DE68909393T2

DE68909393T2 - Hydraulische Steuerregelungsvorrichtung für Baumaschinen.

Info

Publication number: DE68909393T2
Application number: DE89124044T
Authority: DE
Inventors: Yukio Aoyagi
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2009-12-29
Also published as: DE68909393D1; EP0376295A1; KR930008638B1; EP0376295B1; KR900010160A; US5048293A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des hydraulischen Antriebs einer Baumaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-A- 4617854 bekannt.
Eine Baumaschine, z.B. ein hydraulischer Bagger, ist mit einer oder mehreren Hydraulikpumpen ausgestattet. Die Betätigungselemente der Maschine wie Auslegerzylinder, Armzylinder, Schaufelzylinder, Schwenkmotor, linke und rechte Fahrmotoren etc. werden von der Hydraulikflüssigkeit angetrieben, die diese Hydraulikpumpen liefern. Zwischen jedem Betätigungselement und den Hydraulikpumpen befindet sich ein Wegeventil. Bei Betätigung eines in der Steuerkabine des hydraulischen Baggers befindlichen Steuerhebels für jedes Betätigungselement durch den Bediener wird nach dessen Ermessen das jeweilige Wegeventil gesteuert. Das so betätigte Wegeventil steuert den Fluß der Hydraulikflüssigkeit von den Hydraulikpumpen zum Betätigungselement, wodurch die Bewegung desselben so gesteuert wird, daß der hydraulische Bagger eine erwartete Operation ausführt.
Für die Steuerung des Antriebs derartiger Betätigungselemente sind verschiedene Systeme vorgeschlagen worden. Ein typisches Beispiel dafür ist das in der US-A-4,617,854 gezeigte Lasterfassungssystem. Dieses Lasterfassungssystem wird angepaßt, um die Verstellung der Hydraulikpumpen während der Antriebssteuerung der Betätigungselemente so zu steuern, daß der Förderdruck der Hydraulikpumpen um einen festen Wert höher gehalten wird, als der maximale Belastungsdruck der Betätigungselemente. Durch diese Steuerung werden die Betätigungselemente mit minimaler Förderung der Hydraulikpumpen angetrieben und ermöglichen so einen wirtschaftlichen Betrieb.
Wie oben beschrieben, ist das Lasterfassungssystem als hydraulische Antriebs-Steuervorrichtung für Baumaschinen hervorragend geeignet. Dieses System kann jedoch den Antriebsdruck jedes Betätigungselements nicht in Übereinstiminung mit dem entsprechenden Steuerhebel steuern. Demgemäß tritt in einem bestimmten Fall, z.B. wenn das Lasterfassungssystem bei der Antriebssteuerung eines Betätigungselements zur Bewegung eines Bauteils mit hoher Trägheit angewendet wird, die im Folgenden beschriebene Schwierigkeit bzw. der folgende Nachteil auf.
Wenn der Schwenkmotor für den Antrieb des Schwenkkörpers eines hydraulischen Baggers allmählich beschleunigt werden soll, wobei der Schwenkkörper eine hohe Trägheit aufweist, bewirkt selbst ein geringer Betätigungsgrad des entsprechenden Steuerhebels einen sprunghaften Anstieg des Förderdrucks der Hydraulikpumpen, bis der Belastungdruck des Schwenkmotors einen Entlastungsdruck für den Schwenkvorgang erreicht. Der Grund dafür ist, daß die Verstellung der Pumpe so gesteuert wird, daß der Förderdruck der Hydraulikpumpen im Vergleich zum Belastungsdruck des Schwenkmotors um einen festen Wert erhöht wird. Dadurch wird der Schwenkmotor mit dem hohen Entlastungsdruck beaufschlagt, wodurch dieser, trotz der auf eine langsame Beschleunigung abzielenden Betätigung, plötzlich beschleunigt wird, so daß eine andere Bewegung erfolgt, als es in der Absicht des Bedieners lag. Eine derartige Bewegung stellt eine echte Gefahr dar. Zudem wird eine große Menge der Hydraulikflüssigkeit freigesetzt was zu einem großen Leistungsverlust führt.
Ähnliche Phenomäne treten bei den anderen Betätigungselementen auf. Ein Beispiel unter den vielen Tätigkeiten eines hydraulischen Baggers ist die Tätigkeit, bei der die Schaufel sanft gegen aufgeschüttete Erde gedrückt wird, um diese zu glätten. Da der Antriebsdruck nicht eingestellt werden kann, drückt das Arbeitselement auch bei dieser Tätigkeit verhältnismäßig fest gegen den Boden, wodurch es schwierig ist, die Arbeit wunschgemäß auszuführen. während ein großer Leistungsverlust verursacht wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Antriebs-Steuervorrichtung für eine Baumaschine zu schaffen, die in der Lage ist, den Antriebsdruck der Betätigungselemente der Maschine einzustellen, während sie die Vorteile des Lasterfassungssystems effektiv nutzt, um so die Betätigungselemente in die Lage zu versetzen, die erwarteten Bewegungen auszuführen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wählt die erste Auswahleinrichtung die erste Steuereinrichtung, wenn die Ausgabe der ersten Befehlseinrichtung das Befehlssignal zur Auswahl eines Steuermodus ist, der von der ersten Steuereinrichtung ausgeführt werden soll. Die erste Steuereinrichtung steuert die Verstellung der Hydraulikpumpe so, daß der Differenzdruck zwischen dem Förderdruck und dem maximalen Belastungsdruck auf den festgesetzten Wert gebracht wird. Dadurch wird vor allem die wesentliche Steuerung des Lasterfassungssystems ausgeführt. Falls andererseits die Ausgabe der ersten Befehlseinrichtung das Befehlssignal zur Auswahl eines Steuermodus ist, der von der zweiten Steuereinrichtung ausgeführt werden soll, wählt die erste Auswahleinrichtung die zweite Steuereinrichtung aus. Die zweite Steuereinrichtung steuert die Verstellung der Hydraulikpumpe so, daß deren Förderdruck auf den vorbestimmten festgelegten Wert gebracht wird. Das bedeutet, daß die Pumpenverstellung in einem Drucksteuermodus gesteuert wird. Damit wird der Förderdruck der Betätigungselemente entsprechend gesteuert, und dadurch wird die Beschleunigung bzw. eine Druckkraft jedes Betätigungselements unter Kontrolle gebracht.
Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die erfingungsgemäße Vorrichtung über eine zweite Auswahleinrichtung verfügt. Die zweite Auswahleinrichtung beurteilt, ob die Betätigungseinrichtung für ein bestimmtes Betätigungselement betätigt wird und wählt die zweite Steuereinrichtung, wenn die Betätigungseinrichtung für dieses Betätigungselement betätigt wird, und die erste Steuereinrichtung, wenn die Betätigungseinrichtungen für die anderen Betätigungselemente betätigt werden. Mit dieser zusätzlichen Einrichtung wird die Steuerung der Pumpenverstellung im Drucksteuermodus nur für bestimmte Betätigungselemente durchgeführt.
Die zweite Auswahleinrichtung kann eine erste Stelleinrichtung für die Einstellung eines Zieldrucks enthalten, der steigt, wenn der Betätigungsgrad der Betätigungseinrichtung ansteigt. Die zweite Auswahleinrichtung erhält den Zieldruck entsprechend dem Betätigungsgrad von der ersten Stelleinrichtung, um den festgelegten Wert zu liefern. Mit dieser Anordnung wird entsprechend dem Betätigungsgrad der Betätigungseinrichtung ein Pumpenförderdruck eingestellt, wenn die Pumpenverstellung im Drucksteuermodus gesteuert wird. Daher kann der Antriebsdruck bzw. die Druckkraft jedes Betätigungselements in Übereinstimmung mit dem Betätigungsgrad der zugehörigen Betätigungseinrichtung gesteuert werden.
Darüber hinaus kann die zweite Steuereinrichtung eine zweite Stelleinrichtung zur Einstellung eines festen Zieldrucks enthalten, der den vorbestimmten Wert liefert.
Zudem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zweite Befehlseinrichtung zur Auswahl eines Zielwerts für den Förderdruck der Hydraulikpumpe und die Ausgabe eines entsprechenden Befehlssignals aufweisen, und die zweite Steuereinrichtung kann eine dritte Stelleinrichtung für die Einstellung eines Zieldrucks enthalten, der in Abhängigkeit von dem Befehlssignal von der zweiten Befehlseinrichtung variiert. Die zweite Steuereinrichtung erhält den Zieldruck entsprechend dem Befehlssignal von der dritten Stelleinrichtung, um den vorbestimmten Wert zu liefern. Mit dieser Anordnung kann der Bediener bei der Steuerung der Pumpenverstellung im Drucksteuermodus nach eigenem Ermessen einen Pumpenförderdruck einstellen.
Fig. 1 ist ein Systemdiagramm der hydraulischen Antriebs- Steuervorrichtung für einen hydraulischen Bagger gemäß einer Ausführung der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Ansicht der Struktur der in Fig. 1 gezeigten Steuersektion;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Erklärung der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung; und
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Erklärung der hydraulischen Antriebs-Steuervorrichtung für einen hydraulischen Bagger gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungen beschrieben.
In Fig. 1, die die hydraulische Antriebs-Steuervorrichtung für einen hydraulischen Bagger gemäß der ersten Ausführung der Erfindung zeigt, sind mit den Bezugszeichen 1a bzw. 1b zwei auf dem hydraulischen Bagger angeordnete Hydraulik-Hauptpumpen mit veränderlichem Verdrängungsvolumen und mit dem Bezugszeichen 1c eine Hydraulik- Zusatzpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen bezeichnet, die eine sekundäre Hydraulikflüssigkeit wie z.B. eine Vorsteuer- Hydraulikflüssigkeit oder Ähnliches liefert. Die Hydraulikpumpen 1a bzw. 1b verfügen über Verstellmechanismen zur Volumenveränderung 2a bzw. 2b die im folgenden kurz als Taumelscheiben bezeichnet werden. Die Taumelscheiben 2a bzw. 2b werden durch Steuermechanismen zur Pumpenverstellung 3a bzw. 3b betätigt. Die Steuermechanismen zur Pumpenverstellung 3a bzw. 3b entnalten Zylinder 3a&sub1; bzw. 3b&sub1;, die mit den Taumelscheiben 2a bzw. 2b verbunden sind und Steuerventile 3a&sub2; bzw. 3b&sub2; zur Steuerung des Antriebs der Zylinder 3a&sub1; bzw. 3b&sub1;.
