PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60113777T2 14.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001174384
Titel Verfahren und System zum Steuern eines Auslegers
Anmelder John Deere Forestry Oy, Tampere, FI
Erfinder Handross, Heikki, 53650 Lappeenranta, FI;
Kovanen, Janne, 53850 Lappeenranta, FI
Vertreter GRAMM, LINS & PARTNER GbR, 38122 Braunschweig
DE-Aktenzeichen 60113777
Vertragsstaaten DE, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.07.2001
EP-Aktenzeichen 016601387
EP-Offenlegungsdatum 23.01.2002
EP date of grant 05.10.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2006
IPC-Hauptklasse B66C 23/90(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B66C 13/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B25J 9/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   E02F 9/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines Auslegers, wie es in dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 dargelegt ist, sowie einen Ausleger, der ein Auslegersteuersystem aufweist, wie er in dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 8 dargelegt ist.

Hebevorrichtungen werden beispielsweise zum Befördern von Lasten in verschiedenen Ladesituationen verwendet. Derartige Hebevorrichtungen sind oft mit einem Ausleger versehen, durch den die Ausdehnung der Hebevorrichtung im Vergleich mit starren Hebevorrichtungen verbessert werden kann. Weiterhin ist ein derartiger Ausleger üblicherweise auf seinem Tragrahmen derartig befestigt, dass der Ausleger zumindest zwei Freiheitsgrade aufweist. Der Ausleger ist beispielsweise drehbar in Bezug auf seinen Tragrahmen angeordnet und zusätzlich hierzu kann der Neigungswinkel des Auslegers in vertikaler Richtung eingestellt werden. Ferner wird der Ausleger oftmals aus zwei oder mehr Auslegerteilen gebildet, die in Bezug aufeinander beweglich ausgebildet sind, was die Verwendung des Auslegers zum Befördern von Lasten verbessert. Die Auslegerteile können derart gebildet sein, dass, falls notwendig, sie sich innerhalb einander bewegen, d. h. sie bilden einen so genannten Teleskopaufbau, oder sie sind derart gebildet, dass die Auslegerteile miteinander in gelenkiger Weise verbunden sind, wobei der Winkel zwischen den Auslegerteilen zumindest in eine Richtung eingestellt werden kann. Verschiedene Kombinationen der vorstehend Aufbauten sind ebenfalls bekannt.

Weiterhin ist der Ausleger üblicherweise mit einer Hebeeinrichtung versehen, durch die die zu handhabende Last ergriffen werden kann. Diese Hebeeinrichtung kann beispielsweise ein Haken, eine Hebegabel oder dergleichen sein. Diese Hebeeinrichtung ist bevorzugt entweder an dem Ausleger in einer gelenkigen Weise befestigt oder die Hebeeinrichtung ist an einer Winde mittels eines Drahtseils oder dergleichen befestigt.

In der Phase, wenn die erforderliche Beförderungsarbeit auszuführen ist, wird der Ausleger derart geführt, dass die zu befördernde Last an der Hebeeinrichtung befestigt werden kann. Anschließend wird durch Steuern der Bewegungen des Auslegers die aktuelle Anhebe- und Beförderungsarbeit ausgeführt, um die Last an einen gewünschten Ort zu befördern. Aufgrund von bestimmten physikalischen Faktoren, beispielsweise die Massenträgheit, weist diese Hebe- und Beförderungsphase verschiedene unerwünschte Krafteffekte auf den Ausleger aus, beispielsweise Rucke und Oszillation. Diese Krafteffekte können eine ruckartige Bewegung des Auslegers, ein Anschlagen der zu befördernden Waren etc. verursachen. Diese unerwünschten Krafteffekte werden beispielsweise zu der Auslegersteuereinrichtung geleitet, beispielsweise Steuerzylinder, und sie können frühe Schäden in diesen Steuereinrichtungen verursachen. Weiterhin können die Befestigungen des Auslegers beschädigt und gefährliche Situationen verursacht werden. Wenn die Last befördert wird, sollten deshalb diese ruckartigen und anschlagenden Bewegungen vermieden werden, wobei beim Bewegen der Last die die Hebevorrichtung bedienende Person zusehen muss, dass zu schnelle Hebe- und Beförderungsbewegungen nicht durchgeführt werden. Deshalb ist es nicht möglich, die maximale Hebe- und Fördergeschwindigkeit zu verwenden, wenn Lasten bewegt werden.

