DE4143140C2 - Vorrichtung zur automatischen Steuerung einer Baumaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Steue­ rung einer Baumaschine.

Hydraulisch betriebene Baumaschinen, wie Bagger, Straßenwalzen, Planiergeräte u. ä. sind allgemein bekannt. Diese Baumaschinen sind im allgemeinen mit Betriebsteilen ausgerüstet, mit denen gewünschte Arbeiten praktisch ausgeführt werden, ferner mit An­ triebselementen zur Betätigung der Betriebsteile, einem An­ triebsmotor zur Bereitstellung der Antriebsleistung, einem Paar Hydraulikpumpen zur Bereitstellung von hydraulischer Druckflüs­ sigkeit für die Antriebselemente, die ihre Antriebsleistung von dem Motor beziehen, Proportionalventile, wie z. B. Taumelwinkel- Steuerventile zur Steuerung der Taumelwinkel der Taumelscheiben der Hydraulikpumpen, Wegeventile zur Steuerung der Menge und Flußrichtung einer Hydraulikflüssigkeit, Steuerhebel/-pedale, die durch den Bediener betätigt werden, um die Antriebselemente manuell zu steuern, und einem elektronischen Controller zur Steuerung des Betriebes der Antriebselemente bei Erhalt von Be­ tätigungssignalen von den Steuerhebeln/-pedalen. Die Antriebs­ elemente bekannter Baumaschinen werden durch die Betätigung der Steuerhebel/-pedale durch den Bediener gesteuert, so daß die Antriebselemente wirksam die Betriebsteile betätigen, um ver­ schiedene Arbeiten durchzuführen, wie Baggerarbeiten, Bodenflä­ chenbearbeitung, Ladetätigkeiten u. ä.

Dennoch weisen bekannte Baumaschinen die im folgenden beschrie­ benen Nachteile auf, die eine Erschöpfung des Bedieners verursa­ chen und damit die Wirksamkeit des Betriebes des Baggers vermin­ dern, Schäden an den Antriebselementen verursachen und das Auf­ treten von Unfällen verursachen können.

• 1. Die Baumaschinen führen im allgemeinen wiederholte Arbeiten aus, wie Baggerarbeiten, Bodenflächenbearbeitung, Ladetä­ tigkeiten u. ä. Daher hat der Bediender die Steuerhebel/- pedale wiederholt zu betätigen, um die erwünschte wieder­ holte Arbeit durchzuführen, wann immer der Arbeitsvorgang wiederholt werden muß, wodurch der Bediener infolge der langweiligen und wiederholten Betätigung der Steuerhebel/- pedale ermüdet wird.
• 2. Wie bereits beschrieben, weisen bekannte Baumaschinen eine Vielzahl von Steuerhebeln im vorderen Bereich der Kabine auf. Der Bediener betätigt sorgfältig die Steuerhebel, um den Controller zu veranlassen, die Antriebselemente ent­ sprechend den Betätigungssignalen der Hebel zu steuern. Die Betätigungsarten der Steuerhebel bekannter Baumaschinen sind je nach Hersteller unterschiedlich wie in Fig. 6A bis 6D gezeigt, in denen vier Betätigungsarten für die Steuerhebel eines Baggers als Beispiel für Baumaschinen dargestellt sind. In der Zeichnung deuten die Pfeile die Betätigungsrichtung der Steuerhebel an, die Bezeichnungen stellen die jeweiligen Antriebselemente und deren Bewe­ gungsrichtungen dar, hier: DS/EIN und DS/AUS bedeuten, daß der Löffelstiel zum Rahmen des Baggers jeweils hin und weg bewegt wird, BK/EIN und BK/AUS bedeutet, daß die Schaufel sich in gegensätzliche Richtungen dreht, um den Boden zu baggern und die gebaggerte Erde zu halten, BM/AUF und BM/AB bedeutet, daß der Ausleger sich auf- und abwärts bewegt und SW/L bzw. SW/R bedeuten, daß der obere Rahmen linksherum bzw. rechtsherum geschwenkt wird.
  Üblicherweise hat ein Bediener eine Art Baumaschine wieder­ holt bedient, so daß er an die Betätigungsart der entspre­ chenden Baumaschine gewöhnt ist, während er mit den Betäti­ gungsarten anderer Arten von Baumaschinen nicht vertraut ist, mit Ausnahme der Art, auf der er ausgebildet ist. Dem­ entsprechend weisen bekannte Baumaschinen den Nachteil auf, daß Verwirrung beim Bedienen der Steuerhebel auftreten kann, wenn der Bediener eine andere Art Baumaschine bedie­ nen muß, als die, auf der er erfahren ist, wodurch erhebli­ che Unbequemlichkeit beim Bedienen der Steuerhebel und noch mehr das Auftreten eines Unfalles infolge der Verwirrung beim Bedienen auftreten kann.
• 3. Elektronische Controller steuern üblicherweise die Antrieb­ selemente bekannter Baumaschinen in Abhängigkeit von der Betätigung der Steuerhebel/-pedale durch den Bediener. Da­ durch weisen bekannte Baumaschinen den Nachteil auf, daß die Antriebselemente tatsächlich durch die Betätigung der Steuerhebel/-pedale durch den Bediener betätigt werden müs­ sen, auch wenn Betriebszustände der Antriebselemente ge­ prüft werden sollen, wodurch eine erhebliche Unbequemlich­ keit beim Prüfen von gestörten Teilen folgt.

Aus "Ölhydraulik und Pneumatik" 34 (1990), Seiten 488-495, ist es bekannt, bei einer Baumaschine einen automatischen Betrieb mit Hilfe von zuvor in einem Lehrbetrieb ermittel­ ten Steuerdaten vorzusehen. Bei der Steuereinrichtung die­ ser Baumaschine wird die Stellung der Steuerhebel für die Ansteuerung der Hydraulikzylinder elektronisch ausgewertet.

Aus der DE 39 11 171 A1 ist ein allgemein verwendbares Sy­ stem zur Erzeugung von Steuerdaten (Bedienungshebel) be­ schrieben, das eine CPU, A/D-Wandler, D/A-Wandler, RAM und ROM aufweist.

Aus der DE 32 31 554 A1 ist ferner eine Steuerung einer Baumaschine bekannt, die einen Zentralrechner aufweist, von dem Sollwerte in einen Speicher (RAM) eines intelligenten Ventilsteuergeräts geladen werden, um die gewünschten Steuerungen zu realisieren.

Lösungen für die Beseitigung der oben erwähnten Nachteile finden sich in den Entgegenhaltungen nicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden, insbesondere die Umgewöhnung auf mehrere Betätigungsarten für die Steu­ erhebel zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Vorrich­ tung zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Bauma­ schine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen ausge­ stattet. Durch die erfindungsgemäße Auswahl einer gewünsch­ ten Betätigungsart für die Betätigungshebel kann unabhängig von der Art der Baumaschine die Betätigungsart ausgewählt werden, die der Bediener gewöhnt ist.

Durch die vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Patentanspruch 2 kann eine gewünschte wiederholte Tätigkeit, wie eine Baggerarbeit, Bodenbear­ beitung, Ladetätigkeit o. ä. in dem elektronischen Control­ ler programmiert werden, um automatisch und wiederholt durch einfaches Auswählen der programmierten Arbeit, wenn gewünscht, durchzuführen, wodurch wiederholte Arbeiten au­ tomatisch ohne Betätigung der Steuerhebel/-pedale durch den Bediener ausgeführt werden.

In der vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 3 kann der elektronische Controller durch externe Anweisungen ei­ nes externen Rechners gesteuert werden, um die Antriebsele­ mente ohne Betätigung der Steuerhebel/-pedale durch den Bediener zu steuern, und damit die Betriebszustände der Antriebselemente zu prüfen und gestörte Teile zu erkennen.

