EP4148190A1 - Method for controlling an equipment movement of a working equipment of a working machine and working machine - Google Patents
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- EP4148190A1 EP4148190A1 EP22193610.7A EP22193610A EP4148190A1 EP 4148190 A1 EP4148190 A1 EP 4148190A1 EP 22193610 A EP22193610 A EP 22193610A EP 4148190 A1 EP4148190 A1 EP 4148190A1
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- E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
Definitions
- the present invention relates to a method for controlling an equipment movement of a work equipment of a work machine, a computing unit and a computer program for its execution, and a work machine.
- Mobile work machines can have several moveable (e.g. hydraulic) components.
- a movable arm can be provided, on which working equipment (such as a shovel, a grapple, a fork or the like) that can be moved relative to the arm is attached.
- working equipment such as a shovel, a grapple, a fork or the like
- telehandlers which have a pivotable telescopic arm, at the end of which working equipment that can be rotated about an axis is attached.
- Such working machines with working equipment can be operated using operating components such as pedals and hand levers or joysticks, with additional elements, e.g. rollers, being provided on the handle of an operating component for extended functions, e.g. retracting/extending a telescopic arm, so that an operator can control the movements of different movable components of the work machine simultaneously, e.g. with one hand.
- the invention makes use of the measure, based on an initial position of an axis of rotation of the working equipment, to automatically control a swivel angle and an extension length of a telescopic arm on which the working equipment is rotatably attached in such a way that the axis of rotation moves along a (specified) straight path, e.g. horizontally or vertically to a carrier of the working machine or to the environment or earth.
- a (specified) straight path e.g. horizontally or vertically to a carrier of the working machine or to the environment or earth.
- the work machine is in particular a telehandler, e.g. a telehandler, a telehandler or a telescopic wheel loader.
- the work machine has, in particular, a travel drive, i.e. the carrier carrying the telescopic arm can be the chassis or a structure which is rotatably seated on the chassis.
- the working equipment also referred to as equipment for short, represents a working tool or tool at the free end of the telescopic arm. Examples of this are a shovel, a fork or a gripper.
- Changing the angle of rotation i.e. rotating the equipment around the axis of rotation, can also be referred to as tilting or tilting in or out, depending on the direction of rotation.
- Changing the pivoting angle i.e. pivoting the telescopic arm relative to the carrier, can also be referred to as raising or lowering the telescopic arm, depending on the pivoting direction.
- an initial position of the axis of rotation relative to the carrier is detected;
- the swing drive and the extension/extension drive are automatically controlled to change the swing angle and extension length at the same time so that the axis of rotation starts from the initial position along a straight path to a certain angle relative to a defined horizontal one direction is moved (ie the straight path has the certain angle relative to the horizontal direction).
- the horizontal direction is a direction that is within the (vertical) plane defined by the pivoting movement of the telescopic arm (ie, within the plane defined by the movement of the telescopic arm caused by changing the pivoting angle). Together with another dimension independent of the horizontal direction within this vertical plane (e.g.
- the horizontal direction or straight line can be obtained by cutting the vertical plane (telescopic arm movement plane) with a defined horizontal plane, the direction in the line of intersection thus formed being defined by the direction in which the telescopic arm protrudes.
- the horizontal plane (which is used for the section) can be defined by the support (e.g. chassis or body) and is then referred to as the horizontal working machine plane.
- the horizontal direction obtained by the intersection of the working machine horizontal plane and the vertical plane is referred to as the working machine horizontal direction.
- the swivel angle can be specified as the angle between the horizontal working machine direction and the telescopic arm.
- the horizontal plane can be a horizontal plane different from the horizontal working machine plane, such as a so-called horizontal environmental plane, which is defined by the environment of the working machine.
- a so-called horizontal environmental plane which is defined by the environment of the working machine.
- the horizontal direction is defined as an intersection with a horizontal plane, it would also be possible to specify a specific angle to the horizontal plane. Accordingly, the pivot angle and the extension length are changed simultaneously in such a way that the rotary axis is moved from the initial position along a straight path which has a certain angle relative to the defined horizontal plane.
- the term horizontal plane could therefore be used in the present application instead of the term horizontal direction or straight line.
- the horizontal direction is preferably a horizontal working machine direction, which is defined by the working machine or its carrier, in particular by a chassis of the working machine, or a horizontal environmental direction, which is determined in particular by an inclination sensor.
- the horizontal working machine direction is defined in relation to the working machine, in particular in relation to its chassis or in relation to a structure on which the telescopic arm is attached. Together with a perpendicular (or more generally non-parallel) coordinate, the horizontal direction forms a coordinate system with respect to which the movements of the telescopic arm and the equipment are defined.
- a horizontal environmental direction is a horizontal direction that is defined by an environment or by a horizontal environmental plane of the working machine, e.g.
- the working machine direction can, but does not have to, be parallel to the surrounding direction. If it is not parallel, e.g. when the working machine is at an angle or tilted, the relative angle of the environmental direction to the working machine direction can be determined, e.g. by inclination sensors and/or also the deflection of supports of the working machine or the chassis (e.g. relative position of the wheels with respect to the chassis), ie in other words, the position of the environmental direction is determined.
- the working equipment preferably has an orientation relative to the horizontal direction, with an initial orientation of the working equipment (i.e. the orientation of the working equipment relative to the defined horizontal direction at the beginning or at the start of the equipment movement) being detected, and the rotary drive being automatically controlled during the equipment movement is used to change the rotation angle simultaneously with the swing angle and the extension length, so that the orientation of the attachment remains the same as the initial orientation.
- an initial orientation of the working equipment i.e. the orientation of the working equipment relative to the defined horizontal direction at the beginning or at the start of the equipment movement
- the rotary drive being automatically controlled during the equipment movement is used to change the rotation angle simultaneously with the swing angle and the extension length, so that the orientation of the attachment remains the same as the initial orientation.
- the straight path is a vertical path orthogonal to the horizontal direction or a horizontal path parallel to the horizontal direction.
- Vertical and horizontal trajectories are advantageous as these correspond to typical repetitive movements of the equipment.
- a trigger signal is detected and in response to the presence of the trigger signal, the initial position of the axis of rotation is determined and equipment movement is initiated.
- This makes it possible, in particular, to use existing operating elements and operating components (eg a joystick) for detecting the movement signal or, if the movement signal is predetermined, to carry out the equipment movement automatically without further intervention by the operator of the work machine.
- an abort signal is detected and equipment movement is terminated in response to the trigger signal being present.
- This enables the operator to stop the equipment movement in a targeted manner, e.g. when a desired target position is reached or e.g. if an error occurs.
- the trigger signal and/or the abort signal are/are preferably detected by an operating element, in particular a function button.
- an operating element in particular a function button.
- Existing controls can be used for this.
- the movement signal is preferably detected by a first operating component, in particular a joystick, during the movement of the equipment. This enables the operator to specifically control the movement of the equipment, in particular its speed and direction.
- a speed of the movement of the axis of rotation along the straight path preferably corresponds to an amplitude or height of the movement signal and/or a direction of the movement of the axis of rotation along the straight path to a sign of the movement signal.
- This allows the speed and direction of equipment movement to be varied.
- an operating component e.g. a joystick
- the amplitude of the movement signal can correspond to the magnitude of a deflection of the operating component, e.g. the magnitude of the deflection of the joystick (joystick deflection angle), and the sign of the movement signal to the direction of the deflection correspond to the operating component.
- the straight path is preferably selected from a plurality of predetermined paths (which differ from one another), with the predetermined paths optionally comprising the vertical path and/or the horizontal path.
- the selection is preferably based on a selection signal that is detected by a second operating component, in particular a switch panel.
- the selection can be made, for example, on the basis of switches or function switches on the switch panel, so that the operator of the work machine can choose between different tracks by simply changing switch positions.
- the second and the first operating component can also be identical, with several operating elements being provided in order to implement different functionalities or their detection.
- the angle of rotation, the pivot angle and the extension length are preferably recorded or measured, in particular by appropriate measuring devices, the initial position and/or the initial orientation being determined on the basis of the recorded angle of rotation, the recorded pivot angle and the recorded extension length; and wherein the activation of the pivoting drive, the extension/retraction drive and the rotary drive is preferably based on the detected pivoting angle, the detected extension length and the detected rotation angle.
- the control can thus be carried out on the basis of current measured values, so that a high level of precision can be achieved.
- a computing unit e.g. a control unit of a work machine, in particular a telehandler, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
- Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
- FIG 1 shows a work machine, namely an exemplary mobile telehandler 1, as it can be used for the invention.
