EP1650358A2 - Steuersystem zur koordinierten Steuerung des Auslegers an einem Arbeitsfahrzeug - Google Patents

Steuersystem zur koordinierten Steuerung des Auslegers an einem Arbeitsfahrzeug Download PDF

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Publication number
EP1650358A2
EP1650358A2 EP05109479A EP05109479A EP1650358A2 EP 1650358 A2 EP1650358 A2 EP 1650358A2 EP 05109479 A EP05109479 A EP 05109479A EP 05109479 A EP05109479 A EP 05109479A EP 1650358 A2 EP1650358 A2 EP 1650358A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
signal
boom
control system
tilt angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05109479A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1650358A3 (de
Inventor
Scott Svend Hendron
Judson Paul Clark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP1650358A2 publication Critical patent/EP1650358A2/de
Publication of EP1650358A3 publication Critical patent/EP1650358A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/436—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like for keeping the dipper in the horizontal position, e.g. self-levelling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/96—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
    • E02F3/963—Arrangements on backhoes for alternate use of different tools
    • E02F3/964—Arrangements on backhoes for alternate use of different tools of several tools mounted on one machine

Definitions

  • the invention relates to a system for detecting and automatically controlling the orientation of a working tool with respect to the earth or the direction of gravity.
  • the invention also relates to a work vehicle having a tool control system and a method for linkage coordination of a work vehicle.
  • a work vehicle such as a backhoe loader
  • a first tool such as a backhoe bucket or other structure for lift and material handling functions.
  • a swing frame is pivotally mounted to the vehicle frame in the region of the rear end of the vehicle, a backhoe boom is pivotally mounted on the swing frame, a dipper stick is pivotally mounted on the backhoe boom, and the work implement is pivotally attached to the dipper arm about a work implement pivot axis.
  • An operator of the vehicle adjusts the orientation of the first tool relative to the dipper stick by means of a first tool actuating device.
  • the operator also sets by means of other suitable actuators, the rotational positions of the boom relative to the vehicle frame and the dipper stick relative to the boom.
  • the aforementioned operating devices usually include one or more double-acting hydraulic cylinders and corresponding hydraulic circuits.
  • a loading boom is pivotally mounted on the vehicle frame.
  • a second tool such as a bucket, is pivotally mounted about a bucket rotation axis on the bucket.
  • Load bucket operations have similar problems to those encountered with the backhoe bucket operations.
  • the present invention describes and claims the use of an inclination angle or tilt angle sensor which, when attached to an object such as a tool, detects the inclination angle of the object relative to the ground or to the direction of the gravitational force.
  • the angle of inclination of the tool is detected independently of the vehicle frame orientation and independent of the initial orientation of the tool. The result is a simplified control system and improved tool orientation control relative to the gravitational force direction.
  • the tilt angle or tilt angle sensor utilized in the present invention utilizes the new technology of microelectromechanical structure (MEMS) and is commercially available from Crossbow International, Inc., USA. Also suitable for the present invention are a number of other tilt angle sensors which use, for example, capacitive technology and are commercially available.
  • MEMS microelectromechanical structure
  • the system of the invention automatically controls tool orientation using a tilt or tilt angle sensor attached to the tool which senses the tool angle relative to the earth.
  • a control unit maintains a selected angular position of the work tool.
  • a backhoe loader includes a backhoe assembly and a loader assembly.
  • the backhoe assembly includes a swing frame pivotally mounted to the vehicle frame of the backhoe loader, a backhoe boom pivotally mounted to the swing frame, a backhoe boom actuator for controllably pivoting the boom relative to the swing frame, a dipper stick pivotally attached to the boom, a dipper actuator for controllably pivoting the dipper stick relative to the boom, a backhoe tool pivotally mounted on the dipper stick, a backhoe tool actuator for controllably pivoting the dipper Backhoe tool about its axis of rotation relative to the dipper stick and the aforementioned tilt angle sensor.
  • the backhoe boom, the dipper stick and optionally the swing frame are hereafter generally referred to as the backhoe linkage.
  • a control unit processes the data of the tilt angle sensor and commands movements of the tool actuator in response thereto.
  • the illustrated embodiment of the backhoe structure also includes a backhoe tool command input device to effect the desired operation of the backhoe tool actuator, and a backhoe tool car stop command input device to activate an automatic hold function to maintain the tool in a desired orientation.
  • the loader assembly of the preferred embodiment includes a loader rocker pivotally mounted to the vehicle frame, a load swing actuator for controllably moving the loader arm relative to the vehicle frame, a loading tool pivotally attached to the loader arm, and a loader tool actuator for controllably pivoting the loader tool relative to the loader arm.
  • the loader assembly further includes a loader tool input device to cause the desired operation of the loader tool actuator, and a loader tool hold command input device to activate an automatic hold function to maintain the tool in a desired orientation.
  • the control unit When an automatic hold function is activated, the control unit maintains tool orientation by commanding the tool actuator to move the tool so that the detected angle, ie, the output voltage of the tilt angle sensor, remains approximately the same.
  • the control unit is configured to suspend the automatic hold function when the operator operates the tool command input device to initiate a tool movement.
  • the control unit resumes the automatic hold function for the tool as soon as the operator stops operating the tool command input device and restores initial tool orientation with the new operator-initiated orientation of the linkage.
  • the operator may operate an auto-hold command input device to selectively enable or disable the automatic tool-holding function.
  • the tool control system is intended for a vehicle which has a frame.
  • the tool control system includes a linkage having a first pivotally hinged end to the frame and a second end to which a tool is articulated, at least one linkage actuating device for controllably influencing the movement of the linkage, a tool actuating device for controllably pivoting the tool about the second end and a Control device which communicates with at least one linkage actuating device and the tool actuating device.
  • an inclination angle sensor is mounted on the tool, which detects an inclination of the tool relative to the ground or the gravitational force direction and generates a corresponding tool inclination angle signal.
  • the controller is capable of automatically generating a first tool control signal based on the tool tilt angle signal to control the at least one linkage actuating device and / or the tool actuating device.
  • a storage device is provided which is suitable for receiving and storing a setpoint for the tool tilt angle.
  • the operator can specify a desired setpoint via suitable input means.
  • the controller is expediently designed in such a way that it matches the setpoint value for the tool tilt angle with the detected actual value of the tool tilt angle signal.
  • the controller preferably generates a tool control signal such that the tool is held at an incline that is approximately equal to the desired tool tilt angle.
  • the linkage includes a rocker having a first rocker end and a second rocker end, the first rocker end coinciding with the first end of the linkage and the second rocker end with the second end of the linkage.
  • the linkage actuating device preferably includes at least one rocker actuating device which is capable of controllably pivoting a rocker relative to the frame.
  • a rocker angle sensor is mounted on the rocker, which detects the inclination of the rocker relative to the ground or the gravitational force direction and generates a corresponding rocker angle signal.
  • the control device is capable of being automatically activated on the Produce swing angle signal based second tool control signal and to control a swing operating device and / or the tool operating device due to the Schwing Trentsistswinkelsignals.
  • the linkage comprises at least one boom with a first boom end and a second boom end, and a dipper stick with a first dipper stick end and a second dipper stick end.
  • the first boom end is coincident with the first end of the linkage
  • the second dipper stick end is coincident with the second end of the linkage and the second boom end is hinged to the first dipper stick end.
  • the boom actuating device preferably includes at least one boom actuating device and a dipper stick actuating device, wherein the boom actuating device is capable of controllably pivoting a boom relative to the frame, and the dipper stick actuating device is capable of controllably pivoting a dipper stick relative to the boom.
  • a boom pitch sensor on the boom and / or a dipper stick angle sensor mounted on the dipper stick which detect the inclination of the boom or the dipper stick relative to the earth or the gravitational force direction and generate a corresponding boom pitch signal.
  • the controller is capable of automatically setting a second one based on the boom pitch signal and / or the dipper stick angle signal To generate tool control signal and to control a boom actuator and / or a stick handle actuator and / or the tool actuating device based on these signals.
  • control device is capable of using a rocker angle signal and / or a boom pitch signal and / or a dipper stick angle signal and / or a tool tilt angle signal to calculate the absolute position of the tool with respect to the frame.
  • a frame inclination angle sensor is mounted on the frame, which detects the inclination of the frame relative to the ground or the gravitational force direction and generates a corresponding frame inclination angle signal.
  • the controller is capable of automatically generating a second tool control signal based on the frame pitch angle signal and / or a rocker pitch angle signal and / or a pitch angle signal and / or a dipper stick angle signal and / or a tool pitch angle signal.
  • a tool command input device connected to the control device which, on the basis of an actuation of the tool command input device, generates a first signal which corresponds to a desired tool movement.
  • At least one tilt angle sensor generates a second signal corresponding to the slope relative to the earth or the direction of gravitational force.
  • control device is capable of receiving the first signal and generating first tool control signals which actuate at least one of the drives of the tool, a rocker, a jib and a dipper stick.
  • control device is able to receive the second signal and to generate second tool control signals that drive at least one of the drives of the tool, a rocker, a boom and a dipper stick.
