SE545967C2 - Förfarande och system för att styra en parallellkran på en arbetsmaskin - Google Patents

Abstract

Uppfinningen hänför sig till ett förfarande och ett system för att styra en parallellkran (2) på en arbetsmaskin (1) med hjälp av kranspetspetsstyrning. Enligt förfarandet uppvisar parallellkranen (2) ett kranarmsystem med krandelar med en lyftarmsektion (11) med två parallella armar (11a, 11b), en vipparm (12) med en teleskoperande skjutarm (13) och vilka krandelar är ledbara inbördes och till arbetsmaskinen (1) och kan förflyttas genom inverkan av ställ- och manöverdon (24, 25, 26) som styrs och kontrolleras av ett styrsystem (20) med vilket riktning och rörelsehastighet för parallellkranens spets (TCP) som styrs av en operatör som använder styrspakar (20a, 20b) i arbetsmaskinen (1), genom att applicera hastigheter för parallellkranens olika krandelar (11, 12, 13). Utmärkande är att hastigheterna för de olika krandelarna (11, 12, 13) hos parallellkranen (2) bestäms automatiskt av styrsystemet (20) med utgångspunkt av positionen hos de olika krandelarna i förhållande till deras inbördes vinkellägen (q2, q3) och vipparmens (13) teleskoplängd (d) samt genom parameterjustering av hastigheterna hos de olika krandelarna (11, 12, 13) med hjälp av korrektionsfaktorkurvor.

Description

Uppfinningen hänför sig till ett förfarande för att styra en kran med parallellföring vid en arbetsmaskin med hjälp av kranspetsstyrning enligt ingressen till patentkravet 1. Uppfinningen hänför sig även till ett system för att styra en kran med parallellföring vid en arbetsmaskin enligt patentkravet 13. BAKGRUND Kranbärande arbetsmaskiner såsom skogsmaskiner i form av skördare eller liknande är vanligen utrustade med ett kranarmssystem som inbegriper åtminstone två inbördes ledbara armar (bommar) av vilka den ena är konfigurerad att tillhandahålla en parallellföring. I det följande benämns denna typ av kranarmssystem parallellkran. Syftet med parallellföringen är att underlätta och effektivisera hantering av last med kranen genom att göra det möjligt att konstanthålla en vinkel hos kranen. Tack vare att vinkeln inte förändras när kranen manövreras i rummet kan ett förbättrat produktionsresultat erhållas i jämförelse med kranar som saknar parallellföring.

Utmärkande för en parallellkran är att den innefattar en lyftarmsektion med två armar som på inbördes avstånd löper parallellt med varandra. I motsats till exempelvis en vikarmskran som är utrustad med enkel konventionell lyftarm är parallellkranen, tack vare lyftarmsektionen med parallella armar, normalt så konfigurerad att avståndet mot underlaget hos den yttre ände av den vipparm som ingåri kranen, dvs. kranspetsen, inte förändras när kranen manövreras vilket innebär att arbetsmaskinens grip- eller skördaraggregat som är uppburet i vipparmens fria ände, på ett effektivt sätt kan förmås att röra sig rätlinjigt vid förflyttning inåt/utåt från arbetsmaskinen. Tack vare parallellföringen är en parallellkran således särskilt effektiv vid kranrörelse (horisontella förflyttningar) inåt/utåt från arbetsmaskinen i motsats till exempelvis en vikarmskran som i huvudsak är konfigurerad att arbeta vid vertikala lyftrörelser uppåt/nedåt.

En parallellkran på en arbetsmaskin innefattar vanligen en bas på vilken kranen är roterbar kring en vertikal rotationsaxel och ett kranarmsystem avsett att bära en last i en kranspets (Tool Center Point, TCP) vid en yttre ände av kranarmsystemet. Lyftarmsektionen är med sin ena ände ledbart förenad med basen. I lyftarmsektionens andra ände är en vipparm (vippbom) ledbart förenad. Vipparmen är vanligen teleskopiskt förlängbar och innefattar för ändamålet en skjutarm. Parallellkranen omfattar även en manöverenhet med en eller flera kontrollorgan (eng. controllers) knappar och/eller styrspakar (joysticks) konfigurerade att vara manövrerbara av enkranoperatör för att styra kranens rörelser. För att underlätta för operatören att styra kranspetsens position i rummet på ett korrekt sätt kan styrningen av kranarmarnas inbördes rörelser med fördel vara baserad på ett s.k. koordinatstyrningssystem. Sådana system är vanligen omställbara mellan två olika körlägen (mod:s), dvs. en funktionell styrningsmod och en kranspetsstyrningsmod. Koordinatstyrning av kranspetsen benämns i det följande kranspetsstyrning och innebär att fokus för operatören flyttas från hur varje led på kranen skall styras, till att enbart avse hur kranspetsen TCP skall styras, d.v.s. hur kranspetsen kan förflyttas in/ut resp. upp/ner för att nå varje önskad position i rummet. Kranarmarnas rörelser styrs automatiskt av en dator som ingår i ett styrsystem för kranen. Det konventionella sättet att styra en kran med utgångspunkt från spakpåverkan av rörelsen hos varje bomdel kring en respektive led benämns i det följande funktionell styrning.

