WO2024121654A1 - Steuerung für einen bagger zur ansteuerung eines arbeitsgerätes - Google Patents

Steuerung für einen bagger zur ansteuerung eines arbeitsgerätes Download PDF

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WO2024121654A1
WO2024121654A1 PCT/IB2023/061429 IB2023061429W WO2024121654A1 WO 2024121654 A1 WO2024121654 A1 WO 2024121654A1 IB 2023061429 W IB2023061429 W IB 2023061429W WO 2024121654 A1 WO2024121654 A1 WO 2024121654A1
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control
control circuit
attachment
handle
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PCT/IB2023/061429
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Felix HORNSTEIN
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Kiesel Technology Gmbh
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    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
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    • E02F3/3681—Rotators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E02F9/2012—Setting the functions of the control levers, e.g. changing assigned functions among operations levers, setting functions dependent on the operator or seat orientation

Definitions

  • the invention relates to a control system for an excavator for controlling a working device.
  • a working tool such as a bucket
  • a one-hand control device it is common to control a working tool, such as a bucket, for digging in the ground by controlling the digging work using a one-hand control device.
  • This allows the working tool to be moved relative to a stick of the excavator.
  • the working tool can also be moved to a desired position by controlling a movement of the stick.
  • the swivel movement of the working device was controlled by an actuation direction assigned to this swivel movement on a handle of the one-hand operating device.
  • the working device When connected to an attachment, the working device can be rotated by 360° at any angle using the attachment. This can result in the alignment of the working device being offset by 180° in two consecutive working positions, for example.
  • the operator of the one-hand operating device must change and adjust the actuation direction of the handle according to the alignment of the working device.
  • the invention is based on the object of creating a control system for an excavator for controlling an attachment, which enables the operator to use the same actuating direction on a handle of the one-hand operating device to control a working movement of the attachment, regardless of the orientation of the attachment.
  • a control system for an excavator for controlling a working device in which an angular position of the working device relative to an attachment, which is determined by a rotary movement of the working device, which is determined by a rotary movement of the working device about the axis of rotation by the rotary drive is controlled, at least one angle detection device is provided which communicates with a control circuit and that when there is a change in the orientation of the working device by a rotational movement about the axis of rotation from a first working area to a second working area or vice versa, which can be detected by the angle detection device, with the same actuating device of the handle of the one-hand operating device, a change in the control of a pivoting direction of the attachment device can be controlled by the control circuit.
  • the first and second working areas together extend over a circumference of 360°. This allows the entire possible rotation range for aligning the work tool around a rotation axis of the attachment device to be covered.
  • the first and second working areas are of equal circumference and preferably have an angle of 180°. This enables the entire rotation range to be easily divided by 360°.
  • a dividing line between the first and the second working area is formed in the attachment axis or parallel to the attachment axis of the attachment device, around which the attachment device is pivotably mounted on the boom of the excavator.
  • the first working area can, for example, be aligned opposite to the extension of the boom.
  • the second working area can, for example, extend in the direction of the boom. If a bucket is used as the working device with a tool and the tool of the bucket is in the second working area with an attachment facing the underside of the stick, the bucket can be used as a so-called backhoe bucket.
  • the implement is swiveled by 180°, for example, and the tool of the bucket is provided with an attachment swiveled towards the underside of the stick, the tool of the implement points in the first working area.
  • the implement can therefore be used as a face shovel.
  • These two differing angular positions are detected by the angle detection device and a signal is sent to the control circuit.
  • the control circuit processes the change between the two working areas and there is a change in the control of the swivel movement of the attachment around the stick with the same actuation direction of the handle for controlling a working movement of the implement.
  • With a known actuation direction of the handle of the one-hand operating device for digging the operator can control the digging regardless of the orientation of the implement. There is no need to rethink how to operate the one-hand control device depending on the orientation of the work tool.
  • control circuit comprises a control block from which a rotary drive of the attachment device for controlling the rotary movement of the implement can be controlled hydraulically or electrically with a control circuit.
  • the rotary drive can comprise both a hydraulically and electrically driven motor.
  • the control signals are output accordingly by the control block.
  • control block of the control circuit hydraulically or electrically controls at least one working cylinder for controlling the pivoting movement of the attachment device about the attachment axis on the handle with a control circuit. Furthermore, it is preferably provided that the control block of the control circuit can be controlled hydraulically or electrically by the one-hand operating device with a further control circuit.
  • control circuit provided between the one-hand operating device and the control block can be hydraulically designed, which works with a pilot pressure.
  • This pilot pressure is, for example, significantly lower than a working pressure, provided that the swivel movement of the attachment and/or the rotary movement of the rotary drive is hydraulically controlled by the control block.
  • This hydraulic control circuit between the one-hand operating device and the control block has the advantage that during the control of a working movement of the implement, feedback can be provided to the handle of the one-hand operating device, so that the operator can feel whether, for example, when controlling a working movement, the implement is running on a block or encounters increased resistance.
  • the at least one angle detection device is advantageously designed as an angle encoder, displacement sensor or as an incremental encoder or the like.
  • Figure 1 is a schematic side view of an excavator with a working device
  • Figure 2 is a perspective view of an attachment device for attaching to a boom of the excavator to accommodate the working device according to Figure 1
  • Figure 3 is a schematic side view of the attachment device according to Figure 2
  • FIG 4 is a schematic view of a control system for the excavator according to Figure 1,
  • FIG 5 is a perspective view of a one-hand operating device for the control according to Figure 4,
  • Figure 6 is a schematic side view of the boom with the attachment as a bucket in a first working position
  • Figure 7 is a schematic view of the bucket according to Figure 6 in a second working position
  • Figure 8 is a schematic view of the boom with the working tool as a bucket in a first working position
  • Figure 9 is a schematic side view of the face shovel according to Figure 8 in another working position.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of an excavator 11.