- the telescopic loader 1 comprises a telescopic arm 2 which is attached to a carrier of the telescopic loader 1 in a pivotable manner.
- the telescopic arm 2 is mounted on a chassis of the telescopic loader 1 as a carrier, or it can also be provided (not shown) that the telescopic arm is attached to a structure as a carrier, which, in particular rotatable about a vertical axis, is mounted on the chassis is.
- the telescopic arm 2 is pivotable up and down with respect to a horizontal telehandler plane 13 (generally a working machine plane) or a horizontal telehandler direction 12 (generally a working machine direction), e.g. defined by the chassis or body.
- the telescopic arm 2 is pivotally attached to the chassis on a pivot axis 10 and has a pivot angle 8 relative to the horizontal direction 12, which is defined by a vertical (i.e. perpendicular to the horizontal telescopic loader plane or within the vertical plane or telescopic arm movement plane ) Projection of the telescopic arm 1 or a longitudinal axis of the same is defined on the horizontal telehandler plane 13 .
- the pivoting angle ⁇ can accordingly be specified as an angle between a longitudinal direction 14 of the telescopic arm and the horizontal direction 12 (of course, other definitions are also conceivable).
- the Pivoting angle 8 can be changed between a lower limit angle and an upper limit angle (not shown).
- a horizontal surrounding direction 34 here a footprint of the telescopic handler, is drawn in, which is here, for example, parallel to the telescopic handler direction 12, but is generally not parallel to it either, e.g. if the telescopic handler is at an angle.
- the surrounding level could also be determined by the direction of gravity, for example on a slope.
- the telescopic arm 2 can be retracted and extended or retracted and extended in its longitudinal direction 14; i.e. the length of the telescopic arm 2 from the pivot axis 10 to a free end 16 of the telescopic arm can be changed. Accordingly, the telescopic arm 2 has a variable extension length or telescopic arm extension length 7 .
- the telescopic arm extension length 7 can be changed between a maximum and a minimum extension length (not shown).
- the working equipment 4 is a shovel, for example, although other working equipment is also conceivable, e.g. a fork or a gripper.
- the working equipment 4 has an angle of rotation 9 relative to the telescopic arm 2 .
- the angle of rotation 9 can be specified as an angle between an equipment direction 22 and a connection direction 20, which corresponds to the direction between the pivot axis 10 and the axis of rotation 18 (other definitions are of course also conceivable).
- the equipment direction 20 is fixed in relation to the work equipment.
- a reference point 30 or equipment reference point (so-called TCP, "tool center point”) of the work equipment 4 is drawn in.
- the reference point 30 is a point located outside the axis of rotation 18 which is fixed in relation to the work equipment.
- the reference point 30 can serve as a reference point for specific movements and/or functions of the telehandler, in particular the work equipment.
- the reference point 30 is at a lower front edge of the blade, which is the equipment 4 here.
- the reference point 30 can be on or inside the work equipment.
- the reference point can also be outside of the work equipment or at a distance from it lay.
- reference axis which is parallel to the axis of rotation (and does not coincide with the axis of rotation) can also be used instead of the term “reference point”.
- the reference axis corresponds to the axis parallel to the axis of rotation 18, which runs through the reference point. Since all movements run in one plane (corresponding to the plane of the drawing), it is simply referred to as a reference point.
- the orientation of the work equipment or equipment orientation can be defined by the direction between the axis of rotation 18 and the reference point 30, i.e. by the orientation (e.g. specified by angle) of this direction relative to the horizontal direction.
- the orientation of the work equipment relative to the telehandler direction is also determined by the rotation angle along with the swing angle.
- the pivoting movement of the telescopic arm 2 can take place or be generated by a hydraulic drive, e.g. by means of at least one swiveling hydraulic cylinder 24.
- the rotary movement of the equipment 4 can also take place or be generated by a hydraulic drive, e.g. by means of at least one rotary hydraulic cylinder 26
- the retraction/extension movement of the telescopic arm can also take place or be generated by a particularly hydraulic drive (not shown).
- other drives are also conceivable, e.g. electrical drives using electric motors, mechanical or electromechanical drives.
- Corresponding drives are generally referred to as rotary drive (for the swivel movement), extension/extension drive (for the extension/retraction movement) and rotary drive (for the rotating movement of the equipment).
- an extension length measuring device which measures the extension length 7
- a swivel angle measuring device which measures the swivel angle 8
- a rotation angle measuring device which measures the rotation angle 9
- the respective measurement results are transmitted to control device 32 .
- the various movements can be controlled by a control or a control unit 32, which generates control signals with which the respective drives of the movements are controlled.
- the control can in turn be based on signals from one or more operating components that can be operated by a user.
- operating components can be arranged, for example, in a driver's cab of the telehandler and/or in a remote control.
- figure 2 shows an example of operating components 50, 70 with which an operator functions of a telehandler, such as the telescopic handler 1 of figure 1 , can control.
- a telehandler such as the telescopic handler 1 of figure 1
- a joystick 50 ie an operating component that can be gripped with one hand, is shown in a front view (top left in the figure) and a side view (top right in the figure).
- the joystick 50 as a whole is movable laterally to the left and right in a lateral movement 52 and movable fore and aft in a fore and aft movement 54 (the directions of movement here refer to the view of an operator). Movements of elements of the telehandler 1 can be controlled with these movements.
- the lateral movement 52 can control the angle of rotation ⁇ of the equipment, such as a lateral movement to the right causing a reduction in the angle of rotation ⁇ (as in figure 1 shown) causes, ie a dumping of the shovel in figure 1 , and a lateral movement to the left causes an increase in the angle of rotation ⁇ .
- the pivot angle 8 can be controlled by the forward and backward movement 54, with a forward movement causing a reduction in the pivot angle 8 (as in figure 1 drawn in), i.e. the telescopic arm 2 is lowered, and a backwards movement causes the pivoting angle 8 to increase, i.e. the telescopic arm 2 is raised telescopic arm, rotating equipment).
- This normal function or interpretation of movements of the joystick can be overridden when certain functionalities are selected, for example with an equipment movement according to the invention.
- a rolling movement 57 of a roller 56 can be used to increase the extension length 7 of the telescopic arm 2 controlled, whereby, for example, a rolling movement 57 in a first direction (clockwise in the side view of the joystick) causes the extension length 7 to be reduced, i.e. retraction of the telescopic arm, and a rolling movement 57 in a second direction opposite the first direction (counterclockwise). in the side view of the joystick) causes an increase in the extension length 7, ie an extension of the telescopic arm.
- a magnitude of the deflection of the roller 56 from a zero position can be coupled to a speed of the retraction/extension movement of the telescopic arm 2 .
- a switch panel 70 is shown, ie a panel that includes a number of switches 72 (only some are provided with representative reference symbols) with which certain functions of the telescopic handler can be switched on and off and/or different states or modes of functions of the telescopic handler can be set permit.
- the switches can be arranged, for example, as mechanical, electromechanical or touch-sensitive switches on a console or can be displayed as symbolized switches on a touchscreen. Inscriptions on the switches can also be provided on the switch panel 70 (not shown), so that the operator can recognize the function of the switches.
- Two activation switches 76, 77 are provided on switch panel 70, for example, with which the function for automatically controlled equipment movement can be activated and deactivated, with each of the two activation switches 76, 77 being able to activate and deactivate the equipment movement along a path.
- first activation switch 76 when the first activation switch 76 is in the activation position, equipment movement is along a first path, such as the vertical path in FIG figure 3 activated.
- the second activation switch 77 is in the activation position, equipment movement is along a second path, eg along the horizontal path in figure 3 activated.
- the automatically controlled equipment movement is disabled.
- One or more of the other switches 72 of the control panel 70 can be used to select a defined horizontal direction from a plurality of predetermined directions, in particular from the horizontal telehandler direction and the horizontal surrounding direction.
- Equipment movement is initiated as soon as a trigger signal, such as the operator depressing a trigger button, e.g., function button 60 on joystick 50, is detected. Proceeding from this, the equipment movement can take place fully automatically, i.e. in particular with a predetermined speed and direction along the web.
- the equipment movement is preferably not completely automatic, but is based on a movement signal, the speed being determined based on the magnitude or amplitude of the movement signal, and the direction being determined based on the sign of the movement signal.
- the movement signal or operating signal can be obtained, for example, by detecting a deflection of the joystick, e.g.
- a forward or backward movement 54 with the speed or magnitude of the movement signal being determined based on the magnitude of the deflection and the direction or sign of the motion signal is determined based on the direction of displacement (forward/backward).
