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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, die Arbeitsgeräte wie einen
hydraulischen Brecher oder einen hydraulischen Rüttler bzw. Kompaktierer aufweist,
die durch einen Vibrationsgenerator betätigt werden, der mit Drucköl aus einer
Hydraulikpumpe gespeist wird und Vibration erzeugt.
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Technischer Hintergrund
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Bekannte
Beispiele dieses Arbeitsmaschinentyps sind die in den Patentdokumenten
1 und 2 beschriebenen hydraulischen Arbeitsmaschinen. Wenn bei der
vorgenannten hydraulischen Arbeitsmaschine gemäß dem Patentdokument 1 ein
Brecher in einem Zustand betätigt
wird, in dem durch einen Modusänderungsschalter
ein Brechermodus gewählt
wurde, wird die Steuerung/Regelung der Durchflussrate derart durchgeführt, dass
eine hydraulische Pumpe in den Zustand einer konstant niedrigen
Kapazität
gebracht wird. Wenn bei der vorstehend genannten hydraulischen Arbeitsmaschine
gemäß dem Patentdokument
2 ein Brecher durch ein Bedienpedal in einem Zustand betätigt wird,
in dem der Brechermodus durch den Modusänderungsschalter gewählt wird,
wird aus einer durch einen Maximaldurchflussmengeneinstellabschnitt
eingestellten Durchflussmenge einer gemäß dem Betätigungsgrad des Bedienpedals
einer Zwangssteuerung oder Zwangsregelung unterworfenen Durchflussmenge
und einer die Durchflussmenge begrenzenden P-Q-Steuerung oder P-Q-Regelung unterworfenen
Durchflussmenge die kleinste Durchflussmenge ausgewählt, so
dass die hydraulische Pumpe nicht in einen Überlastungszustand gebracht
wird. Dadurch erfolgt die Steuerung/Regelung der Durchflussrate
auf eine solche Weise, dass die Durchflussmenge der Hydraulikpumpe
auf die angewählte
Durchflussmenge eingestellt wird.
- Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patent-Publikation Nr.
7-331701
- Patentdokument 2: Offengelegte japanische
Patent-Publikation Nr. 11-100869 .
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Offenbarung der Erfindung
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Da
aber bei den oben genannten bekannten Arbeitsmaschinen die vorstehend
erläuterte
Durchflussraten-Steuerung/Regelung nicht in denjenigen Fällen durchgeführt wird,
in dem andere Betriebsarten bzw. Moden als der Brechermodus durch
den Modusänderungsschalter
gewählt
werden, wenn der Brecher betätigt wird,
kann es sein, dass die Durchflussrate des dem Brecher zugeleiteten
Betriebsöls
in manchen Betriebsarten zu hoch ist. Dadurch könnte Schaden an dem Maschinenkörper, an
den hydraulischen Einrichtungen oder dergleichen entstehen.
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Wenn
eine Arbeitsmaschine dahingehend konfiguriert werden kann, dass
sich sicher bestimmen lässt, ob
sich ein Brecher in Betrieb befindet, können Maßnahmen getroffen werden, um
einen Maschinenkörper
und dergleichen zu schützen.
Es ist daher möglich,
einen Schaden an dem Maschinenkörper
oder dergleichen zu verhindern. Zusätzlich lässt sich das Ausmaß eines
Schadens an dem Maschinenkörper
und dergleichen feststellen, weshalb es möglich ist, den Zeitplan für die Wartung
und dergleichen zu optimieren.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Lösung für solche Situationen, und es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitsmaschine zu schaffen, die
zuverlässig
feststellen kann, ob sich Arbeitsgeräte wie z.B. ein Hydraulikbrecher
in Betrieb befinden.
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Zur
Lösung
der genannten Aufgabe umfasst eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine ein Arbeitsgerät, das durch
einen Vibrationsgenerator betätigt
wird, der mit Drucköl
aus einer Hydraulikpumpe gespeist wird und Vibration erzeugt, und
einen Druckfühlabschnitt
und eine Regel- oder Steuereinheit. Der Druckfühlabschnitt erfasst den Pumpendruck
der Hydraulikpumpe. Die Regel- oder
Steuereinheit ermittelt die Frequenzcharakteristik des Pumpendrucks
basierend auf einem Pumpendruckwert, der durch den Pumpenfühlabschnitt erfasst
wird, und bestimmt auf der Basis der Frequenzcharakteristik, ob
das Arbeitsgerät
in einem Betriebszustand ist oder nicht (erster Aspekt der Erfindung).
