ES2336340T3 - Procedimiento y dispositivo para la atenuacion de movimiento en maquinas de construccion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la atenuación de movimiento en una máquina (1) de construcción sin suspensión autopropulsada, especialmente en un cargador de ruedas, con una cabina (1.1), una pala (1..2.2) accionada mediante un cilindro (1.4) hidráulico, una fuente hidráulica, una válvula (1.5) controlada para la alimentación del cilindro (1.4) hidráulico con fluido hidráulico, una unidad (6) de regulación con un software de control así como al menos un sensor configurado como sensor (2.1) de aceleración, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas de procedimien- to: a. detectar la señal de aceleración a través del sensor (2.1) de aceleración durante el desplazamiento de la máquina de construcción, b. seleccionar un modo de amortiguación a partir de varias funciones de amortiguación adaptables depositadas en la unidad (6) de regulación para la minimización de la aceleración (5) de la cabina (1.1) y/o la minimización de la aceleración (4.2) de la pala (1.2.2), c. procesar la señal de aceleración como magnitud de entrada a través del software de control de la unidad (6) de regulación y determinar una corriente (9) de control para la válvula (1.5) en función del modo de amortiguación seleccionado como magnitud de salida para la atenuación de movimiento y d. alimentar el cilindro (1.4) hidráulico con fluido hidráulico a través de la válvula (1.5) en función de la corriente (9) de control.
Description
Procedimiento y dispositivo para la atenuación
de movimiento en máquinas de construcción.
La invención se refiere a un procedimiento y a
un dispositivo para la atenuación de movimiento en máquinas de
construcción sin suspensión autopropulsadas, especialmente en
cargadores de ruedas, con un aparato de trabajo accionado mediante
un cilindro hidráulico.
Muchos tipos de máquinas de construcción
autopropulsadas no presentan genéricamente un sistema de
amortiguación o de suspensión. Esto se debe por un lado a que para
las operaciones de carga una suspensión es desventajosa debido a
que cede bajo las fuerzas de elevación y de fricción, y por otro
lado la puesta a disposición de un sistema de suspensión representa
un despliegue constructivo elevado que está relacionado con costes
de inversión y de mantenimiento considerables. Sin embargo, al buen
comportamiento de desplazamiento, tal como por ejemplo agilidad y
manejo, de estas máquinas de construcción sin suspensión se opone
una comodidad de desplazamiento insuficiente, especialmente en el
ciclo de trabajo, de transporte y de traslado.
Sin embargo, la rentabilidad de las máquinas de
construcción de este tipo se determina de manera decisiva por el
factor tiempo. Las máquinas de construcción autopropulsadas se
cambian de sitio en muchas ocasiones de manera temporal entre
diferentes sitios de construcción, desempeñando un papel decisivo el
tiempo necesario para trasladar la máquina de construcción, esto
es, el ciclo de traslado.
Sin embargo, un aumento de la velocidad de
desplazamiento para la reducción de los tiempos de traslado en
máquinas de construcción sin suspensión está relacionado
estrechamente con los requisitos con respecto a la comodidad de
desplazamiento y la seguridad de desplazamiento así como con
respecto a las cargas para el usuario admisibles desde el punto de
vista de la medicina laboral. Al superar una determinada velocidad
de desplazamiento se registran impulsos y oscilaciones elevados no
deseados que se introducen en la cabina del conductor.
En los últimos años se intentó por tanto,
utilizando sistemas de atenuación de oscilaciones pasivos, por
ejemplo en cargadores de ruedas, encontrar un compromiso entre el
comportamiento de desplazamiento y la comodidad de desplazamiento
de máquinas de construcción sin suspensión autopropulsadas. En
cambio, hasta ahora los sistemas de atenuación de oscilaciones
activos no tienen una importancia práctica debido a su complejidad y
los problemas relacionados con ello en la implementación
constructiva.
Por el documento DE 42 21 943 C2 se conoce una
instalación hidráulica configurada como sistema de atenuación de
oscilaciones pasivo para una máquina de trabajo desplazable provista
de aparatos de trabajo. A este respecto está previsto que un
acumulador hidráulico se emplee como sistema de suspensión de carga,
estando conectados los conductos hidráulicos responsables de la
elevación y el descenso del aparato de trabajo entre el cilindro de
elevación y una válvula de control. Se da a conocer que para la
adaptación variable de la presión de carga del acumulador
hidráulico a la presión de carga respectiva del cilindro de
elevación está prevista al menos una tobera en conexión con varias
válvulas de distribución entre el sistema de suspensión de carga,
accionándose las válvulas en conductos de control previo entre un
transmisor de control previo y la válvula de control a través de
presostatos. En principio en este sistema de atenuación de
oscilaciones pasivo utiliza la elasticidad del acumulador
hidráulico para permitir un movimiento en contrafase del
equipamiento, que a su vez atenúa el movimiento de una pala con
respecto a la máquina de
construcción.
construcción.
