DE69736149T2

DE69736149T2 - Einrichtung zum Steuern des geometrischen Ortes für Baumaschinen

Info

Publication number: DE69736149T2
Application number: DE69736149T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Niihari-gun Haga; Hiroshi Ushiku-shi Watanabe; Hitachikenki Tsukuba-ryo Kazuo Niihari-gun Fujishima
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: US5918527A; JP3571142B2; KR970070354A; JPH09291560A; EP0803614B1; DE69736149D1; KR100221237B1; CN1068398C; EP0803614A1; CN1165896A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein in einer Baumaschine vorgesehenes Ortssteuersystem, das das Bewegen beispielsweise einer Schaufelspitze entlang eines Zielorts ermöglicht, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert.
Ein derartiges Orts- bzw. Positionierungssteuersystem für Baumaschinen ist in der EP-A-0707118 und in der WO 95/30059 offenbart. Gemäß dem vorstehend aufgeführten Stand der Technik wird bei einem Steuersystem zur Bereichsbegrenzung für hydraulische Bagger ein Bereich, innerhalb dessen eine Bewegung eines Frontgeräts bzw. eines vorderen Aufbaus zulässig ist, vorab eingestellt, und eine Steuereinheit berechnet anhand der Signale von Winkelsensoren die Position und die Stellung und anhand der Signale von Steuerhebelvorrichtungen einen Sollgeschwindigkeitsvektor des vorderen Aufbaus. Durch die Berechnung hält die Steuereinheit den Sollgeschwindigkeitsvektor unverändert, wenn sich das Frontgerät innerhalb des eingestellten Bereichs befindet und von dessen Grenzen entfernt ist, verändert den Sollgeschwindigkeitsvektor so, daß eine Vektorkomponente in der Richtung einer Annäherung an die Grenze des eingestellten Bereichs verringert wird, wenn sich das Frontgerät innerhalb des eingestellten Bereichs in der Nähe von dessen Grenze befindet, und verändert den Sollgeschwindigkeitsvektor so, daß das Frontgerät in den eingestellten Bereich zurückgeführt wird, wenn es sich außerhalb des eingestellten Bereichs befindet. Auf diese Weise soll das herkömmliche System Grabarbeiten innerhalb eines begrenzten Bereichs effizient und gleichmäßig ausführen.
Im allgemeinen bewegt ein Bediener die Spitze des Frontgeräts, während er sich unbewußt vorstellt, welcher Weg zum Zielort bzw. Zielbereich genommen werden sollte, wenn er die Spitze des Frontgeräts an einer tatsächlichen Arbeitsstelle entlang eines bestimmten Zielorts bewegt. Wenn die Betätigungsgeschwindigkeit der Spitze des Frontgeräts verhältnismäßig gering ist, wählt der Bediener beispielsweise einen Weg, auf dem die Spitze des Frontgeräts den Zielort auf dem kürzesten Weg erreicht, und der Sollgeschwindigkeitsvektor wird entsprechend dem ausgewählten Weg eingestellt, wobei dem raschesten Weg zum Erreichen des Zielorts höchste Priorität eingeräumt wird. Ist die Betätigungsgeschwindigkeit der Spitze des Frontgeräts verhältnismäßig hoch, wählt der Bediener einen Weg, auf dem die Spitze des Frontgeräts so bewegt wird, daß sie den Zielort statt auf dem kürzesten Weg in der Grabrichtung an einer Stelle geringfügig vor einem Zielpunkt erreicht, und der Sollgeschwindigkeitsvektor wird entsprechend dem ausgewählten Weg so eingestellt, daß einer weichen Landung am Zielort höchste Priorität eingeräumt wird. Bei einer Orts- oder Bereichsbegrenzungssteuerung ist es daher wünschenswert, die Steuerung auf die gleiche Weise auszuführen, wie bei dem vom Bediener tatsächlich ausgeführten Prozeß, damit sich die Spitze des Frontgeräts so weit wie möglich entsprechend dem menschlichen Empfinden bewegt.
Ein Steuerprozeß des oben beschriebenen Steuersystems gemäß dem Stand der Technik wird nachstehend genaurer beschrieben. Wird beispielsweise davon ausgegangen, daß eine zum Zielort vertikale Komponente des Geschwindigkeitsvorgabevektors A, wie in 19 gezeigt, durch Ay gegeben ist, wenn der Bediener einen Steuerhebel betätigt, um mit der Absicht, die Spitze des drehbar mit einem Körper 1B gekoppelten Frontgeräts 1A (das einen Ausleger 1a, einen Arm 1b und eine Schaufel 1c umfaßt), d.h. die Spitze der Schaufel, vertikal zu einem Zielort zu bewegen, einen bestimmten Geschwindigkeitsvorgabevektor A vorzugeben. Da Ay in bezug auf den Abstand y zwischen der Spitze der Schaufel 1c und dem Zielort jedoch zu groß ist, wird ein Y-Komponentenvektor By zum Anheben des Auslegers 1a zum Verlangsamen der Spitze der Schaufel 1c berechnet. Der Y-Komponentenvektor By wird beispielsweise wie folgt berechnet. Vorab wird eine bestimmte Tabelle zum Herstellen einer Korrelation zwischen Ay und dem Abstand y zwischen der Spitze der Schaufel 1c und dem Zielort erstellt. Die Tabelle ist so eingestellt, daß By zur Verringerung von Ay 0 ist (By = 0) und Ay nicht zur Verlangsamung verändert wird, wenn y größer als ein vorgegebener Abstand yo ist. Wenn y dann kleiner als der vorgegebene Abstand yo wird, nimmt By zur Verringerung von Ay bei einem kleineren Wert von y einen größeren Wert an.
Anschließend wird auf der Grundlage des auf diese Weise berechneten Werts By ein Geschwindigkeitsvorgabevektor B in der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Auslegers 1a berechnet, und danach wird der Ausleger 1a bewegt. Dadurch ist der Sollgeschwindigkeitsvektor an der Spitze der Schaufel 1c, wie dargestellt, durch A + B gegeben.
Bei dem vorstehend beschriebenen Steuerprozeß wird nur Wert darauf gelegt, möglichst zu verhindern, daß sich die Spitze der Schaufel 1c über den Zielort hinaus nach unten bewegt. Anders ausgedrückt wird die Richtung des endgültigen Sollgeschwindigkeitsvektors an der Spitze der Schaufel 1c lediglich als Ergebnis einer nach der Betätigung des Steuerhebels durch den Bediener ausgeführten Berechnung bestimmt. Dementsprechend wird der Weg der Spitze der Schaufel 1c zum Zielort abhängig von der vom Bediener vorgenommenen Betätigung verändert. Daher ist eine stabile Steuerung schwierig, was dazu führt, daß sich die Spitze der Schaufel 1c mehrfach über den Zielort hinausbewegen oder ein Nachlauf verursacht werden können.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Orts- bzw. Positionierungssteuersystem für Baumaschinen zu schaffen, das das Bewegen der Spitze eines Frontgeräts über einen zufriedenstellenden Weg, der stets dem menschlichen Empfinden entspricht, zu einem Zielort ermöglicht und das so eine stabile und genaue Betätigung sicherstellt.

(1) Zur Lösung der oben genannten Aufgabe weist das Orts- bzw. Positionierungssteuersystem erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Die Baumaschine umfaßt mehrere anzutreibende Glieder einschließlich mehreren Frontgliedern, die ein Frontgerät mit mehreren Gelenken bilden und jeweils vertikal drehbar sind, mehrere hydraulische Aktoren bzw. Stellglieder zum jeweiligen Antreiben der mehreren angetriebenen Glieder, mehrere Betriebsmittel bzw. Betätigungseinrichtungen zum Veranlassen von Bewegungen der mehreren anzutreibenden Glieder und mehrere hydraulische Steuerventile, die entsprechend Betriebs- bzw. Betätigungssignalen von den mehreren Betriebsmitteln bzw. Betätigungseinrichtungen angetrieben werden und die Fließmengen des den mehreren hydraulischen Aktoren bzw. Stellgliedern zugeführten hydraulischen Fluids steuern. Das Orts- bzw. Positionierungssteuersystem umfaßt Ortsstellmittel zum Einstellen eines Zielorts, entlang dem das Frontgerät bewegt werden soll, erste Erfassungsmittel zum Erfassen des in Bezug auf eine Position und Lage bzw. Stellung variablen Zustands des Frontgeräts, erste Berechnungsmittel zur Berechnung der Position und Lage bzw. Stellung des Frontgeräts auf der Grundlage der Signale von dem ersten Erfassungsmittel und Signalmodifiziermittel, die auf der Grundlage der Betriebs- bzw. Betätigungssignale von denjenigen unter den Betriebsmitteln, die bestimmten Frontgliedern zugeordnet sind, und der vom ersten Berechnungsmittel berechneten Werte mindestens eines der Betriebssignale von den den bestimmten Frontgliedern zugeordneten Betriebsmitteln so modifizieren, daß das Frontgerät zum Erreichen des Zielorts bewegt wird, wobei die Signalmodifiziermittel die Betriebssignale so modifizieren, daß das Frontgerät zu einem zweiten Punkt auf dem Zielort bewegt wird, der in der Grabrichtung um eine zweite Distanz hinter einem ersten Punkt liegt, der um eine erste Distanz von dem Frontgerät entfernt auf dem Zielort angeordnet ist.

Genauer modifiziert das Signalmodifiziermittel die Betriebssignale von den den bestimmten Frontgliedern zugeordneten Betriebsmitteln auf der Grundlage der Betriebssignale von den bestimmten Frontgliedern zugeordneten Betriebsmitteln und von vom ersten Berechnungsmittel berechneten, die Position und Stellung des Frontgeräts betreffenden Werten derart, daß das Frontgerät so bewegt wird, daß es schließlich den Zielort erreicht, wenn sich das Frontgerät der Nähe des vorab über das Ortsstellmittel eingestellten Zielorts, längs dem das Frontgerät bewegt werden soll, nähert und sie erreicht.
Wenn das Frontgerät bei der vorliegenden Erfindung mittels des vorstehend beschriebenen Prozesses so bewegt wird, daß es schließlich den Zielort erreicht, verändern die Signalmodifiziermittel die Betriebssignale so, daß das Frontgerät zum zweiten Punkt, d.h. einem Punkt auf dem Zielort bewegt wird, der in der Grabrichtung um eine zweite Distanz hinter einem ersten Punkt liegt, der um eine erste Distanz von dem Frontgerät entfernt auf dem Zielort angeordnet ist. Durch diese Modifikation wird die Bewegungsrichtung des Frontgeräts, d.h. die Richtung eines Sollvektors, unabhängig davon, wie der Bediener die Betriebsmittel betätigt, stets auf eine Ausrichtung auf den zweiten Punkt gesteuert.
Bei der Bestimmung des zweiten Punkts kann dann der Weg der Bewegung des Frontgeräts von der aktuellen Position zum Zielort abhängig von den Anwendungen und/oder den Arbeitsbedingungen wahlweise auf jeden gewünschten Weg eingestellt werden, indem die zweite Distanz beispielsweise so gewählt wird, daß sie klein ist, damit das Frontgerät rascher von der aktuellen Position zum Zielort bewegt wird, oder indem die zweite Distanz so gewählt wird, daß sich das Frontgerät dem Zielort moderater nähert. Anders als bei einem herkömmlichen System, bei dem der Weg, dem die Spitze des Frontgeräts folgt, bis sie den Zielort erreicht, nicht endgültig ist, sondern von der Betätigung durch den Bediener abhängt, kann die Spitze des Frontgeräts dementsprechend auf eine relativ rasche, stabile und hoch akkurate Weise über einen zufriedenstellenden Weg, der dem menschlichen Empfinden entspricht, zum Zielort bewegt werden.