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Die
Arbeitsmaschine gemäß vorliegender
Erfindung hat einen Alarmausgabeabschnitt, der einen Alarm ausgibt,
und die Regel- oder Steuereinheit hat einen speziellen Regel- oder
Steuermodus, der für
die Arbeit unter Einsatz des Arbeitsgeräts geeignet ist, und einen
anderen Regel- oder Steuermodus, der sich von dem speziellen Regel-
oder Steuermodus unterscheidet. In dieser Konfiguration versorgt
die Regel- oder Steuereinheit den Alarmausgabeabschnitt mit einem
Befehlssignal, das den Alarm auslöst, wenn bestimmt wird, dass
sich das Arbeitsgerät
in dem Zustand-befindet, in- dem der andere Regel- oder Steuermodus
durchgeführt
wird (zweiter Aspekt der Erfindung).
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Die
Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung hat einen Durchflussrateneinstellabschnitt, der die Durchflussrate
des Drucköls
einstellt, das von der Hydraulikpumpe zu dem Arbeitsgerät geleitet
wird, und die Regel- oder
Steuereinheit hat einen speziellen Regel- oder Steuermodus, der
für die
Arbeit unter Einsatz des Arbeitsgeräts geeignet ist, und einen
anderen Regel- oder
Steuermodus, der sich von dem speziellen Regel- oder Steuermodus
unterscheidet. In dieser Konfiguration liefert die Regel- oder Steuereinheit
in dem Zustand, in dem der andere Regel- oder Steuermodus durchgeführt wird an
den Durchflussrateneinstellabschnitt ein Befehlssignal, das die
Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe zu dem Arbeitsgerät geleiteten Drucköls begrenzt,
wenn festgestellt wird, dass sich das Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet
(dritter Aspekt der Erfindung).
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Bei
der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine
hat die Regel- oder Steuereinheit einen speziellen Regel- oder Steuermodus,
der geeignet ist für
die Arbeit unter Einsatz des Arbeitsgeräts, und einen anderen Regel-
oder Steuermodus, der sich von diesem speziellen Regel- oder Steuermodus
unterscheidet. In dieser Konfiguration schaltet die Regel- oder
Steuereinheit in dem Zustand, in dem der andere Regel- oder Steuermodus durchgeführt wird
von diesem anderen Modus um auf den speziellen Modus als Regel-
oder Steuermodus, der durchzuführen
ist, wenn festgestellt wird, dass sich das Arbeitgerät im Betriebszustand
befindet, (vierter Aspekt der Erfindung).
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Wenn
bei der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine
festgestellt wird, dass sich das Arbeitsgerät im Betriebszustand befindet,
misst die Regel- oder Steuereinheit den Betrag der Betriebszeit
und speichert den akkumulierten Betrag der Betriebszeit (fünfter Aspekt
der Erfindung).
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Bei
der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung bestimmt die Regel- oder Steuereinheit auf der Grundlage
der Frequenzcharakteristik, eines Amplitudenmittelwerts und eines
Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks, ob das Arbeitsgerät im Betriebszustand
ist oder nicht (sechster Aspekt der Erfindung).
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Bei
der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung bestimmt die Regel- oder Steuereinheit auf der Grundlage
der Frequenzcharakteristik den Typ des Arbeitsgeräts (siebter
Aspekt der Erfindung).
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Bei
der Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung bestimmt die Regel- oder Steuereinheit auf der Grundlage
der Frequenzcharakteristik und des Amplitudenmittelwerts und des
Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks den Typ des Arbeitsgeräts (achter
Aspekt der Erfindung).
