DE4228392A1 - Verfahren zur Steuerung des Greifers eines Seilbaggers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Greifers eines Seilbaggers mit einem auf einem Oberwagen schwenkbar ange­ lenkten Ausleger.

Derartige Seilbagger werden beispielsweise zum Erstellen eines Aushubs eingesetzt, bei dem unterirdische Trassen, beispielswei­ se Autobahntrassen oder Eisenbahntrassen etc. gebaut werden. Vor­ gaben für einen entsprechenden Aushub, der der zu errichtenden Trasse gleich sein soll, sind in der Regel in Tabellen, welche sich auf den Meeresspiegel beziehen, festgehalten. Diese Vorga­ ben können je nach Verlauf der zu errichtenden Trasse innerhalb von wenigen Metern stark unterschiedlich sein. Bei herkömmlichen Hydroseilbaggern ist es für die Maschinisten im Betrieb sehr schwierig, diese Vorgaben jeweils einzuhalten. Hier muß jeweils die erreichte Tiefe mit Hilfsmitteln ermittelt werden. Darüber hinaus führt die manuelle Steuerung des Greifers zu einer großen Fehlerquelle, bei der die eigentlich vorgegebene Toleranz für den Aushub, die kleiner als ± 10 cm zum vorgegebenen Maß sein soll, kaum erreichbar ist. Jede Überschreitung der vorgegebenen Toleranz führt zu großen Kosten für die ausführende Baufirma, insbesondere dann, wenn der gesamte Aushub unter dem Grundwasser­ spiegel liegt. Bei Nichteinhalten der Toleranz muß entweder nach­ träglich noch einmal nachgegraben werden. Bei einer Unterschrei­ tung der vorgegebenen Solentiefe müssen eventuell sogar die Mehr­ kosten für den Unterwasserbeton getragen werden, so daß eine Feh­ lerkorrektur im Nachhinein sehr aufwendig und teuer wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für eine automatische Steuerung des Greifers eines Seilbaggers, beispielsweise eines Hydroseilbaggers, an die Hand zu geben, das es ermöglicht, den Greifer auf ein vorzugebendes Niveau abzufah­ ren und dort automatisch zu schließen wobei enge Toleranzen ein­ gehalten werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Ver­ fahren der eingangs angegebenen Art entsprechend der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs geschaffen wird. Dabei wird zur Ermittlung der sogenannten effektiven Hakenhöhe zunächst die Seillänge an der Windentrommel gemessen. Diese Seil­ länge wird dann um einen Korrekturwert korrigiert, der unter Be­ rücksichtigung der Auslegerlänge, der Differenz zwischen dem Win­ dentrommelumfang und dem Umfang der Auslegerrolle, der Versatz­ länge vom Windenmittelpunkt zum Auslegeranlenkpunkt, der Neigung des Oberwagens zum Normalniveau und unter Berücksichtigung des Auslegerwinkels, der durch Winkelmessung am Auslegeranlenkpunkt ermittelt wird, bestimmt wird. Durch die Bestimmung dieser korri­ gierten Seillängenmessung kann die Hubhöhe des Greifers sehr ge­ nau ermittelt werden. Bei der Ermittlung der Hubhöhe des Grei­ fers wird erfindungsgemäß die Baggergeometrie in Abhängigkeit von Auslegerwinkel und Oberwagenneigung in die Berechnung mit einbezogen. Die an der Windentrommel gemessene Seillänge wird beispielsweise mittels eines Steuerungsrechners um den Korrektur­ wert korrigiert. Hier kann unabhängig von der Auslegerstellung und der Oberwagenneigung die Hakenhöhe sehr genau ermittelt wer­ den.

Die Seillänge kann an der Windentrommel mittels eines incrementa­ len Rotationsimpulsgebers hochgenau bestimmt werden. Dabei kann beispielsweise die Steuerung von einem Rotationsimpulsgeber ca. 1600 Impulse pro Umdrehung aufnehmen. Durch Festlegung der Im­ pulsanzahl und des Windenumfangs kann in der Rechnersteuerung die Anzahl der empfangenen Impulse in eine Seillänge in Zentime­ tern umgerechnet werden. Die Seillänge an der Windentrommel kann so auf ca. 1,25 mm genau bestimmt werden.