- Equipment movement will pause if an abort signal is detected, such as a release of the trigger button and/or overridden movement of the joystick.
- an abort signal is detected, such as a release of the trigger button and/or overridden movement of the joystick.
- the normal function described above, i.e. the interpretation of deflections, of the joystick may be overridden. It can also be provided that the triggering signal can only occur when the joystick is in a zero position.
- the joystick and control panel may be located in an operator's cab of the telescopic handler.
- the joystick or a smaller joystick and the control panel can also be arranged on a portable remote control.
- the operating elements in figure 2 are arranged on the joystick, are at least partially arranged next to the joystick on the remote control.
- Figures 3A and 3B 12 illustrate equipment movements along a vertical trajectory and along a horizontal trajectory in accordance with preferred embodiments of the invention.
- the structure of the telehandler 2 has already been in relation to figure 1 explained and will not be repeated here.
- Two positions of the working equipment 4 and of the free end 16 of the telescopic arm 2 are shown in each of the two figures, corresponding to two states of the telehandler.
- An equipment movement is shown in each case, starting from a first position of the equipment, which is characterized by a first swivel angle 8_1, a first extension length 7_1 and a first angle of rotation 9_1, into a second position of the equipment, which is characterized by a second swivel angle 8_2, a second extension length 7_2 and a second angle of rotation 9_2 is characterized.
- FIG. 3A there is shown vertical equipment movement 86 down a vertical path 88 and in FIG Figure 3B Forward horizontal equipment movement 87 along a horizontal track 89 is shown in FIG.
- the equipment movements 86, 87 take place orthogonally or parallel to a horizontal direction, namely orthogonally or parallel to the telehandler direction 12, which here as already in figure 1 for example runs parallel to the environmental direction 34 .
- the equipment movement can be related to a defined horizontal direction, with the telehandler direction and the surrounding direction being preferred examples of a horizontal direction.
- the swivel angle is changed from the first swivel angle 8_1 to the second swivel angle 8_2, the extension length 7 is changed from the first extension length 7_1 to the second extension length 7_2 and, if necessary, the rotation angle 9 is changed from the first rotation angle 9_1 to the second rotation angle 9_2.
- the orientation of the equipment relative to the horizontal direction can be defined as an angle between the horizontal direction and a straight line or direction passing through the axis of rotation 18 and the equipment reference point 30 .
- the controller 32 controls the swivel drive, the pull-in/out drive and, if necessary, the rotary drive, i.e. based on the movement signal, control signals for the swivel drive, the pull-in/out drive and, if necessary, the rotary drive are generated by the controller 32, so that the axis of rotation 18 along of the vertical or horizontal track 88, 89, preferably with the orientation of the equipment relative to the horizontal direction remaining unchanged.
- the first pivoting angle 8_1 and the first extension length 7_1 characterize the initial position of the axis of rotation 18.
- the first pivoting angle 9_1, the first pivoting angle 8_1 and an angle between the telehandler direction and the horizontal direction also characterize the initial orientation of the equipment.
- FIG 4 Figure 12 shows a flow chart according to a preferred embodiment of the invention.
- a function activation state is detected, corresponding to the positions of activation switches 76, 77 of the switch panel 70.
- the function activation state can include a selection signal. This selection can be made based on the positions of the activation switches, for example.
- the selection may also include a selection of a horizontal direction (such as the telescopic handler horizontal direction or the environmental horizontal direction).
- a trigger signal is detected, such as pressing the trigger button or function button 60 on the joystick 50. If the function activation state indicates that the automatic equipment movement functionality is activated and if the trigger signal is detected, the equipment movement according to the following steps carried out. Steps 110 and 120 can be performed in the order shown, in reverse order, or independently of one another.
- step 120 occurs only if the function activation state detected in step 110 indicates that the equipment movement functionality is activated, or that step 110 occurs only if the trigger signal was detected in step 120.
- the controller queries the positions of the switches on the switch panel or reacts to their changes and thus detects the position of the activation switch and the function activation state, which preferably also selects one of a number of predetermined straight paths.
- the trigger button is pressed, which is interpreted as a trigger signal.
- steps 110 and 120 other configurations are also conceivable.
- the mere presence of a trigger signal may be sufficient to trigger equipment movement.
- Automatic triggering or automatic generation of a trigger signal is also conceivable, for example triggered by a signal from a proximity sensor or by data communication with another device.
- step 130 the initial position of the axis of rotation is detected.
- the starting position can be determined from the swivel angle and the extension length.
- the preferred step 140 (which may also be performed simultaneously and/or prior to step 130) detects the initial orientation of the equipment relative to the horizontal direction.
- a motion signal is detected indicative of a speed and/or a direction along the straight path of equipment movement.
- the movement signal can be the size and/or direction of the deflection of a joystick.
- An automatically generated movement signal or a movement signal received from another device are also conceivable.
- the equipment movement can also take place automatically with a predetermined direction and/or speed along the straight path; or, formulated differently, the movement signal can be a predetermined movement signal.
- step 160 ie during the equipment movement, the swivel angle and extension length are automatically changed according to the movement signal, ie the swivel angle and extension length are changed simultaneously by the controller in such a way that that the axis of rotation is moved along the straight path starting from the initial position.
- the angle of rotation is changed automatically so that the orientation of the equipment relative to the horizontal direction remains unchanged, ie remains the same as the initial orientation.
- an abort signal is detected.
- the abort signal can be a release of the release button on the joystick and/or at least one other abort action, e.g. a movement of the joystick in a direction other than that intended for equipment movement (superimposed movement). If the abort signal is present or detected, equipment movement is terminated in step 180 . If a termination signal is not present or not detected, the process continues with step 150 or, in the case of a predetermined movement signal, with step 160 (arrow 175). The loop formed by steps 150, 160 and 170 continues until the abort signal is detected in step 170.
- An (automatic) abort i.e. end of equipment rotation
- an automatically generated abort signal can be used.
- a termination occurs or an automatic termination signal is generated when a minimum and/or a maximum pivoting angle (of the telescopic arm) is reached and/or when a maximum extension length is reached.
- no termination occurs or no termination signal is generated when a minimum extension length is reached.
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Ausrüstungsbewegung einer Arbeitsausrüstung (4) einer Arbeitsmaschine (1), die drehbar um eine Drehachse (18) an einem freien Ende (16) eines schwenkbar an einem Träger der Arbeitsmaschine angebrachten Teleskoparms (2) angebracht ist, wobei ein Drehwinkel (9) der Arbeitsausrüstung um die Drehachse durch einen Drehantrieb (26) geändert werden kann, ein Schwenkwinkel (8) des Teleskoparms relativ zum Träger durch einen Schwenkantrieb (24) geändert werden kann und eine Auszugslänge (7) des Teleskoparms durch einen Ein-/Auszugsantrieb geändert werden kann, wobei eine Anfangsposition der Drehachse (18) erfasst wird (130), wobei während der Ausrüstungsbewegung (160) basierend auf einem Bewegungssignal der Schwenkantrieb (24) und der Ein-/Auszugsantrieb automatisch angesteuert werden, um den Schwenkwinkel (8; 8_1, 8_2) und die Auszugslänge (7; 7_1, 7_2) gleichzeitig so zu ändern, dass die Drehachse (18) ausgehend von der Anfangsposition entlang einer geraden Bahn (88; 89), in einen bestimmten Winkel relativ zu einer definierten horizontalen Richtung (12, 34) aufweist, bewegt wird.The invention relates to a method for controlling an equipment movement of a working equipment (4) of a working machine (1), which is rotatably mounted about an axis of rotation (18) at a free end (16) of a telescopic arm (2) mounted pivotably on a carrier of the working machine. whereby an angle of rotation (9) of the working equipment about the axis of rotation can be changed by a rotary drive (26), a swivel angle (8) of the telescopic arm relative to the carrier can be changed by a swivel drive (24) and an extension length (7) of the telescopic arm can be changed by a The pull-in/out drive can be changed, with an initial position of the rotary axis (18) being detected (130), with the swivel drive (24) and the pull-in/out drive being automatically controlled during the equipment movement (160) based on a movement signal in order to Pivoting angle (8; 8_1, 8_2) and the extension length (7; 7_1, 7_2) to change simultaneously so that the axis of rotation (18) starting from the initial position along a straight path (88; 89) at a certain angle relative to a defined horizontal direction (12, 34).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Ausrüstungsbewegung einer Arbeitsausrüstung einer Arbeitsmaschine, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Ausführung, sowie eine Arbeitsmaschine.The present invention relates to a method for controlling an equipment movement of a work equipment of a work machine, a computing unit and a computer program for its execution, and a work machine.