La desventaja de esta solución consiste en que
además del acumulador hidráulico también deben preverse
adicionalmente válvulas de distribución, presostatos y toberas en
la máquina de construcción, lo que lleva obligatoriamente a mayores
costes.
Además se conocen por el estado de la técnica
los denominados sistemas de suspensión que se emplean en el ámbito
de la técnica agrícola sobre todo en tractores.
A este respecto se trata de combinaciones de
amortiguadores hidráulicos y resortes conectados en paralelo. La
característica de amortiguación puede modificarse a este respecto en
sistemas pasivos (toberas fijas) de manera fija y en sistemas
activos mediante un sistema electrónico.
La diferencia fundamental entre el sistema de
atenuación de oscilaciones pasivo anteriormente descrito y un
sistema de suspensión radica en la estructura mecánica de las masas
que se mueven, siendo el propio sistema de suspensión un elemento
resorte-amortiguador que está dispuesto entre la
masa del vehículo y las masas individuales de las ruedas y ejes
para eliminar movimientos oscilantes no deseados de manera
disipativa. Por el documento US 5.897.287 A se describe además una
invención para la atenuación de movimiento de máquinas de
construcción que funciona basándose en un sistema electrohidráulico
para el control de los cilindros de elevación. El objetivo de esta
invención consiste en garantizar una presión constante en los
cilindros de elevación. Mediante un sensor de presión se vigila de
manera permanente y se mantiene constante la presión en los
cilindros de elevación teniendo en cuenta la ubicación de la pala
para evitar un descenso no deseado de la pala.
Especialmente desventajosas en esta solución son
las válvulas altamente dinámicas que son necesarias para la
regulación de presión exigida, sin embargo no para la atenuación de
movimiento en cargadores de ruedas. La experiencia demuestra que
las excitaciones/impulsos u oscilaciones de cabeceo generados
mediante el cabeceo de la pala cargada pueden compensarse bien de
este modo; sin embargo, esta solución no es adecuada para las
oscilaciones de cabina.
En resumen debe indicarse que los sistemas de
atenuación de movimiento o de oscilaciones pasivos previamente
conocidos del estado de la técnica no están optimizados, o sólo
están optimizados de manera limitada, para condiciones de
funcionamiento variables, y cuando se tiene en cuenta la atenuación
de vibraciones de la cabina, sólo están diseñados para tareas muy
específicas. Una transferencia de los sistemas de suspensión
empleados en la técnica agrícola a máquinas de construcción sin
suspensión no es posible por motivos de un acoplamiento fijo del
eje delantero con el bastidor delantero. Con el empleo del sistema
de atenuación de oscilaciones activo previamente conocido por el
documento US 5.897.287 A se producen además costes muy elevados
debido a un despliegue no justificado con respecto a válvulas de
regulación de presión altamente dinámicas.
Por el documento US 5.832.730 se conoce un
dispositivo para la atenuación de movimiento en máquinas de
construcción sin suspensión autopropulsadas (por ejemplo
excavadoras de cuchara). El aparato de trabajo se acciona mediante
un cilindro hidráulico. Además la máquina de construcción presenta
una fuente hidráulica, una válvula controlada para la alimentación
del cilindro hidráulico con fluido hidráulico así como una unidad de
regulación con un software de control. En el cilindro en voladizo
están provistos dos sensores de presión cuyas señales de medición
se procesan mediante el software de control como señales de entrada
y se transforman en una señal de aceleración, a partir de la cuál
se determina una corriente de control para la válvula como magnitud
de salida para un movimiento compensador del cilindro hidráulico.
Este dispositivo se vuelve eficaz al accionar el aparato de trabajo
por parte del conductor, es decir, las señales de control del
conductor se sobreexcitan automáticamente para la atenuación de
movimiento, siempre que aparezcan movimientos no deseados. Una
atenuación de movimiento durante el desplazamiento,
independientemente del accionamiento del aparato de trabajo por
parte del conductor no se da a conocer en este documento.