  • the excavator 11 comprises a base machine 13 with a boom 12, which is articulated at the end to a stick 14.
  • the boom 12 is moved up and down with a lifting cylinder 19.
  • the boom 12 comprises at least one stick cylinder 18 for controlling a pivoting movement of the stick 14.
  • At least one pressure cylinder 16 is provided on the stick 14, by means of which an attachment device 21 provided on the stick 14 can be controlled.
  • the attachment device 21 is pivotally mounted in an attachment axis 17.
  • This attachment device 21 can comprise a rotating device 22 with a rotary drive 24 and a coupling, in particular a quick-change device 23.
  • the rotating device 22 comprises a drive housing 66.
  • the rotary drive 24 enables the quick-change device 23 to rotate relative to the drive housing 66 in a rotation axis 26.
  • a working tool 25 is provided in an interchangeable manner on the quick-change device 23.
  • the quick-change device 23 has a first changer half 41, which is provided on the working tool side, and a second changer half 42, which is provided on the rotary drive 24.
  • the second changer half 42 comprises at least one controllable latch 56. After positioning a latch receptacle 59 on the first latch bolt 55 of the first changer half 41, the latch 56 can engage behind the second latch bolt 55 of the first changer half 41 and connect and lock the first and second changer halves 41, 42.
  • Such a quick-change device is known, for example, from DE 20 2021 101 016 Ul.
  • a swivel kinematics 27 is provided to control a swivel movement of the attachment device 21.
  • This comprises a deflector 28, which is articulated to the handle 14 at one end on a deflector axis 29.
  • the swivel kinematics 27 also comprises a coupling 31, which is connected at one end to the deflector 28 via a common swivel axis 35. At the opposite end, the coupling 31 engages a coupling device 33.
  • This coupling device 33 is a component of the attachment device 21 or is mounted on the attachment device 21.
  • the drive housing 66 preferably has a cover surface which extends at least in sections and on which the coupling device 33 is provided.
  • the pressure cylinder 16, in particular a piston rod of the pressure cylinder 16 engages the swivel axis 35 of the swivel kinematics 27.
  • Figure 2 shows a perspective view of the attachment device 21.
  • Figure 3 shows a schematic side view of this attachment device 21 according to Figure 2.
  • the coupling device 33 consists of two cheeks 36 arranged at a distance from one another.
  • the cheeks 36 can be connected to at least one connection plate 34 which extends between the cheeks 36.
  • the at least one connection plate 34 can rest on an upper side of the rotating device 22 and can preferably be detachably fastened thereto.
  • Each cheek 36 comprises a coupling bearing point 37 and an attachment bearing point 38.
  • the coupling bearing point 37 and the attachment bearing point 38 are arranged offset in height from one another.
  • the attachment bearing point 38 is arranged recessed relative to the coupling bearing point 37.
  • the attachment bearing point 38 can also be offset in the direction of a rotation plane 39 of the rotating device 22 or lie in this rotation plane 39.
  • the attachment bearing point 38 is offset laterally outwards relative to the attachment device 21, in particular the rotating device 22, or is assigned to a front side of the rotating device 22.
  • the rotating device 22 further comprises a rotary feedthrough 71, through which hydraulic lines can be passed through the rotating device 22 in order to be coupled to a working device 25.
  • This can be used to control, for example, a pair of shears, a gripper or another drive such as a vibrating drive or the like.
  • the quick-change device 23, on which the attachment 25 is interchangeably mounted enables a rotational movement about the rotation axis 26 by controlling the rotary device 22.
  • This rotational movement can comprise 360°.
  • the rotation axis 26 is preferably aligned perpendicular to the attachment axis 17.
  • the detection of a positioning and/or an alignment of the work tool 25 arranged on the quick-change device 23 relative to the attachment device 21, in particular drive housing 66 of the attachment device 21, is advantageously carried out by at least one angle detection device 40, which is provided on or in the attachment device 21.
  • the at least one angle detection device 40 can also be provided on the rotary drive 24 or connected or coupled to it. This angle detection device 40 communicates with the control circuit 44 of a controller 43, which is explained in more detail below in Figure 4.
  • the maximum rotation range of 360° around the rotation axis 26 is divided into a first working range 46 and a second working range 47.
  • the first and second working ranges 46, 47 are preferably designed to be identical in terms of their respective angular extent. In particular, they each cover a rotation range of 180°.
  • a dividing line 48 in particular a fictitious dividing line, is thus formed between the first and second working ranges 46, 47. This fictitious dividing line 48 lies in the mounting axis 17 or is offset parallel to it and preferably aligned perpendicular to the rotation axis 26.
  • the first working range 46 advantageously extends from a point 51, which corresponds for example to a three o'clock position, via a point 52, which corresponds for example to a six o'clock position, to a point 53, which corresponds to a nine o'clock position.
  • the second working area 47 starts, for example, from point 53, i.e. the nine o'clock position, and extends over a point 54, for example a twelve o'clock position, up to point 51, which represents the three o'clock position.
  • the orientation of the working device 25 is assigned to the first or second working area 46, 47 by the angle detection device 30 depending on the detected rotational position relative to the dividing line 48.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the control system 43 for the excavator 11.
  • This control system 43 comprises a control circuit 44 and a one-hand operating device 61. This enables the working device 25 to be controlled.
  • the control circuit 44 comprises a first control circuit 73 on the operator side between a control block 45 and the one-hand operating device 61.
