SE526989C2 - Metod för skakning av arbetsredskap - Google Patents

Description

20 25 30 526 989 2 ëßäa; ett styrreglage för styrningen av skopan. En dator eller en styrenhet är därvid anordnad att manipulera signalen och se till att en mjuk drift normalt föreligger. När en ventil, som används för styrningen av skopan eller liknande, aktiveras, är därför i normalfallet skopans acceleration och inbromsning reducerade för att ge mjuka start och stopp, förbättrad stabilitet, mindre utmattningspåfrestning på den mekaniska konstruktionen och på hydrauliken. Emellertid ger detta ett problem när skopan ska göras ren genom skakning.

Med konventionella maskiner för operatören vanligen skopan snabbt fram och tillbaka för att på så vis skaka ut smuts ur skopan. Denna skoprörelse utlöses av att operatören för en spak, normalt den ordi- narie spaken för skoptiltning, snabbt fram och tillbaka.

Det är genom den amerikanska patentansökan US 2002 / 006557 5, Francis et al., känt med en skopskakningsmekanísm för elektrohyd- rauliska maskiner. Ingressen till patentkravet 1 iden föreliggande ansökan är anpassad med hänsyn till vad som är känt genom nämnda patentansökan. Enligt US 2002 / 0065575 inbegriper skop- skakningsmekanismen en driftsättmodul, som är lagrad i ett minne och som innefattar en mjukdriftmodul och en abruptdriftmodul.

Abruptdriftmodulen kan aktiveras genom en särskild manövrering av en spak eller en joystick. Vid aktivering av abruptdriftmodulen änd- ras spakkaraktäristiken, så till vida att ett givet spakutslag ger ett annat öppningsutslag på den hydraulventil som används för skak- ningen än vad som är fallet med motsvarande spakutslag under akti- vering av mjukdrlftmodulen. Man kan också betrakta det som att signalkaraktäristiken ändras beroende av vilken driftmodul som väljs.

Enligt den ovan beskrivna tidigare tekniken ändras alltså en given styrparameteruppsättning vid övergång från en driftmodul till en Iøcøo 10 15 20 25 30 »526 989 3 annan. Förändringen består här i att värdet på hydraulventilöpp- ningsgraden för ett givet värde på spakutslag ökar eller att den maximala hydraulventilöppningsgraden ökar vid övergång från mjuk- drift till abruptdrift.

SYFTET MED UPPFINNINGEN Ett syfte med den föreliggande uppfinningen år att tillhandahålla en alternativ metod som kan användas för styrning av tiltningsfuriktio- nen hos en arbetsmaskins skopa eller liknande och som ger en öns- kat snabb respons, snabbhet, vid abruptdrift och en önskat långsam respons vid mjukdrift. Responsen definieras av den snabbhet med vilken en viss mängd hydraulvåtska passerar igenom en hydraulven- til för att åstadkomma en förskjutning av det aktuella arbetsredska- pet, som typiskt utgörs av skopan hos en lastmaskin.

REDOGORELSE FOR UPPFINNINGEN Syftet med uppfinningen uppnås med den inledningsvis nänmda metoden, kännetecknad av att vid övergång från den ena driftsfunk- tionen till den andra driftsfunktionen, ändras den tid det tar för hyd- raulventilen att öppnas till en i förväg bestämd öppningsgrad. Med andra ord ändras en given styrpararneteruppsättning vid övergång från den ena driftfunktionen till den andra, så till vida att ramptiden, den tid som är given för öppnande av hydraulventilen till en given öppningsgrad, ändras i samband med övergången.

Vid övergång från mjukdriftfunktion till abruptdriftfunktion, minskas den tid det tar för hydraulventilen att öppnas till en i förväg bestämd öppningsgrad. c Gouna 0 10 15 20 25 30 526 989 4 Enligt ett utföringsexempel ändras också den maximala öppningsgra- den hos hydraulventilen vid övergång från den ena driftsfunktionen till den andra. Med andra ord är det inte enbart ramptiden, utan även öppningsgraden som ändras, vilket innebär dubbla fördelar eftersom dels att ett givet flöde igenom ventilen uppnås snabbare, dels ett större flöde mot slutet av öppnandet uppnås.

