WO2010145733A1 - Mobile working machine comprising a device for damping vibrations of a working arm, and method for damping the vibrations - Google Patents

Mobile working machine comprising a device for damping vibrations of a working arm, and method for damping the vibrations Download PDF

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WO2010145733A1
WO2010145733A1 PCT/EP2010/002774 EP2010002774W WO2010145733A1 WO 2010145733 A1 WO2010145733 A1 WO 2010145733A1 EP 2010002774 W EP2010002774 W EP 2010002774W WO 2010145733 A1 WO2010145733 A1 WO 2010145733A1
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working arm
pressure
hydraulic cylinder
vibrations
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PCT/EP2010/002774
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Inventor
Joachim Rustler
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Robert Bosch Gmbh
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    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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    • F15B2211/8613Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being oscillations

Definitions

  • the invention relates to a mobile machine with damping device of vibrations of a working arm, wherein the working arm of the working machine is articulated with a first end to a superstructure. At least one hydraulic cylinder is arranged between the uppercarriage and the working arm and defines a tilt angle between the uppercarriage and the working arm.
  • a mobile working machine in particular a hydraulically driven earth-moving machine and a method for earth and bulk material movement is known.
  • the mobile work machine is equipped with a complete or at least proportionate automation of the work cycles in earth and bulk material movements, taking into account the vibrations and / or contact forces occurring.
  • This automation is based on a trajectory follow-up control with an active anti-vibration damping and / or a subordinate contact force control, wherein a maximum contact force is defined for the contact force control and, if this threshold value is exceeded, the relevant work cycle is interrupted.
  • pitch oscillations were noticeable and measurable in particular during the testing of a highly dynamic EFM excavator (electronic flow matching) when the working arm or boom was actuated.
  • EFM excavator electronic flow matching
  • no significant improvement or damping of such pitch oscillations could be achieved.
  • the danger of pitching vibrations is not limited to excavators, but can occur in a variety of hydraulic construction machinery, agricultural and forestry machinery and truck loading cranes.
  • the object of the invention is to provide a mobile machine with damping device of vibrations of a working arm and a method for damping vibrations, so that an improvement in controllability, safety at work, the energy efficiency and the comfort of such mobile work machines is achieved by a reduced vibration excitation.
  • a mobile machine with damping device of vibrations of a working arm and a method for damping the vibrations wherein the working of the working machine is arranged with a first end articulated to a superstructure.
  • At least one hydraulic cylinder is arranged between the uppercarriage and the working arm and defines a tilt angle between the uppercarriage and the working arm.
  • At least one load detection sensor is connected to the hydraulic cylinder via a pressure line connected. The load detection sensor detects pressure changes due to pitch oscillations of the working arm.
  • a signal line is arranged between the load detection sensor and a control device, which transmits pressure signals to the control unit.
  • a hydraulic valve is arranged in an inlet and a discharge of the hydraulic cylinder, wherein the hydraulic valve and the hydraulic pump are connected to the control unit via control lines.
  • the hydraulic pump and the hydraulic valve regulate by means of a controller in the control unit at the occurrence of pitching oscillations for damping the same Hydraulikzu- or outflow against the occurrence of pressure fluctuations.
  • An advantage of such a work machine is that vibration excitations by the work arm and the equipment when operating the work arm, for example by acceleration and deceleration of the equipment, are avoided.
  • the load of the consumer is e.g. detected by the load detection sensor and with the help of an electronic control setpoint values for the hydraulic valve and the hydraulic pump are changed so that the acceleration forces counteract the pressure changes and thus the vibration excitation for pitching oscillations with actuated working arm.
  • a combination with a passive or an active vibration damping for the non-actuated state of the working arm e.g. when driving, increase the safety of the mobile work machine.
  • it is possible to achieve a further improvement of the mobile working machine by detecting the hydraulic cylinders or the alignment positions of the same and / or by a combination with a position control.
  • the invention can be used particularly effectively for the system with an EFM regulation (electronic flow matching) for mobile machines, which is characterized by the high possible dynamics while avoiding pitch oscillations. is wrong.
  • EFM regulation electronic flow matching
  • Another advantage is that with existing electrohydraulic only an additional load detection sensor must be fitted, which can be used eg for a weighing device, so that only the control unit must be supplemented by a control unit in the software equipment. No additional position sensors are required for damping the pitch oscillations, so that a cost-effective implementation for mobile machines while avoiding additional maintenance is possible.
  • the load detection sensor has a sensor element, which communicates with the hydraulic cylinder via a hydraulic line and forwards the pressure signals in the hydraulic cylinder via a signal line to a control unit as electrical signals.
  • the work machine having a manual control, which sets a target value for a change in the stroke of the hydraulic cylinder, and the inclination speed of the working arm, and thus a lowering or raising the working arm triggers.
  • Such manual control transmitters are particularly advantageous if a mobile work machine is to operate only semi-automatically and is not provided, as in the publication DE 10 2005 025 536 A1, for fully automatic operation for earthmoving and grading or excavation tasks.
  • pressure control signals are superimposed on the nominal value of the manual control transmitter in the control unit, wherein the pressure control signals generate setpoints for the hydraulic valve position and setpoints for the hydraulic flow of the hydraulic pump and the hydraulic valve, and the setpoints counteract the measured pressure fluctuations due to pitch oscillations.
  • These setpoints of both the manual control transmitter and the hydraulic pump and the hydraulic valve relate to hydraulic flows and are specified in quantity per unit of time.
  • the controller includes, in addition to the above-mentioned pitch damping damper, a low-pass filter that filters out slow pressure changes due to the lifting and lowering of the working arm from the pressure fluctuations transmitted to the controller by the load detection sensor.
  • control unit or the controller in the control unit has a subtraction node for subtracting the filtered-out slow pressure fluctuations in the hydraulic cylinder from the total pressure fluctuations while detecting the pitching oscillations of the working arm.
  • the combination of low-pass filter and subtraction node provides a high-pass filter that transmits only higher-frequency pressure fluctuations due to pitching vibrations and does not take into account the normal hydraulic supply and discharge changes by raising and lowering the working arm for the pressure control signals.
  • a method for damping vibrations of a working arm has the following method steps. First, hydraulic flow rate setpoints are set in liters per minute for a hydraulic cylinder, which is used to raise and lower a working arm. During operation of the working arm, hydraulic pressure fluctuations in the hydraulic cylinder due to pitching oscillations of the working arm are then detected. Then, the target value of a hydraulic flow of a hydraulic pump and the target value for hydraulic flow are changed by a hydraulic valve for supplying the hydraulic cylinder such that acceleration forces occur on the hydraulic piston of the hydraulic cylinder, which counteract the hydraulic pressure fluctuations.
  • This method has the advantage that the pitching vibrations of the working arm are damped and a uniform lifting and lowering of the working arm is ensured even with high dynamics of the mobile machine.
  • the hydraulic pressure fluctuations are preferably determined by a load sensing sensor which has a sensor element which transmits the pressure signals to voltage changes and to a control unit in the control unit supplying a signal line.
  • the desired value for the hydraulic flow in the hydraulic cylinder for changing the inclination angle of the working arm is preferably predetermined for the working machine, whereby a lowering or lifting of the working arm is triggered.
  • This setpoint of the manual control transmitter is superimposed in the control unit pressure control signals of a controller, the setpoint values for the hydraulic valve position and setpoints for the hydraulic flow generated by the hydraulic valve and setpoints for the hydraulic flow of the hydraulic pump.
