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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen batteriebetriebenen
hydraulischen Bagger zum Ausführen
verschiedener Tätigkeiten
unter Verwendung von elektrischer Energie von einer montierten Batterie.
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Das
Japanische Gebrauchsmuster, Anmeldungsoffenlegungsschrift Nr. Hei
4 (1992)-53846 offenbart eine batteriebetriebene Arbeitsmaschine
zum Ausführen
von öffentlichen
Arbeiten oder dergleichen durch elektrische Energie von der Batterie.
Bei dieser Arbeitsmaschine wird ein Elektromotor durch elektrische
Energie von der Batterie betrieben. Eine hydraulische Pumpe wird
betrieben, wenn der Motor betrieben wird. Ein hydraulischer Motor
wird durch Betriebsöl,
das von der hydraulischen Pumpe ausgestoßen wird, betrieben. Der Bagger
wird betrieben, wenn der hydraulische Motor betrieben wird.
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Verglichen
mit der Arbeitsmaschine von der Art eines Verbrennungsmotors, wie
etwa ein Benzinmotor, ein Dieselmotor oder dergleichen, als eine
Antriebsquelle erzeugt die vorstehend erläuterte batteriebetriebene Arbeitsmaschine
weniger Lärm
und erzeugt keine Abgase. Daher ist eine derartige Arbeitsmaschine
zum Betrieb in dicht bevölkerten
Stadtbereichen geeignet.
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Da
bei der batteriebetriebenen Arbeitsmaschine die Ladungsspeicherkapazität einer
Batterie als eine elektrische Energiequelle eines Elektromotors
eine geringere Energieumwandlung als die Kraftstoffspeicherfähigkeit
der Arbeitsmaschine von der Art eines Verbrennungsmotors leistet,
kann die batteriebetriebene Arbeitsmaschine hinsichtlich einer Verwendung
für eine
lange Zeitperiode im Vergleich mit der Arbeitsmaschine von der Art
eines Verbrennungsmotors nicht mithalten. Bei der Arbeitsmaschine,
die bei dem Japanischen Gebrauchsmuster, Anmeldungsoffenlegungs schrift
Nr. Hei 4 (1992)-53846, offenbart ist, zum Lösen des vorstehend erläuterten Problems
kann ein Schalten zwischen einer Batterieenergiequelle und einer
kommerziellen Energiequelle ausgeführt werden. Wenn bei dieser
Arbeitsmaschine die kommerzielle Energiequelle bei dem Arbeitsplatz
vorhanden ist, wird die kommerzielle Energiequelle verwendet, und
lediglich wenn die kommerzielle Energiequelle nicht vorhanden ist,
wird die Batterieenergiequelle verwendet.
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Für eine derartige
Arbeitsmaschine ist jedoch ein sehr langes Leitungskabel notwendig,
um elektrische Energie von der kommerziellen Energiequelle zuzuführen. Weiter
ist es erforderlich, daß eine Einrichtung
zum Aufrollen des Leitungskabels auf der Arbeitsmaschine montiert
ist, damit das Kabel nicht bei der Arbeit im Wege ist, sodaß das Leitungskabel bei
einer Bewegung der Arbeitsmaschine erscheinen kann. Dies erhöht die Kosten
für die
Arbeitsmaschine. Wenn weiter die Maschine gedreht wird, verwickelt
sich das Leitungskabel mit einem oberen Drehkörper und behindert eine Betriebsfähigkeit.
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Da
weiterhin bei der Arbeitsmaschine, die bei dem Japanischen Gebrauchsmuster,
Anmeldungsoffenlegungsschrift Nr. Hei 4 (1992)-53846 offenbart ist, die von der Batterie
zu dem Elektromotor geführte elektrische
Energie nicht angepaßt
werden kann, wird immer eine festgelegte elektrische Energie zu dem
Elektromotor geführt.
Dadurch ist die Betriebsgeschwindigkeit eines Betriebselementes
unter der gleichen Last konstant. Demgemäß kann der Betrieb gemäß der Situation
nicht ausgeführt
werden.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen batteriebetriebenen
hydraulischen Bagger mit einer guten Betriebsfähigkeit zu schaffen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
batteriebetriebenen hydraulischen Bagger zu schaffen, der eine kommerzielle
Energiequelle überflüssig macht
und einen Betrieb für
eine lange Zeitperiode fortsetzen kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
batteriebetriebenen hydraulischen Bagger zu schaffen, der die Betriebsgeschwindigkeit
eines Betriebselementes gemäß der Situation
anpassen kann.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen batteriebetriebenen
hydraulischen Bagger. Dieser hydraulische Bagger umfaßt einen
unteren Wagen und einen oberen Drehkörper, der um eine vertikale
Welle auf dem unteren Wagen drehbar angeordnet ist. Auf dem oberen
Drehkörper
sind eine Batterie, ein durch elektrische Energie von der Batterie
betriebener Elektromotor und eine durch den Elektromotor betriebene
hydraulische Pumpe montiert. Von der hydraulischen Pumpe ausgestoßenes Betriebsöl betreibt
Betätigungselemente
und die Betätigungselemente
betreiben ein Betriebselement. Ein Bedienhebel schaltet zwischen
Fluß und
Absperren eines von der hydraulischen Pumpe ausgestoßenen Betriebsöls und bewegt
das Betriebselement über
die Betätigungselemente.
Der Bedienhebel und das Betriebselement sind auf dem oberen Drehkörper montiert.
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Da
bei dem batteriebetriebenen hydraulischen Bagger gemäß der vorliegenden
Erfindung die auf dem oberen Drehkörper montierte Batterie als eine
Antriebsquelle dient, ist ein mit einer kommerziellen Energiequelle
verbundenes Leitungskabel nicht erforderlich. Selbst wenn daher
bei dem hydraulischen Bagger der obere Drehkörper gedreht wird, wird das
Leitungskabel nicht mit dem oberen Drehkörper verwickelt. Aus diesem
Grund kann sich ein Anwender auf seine Arbeit konzentrieren, was
die Betriebsfähigkeit
verbessert.
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Weiter
ist es empfehlenswert, falls der Bedienhebel zwischen einer neutralen
Position, bei der das Betriebselement seinen Betrieb anhält, und
einer Betriebsposition, bei der das Betriebselement in Betrieb ist,
betrieben werden kann.
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Weiter
kann eine Energieversorgungsmenge von der Batterie zu dem Elektromotor
durch einen Beschleunigungsabgleicher oder dergleichen eingestellt
werden. In dem Zustand, in dem der Bedienhebel auf die Betriebsposition
eingestellt ist, wird in diesem Fall elektrische Energie gemäß der eingestellten Menge
zu dem Elektromotor geführt,
wodurch der Elektromotor bei einer Drehgeschwindigkeit gemäß der eingestellten
Menge dreht. Das Betriebselement wird bei einer Betriebsgeschwindigkeit
gemäß der eingestellten
Menge über
das Betätigungselement durch
den Betrieb der hydraulischen Pumpe, die bei einer Geschwindigkeit
gemäß der Drehgeschwindigkeit
betrieben wird, betrieben. Auf diese Weise kann die Betriebsgeschwindigkeit
des Betriebselementes durch den Einstellvorgang einer Einstelleinrichtung angepaßt werden,
sodaß die
Betriebsgeschwindigkeit des Betriebselementes gemäß der Betriebssituation
geändert
werden kann. Dies ist daher wirksamer.
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Alternativ
kann die Betriebsgröße des Bedienhebels
bei der Betriebsposition des Bedienhebels erfaßt werden, sodaß gemäß dem Zustand,
bei dem der Bedienhebel auf die Betriebsposition gebracht ist, die
elektrische Energie von der Batterie zu dem Elektromotor geführt wird.
Gemäß dem Betrieb des
Bedienhebels kann in diesem Fall die Betriebsgeschwindigkeit des
Betriebselementes angepaßt werden.
Dies ist daher wirksamer.
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In
dem Zustand, in dem alle Bedienhebel auf eine neutrale Position
eingestellt sind, wird alternativ eine Energiezufuhr von der Batterie
zu dem Elektromotor angehalten, und in dem Zustand, in dem zumindest
ein Bedienhebel auf eine Betriebsposition eingestellt ist, kann
die Energie zu dem Elektromotor geführt werden. In diesem Fall
kann ein Problem vermieden werden, daß wenn keines der Betriebselemente
betrieben wird, der Elektromotor dennoch betrieben wird und elektrische
Energie verschwendet wird. Da weiter die zu dem Elektromotor geführte elektrische
Energie gemäß der Gesamtbetriebsgröße der Bedienhebel
gesteuert wird, kann ein angemessener Energieverbrauch in richtigen
Mengen stets verwirklicht werden.
