EP1118580B1 - Einrichtung zur automatischen Regelung der Zugkraft eines Seiles für ein Pistenpflegegerät - Google Patents

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EP1118580B1
EP1118580B1 EP01200199A EP01200199A EP1118580B1 EP 1118580 B1 EP1118580 B1 EP 1118580B1 EP 01200199 A EP01200199 A EP 01200199A EP 01200199 A EP01200199 A EP 01200199A EP 1118580 B1 EP1118580 B1 EP 1118580B1
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grooming
winch
machine
value
cable
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EP01200199A
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Michael Rechenmacher
Josef Rainer
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Leitner AG
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Leitner AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices
    • B66D1/48—Control devices automatic
    • B66D1/50—Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control
    • B66D1/505—Control devices automatic for maintaining predetermined rope, cable, or chain tension, e.g. in ropes or cables for towing craft, in chains for anchors; Warping or mooring winch-cable tension control electrical

Definitions

  • the present invention relates to a Piste grooming device comprising a device for automatic adjustment and Regulation of the tensile force of the rope of an overhead winch according to the generic term of claim 1.
  • the object of the present invention is therefore in it the disadvantages of the known control devices eliminate and set up for automatic adjustment of the pulling force to propose the circumstances of a Piste grooming device to take into account with the Aim to provide the required traction at all times To make them available, but at the same time to limit the measure just required. In addition, there should be a setpoint for the tractive force done automatically.
  • the setpoint is dependent on the pressure in the hydrostatic Travel drive and the angle of the rope relative to the vehicle and one from the driver predetermined correction value formed.
  • the setpoint obtained in this way by means of a Force measuring bolt measured actual value compared and the traction is regulated to the setpoint.
  • the pressure in the traction drive As a measure of the required pulling force the pressure in the traction drive. If that Winch rope e.g. in the direction of travel and a high pressure on the forward side of the Traction drive, so should the winch traction be chosen accordingly higher. However, if the pressure is on the "reverse side" on, with the winch rope in the direction of travel, so this means that the overhead winch works against the travel drive. In this case the winch pull should be set as low as possible become.
  • the winch pulling force is also to be reduced if it attacks transversely to the direction of travel.
  • the control and regulating unit due to unfavorable snow conditions e.g. fresh snow
  • incorrect tractive force setpoints delivers, the driver has the opportunity to Oversteer, etc. an increase or decrease to allow the tractive force.
  • FIG 1 is a diagram with the reference number schematically 1 generally designated piste grooming device known type specified. It includes for example, a diesel engine 2, the a transmission 3, a first pump 4 and a drives second pump 5.
  • the hydraulic pump 4 supplies a hydraulic motor via a delivery line 6 7, or the pump 5 supplied via a Delivery line 8 a hydraulic motor 9 with pressure medium.
  • the hydraulic motor 7 is via a return line 10 and the hydraulic motor 9 via a Return line 11 connected to the pump 4 or 5.
  • the hydraulic motor 7 drives one in the direction of travel seen right track 12 and the Hydraulic motor 9 on a left crawler belt 13.
  • the parts of a piste grooming device described so far are of a known type and are used only for better understanding of the following description the device according to the invention.
  • the delivery line 6 is via a branch 14 and the delivery line 8 via a branch 15 connected to a shuttle valve 16 which is capable is the higher of the two in lines 6 and 8 pending pressures via a line 17 to be detected by a pressure sensor A.
  • the return line 10 is over a branch 18 and the return line 8 via a branch 19 with a shuttle valve 20 connected to a via a line 21 Pressure sensor B is connected.
  • the piste grooming device is shown schematically in FIG shown in Figure 1 from above.
  • a cable winch is symbolized in 22.
  • she owns a winch boom 23 the winch rope 24 within an angle ⁇ with respect to Driving direction 25 of the piste grooming device 1 leads.
  • the angle ⁇ of the rope 24 or the winch boom 23 with respect to the vehicle steering axle or the direction of travel 25 is not with the help of a determines the known type of rotary encoder shown, which is proportional to the angle ⁇ Delivers voltage signal.
  • a correction value can be set by the driver.
  • the control unit for the winch traction the fully automatic in normal operation works by setting a Correction value can be controlled by the driver.