  • a further preferred development of the invention provides an auto-stop command switch connected to the control device, which is capable of outputting a first auto-hold signal on the basis of a first auto-hold operation and a second auto-hold signal on the basis of a second auto-hold operation.
  • the first auto hold signal instructs the controller to ignore the second signal and generate the first tool control signals based on the first signal.
  • the second auto hold signal instructs the controller to generate the second tool control signals based on the second signal.
  • the second auto hold signal instructs the controller to generate a stored tool tilt by automatically storing the tilt of the tool and automatically generate the second tool control signals to continuously adjust the tool actuator so that the current tilt of the tool is approximately equal to that stored tilt is.
  • the invention also relates to a work vehicle with a frame which is equipped by a tool control system according to the invention as described.
  • the invention relates to a method for linkage coordination for a work vehicle.
  • the inclination angle of a tool relative to the earth or the gravitational force direction is detected with a tool inclination angle sensor.
  • a tool tilt angle signal is generated by the tool tilt sensor which matches the tilt angle of the tool.
  • the control device automatically generates a tool control signal based on the tool tilt angle signal.
  • a desired inclination angle relative to the earth or the gravitational force direction is set and recorded with a car stop command switch.
  • the inclination angle of a tool relative to the earth or the gravitational force direction is detected with the tool inclination angle sensor.
  • a tool tilt angle signal is generated by the tool tilt sensor which matches the tilt angle of the tool.
  • the control device automatically generates a tool control signal based on the tool tilt angle signal.
  • the tool control signal causes a tool actuator to maintain the tool tilt angle approximately at the desired tilt angle of the tool.
  • FIG. 1 illustrates a self-propelled work vehicle, such as a backhoe loader 10.
  • the backhoe loader 10 has a frame 12 attached to the ground engaging wheels 14 and 15 that support and drive the vehicle 10.
  • a superstructure 16 In the front area of the vehicle 10 is a superstructure 16 and in the rear area of the vehicle 10 a backhoe body 18 is arranged. Both the loader assembly 16 and the backhoe assembly 18 perform a variety of earthmoving and material handling functions.
  • An operator controls the functions of the vehicle 10 from an operator station 20.
  • the loader assembly 16 includes a bucket 22 and a tool, such as a bucket 24 or other arrangement.
  • the loading arm 22 has a first end 26, which is pivotally mounted about a horizontal loading swing pivot 28 on the frame 12, and a second End 30, to which the loading shovel 24 is pivotally mounted about a horizontal loading sheave pivot axis 32.
  • a load swing actuator includes a load swing hydraulic cylinder 36 that extends between the vehicle frame 12 and the load arm 22 and controllably pivots the load swing arm 22 about the load swing pivot shaft 28.
  • a bucket actuator 38 includes a bucket hydraulic cylinder 40 that extends between the bucket 22 and the bucket 24 and controllably pivots the bucket 24 about the bucket rotation axis 32.
  • the bucket actuator 38 also includes an electro-hydraulic loading bucket 42 which is hydraulically in communication with the bucket hydraulic cylinder 40.
  • the electro-hydraulic loading bucket circuit 42 supplies hydraulic fluid to the bucket hydraulic cylinder 40 and controls it.
  • the operator commands the movement of the loader assembly 16 by manipulating a loader pad command input device 44 and a loading swing command input device 46.
  • the loader command input device 44 is adapted to generate a loader command signal 48 in response to operator manipulation in proportion to a desired bucket movement.
  • a control unit 50 in communication with the bucket command input device 44 and the bucket actuator 38 receives the bucket command signal 48 and responds by generating a bucket control signal 52 received through the electro-hydraulic loading bucket circuit 42 Will be received.
  • the electrohydraulic loader circuit 42 is responsive to the bucket command signal 52 in directing hydraulic fluid to the bucket hydraulic cylinder 40, causing this hydraulic cylinder 40 to move the bucket 24 accordingly.
  • FIG. 2 illustrates an actuator control system in accordance with the invention which is adapted to automatically maintain an output or target bucket orientation with respect to the earth.
  • the present invention uses a bucket tilt angle sensor 54 attached to the bucket 24, which is in communication with the control unit 50.
  • the bucket tilt angle sensor 54 is adapted to detect the angle of the bucket relative to the earth or to the direction of gravitational force and to generate a corresponding bucket tilt angle signal 56.
  • the controller 50 is adapted to receive the bucket tilt angle signal 56 and to generate a corresponding bucket control signal 52 which causes the bucket actuator 38 to adjust the bucket 24 to maintain a desired bucket angle.
  • the target bucket angle is maintained.
  • the control unit 50 may cancel the automatic hold function if the operator commands movement of the bucket 24, i. H.
  • the controller 50 may restore the bucket exit orientation as a target orientation of the bucket 24 immediately after the bucket command signal 48 is completed.
  • the present invention also utilizes a loader car stop command switch 58 in communication with the control unit 50.
  • the loader car stop command switch 58 is adapted to generate a loader car load command signal 60 upon actuation of the car load hold command switch 58 by the operator to activate the automatic hold function for the loader blade 24.
  • the control unit 50 is configured to ignore the bucket tilt angle signal 56 until the control unit 50 receives the loader car load command signal 60 from the loader car stop command switch 58.
  • a Ladeschwingenkippwinkelsensor 57 is on the loading arm 22nd attached, which detects the angle of the loading rocker relative to the earth or to the direction of gravity, and automatically generates a loading swing tilt angle signal 59.
  • the control unit 50 is also capable of receiving the charge swing tilt angle signal 59 generated by the charge swing tilt angle sensor 57 and to automatically generate a charge control signal 52 based on the charge swing tilt angle signal 59.
  • the control unit 50 may also consider frame tilt angle signals 75 of a frame tilt angle sensor 73 shown in FIG. 4 mounted on the vehicle frame 12 in the bucket control.
  • the backhoe assembly 18 includes a swing frame 62, a backhoe boom 64, a dipper stick 66, and a backhoe tool, such as a backhoe bucket 68 or other arrangement.
  • the swing frame 62 has a first swing frame end 70 pivotally attached to the frame 12 on a vertical pivot 72 and a second swing frame end 74.
  • the back lift boom 64 has a first backhoe boom end 76 pivotally attached to a horizontal backhoe boom pivot 78 at the second swing frame end 74
  • the dipper stick 66 has a first dipper stick end 82 pivotally attached to a horizontal dipper axis 84 on the second backhoe boom end 80, and a second end 86 to which the backhoe dipper 76 is pivotally attached to a horizontal dumper rotation axis 88 ,
  • a swing frame actuator includes a swing frame hydraulic cylinder 90 that extends between the vehicle frame 12 and the swing frame 62 and that Swing frame 62 in a controlled manner about the vertical axis of rotation 72 moves.
  • a backhoe boom actuator includes a backhoe boom hydraulic cylinder 92 that extends between the swing frame 62 and the backhoe boom 64 and that moves the backhoe boom 64 in a controlled manner about the backhoe boom pivot axis 78.
  • a dipper actuator includes a dipper hydraulic cylinder 94 that extends between the backhoe boom 64 and the dipper stick 66 and that moves the dipper stick 66 in a controlled manner about the horizontal dipper axis 84.
  • a backhoe bucket actuator 96 includes a backhoe handle hydraulic cylinder 98 that extends between the handle 66 and the backhoe bucket 68 and pivots the bucket 68 in a controlled manner about the horizontal bucket rotation axis 88.
  • the backhoe bucket actuator 96 includes an electro-hydraulic backhoe bucket 100 that is hydraulically in communication with the backhoe bucket hydraulic cylinder 98.
  • the electro-hydraulic backhoe bucket cycle 100 supplies and controls hydraulic fluid to the backhoe bucket hydraulic cylinder 98.
  • the operator commands movement of the backhoe assembly 18 by manipulating a backhoe set command input device 102, a shovel command input device 104, a backhoe boom command input device 106, and a swing frame command input device (not shown).
  • the backhoe command input device 102 is adapted to provide a backhoe command signal 108 in response to the backhoe command input signal To be manipulated by the operator in proportion to a desired backhoe bucket movement.
  • the control unit 50 communicating with the backhoe bucket command input device 102, the arm-shaft command input device 104, the backhoe boom command input device 106 and the backhoe boom actuator 96 receives the backhoe command signal 108 and responds by generating a backhoe control signal 110 received by the electro-hydraulic backhoe bucket 100.
  • the electro-hydraulic backhoe bucket cycle 100 responds to the backhoe bucket command signal 110 by directing hydraulic fluid to the backhoe bucket hydraulic cylinder 98, causing this hydraulic cylinder 98 to move the tail loader bucket 68 accordingly.
  • backhoe bucket 68 During working with the backhoe bucket 68, such as when lifting or excavating material, it is sometimes desirable to maintain a backhoe initial orientation relative to the ground or gravity direction to avoid premature dumping of the material or to maintain a constant excavation cutting angle. Then, when the backhoe boom 64 and the dipper stick 66 are moved during a work operation, to maintain the backhoe bucket exit orientation relative to the direction of gravitational force, the operator must constantly operate the backhoe bucket command input device 102 to adjust the backhoe bucket orientation.