Das Verfahren kann derart ausgestaltet werden, daß zusätzlich bezogen auf ein vorgegebenes Niveau ein Endschalterwert eingege­ ben wird, mit dem die kontinuierlich gemessene Seillänge vergli­ chen wird und bei dessen Erreichen die Absenkbewegung des Grei­ fers gestoppt wird. In einem vorgegebenen Abstand von dem End­ schalterwert kann die Absenkbewegung des Greifers auf eine gerin­ gere Absenkgeschwindigkeit abgebremst werden. Diese Endschalter­ steuerung dient dazu, ein Absenken des Greifers unter das vorge­ gebene Niveau zu verhindern. In die Steuerung muß das Niveau, d. h. der Nullpunkt, auf den sich der Endschalter beziehen soll und der Endschalterwert beispielsweise in Zentimetern eingegeben werden. Die Steuerung des Baggers erhält nach Einstellung des Endschalterwertes bei der Seillängenmessung die Signale für die Endschalter. Bei aktivierter Greifersteuerung bremst die Bagger­ steuerung die Senkbewegung der Winden in einem bestimmten Ab­ stand vor Erreichen des unteren Endschalters, beispielsweise ca. 1 m vor Erreichen dieses Wertes. Sobald dieser Abstand erreicht wird, wird die weitere Absenkbewegung durch Zuschaltung eines Kriechganges verlangsamt. Bei Erreichen des angegebenen Wertes für den unteren Endschalter wird die Absenkbewegung automatisch gestoppt.

Das Verfahren kann dadurch weiter ausgestaltet sein, daß der ge­ öffnete Greifer nach Erreichen des vorgegebenen Niveaus bei sei­ ner Schließbewegung derart gesteuert wird, daß die Greiferkante immer auf demselben Niveau verbleibt. Mittels einer derartigen Greiferschließhubsteuerung fährt beim Schließen des Greifers die Hubwinde automatisch so nach, daß sich die Greiferkante immer auf demselben Niveau befindet. Damit ist die vom Greifer bearbei­ tete Fläche möglichst eben, da die vom Greifer beim Schließen beschriebene Kurve automatisch so ausgeglichen wird, daß ein Pla­ num ausgebaggert werden kann. Die Greiferkante kann während des Schließens des Greifers dadurch auf einem vorgegebenen Niveau gehalten werden, daß die Haltewinde aufgrund einer aus der Grei­ fergeometrie errechneten Kurve dem an der Schließwinde gemesse­ nen Weg nachgefahren wird. Die Steuerung ist besonders bediener­ freundlich, wenn der Greifer nach Erreichen des eingegebenen un­ teren Niveaus durch Aktivierung dieser Greiferschließhubsteue­ rung geschlossen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Greifersteuerung beschrieben, zu deren Erläuterung die beigefügten Figuren die­ nen. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm mit einer Korrekturtabelle zur genau­ en Ermittlung der Hakenhöhenmessung und

Fig. 2 eine diagrammartig dargestellte Greiferschließkur­ ve.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Hydroseilbagger be­ kannter Bauart zur Anwendung kommen. Ein derartiger Hydroseilbag­ ger weist einen Oberwagen und einen schwenkbar an diesem ange­ lenkten Ausleger auf. Der Greifer ist dabei in bekannter Weise an Seilen aufgehängt, die über eine Haltewinde bzw. eine Schließ­ winde ausgefahren bzw. eingefahren werden. Eine detaillierte Be­ schreibung des Hydroseilbaggeraufbaus erübrigt sich, da dessen Aufbau dem Fachmann bekannt ist. Die automatische Steuerung er­ folgt über einen an sich bekannten Steuerungsrechner. Bei der automatischen Ermittlung der Hubhöhe wird zunächst über einen incrementalen Rotationsimpulsgeber die Seillänge an den Winden­ trommeln genau bestimmt. Die Seillänge wird zur genauen Bestim­ mung der Hubhöhe des Greifers mittels des errechneten Geometrie­ wertes korrigiert. Dabei werden von dem Rechner bei der Berech­ nung der Hubhöhe folgende Faktoren berücksichtigt: die Ausleger­ länge, die Auslegerstellung, die durch die Winkelmessung am Aus­ legeranlenkpunkt ermittelt wird, die Rollenabwicklung, d. h. die Differenz zwischen Windenumfang und Umfang der Auslegerrolle, der Versatz vom Windenmittelpunkt zum Auslegeranlenkpunkt und die Oberwagenneigung zum Normalniveau. Aus diesen Werten wird der Geometriewert errechnet, um welchen der Steuerungsrechner die gemessene Seillänge zu korrigieren hat, um unabhängig von der Auslegerstellung und der Oberwagenneigung die Hakenhöhe zu ermitteln. Zusätzlich kann der Geometriewert durch einen weite­ ren Korrekturwert, der durch Versuche ermittelt wird, korrigiert werden. Dieser Korrekturwert berücksichtigt dann alle Einflüsse, die durch Fertigungstoleranzen oder durch Festigkeitseinflüsse, wie z. B. Auslegerdurchbiegung, auftreten.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine entsprechende Korrekturtabelle wiedergegeben. Auf der Ordinate ist der Korrekturwert in mm ange­ geben, während die Abszisse den Auslegerwinkel in Grad von 0° bis 90° wiedergibt. Diese entsprechenden Korrekturwerte werden von dem Steuerungsrechner ermittelt und bei der Ermittlung der Hakenhöhe berücksichtigt.

