einem Signal, das dem Winkel eines Auf baus zur absoluten Horizontalen entspricht, das durch eine Einrichtung zur Bestimmung des Neigungswinkels des Aufbaus ausgegeben wird, und einem Signal von einem Aus wahlschalter entsprechend dem ein- oder ausgeschalteten Zustand des Schalters, wobei diese Einrichtungen und der Auswahlschalter elektrisch mit dem Controller verbunden sind;
Berechnung des tatsächlichen Winkels der Schaufel zur Horizontalen, der sich in Abhängigkeit der Bewegungen der Antriebselemente mit Ausnahme des Schaufelzylinders ändern kann, zur Berechnung der Differenz zwischen der anfänglichen Winkelstellung und dem tatsächlichen Winkel der Schaufel, und
Steuerung des Wegeventils des Schaufelzylinders, um die Schaufel ohne Änderung zu halten, falls die Differenz Null ist, jedoch einen Steuerungswert in Abhängigkeit von der Differenz zu bilden, falls diese ungleich Null ist, um die Schaufel so zu steuern, daß sie in einem ge wünschten Winkel zur Horizontalen gehalten wird;
wobei die Schaufel automatisch so gesteuert wird, daß sie einen Winkel zur absoluten Horizontalen beibehält, um den Schaufelinhalt vor dem Herabfallen zu schützen.

3. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steu erelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumen strömen an Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der An triebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers um fassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebsele menten angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Con troller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betäti gung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Empfangen von Positionswerten der betreffenden Antriebs elemente, eines Weigungswinkels des Aufbaus des Baggers und eines Neigungswinkels der zu bearbeitenden Bodenflä che;
die Verarbeitung des Weigungswinkels der Bodenfläche, um einen Neigungswinkel zwischen der Bodenfläche und dem Aufbau zu erhalten;
Berechnung von kompensierten Betätigungswerten für den Schaufelzylinder und den Auslegerzylinder in Zusammen hang mit den Betätigungswerten des Löffelstiels und des Schwenkmotors, um die Vorderkante oder Unterseite der Schaufel so zu steuern, daß diese die Bodenfläche stän dig berührt, unabhängig von der Bewegung des Baggers; und
Ausgabe des kompensierten Betätigungswertes an den Schaufelzylinder und den Auslegerzylinder;
wobei der Schaufelzylinder und der Auslegerzylinder au tomatisch so gesteuert werden, daß die erwünschte Oberflächenendbearbeitung durch Bedienung des Stielzy linders durchgeführt wird.

4. Gerät zur automatischen Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steuerelementen von Wegeventilen zur Steue rung von Volumenströmen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wo bei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, ei nen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufel zylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber ei nem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fort bewegung des Baggers umfassen, sowie Taumelwinkel-Steu erventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuerein richtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die die Werte der Lageänderung von diesen erfassen, und ei nen elektronischen Controller, der mit den Bedienhe beln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antrieb selemente elektrisch verbunden ist, daß ferner umfaßt:
einen Funktionswahl-Schalttafel, die mit Wahltastern zur Auswahl der Betriebsbereicher des Baggers, z. B. einer Arbeitsebene, einer oberen Grenzhöhe, einer unteren Grenzhöhe, eines maximalen rechten und linken Schwenk winkels sowie eines Betriebsradius, einer Anzahl Zif ferntasten, einem Sensor zur Bestimmung eines Nei gungswinkels des Aufbaus und einem manuellen Wahlschal ter zum Ein- und Ausschalten der Funktionen ausgestattet ist, die durch die Funktionswahl-Schalttafel ausgeführt werden, wobei diese Schalter und der Sensor elektrisch mit dem Controller verbunden ist;
wobei der Betriebsbereich der Antriebelemente des Bag gers automatisch begrenzt wird.

5. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steu erelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumen strömen an Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der An triebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers um fassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebsele menten angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Con troller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betäti gung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist und eine Funktionswahl-Schalttafel vorgesehen ist, die mit Wahltastern zur Auswahl des Betriebsbe reiches des Baggers, z. B. einer Bezugsebene, einer obe ren Grenzhöhe, einer unteren Grenzhöhe, einem maximalen rechten und linken Schwenkwinkel sowie eines Betriebsra dius, ferner einer Anzahl Zifferntasten, einem Sensor zur Bestimmung eines Neigungswinkels des Aufbaus und ei nem manuellen Wahlschalter zum Ein- und Ausschalten der Funktionen ausgestattet ist, die durch die Funktions wahl-Schalttafel ausgeführt werden, wobei diese Schalter und der Sensor elektrisch mit dem Controller verbunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte um faßt:
Ermittlung der Arbeitsebene aus der absoluten Horizonta len und einer tatsächlichen Positionslinie durch einen Auswahltaster zur Bestimmung der Arbeitsebene, der einer der genannten Wahltaster ist;
Festlegen des Bewegungsbereiches der betreffenden An triebselemente durch die Funktionswahltaster und die Zifferntaster der Funktionswahl-Schalttafel;
Ausschalten des manuellen Wahlschalters, um die Bewe gungsbereiche neu festzulegen, falls die Bewegung der Antriebselemente außerhalb des durch die Funktionswahl taster und die Zifferntaster festgelegten Bewegungsbe reiches erforderlich ist;
Einschalten des manuellen Wahlschalters zur Einstellung der neu gewählten Bewegungsbereiche und einer Bewegung der Antriebselemente aus dem vorher durch die betreffen den Funktionswahltaster und Zifferntaster festgelegten Bereich heraus;
wobei die Betriebsbereiche der Antriebselemente des Bag gers automatisch begrenzt werden.

6. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steu erelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumen strömen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers um fassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebsele menten angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Con troller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betätigung der entsprechenden Antriebselemente elek trisch verbunden ist, wobei das Verfahren ferner folgen de Schritte umfaßt:
Festlegen der erforderlichen Betätigungswerte, beim Emp fang eines elektrischen Signals entsprechend den Betäti gungswinkeln der Steuerhebel/-pedale der jeweiligen An triebselemente;
Festlegen der erforderlichen Volumenströme an Hydraulik flüssigkeit, die von den entsprechenden Haupthydraulik pumpen abgegeben werden müssen, um die erforderlichen Betätigungswerte der jeweiligen Antriebselemente zu er zielen;
Festlegen der erforderlichen Betätigungswerte der Wege ventile der jeweiligen Antriebselemente zur Bewegung der Steuerelemente der Ventile, um diese mit dem erforderli chen Volumenstrom, entsprechend den erforderlichen Betä tigungswerten der jeweiligen Antriebselemente, von den Haupthydraulikpumpen zu versorgen;
Festlegen des aufgeteilten Stromes an Hydraulikflüssig keit, der von den Haupthydraulikpumpen geliefert wird, entsprechend den erforderlichen Volumenströmen der Haupthydraulikpumpen und der erforderlichen Betäti gungswerte der Wegeventile der jeweiligen Antriebsele mente; und
Ausgabe von Signalen, die die aufgeteilten Volumenströme der Haupthydraulikpumpen darstellen, über einen Verstär ker an die Taumelwinkel-Steuerventile zur Steuerung der Taumelwinkel-Steuereinrichtungen, wobei die Verstärker elektrisch mit dem Controller und dem Taumelwinkel-Steu erventilen verbunden sind;
wobei optimale Volumenströme der Haupthydraulikpumpen für die entsprechenden Antriebselemente automatisch ge steuert werden.

7. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Gerätes zur Betätigung von Antriebselementen eines Baggers, das Steuerventilblöcke zur Steuerung der Bewegung von Steu erelementen von Wegeventilen zur Steuerung von Volumen strömen einer Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der Antriebselemente des Baggers enthält, wobei diese einen Auslegerzylinder für einen Ausleger, einen Stielzylinder für einen Löffelstiel, einen Schaufelzylinder für eine Schaufel, einen Schwenkmotor zum Schwenken eines oberen Rahmens des Baggers gegenüber einem unteren Rahmen des Baggers und Fahrmotoren zur Fortbewegung des Baggers um fassen, sowie Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volumenströme, La geänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebsele menten angebracht sind und die die Werte der Lageände rung von diesen erfassen, und einen elektronischen Con troller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betäti gung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch ver bunden ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Festlegen der Betätigungswerte der Steuerhebel/-pedale, beim Empfang eines elektrischen Signals, das die Betäti gungswinkel der Steuerhebel/-pedale darstellt, von den Steuerhebel/-pedalen;
Berechnung der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebselemente entsprechend den festgelegten Betä tigungswerten der Steuerhebel/-pedale und der tatsächli chen Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebselemente, die beim Empfang von elektrischen Signalen, die die tatsäch lichen Lageänderungswerte darstellen und von den Lageän derungssensoren stammen, berechnet wird;
Festlegen, ob ein Antriebselement tatsächlich überlastet ist, durch Vergleich der erforderlichen Bewegungsge schwindigkeit mit der tatsächlichen Bewegungsgeschwin digkeit der Antriebselemente;
Festlegung, ob mindestens zwei Antriebselemente gleich zeitig unter Benutzung beider Hauptpumpen betätigt wer den und Feststellung, ob ein Steuerverfahren zur Besei tigung einer Überlast des Antriebselementes im vorheri gen Vorgang durchgeführt wurde;
Ausgabe eines Signales entsprechend der gesteuerten Be wegungsgeschwindigkeit des Antriebselementes über Ver stärker an die Steuerventilblöcke, wobei die Verstärker elektrisch mit dem Controller und den Steuerventilblöcken verbunden sind, sobald festgestellt wird, daß die tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Antriebs elemente gleich den gesteuerten Bewegungsgeschwindigkei ten sind, die während des vorherigen Vorganges im Con troller gespeichert wurden, jedoch Berechnung eines er forderlichen Volumenstromes an Hydraulikflüssigkeit für jedes Antriebselement in Abhängigkeit der Last auf jedem Antriebselement, sobald festgestellt wird, daß die tat sächlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Antriebsele mente ungleich der gesteuerten Bewegungsgeschwindigkei ten der Antriebselemente sind; und
Ausgabe von Steuersignalen zur Steuerung der Wegeventile in Abhängigkeit von dem erforderlichen Volumenstrom für die Antriebselemente, der im vorherigen Schritt berech net wurde, wobei die Steuersignale vom Controller über Verstärker an die Steuerventilblöcke ausgegeben werden;
wobei optimale Volumenströme an Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpumpen an die entsprechenden An triebselemente automatisch gesteuert werden.