  • FIG. 3 illustrates an actuator control system according to the present invention which is adapted to automatically maintain an initial or target rear bucket orientation with respect to the earth.
  • the present invention uses a rear bucket tilt angle sensor 112 attached to the backhoe bucket 68, which communicates with the control unit 50.
  • the backhoe bucket tilt angle sensor 112 is adapted to detect the angle of inclination of the backhoe bucket 68 relative to the earth or to the direction of the gravitational force, and to generate a corresponding backhoe bucket tilt angle signal 114.
  • the control unit 50 is adapted to receive the backhoe handle tilt angle signal 114 and responsively generate a corresponding backhoe control signal 110 causing the backhoe bucket actuator 96 to adjust the backhoe bucket 68 to maintain a desired backhoe bucket angle with respect to the earth.
  • the target tail-pit angle is maintained.
  • the control unit 50 may cancel the automatic hold function while the operator commands movement of the backhoe bucket 68, ie upon receipt of a backhoe bucket command signal 108.
  • the control unit 50 may Immediately after the backhoe spoon command signal 108 is completed, restore the backhoe output orientation as the target orientation of the backhoe bucket 68.
  • the present invention also utilizes a backhoe truck stop command switch 116 that is in communication with the controller 50.
  • the backhoe truck stop command switch 116 is adapted to generate a backhoe truck stop command signal 118 due to operation of the backhoe truck stop command switch 116 by the operator to activate the automatic backhoe bucket 68 holding function.
  • the control unit 50 is configured to ignore the backhoe bucket tilt angle signal 114 until the control unit 50 receives the backhoe load hold signal 118 from the backhoe load hold command switch 116.
  • the controller 50 may be adapted to ignore the backhoe bucket angle signal 114, except when receiving a backhoe boom command signal 122 from the backhoe boom command device 106 or a shoestring command signal 120 from the spoonstick command input device 104.
  • a backhoe boom tilt angle sensor 63 is mounted on the backhoe boom 64 and a dipper stick tilt sensor 67 is mounted on the dipper stick 66 which detect the relative bearings to the earth or to the direction of gravity.
  • the control unit 50 is also capable of receiving backhoe boom tilt angle signals generated by the backhoe boom tilt angle sensor 63 and dipper tilt angle signals generated by the dipper tilt angle sensor 67 to automatically generate a backhoe control signal 110 based on at least one of the backhoe boom tilt angle signals or dipper tilt angle signals 65.
  • the control unit 50 may also consider frame tilt angle signals 75 of a frame tilt angle sensor 73 shown in FIG. 4 mounted on the vehicle frame 12 in the backhoe control.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
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  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Abstract

Es wird ein Arbeitsfahrzeug (10) mit einem Werkzeug (24,68) beschrieben, welches an einem Ausleger (22,64,66) angeschlossen ist. Durch einen Stellantrieb (38,96) lässt sich das Werkzeug (24,68) um seine Schwenkachse (32,88) verschwenken. Am Werkzeug (24,68) ist ein Schwenkwinkelsensor (54,112) angebracht, der den absoluten Winkel des Werkzeugs (24, 68) relativ zur Erde erfasst. Eine Steuereinheit (50) führt eine automatische Haltefunktion für das Werkzeug (24,68) aus und erhält automatisch eine Anfangswerkzeugausrichtung aufrecht, indem sie eine Bewegung des Werkzeugstellantrieb (38,96) derart befiehlt, dass der anfängliche oder Sollwinkel des Werkzeugs (24,68) aufrechterhalten wird. Die Steuereinrichtung (50) kann die automatische Haltefunktion aussetzen, wenn die Bedienungsperson ein Werkzeugbefehlseingabeeinrichtung (44,102) betätigt, um eine Bewegung des Werkzeugstellantriebs (38,96) zu veranlassen. Die automatische Haltefunktion wird bei der neuen, durch die Bedienungsperson herbeigeführten Orientierung wieder aktiv. Die Betätigung einer Autohaltebefehlseingabevorrichtung (58,116) erlaubt es der Bedienungsperson, die automatische Haltefunktion wahlweise zu aktivieren oder zu deaktivieren.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erfassung und automatischen Steuerung der Orientierung eines Arbeitswerkzeugs mit Bezug auf die Erde oder die Schwerkraftrichtung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Arbeitsfahrzeug mit einem Werkzeugsteuersystem und ein Verfahren zur Gestängekoordination eines Arbeitfahrzeugs.
  • Verschiedene Arbeitsmaschinen können zur Ausführung von Arbeitsfunktionen mit Werkzeugen bestückt sein. Beispiele solcher Maschinen schließen eine breite Vielfalt von Ladern, Erdaushubmaschinen, Teleskoplader und Hubvorrichtungen ein. Ein Arbeitsfahrzeug, wie beispielsweise ein Heckbaggerlader, kann mit einem ersten Werkzeug, wie beispielsweise einem Heckbaggerlöffel oder einer anderen Struktur für Aushebe- und Materialhandhabungsfunktionen versehen sein. Ein Schwenkrahmen ist im Bereich des hinteren Endes des Fahrzeugs schwenkbar am Fahrzeugrahmen befestigt, ein Heckbaggerausleger ist schwenkbar am Schwenkrahmen befestigt, ein Löffelstiel ist schwenkbar am Heckbaggerausleger befestigt und das Arbeitswerkzeug ist um eine Arbeitswerkzeugschwenkachse schwenkbar an dem Löffelstiel befestigt. Eine Bedienungsperson des Fahrzeugs stellt mittels einer ersten Werkzeugbetätigungsvorrichtung die Orientierung des ersten Werkzeugs relativ zum Löffelstiel ein. Die Bedienungsperson stellt darüber hinaus mittels weiterer geeigneter Betätigungsvorrichtungen die Drehpositionen des Auslegers relativ zum Fahrzeugrahmen und des Löffelstiels relativ zum Ausleger ein. Die zuvor genannten Bedienungsvorrichtungen enthalten üblicherweise einen oder mehrere doppelwirkende Hydraulikzylinder und entsprechende Hydraulikkreise.
  • Während eines Arbeitsvorgangs mit einem Heckbaggerlöffel, wie beispielsweise dem Hochheben oder Ausheben von Material, ist es wünschenswert, eine Ausgangsorientierung des Werkzeugs relativ zur Gravitationskraft aufrechtzuerhalten, um ein vorzeitiges Abkippen von Material zu vermeiden oder um einen konstanten Ausschachtungsschnittwinkel zu erzielen. Um die Heckbaggerlöffelausgangsorientierung relativ zur Gravitationskraft beizubehalten, muss die Bedienungsperson ständig eine Heckbaggerlöffelbefehleingabevorrichtung betätigen, um die Heckbaggerlöffelorientierung anzupassen, weil der Heckladerausleger und der Löffelstiel während des Arbeitsvorgangs bewegt werden. Die ständige Anpassung der Heckbaggerlöffelorientierung gemeinsam mit der gleichzeitigen Bedienung einer Heckbaggerauslegerbefehlseingabevorrichtung und einer Löffelstielbefehlseingabevorrichtung, die für die Bewegung des Heckbaggerauslegers und des Löffelstiels erforderlich sind, verlangt von der Bedienungsperson ein hohes Maß an Aufmerksamkeit und handwerklichem Geschick, welches den Gesamtarbeitswirkungsgrad vermindert und zu einer vorzeitigen Ermüdung der Bedienungsperson führt.
  • Am vorderen Ende des Heckbaggerladers ist am Fahrzeugrahmen eine Ladeschwinge schwenkbar befestigt. Ein zweites Werkzeug, wie beispielsweise eine Ladeschaufel, ist schwenkbar um eine Ladeschaufeldrehachse an der Ladeschwinge befestigt. Arbeitsvorgänge mit einer Ladeschaufel haben ähnliche Probleme zur Folge, wie sie bei Arbeitsvorgängen mit dem Heckbaggerlöffel auftreten.
  • Es wurden etliche Mechanismen und Systeme verwendet, um automatisch die Orientierung von Arbeitswerkzeugen, wie beispielsweise Heckbaggerlöffeln und Ladeschaufeln, einzustellen. In den US 4,923,326, US 4,844,685, US 5,356,260, US 6,233,511 und US 6,609,315 wurden verschiedenartige Beispiele elektronischer Erfassungs- und Steuersysteme offenbart. Steuersysteme des Standes der Technik verwenden üblicherweise Positionssensoren, die an verschiedenen Orten an dem Arbeitsfahrzeug befestigt sind und die Werkzeugorientierung relativ zu dem Fahrzeugrahmen erfassen und steuern. Zusätzlich verwendet die auf die Erfinder der vorliegenden Erfindung zurückgehende US 6,609,315 einen am Werkzeug befestigten Winkelgeschwindigkeitssensor, um unabhängig von der Fahrzeugrahmenorientierung eine feste Arbeitswerkzeugorientierung relativ zu einer Werkzeugausgangsorientierung zu erfassen und aufrechtzuerhalten.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes und verbessertes System zur Erfassung und automatischen Steuerung der Orientierung eines Arbeitswerkzeugs, sowie ein mit einem derartigen System ausgerüstetes Arbeitsfahrzeug und ein Verfahren zur Gestängekoordination bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch die Lehre eines der Ansprüche 1, 10 und 20 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt und beansprucht die Verwendung eines Neigungswinkel- oder Kippwinkelsensors, der, sofern er an einem Objekt, wie beispielsweise einem Werkzeug, befestigt ist, den Neigungswinkel des Objektes relativ zur Erde bzw. zu der Richtung der Gravitationskraft erfasst. Der Neigungswinkel des Werkzeugs wird unabhängig von der Fahrzeugrahmenorientierung und unabhängig von der Ausgangsorientierung des Werkzeugs erfasst. Das Resultat ist ein vereinfachtes Steuersystem und eine verbesserte Werkzeugorientierungssteuerung relativ zur Gravitationskraftrichtung.