Por el documento
US-A-5.884.204 se conoce un
procedimiento para la atenuación de movimiento en máquinas de
construcción sin suspensión autopropulsadas, especialmente en
cargadores de ruedas, con un aparato de trabajo accionado mediante
un cilindro hidráulico, una fuente hidráulica, una válvula
controlada para la alimentación del cilindro hidráulico con fluido
hidráulico, una unidad de regulación con un software de control así
como utilizando un sensor configurado como sensor de aceleración,
comprendiendo el control de la velocidad del cilindro hidráulico,
basándose en una retroacción de aceleración, las siguientes etapas
de procedimiento:
- a.
- detectar la señal de aceleración a través del sensor de aceleración durante el desplazamiento de la máquina de construcción,
- b.
- procesar la señal de aceleración como magnitud de entrada a través del software de control de la unidad de regulación y determinar una corriente de control para la válvula como magnitud de salida para la atenuación de movimiento y
- c.
- alimentar el cilindro hidráulico con fluido hidráulico a través de la válvula en función de la corriente de control.
El objetivo de la invención consiste en
desarrollar un procedimiento y un dispositivo para la atenuación de
movimiento en máquinas de construcción que pueda adaptarse a
planteamientos variables, por ejemplo la amortiguación de cabina o
la amortiguación de pala, de la máquina de construcción, que sea
económico y posibilite un equipamiento posterior en máquinas de
construcción sin suspensión hasta ahora con poco despliegue,
debiéndose optimizar la amortiguación también en el caso de una
pala cargada.
Este objetivo se soluciona según la invención
mediante las características del procedimiento según la
reivindicación 1 y las características del dispositivo según la
reivindicación 9. Las reivindicaciones dependientes con referencia
a otras anteriores muestran configuraciones ventajosas adicionales
de la invención.
Según la concepción de la invención el
procedimiento para la atenuación de movimiento en máquinas de
construcción comprende las etapas de procedimiento descritas a
continuación:
- a.
- detectar la señal de aceleración a través del sensor de aceleración durante el desplazamiento de la máquina de construcción,
- b.
- seleccionar un modo de amortiguación a partir de varias funciones de amortiguación adaptables depositadas en la unidad de regulación para la minimización de la aceleración de la cabina y/o la minimización de la aceleración de la pala,
- c.
- procesar la señal de aceleración como magnitud de entrada a través del software de control de la unidad de regulación y determinar una corriente de control para la válvula en función del modo de amortiguación seleccionado como magnitud de salida para la atenuación de movimiento y
- d.
- alimentar el cilindro hidráulico con fluido hidráulico a través de la válvula en función de la corriente de control.
En una configuración preferida de la invención
también las señales de presión detectadas por un sensor de presión
en el cilindro hidráulico para la determinación del grado de llenado
y/o la ubicación de la estructura de elevación detectada por un
sensor angular además de la magnitud (A) de entrada pueden
suministrarse a la unidad de regulación como magnitudes de entrada
adicionales. Las señales de presión en el cilindro hidráulico
indican el grado de llenado o la carga de pala para poder determinar
parámetros de regulación dependientes de la carga en un algoritmo
de regulación adaptativo. Puesto que el algoritmo de regulación está
configurado de manera adaptativa, esto es, de manera
autoajustadora, puede conseguirse una amortiguación optimizada para
diferentes puntos de funcionamiento con respecto a la carga de
pala.
Es especialmente ventajoso el hecho de que la
máquina de construcción puede operarse con dos modos de
amortiguación diferentes, concretamente un modo de cabina y un modo
de pala. El modo de cabina se activa preferiblemente para conseguir
una mayor velocidad de desplazamiento en desplazamientos de
traslado. La conmutación al modo de pala se realiza cuando se
amortigua la pala colocada en la estructura de elevación, por lo que
puede conseguirse en el servicio de trabajo de la máquina de
construcción un mejor manejo. Para completar debe mencionarse que
evidentemente también es posible una combinación de ambos modos de
amortiguación. La selección del modo puede realizarse de manera
manual por parte del conductor de la máquina o de manera
especialmente ventajosa de manera automática evaluándose la señal
del sensor de presión para activar con la pala llena el modo de pala
y con la pala vacía el modo de cabina.
La conmutación entre los modos de amortiguación
individuales puede realizarse por parte del usuario de la máquina
de construcción no sólo cuando está parada, si no también durante el
desplazamiento, pudiendo diferenciarse entre un punto de
funcionamiento de un nivel de presión y/o la velocidad de
desplazamiento. Preferiblemente la conmutación entre los modos de
amortiguación individuales se realiza utilizando el sensor de
presión dispuesto en el cilindro hidráulico.