Mobile Arbeitsmaschinen können mehrere bewegbare (z.B. hydraulisch) Komponenten aufweisen. So kann ein bewegbarer Arm vorgesehen sein, an dem eine relativ zum Arm bewegbare Arbeitsausrüstung (etwa eine Schaufel, ein Greifer, eine Gabel oder Ähnliches) angebracht ist. Ein typisches Beispiel hierfür sind Teleskoplader, die einen schwenkbaren Teleskoparm aufweisen, an dessen Ende eine um eine Achse drehbare Arbeitsausrüstung angebracht ist. Die Bedienung solcher Arbeitsmaschinen mit einer Arbeitsausrüstung kann über Bedienkomponenten wie Pedale und Handhebel bzw. Joysticks erfolgen, wobei für erweiterte Funktionen, z.B. Ein-/Ausfahren eines Teleskoparms, zusätzliche Elemente, z.B. Roller, an dem Griff einer Bedienkomponente vorgesehen sind, so dass ein Bediener die Bewegungen verschiedener bewegbarer Komponenten der Arbeitsmaschine gleichzeitig, z.B. mit einer Hand, steuern kann.Mobile work machines can have several moveable (e.g. hydraulic) components. Thus, a movable arm can be provided, on which working equipment (such as a shovel, a grapple, a fork or the like) that can be moved relative to the arm is attached. A typical example of this are telehandlers, which have a pivotable telescopic arm, at the end of which working equipment that can be rotated about an axis is attached. Such working machines with working equipment can be operated using operating components such as pedals and hand levers or joysticks, with additional elements, e.g. rollers, being provided on the handle of an operating component for extended functions, e.g. retracting/extending a telescopic arm, so that an operator can control the movements of different movable components of the work machine simultaneously, e.g. with one hand.
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Steuerung einer Ausrüstungsbewegung einer Arbeitsausrüstung einer Arbeitsmaschine, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Ausführung, sowie eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for controlling an equipment movement of a work equipment of a work machine, a computing unit and a computer program for its execution, and a work machine with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.
Die Erfindung bedient sich der Maßnahme, basierend auf einer Anfangsposition einer Drehachse der Arbeitsausrüstung einen Schwenkwinkel und eine Auszugslänge eines Teleskoparms, an dem die Arbeitsausrüstung drehbar angebracht ist, automatisch so anzusteuern, dass die Drehachse entlang einer (vorgegebenen) geraden Bahn, z.B. horizontal oder vertikal zu einem Träger der Arbeitsmaschine oder zur Umgebung bzw. Erde, bewegt wird. Dadurch muss ein Bediener lediglich eine Bewegung, nämlich die Bewegung entlang der (eindimensionalen) Bahn, steuern, anstatt mehrere Bewegungsfreiheitsgrade koordinieren zu müssen. Dies führt zu einer vereinfachten Bedienung der Arbeitsmaschine, wobei insbesondere Fehler bzw. Unfälle vermieden werden können und eine schnellere Arbeit ermöglicht wird.The invention makes use of the measure, based on an initial position of an axis of rotation of the working equipment, to automatically control a swivel angle and an extension length of a telescopic arm on which the working equipment is rotatably attached in such a way that the axis of rotation moves along a (specified) straight path, e.g. horizontally or vertically to a carrier of the working machine or to the environment or earth. As a result, an operator only has to control one movement, namely the movement along the (one-dimensional) path, instead of having to coordinate several degrees of freedom of movement. This leads to a simplified operation of the working machine, errors and accidents in particular being able to be avoided and faster work being made possible.
Die Arbeitsmaschine ist insbesondere ein Teleskoplader, z.B. ein Teleskopstapler, ein Telehandler oder ein Teleskopradlader. Die Arbeitsmaschine weist insbesondere einen Fahrantrieb auf, d.h. der den Teleskoparm tragende Träger kann das Fahrgestell oder ein auf dem Fahrgestell drehbar sitzender Aufbau sein. Die Arbeitsausrüstung, verkürzt auch als Ausrüstung bezeichnet, stellt ein Arbeitswerkzeug bzw. Werkzeug am freien Ende des Teleskoparms dar. Beispiele hierfür sind eine Schaufel, eine Gabel oder ein Greifer. Das Ändern des Drehwinkels, d.h. das Drehen der Ausrüstung um die Drehachse, kann auch als Kippen bzw. Einkippen oder Auskippen, je nach Drehrichtung, bezeichnet werden. Das Ändern des Schwenkwinkels, d.h. das Schwenken des Teleskoparms relativ zum Träger, kann auch als Heben oder Senken, je nach Schwenkrichtung, des Teleskoparms bezeichnet werden.The work machine is in particular a telehandler, e.g. a telehandler, a telehandler or a telescopic wheel loader. The work machine has, in particular, a travel drive, i.e. the carrier carrying the telescopic arm can be the chassis or a structure which is rotatably seated on the chassis. The working equipment, also referred to as equipment for short, represents a working tool or tool at the free end of the telescopic arm. Examples of this are a shovel, a fork or a gripper. Changing the angle of rotation, i.e. rotating the equipment around the axis of rotation, can also be referred to as tilting or tilting in or out, depending on the direction of rotation. Changing the pivoting angle, i.e. pivoting the telescopic arm relative to the carrier, can also be referred to as raising or lowering the telescopic arm, depending on the pivoting direction.
Im Verfahren wird eine Anfangsposition der Drehachse relativ zum Träger erfasst; während der Ausrüstungsbewegung werden basierend auf einem Bewegungssignal der Schwenkantrieb und der Ein-/Auszugsantrieb automatisch angesteuert, um den Schwenkwinkel und die Auszugslänge gleichzeitig so zu ändern, dass die Drehachse ausgehend von der Anfangsposition entlang einer geraden Bahn in einen bestimmten Winkel relativ zu einer definierten horizontalen Richtung bewegt wird (d.h. die gerade Bahn weist den bestimmten Winkel relativ zur horizontalen Richtung auf). Die horizontale Richtung ist eine Richtung, die innerhalb der durch die Schwenkbewegung des Teleskoparms definierten (vertikalen) Ebene liegt (d.h. innerhalb der Ebene, die durch die Bewegung des Teleskoparms definiert ist, die durch das Ändern des Schwenkwinkels bedingt ist). Zusammen mit einer weiteren von der horizontalen Richtung unabhängigen Dimension innerhalb dieser vertikalen Ebene (z.B. die vertikale Richtung) wird ein Bezugssystem gebildet, bezüglich dessen die Bewegungen des Teleskoparms und der Ausrüstung relativ zum Träger spezifiziert werden können. Die horizontale Richtung bzw. Gerade kann durch einen Schnitt der vertikalen Ebene (Teleskoparm-Bewegungs-Ebene) mit einer definierten horizontalen Ebene erhalten werden, wobei die Richtung in der so gebildeten Schnittgeraden durch die Richtung, in die der Teleskoparm ragt definiert ist. Die horizontale Ebene (die für den Schnitt verwendet wird) kann durch den Träger (z.B. Fahrgestell oder Aufbau) definiert sein und wird dann als horizontale Arbeitsmaschinen-Ebene bezeichnet. Die horizontale Richtung, die durch den Schnitt der horizontale Arbeitsmaschinen-Ebene mit der vertikalen Ebene erhalten wird, wird als horizontale Arbeitsmaschinen-Richtung bezeichnet. Der Schwenkwinkel kann als Winkel zwischen der horizontalen Arbeitsmaschinen-Richtung und dem Teleskoparm angegeben werden. Im Allgemeinen kann die horizontale Ebene eine von der horizontalen Arbeitsmaschinen-Ebene verschiedene horizontale Ebene sein, etwa eine sogenannte horizontale Umgebungs-Ebene, die durch die Umgebung der Arbeitsmaschine definiert ist. Statt den Winkel der geraden Bahn relativ zur horizontalen Richtung zu spezifizieren, wäre es, da die horizontale Richtung als Schnitt mit einer horizontalen Ebene definiert ist, ebenso möglich, einen bestimmten Winkel zu horizontalen Ebene anzugeben. Entsprechend werden Schwenkwinkel und die Auszugslänge gleichzeitig so geändert, dass die Drehachse ausgehend von der Anfangsposition entlang einer geraden Bahn bewegt wird, die einen bestimmten Winkel relativ zu der definierten horizontalen Ebene aufweist. Allgemein könnte also in der vorliegenden Anmeldung der Begriff horizontale Ebene statt des Begriffs horizontale Richtung bzw. Gerade verwendet werden.In the method, an initial position of the axis of rotation relative to the carrier is detected; During the equipment movement, based on a movement signal, the swing drive and the extension/extension drive are automatically controlled to change the swing angle and extension length at the same time so that the axis of rotation starts from the initial position along a straight path to a certain angle relative to a defined horizontal one direction is moved (ie the straight path has the certain angle relative to the horizontal direction). The horizontal direction is a direction that is within the (vertical) plane defined by the pivoting movement of the telescopic arm (ie, within the plane defined by the movement of the telescopic arm caused by changing the pivoting angle). Together with another dimension independent of the horizontal direction within this vertical plane (e.g. the vertical direction) a frame of reference is formed with respect to which the movements of the telescopic arm and equipment relative to the carrier can be specified. The horizontal direction or straight line can be obtained by cutting the vertical plane (telescopic arm movement plane) with a defined horizontal plane, the direction in the line of intersection thus formed being defined by the direction in which the telescopic arm protrudes. The horizontal plane (which is used for the section) can be defined by the support (e.g. chassis or body) and is then referred to as the horizontal working machine plane. The horizontal direction obtained by the intersection of the working machine horizontal plane and the vertical plane is referred to as the working machine horizontal direction. The swivel angle can be specified as the angle between the horizontal working machine direction and the telescopic arm. In general, the horizontal plane can be a horizontal plane different from the horizontal working machine plane, such as a so-called horizontal environmental plane, which is defined by the environment of the working machine. Instead of specifying the angle of the straight path relative to the horizontal direction, since the horizontal direction is defined as an intersection with a horizontal plane, it would also be possible to specify a specific angle to the horizontal plane. Accordingly, the pivot angle and the extension length are changed simultaneously in such a way that the rotary axis is moved from the initial position along a straight path which has a certain angle relative to the defined horizontal plane. In general, the term horizontal plane could therefore be used in the present application instead of the term horizontal direction or straight line.