Das Absenken des Greifers unter das vorgegebene Niveau wird durch eine entsprechende Endschaltersteuerung verhindert. Hierzu wird ein Bezugspunkt, auf den sich alle Messungen beziehen sol­ len, und ein unterer Endschalterwert in die Steuerung eingege­ ben. Die Rechnersteuerung gleicht nunmehr die korrigierten Haken­ höhenwerte mit dem Endschalterwert beim Absenken des Greifers ab. Dabei bremst die Baggersteuerung die Absenkbewegung der Win­ den ca. 1 m vor Erreichen des unteren Endschalterwerts ab, so daß die Winden durch Zuschaltung eines Kriechganges zu einer gleichmäßigen Abbremsung des Greifers führen. Nach Erreichen des Endschalterwertes wird die Absenkbewegung gestoppt. Bei Errei­ chen des unteren Niveaus ist der Greifer geöffnet. Beim Schließen des Greifers wird die Hubwinde automatisch mittels ei­ ner Greiferschließhubsteuerung so nachgefahren, daß sich die Greiferkante immer auf demselben Niveau befindet. Dadurch kann der Greifer eine ebene Fläche ausheben. Die Haltewinde wird da­ bei aufgrund einer aus der Greifergeometrie berechneten Kurve dem an der Schließwinde gemessenen Weg nachgefahren. Ein Bei­ spiel für eine derartige Greiferschließkurve ergibt sich aus Fig. 2, wo auf der Ordinate der Hub der Haltewinde und auf der Abszisse der entsprechende Hub der Schließwinde für ein Beispiel wiedergegeben ist.

Mit diesem Verfahren zur Steuerung des Greifers eines Seilbag­ gers kann die Toleranz für den Aushub sehr genau eingehalten wer­ den, wobei gleichzeitig die Bedienung des Seilbaggers wesentlich erleichtert ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung des Greifers eines Seilbaggers mit einem auf einem Oberwagen schwenkbar angelenkten Ausleger,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seillänge an der Windentrommel gemessen wird,
daß unter Berücksichtigung der Auslegerlänge, der Differenz zwischen dem Windentrommelumfang und dem Umfang der Ausleger­ rolle, der Versatzlänge vom Windenmittelpunkt zum Auslenker­ anlenkpunkt, der Neigung des Oberwagens zum Normalniveau und des Auslegerwinkels, der durch Winkelmessung am Auslegeran­ lenkpunkt ermittelt wird, ein Korrekturwert bestimmt wird und
daß die gemessene Seillänge um diesen Korrekturwert korri­ giert wird, um die effektive Hakenhöhe zu ermitteln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seillänge an der Windentrommel mittels eines incrementalen Rotationsimpulsgebers bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich bezogen auf ein vorgegebenes Niveau ein Endschalterwert eingegeben wird, mit dem die kontinuier­ lich gemessene Seillänge verglichen wird und bei dessen Er­ reichen die Absenkbewegung des Greifers gestoppt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorgegebenen Abstand von dem Endschalterwert die Ab­ senkbewegung des Greifers auf eine geringere Absenkgeschwin­ digkeit abgebremst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß der geöffnete Greifer nach Erreichen des vorgegebe­ nen Niveaus bei seiner Schließbewegung derart gesteuert wird, daß die Greiferkante immer auf demselben Niveau ver­ bleibt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferkante während des Schließens des Greifers dadurch auf einem vorgegebenen Niveau gehalten wird, daß die Haltewinde aufgrund einer aus der Greifergeometrie errechneten Kurve dem an der Schließwinde gemessenen Weg nachgefahren wird.