\vskip1.000000\baselineskip
Las características y ventajas significativas de
la invención son esencialmente:
- \text{*}
- implementación económica de un sistema de amortiguación activo complementando un sensor de aceleración y un algoritmo implementado en la unidad de regulación utilizando el sistema electrohidráulico existente en la máquina de construcción,
- \text{*}
- aumento de las velocidades de desplazamiento que pueden conseguirse a través de una estabilización de la máquina de construcción,
- \text{*}
- aumento de la productividad y de la comodidad de desplazamiento a través de la posibilidad de seleccionar entre diferentes modos de amortiguación, por ejemplo amortiguación de la cabina y/o amortiguación de la pala,
- \text{*}
- realización de una amortiguación dependiente de la velocidad mediante la unidad de regulación configurada de manera adaptativa y
- \text{*}
- determinación del grado de llenado de la pala mediante un sensor de presión opcional.
\vskip1.000000\baselineskip
Está provisto un dispositivo para la atenuación
de movimiento en máquinas de construcción sin suspensión
autopropulsadas, especialmente en cargadores de ruedas, con un
aparato de trabajo accionado mediante un cilindro hidráulico
presente una fuente hidráulica, una válvula controlada para la
alimentación del cilindro hidráulico con fluido hidráulico, al
menos un sensor para la detección de una magnitud de medición física
y una unidad de regulación con un software de control, estando
previsto como sensor un sensor de aceleración y estando configurada
la unidad de regulación de tal manera para procesar las señales del
sensor de aceleración mediante el software de control como señales
de entrada y determinar una corriente de control para la válvula
como magnitud de salida para un movimiento compensador del cilindro
hidráulico.
El dispositivo según la invención presenta la
diferencia con respecto al estado de la técnica de que no se
realiza una regulación de presión, sino un control de velocidad del
cilindro hidráulico basándose en una retroacción de aceleración. De
este modo no se necesitan válvulas altamente dinámicas, sino que
puede usarse de manera ventajosa la válvula para el circuito de
trabajo del bloque de control.
Para el caso en que la máquina de construcción
esté equipada con un sistema electrohidráulico, es decir, cuando el
bloque de control principal se active para el control de las
funciones de trabajo por un controlador con señales eléctricas, no
son necesarios componentes hidráulicos adicionales o componentes
electrónicos especiales para solucionar el objetivo pretendido.
Mediante el sensor de aceleración pueden
detectarse las aceleraciones que actúan directamente sobre la pala
y/o la cabina de la máquina de construcción para provocar un
movimiento en contrafase del cilindro hidráulico. La señal
detectada por el sensor de aceleración se suministra a la unidad de
regulación, se pondera dado el caso en la misma con una señal de
presión y una señal de compensación de trayectoria y se transforma
en una señal correspondiente que determina el valor de corriente
para la válvula que controla el cilindro hidráulico. La válvula
activada libera a este respecto una sección transversal de válvula,
de modo que un caudal correspondiente puede fluir hacia el cilindro
hidráulico.
La disposición del sensor de aceleración puede
realizarse en cualquier punto de la máquina de construcción, sin
embargo preferiblemente en la zona de la función o grupo
constructivo, o pala o cabina del conductor, de la máquina de
construcción, que va a amortiguarse.
Cualquier excitación externa de la máquina de
construcción está relacionada con un efecto de fuerza y de este
modo de movimiento no deseado sobre la estructura de máquina. Para
la compensación de la acción de fuerza o de movimiento el sistema
de atenuación de movimiento según la invención genera mediante el
fluido hidráulico una contrafuerza en los cilindros hidráulicos del
equipamiento de trabajo, de manera especialmente ventajosa en los
cilindros de elevación. En una configuración especialmente ventajosa
de la invención la señal de presión se detecta por un sensor de
presión que preferiblemente está dispuesto en la zona de la base de
cilindro hidráulico de los cilindros de elevación. Esta señal de
presión representa el grado de llenado de la pala del equipamiento.
Puesto que el grado de llenado puede variar permanentemente, está
previsto que la unidad de regulación esté configurada de manera
adaptativa. De este modo puede conseguirse de manera adaptativa a la
carga una compensación óptima de oscilaciones. El sensor de presión
puede diferenciar por tanto una pala vacía de una llena y
suministrar la señal correspondiente a la unidad de regulación.
