DE69724462T2

DE69724462T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer baumaschine

Info

Publication number: DE69724462T2
Application number: DE69724462T
Authority: DE
Inventors: Shoji Setagaya-ku TOZAWA; Tomoaki Setagaya-ku ONO
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2017-11-29
Also published as: CN1088488C; US6108948A; KR20000010684A; CA2250899C; CA2250899A1; JPH10252092A; CN1217760A; WO1998040570A1; JP3608900B2; EP0965698A4; EP0965698B1; EP0965698A1; DE69724462D1; KR100319569B1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Baumaschine, wie etwa einen Hydraulikbagger zum Ausbaggern des Erdreichs, und insbesondere ein Steuerverfahren und eine Steuervorrichtung für eine Baumaschine der genannten Art. Eine Steuervorrichtung dieser Art ist aus der JP 8-296603 bekannt.
Eine Baumaschine, wie etwa ein Hydraulikbagger, weist einen Aufbau auf, demnach sie beispielsweise, wie in 13 gezeigt, eine obere Dreheinheit 100 mit einer Bedienpersonkabine (Kabine) 600 aufweist, die auf einem unteren Fahrkörper 500 mit Caterpillarelementen 500A vorgesehen ist, und außerdem ist ein Gelenkarmmechanismus, der aus einem Ausleger 200, einer Stange 300 und einer Schaufel 400 besteht, an der oberen Dreheinheit 100 vorgesehen.
Auf Grundlage einer Ausfahr-/Einziehverschiebungsformation für den Ausleger 200, die Stange 300 und die Schaufel 400, beispielsweise gewonnen durch Hubsensoren 210, 220 und 230, können der Ausleger 200, die Stange 300 und die Schaufel 400 durch Hydraulikzylinder 120, 121 und 122 in geeigneter Weise angetrieben werden, um einen Baggervorgang durchzuführen, während die Vorrückrichtung der Schaufel 400 bzw. die Lage der Schaufel 400 stationär gehalten wird, so dass die Steuerung der Position und Lage eines Arbeitselements, wie etwa der Schaufel 400, exakt und stabil durchgeführt werden kann.
In einem herkömmlichen Hydraulikbagger, der vorstehend erläutert ist, werden übrigens dann, wenn eine Betätigung (Schrägstellung) zur Bewegung einer Oberseite der Schaufel 400 in linearer Weise, wie beispielsweise ein horizontaler Nivellierungsvorgang, automatisch durch eine Steuereinheit durchgeführt wird, Solenoidventile (Steuerventilmechanismen) in einem Hydraulikkreis, der Arbeitsöl den Hydraulikzylindern 120, 121 und 122 zuführt und aus diesen austrägt, elektrisch durch Rückkopplung gesteuert, um die Ausfahr-/Einziehvorgänge der Hydraulikzylinder 120, 121 und 122 zu steuern, um die Lage des Auslegers 200, der Stange 300 und der Schaufel 400 zu steuern.
Für diesen Zweck sind die Hydraulikzylinder 120, 121 und 122 mit den Hydraulikkreisen verbunden und werden durch einen Förderdruck von einer Pumpe betätigt, und wenn eine Bedienperson einen Betätigungshebel betätigt, wird die Zufuhr bzw. das Austragen des Arbeitsöls zu bzw. von den Hydraulikzylindern 120 bis 122 durch den Hydraulikkreis derart durchgeführt, dass der Ausleger 200, die Stange 300 und die Schaufel 400 arbeiten bzw. betrieben werden.
Unmittelbar, bevor der Antrieb des Gelenkarmmechanismus gestartet wird, ist der Betätigungshebel in einer Neutralsstellung (Antriebsvoreinstellung) angeordnet und die vorstehend genannte Pumpe befindet sich in einem Zustand (Leerlaufzustand), in dem sie wenig Arbeitsöl fördert. Wenn der Betätigungshebel aus dem erläuterten Zustand betätigt wird, steigt der Förderdruck der Pumpe allmählich in Reaktion auf das Betätigungsausmaß des Betätigungshebels.
Unmittelbar, nachdem der Betätigungshebel aus dem Leerlaufzustand der Pumpe betätigt wird, um eine automatische Steuerung zu starten (unmittelbar, nachdem der Antriebsvorgang gestartet ist), tritt deshalb, weil der Förderdruck der Pumpe keinen ausreichenden Anstieg aufweist, eine Reaktionsverzögerung der Pumpe auf und auf Grund der Tatsache, dass die Pumpenlast geringer ist als die Lasten der Hydraulikzylinder 120 bis 122, wird außerdem die Todzone vergrößert, was zu einer Beeinträchtigung der Lagesteuergenauigkeit für die Schaufel 400 führt. Es ist deshalb schwierig, die endgültige Genauigkeit einer horizontal nivellierten Fläche oder dergleichen durch die Schaufel 400 unmittelbar nach dem Start des Antriebs zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das vorstehend erläuterte Problem gemacht worden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuerverfahren und eine Steuervorrichtung für eine Baumaschine zu schaffen, durch die selbst unmittelbar nach dem Start des Antriebs eines Armmechanismus eine Reaktionsverzögerung einer Pumpe oder eine Vergrößerung einer Todzone unterdrückt wird, um eine Verbesserung in der endgültigen Genauigkeit durch ein Arbeitselement zu erzielen.
Offenbarung der Erfindung
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Steuerverfahren für eine Baumaschine bereit gestellt, bei dem ein Gelenkarmmechanismus, der auf einem Baumaschinenkörper vorgesehen ist, durch ein Zylinderstellorgan angetrieben wird, das mit einem Fluiddruckkreis verbunden ist, der eine Pumpe aufweist, deren Förderdruck in Reaktion auf ein Betätigungsausmaß durch ein Betätigungselement variabel ist, und das durch den Förderdruck von der Pumpe betätigt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Förderdruck der Pumpe gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert auch dann gehal ten wird, wenn das Betätigungselement sich in einer antriebsfreien Position für das Zylinderstellorgan befindet.
In dem vorstehend angesprochenen Steuerverfahren für eine Baumaschine wird auch dann, wenn sich das Betätigungselement in der antriebsfreien Position für das Zylinderstellorgan befindet, der Förderdruck gleich oder höher als der vorbestimmte Wert gehalten, wodurch selbst unmittelbar, nachdem das Betätigungselement aus der antriebsfreien Position (unmittelbar nach dem Starten des Antriebs) betätigt ist, um den Gelenkarmmechanismus zu betätigen, ein ausreichender Pumpenförderdruck erzielt, wobei eine Reaktionsverzögerung der Pumpe bzw. eine Vergrößerung der Todzone unterdrückt werden kann.
Selbst unmittelbar, nachdem der Antrieb des Armmechanismus gestartet ist, kann dadurch eine Beeinträchtigung der Lagesteuergenauigkeit des Arbeitselements unterbunden werden und die endgültige Genauigkeit durch das Arbeitselement kann deutlich verbessert werden.
Eine Steuervorrichtung für eine Baumaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Baumaschinenkörper aufweist, einen Gelenkarmmechanismus, der an einem Endabschnitt am Baumaschinenkörper angebracht ist, und ein Arbeitselement an der anderen Endseite aufweist, einen Zylinderstellorganmechanismus zum Durchführen eines Ausfahr-/Einziehvorgangs, um den Armmechanismus anzutreiben, ein Betätigungselement zum Betätigen des Armmechanismus durch den Zylinderstellorganmechanismus, einen Fluiddruckkreis mit einer Pumpe, deren Förderdruck in Reaktion auf ein Betätigungsausmaß durch das Betätigungselement variabel ist, um Arbeitsfluid dem Zylinderstellorganmechanismus zuzuführen und von diesem auszutragen, um den Zylinderstellorganmechanismus zu veranlassen, einen Ausfahr-/Einziehvorgang zu veranlassen, eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln, ob oder ob nicht das Betätigungselement sich in einer antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus befindet, und eine Pumpensteuereinrichtung zum Halten des Förderdrucks der Pumpe gleich oder höher als einen vorbestimmten Wert, wenn durch die Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, dass das Betätigungselement sich in der antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus befindet.
Es wird bemerkt, dass die Pumpensteuereinrichtung, die vorstehend erläutert ist, derart aufgebaut sein kann, dass. sie den Förderdruck der Pumpe gleich oder höher als den vorbestimmten Wert hält, wenn durch die Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, dass das Betätigungselement sich in der antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus befindet, und es wird ermittelt, dass ein Steuerstartauslösevorgang durch ein Steuerstartauslösebetätigungselement durchgeführt worden ist.
Die vorstehend angesprochene Pumpensteuereinrichtung kann derart aufgebaut sein, dass sie den Förderdruck variiert, damit er in Reaktion auf eine Bedingung bzw. einen Zustand einer Last aufrecht erhalten wird, die auf den Zylinderstellorganmechanismus einwirkt, und in diesem Fall kann die Pumpensteuereinrichtung derart aufgebaut sein, dass sie eine Speichereinrichtung enthält, in der der aufrecht erhaltene Förderdruck in Reaktion auf den Zustand der Last variiert wird, die auf den Zylinderstellorganmechanismus einwirkt.
Wenn in der vorstehend erläuterten, erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine Baumaschine durch die vorstehend angesprochene Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, dass das Be tätigungselement sich in der antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus befindet, wird der Förderdruck der Pumpe gleich oder höher als der vorbestimmte Wert durch die Pumpensteuereinrichtung gehalten und selbst unmittelbar nachdem das Betätigungselement aus der antriebsfreien Position betätigt wird (unmittelbar nachdem der Antrieb gestartet ist), um den Gelenkarmmechanismus zu betätigten, wird ein ausreichender Pumpenförderdruck erzielt und eine Reaktionsverzögerung der Pumpe bzw. eine Vergrößerung der Todzone kann unterbunden werden.