Einige Lösungen wurden entwickelt, um unerwünschte Krafteffekte auf den Ausleger zu reduzieren. Beispielsweise zeigt das US-Patent 4,815,614 ein Auslegersteuersystem, in dem der Druck des Auslegerhebezylinders überwacht wird, und, wenn der Druck einen bestimmten Grenzwert erreicht, die maximale Öffnung des Steuerventils des Hebezylinders, d. h. die maximale Geschwindigkeit des Zylinders, linear in Bezug auf die Drucksteigerung begrenzt wird. Dieses System ist vorgesehen, die maximale Geschwindigkeit des Auslegers in einem hinsichtlich der Lasten kritischen Bereich zu beschränken, und es ist primär vorgesehen, den Ausleger zu schützen.

Die japanische Patentveröffentlichung JP 5-321297 zeigt eine aktive dynamische Leistungsrückkopplung bzw. Leistungs-Feedback zum Steuern des Zylinders eines Baggerauslegers. Diese ist mittels eines separaten elektrischen Hydrauliksystems implementiert. In diesem System weisen die dynamische Kraft und Position eine 180° Phasenverschiebung zueinander auf. Deshalb dämpft die Leistungsrückkopplung die Oszillation des Auslegers. Die dynamische Kraft wird mittels Hochpassfiltern des Rückkopplungssignals berechnet, das aus den Drücken des Hebezylinders gebildet wird. Die Rückkopplungsverstärkung ist eine Funktion, die auf Basis der statischen Kraft des Zylinders gebildet wird. Die statische Kraft wird durch Tiefpassfiltern der Leistungsrückkopplung erhalten. Deshalb ist dies ein aktives Verfahren zum Dämpfen der Oszillation.

Das US-Patent 5,638,267 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden unerwünschter dynamischer Phänomene in einem geschlossenen Steuerkreislauf. In dem in dieser Veröffentlichung gezeigten Verfahren wird eine Impulsserie gebildet, die im Hinblick auf Vermeiden einer Oszillation vorteilhaft ist und die verwendet wird, die Steuerung durch die Steuervorrichtung einzustellen. Diese Impulsserie kann durch Aufteilen der ursprünglichen Steuerung in kleinere Einheiten mit einer gegebenen Amplitude und Zeitverschiebung erzeugt werden. Diese Amplituden und Zeitverschiebungen werden durch Minimieren einer spezifischen Oszillationsgleichung erhalten. Dieses Verfahren zum Berechnen der Steuerung verwendet jedoch vorberechnete Bedingungen und Formeln derart, dass dieses Verfahren nicht zum Handhaben verschiedener Lasten in Echtzeit anwendbar ist.