Die von den Hydraulikpumpen 1a, 1b gelieferte Hydraulikflüssigkeit wird zu Betätigungselementen 5a&sub1;, 5a&sub2;, 5a&sub3;, 5b&sub1;, 5b&sub2; und 5b&sub3; geleitet, um diese anzutreiben. Bei einer konkreten Beschreibung dieser Betätigungselemente sind das Betätigungselement 5a&sub1; ein Auslegerzylinder, die Betätigungselemente 5a&sub2; und 5a&sub3; rechte bzw. linke Fahrmotoren, die Betätigungselemente 5b&sub1; bzw. 5b&sub2; ein Arm- bzw. ein Schaufelzylinder und das Betätigungselement 5b&sub3; ein Schwenkmotor. Fließmenge und Fließrichtung der den Betätigungselementen 5a&sub1;, 5a&sub2; bzw. 5a&sub3; zugeführten Hydraulikflüssigkeit werden von Wegeventilen 6a&sub1;, 6a&sub2; bzw. 6a&sub3; gesteuert, Fließmenge und Fließrichtung der den Betätigungselementen 5b&sub1;, 5b&sub2; bzw. 5b&sub3; zugeführten Hydraulikflüssigkeit werden von Wegeventilen 6b&sub1;, 6b&sub2; bzw. 6b&sub3; gesteuert. Druckausgleichsventile 7a&sub1;, 7a&sub2;, 7a&sub3;, 7b&sub1;, 7b&sub2; und 7b&sub3; sind stromaufwärts der Wegeventile 6a&sub1;, 6a&sub2;, 6a&sub3;, 6b&sub1;, 6b&sub2; und 6b&sub3; angeordnet, wobei jedes der Druckausgleichsventile über die entsprechende Wegesteuerung einen hydraulischen Differenzdruck auf einen festen Wert steuert.
In Verbindung mit den Wegeventilen 6a&sub1; - 6b&sub3; sind hydraulische Vorsteuerventile 8a&sub1;, 8a&sub2;, 8a&sub3;, 8b&sub1;, 8b&sub2; und 8b&sub3; vorgesehen, die jeweils mit Hilfe von Steuerhebeln 8c&sub1;, 8c&sub2;, 8c&sub3;, 8d&sub1;, 8d&sub2; und 8d&sub3; betätigt werden. Jedes der hydraulischen Vorsteuerventile erzeugt einen Vorsteuerdruck an einer Vorsteueröffnung des jeweils zugehörigen Wegeventils 5a&sub1; - 5b&sub3;, um dieses anzutreiben, wobei der Vorsteuerdruck proportional zu einem Betätigungsgrad und einer Betätigungsrichtung des entsprechenden Steuerhebels ist.
Die Hydraulikflüssigkeit von den Hauptpumpen 1a, 1b wird einem Hauptkreis zugeführt, die Hydraulikflüssigkeit von der Zusatzpumpe 1c einem Vorsteuerkreis. Druckbegrenzungsventile 9a und 9b sind im Haupt- und im Vorsteuerkreis vorgesehen, um jeweils deren maximalen Druck zu regulieren. Zudem ist der Fahrmotor 5a&sub2; mit Druckbegrenzungsventilen 10a&sub1;, 10a&sub2; ausgestattet, der andere Fahrmotor, 5a&sub3;, verfügt über Druckbegrenzungsventile 10b&sub1;, 10b&sub2;, wobei die Druckbegrenzungsventile den maximalen Druck für die Fahrt regulieren, während der Schwenkmotor 5b&sub3; mit Druckbegrenzungsventilen 10c&sub1;, 10c&sub2; ausgerüstet ist, die den maximalen Druck beim Schwenken regulieren.
Wechselventile 11a&sub1;, 11a&sub2;, 11b&sub1;, 11b&sub2; und 11ab sind, wie in der Figur gezeigt mit den Wegeventilen verbunden. Das Wechselventil 11a&sub1; wählt den höheren der Belastungsdrücke der Betätigungselemente 5a&sub1;, 5a&sub2;. Das Wechselventil 11a&sub2; wählt den höheren des von Wechselventil 11a&sub1; gewählten Drucks und des Belastungsdrucks vom Betätigungselement 5a&sub3;. Das Wechselventil 11b&sub1; wählt den höheren der Belastungsdrücke der Betätigungselemente 5b&sub1;, 5b&sub2;. Das Wechselventil 11b&sub2; wählt den höheren des vom Wechselventil 11b&sub1; gewählten Drucks und des Belastungsdrucks von Betätigungselement 5b&sub3;. Das Wechselventil 11ab wählt den höheren der von den Wechselventilen 11a&sub2;, 11b&sub2; gewählten Drücke. Damit wird von Wechselventil 11ab der höchste bzw. maximale Belastungsdruck der Betätigungselemente 5a&sub1; - 5b&sub3; ausgewählt.