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Eine
Betriebsmodus-Einstelleinheit zum Ändern einer elektrischen Energieversorgungsmenge zu
einem Elektromotor gemäß der Art
von Betätigungen
ist derart gebildet, daß die
von der Batterie zu dem Elektromotor geführte elektrische Energie gemäß dem Betriebsmodus
geändert
werden kann. Bei dem Aushubbetrieb oder dergleichen kann in diesem Fall
das Betriebselement mit der Betätigung
des Bedienhebels feinfühlig
betätigt
werden, und bei dem Beendigungsvorgang kann das Betriebselement
mit der Betätigung
des Bedienhebels nicht feinfühlig
betätigt
werden. Die Art von Betätigungen
wird in die Betriebsmodus-Einstelleinheit eingegeben, wodurch der
Bedienhebel stets unter der optimalen Bedingung betätigt werden
kann und eine Betriebsfähigkeit
verbessert wird. Da zusätzlich
der übermäßige Betrieb vermieden
werden kann, kann ein verschwenderischer Verbrauch von Batterieenergie
vermieden werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht mit einem Ausführungsbeispiel
der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
hydraulische Schaltung zum Erläutern
eines Steuersystems bei einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 einen Signalverlauf zum Veranschaulichen
einer Beziehung zwischen einer Betriebsgröße eines Beschleunigungsabgleichers
und einer Impulsspannung, die an einen Elektromotor angelegt wird;
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4 eine
hydraulische Schaltung zum Erläutern
eines Steuersystems bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 einen Signalverlauf zum Veranschaulichen
einer Beziehung zwischen einer Betriebsgröße eines Bedienhebels und einer
Impulsspannung, die durch eine Schleifenschaltung fließt.
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6 eine
hydraulische Schaltung zum Erläutern
eines Steuersystems bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 eine
grafische Darstellung zum Veranschaulichen einer Beziehung zwischen
einer Betriebsgröße eines
Bedienhebels und der Anzahl von Umdrehungen eines Elektromotors;
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8 einen Signalverlauf zum Veranschaulichen
einer Beziehung zwischen einer Betriebsgröße eines Bedienhebels und einer
Impulsspannung, die durch eine Schleifenschaltung fließt;
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9 eine
hydraulische Schaltung zum Erläutern
eines Steuersystems bei einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 eine
hydraulische Schaltung zum Erläutern
eines Steuersystems bei einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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11 eine
hydraulische Schaltung zum Erläutern
eines Steuersystems bei einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 ist
eine Seitenansicht mit einem Ausführungsbeispiel der Arbeitsmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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1 zeigt
einen kleinen Bagger als eine Arbeitsmaschine. Dieser Bagger 1 besitzt
ein Anwenderabteil 11, bei dem ein Anwender an Bord arbeitet. Bewegliche
Kettenräder 12 sind
auf dem Boden des Anwenderabteils 11 gebildet. Ein Betriebselement 13,
das durch den Betrieb eines Betätigungselementes 14 beliebig
gebogen wird, ist vor dem Anwenderabteil 11 gebildet. Die
Ketten räder 12 sind
auf beiden Seiten (beide Seiten vertikal zu der Papieroberfläche von 1)
einer Grundplatte 12a gebildet, um diese zu tragen. Das
Anwenderabteil 11 ist um eine vertikale Welle 12c,
die in der Mitte der Grundplatte 12a aufrecht steht, drehbar
gelagert.
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Ein
Richtungsänderungs-Betätigungselement 11a zum
Drehen des Anwenderabteils 11 um die vertikale Welle 12c ist
auf der Grundplatte 12a gebildet. Das Anwenderabteil 11 kann
durch den Betrieb des Betätigungselements 11a die
horizontale Richtung in Bezug auf die Kettenräder 12 ändern. Die Kettenräder 12 werden
durch einen hydraulischen Motor 12b, der auf der Grundplatte 12a gebildet
ist, herumgedreht, wodurch sich der Bagger 1 vorwärts und
rückwärts bewegen
und die Richtung ändern kann.
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Das
Betriebselement 13 umfaßt einen Arm 13a auf
der proximalen Endseite, der am vorderen Ende des Anwenderabteils 11 um
eine horizontale Achse 11b drehbar gelagert ist, einen
Arm 13b auf der äußersten
Endseite, der auf dem äußersten
Ende des Arms 13a auf der proximalen Endseite beliebig biegbar
angeordnet ist, und eine Schaufel 13c, die auf dem äußersten
Ende des Arms 13b auf der äußersten Endseite beliebig biegbar
angeordnet ist. Das Betätigungselement 14 umfaßt ein proximales Endbetätigungselement 14a zum
Drehen des Arms 13a auf der proximalen Endseite um eine
horizontale Achse 11b, ein mittleres Betätigungselement 14b zum
Drehen des Arms 13b auf der äußersten Endseite um eine horizontale
Achse 11c, und ein äußerstes Endbetätigungselement 14c zum
Drehen der Schaufel 13c um eine horizontale Achse 11d.
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Eine
Batterie 2 ist innerhalb des Anwenderabteils 11 montiert.
Ein Elektromotor 3, der lediglich durch elektrische Energie
von der Batterie 2 betrieben wird, ist innerhalb des Anwenderabteils 11 gebildet.
Eine hydraulische Pumpe 4, die durch den Elektromotor 3 betrieben
wird, ist ebenso innerhalb des Anwenderabteils 11 gebildet.
Innerhalb des Anwenderabteils 11 und der Grundplatte 12a sind
die Betätigungselemente 14a, 14b, 14c, 11a und
eine Vielzahl von Umlaufsystemen zum Zuführen von Öldruck, der durch den Betrieb
der hydraulischen Pumpe 4 zu dem hydraulischen Motor 12b geführt wird, gebildet.
Eine Vielzahl von Schaltventilen zum Schalten der Betriebsölrichtung
bei den hydraulischen Systemen und zum Anhalten des Betriebsöls ist ebenso
bei dem Anwenderabteil 11 und der Grundplatte 12a gebildet.
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Auf
der Rückseite
(in 1 rechts) des Anwenderabteils 11 ist
ein Anwendersitz 15 vorgesehen, auf dem ein Anwender sitzt,
um den Bagger 1 zu bedienen. Ein Betriebspult 16 gegenüber dem
Anwendersitz 15 ist auf der Vorderseite des Anwenderabteils 11 aufrecht
gestellt. Das Betriebspult 16 ist mit einer Vielzahl von
Bedieneinrichtungen 5 (Hebel) entsprechend dem hydraulischen
Motor 12b und den Betätigungselementen 14a, 14b, 14c, 11a ausgestattet.
Durch Bedienen dieser Bedieneinrichtungen 5 wird das Betriebsöl zu den
Betätigungselementen 14a, 14b, 14c, 11a und
dem hydraulischen Motor 12b geführt oder angehalten und über die
entsprechenden Schaltventile zugeführt. Dadurch werden die Betätigungselemente 14a, 14b, 14c, 11a und
der hydraulische Motor 12b betrieben oder angehalten.
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2 zeigt
eine hydraulische Schaltung zum Erläutern eines Steuersystems bei
einem ersten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In 2 ist
der Einfachheit halber aus einer Vielzahl von hydraulischen Systemen
lediglich das System, das sich auf den hydraulischen Motor 12b bezieht,
gezeigt. In dem Fall des hydraulischen Systems, das sich auf das
Betriebselement 13 bezieht, sind der Arm auf der proximalen
Endseite 13a, der Arm auf der äußersten Endseite 13b und
die Schaufel 13c an Stelle des hydraulischen Motors 12b bei
einer Position des hydraulischen Motors 12b angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Antriebssystem 6 aus
einem hydraulischen System 61 und einem elektrischen System 62 gebildet.
Das hydraulische System 61 umfaßt die hydraulische Pumpe 4,
eine Pilotpumpe 41, die koaxial zu der hydraulischen Pumpe 4 angeordnet
ist, die Bedieneinrichtung 5, ein Richtungssteuerventil 55 und
den hydraulischen Motor 12b. Die hydraulische Pumpe 4 dreht
den hydraulischen Motor 12b durch das ausgestoßene Betriebsöl. Das Richtungssteuerventil 55 wird
durch von der Pilotpumpe 41 ausgestoßenes Pilotöl geschaltet.
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Ein
erstes hydraulisches Rohr 61a ist zwischen der hydraulischen
Pumpe 4 und dem Richtungssteuerventil 55 angeordnet.