Selbst unmittelbar nachdem der Antrieb des Armmechanismus gestartet ist, kann demnach in diesem Fall eine Beeinträchtigung der Lagesteuergenauigkeit für das Arbeitselement unterbunden werden und die endgültige Bearbeitungsgenauigkeit durch das Arbeitselement kann deutlich verbessert werden.
Es wird bemerkt, dass, wenn die Pumpensteuereinrichtung den Förderdruck der Pumpe gleich oder höher als den vorbestimmten Wert hält, wenn durch die vorstehend genannte Ermittlungseinrichtung ermittelt wird, dass das Betätigungselement sich in der antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus befindet, und wenn ermittelt wird, dass ein Steuerstartauslösevorgang durch das Steuerstartäuslösebetätigungselement durchgeführt worden ist, kann durch einen Steuerstartauslösebetrieb durch das Steuerstartauslösebetätigungselement gewählt werden, ob oder ob nicht. die Steuerbetätigung der Pumpensteuereinrichtung zum Aufrechterhalten des Förderdrucks der Pumpe gleich oder höher als der vorbestimmte Wert ist, wenn das Betätigungselement sich in der antriebsfreien Position befindet. Nur dann, wenn eine Bedienperson oder eine ähnliche Person es wünscht, kann deshalb die Steuerbetätigung durch die Pumpensteuereinrichtung durchgeführt werden, und der Förderdruck der Pumpe muss nicht auf einem unnötig hohen Druckzustand gehalten werden und ein effizienter Betrieb kann erzielt werden.
Wenn die Pumpensteuereinrichtung den Förderdruck variiert, um in Reaktion auf den Zustand der Last, die auf den Zylinderstellorganmechanismus einwirkt, aufrecht erhalten zu werden, kann eine Vergrößerung der Todzone, herrührend aus der Tatsache, dass die Pumpenlast geringer ist als die Last am Zylinderstellorganmechanismus, mit Sicherheit unterbunden werden und hierdurch trägt die Steuervorrichtung für eine Baumaschine stark zur Verbesserung der Endbearbeitungsgenauigkeit durch das Arbeitselement bei.
In dem Fall, dass der aufrecht. zu erhaltende, in Reaktion auf den Zustand der Last zu variierende Zustand, der auf den Zy- linderstellorganmechanismus einwirkt, von vornherein in der Speichereinrichtung gespeichert ist, vermag die Pumpensteuereinrichtung einen optimalen, zu erzielen Förderdruck für die Pumpe aufrecht zu erhalten und eine Veränderungssteuerung des Förderdrucks der Pumpe nur dann zu steuern, wenn sie aus- schließt, dass der Förderdruck aufrecht erhalten werden soll in Übereinstimmung mit dem Zustand der Last, die auf den Zylinderstellorganmechanismus aus der Speichereinrichtung einwirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Hydraulikbaggers, an dem eine Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
2 zeigt eine Ansicht unter schematischer Darstellung eines allgemeinen Aufbaus (elektrisches System und Hydrauliksystem) der Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein Blockdiagramm unter schematischer Darstellung eines allgemeinen Aufbaus der Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines funktionellen Aufbaus der gesamten Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt ein Steuerblockdiagramm eines wesentlichen Teils der Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer charakteristischen Funktion der Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und einen Aufbau eines wichtigen, sich auf die Funktion beziehenden Teils;
7 zeigt eine Seitenaufrissansicht unter Darstellung von Betätigungsteilen (einen Gelenkarmmechanismus und eine Schaufel) des Hydraulikbaggers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform;
8 zeigt eine Seitenaufrissansicht unter schematischer Darstellung des Hydraulikbaggers zur Erläuterung der Betätigung bzw. des Betriebs des Hydraulikbaggers in Übereinstim- mung mit der vorliegenden Ausführungsform;
9 zeigt, eine Seitenaufrissansicht unter schematischer Darstellung des Hydraulikbaggers zur Erläuterung der Betätigung bzw. des Betriebs des Hydraulikbaggers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform;
10 zeigt eine Seitenaufrissansicht unter schematischer Darstellung des Hydraulikbaggers zur Erläuterung der Betätigung bzw. des Betriebs des Hydraulikbagger in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform;
11 zeigt eine Seitenaufrissansicht unter schematischer Darstellung des Hydraulikbaggers zur Erläuterung der Betätigung bzw. des Betriebs des Hydraulikbaggers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform;
12 zeigt eine Seitenaufrissansicht unter schematischer Darstellung des Hydraulikbaggers zur Erläuterung der Betätigung bzw. des Betriebs des Hydraulikbaggers in Übereinstim- mung mit der vorliegenden Ausführungsform; und
13 zeigt eine Seitenaufrissansicht unter schematischer Darstellung eines allgemeinen Aufbaus eines herkömmlichen Hydraulikbaggers.
Beste Art und Weise, die Erfindung auszuführen
Im Folgenden ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Ein Hydraulikbagger als Baumaschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform umfasst beispielsweise und wie in 1 schematisch gezeigt, eine obere Dreheinheit (einen Baumaschinenkörper) 100 mit einer Bedienpersonkabine 600 für eine Drehbewegung in einer horizontalen Ebene auf einem unteren Fahrkörper 500, der Caterpillarelemente 500A links und rechts aufweist.
Ein Ausleger (Armelement) 200, der mit einem Ende für eine Schwenkbewegung in Verbindung gebracht ist, ist auf der oberen Dreheinheit 100 vorgesehen, und eine Stange (ein Armelement) 300, die an einem Ende für eine Schwenkbewegung durch einen Gelenkteil in Verbindung gebracht ist, ist auf dem Ausleger 200 vorgesehen.
Eine Schaufel (ein Arbeitselement) 400, die an einem Ende für eine Schwenkbewegung durch ein Gelenkteil in Verbindung gebracht ist und das Erdreich mit einem Vorderende ausbaggern kann sowie Erdreich und Sand im Innern aufzunehmen vermag, ist an der Stange 300 vorgesehen.
In dieser Weise besteht ein Gelenkarmmechanismus, der an einem Endabschnitt für eine Schwenkbewegung an der oberen Dreheinheit 100 angebracht ist und die Schaufel 400 an der ande- ren Endseite aufweist sowie außerdem den Ausleger 200 und die Stange 300 als Paar von Armelementen, die miteinander durch das Gelenkteil verbunden sind, aus dem Ausleger 200, der Stange 300 und der Schaufel 400.
Ein Auslegerhydraulikzylinder 120, ein Stangenhydraulikzylinder 121 und ein Schaufelhydraulikzylinder 122 sind (im Folgenden kann auf den Auslegerzylinder 120 oder lediglich als Zylinder 120 Bezug genommen sein, auf den Stangenhydraulikzylinder 121 kann als Stangenzylinder 121 oder lediglich als Zylinder 121 Bezug genommen sein und auf den Schaufelhydraulikzylinder 122 kann als Schaufelzylinder 122 oder lediglich als Zylinder 122 Bezug genommen sein) als Zylinderstellorgane vorgesehen.
Der Auslegerzylinder 120 ist an einem Ende für eine Schwenkbewegung mit der oberen Dreheinheit 100 in Verbindung gebracht und mit dem anderen Ende für eine Schwenkbewegung am Ausleger 200 in Verbindung gebracht, oder mit anderen Worten ist der Auslegerzylinder 120 zwischen der oberen Dreheinheit 100 und dem Ausleger 200 derart angeordnet, dass, wenn die Distanz zwischen den gegenüberliegenden Endabschnitten vergrößert oder verkleinert wird, der Ausleger 200 relativ zu der oberen Dreheinheit 100 verschwenkt werden kann.
Der Stangenzylinder 121 ist an einem Ende für eine Schwingbewegung mit dem Ausleger 200 in Verbindung gebracht und mit seinem anderen Ende für eine Schwenkbewegung mit der Stange 300; mit anderen Worten ist der Stangenzylinder 121 zwischen dem Ausleger 200 und der Stange 300 derart angeordnet, dass dann, wenn die Distanz zwischen den gegenüberliegenden Endabschnitten hiervon vergrößert oder verkleinert wird, die Stange 300 relativ zu dem Ausleger 200 verschwenkt werden kann.
Der Schaufelzylinder 122 ist an einem Ende für eine Schwenkbewegung mit der Stange 300 in Verbindung gebracht und mit seinem anderen Ende für eine Schwenkbewegung mit der Schaufel 400; mit anderen Worten ist der Schaufelzylinder 122 zwischen der Stange 300 und der Schaufel 400 derart angeordnet, dass dann, wenn die Distanz zwischen den gegenüberliegenden Endabschnitten hiervon vergrößert oder verkleinert wird, die Schaufel 400 relativ zu der Stange 300 verschwenkt werden kann. Es wird bemerkt, dass ein Gelenk 130 an einem freien Endabschnitt des Schaufelhydraulikzylinders 122 vorgesehen ist.
In dieser Weise besteht ein Zylinderstellorganmechanismus mit mehreren Zylinderstellorganen zum Antreiben des Armmechanismus durch Durchführen von Ausfahr- oder Einziehvorgängen, aus den Zylindern 120 bis 122, wie vorstehend erläutert.
Es wird bemerkt, dass, obwohl in der Figur nicht gezeigt, auch Hydraulikmotoren zum Antreiben der linken und rechten Caterpillarelemente 500A und ein Drehmotor zum Drehantreiben der oberen Dreheinheit 100 vorgesehen sind.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Hydraulikkreis (ein Fluiddruckkreis) für die Zylinder 120 bis 122, die Hydraulikmotoren und den Drehmotor, die vorstehend erläutert sind, vorgesehen, und zusätzlich zu den Pumpen 51 und 52 vom variablen Förderdrucktyp, die durch einen Motor E angetrieben sind, sind ein Auslegerhauptsteuerventil (Steuerventil) 13, ein Stangenhauptsteuerventil (Steuerventil) 14, ein Schaufelhauptsteuerventil (Steuerventil) 15 u. dgl. in dem Hydraulikkreis angeordnet. Die Pumpen 51 und 52 vom variablen Förderdrucktyp sind derart erstellt, dass der Nockenplattenwinkel (Kippwinkel) durch eine Motorpumpensteuereinheit 27 gesteuert wird, die nachfolgend erläutert ist, so dass der Förderdruck des Arbeitsöls zu dem bzw. in den Hydraulikkreis variiert werden kann.