Das US-Patent 4,980,625, das zu den Oberbegriffen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 und des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 8 korrespondiert, offenbart den adaptiven Sperrfilter, der seine kritische Frequenz oder Sperrfrequenz als Antwort auf eine Veränderung in der natürlichen Oszillationsfrequenz wechselt, die durch eine Veränderung der Position und Orientierung der Maschine und dem Lastverhalten an der Maschine bewirkt wird. Der Filter ist in der Steuerschleife bzw. dem Steuerregelkreis der Gelenkwinkelposition angeordnet. Das Verfahren mit fester kritischer Frequenz ist bereits in der Steuertechnik bekannt und es wird als Phasenvorlauf/Verzögerungsschaltung bezeichnet. Es wird normalerweise in der Mitkopplungsschleife angeordnet. Die Wirkung der Phasenvorlauf/Verzögerungsschaltung ist, dass sie die Größe der Oszillation im Frequenzbereich, der größer als die kritische Frequenz der Verzögerungsschaltung ist, und vor der kritischen Frequenz der Vorlaufschaltung dämpft. Wenn die Ordnung des Sperrfilters 1 ist, ist der Dämpfungseffekt maximal 20 dB/dec, und wenn die Ordnung des Filters 2 ist, 40 dB/dec. Der Nachteil des Verfahrens ist, dass der Sperrfilter auch eine Phasenverzögerung erzeugt, die in ihrem Maximum –90° für den Filter der ersten Ordnung und –180° für den Filter der zweiten Ordnung beträgt. Die Größendämpfungseigenschaften erhöhen die Stabilität des geschlossenen Schleifen-Steuersystems, wenn der Filter geeignet eingestellt ist. Im Gegenzug vermindert die Phasenverzögerung die Schleifenstabilität durch Erhöhen der Phasenverschiebung. Dies ist so aufgrund des Verlustes des Phasenrandes. Dieses Problem wird in der US 4,980,625 nicht diskutiert. Wenn die kritische Frequenz in Bezug auf die Resonanzfrequenz der Schleife derart ausgewählt wird, dass der Größendämpfungseffekt größer als der Phasenverschiebungseffekt im kritischen Frequenzbereich wird, wird die Stabilität geringfügig verbessert. Es muss an dieser Stelle festgehalten werden, dass in geschlossenen Regelsystemen die niedrigste Resonanzfrequenz von der Schleifenverstärkung abhängig ist. Dies wird in der US 4,980,625 nicht berücksichtigt. Deshalb ist die kritische Frequenz des adaptiven Filters, der in der US 4,980,625 beschrieben wird, in geschlossenen Schleifensystemen abhängig von der Schleifernverstärkung. Dies macht es in der Praxis schwierig, zweckmäßige Resonanzfrequenzen im Voraus zu berechnen, da die Schleifenverstärkung bekannt sein sollte. Zusätzlich zu geschlossenen Regelkreis-Steuersystemen in diesem Verfahren sind die Resonanzfrequenzen nur von der Trägheit und Ausrichtung der Maschine abhängig. Bei hydraulischen Auslegern wechselt die Nutzlastmasse häufig und hat einen dominanten Effekt auf die Resonanzfrequenzen. Die hydraulische Steifheit wechselt auch gemäß der Position der hydraulischen Zylinder.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Auslegers und einen Ausleger vorzusehen, der ein System zum Steuern eines Auslegers aufweist, bei dem das Ziel ist, die Lastenbeförderungsrate so hoch wie möglich zu machen, ohne jedoch eine Oszillation, Rucke oder andere unerwünschte Krafteffekte auf dem Ausleger bis zu einem signifikanten Grad zu bewirken. Die Erfindung basiert auf der Idee, Filterfunktionen des zumindest zweiten Grades zu bilden, deren Eigenschaften, beispielsweise das Frequenzband, dynamisch auf der Basis der Steuervariablen eingestellt sind, die von Sensoren erhalten werden. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist primär gekennzeichnet durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs 1 gezeigt wird. Das Auslegersteuersystem des Auslegers gemäß der vorliegenden Erfindung ist primär gekennzeichnet durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs 8 gezeigt wird.

Durch die vorliegende Erfindung werden beachtliche Vorteile erreicht, wenn diese mit Verfahren und Auslegersteuersystemen des Standes der Technik verglichen wird. Durch das Verfahren der Erfindung kann die Beschleunigung und Verzögerung des Auslegers gesteigerter sein, als es Stand-der-Technik-Systemen möglich ist, ohne jedoch nachteilige Krafteffekte auf den Ausleger zu verursachen. Deshalb kann die Hebe- und Beförderungsarbeit beschleunigt werden, was die für die Hebe- und Beförderungsarbeit erforderliche Zeit reduziert. Da die Nachteile der Krafteffekte auf dem Ausleger signifikant reduziert werden, wird ebenfalls der Bedarf zur Wartung und Reparatur des Auslegers reduziert und dessen Lebensdauer wird verlängert. Darüber hinaus können gefährliche Situationen nicht so einfach wie in Stand-der-Technik-Lösungen auftreten.

Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:

1 – eine Hebevorrichtung mit einem Ausleger des Standes der Technik zeigt,

2 – in einem reduzierten Diagramm ein Auslegersteuersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und

3 – in einem reduzierten Diagramm das System gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zum Steuern eines Zylinders in einem Steuersystem aus 2 zeigt.

Die in 1 gezeigte Hebevorrichtung 1 ist ein typisches Beispiel einer Hebevorrichtung, die insbesondere als Waldarbeitsmaschine verwendet wird. Die Hebevorrichtung 1 weist Befestigungseinrichtungen 2 auf, durch die der Ausleger 3 befestigt ist, beispielsweise an dem Rahmenaufbau einer Arbeitsmaschine (nicht gezeigt), beispielsweise eine Waldarbeitsmaschine oder dergleichen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Ausleger 3 drei Auslegerteile 3a, 3b, 3c auf, aber es ist offensichtlich, dass es weniger oder mehr dieser Auslegerteile als der hierin gezeigten geben kann. Der dritte Auslegerteil kann bevorzugt ein derartiger sein, dessen Länge eingestellt werden kann, falls dies erforderlich ist. Dies kann beispielsweise mit einem Teleskopaufbau erreicht werden, bei dem ein Verlängerungsteil (nicht gezeigt) innerhalb des dritten Auslegerteiles 3c vorgesehen ist. An einem Ende 3d des dritten Auslegerteils 3c oder des Verlängerungsteils, wenn ein einstellbarer dritter Auslegerteil verwendet wird, ist eine Hebevorrichtung 4 befestigt, durch die es möglich ist, die zu transportierende Last, beispielsweise Balken, zum Anheben und Befördern zu ergreifen. Diese Hebevorrichtung 4 ist beispielsweise in einer gelenkigen Weise an dem dritten Auslegerteil 3c des Auslegers befestigt. Der Ausleger 3 ist bevorzugt mit den Befestigungseinrichtungen 2 in einer zumindest drehbaren und schwenkbaren Weise verbunden. Der Winkel zwischen dem ersten Auslegerteil 3a und dem zweiten Auslegerteil 3b des Auslegers kann mit einem ersten Zylinder 6 gesteuert werden. In einer entsprechenden Weise sind das zweite Auslegerteil 3b und das dritte Auslegerteil 3c an einem Ende miteinander in einer gelenkigen Weise verbunden und der Winkel zwischen dem zweiten Auslegerteil 3b und dem dritten Auslegerteil 3c kann mit einem zweiten Zylinder 7 eingestellt werden. Weiterhin weist die Hebevorrichtung 4 eine Einrichtung auf, durch die die Greifvorrichtungen 9a, 9b der Hebevorrichtung 4 in Bezug zueinander bewegt werden können, um die Last zu ergreifen und freizugeben. Diese Einrichtung weist beispielsweise einen dritten Zylinder 8 auf.

Die Zylinder 6, 7 die die Bewegungen der Auslegerteile 3a, 3b, 3c steuern, sind bevorzugt Hydraulikzylinder. Bei der Steuerung des Betriebs der Hydraulikzylinder wird ein mit Druck beaufschlagtes Medium verwendet, dessen Fluss zwischen den Zylindern 6, 7 und einer Förderpumpe 18 (2), beispielsweise durch Hydraulikschläuche 20, 21a, 21b oder dergleichen sowie durch Ventile gesteuert wird. Der Fluss des Hydraulikfluids in und aus den Zylindern 6, 7 wird gesteuert, um einen erwünschten Krafteffekt und eine Bewegung in den Zylindern 6, 7 zu erzielen. Die Ventile 19a, 19b sind bevorzugt druckkompensierte Proportionalventile. Deshalb sind die Bewegungsgeschwindigkeiten der Zylinder 6, 7 proportional zu dem Winkel eines Steuerhebels, d. h. zu dem Steuersignal, das durch den Steuerhebel 9 gebildet wird.