Ein zweites hydraulisches Rohr 61b ist zwischen dem Richtungssteuerventil 55 und
dem hydraulischen Motor 12 angeordnet. Das von der hydraulischen
Pumpe 4 ausgestoßene
Betriebsöl
fließt
durch das erste hydraulische Rohr 61a und das zweite hydraulische
Rohr 61b, wenn das Richtungssteuerventil 55 geöffnet ist.
Der bei dem zweiten hydraulischen Rohr 61b angeordnete
hydraulische Motor 12b dreht sich daher in einer vorbestimmten
Richtung. Auf der anderen Seite, wenn das Richtungssteuerventil 55 zumacht,
hält die Drehung
des hydraulischen Motors 12b an.
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Ein
erstes Pilotrohr 61c ist zwischen der Pilotpumpe 41 und
der Bedieneinrichtung 5 angeordnet. Ein zweites Pilotrohr 61d ist
zwischen der Bedieneinrichtung 5 und einem Pilotanschluß des Richtungssteuerventils 55 angeordnet.
Das Pilotöl,
das von der Pilotpumpe 41 ausgestoßen wird und die Bedieneinrichtung 5 über das
erste Pilotrohr 61c erreicht, wird durch die Betätigung des
Bedienhebels 51 in die Zuführungsrichtung zu dem zweiten
Pilotrohr 61d geschaltet. Dadurch wird das Richtungssteuerventil 55 in
eine Position gemäß dem Betrieb des
hydraulischen Motors 51 eingestellt. Dadurch dreht sich
der hydraulische Motor 12b in einer vorbestimmten Richtung.
Die Drehung des hydraulischen Motors 12b wird durch Einstellen
des Bedienhebels 51 auf eine neutrale Position angehalten.
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Die
Bedieneinrichtung 5 ist mit einem Bedienhebel 51,
der aus dem Betriebspult 16 nach oben hervorragt, ausgestattet.
Dieser Bedienhebel 51 ist in der Form eines Stabes gebildet
und besitzt einen Halteabschnitt 53, der bei dem proximalen
Ende gebildet ist. Ein Trageschaft 53a ist in den Halteabschnitt 53 eingepaßt. Der
Bedienhebel 51 ist um den Trageschaft 53a drehbar
gelagert.
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Der
Halteabschnitt 53 ist mit einem seitlichen Hebel 52,
der sich in einer seitlichen Richtung erstreckt, ausgestattet. Ein
Paar von Schaltventilen 54 ist über Schraubenfedern bei unteren
Teilen auf beiden Seiten des seitlichen Hebels 52 angeordnet.
Gewöhnlich
ist die Bedieneinrichtung 5 durch die Vorspannungskraft
der Schraubenfeder auf eine neutrale Position eingestellt. In dem
Zustand, in dem die Bedieneinrichtung 5 auf einer neutralen
Position ist, ist das Richtungssteuerventil 55 auf eine
Betriebsöl-Absperrposition
eingestellt, wie in 2 gezeigt. In dem Zustand, in
dem die Bedieneinrichtung 5 auf einer neutralen Position
ist, nimmt der hydraulische Motor 12b einen Haltezustand
ein.
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Wenn
der Bedienhebel 51 nach rechts unten um den Trageschaft 53a gezogen
wird, wird das Pilotöl
von der Pilotpumpe 41 zu dem ersten Pilotrohr 61c,
dem rechten Schaltventil 54 und dem zweiten Pilotrohr 61d geführt. Dadurch
bewegt sich das Richtungssteuerventil 55 nach rechts, sodaß das Betriebsöl von der
hydraulischen Pumpe 4 von der linken Seite des hydraulischen
Motors 12b zugeführt wird
und der hydraulische Motor 12b in Vorwärtsrichtung dreht. Die Kettenräder 12 drehen
sich durch die Drehung des hydraulischen Motors 12b in
Vorwärtsrichtung
und der Bagger 1 bewegt sich nach vorne.
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Wenn
der Bedienhebel 51 bei dem in 2 gezeigten
Zustand nach links unten gezogen wird, wird das Pilotöl von der
Pilotpumpe 41 zu dem ersten Pilotrohr 61c, dem
linken Schaltventil 54 und dem zweiten Pilotrohr 61d geführt. Dadurch
bewegt sich das Richtungssteuerventil 55 nach links und
das Betriebsöl
von der hydraulischen Pumpe 4 wird rechts von dem hydraulischen
Motor 12b geführt,
sodaß der hydraulische
Motor 12b in der Umkehrrichtung dreht. Durch die Drehung
des hydraulischen Motors 12b drehen die Kettenräder 12 in
der Umkehrrichtung und der Bagger 1 bewegt sich zurück.
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Das
elektrische System 62 umfaßt eine Schleifenschaltung 63,
bei der die Batterie 2 und der Elektromotor 3 in
Reihe geschaltet sind, und eine Steuerschaltung 64 zum
Steuern eines Gleichspannungsimpulses der Schleifenschaltung 63.
Die Steuerschaltung 64 ist mit einem Beschleunigungsabgleicher 65 als
einem Bedienknopf zum Einstellen einer Betriebsgeschwindigkeit des
hydraulischen Motors 12b, einer Steuereinrichtung 66 zum
Ausgeben eines vorbestimmten Steuersignals auf der Grundlage der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 und
mit einer Zerhackerschaltung 67 zum Ausgeben eines Impulssignals
zu der Schleifenschaltung 63 auf der Grundlage eines Steuersignals von
der Steuereinrichtung 66 ausgestattet.
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Die
Schleifenschaltung 63 ist mit einem Tastenschalter 63a und
einem Transistor (Schaltelement) 63b ausgestattet. Eine
Basis des Transistors 63b ist mit der Zerhackerschaltung
(Einschaltverhältnis-Steuereinrichtung) 67 verbunden.
Der Tastenschalter 63a wird eingeschaltet, wenn der Bagger 1 betrieben
wird. Wenn der Tastenschalter 63a eingeschaltet ist, wird
elektrische Energie von der Batterie 2 zu dem Elektromotor 3 geführt, um
den Elektromotor 3 zu betreiben.
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Die
Zerhackerschaltung 67 ist gebildet, um den Eingangsgleichstrom
bei einer festen Periode pulsierend auszugeben. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird ein Spannungsimpuls mit einer Impulsbreite auf der Grundlage
eines Steuersignals von der Steuereinrichtung 66 ausgegeben.
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Der
Beschleunigungsabgleicher 65 wird gemäß der Betriebsbedingung, die
visuell beobachtet wird, bedient, wenn der Anwender den Bagger 1 bedient.
Der Beschleunigungsabgleicher 65 ist bei einer geeigneten
Stelle des Betriebspults 16 gebildet, um vor dem Anwender,
der auf dem Anwendersitz 15 sitzt, angeordnet zu sein.
Der Anwender hält
den Beschleunigungsabgleicher 65 mit seinen Fingern zur Bedienung
in dem Zustand, in dem die Bedieneinrichtung 5 auf die
Betriebsposition gebracht ist, wodurch die Drehgröße als ein
analoges Signal in die Steuereinrichtung 66 eingegeben
wird. Die Drehgeschwindigkeit des hydraulischen Motors 12b ist
in Übereinstimmung
mit der Betriebsgröße des Be schleunigungsabgleichers 65.
Gemäß der Arbeitsplatzsituation
kann dadurch ein sanfter Betrieb ausgeführt werden.
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Die
Steuereinrichtung 66 ist vorgesehen, um den gesamten Betrieb
des Baggers 1 zu steuern. Ein Energieversorgungs-Steuerteil 66a ist
gebildet, um die elektrische Energie, die zu dem Elektromotor 3 des
Bedienhebels 51 geführt
wird, zu steuern. Der Energieversorgungs-Steuerteil 66a gibt
zu der Zerhackerschaltung 67 ein Steuersignal aus, um das Einschaltverhältnis gemäß der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 zu
erhalten.
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Die
Zerhackerschaltung 67 ist gebildet, um pulsierend ein Signal
auszugeben, durch welches der Spannungsimpuls das vorstehend erläuterte Einschaltverhältnis für die Basis
des Transistors 63b wird. Der Transistor 63b,
der das Signal von der Zerhackerschaltung 67 empfängt, wird
bei einer vorbestimmten Zeitgebung ein- und ausgeschaltet. Dadurch wird die
Impulsspannung mit dem vorstehend erläuterten Einschaltverhältnis an
den Elektromotor 3 angelegt und die elektrische Energie
gemäß der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 wird
im Durchschnitt zu dem Elektromotor 3 geführt. Dadurch
dreht sich der Elektromotor 3 bei einer Drehungsgeschwindigkeit
(Umdrehungen pro Minute, rpm), um mit der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 übereinzustimmen. Die
Fließgeschwindigkeit
des Betriebsöls,
das zu dem ersten hydraulischen Rohr 61a ausgestoßen wird,
hängt von
der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 ab.