Vid kranspetsstyrning använder en operatör normalt två styrspakar varvid en första styrspak används för att styra basens och därmed kranbomsystemets svängrörelser i ett horisontalplan kring nämnda vertikala rotationsaxel och en andra styrspak används dels för att styra kranspetsen rörelse i ett vertikalplan i höjdled Upp/Ned, dels för att styra kranspetsens rörelse i ett horisontalplan ln/Ut med avseende på kranens bas. Normalt används Vänster spak x-led: Sväng, y-led: in/ut. Höger spak: x-led rotator och y-led upp/ned.

Lite förenklat kan det sägas att kända koordinatstyrningar för kranar av ovan angivet slag ”lyssnar” efter styrkommandon från operatören med utgångspunkt från spakpåverkan vad gäller val av önskad hastighet (spakutslag) och positionering av kranspets (TCP) (in/ut; lyft/sänk) vid rörelse från en aktuell start- eller utgångskoordinatposition i ett utgångsläge i rummet till en önskad målkoordinatposition i rummet.

I samband med att operatören positionerar kranspetsen TCP regleras kranarmarnas individuella rörelser och inbördes hastigheter i kranarmsystemet av en datorbaserad kranstyrning på styrsignaler från manöverenhetens respektive styrspakar 20a, 20b och en beräkningsmodell för styrning av kranarmsystemets kranspets TCP, där beräkningsmodellen är upprättad av krantillverkaren i enlighet med en i förväg bestämd styr- och kontrollstrategi. Således, när kranspetsstyrning används, har operatören ingen direkt kontroll över placeringen av de enskilda kranarmarna. lstället beräknar kranstyrningen hur de enskilda kranarmarna ska förflyttas för att få kranspetsen att följa den bana och hastighet som kranoperatören anger via styrkommando på manöverenheten.

Som nämnts här ovan svänger en kran på en skördare normalt tillsammans med förarkabinen kring en vertikal axel z-led för vilket ändamål nämnda båda delar är gemensamt uppburna på en svängskiva som bildar del av ovan nämnda bas 4 varvid kranen har en viss grad av rörelsefrihet på grund av sin svängbara montering kring nämnda vertikala axel i z-led.Lyftarmsektionen 11 har en viss grad av rörelsefrihet på grund av sin svängbara montering på basen 4. Vipparmen 12 som är svängbart monterad på lyftarmsektionen 11, kan röra sig över ett strukturellt i förväg bestämt svängningsområde varvid nämnda vipparm 12 har en viss rörelsefrihet på grund av sin svängbara montering. Nämnda vipparm 12 som därtill normalt är teleskopiskt förlängbar via en linjärt rörlig skjutarm 13 är så monterad i vipparmen att den kan förskjutas över ett strukturellt i förväg bestämt område och har en grad av rörelsefrihet d på grund av dess förskjutbara montering. Armsystemet hos en parallellkran (skördarkran) har följaktligen fyra frihetsgrader, omfattande tre rotationsrörelser vid svänglederna mellan armdelarna och en linjär translationsrörelse för skjutarmen 13. Med uttrycket frihetsgrad eller frihetsgrader avses det antal oberoende rörelser som en ett kranarmsystem 11, 12, 13 hos en kran kan göra med hänsyn till ett system av ortogonala koordinataxlar i ett tredimensionellt rum inbegripande ett bassystem med x-, y- och z-axlar som skär varandra i ortogonala huvudplan i rymden. Även om datorstödda kranspetsstyrningar vid parallellkranar 2 på arbetsmaskiner 1 har bidragit till att underlätta och effektivisera arbetet så finns det alltid ett önskemål efter att ytterligare förbättra såväl kranspetsstyrningssystemens effektivitet som körkänsla för operatören För att åstadkomma hög effektivitet vid parallellkranar 2 hos en skördare är det för varje operatör önskvärt att i möjligaste mån undvika rörelsemönster eller uppträdanden hos kranarmssystemet 11, 12, 13 som är oönskade eller oväntade och som kan innebära att även operatörer med lång träning kan känna sig obekväma och på grund av vilka olägenheter det kan vara svårt att uppnå tillfredställande produktionsresultat. Sådana oönskade rörelsemönster kan innefatta oväntade hastighetsförändringar mellan bommar, oväntade vinkelförändringar eller oförmodade rörelsemönster mellan inbördes ledbara bommar när parallellkranens kranarmsystem i kranspetsstyrningsmod manövreras in/ut respektive upp/ned i rummet. Som tillägg kan det nämnas att det även kan vara svårt, även för vana operatörer, att mjukt samköra funktioner för att undvika oönskade skakningari kran, och därför också i maskin. SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande för att styra en kran 2 med parallellföring vid en arbetsmaskin 1 med hjälp av kranspetsstyrning där styrningen medför en förbättrad effektivitet och kan tillhandahålla ökad körkänsla genom samkörning för operatören. Detta syfte med uppfinningen erhålls genom tillämpning av ett förfarande för att styra en parallellkran vid en arbetsmaskin med hjälp av kranspetsstyrning enligt de kännetecken och särdrag som anges i patentkravetEtt annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett system för att styra en parallellkran hos en arbetsmaskin. Detta syfte att med uppfinningen erhålls genom ett system för att styra en kran vid en arbetsmaskin som uppvisar de särdrag och kännetecken som anges i patentkravetflfêfi.