  • the potentiometer used for this can be switched off a spring-loaded middle position in positive and negative direction are deflected. This makes it possible to and control device automatically determined Reduce the pulling force setpoint as required or increase. After releasing the potentiometer this automatically returns to the middle position back so that the correction value is 0 and the tractive force setpoint is now again is determined fully automatically.
  • this value is compared with the measured by means of a force measuring bolt actual value of the tensile force F actual and the actual value is regulated to the desired value.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pistenpflegegerät umfassend eine Einrichtung zur automatischen Einstellung und Regelung der Zugkraft des Seiles einer Überkopfseilwinde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Einhalten einer vorgegebenen Seilzugkraft sind Regeleinrichtungen für Seilwinden bekannt, um einen steuerbaren Windenantrieb derart zu beeinflussen, dass ein Überschreiten und Unterschreiten der eingestellten Zugkräfte vermieden werden. Eine erhöhte Seilbelastung kann zum Seilriss mit schwerwiegenden Folgen führen. Außerdem berücksichtigen Regeleinrichtungen der bekannten Art nicht die Dynamik eines Fahrzeuges an dem sie angebracht sind, insbesondere nicht die verschiedenen Winkelpositionen, die das Seil gegenüber dem Fahrzeug einnehmen kann. Dadurch dass die Regeleinrichtungen der Seilkraft bei bekannten Seilwinden nur in Abhängigkeit des Sollwertes der zulässigen Seilspannung einstellbar sind, wird nicht den Fahrgegebenheiten des Fahrzeuges Rechnung getragen und das Seil unterliegt Zugkräften, die durch die Ausführung von bestimmten Arbeiten in ihrer Größe nicht notwendig sind. Dies verringert unnütziger Weise die Seillebensdauer.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen zu beseitigen und eine Einrichtung zur automatischen Verstellung der Zugkraft vorzuschlagen, den Gegebenheiten eines Pistenpflegegerätes Rechnung zu tragen, mit dem Ziel, die erforderliche Zugkraft jederzeit zur Verfügung zu stellen, sie aber gleichzeitig auf das gerade erforderliche Maß zu beschränken. Überdies soll eine Sollwertvorgabe für die Zugkraft selbsttätig erfolgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Zugkraft einer Überkopfseilwinde für ein Pistenpflegegerät gelöst, in der die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen werden.
Mit Hilfe einer Steuer- und Regeleinheit und dort hinterlegten Algorithmus aus verschiedenen mit Sensoren gewonnenen Messwerten wird ein Sollwert für die Zugkraft ermittelt. Der Sollwert wird in Abhängigkeit vom Druck im hydrostatischen Fahrantrieb und vom Winkel des Seils relativ zum Fahrzeug sowie eines vom Fahrer vorgegebenen Korrekturwertes gebildet. In einem nachgeschalteten geschlossenen Regelkreis wird der so gewonnene Sollwert mit dem mittels eines Kraftmessbolzens gemessene Istwert verglichen und die Zugkraft auf den Sollwert geregelt.
Als Maß für die erforderliche Zugkraft bietet sich der Druck im Fahrantrieb an. Wenn sich das Windenseil z.B. in Fahrtrichtung vorn befindet und ein hoher Druck auf der Vorwärtsseite des Fahrantriebes liegt, so sollte auch die Windenzugkraft entsprechend höher gewählt werden. Liegt der Druck jedoch auf der "Rückwärtsseite" an, mit dem Windenseil in Fahrtrichtung vorne, so bedeutet dies, dass die Überkopfseilwinde gegen den Fahrantrieb arbeitet. In diesem Fall sollte die Windenzugkraft möglichst gering eingestellt werden.
Weiterhin soll die Windenzugkraft reduziert werden, wenn sie quer zur Fahrtrichtung angreift. Für den Fall, dass die Steuer- und Regeleinheit aufgrund ungünstiger Schneeverhältnisse (z.B. Neuschnee) falsche Zugkraftsollwerte liefert, hat der Fahrer die Möglichkeit zum Übersteuern, u.zw. eine Steigerung oder Reduktion der Zugkraft zu ermöglichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervor. Es zeigen,
Figur 1
ein Schaubild der erfindungsgemäßen Einrichtung angewandt auf ein Pistenpflegegerät bekannter Art,
Figur 2
schematisch ein Pistenpflegegerät mit Überkopfseile,
Figur 3
ein Diagramm zur Bestimmung eines Zugkraftwertes,
Figur 4
ein Diagramm zur Bestimmung der maximal zulässigen Zugkraft, und
Figur 5
schematisch einen Regelkreis zum Vergleich eines Istwertes der Zugkraft und Regelung des Istwertes auf den Sollwert.