(2) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) verändern die Signalmodifiziermittel die Betriebssignale vorzugsweise so, daß das Frontgerät zu einem zweiten Punkt auf dem Zielort bewegt wird, der in Grabrichtung um eine zweite Distanz hinter einem ersten Punkt auf dem Zielort liegt, der um eine erste Distanz vom Grabteil des Frontgeräts entfernt ist.
(3) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) verwenden die Signalmodifiziermittel vorzugsweise eine minimale Distanz zwischen dem Zielort und dem Frontgerät als erste Distanz.
(4) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) stellen die Signalmodifiziermittel die zweite Distanz vorzugsweise als festen Wert ein.
(5) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) stellen die Signalmodifiziermittel die zweite Distanz vorzugsweise abhängig von der ersten Distanz variabel ein.

Durch dieses Merkmal kann die Spitze des vorderen Aufbaus rasch zum Zielort bewegt werden, indem die zweite Distanz klein eingestellt wird, wenn die erste Distanz verhältnismäßig groß ist.

(6) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) stellen die Signalmodifiziermittel die zweite Distanz vorzugsweise abhängig von den Betriebssignalen aus den Betriebsmitteln für das Frontgerät variabel ein.

Durch dieses Merkmal können beispielsweise ein Nachlaufen oder dergleichen verhindert und die Stabilität des Steuerungsprozesses erhöht werden, indem die zweite Distanz groß eingestellt wird, wenn die Größen der Betätigungssignale zur Vorgabe einer Bewegung des vorderen Aufbaus relativ groß sind.

(7) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) stellen die Signalmodifiziermittel die zweite Distanz vorzugsweise abhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Frontgeräts variabel ein.

Durch dieses Merkmal können beispielsweise ein Nachlaufen oder dergleichen verhindert und die Stabilität des Steuerungsprozesses erhöht werden, indem die zweite Distanz auf einen großen Wert eingestellt wird, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Spitze des Frontgeräts verhältnismäßig hoch ist.

(8) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) umfassen die Signalmodifi ziermittel vorzugsweise zweite Berechnungsmittel zum Berechnen eines Sollgeschwindigkeitsvektors des Frontgeräts auf der Grundlage der Betriebs- bzw. Betätigungssignale von den den jeweiligen Frontgliedern zugeordneten Betriebsmitteln bzw. Betätigungseinrichtungen, dritte Berechnungsmittel zum Empfangen von durch die ersten und zweiten Berechnungsmittel berechneten Werten, zum Berechnen eines Modifiziervektors zum Modifizieren des auf den erhaltenen Werten basierenden Sollgeschwindigkeitsvektors und zum Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors auf der Grundlage des Modifiziervektors zum Hinführen auf den zweiten Punkt und Ventilsteuermittel zum derartigen Betätigen der zugehörigen hydraulischen Steuerventile, daß das Frontgerät in Übereinstimmung mit dem von dem dritten Berechnungsmittel modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektor bewegt wird.
(9) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) modifizieren die Signalmodifiziermittel die Betriebssignale vorzugsweise nur, wenn die erste Distanz größer als ein vorgegebener Wert ist.

Durch dieses Merkmal kann die Arbeit auf die normale Art durch Betätigen des Frontgeräts ausgeführt werden, wenn das Frontgerät weiter als um die vorgegebene Distanz von dem Zielort entfernt ist.

(10) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (8) umfaßt das dritte Berechnungsmittel vorzugsweise Wandlermittel zum Verändern des Modifiziervektors in Abhängigkeit von der ersten Distanz.
(11) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (7), bei dem mindestens die den bestimmten Frontgliedern zugeordneten unter den Betriebsmitteln vom hydraulischen Pilottyp sind, bei dem Pilot- bzw. Steuerdrücke als Betriebs- bzw. Betätigungssignale ausgegeben werden, und ein Betriebssystem mit den Betriebsmitteln bzw. Betätigungseinrichtungen vom hydraulischen Pilottyp die zugehörigen hydraulischen Steuerventile antreibt, umfaßt das Steuersystem ferner vorzugsweise zweite Erfassungsmittel zum Erfassen der Eingangswerte, um die die Betriebsmittel vom hydraulischen Pilotdruck betätigt werden, sind die zweiten Berechnungsmittel Mittel zum Berechnen eines Sollgeschwindigkeitsvektors des Frontgeräts auf der Grundlage von Signalen von den zweiten Erfassungsmitteln und umfassen die Ventilsteuermittel vierte Berechnungsmittel zur Berechnung von Sollpilotdrücken zum Antreiben der zugehörigen hydraulischen Steuerventile auf der Grundlage des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors und Pilotsteuermittel zum derartigen Steuern des Betriebssystems, daß die Sollpilotdrücke eingestellt werden.
(12) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (11) umfaßt das Betriebssystem vorzugsweise eine erste Pilotleitung zum derartigen Aufbringen eines Pilotdrucks auf das zugehörige hydraulische Steuerventil, daß das Frontgerät vom Zielort wegbewegt wird, das vierte Berechnungsmittel umfaßt Mittel zum Berechnen eines Sollpilotdrucks in der ersten Pilotleitung auf der Grundlage des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors, und das Pilotsteuermittel umfaßt Mittel zur Ausgabe eines dem Sollpilotdruck entsprechenden ersten elektrischen Signals, elektrohydraulische Wandlermittel zum Umwandeln des ersten elektrischen Signals in einen hydraulischen Druck und zum Ausgeben eines dem Sollpilotdruck entsprechenden Steuerdrucks und Druckaus wahlmittel zum Auswählen des höheren unter dem Pilotdruck in der ersten Pilotleitung und dem von dem elektrohydraulischen Wandlermittel ausgegebenen Steuerdruck und zum Aufbringen des ausgewählten Drucks auf das zugehörige hydraulische Steuerventil.
(13) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (11) umfaßt das Betriebssystem vorzugsweise eine zweite Pilotleitung zum derartigen Aufbringen eines Pilotdrucks auf das zugehörige hydraulische Steuerventil, daß das Frontgerät zum Zielort bewegt wird, das vierte Berechnungsmittel umfaßt Mittel zum Berechnen eines Sollpilotdrucks in der zweiten Pilotleitung auf der Grundalge des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors, und das Pilotsteuermittel umfaßt Mittel zur Ausgabe eines dem Sollpilotdruck entsprechenden zweiten elektrischen Signals und in der zweiten Pilotleitung angeordnete und entsprechend dem zweiten elektrischen Signal betätigte Druckreduziermittel zum Verringern des Pilotdrucks in den zweiten Pilotleitungen auf den Sollpilotdruck.
(14) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (11) umfaßt das Betriebssystem vorzugsweise eine erste Pilotleitung zum derartigen Aufbringen eines Pilotdrucks auf das zugehörige hydraulische Steuerventil, daß das Frontgerät vom Zielort wegbewegt wird, und eine zweite Pilotleitung zum derartigen Aufbringen eines Pilotdrucks auf das zugehörige hydraulische Steuerventil, daß das Frontgerät auf den Zielort zu bewegt wird, das vierte Berechnungsmittel umfaßt Mittel zum Berechnen der Sollpilotdrücke in den ersten und zweiten Pilotleitungen auf der Grundlage des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors, und die Pilotsteuermittel umfassen Mittel zur Ausgabe von einem ersten und einem zweiten, den Sollpilotdrücken entsprechenden elektrischen Signalen, elektrohydraulische Wandlermittel zum Umwandeln des ersten elektrischen Signals in einen hydraulischen Druck und zum Ausgeben eines dem Sollpilotdruck entsprechenden Steuerdrucks, Druckauswahlmittel zum Auswählen des höheren unter dem Pilotdruck in der ersten Pilotleitung und dem von den elektrohydraulischen Wandlermitteln ausgegebenen Steuerdruck und zum Aufbringen des ausgewählten Drucks auf das zugehörige hydraulische Steuerventil sowie in der zweiten Pilotleitung angeordnete und entsprechend dem zweiten elektrischen Signal betätigte Druckreduziermittel zur Verringerung des Pilotdrucks in der zweiten Pilotleitung auf den Sollpilotdruck.
(15) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (12) oder (14) schließen die bestimmten Frontglieder vorzugsweise einen Ausleger und einen Arm eines hydraulischen Baggers ein und die erste Pilotleitung ist eine Pilotleitung auf der Seite für das Anheben des Auslegers.
(16) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (13) oder (14) schließen die bestimmten Frontglieder vorzugsweise einen Ausleger und einen Arm eines hydraulischen Baggers ein und die zweite Pilotleitung umfaßt Pilotleitungen auf der Seite für ein Absenken des Auslegers und auf der Seite für ein Anziehen des Arms.
(17) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (13) oder (14) schließen die bestimmten Frontglieder vorzugsweise einen Ausleger und einen Arm eines hydraulischen Baggers ein und die zweite Pilotleitung umfaßt Pilotleitungen auf der Seite für ein Absenken des Auslegers, auf der Seite für ein Anziehen des Arms und auf der Seite für ein Ausstrecken des Arms.
(18) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) umfaßt das erste Erfassungsmittel vorzugsweise mehrere Winkelsensoren zur Erfassung der Drehwinkel der mehreren Frontglieder.
(19) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (1) umfaßt das erste Erfassungsmittel vorzugsweise mehrere Verschiebesensoren zur Erfassung der Hübe der mehreren Aktoren bzw. Stellglieder.
(20) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß dem vorstehend ausgeführten Punkt (11) umfaßt das zweite Erfassungsmittel vorzugsweise in den Pilotleitungen des Betriebssystems angeordnete Drucksensoren.
(21) Bei dem Ortssteuersystem für eine Baumaschine gemäß einem der vorstehend ausgeführten Punkte (1) bis (20) modifizieren die Signalmodifiziermittel die Betriebssignale nur, wenn die Betriebssignale von denjenigen unter den mehreren Betriebsmitteln, die den bestimmten Frontgliedern zugeordnet sind, Betriebssignale in der Richtung sind, in der eine Annäherung des Frontgeräts an den Zielort veranlaßt wird.

