DE69734173T2

DE69734173T2 - Zusatzgerät für ein getriebenes Gerät

Info

Publication number: DE69734173T2
Application number: DE69734173T
Authority: DE
Inventors: Wally L. Lisbon Kaczmarski; Scott B. Kindred Jacobson; Verne C. Lisbon Watts
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: US5713419A; KR970075134A; CA2204296C; CA2204296A1; DE69734173D1; EP0810331A1; EP0810331B1; JPH1060940A; AU1997397A; AU715951B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein getriebenes Gerät oder eine Kraftmaschine. Insbesondere beinhaltet die vorliegende Erfindung ein getriebenes Gerät oder eine Kraftmaschine mit einem Zusatzgerät, auf dem eine Steuereinrichtung zur Bedienung desselben angeordnet ist.
Getriebene Geräte oder Kraftmaschinen wie Kompaktlader (engl. skid steer loader) weisen normalerweise einen Rahmen zur Lagerung eines Fahrerhauses oder einer Führerkabine und einen beweglichen Hubarm auf, der seinerseits der Aufnahme eines Arbeitsgeräts oder -werkzeugs wie einer Schaufel, eines Bohrers oder einer Baumspatenvorrichtung dient. Der bewegliche Hubarm ist an den Rahmen des Kompaktladers drehbar angelenkt und wird über Stellantriebe betätigt, die normalerweise in Form von Hydraulikzylindern vorgesehen sind. Weiterhin ist das Arbeitsgerät mit dem Hubarm verbunden und durch ein oder mehrere zusätzliche Stellantriebe, ebenfalls üblicherweise in Form von Hydraulikzylindern, angetrieben. Der den Kompaktlader steuernde Geräteführer hebt und senkt den Hubarm und führt das Arbeitsgerät durch Betätigen der mit dem Hubarm und der mit dem Arbeitsgerät verbundenen Hydraulikzylinder.
Für ein Frontzusatzgerät (oder Arbeitsgerät) wie eine Baumspatenvorrichtung, die mit mehreren hydraulischen Stellantrieben arbeitet, muss das Hydrauliksystem des Kompaktladers zusätzlich mit einer ganzen Reihe von Ventilen ausgerüstet sein, um den Hydraulik-Druckflüssigkeitsstrom zu den mehreren Zylindern der Baumspatenvorrichtung zu steuern. In der Vergangenheit erforderte der zusätzliche Einbau dieser Ventile die zusätzliche Anordnung von Montagehilfen auf dem Kompaktlader. So war in einigen früheren Kompaktladern die zum Steuern der hydraulischen Stellantriebe der Baumspatenvorrichtung benutzte Ventilbatterie in der Türöffnung der Kabine oder des Führerhauses angeordnet. Dies erforderte die Zuleitung der Hydraulikdruckflüssigkeit zu der Ventilbatterie und anschließend nach außen zur Baumspatenvorrichtung.
Auch sind nach gängiger Praxis die Steuerhebel in Kompaktladern mit Handgriffen versehen, auf denen eine Reihe von Knöpfen oder Bedienungsschaltern angeordnet sind, die zur Ausführung bestimmter Funktionen vom Geräteführer betätigt werden können. Je nach Art des Zusatzgeräts/der Zusatzgeräte am Kompaktlader können gewisse Funktionen deaktiviert oder nicht ausführbar sein. Weiter können je nach Art des/der auf dem Kompaktlader montierten Zusatzgeräts/Zusatzgeräte bestimmte Eingabekombinationen, die gleichzeitig über die bedienungsseitigen Eingabeelemente vorgenommen werden, dazu führen, dass entgegengesetzte Steuerventile geöffnet werden. Im Wesentlichen geht hierdurch die jeweils gleiche Druckflüssigkeitsmenge auf beide Seiten eines hydraulischen Stellantriebs oder Hydraulikmotors.