  • a second control circuit 74 is provided between the control block 45 and the attachment device 21.
  • a third control circuit 76 is provided between the control block 45 and the pressure cylinder 16.
  • the first control circuit 73 is preferably designed as a hydraulic circuit that works with a pilot pressure or pilot pressure.
  • the one-hand operating device device 61 actuates at least one control valve when a handle 62 is deflected from an initial position 67 into an actuating position, whereby a pilot pressure acts on the control block 45.
  • the first control circuit 73 can also be designed as an electrical control circuit.
  • a deflection of the handle 62 from a starting position 67 in an actuation direction 68 is detected by electrical sensors and corresponding signals are passed on to the control block 45.
  • the control 43 can also be designed wirelessly in order to communicate with the integrated components.
  • the signals fed to the control block 45 by the operator are converted and forwarded depending on the design of the second and third control circuits 74, 76.
  • the control block 45 controls the pressure cylinder 16 via a hydraulic circuit to control a pivoting movement of the attachment device 21 about the attachment axis 17.
  • the control block 45 controls the rotary drive 24 of the attachment device 21 via the second control circuit 74, which is designed as a hydraulic circuit.
  • the rotary drive 24 comprises a hydraulic motor.
  • an electrical control of the rotary drive 24 can also be provided instead of the hydraulic circuit, provided that an electric motor is used.
  • first and second control circuits 73, 74 or the first and third control circuits 73, 76 or all control circuits 73, 74, 76 are designed as hydraulic circuits, the working pressures of the second and/or third control circuits 74, 76 are higher than a pilot pressure in the first control circuit 73.
  • the one-hand operating device 61 is shown in perspective and enlarged.
  • the handle 62 is movable by at least one degree of freedom, preferably pivotable and/or tiltable, on a Console 63 is provided.
  • This console 63 is connected to the first control circuit 73.
  • One or more operating elements 64 can be provided on the handle 62. These can be buttons, rockers, lockable push buttons and/or switches.
  • a display 65 can also be provided on the handle 62 in order to show the operator individual symbols to represent the operating mode or operating state.
  • the handle 62 can preferably be deflected from its starting position 67 or a neutral position into an actuation direction 68, for example in the Y direction.
  • an actuation direction 68 for example, a pivoting movement of the attachment device 21 can be controlled from a first working position shown in Figure 6 into a further working position of the working device 25 shown in Figure 7.
  • the working device 25 is aligned with the second working area 47.
  • the actuation direction 68 controls a digging movement of the working device 25, which is preferably used as a backhoe.
  • Figure 8 shows a schematic side view of the handle according to Figure 6 with a working tool 25 arranged thereon.
  • the working tool 25 is rotated by 180° compared to the arrangement in Figures 6 and 7.
  • the working tool is aligned with the first working area 46.
  • the working tool 25 is used as a backhoe for digging.
  • the current position and orientation of the working device 25 is recorded on the basis of the angle detection device 30 and passed on to the control circuit 44. If the orientation of the working device 25 changes from the first working area 46 to the second working area 47 or vice versa, the control of the third control circuit 76 automatically changes in the control circuit 44, so that if the actuation direction 68 of the handle 62 remains the same, an exchanged working movement of the working device 25 is controlled.

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Abstract

Steuerung für einen Bagger zur Ansteuerung eines Arbeitsgerätes Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen Bagger (11) zur Ansteuerung eines Arbeitsgerätes (25), mit einer Einhand-Bedieneinrichtung (61), welche einen Handgriff (62) umfasst, der um zumindest einen Freiheitsgrad bewegbar ist und/oder zumindest ein Bedienelement (64) aufweist, mit einer Steuerschaltung (44), welche durch die Einhand-Bedieneinrichtung (61) ansteuerbar ist, wobei das Arbeitsgerät (25) mit einer Anbauvorrichtung (21) verbindbar ist und die Anbauvorrichtung (21) einen Drehantrieb (24) umfasst, der die Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) um eine Rotationsachse (26) der Anbauvorrichtung (21) ansteuert, wobei die Steuerschaltung (44) in Abhängigkeit deren Ansteuerung durch den Handgriff (62) zumindest eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) ansteuert, und wobei die Steuerschaltung (44) eine Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung (21) um eine Anbauachse (17) ansteuert, um welche die Anbauvorrichtung (21) am Stiel (14) schwenkbar gelagert ist, wobei zur Erfassung einer Winkelposition des Arbeitsgeräts (25) relativ zur Anbauvorrichtung (21), welche durch eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) um die Rotationsachse (26) durch den Drehantrieb (24) angesteuert ist, zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung (40) vorgesehen ist, welche mit der Steuerschaltung (44) kommuniziert, und dass bei einem Wechsel in der Ausrichtung des Arbeitsgerätes (25) durch eine Drehbewegung um die Rotationsachse (26) von einem ersten Arbeitsbereich (46) in einen zweiten Arbeitsbereich (47) oder umgekehrt, der durch die Winkelerfassungseinrichtung (40) erfassbar ist, bei gleicher Betätigungsrichtung (68) des Handgriffs (62) durch die Steuerschaltung (44) ein Wechsel in der Ansteuerung der Schwenkrichtung der Anbauvorrichtung (21) ansteuerbar ist.

Description

Steuerung für einen Bagger zur Ansteuerung eines Arbeitsgerätes
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen Bagger zur Ansteuerung eines Arbeitsgerätes.