Det är enligt uppfinningen möjligt att den öppningsgrad hos hydraul- ventilen som svarar mot ett givet läge hos styrreglaget ändras vid övergång från den ena driftsfunlrtionen till den andra.

Det ska inses att öppningsgraden ökas vid övergång från mjukdrifts- funktionen till abruptdriftsfiinktionen.

Enligt ett föredraget utföringsexempel är styrreglaget en spak, ágnad att föras manuellt från ett utgångsläge till en utslagsvirikel a, och bestäms hydraulventilens öppningsgrad av utslagsvirikeln a. Det är även tänkbart att hydraulventilen öppnas till en given öppningsgrad oberoende av utslagsvinkeln, som svar på att styrenheten erhållit en order om övergång till abruptdrift, och att sålunda även mycket små vickningar på spaken därvid skulle resultera i tillräcklig och på för- hand bestämd öppningsgrad. Det ska inses att begreppet spak även inkluderar vad som i dagligt tal benämns joy stick.

Val av arbetsfunktion görs företrädesvis av styrenheten baserat på med vilken hastighet eller frekvens styrreglaget förs fram och tillbaka av en operatör.

Den av tryckfluidkällan för drivningen av arbetsredskapet levererade trycknivån kan enligt uppfinningen ökas vid övergång från mjuk- driftsfiirilfition till abruptdriftsfunktion. Detta kan helt enkelt ske genom att styrenheten, vid order om abruptdrift tillåter ett högre 00000 10 15 20 25 30 i526 989 s tryck från en hydraulpump hos arbetsmaskinen att verka på den vätska som flödar genom hydraulventilen. Antingen kan detta ske genom styrning av en tryckregulator uppströms hydraulventilen eller genom direkt styrning av effekten hos nämnda pump.

Uppfinningen innefattar även en elektrohydraulisk maskin som är kännetecknad av att den innefattar en anordning och en datorpro- gramprodukt såsom definierad ovan. Företrädesvis är maskinen en lastmaskin, är arbetsredskapet en tiltbar skopa och är arbetsfunk- tionen en skoptiltningsfunktion.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med den föreliggande uppfin- ningen kommer att framgå av den efterföljande detaljerade beskriv- ningen av utföringsexempel samt av de bifogade patentkraven.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen ska härefter i exemplifierande syfte beskrivas mer i detalj med hänvisning till de bifogade ritningama, på vilka, Fig. 1 är kopplingsschema för en anordning enligt uppfinningen Fig. 2 är ett diagram som visar förhållandet mellan flöde igenom hyd- raulventilen och tid för abruptdriftmodul och mjukdriftrnodul enligt tidigare teknik, Fig. 3 år ett diagram som visar förhållandet mellan flöde igenom hyd- raulventilen för abruptdriftmodul och mjukdriftmoclul enligt ett utförande av den föreliggande uppfinningen, och 10 15 20 25 30 Fig. 4 år ett diagram som visar förhållandet mellan flöde igenom hyd- raulventilen och tid abruptdriftmodul och mjukdriftmodul enligt ett alternativt utförande av den föreliggande uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I fig. 1 visas schematiskt ett kopplingsschema för en anordning för implementering av metoden enligt uppfinningen. Anordningen inne- fattar en tryckfluidkälla 1, till exempel en Oljepump, en tryckfluid- krets 2, bestående av bland annat ledningar för ledning av tryckflui- den. Dessutom innefattar anordningen ett styrreglage 3, företrädesvis en spak, en styrenhet eller dator 4, en ventil 5 och en hydrauliskt driven cylinder-kolvenhet 6 för den direkta styrningen av ett arbets- redskap (icke visat). Anordningen innefattar även en tank 7, som bil- dar en lågtryckssida hos hydraulikkretsen 2. Det ska vidare inses att ytterligare komponenter som normalt förekommer i en hydraulikkrets kan ingå i anordningen. 'Pill exempel är ventilen 5 förstyrd av en elstyrd hydraulisk tryckreducerare (solenoid) 15,16.