  • Der in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Neigungswinkel- oder Kippwinkelsensortyp macht von der neuen Technologie einer mikro-elektromechanischen Struktur (MEMS) Gebrauch und ist im Handel bei Crossbow International, Inc., USA erhältlich. Es sind für die vorliegende Erfindung auch eine Anzahl anderer Kippwinkelsensoren, welche beispielsweise eine kapazitive Technologie verwenden und im Handel erhältlich sind, geeignet.
  • Das erfindungsgemäße System steuert automatisch die Werkzeugorientierung, indem sie einen am Werkzeug befestigten Neigungs- oder Kippwinkelsensor verwendet, der den Werkzeugwinkel relativ zur Erde erfasst. Eine Steuereinheit hält eine ausgewählte Winkellage des Arbeitswerkzeugs aufrecht.
  • In einem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Heckbaggerlader einen Heckbaggeraufbau und einen Laderaufbau. Der Heckbaggeraufbau enthält einen Schwenkrahmen, der verschwenkbar am Fahrzeugrahmen des Heckbaggerladers angebracht ist, einen Heckbaggerausleger, der verschwenkbar an dem Schwenkrahmen angebracht ist, einen Heckbaggerauslegerstellantrieb zur steuerbaren Verschwenkung des Auslegers relativ zum Schwenkrahmen, einen Löffelstiel, der verschwenkbar an dem Ausleger angebracht ist, einen Löffelstielstellantrieb zur steuerbaren Verschwenkung des Löffelstiels relativ zum Ausleger, ein Heckbaggerwerkzeug, das verschwenkbar am Löffelstiel angebracht ist, einen Heckbaggerwerkzeugstellantrieb zur steuerbaren Verschwenkung des Heckbaggerwerkzeugs um seine Drehachse relativ zum Löffelstiel sowie den zuvor genannten Kippwinkelsensor. Der Heckbaggerausleger, der Löffelstiel und gegebenenfalls der Schwenkrahmen werden im Folgenden allgemein mit Heckbaggergestänge bezeichnet. Eine Steuereinheit verarbeitet die Daten des Kippwinkelsensors und befiehlt in Reaktion hierauf Bewegungen des Werkzeugstellantriebs. Das dargestellte Ausführungsbeispiel des Heckbaggeraufbaus enthält auch eine Heckbaggerwerkzeugbefehlseingabevorrichtung, um den gewünschten Arbeitsvorgang des Heckbaggerwerkzeugstellantriebs hervorzurufen, sowie eine Heckbaggerwerkzeugautohaltebefehlseingabevorrichtung, um eine automatische Haltefunktion zur Beibehaltung des Werkzeugs in einer Sollorientierung zu aktivieren.
  • Der Laderaufbau des bevorzugten Ausführungsbeispiels enthält eine schwenkbar am Fahrzeugrahmen angebrachte Laderschwinge, einen Ladeschwingenstellantrieb zur steuerbaren Verstellung der Ladeschwinge relativ zum Fahrzeugrahmen, ein Ladewerkzeug, das verschwenkbar an der Ladeschwinge angebracht ist und einen Ladewerkzeugstellantrieb zur steuerbaren Verschwenkung des Ladewerkzeugs relativ zur Ladeschwinge. Der Laderaufbau enthält des Weiteren eine Ladewerkzeugbefehlseingabevorrichtung, um den gewünschten Arbeitsvorgang des Ladewerkzeugstellantriebes hervorzurufen, sowie eine Ladewerkzeugautohaltebefehlseingabevorrichtung, um eine automatische Haltefunktion zur Beibehaltung des Werkzeugs in einer Sollorientierung zu aktivieren.
  • Wenn eine automatische Haltefunktion aktiviert ist, hält die Steuereinheit eine Werkzeugorientierung aufrecht, indem dem Werkzeugstellantrieb befohlen wird, das Werkzeug so zu bewegen, dass der erfasste Winkel, d. h. die Ausgangsspannung des Kippwinkelsensors, ungefähr gleich bleibt. Die Steuereinheit ist so ausgelegt, dass die automatische Haltefunktion ausgesetzt wird, wenn die Bedienungsperson die Werkzeugbefehlseingabevorrichtung betätigt, um eine Werkzeugbewegung auszulösen. Die Steuereinheit nimmt die automatische Haltefunktion für das Werkzeug wieder auf, sobald die Bedienungsperson die Betätigung der Werkzeugbefehlseingabevorrichtung nicht mehr fortsetzt, und stellt wieder eine Ausgangswerkzeugorientierung mit der neuen, durch die Bedienungsperson veranlassten Ausrichtung des Gestänges her. Zusätzlich kann die Bedienungsperson eine Autohaltebefehlseingabevorrichtung betätigen, um wahlweise die automatische Werkzeughaltefunktion zu aktivieren oder zu deaktivieren.
  • Das erfindungsgemäße Werkzeugsteuersystem ist für ein Fahrzeug vorgesehen, welches einen Rahmen aufweist. Das Werkzeugsteuersystem enthält ein Gestänge mit einem ersten schwenkbar an dem Rahmen anlenkbaren Ende und einem zweiten Ende, an dem ein Werkzeug angelenkt ist, wenigstens eine Gestängebetätigungsvorrichtung zur steuerbaren Beeinflussung der Bewegung des Gestänges, eine Werkzeugbetätigungsvorrichtung zum steuerbaren Verschwenken des Werkzeugs um das zweite Ende und eine Steuereinrichtung, die mit wenigstens einer Gestängebetätigungsvorrichtung und der Werkzeugbetätigungsvorrichtung in Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist am Werkzeug ein Neigungswinkelsensor angebracht, der eine Neigung des Werkzeugs relativ zur Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfasst und ein entsprechendes Werkzeugneigungswinkelsignal erzeugt. Die Steuereinrichtung ist imstande, automatisch ein erstes Werkzeugsteuersignal zu erzeugen, welches aufgrund des Werkzeugneigungswinkelsignals die wenigstens eine Gestängebetätigungsvorrichtung und/oder die Werkzeugbetätigungsvorrichtung zu steuern.
  • Vorzugsweise ist eine Speichervorrichtung vorgesehen, die geeignet ist, einen Sollwert für den Werkzeugneigungswinkel zu empfangen und zu speichern. Die Bedienungsperson kann über geeignete Eingabemittel einen gewünschten Sollwert vorgeben.
  • Die Steuerung ist zweckmäßigerweise derart ausgelegt, dass sie den Sollwert für den Werkzeugneigungswinkel mit dem erfassten Istwert des Werkzeugneigungswinkelsignals in Übereinstimmung bringt. Die Steuereinrichtung erzeugt ein Werkzeugsteuersignal vorzugsweise derart, dass das Werkzeug bei einer Neigung gehalten wird, die ungefähr gleich dem Sollwert für den Werkzeugneigungswinkel ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Gestänge eine Schwinge mit einem ersten Schwingenende und einem zweiten Schwingenende, wobei das erste Schwingenende mit dem ersten Ende des Gestänges und das zweite Schwingenende mit dem zweiten Ende des Gestänges übereinstimmt.
  • Die Gestängebetätigungsvorrichtung enthält vorzugsweise wenigstens eine Schwingenbetätigungsvorrichtung, welche imstande ist, eine Schwinge steuerbar gegenüber dem Rahmen zu verschwenken.
  • In zweckmäßiger Weise ist an der Schwinge ein Schwingenneigungswinkelsensor angebracht, welcher die Neigung der Schwinge gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfasst und ein entsprechendes Schwingenneigungswinkelsignal erzeugt. Die Steuereinrichtung ist imstande, automatisch ein auf dem Schwingenneigungswinkelsignal basierendes zweites Werkzeugsteuersignal zu erzeugen und aufgrund des Schwingenneigungswinkelsignals eine Schwingenbetätigungsvorrichtung und/oder die Werkzeugbetätigungsvorrichtung zu steuern.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Gestänge wenigstens einen Ausleger mit einem ersten Auslegerende und einem zweiten Auslegerende sowie einen Löffelstiel mit einem ersten Löffelstielende und einem zweiten Löffelstielende. Das erste Auslegerende stimmt mit dem ersten Ende des Gestänges übereinstimmt, das zweite Löffelstielende stimmt mit dem zweiten Ende des Gestänges übereinstimmt und das zweite Auslegerende ist mit dem ersten Löffelstielende gelenkig verbunden.