Bei Baggern ist zum Ansteuern eines Arbeitsgerätes, wie beispielsweise eines Löffels, zum Graben in der Erde bekannt, die Grabarbeit durch eine Einhand-Bedieneinrichtung anzusteuern. Dadurch kann das Arbeitsgerät relativ zu einem Stiel des Baggers bewegt werden. Auch kann das Arbeitsgerät durch die Ansteuerung eine Verfahrbewegung des Stiels in eine gewünschte Position übergeführt werden.
Bei den bisherigen Baggern erfolgt die Ansteuerung einer Schwenkbewegung des Arbeitsgerätes durch eine dieser Schwenkbewegung zugeordneten Betätigungsrichtung an einem Handgriff der Einhand-Bedieneinrichtung. Das Arbeitsgerät kann bei der Anbindung an eine Anbauvorrichtung durch die Anbauvorrichtung in einem beliebigen Winkel um 360° gedreht werden. Dies kann zur Folge haben, dass die Ausrichtung des Arbeitsgerätes in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitspositionen beispielsweise um 180° versetzt zueinander ist. Bei einer solchen Veränderung der Arbeitsposition des Arbeitsgerätes ist es erforderlich, dass der Bediener der Einhand-Bedieneinrichtung die Betätigungsrichtung des Handgriffs entsprechend der Ausrichtung des Arbeitsgerätes ändert und anpasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für einen Bagger zur Ansteuerung eines Anbaugerätes zu schaffen, wodurch ermöglicht ist, dass der Bediener für die Ansteuerung einer Arbeitsbewegung des Arbeitsgerätes dieselbe Betätigungsrichtung an einem Handgriff der Einhand-Bedieneinrichtung unabhängig von der Ausrichtung des Arbeitsgerätes durchführen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerung für einen Bagger zur Ansteuerung eines Arbeitsgerätes gelöst, bei der zur Erfassung einer Winkelposition des Arbeitsgerätes relativ zu einer Anbauvorrichtung, welche durch eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes, welche durch eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes um die Rotationsachse durch den Drehantrieb angesteuert ist, zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung vorgesehen ist, welche mit einer Steuerschaltung kommuniziert und dass bei einem Wechsel in der Ausrichtung des Arbeitsgerätes durch eine Drehbewegung um die Rotationsachse von einem ersten Arbeitsbereich in einen zweiten Arbeitsbereich oder umgekehrt, der durch die Winkelerfassungseinrichtung erfassbar ist, bei gleicher Betätigungseinrichtung des Handgriffs der Einhand-Bedieneinrichtung ein Wechsel in der Ansteuerung einer Schwenkrichtung der Anbauvorrichtung durch die Steuerschaltung ansteuerbar ist.
Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Bedienung des Arbeitsgerätes für den Bediener des Baggers. Eine entsprechende Anpassung der Betätigungsrichtung des Handgriffs der Einhand-Bedieneinrichtung zur Ansteuerung einer Funktionsbewegung oder Arbeitsbewegung des Arbeitsgerätes in Abhängigkeit dessen Ausrichtung ist nicht erforderlich. Dies ermöglicht auch eine vereinfachte und schnelle Handhabung und somit Durchführung der anstehenden Arbeiten.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der erste und zweite Arbeitsbereich sich zusammen über einen Umfang von 360° erstrecken. Dadurch ist der gesamte mögliche Drehbereich zur Ausrichtung des Arbeitsgerätes um eine Rotationsachse der Anbauvorrichtung erfassbar.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste und zweite Arbeitsbereich im Umfang gleich sind und vorzugsweise einen Winkel von 180° aufweisen. Dadurch ist eine einfache Aufteilung des gesamten Drehbereiches um 360° ermöglicht.
Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Trennlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich in der Anbauachse oder parallel zu der Anbauachse der Anbauvorrichtung ausgebildet ist, um welche die Anbauvorrichtung schwenkbar an dem Stiel des Baggers gelagert ist. Der erste Arbeitsbereich kann beispielsweise entgegengesetzt zur Erstreckung des Stiels ausgerichtet sein. Der zweite Arbeitsbereich kann sich beispielsweise in Richtung des Stiels erstrecken. Sofern als Arbeitsgerät ein Löffel mit einem Werkzeug vorgesehen ist und das Werkzeug des Löffels bei einer zur Unterseite des Stiels zugewandten Anbauvorrichtung in den zweiten Arbeitsbereich, kann der Löffel als ein sogenannter Tieflöffel eingesetzt werden. Sofern das Arbeitsgerät beispielsweise um 180° geschwenkt wird, und das Werkzeug des Löffels bei einer zur Unterseite des Stiels geschwenkten Anbauvorrichtung vorgesehen ist, weist das Werkzeug des Arbeitsgerätes in den ersten Arbeitsbereich. Somit kann das Arbeitsgerät als Hochlöffel eingesetzt werden. Diese beiden voneinander abweichenden Winkelpositionen werden durch die Winkelerfassungseinrichtung erkannt und jeweils ein Signal an die Steuerschaltung abgegeben. Durch die Steuerschaltung wird der Wechsel zwischen den beiden Arbeitsbereichen verarbeitet und es erfolgt ein Wechsel in der Ansteuerung der Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung um den Stiel bei gleicher Betätigungsrichtung des Handgriffs für die Ansteuerung einer Arbeitsbewegung des Arbeitsgerätes. Der Bediener kann bei einer für ihn bekannten Betätigungsrichtung des Handgriffs der Einhand-Bedieneinrichtung für ein Graben unabhängig von der Ausrichtung des Arbeitsgerätes das Graben ansteuern. Ein Umdenken zur Betätigung der Einhand-Bedieneinrichtung in Abhängigkeit der Ausrichtung des Arbeitsgerätes ist nicht erforderlich.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuerschaltung einen Steuerblock umfasst, von welchem aus ein Drehantrieb der Anbauvorrichtung für die Ansteuerung der Drehbewegung des Arbeitsgerätes mit einem Steuerkreis hydraulisch oder elektrisch ansteuerbar ist. Der Drehantrieb kann sowohl einen hydraulisch als auch elektrisch angetriebenen Motor umfassen. Entsprechend werden von dem Steuerblock die Steuersignale ausgegeben.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Steuerblock der Steuerschaltung zumindest einen Arbeitszylinder zur Ansteuerung der Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung um die Anbauachse am Stiel mit einem Steuerkreis hydraulisch oder elektrisch ansteuert. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Steuerblock der Steuerschaltung durch die Einhand-Bedieneinrichtung mit einem weiteren Steuerkreis hydraulisch oder elektrisch ansteuerbar ist.