El sensor de presión puede complementarse
adicionalmente con un sensor angular u otro sensor de posición (por
ejemplo sensor de elevación para cilindros de elevación). El sensor
angular detecta la ubicación de la estructura de elevación y la
compara con un valor de referencia previamente almacenado. La
desviación de la posición angular con respecto a la posición de
referencia se procesa por un regulador. En la unidad de regulación
puede definirse de manera ventajosa un intervalo admisible para la
posición de la estructura de elevación, siendo una de las tareas de
control o regulación del dispositivo de regulación mantener el mismo
durante el movimiento de atenuación. La posición momentánea puede
medirse a través de un sensor angular dispuesto en la estructura de
eleva-
ción.
ción.
La unidad de regulación existente en la máquina
de construcción para el control de las funciones de trabajo se
complementa según la invención con un software de control cuyo
algoritmo puede incluir varias funciones de amortiguación. Mientras
que en sistemas de atenuación de movimiento en el estado de la
técnica hasta ahora sólo podían compensarse las aceleraciones no
deseadas de la pala, pueden activarse ahora la función de
amortiguación correspondiente a través de la selección de un modo
de amortiguación deseado. A este respecto están previstas en el
software de control funciones de amortiguación típicas del modo de
pala, del modo de cabina pero también del modo combinado. En
función del modo de amortiguación seleccionado se libera según la
función de amortiguación correspondiente una corriente de control
correspondiente para la válvula.
Detalles, características y ventajas adicionales
de la invención se obtienen a partir de la siguiente descripción de
un ejemplo de realización haciendo referencia a los dibujos
correspondientes.
A este respecto muestran:
la figura 1, una representación esquemática de
las excitaciones/impulsos externos que actúan sobre una máquina de
construcción,
la figura 2, la arquitectura de control del
dispositivo para la atenuación de movimiento y
la figura 3, la estructura de señal del
dispositivo para la atenuación de movimiento.
La figura 1 ilustra de manera esquemática las
excitaciones/impulsos 4 externos, que normalmente actúan sobre una
máquina 1 de construcción. La cabina 1.1 del cargador de ruedas
representado en este caso se acelera 5 de manera vertical a través
de la excitación 4.1 de trayectoria y la excitación 4.2 a través del
movimiento de equipamiento. Por un lado se transmiten las
excitaciones/impulsos 4 u oscilaciones de elevación generados por
las irregularidades de la trayectoria 3 durante el desplazamiento
por los neumáticos 1.3 a la cabina 1.1 y por otro lado se
introducen las excitaciones/impulsos 4.2 u oscilaciones de cabeceo
generados a través del cabeceo de la pala 1.2.2 cargada a través de
los cilindros 1.4 hidráulicos no representados en la cabina 1.1. La
amortiguación de vehículo o de cabina se realiza sin sistema de
amortiguación exclusivamente a través de los neumáticos 1.3 de la
máquina 1 de construcción. Durante el ciclo de trabajo o de traslado
de la máquina 1 de construcción pueden solaparse dado el caso
excitaciones/impulsos a través de la trayectoria 4.1 o a través del
equipamiento 4.2, lo que lleva a una aceleración de cabina aumentada
y de este modo no deseada.
La figura 2 muestra la arquitectura de control
del dispositivo para la atenuación de movimiento en máquinas 1 de
construcción en un circuito de regulación cerrado. Este ejemplo de
realización ilustra la activación del cilindro 1.4 hidráulico,
utilizando el sensor 2.1 de aceleración según la invención, el
sensor 2.2 angular y el sensor 2.3 de presión, en el caso de una
excitación de la máquina 1 de construcción a través del equipamiento
1.2 representado en la figura 1 y a través de la trayectoria 3.
La máquina 1 de construcción representada en la
figura 1 presenta de fábrica una válvula 1.5 del bloque de control
no representado, una unidad 6 de regulación, los sensores 2.2
angulares, el sensor 2.3 de presión empleado opcionalmente y un
sensor 2.1 de aceleración.