Durch dieses Merkmal kann der Steuerungsprozeß weiter vereinfacht werden, und die Spitze des Frontgeräts kann gleichmäßiger vom Zielort fort bewegt werden, wenn sie von der Nähe des Zielorts abweicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das ein Orts- bzw. Positionierungssteuersystem für Baumaschinen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie deren hydraulisches Antriebssystem zeigt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild eines hydraulischen Baggers zeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird;
3 ist ein Diagramm, das Einzelheiten einer Steuerhebelvorrichtung des hydraulisch gesteuerten Typs zeigt;
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das die Steuerfunktionen einer Steuereinheit zeigt;
5 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einstellen eines Koordinatensystems und eines Bereichs zur Verwendung bei der Positionierungssteuerung gemäß der Ausführungsform;
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Modifikation eines Neigungswinkels;
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des bei der Ausführungsform eingestellten Zielorts zeigt;
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Pilotdruck und einer durch ein Stromventil strömenden Fördermenge in einem Abschnitt zur Berechnung einer Sollzylindergeschwindigkeit zeigt;
9 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerungsprozeß in einem Abschnitt zur Modifikation einer Vektorrichtung zeigt;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur bei der Verarbeitung durch einen Abschnitt zur Berechnung einer Modifikation eines Auslegerhebe- bzw. Senkvektors zeigt;
11 ist eine erläuternde Ansicht, die die Inhalte der Verarbeitung durch den Abschnitt zur Berechnung der Modifikation des Auslegerhebe- bzw. Senkvektors zeigt;
12 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Positionierung einer Schaufel zeigt;
13 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerprozeß bei einer Variante des Abschnitts zur Modifikation der Vektorrichtung zeigt;
14 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerprozeß bei einer weiteren Variante des Abschnitts zur Modifikation der Vektorrichtung zeigt;
15 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerprozeß bei einer weiteren Variante des Abschnitts zur Modifikation der Vektorrichtung zeigt;
16 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerprozeß bei einer weiteren Variante des Abschnitts zur Modifikation der Vektorrichtung zeigt;
17 ist ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Prozedur bei der Verarbeitung durch den in 16 dargestellten Abschnitt zur Berechnung der Modifikation des Auslegerhebe- bzw. Senkvektors zeigt;
18 ist eine erläuternde Ansicht, die die Inhalte der Verarbeitung durch den in 16 dargestellten Abschnitt zur Berechnung der Modifikation des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors zeigt; und
19 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines herkömmlichen Steuerverfahrens.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 eine Ausführungsform beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung auf einen hydraulischen Bagger angewendet wird.
Gemäß 1 umfaßt ein hydraulischer Bagger, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, eine Hydraulikpumpe 2, mehrere hydraulische Stellglieder einschließlich eines Auslegerzylinders 3a, eines Armzylinders 3b, eines Schaufelzylinders 3c, eines Schwenkmotors 3d und eines linken und eines rechten Raupenmotors 3e, 3f, die durch von der Hydraulikpumpe 2 gefördertes Hydraulikfluid angetrieben werden, mehrere jeweils entsprechend den hydraulischen Stellgliedern 3a-3f vorgesehene Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f, mehrere zwischen der Hydraulikpumpe 2 und den mehreren hydraulischen Stellgliedern 3a-3f angeschlossene und entsprechend Betätigungssignalen von den Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f gesteuerte Stromventile 5a-5f, die als hydraulische Steuerventile zum Steuern der Strömungsmengen des den hydraulischen Stellgliedern 3a-3f jeweils zugeführten Hydraulikfluids dienen, und ein Entlastungsventil 6, das geöffnet wird, wenn der Druck zwischen der Hydraulikpumpe 2 und einem der Stromventile 5a-5f einen eingestellten Wert überschreitet. Diese Bauteile bilden ein hydraulisches Antriebssystem zum Antreiben anzutreibender Elemente des hydraulischen Baggers.
Ebenso umfaßt der hydraulische Bagger, wie in 2 gezeigt, ein Frontgerät 1A mit mehreren Gelenken, das aus einem Ausleger 1a, einem Arm 1b und einer Schaufel 1c zusammengesetzt ist, die jeweils vertikal drehbar sind, sowie eine Karosserie 1B, die aus einer oberen Schwenkstruktur 1d und einem Unterwagen 1e zusammengesetzt ist. Der Ausleger 1a des Frontgeräts 1A wird an seinem unteren Ende von einem vorderen Abschnitt der oberen Schwenkstruktur 1d gehalten. Der Ausleger 1a, der Arm 1b, die Schaufel 1c, die obere Schwenkstruktur 1d und der Unterwagen 1e dienen als anzutreibende Elemente, die jeweils von dem Auslegerzylinder 3a, dem Armzylinder 3b, dem Schaufelzylinder 3c, dem Schwenkmotor 3d und dem linken und dem rechten Raupenmotor 3e, 3f angetrieben werden. Die Bewegungen der angetriebenen Elemente werden über die Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f vorgegeben.
Die Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f gemäß 1 gehören jeweils dem hydraulisch gesteuerten Typ an und treiben ein entsprechendes der Stromventile 5a-5f mittels eines Pilotdrucks an. Jede der Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f umfaßt, wie in 3 gezeigt, einen vom Bediener betätigten Steuerhebel 40 und zwei Druckreduzierventile 41, 42 zur Erzeugung eines Pilotdrucks in Abhängigkeit von der Eingangsgröße und -richtung der Betätigung des Steuerhebels 40. Die Druckreduzierventile 41, 42 sind an primären Anschlüssen mit einer Pilotpumpe 43 und an sekundären Anschlüssen über Pilotleitungen 44a, 44b; 45a, 45b; 46a, 46b; 47a, 47b; 48a, 48b; 49a, 49b mit einem entsprechenden der hydraulischen Antriebsanschlüsse 50a, 50b; 51a, 51b; 52a, 52b; 53a, 53b; 54a, 54b; 55a, 55b der Stromventile verbunden.
Ein Orts- bzw. Positionierungssteuersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einem hydraulischen Bagger vorgesehen, der konstruiert ist, wie vorstehend beschrieben. Das Steuersystem umfaßt eine Einstellvorrichtung 7 zur vorherigen Erstellung einer Anweisung zum Einstellen eines Zielorts, längs dem ein vorgegebener Teil des Frontgeräts 1A, beispielsweise die Spitze der Schaufel 1c, bewegt werden soll, in Abhängigkeit von der geplanten Arbeiten, jeweils an den Drehpunkten des Auslegers 1a, des Arms 1b und der Schaufel 1c angeordnete Winkelsensoren 8a, 8b, 8c zur Erfassung jeweiliger Drehwinkel α, β, γ dieser (siehe die später beschriebene 5) als die Position und Stellung des Frontgeräts 1A betreffende Statusvariablen, einen Neigungswinkelsensor 8d zur Erfassung des Neigungswinkels θ der Karosserie 1B nach vorne und hinten, in den mit den Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f für den Ausleger und den Arm verbundenen Pilotleitungen 44a, 44b; 45a, 45b angeordnete Drucksensoren 60a, 60b; 61a, 61b zur Erfassung jeweiliger Pilotdrücke als Eingangsgrößen, mit denen die Steuerhebelvorrichtungen 4a, 4b betätigt werden, eine Steuereinheit 9 zum Empfangen eines Initialisierungssignals von der Einstellvorrichtung 7, der Erfassungssignale von den Winkelsensoren 8a, 8b, 8c und dem Neigungswinkelsensor 8d und der Erfassungssignale von den Drucksensoren 60a, 60b; 61a, 61b, zum Einstellen des Zielorts, längs dem die Spitze der Schaufel 1c bewegt werden soll, und zur Ausgabe elektrischer Signale zum Ausführen einer Steuerung zum Graben längs des Zielorts, durch von der Steuereinheit 9 ausgegebene elektrische Signale angetriebene elektromagnetische Proportionalventile 10a, 10b, 11a, 11b und ein Wechselventil 12.
Das elektromagnetische Proportionalventil 10a weist einen mit der Pilotpumpe 43 verbundenen primären Anschluß und einen mit dem Wechselventil 12 verbundenen sekundären Anschluß auf. Das Wechselventil 12 zur Auswahl des höheren Drucks unter dem Pilotdruck in der Pilotleitung 44a und dem von dem elektromagnetischen Proportionalventil 10a verringerten Steuerdruck und zum anschließenden Aufbringen des ausgewählten Drucks auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 50a des Stromventils 5a ist in der Pilotleitung 44a angeordnet. Die elektromagnetischen Proportionalventile 10a, 11a, 11b zum Verringern der Pilotdrücke in den Pilotleitungen entsprechend den jeweils an sie angelegten elektrischen Signalen und zum Ausgeben der verringerten Pilotdrücke sind jeweils in den Pilotleitungen 44b, 45a, 45b angeordnet.
Die Einstellvorrichtung 7 umfaßt eine auf einer Steuerkonsole angeordnete Betätigungseinrichtung, wie einen Schalter, oder einen Griff zur Ausgabe eines Initialisierungssignals zum Befehlen der Einstellung des Zielorts an die Steuereinheit 9. Weitere geeignete Hilfsmittel, wie eine Anzeige, können ebenfalls auf der Steuerkonsole vorgesehen sein. Die Einstellung des Zielorts kann gemäß jedem anderen geeigneten Verfahren, wie unter Verwendung von IC-Karten, Barcodes, Lasern und einer drahtlosen Kommunikation, erfolgen.
Die Steuerfunktionen der Steuereinheit 9 sind in 4 gezeigt. Die Steuereinheit übernimmt Funktionen, die von einem Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts, einem Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts, einem Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit, einem Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze, einem Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung, einem Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation, einem Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks und einem Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile ausgeführt werden.
Der Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts führt als Reaktion auf eine Anweisung von der Einstellvorrichtung 7 eine Berechnung zur Einstellung des Zielorts aus, längs dem die Spitze der Schaufel 1c bewegt werden soll. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen des Zielorts wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß der Zielort bei dieser Ausführungsform in einer vertikalen Ebene eingestellt wird.
Gemäß 5 wird als Reaktion auf eine Anweisung von der Einstellvorrichtung 7 die gegenwärtige Position der Spitze der Schaufel 1c berechnet, nachdem die Spitze der Schaufel 1c vom Bediener, der das Frontgerät betätigt, zur Position eines Punktes P1 bewegt wurde, und dann wird die Einstellvorrichtung 7 betätigt, um zur Bestimmung eines Punkts P1* auf dem einzustellenden Zielort eine Tiefe h1 von dieser Position einzugeben. Anschließend wird, ähnlich wie oben beschrieben, als Reaktion auf eine Anweisung von der Einstellvorrichtung 7 die gegenwärtige Position der Spitze der Schaufel 1c berechnet, nachdem die Spitze der Schaufel 1c zur Position eines Punkts P2 bewegt wurde, worauf die Einstellvorrichtung 7 betätigt wird, um zur Bestimmung eines Punkts P2* auf dem einzustellenden Zielort eine Tiefe h2 von dieser Position einzugeben. Eine Formel, die die gerade Linie ausdrückt, die die beiden Punkte P1* und P2* verbindet, wird berechnet und als Zielort eingestellt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß werden die Positionen der beiden Punkte P1, P2 von dem später beschriebenen Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts berechnet, und der Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts berechnet die Formel der geraden Linie anhand die Positionen der beiden Punkte betreffender Informationen. Genauer sind in der Steuereinheit 9 verschiedene Abmessungen des Frontgeräts 1A und der Karosserie 1B gespeichert, und der Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts berechnet die Positionen der beiden Punkte P1, P2 auf der Grundlage der gespeicherten Daten und der jeweils von den Winkelsensoren 8a, 8b, 8c erfaßten Werte der Drehwinkel α, β, γ. Zu diesem Zeitpunkt werden die Positionen der beiden Punkte P1, P2 beispielhaft als Koordinatenwerte (X1, Y1), (X2, Y2) auf einem XY-Koordinatensystem bestimmt, als dessen Ursprung der Schwenkpunkt des Auslegers 1a definiert ist. Das XY-Koordinatensystem ist ein an der Karosserie 1B festgelegtes, rechtwinkliges Koordinatensystem, und es wird davon ausgegangen, daß es in einer vertikalen Ebene liegt. Unter der Voraussetzung, daß der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt des Auslegers 1a und dem Schwenkpunkt des Arms 1b L1, der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt des Arms 1b und dem Schwenkpunkt der Schaufel 1c L2 und der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt der Schaufel 1c und der Spitze der Schaufel 1c L3 ist, werden die Koordinatenwerte (X1, Y1), (X2, Y2) auf dem XY-Koordinatensystem unter Verwendung der nachstehenden Formeln von den Drehwinkeln α, β, γ abgeleitet. X = L1 sinα + L2 sin(α + β) + L3 sin(α + β + γ) Y = L1 cosα + L2 cos(α + β) + L3 cos(α + β + γ)