Gemäß den Grundregeln der mechanischen Bewegungslehre sollte der Frequenzgehalt der Anregung des dynamischen Systems nicht etwa 30% der niedrigsten spezifischen Frequenz des Systems übersteigen, um keine Resonanz-Oszillation zu bilden. Die niedrigste spezifische Frequenz des Auslegers der Hebevorrichtung ist abhängig von der Masse und der Position des Auslegers. Wenn die niedrigsten spezifischen Frequenzen als eine Funktion der Masse und der Zylinderpositionen oder der Verbindungswinkel der Auslegerteile bekannt sind, ist es möglich, beispielsweise die Filterfrequenz der Filterfunktion der zweiten Ordnung derart zu verändern, dass keine Anregungen von den Steuerhebeln in den Ausleger eintreten können, die die 30% der vorherrschenden spezifischen Frequenz übersteigen. Um dies zu erreichen, werden Sensoren 13, 14 (2) verwendet, um die Position jedes Auslegerteils 3a, 3b, 3c sowie die Masse der Last zu messen, die angehoben wird.

2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des Auslegers, der ein erfindungsgemäßes Steuersystem aufweist, und 3 erläutert in einem reduzierten Diagramm das Verfahren gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zum Steuern eines Zylinders in dem Steuersystem aus 2. Der Bediener der Hebevorrichtung gibt Steuerbefehle bevorzugt durch einen oder mehrere Steuerhebel 9. Ein Steuerhebel aus dem Stand der Technik funktioniert derart, dass er ein oder mehrere Steuersignale, beispielsweise eine Spannung, in einer Steuerleitung 10, erzeugt, die proportional zu der Bewegung des Steuerhebels sind. Wenn der Steuerhebel in der mittleren Position ist, ist deshalb die Spannung in der Steuerleitung 10 bevorzugt im Wesentlichen in der Mitte eines gegebenen Spannungsbereiches. In einer entsprechenden Weise erzeugt die Bewegung des Steuerhebels eine Veränderung in der Spannung der Steuerleitung 10, wobei die Größe der Veränderung der Spannung (= Absolutwert des Winkels des Steuerhebels in Bezug auf die mittlere Position) die gewünschte Geschwindigkeit der Bewegung angibt und die Richtung der Veränderung in der Spannung die gewünschte Bewegungsrichtung angibt. In praktischen Ausführungen wird oftmals eine bidirektionale (X, Y) Steuerung verwendet, in der die Bewegung des Hebels nach links/rechts eine Veränderung in dem ersten Steuersignal erzeugt und, in entsprechender Weise, die Bewegung des Hebels nach vorn/nach hinten eine Veränderung in dem zweiten Steuersignal erzeugt.

Das eine oder die mehreren Steuersignale, die durch den Steuerhebel 9 erzeugt werden, werden mittels der Steuerleitung 10 über einen Analog-Digital-Wandler 11 zu der Steuereinrichtung 12 geleitet. Über den Analog-Digital-Wandler 11 werden ebenfalls bevorzugt von den Sensoren 13, 14 gebildete Messdaten zu dem Steuerblock 12 geleitet, um analysiert und bei der Einstellung der Zylinder 6, 7 verwendet zu werden. Die Sensoren 13, 14 werden verwendet, um beispielsweise das Gewicht (die Masse) der Last sowie die Positionen der Auslegerteile 3a, 3b, 3c zu messen. Zum Messen des Gewichts der Last ist es möglich, beispielsweise einen Drucksensor 14 zu verwenden, der in Verbindung mit der Hebevorrichtung oder dem Zylinder angeordnet ist. Die Messung der gegenseitigen Position der Auslegerteile 3a, 3b, 3c kann beispielsweise durch Messen der Position der Kolben der Zylinder 6, 7 mit dem Bewegungssensor 13 erfolgen.