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Da
die Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung die Regel- oder Steuereinheit aufweist, die auf der Grundlage
des Pumpendruckwerts, der durch den Druckfühlabschnitt erfasst wird, die
Frequenzcharakteristik des Pumpendrucks ermittelt und auf der Grundlage
der Frequenzcharakteristik bestimmt, ob das Arbeitsgerät in einem
Betriebszustand ist oder nicht, ist es möglich, sicher festzustellen,
ob sich das Arbeitsgerät in
einem Betriebzustand befindet oder nicht. Aus diesem Grund löst der Alarmausgabeabschnitt
in dem Zustand in dem der andere Steuermodus, der sich von dem für die Arbeit
mit dem Arbeitsgerät,
beispielsweise dem hydraulischen Brecher, geeigneten speziellen
Regel- oder Steuermodus unterscheidet, durchgeführt wird, einen Alarm aus,
wenn die Regel- oder Steuereinheit feststellt, dass sich das Arbeitsgerät im Betriebszustand
befindet. Es ist daher möglich,
die Bedienperson zu veranlassen, den speziellen Regel- oder Steuermodus
umzuschalten und dadurch zu verhindern, dass an dem Maschinenkörper, an
den hydraulischen Einrichtungen und dergleichen Schaden entsteht.
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Da
die Regel- oder Steuereinheit von dem anderen Modus auf den speziellen
Modus als durchzuführenden
Modus umschaltet, wenn in dem Zustand, in dem der sich von dem speziellen
Modus unterscheidende andere Modus durchgeführt wird, festgestellt wird,
dass das Arbeitsgerät
sich im Betriebszustand befindet, ist es auch möglich, eine Beschädigung des
Maschinenkörpers,
der hydraulischen Einrichtungen und dergleichen zu verhindern.
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Da
die Regel- oder Steuereinheit, wenn bestimmt wird, dass sich das
Arbeitsgerät
im Betriebszustand befindet, die verstrichene Zeit misst, in der
sich das Arbeitsgerät
im Betriebszustand befindet, und die akkumulierte Betriebszeit speichert,
ist es auch möglich,
das Ausmaß des
Schadens an dem Maschinenkörper
oder dergleichen auf der Basis der akkumulierten Betriebszeit zu
bestimmen. Es ist daher möglich,
den Zeitplan für Wartung
und dergleichen zu optimieren.
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Da
auf der Grundlage der Frequenzcharakteristik und des Amplitudenmittelwerts
und des Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks bestimmt
wird, ob das Arbeitsgerät
im Betriebszustand ist oder nicht, ist es auch möglich, mit größerer Sicherheit
zu bestimmen, ob das Arbeitsgerät
im Betriebszustand ist oder nicht.
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Da
der Typ des Arbeitsgeräts
auf der Grundlage der Frequenzcharakteristik bestimmt wird, ist
es auch möglich,
den an der Arbeitsmaschine montierten Typ des Arbeitsgeräts sicher
zu bestimmen.
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Da
der Typ des Arbeitsgeräts
auf der Grundlage der Frequenzcharakteristik, des Amplitudenmittelwerts
und des Amplitudenwerts der Wellenform des Pumpendrucks bestimmt
wird, ist es ferner möglich,
den Typ des an der Arbeitsmaschine montierten Arbeitsgeräts sicher
zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht eines Hydraulikbaggers gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Strukturansicht eines hydraulischen Antriebssystems
des Hydraulikbaggers gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Diagramm der Drehmomentcharakteristik des Motors;
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4 ist
ein Diagramm, das beispielhafte Pumpendruckwellenformen bei verschiedenen
Arbeitsarten zeigt;
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5 ist
ein Diagramm, das die Ergebnisse von Frequenzanalysen der Pumpendruckwellenformen bei
verschiedenen Arbeitsarten zeigt;
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6 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das sich auf die Bestimmung der Brecherarbeit
bezieht;
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7 ist
ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch eine Regel- oder Steuereinheit
gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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In
der folgenden Beschreibung werden Arbeitsmaschinen gemäß beispielhaften
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
erläutert.
Außerdem
ist die vorliegende Erfindung in der folgenden Ausführungsform
in einen Hydraulikbagger als Arbeitsmaschine übernommen.
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1 ist
eine Seitenansicht eines Hydraulikbaggers gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und zeigt den Zustand, in dem Brecherarbeit
durchgeführt
wird.