Der Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts bestimmt die Koordinatenwerte der beiden Punkte P1*, P2* auf der Grenze eines Ausschachtungsbereichs, d.h. auf dem Zielort, durch Berechnen der Y-Koordinatenwerte wie folgt. Y1* = Y1 – h1 Y2* = Y2 – h2
Die Formel, die die gerade Linie ausdrückt, die die beiden Punkte P1* und P2* verbindet, wird anhand der folgenden Gleichung berechnet. Y = (Y2* – Y1*)X/(X2 – X1) + (X2Y1* – X1Y2*)/(X2 – X1)
Dann wird ein rechtwinkliges Koordinatensystem, dessen Ursprung auf der oben beschriebenen geraden Linie liegt und dessen eine Achse von der oben beschriebenen geraden Linie definiert wird, beispielsweise ein XaYa-Koordinatensystem eingestellt, als dessen Ursprung der Punkt P2* definiert ist, und Koordinatenumwandlungsdaten aus dem XY-Koordinatensystem in das XaYa-Koordinatensystem werden abgeleitet.
Nun wird davon ausgegangen, daß die relative Positionsbeziehung zwischen der Spitze der Schaufel und dem Boden verändert wird und das Einstellen des Ausschachtungsbereichs nicht korrekt ausgeführt werden kann, wenn die Karosserie 1B geneigt ist, wie in 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird daher der Neigungswinkel θ der Karosserie 1B vom Neigungswinkelsensor 8d erfaßt, und der erfaßte Wert des Neigungswinkels θ wird in den Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts eingegeben, der die Position der Spitze der Schaufel auf einem XbYb-Koordinatensystem berechnet, das durch Drehen des XY-Koordinatensystems um den Winkel θ erzeugt wird. Dies ermöglicht selbst dann ein korrektes Einstellen des Ausschachtungsbereichs, wenn die Karosserie 1B schräg steht. Es wird darauf hingewiesen, daß der Neigungswinkelsensor nicht immer erforderlich ist, wenn die Arbeit bei schräg stehender Karosserie nach der Korrektur der Neigung der Karosserie aufgenommen wird oder wenn die Grabarbeiten an einer Arbeitsstelle ausgeführt werden, an der keine Schrägstellung der Karosserie auftritt.
Obwohl die Grenze des Ausschachtungsbereichs bei dem vorstehenden Beispiel auf eine einzige gerade Linie eingestellt wird, kann durch Kombinieren mehrerer gerader Linien ein Ausschachtungsbereich mit jeder gewünschten Form in einer vertikalen Ebene eingestellt werden. 7 zeigt ein Beispiel des zuletzt genannten Falls, bei dem der Ausschachtungsbereich unter Verwendung von drei geraden Linien A1, A2 und A3 eingestellt wird. Hierbei kann die Grenze des Ausschachtungsbereichs durch Ausführen des gleichen Vorgangs und der vorstehend beschriebenen Berechnung für jede der geraden Linien A1, A2 und A3 eingestellt werden.
Wie vorstehend erläutert, berechnet der Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts die Position eines vorgegebenen Teils des Frontgeräts 1A auf der Grundlage der verschiedenen, im Speicher der Steuereinheit 9 gespeicherten Abmessungen des Frontgeräts 1A und der Karosserie 1B sowie der jeweils von den Winkelsensoren 8a, 8b, 8c erfaßten Werte der Drehwinkel α, β, γ als Koordinatenwerte auf dem XY-Koordinatensystem.
Der Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit empfängt die von den Drucksensoren 60a, 60b, 61a, 61b erfaßten Werte der Pilotdrücke, bestimmt die durch die Stromventile 5a, 5b strömenden Strömungsmengen und berechnet die Sollgeschwindigkeiten des Auslegerzylinders 3a und des Armzylinders 3b anhand der bestimmen Strömungsmengen. Im Speicher der Steuereinheit 9 sind die Beziehungen zwischen den Pilotdrücken P_BU, P_BD, P_AC, P_AD und den durch die Stromventile 5a, 5b strömenden Strömungsmengen V_B, V_A gespeichert, wie in 8 gezeigt. Der Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit bestimmt die durch die Stromventile 5a, 5b strömenden Strömungsmengen auf der Grundlage dieser Beziehungen. Alternativ kann die Sollzylindergeschwindigkeit durch Speichern der vorab berechneten Beziehung zwischen dem Pilotdruck und der Sollzylindergeschwindigkeit im Speicher der Steuereinheit 9 direkt anhand des Pilotdrucks bestimmt werden.
Der Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze bestimmt den Sollgeschwindigkeitsvektor V_C der Spitze der Schaufel 1c anhand der vom Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts bestimmten Position der Spitze der Schaufel 1c, der vom Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylinder geschwindigkeit bestimmten Sollzylindergeschwindigkeit und der verschiedenen im Speicher der Steuereinheit 9 gespeicherten Abmessungen, wie L1, L2 und L3. Zu diesem Zeitpunkt wird der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C zunächst als Werte auf dem in 5 gezeigten XY-Koordinatensystem und anschließend durch Umwandeln der Werte auf dem XY-Koordinatensystem in die Werte auf dem XaYa-Koordinatensystem unter Verwendung der vorab vom Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts bestimmten Umwandlungsdaten aus dem XY-Koordinatensystem in das XaYa-Koordinatensystem als Werte auf dem XaYa-Koordinatensystem bestimmt. Hierbei repräsentieren ein Xa-Koordinatenwert V_Cx des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C auf dem XaYa-Koordinatensystem eine Vektorkomponente des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C in der zum Zielort parallelen Richtung und ein Ya-Koordinatenwert V_Cy des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C auf dem XaYa-Koordinatensystem eine Vektorkomponente des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C in der zum Zielort vertikalen Richtung.
Wenn sich die Spitze der Schaufel 1c innerhalb eines (später beschriebenen) vorgegebenen Bereichs in der Nähe des Zielorts befindet, verändert der Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung den Sollgeschwindigkeitsvektor V_C so, daß die Spitze der Schaufel 1c den Zielort erreicht.
9 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerungsprozeß des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung zeigt.
Gemäß 9 berechnet zunächst ein Abschnitt 9e1 zur Berechnung einer Modifikation des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors auf der Grundlage des vom Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze berechneten Sollgeschwindigkeitsvektors V_C, des vom Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstel lung des Zielorts eingestellten Zielorts und einer vorab von der Steuereinheit 9 eingestellten und gespeicherten zweiten Distanz, beispielsweise l1, einen Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D als Modifikationsvektor zur Modifikation des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Prozedur bei einer Verarbeitung durch den Abschnitt 9e1 zur Berechnung einer Modifikation des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors zeigt, und 11 ist eine erläuternde Ansicht, die die Inhalte der Verarbeitung zeigt.
Gemäß 10 wird in einem Schritt 100 zunächst ein um eine erste Distanz, beispielsweise um eine minimale Distanz (siehe 11), von der Spitze P3 der Schaufel 1c entfernter Punkt P4 auf dem Zielort bestimmt.
Als nächstes wird in einem Schritt 101 ein Punkt P5 auf dem Zielort bestimmt, der in der Grabrichtung um eine Distanz l1 vor dem Punkt P4 liegt (siehe 11).
Die Größe des Auslegerhebevektors (bzw. Auslegersenkvektors) V_D wird dann im Schritt 102 so bestimmt, daß die Beziehung V_C + V_D = mP3P5 gegeben ist (wobei m ein Koeffizient ist), d.h. daß die Richtung von V_C + V_D mit der des Vektors P3P5 übereinstimmt.
Auf diese Weise wird der Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D für die Modifikation bestimmt. Ob V_D bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß ein Auslegerhebevektor oder ein Auslegersenkvektor ist, hängt von der Richtung des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C ab. Anders ausgedrückt ist V_D ein Auslegerhebevektor, wenn der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C zum Erreichen des Zielorts um einen ausreichenden Weg nach unten gerichtet ist (siehe die später beschriebene 12), und ein Auslegersenkvektor, wenn er um einen ausreichenden Weg nach oben gerichtet ist.
Gemäß 9 bestimmt ein Abschnitt 9e2 zur Erfassung der minimalen Distanz auf der Grundlage des vom Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts eingestellten Zielorts und der vom Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts bestimmten Position der Spitze der Schaufel 1c eine minimale Distanz Δh zwischen der Spitze der Schaufel und dem Zielort.
Dann stellt ein Abschnitt 9e3 zur Einstellung einer Steuerverstärkung auf der Grundlage der minimalen Distanz Δh eine Steuerverstärkung K ein. Wie in 9 gezeigt, wird die Steuerverstärkung K so eingestellt, daß ihr Wert 0 ist, wenn die minimale Distanz Δh größer als ein vorgegebener Wert Δho ist, 1 ist, wenn Δh kleiner als ein vorgegebener Wert Δhi ist, und kontinuierlich von 0 bis 1 zunimmt, wenn Δh kleiner wird, während Δhi ≤ Δh ≤ Δho gilt.
Die so abgeleitete Steuerverstärkung K wird von einer Multipliziereinrichtung 9e4 mit dem auf die vorstehend beschriebene Weise vom Abschnitt 9e1 zur Berechnung einer Modifikation des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors bestimmten Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D multipliziert.
Danach wird der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C vom Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze von einer Addiereinrichtung 9e5 zu dem Wert KV_D von der Multipliziervorrichtung 9e4 addiert, und schließlich wird V_C + KV_D vom Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung ausgegeben.
Da hier der Wert der Steuerverstärkung K vom Abschnitt 9e3 zur Einstellung der Steuerverstärkung eingestellt wird, wie vorstehend beschrieben, nimmt der Ausgang des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung den Wert von V_C an, wenn Δh > Δho gilt, den Wert von V_C + V_D, wenn Δh < Δhi gilt, und einen Wert im Bereich von V_C bis V_C + V_D, wenn Δhi ≤ Δh ≤ Δho gilt. Anders ausgedrückt handelt es sich um einen Bereich, in dem keine Modifikation vorgenommen wird, in dem der Sollgeschwindigkeitsvektor nicht verändert wird, wenn die minimale Distanz Δh zwischen der Spitze der Schaufel 1c und dem Zielort größer als Δho ist. Liegt die minimale Distanz Δh im Bereich zwischen Δhi und Δho, repräsentiert dies einen Übergangsbereich, in dem der Sollgeschwindigkeitsvektor in einem größeren Ausmaß verändert wird, wenn sich der minimale Abstand verringert. Ist der minimale Abstand Δh kleiner als Δhi, repräsentiert dies einen Modifikationsbereich, in dem der Sollgeschwindigkeitsvektor in vollem Ausmaß modifiziert wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C durch Addieren des Auslegerhebevektors (bzw. Auslegersenkvektors) V_D für die Modifikation zum Sollgeschwindigkeitsvektor V_C auf einen Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + KV_D modifiziert (wobei K = 0 bis 1 gilt).
12 zeigt ein Beispiel eines Zielorts, längs dem sich die Spitze der Schaufel 1c bewegt, wenn die Spitze der Schaufel mittels der vorstehend beschriebenen Modifikation so gesteuert wird, daß sie den Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D aufweist (d.h. K = 1 im Bereich Δh ≤ Δhi).