Enligt ett utförande bestäms hastigheterna hos de olika kranarmarna 11, 12, 13 hos kranen 2 automatiskt med hjälp av att hastigheterna för de olika krandelarna bestäms automatiskt av styrsystemet med utgångspunkt av positionen hos de olika krandelarna i förhållande till deras inbördes vinkellägen och vipparmens teleskoplängd samt genom parameterjustering av hastigheterna hos de olika krandelarna med hjälp av som data i styrsystemet lagrade korrektionsfaktorkurvor. Data innefattande nämnda korrektionsfaktorkurvor kan givetvis även hämtas från någon extern databas som via ett gränssnitt kan kommunicera med styrsystemet. Alternativ kan korrektionsfaktorkurvorna omfatta mjukvara i form av ett i styrsystemet lagrad dataprogram med lämpliga matematiska beräkningsfunktioner, en körbar data-application eller liknande som på motsvarande sätt skulle kunna parameterjustera krandelarnas automatiskt bestämda hastigheter beroende på krandelarnas inbördes vinkellägen för att på så sätt kompensera för olika typer av konstruktiva geometriska faktorer i kranarmssystemet som kan inverka på kranarmssystemets rörelseegenskaper i olika riktningar för kranspetsen.

Eftersom parameterjusteringen sker med utgångspunkt från som data lagrade korrektionsfaktorkurvor och att mätdata som omfattar armdelarnas inbördes lägen och hastighet kontinuerligt adresseras från givare och sensorer i armsystemet till styrsystemet bör det underförstås att kranen styrs på ett dynamiskt och momentant sätt enligt det uppfinningsenliga förfarandet.

Till grund för uppfinningen ligger insikten att förbättrad effektivitet skulle kunna åstadkommas vid ett sätt att styra parallellkranen som innebär att parallellkranen kan manövreras inåt och utåt från arbetsmaskinen inom ett normalt rörelseområde vid fällning, kvistning och kapning av trädet till timmer i bestämda längder med minsta möjliga användning av teleskopvippans utskjutningsbom. lstället eftersträvas att göra det möjligt att utnyttja parallellkranens nära basen belägna ställ- och manöverdon i möjligaste mån och den stora utväxling som kranen i parallellkonfiguration erbjuder utan att för den skull behöva göra avkall på en för operatören förutsägbar och god körkänsla vad gäller krandelarnas rörelser och hastighet. Emellertid handlar det inte enbart om hastighet när det gäller kranrörelser och hastighet, det handlar i hög grad även om hur dessa båda delparametrar, hastighet och tillhandahållande av en av operatören förväntad rörelsenoggrannhet hos armsystemet kan tillhandahållas av styrsystemet för att uppnå hög produktivitet med kranen. Med hjälp av de mått och steg som anges i patentkravet 1 har föreliggande uppfinning gjort detta möjligt.lett annat utförande av uppfinningen bestäms hastigheterna för de olika krandelarna automatiskt när kranspetsen medelst styrspakarna körs på ett av följande sätt; utåt eller inåt i ett horisontalplan relativt arbetsmaskinen; eller nedåt i ett relativt uppåt vertikalplan arbetsmaskinen. FIGURBESKRIVNING I det följande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka; Fig. 1a visar en sidovy av en arbetsmaskin i form av en skördare vilken är utrustad med en parallellkran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning., Fig. 2 visar en schematisk principvy av styrspakar (joysticks) i hytten hos en skördare enligt fig. 1 och konfigurerade för påverkan av en kranoperatör för styrning och kontroll av parallellkranen, Fig. 3 visar en visar schematiskt ett blockdiagram av funktionssättet hos en parallellkran vilken styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 4 visar schematiskt en parallellkran med kranstyrning enligt uppfinningen med fyra grader av rörelsefrihet i ett baskoordinatsystem (x, y, z) som styrs med ett förfarande enligt uppfinningen, Fig. 5 visar schematiskt ett flödesschema som beskriver start- och stoppvillkor vid en skördare utrustad med en parallellkran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 6 visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till teleskopbom i förhållande till en vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett horisontalplan körs utåt medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 7 visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till vipparm i förhållande till en relativ teleskoplängd när parallellkranens armsystem i ett horisontalplan körs inåt medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 8 visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till lyftarm i förhållande till en vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan höjs medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning,Fig. 9 visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till lyftarm i förhållande till vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan sänks medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 10 visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till teleskopbom i förhållande till vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan höjs medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 11 visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till teleskopbom i förhållande till vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan sänks medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver Fig. 12 hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i förhållande till vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett horisontalplan körs utåt medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver Fig. 13 hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i förhållande till vipparmsvinkel i grader (°) när parallellkranens armsystem i ett horisontalplan körs inåt medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver Fig. 14 hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i procent (%) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan lyfts medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver Fig. 15 hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i procent (%) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan lyfts sänks medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, visar schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver Fig. 16 hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i procent (%) när parallellkranens armsystem svängs i ett horisontalplan kring sin centralasvängningsaxel medelst styrspak vid en skördare utrustad med en kran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning, BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER I fig. 1 visas en arbetsmaskin 1 i form av ramstyrd skördare med en parallellkran 2 som tillsammans med en förarhytt 3 i ett horisontalplan är svängbart uppburen på en bas 4 som innefattar en roterbar svängskiva 5 på arbetsmaskinens chassi 6 eller ram. Parallellkranen 2 är utrustad med en allmänt med 20 betecknad kranstyrning som gör det möjligt för en operatör (ej visad) att medelst s.k. koordinatstyrning styra kranen med utgångspunkt från kranspetsen TCP. Parallellkranen 2 innefattar i huvudsak en allmänt med 11 betecknad lyftarmsektion samt en vipparm 12 i vars fria ände (kranspets) ett skördaraggregat 15 är uppburet.