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 Baggers, einer Art Baumaschine;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur automati­ schen Programmierung wiederkehrender Arbeiten und Durchführung der programmierten Arbeit wie ge­ wünscht;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus des elektro­ nischen Controllers aus Fig. 2;

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Programmierung einer gewünschten Arbeit durch den elktronischen Controller aus Fig. 2;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Durchführung der im Verfahren nach Fig. 4 program­ mierten Arbeit;

Fig. 6A bis D schematische Darstellungen verschiedener Betäti­ gungsarten für die Steuerhebel aus Fig. 1;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur wahlweisen Auswahl der Betätigungsart, die der Bediener ge­ wohnt ist, und Steuerung der Antriebselemente ent­ sprechend der ausgewählten Betätigungsart;

Fig. 8 ein Blockschaltbild des inneren Aufbaues des elek­ tronischen Controllers und die Betätigungsarten für die Steuerhebel;

Fig. 9A ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Steuerung der Antriebselemente unter einer ausge­ wählten Betätigungsart, die der Bediener gewohnt ist;

Fig. 9B ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur automatischen Aktivierung der A/D-Wandler entsprechend der ausge­ wählten Betätigungsart, um die Antriebselemente ent­ sprechend zu betätigen;

Fig. 9C ein Flußdiagramm einer anderen Ausführungsform zum Auslesen von Daten, die im RAM gespeichert sind;

Fig. 10 Blockschaltbild einer Interface-Schaltung zur Steue­ rung der Antriebselemente durch einen externen Rech­ ner;

Fig. 11 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Antriebselemente durch eine Schaltung aus Fig. 10 und

Fig. 12A bis I eine Darstellung der Formate der Betätigungsdaten aus Fig. 11.

In der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele wird ein hydraulischer Bagger als Beispiel einer hydraulisch betriebenen Baumaschine dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer hydraulischen Grundschal­ tung eines Baggers. Die hydraulische Grundschaltung des Baggers enthält einen Antriebsmotor 3 zur Erzeugung der Antriebsleistung für die Antriebselemente des Baggers, ein Paar Haupthydraulikpum­ pen, d. h. eine erste und eine zweite Hydraulikpumpe 4a und 4b, die nacheinander direkt mit der Abtriebswelle des Motors 3 verbunden sind und jeweils eine Taumelscheibenpumpe enthalten. Die zweite Pumpe 4b ist direkt mit einer hydraulischen Hilfspumpe oder dritten Pumpe 4c verbunden, die eine verhältnismäßig geringere Kapazität als die erste und zweite Haupthydraulikpumpe 4a und 4b aufweist und hydraulische Steuerflüssigkeit fördert. Die erste Haupthydraulikpumpe 4a ist, wie dargestellt, direkt mit einer ersten Gruppe von Wegeventilen verbunden, z. B. einem ersten Wegeventil 5a zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines Schwenkmotors 6, der zum Schwenken eines oberen Rahmens mit der Kabine zu einem unteren Rahmen mit einem Paar Gleisketten dient, einem zweiten Wegeventil 5b zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines Stielzylinders 7 zum Antrieb eines Löffelstieles und einem dritten Wegeventil 5c zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines linken Fahrmotors 8 zum Antrieb der linken Gleiskette des Baggers.

Auf die gleiche Weise ist die zweite Haupthydraulikpumpe 4b di­ rekt mit einer zweiten Gruppe von Wegeventilen verbunden, z. B. einem vierten Wegeventil 5d zur Steuerung der Bewegungsrichtung eines rechten Fahrmotors 9 zum Antrieb der rechten Gleiskette des Baggers, einem fünften Wegeventil 5e zur Steuerung der Bewegungs­ richtung eines Schaufelzylinders 10 zum Antrieb einer Schaufel und einem sechsten Wegeventil 5f zur Steuerung der Bewegungs­ richtung eines Auslegerzylinders 11 zum Antrieb eines Auslegers. Ferner ist die zweite Haupthydraulikpumpe 4b mit einem nicht dar­ gestellten zusätzlichen Wegeventil zur Steuerung der Bewegungs­ richtung eines Hilfsantriebselementes (nicht dargestellt) verbun­ den, mit dem der Bagger auf Wunsch des Kunden ausgestattet sein kann.

Die von der dritten Hydraulikpumpe 4c, die eine geringere Kapa­ zität als die erste und zweite Haupthydraulikpumpe 4a und 4b auf­ weist, geförderte Hydraulikflüssigkeit wird als Steuerflüs­ sigkeit zur Steuerung der Taumelscheiben 4'a und 4'b der ersten und zweiten Haupthydraulikpumpen 4a und 4b und der Steuerelemen­ te der Wegeventile 5a bis 5f verwendet. D. h. ein Teil der hydraulischen Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 4c wird durch eine Leitung zu einem Paar Taumelwinkelsteuereinrichtungen 19a und 19b geleitet, die jeweils zur Steuerung der Taumelwinkel der Taumelscheiben 4'a und und 4'b der Haupthydraulikpumpen 4a und 4b über ein Paar Taumelwinkelsteuerventile 19, die ein elektromagnetisches Proportionalventil enthalten, leitet. Der Rest der hydraulischen Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 4c wird durch eine weitere Leitung an die Steuerelemente der Wegeventile 5a bis 5f über ein Paar elektronische Proportional­ ventilblöcke 18a und 18b geleitet, die mit den Wegeventilen 5a bis 5f und einem elektronischen Controller 1 verbunden sind und durch den Controller 1 in Abhängigkeit von der Betätigung der Steuerhebel/-pedale 2 durch den Bediener in der Kabine gesteu­ ert werden.

Die Steuerhebel/-pedale 2 enthalten die gleiche Anzahl an Hebeln und Pedalen, wie Wegeventile 5a bis 5f und Antriebselemente 6 bis 11 vorhanden sind. Die Proportionalventilblöcke 18a und 18b ent­ halten jeweils die gleiche Anzahl an Proportionalventilen (nicht dargestellt) wie jeweils eine Gruppe von Wegeventilen 6 bis 8 oder 9 bis 11, die mit dem jeweiligen Ventilblock 18a bzw. 18b verbunden ist, vorhanden sind. Wird also ein Steuerhebel/-pedal 2 für ein Antriebselement bedient, das betätigt werden soll, wird ein elektromagnetisches Proportionalventil in den Ventilblock 18a oder 18b proportional entsprechend dem betätigten Steuerhebel/- pedal 2 betätigt. Dadurch fließt hydraulische Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 4c zu einem Wegeventil 5, je nachdem, wel­ ches Antriebselement betätigt werden soll. Dazu wird das Steuer­ element des Wegeventiles 5 mit hydraulischer Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 4c beaufschlagt, so daß es sich nach rechts oder links bewegt, um schließlich die Betriebsteile wie Schaufel, Löffelstiel, Ausleger o. ä. in der gewünschten Richtung zu bewe­ gen.

Wie in Fig. 1 zu sehen, ist die hydraulische Schaltung ferner mit einer Vielzahl an Sensoren 12 bis 17 ausgestattet, die die Lageänderungen der Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend ihren Bewegungen erfassen. Die Sensoren 12 bis 17 sind dicht an dem jeweiligen Antriebselement angebracht. Daher gibt es gleich viele Sensoren 12 bis 17 wie Antriebselemente. Die Sensoren 12 bis 17 sind elektrisch mit dem Controller 1 verbunden, so daß sie je­ weils ein Signal an den Controller 1 ausgeben, das der Lage des jeweiligen Antriebselementes entspricht.

Ferner ist ein Paar Verstärker (nicht dargestellt) jeweils zwi­ schen den Controller 1 und einen Proportionalventilblock 18a bzw. 18b geschaltet, während ein weiterer Verstärker (ebenfalls nicht dargestellt) zwischen den Controller 1 und das Taumelwinkelsteu­ erventilpaar 19 geschaltet ist. Der Controller 1 ist elektrisch mit den Lagesensoren 12 bis 17 verbunden.