Wie in 12 gezeigt, wird der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C unter der Voraussetzung, daß er ein konstanter, schräg nach unten gerichteter Vektor ist, bei jedem Modifikationsprozeß stets auf einen Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D modifiziert, der auf einen Punkt 11 ausgerichtet ist, der in der Grabrichtung vor dem Punkt auf dem Zielort unmittelbar unter der Position der Spitze der Schaufel 1c angeordnet ist. Genauer ist unter der Voraussetzung, daß die Ausgangsposition der Spitze der Schaufel 1c ein Punkt P3a ist, der unmittelbar unter der Position der Spitze der Schaufel 1c gelegene Punkt auf dem Zielort beispielsweise ein Punkt P4a, der in der Grabrichtung um 11 davor gelegene Punkt ist ein Punkt P5a, und als Sollgeschwindigkeitsvektor ist der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D gegeben, der auf den Punkt P5a ausgerichtet ist. Wenn die Position der Spitze der Schaufel 1c anschließend einen Punkt P3b erreicht, ist als Sollgeschwindigkeitsvektor der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D gegeben, der auf den Punkt P5b ausgerichtet ist. Wenn die Position der Spitze der Schaufel 1c dann einen Punkt P3c erreicht, ist als Sollgeschwindigkeitsvektor der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D gegeben, der auf den Punkt P5c ausgerichtet ist, und wenn die Spitze der Schaufel daraufhin einen Punkt P3d erreicht, ist er als Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D gegeben, der auf den Punkt P5d ausgerichtet ist. Schließlich ist der Zielort der Spitze der Schaufel, wie aus 12 ersichtlich, durch eine gekrümmte Linie gegeben, die sich bei zunehmender Annäherung an den Zielort zunehmend einem parallelen Verhältnis zum diesem nähert und schließlich gleichmäßig zum Zielort konvergiert. Selbst wenn die Spitze der Schaufel 1c nach unten vom Zielort abweicht, wird sie auch von unten auf den Zielort eingestellt, wobei eine ähnlich gleichmäßige Positionierung erfolgt.
Gemäß 4 berechnet der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation die Sollzylindergeschwindigkeiten des Auslegerzylinders 3a und des Armzylinders 3b anhand des vom Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung bestimmten Sollgeschwindigkeitsvektors V_C + V_D nach der Modifikation. Dieser Prozeß ist eine Umkehrung der vom Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze ausgeführten Berechnung.
Der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechnet die Sollpilotdrücke in den Pilotleitungen 44a, 44b, 45a, 45b auf der Grundlage der jeweiligen Sollzylindergeschwindigkeiten vom Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation. Dieser Prozeß ist eine Umkehrung der vom Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit ausgeführten Berechnung.
Der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile berechnet anhand der vom Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechneten Sollpilotdrücke zum Herstellen dieser Sollpilotdrücke erforderliche Befehlswerte für die elektromagnetischen Proportionalventile 10a, 10b, 11a, 11b. Die Befehlswerte werden von Verstärkern verstärkt und als elektrische Signale an die elektromagnetischen Proportionalventile ausgegeben. Da der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C unter Verwendung des Auslegerhebevektors (bzw. des Auslegersenkvektors) V_D modifiziert wird, wie in dem in 10 gezeigten Ablaufdiagramm im Schritt 102 dargestellt, wird hier ein der Modifikation entsprechendes elektrisches Signal an das der Pilotleitung 44a auf der Seite für das Anheben des Auslegers zugeordnete elektromagnetische Proportionalventil 10a (bzw. das der Pilotleitung 44b auf der Seite für das Absenken des Auslegers zugeordnete elektromagnetische Proportionalventil 10b) ausgegeben.
Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion bilden die Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f die hydraulisch gesteuerten Betätigungseinrichtungen bzw. Betriebsmittel zur Erzeugung von Anweisungen zur Betätigung der mehreren anzutreibenden Elemente, d.h. des Auslegers 1a, des Arms 1b, der Schaufel 1c, der oberen Schwenkstruktur 1d und des Unterwagens 1e. Die Einstellvorrichtung 7 und der Abschnitt 9a zur Berechnung der Einstellung des Zielorts bilden die Bereichseinstelleinrichtung bzw. die Ortsstellmittel zum Einstellen eines Zielbereichs bzw. Zielorts, längs dem das Front gerät 1A bewegt werden soll. Die Winkelsensoren 8a-8c und der Neigungswinkelsensor 8d bilden das erste Erfassungsmittel zur Erfassung der die Position und Stellung des Frontgeräts 1A betreffenden Statusvariablen. Der Abschnitt 9b zur Berechnung der Stellung des Frontgeräts bildet das erste Berechnungsmittel zum Berechnen der Position und Stellung des Frontgeräts 1A auf der Grundlage der Signale von der ersten Erfassungseinrichtung.
Ebenso bilden die Punke P4, P4a, ... jeweils einen um die erste Distanz vom Frontgerät 1A entfernten ersten Punkt auf dem Zielort, und die Punkte P5, P5a, P5b, P5c, P5d, ... bilden jeweils einen in der Grabrichtung um die Distanz 11 vor dem ersten Punkt gelegenen zweiten Punkt auf dem Zielort. Der Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit, der Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze, der Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung, der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation, der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks, der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile und die elektromagnetischen Proportionalventile 10a, 10b, 11a, 11b bilden das Signalmodifiziermittel zum derartigen Verändern der Betriebssignale von den bestimmten Betriebsmitteln 4a, 4b für das Frontgerät 1A auf der Grundalge der Betätigungs- bzw. Betriebssignale von den den bestimmten Frontgliedern 1a, 1b zugeordneten 4a, 4b unter den mehreren Betätigungseinrichtungen 4a-4f und der von den ersten Berechnungsmitteln 9b berechneten Werte, daß das Frontgerät 1A so gesteuert wird, daß es nacheinander zu den Punkten P5, P5a, P5b, P5c, P5d ... bewegt wird und schließlich den Zielort erreicht.
Der Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit und der Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeits vektors für die Spitze bilden das zweite Berechnungsmittel zum Berechnen des Sollgeschwindigkeitsvektors des Frontgeräts 1A auf der Grundlage der Betätigungs- bzw. Betriebssignale von den den bestimmten Frontgliedern 1a, 1b zugeordneten Betätigungseinrichtungen bzw. Betriebsmitteln. Der Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung bildet das dritte Berechnungsmittel zum Empfangen der vom ersten und zweiten Berechnungsmittel berechneten Werte, zum Berechnen des Modifikationsvektors V_D zum Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C auf der Grundlage der empfangenen Werte und zum derartigen Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C auf der Grundalge des Modifikationsvektors V_D, daß der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C auf den zweiten Punkt P5 ausgerichtet ist. Der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation, der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks, der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile und die elektromagnetischen Proportionalventile 10a, 10b; 11a, 11b bilden die Ventilsteuermittel zum derartigen Antreiben der zugeordneten hydraulischen Steuerventile 5a, 5b, daß das Frontgerät 1A nach Maßgabe des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors V_C + KV_D bewegt wird.
Ferner bilden der Abschnitt 9e3 zur Einstellung einer Steuerverstärkung und die Multiplikationseinrichtung 9e4 des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung die Einrichtung zum Modifizieren des Modifikationsvektors V_D entsprechend der ersten Distanz.
Die Steuerhebelvorrichtungen 4a-4f und die Pilotleitungen 44a -49b bilden das Betätigungs- bzw. Betriebssystem zum Antreiben der hydraulischen Steuerventile 5a-5f. Die Drucksensoren 60a, 60b; 61a, 61b bilden das zweite Erfassungsmittel zur Erfassung der Eingangsgrößen, mit denen die Betätigungseinrichtungen für das Front gerät betätigt werden. Der Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit und der Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze, die zusammen das oben erwähnte zweite Berechnungsmittel bilden, dienen als Einrichtung zum Berechnen des Sollgeschwindigkeitsvektors des Frontgeräts 1A auf der Grundlage der Signale von den zweiten Erfassungsmitteln. Unter den Elementen, die die vorstehend erläuterte Ventilsteuereinrichtung bilden, bilden der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation und der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks ein viertes Berechnungsmittel zum Berechnen der Sollpilotdrücke zum Antreiben der zugeordneten hydraulischen Steuerventile 5a, 5b auf der Grundlage des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors, wogegen der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile und die elektromagnetischen Proportionalventile 10a, 10b, 11a, 11b Pilotsteuermittel zum derartigen Steuern des Betriebssystems bilden, daß die berechneten Sollpilotdrücke eingestellt werden.
Die Pilotleitung 44a bildet die erste Pilotleitung zum derartigen Aufbringen eines Pilotdrucks auf das zugeordnete hydraulische Steuerventil 5a, daß das Frontgerät 1A vom Zielort entfernt wird. Der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation und der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks bilden eine Einrichtung zum Berechnen des Sollpilotdrucks in der ersten Pilotleitung auf der Grundlage des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors. Der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile bildet eine Einrichtung zur Ausgabe eines dem Sollpilotdruck entsprechenden ersten elektrischen Signals. Das elektromagnetische Proportionalventil 10a bildet eine elektrohydraulische Wandlereinrichtung zum Umwandeln des ersten elektrischen Signals in einen hydraulischen Druck und zum Ausgeben eines dem Sollpi lotdruck entsprechenden Steuerdrucks. Das Wechselventil 12 bildet die Einrichtung zum Auswählen des höheren Drucks zur Auswahl des höheren unter dem Pilotdruck in der ersten Pilotleitung und dem von der elektrohydraulischen Wandlereinrichtung ausgegebenen Steuerdruck und zum Aufbringen des ausgewählten Drucks auf das zugeordnete hydraulische Steuerventil 5a.
Überdies bilden die Pilotleitungen 44b, 45a, 45b zweite Pilotleitungen zum derartigen Aufbringen von Pilotdrücken auf die zugeordneten hydraulischen Steuerventile 5a, 5b, daß das Frontgerät 1A zum Zielort bewegt wird. Der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation und der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks bilden eine Einrichtung zur Berechnung der Sollpilotdrücke in den zweiten Pilotleitungen auf der Grundlage des modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektors. Der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile bildet eine Einrichtung zum Ausgeben zweiter elektrischer Signale, die den Sollpilotdrücken entsprechen. Die elektromagnetischen Proportionalventile 10b, 11a, 11b bilden in den zweiten Pilotleitungen angeordnete und entsprechend den zweiten elektrischen Signalen betätigte Druckreduziereinrichtungen zum Verringern der Pilotdrücke in den zweiten Pilotleitungen auf die Sollpilotdrücke.
Die Funktionsweise der so konstruierten vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Die folgende Beschreibung erfolgt anhand (1) eines Falls, in dem die Schaufelspitze horizontal angezogen wird (d.h. eines sogenannten geraden Anziehens) und (2) eines Falls, in dem die Schaufelspitze horizontal vorwärtsgedrückt wird (d.h. eines sogenannten geraden Vorwärtsdrückens) als Arbeitsbeispiele.
(1) Das gerade Anziehen
<1> Erreichen des Zielorts (Vorgang des Anziehens des Arms)
Hierbei führt der Bediener zunächst beispielsweise den Vorgang des Anziehens des Arms aus, um ausgehend von einer Position über dem Zielort eine Annäherung der Spitze der Schaufel 1c an den Zielort zu veranlassen. Wenn die minimale Distanz Δh zwischen der Spitze der Schaufel und dem Zielort zu diesem Zeitpunkt kleiner als Δho wird, wird vom Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung, der den Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D zum derartigen Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C erzeugt, daß der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C auf den in der Grabrichtung um l1 vor dem unmittelbar unter der Position der Spitze der Schaufel 1c befindlichen Punkt P4, etc. auf dem Zielort gelegenen Punkt P5, etc. ausgerichtet wird, eine Modifikation des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C eingeleitet und anschließend der aus einer Multiplikation von V_D mit der Steuerverstärkung K resultierende Wert KV_D zu V_C addiert. Die Steuerverstärkung K nimmt einen größeren Wert an, wenn sich die minimale Distanz Δh zwischen der Spitze der Schaufel und dem Zielort Δhi nähert, und wird 1 (K = 1), wenn Δh = Δhi gilt. Wenn die minimale Distanz Δh kleiner als Δhi ist, wird der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C stets auf V_C + V_D modifiziert.