Med hänvisning även till fig. 4 visas att lyftarmsektionen 11 innefattar en parallellföring med två i huvudsak parallella armar 11a, 11b av vilka den ena 11b (lyftarm), i en första ände är direkt ledbart förbunden med basen 4 medan den andra armen 11a (parallellarm) är indirekt ledbart förbunden med basen via en mellanliggande första länkarm 9. Vipparmen 12 är i sin ena ände tillordnad ett ok 14 som bildar en tvåarmad hävarm med två på inbördes avstånd belägna ledpunkter14a, 14b vid en respektive ände av oket. Okets 14 ena ände är vid 14a indirekt ledbart förbunden med en andra ände av lyftarmsektionens 11 första arm 11a via en andra länkarm 10 medan okets 14 andra ände är vid 14b direkt ledbart förbunden med en andra ände av armsektionens 11 andra arm 11b. En stödlänk 11 är ledbart inrättad mellan nämnda andra länkarm 10 och den andra änden av lyftarmsektionens 11 andra arm 11b.

I enlighet med uppfinningen kan den på arbetsmaskinen 1 uppburna parallellkranen 2 med den datorbaserad kranstyrningen 20 vara konfigurerad att omkopplas i olika körlägen (driftsmod) av vilket; ett första körläge skulle kunna omfatta driftsmod för koordinatstyrning av kranspetsen, i det följande benämnt kranspetsstyrning varvid parallellkranens 2 armsystem 11, 12, 13 styrs och kontrolleras med utgångspunkt från kranspetsens TCP önskade rörelser. Kranstyrningen 20 kan också vara så konfigurerad att kranen kan köras i en andra driftsmod för konventionell manuell styrning av kranen och således genom separat styrning och kontroll av varje ställdon för sig hos kranen vilket i det följande benämns funktionell styrning av kranen. Lämpligen kan kranstyrningen 20 vara så konfigurerad att en operatör, via en omkopplare eller liknande operatörsgränssnitt som ingår i kranstyrningen 20, enkelt kan växla mellan nämnda respektive driftsmod för kranen. I ett utförande är det också tänkbart att driftmoderna skulle kunna växlas automatiskt beroende på krankonfiguration, valda funktioner i styrsystemet eller maskinens status i övrigt.I fig. 2 och 3 visas närmare på vilket sätt parallellkranen 2 är konfigurerad att styras och kontrolleras av en operatör (ej visad) i förarkabinen 3. För ändamålet kan kranstyrningen 20 innefatta en första manöverspak 20a för vänster hand respektive en andra manöverspak 20b för höger hand. Styrkommandon som genereras av operatören via nämnda styrspakar 20a, 20b överförs via kommunikationsbussar till kranstyrenheten 20 vilken i sin tur, genom aktivering av ställ- och manöverdon 23, 24, 25, 26 (se fig. 4) manövrerar de olika krandelarna; basens 4 svängskiva 5, lyftarmsektion 11, vipparm 12 och skjutarm 13 via ett kontrollgränssnitt i kranstyrningen. Kranstyrningen innefattar styrmedel 21 för styrning av parallellkranen vilket styrmedel innefattar programvara och/eller data som är lagrad i en databehandlingsenhet och som innefattar korrektionsfaktorkurvor för att genom parameterjustering automatiskt bestämma hastigheterna hos de olika krandelarna 11, 12, 13 samt hastigheten vid svängning av parallellkranen 2 i ett horisontalplan på basens 4 svängskiva I fig. 4 visas hur parallellkranen 2 uppburen på nämnda av svängskiva 5 är roterbar kring en vertikal ledaxel 7 och har en första frihetsgrad q1 för rörelse på grund av nämnda svängbara montering, lyftarmsektionen 11 (omfattande de båda parallella armarna 11a, 11b) är svängbar på en första horisontell ledaxel 8 och har en andra frihetsgrad q2 för rörelse på grund av sin svängbara montering, Vipparmen 12 är svängbart monterad på lyftarmsektionen 11 via en andra horisontell ledaxel 9 och har en tredje frihetsgrad q3 för rörelse på grund av sin svängbara montering, skjutarmen 13, som är skjutbart (teleskopiskt) monterad i vipparmen 12 via en linjär glidstyrning och skjutbar över ett strukturellt i förväg bestämt skjutområde samt har en fjärde frihetsgrad d för rörelse på grund av sin förskjutbara montering. I fig. 4 visas även ett baskoordinatsystem x, y, z som är ett ortogonalt koordinatsystem där z-axeln sammanfaller med svängskivans rotationsaxel med den vertikala ledaxeln 7 och x-axeln sammanfaller med kranens 2 riktning ut och uteliggande längd från arbetsmaskinen 1. Kranspetsens rörelser inåt/utåt från arbetsmaskinen 1 sker i horisontalplanet, dvs. i xy- planet.