  • the setpoint values for the manual control transmitter and for the hydraulic pump and for the hydraulic valve are specified in quantity per unit of time (l / min) for a hydraulic flow.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a mobile machine in the form of a shovel with load
  • Figure 2 shows a schematic representation of a working arm of a mobile
  • FIG. 3 shows a schematic functional diagram of a desired value setting of a control device for a mobile work machine.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a mobile machine 1 in the form of a shovel 25 with a load 22.
  • the load 22 is received by a bucket 23 on a working arm 3 of the excavator 25, wherein the working arm 3 of the working machine 1 with a first end 4 at a superstructure 5 of the excavator 25 is articulated.
  • At least one hydraulic cylinder 6 is arranged between the superstructure 5 and the working arm 3 and defines an angle of inclination a between the superstructure 5 and the working arm 3.
  • Raulikzylinder 6 is connected via a pressure line, not shown here, a load detection sensor. This load detection sensor detects pressure fluctuations due to pitch oscillations of the working arm 3.
  • pitching vibrations occur when the working arm 3 is lifted and / or lowered with high dynamics.
  • the inclination angle ⁇ varies by ⁇ ⁇
  • a second end 24 of the working arm 3 carrying the bucket 23 with the load 22 may vary at a distance a from the ground surface 26 by ⁇ ⁇ a during the pitching oscillations.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a working arm 3 of a mobile working machine.
  • the working arm 3 is articulated at its first end 4 and moves at its second end 24 a load upwards or downwards, pitch oscillations in directions of arrows A, B may occur, which are shown in dashed lines on a time axis t schematically in Figure 2.
  • Such pitch oscillations which can occur when lifting and lowering the working arm 3, cause pressure fluctuations in the hydraulic cylinder 6.
  • Variations are fed via a pressure line 8 to a load detection sensor 7 and supplied from the latter via a signal line 9 as voltage fluctuations to a controller 20 in the control unit 10.
  • the pressure fluctuations in a supply line 12 to the hydraulic cylinder 6 are measured or detected.
  • This hydraulic cylinder 6 is articulated with a first end 29, while protruding from its second end 30, a piston rod 27 which cooperates with a piston 21 in the hydraulic cylinder.
  • This piston rod 27 is connected via a hinge point 28 to the working arm 3.
  • This pressure increase can counteract the vibration damping device 2 in that the hydraulic flow f is increased in liters per minute (l / min) of the hydraulic pump 14 and / or the flow through the hydraulic valve 11 in the supply line 12 to the hydraulic cylinder 6 is increased.
  • the pitching vibration in the first half-period as shown in the time-dependent diagram is counteracted, so that a damped pitching vibration, as exemplified by the solid line on the time axis t, results.
  • FIG. 3 shows a schematic functional circuit diagram of a setpoint setting of a control device for a mobile work machine for avoiding pitch oscillations of the working arm of the work machine.
  • input variables are available at the inputs a and b, from which at output c the setpoint values for the hydraulic flow through the hydraulic valve and the hydraulic pump are output in liters per minute.
  • At input a is the setpoint for the hydraulic flow, which is specified by a manual control transmitter 17 in l / min.
  • This set point can act in two directions, once to lower the working arm and once to raise the working arm, depending on the position of the hydraulic valve, which is predetermined by the signal blocks 31 and 32.
  • hydraulic fluid flows into the hydraulic cylinder below the hydraulic piston.
  • hydraulic medium flows into the hydraulic cylinder above the hydraulic piston.
  • the setpoint values of these hydraulic flows predetermined by the manual control transmitter are superimposed in the modulation blocks 33 and 34 for compensating pitching oscillations.
  • different setpoint values for the hydraulic flows during lowering or lifting are supplied via different signal paths 35 and 36.
  • the input b receives the load pressure in the hydraulic cylinder determined by the load detection sensor and branches off from this signal via a low-pass filter 19 the slowly increasing or decreasing hydraulic pressure and feeds it to a subtraction node 18 in which these slow processes are based on the total pressure information of the Load detection sensor are subtracted.
  • This thus cleaned-up signal which only has the faster-running pitch movements as pressure fluctuations, is amplified in a multiplier 37 or a PID controller block for the signal path 35.
  • This amplified signal is added in the signal path 35 in an addition block 41 with a reference signal of the reference block 39 and fed via the signal block 43 to the modulation block 33.
  • the signal of the operational amplifier 38 is subtracted from a reference signal of the reference signal block 40 in a subtraction block 42 and fed to the signal block 44 for modulating to the setpoint for lifting the working arm.

Abstract

The invention relates to a mobile working machine (1) comprising a device (2) for damping vibrations of a working arm (3), wherein a first end (4) of the working arm (3) of the working machine (1) is connected in an articulated manner to a revolving superstructure (5). At least one hydraulic cylinder (6) is disposed between the revolving superstructure (5) and the working arm (3) and defines an angle of inclination (a) between the revolving superstructure (5) and the working arm (3). At least one load sensor (7) is connected to the hydraulic cylinder (6) by means of a pressure line (8). The load sensor (7) senses changes in pressure due to pitch vibrations of the working arm (3). To this end, a signal line (9) is disposed between the load sensor (7) and a control device (10), said signal line (9) transmitting pressure signals to the control device (10). A hydraulic valve (11) is disposed in a supply line and a discharge line (12, 13) of the hydraulic cylinder (6), wherein the hydraulic valve (11) and the hydraulic pump (14) are connected to the control device (10) by means of control lines (15, 16). The hydraulic pump (14) and the hydraulic valve (11) use a regulator (20) in the control device (10) to control the hydraulic flow when pitch vibrations occur so as to counteract changes in pressure and dampen the pitch vibrations.

Description

Mobile Arbeitsmaschine mit Dämpfungseinrichtung von Schwingungen eines Arbeitsarms und Verfahren zur Dämpfung der Schwingungen Mobile work machine with damping device of vibrations of a working arm and method for damping the vibrations
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine mit Dämpfungseinrichtung von Schwingungen eines Arbeitsarms, wobei der Arbeitsarm der Arbeitsmaschine mit einem ersten Ende an einem Oberwagen gelenkig angeordnet ist. Mindestens ein Hydraulikzylinder ist zwischen dem Oberwagen und dem Arbeitsarm angeordnet und definiert einen Neigungswinkel zwischen Oberwagen und Arbeitsarm.The invention relates to a mobile machine with damping device of vibrations of a working arm, wherein the working arm of the working machine is articulated with a first end to a superstructure. At least one hydraulic cylinder is arranged between the uppercarriage and the working arm and defines a tilt angle between the uppercarriage and the working arm.
Aus der Druckschrift DE 10 2005 025 536 A1 ist eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere eine hydraulisch angetriebene Erdbaumaschine und ein Verfahren zur Erd- und Schüttgutbewegung bekannt. Dazu wird die mobile Arbeitsmaschine mit einer vollständigen oder mindestens anteiligen Automatisierung der Arbeitszyklen bei Erd- und Schüttgutbewegungen unter Berücksichtigung der dabei auftretenden Schwingungen und/oder Kontaktkräfte ausgestattet. Diese Automatisierung beruht auf einer Trajektorien-Folgeregelung mit einer aktiven Schwinguhgs- dämpfung und/oder einer unterlagerten Kontaktkraftregelung, wobei für die Kontaktkraftregelung eine maximale Kontaktkraft definiert wird und bei Überschreiten dieses Schwellenwertes der betreffende Arbeitszyklus unterbrochen wird.From the document DE 10 2005 025 536 A1 a mobile working machine, in particular a hydraulically driven earth-moving machine and a method for earth and bulk material movement is known. For this purpose, the mobile work machine is equipped with a complete or at least proportionate automation of the work cycles in earth and bulk material movements, taking into account the vibrations and / or contact forces occurring. This automation is based on a trajectory follow-up control with an active anti-vibration damping and / or a subordinate contact force control, wherein a maximum contact force is defined for the contact force control and, if this threshold value is exceeded, the relevant work cycle is interrupted.