Es wird bemerkt, dass jede Linie in Gestalt einer durchgezogenen Linie in 2, die unterschiedliche Bestandteile verbindet, ein elektrisches System bezeichnet, während jede Li nie, die unterschiedliche Komponenten in Gestalt einer durchbrochenen Linie verbindet, ein Hydrauliksystem anzeigt.
Um die Hauptsteuerventile 13, 14 und 15 zu steuern, ist ein Pilothydraulikkreis vorgesehen und zusätzlich. zu einer Pilotpumpe 50, die durch den Motor E angetrieben ist, sind Solenoidproportionalventile 3A, 3B und 3C, Solenoidrichtungsumschaltventile 4A, 4B und 4C, Wahlventile 18A, 18B und 18C u. dgl. in dem Pilothydraulikkreis angeordnet.
In dem Hydraulikbagger gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Steuereinheit 1 zum Steuern der Hauptsteuerventile 13, 14 und 15 über die Solenoidproportionalventile 3A, 3B und 3C zur Steuerung des Auslegers 200, der Stange 300 und der Schaufel 400 in Reaktion auf eine Betriebsart, in der sie derart gesteuert werden können, dass sie die gewünschten Ausfahr-/Einziehverschiebungen durchführen, vorgesehen. Es wird bemerkt, dass die Steuereinheit 1 aus einem Mikroprozessor, aus Speichern, wie etwa einem ROM und einem RAM, aus geeigneten Ein-/Ausgabeschnittstellen u. dgl. besteht.
In die Steuereinheit 1 werden Ermittlungssignale (einschließlich Einstellsignalen) von verschiedenen Sensoren eingegeben und die Steuereinheit 1 führt die vorstehend angesprochene Steuerung auf Grundlage der Ermittlungssignale von den Sensoren durch. Es wird bemerkt, dass diese Steuerung durch die Steuereinheit 1 als halbautomatische Steuerung bezeichnet wird, und selbst während eines Ausbaggervorgangs unter halbautomatischer Steuerung (halbautomatische Baggerbetriebsart) ist es möglich, eine Feineinstellung eines Schaufelwinkels und einer angezielten Schrägflächenhöhe manuell zu bewirken.
Als derartige halbautomatische Steuerbetriebsart (halbautomatische Baggerbetriebsart) wie vorstehend angesprochen, stehen eine Schaufelwinkelsteuerbetriebsart (siehe 8), eine Schrägflächenbaggerbetriebsart (Schaufelvorderendlinearbaggerbetriebsart bzw. Auskratzbetriebsart; siehe 9), eine Glättungsbetriebsart, bei der es sich um eine Kombination aus der Schrägflächenbaggerbetriebsart und der Sehaufelwinkelsteuerbetriebsart handelt (siehe 10), eine Schaufelwin- kelautomatikrückstellbetriebsart (automatische Rückstellbetriebsart; siehe 11) u. dgl. zur Verfügung.
Bei der Schaufelwinkelsteuerbetriebsart handelt es sich um eine Betriebsart, in der der Winkel (Schaufelwinkel) der Schaufel 400 relativ zu der horizontalen Richtung (vertikalen Richtung) selbst dann stets konstant gehalten wird, wenn die Stange 300 und der Ausleger 200 bewegt werden, wie in 8 gezeigt, und diese Betriebsart wird ausgeführt, wenn ein Schaufelwinkelsteuerschalter auf einem Überwachungspult 10 EIN-geschaltet wird, wie nachfolgend erläutert. Es wird bemerkt, dass diese Betriebsart aufgehoben wird, wenn der Löffel 400 manuell bewegt wird, und ein Löffelwinkel zu einem Zeitpunkt, wenn der Löffel 400 gestoppt wird, wird als neuer Löffelhaltewinkel gespeichert.
Bei der Schrägflächenbaggerbetriebsart handelt es sich um eine Betriebsart, in der ein Vorderende 112 (das mitunter auch als Löffelspitze 112 bezeichnet wird) des Löffels 400 sich linear bewegt, wie in 9 gezeigt. Der Löffelzylinder 122 bewegt sich jedoch nicht. Der Löffelwinkel Ø variiert, wenn der Löffel 400 sich bewegt.
Bei, der Schrägflächenbaggerbetriebsart + Löffelwinkelsteuer- betriebsart (Glättungsbetriebsart) handelt es sieh um eine Betriebsart, in der das Vorderende 112 des Löffels 400 sich linear bewegt und außerdem der Löffelwinkel Ø während des Baggervorgangs konstant gehalten wird, wie in 10 gezeigt.
Bei der Löffelautomatikrückführbetriebsart handelt es sich um eine Betriebsart, in der der Löffelwinkel automatisch auf einen Winkel rückgestellt wird, der von vornherein gewählt ist, wie in Fig. 11 gezeigt, und der Rückführlöffelwinkel wird durch das Überwachungspult 10 gewählt. Die Betriebsart wird gestartet, wenn ein Löffelautomatikrückführstartschalter 7 auf einem Ausleger-/Löffelbetätigungshebel 6 EIN-geschaltet, wird. Diese Betriebsart wird zu einem Zeitpunkt aufgehoben, wenn der Löffel 400 zu dem von vornherein gewählten Winkel rückkehrt.
Die Schrägflächenbaggerbetriebsart und die Glättungsbetriebsart, die vorstehend angesprochen sind, werden eingegeben, wenn ein Halbautomatiksteuerschalter auf dem Überwachungspult 10 EIN-geschaltet wird und ein Schrägflächenbaggerschalter 9 auf dem Stangenbetätigungshebel 8 EIN-geschaltet wird, und wenn außerdem folgende beide Hebel oder einer von ihnen, der Stangenbetätigungshebel 8 oder der Ausleger-/Löffelbetätigungshebel 6 bewegt wird. Es wird bemerkt, dass der angezielte Schrägflächenwinkel durch eine Schalterbetätigung auf dem, Überwachungspult 10 gewählt wird.
In der Schrägflächenbaggerbetriebsart und der Glättungsbetriebsart führt das Betätigungsausmaß des Stangenbetätigungshebels 8 zu einer Löffelvorderendbewegungsgeschwindigkeit in einer parallelen Richtung zu dem angezielten Schrägflächenwinkel und das Betätigungsausmaß des Ausleger-/Löffelbetätigungshebels 6 führt zu einer Löffelvorderendbewegungsge schwindigkeit in der senkrechten Richtung. Wenn der Stangenbetätigungshebel 8 bewegt wird, startet deshalb das Löffelvorderende 112 mit seiner linearen Bewegung entlang dem angezielten Schrägflächenwinkel und eine Feineinstellung der angezielten Schrägflächenhöhe durch manuelle Betätigung kann durchgeführt werden durch Bewegen des Ausleger-/Löffelbetätigungshebels 6 während des Baggervorgangs.
In der Schrägflächenbaggerbetriebsart und der Glättungsbetriebsart können außerdem nicht nur der Löffelwinkel während des Baggervorgangs fein eingestellt werden, sondern die angezielte Schrägflächenhöhe kann außerdem geändert werden durch Betätigen des Ausleger-/Löffelbetätigungshebels 6.
Es wird bemerkt, dass in dem vorliegenden System auch eine manuelle Betriebsart möglich ist, und in dieser manuellen Betriebsart ist nicht nur eine Betätigung äquivalent zu derjenigen eines herkömmlichen Hydraulikbaggers möglich, sondern auch eine Koordinatenanzeige des Löffelvorderendes bzw. der Löffelspitze 112.
Außerdem ist eine Servicebetriebsart zum Durchführen eines Service bzw. einer Wartung des gesamten halbautomatischen Systems vorgesehen und diese Servicebetriebsart wird ermöglicht durch Verbinden eines externen Anschlusses 2 mit der Steuereinheit 1. Durch diese Servicebetriebsart werden eine Einstellung von Steuerverstärkungsfaktoren, Initialisierung verschiedener Sensoren u. dgl. durchgeführt.
Als die verschiedenen Sensoren, die mit der Steuereinheit 1 verbunden sind, und wie in 2 gezeigt, sind Druckschalter 16, Drucksensoren 19, 28A und 28B, Resolver (Winkelsensoren, Lagerermittlungsmittel) 20 bis 22, ein Fahrzeugneigungswin kelsensor 24 u. dgl. vorgesehen. Außerdem sind mit der Steuereinheit 1 die Motorpumpensteuereinheit 27, ein EIN-/AUS-Schalter (Löffelautomatikstartrückführschalter, der vorstehend erläutert ist) 7, ein weiterer EIN-/AUS-Schalter (Schrägflächenbaggerschalter, der vorstehend erläutert ist) 9, das Überwachungspult (Anzeigeschaltpult) 10 mit einer Zielschrägflächenwinkeleinstelleinheit verbunden. Es wird bemerkt, dass der externe Anschluss 2 mit der Steuereinheit 1 bei Einstellung der Steuerverstärkungsfaktoren, Initialisierung der Sensoren u. dgl. verbunden ist.
Die Motorpumpensteuereinheit 27 empfängt Motordrehzahlinformation von einem Motordrehzahlsensor 23 und steuert die Nockenplattenwinkel (Kippwinkel) des Motors E und der Pumpen 51 und 52 vom variablen Förderdrucktyp, wie vorstehend erläutert. Die Motorpumpensteuereinheit 27 kann Koordinationsinformation mit der Steuereinheit 1 kommunizieren.