Die Lagesensoren 12 bis 17 können verschiedene Arten von Sensoren umfassen. Z. B. kann der Sensor 12 des Schwenkmotors 6 einen Ab­ solut-Encoder enthalten, der die absolute Position zwischen dem oberen Rahmen und dem unteren Rahmen des Baggers erfaßt, während die Sensoren 14 und 15, die an den Fahrmotoren 8 und 9 ange­ bracht sind, jeweils eine Incremental-Encoder enthalten können. Ähnlich enthalten die Sensoren 13, 16 und 17, die an den An­ triebszylindern wie dem Stielzylinder 7, dem Schaufelzylinder 10 und dem Auslegerzylinder 11 angebracht sind, jeweils einen Sensor bestehen, der aus einem induktiven Sensor und magnetischen Teilen besteht, die auf die Kolbenstange der Antriebszylinder 7, 10 und 11 aufgebracht sind, so daß der induktive Sensor die Anzahl an magnetischen Teilen zählt, die sich bewegen, wenn sich das Antriebselement bewegt und ein elektrisches Ausgangs-Signal entsprechend dem Zählergebnis ausgibt.

Entsprechend den Betätigungswerten der Steuerhebel/-pedale 2 werden elektrische Ströme erzeugt, mit denen der Controller 1 beaufschlagt wird, um dort verarbeitet zu werden und anschlie­ ßend über die Verstärker zwischen dem Controller 1 und den Steuerventilblöcken 18a und 18b verstärkt und dann an die Steu­ erventilblöcke 18a und 18b ausgegeben zu werden, so daß die hydraulische Steuerflüssigkeit, die von der dritten Hydraulik­ pumpe 4c ausgegeben wird, an die Steuerelemente der jeweiligen Wegeventile 5a bis 5f gelangt. Die Sensoren 12 bis 17 geben jeweils ein der Lageänderung eines jeden Antriebselementes entsprechendes Signal an den Controller 1, so daß der Controller 1 die Datenwerte der Signale der Lageänderungen der Antriebsele­ mente 6 bis 11, die von den Sensoren 12 bis 17 ausgegeben wur­ den, anhand der Last auf dem Antriebselement und der erforderli­ chen Menge an Hydraulikflüssigkeit für das Antriebselement verar­ beitet, so daß die erste und zweite Haupthydraulikpumpe 4a und 4b gesteuert werden und dabei die Last im Falle einer Überlast auf einem Antriebselement zwischen der ersten und zweiten Haupt­ hydraulikpumpe 4a und 4b verteilt wird.

Fig. 2 zeigt an einem Blockschaltbild den Aufbau einer Steuer­ vorrichtung zur automatischen Programmierung einer gewünschten Arbeit und wiederholten Ausführung der programmierten Arbeit wie gewünscht. Die Vorrichtung enthält einen Funktionswahl-Dreh­ schalter 20 als Funktionswahleinrichtung zur Auswahl einer Funktion der Steuervorrichtung, wobei eine Funktion ein Lern­ betrieb zum Programmieren der gewünschten Arbeit und die andere ein Ausführungsbetrieb zur Durchführung der programmierten Arbeit darstellt, einen Betätigungsschalter 21 zur Erzeugung von Start- und Stop-Signalen zur Ausgabe an den Controller 1, einen Betriebsartenschalter 22 zur Auswahl einer Betriebsart "M" und Steuerung der maximalen Menge an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen 4a und 4b entsprechend der ausgewähl­ ten Betriebsart "M" gefördert werden, ein Anzeigebildschirm 23 zur Darstellung der gemessenen Lagen der Antriebselemente 6 bis 11 und eine Eingabetastatur 24.

Der Bagger weist wie üblich verschiedene Betriebsarten auf, in der erfindungsgemäßen Ausbildung sind dies fünf Betriebsarten: H, Sh, Sm, Sl und L.

In Fig. 3 ist in einem Blockschaltbild der innere Aufbau des elektronischen Controllers 1 aus Fig. 2 dargestellt. Wie der Figur zu entnehmen ist, enthält der Controller 1 ein ROM 35, ein RAM 36, einen A/D-Wandler 32 zur Umsetzung von analogen Signalen von den Steuerhebel/-pedalen 2 in digitale Signale, wobei dieser durch die CPU 31 gesteuert wird, einen A/D-Wandler und Zähler 34 zur Umsetzung analoger Signale der Lagesensoren 12 bis 17 in digitale Signale, ebenfalls durch die CPU 31 gesteuert, ein Paar D/A-Wandler 37 und 38 zur Umsetzung digitaler Signale von der CPU 31 in analoge Signale, ebenfalls durch die CPU 31 gesteuert und ein Paar Verstärker 39 und 40 zur Verstärkung der analogen Signale von den D/A-Wandlern 37 und 38. Ferner ist der Control­ ler 1 mit einem Paar Eingangs-Interfaces 33 und 41 ausgestattet, um die CPU 31 mit den Schaltern 20, 21 und 22 sowie der Eingabe­ tastatur 24 zu verbinden, ferner mit einem Ausgangs-Interface 42 zur Verbindung der CPU 31 mit dem Anzeigebildschirm 23, wobei das Ausgangs-Interface 42 mit einem Bildschirmtreiber 43 zum Ansteuern des Anzeigebildschirmes 23 ausgestattet ist.

Der Controller 1 der Steuervorrichtung aus Fig. 2 programmiert die gewünschte Arbeit durch Ausführung des Verfahrens wie im Flußdiagramm in Fig. 4 beschrieben, sobald der Funktionswahl- Drehschalter 20 auf die "T"-Marke eingestellt ist und damit die "T"-Funktion gewählt ist, um eine gewünschte Arbeit zu lernen. Wie im Flußdiagramm dargestellt, erhält der Controller 1 in einem Schritt S1 eine ausgewählte Betriebsart "M", die durch den Bedie­ ner über den Betriebsartenschalter 22 ausgewählt wurde, um die Haupthydraulikpumpen 4a und 4b so zu steuern, daß die Maxi­ malmenge an Hydraulikflüssigkeit, die von diesen gefördert wird, der ausgewählten Betriebsart "M" entspricht, und legt dann eine Lernbetriebsgeschwindigkeit des Baggers entsprechend des ausge­ wählten Betriebes fest. Im folgenden Schritt 52 wird festge­ stellt, ob der Betätigungsschalter 21 eingeschaltet worden ist. Ist der Schalter 21 nicht eingeschaltet, wiederholt der Control­ ler 1 den Schritt 52 bis der Schalter 21 eingeschaltet ist. Ist der Schalter 21 eingeschaltet, fährt der Controller 1 mit einem weiteren Schritt 53 fort, bei dem festgestellt wird, ob die Speicherkapazität MC_RAM des RAMs 36 des Controllers 1 erschöpft ist. Ist die Speicherkapazität erschöpft, gibt der Controller 1 ein Warnsignal an eine Warneinrichtung (nicht dargestellt) aus, um den Bediener zu informieren, daß die Speicherkapazität des RAMs 36 erschöpft ist, löscht die Daten und beendigt das Verfahren.

Ist die Speicherkapazität des RAMs 36 nicht erschöpft, führt der Controller 1 einen Schritt 54 durch, bei dem festgestellt wird, ob der derzeitige Takt ein Abfragetakt ist, bei dem die Informa­ tionen für die Lageänderungen der Antriebselemente 6 bis 11 durch den Controller 1 abgefragt werden, mit denen dieser von den Sensoren 12 bis 17 der Antriebselemente 6 bis 11 versorgt wird. Ist der derzeitige Takt der Abfragetakt, erhält der Controller 1 in einem Schritt 55 elektrische Stromsignale der Positionswerte S_i der Antriebselemente 6 bis 11 von den Sensoren 12 bis 17 über den A/D-Wandler und Zähler 34 und speichert die digitalen Daten in das RAM 36. Ist der derzeitige Takt nicht der Abfragetakt, wird der Schritt 54 solange wiederholt, bis der aktuelle Takt der Abfragetakt ist.

Anschließend stellt der Controller 1 in einem Schritt 56 fest, ob der Betätigungsschalter 21 ausgeschaltet worden ist. Ist der Betätigungsschalter 21 durchgängig eingeschaltet, d. h. der Lernbetrieb durch den Controller 1 ist fortzusetzen, kehrt der Controller 1 zum Schritt 53 zurück, um das Einlesen der Positi­ onswerte 51 der Antriebselemente 6 bis 11 und das Speichern der Positionsdaten der Werte S_i in das RAM 36 fortzusetzen. Ist an­ dernfalls der Betätigungsschalter 21 ausgeschaltet, d. h. das Verfahren ist zu beenden, bestimmt der Controller in einem Schritt 57 eine Bezeichnung für die durchgeführte Arbeit, d. h. die Arbeit, die programmiert werden sollte, so daß die spätere Durchführung der programmierten Arbeit durch einfaches Auswählen aufgrund des speziellen Namens ermöglicht wird.