Bei derartig automatisierten bzw. teilautomatisierten mobilen Arbeitsmaschinen treten unvorhergesehene und von der Automatik nicht ausregelbare Schwingungen des Arbeitsarms beim Senken und Heben unter Last auf, die auch Nick- Schwingungen genannt werden. Diese Nickschwingungen sind besonders gefährlich, da sie sich beim automatischen Betrieb aufschwingen können und Eigenschwingungen des Gesamtsystems der mobilen Arbeitsmaschine anregen können, so dass ein automatischer Betrieb nicht mehr gewährleistet ist.In such automated or semi-automated mobile working machines, unforeseen oscillations of the working arm, which can not be regulated by the automatic mechanism, occur during lowering and lifting under load, which are also known as pitching forces. Called vibrations. These pitching vibrations are particularly dangerous because they can swing open during automatic operation and can stimulate natural vibrations of the entire system of the mobile working machine, so that an automatic operation is no longer guaranteed.
Derartige Nickschwingungen wurden insbesondere bei der Erprobung von einem hochdynamischen EFM - Bagger (electronic flow matching) beim Betätigen des Arbeitsarms bzw. Auslegers spür- und messbar. Durch einfache, aus dem Stand der Technik bekannte Steuerungsmaßnahmen konnte jedoch keine wesentliche Verbesserung bzw. Dämpfung derartiger Nickschwingungen erreicht werden. Die Gefahr von Nickschwingungen ist jedoch nicht nur auf Bagger begrenzt, sondern kann bei einer Vielzahl von hydraulischen Baumaschinen, von land- und forstwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen sowie von LKW-Ladekranen auftreten.Such pitch oscillations were noticeable and measurable in particular during the testing of a highly dynamic EFM excavator (electronic flow matching) when the working arm or boom was actuated. By simple, known from the prior art control measures, however, no significant improvement or damping of such pitch oscillations could be achieved. The danger of pitching vibrations is not limited to excavators, but can occur in a variety of hydraulic construction machinery, agricultural and forestry machinery and truck loading cranes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mobile Arbeitsmaschine mit Dämpfungseinrichtung von Schwingungen eines Arbeitsarms und ein Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen zu schaffen, so dass durch eine verminderte Schwingungsanregung eine Verbesserung der Steuerbarkeit, der Arbeitssicherheit, der Energieeffizienz und des Komforts derartiger mobiler Arbeitsmaschinen erreicht wird.The object of the invention is to provide a mobile machine with damping device of vibrations of a working arm and a method for damping vibrations, so that an improvement in controllability, safety at work, the energy efficiency and the comfort of such mobile work machines is achieved by a reduced vibration excitation.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird eine mobile Arbeitsmaschine mit Dämpfungseinrichtung von Schwingungen eines Arbeitsarms und ein Verfahren zur Dämpfung der Schwingungen geschaffen, wobei der Arbeitsarm der Arbeitsmaschine mit einem ersten Ende an einem Oberwagen gelenkig angeordnet ist. Mindestens ein Hydraulikzylinder ist zwischen dem Oberwagen und dem Arbeitsarm angeordnet und definiert einen Neigungswinkel zwischen Oberwagen und Arbeitsarm. Mindestens ein Lasterfassungssensor ist mit dem Hydraulikzylinder über eine Druckleitung verbunden. Der Lasterfassungssensor erfasst Druckänderungen aufgrund von Nickschwingungen des Arbeitsarms.According to the invention a mobile machine with damping device of vibrations of a working arm and a method for damping the vibrations is provided, wherein the working of the working machine is arranged with a first end articulated to a superstructure. At least one hydraulic cylinder is arranged between the uppercarriage and the working arm and defines a tilt angle between the uppercarriage and the working arm. At least one load detection sensor is connected to the hydraulic cylinder via a pressure line connected. The load detection sensor detects pressure changes due to pitch oscillations of the working arm.
Dazu ist eine Signalleitung zwischen dem Lasterfassungssensor und einem Steu- ergerät angeordnet, welche Drucksignale an das Steuergerät überträgt. Ein Hydraulikventil ist in einer Zu- und einer Ableitung des Hydraulikzylinders angeordnet, wobei das Hydraulikventil und die Hydraulikpumpe mit dem Steuergerät über Steuerleitungen verbunden sind. Die Hydraulikpumpe und das Hydraulikventil regeln mittels eines Reglers im Steuergerät beim Auftreten von Nickschwingungen zur Dämpfung derselben den Hydraulikzu- bzw. -abfluss entgegen dem Auftreten der Druckschwankungen.For this purpose, a signal line is arranged between the load detection sensor and a control device, which transmits pressure signals to the control unit. A hydraulic valve is arranged in an inlet and a discharge of the hydraulic cylinder, wherein the hydraulic valve and the hydraulic pump are connected to the control unit via control lines. The hydraulic pump and the hydraulic valve regulate by means of a controller in the control unit at the occurrence of pitching oscillations for damping the same Hydraulikzu- or outflow against the occurrence of pressure fluctuations.
Ein Vorteil einer derartige Arbeitsmaschine besteht darin, dass Schwingungsanregungen durch den Arbeitsarm und die Ausrüstung bei einem Betätigen des Ar- beitsarms, beispielsweise durch Beschleunigung und Verzögerung der Ausrüstung, vermieden werden. Die Last des Verbrauchers wird z.B. mit dem Lasterfassungssensor erfasst und mit Hilfe einer elektronischen Regelung werden Sollwerte für das Hydraulikventil und die Hydraulikpumpe so verändert, dass die Beschleunigungskräfte bei betätigtem Arbeitsarm den Druckänderungen und damit der Schwingungsanregung für Nickschwingungen entgegenwirken.An advantage of such a work machine is that vibration excitations by the work arm and the equipment when operating the work arm, for example by acceleration and deceleration of the equipment, are avoided. The load of the consumer is e.g. detected by the load detection sensor and with the help of an electronic control setpoint values for the hydraulic valve and the hydraulic pump are changed so that the acceleration forces counteract the pressure changes and thus the vibration excitation for pitching oscillations with actuated working arm.
Dabei kann eine Kombination mit einer passiven oder einer aktiven Schwingungstilgung für den nicht betätigten Zustand des Arbeitsarms, z.B. bei Fahrbetrieb, die Sicherheit der mobilen Arbeitsmaschine erhöhen. Schließlich ist es möglich, durch ein Erfassen der Hydraulikzylinder bzw. der Ausrichtungspositionen derselben und/oder durch eine Kombination mit einer Lageregelung eine weitere Verbesserung der mobilen Arbeitsmaschine zu erreichen.In this case, a combination with a passive or an active vibration damping for the non-actuated state of the working arm, e.g. when driving, increase the safety of the mobile work machine. Finally, it is possible to achieve a further improvement of the mobile working machine by detecting the hydraulic cylinders or the alignment positions of the same and / or by a combination with a position control.