Las excitaciones 4.1 de la máquina 1 de
construcción a través de la trayectoria 3 se transmiten a través de
las ruedas/neumáticos 1.3 de la máquina 1 de construcción igual que
a través de las excitaciones 4.2 del equipamiento 1.2 a la cabina
1.1 de la máquina 1 de construcción. Estas excitaciones 4 que se
solapan se detectan por un sensor 2.1 de aceleración y se
suministran a la unidad 6 de regulación como señal eléctrica. Esta
señal eléctrica forma la primera magnitud de entrada para la unidad
6 de regulación. Como una magnitud de entrada adicional se
suministra la ubicación 10 de la estructura 1.2.1 de elevación a la
unidad 6 de regulación. La vigilancia de la ubicación 10 de la
estructura 1.2.1 de elevación se realiza mediante los sensores 2.2
angulares existentes de fábrica en la máquina 1 de construcción
para evitar elevaciones de cilindro hidráulico demasiado grandes y
una posición de equipamiento deslizante. Además se realiza en el
ejemplo representado en este caso la medición de la presión 8 en el
cilindro 1.4 hidráulico mediante un sensor 2.3 de presión. Mediante
este sensor 2.3 de presión que puede emplearse opcionalmente puede
determinarse el grado de llenado de la pala 1.2.2. Los productos
con masa que se encuentran en la pala 1.2.2 ejercen una fuerza de
presión sobre el cilindro 1.4 hidráulico que se detecta por el
sensor 2.3 de presión. Las señales de entrada anteriormente
descritas de los sensores 2 o transformadores de valor de medición
se procesan según un algoritmo representado en la figura 3 para la
generación de una señal de salida. La señal de salida es una señal
eléctrica y proporciona el valor de corriente para una válvula 1.5
de un bloque de control no representado. La válvula 1.5 libera en
función del valor de corriente una sección transversal de válvula,
siendo el valor de corriente proporcional al caudal 7 liberado.
Mediante la introducción o evacuación de fluido hidráulico se hace
mover el cilindro 1.4 hidráulico. La velocidad del movimiento de
elevación es a este respecto proporcional al caudal 7 liberado. El
movimiento de elevación del cilindro 1.4 hidráulico corresponde a
este respecto a un movimiento compensador con respecto a la
excitación 4.1 de trayectoria y excitación 4.2 de equipamiento. La
presión 8 que se ajusta a este respecto en el cilindro 1.4
hidráulico se detecta de nuevo mediante el sensor 2.3 de presión y
se suministra a la unidad 6 de regulación. Las excitaciones 4
externas no atenuadas por la unidad 6 de regulación de la máquina 1
de construcción se detectan por el sensor 2.1 de aceleración como
aceleración 5 y se suministran de nuevo a la unidad 6 de
regulación. De este modo el circuito de regulación está cerrado.
Mediante esta estrategia de regulación
utilizando componentes anteriormente descritos puede generarse un
movimiento en contrafase del cilindro 1.4 hidráulico para compensar
las excitaciones 4 externas, tales como por ejemplo la excitación
4.1 de trayectoria o la excitación 4.2 de equipamiento.
La figura 3 muestra la estructura de señal del
dispositivo para la atenuación de movimiento. En la unidad 6 de
regulación se implementó un algoritmo para el procesamiento de las
señales de entrada. La unidad 6 de regulación presenta tres módulos
12, concretamente el "compensador de desplazamiento activo"
12.1, el "compensador de posición en voladizo" 12.2 y el
"compensador de carga" 12.3, procesando cada módulo 12.1 - 12.3
al menos una señal de entrada y generando una señal de salida
correspondiente.
El módulo "compensador de desplazamiento
activo" 12.1 procesa la señal del sensor 2.1 de aceleración y
determina la corriente 9 de control necesaria para la válvula 1.5
para provocar un movimiento compensador de elevación de cilindro.
La aceleración detectada se amplifica mediante un elemento de
amplificación y se transforma en una señal en función de un modo 11
de amortiguación seleccionado mediante una función de interpolación.
Sin embargo, la función de interpolación sólo se activa mediante
una señal generada del "compensador de carga" 12.3 descrito a
continuación.
Los modos 11 de amortiguación, la amortiguación
11.1 de cabina y la amortiguación 11.2 de pala incluyen diferentes
funciones de transferencia matemáticas, que pueden activarse
individualmente o en acción conjunta. La señal generada para la
corriente 9 de control se amplifica directamente antes de salir del
módulo 12.1. El solapamiento existente en la válvula 1.5 se
compensa además mediante una parte 6.6 adicional de la corriente 9
de control.
Al "compensador de posición en voladizo"
12.2 se le suministra la señal que representa la ubicación 10 de la
estructura 1.2.1 de elevación. Esta señal se detecta por sensores
2.2 angulares dispuestos en la estructura 1.2.1 de elevación. En el
momento de la activación de la función de amortiguación el sistema
almacena como posición de referencia la ubicación 10 actual de la
estructura 1.2.1 de elevación. En el caso de una introducción de
carga en la pala 1.2.2 del aparato 1.2 de trabajo cambia el ángulo
de incidencia, variando la ubicación 10 de la estructura 1.2.1 de
elevación. Esta posición angular se detecta por el sensor 2.2
angular y se compara en el "compensador de posición en
voladizo" 12.2 con la posición de referencia. La desviación de la
posición angular con respecto a la posición de referencia se
procesa mediante un regulador 6.1 PID y a continuación se procesa
adicionalmente a través de un elemento 6.4 de transmisión
configurado como limitador. El regulador de posición se activa a
este respecto sólo cuando la ubicación de la estructura de elevación
abandona un intervalo admisible. La señal generada por el regulador
6.1 PID y la señal limitada por el limitador se suman ahora a la
señal generada del "compensador de desplazamiento activo".