Die Drucksensoren 19 sind an Pilotrohren angebracht, die sich in Verbindung befinden ausgehend von den Betätigungshebeln 6 und 8 für das Ausfahren/Einziehen der Stange 300 und für die Auf-/Abwärtsbewegung des Auslegers 200 mit den Hauptsteuerventilen 13, 14 und 15 und zum Ermitteln von Pilothydraulikdruck in den Pilotrohren. Da der Pilothydraulikdruck in diesen Pilotrohren durch die Betätigungsausmaße der Betätigungshebel 6 und 8 variiert wird, vermag die Steuereinheit 1 durch Messen des Hydraulikdrucks die Betätigungsausmaße der Betätigungshebel 6 und 8 auf Grundlage des gemessenen Hydraulikdrucks zu erfassen.
Die Drucksersoren 28A und 28B ermitteln Ausfahr-/Einziehbedingungen bzw. -zustände des Löffelzylinders 120 und des Stangenzylinders 121, und die Lastzustände, die auf die Zy linder 120 und 121 einwirken, können durch die Drucksensoren 28A und 28B ermittelt werden.
Es wird bemerkt, dass bei der vorstehend erläuterten halbautomatischen Steuerung der Stangenbetätigungshebel 8 verwendet wird, um die Stangenvorderendbewegungsgeschwindigkeit in paralleler Richtung relativ zu einer gewählten Baggerschrägfläche zu ermitteln und der Ausleger-/Löffelbetätigungshebel 6 wird verwendet, um die Löffelvorderendbewegungsgeschwindigkeit in der senkrechten Richtung relativ zu der gewählten Schrägfläche zu ermitteln. Wenn der Stangenbetätigungshebel 8 und der Ausleger-/Löffelbetätigungshebel 6 gleichzeitig betätigt werden, werden deshalb die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Löffelvorderendes durch einen zusammengesetzten Vektor in den parallelen und senkrechten Richtungen relativ zu der gewählten Schrägfläche ermittelt.
Die Druckschalter 16 sind an den Pilotrohren Für die Betätigungshebel 6 und 8 für den Ausleger 200, die Stange 300 und den Löffel 400 angebracht, wobei Wahlventile 17 o. dgl. dazwischen angeordnet sind, und sie werden verwendet, um zu ermitteln, ob oder ob nicht die Betätigungshebel 6 und 8 sich in einem neutralen Zustand bzw, einer Neutralstellung befinden. Wenn der Betätigungshebel 6 bzw. 8 sich in der Neutralstellung befindet, befindet sieh der Ausgang des Druckschalters 16 auf AUS; wenn der Betätigungshebel 6 oder 8 verwendet wird, befindet sich der Ausgang des Druckschalters 16 jedoch auf EIN. Es wird bemerkt, dass die Druckschalter 16 zur Ermittlung einer Neutralstellüng auch zur Ermittlung eines anormalen Zustands der Drucksensoren 19 und zum Umschalten zwischen den manuellen und halbautomatischen Betriebsarten verwendet werden.
Der Resolver 20 ist an einem schwenkbar angebrachten Abschnitt (Verbindungsteil bzw. Gelenkteil) des Auslegers 200 auf dem Baumaschinenkörper 100 vorgesehen, wo die Lage des Auslegers 200 überwacht werden kann, und er dient als Lageermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Lage des Auslegers 200. Der Resolver 21 ist an einem schwenkbar angebrachten Abschnitt (Verbindungsteil bzw. Gelenkteil) der Stange 300 auf dem Ausleger 200 angebracht, wo die Lage der Stange 300 überwacht werden kann, und er dient als Lageermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Lage der Stange 300. Der Resolver 22 ist außerdem an einem schwenkbar angebrachten Gelenkabschnitt vorgesehen, wo die Lage der Schaufel 400 überwacht werden kann, und er dient als Lageermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Lage des Löffels 400. Durch diese. Resolver 20 bis 22 ist eine Winkelermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Lage des Armmechanismus bezüglich Winkelinformation gebildet.
Ein Signalumsetzer 26 setzt Winkelinformation, gewonnen durch den Resolver 20, in eine Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation des Auslegerzylinders 120 um, setzt Winkelinformation, gewonnen durch den Resolver 21, in Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation des Stangenzylinders 121 um und setzt Winkelinformation, gewonnen durch den Resolver 22, in Ausfahr/Einziehverschiebungsinformation des Löffelzylinders 122 um, d. h., wandelt Winkelinformation, die durch die Resolver 20 bis 22 erhalten wird, in entsprechende Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation der Zylinder 120 bis 122 um.
Zu diesem Zweck enthält der Signalumsetzer 26 eine Eingabeschnittstelle 26A zum Empfangen von Signalen von den Resolvern 20 bis 22, einen Speicher 26B, der eine Lookup-Tabelle 26B-1 enthält, um Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation der Zylinder 120 bis 122 entsprechend der Winkelinformation zu speichern, die durch die Resolver 20 bis 22 gewonnen wird, eine Hauptrecheneinheit (CPU) 26C, die die Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation der Zylinder 120 bis 122 entsprechend Winkelinformation berechnet, die durch die Resolver 20 bis 22 gewonnen wird, und die Zylinderausfahr-/-einziehverschiebungsinformation mit der Steuereinheit 1 kommuniziert, und eine Ausgabeschnittstelle 26D zum Aussenden der Zylinderausfahr-/-einziehverschiebungsinformation ausgehend von der CPU 26C.
Die Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation λbm, λst und λbk der Zylinder 120 bis 122 entsprechend der Winkelinformation, θbm, θst und θbk, gewonnen durch die Resolver 20 bis 22, wie vorstehend erläutert, kann berechnet werden unter Verwendung des Cosinus-Theorems in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen (1) bis (3) λbm = (L101/102 2 + L101/111 2 – 2L101/102•L101/111cos(θbm + Axbm))1/2 (1) λst = (L103/104 2 + L104/105 2 – 2L103/104•L104/105cos(θst)1/2 (2) λbk = (L106/107 2 + L107/109 2 – 2L106/107•L107/109cos(θbk)1/2 (3)
In den vorstehend angeführten Gleichungen bezeichnet L_i/j eine fixe Länge, Axbm bezeichnet. einen fixen Winkel, und der Zusatz i/j für L weist Information zwischen den Knoten i und j auf. Beispielsweise bezeichnet L_101/102 die Distanz zwischen dem Knoten 101 und dem Knoten 102. Es wird bemerkt, dass der Knoten 101 als Ursprung des xy-Koordinatensystems ermittelt wird (siehe 7). Immer dann, wenn die Winkelinformation θbm, θst und θbk durch die Resolver 20 bis 22 gewonnen wird, können die vorstehend angeführten Gleichungen durch Rechenmittel (beispielsweise die CPU 26C) berechnet werden. In diesem Fall bildet die CPU 26C das Rechenmittel, das auf Grundlage der Winkelinformation, gewonnen durch die Resolver 20 bis 22, Ausfahr-/Einziehverschiebungsinformation für die Zylinder 120 bis 122 entsprechend der Winkelinformation durch Berechnung berechnet.
Es wird bemerkt, dass die durch die Umsetzung durch den Signalumsetzer 26 gewonnenen Signale nicht nur zur Rückkopp- lungssteuerung bei halbautomatischer Steuerung genutzt wer- den, sondern auch zum Messen von Koordinaten für die Messung/Anzeige der Position des Vorderendes bzw. der Spitze 112 des Löffels 400.
Die Position des Löffelvorderendes 112 (die Position kann nachfolgend auch als Löffelvorderendposition 112 bezeichnet sein) in dem halbautomatischen System wird berechnet unter Verwendung eines bestimmten Punkts der oberen Dreheinheit 100 des Hydraulikbaggers als Ursprung. Wenn die obere Dreheinheit 100 in Richtung des vorderen Gelenks geneigt ist, ist es erforderlich, das Koordinatensystem zur Steuerungsberechnung um einen Winkel zu drehen, um den das Fahrzeug geneigt ist. Der Fahrzeugneigungswinkelsensor 24 wird verwendet, um das Koordinatensystem in Bezug auf ein Drehungsausmaß des Koordinatensystems zu korrigieren.
Während die Solenoidproportionalventile 3A bis 3C den Hydraulikdruck steuern, die von der Hydraulikpumpe 50 in Reaktion auf elektrische Signalen der Steuereinheit 1 zugeführt werden, und wenn der gesteuerte Hydraulikdruck auf die Hauptsteuerventile 13, 14 und 15 durch die Schaltventile 4A bis 4C oder die Wahlventile 18A bis 18C einwirkt, um die Spulenpositionen der Hauptsteuerventile 13, 14 und 15 derart zu steuern, dass die angezielten Zylindergeschwindigkeiten erzielt werden, können dann, wenn die Steuerventile 4A bis 4C in die manuelle Betriebsart versetzt sind, die Zylinder 120 bis 122 manuell gesteuert werden.
Es wird bemerkt, dass ein Stangenkonfluenzsteuerproportionalventil 11 das Konfluenzverhältnis der beiden Pumpen 51 und 52 einstellt, um eine Ölmenge entsprechend einer angezielten Zylindergeschwindigkeit zu erzielen.
Der EIN-/AUS-Schalter (Schrägflächenbaggerschalter) 9, der vorstehend erläutert ist, ist auf dem Stangenbetätigungshebel 8 angebracht, und wenn eine Bedienperson den Schalter 9b betätigt, wird eine Halbautomatikbetriebsärt gewählt bzw. nicht gewählt. Wenn daraufhin eine halbautomatische Betriebsart gewählt ist, kann das Vorderende 112 des Löffels 400 linear bewegt werden.