Ein Zusatzgerät lässt sich an eine Kraftmaschine ankoppeln, das aufweist einen Leistungskreis (engl. power circuit) und eine bedienungsseitige Eingabevorrichtung zum Empfang von durch den Geräteführer getätigten Eingaben und zur Erzeugung von für die jeweiligen Eingaben des Geräteführers entsprechenden Ausgangssignalen. Das Zusatzgerät besteht aus einem Arbeitsgerät oder Werkzeug, einem Stellantrieb (der mit dem Arbeitsgerät zu dessen Antrieb gekoppelt und mit dem Leistungskreis der Kraftmaschine verbindbar ist) und einer Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist mit dem Stellantrieb betriebsmäßig gekoppelt und weiterhin mit der bedienungsseitigen Eingabevorrichtung auf der Kraftmaschine funktionsmäßig ver bindbar. Die Steuereinrichtung steuert den Betrieb des Arbeitsgeräts auf der Grundlage der durch den Geräteführer getätigten Eingaben.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Zusatzgerät um eine Baumverpflanzeinrichtung mit mehreren Spaten (generell bezeichnet als Baumspatenvorrichtung). Mehrere hydraulische Stellantriebe sind mit den Spaten sowie mit einem die Hydraulikdruckflüssigkeit bereitstellenden Hydrauliksystem auf dem Kompaktlader verbunden. Die Steuereinrichtung ist betriebsmäßig mit den hydraulischen Stellantrieben gekoppelt und der bedienungsseitigen Eingabevorrichtung auf dem Kompaktlader zuschaltbar. Die Steuereinrichtung steuert die Arbeitsbewegungen der Spaten auf der Grundlage der vom Geräteführer jeweils getätigten Eingaben.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Kompaktladers mit einem Baumspaten-Zusatzgerät;
2 eine Draufsicht auf einen Teil des in 1 dargestellten Baumspaten-Zusatzgeräts;
3 ein Blockschaltbild eines Steuersystems zur Steuerung des in 1 und 2 dargestellten Baumspaten-Zusatzgeräts; und
4 ein Flussdiagramm, das den Betriebsablauf des in
1 und 2 dargestellten Baumspaten-Zusatzgeräts zeigt. 1 ist eine Seitenansicht eines Kompaktladers 10 mit einem erfindungsgemäßen Zusatzgerät 12. Der Kompaktlader 10 weist einen auf Rädern 16 gelagerten Rahmen 14 auf. Weiter trägt der Rahmen 14 eine das Führerhaus bildende Kabine 18, welche im Wesentlichen einen Sitz 20 umfasst, auf dem der Geräteführer zum Steuern des Kompaktladers 10 sitzt. Eine Sitzstange 22 ist an einem vorderen Teil der Kabine 18 drehbar an gelenkt. Nachdem der Geräteführer seinen Sitz 20 eingenommen hat, schwenkt er die Sitzstange 22 aus ihrer angehobenen Position (gestrichelte Darstellung in 1) in eine untere Stellung wie in 1 dargestellt. In der Kabine 18 sind normalerweise ein Paar Steuerhebel 24 und 26 mit zugehörigen Handgriffen angeordnet. Die Steuerhebel 24 und 26 sind mit zu betätigenden Eingabevorrichtungen (wie Wippschaltern, Knöpfen oder sonstigen Eingabeelementen) zum Erzeugen von Eingangssignalen versehen.
Ein Hubarm 28 ist in den Drehpunkten 30 an den Rahmen 14 angelenkt. Ein Paar Hydraulikzylinder 32 (nur einer in 1 dargestellt) sind in den Drehpunkten 34 mit dem Rahmen 14 und in den Drehpunkten 36 mit dem Hubarm 28 drehbar verbunden. Der Hubarm 28 ist in den Punkten 38 und 40 oder an sonstigen geeigneten Verbindungsstellen mit dem Arbeitsgerät (Zusatzgerät) 12 (in der Ausführungsform gemäß 1 eine Baumspatenvorrichtung) gekoppelt.
Die Baumspatenvorrichtung 12 weist in der Ausführungsform gemäß 1 drei Spaten 42, 44 bzw. 46 auf. Man beachte, dass auch jede andere geeignete Anzahl von Spaten eingesetzt werden kann. Die Spaten 42, 44 und 46 sind mit Hydraulikzylindern 48, 50 bzw. 52 gekoppelt. Die Hydraulikzylinder und die Spaten sind über mehrere Halterungsstützen oder Tragkonsolen 56, 58 und 60 mit einer unteren Konsole 54 verbunden. Die Spaten 42, 44 und 46 sind so angeschlossen, dass sie entlang und relativ zu den Tragkonsolen 56, 58 und 60 allgemein nach oben und unten bewegbar sind.
Die Hydraulikzylinder 48, 50 und 52 werden über den Anschluss 62 vom Hydrauliksystem des Kompaktladers 10 angetrieben. Der Anschluss 62 weist ein Paar Druckflüssigkeits-Leitungsverbinder sowie einen Elektroverbinder auf. Die Druckflüssigkeits-Leitungsverbinder im Anschluss 62 sind über entsprechende Leitungen mit einer Reihe elektrisch steuerbarer Ventile verbunden, die gesamtheitlich mit der Bezugsziffer 64 bezeichnet sind. Die Ventile 64 stehen mit Eingängen zur Aufnahme von Druckflüssigkeit aus dem Hydrauliksystem des Kompaktladers 10 und mit an die Zylinder 48, 50 und 52 angeschlossenen Ausgängen in Verbindung. Weiter ist ein Torzylinder 66 (der mit Bezug auf 2 noch im Einzelnen zu beschreiben sein wird) an die Konsole 54 angekoppelt und weiterhin mit einem Ausgang eines der mehreren Ventile 64 verbunden.