Anschließend berechnet der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation eine Zylindergeschwindigkeit in der Richtung für ein Ausfahren (oder Zusammenziehen) des Auslegerzylinders 3a und eine Zylindergeschwindigkeit in der Richtung für ein Ausfahren des Armzylinders 3b entsprechend dem modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D. Der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechnet einen Sollpilotdruck in der Pilotleitung 44a auf der Seite für ein Anheben des Aus legers (bzw. in der Pilotleitung 44b auf der Seite für ein Absenken des Auslegers) und einen Sollpilotdruck in der Pilotleitung 45a auf der Seite für ein Anziehen des Arms, und der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile gibt elektrische Signale an die elektromagnetischen Proportionalventile 10a, (bzw. 10b) und 11a aus. Dadurch führt das elektromagnetische Proportionalventil 10a eine dem vom Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechneten Sollpilotdruck entsprechende Druckverringerung eines Steuerdrucks aus, und der Steuerdruck wird vom Wechselventil 12 ausgewählt und auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 50a auf der Seite für ein Anheben des Auslegers des Stromventils 5a des Auslegers aufgebracht (oder das elektromagnetische Proportionalventil 10b führt eine dem vom Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechneten Sollpilotdruck entsprechende Druckverringerung eines Steuerdrucks aus, und der Steuerdruck wird auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 50b auf der Seite für ein Absenken des Auslegers des Stromventils 5a des Auslegers aufgebracht). Ähnlich führt das elektromagnetische Proportionalventil 11a eine dem vom Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechneten Sollpilotdruck entsprechende Druckverringerung eines Steuerdrucks aus, und der Steuerdruck wird auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 51a auf der Seite für ein Anziehen des Arms des Stromventils 5a des Arms aufgebracht. Da das elektromagnetische Proportionalventil 10a (bzw. 10b) bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß entsprechend dem aus der Summe des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C und des Auslegerhebevektors (bzw. des Auslegersenkvektors) V_D zu dessen Modifikation abgeleiteten elektrischen Signal betätigt wird, kann die Spitze der Schaufel 1c schließlich so bewegt werden, daß sie gleichmäßig zum Zielort gebracht wird, während sie dem in 12 gezeigten Weg folgt.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht diese Ausführungsform, anders als das herkömmliche System, bei dem der Weg, dem die Spitze der Schaufel 1c bis zum Erreichen des Zielorts folgt, nicht festgelegt ist, sondern von der Betätigung durch den Bediener abhängt, eine relativ rasche, stabile und hoch genaue Hinführung der Spitze der Schaufel 1c zum Zielort über einen zufriedenstellenden Weg, der dem menschlichen Empfinden entspricht.
<2> Die erste Hälfte des geraden Anziehens (der kombinierte Vorgang des Anziehens des Arms und des Anhebens des Auslegers)
Nachdem die Spitze der Schaufel 1c den Zielort gleichmäßig erreicht hat, wie vorstehend unter <1> beschrieben, beabsichtigt der Bediener, die Spitze der Schaufel 1c beispielsweise durch die kombinierte Betätigung eines Anziehens des Arms und eines Anhebens des Auslegers längs dem Zielort zu bewegen. Wenn die Spitze der Schaufel 1c zu diesem Zeitpunkt nach unten oder oben vom Zielort abweicht, modifiziert der Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung den Sollgeschwindigkeitsvektor stets auf V_C + V_D (wobei V_D der Auslegerhebevektor bzw. der Auslegersenkvektor ist), wie vorstehend unter <1> beschrieben, da die minimale Distanz Δh zwischen der Spitze der Schaufel 1c und dem Zielort ausreichend klein ist. Dann berechnet der Abschnitt 9f zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit nach der Modifikation entsprechend dem modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D die Zylindergeschwindigkeit in der Richtung des Ausfahrens (oder Zusammenziehens) des Auslegerzylinders 3a und eine Zylindergeschwindigkeit in der Richtung des Ausfahrens des Armzylinders 3b. Der Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechnet den Sollpilotdruck in der Pilotleitung 44a auf der Seite für ein Anheben des Auslegers (bzw. in der Pilotleitung 44b auf der Seite für ein Absenken des Auslegers) und einen Sollpilotdruck in der Pilotleitung 45a auf der Seite für ein Anziehen des Arms, und der Abschnitt 9h zur Berechnung der Befehle für die Ventile gibt elektrische Signale an die elektromagnetischen Proportionalventile 10 (bzw. 10b) und 11a aus. Daher führen die elektromagnetischen Proportionalventile 10 (bzw. 10b) und 11a eine Druckverringerung jeweiliger Steuerdrücke aus, die den vom Abschnitt 9g zur Berechnung des Sollpilotdrucks berechneten Sollpilotdrücken entsprechen, und die Steuerdrücke werden auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 50a auf der Seite für ein Anheben des Auslegers (bzw. den hydraulischen Antriebsabschnitt 50b auf der Seite für ein Absenken des Auslegers) des Stromventils 5a des Auslegers und auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 51a auf der Seite für ein Anziehen des Arms des Stromventils 5b des Arms aufgebracht. Da das elektromagnetische Proportionalventil 10a (bzw. 10b) bei dem vorstehend beschriebenen Prozeß entsprechend dem aus der Summe des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C und des Auslegerhebevektors (bzw. des Auslegersenkvektors) V_D zu dessen Modifikation abgeleiteten elektrischen Signal betätigt wird, kann die Spitze der Schaufel 1c schließlich längs des Zielorts bewegt werden, ohne nach unten oder oben vom Zielort abzuweichen.
<2> Die zweite Hälfte des geraden Anziehens (die kombinierte Betätigung des Anziehens des Arms und des Absenkens des Auslegers)
Wenn der Bediener das Graben längs des Zielorts zur Karosserie durch die vorstehend unter <2> beschriebene Betätigung fortsetzt und eine bestimmte, ziemlich nahe an der Karosserie befindliche Position erreicht, stellt er den Betätigungsmodus beispielsweise auf die kombinierte Betätigung des Anziehens des Arms und des Absenkens des Auslegers um, um die Spitze der Schaufel 1c kontinuierlich längs des Zielorts zu bewegen. Die Steuerung stimmt in diesem Fall im wesentlichen mit der vorstehend unter <2> beschriebenen überein.
Wenn die Spitze der Schaufel 1c nach unten oder oben vom Zielort abzuweichen droht, wird der Sollgeschwindigkeitsvektor stets auf V_C + V_D modifiziert (wobei V_D der Auslegerhebevektor bzw. Auslegersenkvektor ist), und die dem modifizierten Sollgeschwindigkeitsvektor V_C + V_D entsprechenden Zylindergeschwindigkeiten werden berechnet. Dann führen die elektromagnetischen Proportionalventile 10 (bzw. 10b) und 11a eine Druckverringerung an jeweiligen, den berechneten Sollpilotdrücken entsprechenden Steuerdrücken aus, und die Steuerdrücke werden auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 50a auf der Seite für ein Anheben des Auslegers (bzw. den hydraulischen Antriebsabschnitt 50b auf der Seite für ein Absenken des Auslegers) des Stromventils 5a des Auslegers und auf den hydraulischen Antriebsabschnitt 51a auf der Seite für ein Anziehen des Arms des Stromventils 5b des Arms aufgebracht. Dadurch kann die Spitze der Schaufel 1c schließlich längs dem Zielort bewegt werden, ohne nach unten (bzw. oben) vom Zielort abzuweichen.
Während des Grabens längs des Zielorts gemäß den vorstehend beschriebenen Vorgängen <2> und <3> wünscht der Bediener gelegentlich, manuell ein Anheben des Auslegers zu veranlassen, wenn die Schaufel beispielsweise mit Erde und Sand gefüllt ist, wenn auf halbem Weg ein Hindernis auftaucht oder wenn der Grabwiderstand verringert werden muß, weil das Frontgerät aufgrund eines übermäßigen Grabwiderstands anhält. In einem derartigen Fall betätigt der Bediener lediglich die Steuerhebelvorrichtung 4a für den Ausleger in der Richtung für ein Anheben des Auslegers. Bei der Betätigung wird ein Pilotdruck in der Pilotleitung 44a auf der Seite für ein Anheben des Auslegers aufgebaut, und wenn der Pilotdruck den vom elektro magnetischen Proportionalventil 10a erzeugten Steuerdruck übersteigt, wird er vom Wechselventil 12 ausgewählt, wodurch der Ausleger angehoben werden kann.
(2) Das gerade Vorwärtsdrücken
In diesem Fall stimmt der grundlegende Steuerungsprozeß mit der Ausnahme mit dem vorstehend unter (1) <1> bis <3> beschriebenen überein, daß der Bediener die Betätigung in der Reihenfolge <1> Ausstrecken des Arms zum Veranlassen einer Bewegung der Spitze der Schaufel zum Zielort → <2> kombiniertes Ausstrecken des Arms und Anhebens des Auslegers (erste Hälfte) → <3> kombiniertes Ausstrecken des Arms und Absenken des Auslegers (zweite Hälfte) ausführt. Beim Vorgang <1> kann die Spitze der Schaufel 1c verhältnismäßig rasch, stabil und hoch genau über einen zufriedenstellenden, dem menschlichen Empfinden entsprechenden Weg zum Zielort bewegt werden. Bei den Vorgängen <2> und <3> kann die Spitze der Schaufel 1c längs dem Zielort bewegt werden, ohne nach unten (bzw. oben) vom Zielort abzuweichen.
Wenn die Spitze der Schaufel 1c bei dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, so gesteuert wird, daß sie sich dem Zielort nähert und an diesem ankommt, wird der Sollgeschwindigkeitsvektor V_C nicht modifiziert, und die Arbeit kann wie gewöhnlich ausgeführt werden, wenn die Spitze der Schaufel 1c weit vom Zielort entfernt ist. Wenn sich die Spitze der Schaufel 1c dem Zielort nähert, erfolgt eine derartige Steuerung zur Modifikation der Richtung des Sollgeschwindigkeitsvektors, daß die Spitze der Schaufel 1c auf einem zufriedenstellenden, dem menschlichen Empfinden entsprechenden Weg verhältnismäßig rasch, stabil und hoch genau auf dem Zielort positioniert werden kann.
Da die Positionierungssteuerung durch den Einbau der elektromagnetischen Proportionalventile 10a, 10b, 11a, 11b und des Wechselventils 12 in die Pilotleitungen 44a, 44b, 45a, 45b und durch Steuern der Pilotdrücke erfolgt, kann auch die Funktion des Ermöglichens einer effizienten Ausführung des Grabens innerhalb eines begrenzten Bereichs leicht zu jedem System mit hydraulisch gesteuerten Steuerhebelvorrichtungen 4a, 4b hinzugefügt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet der Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung den Auslegerhebevektor bzw. Auslegersenkvektor V_D zur Modifikation zum Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Statt dessen oder in Kombination mit dem Auslegerhebevektor bzw. Auslegersenkvektor V_D zur Modifikation kann ein (nicht dargestellter) Armanziehvektor bzw. Armstreckvektor V_E zur Modifikation erzeugt und verwendet werden. In diesem Fall wird nach der Addition zu einer dem Armanziehvektor (bzw. Armstreckvektor) V_E zum Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C entsprechenden Komponente ein elektrisches Signal zum letztendlichen Betätigen des elektromagnetischen Proportionalventils 11a (bzw. 11b) erzeugt.
Ferner wird der Sollgeschwindigkeitsvektor bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unabhängig davon, ob die von den Drucksensoren 60a, 60b; 61a, 61b erfaßten Betätigungssignale Betätigungssignale, durch die die Spitze der Schaufel zum Zielort bewegt wird, oder Betätigungssignale sind, durch die die Spitze der Schaufel vom Zielort weg bewegt wird, stets verändert, wenn sich die Spitze der Schaufel vom Zielort aus gesehen innerhalb des vorgegebenen Bereichs befindet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch so beschaffen sein, daß keine Modi fikation erfolgt, wenn die Spitze der Schaufel (beispielsweise durch Anheben des Auslegers) in einer Richtung betätigt wird, in der sie sich vom Zielort entfernt. Durch diese Konstruktion können der Steuerungsprozeß weiter vereinfacht und die Spitze der Schaufel gleichmäßiger vom Zielort entfernt werden, wenn sie die Nähe des Zielorts verläßt.