8. Gerät zur automatischen Steuerung der Funktion von An triebselementen eines Baggers, enthaltend elektromagne tische Wegeventilblöcke zur gesteuerten Bewegung von Steuerelementen von Steuerventilen zur Steuerung des Flusses von Hydraulikflüssigkeit zur Versorgung der An triebselemente des Baggers, Taumelwinkel-Steuerventile zur Ansteuerung von Taumelwinkel-Steuereinrichtungen zur Steuerung der von Haupthydraulikpumpen geförderten Volu menströme, Lageänderungssensoren, die an den jeweiligen Antriebselementen angebracht sind und die Werte der La geänderung von diesen erfassen, und einen elektronischen Controller, der mit den Bedienhebeln/-pedalen zur Betä tigung der entsprechenden Antriebselemente elektrisch verbunden ist, das ferner umfaßt:
eine Vorlaufsteuerungseinrichtung, zur automatischen Ausführung des Vorlaufbetriebes von entsprechenden An triebselementen;
Steuerungseinrichtungen zur Steuerung der elektromagne tischen Wegeventilblöcke entsprechend einem Befehl der Vorlaufsteuerungseinrichtung und zur Ausführung des Vor laufbetriebes der Antriebselemente;
eine erste Speichereinrichtung zur Speicherung eines Be triebsprogrammes für die Steuerungseinrichtungen;
eine zweite Speichereinrichtung zur Speicherung von ver schiedenen Daten zur Verwendung durch die Steuerungsein richtungen; und
eine Warneinrichtung, zur Warnung vor Fehlern, die bei entsprechenden Antriebseinrichtungen aufgetreten sind, und zur Anzeige ihrer Fehlertoleranzen;
wobei der Vorlaufbetrieb der Antriebselemente automa tisch durchgeführt wird.

9. Gerät für automatische Steuerungsvorgänge eines Baggers nach Anspruch 8, bei dem die Steuerungseinrichtungen um fassen:
eine Einrichtung zur Steuerung der Hubbewegung der ent sprechenden Antriebselemente;
eine Einrichtung zur Erkennung von Endpunkten der ent sprechenden Hübe;
eine Einrichtung zur Nullpunkterkennung von entsprechen den Hüben;
eine Einrichtung zur Steuerung von Schwenkbewegungen durch eines der Antriebselemente;
eine Einrichtung zur Erkennung des Schwenkwinkels des Antriebselementes, das die Schwenkbewegung erzeugt hat;
eine Steuerungs-/Betriebseinrichtung zur Steuerung des Ansteuerbetriebes der Steuerungseinrichtung für die Kol benbewegung und der Schwenkbewegungssteuerungseinrich tung und zur Ausführung eines vorbestimmten Betriebes anhand der ermittelten Daten der Nullpunkterkennungsein richtungen, der Endpunkterkennungseinrichtungen und der Schwenkwinkelerkennungseinrichtungen; und
eine Einrichtung zur Ausgabe von Fehler- und Alarmsigna len anhand des Ergebnisses des Betriebes der Steu erungs-/Betriebseinrichtungen und der in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Daten.

10. Gerät zur automatischen Steuerung von Funktionen eines Baggers nach Anspruch 8, bei dem die Steuerungseinrich tungen für die Hubbewegung die Bewegungsgeschwindigkeit für jede Hubelement in einen Bereich zwischen einem Punkt, der sich in einem vorbestimmten Abstand vor dem internen Hubende befindet, und dem internen Hubende all mählich reduziert, und dann das Hubelement mit einer vorbestimmten geringeren Geschwindigkeit zwischen dem internen Hubende und einem mechanischen Hubende bewegt, so daß der mechanische Aufprall zwischen dem Hubelement und seinem Antriebselement erheblich verringert wird.

11. Gerät zur automatischen Steuerung von Funktionen eines Baggers nach Anspruch 8, bei dem jedes der Hubelemente auf der äußeren Oberfläche mit einer magnetischen Lage beschichtet ist und Skalierungen auf der Außenseite der magnetischen Lage trägt, die durch nichtmagnetisches Ma terial gebildet wird.