Eine elektrische Steuerschaltung 68 ist auf der Baumspatenvorrichtung 12 angeordnet. Die Steuerschaltung 68 wird im Einzelnen noch an anderer Stelle zu beschreiben sein und weist eine elektronische Steuereinrichtung auf, die über einen Elektronik-Kabelsatz 70 (verbunden mit dem Elektroverbinder im Anschluss 62) elektrische Eingangssignale von den mit den Hebeln 24 und 26 verbundenen bedienungsseitigen Eingabeelementen empfängt. Auf der Grundlage der empfangenen Eingangssignale gibt die Steuerschaltung 68 elektrische Ausgangssignale an die elektrisch betätigten Ventile 64, um den Betriebsablauf der Baumspatenvorrichtung 12 zu steuern. Nach dem Empfang entsprechender Eingangssignale steuert die Steuereinrichtung 68 die Ventile 64 in der Weise, dass die Hydraulikzylinder 48, 50 und 52 (zum Antrieb der Spaten 42, 44 bzw. 46) je nach Wunsch aus- oder einfahren.
2 ist eine Draufsicht auf einen Teil der Baumspatenvorrichtung 12. Soll eine Pflanze aus dem Boden herausgenommen werden, so betätigt der Geräteführer das entsprechende Eingabeelement auf einem der Hebel 24 und 26, wodurch ein Torsignal in die Steuerschaltung 68 gelangt. Hierdurch wird die Steuerschaltung 68 veranlasst, eines der Ventile 64 zum Betätigen des Hydraulikzylinders 66 zu aktivieren. Dies bewirkt, dass der den Spaten 46 tragende Teil der Konsole 54 relativ zum Rest der Konsole 54 verschwenkt und am distalen Ende der Konsole 54 öffnet. Der Geräteführer verfährt den Kompaktlader 10 anschließend nach vorne, bis sich die Pflanze im Wesentlichen in der Mitte der Konsole 54 befindet.
Der Geräteführer veranlasst sodann die Steuerschaltung 68, eines der Ventile 64 anzusteuern, so dass der Hydraulikzylinder 66 ausfährt und das Tor schließt. Die Baumspatenvorrichtung 12 befindet sich nunmehr in der Position zum Eintreiben der Spaten 42, 44 und 46 in das Erdreich. Der Geräteführer veranlasst sodann die Steuerschaltung 68, die Zylinder 48, 50 und 52 mit Hydraulikdruckflüssigkeit zu beaufschlagen und damit die entsprechenden Spaten 42, 44 und 46 um die Pflanze herum in den Boden zu treiben. Sodann bewirkt der Geräteführer das Ausfahren des Hydraulikzylinders 32 und das Anheben der Konsole 54 sowie der Baumspatenvorrichtung 12. Der Kompaktlader 10 kann nunmehr zur der Stelle verfahren werden, an der die in der Baumspatenvorrichtung 12 erfasste Pflanze auf den Boden abgelegt oder auf ein anderes Fahrzeug verladen werden kann usw.
2 zeigt, dass der den Spaten 46 tragende Teil der Konsole 54 im Drehpunkt 72 an den Rest der Konsole 54 drehbar angelenkt ist. Weiter ist der Hydraulikzylinder 66 in den Drehpunkten 74 und 76 drehbar mit beiden Teilen der Konsole 54 verbunden. Wird also das Einfahren des Hydraulikzylinders 66 veranlasst dergestalt, dass sich der Kolben allgemein in Richtung des Pfeils 78 bewegt, so schwenkt der den Spaten 46 tragende Teil der Konsole 54 relativ zum Rest der Konsole 54 um einen generell durch den Pfeil 80 bezeichneten Bogen. Damit öffnet der Schwenkteil der Konsole 54 wie ein Tor, so dass der Geräteführer den Kompaktlader 10 vorwärts fahren und die aus dem Boden zu entfernende Pflanze mittig zwischen den Spaten 42, 44 und 46 zu liegen kommt. Befindet sich die Pflanze in der gewünschten Position relativ zu den Spaten, so bewirkt der Geräteführer das erneute Ausfahren des Hydraulikzylinders 66 und das Verschwenken des den Spaten 46 tragenden Teils der Konsole 54 zurück in die geschlossene Stellung, in welcher die Spaten betätigt werden können.
3 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerschaltung 68. Weiter zeigt 3 die Verbindung der Steuerschaltung 68 mit den Ventilen 64 und den Hydraulikzylindern 48, 50, 52 und 66.
Die Ventile 64 bestehen aus einem Magnetventilpaar für jeden der Spatenzylinder 48, 50 und 52 sowie einem dem Torzylinder 66 zugeordneten weiteren Ventil. Die Ventile 84 und 86 sind dem Zylinder 50, die Ventile 88 und 90 dem Zylinder 52, die Ventile 92 und 94 dem Zylinder 48 und Ventil 96 dem Zylinder 66 zugeordnet. Die Eingaben zu den Ventilen lassen sich in der Weise vornehmen, dass der Hydraulikkreis wahlweise über die Ventile zur Beaufschlagung des jeweils gewählten Zylinders mit hydraulischer Druckflüssigkeit geöffnet wird.
Die Steuerschaltung 68 weist außerdem einen Leistungskreis 83 (engl. power circuit) auf, der ein Batteriesignal aus der Batterie des Kompaktladers 10 sowie ein Erdsignal empfängt. Die Filter- und Spannungsregelschaltung ist so konzipiert, dass eine Bezugsspannung für eine kontrollierte und geregelte Spannung in der Steuerschaltung 68 erhalten und zur Aktivierung der in ihr enthaltenen verschiedenen Kreise benutzt wird. Das der Steuerschaltung 68 zugeführte Batteriesignal wird an den Zündkreis des Kompaktladers 10 angelegt, so dass es der Steuerschaltung 68 nur dann zugeführt wird, wenn der Kompaktlader 10 verfährt.