Zum Verarbeiten der durch die Sensoren 13, 14 gebildeten Messdaten werden die Messdaten, falls erforderlich, von der analogen in die digitale Form durch den Analog-Digital-Wandler 11 gewandelt. Der Analog-Digital-Wandler 11 überträgt die Messdaten der Sensoren in einem digitalen Format an den Steuerblock 12, der bevorzugt zumindest einen Prozessor 15, beispielsweise einen Mikroprozessor CPU und/oder eine digitale Signalverarbeitungseinheit DSP, aufweist. Es sind ebenfalls Sensoren bekannt, die das Messsignal bereits in digitalem Format abgeben, bei denen eine Analog-Digital-Wandlung nicht durchgeführt werden muss. Deshalb können die Messdaten von den Sensoren 13, 14 bevorzugt direkt an den Steuerblock 12 übertragen werden, der Fachleuten bekannter Stand der Technik ist.

Auf der Basis der Messdaten bestimmt der Prozessor 15 die Lastmasse und die Position der Auslegerteile 3a, 3b, 3. Auf der Basis der Veränderungen der Position der Auslegerteile 3a, 3b, 3c und der verstrichenen Zeit, während der Veränderungen der Position, ist es ebenfalls möglich, die Geschwindigkeit und die Beschleunigungsrate der Auslegerteile 3a, 3b, 3c zu jedem Zeitpunkt zu berechnen. Anschließend berechnet der Prozessor 15 bevorzugt die niedrigste spezifische Oszillationsfrequenz für den Ausleger (Block 22 in 3).

Auf der Basis der berechneten niedrigsten spezifischen Oszillationsfrequenz verändert der Prozessor (Block 23), falls erforderlich, die Parameter der Filterfunktion, um das Frequenzband des Filters zu verändern. Wenn die spezifische Oszillationsfrequenz des Auslegers reduziert ist, wird die Obergrenze des Frequenzbandes erniedrigt, und wenn die spezifische Oszillationsfrequenz erhöht ist, wird die Obergrenze des Frequenzbandes ebenfalls angehoben.

Die Steuereinheit 12, bevorzugt der Prozessor 15, ist mit zumindest einer solchen Filterfunktion versehen, durch die das von dem Steuerhebel 9 erzeugte Steuersignal gefiltert wird (Block 24). In diesem erfindungsgemäßen Auslegersteuersystem ist die auszuwählende Filterfunktion eine lineare, digitale Näherung eines dynamischen Systems der zweiten Ordnung. Eine derartige Filterfunktion der zweiten Ordnung, die bevorzugt eine Tiefpassfilterfunktion ist, liefert eine signifikante Verbesserung bei der Beschleunigung des Auslegers im Vergleich mit bekannten Rampen und Tiefpassfilterfunktionen der ersten Ordnung, jedoch ohne Verursachen von Rucken oder einer Oszillation in dem Ausleger. Folglich berücksichtigt die Filterfunktion, dass, wenn der Bediener den Steuerhebel zu schnell in Bezug auf die spezifische Oszillationsfrequenz des Auslegers überführt, das an die Zylinder zu übertragende Steuersignal langsamer verändert wird, als die Veränderung in der Steuerung. Die Veränderungsrate in den Steuersignalen ist jedoch größer als die, die mit Lösungen aus dem Stand der Technik erreicht werden kann.