In dem wie oben beschrieben konstruierten Hydraulikkreislauf ist eine Reihe von Sensoren vorgesehen. Diese Sensoren umfassen Pumpenverstelldetektoren 13a, 13b zur jeweiligen Erfassung von Neigungswerten der Taumelscheiben 2a, 2b, die die Verstellung der Hydraulikpumpen 1a. 1b darstellen, sowie Bedienerbefehlsdetektoren 15a&sub1; - 15b&sub3; zur jeweiligen Erfassung des Vorsteuerdruckausgangs der hydraulischen Vorsteuerventile 8a&sub1; - 8b&sub3; gemäß den Betätigungsgraden der Steuerhebel 8c&sub1; - 8d&sub3;. Des weiteren gehören zu den Sensoren Förderdruckfühler 16a, 16b zur Ermittlung des jeweiligen Förderdrucks der Hydraulikpumpen 1a, 1b und ein Belastungsdruckfühler 17 zur Erfassung des vom Wechselventil 11ab gewählten maximalen Drucks. Zusätzlich ist eine durch einen Bediener betätigbare bzw. steuerbare Auswahleinrichtung 18 zur Auswahl zwischen einem normalen Steuermodus mit Lasterfassung und einem besonderen Drucksteuermodus vorgesehen, in dem die Hydraulikpumpen 1a, 1b gesteuert werden. Die von der Gruppe von Sensoren erfaßten Signale und das Befehlssignal von der Auswahleinrichtung 18 werden als Eingabe an eine Steuervorrichtung 20 geleitet, wo auf der Grundlage dieser Signale die erforderliche Operation zur Ausgabe eines entsprechenden Befehlssignals an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; der Steuermechanismen zur Pumpenverstellung 3a, 3b ausgeführt wird.
Die Steuervorrichtung 20 umfaßt einen Microcomputer und verfügt, wie in Fig. 2 gezeigt, über einen A/D Umwandler 20a für die Eingabe, eine Zentraleinheit (CPU) 20b, einen Festspeicher (ROM) 20c zum Speichern eines Steuerprogramms, einen veränderbaren Speicher (RAM) 20d zum temporären Speichern von numerischen Werten bei der Verarbeitung der Operation, eine E/A Schnittstelle 20e für die Ausgabe und die Verstärker 20g, 20h.
Die Steuervorrichtung 20 wandelt die von der Sensorengruppe 13a, 13b, 15a&sub1; - 15b&sub3;, 16a, 16b und 17 erfaßten Signale und das Steuersignal von der Auswahleinrichtung 18 mit Hilfe des A/D Umwandlers 20a in digitale Signale um. In der Zentraleinheit 20b wird unter Verwendung der digitalen Signale mit Hilfe des Steuerprogramms die Operation ausgeführt, um einen Befehlswert zur Steuerung der Verstellung der Hydraulikpumpen zu liefern. Der Befehlswert wird von den Verstärkern 20g, 20h über die E/A Schnittstelle 20e an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; der Steuermechanismen zur Pumpenverstellung 3a, 3b ausgegeben.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführung anhand des in Figur 3 gezeigten Flußdiagramms des in ROM 20c gespeicherten Steuerprogramms beschrieben.
Angemommen, der Bediener betätigt einen oder mehrere der Steuerhebel 8c&sub1; - 8d&sub3;, um das entsprechende bzw. die entsprechenden der Betätigungselemente 5a&sub1; - 5b&sub3; anzutreiben, dann gibt jedes der zugehörigen Vorsteuerventile 8a&sub1; - 8b&sub3; einen dem Betätigungsgrad und der Betätigungsrichtung des jeweiligen Steuerhebels entsprechenden Vorsteuerdruck aus. Das entsprechende bzw. die entsprechenden der Wegeventile 6a&sub1; - 6b&sub3; wird bzw. werden durch die Kraft des Vorsteuerdrucks so betätigt daß sie entsprechend des Betätigungsgrads und der Betätigungsrichtung der Steuerhebel öffnen. Dadurch wird die Hydraulikflüssigkeit der Hydraulikpumpen 1a, 1b durch die entsprechenden der Druckausgleichsventile 7a&sub1; - 7b&sub3; dem bzw. den entsprechenden der Betätigungselemente 5a&sub1; - 5b&sub3; zugeführt. Die Menge der jedem Betätigungselement zugeführten Hydraulikflüssigkeit ist proportional zu dem Öffnungsbereich einer Öffnung in dem entsprechenden der Wegeventile 6a&sub1; - 6b&sub3;, und das Betätigungselement wird mit einer Geschwindigkeit bzw. einer Drehzahl angetrieben, die proportional zu der Strömungsgeschwindigkeit der so zugeführten Hydraulikflüssigkeit ist. Im Falle eines gleichzeitzgen Antriebs mehrerer Betätigungselemente für eine kombinierte Betätigung wird die von den Pumpen 1a, 1b gelieferte Hydraulikflüssigkeit proportional zum Verhältnis der Öffnungsbereiche der Öffnungen der entsprechenden Wegeventile aufgeteilt, indem die Differenzdrücke an allen Wegeventilen von den jeweiligen Druckausgleichsventilen 7a&sub1; - 7b&sub3; ,konstant gehalten werden. Dementsprechend wird eine Konzentration der Hydraulikflüssigkeit an einem Betätigungseiement mit niedriger Belastung verhindert.
In der Zwischenzeit erfolgt in einem in Fig. 3 gezeigten Schritt S1 die Eingabe der von den Pumpenverstelldetektoren 13a, 13b, den Bedienerbefehlsdetektoren 15a&sub1; - 15b&sub3;, den Förderdruckfühlern 16a, 16b und dem Belastungdruckfühler 17 erfaßten Signale, sowie des Befehlssignals von der Auswahleinrichtung 18 in die Steuervorrichtung 20. Anschließend wird in einem Schritt 52 beurteilt, ob es sich bei der Ausgabe der Auswahleinrichtung 18 um das Signal zur Auswahl des Drucksteuerungsmodus handelt. Wird die Auswahleinrichtung 18 nicht betätigt und damit der Drucksteuerungsmodus nicht ausgewählt, d.h., der Steuermodus mit Lasterfassung wird gewählt, wird die Verarbeitung in einem Schritt S3 weitergeführt.