Die Steuerschaltung 68 erhält vier Eingangssignale von den bedienungsseitigen Eingabeelementen auf den Hebeln 24 und 26. Diese sind ein Links- und ein Rechtssignal sowie ein Tor-Öffnen- und Tor-Schließen-Signal. Diese Signale werden über geeignete Filter- und Konditionierschaltung 81 an die Steuereinrichtung 82 gegeben. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Steuereinrichtung 82 aus einem programmierbaren lo gischen Steuerelement, einem Mikroprozessor, einer Mikrosteuereinrichtung oder einem sonstigen geeigneten Schaltungselement. Auf der Basis der Eingangssignale erstellt die Steuereinrichtung 82 sieben Ausgangssignale, nämlich SPATEN 1, SPATEN 2, SPATEN 3, TOR-ÖFFNEN, TOR-SCHLIESSEN, STANGE und L-KRAFT (Ableitkraft). Die Funktion der Steuereinrichtung 82 wird weiter unten im Detail beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Eingaben über Wippschalter getätigt, die in ihre Mittelstellung federvorgespannt sind. So werden beispielsweise in der bevorzugten Ausführungsform sowohl die Rechts- als auch Links- Eingangssignale über einen in die Mittelstellung vorgespannten einzelnen Wippschalter erzeugt. Wird der Wippschalter in die eine Richtung gedrückt, so geht das Links-Signal an die Steuerschaltung 68. Bei Betätigung des Wippschalters in eine zweite Richtung wird das Rechts-Signal an die Steuerschaltung 68 gegeben. Es ist dies auch die bevorzugte Ausführungsform für die Weitergabe der Tor-Öffnen- und Tor-Schließen-Signale an die Steuerschaltung 68.
Beim Hochfahren der Steuerschaltung 68 im Betrieb wird eines der Spaten-Ausgangssignale als Vorgabe aktiviert. In der bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aktivieren des SPATEN 1-Ausgangssignals. Beim Aktivieren des SPATEN 1-Signals empfangen die beiden Ventile 84 und 86 Eingangssignale, welche die in ihnen enthaltenen Solenoids unter Strom setzen, um die Ventile in ihre Betriebsstellungen zu überführen. Sobald eines der Ventile 64 erregt ist, wird die Bewegung des zugehörigen Hydraulikzylinders aufgrund einer bedienungsseitigen Eingabe über einen der Hebel 24 und 26, beispielsweise mittels eines Knopfes oder durch Drehen eines Handgriffs, bewirkt, der eine entsprechende Bewegung einer Ventilspule im Hydrauliksystem des Laders erzeugt, so dass Hydraulikdruckflüssigkeit entweder dem Basis- oder dem Stangenende des zugehörigen Hydraulikzy linders zugeführt wird. Über die Handsteuerung ist die Ventilspule entweder über ein mechanisches Gestänge oder über eine elektronische Einrichtung bewegbar. Auch kann die Hydraulikdruckflüssigkeit der Baumspateneinrichtung 12 im Ein-/Aus- oder im Proportional-Modus zugeführt werden. Ein Beispiel für die Zufuhr von Druckflüssigkeit im Proportional-Modus ist in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 08/435 601 beschrieben, die am 5. Mai 1995 unter dem Titel Hydraulic Control System Providing Proportional Movement to an Attachment of a Power Machine (Hydraulisches Steuersystem zur Erzeugung einer Proportionalbewegung eines Zusatzgeräts für ein getriebenes Gerät) eingereicht wurde.
Werden die Ventile 84 und 86 erregt, so verursacht die Betätigung des Handgriffs die Beaufschlagung eines dieser Ventile 84 oder 86 mit Hydraulikdruckflüssigkeit, wobei das jeweils nicht beaufschlagte Ventil 84 oder 86 mit dem Behälter verbunden wird. Hierdurch wird das Aus- oder Einfahren (je nachdem, ob die Hydraulikdruckflüssigkeit dem Basis- oder dem Stangenende des Zylinders 50 zugeführt wird) des Zylinders 50 bewirkt. Damit treibt der Zylinder 50 den Spaten 42 entweder in den Boden ein oder zieht diesen aus dem Boden heraus.
Will der Geräteführer sodann einen anderen der Spaten 42, 44 oder 46 betätigen, so gibt er einfach das Links- oder das Rechtssignal auf die Steuereinrichtung 82. Beim Aufbringen des Linkssignals aktiviert die Steuereinrichtung 82 das SPATEN 2-Ausgangssignal, welches die beiden Ventile 88 und 90 unter Strom setzt. Sodann wird durch Drücken des entsprechenden Knopfes auf einem der Hebel 24 oder 26 Hydraulikdruckflüssigkeit über eines der Ventile 88 oder 90 entweder dem Basis- oder dem Stangenende des hydraulischen Stellantriebs 52 zugeführt, was das Ein- oder Ausfahren bewirkt. Hierdurch wird der Spaten 46 entweder in den Boden getrieben oder aus diesem herausgezogen.