Folglich hängt
die Drehungsgeschwindigkeit des hydraulischen Motors 12b von
der Betriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 ab.
Demgemäß ist die
Bewegungsgeschwindigkeit des Baggers 1 bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit
gemäß der Betriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65.
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3 ist ein Signalverlauf zum Veranschaulichen
einer Beziehung zwischen einer Betriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 und
einer Impulsspannung, die an den Elektromotor 3 angelegt ist. 3A bezeichnet
den Zustand einer Ruheposition, bevor der Beschleunigungsabgleicher 65 betätigt wird. 3B be zeichnet
den Zustand, bei dem der Beschleunigungsabgleicher 65 auf
30% (ungefähr
110°) der
Volldrehungs-Betriebsgröße (360°) gebracht
wird. 3D bezeichnet den Zustand, bei dem
der Beschleunigungsabgleicher 65 auf die Volldrehungs-Betriebsgröße gebracht
wird.
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Als
erstes wird bei dem eingestellten Zustand, bei dem der Beschleunigungsabgleicher 65 auf
eine Ruheposition eingestellt ist, wie in 3A gezeigt,
ein Betriebssignal mit der Drehungsbetriebsgröße „0" in den Energieversorgungs-Steuerteil 66a der
Steuereinrichtung 66 eingegeben. Wenn bei dem Energieversorgungs-Steuerteil 66a das
Steuersignal „0" ist, wird zu der
Basis des Transistors 63b kein Signal von der Zerhackerschaltung 67 ausgegeben.
In diesem Zustand ist der Transistor 63b ausgeschaltet. Dadurch
wird keine elektrische Energie von der Batterie 2 zu der
Schleifenschaltung 63 geführt, wie in 3A gezeigt.
Demgemäß wird der
Elektromotor 3 nicht betrieben.
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Als
nächstes
gilt, wenn der Beschleunigungsabgleicher 65 hinsichtlich
der Vollbetriebsgröße auf 30%
gebracht wird (das heißt,
etwa 110° im Uhrzeigersinn
von der Ruheposition aus), wie in 3B gezeigt,
befindet sich eine Impulsbreite d1 des Spannungsimpulses in dem
Zustand, in dem sie hinsichtlich einer Periode D einer Impulsspannung auf
30% eingestellt ist (d1/D = 0,3). Das heißt, ein Steuersignal der Art,
bei dem das Einschaltverhältnis durch
den Rechenvorgang bei dem Energieversorgungs-Steuerteil 66a auf
der Grundlage der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 0,3
beträgt,
wird zu der Zerhackerschaltung 67 ausgegeben. Der Transistor 63b wird
ein- und ausgeschaltet,
um durch das Impulssignal von der Zerhackerschaltung 67 ein
Einschaltverhältnis
von 0,3 zu bekommen, wodurch die Impulsspannung angelegt wird, wie
in 3B gezeigt. Dadurch beträgt die durchschnittliche Stromflußzeit durch
die Schleifenschaltung 63 30% einer elektromotorischen
Kraft der Batterie 2. Der Elektromotor 3 dreht
sich bei der Drehgeschwindigkeit entsprechend seinem Spannungswert.
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Wenn
dann die Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 hinsichtlich
der Volldrehungs-Betriebsgröße auf 60%
(ungefähr
220°) eingestellt
wird, wie in 3C gezeigt, wird eine Impulsbreite
d2 des Spannungsimpulses hinsichtlich einer Periode D der Impulsspannung
auf einen Zustand von 60% eingestellt (d2/D = 0,6). Dadurch beträgt der durchschnittliche
Wert einer Stromflußzeit durch
die Schleifenschaltung 63 60% einer elektromotorischen
Kraft der Batterie 2. Der Elektromotor 3 dreht
sich bei einer schnelleren Drehgeschwindigkeit als bei dem Fall,
bei dem das Einschaltverhältnis
0,3 beträgt.
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Wenn
weiterhin der Beschleunigungsabgleicher 65 maximal betrieben
wird (360°),
wie in 3D gezeigt, wird ständig ein
Signal von der Zerhackerschaltung 67 zu dem Transistor 63b ausgegeben. Dadurch
wird die elektromotorische Kraft der Batterie 2 bei allen
Elektromotoren 3 angelegt. Der Elektromotor 3 dreht
sich bei der maximalen Drehgeschwindigkeit.
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Wie
vorstehend in Einzelheiten erläutert, wird
bei dem Bagger 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Elektromotor 3 an Stelle des Verbrennungsmotors als
eine Antriebsquelle verwendet. Weiterhin wird der Elektromotor 3 durch
die elektrische Energie von der montierten Batterie 2 betrieben,
wodurch der Bagger 1 betrieben und der Betrieb durch das
Betriebselement 13 durchgeführt wird. Der Bagger 1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
erzeugt nicht viel Lärm
und stößt keine
Abgase aus, wenn man ihn mit einem Bagger unter Verwendung des Verbrennungsmotors
vergleicht. Der Bagger 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist für öffentliche
Arbeiten in einem Stadtbereich geeignet.
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In
dem Zustand, in dem der Beschleunigungsabgleicher 65 auf
eine Ruheposition eingestellt ist, ist die Energieversorgungsmenge
von der Batterie 2 zu dem Elektromotor 3 gleich „0". Wenn der Beschleunigungsabgleicher 65 betätigt wird,
wird elektrische Energie gemäß der Drehungsbetriebsgröße von der
Batterie 2 zu dem Elektromotor 3 geführt. Daher
kann die Betriebsgeschwindigkeit des Betriebselementes 13 gemäß der Betriebssituation
einge stellt werden, um verglichen mit dem Fall, bei dem ständig eine
festgelegte Energie zu dem Elektromotor 3 geführt wird,
die Betriebsfähigkeit
zu verbessern.
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Weiterhin
wird der Transistor 63b bei dem Einschaltverhältnis gemäß der Drehungsbetriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 durch
die Funktion des Energieversorgungs-Steuerteils 66a und
der Zerhackerschaltung 67 ein- und ausgeschaltet, und daher
dreht sich der Elektromotor 3 bei der Drehgeschwindigkeit
gemäß der Betriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65.
Dadurch werden das Betriebselement 13 und der hydraulische
Motor 12b bei der Geschwindigkeit entsprechend der Betriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 betrieben.
Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
Energie durch eine PWM-Steuerung (Impulsbreiten-Modulationssteuerung) ohne Eingreifen
eines veränderlichen
Widerstands zu dem Elektromotor 3 geführt wird, wird durch den veränderlichen
Widerstand oder dergleichen keine Energie verschwendet. Daher ist
es möglich,
die Lebensdauer der Batterie 2 zu verlängern und der Bagger 1 kann
für lange Zeit
betrieben werden.
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4 zeigt
eine hydraulische Schaltung zum Erläutern eines Steuersystems bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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An
Stelle des Beschleunigungsabgleichers 65 bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 erfaßt, um dadurch
die Energieversorgungsmenge zu dem Elektromotor 3 gemäß der erfaßten Größe zu steuern.
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Das
heißt,
die Bedieneinrichtung 5 ist mit einem Betriebswinkelsensor 650 zum
Erfassen eines Betriebswinkels (Betriebsgröße) des Bedienhebels 51 ausgestattet.
Das erfaßte
Ergebnis des Betriebswinkelsensors 650 wird in die Steuereinrichtung 66 eingegeben.
Der Betriebswinkelsensor 650 erfaßt einen Kippwinkel, wenn der
Bedienhebel 51 vor- und zurückgekippt wird, wobei seine aufrechte
Position als Bezug gilt. Das erfaßte Ergebnis des Betriebswinkelsensors 650 wird
als ein analoges Signal, das durch einen Stromwert oder einen Spannungswert erzeugt
wird, in die Steuereinrichtung 66 eingegeben.
-
Ein
Steuersignal wird von dem Energieversorgungs-Steuerteil 66a zu
der Zerhackerschaltung 67 ausgegeben, um das Einschaltverhältnis gemäß dem durch
den Betriebswinkelsensor 650 erfaßten Stromwert oder Spannungswert
zu erhalten.
-
Die
Zerhackerschaltung 67 gibt zur Erfüllung des Einschaltverhältnisses
pulsierend ein Signal zu der Basis des Transistors 63b aus.