In Figur 1 ist schematisch ein Bild mit der Bezugsziffer 1 im allgemein bezeichnetes Pistenpflegegerät bekannter Art angegeben. Es umfasst beispielsweise einen Dieselmotor 2, der über ein Getriebe 3 eine erste Pumpe 4 und eine zweite Pumpe 5 antreibt. Die hydraulische Pumpe 4 versorgt über eine Förderleitung 6 einen Hydromotor 7, bzw. die Pumpe 5 versorgt über eine Förderleitung 8 einen Hydromotor 9 mit Druckmittel. Der Hydromotor 7 ist über eine Rückführleitung 10 und der Hydromotor 9 über eine Ruckführleitung 11 mit der Pumpe 4 bzw. 5 verbunden. Der Hydromotor 7 treibt eine, in Fahrtrichtung gesehen rechte Raupenkette 12 und der Hydromotor 9 eine linke Raupenkette 13 an. Die bis jetzt beschriebenen Teile eines Pistenpflegegerätes sind bekannter Art und dienen nur zur besseren Verständlichkeit der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Die Förderleitung 6 ist über eine Abzweigung 14 und die Förderleitung 8 über eine Abzweigung 15 mit einem Wechselventil 16 verbunden, das fähig ist, den höheren der beiden in den Leitungen 6 und 8 anstehenden Drücke über eine Leitung 17 von einem Drucksensor A erfassen zu lassen.
Auf ähnliche Weise ist die Rückleitung 10 über eine Abzweigung 18 und die Rückleitung 8 über eine Abzweigung 19 mit einem Wechselventil 20 verbunden, das über eine Leitung 21 mit einem Drucksensor B verbunden ist.
Somit werden für die Messung des Druckes im Fahrantrieb die beiden Drucksensoren A und B verwendet. Der Sensor A ist somit über das Wechselventil 16 mit den "Vorwärtsseiten", der zweite Sensor B über das Wechselventil 20 mit den "Rückwärtsseiten" der beiden hydrostatischen Fahrantriebe in der Form der Hydromotore 7 und 9 verbunden. Dadurch steht an den beiden Sensoren A und B der jeweils höhere Druck der "Vorwärtsseite" bzw. "Rückwärtsseite" des rechten und des linken Fahrantriebes an.
In Figur 2 ist schematisch das Pistenpflegegerät aus Figur 1 von oben dargestellt. Eine Überseilwinde ist in 22 symbolisiert. Sie besitzt einen Windenausleger 23, der das Windenseil 24 innerhalb eines Winkels α gegenüber der Fahrtrichtung 25 des Pistenpflegegerätes 1 führt.
Der Winkel α des Seils 24 bzw. des Windenauslegers 23 bezüglich der Fahrzeuglenkachse bzw. der Fahrtrichtung 25 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Drehwinkelgeber bekannter Art bestimmt, der ein zum Winkel α proportionales Spannungssignal liefert. Befindet sich der Windenausleger 23 in Fahrtrichtung vorn, so entspricht dies α = 0°, befindet er sich in Fahrtrichtung hinten, entspricht dies einem Winkel von α = 180°. Das Winkelsignal ist für positive und negative Winkel gleich (z.B. liefert ein Winkel von α = 60° das gleiche Signal wie ein Winkel von α = -60° bzw. α = 300°), da eine Unterscheidung zwischen rechter und linker Seite für die Ermittlung der Zugkraft von keiner Bedeutung ist.