Wie ersichtlich, kann der Geräteführer durch Aktivieren des Rechts- oder Linkssignals an die Steuereinrichtung 82 jeden beliebigen Spaten zur Betätigung auswählen. Weiterhin beachte man, dass sich wahlweise Anzeigen vorsehen lassen, die dem Geräteführer anzeigen, welche der Spaten-Magnetventile sodann erregt sind. Diese Anzeigen können in Form einer Leuchtdiode (LED) 91 vorgesehen sein, die mit dem Ausgang der Steuereinrichtung 82 gekoppelt und für den Geräteführer sichtbar angeordnet ist.
Der Hydraulikzylinder 66 für das Öffnen und Schließen des Tors wird in ähnlicher Weise betätigt. Drückt der Geräteführer den entsprechenden Wippschalter mit dem Wunsch, das Tor zu öffnen, so wird das Tor-Öffnen-Signal an die Steuereinrichtung 82 ausgegeben, die ihrerseits das TOR-ÖFFNEN-Ausgangssignal aktiviert. Dieses Ausgangssignal wird zum Erregen eines Solenoid und zum Bewegen der Spule aus der neutralen in eine betriebliche Stellung, in welcher Druckflüssigkeit dem Stangenende des Hydraulikzylinders 66 zugeführt wird, an das Ventil 96 gegeben. Hierdurch wird das Einfahren des Hydraulikzylinders 66 und damit ein Drehen des Spatens 46 zum Öffnen des Tors der Baumspatenvorrichtung 12 (wie mit Bezug auf 12 beschrieben) bewirkt. Will der Geräteführer das Tor schließen, so gibt er das Tor-Schließen-Signal an die Steuereinrichtung 82. Die Steuereinrichtung 82 gibt ihrerseits das TOR-SCHLIESSEN-Ausgangssignal an das Ventil 96, um den Magneten zu erregen und die Spule in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, so dass Hydraulikdruckflüssigkeit zum Basisende des Hydraulikzylinders 66 geleitet wird. Dies bewirkt das Ausfahren des Hydraulikzylinder 66 und damit das Schließen des Tors der Baumspatenvorrichtung 12 (wie dies auch mit Bezug auf 2 erörtert wurde).
In einigen Kompaktladern 10 ist ein Ableitventil im Hydraulikkraftkreis vorgesehen, welches den Druckflüssigkeits strom entweder zu den vorderen oder den hinteren Hilfsanschlüssen leitet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Kompaktlader 10 mit hinteren Stabilisatoren ausgerüstet sein, die ihre Kraft über die hinteren Hilfsanschlüsse erhalten. Deshalb wird das L-Kraft-Ausgangssignal durch die Steuereinrichtung 82 bereitgestellt. Dieses Ausgangssignal wird auf den Hydraulikantriebskreis des Kompaktladers 10 zurückgeführt und dem Ableitventil (durch Erregen entsprechender Relais) zugeführt, welches den Flüssigkeitsstrom zwischen die vorderen und hinteren Hilfsanschlüssen verteilt. Auf diese Weise lassen sich bestimmte Funktionen der Baumspatenvorrichtung 12 (wie beispielsweise die Funktionen Tor-Öffnen und Tor-Schließen) über Hydraulikdruckflüssigkeit ausführen, die ansonsten in die hinteren Hilfsanschlüsse verteilt würde.
Anders ausgedrückt wird beim Aktivieren des Tor-Öffnen- oder des Tor-Schließen-Eingangssignals das Ableitventil durch das L-Kraft-Ausgangssignal veranlasst, Flüssigkeit auf die vorderen Hilfsanschlüsse zu leiten, um den Hydraulikzylinder 66 mit hydraulischer Druckflüssigkeit zu versorgen. Ist jedoch weder das Tor-Öffnen- noch das Tor-Schließen-Eingangssignal aktiviert, so stellt die Steuereinrichtung 82 das L-Kraft-Ausgangssignal im nicht aktivierten Zustand zur Verfügung, so dass das Ableitventil auf dem Kompaktlader 10 Druckflüssigkeit auf die hinteren Hilfsanschlüsse gibt, damit die hinteren Stabilisatoren vom Geräteführer betätigt werden können.
Das STANGEN-Ausgangssignal von der Steuereinrichtung 82 wird aus einem ähnlichen Grund bereitgestellt. Die gleiche bedienungsseitige Eingabevorrichtung auf einem der Hebel 24 oder 26, die zum Schalten des aktivierten Spaten-Ausgangssignals entweder nach rechts oder links eingesetzt wird, ist auch zum Betätigen der hinteren Stabilisatoren benutzbar. Deshalb wird das Ausgangssignal so bereitgestellt, dass Hydraulikdruckflüssigkeit zu beiden Seiten eines die hinteren Hilfsgeräte steu ernden Richtungssteuerventils (engl. directional control valve) bereitgestellt wird, so dass in den Stabilisatoren keine Bewegung stattfindet, wenn der Geräteführer ausschließlich das aktivierte Spaten-Ausgangssignal schalten möchte.