Vorteilhafterweise kann der zwischen der Einhand-Bedieneinrichtung und dem Steuerblock vorgesehene Steuerkreis hydraulisch ausgebildet sein, welcher mit einem Vorsteuerdruck arbeitet. Dieser Vorsteuerdruck ist beispielsweise wesentlich geringer als ein Arbeitsdruck, sofern durch den Steuerblock die Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung und/oder die Drehbewegung des Drehantriebes hydraulisch angesteuert ist. Dieser hydraulische Steuerkreis zwischen der Einhand-Bedieneinrichtung und dem Steuerblock weist den Vorteil auf, dass während der Ansteuerung einer Arbeitsbewegung des Arbeitsgerätes eine Rückkopplung auf den Handgriff der die Einhand-Bedieneinrichtung erfolgen kann, so dass der Bediener erfühlen kann, ob beispielsweise bei der Ansteuerung einer Arbeitsbewegung das Arbeitsgerät auf Block läuft oder auf einen erhöhten Widerstand stößt.
Die zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung ist vorteilhafterweise durch einen Winkelencoder, Weggeber oder als ein Inkrementalgeber oder dergleichen ausgebildet.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines Baggers mit einem Arbeitsgerät,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Anbauvorrichtung zum Anbinden an einen Stiel des Baggers zur Aufnahme des Arbeitsgerätes gemäß Figur 1, Figur 3 eine schematische Seitenansicht der Anbauvorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 4 eine schematische Ansicht einer Steuerung für den Bagger gemäß Figur 1,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Einhand-Bedieneinrichtung für die Steuerung gemäß Figur 4,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht des Stiels mit dem Anbaugerät als Tieflöffel in einer ersten Arbeitsposition,
Figur 7 eine schematische Ansicht des Tieflöffels gemäß Figur 6 in einer zweiten Arbeitsposition,
Figur 8 eine schematische Ansicht des Stiels mit dem Arbeitsgerät als Hochlöffel in einer ersten Arbeitsposition, und
Figur 9 eine schematische Seitenansicht des Hochlöffels gemäß Figur 8 in einer weiteren Arbeitsposition.
In Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Baggers 11 dargestellt. Der Bagger 11 umfasst eine Grundmaschine 13 mit einem Ausleger 12, der am Ende mit einem Stiel 14 gelenkig miteinander verbunden ist. Der Ausleger 12 wird mit einem Hubzylinder 19 auf- und ab bewegt. Der Ausleger 12 umfasst zumindest einen Stielzylinder 18 zur Ansteuerung einer Schwenkbewegung des Stiels 14. Am Stiel 14 ist zumindest ein Druckzylinder 16 vorgesehen, durch welchen eine am Stiel 14 vorgesehene Anbauvorrichtung 21 ansteuerbar ist. Am Ende des Stiels 14 ist in einer Anbauachse 17 die Anbauvorrichtung 21 schwenkbar gelagert. Diese Anbauvorrichtung 21 kann eine Dreheinrichtung 22 mit einem Drehantrieb 24 und eine Kupplung, insbesondere Schnellwechseleinrichtung 23, umfassen. Die Dreheinrichtung 22 umfasst ein Antriebsgehäuse 66. Durch den Drehantrieb 24 ist die Schnellwechseleinrichtung 23 relativ zum Antriebsgehäuse 66 in einer Rotationsachse 26 drehbar. An der Schnellwechseleinrichtung 23 ist auswechselbar ein Arbeitsgerät 25 vorgesehen. Die Schnellwechseleinrichtung 23 weist eine erste Wechslerhälfte 41 auf, die arbeitsgeräteseitig vorgesehen ist, sowie eine zweite Wechslerhälfte 42, welche an dem Drehantrieb 24 vorgesehen ist. Die zweite Wechslerhälfte 42 umfasst zumindest einen ansteuerbaren Riegel 56. Der Riegel 56 kann nach dem Positionieren einer Riegelaufnahme 59 an dem ersten Riegelbolzen 55 der ersten Wechslerhälfte 41 den zweiten Riegelbolzen 55 der ersten Wechslerhälfte 41 hintergreifen und die erste und zweite Wechslerhälfte 41, 42 verbinden und verriegeln. Eine solche Schnellwechseleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 20 2021 101 016 Ul bekannt.