In Schritt S3 wird beurteilt, ob der Differenzdruck zwischen einem Durchschnittswert der von den Förderdruckfühlern 16a, 16b festgestellten Förderdrücke der Hydraulikpumpen 1a, 1b und dem maximalen Belastungsdruck größer als ein festgesetzter Wert ΔPLSO ist. Der oben erwähnte Differenzdruck wird im Folgenden als ΔPLS bezeichnet. Wenn der Differenzdruck ΔPLS höher ist als der festgelegte Wert ΔPLSO, wird in einem Schritt S4 das Befehlssignal zur Verringerung der Pumpenverstellung bzw. der Förderkapazität an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; der Steuermechanismen für die Pumpenverstellung 3a, 3b ausgegeben. Wenn die Beurteilung in Schritt S3 andererseits ergibt, daß der Differenzdruck ΔPLS geringer als der festgelegte Wert ΔPLSO ist, d.h. wenn festgestellt wird, daß die Förderkapazität der Pumpen nicht ausreicht, wird in einem Schritt S5 die Förderkapazität der Pumpen zunächst danach beurteilt, ob sie einen vorbestimmten Wert erreicht, z.B. die maximale Kapazität, die mit Rücksicht auf die Eigenschaft eines primären Antriebs begrenzt ist. Diese Beurteilung erfolgt dadurch, daß anhand der von den Pumpenverstelldetektoren 13a, 13b erfaßten Signale erkannt wird, ob die Neigung der Taumelscheiben 2a, 2b einen vorbestimmten Wert erreicht. Sobald im Schritt S5 festgestellt wird, daß die Förderkapazität der Pumpe den vorbestimmten Wert erreicht hat, wird in einem Schritt S6 ein Befehlssignal ausgegeben, die Einstellung der Hydraulikpumpen 1a, 1b zu belassen, wie sie ist, weil eine weitere Steigerung der Förderkapazität der Pumpen nicht zu erwarten ist. Wenn die Förderkapazität der Pumpen jedoch den vorbestimmten Wert nicht erreicht, wird in einem Schritt S7 an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; ein Befehlssignal zur Steigerurg der Forderkapazität der Pumpen ausgegeben. Entweder der durch die Verarbeitung in Schritt 54 reduzierte oder der durch die Verarbeitung in Schritt S7 erhöhte Wert der Förderkapazität der Pumpen ist ein vorher gesetzter Einheitswert. Wie oben beschrieben, wird die Antriebssteuerung der Betätigungselemente durch Wiederholung der oben ausgeführten Schritte S1 - S7 im Steuermodus mit Lasterfassung durchgeführt.
Wenn andererseits der Bediener eine langsame Beschleunigung, beispielsweise des Schwenkkörpers, wünscht, betätigt er Auswahleinrichtung 18. Die Steuervorrichtung 20 beurteilt bei der Wiederholung der oben beschriebenen Schritte S1 - S7 in Schritt S2 die Betätigung der Auswahleinrichtung 18 oder die Auswahl des Drucksteuermodus. In diesem Fall wird die Verarbeitung mit einem Schritt S8 fortgesetzt.
In Schritt S8 werden die Signale von den Bedienerbefehlsdetektoren 15a&sub1; - 15b&sub3; überprüft, um zu beurteilen, ob die Steuerhebel für bestimmte Betätigungselemente, z.B. der Steuerhebel 8d&sub3; für den Schwenkmotor 5b&sub3;, betätigt werden. Wenn die Steuerhebel für die jeweiligen Betätigungselemente nicht betätigt werden, wird die Verarbeitung mit dem Schritt S3 fortgesetzt, so daß die Antriebssteuerung wie oben beschrieben im Lasterfassungsmodus erfolgt. Wenn in Schritt S8 jedoch festgestellt wird, daß der Steuerhebel für den Schwenkmotor betätigt wird, wird in einem Schritt S9 ein dem von dem Bedienerbefehlsdetektor 15b&sub3; festgestellten Bedienerbefehlssignal entsprechender Zieldruck Pr ermittelt. In der vorliegenden Ausführung wird der Zieldruck Pr vorher in einem solchen Verhältnis zum Bedienersignal gesetzt, daß er, wie in Fig. 3 gezeigt, steigt, wenn dieses zunimmt. Die Funktion für dieses Verhältnis ist in dem in Fig. 2 gezeigten ROM 20c gespeichert, und der dem festgestellten Bedienerbefehlssignal entsprechende Zieldruck Pr wird dem ROM 20c entnommen.
Anschließend wird in einem Schritt S10 aus den von den Förderdruckfühlern 16a, 16b erfaßten Signalen ein aktueller Förderdruck gelesen, und es wird festgestellt, ob der so gelesene Förderdruck höher ist als der oben beschriebene Zieldruck Pr. Wenn der aktuelle Förderdruck höher ist als der Zieldruck Pr, wird in einem Schritt S11 ein Befehlssignal zur Verringerung der Förderkapazität der Pumpen an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; der Steuermechanismen für die Pumpenverstellung 3a, 3b ausgegeben. Wenn andererseits der Förderdruck geringer ist als der Zieldruck Pr, wird in einem Schritt S12 auf die gleiche Weise wie in Schritt S5 festgestellt, ob ersterer den vorbestimmten Wert erreicht. Wenn die Förderkapazität den vorbestimmten Wert erreicht, wird in einem Schritt S13 ein Befehlssignal an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; ausgegeben, um die Förderkapazität der Pumpen zu halten. Wenn hingegen die Förderkapazität den vorbestimmten Wert nicht erreicht, wird in einem Schritt S14 ein Befehlssignal zur Steigerung der Förderkapazität an die Steuerventile 3a&sub2;, 3b&sub2; ausgegeben. Die Verringerung bzw. Steigerung der Förderkapazität durch den Prozeß in den Schritten S11 und S14 erfolgt jeweils in vorbestimmten Gößeneinheiten.