Besonders effektiv kann die Erfindung für das System mit einer EFM - Regelung (electronic flow matching) für mobile Arbeitsmaschinen eingesetzt werden, was durch die hohe mögliche Dynamik unter Vermeidung von Nickschwingungen be- dingt ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei vorhandener Elektrohydraulik lediglich ein zusätzlicher Lasterfassungssensor angebaut werden muss, der z.B. auch für eine Wiegeeinrichtung genutzt werden kann, so dass lediglich das Steuergerät um eine Regeleinheit in der Software-Ausstattung ergänzt werden muss. Für das Dämpfen der Nickschwingungen sind keine zusätzlichen Lagesensoren erforderlich, so dass eine kostengünstige Realisierung für mobile Arbeitsmaschinen unter Vermeidung von zusätzlichem Wartungsaufwand möglich ist.The invention can be used particularly effectively for the system with an EFM regulation (electronic flow matching) for mobile machines, which is characterized by the high possible dynamics while avoiding pitch oscillations. is wrong. Another advantage is that with existing electrohydraulic only an additional load detection sensor must be fitted, which can be used eg for a weighing device, so that only the control unit must be supplemented by a control unit in the software equipment. No additional position sensors are required for damping the pitch oscillations, so that a cost-effective implementation for mobile machines while avoiding additional maintenance is possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lasterfassungs- sensor ein Sensorelement auf, das über eine Hydraulikleitung mit dem Hydraulikzylinder in Verbindung steht und über eine Signalleitung die Drucksignale in dem Hydraulikzylinder an ein Steuergerät als elektrische Signale weitergibt.In a preferred embodiment of the invention, the load detection sensor has a sensor element, which communicates with the hydraulic cylinder via a hydraulic line and forwards the pressure signals in the hydraulic cylinder via a signal line to a control unit as electrical signals.
Darüber hinaus kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Ar- beitsmaschine einen Handsteuergeber aufweisen, der einen Sollwert für eine Änderung des Hubs des Hydraulikzylinders, sowie die Neigungsgeschwindigkeit des Arbeitsarms vorgibt, und damit ein Senken oder Heben des Arbeitsarms auslöst.In addition, in a preferred embodiment of the invention, the work machine having a manual control, which sets a target value for a change in the stroke of the hydraulic cylinder, and the inclination speed of the working arm, and thus a lowering or raising the working arm triggers.
Derartige Handsteuergeber sind insbesondere von Vorteil, wenn eine mobile Ar- beitsmaschine nur teilautomatisch arbeiten soll und nicht wie in der Druckschrift DE 10 2005 025 536 A1 für einen vollautomatischen Betrieb für Erdbewegungen und Planier- oder Grabungsaufgaben vorgesehen ist.Such manual control transmitters are particularly advantageous if a mobile work machine is to operate only semi-automatically and is not provided, as in the publication DE 10 2005 025 536 A1, for fully automatic operation for earthmoving and grading or excavation tasks.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass dem Sollwert des Handsteuergebers in dem Steuergerät Druckregelsignale überlagert sind, wobei die Druckregelsignale Sollwerte für die Hydraulikventilstellung und Sollwerte für den Hydraulikfluss der Hydraulikpumpe und des Hydraulikventils generieren, und die Sollwerte den gemessenen Druckschwankungen aufgrund von Nickschwingungen entgegenwirken. Dabei beziehen sich diese Sollwerte sowohl des Handsteuergebers als auch der Hydraulikpumpe und des Hydraulikventils auf Hydraulikflüsse und werden in Menge pro Zeiteinheit vorgeben. Das Steuergerät weist neben dem oben erwähnten Regler zur Dämpfung der Nickschwingungen ein Tiefpassfilter auf, das langsame Druckänderungen aufgrund des Hebens und Senkens des Arbeitsarms aus den Druckschwankungen, die durch den Lasterfassungssensor an das Steuergerät übermittelt werden, herausfiltert. Dazu weist das Steuergerät bzw. der Regler im Steuergerät einen Subtraktionsknoten zur Subtraktion der herausgefilterten langsamen Druckschwankungen im Hydraulikzylinder von den gesamten Druckschwankungen unter Erfassen der Nickschwingungen des Arbeitsarms auf. Im Prinzip ergibt die Kombination aus Tiefpassfilter und Subtraktionsknoten ein Hochpassfilter, das lediglich höher frequente Druckschwankungen aufgrund von Nickschwingungen durchlässt und nicht die normalen Hydraulikzu- und -abflussänderungen durch Heben und Senken des Arbeitsarms für die Druckregelsignale berücksichtigt.In addition, it is provided that pressure control signals are superimposed on the nominal value of the manual control transmitter in the control unit, wherein the pressure control signals generate setpoints for the hydraulic valve position and setpoints for the hydraulic flow of the hydraulic pump and the hydraulic valve, and the setpoints counteract the measured pressure fluctuations due to pitch oscillations. These setpoints of both the manual control transmitter and the hydraulic pump and the hydraulic valve relate to hydraulic flows and are specified in quantity per unit of time. The controller includes, in addition to the above-mentioned pitch damping damper, a low-pass filter that filters out slow pressure changes due to the lifting and lowering of the working arm from the pressure fluctuations transmitted to the controller by the load detection sensor. For this purpose, the control unit or the controller in the control unit has a subtraction node for subtracting the filtered-out slow pressure fluctuations in the hydraulic cylinder from the total pressure fluctuations while detecting the pitching oscillations of the working arm. In principle, the combination of low-pass filter and subtraction node provides a high-pass filter that transmits only higher-frequency pressure fluctuations due to pitching vibrations and does not take into account the normal hydraulic supply and discharge changes by raising and lowering the working arm for the pressure control signals.
Ein Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen eines Arbeitsarms weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zunächst werden Sollwerte für den Hydraulikfluss in Litern pro Minute für einen Hydraulikzylinder festgelegt, mit denen ein Heben und Senken eines Arbeitsarms vorgegeben wird. Beim Betrieb des Arbeitsarms werden dann Hydraulikdruckschwankungen in dem Hydraulikzylinder aufgrund von Nickschwingungen des Arbeitsarms erfasst. Daraufhin wird der Sollwert eines Hydraulikflusses einer Hydraulikpumpe und der Sollwert für einen Hydraulikfluss durch ein Hydraulikventil zur Versorgung des Hydraulikzylinders derart verändert, dass Beschleunigungskräfte am Hydraulikkolben des Hydraulikzylinders auftreten, die den Hydraulikdruckschwankungen entgegenwirken. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Nickschwingungen des Arbeitsarms gedämpft werden und ein gleichmäßiges Heben und Senken des Arbeitsarms auch bei hoher Dynamik der mobilen Arbeitsmaschine gewährleistet ist.A method for damping vibrations of a working arm has the following method steps. First, hydraulic flow rate setpoints are set in liters per minute for a hydraulic cylinder, which is used to raise and lower a working arm. During operation of the working arm, hydraulic pressure fluctuations in the hydraulic cylinder due to pitching oscillations of the working arm are then detected. Then, the target value of a hydraulic flow of a hydraulic pump and the target value for hydraulic flow are changed by a hydraulic valve for supplying the hydraulic cylinder such that acceleration forces occur on the hydraulic piston of the hydraulic cylinder, which counteract the hydraulic pressure fluctuations. This method has the advantage that the pitching vibrations of the working arm are damped and a uniform lifting and lowering of the working arm is ensured even with high dynamics of the mobile machine.
Dabei werden vorzugsweise die Hydraulikdruckschwankungen durch einen Laster- fassungssensor ermittelt, der ein Sensorelement aufweist, das die Drucksignale in Spannungsänderungen überträgt und einer Reglereinheit in dem Steuergerät über eine Signalleitung zuführt. Mit Hilfe eines Handsteuergebers wird vorzugsweise der Arbeitsmaschine der Sollwert für den Hydraulikfluss in dem Hydraulikzylinder zum Ändern des Neigungswinkels des Arbeitsarms vorgegeben, wodurch ein Senken oder ein Heben des Arbeitsarms ausgelöst wird.In this case, the hydraulic pressure fluctuations are preferably determined by a load sensing sensor which has a sensor element which transmits the pressure signals to voltage changes and to a control unit in the control unit supplying a signal line. With the aid of a manual control transmitter, the desired value for the hydraulic flow in the hydraulic cylinder for changing the inclination angle of the working arm is preferably predetermined for the working machine, whereby a lowering or lifting of the working arm is triggered.