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Der
Hydraulikbagger 1 gemäß dieser
Ausführungsform
umfasst eine untere Fahreinheit 2 und eine obere Dreheinheit 4,
einen Arbeitsbereich 8 und eine Kabine 9. Die
obere Dreheinheit 4 ist über eine Drehvorrichtung 3 an
der vorgenannten Fahreinheit 2 montiert. Der Arbeitsbereich 8 ist
an dem vorderen Zentralbereich der oberen Dreheinheit 4 montiert
und umfasst einen Ausleger 5, einen Arm 6 und
einen Brecher 7, die ausgehend von der Seite der oberen
Dreheinheit 4 in dieser Reihenfolge schwenkbar miteinander
verbunden sind. Die Kabine 9 ist an dem vorderen linken
Bereich der oberen Dreheinheit 4 angeordnet. An dem Arbeitsbereich 8 sind
ein Ausleger-Zylinder 10, ein Arm-Zylinder 11 und ein Zusatzgeräte-Zylinder 12 montiert.
Der Ausleger-Zylinder 10 treibt den Ausleger 5 an
und schwenkt den Ausleger 5. Der Arm-Zylinder 11 treibt
den Arm 6 an und schwenkt den Arm 6. Der Zusatzgeräte-Zylinder 12 treibt
den Brecher 7 an und schwenkt den Brecher 7. Der
Arbeitsbereich 8 wird derart angetrieben, dass er durch
das Ausfahren/Einfahren des Ausleger-Zylinders 10, des Arm-Zylinders 11 und
des Zusatzgeräte-Zylinders 12 eingeklappt
und/oder nach oben/unten bewegt wird. Obwohl der hydraulische Brecher 7 in
dem in 1 dargestellten Hydraulikbagger 1 als
Arbeitsgerät
(Arbeitsaufsatz) gezeigt ist, kann der hydraulische Brecher 7 durch
einen Löffel,
einen hydraulischen Kompakierer/Rüttler, einen hydraulischen
Zertrümmerer,
ein hydraulisches Schneidgerät
oder dergleichen als Zusatzgerät
für eine
große
Vielfalt von Einsätzen
in Übereinstimmung
mit der Art der auszuführenden Arbeiten
ersetzt werden.
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2 ist
eine schematische Strukturansicht eines hydraulischen Antriebssystems
des Hydraulikbaggers gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bei
dem in 2 dargestellten hydraulischen Antriebssystem wird
Drucköl,
das von einer durch einen Motor 15 angetriebenen Hydraulikpumpe 16 abgegeben
wird, über
ein Hauptbetätigungsventil 17 in
den Ausleger-Zylinder 10, den Arm-Zylinder 11,
den Zusatzgeräte-Zylinder 12,
einen hydraulischen Fahrmotor 18, der die untere Fahreinheit 2 antreibt,
und einen hydraulischen Drehmotor 19, der die Drehvorrichtung 3 antreibt, zugeführt und
daraus abgeführt.
Das vorstehend genannte Hauptbetätigungsventil 17 wird
durch Pilotdrucköl aus
Druckreduzierventilen 22 und 23, die an Steuerhebeln 20 und 21 des
Arbeitsbereichs angebracht sind, und Pilotdrucköl aus Druckreduzierventilen 26 und 27,
die an Fahrsteuerhebeln 24 und 25 angebracht sind, beaufschlagt.
Das Pilotdrucköl,
das auf das Hauptbetätigungsventil 17 wirkt,
führt einen
Vorgang zum Umschalten des Ölweges
des Hauptbetätigungsventils 17 durch.
Dadurch erfolgt durch die Betätigung
der Steuerhebel 20 und 21 für den Arbeitsbereich und der
Steuerhebel 24 und 25 für den Fahrbereich das Einklappen oder
Heben/Senken des Arbeitsbereichs 8, das Drehen des oberen
Drehbereichs 4 und das Fahren der unteren Fahreinheit 2.
Die Bezugsziffern 28, 29, 30 und 31 in 2 bezeichnen
Tanks, und die Bezugsziffern 32, 33, 34 und 35 bezeichnen
Pilotdruckölquellen.
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Das
Drucköl,
das von der vorstehend genannten Hydraulikpumpe 16 abgegeben
wird, wird über
ein Betätigungsventil 36 für das Zusatzgerät dem Brecher 7 zugeleitet.