Auf der Basis des Steuersignals, das durch die Filterfunktion gebildet wird, wandelt die Steuereinrichtung 12 ferner das Steuersignal in eine Form um, die für Ventile 19a, 19b geeignet ist, die die Zylinder des Auslegers steuern (Block 25). Für die Übersichtlichkeit zeigt 2 lediglich zwei Ventile 19a, 19b und zwei Zylinder 6, 7, es ist aber offensichtlich, dass das gleiche Prinzip auch in der Steuerung von anderen Zylindern oder Stellgliedern verwendet werden kann, die zu dem Auslegersteuersystem gehören.

Das von der Filterfunktion gebildete Steuersignal wird beispielsweise in ein analoges Format durch einen Digital-Analog-Wandler 17 gewandelt und weiter an die elektrisch steuerbaren Ventile 19a, 19b übertragen, die den Fluss des mit Druck beaufschlagten Mediums von der Förderpumpe 18 über Druckschläuche 20, 21a und 21b zu den Zylindern 6, 7 steuern, die die Auslegerteile 3a, 3b, 3c steuern. Wenn die verwendeten Ventile 19a, 19b digital steuerbare Ventile sind, muss das Steuersignal nicht in ein analoges Format gewandelt werden, sondern es kann an die Ventile 19a, 19b in einem digitalen Format übertragen werden.

Der Prozessor 15 ist mit einer Steuersoftware sowie mit einer Filtersoftware zum Analysieren der Sensormessdaten und zum Steuern der Filterfrequenz der Filterfunktion auf Basis dieser Messvariablen versehen. Die Anwendungssoftware ist in einem Speicher 16 gespeichert. Weiterhin ist zum Setzen der Parameter der Filterfunktion bevorzugt eine Tabelle, ein Satz von spezifischen Kurven oder dergleichen in dem Speicher gespeichert, die die Veränderung der spezifischen Frequenz des Auslegers in Bezug auf die Lastmasse und die Positionen der Auslegerteile darstellen.

Die Sensordaten werden verwendet, um die Veränderung der spezifischen Frequenz des Auslegers zu überwachen, und dieses wird verwendet, um die Filterfrequenz der Filterfunktion einzustellen. Es ist deshalb möglich, die Bewegungen des Auslegers angepasst zu steuern und zu vermeiden, dass nachteilige Steuerungen in die Auslegerzylinder 6, 7, 8 eintreten.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Steuern eines Auslegers (3) in einer Arbeitsmaschine in Verbindung mit einem Handhaben einer Last, bei dem die Bewegungen der Last durch ein Steuersignal gesteuert werden, das durch zumindest eine Steuereinrichtung (9) gebildet wird, bei dem ein oder mehrere Messsignale gebildet werden, um zumindest auf die Lastmasse und/oder die Auslegerbewegung bezogene Information zu bestimmen, bei dem das zumindest eine Steuersignal gefiltert wird und bei dem weiterhin das Verfahren zumindest die folgende Schritte aufweist:

    – einen Bestimmschritt, um zumindest eine spezifische Oszillationsfrequenz des Auslegers auf der Basis der Messsignale zu bestimmen,

    – einen Setzschritt, in dem zumindest eine in dem Bestimmschritt bestimmte, spezifische Oszillationsfrequenz verwendet wird, um zumindest einen Parameter für eine Filterfunktion zu setzen,

    – einen Filterschritt, in dem das Steuersignal mit der Filterfunktion gefiltert wird, um ein gefiltertes Steuersignal zu bilden, und

    – einen Steuerschritt, in dem das gefilterte Steuersignal verwendet wird, um die Bewegung des Auslegers (3) zu führen,