El "compensador de carga" procesa las
señales del sensor 2.3 de presión que está dispuesto en el cilindro
1.4 hidráulico. La presión en el cilindro 1.4 hidráulico indica el
grado de llenado de la pala 1.2.2 o la fuerza de presión que se
aplica sobre el cilindro 1.4 hidráulico a través del producto con
masa que se encuentra en la pala 1.2.2. Las señales del sensor 2.3
de presión se transforman mediante un elemento de transmisión, a
continuación se amplifican a través de un elemento de amplificación
y posteriormente se procesan mediante un filtro paso bajo. El
filtro paso bajo sólo filtra la parte estacionaria de la señal que
es proporcional a la carga de pala o llenado de pala. La señal
generada se suministra ahora al "compensador de desplazamiento
activo" y activa en función de la magnitud de la señal la función
de interpolación ya mencionada. La función de interpolación incluye
la determinación de los parámetros de regulación del "compensador
de desplazamiento activo" en función de la carga de pala.
Mediante el dispositivo descrito y el
procedimiento para la atenuación de movimiento en máquinas 1 de
construcción pudo demostrarse que la aceleración 5 de cabina de
máquinas 1 de construcción en el caso de una excitación 4.1 de
trayectoria y 4.2 de equipamiento, se reduce esencialmente en un
intervalo de frecuencia definido con respecto a sistemas de
atenuación de movimiento pasivos. Mediciones han mostrado que con un
aumento de la carga de pala se aumenta además la atenuación de
movimiento relativa. En resumen puede indicarse que el sistema de
atenuación de movimiento según la invención mejora de manera
duradera la estabilidad de máquina y garantiza una mejor
maniobralidad de la máquina 1 de construcción, sobre todo en el caso
de mayores velocidades de desplazamiento.
- 1
- Máquina de construcción
- 1.1
- Cabina
- 1.2
- Aparato de trabajo
- 1.2.1
- Estructura de elevación
- 1.2.2
- Pala
- 1.3
- Neumáticos/ruedas
- 1.4
- Cilindro hidráulico
- 1.5
- Válvula
- 2
- Sensores
- 2.1
- Sensor de aceleración
- 2.2
- Sensor angular
- 2.3
- Sensor de presión en el cilindro hidráulico
- 3
- Trayectoria
- 4
- Excitaciones/impulsos
- 4.1
- Excitaciones de trayectoria
- 4.2
- Excitaciones de equipamiento
- 5
- Aceleración de cabina
- 6
- Unidad de regulación/control de desplazamiento activo
- 6.1
- Regulador
- 6.2
- Elemento de comparación
- 6.3
- Elemento de amplificación
- 6.4
- Elemento de transmisión
- 6.5
- Valor de referencia para la ubicación de la estructura de elevación
- 6.6
- Parte adicional de la corriente
- 6.7
- Función de interpolación
- 7
- Caudal del fluido hidráulico
- 8
- Presión en el cilindro hidráulico
- 9
- Corriente de control para la válvula
- 10
- Ubicación de la estructura de elevación
- 11
- Modos de amortiguación
- 11.1
- Modo de cabina
- 11.2
- Modo de pala
- 12
- Módulos
- 12.1
- Compensador de carga
- 12.2
- Compensador de desplazamiento activo
- 12.3
- Compensador de posición en voladizo
Claims (13)
1. Procedimiento para la atenuación de
movimiento en una máquina (1) de construcción sin suspensión
autopropulsada, especialmente en un cargador de ruedas, con una
cabina (1.1), una pala (1.2.2) accionada mediante un cilindro (1.4)
hidráulico, una fuente hidráulica, una válvula (1.5) controlada para
la alimentación del cilindro (1.4) hidráulico con fluido
hidráulico, una unidad (6) de regulación con un software de control
así como al menos un sensor configurado como sensor (2.1) de
aceleración, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas
de procedimien-
to:
to:
- a.