Der Brecher 7 umfasst einen Meißel 40 und einen Vibrationsgenerator 39,
der den Meißel 40 vibrieren
lässt,
und ist so konfiguriert, dass er Brecharbeit durch den Meißel 40 ausführt, der
durch einen Kolben 38 in dem Vibrationsgenerator 39 beaufschlagt
wird. Der Vibrationsgenerator 39 umfasst einen Zylinder 37,
den Kolben 38, der für
ein Vibrieren in dem vorgenannten Zylinder 37 mit Drucköl aus der
Hydraulikpumpe 16 beaufschlagt wird, und ein Ventil 34 zum
Umschalten des Durchflussweges. Der Kolben 38 ist in den
Zylinder 37 eingesetzt. Der Raum in dem Zylinder 37 ist
unterteilt in eine Gaskammer 61 und in eine erste und eine
zweite Druckölkammer 62 und 63.
Die Gaskammer 61 ist mit Gas aufgefüllt, zum Beispiel mit Stickstoffgas.
Der Kolben 38 wird durch den Druck des Gases in der Gaskammer 61 in
eine Richtung beaufschlagt, in der der Kolben 38 Druck
auf den Meißel 40 ausübt (d.h.
nach unten). Das Drucköl,
das von der Hydraulikpumpe 16 abgegeben wird, wird in die
erste und zweite Druckölkammer 62 und 63 eingeleitet
und aus diesen Kammern abgeleitet. Die erste Druckölkammer 62 befindet
sich unter der Gaskammer 61. Wenn das Drucköl in die
erste Druckölkammer 62 fließt, wird
durch den Druck des Drucköls,
in die Richtung, in der der Kolben 38 den Meißel 40 mit
Druck beaufschlagt, eine Kraft auf den Kolben 38 ausgeübt. Die
zweite Druckölkammer 63 befindet
sich unter der ersten Druckölkammer 62.
Wenn Drucköl in
die zweite Druckölkammer 63 fließt, wird
durch den Druck des Drucköls
in eine Richtung, in der sich der Kolben 38 von dem Meißel wegbewegt
(d.h. nach oben), eine Kraft auf den Kolben 38 ausgeübt. Das
Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges schaltet um
zwischen dem Zufluss und Abfluss des Drucköls in die und aus der ersten
Druckölkammer 62 und
dem Zufluss und Abfluss des Drucköls in die und aus der zweiten Druckölkammer 63.
Wenn das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges in
einen ersten Zustand gebracht wird, in dem das Ventil 34 zum
Umschalten des Durchflussweges das Drucköl aus der ersten Druckölkammer 62 ausfließen und
in die zweite Druckölkammer 63 einfließen lässt, wird
der Kolben 38 durch den Druck des Drucköls, das in die zweite Druckölkammer 63 fließt, nach
oben bewegt und weg von dem Meißel 40.
In diesem Zustand wird das Gas in der Gaskammer 61 durch
den Kolben 38 komprimiert. Wenn der Kolben 38 nach
oben bewegt wird, wird das Ventil 34 zum Umschalten des
Durchflussweges in einen zweiten Zustand gebracht, in dem das Ventil 34 zum
Umschalten des Durchflussweges das Drucköl aus der zweiten Druckölkammer 63 ausfließen und
in die erste Druckölkammer 62 einfließen lässt. Dadurch
wird der Kolben 38 durch den Druck des Drucköls in der
ersten Druckölkammer 62 und
den Druck des Gases in der Gaskammer 61 rasch nach unten
bewegt, um den Meißel
zu beaufschlagen. Wenn der Kolben 38 auf dem Meißel 40 auftrifft, wird
das Ventil 34 zum Umschalten des Durchflussweges erneut
in den ersten Zustand gebracht, und der vorstehend beschriebene
Ablauf wird wiederholt.
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Ein
Schaltventil 43, das mit Pilotdruck arbeitet, ist auf einem
Rohrweg 42 zwischengeschaltet, der eine abflussseitige Öffnung 41 des
Brechers 7 und ein Betätigungsventil 36 für das Zusatzgerät verbindet.
Das Schaltventil 43 wird von einer Position A in eine Position
B umgeschaltet, wenn das Pilotdrucköl auf einen Betätigungsabschnitt 43a wirkt.
Wenn das Schaltventil in die Position B geschaltet wird, wird das
von dem Brecher 7 zurückfließende Öl direkt
in den Tank 30 abgeleitet. Ein Magnetschaltventil 44 ist
zwischen einen Ölweg von
dem Betätigungsabschnitt 43 des
Schaltventils 43 zu der Pilotdruckölquelle 35 geschaltet.