Die Verarbeitung der Schritte S9 - S14 wird wiederholt, um die Verstellsteuerung im Bezug auf die Hydraulikpumpen 1a, 1b während des Betriebs des Schwenkmotors 5b&sub3; im Drucksteuermodus durchzuführen, außer die Wahl des Drucksteuermodus durch die Auswahleinrichtung 18 wird aufgehoben. Unter dieser Steuerung im Drucksteuermodus wird der Förderdruck der Hydraulikpumpen 1a, 1b auf einen zum Betätigungsgrad des Steuerhebels 8d&sub3; proportionalen Wert gebracht, und der Antriebsdruck des Schwenkmotors 5b&sub3; wird dementsprechend ebenfalls auf einem angemessenen Wert gehalten. Genauer gesagt, eine geringe Betätigung des Steuerhebels 8d&sub3; bewirkt einen geringen Antriebsdruck des Schwenkmotors 5b&sub3;, so daß der Schwenkmotor 5b&sub3; langsam beschleunigen kann. Dadurch wird verhindert, daß der Antriebsdruck des Schwenkmotors für den Schwenkvorgang bis zu dem vorbestimmten Druck der Druckbegrenzungsventile 10c&sub1;, 10c&sub2; ansteigt, da ein solcher Anstieg eine plötzliche und schnelle Beschleunigung des Schwenkmotors zur Folge hat, die eintreten würde, wenn die Steuerung im Steuermodus mit Lasterfassung erfolgen würde.
Bei der Aufhebung der Wahl des Drucksteuermodus durch die Auswahleinrichtung 18 wird diese Aufhebung festgestellt bzw. bekannt durch die Verarbeitung in Schritt S2, dann wird die Steuerung in den normalen Steuermodus mit Lasterfassung unter Verwendung der Verarbeitung der Schritte S3 - S7 zurückgestellt.
Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Ausführung so ausgebildet, daß der Bediener des hydraulischen Baggers über die Auswahleinrichtung 18 nach eigenem Ermessen zwischen dem Steuermodus mit Lasterfassung und dem Drucksteuermodus wählen kann. Dementsprechend ist es möglich, das Betätigungselement für den Antrieb eines Körpers mit hoher Trägheit, wie beispielsweise den Schwenkmotor, entsprechend den Absichten des Bedieners exakt zu bewegen.
Als nächstes folgt unter Bezug auf die Figuren 1 und 4 die Beschreibung einer anderen Ausführung der Erfindung.
Die Antriebs-Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführung hat ferner, zusätzlich zu den Bauteilen der ersten Ausführung, eine zweite Auswahleinrichtung 19, wie dies durch eine zwei-Punkt-Strich- Linie in Fig. 1 gezeigt ist, die einen Zielwert für den Förderdruck der Hydraulikpumpen 1a, 1b wählt und ein Befehlssignal ausgibt.
In Fig. 4 empfängt die Steuereinrichtung 20 zusätzlich zu den von den Pumpenverstelldetektoren 13a, 13b, den Bedienerbefehlsdetektoren 15a&sub1; - 15b&sub3;, den Förderdruckfühlern 16a, 16b und dem Belastungsdruckfühler 17 erfaßten Signalen sowie dem Befehlssignal von der Auswahleinrichtung 18 in einem Schritt S15 das Befehlssignal von der zweiten Auswahleinrichtung 19. Anschließend wird in Schritt S2 festgestellt, ob die Ausgabe von der Auswahleinrichtung 18 das Befehlssignal für die Wahl des Drucksteuermodus ist. Wenn die Auswahleinrichtung nicht betätigt wird, um den Drucksteuermodus auszuwählen, d.h. wenn der normale Steuermodus mit Belastungsermittllung gewählt wird, wird die Verarbeitung mit Schritt S3 fortgesetzt, um durch die Verarbeitung der Schritte S3 - S7 die Steuerung im normalen Steuermodus mit Lasterfassung durchzuführen. Wird die Auswahleinrichtung 18 jedoch betätigt, wird die Verarbeitung mit Schritt S8 fortgesetzt wobei die Steuerhebel für bestiminte Betätigungselemente danach beurteilt werden, ob sie betätigt werden. Wenn die Steuerhebel für diese bestimmten Betätigungselemente nicht betätigt werden, wird die Verarbeitung mit Schritt S3 fortgesetzt, um die Steuerung durch die oben beschriebenen Schritte S3 - S7 durchzuführen.