- detectar la señal de aceleración a través del sensor (2.1) de aceleración durante el desplazamiento de la máquina de construcción,
- b.
- seleccionar un modo de amortiguación a partir de varias funciones de amortiguación adaptables depositadas en la unidad (6) de regulación para la minimización de la aceleración (5) de la cabina (1.1) y/o la minimización de la aceleración (4.2) de la pala (1.2.2),
- c.
- procesar la señal de aceleración como magnitud de entrada a través del software de control de la unidad (6) de regulación y determinar una corriente (9) de control para la válvula (1.5) en función del modo de amortiguación seleccionado como magnitud de salida para la atenuación de movimiento y
- d.
- alimentar el cilindro (1.4) hidráulico con fluido hidráulico a través de la válvula (1.5) en función de la corriente (9) de control.
2. Procedimiento para la atenuación de
movimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la
determinación de una corriente (9) de control para la válvula (1.5)
se realiza por la unidad (6) de regulación según un primer modo de
amortiguación para la amortiguación máxima de la cabina (1.1) o
según un segundo modo de amortiguación para la amortiguación máxima
de la pala (1.2.2).
3. Procedimiento para la atenuación de
movimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado
porque el modo de amortiguación se selecciona por el usuario de la
máquina (1) de construcción.
4. Procedimiento para la atenuación de
movimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado
porque la selección del modo de amortiguación se realiza
automáticamente en función del nivel de llenado de la pala
(1.2.2).
5. Procedimiento para la atenuación de
movimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque
para la determinación del nivel de llenado de la pala se utiliza un
sensor (2.3) de presión dispuesto en el cilindro (1.4) hidráulico,
cuyas señales de presión se alimentan a la unidad (6) de regulación
para seleccionar de manera adaptativa a la carga un modo de
amortiguación óptimo.
6. Procedimiento para la atenuación de
movimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque la ubicación (10) de la pala (1.2.1)
detectada por un sensor angular (2.2) se alimenta adicionalmente
como magnitud de entrada adicional a la unidad (6) de regulación
para contrarrestar movimientos de elevación no admisibles del
cilindro hidráulico (1.4).
7. Procedimiento según una o varias de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se diferencia
entre un punto de funcionamiento de un nivel de presión y/o la
velocidad de desplazamiento.
8. Dispositivo para la atenuación de movimiento
en una máquina (1) de construcción sin suspensión autopropulsada,
especialmente en un cargador de ruedas, con una cabina (1.1), una
pala (1.2.2) accionada mediante un cilindro hidráulico (1.4), una
fuente hidráulica, una válvula (1.5) controlada para la alimentación
del cilindro hidráulico (1.4) con fluido hidráulico, al menos un
sensor configurado como sensor (2.1) de aceleración así como una
unidad (6) de regulación con un software de control, presentando la
unidad (6) de regulación varias funciones de amortiguación
adaptables para la minimización de la aceleración (5) de la cabina
(1.1) y/o la minimización de la aceleración (4.2) de la pala
(1.2.2) y estando configurada de tal manera para procesar las
señales del sensor (2) mediante el software de control como señal
de entrada y determinar una corriente de control para la válvula
como magnitud de salida para un movimiento compensador del cilindro
hidráulico (1.4) en función de un modo de amortiguación
seleccionado de las funciones de amortiguación depositadas en la
unidad (6) de regulación.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque la unidad (6) de regulación presenta al
menos un primer modo de amortiguación para la amortiguación máxima
de la cabina (1.1) y un segundo modo de amortiguación para la
amortiguación máxima de la pala (1.2.2).
10. Dispositivo según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque está previsto un sensor (2.3) de presión
para la detección de la presión en el cilindro hidráulico (1.4)
para la determinación del grado de llenado de la pala (1.2.2) como
magnitud de entrada adicional para la unidad (6) de regulación para
posibilitar de manera adaptativa a la carga una compensación óptima
de oscilaciones.
11. Dispositivo según la reivindicación 8, 9 ó
10, caracterizado porque está previsto un sensor angular para
la detección de la ubicación de la estructura (1.2.1) de elevación
como magnitud de entrada adicional para la unidad (6) de regulación
para contrarrestar movimientos de elevación no admisibles del
cilindro (1.4) hidráulico.
12. Dispositivo según una o varias de las
reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el sensor (2.1)
de aceleración está dispuesto en la zona de la cabina (1.1) de la
máquina de construcción.
13. Dispositivo según una o varias de las
reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el sensor (2.1)
de aceleración está dispuesto en la zona de la pala (1.2.2) de la
máquina de construcción.
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