Das Magnetschaltventil 44 wird basierend auf einem Befehlssignal
von der Regel- oder Steuereinheit 45 von der Position A
in die Position B geschaltet. Wenn das Magnetschaltventil 44 in
die Position B geschaltet wird, wirkt der Pilotöldruck aus der Pilotöldruckquelle 35 auf
den Betätigungsabschnitt 43a des
Schaltventils 43, und dadurch wird das Schaltventil 43 von
der Position A in die Position B geschaltet.
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Der
vorstehend genannte Motor 15 ist ein Dieselmotor. Ein elektronischer
Regler 46 ist an dem Motor 15 befestigt. Der elektronische
Regler 46 stellt die Leistung des Motors 15 auf
der Grundlage des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 ein.
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Die
vorstehend genannte Hydraulikpumpe 16 ist eine hydraulische
Verstellpumpe, die eine Ausstoßmenge
in Übereinstimmung
mit dem Neigungswinkel einer Taumelscheibe 16a variiert.
Eine Taumelscheibensteuereinrichtung 47 ist an der Hydraulikpumpe 16 angebracht,
um den Neigungswinkel der Taumelscheibe 16a basierend auf
einem Befehl von der Regel- oder Steuereinheit 45 zu steuern.
Die Öldurchflussmenge
der Hydraulikpumpe 16 wird auf der Grundlage eines Befehlssignals
von der Regel- oder
Steuereinheit 45 gesteuert/geregelt. In dieser Ausführungsform
wird der Entladedruck (Pumpendruck) der Hydraulikpumpe 16 durch einen
Drucksensor (entsprechend dem "Druckfühlabschnitt" in vorliegender
Erfindung) 48 erfasst. Das erfasste Signal wird zur Regel-
oder Steuereinheit 45 geleitet. Die Regel- oder Steuereinheit 45 führt eine
Steuerung/Regelung der Hydraulikpumpe 16 auf der Grundlage
des erfassten Signals von dem Drucksensor 48 durch. Es
ist anzumerken, dass der Drucksensor 48 den Druck des Drucköls in einer
Position direkt nach der Abgabe des Drucköls von der Hydraulikpumpe 16 und
vor der Verzweigung des Drucköls
nach draußen
in das Hauptbetätigungsventil 17 und
das Ventil 36 für
den Betrieb des Zusatzgeräts
erfasst.
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Ein
Druckreduzierventil 50 ist an einem Zusatzgerätbetätigungspedal 49 befestigt,
das den vorgenannten Brecher 7 betätigt. Das Pilotdrucköl wirkt
auf den Betätigungsabschnitt 36a eines
Zusatzgerätbetätigungsventils 36,
indem das Zusatzgerätbetätigungspedal 49 niedergedrückt wird.
Ein elektrohydraulisches Proportional-Durchflussraten-Regelventil
(entsprechend einem "Durchflussrateneinstellabschnitt" in der vorliegenden
Erfindung) 52 ist auf einem Pilotdruckölrohrweg 51 von dem
vorgenannten Druckreduzierventil 50 zu dem Betätigungsabschnitt 36a des
Zusatzgerätbetätigungsventils 36 zwischengeschaltet.
Der Ventilöffnungsgrad
des elektrohydraulischen Proportional-Durchflussraten-Regelventils 52 wird
auf der Grundlage des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt.
Dadurch wird das Pilotdrucköl
in Übereinstimmung
mit dem Ventilöffnungsgrad
des elektrohydraulischen Proportional-Durchfluss-Regelventils 52,
das basierend auf dem Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt
wurde, dem Betätigungsabschnitt 36a des
Zusatzgerätbetätigungsventils 36 zugeleitet.
Als Ergebnis steuert/regelt die Einstellung des Ventilöffnungsgrads
des Zusatzgerätbetätigungsventils 36 die
Durchflussrate des Drucköls,
das von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleitet
wird. In dieser Ausführungsform
erfasst der Druckschalter 53 die Erzeugung des Pilotdrucks
in dem vorgenannten Pilotdruckölrohrweg 51.
Die Regel- oder Steuereinheit 45 erhält ein AN-Signal, das von dem
Druckschalter 53 geliefert wird, wenn der Pilotdruck erzeugt
wird.