Soll die während des Lernverfahrens nach Fig. 4 programmierte Arbeit automatisch und wiederholt durchgeführt werden, betätigt der Bediener den Funktionswahl-Drehschalter 20 in die "P"-Stel­ lung und setzt die Positionswerte S_i der Antriebselemente 6 bis 11 zurück, um die Antriebselemente 6 bis 11 in ihre Ausgangsposi­ tionen zu bringen.

Anschließend führt der Controller 1 ein Verfahren zur automati­ schen und wiederholten Ausführung der gewünschten Arbeit durch, wie es in dem Flußdiagramm in Fig. 5 beschrieben ist.

Wie in dem Flußdiagramm dargestellt, führt der Controller 1 zuerst einen Schritt 61 durch, bei dem er die jeweiligen aktuellen Positionswerte 51 der Antriebselemente 6 bis 11 von den Sensoren 12 bis 17 erhält. Dazu können für die Sensoren übliche Typen verwendet werden, wie für die Sensoren 12 bis 17 zuvor beschrieben.

Zur Durchführung der Messung der Lageänderung der Antriebszylin­ der, wie dem Stielzylinder 7, dem Schaufelzylinder 10 und dem Auslegerzylinder 11 durch die Sensoren 13, 16 und 17 sind die Kolbenstangen der Antriebselemente 7, 10 und 11 durchgängig mit einer Vielzahl von magnetischen Teilen in Längsrichtung ausge­ stattet, wobei zwischen diesen jeweils ein gewisser Zwischenraum verbleibt. Daher zählt jeder der Sensoren 13, 16 und 17, die jeweils einen induktiven Aufnehmer enthalten, auf elektrischem Wege die Anzahl an Magnetteilen auf der Kolbenstange, wenn sich das Antriebselement 6, 10 oder 11 durch Steuerung durch den Controller 1 in gegensinnige Richtungen bewegt, geben dann ein elektrisches Signal entsprechend der Anzahl der Magnetteile, die gezählt wurden, an den Controller 1, wobei die Anzahl der Magnetteilchen der Lageänderung der Antriebszylinder 7, 10 und 11 entspricht. Auf Erhalt der elektrischen Signale von den Sensoren 13, 16 und 17 filtert der Controller 1 die Signale und zählt die Anzahl der Signale durch den A/D-Wandler und Zähler 34, um schließlich eine Information über die Lageänderung jedes Antriebszylinders 7, 10 und 11 zu erhalten.

Der Absolut-Encoder des Sensors 12 für den Schwenkmotor 6 erfaßt einen Schwenkwinkel zwischen dem oberen Rahmen des Baggers und dem unteren und gibt ein elektrisches Signal des erfaßten Schwenkwinkels an den Controller 1 aus. Die Inkremental-Encoder der Sensoren 14 und 15 der Fahrmotoren 8 und 9 erfassen jeweils Drehposition und eine Geschwindigkeit des Motors 8 und 9 und gibt dann ein elektrisches Signal der erfaßten Position und der Ge­ schwindigkeit des Motors 8 oder 9 an den Controller 1 aus.

Im Schritt 62 in Fig. 5 erhält der Controller 1 die ersten Lern­ daten, die im RAM 36 gespeichert sind und gibt in einem Schritt 63 ein Anzeigesignal an den Anzeigebildschirm 23, um auf diesem die derzeitige Schaufelposition S_BKi und eine Schaufelgrundstel­ lung S_BKO anzuzeigen.

Anschließend wird in einem Schritt 64 festgestellt, ob die der­ zeitige Position S_BKi der Grundposition S_BKO entspricht, d. h. ob die derzeitige Position des Schaufelzylinders 10 sich innerhalb eines brauchbaren Positionsbereiches davon befindet. Entspricht die derzeitige Position S_BKi nicht der Grundposition S_BKO, für den Controller 1 einen Schritt 87 durch, bei dem ein Warnsignal an eine Warneinrichtung (nicht dargestellt) ausgegeben wird, um den Bediener zu warnen, daß die derzeitige Position des Schaufelzy­ linders 10 sich nicht innerhalb eines brauchbaren Bereiches be­ findet. Anschließend kehrt der Controller zum Schritt 61 zurück, um die Antriebselemente 6 bis 11 in brauchbare Positionen zu bringen.

Wurde im Schritt 64 festgestellt, daß die Position des Schaufel­ zylinders 10 sich innerhalb des brauchbaren Positionsbereiches befindet, stellt der Controller 1 im folgenden Schritt 65 fest, ob der Betätigungsschalter 21 eingeschaltet worden ist. Ist der Betätigungsschalter 21 eingeschaltet worden, werden in einem Schritt 66 die ersten Lerndaten als Zielpositionsdaten S_iO der Antriebselemente 6 bis 11 festgelegt, dann erhält der Controller 1 eine ausgewählte Betriebsart "M" des Baggers in einem Schritt 67 und berechnet eine Betätigungsgeschwindigkeit V_i eines jeden Antriebselementes entsprechend der Betriebsart "M" unter Verwen­ dung der Zielpositionsdaten. Anschließend gibt der Controller 1 in einem Schritt 69 elektrische Steuersignale, die die Betäti­ gungsgeschwindigkeit V_i der Antriebselemente darstellen, an die Proportionalventile 18 und 19 über die D/A-Wandler 37 und 38 und die Verstärker 39 und 40 aus. Dadurch steuern die Taumelwinkel- Steuerventile 19 die Taumelwinkel der Taumelscheiben 4'a und 4'b der Haupthydraulikpumpen 4a und 4b, um damit die geförderte Menge an Hydraulikflüssigkeit, die von den Haupthydraulikpumpen 4a und 4b gefördert wird, zu steuern. Gleichzeitig wird das Ventil 19 mit hydraulischer Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 4c versorgt, so daß das Ventil 19 die Taumelwinkel der Taumelschei­ ben 4'a und 4'b der Haupthydraulikpumpen 4a und 4b durch die hydraulische Steuerflüssigkeit von der dritten Pumpe 4c wie oben beschrieben steuern kann, sobald Steuersignale von dem Controller 1 erhalten werden.

Auf Erhalt von Steuersignalen von dem Controller 1 steuern die Proportionalventilblöcke 18a und 18b die hydraulische Steuer­ flüssigkeit von der dritten Pumpe 4c, um damit die Bewegungen der Steuerelemente der Wegeventile 5a bis 5f zu steuern. Dadurch wird die Menge und Flußrichtung der Hydraulikflüssigkeit von den Haupthydraulikpumpen 4a und 4b zu den Wegeventilen 5a bis 5f wirkungsvoll über die Bewegung der Steuerelemente und damit die Bewegung der Antriebselemente 6 bis 11 wie gewünscht gesteuert.

In einem Schritt 70 erhält der Controller 1 wiederum elektrische Signale von den Lagesensoren 12 bis 17, die die jeweiligen der­ zeitigen Positionen S_i der Antriebselemente 6 bis 11 darstellen, stellt dann in einem Schritt 71 fest, ob der Ausführungsbetrieb gewählt ist, d. h., daß sich der Funktionswahl-Drehschalter 20 weiter in seiner "P"-Stellung befindet. Wird der Ausführungs­ betrieb fortgeführt, stellt der Controller 1 in einem Schritt 72 fest, ob die betroffenen Antriebselemente 6 bis 11 normal arbeiten, während der Controller das Verfahren beendet, wenn der Ausführungsbetrieb nicht gewählt ist. Zur Feststellung, ob die betroffenen Antriebselemente 6 bis 11 normal arbeiten, ver­ gleicht der Controller 1 im Schritt 72 die derzeitigen Positio­ nen S_i der Antriebselemente 6 bis 11 mit den Zielpositionen S_iO, um festzustellen, ob diese einander entsprechen, d. h., daß sie im Bereich des jeweils anderen liegen. Finden sich die derzeiti­ gen Positionen S_i der Antriebselemente 6 bis 11 im Bereich der Zielpositionen S_iO, stellt der Controller 1 im folgenden Schritt 73 fest, ob die Antriebselemente 6 bis 11 manuell durch die Betätigung der Steuerhebel/-pedale 2 durch den Bediener gesteu­ ert werden.