Der EIN-/AUS-Schalter (Löffelautomatikrückführstartschalter) 7, der vorstehend erläutert ist, ist auf dem Ausleger-/Löffelbetätigungshebel 6 angebracht, und wenn eine Bedienperson den Schalter 7 einschaltet, kann der Löffel 400 automatisch in einen Winkel rückgeführt werden, der von vornherein gewählt ist.
Sicherheitsventile 5 sind vorgesehen, um den Pilotdruck, der den Solenoidproportionalventilen 3A bis 3C zugeführt wird, umzuschalten, und nur dann, wenn die Sicherheitsventile 5 sich im EIN-Schaltzustand befinden, wird der Pilotdruck den Solenoidproportionalventilen 3A bis 3C zugeführt. Wenn eine, bestimmte Störung o. dgl. im Fall der halbautomatischen Steu erung auftritt, kann deshalb die automatische Steuerung des Gelenks rasch gestoppt werden durch Umschalten des Sicherheitsventils 5 in einen AUS-Schaltzustand.
Die Drehzahl des Motors E ist unterschiedlich abhängig von der Position der Motordrossel bzw. -drosselklappe, gewählt durch eine Bedienperson die Position wird gewählt durch Betätigen eines Drosselwahlrads (nicht gezeigt)], und selbst dann, wenn die Position der Motordrossel fix ist, variiert die Motordrehzahl abhängig von der Last. Da die Pumpen 50, 51 und 52 direkt mit dem Motor E verbunden sind, variieren dann, wenn die Motordrehzahl variiert, auch die Pumpenaustragleistungen (Pumpenförderdruck), und selbst dann, wenn die Spulenpositionen der Hauptsteuerventile 13, 14 und 15 fix sind, werden hierdurch Zylindergeschwindigkeiten durch eine Veränderung der Motordrehzahl verändert. Um dies zu korrigieren, ist der Motordrehzahlsensor 23 vorgesehen, und wenn die Motordrehzahl gering ist, wird die Geschwindigkeit des Vorderendes 112 des Löffels 400 langsam gewählt.
Das Überwachungspult 10 mit einer Zielschrägflächenwinkelwahleinheit (das mitunter der Einfachheit halber auch als Überwachungspült 10 bezeichnet wird) wird nicht nur als Wahleinheit für den angezielten Schrägflächenwinkel α (siehe 7 und 12) und den Löffelrückführwinkel verwendet, sondern auch als Anzeiger für Koordinaten des Löffelvorderendes 112, dem gemessenen Schrägflächenwinkel oder die Distanz zwischen gemessenen Koordinaten von zwei Punkten. Es wird bemerkt, dass das Überwachungspult 10 in der Bedienpersonkabine 600 zusammen mit den Betätigungshebeln 6 und 8 vorgesehen ist.
In dem System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform sind die Drucksensoren 19 und die Druckschalter 16 insbesondere in herkömmlichen Pilothydraulikleitungen angeordnet, um Betätigungsausmaße der Betätigungshebel 6 und 8 zu ermitteln und eine Rückkopplungssteuerung wird unter Verwendung der Resolver 20, 21 und 22 bewirkt, während eine Rückkopplungssteuerung mit mehrfachem Freiheitsgrad unabhängig für jeden der Zylinder 120, 121 und 122 bewirkt werden kann. Dadurch erübrigt sich die Notwendigkeit für eine zusätzliche Öleinheit, wie etwa ein Druckkompensationsventil. Ein Einfluss der Neigung der oberen Dreheinheit 100 wird korrigiert unter Verwendung des Fahrzeugneigungswinkelsensors 24 und die Solenoidproportionalventile 3A bis 3C werden verwendet, um die Zylinder 120, 121 und 122 mit elektrischen Signalen von der Steuereinheit 1 anzutreiben. Es wird bemerkt, dass eine Bedienperson eine Betriebsart willkürlich wählen kann unter Verwendung des manuellen/halbautomatischen Betriebsartumschalters 9, und dass er außerdem einen angezielten Schrägflächenwinkel wählen kann.
Im Folgenden ist ein Steueralgorithmus für das halbautomatische System, durchgeführt durch die Steuereinheit 1, erläutert. Der Steueralgorithmus für die halbautomatische Steuerbetriebsart (mit Ausnahme der Löffelautomatikrückführbetriebsart), bewirkt durch die Steuereinheit 1, gestaltet sich im Wesentlich so, wie in 4 gezeigt.
Insbesondere werden die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung des Vorderendes 122 des Löffels 400 zunächst auf Grundlage von Information bezüglich des angezielten Schrägflächensollwinkels, der Pilothydraulikdrücke zum Steuern des Stangenzylinders 121 und des Auslegerzylinders 120, des Fahrzeugneigungswinkels und der Motordrehzahl berechnet. Daraufhin werden die angezielten Geschwindigkeiten der Zylinder 120, 121 und 122 auf Grundlage der berechneten Informati on (Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Vorderendes 112 des Löffels 400) berechnet. In diesem Fall ist die Information bezüglich der Motordrehzahl erforderlich, um eine Obergrenze für die Zylindergeschwindigkeiten zu ermitteln.
Außerdem umfasst die Steuereinheit 1, wie in 3 und 4 gezeigt, Steuerabschnitte 1A, 1B und 1C, die unabhängig voneinander für die Zylinder 120, 121 und 122 vorgesehen sind, und die Steuervorgänge sind als unabhängige Steuerrückkopplungsschleifen gestaltet, wie in 4 gezeigt, so dass sie nicht miteinander in störenden Eingriff gelangen können.
Ein wesentlicher Teil der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird vorliegend erläutert. Der Kompensationsaufbau in den geschlossenschleifigen Steuervorgängen, die in 4 gezeigt sind, weist in jedem. der Steuerabschnitte 1A, 1B und 1C einen Aufbau mit mehrfachem Freiheitsgrad auf, einschließlich einer Rückkopplungsschleife und einer Optimalwertsteuerungsschleife in Bezug auf die Verschiebungen und die Geschwindigkeit, wie in 5 gezeigt, und er umfasst eine Rückkopplungsschleifen-Kompensationseinrichtung 72 mit variablem Steuerverstärkungsfaktor (Steuerparameter), und eine Optimalwertsteuerungsschleifen-Kompensationseinrichtung 73 mit einem variablen Steuerfaktor (Steuerparameter).
Insbesondere dann, wenn eine angezielte Geschwindigkeit gegeben ist, verläuft eine Rückkopplungsschleife in Übereinstimmung mit einer Strecke, in der eine Abweichung zwischen der angezielten Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitsrückkopplungs nformation mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor Kvp multipliziert wird (siehe Bezugsziffer 62), eine weitere Strecke, in der die angezielte Geschwindigkeit einmal integ riert wird (siehe ein Integrationselement 61 von 5) und eine Abweichung zwischen der Information bezüglich der angezielten Geschwindigkeitsintegration und die Verschiebungsrückkopplungsinformation wird mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor Kpp multipliziert (siehe Bezugsziffer 63), sowie eine noch weitere Strecke, demnach die Abweichung zwischen der Information bezüglich der anzielten Geschwindigkeitsintegration und der Verschiebungsrückkopplungsinformation mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor Kpi multipliziert (siehe Bezugsziffer 64) und außerdem integriert wird (siehe Bezugsziffer 66), wobei die Durchführung durch die Rückkopplungsschleifen-Kompensationseinrichtung 72 erfolgt, während durch die Rückkopplungsschleifen-Kompensationseinrichtung 73 ein Optimalwertsteuerungsschleifenprozess durch eine Strecke durchgeführt wird, in der die angezielte Geschwindigkeit mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor Kf multipliziert wird (siehe Bezugsziffer 65).
Von den genannten Prozessen werden die Rückkopplungsschleifenprozesse näher erläutert. Die vorliegende Vorrichtung umfasst, wie in 5 gezeigt, eine Betätigungsinformationsermittlungseinrichtung 91 zum Ermitteln einer Betätigungsinformation der Zylinder 120 bis 122, und die Steuereinheit 1 empfängt die Ermittlungsinformation von der Betätigungsinformationsermittlungseinrichtung 91, und die angezielte Betätigungsinformation (beispielsweise eine angezielte Bewegungsgeschwindigkeit), gewählt durch eine Zielwertwahleinrichtung 80 als Eingabeinformation, und sie wählt Steuersignale und gibt sie aus, so dass die Armelemente, wie etwa der Ausleger 200 und die Schaufel (das Arbeitselement) 400 die angezielten Betätigungszustände einnehmen können. Die Betätigungsinformationsermittlungseinrichtung 91 ist bevorzugt eine Zylinderpositionsermittlungseinrichtung 83, die Positionen der Zylinder 120 bis 122 ermitteln kann, und in der aktuellen Ausführungsform besteht die Zylinderpositionsermittlungseinrichtung 83 aus den Resolvern 20 bis 22 und dem Signalumsetzer 26, wie vorstehend erläutert.
Es wird bemerkt, dass die Werte der Verstärkungsfaktoren Kvp, Kpp, Kpi und Kf durch einen Verstärkungsfaktorplaner 70 geändert werden können.
Während eine Nichtlinearitätsbeseitigungstabelle 71 vorgesehen ist, um Nichtlinearitäten der Solenoidproportionalventile 3A bis 3C, der Hauptsteuerventile 13 bis 15 u. dgl. zu beseitigen, wird ein Prozess, in dem die Nichtlinearitätsbeseitigungstabelle 71 genutzt wird, mit hoher Geschwindigkeit durch einen Computer unter Verwendung einer Tabellen-Lookup-Technik durchgeführt.