  • Die Gestängebetätigungsvorrichtung enthält vorzugsweise wenigstens eine Auslegerbetätigungsvorrichtung und eine Löffelstielbetätigungsvorrichtung, wobei die Auslegerbetätigungsvorrichtung imstande ist, einen Ausleger steuerbar gegenüber dem Rahmen zu verschwenken, und die Löffelstielbetätigungsvorrichtung imstande ist, einen Löffelstiel steuerbar gegenüber dem Ausleger zu verschwenken.
  • Zweckmäßigerweise ist ein Auslegerneigungswinkelsensor am Ausleger und/oder ein Löffelstielneigungswinkelsensor am Löffelstiel angebracht, welche die Neigung des Auslegers bzw. des Löffelstiels gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfassen und ein entsprechendes Auslegerneigungswinkelsignal bzw. Löffelstielneigungswinkelsignal erzeugen. Die Steuereinrichtung ist imstande, automatisch ein auf dem Auslegerneigungswinkelsignal und/oder dem Löffelstielneigungswinkelsignal basierendes zweites Werkzeugsteuersignal zu erzeugen und aufgrund dieser Signale eine Auslegerbetätigungsvorrichtung und/oder eine Löffelstielbetätigungsvorrichtung und/oder die Werkzeugbetätigungsvorrichtung zu steuern.
  • Es ist auch von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung imstande ist, ein Schwingenneigungswinkelsignal und/oder ein Auslegerneigungswinkelsignal und/oder ein Löffelstielneigungswinkelsignal und/oder ein Werkzeugneigungswinkelsignal zu verwenden, um die absolute Position des Werkzeugs mit Bezug auf den Rahmen zu berechnen.
  • Vorzugsweise ist am Rahmen ein Rahmenneigungswinkelsensor angebracht, welcher die Neigung des Rahmens gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfasst und ein entsprechendes Rahmenneigungswinkelsignal erzeugt. Die Steuereinrichtung ist imstande, automatisch ein auf dem Rahmenneigungswinkelsignal und/oder einem Schwingenneigungswinkelsignal und/oder einem Auslegerneigungswinkelsignal und/oder einem Löffelstielneigungswinkelsignal und/oder einem Werkzeugneigungswinkelsignal basierendes zweites Werkzeugsteuersignal zu erzeugen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine mit der Steuereinrichtung verbundene Werkzeugbefehlseingabevorrichtung vorgesehen, die aufgrund einer Betätigung der Werkzeugbefehlseingabevorrichtung ein erstes Signal erzeugt, das einer gewünschten Werkzeugbewegung entspricht. Wenigstens ein Neigungswinkelsensor erzeugt ein zweites Signal, welches der Neigung gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung entspricht.
  • Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung imstande ist, das erste Signal zu empfangen und erste Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, die wenigstens einen der Antriebe des Werkzeugs, einer Schwinge, eines Auslegers und eines Löffelstiels ansteuert. Dabei ist die Steuereinrichtung imstande, das zweite Signal zu empfangen und zweite Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, die wenigstens einen der Antriebe des Werkzeugs, einer Schwinge, eines Auslegers und eines Löffelstiels ansteuert.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht einen mit der Steuereinrichtung verbundenen Autohaltebefehlsschalter vor, der imstande ist, aufgrund einer ersten Autohaltebetätigung ein erstes Autohaltesignal und aufgrund einer zweiten Autohaltebetätigung ein zweites Autohaltesignal abzugeben.
  • Dabei weist das erste Autohaltesignal die Steuereinrichtung vorzugsweise an, das zweite Signal zu ignorieren und die ersten Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, die auf dem ersten Signal basieren.
  • Es ist auch zweckmäßig, wenn das zweite Autohaltesignal die Steuereinrichtung anweist, die zweiten Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, die auf dem zweiten Signal basieren.
  • Hierbei ist es auch von Vorteil, wenn das zweite Autohaltesignal die Steuereinrichtung anweist, durch Speichern der Neigung des Werkzeugs eine gespeicherte Werkzeugneigung zu erzeugen und automatisch die zweiten Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, um kontinuierlich die Werkzeugbetätigungsvorrichtung derart einzustellen, dass die aktuelle Neigung des Werkzeugs ungefähr gleich der gespeicherten Neigung ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Arbeitsfahrzeug mit einem Rahmen, welches durch ein erfindungsgemäßes Werkzeugsteuersystem, wie beschrieben, ausgerüstet ist.
  • Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Gestängekoordination für ein Arbeitsfahrzeug. Gemäß dem Verfahren wird der Neigungswinkel eines Werkzeugs relativ zur Erde oder zur Gravitationskraftrichtung mit einem Werkzeugneigungswinkelsensor erfasst. Es wird durch den Werkzeugneigungswinkelsensor ein Werkzeugneigungswinkelsignal erzeugt, welches mit dem Neigungswinkel des Werkzeugs übereinstimmt. Schließlich wird durch die Steuereinrichtung automatisch ein Werkzeugsteuersignal erzeugt, welches auf dem Werkzeugneigungswinkelsignal basiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit einem Autohaltebefehlsschalter ein Sollneigungswinkel relativ zur Erde oder der Gravitationskraftrichtung eingestellt und festgehalten. Der Neigungswinkel eines Werkzeugs relativ zur Erde oder zur Gravitationskraftrichtung wird mit dem Werkzeugneigungswinkelsensor erfasst. Es wird durch den Werkzeugneigungswinkelsensor ein Werkzeugneigungswinkelsignal erzeugt, welches mit dem Neigungswinkel des Werkzeugs übereinstimmt. Schließlich wird durch die Steuereinrichtung automatisch ein Werkzeugsteuersignal erzeugt, welches auf dem Werkzeugneigungswinkelsignal basiert. Das Werkzeugsteuersignal veranlasst eine Werkzeugbetätigungsvorrichtung, den Werkzeugneigungswinkel ungefähr beim Sollneigungswinkel des Werkzeugs beizubehalten.
  • Die Erfindung und weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht eines Heckbaggerladers,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines Orientierungserfassungs- und automatischen Steuersystems für eine Ladeschaufel,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines Orientierungserfassungs- und automatischen Steuersystems für einen Heckbaggerlöffel und
    Fig. 4
    die Anordnung eines Rahmenkippwinkelsensors am Fahrzeugrahmen.
  • Figur 1 illustriert ein selbstangetriebenes Arbeitsfahrzeug, wie einen Heckbaggerlader 10. Der Heckbaggerlader 10 hat einen Rahmen 12 an dem mit dem Boden in Eingriff stehende Räder 14 und 15 angebracht sind, die das Fahrzeug 10 tragen und antreiben. Im vorderen Bereich des Fahrzeugs 10 ist ein Laderaufbau 16 und im hinteren Bereich des Fahrzeugs 10 ist ein Heckbaggeraufbau 18 angeordnet. Sowohl der Laderaufbau 16 als auch der Heckbaggeraufbau 18 führen vielfältige Erdbewegungs- und Materialhandhabungsfunktionen aus. Eine Bedienungsperson steuert die Funktionen des Fahrzeugs 10 von einem Bedienungsstand 20 aus.
  • Der Laderaufbau 16 enthält eine Ladeschwinge 22 und ein Werkzeug, wie beispielsweise eine Ladeschaufel 24 oder eine andere Anordnung. Die Ladeschwinge 22 hat ein erstes Ende 26, welches um eine horizontale Ladeschwingendrehachse 28 schwenkbar an dem Rahmen 12 befestigt ist, und ein zweites Ende 30, an welchem die Ladeschaufel 24 um eine horizontale Ladeschaufeldrehachse 32 schwenkbar befestigt ist.
  • Ein Ladeschwingenstellantrieb umfasst einen Ladeschwingenhydraulikzylinder 36, der sich zwischen dem Fahrzeugrahmen 12 und der Ladeschwinge 22 erstreckt und steuerbar die Ladeschwinge 22 um die Ladeschwingendrehachse 28 verschwenkt bzw. verdreht. Ein Ladeschaufelstellantrieb 38 umfasst einen Ladeschaufelhydraulikzylinder 40, der sich zwischen der Ladeschwinge 22 und der Ladeschaufel 24 erstreckt und steuerbar die Ladeschaufel 24 um die Ladeschaufeldrehachse 32 verschwenkt bzw. verdreht.
  • In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Ladeschaufelstellantrieb 38 auch einen elektro-hydraulischen Ladeschaufelkreis 42, der hydraulisch mit dem Ladeschaufelhydraulikzylinder 40 in Verbindung steht. Der elektro-hydraulische Ladeschaufelkreis 42 führt dem Ladeschaufelhydraulikzylinder 40 Hydraulikflüssigkeit zu und steuert diesen.