Mätelement 31, 32, 33, 34 är anordnade till de svängbara monteringarna 7, 8, 9, 16 mellan de olika krandelarna; svängskivan 5, lyftarmsektionen 11, vipparmen 12 och skjutarmen 13. Mätelementen 31, 32, 33, 34, som mäter svängskivans 5 läge (rotationsvinkeln i förhållande till ett givet utgångsläge), lyftarmsektionens 11 och vipparmens 12 läge iförhållande till varandra kan innefatta vinkelgivare vilka mäter rotationsrörelser i varje led i kranarmssystemet medan mätelementet 34 som mäter skjutarmens 13 translationsrörelse kan omfatta en linjär mätsensor. Mätelementen 31, 32, 33, 34 innefattar givare som är anslutna till kranstyrningen 20 på ett sådant sätt att kranstyrningen 20 kan ta emot mätdata som produceras av mätelementen.

Som visas ifig. 4 innefattar kranen 1 ett treaxligt koordinatsystem inbegripande x-, y- och z-axlar som skär varandra i ortogonala huvudplan i rymden. Med ledning av information från ovannämnda mätelement 31, 32, 33, 34 kan de ingående kranbommarnas inbördes position bestämmas och därmed kranens strukturella läge i det treaxliga koordinatsystemet.

Start och stoppvillkor för kranspetsstyrning Med hänvisning till fig. 5 visas schematiskt ett flödesschema som beskriver start- och stoppvillkor vid en skördare utrustad med en parallellkran som styrs med ett förfarande enligt föreliggande uppfinning. När funktionen kranspetsstyrning inte är aktiv (startvinkel ”q-start” ej uppnådd, eller funktionen ej påslagen av operatören) kommer funktionerna att styras som vanligt med funktionell styrning. Om funktionen kranspetsstyrning är påslagen kommer den att styra kranen när vipparmens 12 vinkel, dvs. parallellkranens tredje frihetsgrad q3 för rörelse ligger över startvinkel q-start som vid föreliggande utförande av uppfinningen hänför sig till en vinkel q3 som understiger -150°. Kranspetsstyrningsfunktionen slutar styra teleskopets skjutarm 13 när teleskopets längd, dvs. den fjärde frihetsgraden d för rörelse går under Stopplängden (teleskop) (mm) vilken stopplängd teleskop betecknad ”d-stop”. Inställningar; Start/stoppvillkor; Startvinkel (vipparm) -150.0°; Stopplängd (teleskop) 20 mm.

Utstvrninq av hastigheter på kran vid kranspetsförflvttninq i xv-planet (ut/in) I enlighet med uppfinningen styrs olika hastigheter ut till teleskopets skjutarm, vipparm och lyft/sänk när parallellkranen i xy-planet körs inåt/utåt på nämnda första och andra styrspakar 20a, 20b (Kran ln och Kran Ut). Det bör underförstås att med uttrycket ”hastighet som styrs ut ti/f' en respektive komponent som ingår i kranarmen avses i det följande det volymflöde av hydraulvätska som via en i kranstyrningen 20 ingående riktningsventil (ej visad) leds ut till det ställ- och manöverdon 23, 24, 25, 26 som manövrerar en respektive komponent 5, 11, 12, 13 som har en frihetsgrad q1, q2, q3, d av rörlighet. Högre volymflöde innebär således högre rörelsehastighet hos den aktuella komponenten.

I fig. 6 visas illustreras schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till vipparmens 12 teleskoperande skjutarm 13 i förhållande till vipparmsvinkel q3 i grader när kranens armsystem körs utåt i xy-planet medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett horisontalplan xy körs utåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas den hastighet med vilken skjutarmen 13 teleskoperar ut ur vipparmen 12 genom parameterjustering av skjutarmens 13 hastighet baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q3. När en operatör genom spakpåverkan 20a, 20b beordrar kranspetsen att i xy-planet röra sig utåt, ställs hastigheten Vd till teleskopets skjutarm 13 ut som en procentdel av spakutslaget på kran där nämnda procentandel beror på kranens momentana vipparmsvinkel q3. Som framgår av grafen är skjutarmens 13 rörelsehastighet vid rörelse utåt reducerad så länge kranens vipparmsvinkel q3 understiger en bestämd vipparmsvinkel q3 som i detta fall är bestämd till -30°. Exempel; om kranens armsystem 2 och därmed kranspetsen av operatören körs utåt i xy-planet med 50 % spakutslag och värdet i diagrammet är 50 % med avseende på momentan vipparmsvinkel q3 kommer skjutarmen 13 att styras ut med 25 % hastighet.

I fig. 7 visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till vipparmen 12 i förhållande till teleskoplängd i procent (%) när kranens armsystem i körs inåt i xy-planet medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna 20a, 20b i ett horisontalplan xy körs inåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas vipparmens 12 hastighet genom parameterjustering baserat på vipparmens 12 momentana teleskoplängd d i procent av teleskopets hela rörelseområde.