Bevorzugt ist die horizontale Richtung eine horizontale Arbeitsmaschinen-Richtung, die durch die Arbeitsmaschine bzw. deren Träger, insbesondere durch ein Fahrgestell der Arbeitsmaschine, definiert ist, oder eine horizontale Umgebungs-Richtung, die insbesondere durch einen Neigungssensor bestimmt wird. Die horizontale Arbeitsmaschinen-Richtung ist in Bezug auf die Arbeitsmaschine, insbesondere in Bezug auf deren Fahrgestell oder in Bezug auf einen Aufbau, an dem der Teleskoparm angebracht ist, festgelegt. Zusammen mit einer dazu senkrechten (bzw. allgemeiner nicht-parallelen) Koordinate bildet die horizontale Richtung ein Koordinatensystem, bezüglich dem die Bewegungen von Teleskoparm und Ausrüstung definiert sind. Eine horizontale Umgebungs-Richtung ist eine horizontale Richtung, die durch eine Umgebung bzw. durch eine horizontale Umgebungs-Ebene der Arbeitsmaschine definiert ist, z.B. durch die Bodenfläche, auf der die Arbeitsmaschine steht, oder durch die Richtung der Schwerkraft (d.h. durch die zur Schwerkraftrichtung orthogonale Ebene). Die Arbeitsmaschinen-Richtung kann, muss aber nicht, parallel zur Umgebungs-Richtung sein. Wenn sie nicht parallel ist, z.B. bei schräg bzw. geneigt stehender Arbeitsmaschine, kann der relative Winkel der Umgebungs-Richtung zur Arbeitsmaschinen-Richtung bestimmt werden, z.B. durch Neigungssensoren und/oder auch die Auslenkung von Stützen der Arbeitsmaschine oder des Fahrwerks (z.B. relative Position der Räder bezüglich des Fahrgestells), d.h. anders ausgedrückt, die Lage der Umgebungs-Richtung wird bestimmt.The horizontal direction is preferably a horizontal working machine direction, which is defined by the working machine or its carrier, in particular by a chassis of the working machine, or a horizontal environmental direction, which is determined in particular by an inclination sensor. The horizontal working machine direction is defined in relation to the working machine, in particular in relation to its chassis or in relation to a structure on which the telescopic arm is attached. Together with a perpendicular (or more generally non-parallel) coordinate, the horizontal direction forms a coordinate system with respect to which the movements of the telescopic arm and the equipment are defined. A horizontal environmental direction is a horizontal direction that is defined by an environment or by a horizontal environmental plane of the working machine, e.g. by the floor surface on which the working machine is standing, or by the direction of gravity (ie, by the plane orthogonal to the direction of gravity). The working machine direction can, but does not have to, be parallel to the surrounding direction. If it is not parallel, e.g. when the working machine is at an angle or tilted, the relative angle of the environmental direction to the working machine direction can be determined, e.g. by inclination sensors and/or also the deflection of supports of the working machine or the chassis (e.g. relative position of the wheels with respect to the chassis), ie in other words, the position of the environmental direction is determined.
Bevorzugt weist die Arbeitsausrüstung eine Orientierung relativ zu der horizontalen Richtung auf, wobei eine Anfangsorientierung der Arbeitsausrüstung (d.h. die Orientierung der Arbeitsausrüstung relativ zur definierten horizontalen Richtung zu Beginn bzw. am Anfang der Ausrüstungsbewegung) erfasst wird, und wobei während der Ausrüstungsbewegung der Drehantrieb automatisch angesteuert wird, um den Drehwinkel gleichzeitig mit dem Schwenkwinkel und der Auszugslänge zu ändern, so dass die Orientierung der Arbeitsausrüstung gleich der Anfangsorientierung bleibt. Dadurch, dass die Ausrüstungs-Orientierung automatisch konstant gehalten wird, kann, ohne dass der Bediener eingreifen müsste, vermieden werden, dass eine von der Ausrüstung getragene Last verrutscht o.ä. Die Orientierung der Arbeitsausrüstung kann durch die Orientierung einer vorgegebenen Richtung, die bezüglich der Arbeitsausrüstung feststeht, z.B. die Richtung von der Drehachse zu einem Ausrüstungs-Bezugspunkt, bestimmt werden.The working equipment preferably has an orientation relative to the horizontal direction, with an initial orientation of the working equipment (i.e. the orientation of the working equipment relative to the defined horizontal direction at the beginning or at the start of the equipment movement) being detected, and the rotary drive being automatically controlled during the equipment movement is used to change the rotation angle simultaneously with the swing angle and the extension length, so that the orientation of the attachment remains the same as the initial orientation. By automatically keeping the equipment orientation constant, a load carried by the equipment can be prevented from slipping, etc., without the operator having to intervene of the work equipment is fixed, e.g. the direction from the axis of rotation to an equipment reference point.
Bevorzugt ist die gerade Bahn eine vertikale Bahn, die zur horizontalen Richtung orthogonal verläuft, oder eine horizontale Bahn, die zur horizontalen Richtung parallel verläuft. Vertikale und horizontale Bahnen sind vorteilhaft, da diese typischen wiederkehrenden Bewegungen der Ausrüstung entsprechen.Preferably, the straight path is a vertical path orthogonal to the horizontal direction or a horizontal path parallel to the horizontal direction. Vertical and horizontal trajectories are advantageous as these correspond to typical repetitive movements of the equipment.
Bevorzugt wird ein Auslösesignal erfasst, und in Reaktion darauf, dass das Auslösesignal vorliegt, wird die Anfangsposition der Drehachse bestimmt und mit der Ausrüstungsbewegung begonnen. Dies ermöglicht es, insbesondere vorhandene Bedienelemente und Bedienkomponenten (z.B. ein Joystick) für die Erfassung des Bewegungssignals zu verwenden bzw., falls das Bewegungssignal vorbestimmt ist, die Ausrüstungsbewegung automatisch ohne weitere Notwendigkeit eines Eingreifens des Bedieners der Arbeitsmaschine durchzuführen.Preferably, a trigger signal is detected and in response to the presence of the trigger signal, the initial position of the axis of rotation is determined and equipment movement is initiated. This makes it possible, in particular, to use existing operating elements and operating components (eg a joystick) for detecting the movement signal or, if the movement signal is predetermined, to carry out the equipment movement automatically without further intervention by the operator of the work machine.