Diesem Sollwert des Handsteuergebers werden in dem Steuergerät Druckregelsignale eines Reglers überlagert, die Sollwerte für die Hydraulikventilstellung sowie Sollwerte für den Hydraulikfluss durch das Hydraulikventil und Sollwerte für den Hydraulikfluss der Hydraulikpumpe generieren. Dabei werden die Sollwerte für den Handsteuergeber und für die Hydraulikpumpe sowie für das Hydraulikventil in Menge pro Zeiteinheit (l/min) für einen Hydraulikfluss vorgegeben.This setpoint of the manual control transmitter is superimposed in the control unit pressure control signals of a controller, the setpoint values for the hydraulic valve position and setpoints for the hydraulic flow generated by the hydraulic valve and setpoints for the hydraulic flow of the hydraulic pump. The setpoint values for the manual control transmitter and for the hydraulic pump and for the hydraulic valve are specified in quantity per unit of time (l / min) for a hydraulic flow.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine in Form eines Schaufelbaggers mit Last;Figure 1 shows a schematic representation of a mobile machine in the form of a shovel with load;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Arbeitsarms einer mobilenFigure 2 shows a schematic representation of a working arm of a mobile
Arbeitsmaschine mit Dämpfungseinrichtung gegen Nickschwingun- gen;Working machine with damping device against pitching vibrations;
Figur 3 zeigt ein schematisches Funktionsschaltbild einer Sollwerteinstellung eines Steuergeräts für eine mobile Arbeitsmaschine.FIG. 3 shows a schematic functional diagram of a desired value setting of a control device for a mobile work machine.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine 1 in Form eines Schaufelbaggers 25 mit einer Last 22. Die Last 22 ist von einer Baggerschaufel 23 an einem Arbeitsarm 3 des Baggers 25 aufgenommen, wobei der Arbeitsarm 3 der Arbeitsmaschine 1 mit einem ersten Ende 4 an einem Oberwagen 5 des Baggers 25 gelenkig angeordnet ist. Mindestens ein Hydraulikzylinder 6 ist zwischen dem Oberwagen 5 und dem Arbeitsarm 3 angeordnet und definiert einen Neigungswinkel a zwischen Oberwagen 5 und Arbeitsarm 3. Mit dem Hyd- raulikzylinder 6 ist über eine hier nicht gezeigte Druckleitung ein Lasterfassungssensor verbunden. Dieser Lasterfassungssensor erfasst Druckschwankungen aufgrund von Nickschwingungen des Arbeitsarms 3.Figure 1 shows a schematic representation of a mobile machine 1 in the form of a shovel 25 with a load 22. The load 22 is received by a bucket 23 on a working arm 3 of the excavator 25, wherein the working arm 3 of the working machine 1 with a first end 4 at a superstructure 5 of the excavator 25 is articulated. At least one hydraulic cylinder 6 is arranged between the superstructure 5 and the working arm 3 and defines an angle of inclination a between the superstructure 5 and the working arm 3. Raulikzylinder 6 is connected via a pressure line, not shown here, a load detection sensor. This load detection sensor detects pressure fluctuations due to pitch oscillations of the working arm 3.
Diese Nickschwingungen entstehen, wenn mit hoher Dynamik der Arbeitsarm 3 gehoben und/oder gesenkt wird. Während der Nickschwingungen variiert der Neigungswinkel α um ±Δα und ein zweites Ende 24 des Arbeitsarms 3, das die Baggerschaufel 23 mit der Last 22 trägt, kann dabei in einem Abstand a von der Erdoberfläche 26 um ±Δa während der Nickschwingungen variieren. Diese Nick- Schwingungen, verursacht durch das schnelle Anheben oder Absenken der Baggerschaufel 23 mit der Last 22, bewirken in dem Hydraulikzylinder 6 Druckschwankungen.These pitching vibrations occur when the working arm 3 is lifted and / or lowered with high dynamics. During the pitching oscillations, the inclination angle α varies by ± Δα, and a second end 24 of the working arm 3 carrying the bucket 23 with the load 22 may vary at a distance a from the ground surface 26 by ± Δa during the pitching oscillations. These pitching vibrations, caused by the rapid lifting or lowering of the bucket 23 with the load 22, cause pressure fluctuations in the hydraulic cylinder 6.
Da die Kolbenstange 27, die in dieser Position um den Hub h zwischen einem En- de 30 des Hydraulikzylinders 6 und einem Gelenkpunkt 28 am Arbeitsarm 3 ausgefahren ist, würde der Hub h um den Wert ±Δh variieren, wenn nicht das Hydraulikmedium praktisch inkompressibel ist. Aufgrund der Elastizität des Hydraulikmediums, der Ausrüstung, der Fahrzeugstruktur und ggf. der Reifen und des Bodens ergeben sich Nickschwingungen, die am zweiten Ende des Arbeitsarms mit ±Δa auftreten, und als Druckschwankungen in dem Hydraulikzylinder 6 erfassbar sind. Diese Druckschwankungen können von dem Lasterfassungssensor aufgenommen werden und durch die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung, wie sie Figur 2 zeigt, weitestgehend kompensiert werden.Since the piston rod 27, which is extended in this position by the stroke h between an end 30 of the hydraulic cylinder 6 and a pivot point 28 on the working arm 3, the stroke h would vary by the value ± Δh, unless the hydraulic medium is practically incompressible , Due to the elasticity of the hydraulic medium, the equipment, the vehicle structure and possibly the tire and the ground, pitching oscillations occur, which occur at the second end of the working arm with ± Δa and can be detected as pressure fluctuations in the hydraulic cylinder 6. These pressure fluctuations can be absorbed by the load detection sensor and compensated as far as possible by the damping device according to the invention, as shown in FIG.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Arbeitsarms 3 einer mobilen Arbeitsmaschine. Der Arbeitsarm 3 ist an seinem ersten Ende 4 gelenkig fixiert und bewegt an seinem zweiten Ende 24 eine Last aufwärts oder abwärts, wobei Nickschwingungen in Pfeilrichtungen A, B auftreten können, die mit gestrichelten Linien auf einer Zeitachse t schematisch in Figur 2 dargestellt sind. Derartige Nickschwingungen, die beim Heben und Senken des Arbeitsarms 3 auftreten können, verursachen Druckschwankungen in dem Hydraulikzylinder 6. Diese Druck- Schwankungen werden über eine Druckleitung 8 einem Lasterfassungssensor 7 zugeführt und von diesem über eine Signalleitung 9 als Spannungsschwankungen einem Regler 20 im Steuergerät 10 zugeführt.FIG. 2 shows a schematic representation of a working arm 3 of a mobile working machine. The working arm 3 is articulated at its first end 4 and moves at its second end 24 a load upwards or downwards, pitch oscillations in directions of arrows A, B may occur, which are shown in dashed lines on a time axis t schematically in Figure 2. Such pitch oscillations, which can occur when lifting and lowering the working arm 3, cause pressure fluctuations in the hydraulic cylinder 6. Variations are fed via a pressure line 8 to a load detection sensor 7 and supplied from the latter via a signal line 9 as voltage fluctuations to a controller 20 in the control unit 10.