Auch beachte man, dass die Steuereinrichtung 82 zur Kommunikation mit einem Steuergerät, beispielsweise 83, auf dem Kompaktlader 10 gekoppelt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuergerät 83 ein Ein-/Aus-Steuergerät, welcher den Hydraulikdruckflüssigkeitsstrom zum Zusatzgerät steuert. In einer weiteren Ausführungsform ist das Steuergerät 83 als Proportionalregler der Art vorgesehen, wie er Beispielsweise in der US-A-08/435 601 beschrieben wird. Kurz gesagt, steuert der Proportionalregler den Hydraulik-Druckflüssigkeitsstrom zum Zusatzgerät in einer pulsbreitenmodulierten oder sonstigen proportionalen Art und Weise.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuerschaltung 68 zeigt. Zunächst werden beim Hochfahren der Steuerschaltung 68 alle Ausgangssignale abgeschaltet und eine als Spatenzählung bezeichnete Variable auf 1 gesetzt. Diesen Zustand zeigt der Block 100. Ein auf irgendeine geeignete Erholzeit eingestellter Überwachungszeitgeber ist vorgesehen. Die Steuereinrichtung 82 wartet den Ablauf der Aus-Zeit für den Überwachungszeitgeber ab. Diesen Zustand stellt der Block 102 dar.
Zu Beginn des Betriebs bestimmt die Steuereinrichtung 82, ob das Tor-Schließen-Signal angelegt ist. Diesen Zustand zeigt der Block 104. Ist dies der Fall, so schaltet die Steuereinrichtung 82 das TOR-ÖFFNEN-Ausgangssignal ab (wenn eingeschaltet) und das TOR-SCHLIESSEN-Ausgangssignal ein oder in den Erregungszustand. Diese Bedingung zeigt der Block 106. Sodann vergewissert sich die Steuereinrichtung 82, dass sämtliche SPATEN-Ausgangssignale und das STANGEN-Ausgangssignal deaktiviert sind und das L-KRAFT-Ausgangssignal aktiviert ist. Die sen Zustand zeigt der Block 108. Die Spatenzählvariable wird auf 1 gesetzt (wenn nicht bereits auf 1 stehend) und es geht die Steuerung an Block 102. Dies veranschaulicht der Block 110.
Ist in Block 104 das Tor-Schließen-Eingangssignal nicht ausgegeben, so überprüft die Steuereinrichtung 82, ob das Tor-Öffnen-Signal aktiviert wurde. Dies zeigt der Block 112. Wenn ja, so aktiviert die Steuereinrichtung 82 das TOR-ÖFFNEN-Ausgangssignal und deaktiviert das TOR-SCHLIESSEN-Ausgangssignal. Dieser Zustand ist durch den Block 114 wiedergegeben. Es folgt sodann der weitere Ablauf über die Blöcke 108 und 110.
Stellt im Block 112 die Steuereinrichtung 82 fest, dass das Tor-Öffnen-Signal nicht vorliegt, so schaltet sie das L-KRAFT-Ausgangssignal sowie die TOR-ÖFFNEN- und TOR-SCHLIESSEN-Ausgangssignale ab. Block 116 zeigt diese Situation.
Die Steuereinrichtung 82 stellt sodann fest, ob der Rechts-Schalter betätigt wurde. Dies zeigt der Block 118. Ist dies der Fall, so wird eine als Freigabemerker bezeichnete Variable von der Steuereinrichtung 82 abgefragt. Ist die Freigabemerkervariable frei, so wird der Spatenzähler hochgezählt. Dies zeigen die Blöcke 120 und 122. Erweist sich der Freigabemerker jedoch nicht als frei, so wird dieser gesetzt, das STANGEN-Ausgangssignal aktiviert und die Steuereinrichtung 82 aktiviert das entsprechende Spaten-Ausgangssignal auf der Basis der Spatenzählung. Diese Situation ist durch die Blöcke 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136 dargestellt.
Ist nach erfolgtem Hochzählen des Spatenzählers das Zählergebnis kleiner als oder gleich drei, so ist dies eine gültige Zählung und es erfolgt der Ablauf über die Blöcke 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136. Bei Hochzählung des Spatenzählers auf mehr als drei in Block 122 wird jedoch das Zählergebnis auf 1 gestellt und erfolgt der weitere Ablauf entsprechend den Blöcken 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136. Diese Abfolge wird durch die Blöcke 138 und 140 dargestellt.
Stellt in Block 118 die Steuereinrichtung 82 fest, dass das Rechts-Eingabesignal nicht aktiv ist, so bestimmt sie, ob das Links-Eingangssignal aktiviert wurde. Dies wird durch den Block 142 angezeigt. Ist dies nicht der Fall, so wird die Freigabemerkervariable abgeschaltet, das STANGEN-Ausgangssignal deaktiviert und der weitere Ablauf entsprechend den Blöcken 126, 128, 130, 132, 134 und 136 durchgeführt. Diese Situation ist durch den Block 144 dargestellt.