Über ein nicht dargestelltes Potentiometer kann ein Korrekturwert vom Fahrer eingestellt werden. Die Steuer- und Regeleinheit für die Windenzugkraft, die im Normalbetrieb vollautomatisch arbeitet, kann durch Einstellen eines Korrekturwertes vom Fahrer gesteuert werden. Das dafür eingesetzte Potentiometer kann aus einer federbelasteten Mittelstellung heraus in positive und negative Richtung ausgelenkt werden. Dadurch ist es möglich, den von der Steuer- und Regeleinrichtung automatisch ermittelten Zugkraftsollwert je nach Bedarf zu verringern oder zu erhöhen. Nach Loslassen des Potentiometers kehrt dies automatisch in die Mittelstellung zurück, so dass der Korrekturwert 0 ist und der Zugkraftsollwert nunmehr wieder vollautomatisch ermittelt wird.
Die Ermittlung des Zugkraftsollwertes in der Steuer- und Regeleinrichtung erfolgt in zwei Schritten:
Wie in Figur 3 gezeigt, wird abhängig vom Druck p im Fahrantrieb und vom Korrekturwert K1 der vom Fahrer über das Potentiometer einstellbar ist, der Zugkraftwert F* wie folgt unter Bezugnahme auf Figur 3 bestimmt: F* (p.K1) = m · p + F0 + K1
Dabei ist: m=0,101 kNbar
  • p = Druck im Fahrantrieb (der höhere der Drücke PA und PB)
  • F0 = 0,38 kN
  • K1 = Korrekturwert [-12 kN < K1 < 12 kN], vom Fahrer über ein Potentiometer einstellbar
    • In einem zweiten Schritt wird gemäß der Figur 4 je nach Winkel α des Windenauslegers und Anliegen der Drücke PA und PB die maximal zulässige Kraft Fzul bestimmt , wobei das obere Diagramm der Figur 4 für Druck auf der "Vorwärtsseite" ausgelegt ist und das untere Diagramm für Druck auf der "Rückwärtsseite".
    Der geringere der beiden Werte F* und Fzul stellt den Zugkraftsollwert Fsoll dar.
    In einem geschlossenen Regelkreis wird dieser Wert mit dem mittels eines Kraftmessbolzens gemessenen Istwert der Zugkraft Flst verglichen und der Istwert wird auf den Sollwert geregelt.

    Claims (5)

    1. Pistenpflegegerät umfassend eine Einrichtung zur automatischen Einstellung und Regelung der Zugkraft des Seils einer Überkopfwinde, ferner umfassend eine Steuer- und Regeleinheit, die mit einem steuerbaren Windenantrieb verbunden ist, eine Auswerteeinrichtung, die mit Sensorelementen und mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente Drucksensoren sind, welche den an einem Wechselventil (16, 20) mit höchstem Wert anstehenden Druck erfassen, das zwischen den Förderleitungen (6, 8) von rechtsseitigen und linksseitigen Antrieben in einer ersten Fahrtrichtung bzw. in einer gegenüber der letzteren entgegengesetzten Fahrtrichtung geschaltet ist, wobei in der Auswerteeinrichtung ein Algorithmus abgelegt ist, der aufgrund des durch die Drucksensoren gewonnenen Druckwertes einen Sollwert errechnet, der den Windenantrieb über die Regeleinheit steuert.
    2. Pistenpflegegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Regeleinheit gewonnene Sollwert mit einem mittels eines am Zugseil anliegenden Kraftbolzen gemessenen Istwert verglichen wird und die Regeleinheit die Zugkraft auf den Sollwert regelt.
    3. Pistenpflegegerät nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente ein Drehwinkelgeber ist, der den Winkel α des Seils (24) bzw. des Windenauslegers (23) bezüglich der Fahrzeuglängsachse (25) bestimmt, wobei ein zum Winkel α proportionales Signal gebildet wird, das der Auswerteeinheit zur Berechnung der maximal zulässigen Zugkraft zugeführt wird.
    4. Pistenpflegegerät nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente durch einen am Seil anliegenden Kraftbolzen zur Bildung eines höchst zulässigen Kraftzugsollwertes gebildet wird.
    5. Pistenpflegegerät nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Regeleinheit ein vom Fahrer des Pistenpflegegerätes einstellbares Potentiometer verbunden ist, das die Eingabe eines Korrekturwertes des ermittelten Zugkraftsollwertes zur Erhöhung oder Verringerung desselben erlaubt.
    EP01200199A 2000-01-21 2001-01-19 Einrichtung zur automatischen Regelung der Zugkraft eines Seiles für ein Pistenpflegegerät Expired - Lifetime EP1118580B1 (de)

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