    dadurch gekennzeichnet, dass verfahrensgemäß das Filtern eine Filterfunktion der zweiten oder einer höheren Ordnung anwendet, die zumindest einen Parameter aufweist, der gesetzt werden kann, und dass keine Rückkopplung von dem Steuerschritt zu dem Filterschritt vorgesehen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuerschritt der Betrieb von einen oder mehreren Zylindern (6, 7) gesteuert wird, um die Bewegung des Auslegers (3) zu steuern.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschritt ein Betreiben der Zylinder (6, 7) durch ein mit Druck beaufschlagtes Medium aufweist, wobei der Fluss des mit Druck beaufschlagten Mediums in die Zylinder (6, 7) mit Ventilen (19a, 19b) gesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bestimmschritt zumindest die niedrigste spezifische Oszillationsfrequenz für den Ausleger bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Setzschritt die Filterfrequenz der Filterfunktion gesetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Filterfunktion ein Tiefpassfiltern der zweiten Ordnung ist, wobei die obere Frequenzgrenze der Filterfunktion auf einen Wert gesetzt ist, der auf der Basis der niedrigsten spezifischen Frequenz des Auslegers bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Frequenzgrenze der Filterfunktion auf einen Wert gesetzt ist, der im Wesentlichen 30% der niedrigsten spezifischen Frequenz des Auslegers nicht überschreitet.
  8. Ausleger, der ein Auslegersteuersystem aufweist, das bei der Steuerung des Auslegers (3) einer Arbeitsmaschine in Verbindung mit einem Handhaben einer Last zu verwenden ist, wobei das Steuersystem zumindest eine Steuereinrichtung (9), die ausgebildet ist, zumindest ein Steuersignal (10) zum Steuern der Bewegungen der Last zu erzeugen, Einrichtungen (13, 14) zum Erzeugen eines oder mehrerer Messsignale zum Bestimmen von zumindest auf die Lastmasse und/oder die Auslegerbewegung bezogene Information und zumindest einen Filter (24) zum Filtern des Steuersignals aufweist, wobei das Steuersystem weiterhin zumindest aufweist:

    – Bestimmeinrichtungen (13, 14, 15) zum Bestimmen zumindest einer spezifischen Oszillationsfrequenz des Auslegers auf der Basis der Messsignale,

    – eine Setzeinrichtung (15) zum Setzen zumindest eines Parameters für eine Filterfunktion auf der Basis der zumindest einen spezifischen Oszillationsfrequenz, die in dem Bestimmschritt bestimmt wurde, und

    – Steuereinrichtungen (17, 19a, 19b) zum Steuern der Bewegungen des Auslegers (3) mit dem Steuersignal,

    dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24) ein Filter der zweiten oder höheren Ordnung ist, dessen zumindest ein Parameter ausgebildet ist, gesetzt zu werden, und dass keine Rückkopplung von den Steuereinrichtungen (17, 19a, 19b) zu dem Filter (24) verbunden ist.
  9. Ausleger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger ein oder mehrere Zylinder (6, 7) zum Steuern der Bewegung des Auslegers (3) aufweist.
  10. Ausleger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (6, 7) Druckzylinder sind, wobei das Steuersystem auch zumindest ein Ventil (19a, 19b) zum Steuern des Flusses des mit Druck beaufschlagten Mediums in die Zylinder (6, 7) aufweist.
  11. Ausleger nach Anspruch 8, 9, oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die niedrigste spezifische Oszillationsfrequenz des Auslegers eingerichtet ist, bestimmt zu werden.
  12. Ausleger nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfrequenz der Filterfunktion eingerichtet ist, bestimmt zu werden.
  13. Ausleger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Filterfunktion ein Tiefpassfiltern der zweiten Ordnung ist, wobei die obere Frequenzgrenze der Filterfunktion auf einen Wert gesetzt ist, der auf der Basis der niedrigsten spezifischen Frequenz des Ausleger bestimmt ist.
  14. Ausleger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Frequenzgrenze der Filterfunktion auf einen Wert gesetzt ist, der im Wesentlichen 30% der niedrigsten spezifischen Frequenz des Auslegers nicht überschreitet.
  15. Ausleger nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder Ausleger oder mehrere Auslegerteile (3a, 3b, 3c) aufweist, wobei das Steuersystem Einrichtungen (6, 7, 19a, 19b, 20, 21a, 21b) zum Steuern der Bewegungen jedes Auslegerteils (3a, 3b, 3c) aufweist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com