När operatör genom spakpåverkan 20a, 20b beordrar kranspetsen att i xy-planet röra sig inåt, ställs hastigheten på skjutarmen 13 in med samma hastighet som spakutslaget, dvs. 1:1 emedan hastigheten på vipparm 12 in istället begränsas av skjutarmens 13 läge, dvs. teleskoplängden. Exempel; om kran in styrs med 50 % och värdet i diagrammet ovan ger 10 % vid en momentan teleskoplängd kommer vipparm 12 in att styras med 10 % av 50 %, det vill säga 5 %. När teleskoplängden understiger den inställda stopplängden d-stopp=20mm för teleskopet så slås teleskopet av och vipparmen 12 får därefter 1:1 förhållande mot spakkommandot.

I fig. 8 visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till lyftarmsektionen 11 i förhållande till vipparmsvinkel q3 när armsystemet i ett vertikalplan xz-led, yz-led höjs medelst styrspak 20a, 20b.

Som angivits här inledningsvis är parallellkranar konfigurerade att förmå kranspetsen att följa en linjär bana vid rörelse av kranen utåt. Emellertid har det visat sig att denna bana i praktiken sällan är perfekt utan att den vanligen kan dyka något när kranen viks utåt. För att få en rak linje på kranspetsen har det visat sig lämpligt att kompensera för denna avvikelse genom att lyfta upp kranspetsen något när kranen körs utåt och låta sänka kranspetsen något när kranen körs inåt. I ett utförande av uppfinningen, när kranens körs utåt styrs härvid kranlyft som en procentandel på kran ut baserat på den momentant uppträdande vipparmsvinkeln q3. Om exempelvis kran ut, styrs ut med 50 % och värdet i diagrammet är 50 % kommer kranlyft att styras ut med 25 % hastighet. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna 20a, 20b i ett horisontalplan xy körs utåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas lyftarmsektionens 11 hastighet genom parameterjustering baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q I fig. 9 visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till lyftarmsektionen 11 i förhållande till vipparmsvinkel q3 när armsystemet i ett vertikalplan i xz-led, yz-led sänks medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen TCP medelststyrspakarna 20a, 20b i ett horisontalplan xy körs inåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas lyftarmsektionens 11 hastighet genom parameterjustering baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q3. Det vill säga när operatören genom spakpåverkan 20a, 20b beordrar kranspetsen att röra sig inåt (kran in), styrs lyftarmsektionen 11 ned (kransänk) som en procentandel på kran in och baserat på kranens momentana vipparmsvinkel q3. Om kran höj/sänk eller teleskopets skjutarm 13 samtidigt körs från styrspakspak/vippa kommer de spakrörelserna att adderas till den beräknade utstyrningen på ett sätt som ger spakarna möjlighet att styra de enskilda funktionera mellan maximal hastighet åt den ena hållet till maximal hastighet år det andra hållet.

Utstvrninq av hastigheter vid kran lvft/sänk För att ge högre hastighet på kranspetsen TCP i lodrätt riktning närmast arbetsmaskinen 1 körs teleskopets skjutarm 13 automatiskt in när man lyfter och teleskopets skjutarm 13 ut när man sänker kranspetsen. Detta gör att man snabbt kan lyfta skördaraggregatet 15 över arbetsmaskinens 1 hjul och sedan sänka skördaraggregatet 15 mot marken igen. En manöver där operatören enligt tidigare känd teknik vid krankörning normalt använderteleskopets skjutarm I fig. 10 visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till teleskopets skjutarm 13 i förhållande till vipparmsvinkel q3 när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan höjs medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna 20a, 20b i ett vertikalplan xz, yz körs uppåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas den hastighet med vilken skjutarmen 13 teleskoperar in i vipparmen genom parameterjustering baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q3. Vid beordrad kran lyft styrs teleskopets skjutarm 13 in som en procentandel på operatörens styrspaksutslag 20a, 20b på beordrad kran lyft med utgångspunkt från i förväg bestämda värden utgående från vipparmens 12 momentana vipparmsvinkel q3. Om exempelvis kran lyft styrs ut med 50% och värdet i diagrammet är 65% kommer teleskopets skjutarm 13 vid rörelse inåt att styras ut med 50% av 70%, d.v.s. 35% hastighet.

I fig. 11 visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver vilken hastighet i procent (%) som styrs ut till teleskopets skjutarm 13 i förhållande till vipparmsvinkel q3 när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan xz-led, yz-led sänks medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna 20a, 20b i ett vertikalplan xz, yz körs nedåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas den hastighet med vilken skjutarmen 13 teleskoperar ut ur vipparmen genom parameterjustering baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q3. Vid kran sänk styrs teleskop ut som en procentandel på kran sänk baserat på kranens momentana vipparmsvinkel q3. Vid kranlyft stannar teleskopets skjutarm 13 vid inställd stopplängd (d-stopp)och vid kransänk avgör ändlägesbegränsningen att teleskopet skjutarm 13 bromsar in mot ett yttre ändläge. Om vipparmen 12 samtidigt används adderas den till utstyrningen på ett sätt som ger den spelutrymme från maximal hastighet in till maximal hastighet ut. Närmare bestämt, om teleskopets skjutarm 13 samtidigt körs från vipparm 12 kommer den spakrörelsen att adderas till den beräknade utstyrningen på ett sätt som ger vipparm 12 möjlighet att styra teleskopets skjutarm 13 mellan maximal hastighet i en riktning till maximal hastighet i motsatt riktning.