Obwohl die Distanz l1 auf dem Zielort zur Verwendung durch den Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung der Steuereinheit 9 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein fester Wert ist, kann zudem die Distanz l1 bei Varianten des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung ein variabler Wert sein. Die Distanz l1 kann abhängig von Δh, dem Betätigungssignal für den Ausleger oder den Arm oder der Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegers oder des Arms variabel sein. Verschiedene Varianten des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung, die eines der vorstehend erwähnten Beispiele verwenden und den Erfordernissen entsprechend weitere zur Steuereinheit 9 hinzugefügte Funktionen erfüllen, werden nachstehend beschrieben.
<1> Variante, bei der l1 abhängig von Δh verändert wird
In 13 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das einen Steuerungsprozeß bei dieser Variante des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung darstellt. 13 unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration primär dadurch von 9, daß zusätzlich ein Abschnitt 9e6 zum Einstellen von l1 vorgesehen ist, der l1 abhängig von dem vom Abschnitt 9e2 zur Erfassung der minimalen Distanz erfaßten Wert von Δh variabel einstellt. Anschließend wird l1 unter Verwendung der dargestellten Tabelle so eingestellt, daß der Wert von l1 bei einer Verringerung von Δh größer und bei einer Zunahme von Δh kleiner wird. Der Wert von l1 wird an den Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation ausgegeben.
Wenn die minimale Distanz Δh bei dieser Variante verhältnismäßig groß ist, nimmt die Distanz l1 einen verhältnismäßig kleinen Wert an, und daher kann die Spitze der Schaufel rascher zum Zielort bewegt werden. Ebenso nimmt die Distanz l1 einen verhältnismäßig großen Wert an, wenn die minimale Distanz Δh verhältnismäßig klein ist, und daher kann die Spitze der Schaufel gleichmäßiger und sanfter zum Zielort bewegt werden.
<2> Variante, bei der l1 (wahlweise) abhängig von dem Betätigungssignal für den Ausleger oder den Arm oder von der Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegers oder des Arms verändert wird
In 14 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das einen Steuerungsprozeß bei dieser Variante des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung darstellt. Die neu zur Steuereinheit 9 gemäß der Variante hinzugefügten Funktionen sind auch in 14 gezeigt. 14 unterscheidet sich hinsichtlich der Konfiguration primär wie folgt von 13. Zunächst umfaßt die Steuereinheit 9 ferner einen Abschnitt 9i zum Berechnen einer Sollgeschwindigkeit der Spitze zur Bestimmung einer Sollspitzengeschwindigkeit v1 für den Ausleger 1a auf der Grundlage der vom Abschnitt 9c zur Berechnung der Sollzylindergeschwindigkeit und der verschiedenen im Speicher der Steuereinheit 9 gespeicherten Abmessungen, wie L1, L2 und L3 bestimmten Sollzylindergeschwindigkeit und einen Abschnitt 9j zur Berechnung der tatsächlichen Geschwindigkeit zur Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit v2 des Auslegers 1a an seiner Spitze auf der Grundlage der verschiedenen Abmessungen, wie L1, L2 und L3, und der jeweils von den Winkelsensoren 8a, 8b, 8c, 8d erfaßten Werte der Drehwinkel α, β, γ, θ. Ebenso umfaßt der Abschnitt 9e zur Modifikation der Vektorrichtung zusätzlich einen Abschnitt 9e7 zur Berechnung einer Modifikationsverstärkung zum Bestimmen einer Modifikationsverstärkung K1 auf der Grundlage der Sollspitzengeschwindigkeit v1 vom Abschnitt 9i zum Berechnen der Sollgeschwindigkeit der Spitze, einen Abschnitt 9e8 zur Berechnung einer Modifikationsverstärkung zur Bestimmung einer Modifikationsverstärkung K2 auf der Grundlage der tatsächlichen Geschwindigkeit v2 vom Abschnitt 9j zur Berechnung der tatsächlichen Geschwindigkeit, einen Abschnitt 9e9 zur Auswahl des maximalen Werts zum Auswählen der maximalen unter den Modifikationsverstärkungen K1, K2 und eine Multiplikationseinrichtung 9e10 zum Multiplizieren des ausgewählten Werts K1 bzw. K2 mit dem Wert l1 vom Abschnitt 9e6 zum Einstellen von l1 zur Erzeugung von l2. Ferner berechnet der Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation den Auslegerhebevektor V_D unter Verwendung von l2 von der Multiplikationseinrichtung 9e10.
Zusätzlich zu den Vorteilen der vorstehend beschriebenen Variante <1> hat diese Variante den Vorteil, daß die Distanz v2 auf einen größeren Wert eingestellt wird, wenn die Eingangsgröße zur Betätigung des Auslegers, d.h. die Sollgeschwindigkeit v1 des Auslegers 1a, verhältnismäßig groß ist oder wenn die tatsächliche Geschwindigkeit v2 der Spitze des Auslegers verhältnismäßig hoch ist, wodurch auch ein Nachlaufen oder dergleichen verhindert und die Stabilität des Steuerungsprozesses erhöht werden. Da die Sollgeschwindigkeit v1 und die tatsächliche Geschwindigkeit v2 kombiniert verwendet werden, hat diese Variante aufgrund der zuerst genannten überdies den Vorteil eines raschen Ansprechverhaltens und aufgrund der zuletzt genannten den einer hohen Genauigkeit.
<3> Variante, bei der l1 abhängig von dem Betätigungssignal für den Ausleger oder den Arm und von der Bewegungsgeschwindigkeit des Auslegers oder des Arms verändert wird
In 15 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das einen Steuerungsprozeß bei dieser Variante des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung darstellt. 15 unterscheidet sich hinsichtlich der Konstruktion primär dadurch von 14, daß die beiden Steuerungsverstärkungen K1, K2 in jeweiligen Multiplikationseinrichtungen 9e11, 9e12 mit dem Wert l1 vom Abschnitt 9e6 zum Einstellen von l1 multipliziert werden, um den Wert l3 = K1·K2·l1 zu erzeugen, der schließlich an den Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation ausgegeben wird, und daß der Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation den Auslegerhebevektor V_D unter Verwendung von l3 berechnet.
Diese Variante bietet ebenfalls ähnliche Vorteile, wie die vorstehend beschriebene Variante <2>.
Ferner wird der Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D für die Modifikation zum Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C aus dem Sollgeschwindigkeitsvektor V_C selbst abgeleitet, wie im Zusammenhang mit 11 beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann der Sollgeschwindigkeitsvektors V_C vorab entsprechend der Distanz Δh zwischen der Spitze der Schaufel 1c und dem Zielort verringert werden, und der Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D für die Modifikation kann unter Verwendung des verringerten Sollgeschwindigkeitsvektors abgeleitet werden. In 16 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das einen Steuerungsprozeß bei dieser Variante des Abschnitts 9e zur Modifikation der Vektorrichtung zeigt. 1b entspricht 9 für die vorliegende Ausführungsform.
16 unterscheidet sich hinsichtlich der Konstruktion dadurch von 9, daß der vom Abschnitt 9d zur Berechnung des Sollgeschwindigkeitsvektors für die Spitze berechnete Sollgeschwindigkeitsvektor V_C nicht direkt in den Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation eingegeben wird. Genauer wird von einem Abschnitt 9e13 zur Berechnung eines Verlangsamungskoeffizienten entsprechend der vom Abschnitt 9e2 zur Erfassung der minimalen Distanz berechneten minimalen Distanz Δh ein Verlangsamungskoeffizient G berechnet, und der Verlangsamungskoeffizient G wird von einer Multiplikationseinrichtung 9e14 mit V_C multipliziert, um den Vektor GV_C zu erzeugen, der in den Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation eingegeben wird. Der Abschnitt 9e1 zur Berechnung des Auslegerhebe- bzw. Absenkvektors für die Modifikation berechnet den Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D für die Modifikation entsprechend GV_C. In 17 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das eine Verarbeitungsprozedur bei dieser Variante darstellt, und 18 ist eine erläuternde Ansicht, die die Inhalte der Verarbeitung zeigt. Die 17 und 18 entsprechen jeweils den 10 und 11 für die vorstehend beschriebene Ausführungsform.
Gemäß 17 wird, wie durch die Prozedur gemäß 10, in einem Schritt 100 ein um eine minimale Distanz von der Spitze P3 der Schaufel 1c entfernter Punkt P4 auf dem Zielort (siehe 18) bestimmt. Dann wird in einem Schritt 101 ein in der Grabrichtung um eine Distanz 11 vor dem Punkt P4 gelegener Punkt P5 auf dem Zielort (siehe 18) bestimmt. Im Anschluß wird, anders als bei der Prozedur gemäß 10, in einem Schritt 103 die Größe des Ausle gerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D so bestimmt, daß die Beziehung GV_C + V_D = mP3P5 gegeben ist (wobei m ein Koeffizient ist), d.h. daß die Richtung von GV_C + V_D mit der des Vektors P3P5 übereinstimmt.
Bei dieser Variante wird die Spitze der Schaufel 1c um so mehr verlangsamt, je näher sie dem Zielort kommt. Dies hat den Vorteil, daß die Gefahr verringert wird, daß die Spitze der Schaufel 1c aufgrund einer Verzögerung des Ansprechverhaltens bei der Steuerung oder aus anderen Gründen (beispielsweise nach unten) vom Zielort abweicht, wenn die Spitze der Schaufel 1c zum Zielort bewegt wird.
Überdies wird der Punkt P4 (siehe 11) unmittelbar unter der Spitze P3 der Schaufel 1c bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unter Verwendung einer minimalen Distanz als erste Distanz bestimmt, doch die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. P4 kann beispielsweise ein Punkt sein, der um eine minimale Distanz x mit einem bestimmten Wert von P3 entfernt ist. Alternativ kann von P3 eine gerade Linie gezogen werden, die den Zielort in einem Winkel θ (von beispielsweise 60°C) schneidet, und der Schnittpunkt zwischen der geraden Linie und dem Zielort kann als P4 eingestellt werden.
Ebenso werden bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Winkelsensoren 8a, 8b, 8c zur Erfassung der Drehwinkel der Elemente des Frontgeräts 1A als erste Erfassungsmittel zur Erfassung der die Position und Stellung des Frontgeräts betreffenden Statusvariablen verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt, und an ihrer Stelle können beispielsweise Verschiebungssensoren zur Erfassung von Stellgliedhüben verwendet werden.
Überdies wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Auslegerhebevektor (bzw. Auslegersenkvektor) V_D als Modi fikationsvektor zum Modifizieren des Sollgeschwindigkeitsvektors V_C verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, an seiner Stelle können beispielsweise ein Armanzieh- oder Armstreckvektor oder sowohl ein Auslegerhebe- bzw. Auslegersenkvektor als auch ein Armanzieh- bzw. Armstreckvektor verwendet werden.
Obwohl im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ausgeführt wurde, daß die vorliegende Erfindung auf einen hydraulischen Bagger mit Steuerhebelvorrichtungen angewendet wird, die eine hydraulische Steuerung implementieren, kann die vorliegende Erfindung zudem ähnlich auf einen hydraulischen Bagger mit elektrischen Hebelvorrichtungen angewendet werden. Auch in diesem Fall können ähnliche Vorteile erzielt werden.
Erfindungsgemäß nimmt die Signalmodifikationseinrichtung derartige Modifikationen vor, daß das Frontgerät zum zweiten Punkt bewegt wird, wenn das Frontgerät so betätigt wird, daß es den Zielort erreicht. Daher kann durch Bestimmen des zweiten Punkts in Abhängigkeit von den Anwendungen und/oder Situationen bei der Arbeit der Weg der Bewegung des Frontgeräts von der aktuellen Position zum Zielort wahlweise auf jeden gewünschten Weg eingestellt werden. Dadurch kann die Spitze des Frontgeräts, anders als bei einem herkömmlichen System, bei dem der Weg, dem die Spitze des Frontgeräts bis zum Erreichen des Zielorts folgt, nicht festgelegt ist, sondern von der Betätigung durch den Bediener abhängt, über einen zufriedenstellenden Weg, der dem menschlichen Empfinden entspricht, relativ rasch, stabil und hoch genau zum Zielort bewegt werden.