Dabei werden die Druckschwankungen in einer Zuleitung 12 zu dem Hydraulikzylinder 6 gemessen bzw. erfasst. Dieser Hydraulikzylinder 6 ist mit einem ersten Ende 29 gelenkig fixiert, während aus seinem zweiten Ende 30 eine Kolbenstange 27 herausragt, die mit einem Kolben 21 in dem Hydraulikzylinder zusammenwirkt. Diese Kolbenstange 27 ist über einen Gelenkpunkt 28 mit dem Arbeitsarm 3 ver- bunden. Erfolgt somit eine Nickschwingung in Pfeilrichtung B, wie sie auf der Zeitachse t zunächst während einer ersten Halbperiode auftritt, so wird der Druck in der Zuleitung 12 zum Hydraulikzylinder 6 erhöht.The pressure fluctuations in a supply line 12 to the hydraulic cylinder 6 are measured or detected. This hydraulic cylinder 6 is articulated with a first end 29, while protruding from its second end 30, a piston rod 27 which cooperates with a piston 21 in the hydraulic cylinder. This piston rod 27 is connected via a hinge point 28 to the working arm 3. Thus, if a pitching oscillation occurs in the direction of arrow B, as occurs initially on the time axis t during a first half period, the pressure in the supply line 12 to the hydraulic cylinder 6 is increased.
Dieser Druckerhöhung kann die Schwingungsdämpfungseinrichtung 2 dadurch entgegenwirken, dass der Hydraulikfluss f in Litern pro Minute (l/min) der Hydraulikpumpe 14 erhöht wird und/oder der Durchfluss durch das Hydraulikventil 11 in der Zuleitung 12 zum Hydraulikzylinder 6 vergrößert wird. Damit wird der Nickschwingung in der ersten Halbperiode, wie sie in dem zeitabhängigen Diagramm gezeigt wird, entgegengewirkt, so dass sich eine gedämpfte Nickschwingung, wie sie mit der durchgezogenen Linie auf der Zeitachse t beispielhaft gekennzeichnet wird, ergibt.This pressure increase can counteract the vibration damping device 2 in that the hydraulic flow f is increased in liters per minute (l / min) of the hydraulic pump 14 and / or the flow through the hydraulic valve 11 in the supply line 12 to the hydraulic cylinder 6 is increased. Thus, the pitching vibration in the first half-period as shown in the time-dependent diagram is counteracted, so that a damped pitching vibration, as exemplified by the solid line on the time axis t, results.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Durchfluss durch das Hydraulikventil 11 für die Abflussleitung in dieser ersten Halbperiode der Nickschwingung vergrößert wird, so dass der Kolben 21 ebenfalls eine Beschleunigung in Richtung auf den Gelenkpunkt 28 erfährt und somit eine Dämpfung der Nickschwingung in der ersten Halbperiode erreicht wird. Die Änderungen der Hydraulikflüsse in der Hydraulikzuleitung 12 und der Hydraulikableitung 13 werden von dem Regler 20 über entsprechende Steuerleitungen 15 zu dem Hydraulikventil bzw. 16 zu der Hydraulikpumpe in Form von Sollwerten signalisiert,, die den Druckschwankungen in dem Hydraulikzylinder entgegenwirken. Figur 3 zeigt ein schematisches Funktionsschaltbild einer Sollwerteinstellung eines Steuergeräts für eine mobile Arbeitsmaschine zur Vermeidung von Nickschwingungen des Arbeitsarms der Arbeitsmaschine. Dazu stehen an den Eingängen a und b Eingangsgrößen zur Verfügung, aus denen am Ausgang c die Sollwerte für den Hydraulikfluss durch das Hydraulikventil und die Hydraulikpumpe in Litern pro Minute ausgegeben werden. Am Eingang a steht der Sollwert für den Hydraulikfluss, der von einem Handsteuergeber 17 in l/min vorgegeben wird.Another possibility is that the flow through the hydraulic valve 11 for the drain line is increased in this first half period of the pitching oscillation, so that the piston 21 also experiences an acceleration in the direction of the pivot point 28 and thus a damping of the pitching oscillation in the first half period is reached. The changes in the hydraulic flows in the hydraulic supply line 12 and the hydraulic discharge line 13 are signaled by the controller 20 via corresponding control lines 15 to the hydraulic valve or 16 to the hydraulic pump in the form of desired values, which counteract the pressure fluctuations in the hydraulic cylinder. FIG. 3 shows a schematic functional circuit diagram of a setpoint setting of a control device for a mobile work machine for avoiding pitch oscillations of the working arm of the work machine. For this purpose, input variables are available at the inputs a and b, from which at output c the setpoint values for the hydraulic flow through the hydraulic valve and the hydraulic pump are output in liters per minute. At input a is the setpoint for the hydraulic flow, which is specified by a manual control transmitter 17 in l / min.
Dieser Sollwert kann in zwei Richtungen wirken, einmal zum Senken des Arbeitsarms und einmal zum Heben des Arbeitsarms, je nach Stellung des Hydraulikventils, was von den Signalblöcke 31 und 32 vorgegeben wird. Für ein Heben des Arbeitsarms fließt Hydraulikmedium in den Hydraulikzylinder unterhalb des Hydraulikkolbens. Für ein Senken des Arbeitsarms fließt Hydraulikmedium in den Hydrau- likzylinder oberhalb des Hydraulikkolbens. Die von dem Handsteuergeber vorgegebenen Sollwerte dieser Hydraulikflüsse werden überlagert in den Modulationsblöcken 33 und 34 zur Kompensation von Nickschwingungen. Dazu werden in den Kompensationsblöcken 33 und 34 über unterschiedliche Signalpfade 35 und 36 variierende Sollwerte für die Hydraulikflüsse beim Senken bzw. beim Heben zuge- führt.This set point can act in two directions, once to lower the working arm and once to raise the working arm, depending on the position of the hydraulic valve, which is predetermined by the signal blocks 31 and 32. For lifting the working arm, hydraulic fluid flows into the hydraulic cylinder below the hydraulic piston. To lower the working arm, hydraulic medium flows into the hydraulic cylinder above the hydraulic piston. The setpoint values of these hydraulic flows predetermined by the manual control transmitter are superimposed in the modulation blocks 33 and 34 for compensating pitching oscillations. For this purpose, in the compensation blocks 33 and 34, different setpoint values for the hydraulic flows during lowering or lifting are supplied via different signal paths 35 and 36.
Der Eingang b nimmt dazu den von dem Lasterfassungssensor ermittelten Lastdruck im Hydraulikzylinder auf und zweigt von diesem Signal über ein Tiefpassfilter 19 die langsam ablaufenden Zunahmen oder Abnahmen des Hydraulikdruckes ab und führt sie einem Subtraktionsknoten 18 zu, bei dem diese langsamen Vorgänge von den gesamten Druckinformationen des Lasterfassungssensors subtrahiert werden.For this purpose, the input b receives the load pressure in the hydraulic cylinder determined by the load detection sensor and branches off from this signal via a low-pass filter 19 the slowly increasing or decreasing hydraulic pressure and feeds it to a subtraction node 18 in which these slow processes are based on the total pressure information of the Load detection sensor are subtracted.