  • Die Bedienungsperson befiehlt durch Handhabung einer Ladeschaufelbefehlseingabevorrichtung 44 und einer Ladeschwingenbefehlseingabevorrichtung 46 die Bewegung des Laderaufbaus 16. Die Ladeschaufelbefehlseingabevorrichtung 44 ist geeignet, um ein Ladeschaufelbefehlssignal 48 in Abhängigkeit der Handhabung durch die Bedienungsperson proportional zu einer gewünschten Ladeschaufelbewegung zu erzeugen. Eine mit der Ladeschaufelbefehlseingabevorrichtung 44 und dem Ladeschaufelstellantrieb 38 in Verbindung stehende Steuereinheit 50 empfängt das Ladeschaufelbefehlssignal 48 und reagiert durch Erzeugung eines Ladeschaufelsteuersignals 52, welches durch den elektro-hydraulischen Ladeschaufelkreis 42 empfangen wird. Der elektro-hydraulische Ladeschaufelkreis 42 reagiert auf das Ladeschaufelbefehlssignal 52, indem er Hydraulikflüssigkeit an den Ladeschaufelhydraulikzylinder 40 leitet, was diesen Hydraulikzylinder 40 veranlasst, die Ladeschaufel 24 entsprechend zu bewegen.
  • Während eines Arbeitsbetriebs mit der Ladeschaufel 24, wie beispielsweise beim Anheben oder Transportieren von Material, ist es wünschenswert, eine Ladeschaufelausgangsorientierung relativ zur Schwerkraftrichtung beizubehalten, um ein vorzeitiges Abkippen des Materials zu vermeiden. Um dann, wenn die Ladeschwinge 22 während eines Hebevorgangs relativ zum Rahmen 12 bewegt wird und wenn der Fahrzeugrahmen 12 während einer Transportarbeit beim Fahren über unebenes Gelände seinen Neigungswinkel ändert, die Ladeschaufelausgangsorientierung beizubehalten, muss die Bedienungsperson ständig die Ladeschaufelbefehleingabevorrichtung 44 betätigen, um die Ladeschaufelorientierung anzupassen. Die ständige Anpassung der Ladeschaufelorientierung verlangt von der Bedienungsperson ein hohes Ausmaß an Aufmerksamkeit und handwerklichem Geschick, welches den Gesamtarbeitswirkungsgrad vermindert und zu einer vorzeitigen Ermüdung der Bedienungsperson führt.
  • Figur 2 stellt ein erfindungsgemäßes Stellantriebssteuersystem dar, welches geeignet ist, automatisch eine Ausgangs- oder Sollladeschaufelorientierung bzw. einen Sollneigungswinkel mit Bezug auf die Erde beizubehalten. Die vorliegende Erfindung verwendet hierfür einen an der Ladeschaufel 24 angebrachten Ladeschaufelkippwinkelsensor 54, der mit der Steuereinheit 50 in Verbindung steht. Der Ladeschaufelkippwinkelsensor 54 ist geeignet, um den Winkel der Schaufel relativ zur Erde bzw. zur Richtung der Gravitationskraft, zu erfassen und ein entsprechendes Ladeschaufelkippwinkelsignal 56 zu erzeugen.
  • Die Steuereinheit 50 ist geeignet, um das Ladeschaufelkippwinkelsignal 56 aufzunehmen und ein entsprechendes Ladeschaufelsteuersignal 52 zu erzeugen, welches den Ladeschaufelstellantrieb 38 veranlasst, die Ladeschaufel 24 so einzustellen, dass sie einen gewünschten Ladeschaufelwinkel aufrechterhält. Soweit eine automatische Haltefunktion zur Beibehaltung des durch die Bedienungsperson eingestellten Ladeschaufelausgangswinkels relativ zur Richtung der Gravitationskraft Gegenstand der Erfindung ist, wird der Sollladeschaufelwinkel aufrechterhalten. Zusätzlich kann die Steuereinheit 50 die automatische Haltefunktion aufheben, wenn die Bedienungsperson eine Bewegung der Ladeschaufel 24 befiehlt, d. h. beim Empfang eines Ladeschaufelbefehlssignals 48. Die Steuereinheit 50 kann unmittelbar nachdem das Ladeschaufelbefehlssignal 48 beendet ist, die Laderschaufelausgangsorientierung als Sollorientierung der Ladeschaufel 24 wiederherstellen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet die vorliegende Erfindung auch einen Laderautohaltebefehlsschalter 58, der in Verbindung mit der Steuereinheit 50 steht. Der Laderautohaltebefehlsschalter 58 ist geeignet, um ein Laderautohaltebefehlssignal 60 aufgrund einer Betätigung des Laderautohaltebefehlsschalters 58 durch die Bedienungsperson zu erzeugen, um die automatische Haltefunktion für die Ladeschaufel 24 zu aktivieren. Die Steuereinheit 50 ist ausgelegt, um das Ladeschaufelkippwinkelsignal 56 zu ignorieren, bis die Steuereinheit 50 das Laderautohaltebefehlssignal 60 von dem Laderautohaltebefehlsschalter 58 erhält.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Ladeschwinge 22 ein Ladeschwingenkippwinkelsensor 57 angebracht, der den Winkel der Ladeschwinge relativ zur Erde bzw. zur Schwerkraftrichtung, erfasst und automatisch ein Ladeschwingenkippwinkelsignal 59 erzeugt. Die Steuereinheit 50 ist auch imstande, das von dem Ladeschwingenkippwinkelsensor 57 erzeugte Ladeschwingenkippwinkelsignal 59 aufzunehmen und automatisch ein Ladeschaufelsteuersignal 52 zu erzeugen, welches auf dem Ladeschwingenkippwinkelsignal 59 basiert. Die Steuereinheit 50 kann auch Rahmenkippwinkelsignale 75 eines aus Fig. 4 ersichtlichen, am Fahrzeugrahmen 12 angebrachten Rahmenkippwinkelsensors 73 bei der Ladeschaufelsteuerung berücksichtigen.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht, enthält der Heckbaggeraufbau 18 einen Schwenkrahmen 62, einen Heckbaggerausleger 64, einen Löffelstiel 66 und ein Heckbaggerwerkzeug, wie beispielsweise einen Heckbaggerlöffel 68 oder eine andere Anordnung. Der Schwenkrahmen 62 hat ein erstes Schwenkrahmenende 70, welches an einer vertikalen Drehachse 72 schwenkbar am Rahmen 12 befestigt ist, sowie ein zweites Schwingrahmenende 74. Der Heckbaggerausleger 64 hat ein erstes Heckbaggerauslegerende 76, welches an einer horizontalen Heckbaggerauslegerdrehachse 78 schwenkbar am zweiten Schwenkrahmenende 74 befestigt ist, sowie ein zweites Heckbaggerauslegerende 80. Der Löffelstiel 66 hat ein erstes Löffelstielende 82, welches an einer horizontalen Löffelstieldrehachse 84 schwenkbar an dem zweiten Heckbaggerauslegerende 80 befestigt ist, sowie ein zweites Ende 86, an welchem der Heckbaggerlöffel 76 an einer horizontalen Heckbaggerlöffeldrehachse 88 schwenkbar befestigt ist.
  • Ein Schwenkrahmenstellantrieb enthält einen Schwenkrahmenhydraulikzylinder 90, der sich zwischen dem Fahrzeugrahmen 12 und dem Schwenkrahmen 62 erstreckt und den Schwenkrahmen 62 auf kontrollierte Weise um die vertikale Drehachse 72 bewegt. Ein Heckbaggerauslegerstellantrieb enthält einen Heckbaggerauslegerhydraulikzylinder 92, der sich zwischen dem Schwenkrahmen 62 und dem Heckbaggerausleger 64 erstreckt und den Heckbaggerausleger 64 auf kontrollierte Weise um die Heckbaggerauslegerdrehachse 78 bewegt. Ein Löffelstielstellantrieb enthält einen Löffelstielhydraulikzylinder 94, der sich zwischen dem Heckbaggerausleger 64 und dem Löffelstiel 66 erstreckt und den Löffelstiel 66 auf kontrollierte Weise um die horizontale Löffelstieldrehachse 84 bewegt. Ein Heckbaggerlöffelstellantrieb 96 enthält einen Heckbaggerlöffelstielhydraulikzylinder 98, der sich zwischen dem Löffelstiel 66 und dem Heckbaggerlöffel 68 erstreckt und den Heckbaggerlöffel 68 auf kontrollierte Weise um die horizontale Heckbaggerlöffeldrehachse 88 verschwenkt bzw. verdreht.
  • In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Heckbaggerlöffelstellantrieb 96 einen elektro-hydraulischen Heckbaggerlöffelkreis 100, der hydraulisch mit dem Heckbaggerlöffelhydraulikzylinder 98 in Verbindung steht. Der elektro-hydraulische Heckbaggerlöffelkreis 100 führt dem Heckbaggerlöffelhydraulikzylinder 98 Hydraulikflüssigkeit zu und steuert diesen.