Befinden sich die derzeitigen Positionen S_i der Antriebselemente 6 bis 11 nicht im Bereich der Zielpositionen S_iO, gibt der Con­ troller 1 in einem Schritt 86 ein Warnsignal an die Warneinrich­ tung, um den Bediener zu warnen, daß sich die derzeitigen Posi­ tionen S_i die Antriebselemente 6 bis 11 nicht im Bereich der Zielpositionen S_iO befinden, und beendet dann das Verfahren.

Wurde festgestellt, daß die Antriebselemente 6 bis 11 manuell durch den Bediener gesteuert werden, führt der Controller 1 die Schritte 80 bis 83 durch, um die Antriebselemente 6 bis 11 ent­ sprechend der elektrischen Signale für die Betätigungswerte 81, die von den Steuerhebeln/-pedalen 2 an diesen ausgegeben werden, zu betätigen.

Nach Durchführung der gewünschten Arbeit der Antriebselemente 6 bis 11 durch die Betätigung der Steuerhebel/-pedale 2 durch den Bediener gibt der Controller 1 in einem Schritt 83 Anzeigesigna­ le, die den derzeitigen Positionen S_i der Antriebselemente 6 bis 11 und den Zielpositionen S_iO entsprechen, an den Anzeigebild­ schirm 23 aus, um diese dort anzuzeigen.

Anschließend stellt der Controller 1 in einem Schritt 83 fest, ob sich der Schaufelzylinder innerhalb des brauchbaren Bereiches befindet. Gleichzeitig vergleicht der Controller 1 die derzeiti­ ge Schaufelposition S_BKi mit der Zielposition S_BKO, um festzustel­ len, ob die erste im Bereich der zweiten liegt. Liegt die der­ zeitige Position S_BKi nicht innerhalb der Zielposition S_BKO, werden die Schritte 83 und 84 durch den Controller 1 wiederholt, bis die derzeitige Position S_BKi sich innerhalb der Zielposition S_BKO befi­ ndet. Liegt die derzeitige Position S_BKi innerhalb der Zielposi­ tion S_BKO, legt der Controller 1 in einem Schritt 85 die Zielpo­ sition S_iO fest und fährt mit einem Schritt 74 fort, bei dem festgestellt wird, ob die Positionswerte der Zielpositionen S_iO der Antriebselemente 6 bis 11 größer sind, als die der der­ zeitigen Positionen S_i.

Wurde im Schritt 73 festgestellt, daß die Antriebselemente 6 bis 11 nicht manuell, sondern automatisch gesteuert werden sollen, fährt der Controller 1 mit Schritt 74 fort. Sind die Positions­ werte der Zielpositionen S_iO der Antriebselemente 6 bis 11 größer als die der derzeitigen Positionen S_i, kehrt der Controller zu einem Schritt 70 zurück, um zu jedem Positionswert der derzeiti­ gen Position S_i einen Zusatzwert zu addieren, bis der Positions­ wert der derzeitigen Position S_i gleich oder größer ist, als der der Zielposition. Wurde festgestellt, daß die Positionswerte der Zielpositionen S_iO der Antriebselemente 6 bis 11 größer sind, als die der derzeitigen Positionen S_i, fährt der Controller 1 mit ei­ nem Schritt 75 fort, bei dem festgestellt wird, ob die Daten die letzten Daten sind. Sind die Daten nicht die letzten Daten, er­ hält der Controller 1 in einem Schritt 76 weitere Daten und setzt in einem Schritt 77 die nächsten Daten als die Positionswerte fest. Anschließend fährt der Controller mit Schritt 67 fort, um eine Schleife zur Betätigung der Antriebselemente 6 bis 11 durch­ zuführen. Sind die Daten die letzten Daten, erhält der Controller 1 in einem Schritt 78 die ersten Daten des Lernbetriebes, setzt in einem Schritt 79 die ersten Daten als Zielpositionswerte und kehrt anschließend zum Schritt 67 zurück, um die Schleife auszu­ führen.

Dadurch kann eine erwünschte Arbeit normalerweise im Controller programmiert und automatisch und wiederholt wie gewünscht ohne Betätigung der Steuerhebel/-pedale 2 durch den Bediener ausge­ führt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung kann eine Betriebsart für die Steuerhebel 2 ausgewählt werden, die der Bediener gewohnt ist, unabhängig von der Art des Baggers und die automatische Steuerung der Antriebselemente erfolgt unter der ausgewählten Betätigungsart. Hier stehen vier Betätigungsarten zur Verfügung, wie sie in den Fig. 6A bis 6D dargestellt sind, die üblichen Betätigungsarten entsprechen. Daher kann eine Betätigungsart für den Bagger gewählt werden, die der Bediener gewohnt ist, um dadurch die Betätigung für die Hebel ohne Ver­ wirrung zu ermöglichen, unabhängig von den Unterschieden der Betätigungsarten bei Baggern.

Die Vorrichtung zur Auswahl einer Betätigungsart und zur Steue­ rung der Antriebselemente unter der ausgewählten Betätigungsart wird im folgenden beschrieben.

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus der Vorrichtung, Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus des elektro­ nischen Controller 1 und der Steuerhebel 2.

Wie Fig. 7 zeigt, umfaßt die Vorrichtung den elektronischen Con­ troller 1, eine Eingabeschalttafel 44 zum Einstellen der ge­ wünschten Betätigungsart für die Steuerhebel 2, eine Warnein­ richtung 46 und einen Anzeigebildschirm 45. Wie in Fig. 8 zu erkennen, umfaßt der Controller 1 die CPU 31 zur Steuerung des Systems in Abhängigkeit von der Betätigungsart der Steuerhebel 2, die durch die Eingabeschalttafel 44 ausgewählt wurde, eine Vielzahl von A/D-Wandlern 32a bis 32d zur Umsetzung von analogen Signalen der Betätigungswerte 61 der Steuerhebel 2 in digitale Signale, einen Dekoder 47 zur Steuerung der Signalumsetzung durch die A/D-Wandler 32a bis 32d abhängig von einem Steuersignal des Controllers 1, dem ROM 35 zum Speichern des Steuerprogrammes und das RAM 36 zur Speicherung der Eingabedaten von den A/D-Wandlern 32.

Die CPU 31 kann die Reihenfolge der Signalumsetzungen verändern, die durch jeweils einen A/D-Wandler 32a bis 32d durchgeführt wird, abhängig von der ausgewählten Betätigungsart für die Steuerhebel 2, indem die Reihenfolge der Aktivierung der A/D- Wandler 32a bis 32d oder die Reihenfolge des Auslesens der Daten, die im RAM 36 gespeichert sind, geändert wird.

Auf Erhalt elektrischer Signale, die den Betätigungswerten 61 der Steuerhebel 2 entsprechen, steuert der Controller 1 die Propor­ tionalventile 18 und 19 entsprechend der ausgewählten Betäti­ gungsart und steuert dabei die Wegeventile 5a bis 5f und die Taumelwinkelsteuereinrichtungen 19a und 19b. Der Controller 1 gibt ein Anzeigesignal an den Anzeigebildschirm 45 zur Darstel­ lung der Betätigungsart aus, wobei der Anzeigebildschirm 45 elektrisch mit dem Controller 1, wie in Fig. 7 dargestellt, verbunden ist.

Die in Fig. 8 dargestellten A/D-Wandler 32a bis 32d passen zu den entsprechenden Betätigungsarten "A" bis "D" einer Betäti­ gungsartentabelle 49, wobei die Betätigungsarten "A" bis "D" der Betätigungsartentabelle 49 den Betätigungsarten, wie sie in Fig. 6A bis 6D dargestellt sind, entsprechen. Mit der Nummer 48 ist ein Eingabe-Interface zur Anpassung der Eingabeschalttafel 44 an die CPU 31 bezeichnet.