Bevorzugt wird ein Abbruchsignal erfasst, und in Reaktion darauf, dass das Auslösesignal vorliegt, die Ausrüstungsbewegung beendet. Dadurch wird dem Bediener ein gezieltes Beenden der Ausrüstungsbewegung, z.B. bei Erreichen einer erwünschten Zielposition oder z.B. falls ein Fehler auftritt, ermöglicht.Preferably, an abort signal is detected and equipment movement is terminated in response to the trigger signal being present. This enables the operator to stop the equipment movement in a targeted manner, e.g. when a desired target position is reached or e.g. if an error occurs.
Bevorzugt werden das Auslösesignal und/oder das Abbruchsignal durch ein Bedienelement, insbesondere einen Funktionsknopf, erfasst. Hierfür können vorhandene Bedienelemente verwendet werden.The trigger signal and/or the abort signal are/are preferably detected by an operating element, in particular a function button. Existing controls can be used for this.
Bevorzugt wird das Bewegungssignal durch eine erste Bedienkomponente, insbesondere einen Joystick, während der Ausrüstungsbewegung erfasst. Dem Bediener wird so ermöglicht, die Ausrüstungsbewegung, insbesondere deren Geschwindigkeit und Richtung, gezielt zu steuern.The movement signal is preferably detected by a first operating component, in particular a joystick, during the movement of the equipment. This enables the operator to specifically control the movement of the equipment, in particular its speed and direction.
Bevorzugt entspricht eine Geschwindigkeit der Bewegung der Drehachse entlang der geraden Bahn einer Amplitude bzw. Höhe des Bewegungssignals und/oder eine Richtung der Bewegung der Drehachse entlang der geraden Bahn einem Vorzeichen des Bewegungssignals. Dies ermöglicht es, die Geschwindigkeit und Richtung der Ausrüstungsbewegung zu variieren. Wenn eine Bedienkomponente, z.B. ein Joystick, zur Erfassung des Bewegungssignals verwendet wird, kann insbesondere die Amplitude des Bewegungssignals der Größe einer Auslenkung der Bedienkomponente, z.B. der Größe der Auslenkung des Joysticks (Joystick-Auslenkwinkel), und das Vorzeichen des Bewegungssignals der Richtung der Auslenkung der Bedienkomponente entsprechen.A speed of the movement of the axis of rotation along the straight path preferably corresponds to an amplitude or height of the movement signal and/or a direction of the movement of the axis of rotation along the straight path to a sign of the movement signal. This allows the speed and direction of equipment movement to be varied. If an operating component, e.g. a joystick, is used to detect the movement signal, in particular the amplitude of the movement signal can correspond to the magnitude of a deflection of the operating component, e.g. the magnitude of the deflection of the joystick (joystick deflection angle), and the sign of the movement signal to the direction of the deflection correspond to the operating component.
Bevorzugt wird die gerade Bahn aus mehreren (voneinander verschiedenen) vorgegebenen Bahnen ausgewählt, wobei gegebenenfalls die vorgegebenen Bahnen die vertikale Bahn und/oder die horizontale Bahn umfassen. Bevorzugt erfolgt die Auswahl basierend auf einem Auswahlsignal, das durch eine zweite Bedienkomponente, insbesondere ein Schalterfeld, erfasst wird. Die Auswahl kann z.B. auf Grundlage von Schaltern bzw. Funktionsschaltern auf dem Schalterfeld erfolgen, so dass der Bediener der Arbeitsmaschine durch einfaches Ändern von Schalterstellungen zwischen verschiedenen Bahnen wählen kann. Die zweite und die erste Bedienkomponente können auch identisch sein, wobei mehrere Bedienelemente vorgesehen sein können, um verschiedene Funktionalitäten bzw. deren Erfassung zu implementieren.The straight path is preferably selected from a plurality of predetermined paths (which differ from one another), with the predetermined paths optionally comprising the vertical path and/or the horizontal path. The selection is preferably based on a selection signal that is detected by a second operating component, in particular a switch panel. The selection can be made, for example, on the basis of switches or function switches on the switch panel, so that the operator of the work machine can choose between different tracks by simply changing switch positions. The second and the first operating component can also be identical, with several operating elements being provided in order to implement different functionalities or their detection.
Bevorzugt werden der Drehwinkel, der Schwenkwinkel und die Auszugslänge erfasst bzw. gemessen, insbesondere durch entsprechende Messeinrichtungen, wobei die Anfangsposition und/oder die Anfangsorientierung basierend auf dem erfassten Drehwinkel, dem erfassten Schwenkwinkel und der erfassten Auszugslänge bestimmt werden; und wobei weiter bevorzugt die Ansteuerung des Schwenkantriebs, des Ein-/Auszugsantriebs und des Drehantriebs, auf dem erfassten Schwenkwinkel, der erfassten Auszugslänge und dem erfassten Drehwinkel basiert. Die Steuerung kann somit auf aktuellen Messwerten durchgeführt werden, so dass eine hohe Präzision erreicht werden kann.The angle of rotation, the pivot angle and the extension length are preferably recorded or measured, in particular by appropriate measuring devices, the initial position and/or the initial orientation being determined on the basis of the recorded angle of rotation, the recorded pivot angle and the recorded extension length; and wherein the activation of the pivoting drive, the extension/retraction drive and the rotary drive is preferably based on the detected pivoting angle, the detected extension length and the detected rotation angle. The control can thus be carried out on the basis of current measured values, so that a high level of precision can be achieved.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Teleskopladers, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control unit of a work machine, in particular a telehandler, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control unit is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described in detail below with reference to the drawing.
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Figur 1 zeigt einen beispielhaften mobilen Teleskoplader.figure 1 shows an example of a mobile telehandler. -
Figur 2 zeigt beispielhafte Bedienkomponenten eines Teleskopladers, nämlich einen Joystick und ein Schalterfeld.figure 2 shows exemplary operating components of a telehandler, namely a joystick and a switch panel. -
Figuren 3A und3B illustrieren Ausrüstungsbewegungen entlang einer vertikalen Bahn und entlang einer horizontalen Bahn entsprechend bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.Figures 3A and3B -
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.figure 4 Figure 12 shows a flow chart according to a preferred embodiment of the invention.
Der Teleskoparm 2 ist nach oben und unten bezüglich einer horizontalen Teleskoplader-Ebene 13 (allgemeiner einer Arbeitsmaschinen-Ebene) bzw. einer horizontalen Teleskoplader-Richtung 12 (allgemeiner einer Arbeitsmaschinen-Richtung), z.B. definiert durch das Fahrgestell oder den Aufbau, schwenkbar. Der Teleskoparm 2 ist an einer Schwenkachse 10 schwenkbar am Fahrgestell angebracht und weist eine Schwenkwinkel 8 relativ zu der horizontalen Richtung 12 auf, die durch eine vertikale (d.h. senkrecht zur horizontalen Teleskoplader-Ebene bzw. innerhalb der vertikalen Ebene bzw. Teleskoparm-Bewegungs-Ebene) Projektion des Teleskoparms 1 bzw. einer Längsachse desselben auf die horizontale Teleskoplader-Ebene 13 definiert ist. Der Schwenkwinkel 8 kann entsprechend, wie gezeigt, als Winkel zwischen einer Längsrichtung 14 des Teleskoparms und der horizontalen Richtung 12 angegeben werden (selbstverständlich sind auch andere Definitionen denkbar). Der Schwenkwinkel 8 ist zwischen einem unteren Grenzwinkel und einem oberen Grenzwinkel veränderbar (nicht dargestellt).The