Ist in Schritt S8 festgestellt worden, daß die Steuerhebel für bestimmte Betätigungselemente betätigt werden, wird die Verarbeitung mit einem Schritt S16 fortgesetzt. In Schritt S16 werden die für den Antrieb ausgewählten bestimmten Betätigungselemente danach beurteilt, ob sie Auslegerzylinder 5a&sub1; und Schwenkmotor 5b&sub3; einschließen. Sind Auslegerzylinder 5a&sub1; und Schwenkmotor 5b&sub3; enthalten, z.B. bei einer kombinierten Betätigung mit Anheben des Auslegers und Schwenken, wird in einem Schritt S17 ein fester Wert des Zieldrucks Pr unabhängig von den von den Bedienerbefehlsdetektoren erfaßten Bedienerbefehlssignalen oder dem Betätigungsgrad der Steuerhebel für diese Betätigungselemente eingestellt. Der Zieldruck Pr wurde vorher auf den optimalen Wert für die kombinierte Betätigung des Anhebens des Auslegers und des Schwenkens festgelegt und ist in dem in Fig. 2 gezeigten ROM 20c gespeichert. Anschließend werden die Verarbeitungsschritte S10 - S14 durchgeführt, um die Förderkapazität der Hydraulikpumpen 1a, 1b zu steuern. Mit dieser Anordnung wird selbst bei der kombinierten Betätigung des Anhebens des Auslegers und des Schwenkens der Förderdruck der Hydraulikpumpen 1a, 1b so gesteuert, daß der Zieldruck Pr erreicht bzw. gehalten wird und daß der Antriebsdruck der Betätigungselemente dementsprechend konstant gehalten wird. Dadurch wird der Schwenkmotor 5b&sub3; in einem zum Antriebsdruck proportionalen Verhältnis beschleunigt, und die kombinierte Betätigung des Anhebens des Auslegers und des Schwenkens erfolgt in geeigneter Weise ohne jede plötzliche Beschleunigung.
Wenn in Schritt S16 festgestellt wird, daß Auslegerzylinder 5a&sub1; und Schwenkmotor 5b&sub3; nicht enthalten sind, wird die Verarbeitung mit einem Schritt S18 fortgestzt, um zu beurteilen, ob die für den Antrieb ausgewählten Betätigungselemente Auslegerzylinder 5a&sub1; und Armzylinder 5b&sub1; einschließen. Wenn Auslegerzylinder 5a&sub1; und Armzylinder 5b&sub1; enthalten sind, z.B. bei einer kombinierten Betätigung des Auslegers und des Arms zum Einebnen des Bodens, wird in einem Schritt S19 der Zieldruck Pr entsprechend dem Befehlssignal von der zweiten Auswahleinrichtung 19 gesetzt. Dieser Zieldruck Per entspricht dem Zielwert für den von der zweiten Auswahleinrichtung 19 gewählten Förderdruck und ist, unabhängig von den in Fig. 4 gezeigten Bedienerbefehlssignalen, konstant. Die Funktion für dieses Verhältnis ist ebenfalls im ROM 20c gespeichert.
Anschließend werden wie gehabt die Schritte S10 - S14 ausgeführt, um die Förderkapazität der Hydraulikpumpen 1a, 1b zu steuern. Durch diese Steuerung wird der Förderdruck der Hydraulikpumpen selbst bei der kombinierten Betätigung des Auslegers und des Arms so gesteuert, daß der Zieldruck Pr erreicht und gehalten wird, und der Antriebsdruck wird entsprechend gesteuert. Dadurch wird eine Kraft, mit der die Rückseite der Schaufel gegen den Boden gepreßt wird, niemals zu hoch und die Einebenungsarbeiten können mit angemessener Druckkraft gemäß der Auswahl der zweiten Auswahleinrichtung 19 ausgeführt werden. Zudem kann diese Druckkraft durch Betätigung der zweiten Auswahleinrichtung 19 auf jede beliebige Höhe eingestellt werden.
Wenn in Schmitt S18 festgestellt wird, daß Auslegerzylinder 5a&sub1; und Armzylinder 5b&sub1; niebt enthalten sind, z.B. wenn nur Steuerhebel 8d&sub3; für Schwenkmotor 5b&sub3; betätigt wird, wird die Verarbeitung mit einem Schritt 20 fortgesetzt. In Schritt 20 wird fester Wert des Zieldrucks Pr unabhängig von dem von Bedienerbefehlsdetektor 15b&sub3; festgestellten Bedienerbefehlssignal eingestellt. Dieser Wert des Zieldrucks Pr ist ebenfalls in dem in Fig. 2 gezeigten ROM 20c gespeichtert. Anschließend wird wie beschrieben die Verarbeitung der Schritte S10 - S14 durchgeführt, um die Verstellkapazität der Hydraulikpumpen 1a, 1b zu steuern. Unter dieser Steuerung wird der Förderdruck der Hydraulikpumpen 1a, 1b auf den Zieldruck Pr gebracht, und der Antriebsdruck wird dementsprechend gesteuert, um konstant gehalten zu werden. Dementsprechend wird der Schwenkmotor 5b&sub3; proportional zum Antriebsdruck im korrekten Verhältnis beschleunigt während eine plötzliche und schnelle Beschleunigung vermieden wird.
Wie oben beschrieben, kann auch in der vorliegenden Ausführung der Bediener des hydraulischen Baggers durch Betätigung der Auswahleinrichtung nach eigenem Ermessen zwischen dem Steuermodus mit Lasterfassung und dem Drucksteuermodus wählen, wodurch ein angemessener Antrieb des Schwenkmotors erreicht werden kann. Zudem kann bei der kombinierten Betätigung des Anhebens des Auslegers und des Schwenkens der optimale Antriebsdruck für diese kombinierte Betätigung genutzt werden. Auch kann, wenn die kombinierte Betätigung der beweglichen Teile den Ausleger und den Arm einschließt, durch Betätigung der zweiten Auswahleinrichtung 19 von außerhalb der Vorrichtung nach dem Ermessen des Bedieners ein Zielwert für den Förderdruck eingestellt werden. Dementsprechend kann, wenn beispielsweise der Boden eingeebnet werden soll, die Schaufel mit einer angemessenen Kraft gegen den Boden gedrückt werden, so daß die Tätigkeit ordnungsgemäß ausgeführt wird.