Nachdem eine Betätigungsart über die Eingabeschalttafel 44 ausge­ wählt und über das Eingangs-Interface 48 erhalten wurde, steuert die CPU 31 die A/D-Wandler 32a bis 32d über einen Decoder 47, um die Betätigungswerte 81 der Steuerhebel 2 zu erhalten und spei­ chert dann die Daten der Werte θ_i im RAM 36. Anschließend liest die CPU 31 die Daten der Werte θ_i, die im RAM 36 gespeichert sind, der Reihe nach, um ein Programm, daß im ROM 35 gespeichert ist, mit den Datenwerten 91 auszuführen und dadurch die Antriebs­ elemente 6 bis 11 entsprechend der gewählten Betätigungsart zu steuern. Gleichzeitig kann die CPU 31 die Decodierwerte des Dekoders 47 in Abhängigkeit von der ausgewählten Betätigungsart ändern, um die Reihenfolge der Ansteuerung der A/D-Wandler 32a bis 32d zu ändern, speichert die Datenwerte θ_i im RAM 36 der Reihe nach und liest die Datenwerte θ_i des RAMs 36 der Reihe nach, um die Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend den Betäti­ gungswerten θ_i zu betätigen, oder steuert die A/D-Wandler 32a bis 32d ohne Änderung der Reihefolge an, speichert die Datenwerte θ_i im RAM 36 und ändert dann die Reihefolge beim Auslesen der Datentwerte θ_i aus dem RAM 36 entsprechend der gewählten Betäti­ gungsart. Diese beiden Methoden zur Änderung der Reihenfolge entsprechend der ausgewählten Betätigungsart haben im Betrieb den gleichen Effekt. Wählt der Bediener eine Betätigungsart für die Steuerhebel 2 aus, an die er gewöhnt ist, und betätigt anschlie­ ßend die Steuerhebel 2 entsprechend der ausgewählten Betätigungs­ art, ändert die CPU 31 die Reihenfolge des Empfangs der Betäti­ gungswerte θ_i der Steuerhebel 2 entsprechend der ausgewählten Betätigungsart, so daß ein Datenwert θ_i für ein Antriebselement in einem bestimmten Bereich Φ1, Φ2, Φ3 o. ä. des RAMs 36 gespei­ chert werden kann. Anschließend liest die CPU 31 die Daten in jedem Bereich des RAMs 35 der Reihe nach und führt dabei eine automatische Steuerung für die Antriebselemente 6 bis 11 entspre­ chend einer vorbestimmten Lese-Reihenfolge aus. Dadurch erlaubt die Einrichtung dem Bediener die Steuerhebel 2 einer Betätigungs­ art zu bedienen, an die er gewöhnt ist, unabhängig von Unter­ schieden zwischen verschiedenen Baggern.

Fig. 9A zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur automati­ schen Auswahl einer Betätigungsart für die Steuerhebel 2, die der Bediener gewöhnt ist, und zur Steuerung der Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend der ausgewählten Betätigungsart. Der Control­ ler 1 führt die Schritte 90 und 91 durch, um festzustellen, ob der Motor 3 durch einen Anlaßschalter (nicht dargestellt) gestar­ tet ist, hält dann in einem Schritt 92 ein elektrisches Signal eines Bezugsschlüsselwertes θ_P der Eingabeschalttafel 44 über das Interface 48 wodurch die ausgewählte Betätigungsart erkannt wird. Anschließend zeigt in einem Schritt 93 der Anzeigebild­ schirm die ausgewählte Betätigungsart an, sobald dieser ein Anzeigesignal von dem Controller 1 erhalten hat.

Im Schritt 94 stellt der Controller 1 fest, ob ein Wechselschal­ ter (nicht dargestellt) der Eingabeschalttafel 44 eingeschaltet wurde. Wurde der Schalter der Eingabeschalttafel 44 eingeschal­ tet, führt der Controller 1 einen Schritt 95 durch, um ein elektrisches Signal des derzeitig ausgewählten Schlüsselwertes q'_P der Eingabeschalttafel 44 zu erhalten, stellt dann in einem Schritt 96 fest, ob der derzeitige Schlüsselwert θ'_P gleich dem Bezugsschlüsselwert θ_P ist. Ist der ausgewählte Schlüsselwert θ'_P nicht gleich dem Bezugsschlüsselwert θ_P, stellt der Controller im folgenden Schritt 97 fest, ob sich die Steuerhebel 2 in ihren Neutralstellungen befinden. Ist festgestellt worden, daß sich die Steuerhebel 2 nicht in ihren Neutralstellungen befinden, gibt der Controller 1 in einem Schritt 98 ein Warnsignal an die Warnein­ richtung 46 aus, um den Bediener über die derzeitige Lage der Steuerhebel 2 zu informieren und kehrt dann zum Schritt 97 zurück.

Ist der Wechselschalter der Eingabeschalttafel 44 ausgeschaltet oder ist der Schlüsselwert θ'_P gleich dem Bezugsschlüsselwert θ_P oder befinden sich die Steuerhebel 2 in ihren Neutralstellungen, fährt der Controller 1 mit einem Schritt 99 fort, bei dem er ein Anzeigesignal an den Anzeigebildschirm 45 ausgibt, um die ausge­ wählte Betätigungsart anzuzeigen.

In einem anschließenden Schritt 100 erhält der Controller elek­ trische Signale der Betätigungswerte θ_i der Steuerhebel 2 in einer vorbestimmten Reihenfolge entsprechend der ausgewählten Betätigungsart, wie im Flußdiagramm in Fig. 9B beschrieben. Dadurch steuert der Controller 1 die Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend der ausgewählten Betätigungsart. In dem in Fig. 9B dargestellten Flußdiagramm ist das Verfahren zur Aktivierung der A/D-Wandler 32a bis 32d entsprechend den Betätigungsarten "A" bis "D", wie sie in den Fig. 6A bis D dargestellt sind, die sich lediglich durch die Aktivierung der A/D-Wandler 32a bis 32d unterscheiden, am Beispiel der Betätigungsart D dargestellt.

Hat der Bediener in den Schritten 94 bis 97 die Betätigungsart "D" ausgewählt, steuert die CPU 31 des Controllers 1 die Decodierwerte des Decoder 47 in den Schritten 106 bis 109 und aktiviert die A/D-Wandler 32a bis 32d in einer vorbestimmten Reihenfolge, hier: 32c, 32d, 32a und 32b. D. h. die CPU 31 aktiviert den dritten A/D-Wandler 32c im Schritt 106, im Schritt 107 den vierten A/D-Wandler 32d, den ersten A/D-Wandler 32a im Schritt 108 und den zweiten A/D-Wandler 32b im Schritt 109. Dementsprechend werden die analogen Signale der Betätigungswerte θ_i dieser Reihenfolge in digitale Signale umgesetzt. D. h. das Signal für den Schaufelzylinder 10 wird zuerst umgesetzt, das Signal für den Auslegerzylinder 11 wird als zweites umgesetzt, das Signal für den Schwenkmotor 6 als drittes und anschließend das Signal für den Löffelstiel 7 als letztes.

Anschließend speichert der Controller die Datenwerte der Betäti­ gungswerte θ_i in entsprechenden Bereichen des Φ1 bis Φ4 des RAMs 36 und liest dann die Datenwerte aus dem RAM 36 in der vorbe­ stimmten Reihenfolge Φ1, Φ2, Φ3, Φ4 aus, um die Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend der Betätigungsart "D" zu betätigen.