Bei einer vorbestimmten Zeitgebung wird dadurch der Transistor 63b ein-
und ausgeschaltet. Dadurch wird eine Impulsspannung unter dem Einschaltverhältnis an
den Elektromotor 3 angelegt. Dadurch dreht sich der Elektromotor 3 bei
einer Drehungsgeschwindigkeit (Umdrehungen pro Minute, rpm) gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51.
Die Fließgeschwindigkeit
des Betriebsöls,
das durch die hydraulische Pumpe 4, die durch den Elektromotor 3 betrieben
wird, zu dem ersten hydraulischen Rohr 61a ausgestoßen wird,
hängt von
der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ab.
Folglich hängt
die Drehungsgeschwindigkeit des hydraulischen Motors 12b von
der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ab.
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5 ist ein Signalverlauf zum Veranschaulichen
einer Beziehung zwischen einer Betriebsgröße des Bedienhebels 51 und
einer Impulsspannung, die durch die Schleifenschaltung 63 fließt. 5A bezeichnet
den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf eine neutrale
Position eingestellt ist. 5B bezeichnet
den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf 30% der Vollbetriebsgröße gebracht
ist. 5C bezeichnet den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf
60% der Vollbetriebsgröße des Bedienhebels 51 gebracht
ist. 5D bezeichnet den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf
die Vollbetriebsgröße gebracht
ist.
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Als
erstes gilt, in dem Zustand, in dem der Bedienhebel 51 auf
eine neutrale Position eingestellt ist, wie in 5A gezeigt,
erfaßt
der Betriebswinkelsensor 650 „0". Das erfaßte Signal wird in den Energieversorgungs-Steuerteil 66a der
Steuereinrichtung 66 eingegeben. Wenn das erfaßte Signal „0" ist, wird kein Signal
von der Zerhackerschaltung 67 zu der Basis des Transistors 63b ausgegeben.
Daher ist der Transistor 63b ausgeschaltet. Dadurch wird
keine Energie von der Batterie 2 zu der Schleifenschaltung 63 geführt, wie
in 5A gezeigt. Demgemäß wird der Elektromotor 3 nicht
betrieben und die Energie der Batterie nicht verbraucht.
-
Wenn
dann der Bedienhebel 51 hinsichtlich der Vollbetriebsgröße auf 30%
gebracht ist, wie in 5B gezeigt, wird die Impulsbreite
d1 des Spannungsimpulses hinsichtlich einer Periode D der Impulsspannung
auf 30% eingestellt (d1/D = 0,3). In diesem Fall wird ein Steuersignal
derart, daß das
Einschaltverhältnis
durch den Rechenvorgang durch den Energieversorgungs-Steuerteil 66a auf
der Grundlage des erfaßten
Ergebnisses des Betriebswinkelsensors 650 0,3 ist, zu der
Zerhackerschaltung 67 ausgegeben. Der Transistor 63b wird
durch das Impulssignal von der Zerhackerschaltung 67 ein-
und ausgeschaltet, sodaß das
Einschaltverhältnis
0,3 ist. Die Impulsspannung, wie in 5B gezeigt,
wird an den Elektromotor 3 angelegt. Dadurch beträgt der Durchschnittswert
einer Stromflußzeit
durch die Schleifenschaltung 63 30% der elektromotorischen Kraft
der Batterie 2. Der Elektromotor 3 dreht sich
bei der Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Spannungswert.
-
Wenn
die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 hinsichtlich
der Vollbetriebsgröße auf 60%
eingestellt ist, wie in 5C gezeigt,
wird die Impulsbreite d2 des Spannungsimpulses hinsichtlich der
Periode D der Impulsspannung auf 60% eingestellt (d2/D = 0,6). Dadurch
beträgt
der Durchschnittswert einer Stromflußzeit durch die Schleifenschaltung 63 60% der
elektromotorischen Kraft der Batterie 2. Der Elektromotor 3 dreht
sich bei einer höheren
Drehgeschwindigkeit als in dem Fall, in dem das Einschaltverhältnis 0,3
beträgt.
-
Wenn
der Bedienhebel 51 auf Maximum eingestellt ist, wie in
Figur gezeigt, wird ständig
ein Signal von der Zerhackerschaltung 67 zu dem Transistor 63b ausgegeben.
Dadurch wird die elektromotorische Kraft der Batterie 2 an
den Elektromotor 3 angelegt. Der Elektromotor 3 dreht
sich bei der maximalen Drehgeschwindigkeit.
-
Gemäß dem Steuersystem
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
die Energie von der Batterie 2, die zu dem Elektromotor
geführt
wird, lediglich durch die Betätigung
des Bedienhebels 51 ohne Drehen des Beschleunigungsabgleichers 65 zu steuern,
um somit die Betriebsfähigkeit
zu verbessern.
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6 zeigt
eine hydraulische Schaltung zum Erläutern eines Steuersystems bei
einem dritten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
gilt, zusätzlich
zu der Steuerung gemäß der erfaßten Größe durch
die Erfassung der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
mittels des Betriebswinkelsensors 650 wird das Betriebselement 13 gemäß dem Betriebsmodus
gesteuert. Aus hydraulischen Systemen für eine Vielzahl von Betriebselementen 13 ist
lediglich das System für
das äußerste Endbetätigungselement 14c in 6 gezeigt.
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Wie
in 6 gezeigt, ist ein erstes Pilotrohr 61c zwischen
der Pilotpumpe 41 und der Bedieneinrichtung 5 angeordnet.
Ein zweites Pilotrohr 61d ist zwischen der Bedieneinrichtung 5 und
dem Richtungssteuerventil 55 angeordnet. Pilotöl wird von
der Pilotpumpe 41 ausgestoßen und gelangt über das erste
Pilotrohr 61c zu der Bedieneinrichtung. Die Zuführungsrichtung
des Pilotöls
zu dem zweiten Pilotrohr 61d wird durch die Betätigung des
Bedienhebels 51 geschaltet. Dadurch wird das äußerste Endbe tätigungselement 14c in
einer vorbestimmten Richtung betrieben. Wenn der Bedienhebel 51 auf
eine neutrale Position eingestellt ist, wird der Betrieb des äußersten
Endbetätigungselements 14c angehalten.
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In
dem Zustand, in dem die Bedieneinrichtung 5 in einer neutralen
Position ist, sperrt das Richtungssteuerventil 55 das Pilotöl, wie in 6 gezeigt. Dadurch
befindet sich das äußerste Endbetätigungselement 14c in
einem Haltezustand.
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Wenn
der Bedienhebel 51 nach rechts unten um den Trageschaft 53a gezogen
wird, wird das Pilotöl
von der Pilotpumpe 41 zu dem ersten Pilotrohr 61c,
dem rechten Schaltventil 54 und dem zweiten Pilotrohr 61d geführt. Dadurch
bewegt sich das Richtungssteuerventil 55 nach rechts, sodaß das Betriebsöl von der
hydraulischen Pumpe 4 von der linken Seite des äußersten
Endbetätigungselements 14c in 6 zugeführt wird.
Das Betätigungselement 14c wird
betrieben, sodaß seine
Kolbenstange in den Zylinder geschoben wird. Die Schaufel 13c wird durch
den Betrieb des Betätigungselements 14c im Uhrzeigersinn
um die horizontale Achse 11d gedreht.
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Wenn
der Bedienhebel 51 nach links unten gezogen wird, wird
im Gegensatz zu vorher das Pilotöl
von der Pilotpumpe 41 zu dem ersten Pilotrohr 61c,
dem linken Schaltventil 54 und dem zweiten Pilotrohr 61d geführt. Dadurch
bewegt sich das Richtungssteuerventil 55 nach links, sodaß das Betriebsöl von der
hydraulischen Pumpe 4 in 6 von der rechten
Seite des äußersten
Endbetätigungselements 14c zugeführt wird
und das äußerste Endbetätigungselement 14c in
umgekehrter Richtung betrieben wird. Der Betrieb des äußersten
Endbetätigungselements 14c veranlaßt die Schaufel 13c,
Erde auf die Oberfläche
des Bodens oder unter die Oberfläche zu
schaufeln.
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Die
Steuerschaltung 64 ist mit einem Betriebswinkelsensor 65 zum
Erfassen eines Betriebswinkels (eine Betriebsgröße) des Bedienhebels 51, einer
Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 zum Einstel len eines
Betriebsmodus, der durch das äußerste Endbetätigungselement 14c ausgeführt wird,
und mit einer Steuereinrichtung 66 zum Ausgeben eines vorbestimmten
Steuersignals zu der Schleifenschaltung 63 auf der Grundlage
des erfaßten
Ergebnisses des Betriebswinkelsensors 65 und des durch
die Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 eingestellten
Modus ausgestattet.