Zur Ansteuerung einer Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung 21 ist eine Schwenkkinematik 27 vorgesehen. Diese umfasst einen Umlenker 28, welcher an einem Ende an einer Umlenkerachse 29 gelenkig mit dem Stiel 14 verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Schwenkkinematik 27 eine Koppel 31, welche an einem Ende mit dem Umlenker 28 über eine gemeinsame Schwenkachse 35 verbunden ist. Am gegenüberliegenden Ende greift die Koppel 31 an einer Koppeleinrichtung 33 an. Diese Koppeleinrichtung 33 ist eine Komponente der Anbauvorrichtung 21 oder an der Anbauvorrichtung 21 montiert. Bevorzugt weist das Antriebsgehäuse 66 eine sich zumindest abschnittsweise erstreckende Deckfläche auf, an der die Koppeleinrichtung 33 vorgesehen ist. An der Schwenkachse 35 der Schwenkkinematik 27 greift der Druckzylinder 16, insbesondere eine Kolbenstange des Druckzylinders 16, an.
In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht der Anbauvorrichtung 21 dargestellt. Die Figur 3 zeigt eine schematische Seitensicht dieser Anbauvorrichtung 21 gemäß Figur 2.
Die Koppeleinrichtung 33 besteht aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Wangen 36. Die Wangen 36 können mit zumindest einer Anschlussplatte 34, die sich zwischen den Wangen 36 erstreckt, verbunden sein. Die zumindest eine Anschlussplatte 34 kann an einer Oberseite der Dreheinrichtung 22 anliegen und daran vorzugsweise lösbar befestigt sein. Jede Wange 36 umfasst eine Koppellagerstelle 37 und eine Anbaulagerstelle 38. Die Koppellagerstelle 37 und die Anbaulagerstelle 38 sind in der Höhe versetzt zueinander angeordnet. Die Anbaulagerstelle 38 ist gegenüber der Koppellagerstelle 37 vertieft angeordnet. Die Anbaulagerstelle 38 kann auch in Richtung auf eine Rotationsebene 39 der Dreheinrichtung 22 versetzt sein oder in dieser Rotationsebene 39 liegen. Die Anbaulagerstelle 38 ist gegenüber der Anbauvorrichtung 21, insbesondere der Dreheinrichtung 22, seitlich nach außen versetzt oder einer Stirnseite der Dreheinrichtung 22 zugeordnet.
Die Dreheinrichtung 22 umfasst des Weiteren eine Drehdurchführung 71, durch welche hydraulische Leitungen durch die Dreheinrichtung 22 hindurchgeführt werden können, um mit einem Arbeitsgerät 25 gekoppelt zu werden. Dadurch kann beispielsweise eine Schere, ein Greifer oder ein sonstiger Antrieb wie beispielsweise ein Rüttelantrieb oder dergleichen angesteuert werden.
Die Schnellwechseleinrichtung 23, an welcher das Anbaugerät 25 auswechselbar aufgenommen ist, ermöglicht durch Ansteuerung der Dreheinrichtung 22 eine Drehbewegung um die Rotationsachse 26. Diese Drehbewegung kann 360° umfassen. Die Rotationsachse 26 ist bevorzugt senkrecht zur Anbauachse 17 ausgerichtet. Die Erfassung einer Positionierung und/oder einer Ausrichtung des an der Schnellwechseleinrichtung 23 angeordneten Arbeitsgerätes 25 relativ zur Anbauvorrichtung 21, insbesondere Antriebsgehäuse 66 der Anbauvorrichtung 21, erfolgt vorteilhafterweise durch zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung 40, welche an oder in der Anbauvorrichtung 21 vorgesehen ist. Die zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung 40 kann auch an dem Drehantrieb 24 vorgesehen oder mit diesem verbunden bzw. gekoppelt sein. Diese Winkelerfassungseinrichtung 40 kommuniziert mit der Steuerschaltung 44 einer Steuerung 43, welche nachfolgend in Figur 4 noch näher erläutert wird.
Zur Erfassung einer Ausrichtung des Arbeitsgerätes 25 zur Anbauvorrichtung 21 durch die zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung 40 ist der maximale Drehbereich von 360° um die Rotationsachse 26 in einen ersten Arbeitsbereich 46 und einen zweiten Arbeitsbereich 47 unterteilt. Der erste und der zweite Arbeitsbereich 46, 47 sind bevorzugt bezüglich des jeweiligen Winkelumfangs gleich ausgebildet. Insbesondere umfassen diese einen Drehbereich von jeweils 180°. Zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich 46, 47 ist somit eine Trennlinie 48, insbesondere fiktive Trennlinie, gebildet. Diese fiktive Trennlinie 48 liegt in der Anbauachse 17 oder ist parallel dazu versetzt und vorzugsweise senkrecht zur Rotationsachse 26 ausgerichtet. Vorteilhafterweise erstreckt sich der erste Arbeitsbereich 46 von einem Punkt 51, welcher beispielsweise einer Drei-Uhr-Position entspricht, über einen Punkt 52, welcher beispielsweise einer Sechs-Uhr-Position entspricht, bis zu einem Punkt 53, welcher einer Neun-Uhr-Position entspricht. Der zweite Arbeitsbereich 47 startet beispielsweise von Punkt 53, also der Neun-Uhr- Position, und erstreckt sich über einen Punkt 54, beispielsweise einer Zwölf-Uhr-Position, bis hin zum Punkt 51, welche die Drei-Uhr-Position darstellt.
Die Ausrichtung des Arbeitsgerätes 25 wird in Abhängigkeit der erfassten Drehposition zur Trennlinie 48 durch die Winkelerfassungseinrichtung 30 dem ersten oder zweiten Arbeitsbereich 46, 47 zugeordnet.