Während die Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend einer ausge­ wählten Betätigungsart für die Steuerhebel 2 betätigt werden, kann diese Betätigungsart, wie oben beschrieben, geändert wer­ den. D. h. die CPU 31 kann die Reihenfolge der Aktivierung der A/D-Wandler 32a bis 32d nicht als Antwort auf die ausgewählte Betätigungsart ändern, sondern aktiviert die A/D-Wandler 32a bis 32d der Reihe nach, d. h. vom ersten A/D-Wandler 32a zum vierten A/D-Wandler 32d, um der Reihe nach die Betätigungswerte 81 für den Schwingmotor 6, den Löffelstielzylinder 7, den Schaufelzy­ linder 10 und den Auslegerzylinder 11 zu erhalten, speichert dann die Datenwerte der Betätigungswerte θ_i der Reihe nach in den betreffenden Bereichen Φ1 bis Φ4 des RAMs 36 ab. Anschließend liest die CPU 31 die Datenwerte aus dem RAM 36 in einer vorbe­ stimmten Reihenfolge, die der ausgewählten Betätigungsart ent­ spricht, aus, z. B. in der Reihenfolge Φ3, Φ4, Φ1 und Φ2, falls die "D"-Betätigungsart gewählt wurde, wie in Fig. 9C beschrie­ ben. Wie erwähnt, liefert das Verfahren nach Fig. 9C den glei­ chen Effekt für den Betrieb wie das in Fig. 9B dargestellte.

Ferner weist die erfindungsgemäße Ausführungsform eine Kommuni­ kationssteuerungseinrichtung für den Controller 1 mit einem externen Rechner auf, um die Antriebselemente 6 bis 11 zu steu­ ern, wie im folgenden beschrieben.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus der Kommunikati­ onssteuerungseinrichtung, die den elektronische Controller 1 enthält, der mit dem externen Rechner verbunden ist. Der Con­ troller 1 umfaßt eine CPU 31, ein Interface 114 zur Anpassung des externen Rechners an die CPU 31, einen Empfangspuffer 115 für empfangene Daten von dem externen Rechner, einen Sendepuffer 116 für von der CPU 31 an den externen Rechner auszugebende Daten, die A/D-Wandler 32 zur Umsetzung analoger Signale der Betäti­ gungswerte θ_i der Steuerhebel/-pedale 2 in digitale Signale. In diesem Falle steuert die CPU 31 die Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend der Daten, mit denen sie vom externen Rechner versorgt wird.

Die Bezugszeichen 119a und 119b in Fig. 10 bezeichnen ein Paar Schalter, die von der CPU 31 gesteuert, elektrische Verbindungen der Kommunikationssteuereinrichtung schalten, das Bezugszeichen 117 bezeichnet eine Flüssigkristall-Auswahltafel und das Bezugs­ zeichen 118 bezeichnet eine "ODER"-Schaltung.

Im folgenden wird für die Beschreibung der Steuerung der An­ triebselemente 6 bis 11 durch den Controller 1 und die Berech­ nung der entsprechenden Werte z. B. der Betätigungswerte θ_i der Steuerhebel/-pedale 2, der Positionswerte S_i der Antriebselemen­ te 6 bis 11 und ähnliche, auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Im folgenden wird daher nur das Verfahren zur Daten­ übertragung zwischen dem externen Rechner und dem Controller 1 unter Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrieben.

Wie im Flußdiagramm in Fig. 11 dargestellt, stellt der Control­ ler 1 in einem Schritt 120 fest, ob ein STX-Signal (Start Text) in den Eingangssignalen enthalten ist, mit denen der Controller 1 vom externen Rechner über den Empfangsbuffer 115 beaufschlagt wurde. Die Daten zum Beginn des Datenaustausches, die von dem externen Rechner empfangen werden, weisen die in Fig. 12A darge­ stellte Struktur auf. Die Bezeichnung SYNC bezeichnet ein Syn­ chronisations-Signal, die Bezeichnung STX kennzeichnet den Beginn der Datenübertragung, ID bezeichnet ein Identifikations-Signal, ETX (Ende Text) bezeichnet das Ende der Datenübertragung und die Bezeichnung FCS (Fenster-Prüf-Signal) kennzeichnet die Eingangs­ daten für den Controller 1 als Informationseinheit und dient zur Prüfung der Eingangssignale.

Der Controller 1 ist mit dem externen Rechner über eine R5 422- Schnittstelle verbunden, die Sende- und Empfangsleitungen ent­ sprechen dem BSC-Standart und die Daten werden mit einer Über­ tragungsgeschwindigkeit von 400 KBPS übertragen.

Der Sende- und Empfangsbetrieb wird im Voll-Duplex-Verfahren durchgeführt, um die mögliche Übertragungsgeschwindigkeit wirk­ sam auszunutzen, so daß z. B. das ARQ-Verfahren im Go-back-4- Betrieb verwendet wird.

Das ID-Signal aus Fig. 12A kann folgende verschiedene Inhalte haben (Werte in hexadezimaler Darstellung):
ID-Signal, Wert 00H: Größen-Signal,
ID-Signal, Wert 01H: Schalt-Signal,
ID-Signal, Wert 10H: Bestätigungsanforderung (Größen-Signal) und
ID-Signal, Wert 11H: Bestätigungs-Signal (Betriebsarten-Signal).

Die Daten (DATA) können in zwei Formaten vorliegen, bei einem ID- Signal mit Wert 00H wie in Fig. 12B dargestellt und bei einem ID-Signal mit Wert 01H wie in Fig. 12C dargestellt. Die Bezeich­ nung "FAHREN L." bedeutet linksseitiges Fahren des Baggers durch die linke gleiskettenartige Fortbewegungseinrichtung, "FAHREN R." bedeutet rechtsseitiges Fahren des Baggers durch die rechte gleiskettenartige Fortbewegungseinrichtung. In Fig. 12C nimmt das Datum für den Schaltwert bei einem Wert von 11H die Bedeutung von Schalter "EIN", bei einem Wert von 00H von Schalter "AUS" an. Sind Größenwerte nicht erforderlich, werden die Größenwerte auf "1" gesetzt.

Wurde in den Schritten 120 und 121 in Fig. 11 festgestellt, daß das STX-Signal nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit seit dem SYNC-Signal erhalten wurde, gibt der Controller 1 in einem Schritt 122 ein Fehlersignal aus, um den gestörten Zustand der Übertragungssteuerung des Rechners anzuzeigen und beendet dann das Verfahren. Wurde im Schritt 120 festgestellt, daß das STX- Signal erhalten wurde, erhält der Controller 1 in einem Schritt 123 die Daten von dem externen Rechner über den Empfangspuffer 115 und entscheidet in einem Schritt 124, ob das ETX-Signal empfangen wurde. Hat der Controller 1 kein ETX-Signal erhalten, kehrt er zu Schritt 123 zurück, um weiter Daten von dem externen Rechner zu erhalten, bis das ETX-Signal erhalten wird. Hat der Controller 1 das ETX-Signal erhalten, entscheidet er in den Schritten 125 und 126, ob ein Fehler in der Datenübertragung aufgetreten ist. Ist kein Fehler in der Datenübertragung auf­ getreten, gibt der Controller 1 in einem Schritt 127 ein ACK- Signal (Quittungs-Signal) an den externen Rechner über den Sendepuffer 116 aus. Ist ein Fehler in der Datenübertragung aufgetreten, gibt der Controller 1 in einem Schritt 128 ein NAC- Signal (negatives Quittungs-Signal) an den externen Rechner über den Sendepuffer 116 aus und kehrt zum Schritt 120 zurück.

Nach Durchführung des Schrittes 127 führt der Controller 1 einen nächsten Schritt 129 durch, bei dem festgestellt wird, ob ein Bestätigungs-Signal von dem Controller 1 an den externen Rechner zu senden ist. Gleichzeitig wird das Bestätigungs-Signal von dem Controller 1 an den externen Rechner ausgegeben, um die Prüfer­ gebnisse für die Antriebselemente 6 bis 11 entsprechend der Daten von dem externen Rechner zu erhalten. Muß ein Bestätigungs- Signal übertragen werden, wählt der Bediener das Antriebselement, für das die Bestätigung erforderlich ist, dann werden die Bestätigungen nacheinander gesendet. Das Bestätigungs-Signal weist das in Fig. 12D dargestellte Format auf. Die Lagesensoren in Fig. 12D enthalten den Schwenksensor 12, den Löffelstielsen­ sor 13, die Fahrmotorsensoren 14 und 15, den Schaufelzylindersen­ sor 16, den Auslegerzylindersensor 17 und einen Fahrgestell- Neigungssensor (nicht dargestellt) zur Erfassung des Neigungswin­ kels des Fahrgestelles des Baggers. Das Bestätigungs-Signal umfaßt grundsätzlich ein 24 Bit-Format, auch wenn jeweils 8 Bit zur Berechnung der Übertragunsgeschwindigkeit herangezogen werden. Wurde für jeden Lagesensor eine Taste des externen Rechners festgelegt, werden Prüfergebnisse für ein Antriebsele­ ment, für das eine Bestätigung gefordert wird, durch einfaches Drücken der entsprechenden Taste des Rechners erhalten. Ist z. B. ein Antriebselement der %-Taste des externen Rechners zuge­ ordnet, können die Prüfergebnisse für das Antriebselement ent­ sprechend der Daten des externen Rechners durch einfaches Pres­ sen der %-Taste des Rechners bestätigt werden.