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Die
Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 ist in der Lage, die
Betriebsarten des Betriebselements 13, das heißt, den
Betriebsmodus, einzugeben. Die Betriebsmodi enthalten einen Aushubmodus
(Modus A) zum tiefen Ausgraben des Bodens durch die Schaufel 13c,
einen Landwiederausgleichsmodus zum Wiederausgleichen der aufgerissenen
Abschnitte auf dem Boden durch die Schaufel 13c (Modus
B), und einen Beendigungsmodus zum Glätten und Abflachen der wiederausgeglichenen
Erdoberfläche
durch die Rückseite
der Schaufel 13c oder zum Verwenden der Schaufel 13c als
ein Kran (Modus C). Die Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 ist
mit einem Aushubmodusknopf 652, einem Landwiederausgleichsmodusknopf 653 und
einem Beendigungsmodusknopf 654 ausgestattet. Ein Modus
wird durch Drücken
eines Knopfes eingestellt.
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Der
Energieversorgungs-Steuerteil 66a gibt ein Steuersignal
gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 und
des Betriebsmodus, der durch die Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 eingestellt
wird, zu der Zerhackerschaltung 67 aus.
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7 ist
eine grafische Darstellung zum Veranschaulichen einer Beziehung
zwischen einer Betriebsgröße (°) des Bedienhebels 51 und
der Drehgeschwindigkeit (rpm, Umdrehungen pro Minute) des Elektromotors 3.
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Wie
bei der grafischen Darstellung gezeigt, steigt oder fällt die
Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 3 im Verhältnis zu
der Betriebsgröße des Bedienhebels 51.
Die Änderungsrate
der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 3 in Bezug auf
die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 steigt
in der Reihenfolge des Beendigungsmodus (Modus C), des Landwiederausgleichsmodus
(Modus B) und des Aushubmodus (Modus A). Bei dem in 7 gezeigten
Beispiel beträgt
die Änderungsrate
des Beendigungsmodus 30 (Umdrehungen pro Minute/°), die Änderungsrate
des Landwiederausgleichsmodus 40 (Umdrehungen pro Minute/°) und die Änderungsrate des
Aushubmodus 50 (Umdrehungen pro Minute/°).
-
Der
Grund, warum die Änderungsrate
der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 3 hinsichtlich
der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 gemäß dem Betriebsmodus
unterschieden wird, wird nachfolgend erläutert. Da bei dem Aushubmodus
der Boden durch die Schaufel 13c aufgegraben wird, ist eine
große
Kraft erforderlich, wenn das äußerste Ende
der Schaufel 13c mit der Erde in Verbindung gebracht wird.
Weiter ist es erforderlich, daß eine kleine
Betriebsgröße des Bedienhebels 51 einen
feinen Einfluß auf
die Bewegung der Schaufel 13c hat, damit das äußerste Ende
der Schaufel 13c, wenn sie einmal mit dem Boden in Berührung kommt,
schnell aus dem Boden herausgezogen werden kann. Auf der anderen
Seite, da bei dem Beendigungsmodus die wiederausgeglichene Erdoberfläche durch
die Rückseite
der Schaufel 13c lediglich geglättet wird, gilt, falls die
Schaufel 13c empfindlich auf die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 reagiert,
daß der Betrieb
umgekehrt schwer durchführbar
ist. Da weiter der Landwiederausgleichsmodus ein Zwischenbetrieb
zwischen dem Aushubmodus und dem Beendigungsmodus ist, wird als
die Änderungsrate
ein Zwischenwert zwischen dem Aushubmodus und dem Beendigungsmodus
verwendet.
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Die
Steuereinrichtung 66 ist entworfen, um ein Steuersignal
gemäß dem Betriebsmodus,
der durch die Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 eingestellt
wird, zu der Zerhackerschaltung 67 auszugeben. Das Steuersignal
steuert unter dem Einschaltverhältnis
die von der Batterie 2 zu dem Elektromotor 3 geführte Energie.
-
Demgemäß gibt die
Zerhackerschaltung 67, die das Steuersignal pulsierend
empfängt,
ein Signal aus, durch welches das Einschaltverhältnis an die Basis des Transistors 63b angelegt
wird. Daher wird der Transistor 63b bei einer vorbestimmten
Zeitgebung ein- und ausgeschaltet. Dadurch wird eine Impulsspannung
mit dem vorstehend genannten Einschaltverhältnis an den Elektromotor 3 angelegt,
um den Zustand zu erzeugen, bei dem im Durchschnitt Energie gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 zu
dem Elektromotor 3 geführt
wird.
-
Dadurch
dreht sich der Elektromotor 3 bei der Drehgeschwindigkeit
(Umdrehungen pro Minute) gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 bei dem
eingestellten Betriebsmodus, und die Fließgeschwindigkeit des Betriebsöls, das
durch die hydraulische Pumpe 4, die durch den Elektromotor 3 betrieben
wird, zu dem hydraulischen Rohr 61 ausgestoßen wird,
befindet sich ebenso in Übereinstimmung mit
der Betriebsgröße des Bedienhebels 51.
Folglich stimmt die Betriebsgeschwindigkeit des äußersten Endbetätigungselements 14c mit
der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 bei
dem eingestellten Betriebsmodus überein.
Demgemäß ist die
Betriebsgeschwindigkeit des äußersten
Endbetätigungselements 14c gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 bei
dem Modus bestimmt, wie erläutert.
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8 ist ein Signalverlauf zum Veranschaulichen
einer Beziehung zwischen einer Betriebsgröße des Bedienhebels 51 und
einer Impulsspannung, die durch die Schleifenschaltung 63 fließt. 8A bezeichnet
den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf einer neutralen
Position ist. 8B bezeichnet den Zustand, bei
dem der Bedienhebel 51 auf 30% der Vollbetriebsgröße gebracht
ist. 8C bezeichnet den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf 60%
der Vollbetriebsgröße gebracht
ist. 8D bezeichnet den Zustand, bei dem der Bedienhebel 51 auf
die Vollbetriebsgröße gebracht
ist. In 8A bis 8D bezeichnet
die durchgezogene Linie eine Impulsspannung bei dem Aushubmodus,
und die Zweipunkt-Kettenlinie bezeichnet eine Impulsspannung bei
dem Beendigungsmodus.
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Wie
in 8A gezeigt, wenn zuerst der Bedienhebel 51 auf
eine neutrale Position eingestellt ist, erfaßt der Betriebswinkelsensor 65 „0". Wenn dieses Erfassungssignal
in den Energieversor gungs-Steuerteil 66a der Steuereinrichtung 66 eingegeben
wird, wird der Transistor 63b ausgeschaltet, weil kein
Signal von der Zerhackerschaltung 67 zu der Basis des Transistors 63b ausgegeben
wird. Dadurch wird keine Energie von der Batterie 2 zu
der Schleifenschaltung 63 geführt, wie in 8A gezeigt.
Demgemäß wird der
Elektromotor 3 nicht betrieben, sodaß die Energie der Batterie 2 nicht
verbraucht wird.
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Wie
in 8B als nächstes
gezeigt, befindet sich in dem Fall, in dem der Bedienhebel 51 auf
30% der Vollbetriebsgröße gebracht
ist und der Aushubmodus bei der Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 eingestellt
ist, die Impulsbreite d1 des Spannungsimpulses in dem Zustand, in
dem sie auf 30% der Periode D der Impulsspannung (d1/D = 0,3) eingestellt ist,
wie durch die durchgezogene Linie in 8B gezeigt.
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Das
heißt,
ein Steuersignal derart, daß das Einschaltverhältnis durch
den Rechenvorgang durch den Energieversorgungs-Steuerteil 66a auf
der Grundlage des erfaßten
Ergebnisses des Betriebswinkelsensors 65 0,3 ist, wird
zu der Zerhackerschaltung 67 ausgegeben. Der Transistor 63b wird
ein- und ausgeschaltet, sodaß durch
das Impulssignal von der Zerhackerschaltung 67 das Einschaltverhältnis 0,3 beträgt. Eine
Impulsspannung, wie in 8B gezeigt, wird an den Elektromotor 3 angelegt.
Ein Durchschnittswert einer Stromflußzeit durch die Schleifenschaltung 63 beträgt 30% der
elektromotorischen Kraft der Batterie 2. Der Elektromotor 3 dreht sich
bei einer Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Spannungswert.
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Auf
der anderen Seite, in dem Fall, in dem bei dem Zustand von 8B bei
der Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 der Beendigungsmodus
eingestellt ist, beträgt
eine Impulsbreite e1 einer Impulsspannung, die durch die Zweipunkt-Kettenlinie
angezeigt wird, 18% (30%*30/50) der Periode D der Impulsspannung
und das Einschaltverhältnis
(e1/D) beträgt
0,18.