In Figur 4 ist schematisch die Steuerung 43 für den Bagger 11 dargestellt. Diese Steuerung 43 umfasst eine Steuerschaltung 44 sowie eine Einhand-Bedieneinrichtung 61. Dadurch kann eine Ansteuerung des Arbeitsgerätes 25 erfolgen. Die Steuerschaltung 44 umfasst bedienerseitig zwischen einem Steuerblock 45 und der Einhand-Bedieneinrichtung 61 einen ersten Steuerkreis 73. Antriebsseitig ist zwischen dem Steuerblock 45 und der Anbauvorrichtung 21 ist ein zweiter Steuerkreis 74. Des Weiteren ist zwischen dem Steuerblock 45 und dem Druckzylinder 16 ein dritter Steuerkreis 76 vorgesehen. Der erste Steuerkreis 73 ist bevorzugt als ein Hydraulikkreislauf ausgebildet, der mit einem Pilotdruck oder Vorsteuerdruck arbeitet. Beispielsweise wird durch die Einhand-Bedien- einrichtung 61 bei einer Auslenkung eines Handgriffs 62 aus einer Ausgangsposition 67 in eine Betätigungsposition zumindest ein Steuerventil betätigt, wodurch ein Pilotdruck auf den Steuerblock 45 wirkt.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste Steuerkreis 73 auch als ein elektrischer Steuerkreis ausgebildet ist. Beispielsweise wird eine Auslenkung des Handgriffs 62 aus einer Ausgangsposition 67 in eine Betätigungsrichtung 68 durch elektrische Sensoren erfasst und entsprechende Signale an den Steuerblock 45 weitergegeben. Die Steuerung 43 kann auch kabellos aufgebaut sein, um mit den eingebundenen Komponenten zu kommunizieren.
Die bedienerseitig dem Steuerblock 45 zugeführten Signale werden in Abhängigkeit der Ausgestaltung des zweiten und des dritten Steuerkreises 74, 76 umgesetzt und weitergeleitet. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Steuerblock 45 über einen Hydraulikkreislauf, den Druckzylinder 16 zur Ansteuerung einer Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung 21 um die Anbauachse 17 ansteuert. Auch kann vorgesehen sein, dass der Steuerblock 45 über den zweiten Steuerkreis 74, der als ein Hydraulikkreis ausgebildet ist, den Drehantrieb 24 der Anbauvorrichtung 21 ansteuert. In diesem Fall umfasst der Drehantrieb 24 einen Hydraulikmotor. Alternativ kann anstelle des Hydraulikkreises auch eine elektrische Ansteuerung des Drehantriebes 24 vorgesehen sein, sofern ein Elektromotor eingesetzt wird.
Sofern der erste und zweite Steuerkreis 73, 74 oder der erste und der dritte Steuerkreis 73, 76 oder alle Steuerkreise 73, 74, 76 als Hydraulikkreisläufe ausgebildet sind, liegen die Arbeitsdrücke des zweiten und/ oder des dritten Steuerkreises 74, 76 höher als ein Vorsteuerdruck im ersten Steuerkreis 73.
In Figur 5 ist die Einhand-Bedieneinrichtung 61 perspektivisch und vergrößert dargestellt. Der Handgriff 62 ist um zumindest einen Freiheitsgrad bewegbar, vorzugsweise schwenkbar und/oder kippbar, an einer Konsole 63 vorgesehen. Diese Konsole 63 steht mit dem ersten Steuerkreis 73 in Verbindung. An dem Handgriff 62 können ein oder mehrere Bedienelemente 64 vorgesehen sein. Hierbei kann es sich um Tasten, Wippen, arretierbare Druckknöpfe und/oder Schalter handeln. Ergänzend kann an dem Handgriff 62 auch ein Display 65 vorgesehen sein, um dem Bediener einzelne Symbole zur Darstellung des Betriebsmodus oder Betriebszustandes anzuzeigen.
Der Handgriff 62 kann bevorzugt aus deiner Ausgangsposition 67 oder einer neutralen Position in eine Betätigungsrichtung 68, beispielsweise in Y-Richtung, ausgelenkt werden. Bei der Ansteuerung einer solchen Betätigungsrichtung 68 kann beispielsweise eine Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung 21 aus einer in Figur 6 dargestellten ersten Arbeitsposition in eine in Figur 7 dargestellte weitere Arbeitsposition des Arbeitsgerätes 25 angesteuert werden. Das Arbeitsgerät 25 ist bei dieser Ausführungsform zum zweiten Arbeitsbereich 47 ausgerichtet. In diesem Fall wird durch die Betätigungsrichtung 68 eine Grabbewegung des vorzugsweise als Tieflöffel eingesetzten Arbeitsgerätes 25 angesteuert.
In Figur 8 ist eine schematische Seitenansicht des Stiels gemäß Figur 6 mit einem daran angeordneten Arbeitsgerät 25 dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 ist das Arbeitsgerät 25 um 180° gedreht zur Anordnung in Figur 6 und 7. Das Arbeitsgerät ist zum ersten Arbeitsbereich 46 ausgerichtet. Das Arbeitsgerät 25 wird als ein Tieflöffel zum Graben eingesetzt.
Sofern bei der Ausrichtung des Arbeitsgerätes 25 gemäß Figur 8 der Handgriff 62 in der Betätigungsrichtung 68 angesteuert wird, hätte dies zur Folge, dass das Arbeitsgerät 25 wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 und 7 für eine Grabbewegung angesteuert und geschwenkt würde, ohne jedoch ein Eingraben zu ermöglichen. Diese geänderte Ausrichtung des Arbeitsgerätes 25 im ersten Arbeitsbereich 46 gemäß Figur 8 gegenüber der in Figur 6 wird nunmehr jedoch durch die Winkelerfassungseinrichtung 30 erfasst und zumindest ein entsprechendes Signal an die Steuerschaltung 44 weitergeleitet. Dabei erfolgt vorteilhafterweise im Steuerblock 45 ein Wechsel in der Ansteuerrichtung des dritten Steuerkreises 76, so dass bei einer gleichbleibenden Betätigungsrichtung 68 des Handgriffs 62 eine Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung 21 und somit eine Arbeitsbewegung des Arbeitsgerätes 25 ausgehend von Figur 9 zu Figur 8 angesteuert wird. In diesem Fall wird also die Ansteuerung der Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung 21 um 180° gedreht. Dadurch ist wiederum ein Graben des Arbeitsgerätes 25 bei der Ausrichtung zum zweiten ersten Arbeitsbereich 46 möglich.