In der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeiten die Motorpumpensteuereinheit 27 und die Steuereinheit 1 zusammen, um Funktionen bezüglich einer variablen Steuerung des jeweiligen Förderdrucks der Pumpen 51 und 52 (dient als Pumpensteuereinrichtung) bereit zu stellen. Hauptsächliche Funktionen hiervon sind eine Funktion ➀ und eine weitere Funktion ➁, die nachfolgend erläutert sind:
Funktion ➀: Funktion bezüglich einer variablen Steuerung des jeweiligen Förderdrucks der Pumpen 51 und 52 in Reaktion auf ein Betätigungsausmaß durch den Stangenbetätigungshebel (Betätigungselement) B. Die Steuerfunktion verläuft derart, dass dann, wenn der Betätigungshebel 6 oder 8 aus einem Zustand (Leerlaufzustand) betätigt wird, wobei der Betätigungshebel 6 oder 8 in seiner Neutralstellung (antriebsfreie Position) angeordnet ist und die Pumpen 51 und 52 wenig Arbeitsöl för dern, die Nockenplattenwinkel der Pumpen 51 und 52, die den jeweiligen Druck der Pumpen 51 und 52 allmählich in Reaktion auf das Betätigungsausmaß des Betätigungshebels 6 oder 8 zunehmen kann.
Funktion ➁: Funktion zum Steuern der Nockenplattenwinkel der Pumpen 51 und 52 derart, dass der jeweilige Förderdruck der Winkelpumpen 51 und 52 gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert gehalten werden kann (in einem Hochdruckzustand) in Reaktion auf einen Steuerstartauslösevorgang durch einen Drucktastenschalter 8a (siehe 6), der für den Stangenbetätigungshebel 8 vorgesehen ist, ein Signal von einem Neutralstellungsermittlungssensor (Ermittlungseinrichtung) 8b zum Ermitteln, ob oder ob nicht der Stangenbetätigungshebel 8 sich in einer antriebsfreien Position (Neutralstellung; in einer Position, in der die Pumpen 51 und 52 sich in einem Leerlaufzustand befinden) für die Zylinder 120 und 121 befindet, und Signalen von den Drucksensoren 28A und 28B (Lastbedingungen für die Zylinder 120 und 121). Insbesondere sieht die Steuerfunktion vor, dass, wenn der Stangenbetätigungshebel 8 sich in seiner Neutralstellung befindet und wenn der Drucktastenschalter 8a niedergedrückt ist, die Nockenplattenwinkel der Pumpen 51 und 52 so eingestellt werden, dass der jeweilige Förderdruck entsprechend den Lastzuständen der Zylinder 120 und 121 aufrecht erhalten werden kann.
Die letztgenannte Funktion ➁, bei der es sich um eine charakteristische Funktion der vorliegenden Erfindung handelt, ist unter Bezug auf 6 näher erläutert.
Wie in 6 gezeigt, befindet sich in der vorliegenden Ausführungsform der Neutralstellungsermittlungssensor (die Ermittlungse nrichtung) 8b zum Ermitteln, ob der Stangenbetäti gungshebel 8 sich in seiner antriebsfreien Position (Neutralstellung) für die Zylinder 120 und 121 befindet, und der Drucktastenschalter (das Steuerstartauslösebetätigungselement) 8a, das betätigt ist., wenn die halbautomatische Steuerung gestartet werden soll, sind für den Stangenbetätigungshebel 8 vorgesehen.
Die Steuereinheit 1 weist eine Pumpennockenplattenwinkelwahltabelle (eine Speichereinrichtung) auf, die nachfolgend erläutert ist, und wenn durch den Neutralstellungsermittlungssensor 8b ermittelt wird, dass der Stangenbetätigungshebel 8 sich in seiner Neutralstellung befindet und der Drucktastenschalter 8a gedrückt ist (Steuerstartauslösevorgang), gibt die Steuereinheit 1 einen Pumpennockenplatteninstruktionswert an die Motorpumpensteuereinheit 27 aus, um den jeweiligen Förderdruck der Zylinder 120 und 121 derart zu steuern, dass der jeweilige Förderdruck auf dem jeweiligen Förderdruck (Hochdruckzustand) entsprechend den Lastzuständen der Zylinder 120 und 121 (Maximalwert der Zylinderlastdrücke) gehalten werden kann, die durch die Drucksensoren 28A und 28B ermittelt werden.
Die Motorpumpensteuereinheit 27, die den Pumpennockenplatteninstruktionswert von der Steuereinheit 1 empfängt, führt tatsächliche eine Steuerung der Pumpen 51 und 52 durch, indem sie diese derart einstellt, dass die Nockenplattenwinkel von ihnen gleich der Pumpennockenplatteninstruktion sein können, um den jeweiligen Förderdruck der Pumpen 51 und 52 gleich oder höher als den vorbestimmten Wert zu halten.
Die Pumpennockenplattenwinkelwahltabelle 60 ist vorgesehen, um einen Pumpennockenplattenwinkel (Pumpennockenplatteninstruktionswert) entsprechend den Lastzuständen der Zylinder 120 und 121 (Maximalwerte der Lasten in der Zylinderantriebsrichtung) auszugeben, die durch die Drucksensoren 28A und 28B gespeichert sind, und sie ist in einem Speicher (beispielsweise einem ROM oder einem RAM) abgelegt, der die Steuereinheit 1 bildet, und zwar von vornherein, um einen Pumpennockenplattenwinkel entsprechend einem Maximalwert eines Zylinderlastdrucks auslesen zu können unter Verwendung einer Tabellen-Lookup-Technik.
In der Pumpennockenplattenwinkelwahltabelle 60 ist der Pumpennockenplattenwinkel derart gewählt, dass der Förderdruck von jeder der Pumpen 51 und 52 größer wird, wenn die Maximalwerte des jeweiligen Zylinderlastdrucks, ermittelt durch die. Drucksensoren 28A und 28B, zunehmen, wie beispielsweise in 6 gezeigt.
Es wird bemerkt, dass, während in der vorliegenden Ausführungsform der Drucktastenschalter 8a als Steuerstartauslösebetätigungselement und der Neutralstellungsermittlungssensor 8b für das Stangenbetätigungselement 8 vorgesehen sind, sie (auch) für den Ausleger-/Löffelbetätigungshebel 6 vorgesehen sein können. Während in der vorliegenden Ausführungsform die, Pumpennockenplattenwinkelwahltabelle 60 und die Funktion des Ausgebens eines Pumpennockenplatteninstruktionswerts auf Grundlage der Tabelle 60 in der Steuereinheit 1 vorgesehen sind, können die Tabelle 60 und die Pumpennockenplatteninstruktionswertausgabefunktion in der Motorpumpensteuereinheit 27 vorgesehen sein.
In der vorliegenden Ausführungsform, die den vorstehend erläuterten Aufbau aufweist, können, wenn ein derartiger Schrägflächenbaggervorgang mit einem angezielten Schrägflächenwinkel α, wie in 12 gezeigt, halbautomatisch durch geführt wird unter Verwendung des Hydraulikbaggers, in dem erfindungsgemäßen System diese halbautomatischen Steuerfunktionen, wie vorstehend erläutert, durch ein elektronisches Hydrauliksystem verwirklicht werden, das das zusammengesetzte Bewegungsausmaß des Auslegers 200 und der Stange 300 in Übereinstimmung mit der Baggergeschwindigkeit im Gegensatz zu einem herkömmlichen System mit manueller Steuerung einstellt.
Insbesondere werden Ermittlungssignale (einschließlich Wahlinformation für einen angezielten Schrägflächenwinkel) von den verschiedenen Sensoren in die Steuereinheit 1 eingegeben, die auf dem Hydraulikbagger angebracht ist, und die Steuereinheit 1 steuert die Hauptsteuerventile 13, 14 und 15 durch die Solenoidproportionalventile 3A, 3B und 3C auf Grundlage der Ermittlungssignale von den Sensoren (einschließlich Ermittlungssignalen der Resolver 20 bis 22, die über den Signalumsetzer 26 empfangen werden), um diese Steuerung derart zu bewirken, dass der Ausleger 200, die Stange 300 und der Löffel 400 die gewünschten Ausfahr-/Einziehverschiebungen durchführen, um diese halbautomatische Steuerung zu bewirken, wie vorstehend erläutert.
Bei der halbautomatischen Steuerung werden daraufhin die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungrichtung des Vorderendes 112 der Schaufel 400 aus Information bezüglich des angezielten Schrägflächensollwinkels, des jeweiligen Pilothydraulikdrucks zur Steuerung des Stangenzylinders 121 und des Auslegerzylinder 120, des Fahrzeugneigungswinkels und der Motordrehzahl berechnet und die angezielten Geschwindigkeiten der Zylinder 120, 121 und 122 werden auf Grundlage der berechneten Information (Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Vorderendes 112 der Schaufel 400) berechnet. In diesem Fall wird eine obere Grenze für die Zylindergeschwindig keiten auf Grundlage der Information der Motordrehzahl ermittelt. Die Steuervorgänge werden durchgeführt, wenn die Rückkopplungsschleifen unabhängig zueinander für die Zylinder 120, 121 und 122 sind und sich nicht miteinander störend im Eingriff befinden.
Wenn insbesondere in der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch den Neutralstellungsermittlungssensor 8b ermittelt wird, dass der Stangenbetätigungshebel 8 sich in seiner Neutralstellung befindet, und wenn ermittelt wird, dass eine Niederdrückbetätigung für den Drucktastenschalter 8a durchgeführt worden ist, wird der Pumpennockenplattenwinkel entsprechend dem Maximalwert des jeweiligen Zylinderlastdrucks aus der Pumpennockenplattenwinkelwahltabelle 60 durch die Steuereinheit 1 ausgelesen und als Pumpennockenplatteninstruktionswert in die Motorpumpensteuereinheit 27 ausgegeben, wie vorstehend unter Bezug auf 6 erläutert.
Die Nockenplattenwinkel der Pumpen 51 und 52, die sich in einem Zustand unmittelbar vor dem Starten des Antriebs des Systems befinden, werden folglich durch die Motorpumpensteuereinheit 27 derart eingestellt, dass ihr jeweiliger Förderdruck so gesteuert wird, dass er gleich oder höher als ein vorbestimmter Förderdruck entsprechend dem Maximalwert des jeweiligen Zylinderlastdrucks gehalten wird.