Claims

Ortssteuersystem, mit dem eine Baumaschine (1A, 1B) ausgerüstet ist, mit einer Mehrzahl von anzutreibenden Gliedern, incl. mehreren Frontgliedern (1a, 1b, 1c), die ein mehrgelenkiges Frontgerät (1A) bilden und jeweils in einer vertikalen Ebene drehbar sind, mit mehreren hydraulischen Aktoren (3a, 3b, 3c) für den Antrieb der jeweiligen Frontglieder (1a, 1b, 1c), mehreren Betriebsmitteln (4a, 4b, 4c) zum Bewegen der anzutreibenden Frontglieder (1a, 1b, 1c) und mehreren hydraulischen Steuerventilen (5a, 5b, 5c), die durch Betriebssignale aus den Betriebsmitteln (4a, 4b, 4c) betätigt werden und Fließmengen eines hydraulischen Fluids zu den hydraulischen Aktoren (3a, 3b, 3c) steuern, wobei das Ortssteuersystem enthält: Stellmittel (7, 9a) zum Einstellen eines Zielortes, längs dem das Frontgerät (1a) bewegt werden soll, erste Erfassungmittel (8a, 8b, 8c) zum Erfassen des in Bezug auf eine Position und Lage variablen Zustands des Frontgerätes (1A), erste Berechnungsmittel (9b) zur Berechnung der Position und Lage des Frontgeräts (1a) auf der Grundlage der Signale aus dem ersten Erfassungsmittel (8a, 8b, 8c) und Signalmodifiziermittel (9d-h), die auf der Grundlage der Betriebssignale aus den speziellen Frontgliedern (1a, 1b, 1c) zugeordneten Betriebsmitteln (4a, 4b, 4c) und der vom ersten Berechnungsmittel (9b) berechneten Werte mindestens eines der Betriebssignale aus den den Frontgliedern (1a, 1b, 1c) zugeordneten Betriebsmitteln (4a, 4b, 4c) modifizieren, sodass das Frontgerät (1A) zum Erreichen des Zielortes bewegt wird, wobei das Ortssteuersystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Signalmodifiziermittel (9d-h) einen ersten Punkt (P4) auf dem Zielort und eine erste Distanz (Δh) zwischen der Position (P3) des Frontgeräts (1A) und dem ersten Punkt (P4) bestimmen, die Signalmodifiziermittel (9d-h) ferner einen zweiten Punkt (P5) auf dem Zielort in Grabrichtung des Frontgeräts (1A) in einer vorgegebenen zweiten Distanz (l1) vom ersten Punkt (P4) bestimmen, die Signalmodifiziermittel (9d-h) die Betriebssignale (10a, 10b, 11a, 11b) modifizieren, sodass das Frontgerät (1A) zum zweiten Punkt (P5) bewegt wird.
Ortssteuersystem nach Anspruch 1, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-h) die Betriebssignale so modifizieren, dass das Frontgerät (1A) gegen den zweiten Punkt (P5) auf dem Zielort in Grabrichtung fortschreitend um die vorbestimmte zweite Distanz (l1) vom ersten auf dem Zielort in der ersten Distanz (Δh) vom Grabteil (1c) des Frontgeräts (1A) befindlichen Punkt (P4) bewegt wird.
Ortssteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-h) als erste Distanz (Δh) eine Minimaldistanz zwischen dem Zielort und dem Frontgerät verwenden.
Ortssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-9h) die zweite Distanz (l1) als festen Wert einstellen.
Ortssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-9h) die zweite Distanz (l1) in Abhängigkeit von der ersten Distanz (Δh) variabel einstellen.
Ortssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-9h) die zweite Distanz (21) in Abhängigkeit von den Betriebssignalen aus den Betriebsmitteln (4a-4c) für das Frontgerät (1A) variabel einstellen.
Ortssteuersystem nach Anspruch 1 bis 3, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-9h) die zweite Distanz (l1) in Abhängigkeit von einer Bewegungsgeschwindigkeit des Frontgeräts (1A) variabel einstellen.
Ortssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-9h) aufweisen: zweite Berechnungsmittel (9c-9d) zum Berechnen eines Soll-Geschwindigkeitsvektors (V_C) des Frontgeräts (1A) basierend auf den Betriebssignalen aus den den jeweiligen Frontgliedern (1a, 1b) zugehörigen Betriebsmitteln (4a, 4b), dritte Berechnungsmittel (9e) zum Erhalt von durch die ersten und zweiten Berechnungsmittel (9b, 9c, 9d) berechneten Werten zum Berechnen eines Modifiziervektors (V_D) zum Modifizieren des auf den erhaltenen Werten basierenden Soll-Geschwindigkeitsvektors (V_C) und zum Modifizieren des Soll-Geschwindigkeitsvektors (V_C) auf der Grundlage des Modifiziervektors (V_D) zum Hinführen auf den zweiten Punkt (P5), und Ventilsteuermittel (10a, 10b, 11a, 11b) zum Betätigen der zugehörigen hydraulischen Steuerventile (5a, 5b), sodass das Frontgerät (1A) in Übereinstimmung mit dem Soll-Geschwindigkeitsvektor bewegt wird, welcher von dem dritten Berechnungsmittel modifiziert wurde.
Ortssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9d-9h) die Betriebssignale nur dann modifizieren, wenn die erste Distanz (Δh) größer als ein vorgegebener Wert ist.
Ortssteuersystem nach Anspruch 8, bei welchem das dritte Berechnungsmittel (9e) Wandlermittel zum Verändern des Modifiziervektors in Abhängigkeit von der ersten Distanz (Δh) enthält.
Ortssteuersystem nach Anspruch 7, bei welchem mindestens diejenigen (4a, 4b) der den Frontgliedern (1a, 1b) zugehörigen Betriebsmittel (4a-4d) vom hydraulischen Pilottyp sind, die Pilotdrücke als Betriebssignale ausgeben und ein diese Betriebsmittel vom hydraulischen Pilottyp enthaltendes Betriebssystem die zugehörigen hydraulischen Steuerventile (5a, 5b) betätigt, wobei das Steuersystem ferner zweite Erfassungsmittel (60a-61a) zum Erfassen der Eingangswerte enthält, bei denen die Betriebsmittel (4a, 4b) vom hydraulischen Pilottyp betätigt werden, die zweiten Berechnungsmittel (9c, 9d) Mittel zum Berechnen eines Soll-Geschwindigkeitsvektors (V_C) des Frontgeräts (1A) auf der Grundlage von Signalen aus den zweiten Erfassungsmitteln (60a-61b) sind und die Ventilsteuermittel vierte Berechnungsmittel (9f, 9g) zu der auf dem modifizierten Soll-Geschwindigkeitsvektor basierenden Berechnung von Soll-Pilotdrücken zur Betätigung der zugehörigen hydraulischen Steuerventile (5a, 5b) enthält, und Pilot-Steuermittel (10a-11b) zum Steuern des Betriebssystems vorgesehen sind, sodass die Soll-Pilotdrücke gebildet werden.
Ortssteuersystem nach Anspruch 11, bei welchem das Betriebssystem eine erste Pilotleitung (44a) zum Hinführen eines Pilotdruckes zu dem zugehörigen hydraulischen Steuerventil (5a) enthält, sodass das Frontgerät (1A) vom Zielort wegbewegt wird, das vierte Berechnungsmittel Mittel (9f, 9g) zum Berechnen eines Soll-Pilotdrucks in der ersten Pilotleitung (44a) basierend auf dem modifizierten Soll-Geschwindigkeitsvektor enthält, und das Pilotsteuermittel enhält: Mittel (9h) zur Ausgabe eines ersten dem Soll-Pilotdruck entsprechenden elektrischen Signals, elektro-hydraulische Wandlermittel (10a) zur Wandlung eines ersten elektrischen Signals in einen hydraulischen Druck und Ausgeben eines dem Soll-Pilotdruck entsprechenden Steuerdrucks, sowie Druckauswahlmittel (12) zum Auswählen eines höheren der Pilotdrücke in der ersten Pilotleitung (44a) und des Steuerdruckausgangs vom elektro-hydraulischen Wandlermittel (10a) und Hinführen des ausgewählten Drucks zu dem zugehörigen hydraulischen Steuerventil (5a).
Ortssteuersystem nach Anspruch 11, bei welchem das Betriebssystem eine zweite Pilotleitung (44b, 45a, 45b) zum Zuleiten eines Pilotdruckes zu dem zugehörigen hydraulischen Steuerventil (5a, 5b) enthält, sodass das Frontgerät (1A) zum Zielort hinbewegt wird, das vierte Berechnungsmittel Mittel (9f, 9g) zum Berechnen eines Soll-Pilotdruckes in der zweiten Pilotleitung (44b, 45a, 45b) basierend auf dem modifizierten Soll-Geschwindigkeitsvektor enthält, und das Pilot-Steuermittel Mittel (9h) zur Ausgabe eines dem Soll-Pilotdruck entsprechenden zweiten elekrischen Signals enthält und Druckreduziermittel (10b, 11a, 11b) in der zweiten Pilotleitung angeordnet sind, die in Übereinstimmung mit dem zweiten elektrischen Signal zum Re duzieren des Pilotdrucks in der zweiten Pilotleitung zu dem Soll-Pilotdruck betrieben werden.
Ortssteuersystem nach Anspruch 11, bei welchem das Betriebssystem eine erste Pilotleitung (44a) zum Hinführen eines Pilotdruckes zu dem zugehörigen hydraulischen Steuerventil (5a) enthält, sodass das Frontgerät (1A) von dem Zielort wegbewegt wird, und eine zweite Pilotleitung (44b, 45a, 45b) zum Hinführen eines Pilotdruckes zu dem zugehörigen hydraulischen Steuerventil (5a) enthält, sodass das Frontgerät (1A) zu dem Zielort hin bewegt wird, wobei vierte Berechnungsmittel (9g) Mittel zur Berechnung von Soll-Pilotdrücken in den ersten und zweiten Pilotleitungen (44, 44b, 45a, 45b) basierend auf dem modifizierten Soll-Geschwindigkeitsvektor (V_C + V_D) aufweisen, und die Pilot-Steuermittel enthalten: Mittel (9h) zur Ausgabe von den Soll-Pilotdrücken entsprechenden ersten und zweiten elektrischen Signalen, elektro-hydraulische Wandlermittel (10a) zum Umwandeln des ersten elektrischen Signals in einen hydraulischen Druck und zum Ausgeben eines dem Soll-Pilotdruck entsprechenden Steuerdrucks, Druckauswahlmittel (12) zum Auswählen eines höheren Pilotdruckes in der ersten Pilotleitung (44a) und der Steuerdruckausgabe aus dem elektro-hydraulischen Wandlermittel (10a) und zum Zuführen des ausgewählten Drucks zu dem zugehörigen hydraulischen Steuerventil (5a), und in der zweiten Pilotleitung (44b) angeordnete Druckreduziermittel (10b, 11a, 11b), die entsprechend dem zweiten elektrischen Signal zur Reduzierung des Pilotdruckes in der zweiten Pilotleitung (44b) auf den Soll-Pilotdruck betätigt werden.
Ortssteuersystem nach Anspruch 12 oder 14, bei welchem die Frontglieder (1a-1c) einen Ausleger (1a), einen Arm (1b) eines hydraulischen Baggers enthalten und die erste Pilotleitung eine Pilotleitung (44a) an der Auslegerseite aufweist.
Ortssteuersystem nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem die Frontglieder (1a-1c) einen Ausleger (1a) und einen Arm (1b) eines hydraulischen Baggers enthalten und die zweite Pilotleitung Pilotleitungen (44b, 45a) an der unteren Auslegerseite und der Armseite aufweist.
Ortssteuersystem nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem die Frontglieder (1a-1c) einen Ausleger (1a) und einen Arm (1b) eines hydraulischen Baggers enthalten und die zweite Pilotleitung Pilotleitungen (44b, 45a, 45b) auf der unteren Auslegerseite, der Arm-Stoßseite und der Arm-Kippseite aufweist.
Ortssteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das erste Erfassungsmittel mehrere Winkelsensoren (8a-8c) zum Erfassen der Drehwinkel der Frontglieder (1a-1c) enthält.
Ortssteuermittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das erste Erfassungsmittel mehrere Verschiebesensoren zum Erfassen der Hübe der Mehrzahl an Aktoren (3a-3c) aufweist.
Ortssteuersystem nach Anspruch 11, bei welchem das zweite Erfassungsmittel Drucksensoren (60a, 60b, 61a, 61b) aufweist, die in den Pilotleitungen (44a, 44b, 45a, 45b) des Betriebssystems angeordnet sind.
Ortssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei welchem die Signalmodifiziermittel (9b-9h) die Betriebssignale nur dann modifizieren, wenn diese Betriebssignale aus den den Frontgliedern (1a, 1b) zugeordneten Betriebsmitteln (4a, 4b) in Richtung des Frontgeräts weisende Betriebssignale zum Erreichen des Zielortes sind.