Kompenserinq av hastiqhet Kranens geometri och ledpunkternas inbördes varierande positioner gör att även om man med funktionerna ovan kan få kranspetsen TCP att röra sig utefter en linje in respektive ut från arbetsmaskinen 1 så kommer kranspetsens TCP hastighet att variera längs vägen och gå allt saktare längre ut. Med lyft/sänk gäller detsamma nämligen att ju längre ut kranspetsen TCP befinner sig desto snabbare kommer kranspetsen att röra sig upp/ned med samma lyft/sänk kommando. Detta kompenseras med korrektionsfaktorkurvor som skalar om operatörens kran in/ut - kommando med utgångspunkt från vipparmens 12 momentana vinkel q3 samt skalar om operatörens lyft/sänk-kommando beroende på kranens momentana längd (i x-led, y-led). På så sätt kan man ge kranspetsen TCP en mer jämn hastighet in/ut och upp ned oberoende av kranens momentana geometriska position. | fig.hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver förhållande till vipparmsvinkel q3 när parallellkranens armsystem i ett horisontalplan i x-led körs utåt medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna 20a, 20b i ett horisontalplan xy körs utåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP fjärmar sig från arbetsmaskinen genom parameterjustering baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q3 och på ett sådant sätt att kranspetsens initialt relativt höga hastighetsbegränsning minskar allteftersom vipparmens 12 momentana vinkelläge qökan | fig.hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver förhållande till vipparmsvinkel q3 när parallellkranens armsystem i ett horisontalplan körs inåt medelst styrspak 20a, 20b. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna 20a, 20b i ett horisontalplan xy körs inåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP närmar sig arbetsmaskinen genom parameterjustering baserad på vipparmens 12 momentana vinkelläge q3 och på ett sådant sätt att kranspetsens initialt relativt låga eller avsaknad av hastighetsbegränsning ökar allteftersom vipparmens 12 momentanavinkelläge q3 minskar. Vidare bestäms hastigheten för de olika krandelarna 11, 12,automatiskt beroende på krandelarnas 11, 12, 13 sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen I fig. 14 visas schematiskt en som beskriver hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i graf (korrektionsfaktorkurva) procent (%) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan xz-led, yz-led lyfts medelst styrspak 20a, 20b. | fig.hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver procent (%) när parallellkranens armsystem i ett vertikalplan lyfts sänks medelst styrspak. När kranspetsen TCP medelst styrspakarna 20a, 20b i ett vertikalplan xz, yz körs uppåt relativt arbetsmaskinen 1 begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP förflyttar sig genom parameterjustering beroende på krandelarnas 11, 12, 13 sammanlagda uteliggande längd i x- led på ett sådant sätt att hastighetsbegränsningen ökar allteftersom krandelarnas sammanlagda uteliggande längd i x-led ökar. | fig.hastighetskompensering i procent (%) beroende på kranspetsens TCP uteliggande längd i visas schematiskt en graf (korrektionsfaktorkurva) som beskriver procent (%) när parallellkranens armsystem svängs i ett horisontalplan kring sin centrala svängningsaxel medelst styrspak. Hastigheten för svängning av parallellkranen i bestämda vinkellägen inom den första frihetsgraden q1 kring nämnda vertikala ledaxel 7 bestäms på ett sådant sätt att hastighetsbegränsningen ökar när krandelarnas 11, 12, 13 sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen befinner sig på en i förväg bestämt uteliggande längd. Vidare ökar hastighetsbegränsningen när krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen befinner sig på en uteliggande längd på mellan 70-100% av krandelarnas maximala sammanlagda uteliggande längd.

Som framgår av fig. 5 kopplas kranspetsstyrning av parallellkranen bort om åtminstone ett av följande krav är uppfyllda; - kranspetsstyrningsmod för styrsystemet 20 är inte aktivt startat av operatören; - vipparmens 12 momentana vinkelläge q3 är mindre än ett i förväg bestämd värde som kan men inte nödvändigtvis behöver vara -150°.

Claims (1)