Es wird bemerkt, dass die Wahl des angezielten Schrägflächenwinkels in dem halbautomatischen System durch ein Verfahren ausgeführt werden kann, das auf der Eingabe eines numerischen Werts durch Schalter auf dem Überwachungspult 10 basiert, durch ein Zwei-Punkt-Koordinateneingabeverfahren oder durch ein Eingabeverfahren mittels eines Löffelwinkels und in ähnlicher Weise für die Wahl des Löffelrückführwinkels in dem halbautomatischen System durch ein Verfahren, das auf der Eingabe eines numerischen Werts durch die Schalter auf dem Überwachungspult 10 basiert oder einem Verfahren, das auf der Durchführung einer Löffelbewegung beruht. Für alle diese Verfahren werden bekannte Techniken eingesetzt.
Die vorstehend erläuterten, halbautomatischen Steuerbetriebsarten und die Steuerverfahren werden in der folgenden Weise auf Grundlage von Zylinderausfahr-/einziehverschiebungsinformation durchgeführt, die gewonnen wird durch den Signalumsetzer 26 aus Winkelinformation, die durch die Resolver 20 bis 22 ermittelt wird.
Zunächst wird in der Löffelwinkelsteuerbetriebsart die Länge des Löffelzylinders 122 derart gesteuert, dass der Winkel (Löffelwinkel) Ø, der zwischen dem Löffel 400 und der x-Achse festgelegt ist, in jeder beliebigen Position festgelegt werden kann. In diesem Fall wird die Löffelzylinderlänge λbk ermittelt, wenn die Auslegerzylinderlänge λbm, die Stangenzylinderlänge λst und der Winkel Ø, die vorstehend erwähnt sind, ermittelt wird.
Da in der Glättungsbetriebsart der Löffelwinkel Ø fest bzw. fix gehalten wird, bewegen sich die Löffelvorderendposition 112 und ein Knoten 108 parallel. Zunächst wird ein Fall betrachtet, in welchem der Knoten 108 sich parallel zu der x-Achse bewegt (horizontaler Baggervorgang). In diesem Fall sind insbesondere die Koordinaten des Knotens 108 in der Gelenklage, wenn ein Baggervorgang gestartet wird, durch (x₁₀₈, y₁₀₈) gegeben und die Zylinderlängen des Auslegerzylinders120 und des Stangenzylinders 121 in der Gelenklage in diesem Fall werden berechnet und die Geschwindigkeiten des Auslegers 200 und der Stange 300 werden derart berechnet, dass x₁₀₈ sich ho rizontal bewegen kann. Es wird bemerkt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Knotens 108 vom Betätigungsausmaß des Stangenbetätigungshebels 8 abhängt.
Wenn andererseits eine Parallelbewegung des Knotens 108 in Betracht gezogen wird, sind die Koordinaten des Knotens 108 nach einer sehr kurzen Zeitdauer Δt gegeben durch (x₁₀₈ + Δx, y₁₀₈). Bei Δx handelt es sich um eine sehr geringe Verschiebung, die von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt. Indem Δx für x₁₀₈ berücksichtigt wird, können die angezielten Längen der Ausleger- und Stangenzylinder nach Δt berechnet werden.
In der Schrägflächenbaggerbetriebsart kann eine ähnliche Steuerung wie in der Glättungsbetriebsart durchgeführt werden. Der Punkt, der sich bewegt, ändert sich vom Knoten 108 auf bzw. in die Löffelvorderendposition 112 und außerdem berücksichtigt die Steuerung, dass die Löffelzylinderlänge fix bzw. festgelegt ist.
Bei einer Korrektur eines endgültigen Neigungswinkels durch den Fahrzeugneigungssensor 24 wird eine Berechnung der vorderen Gelenkposition auf dem xy-Koordinatensystem durchgeführt, dessen Ursprung ein Knoten 101 von 7 ist. Wenn demnach der Fahrzeugkörper relativ zu der xy-Ebene geneigt ist, werden die xy-Koordinaten rotiert und der angezielte Neigungswinkel relativ zur Untergrundsfläche wird verändert. Um dies zu korrigieren, ist der Fahrzeugneigungswinkelsensor 24 auf dem Fahrzeug angebracht, und wenn durch den Fahrzeugneigungswinkelsensor 24 ermittelt wird, dass der Fahrzeugkörper um β relativ zu der xy-Ebene rotiert ist, sollte der Neigungswinkel korrigiert werden, indem er durch einen Wert ersetzt wird, der durch Addieren von β zu ihm gewonnen wird.
Die Beeinträchtigung der Steuergenauigkeit durch den Motordrehzahlsensor 23 wird wie folgt verhindert. Insbesondere unter Bezug auf die Korrektur der angezielten Löffelvorderendgeschwindigkeit hängt die angezielte Löffelvorderendgeschwindigkeit von den Positionen der Betätigungshebel 6 und 8 und der Motordrehzahl ab. Da die Hydraulikpumpen 51 und 52 mit dem Motor E direkt verbunden sind, sind dann, wenn die Motorgeschwindigkeit gering ist, auch die Pumpenausträge klein und die Zylindergeschwindigkeiten sind niedrig. Die Motorgeschwindigkeit wird deshalb ermittelt und die angezielte Löffelvorderendgeschwindigkeit wird derart berechnet, dass sie mit der Veränderung der Pumpenausträge bzw. -austragsmengen übereinstimmt.
Unter Bezug auf eine Korrektur der Maximalwerte der angezielten Zylindergeschwindigkeiten wird eine Korrektur durchgeführt, indem in Betracht gezogen wird, dass die angezielten Zylindergeschwindigkeiten durch die Lage des Gelenks und den angezielten Schrägflächenneigungswinkel verändert werden, und dass dann, wenn die Pumpenausträge bei zunehmender Motordrehzahl kleiner werden, auch die maximalen Zylindergeschwindigkeiten verringert werden müssen. Es wird bemerkt, dass dann, wenn eine angezielte Zylindergeschwindigkeit seine maximale Zylindergeschwindigkeit übersteigt, die angezielte Löffelvorderendgeschwindigkeit derart verringert wird, dass die angezielte Zylindergeschwindigkeit nicht die maximale Zylindergeschwindigkeit übersteigt.
Während die verschiedenen Steuerbetriebsarten und die Steuerverfahren vorstehend erläutert sind, nutzen sie sämtliche eine Technik, demnach sie auf Grundlage von Zylinderausfahr-/einziehverschiebungsinformation durchgeführt werden und die Steuerinhalte in Übereinstimmung mit dieser Technik sind öf fentlich bekannt, da in dem System gemäß der vorliegenden Ausführungsform Winkelinformation insbesondere durch die Resolver 20 bis 22 ermittelt wird, woraufhin die Winkelinformation in Zylinderausfahr-/-einziehverschiebungsinformation durch den Signalumsetzer 26 umgesetzt wird, kann die bekannte Steuertechnik für eine nachfolgende Verarbeitung genutzt werden.
Während die verschiedenen Steuervorgänge durch die Steuereinheit 1 in dieser Weise durchgeführt werden, werden in dem System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungs- form, weil nach dem Drücken des Drucktastenschalters 8a, jedoch unmittelbar vor dem Starten des Systems (beispielsweise unmittelbar, bevor eine automatische Steuerung des linearen Baggervorgangs gestartet wird) werden die Nockenplattenwinkel derart eingestellt, dass der jeweilige Förderdruck der Pumpen 51 und 52 mit den Maximalwerten der Lasten in der Zylinderantriebsrichtung übereinstimmt und der jeweilige Förderdruck in einem hohen Druckzustand gehalten werden kann, und zwar selbst unmittelbar nachdem der Stangenbetätigungshebel 8 aus seiner Neutralstellung betätigt wurde, um den Gelenkarmmechnismus zu betätigen, wird ein jeweiliger ausreichender Pumpenförderdruck erzielt und Reaktionsverzögerungen der Pumpen oder eine Vergrößerung der Todzone können mit Sicherheit unterbunden werden. Selbst unmittelbar nachdem der Antrieb des Armmechanismus gestartet ist, kann eine Beeinträchtigung der Lagesteuergenauigkeit für den Löffel 400 verhindert werden und die letztendliche Genauigkeit der horizontal nivellierten Fläche o. dgl. durch den Löffel 400 wird deutlich verbessert.
Da in diesem Fall in der vorliegenden Ausführungsform durch Betätigung des Drucktastenschalters 8a gewählt werden kann, ob oder ob nicht eine Steuerfunktion durch die Funktion ➁, die vorstehend erläutert ist, durchgeführt werden soll, kann ein Steuervorgang durch die Funktion ➁ nur dann durchgeführt werden, wenn eine Bedienperson o. dgl. dies wünscht, und der Förderdruck von jeder der Pumpen 51 und 52 muss nicht in einem unnötig hohen Druckzustand gehalten werden. Es besteht deshalb der Vorteil, dass auch ein effizienter Betrieb des Systems erzielbar ist.
Da in der vorliegenden Ausführungsform der jeweilige Förderdruck, der aufrecht erhalten werden soll, in Reaktion auf die Lastzustände (Maximalwerte der Zylinderlastdrücke) variiert wird, die auf die Zylinder 120 und 121 durch die Steuereinheit 1 (Motorpumpensteuereinheit 27) einwirken, kann eine Vergrößerung der Todzone, die aus der Tatsache herrührt, dass die Pumpenlast geringer ist als die Lasten für die Zylinder 120 und 121, mit höherer Sicherheit unterbunden werden kann, und die vorliegende Erfindung trägt zu dem zusätzlichen Vorteil bei, dass die letztendliche Genauigkeit der horizontal nivellierten Fläche o. dgl. durch den Löffel 400 verbessert ist.