  • Die Bedienungsperson befielt durch Handhabung einer Heckbaggerlöffelbefehlseingabevorrichtung 102, einer Löffelstielbefehlseingabevorrichtung 104, einer Heckbaggerauslegerbefehlseingabevorrichtung 106 und einer Schwenkrahmenbefehlseingabevorrichtung (nicht dargestellt) eine Bewegung des Heckbaggeraufbaus 18. Die Heckbaggerlöffelbefehlseingabevorrichtung 102 ist geeignet, um ein Heckbaggerlöffelbefehlssignal 108 in Abhängigkeit der Handhabung durch die Bedienungsperson proportional zu einer gewünschten Heckbaggerlöffelbewegung zu erzeugen. Die mit der Heckbaggerlöffelbefehlseingabevorrichtung 102, der Löffelstielbefehlseingabevorrichtung 104, der Heckbaggerauslegerbefehlseingabevorrichtung 106 und dem Heckbaggerauslegerstellantrieb 96 in Verbindung stehende Steuereinheit 50 empfängt das Heckbaggerlöffelbefehlssignal 108 und reagiert durch Erzeugung eines Heckbaggerlöffelsteuersignals 110, welches durch den elektro-hydraulischen Heckbaggerlöffelkreis 100 empfangen wird. Der elektro-hydraulische Heckbaggerlöffelkreis 100 reagiert auf das Heckbaggerlöffelbefehlssignal 110, indem er Hydraulikflüssigkeit an den Heckbaggerlöffelhydraulikzylinder 98 leitet, was diesen Hydraulikzylinder 98 veranlasst, den Heckladerlöffel 68 entsprechend zu bewegen.
  • Während eines Arbeitsbetriebs mit dem Heckbaggerlöffel 68, wie beispielsweise beim Anheben oder Ausschachten von Material, ist es bisweilen wünschenswert, eine Heckbaggerlöffelausgangsorientierung relativ zum Boden bzw. zur Schwerkraftrichtung beizubehalten, um ein vorzeitiges Abkippen des Materials zu vermeiden oder um einen konstanten Ausschachtungsschnittwinkel beizubehalten. Um dann, wenn der Heckbaggerausleger 64 und der Löffelstiel 66 während eines Arbeitseinsatzes bewegt werden, die Heckbaggerlöffelausgangsorientierung relativ zur Richtung der Gravitationskraft beizubehalten, muss die Bedienungsperson ständig die Heckbaggerlöffelbefehleingabevorrichtung 102 betätigen, um die Heckbaggerlöffelorientierung anzupassen. Die ständige Anpassung der Heckbaggerlöffelorientierung gemeinsam mit der gleichzeitigen Bedienung der Heckbaggerauslegerbefehlseingabevorrichtung 106 und der Löffelstielbefehlseingabevorrichtung 104, die für die Bewegung des Heckbaggerauslegers 64 und des Löffelstiels 66 erforderlich sind, verlangt von der Bedienungsperson ein hohes Ausmaß an Aufmerksamkeit und handwerklichem Geschick, welches den Gesamtarbeitswirkungsgrad vermindert und zu einer vorzeitigen Ermüdung der Bedienungsperson führt.
  • Figur 3 stellt ein erfindungsgemäßes Stellantriebssteuersystem dar, welches geeignet ist, automatisch eine Ausgangs- oder Sollheckbaggerlöffelorientierung bzw. einen Sollneigungswinkel mit Bezug auf die Erde beizubehalten. Die vorliegende Erfindung verwendet hierfür einen an dem Heckbaggerlöffel 68 angebrachten Heckbaggerlöffelkippwinkelsensor 112, der mit der Steuereinheit 50 in Verbindung steht. Der Heckbaggerlöffelkippwinkelsensor 112 ist geeignet, um den Neigungswinkel des Heckbaggerlöffels 68 relativ zur Erde bzw. zur Richtung der Gravitationskraft, zu erfassen und ein entsprechendes Heckbaggerlöffelkippwinkelsignal 114 zu erzeugen. Die Steuereinheit 50 ist geeignet, um das Heckbaggerlöffelkippwinkelsignal 114 aufzunehmen und in Reaktion darauf ein entsprechendes Heckbaggerlöffelsteuersignal 110 zu erzeugen, welches den Heckbaggerlöffelstellantrieb 96 veranlasst, den Heckbaggerlöffel 68 so einzustellen, dass er einen gewünschten Heckbaggerlöffelwinkel mit Bezug auf die Erde aufrechterhält. Soweit eine automatische Haltefunktion zur Beibehaltung des durch die Bedienungsperson eingestellten anfänglichen Heckbaggerlöffelwinkels relativ zur Erde bzw. zur Richtung der Gravitationskraft Gegenstand der Erfindung ist, wird der Sollheckbaggerlöffelwinkel aufrechterhalten. Zusätzlich kann die Steuereinheit 50 die automatische Haltefunktion aufheben, während die Bedienungsperson eine Bewegung des Heckbaggerlöffels 68 befielt, d. h. beim Empfang eines Heckbaggerlöffelbefehlssignals 108. Die Steuereinheit 50 kann unmittelbar nachdem das Heckbaggerlöffelbefehlssignal 108 beendet ist, die Heckbaggerausgangsorientierung als Sollorientierung des Heckbaggerlöffels 68 wiederherstellen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet die vorliegende Erfindung auch einen Heckbaggerautohaltebefehlsschalter 116, der in Verbindung mit der Steuereinheit 50 steht. Der Heckbaggerautohaltebefehlsschalter 116 ist geeignet, um ein Heckbaggerautohaltebefehlssignal 118 aufgrund einer Betätigung des Heckbaggerautohaltebefehlsschalters 116 durch die Bedienungsperson zu erzeugen, um die automatische Haltefunktion für den Heckbaggerlöffel 68 zu aktivieren. Die Steuereinheit 50 ist ausgelegt, um das Heckbaggerlöffelkippwinkelsignal 114 zu ignorieren, bis die Steuereinheit 50 das Heckbaggerautohaltebefehlssignal 118 von dem Heckbaggerautohaltebefehlsschalter 116 erhält.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein Heckbaggerarbeitsbetrieb typischer Weise nur dann ausgeführt wird, wenn das Fahrzeug steht, resultieren Nachstellungen zur Aufrechterhaltung der Heckbaggerlöffelausgangsorientierung normalerweise nur von einer entsprechenden Bewegung des Heckbaggerauslegers 64 oder des Löffelstiels 66. Um die Dauer der automatischen Haltefunktion für den Heckbaggerlöffel 68 zu minimieren, kann die Steuereinheit 50 derart angepasst sein, dass sie das Heckbaggerlöffelkippwinkelsignal 114 ignoriert, außer wenn ein Heckbaggerauslegerbefehlssignal 122 von der Heckbaggerauslegerbefehlsvorrichtung 106 oder ein Löffelstielbefehlssignal 120 von der Löffelstielbefehlseingabevorrichtung 104 empfangen wird.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Heckbaggerausleger 64 ein Heckbaggerauslegerkippwinkelsensor 63 und am Löffelstiel 66 ein Löffelstielkippwinkelsensor 67 angebracht, welche die relative Lager zur Erde bzw. zur Schwerkraftrichtung erfassen. Die Steuereinheit 50 ist auch imstande, von dem Heckbaggerauslegerkippwinkelsensor 63 erzeugte Heckbaggerauslegerkippwinkelsignale und von dem Löffelstielkippwinkelsensor 67 erzeugte Löffelstielkippwinkelsignale zu empfangen und automatisch ein Heckbaggerlöffelsteuersignal 110 zu erzeugen, welches auf wenigstens einem der Heckbaggerauslegerkippwinkelsignale oder der Löffelstielkippwinkelsignale 65 basiert. Die Steuereinheit 50 kann auch Rahmenkippwinkelsignale 75 eines aus Fig. 4 ersichtlichen, am Fahrzeugrahmen 12 angebrachten Rahmenkippwinkelsensors 73 bei der Heckbaggerlöffelsteuerung berücksichtigen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung lediglich in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, versteht es sich, dass im Lichte der vorhergehenden Beschreibung viele Alternativen, Abwandlungen und Variationen für einen Fachmann offensichtlich sind, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims (21)

  1. Werkzeugsteuersystem für ein einen Rahmen (12, 62) aufweisendes Fahrzeug (10), wobei das Werkzeugsteuersystem enthält:
    ein Gestänge (22, 64, 66) mit einem ersten schwenkbar an dem Rahmen (12, 62) anlenkbaren Ende (26, 76) und einem zweiten Ende (30, 86), an dem ein Werkzeug (24, 68) angelenkt ist,
    wenigstens eine Gestängebetätigungsvorrichtung (36, 92, 94) zur steuerbaren Beeinflussung der Bewegung des Gestänges (22, 64, 66),
    eine Werkzeugbetätigungsvorrichtung (38, 96) zum steuerbaren Verschwenken des Werkzeugs (24, 68) um das zweite Ende (30, 86) und
    eine Steuereinrichtung (50), die mit wenigstens einer Gestängebetätigungsvorrichtung (36, 92, 94) und der Werkzeugbetätigungsvorrichtung (38, 96) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch einen am Werkzeug (24, 68) angebrachten Neigungswinkelsensor (54, 112), der eine Neigung des Werkzeugs (24, 68) relativ zur Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfasst und ein entsprechendes Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) erzeugt, wobei die Steuereinrichtung (50) imstande ist, automatisch ein erstes Werkzeugsteuersignal (52, 110) zu erzeugen, welches aufgrund des Werkzeugneigungswinkelsignals (56, 114) die wenigstens eine Gestängebetätigungsvorrichtung (36, 92, 94) und/oder die Werkzeugbetätigungsvorrichtung (38, 96) steuert.