Dieses derart bereinigte Signal, das nur noch die schneller ablaufenden Nickbe- wegungen als Druckschwankungen aufweist, wird in einem Multiplikator 37 oder einem PID-Reglerblock für den Signalpfad 35 verstärkt. Dieses verstärkte Signal wird im Signalpfad 35 in einem Additionsblock 41 mit einem Referenzsignal des Referenzblockes 39 addiert und über den Signalblock 43 dem Modulationsblock 33 zugeführt. Im Signalpfad 36 wird in einem Subtraktionsblock 42 das Signal des Operationsverstärkers 38 von einem Referenzsignal des Referenzsignalblockes 40 subtrahiert und dem Signalblock 44 zum Aufmodulieren auf den Sollwert für das Heben des Arbeitsarms zugeführt.This thus cleaned-up signal, which only has the faster-running pitch movements as pressure fluctuations, is amplified in a multiplier 37 or a PID controller block for the signal path 35. This amplified signal is added in the signal path 35 in an addition block 41 with a reference signal of the reference block 39 and fed via the signal block 43 to the modulation block 33. In the signal path 36, the signal of the operational amplifier 38 is subtracted from a reference signal of the reference signal block 40 in a subtraction block 42 and fed to the signal block 44 for modulating to the setpoint for lifting the working arm.
Am Ausgang c ergeben sich somit variierende Sollwerte Ci für den Hydraulikfluss der Hydraulikpumpe sowie C2 und C3 für den Hydraulikfluss des Hydraulikventils in den beiden Stellungen für Heben und Senken, wobei die Hydraulikflüsse Ci1 C2 und C3 jeweils in l/min zur Dämpfung der Nickschwingungen zur Verfügung stehen. Thus, at the output c there are varying setpoint values Ci for the hydraulic flow of the hydraulic pump and C 2 and C 3 for the hydraulic flow of the hydraulic valve in the two positions for lifting and lowering, the hydraulic flows Ci 1 C 2 and C 3 in l / min Damping of the pitch oscillations are available.
BezuqszeichenlisteLIST OF REFERENCES
1 Arbeitsmaschine1 work machine
2 Dämpfungseinrichtung2 damping device
3 Arbeitsarm3 working arm
4 erstes Ende des Arbeitsarms4 first end of the working arm
5 Oberwagen5 superstructure
6 Hydraulikzylinder6 hydraulic cylinders
7 Lasterfassungssensor7 Load detection sensor
8 Druckleitung8 pressure line
9 Signalleitung9 signal line
10 Steuergerät10 control unit
11 Hydraulikventil11 hydraulic valve
12 Hydraulikzuleitung12 hydraulic supply line
13 Hydraulikableitung13 Hydraulic drainage
14 Hydraulikpumpe14 hydraulic pump
15 Steuerleitung15 control line
16 Steuerleitung16 control line
17 Handsteuergeber17 hand control transmitter
18 Subtraktionsknoten18 subtraction nodes
19 Tiefpassfilter19 low-pass filter
20 Regler im Steuergerät20 controllers in the control unit
21 Hydraulikkolben21 hydraulic pistons
22 Last22 load
23 Baggerschaufel23 excavator bucket
24 zweites Ende des Arbeitsarms24 second end of the working arm
25 Schaufelbagger25 shovels
26 Erdoberfläche26 Earth's surface
27 Kolbenstange27 piston rod
28 Gelenkpunkt des Arbeitsarms28 Hinge point of the working arm
29 erstes Ende des Hydraulikzylinders 30 zweites Ende des Hydraulikzylinders29 first end of the hydraulic cylinder 30 second end of the hydraulic cylinder
31 Signalblock31 signal block
32 Signalblock32 signal block
33 Modulationsblock 34 Modulationsblock33 Modulation block 34 Modulation block
35 Signalpfad35 signal path
36 Signalpfad36 signal path
37 Multiplikator37 multiplier
38 Operationsverstärker 39 Referenzblock38 operational amplifier 39 reference block
40 Referenzblock40 reference block
41 Additionsblock41 addition block
42 Subtraktionsblock42 subtraction block
43 Signalblock 44 Signalblock 43 signal block 44 signal block

Claims

Patentansprüche claims
1. Mobile Arbeitsmaschine mit Dämpfungseinrichtung (2) von Schwingungen eines Arbeitsarms (3), wobei der Arbeitsarm (3) der Arbeitsmaschine (1 ) mit einem ersten Ende (4) an einem Oberwagen (5) gelenkig angeordnet ist, und wobei mindestens ein Hydraulikzylinder (6) zwischen Oberwagen (5) und Arbeitsarm (3) angeordnet ist und einen Neigungswinkel (a) zwischen Oberwagen (5) und Arbeitsarm (3) definiert, und wobei mindestens ein Lasterfassungssensor (7) mit dem Hydraulikzylinder (6) über eine Druckleitung (8) verbunden ist und Druckänderungen aufgrund von Nickschwingungen des Arbeitsarms (3) erfasst, und wobei eine Signalleitung (9) zwischen dem Lasterfassungssensor (7) und einem Steuergerät (10) angeordnet ist, welche Drucksignale an das Steuergerät (10) überträgt, und wobei ein Hydraulikventil (11) in einer Hydraulikzu- und einer Hydraulikableitung (12, 13) des Hydraulikzylinders (6) angeordnet ist, wobei das Hydraulikventil (11) und eine Hydraulikpumpe (14) mit dem Steuergerät (10) über Steuerleitungen (15, 16) verbunden sind, und wobei die Hydraulikpumpe (14) und das Hydraulikventil (11) bei Auftreten von Nickschwingungen zur Dämpfung derselben den Hydraulikzu- bzw. -abfluss entgegen dem Auftreten der Druckän- derungen mittels eines Reglers (20) im Steuergerät (10) regeln.1. Mobile machine with damping device (2) of vibrations of a working arm (3), wherein the working arm (3) of the working machine (1) with a first end (4) on an upper carriage (5) is articulated, and wherein at least one hydraulic cylinder (6) between the superstructure (5) and working arm (3) is arranged and an inclination angle (a) defined between the uppercarriage (5) and working arm (3), and wherein at least one load detection sensor (7) with the hydraulic cylinder (6) via a pressure line (8) is connected and pressure changes due to pitching vibrations of the working arm (3) detected, and wherein a signal line (9) between the load detection sensor (7) and a control unit (10) is arranged, which transmits pressure signals to the control unit (10), and wherein a hydraulic valve (11) in a Hydraulikzu- and a hydraulic discharge (12, 13) of the hydraulic cylinder (6) is arranged, wherein the hydraulic valve (11) and a hydraulic pump (14) with the control unit (10) via control lines (15, 16) are connected, and wherein the hydraulic pump (14) and the hydraulic valve (11) at the occurrence of pitching oscillations for damping the same hydraulic inflow or outflow against the occurrence of pressure changes by means of a regulator (20) in the control unit (10).
2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lasterfassungssensor (7) ein Sensorelement aufweist, das Hydraulik- druckänderungen in Spannungsschwankungen wandelt.2. Work machine according to claim 1, characterized in that the load detection sensor (7) has a sensor element that converts hydraulic pressure changes in voltage fluctuations.
3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (1) einen Handsteuergeber (17) aufweist, der einen Sollwert für den Hydraulikzylinder (6) und die Neigungsgeschwindigkeit des Arbeitsarms (3) vorgibt, sowie eine Senken oder Heben des Arbeitsarms (3) auslöst.3. Work machine according to claim 1 or claim 2, characterized in that the working machine (1) has a manual control transmitter (17) having a desired value for the hydraulic cylinder (6) and the inclination speed of Working arm (3) pretends, as well as a lowering or lifting the working arm (3) triggers.