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Als
nächstes
gilt, wie in 8C gezeigt, wenn die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 hinsichtlich
der Vollbetriebsgröße auf 60%
eingestellt ist, ist im Falle des Aushubmodus eine Impulsbreite
d2 des Spannungsimpulses hinsichtlich der Periode D der Impulsspannung
auf 60% (d2/D = 0,6) eingestellt. Im Falle des Beendigungsmodus
beträgt
die Impulsbreite des Spannungsimpulses 60 (e2/D = 0,36)
der Impulsspannung. Dadurch beträgt
ein Durchschnittswert einer Stromflußzeit durch die Schleifenschaltung 63 60%
oder 36% der elektromotorischen Kraft der Batterie 2 gemäß dem eingestellten
Modus. Der Elektromotor 3 dreht sich bei einer höheren Drehgeschwindigkeit
als in dem Fall, in dem das vorangehende Einschaltverhältnis 0,3
bis 0,18 beträgt.
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Nachfolgend
wird der Fall erläutert,
bei dem der Bedienhebel 51 auf das Maximum gebracht ist, wie
in 8D gezeigt. Bei dem Aushubmodus wird ständig ein
Signal von der Zerhackerschaltung 67 zu dem Transistor 63b ausgegeben.
Dadurch wird die gesamte elektromotorische Kraft der Batterie 2 an den
Elektromotor 3 angelegt. Der Elektromotor 3 dreht
sich bei der maximalen Drehgeschwindigkeit. Auf der anderen Seite,
bei dem Beendigungsmodus wird ein Signal, bei dem das Einschaltverhältnis 0,6 beträgt, von
der Zerhackerschaltung 67 zu dem Transistor 63b ausgegeben.
Dazu entsprechende Energie wird zu dem Elektromotor 3 geführt.
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In 8A bis 8D ist
die Erläuterung
des Spannungsimpulses bei dem Landwiederausgleichsmodus weggelassen.
Falls der Landwiederausgleichsmodus eingestellt ist, ist das Einschaltverhältnis auf
80% des Einschaltverhältnisses
bei dem Aushubmodus eingestellt.
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Bei
dem Steuersystem des dritten Ausführungsbeispiels wird im voraus
vor dem Betrieb der Betriebsmodus gemäß der Betriebsart in die Betriebsmodus-Einstelleinheit 651 eingegeben,
wodurch selbst in dem Fall, in dem die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 die
gleiche ist, die Betriebsgeschwindigkeit des Betriebselementes 13 bei
jedem Betriebsmodus verschieden ist. Daher führt die Schaufel 13c aufgrund
der übermäßigen Betätigung des
Bedienhe bels 51 bei dem Betrieb des Beendigungsmodus die übermäßige Tätigkeit
aus, wodurch der Verbrauch der Batterie 2 durch diesen
Teil nicht beschleunigt wird. Weiterhin tritt kein Problem auf, bei
dem der Betrieb nicht fortgesetzt wird, wenn nicht die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 bei
dem Betrieb des Aushubmodus erhöht
wird. Dies ist sehr wirksam, um den Energieverbrauch zu senken und die
Betriebsfähigkeit
zu verbessern.
-
Vorangehend
wurde ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei
dem eine sogenannte positive Steuerung bei dem Antriebssystem 6 verwendet
wird, bei dem die Betriebsgröße des Beschleunigungsabgleichers 65 und
des Bedienhebels 51 erfaßt werden, und diese Betriebsgröße wird
direkt in die Steuereinrichtung 66 eingegeben, um die zu
dem Elektromotor 3 geführte
elektrische Energie positiv zu steuern. Als nächstes wird unter Bezug auf 9 bis 11 ein Fall
erläutert,
bei dem eine sogenannte negative Steuerung bei dem Antriebssystem 6 angewendet wird,
bei der die zu dem Elektromotor 3 geführte elektrische Energie auf
der Grundlage der Fließgeschwindigkeit
von Zusatzöl,
das von der hydraulischen Pumpe 4 zu dem hydraulischen
Motor 12b ausgestoßen
wird, gesteuert wird.
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9 zeigt
eine hydraulische Schaltung zum Erläutern eines Steuersystems bei
einem vierten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 9 gezeigt, wird bei dem vierten Ausführungsbeispiel
ein sogenanntes Tandem-Richtungssteuerventil 55a verwendet,
bei dem bei einem Zustand, bei dem es auf eine Betriebsöl-Absperrposition eingestellt
ist, Betriebsöl über ein
Rücklaufrohr 61e und über ein
veränderliches Öffnungsgrad-Flußsteuerventil 56 zu
einem Öltank 57 zurückgeführt wird.
Bei dem Zustand, bei dem eine Betriebsöl-Flußposition eingestellt ist,
verhält
sich das Richtungssteuerventil 55a proportional zum Druck
von Pilotöl, der
proportional zu einer Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ist,
um einen offenen Bereich des Ventils zu ändern. Das veränderliche Öffnungsgrad-Flußsteuerventil 56 ändert einen Öffnungsgrad
umgekehrt proportional zu dem Öffnungsgrad
des Richtungssteuerventils 55a.
-
Demgemäß wird die
Betriebsgröße des Bedienhebels 51,
der auf eine Betriebsposition eingestellt ist, aufeinanderfolgend
erhöht,
sodaß der Öffnungsgrad
des Richtungssteuerventils 55a aufeinanderfolgend ansteigt,
und der Öffnungsgrad
des veränderlichen
Flußsteuerventils 56 aufeinanderfolgend abnimmt.
Daher nimmt die Fließgeschwindigkeit
zu dem hydraulischen Motor 12b aufeinanderfolgend zu, und
die Fließgeschwindigkeit
zurück
zum Öltank 57 über das
veränderliche Öffnungsgrad-Flußsteuerventil 56 nimmt
aufeinanderfolgend ab. Im Gegensatz dazu wird die Betriebsgröße des Bedienhebels 51 verringert,
sodaß der Öffnungsgrad
des Richtungssteuerventils 55a aufeinanderfolgend abnimmt und
der Öffnungsgrad
des veränderlichen Öffnungsgrad-Flußsteuerventils 56 aufeinanderfolgend
zunimmt. Dadurch nimmt die Fließgeschwindigkeit
des Betriebsöls
zu dem hydraulischen Motor 12b aufeinanderfolgend ab und
die Fließgeschwindigkeit
zu dem veränderlichen Öffnungsgrad-Flußsteuerventil 56 nimmt
zu.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
ein Neutralpositionssensor 655 gebildet, um zu erfassen,
ob der Bedienhebel 51 auf eine neutrale Position eingestellt
ist oder nicht. In dem Fall, in dem der Bedienhebel 51 auf
eine neutrale Position eingestellt ist, wird auf der Grundlage des
erfaßten
Signals des Neutralpositionssensors 655 eine Energieversorgung
von der Batterie 2 zu dem Elektromotor 3 durch die
Steuerung der Steuereinrichtung 66 angehalten. In dem Fall,
in dem der Bedienhebel 51 auf eine Betriebsposition eingestellt
ist, wird durch die Steuerung der Steuereinrichtung 66 auf
der Grundlage der Tatsache, daß das
erfaßte
Signal nicht von dem Neutralpositionssensor ausgegeben wird, Energie
zu dem Elektromotor 3 geführt.
-
Gemäß einem
Antriebssystem 6a bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird bei dem
hydraulischen System 611 eine negative Steuerung angewendet.
In dem Zustand, in dem der Bedienhebel 51 auf die Betriebsposition
eingestellt ist, gilt daher, daß selbst wenn
die zu dem Elektromotor 3 geführte elektrische Energie durch
den Befehl der Steuereinrichtung konstant ist, sich die zu dem hydraulischen
Motor 12b geführte
Betriebsölmenge
gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ändert. Dadurch entspricht
die Betriebsgeschwindigkeit des Arms auf der äußersten Endseite 13b der
Betriebsgröße des Bedienhebels 51.
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Wenn
der Bedienhebel 51 bei der Betriebsposition auf eine neutrale
Position zurückgebracht wird,
erfaßt
ihn der Neutralpositionssensor 655, um das erfaßte Ergebnis
in die Steuereinrichtung 66 einzugeben. Da durch die Steuerung
der Steuereinrichtung 66 eine Energieversorgung zu dem
Elektromotor 3 angehalten wird, wird der Energieverbrauch
der Batterie 2 durch diese Größe unterdrückt. Wenn der Bedienhebel 51 auf
einer neutralen Position dann zu der Betriebsposition zurückgebracht
wird, ist die Positionserfassung durch den Neutralpositionssensor 655 bewältigt, um
Energie zu dem Elektromotor 3 zu führen.