Anordningen för implementering uppfinningen år med fördel anord- nad på en arbetsmaskin för styrning av ett arbetsredskap hos maski- nen. Maskinen är enligt ett föredraget utförande en lastmaskin såsom en frontlastare, varvid arbetsredskapet år sådant att det finns behov av att vid normal drift driva detta mjukt och att det vid vissa tillfällen firms ett behov av att driva detta mer abrupt, det vill säga åstad- komma snabba, ryckiga rörelser hos redskapet. Typiskt är redskapet en skopa, på vilken man önskar att genom manuell ordergivning, av en förare, från en position i en förarhytt, implementera en skopskak- ningsfiinlrtion med hjälp av anordningen enligt uppfinningen, samti- digt som en mjuk drift garanteras vid normal drift. 10 15 20 25 30 526 989 7 Anordningen fungerar pä så vis att en operatör, till exempel en i en lastmaskins hytt placerad förare, genom manövrering av styrreglaget 3, som då är anordnat i nämnda hytt, genererar signaler, företrädes- vis elektriska, som via styrenheten 4 går vidare till ventilen 5 för styrning av denna. Styrenheten 4 är normalt sett anordnad att mani- pulera signalema, eller fastställa bestämda styrparameteruppsätt- ningar, för ästadkommande av en av två driftsätt, mjukdrift eller abruptdrift, hos arbetsredskapet. För detta ändamål är styrenheten 4 utrustad med en mjukvara som inkluderar en styralgoritm, eller styrmodul, för mjukdrift och en algoritm, styrmodul, för abruptdrift.

Man kan också se det som att styrenheten innefattar två givna styr- parameteruppsättningar, en för mjukdrift och en för abruptdrift, eller en styrpararneteruppsättriing som ändras vid övergång från den ena till det ena till den andra driftfunktionen. Styrreglaget 3 är med fördel anordnat på sådant sätt att en signal kan genereras via detta av ope- ratören för val av en av driftfunktionema, eller val av en av modu- lema. Vanligen väljs abruptdrift på detta sätt, eftersom mjukdrift är den som i normala fall träder i kraft med automatik.

Ett flertal sätt för val av driftmodul/driftfunktion föreslås. Bland dessa ska i syrmerhet nämnas följande: styrreglaget är en spak och operatören drar denna fram och tillbaka ett antal gånger över en viss frekvensnivå, varvid detta registreras av styrenheten 4 och den senare genererar övergång till abruptdrift; anordningen innefattar en tryckknapp som är kopplad till styrenheten 4, varvid abruptdriftmo- dulen aktiveras; anordningen innefattar en tryckknapp som är kopplad till styrenheten 4, varvid abruptdriftmodulen blir aktiverad sålänge spaken används aktivt; anordningen innefattar en trycknapp som är kopplad till styrenheten 4. Abruptdriftmodulen är aktiverad enbart så länge knappen är intryckt; Anordningen innefattar en tiyckknapp som är kopplad till styrenheten 4, som i sin tur, vid 10 15 20 25 30 526 989 s intryckning av knappen, själv styr ut signaler som motsvarar att spa- ken dras fram och tillbaka.

Fig. 2-4 visar olika sätt att implementera abruptdrift. Fig. 2 är ett schema för en anordning enligt tidigare teknik, av vilket det framgår att övergång till abruptdrift resulterar i att spakkaraktåristiken änd- ras så till vida att ett givet spaklåge resulterar i en annan öppnings- grad hos den ventil som styrs och som bestämmer flödet av tryckfluid till en cylinder-kolvenhet hos en anordning av det slag som beskrivit ovan och som visas i fig. 1. Den hastighet med vilken ventilen öpp- nas, betraktad som förändring av öppnad area per tidsenhet, år dock densamma för de bägge driftsätten. Med andra ord har man en varia- bel spakkaraktäristik eller variabel signalkaraktåristik, beroende på hur man vill se det. I ruta 8 i fig. 2 visas flödet, eller ventilöppnings- graden om man så vill, avsatt mot tiden för en grunduppsättning av styrpararnetraifr. I samband med drift kommer en filterfunktion, visad med ruta och implementerad av styrenheten 4, att appliceras på grunduppsåttningen av styrparametrar. Flödes-tidskurvor för mjuk- drift m respektive abruptdrift a visas i rutan 9. Ramptiden, det vill säga tiden för öppnandet av ventilen 5 till den öppningsgrad som motsvarar ett givet spakutslag a, ändras som synes inte, utan är densamma för abruptdriftfunktionen a och mjukdriftfunktionen gg.