Im Schritt 129 in Fig. 11 wird festgestellt, ob die Bestätigung gefordert wird. Im Schritt 130 sendet der Controller 1 den Daten­ wert für das Antriebselement, das durch den Rechner ausgewählt wurde, um geprüft zu werden, an den externen Rechner. Die Sendedaten weisen verschiedene Formate auf, wie sie in den Fig. 12E bis 12I dargestellt sind.

Fig. 12E zeigt Antwortdaten, die den Sensoren 12 bis 17 und ei­ nem Größen-Signal entsprechen und wird periodisch gesendet, wäh­ rend Fig. 12F Antwortdaten, die Schaltern und einem Betriebszu­ stand entsprechen und gesendet werden, wenn der externe Rechner einen Tastendruck erzwingt. Fig. 12G zeigt den Aufbau des ACK- Signales und des ID-Signales aus Fig. 12E und 12F. Das ID-Sig­ nal in Fig. 12G entspricht einem Sensordaten-Signal, wenn es den Wert 0000 annimmt, während es ein Schaltdaten-Signal darstellt, wenn der Wert 1111 beträgt. Entsprechend zeigt der Wert 0000 des ACK-Signales, daß das ACK-Signal empfangen wurde, während der Wert 1111 des ACK-Signales bedeutet, daß an ACK-Signal nicht empfangen wurde. Die Fig. 12H und 12I zeigen den Aufbau von DATA 1 aus Fig. 12E und DATA 2 aus Fig. 12F.

Nach dem Senden der Antwortdaten im Schritt 130 in Fig. 11, entscheidet der Controller 1 in einem Schritt 131, ob das ACK- Signal empfangen wurde. Wurde das ACK-Signal empfangen, kehrt der Controller 1 zum Schritt 120 zurück, während im Schritt 132 fest­ gestellt wird, ob das NAK-Signal empfangen wurde, falls im Schritt 131 das ACK-Signal nicht empfangen wurde. Wurde das NAK- Signal empfangen, führt der Controller 1 einen Schritt 133 durch, bei dem festgestellt wird, ob das Senden der Antwortdaten wieder­ holt werden muß. Die Anzahl der Wiederholungsversuche für das Senden der Antwortdaten ist im voraus festgelegt. Muß das Senden der Antwortdaten wiederholt werden, kehrt der Controller 1 zum Schritt 130 zurück. Wurde im Schritt 132 festgestellt, daß das NAK-Signal nicht empfangen wurde oder im Schritt 133, daß die vorbestimmte Wiederholungsanzahl für das Senden der Antwortdaten erreicht ist, gibt der Controller im Schritt 134 ein Fehlersignal aus und beendet dann das Verfahren.

Der externe Rechner kann von üblicher Art sein.

Wie zuvor beschrieben, liefert die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem für Bagger, das verschiedene Vorteile aufweist.

Zum ersten kann eine gewünschte Arbeit wahlweise durch den Con­ troller programmiert, wenn gewünscht ausgewählt und durchgeführt werden und dabei einfach, automatisch und wiederholbar die ge­ wünschte Arbeit ausführt, ohne Betätigen der Steuerhebel/-pedale durch den Bediener. Dadurch vereinfacht sich der Betrieb des Baggers und auch ein ungelernter Bediener kann den Bagger wirksam bedienen.

Zum zweiten erlaubt das erfindungsgemäße System dem Bediener die wahlweise Auswahl der Betätigungsart für die Steuerhebel, so daß der Bediener eine Betätigungsart auswählen kann, die er gewohnt ist, unabhängig von der Art des Baggers. Dadurch wird die Betä­ tigung der Steuerhebel erleichtert und vereinfacht, ohne daß Verwirrung auftreten kann und verhindert dadurch wirkungsvoll Unfälle durch Verwirrung bei der Bedienung.

Zum dritten kann das erfindungsgemäße System die Antriebselemen­ te durch Datenaustausch zwischen den Antriebselementen und einem externen Rechner, der mit dem Controller verbunden ist, steuern. Dadurch ermöglicht das System, daß die Betriebszustände eines je­ den Antriebselementes leicht ohne Betätigung der Steuerhebel/- pedale durch den Bediener überprüft werden können.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Baumaschine mit Steuerhebeln enthaltend:

• a) eine Einrichtung zur Auswahl einer gewünschten Betäti­ gungsart für die Steuerhebel; und
• b) einen elektronischen Controller, der mit dieser Ein­ richtung elektrisch verbunden ist, enthaltend:
  • 1. eine CPU zur Steuerung der Vorrichtung entspre­ chend der durch die Einrichtungen ausgewählten Betätigungsart;
  • 2. A/D-Wandler zur Umsetzung analoger Signale für Betätigungswerte der Steuerhebel in digitale Sig­ nale;
  • 3. einen Decoder zur Auswahl der A/D-Wandler ent­ sprechend einem Steuersignal der CPU;
  • 4. einen RAM zur Speicherung von Daten, welche von den A/D-Wandlern ausgegeben werden; und
  • 5. einen ROM zur Speicherung eines Steuerprogrammes für die CPU;

bei der wenigstens ein Befehl zur Aktivierung des Steuersignals oder wenigstens ein Befehl zum Lesen der Daten, die im RAM gespeichert sind, entsprechend der ausgewählten Betätigungsart geändert wird, um dadurch die Baumaschine in der gewünschten Betätigungsart, zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend:

• a) Funktionswahleinrichtungen zur wahlweisen Auswahl ei­ nes Lernbetriebes zur Programmierung einer gewünschten Arbeit und eines Ausführungsbetriebes zur praktischen Durchführung der programmierten Arbeit wie gewünscht;
• b) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Start- und eines Stop-Signales;
• c) eine Einrichtung zur Auswahl einer Betriebsart zur Begrenzung einer Maximalmenge an Hydraulikflüssigkeit, die von Hydraulikpumpen entsprechend der gewählten Be­ triebsart gefördert wird; und
• d) eine Einrichtung zur Anzeige der jeweiligen Positionen von Antriebselementen der Baumaschine;

mit der eine gewünschte Arbeit wahlweise programmierbar entsprechend der getätigten Auswahl automatisch ohne Tätig­ keit einer Bedienperson ausführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend:

• a) externe Dateneingabeeinrichtungen, die mit dem Con­ troller verbunden sind und Daten an den Controller im Datenaustausch senden;
• b) ein Interface zur Anpassung der externen Dateneingabe­ einrichtungen an den Controller;
• c) einen Empfangspuffer für von der externen Dateneinga­ beeinrichtung über das Interface empfangene Daten; und
• d) einen Sendepuffer für vom Controller an die externen Dateneingabeinrichtungen zu sendende Ausgabedaten;

bei der der Controller in der Lage ist, die Antriebselemen­ te entsprechend von Anweisungsdaten von der externen Daten­ eingabeeinrichtung zu betätigen, Positionswerte der An­ triebselemente anhand von elektrischen Signalen für Lageän­ derungen von den Lagesensoren der Antriebselemente zu be­ rechnen, Lageänderungen der Antriebselemente anhand der elektrischen Signale zu berechnen, um Berechnungsergebnisse zu erhalten, dann diese berechneten Ergebnisse der Lageän­ derungen der Antriebselemente an die externen Dateneingabe­ einrichtung zu übertragen.