Neben der Teleskoplader-Richtung 12 ist einer horizontale Umgebungs-Richtung 34, hier eine Standfläche des Teleskopladers, eingezeichnet, die hier beispielhaft parallel zur Teleskoplader-Richtung 12 ist, im Allgemeinen allerdings auch nicht parallel zu dieser ist, z.B. wenn der Teleskoplader schräg steht. Statt der Standfläche könnte die Umgebungsebene auch durch die Richtung der Schwerkraft bestimmt sein, etwa an einem Hang.In addition to the
Der Teleskoparm 2 ist in seiner Längsrichtung 14 ein- und ausfahrbar bzw. ein- und ausziehbar; d.h. die Länge des Teleskoparms 2 von der Schwenkachse 10 bis zu einem freien Ende 16 des Teleskoparms ist veränderbar. Entsprechend weist der Teleskoparm 2 eine veränderbare Auszugslänge bzw. Teleskoparm-Auszugslänge 7 auf. Die Teleskoparm-Auszugslänge 7 ist zwischen einer maximalen und einer minimalen Auszugslänge veränderbar (nicht dargestellt).The
Am freien Ende 16 des Teleskoparms 2 ist ein Werkzeug bzw. eine Arbeitsausrüstung 4 (kurz als Ausrüstung bezeichnet) drehbar um eine Drehachse 18 angebracht. Die Arbeitsausrüstung 4 ist beispielhaft eine Schaufel, wobei auch andere Arbeitsausrüstungen denkbar sind, z.B. eine Gabel oder ein Greifer. Die Arbeitsausrüstung 4 weist einen Drehwinkel 9 relativ zum Teleskoparm 2 auf. Der Drehwinkel 9 kann, wie dargestellt, als Winkel zwischen einer Ausrüstungsrichtung 22 und einer Verbindungsrichtung 20, die der Richtung zwischen der Schwenkachse 10 und der Drehachse 18 entspricht, angegeben werden (selbstverständlich sind auch andere Definitionen denkbar). Die Ausrüstungsrichtung 20 ist bezogen auf die Arbeitsausrüstung feststehend.At the
Weiterhin ist in der
Durch die Richtung zwischen Drehachse 18 und Bezugspunkt 30 kann die Orientierung der Arbeitsausrüstung bzw. Ausrüstungs-Orientierung definiert werden, d.h. durch die Orientierung (etwa spezifiziert durch Winkel) dieser Richtung relativ zur horizontalen Richtung. Die Orientierung der Arbeitsausrüstung relativ zur Teleskoplader-Richtung ist auch durch den Drehwinkel zusammen mit dem Schwenkwinkel bestimmt.The orientation of the work equipment or equipment orientation can be defined by the direction between the axis of
Die Schwenkbewegung des Teleskoparms 2 kann durch einen hydraulischen Antrieb erfolgen bzw. erzeugt werden, z.B. mittels wenigstens eines Schwenk-Hydraulikzylinders 24. Die Drehbewegung der Ausrüstung 4 kann ebenso durch einen hydraulischen Antrieb erfolgen bzw. erzeugt werden, z.B. mittels wenigstens eines Dreh-Hydraulikzylinders 26. Auch die Ein-/Auszugsbewegung des Teleskoparms kann durch einen insbesondere hydraulischen Antrieb (nicht dargestellt) erfolgen bzw. erzeugt werden. Neben hydraulischen Antrieben sind auch andere Antriebe denkbar, z.B. elektrische mittels Elektromotoren, mechanische oder elektromechanische Antriebe. Entsprechende Antriebe werden allgemein als Schwenkantrieb (für die Schwenkbewegung), Ein-/Auszugsantrieb (für die Ein-/Auszugsbewegung) und Drehantrieb (für die Drehbewegung der Ausrüstung) bezeichnet.The pivoting movement of the
Vorzugsweise, in der Figur nicht gezeigt, sind eine Auszugslängen-Messeinrichtung, welche die Auszugslänge 7 misst, eine Schwenkwinkel-Messeinrichtung, welche den Schwenkwinkel 8 misst, und eine Drehwinkel-Messeinrichtung, welche den Drehwinkel 9 misst, vorgesehen. Die jeweiligen Messergebnisse werden an das Steuergerät 32 übermittelt.Preferably, not shown in the figure, an extension length measuring device, which measures the
Die Steuerung der verschiedenen Bewegungen (Schwenk- und Ein-/Auszugsbewegung des Teleskoparms, Drehbewegung) kann durch eine Steuerung bzw. ein Steuergerät 32 erfolgen, das Steuersignale erzeugt, mit denen die jeweiligen Antriebe der Bewegungen angesteuert werden. Die Steuerung kann wiederum auf Grundlage von Signalen einer oder mehrerer Bedienkomponenten, die von einem Benutzer bedient werden können, erfolgen. Bedienkomponenten können z.B. in einer Fahrerkabine des Teleskopladers und/oder in einer Fernbedienung angeordnet sein.The various movements (pivoting and in/out movement of the telescopic arm, rotary movement) can be controlled by a control or a
Oben in der
An dem Joystick 50 sind weitere Bedienelemente angeordnet, insbesondere in Form von Schaltelementen, Druckknöpfen bzw. Funktionsknöpfen 60, 62,64 und/oder Rollern 56, 58. Beispielsweise kann durch eine Rollbewegung 57 eines Rollers 56 (Auszugsroller) die Auszugslänge 7 des Teleskoparms 2 gesteuert werden, wobei z.B. eine Rollbewegung 57 in eine erste Richtung (im Uhrzeigersinn in der Seitenansicht des Joysticks) eine Verkleinerung der Auszugslänge 7 bewirkt, d.h. ein Einfahren des Teleskoparms, und eine Rollbewegung 57 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn in der Seitenansicht des Joysticks) eine Vergrößerung der Auszugslänge 7 bewirkt, d.h. ein Ausfahren des Teleskoparms. Auch hier kann eine Größe der Auslenkung des Rollers 56 aus einer Nullstellung mit einer Geschwindigkeit der Ein-/Auszugsbewegung des Teleskoparms 2 gekoppelt sein.Further operating elements are arranged on the
Mit den weiteren dargestellten Bedienelementen am Joystick 50 können weitere Funktionen des Teleskopladers gesteuert werden. Selbstverständlich kann die Steuerung der vorstehend genannten Bewegungen und eventuell weiterer Funktionen zumindest teilweise auch gleichzeitig erfolgen.Other functions of the telehandler can be controlled with the other control elements shown on the
Unten in der
Auf dem Schalterfeld 70 sind beispielhaft zwei Aktivierungsschalter 76, 77 vorgesehen, mit denen sich die Funktion zur automatisch gesteuerten Ausrüstungsbewegung aktivieren und deaktivieren lässt, wobei durch jeden der beiden Aktivierungsschalter 76, 77 jeweils die Ausrüstungsbewegung entlang einer Bahn aktiviert und deaktiviert werden kann. Befindet sich z.B. der erste Aktivierungsschalter 76 in der Aktivierungsstellung, ist die Ausrüstungsbewegung entlang einer ersten Bahn, z.B. entlang der vertikalen Bahn in
Einer oder mehrere der weiteren Schalter 72 des Bedienfelds 70 können verwendet werden, um eine definierte horizontale Richtung aus mehreren vorgegebenen Richtungen auszuwählen, insbesondere aus der horizontalen Teleskoplader-Richtung und der horizontalen Umgebungs-Richtung.One or more of the
Die Ausrüstungsbewegung wird ausgelöst, sobald ein Auslösesignal, etwa Drücken eines Auslöseknopfes, z.B. Funktionsknopf 60 am Joystick 50, durch den Bediener, erkannt wird. Ausgehend davon kann die Ausrüstungsbewegung vollständig automatisch, d.h. insbesondere mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und Richtung entlang der Bahn, erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Ausrüstungsbewegung nicht vollständig automatisch, sondern basiert auf einem Bewegungssignal, wobei die Geschwindigkeit basierend auf der Höhe bzw. Amplitude des Bewegungssignals bestimmt wird, und die Richtung basierend auf dem Vorzeichen des Bewegungssignals bestimmt wird. Das Bewegungssignal bzw. Bediensignal kann z.B. durch Erfassen einer Auslenkung des Joysticks, z.B. eine Vor- bzw. Zurückbewegung 54, erhalten werden, wobei die Geschwindigkeit bzw. die Höhe des Bewegungssignals basierend auf der Größe der Auslenkung bestimmt wird und die Richtung bzw. das Vorzeichen des Bewegungssignals basierend auf der Richtung der Auslenkung (vor/zurück) bestimmt wird. Die Ausrüstungsbewegung wird unterbrochen, sobald ein Abbruchsignal erkannt wird, etwa ein Loslassen des Auslöseknopfes und/oder eine überlagernde Bewegung des Joysticks. Während der Ausrüstungsbewegung wird gegebenenfalls die oben beschriebene normale Funktion, d.h. die Interpretation von Auslenkungen, des Joysticks überschrieben. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Auslösesignal nur dann erfolgen kann, wenn sich der Joystick in einer Nullstellung befindet.Equipment movement is initiated as soon as a trigger signal, such as the operator depressing a trigger button, e.g.,