Überdies sind, obwohl in den obigen Ausführungen der hydraulische Bagger und sein Schwenkmotor, Auslegerzylinder und Armzylinder als Beispiel einer Baumaschine und ihre Betätigungselemente beschrieben wurden, die Baumaschine und die Betätigungselemente nicht ausschließlich auf dieses Beispiel beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf andere Baumaschinen und ihre Betätigungselemente anwendbar.
Zudem können, falls die Betätigungselemente, die immer im Drucksteuermodus gesteuert werden sollen, festgelegt sind, Auswahleinrichtungen in den Knöpfen der Steuerhebel dieser Betätigungselemente angebracht werden, so daß jede der Auswahleinrichtungen betätigt werden kann, wenn der Bediener den entsprechenden Knopf ergreift. Mit einer solchen Vorrichtung kann der Prozeß in der Steuervorrichtung umgangen werden, bei dem festgestellt wird, ob bestimmte Betätigungselemente betätigt werden.
Außerdem kann ein Sensor für den Differenzdruck angebracht werden, um den Differenzdruck direkt festzustellen, statt jeweils die betreffenden Förderdrücke und den maximalen Belastungsdruck festzustellen, um in der Steuervorrichtung den Differenzdruck zwischen beiden zu ermitteln. Die Verwendung eines solchen Differenzdrucksensors ist zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit wirkungsvoll.

Claims

1. Hydraulische Antriebs-Steuervorrichtung für eine Baumaschine, mit:

mindestens einer hydraulischen Verstellpumpe (1a, 1b),

mehreren Betätigungselementen (5a&sub1; bis 5b&sub3;), die mit einer Hydraulikflüssigkeit von der Hydraulikpumpe (1a, 1b) angetrieben sind,

Wegeventilen (6a&sub1; bis 6b&sub3;) zur Steuerung der Mehrzahl von Betätigungselementen (5a&sub1; bis 5b&sub3;), wobei die Wegeventile (6a&sub1; bis 6b&sub3;) entsprechend der Einstellung von Betätigungseinrichtungen (8c&sub1; bis 8d&sub3;) angesteuert sind,

einer Einrichtung (16a, 16b) zur Erfassung eines Förderdrucks der Hydraulikpumpe (1a, 1b),

einer Einrichtung zur Auswahl des maximalen Belastungsdrucks der Mehrzahl von Betätigungselementen (5a&sub1; bis 5b&sub3;),

einer ersten Steuereinrichtung (20, S3 - S4) zur Steuerung der Verstellung der Hydraulikpumpe, um einen Differenzdruck zwischen dem Förderdruck und dem maximalen Belastungsdruck auf einen bestimmten Wert zu bringen,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung ferner umfaßt:

eine zweite Steuereinrichtung (20, S9 - S14) zur Steuerung der Verstellung der Hydraulikpumpe (1a, 1b), um deren Förderdruck auf einen vorbestimmten Wert unabhängig von den Belastungsdrücken der Betätigungselemente (5a&sub1; bis 5b&sub3;) zu bringen,

eine erste Befehleinrichtung (18) zur Auswahl eines Steuermodus der Verstellung der Hydraulikpumpe (1a, 1b) und zur Ausgabe des entsprechenden Steuersignals und

eine erste Auswahleinrichtung (20, S2) zur Auswahl einer der ersten und zweiten Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dem Befehlssignal der ersten Befehlseinrichtung (18).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer zweiten Auswahleinrichtung (20, S8) zur Beurteilung, ob die Betätigungseinrichtung für ein bestimmtes Betätigungselement (5a&sub1; bis 5b&sub3;) betätigt ist und zur Auswahl der zweiten Steuereinrichtung (20, S3 - S7), wenn die Betätigungseinrichtungen für die anderen Betätigungselemente betätigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Auswahleinrichtung (20, S8) eine erste Stelleinrichtung (S9) zur Einstellung eines Zieldrucks hat, der entsprechend einer zunehmenden Einstellung der Betätigungseinrichtung (8c&sub1; bis 8d&sub3;) ansteigt, wodurch der Zieldruck, welcher der durch die erste Stelleinrichtung (S9) erhaltenen Einstellung entspricht, den vorbestimmten Wert liefert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Steuereinrichtung eine zweite Stelleinrichtung (S17, S20) zur Einstellung eines festen Zieldrucks aufweist, der den vorbestimmten Wert liefert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer zweiten Befehlseinrichtung (19) zur Auswahl eines Zielwertes für den Förderdruck der Hydraulikpumpe und zur Ausgabe eines entsprechenden Steuersignals, wodurch die zweite Steuereinrichtung eine dritte Stelleinrichtung (S19) zur Einstellung eines Zieldruckes aufweist, der abhängig von dem Befehlssignal der zweiten Befehlseinrichtung (19) variiert, wobei der Zieldruck, welcher dem durch die dritte Stelleinrichtung (S19) erhaltenen Befehlssignal entspricht, diesen vorbestimmten Wert liefert.