Fig. 3 visar ett första exempel på principen för metoden enligt upp- finningen, enligt vilken en och samma spakkaraktäristik gäller för mjukdriftsfunktionen och för abruptdriftsfiinktionen. Med andra ord bibehålls samma maximala ventilöppningsgrad vid mjukdrift ¿n_ som vid abruptdrift a. Ruta 10 visar, liksom ruta 8 i fig. 2, en kurva för en grunduppsättning av styrparametrar, med given tidskonstant eller ramp för öppnandet av ventilen 5. En filterfunktion, implementerad av styrenheten 4, återges med ruta 1 1. Beroende av om mjukdrift m l0 l5 20 25 30 526 989 9 eller abruptdrift g är bepwildrad kommer filtret att fungera på olika sätt, vilket framgår av l2, i vilken kurvoma för abruptdrift _a_ res- pektive mjukdrift _rr_i är inritade. Ramptiden, det vill säga tidskon- _ stanten för ventilöppnandet, är kortare vid abruptdrift g än vid mjuk- drift m. Med andra ord ändras styrparametrarna, närmare bestämt tidskonstanten, vid övergång från det ena driftsättet till det andra.

Anordningen är i grunden snabb, det vill säga, ger i grunden snabb respons, motsvarande abruptdrift. Därför manipulerar styrenheten 4 i normala fall, under mjukdrift med mjukdriftmodulen, signalerna från styrreglaget/ spaken 3 med hjälp av ett signalfilter eller ett dyna- miskt filter l l. Detta för att uppnå en mjuk drift med långa rampti- der vid normal drift, till exempel grävnirig eller lastning med en skopa. Vid övergång till abruptdrift elimineras eller reduceras sålun- da appliceringen av filtret 1 l eller filtreringen av styrsignalema.

Abruptdriftmodulen arbetar sålunda med reducerad eller eliminerad filtrering av styrsignalerna från styrreglaget 3.

Fig. 4 visar ett andra exempel pä principen fór metoden enligt upp- finningen. Detta utförande är en kombination av den princip med ändrad spakkaralrtäristik som tidigare teknik föreslagit och principen enligt uppfinningen, nämligen med olika ramptider för abruptdrift och mjukdrift. Denna kombination torde vara den kanske mest gynn- samrna lösningen för de flesta hydraulikkretsar ägnade att arbeta enligt uppfinningen, till exempel för styrning av en skopa och imple- mentering av en skopskakningsfunktion. I ruta 13 visas flöde mot tid för en grunduppsättning av styrparametrar, medan motsvarande kurvor för abruptdrift g och mjukdrift m visas i ruta 15. Mjukdrift _rr_1 innebär att en i grunden långsammare drift med mindre spakutslags- respons vad gäller ventilöppningsgraden används i kombination med längre ramptid, som här, liksom i tidigare utföringsexempel, uppnås med hjälp av ett filter, återgivet med ruta 1 1. Vid abruptdrift g sker i princip inte någon begränsning eller förändring av de parametrar som 10 15 20 526 989 N bestämmer mædmal öppningsgrad respektive tidskonstanten, ram- pen, i jämförelse med den i ruta 13 angivna grunduppsättningen.

Det ska inses att varianter av uppfinningen kommer att vara uppen- bara för en fackman inom området utan frångående av uppfinningens ram, såsom denna är definierad i de bifogade patentkraven med stöd av beskrivningen och av de bifogade ritningarna.