Der Joystick und das Bedienfeld können in einer Bedienerkabine des Teleskopladers angeordnet sein. Auch können der Joystick bzw. ein kleinerer Joystick und das Bedienfeld an einer tragbaren Fernbedienung angeordnet sein. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die Bedienelemente, die in
In beiden Figuren sind jeweils zwei Positionen der Arbeitsausrüstung 4 und des freien Endes 16 des Teleskoparms 2 dargestellt, entsprechend zwei Zuständen des Teleskopladers. Gezeigt ist jeweils eine Ausrüstungsbewegung ausgehend von einer ersten Position der Ausrüstung, die durch einen ersten Schwenkwinkel 8_1, eine erste Auszugslänge 7_1 und einen ersten Drehwinkel 9_1 charakterisiert ist, in eine zweite Position der Ausrüstung, die durch einen zweiten Schwenkwinkel 8_2, eine zweite Auszugslänge 7_2 und einen zweiten Drehwinkel 9_2 charakterisiert ist.Two positions of the working
In
In beiden Fällen (
Die Steuerung 32 steuert den Schwenkantrieb, den Ein-/Auszugsantrieb und gegebenenfalls den Drehantrieb an, d.h. basierend auf dem Bewegungssignal werden durch die Steuerung 32 Steuersignale für den Schwenkantrieb, den Ein-/Auszugsantrieb und gegebenenfalls den Drehantrieb erzeugt, so dass die Drehachse 18 entlang der vertikalen oder horizontalen Bahn 88, 89 bewegt wird, wobei bevorzugt die Orientierung der Ausrüstung relativ zu horizontalen Richtung unverändert bleibt. Der erste Schwenkwinkel 8_1 und die erste Auszugslänge 7_1 charakterisieren die Anfangsposition der Drehachse 18. Ebenso charakterisieren der erste Drehwinkel 9_1, der erste Schwenkwinkel 8_1 und ein Winkel zwischen der Teleskoplader-Richtung und der horizontalen Richtung die Anfangsorientierung der Ausrüstung.The
Im bevorzugten Schritt 120 wird ein Auslösesignal erfasst, etwa das Drücken des Auslöseknopfes bzw. Funktionsknopfes 60 am Joystick 50. Wenn der Funktionsaktivierungszustand anzeigt, dass die automatische Ausrüstungsbewegungs-Funktionalität aktiviert ist, und wenn das Auslösesignal erfasst wird, wird die Ausrüstungsbewegung entsprechend der nachfolgenden Schritte durchgeführt. Die Schritte 110 und 120 können in der gezeigten Reihenfolge, in umgekehrter Reihenfolge oder auch unabhängig voneinander erfolgen.In the
Falls die Schritte 110 und 120 aufeinanderfolgend durchgeführt werden, kann vorgesehen sein, dass Schritt 120 nur dann erfolgt, wenn der in Schritt 110 erfasste Funktionsaktivierungszustand anzeigt, dass die Ausrüstungsbewegungs-Funktionalität aktiviert ist, bzw. dass Schritt 110 nur dann erfolgt, wenn das Auslösesignal in Schritt 120 erfasst wurde. Vorzugsweise fragt die Steuerung die Stellungen der Schalter am Schalterfeld ab oder reagiert auf deren Änderungen und erfasst so die Stellung der Aktivierungsschalter und den Funktionsaktivierungszustand, wodurch bevorzugt auch eine von mehreren vorgegebenen geraden Bahnen ausgewählt wird. Wenn anzeigt wird, dass die Ausrüstungsbewegungs-Funktionalität aktiviert ist, wird erfasst, ob und wann der Auslöseknopf gedrückt wird, was als Auslösesignal interpretiert wird.If
Statt der Schritte 110 und 120 sind auch andere Ausgestaltungen denkbar. Z.B. kann ausreichend sein, dass alleine das Vorliegen eines Auslösesignals (Drücken eines Auslöseknopfes oder Betätigen eines Auslöseschalters) ausreicht, um die Ausrüstungsbewegung auszulösen. Auch ein automatisches Auslösen bzw. automatisches Erzeugen eines Auslösesignals ist denkbar, etwa ausgelöst durch ein Signal eines Annäherungssensors oder durch eine Datenkommunikation mit einem anderen Gerät.Instead of
Wenn bzw. sobald das Auslösesignal vorliegt, wird in Schritt 130 die Anfangsposition der Drehachse erfasst. Die Anfangsposition kann aus dem Schwenkwinkel und der Auszuglänge bestimmt werden.If or as soon as the trigger signal is present, in
Bei Vorliegen des Auslösesignals wird im bevorzugten Schritt 140 (der auch gleichzeitig und/oder vor Schritt 130 durchgeführt werden kann) die Anfangsorientierung der Ausrüstung relativ zur horizontalen Richtung erfasst.Upon the presence of the trigger signal, the preferred step 140 (which may also be performed simultaneously and/or prior to step 130) detects the initial orientation of the equipment relative to the horizontal direction.
Im optionalen Schritt 150 wird ein Bewegungssignal erfasst, dass eine Geschwindigkeit und/oder eine Richtung entlang der geraden Bahn der Ausrüstungsbewegung anzeigt. Das Bewegungssignal kann die Größe und/oder Richtung der Auslenkung eines Joysticks sein. Auch ein automatisch erzeugtes Bewegungssignal oder ein von einem anderen Gerät empfangenes Bewegungssignal sind denkbar. Abweichend von Schritt 150 kann die Ausrüstungsbewegung auch automatisch mit vorbestimmter Richtung und/oder Geschwindigkeit entlang der geraden Bahn erfolgen; bzw., anders formuliert, das Bewegungssignal kann ein vorbestimmtes Bewegungssignal sein.In
In Schritt 160, d.h. während der Ausrüstungsbewegung, erfolgt eine automatische Änderung des Schwenkwinkels und der Auszugslänge entsprechend dem Bewegungssignal, d.h. Schwenkwinkel und Auszugslänge werden durch die Steuerung gleichzeitig so geändert, dass die Drehachse ausgehend von der Anfangsposition entlang der geraden Bahn bewegt wird. Bevorzugt wird ebenso der Drehwinkel automatisch geändert, so dass die Orientierung der Ausrüstung relativ zur horizontalen Richtung unverändert bleibt, d.h. gleich der Anfangsorientierung bleibt.In
In Schritt 170 wird ein Abbruchsignal erfasst. Das Abbruchsignal kann ein Loslassen des Auslöseknopfes am Joystick sein und/oder wenigstens eine andere Abbruchaktion, z.B. eine Bewegung des Joysticks in eine andere als die für die Ausrüstungsbewegung vorgesehene Richtung (überlagernde Bewegung). Wenn das Abbruchsignal vorliegt bzw. erfasst wird, wird die Ausrüstungsbewegung in Schritt 180 beendet. Wenn ein Abbruchsignal nicht vorliegt bzw. nicht erfasst wird, wird mit Schritt 150 bzw., im Falle eines vorbestimmten Bewegungssignals, mit Schritt 160 fortgefahren (Pfeil 175). Die durch die Schritte 150, 160 und 170 gebildete Schleife wird fortlaufend durchlaufen, bis das Abbruchsignal in Schritt 170 erfasst wird.In
Es kann auch ein (automatischer) Abbruch (d.h. ein Beenden der Ausrüstungsdrehung) erfolgen bzw. ein automatisch erzeugtes Abbruchsignal verwendet werden. Vorzugsweise erfolgt ein Abbruch bzw. wird ein automatisches Abbruchsignal erzeugt, wenn ein minimaler und/oder ein maximaler Schwenkwinkel (des Teleskoparms) erreicht wird, und/oder wenn eine maximale Auszugslänge erreicht wird. Ebenso vorzugsweise erfolgt kein Abbruch bzw. wird kein Abbruchsignal erzeugt, wenn eine minimale Auszugslänge erreicht wird. In diesem Fall wird weiter bevorzugt von der geraden Bahn, entlang der die Drehachse bewegt werden soll, solange abgewichen (mit vorzugsweise möglichst geringem Abstand), bis die Bewegung entlang der geraden Bahn wieder möglich ist. Die Steuerung dieser Abweichung und gegebenenfalls die anschließende Wiederaufnahme der Bewegung entlang der geraden Bahn erfolgen automatisch gesteuert.An (automatic) abort (i.e. end of equipment rotation) can also occur or an automatically generated abort signal can be used. Preferably, a termination occurs or an automatic termination signal is generated when a minimum and/or a maximum pivoting angle (of the telescopic arm) is reached and/or when a maximum extension length is reached. Also preferably, no termination occurs or no termination signal is generated when a minimum extension length is reached. In this case, it is further preferred to deviate from the straight path along which the axis of rotation is to be moved (preferably with the shortest possible distance) until movement along the straight path is possible again. This deviation and, if necessary, the subsequent resumption of the movement along the straight path are controlled automatically.
Claims (15)
wobei das Bewegungssignal durch eine erste Bedienkomponente, insbesondere einen Joystick (50), erfasst wird (150).Method according to one of the preceding claims,
wherein the movement signal is detected (150) by a first operating component, in particular a joystick (50).
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