Sofern der Bediener des Baggers 11 eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes 25 mit dem Drehantrieb 24 ansteuert, wird aufgrund der Winkelerfassungseinrichtung 30 die aktuelle Position und Ausrichtung des Arbeitsgerätes 25 erfasst und an die Steuerschaltung 44 weitergegeben. Bei einem Wechsel in der Ausrichtung des Arbeitsgerätes 25 von dem ersten Arbeitsbereich 46 in den zweiten Arbeitsbereich 47 oder umgekehrt erfolgt in der Steuerschaltung 44 automatisch ein Wechsel in der Ansteuerung des dritten Steuerkreises 76, so, dass bei gleichbleibender Betätigungsrichtung 68 des Handgriffs 62 eine vertauschte Arbeitsbewegung des Arbeitsgerätes 25 angesteuert ist.

Claims

Ansprüche Steuerung für einen Bagger (11) zur Ansteuerung eines Arbeitsgerätes (25), mit einer Einhand-Bedieneinrichtung (61), welche einen Handgriff (62) umfasst, der um zumindest einen Freiheitsgrad bewegbar ist und/oder zumindest ein Bedienelement (64) aufweist, mit einer Steuerschaltung (44), welche durch die Einhand-Bedieneinrichtung (61) ansteuerbar ist,
- wobei das Arbeitsgerät (25) mit einer Anbauvorrichtung (21) verbindbar ist und die Anbauvorrichtung (21) einen Drehantrieb (24) umfasst, der die Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) um eine Rotationsachse (26) der Anbauvorrichtung (21) ansteuert,
- wobei die Steuerschaltung (44) in Abhängigkeit deren Ansteuerung durch den Handgriff (62) zumindest eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) ansteuert, und
- wobei die Steuerschaltung (44) eine Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung (21) um eine Anbauachse (17) ansteuert, um welche die Anbauvorrichtung (21) am Stiel (14) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass zur Erfassung einer Winkelposition des Arbeitsgeräts (25) relativ zur Anbauvorrichtung (21), welche durch eine Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) um die Rotationsachse (26) durch den Drehantrieb (24) angesteuert ist, zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung (40) vorgesehen ist, welche mit der Steuerschaltung (44) kommuniziert, und
- dass bei einem Wechsel in der Ausrichtung des Arbeitsgerätes (25) durch eine Drehbewegung um die Rotationsachse (26) von einem ersten Arbeitsbereich (46) in einen zweiten Arbeitsbereich (47) oder umgekehrt, der durch die Winkelerfassungseinrichtung (40) erfassbar ist, bei gleicher Betätigungsrichtung (68) des Handgriffs (62) durch die Steuerschaltung (44) ein Wechsel in der Ansteuerung der Schwenkrichtung der Anbauvorrichtung (21) ansteuerbar ist. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Arbeitsbereich (46, 47) sich zusammen über einen Umfang von 360° erstrecken. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Arbeitsbereich (46, 47) sich über einen gleichen Winkelbereich erstrecken, vorzugsweise jeweils ein Winkelbereich von 180° umfassen. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennlinie (48), insbesondere fiktive Trennlinie (48), zwischen dem ersten und zweiten Arbeitsbereich (46, 47) gebildet ist, welche in der Anbauachse (17) oder parallel versetzt zu der Anbauachse (17) der Anbauvorrichtung (21) liegt. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (44) einen Steuerblock (45) umfasst, von welchem aus der Drehantrieb (24) für die Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) hydraulisch oder elektrisch ansteuerbar ist. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (45) der Steuerschaltung (44) zumindest einen Arbeitszylinder (16) zur Ansteuerung der Schwenkbewegung der Anbauvorrichtung (21) um die Anbauachse (17) hydraulisch oder elektrisch ansteuert. Steuerung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (45) der Steuerschaltung (44) durch die Einhand- Bedieneinrichtung (61) hydraulisch oder elektrisch ansteuerbar ist. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhand-Bedieneinrichtung (61) und der Steuerblock (45) mit einem ersten hydraulischen Steuerkreis (73) verbunden sind, welcher mit einem Vorsteuerdruck arbeitet. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Löffel ausgebildetes Arbeitsgerät (25) bei der Ausrichtung in dem ersten Arbeitsbereich (46) als Hochlöffel und bei der Ausrichtung in dem zweiten Arbeitsbereich (47) als Tieflöffel einsetzbar ist. Steuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Drehbewegung des Arbeitsgerätes (25) um die Rotationsachse (26) ein Wechsel von dem ersten Arbeitsbereich (46) in den zweiten Arbeitsbereich (47) oder von dem zweiten Arbeitsbereich in den ersten Arbeitsbereich (47, 46) durch die Winkelerfassungseinrichtung (30) erfassbar und durch den Steuerblock (45) eine automatische Umschaltung in der Ansteuerung des Steuerkreises (76) zur Betätigung des Druckzylinders (16) ansteuerbar ist. Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Winkelerfassungseinrichtung (40) als ein Winkelencoder oder ein Inkrementalgeber ausgebildet ist.
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