4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sollwert des Handsteuergebers (17) in dem Steuergerät (10) Druckregelsignale überlagert sind, die Sollwerte für die Hydraulikventilstellung und Sollwerte für den Hydraulikfluss der Hydraulikpumpe und des Hydraulikventils generieren, wobei die Sollwerte den gemessenen Druckschwankungen aufgrund von Nickschwingungen entgegenwirken.4. Work machine according to claim 3, characterized in that the target value of the manual control transmitter (17) in the control unit (10) pressure control signals are superimposed, the setpoint values for the hydraulic valve position and setpoints for the hydraulic flow of the hydraulic pump and the hydraulic valve generate, wherein the setpoint values measured Counteract pressure fluctuations due to pitching vibrations.
5. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte des Handsteuergebers (17) und der Hydraulikpumpe (14) Hydraulikflüsse in Litern pro Minute vorgeben.5. Working machine according to claim 4, characterized in that the setpoints of the manual control transmitter (17) and the hydraulic pump (14) specify hydraulic flows in liters per minute.
6. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass das Steuergerät (10) ein Tiefpassfilter (19) aufweist, das langsame Druck- änderungen aus den Druckschwankungen herausfiltert.6. Work machine according to one of the preceding claims, characterized in that; in that the control unit (10) has a low-pass filter (19) which filters out slow pressure changes from the pressure fluctuations.
7. Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (10) einen Subtraktionsknoten (18) zur Subtraktion der herausgefilterten langsamen Druckschwankungen im Hydraulikzylinder (6) von den gesamten Druckänderungen unter Erfassen der Nickschwingungen des Arbeitsarms (3) aufweist.7. Work machine according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (10) has a subtraction node (18) for subtracting the filtered out slow pressure fluctuations in the hydraulic cylinder (6) from the total pressure changes while detecting the pitch oscillations of the working arm (3).
8. Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen eines Arbeitsarms (3), das fol- gende Verfahrensschritte aufweist: Vorgeben von Sollwerten für den Hydraulikfluss in Litern pro Minute für einen Hydraulikzylinder (6), mit denen ein Heben und Senken eines Arbeitsarms (3) vorgegeben wird; Erfassen von Hydraulikdruckänderungen in dem Hydraulikzylinders (6) aufgrund von Nickschwingungen des Arbeitsarms (3);8. A method for damping vibrations of a working arm (3), comprising the following method steps: Specification of hydraulic flow setpoints in liters per minute for a hydraulic cylinder (6), which is used to raise and lower a working arm (3); Detecting hydraulic pressure changes in the hydraulic cylinder (6) due to pitch oscillations of the working arm (3);
Ändern des Sollwertes eines Hydraulikflusses einer Hydraulikpumpe (14) und des Hydraulikflusses durch ein Hydraulikventil (11), zur Versorgung des Hydraulikzylinders (6) derart, dass Beschleunigungskräfte an einem Hydraulikkolben (21) des Hydraulikzylinders (6) auf- treten, die den Hydraulikdruckschwankungen entgegenwirken.Changing the setpoint value of a hydraulic flow of a hydraulic pump (14) and the hydraulic flow through a hydraulic valve (11), for supplying the hydraulic cylinder (6) such that acceleration forces on a hydraulic piston (21) of the hydraulic cylinder (6) counteract the hydraulic pressure fluctuations ,
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikdruckschwankungen durch einen Lasterfassungssensor (7) ermittelt und durch ein Sensorelement in Spannungsschwankungen übertragen und einem Steuergerät (10) über eine Signalleitung (9) zugeführt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that the hydraulic pressure fluctuations determined by a load detection sensor (7) and transmitted by a sensor element in voltage fluctuations and a control unit (10) via a signal line (9) are supplied.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Hydraulikfluss in dem Hydraulikzylinder (6) zur Änderung des Neigungswinkels (a) des Arbeitsarms (3) von einem Handsteuergeber (17) der Arbeitsmaschine (1 ) vorgegeben wird, wodurch ein Senken oder ein Heben des Arbeitsarms (3) ausgelöst wird.10. The method according to claim 8 or claim 9, characterized in that the desired value for the hydraulic flow in the hydraulic cylinder (6) for changing the inclination angle (a) of the working arm (3) by a manual control transmitter (17) of the working machine (1) is predetermined , whereby a lowering or lifting of the working arm (3) is triggered.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sollwert des Handsteuergebers (17) in dem Steuergerät (10) Druckregelsignale überlagert werden, die Sollwerte für die Hydraulikventilstellung und Sollwerte für den Hydraulikfluss der Hydraulikpumpe (14) generieren, wobei die Sollwerte den gemessenen Hydraulikdruckschwankungen aufgrund von Nickschwingungen entgegenwirken.11. The method according to claim 10, characterized in that the target value of the manual control transmitter (17) in the control unit (10) pressure control signals are superimposed, generate the setpoints for the hydraulic valve position and setpoints for the hydraulic flow of the hydraulic pump (14), wherein the setpoints counteract the measured hydraulic pressure fluctuations due to pitching oscillations.
12. Arbeitsmaschine nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwerte von dem Handsteuergeber (17) und für die Hydraulikpumpe12. Work machine according to claim 11, characterized in that the setpoint values of the manual control transmitter (17) and for the hydraulic pump
(14) in Menge pro Zeiteinheit für einen Hydraulikfluss vorgegeben werden. (14) are given in quantity per unit time for a hydraulic flow.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108372911A (en) * 2018-03-01 2018-08-07 福州大学 Ensure the servo-control system of ship navigation platform stable
CN112236270A (en) * 2018-06-07 2021-01-15 库卡德国有限公司 Force adjustment of a robot

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012216275A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-13 Zf Friedrichshafen Ag Control unit for motor vehicle i.e. processing vehicle, has control unit determining moment on basis of detected pitching motion moment, so that additional torque on drive train is realized by pitching movement-damping component of motion

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0763202A (en) * 1993-08-23 1995-03-07 Kayaba Ind Co Ltd Oil pressure circuit of construction machine
JPH0949503A (en) * 1995-08-07 1997-02-18 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd Damping device for hydraulic actuator
JPH1162902A (en) * 1997-08-25 1999-03-05 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd Actuator vibration isolating device for hydraulic working machine
DE10342037A1 (en) * 2003-09-11 2005-04-07 Bosch Rexroth Ag Control arrangement and method for pressure medium supply of at least two hydraulic consumers
DE102005025536A1 (en) * 2005-06-03 2007-02-01 Technische Universität Ilmenau Mobile machine used as a hydraulic driven excavator comprises a unit for generating traveling and working movement, devices for measuring the position and/or the speed of working hinges and pressure sensors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0763202A (en) * 1993-08-23 1995-03-07 Kayaba Ind Co Ltd Oil pressure circuit of construction machine
JPH0949503A (en) * 1995-08-07 1997-02-18 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd Damping device for hydraulic actuator
JPH1162902A (en) * 1997-08-25 1999-03-05 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd Actuator vibration isolating device for hydraulic working machine
DE10342037A1 (en) * 2003-09-11 2005-04-07 Bosch Rexroth Ag Control arrangement and method for pressure medium supply of at least two hydraulic consumers
DE102005025536A1 (en) * 2005-06-03 2007-02-01 Technische Universität Ilmenau Mobile machine used as a hydraulic driven excavator comprises a unit for generating traveling and working movement, devices for measuring the position and/or the speed of working hinges and pressure sensors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108372911A (en) * 2018-03-01 2018-08-07 福州大学 Ensure the servo-control system of ship navigation platform stable
CN112236270A (en) * 2018-06-07 2021-01-15 库卡德国有限公司 Force adjustment of a robot
CN112236270B (en) * 2018-06-07 2024-02-23 库卡德国有限公司 Force adjustment of robots

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