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Da
die Erfassung der neutralen Position des Bedienhebels 51 nicht
durch Messen eines Betriebsöl-
oder Pilotöldrucks
durchgeführt
wird, wie später
erläutert
wird, gilt, daß selbst
wenn die hydraulische Pumpe 4 oder die Pilotpumpe 41 angehalten werden,
durch die Steuereinrichtung 66 unterschieden werden kann,
daß der
Bedienhebel 51 von der neutralen Position auf die Betriebsposition
gebracht ist.
-
10 zeigt
eine hydraulische Schaltung zum Erläutern eines Steuersystems bei
einem fünften
Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 10 gezeigt, wird bei dem fünften Ausführungsbeispiel eine negative
Steuerung angewendet, ähnlich
wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel.
An Stelle einer Erfassung der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 wird
ein Druck von Pilotöl,
das durch das zweite Pilotrohr 61d fließt, erfaßt, um gemäß dem Pilotöldruck die zu dem Elektromotor 3 geführte elektrische
Energie zu steuern.
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Das
zweite Pilotrohr 61d ist mit einem Pilotöldrucksensor 68 ausgestattet.
Das erfaßte
Ergebnis des Pilotöldrucksensors 68 wird
in die Steuereinrichtung 66 eingegeben. Die Steuerung einer
Energieversorgung zu dem Elektromotor 3 durch die Steuereinrichtung 66 wird
in ähnlicher
Weise wie vorstehend auf der Grundlage des eingegebenen Pilotöldrucks
ausgeführt.
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Weiterhin
ist die Steuereinrichtung 66 mit einem Bereitschaftsknopf 66b ausgestattet.
Der Bereitschaftsknopf 66b wird betätigt, wenn der Elektromotor 3 nach
einer Einstellung des Bedienhebels 51 auf eine neutrale
Position neu startet, um die Energieversorgung zu dem Elektromotor 3 anzuhalten.
Wenn der Knopf eingeschaltet ist, wird über die Zerhackerschaltung 67 die
minimale Energie zu dem Elektromotor 3 geführt. Wenn
der Bedienhebel 51 auf die Betriebsposition eingestellt
ist, wird durch den Betrieb der Pilotpumpe 41, die mit
der minimalen Energie versorgt wird, bei dem zweiten Pilotrohr 61d ein Öldruck erzeugt.
Dadurch wird die Steuerung durch den Pilotöldrucksensor 68 ausgeführt.
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Da
bei diesem Ausführungsbeispiel
sich die Energieversorgungsmenge zu dem Elektromotor 3 in Übereinstimmung
mit der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ändert, entspricht
die Betriebsgeschwindigkeit des Arms auf dem äußersten Ende 13b der Betriebsgröße des Bedienhebels 51,
um den Betrieb zu erleichtern und die Energieverbrauchsmenge zu senken.
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11 zeigt
eine hydraulische Schaltung zum Erläutern eines Steuersystems bei
einem sechsten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 11 gezeigt, wird in ähnlicher Weise wie beim fünften Ausführungsbeispiel
bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
eine negative Steuerung angewendet. An Stelle einer Erfassung von
Pilotöldruck
wird ein Betriebsöldruck
bei dem Rücklaufrohr 61e flußabwärts des
veränderlichen Öffnungsgrad-Flußsteuerventils 56 erfaßt. Die
zu dem Elektromotor 3 geführte elektrische Energie wird
gemäß dem Rücklaufdruck
gesteuert.
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Bei
dem sechsten Ausführungsbeispiel
ist ein Überschuß-Fließgeschwindigkeitssensor 69 zum Erfassen
der Fließgeschwindigkeit
(Überschußfließgeschwindigkeit),
die nicht zum Antreiben des hydraulischen Motors 12b verwendet
wird, bei dem Rücklaufrohr 61e flußabwärts des
veränderlichen Flußsteuerventils 56 gebildet.
Das erfaßte
Ergebnis des Überschuß-Fließgeschwindigkeitssensors 69 wird
minütlich
in die Steuereinrichtung 66 eingegeben. Bei Empfang des
erfaßten
Ergebnisses gibt die Steuereinrichtung 66 ein Steuersignal,
das umgekehrt proportional zum erfaßten Ergebnis ist, zu der Zerhackerschaltung 67 aus.
-
Der
Grund für
diesen Aufbau besteht darin, daß die Überschußfließgeschwindigkeit
von Betriebsöl
umgekehrt proportional zu der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ist. Ähnlich wie
bei dem fünften Ausführungsbeispiel
von 10 ist die Steuereinrichtung 66 ebenso
mit einem Bereitschaftsknopf 66b ausgestattet.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
gilt ebenso, da sich die Energieversorgungsmenge zu dem Elektromotor 3 gemäß der Betriebsgröße des Bedienhebels 51 ändert, entspricht
die Betriebsgeschwindigkeit des Arms bei dem äußersten Ende 13b der
Betriebsgröße des Bedienhebels 51,
um den Betrieb zu erleichtern und den Energieverbrauch zu senken.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfaßt
die folgenden Inhalte.
- (1) Bei den vorstehend
erläuterten
Ausführungsbeispielen
werden der Betrieb des Betriebselementes 13, die Drehung
des Anwenderabteils 11 und der Betrieb der Kettenräder 12 allesamt
durch den Betrieb der Betätigungselemente 11a, 14a, 14b und 14c ausgeführt. Die
Kettenräder 12 werden
durch den Betrieb der hydraulischen Pumpe 4 betrieben.
Stattdessen kann jedoch die Drehkraft des Elektromotors 3 ohne
Eingreifen der hydraulischen Pumpe 4 direkt auf die Kettenräder 12 übertragen
werden, um die Kettenräder 12 anzutreiben.
Das heißt,
sie können
ohne Eingreifen der hydraulischen Pumpe 4 betrieben werden.
- (2) Bei dem vorstehend erläuterten
zweiten Ausführungsbeispiel
wird der Beschleunigungsabgleicher mit einem Haltschalter 65 als
die Einstelleinrichtung verwendet. An Stelle des Beschleunigungsabgleichers 65 kann
ein Bedienhebel, der durch Halten eines Beschleunigungselementes mit
einem Griff oder einer Stufe betätigt
wird, verwendet werden.
- (3) Bei dem vorstehend erläuterten
dritten Ausführungsbeispiel
(6) wird die Einschaltsteuerung gemäß dem Betriebsmodus
bei der Schaufel 13c angewendet. Die vorliegende Erfindung
ist nicht auf eine Anwendung der vorstehend erläuterten Steuerung bei der Schaufel 13c beschränkt. Die vorliegende
Erfindung kann bei allen aus dem Arm auf dem proximalen Ende 13a,
dem Arm auf dem äußersten
Ende 13b, dem Richtungsänderungs-Betätigungselement 11a und
dem hydraulischen Motor 12 oder bei einem aus diesen angewendet
werden.
- (4) Bei den vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispielen
Fünf und
Sechs (10 und 11) ist
der Bereitschaftsknopf 66b bei der Steuereinrichtung 66 gebildet,
und vor der Betätigung
des Bedienhebels 51, der dadurch auf die neutrale Position
eingestellt ist, und in dem Zustand, in dem der Elektromotor 3 anhält, wird
der Bereitschaftsknopf 66b betätigt, um die minimale Energie
zu dem Elektromotor 3 zu führen, um ihn anzutreiben, wodurch
der Druck des Betriebsöls
und des Pilotöls
durch den Betrieb der hydraulischen Pumpe 4 und der Pilotpumpe 41 angehoben
wird, sodaß der Überschuß-Fließgeschwindigkeitssensor 69 und
der Pilotöldrucksensor 68 einen
Druck erfassen können.
An Stelle der Bereitstellung des Bereitschaftsknopfes 66b ist
ein Sensor zum Erfassen der Bewegung des Bedienhebels 51 von der
neutralen Position auf die Betriebsposition gebildet (das vierte
Ausführungsbeispiel
in 9), sodaß wenn
der Sensor die Bewegung des Bedienhebels auf die Betriebsposition
erfaßt,
die minimale Energie zuerst zu dem Elektromotor 3 geführt werden
kann. Beim Betätigen
des Bedienhebels 51 von der neutralen Position auf die
Betriebsposition wird dadurch die Schwierigkeit, die die Betätigung des
Bereitschaftsknopfes 66b im voraus vor dem früheren Betrieb
erfordert, überwunden,
um den Betrieb des Baggers 1 zu vereinfachen.