1. Förfarande för att styra en parallellkran (2) på en arbetsmaskin (1) med hjälp av kranspetspetsstyrning, och enligt vilket förfarande parallellkranen (2) uppvisar ett kranarmsystem med krandelar som omfattar en lyftarmsektion (11) med två inbördes parallella armar (11a, 11b), en vipparm (12) med en teleskoperande skjutarm (13) och vilka krandelar är anslutna inbördes och till arbetsmaskinen (1) på ett ledbart sätt och kan förflyttas i förhållande till varandra och till arbetsmaskinen (1) genom inverkan av ställ- och manöverdon (24, 25, 26) som styrs och kontrolleras av ett styrsystem (20) hos arbetsmaskinen (1), och i vilket förfarande uppnås riktning och rörelsehastighet för parallellkranens spets (TCP) som styrs av en operatör som använder styrspakar (20a, 20b) i arbetsmaskinen (1), genom att applicera hastigheter för parallellkranens olika krandelar (11, 12, 13), kännetecknat av att hastigheterna för de olika krandelarna (11, 12, 13) hos parallellkranen (2) bestäms automatiskt av styrsystemet (20) när kranspetsen (TCP) körs på ett av följande sätt; utåt eller inåt i ett horisontalplan (xy) relativt arbetsmaskinen (1); uppåt eller nedåt i ett vertikalplan (xz, yz) relativt arbetsmaskinen (1) genom parameterjustering av hastigheterna hos de olika krandelarna (11, 12, 13) med hjälp av korrektionsfaktorkurvor med utgångspunkt av positionen hos de olika krandelarna iförhållande till deras inbördes vinkellägen (q2, q3) och vipparmens(4312) teleskoplängd (d) och baserat på följande åtgärder; a) när kranspetsen (TCP) körs utåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas den hastighet med vilken skjutarmen (13) teleskoperar ut ur vipparmen (12) så länge vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) understiger en i förväg bestämd vipparmsvinkel (q3), b) när kranspetsen (TCP) körs inåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas vipparmens (12) hastighet baserat på vipparmens (12) momentana teleskoplängd (d) tills dess teleskoplängden (d) understiger en i förväg bestämd stopplängd (d-stopp) varefter teleskopet slås av och vipparmen (12) erhåller 1:1 förhållande mot spakkommando, c) när kranspetsen (TCP) körs uppåt relativt arbetsmaskinen (1 ) begränsas den hastighet med vilken skjutarmen (13) teleskoperar in i vipparmen (12) baserat på vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) under rörelsen. d) när kranspetsen (TCP) körs nedåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas den hastighet med vilken skjutarmen (13) teleskoperar ut ur vipparmen baserat på vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) under rörelsen, Förfarande enligt kravet 1, varvid när kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett horisontalplan (xy) körs utåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas lyftarmsektionens (11) hastighet genom parameterjustering baserad på vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3). Förfarande enligt något av kraven 1 - 2, varvid när kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett horisontalplan (xy) körs inåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas lyftarmsektionens (11) hastighet genom parameterjustering baserad på vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3). Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, varvid när kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett horisontalplan (xy) körs utåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP fjärmar sig från arbetsmaskinen genom parameterjustering baserad på vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) och på ett sådant sätt att kranspetsens initialt relativt höga hastighetsbegränsning minskar allteftersom vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) ökar. Förfarande enligt något av kraven 1 - 4, varvid när kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett horisontalplan (xy) körs inåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP närmar sig arbetsmaskinen genom parameterjustering baserad på vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) och på ett sådant sätt att kranspetsens initialt relativt låga eller avsaknad av hastighetsbegränsning ökar allteftersom vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) minskar. Förfarande enligt något av kraven 1 - 5, varvid hastigheten för de olika krandelarna (11, 12, 13) bestäms automatiskt beroende på krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen (1). Förfarande enligt något av kraven 1 - 6, varvid när kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett vertikalplan (xz, yz) körs uppåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP förflyttar sig genom parameterjustering beroende på krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led på ett sådant sätt att hastighetsbegränsningen ökar allteftersom krandelarnas sammanlagda uteliggande längd i x-led ökar. Förfarande enligt något av kraven 1 - 7, varvid när kranspetsen (TCP) medelst styrspakarna (20a, 20b) i ett vertikalplan (xz, yz) körs nedåt relativt arbetsmaskinen (1) begränsas den hastighet med vilken kranspetsen TCP förflyttar sig genomparameterjustering beroende på krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led på ett sådant sätt att hastighetsbegränsningen ökar allteftersom krandelarnas sammanlagda uteliggande längd i x-led ökar. Förfarande enligt något av kraven 1 - 8, varvid parallellkranen (2) är svängbart uppburen på arbetsmaskinen (1) och omställbar i bestämda vinkellägen inom den första frihetsgraden (q1) i ett horisontalplan kring en vertikal ledaxel (z-led) och att hastigheten för svängning av parallellkranen kring nämnda ledaxel bestäms automatiskt baserat på krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen (1)- Förfarande enligt kravet 9, någet-av-kraven-'l-Q, varvid hastigheten för svängning av parallellkranen i bestämda vinkellägen inom den första frihetsgraden (q1) i-ett kring nämnda vertikala ledaxel (z-led) bestäms på ett sådant sätt att hastighetsbegränsningen ökar när krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen befinner sig på en i förväg bestämt uteliggande längd. Förfarande enligt kravet 10, varvid hastighetsbegränsningen ökar när krandelarnas (11, 12, 13) sammanlagda uteliggande längd i x-led från arbetsmaskinen befinner sig på en uteliggande längd på mellan 70-100% av krandelarnas maximala sammanlagda uteliggande längd. Förfarande enligt något av kraven 1 - 11, varvid kranspetsstyrningen av parallellkranen är inaktiv om åtminstone ett av följande krav är uppfyllda; kranspetsstyrningsmod för styrsystemet (20) är inte aktivt startat av operatören; vipparmens (12) momentana vinkelläge (q3) är mindre än ett i förväg bestämd värde (q-start) som kan men inte nödvändigtvis behöver vara -150°. System för att styra en parallellkran (2) på en arbetsmaskin (1) såsom en skördare eller liknande kranutrustat fordon avsett förträdhantering med hjälp av kranspetspetsstyrning, kännetecknat av att systemet innefattar ett styrmedel (21 ) för styrning av parallellkranen genom ett förfarande enligt något av kraven 1 - System enligt kravet 13, innefattande en databehandlingsenhet för styrning av parallellkranens (2) rörelser med en programmerbar programvara i databehandlingsenheten, och att styrmedlet (21) innefattar programvara och/eller data som är lagrad i databehandlingsenheten.