Wenn in diesem Fall der jeweilige aufrecht erhaltene Förderdruck, der variiert werden muss, als Tabelle 60 in Übereinstimmung mit dem Maximalwert des Zylinderlastdrucks von vornherein gespeichert ist, besteht ein Vorteil, dass lediglich dann, wenn der aufrecht zu erhaltende Förderdruck der Maximalwerte der Zylinderlastdrücke aus der Tabelle 60 ausgelesen werden kann, die Steuereinheit 1 den jeweiligen optimalen, aufrecht zu erhaltenden Förderdruck für die Pumpen 51 und 52 erhalten und eine Veränderungssteuerung für den jeweiligen Förderdruck der Pumpen 51 und 52 durchführen kann.
Da mit dem System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform Winkelinformationssignale, die durch die Resolver 20 bis 22 ermittelt werden, in Zylinderverschiebungsinformation durch den Signalumsetzer 26 umgesetzt und daraufhin in die Steuereinheit 1 eingegeben werden, eine Steuerung, demnach Zylinderausfahr-/-einziehverschiebungen, die in einem herkömmlichen Steuersystem verwendet werden, selbst dann ausgeführt werden können, wenn ein teurer Hubsensor zum Ermitteln einer Ausfahr-/Einziehverschiebung von jedem der Zylinder für den Ausleger 200, die Stange 300 und den Löffel 400, wie beim Stand der Technik, nicht genutzt wird. Während hierdurch die Kosten niedrig gehalten werden können, kann ein System bereit gestellt werden, das die Position und die Lage des Löffels 400 exakt und stabil zu steuern vermag.
Da außerdem die Rückkopplungssteuerschleifen unabhängig voneinander für die Zylinder 120, 121 und 122 sind und der Steueralgorithmus eine Steuerung mit mehreren Freiheitsgraden der Verschiebung, der Geschwindigkeit und der Optimalwertsteuerung vorsieht, kann das Steuersystem vereinfacht sein. Da außerdem die Nichtlinearität der Hydraulikvorrichtung bei hoher Drehzahl durch eine Tabellen-Lookup-Technik in Linearität umgesetzt werden kann, trägt das vorliegende System zu einer Vergrößerung der Steuergenauigkeit bei.
Da ferner die Beeinträchtigung der Steuergenauigkeit durch die Positions- und Lastveränderungen der Motordrossel korrigiert wird durch Korrigieren des Einflusses der Fahrzeugneigung durch den Neigungswinkelsensor 24 bzw. durch Einlesen der Motordrehzahl, trägt das vorliegende System zu einer Verwirklichung mit einer genaueren Steuerung bei.
Da außerdem Wartung, wie etwa Verstärkungsfaktoreinstellung, durchgeführt werden kann unter Verwendung des externen Anschlusses 2, kann auch der Vorteil erzielt werden, dass eine Einstellung o. dgl. problemlos erzielbar ist, und da außerdem die Betätigungsausmaße der Betätigungshebel 6 und 8 auf Grundlage von Veränderungen des jeweiligen Pilotdrucks unter Verwendung der Drucksensoren 19u. dgl. ermittelt wird und außerdem ein herkömmliches offenes zentrales Ventilhydrauliksystem so verwendet wird, wie es ist, besteht der Vorteil, dass ein zusätzliches Druckkompensationsventil öder dergleichen nicht erforderlich ist, und dass es außerdem möglich ist, die Löffelvorderendkoordinaten auf Echtzeitbasis auf dem Bedienpult 10 mit einer Ziehneigungsflächenwinkelsoll- bzw. Einstelleinheit anzuzeigen. Auf Grund des Aufbaus, der ein Sicherheitsventil 5 verwendet, kann auch ein anormaler Systembetrieb unterbunden werden, wenn das System anormal ist.
Es wird bemerkt, dass, während in der vorstehend erläuterten Ausführungsform angeführt ist, dass die, vorliegende Erfindung auf einen Hydraulikbagger zur Anwendung gelangt, die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann in ähnlicher Weise auf eine Baumaschine, wie einen Traktor, eine Lademaschine oder einen Bulldozer angewendet werden, so lange die Baumaschine einen Gelenkarmmechanismus aufweist, der durch Zylinderstellorgane angetrieben wird, und in jeglicher Baumaschine können ähnliche Wirkungen erzielt werden wie diejenigen, die vorstehend erläutert sind.
Während in der vorstehend erläuterten Ausführungsform dargelegt ist, dass der Fluiddruckkreis, der die Zylinderstellorgane betätigt, ein Hydraulikkreis ist, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und jeglicher Fluiddruckkreis, der einen Fluiddruck oder ein anderes Arbeitsöl oder Pneumatikdruck verwendet, kann verwendet werden, so lange er eine Pumpe aufweist, deren Förderdruck in Reaktion auf ein Betätigungsausmaß durch ein Betätigungselement verändert werden kann, und auch in diesem Fall können ähnliche Betriebsabläufe und Wirkungen erzielt werden wie bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform.
Während in der vorstehend erläuterten Ausführungsform dargelegt ist, dass der Motor E beispielsweise ein Dieselmotor ist, kann die vorliegende Erfindung eine Antriebsmaschine (eine beliebige einer Vielzahl von Verbrennungsmotoren u. dgl.) nutzen, so lange diese eine Pumpe anzutreiben vermag, die einen Förderdruck veranlasst, auf einen Fluiddruckkreis einzuwirken, und der Motor E ist nicht auf einen Dieselmotor o. dgl. beschränkt.
Die vorliegende Erfindung ist außerdem nicht auf die vorstehend erläuterte Ausführungsform beschränkt, sondern kann in abgewandelten modifizierten Formen ausgeführt werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Industrielle Anwendbarkeit der Erfindung
Da, wie vorstehend erläutert, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung selbst unmittelbar nach dem Start des Antriebs eines Armmechanismus einer Baumaschine eine Beeinträchtigung der Lagesteuergenauigkeit eines Arbeitselements verhindert werden kann und die letztendliche Genauigkeit einer horizontal nivellierten Fläche o. dgl. durch das Arbeitselement deutlich verbessert werden kann, trägt eine Steuervorrichtung für eine Baumaschine gemäß der vorliegenden Erfindung stark zur Verringerung der Bearbeitungsdauer u. dgl. an einem gewünschten Arbeitsort bei, wie etwa einer Baustel le, weshalb davon ausgegangen wird, dass die Nützlichkeit der Steuervorrichtung für eine Baumaschine sehr hoch ist.

Claims

Steuerverfahren für eine Baumaschine, bei der ein Gelenkarmmechanismus, der auf einem Baumaschinenkörper (100) vorgesehen ist, durch ein Zylinderstellorgan (120, 121) angetrieben ist, das mit einem Fluiddruckkreis mit einer Pumpe (51, 52) verbunden ist, deren Förderdruck in Reaktion auf ein Betätigungsausmaß eines Betätigungselements (8) veränderbar ist, und der durch den Förderdruck von der Pumpe (51, 52) betätigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderdruck der Pumpe (51, 52n gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert auch dann gehalten wird, wenn das Betätigungselement (8) sich in einer antriebsfreien Position für das Zylinderstellorgan (120, 121) befindet.
Steuervorrichtung für eine Baumaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: Einen Baumaschinenkörper (100), einen Gelenkarmmechanismus (200, 300), der mit einem Endabschnitt auf dem Baumaschinenkörper (100) schwenkbar angebracht ist und ein Arbeitselement (400) am anderen Ende aufweist, einen Zylinderstellorganmechanismus (120, 121) zum Durchführen eines Ausfahr-/Einziehvorgangs zum Antreiben des Armmechanismus (200, 300), ein Betätigungselement (8) zum Betätigen des Armmechanismus (200, 300) durch den Zylinderstellorganmechanismus (120, 121), einen Fluiddruckkreis mit einer Pumpe (51, 52), deren Förderdruck in Reaktion auf ein Betätigungsausmaß durch das Betätigungselement (8) zum Zuführen und Austragen von Betätigungsfluid zu dem und aus dem Zylinderstellorganmechanismus (120, 121) veränderbar ist, um den Zylinder stellorganmechanismus (120, 121) zu veranlassen, einen Ausfahr-/Einziehvorgang durehzuführen; eine Ermittlungseinrichtung (8b) zum Ermitteln, ob oder ob nicht das Betätigungselement (8) sich in einer antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus (120, 121) befindet, und eine Pumpensteuereinrichtung, um, wenn durch die Ermittlungseinrichtung (8b) ermittelt wird, dass das Betätigungselement (8) sich in der antriebsfreien Position für den Zylinderstellorganmechanismus (120, 121) befindet, den Förderdruck der Pumpe (51, 52) gleich einem oder höher als einen vorbestimmten Wert zu halten.
Steuervorrichtung für eine Baumaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuereinrichtung den Förderdruck der Pumpe (51, 52) gleich oder höher als den vorbestimmten Wert hält, wenn durch die Ermittlungseinrichtung (8b) ermittelt wird, dass das Betätigungselement (8) sieh in der antriebsfreien Position für den Zy- linderstellorganmechanismus (120, 121) befindet, und wenn ermittelt wird, dass ein Steuerstartauslösegorgang durch das Steuerstartauslösebetätigungselement (8a) durchgeführt worden ist.
Steuervorrichtung für eine Baumaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuereinrichtung den Förderdruck verändert, damit er in Reaktion auf einen Zustand einer Last aufrecht erhalten werden kann, der auf den Zylinderstellorganmechanismus (120, 121) einwirkt.
Steuervorrichtung für eine Baumaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuexeinrichtung eine Steuereinrichtung (60) umfasst, in der der aufrecht zu erhaltende Förderdruck, der in Reaktion auf den Zustand der Last variiert werden soll, die auf den Zylinderstellorganmechanismus (120, 121) einwirkt, gespeichert ist.