I synnerhet kommer olika typer av och kombinationer av olika typer _ av signalfiltrering att vara möjliga inom ramen för uppfinningen. Sig- nalema kan vara analoga eller digitala.

Man kan även tänka sig att trycket över ventilen 5 ökas vid övergång till abruptdrift, till exempel genom att vid abruptdrift låta pumpen 1 leverera ett högre tryck relativt lasten än i nonnala fall (mjukdrift).

Detta kan antingen ske genom ändring av pumpens 1 eiïekt eller genom styrning av en tryckregulator, lämpligen placerad uppströms ventilen 5.

Det ska inses att begreppet driftfunktion, som det här används, kan ersättas av ekvivalenta uttryck som ”driftsätfß "arbetssätt". ”arbets- princip”, etc.

Claims (12)

10 15 20 25 30 526 989 11 PATENTKRAV

1. Metod för styrning av en funktion hos ett arbetsredskap medelst en anordning som innefattar -en tiyckfluidkålla (l), -en tryckfluidkrets (2) för drivning av arbetsredskapet, - en i tryckfluidkretsen (2) anordnad, elektroniskt styrd hydraulventil (5) för styrning av arbetsredskapets funktion -en styrenhet (4) för styrning av hydraulventilen (5) baserat på signal från ett styrreglage (3) för förmedling av en styrorder till styrenheten (4), varvid styr-enheten (4) anordnad att styra hydraulventilen (5) enligt en mjuk- driftsfunktion eller en abruptdriftsfunktion, kännetecknad av att, vid övergång från den ena driftsfunktionen till den andra driftsfunktionen, ändras den tid det tar för hydraulventilen (5) att öppnas till en i förväg bestämd öppningsgrad.

2. Metod enligt krav 1, kännetecknad av att, vid övergång från mjuk- driftfunktion till abruptdriftfuriktion, minskas den tid det tar för hyd- raulventilen (5) att öppnas till en i förväg bestämd öppningsgrad.

3. Metod enligt krav l eller 2, kännetecknad av att, vid övergång från den ena driftsfunktionen till den andra, ändras den maximala öppningsgraden hos hydraulventilen (5).

4. Metod enligt krav 3, kännetecknad av att, vid övergång från den ena driftsfunktionen till den andra, ändras den öppningsgrad hos hydraulventilen (5) som svarar mot ett givet läge hos styrreglaget (3).

5. Metod enligt något av kraven 3-4, kännetecknad av att öppnings- graden ökas vid övergång från mjukdriftsfunktionen till abruptdrifts- funktionen. 10 15 20 25 30 526 989 12

6. Metod enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att styrregla- get (3) är en spak, ägnad att föras manuellt från ett utgångsläge till en utslagsvinkel a, och att hydraulventilens (5) öppningsgrad bestäms av utslagsvinkeln a.

7. Metod enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att val av driftsfunktion görs av styrenheten (4) baserat på med vilken hastighet eller frekvens styrreglaget (3) förs fram och tillbaka av en operatör.

8. Metod enligt något av kraven 1-7, kännetecknad av att den av tryckfluidkällan (1), för drivningen av arbetsredskapet levererade trycknivån, ökas vid övergång från mjukdriftsfunktion till abrupt- driftsfunktion.

9. Metod enligt något av kraven 1-8, kännetecknad av att den appli- ceras på en lastmaskin, att arbetsredskapet är en tiltbar skopa och att arbetsfunktionen är en skoptiltningsfunktion.

10. Datorprogramprodukt, kännetecknad av att den är anordnad för implementering av metoden enligt något av kraven 1-9 på en med nänmda arbetsredskap och nämnda anordning försedd arbetsma- skin.

11. 1 1. Datorprogramprodukt enligt krav 10, kännetecknad av att den utgör del av styrenheten (4).

12. Arbetsmaskin, kännetecknad av att den innefattar en datorpro- gramprodukt enligt krav 10 eller ll för implementering av metoden enligt något av kraven 1-9.