Ist in Block 142 jedoch das Links-Eingangssignal aktiviert, so verfährt die Steuereinrichtung 82 im Wesentlichen so wie durch die Blöcke 120, 122, 138 und 140 angezeigt. Der Unterschied ist der, dass bei freiem Freigabemerker der Spatenzähler heruntergezählt wird. Auch wird der Spatenzähler auf drei gesetzt, wenn der Zählwert nach dem Herunterzählen weniger als eins beträgt. Dies ist durch die Blöcke 146, 148, 150 und 152 dargestellt.
Auch sollte beachtet werden, dass einige Kompaktlader mit einem Verriegelungssteuersystem, wie in dem am 20. Juni 1995 an Brandt et al erteilten US Patent 5 425 431 beschrieben, versehen sind. Mit derartigen Systemen werden gewisse Verriegelungen bereitgestellt, die auf der Basis von Eingangssignalen aus verschiedenen Sensoren bestimmte Funktionen sperren. Deshalb können zusätzliche Eingangssignale an die Steuereinrichtung 82 bereitgestellt werden, die den Status der Ausgangssignale aus einem solchen Verriegelungssteuersystem anzeigen. Auf der Grundlage dieser Eingangssignale schaltet die Steuereinrichtung 82 entsprechend, um den Hydraulikdruckflüssigkeitsstrom an jeweils ausgewählte Stellantriebe abzuschalten.
Durch Anordnen eines Mikroprozessors auf dem erfindungsgemäßen Zusatzgerät lassen sich die hinteren oder vorderen Hilfsanschlüsse in einer Betriebssituation für sowohl das Zusatzgerät als auch die hinteren Stabilisatoren benutzen. Die Zusatzgerät-Steuereinrichtung 82 erzeugt Signale und kommuniziert mit den Steuergeräten des Laders, um diese Funktion zu vereinfachen. Weiter lassen sich mit der Implementierung eines Mikroprozessors oder einer sonstigen geeigneten Steuereinrichtung auf dem Zusatzgerät selbst zahlreiche Funktionen des Zusatzgeräts mit einem Minimum an elektrischen Signalen in die Steuerung ausführen. Hierdurch bietet sich die Möglichkeit, einfach durch Einbringen geeigneter logischer und steuertechnischer Merkmale in die Steuerschaltung 68 zusätzliche Steuerfunktion für das Zusatzgerät bereitzustellen, ohne dass Mehrkosten für den Kompaktlader entstehen. Auch lässt sich durch Bereitstellen eines elektronischen Steuergeräts auf dem Zusatzgerät die Steuerung des Zusatzgeräts an beliebige andere Mikroprozessoren anpassen und verbinden, die zum Steuern des Gleitkufen-Frontladers 10 eingesetzt werden.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, doch ist für den Fachmann ohne Weiteres erkennbar, dass Änderungen in Form und Detail möglich sind, ohne dass der durch die Ansprüche definierte Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Claims

Kraftmaschine (10) mit einer ersten Steuereinrichtung (82), einem Leistungskreis und einem Zusatzgerät (12), wobei das Zusatzgerät (12) aufweist: ein Arbeitsgerät (12); einen mit dem Arbeitsgerät (12) zu dessen Antrieb gekoppelten ersten Stellantrieb (48, 50, 52, 66), der zum Empfang von Leistung aus dem Leistungskreis mit diesem verbunden werden kann; und eine zweite Steuereinrichtung (68), die auf dem Zusatzgerät (12) angeordnet und betriebsmäßig mit dem ersten Stellantrieb (48, 50, 52, 66) gekoppelt ist zur Steuerung des ersten Stellantriebs (45, 50, 52, 66), wobei die zweite Steuereinrichtung (68) weiter für die Bereitstellung einer Sammlung von Informationen an die erste Steuereinrichtung ausgebildet ist.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 1, die weiter mit einer bedienungsseitigen Eingabevorrichtung (24, 26) zur Aufnahme einer vom Geräteführer getätigten Eingabe und zur Erzeugung eines bedienungsseitigen Eingangssignals auf der Grundlage der vom Geräteführer getätigten Eingabe versehen ist, wobei die zweite Steuereinrichtung (68) zum Empfang des bedienungsseitigen Eingangssignals betriebsmäßig mit der bedienungsseitigen Eingabevorrichtung (24, 26) gekoppelt werden kann und das Arbeitsgerät (12) auf der Grundlage des bedienungsseitigen Eingangssignals steuert.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 2, wobei die zweite Steuereinrichtung (68) ein Steuersignal zum Steuern zumindest eines Teils des Betriebs der Kraftmaschine (10) bereitstellt.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 3, wobei das Steuersignal eine Teil des Leistungskreises steuert.
Kraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, die weiter versehen ist mit wenigstens einer Ein-/Aus-Steuereinrichtung und einem Proportionalregler, wobei die zweite Steuereinrichtung (68) auf dem Zusatzgerät (12) eine Einrichtung zur Kommunikation mit dem Proportionalregler aufweist.
Kraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Steuereinrichtung (68) mit einem elektrischen Regler (82) auf Mikroprozessorbasis versehen ist.
Kraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die weiter ein Hydrauliksystem zur Bereitstellung von Hydraulikdruckflüssigkeit sowie eine bedienungsseitige Eingabevorrichtung (24, 26) zur Aufnahme einer durch den Geräteführer getätigten Eingabe und zur Erzeugung eines für die Eingabe des Geräteführers indikativen Ausgangssignals aufweist, wobei das Zusatzgerät (12) weiter versehen ist mit: einer Tragkonstruktion (54, 56, 58, 60), auf welcher das Arbeitsgerät (12) angeordnet ist, und wobei der erste hydraulische Stellantrieb (48, 50, 52, 66) zum Antrieb des Arbeitsgeräts (12) mit diesem gekoppelt sowie mit dem Hydrauliksystem der Kraftmaschine (10) verbindbar ist, und wobei die zweite Steuereinrichtung (68) auf der Tragkonstruktion (54, 56, 58, 60) angeordnet sowie mit dem ersten hydraulischen Stellantrieb (48, 50, 52, 66) betriebsmäßig gekoppelt ist und zur Steuerung des Betriebs des Arbeitsgeräts (12) auf der Grundlage der vom Geräteführer getätigten Eingabe mit der bedienungsseitigen Eingabevorrichtung (24, 26) betriebsmäßig verbunden werden kann, wenn das Zusatzgerät (12) an die Kraftmaschine (10) angeschlossen ist.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 7, wobei entweder die Kraftmaschine (10) oder das Zusatzgerät (12) ein zwischen das Hydrauliksystem der Kraftmaschine (10) und den Stellantrieb (48, 50, 52, 66) geschaltetes Ventil (64) zum Steuern des Hydraulikdruckflüssigkeitsstroms zum Stellantrieb (48, 50, 52, 66) aufweist und wobei die zweite Steuereinrichtung (68) durch Kopplung mit dem Ventil (64) betriebsmäßig mit dem Stellantrieb (48, 50, 52, 66) verbunden ist, um das Ventil (64) zu steuern.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 8, wobei das Ventil (64) auf dem Zusatzgerät (12) montiert ist.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 9, wobei das Arbeitsgerät (12) aus mehreren Spaten (42, 44, 46) besteht und einer der Spaten (42, 44, 46) ein relativ zu einem benachbarten Spaten verschwenkbar ausgeführter Spaten ist.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 10, die weiter mit mehreren hydraulischen Stellantrieben (48, 50, 52) versehen ist, wobei ein hydraulischer Stellantrieb (48, 50, 52) mit jedem der mehreren Spaten (42, 44, 46) in Verbindung steht.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 11, die weiter aufweist: mehrere Ventile (64), von denen ein Ventil (64) zum Steuern des Hydraulikdruckflüssigkeitsstroms zu den Stellantrieben (48, 50, 52, 66) zwischen das Hydrauliksystem der Kraftma schine (10) und jedem der mehreren hydraulischen Stellantriebe (48, 50, 52, 66) geschaltet ist, und wobei die zweite Steuereinrichtung (68) betriebsmäßig mit jedem der mehreren hydraulischen Stellantriebe (48, 50, 52, 66) gekoppelt ist, indem sie mit den mehreren Ventilen (64) in Verbindung steht, um diese zu steuern.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 11 oder 12, die weiter einen mit dem Schwenkspaten zum Verschwenken desselben relativ zu seinem benachbarten Spaten gekoppelten Tor-Stellantrieb (66) aufweist.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 13, die weiter mit einem zwischen das Hydrauliksystem der Kraftmaschine (10) und dem Tor-Stellantrieb (66) geschalteten Torventil (96) versehen ist, um den Hydraulikdruckflüssigkeitsstrom zum Tor-Stellantrieb (66) zu steuern, und wobei die zweite Steuereinrichtung (68) durch Verbindung mit dem Ventil (96) betriebsmäßig mit dem Tor-Stellantrieb (66) gekoppelt ist, um das Ventil (96) zu steuern.
Kraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die weiter mehrere mit dem Leistungskreis gekoppelte Geräte-Stellantriebe sowie eine bedienungsseitige Eingabevorrichtung (24, 26) zur Bereitstellung eines Eingangssignals als Antwort auf vom Geräteführer getätigte Eingaben aufweist, wobei die erste Steuereinrichtung mehrere Eingangssignale empfängt und wenigstens eine Funktion der Kraftmaschine (10) auf der Grundlage der Eingaben steuert.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 15, wobei die erste und die zweite Steuereinrichtung zur Kommunikation miteinander zusammengeschaltet sind.
Kraftmaschine (10) nach Anspruch 16, wobei die erste Steuereinrichtung einen Teil des Leistungskreises steuert und die zweite Steuereinrichtung (68) ein Steuersignal zum Steuern wenigstens einer Funktion der Kraftmaschine (10) bereitstellt.