  2. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung, die geeignet ist, einen Sollwert für den Werkzeugneigungswinkel zu empfangen und zu speichern.
  3. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Werkzeugneigungswinkel mit dem Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) übereinstimmt.
  4. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) das Werkzeugsteuersignal (52, 110) derart erzeugt, dass das Werkzeug (24, 68) bei einer Neigung gehalten wird, die ungefähr gleich dem Sollwert für den Werkzeugneigungswinkel ist.
  5. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge eine Schwinge (22) mit einem ersten Schwingenende (26) und einem zweiten Schwingenende (30) enthält, und dass das erste Schwingenende (26) mit dem ersten Ende des Gestänges und das zweite Schwingenende (30) mit dem zweiten Ende des Gestänges übereinstimmt.
  6. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestängebetätigungsvorrichtung wenigstens eine Schwingenbetätigungsvorrichtung (36) enthält, welche imstande ist, eine Schwinge (22) steuerbar gegenüber dem Rahmen (12) zu verschwenken.
  7. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingenneigungswinkelsensor (57) an der Schwinge (22) angebracht ist, welcher die Neigung der Schwinge (22) gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfasst und ein entsprechendes Schwingenneigungswinkelsignal (59) erzeugt, und dass die Steuereinrichtung (50) imstande ist, automatisch ein auf dem Schwingenneigungswinkelsignal (59) und der Werkzeugneigung basierendes zweites Werkzeugsteuersignal (52) zu erzeugen und aufgrund des Schwingenneigungswinkelsignals (59) eine Schwingenbetätigungsvorrichtung (36) und/oder die Werkzeugbetätigungsvorrichtung (38) zu steuern.
  8. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge wenigstens einen Ausleger (64) mit einem ersten Auslegerende (76) und einem zweiten Auslegerende (80) und einen Löffelstiel (66) mit einem ersten Löffelstielende (82) und einem zweiten Löffelstielende (86) enthält, wobei das erste Auslegerende (76) mit dem ersten Ende des Gestänges übereinstimmt, das zweite Löffelstielende (86) mit dem zweiten Ende des Gestänges übereinstimmt und das zweite Auslegerende (80) und das erste Löffelstielende (82) miteinander gelenkig verbunden sind.
  9. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestängebetätigungsvorrichtung wenigstens eine Auslegerbetätigungsvorrichtung (92) und eine Löffelstielbetätigungsvorrichtung (94) enthält, wobei die Auslegerbetätigungsvorrichtung (92) imstande ist, einen Ausleger (64) steuerbar gegenüber dem Rahmen (62) zu verschwenken, und die Löffelstielbetätigungsvorrichtung (94) imstande ist, einen Löffelstiel (66) steuerbar gegenüber dem Ausleger (64) zu verschwenken.
  10. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslegerneigungswinkelsensor (67) am Ausleger (64) und/oder ein Löffelstielneigungswinkelsensor (63) am Löffelstiel (66) angebracht ist, welche die Neigung des Auslegers (64) bzw. des Löffelstiels (66) gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfassen und ein entsprechendes Auslegerneigungswinkelsignal (69) bzw. Löffelstielneigungswinkelsignal (65) erzeugen, und dass die Steuereinrichtung (50) imstande ist, automatisch ein auf dem Auslegerneigungswinkelsignal (69) und/oder dem Löffelstielneigungswinkelsignal (65) und der Werkzeugneigung basierendes zweites Werkzeugsteuersignal (110) zu erzeugen und aufgrund dieser Signale (65, 69) eine Auslegerbetätigungsvorrichtung (92) und/oder eine Löffelstielbetätigungsvorrichtung (94) und/oder die Werkzeugbetätigungsvorrichtung (96) zu steuern.
  11. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) imstande ist, ein Schwingenneigungswinkelsignal (59) und/oder ein Auslegerneigungswinkelsignal (69) und/oder ein Löffelstielneigungswinkelsignal (65) und/oder ein Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) zu verwenden, um die absolute Position des Werkzeugs (24, 68) mit Bezug auf den Rahmen (12, 62) zu berechnen.
  12. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmenneigungswinkelsensor (73) am Rahmen (12, 62) angebracht ist, welcher die Neigung des Rahmens (12, 62) gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung erfasst und ein entsprechendes Rahmenneigungswinkelsignal (75) erzeugt, und dass die Steuereinrichtung (50) imstande ist, automatisch ein auf dem Rahmenneigungswinkelsignal (75) und/oder einem Schwingenneigungswinkelsignal (59) und/oder einem Auslegerneigungswinkelsignal (69) und/oder einem Löffelstielneigungswinkelsignal (65) und/oder einem Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) basierendes zweites Werkzeugsteuersignal (52, 110) zu erzeugen.
  13. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuereinrichtung (50) verbundene Werkzeugbefehlseingabevorrichtung (44, 102) vorgesehen ist, die aufgrund einer Betätigung der Werkzeugbefehlseingabevorrichtung (44, 102) ein erstes Signal erzeugt, das einer gewünschten Werkzeugbewegung entspricht, und dass wenigstens ein Neigungswinkelsensor (45, 57, 63, 64, 112) ein zweites Signal erzeugt, welches der Neigung gegenüber der Erde oder der Gravitationskraftrichtung entspricht.
  14. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) imstande ist, das erste Signal zu empfangen und erste Werkzeugsteuersignale (52, 110) zu erzeugen, die wenigstens einen der Antriebe (36, 38, 92, 94, 96) des Werkzeugs (24, 68), einer Schwinge (22), eines Auslegers (64) und eines Löffelstiels (66) ansteuert, und dass die Steuereinrichtung (50) imstande ist, das zweite Signal zu empfangen und zweite Werkzeugsteuersignale (52, 110) zu erzeugen, die wenigstens einen der Antriebe (36, 38, 92, 94, 96) des Werkzeugs (24, 68), einer Schwinge (22), eines Auslegers (64) und eines Löffelstiels (66) ansteuert.
  15. Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen mit der Steuereinrichtung (50) verbundenen Autohaltebefehlsschalter (58, 116), der imstande ist, aufgrund einer ersten Autohaltebetätigung ein erstes Autohaltesignal und aufgrund einer zweiten Autohaltebetätigung ein zweites Autohaltesignal abzugeben.
  16. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Autohaltesignal die Steuereinrichtung (50) anweist, das zweite Signal zu ignorieren und die ersten Werkzeugsteuersignale (52, 110) zu erzeugen, die auf dem ersten Signal basieren.
  17. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Autohaltesignal die Steuereinrichtung (50) anweist, die zweiten Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, die auf dem zweiten Signal basieren.
  18. Werkzeugsteuersystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Autohaltesignal die Steuereinrichtung (50) anweist, durch Speichern der Neigung des Werkzeugs (24, 68) eine gespeicherte Werkzeugneigung zu erzeugen und automatisch die zweiten Werkzeugsteuersignale zu erzeugen, um kontinuierlich die Werkzeugbetätigungsvorrichtung (38, 96) derart einzustellen, dass die aktuelle Neigung des Werkzeugs (24, 68) ungefähr gleich der gespeicherten Neigung ist.
  19. Arbeitsfahrzeug mit einem Rahmen (12, 62), gekennzeichnet durch ein Werkzeugsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
  20. Verfahren zur Gestängekoordination für ein Arbeitsfahrzeug mit den Verfahrensschritten:
    Erfassung eines Neigungswinkels eines Werkzeugs (24, 68) relativ zur Erde oder zur Gravitationskraftrichtung mit einem Werkzeugneigungswinkelsensor (54, 112),
    Erzeugung eines Werkzeugneigungswinkelsignals (56, 114) mit dem Werkzeugneigungswinkelsensor (54, 112), wobei das Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) mit dem Neigungswinkel des Werkzeugs (24, 68) übereinstimmt, und automatische Erzeugung eines Werkzeugsteuersignals (52, 110) durch die Steuereinrichtung (50), welches auf dem Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) basiert.
  21. Verfahren nach Anspruch 20 mit den weiteren Verfahrensschritten:
    Festhalten eines Sollneigungswinkels für das Werkzeug (24, 68) relativ zur Erde oder der Gravitationskraftrichtung mit einem Autohaltebefehlsschalter (58, 116)0,
    Erfassung des Neigungswinkels eines Werkzeugs (24, 68) relativ zur Erde oder zur Gravitationskraftrichtung mit dem Werkzeugneigungswinkelsensor (54, 112),
    Erzeugung eines Werkzeugneigungswinkelsignals (56, 114) mit dem Werkzeugneigungswinkelsensor (54, 112), wobei das Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) mit dem Neigungswinkel des Werkzeugs (24, 68) übereinstimmt, automatische Erzeugung eines Werkzeugsteuersignals (52, 110) durch die Steuereinrichtung (50), welches auf dem Werkzeugneigungswinkelsignal (56, 114) basiert, wobei das Werkzeugsteuersignal (52, 110) eine Werkzeugbetätigungsvorrichtung (38, 96) veranlasst, den Werkzeugneigungswinkel ungefähr beim Sollneigungswinkel des Werkzeugs (24, 68) zu halten.
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