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Ein
Monitorfeld 54 ist in der vorgenannten Kabine 9 (siehe 1)
vorgesehen, um als Einstellvorrichtung zu dienen, die es der Bedienungsperson
erlaubt, einen gewünschten
Arbeitsmodus aus einer Mehrzahl von Arbeitsmoden auszuwählen. Das
Monitorfeld 54 hat einen Anzeigebereich (entsprechend einem "Alarmausgabeabschnitt" in der vorliegenden
Erfindung) 54a, der die Situation eines Fahrzeugs (Hydraulikbagger 1), Alarminformationen
und dergleichen anzeigt, und Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c für die Wahl
des Arbeitsmodus. In dieser Ausführungsform
umfassen die Arbeitsmoden, die durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c gewählt werden
können,
insgesamt drei Moden: einen aktiven Modus (A), einen Economy-Modus
(E) und einen Brechermodus (B). Wenn durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c der
aktive Modus gewählt
wird, wird ein Befehlssignal für
die Einstellung des aktiven Modus von dem Monitorfeld 54 zur
Regel- oder Steuereinheit 45 gesandt. Wenn durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c der
Economy-Modus (E) gewählt
wird, wird ein Befehlssignal für
die Einstellung des Economy-Modus von dem Monitorfeld 54 zur
Regel- oder Steuereinheit 45 gesandt. Wenn durch die Arbeitsmoden-Wählschalter 54b und 54c der
Brechermodus gewählt
wird, wird ein Befehlssignal für
die Einstellung des Brechermodus von dem Monitorfeld 54 zur
Regel- oder Steuereinheit 45 gesandt.
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Die
vorgenannte Regel- oder Steuereinheit 45 umfasst hauptsächlich eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die ein vorgegebenes Programm
ausführt,
einen Lesespeicher (ROM), der das Programm und verschiedene Arten
von Tabellen speichert, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) als Arbeitsspeicher, der
das Programm ausführen
muss, eine Eingabeschnittstelle (einen A/D-Wandler, einen digitalen Signalgenerator
etc.) und eine Ausgabeschnittstelle (einen D/A-Wandler etc). Die
Regel- oder Steuereinheit 45 enthält eine Vielzahl von Steuermoden.
Das heißt,
die Regel- oder Steuereinheit 45 enthält insgesamt die drei Moden,
nämlich
den aktiven Modus (entsprechend einem "anderen Regel- oder Steuermodus" in vorliegender
Erfindung), den Economy-Modus
(entsprechend dem "anderen
Regel- oder Steuermodus" in
vorliegender Erfindung) und den Brechermodus (entsprechend einem "speziellen Regel- oder Steuermodus" in vorliegender
Erfindung). Wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 von dem
vorgenannten Monitorfeld 54 das Befehlssignal für die Einstellung
des aktiven Modus empfängt,
stellt die Regel- oder Steuereinheit 45 den aktiven Modus
als einen auszuführenden Regel-
oder Steuermodus ein und führt
die an späterer
Stelle erläuterte
Verarbeitung durch. Wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 von
dem vorgenannten Monitorfeld 54 das Befehlssignal für die Einstellung
des Economy-Modus empfängt,
stellt die Regel- oder Steuereinheit 45 den Economy-Modus
als einen auszuführenden Regel-
oder Steuermodus ein und führt
die an späterer
Stelle erläuterte
Verarbeitung durch. Wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 von
dem vorgenannten Monitorfeld 54 das Befehlssignal für die Einstellung
des Brechermodus empfängt,
stellt die Regel- oder Steuereinheit 45 den Brechermodus
als einen auszuführenden
Regel- oder Steuermodus ein und führt die an späterer Stelle
erläuterte
Verarbeitung durch. Es ist anzumerken, dass der vorgenannte Regel-
oder Steuermodus einen Modus enthalten kann, der die Einstellung
der Steuerung/Regelung des Motors 15, der Hydraulikpumpe 16 oder
dergleichen ungeachtet des Schaltbetriebs der Wählschalter 54b und 54c für die Wahl
des Arbeitsmodus bestimmt, solange der Modus die Einstellung der Steuerung/Regelung
des Motors 15, der Hydraulikpumpe 16 oder dergleichen
gemäß dem durch
die Wählschalter 54b und 54c für die Wahl
des Arbeitsmodus gewählten
Arbeitsmodus bestimmt.
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In
dieser Ausführungsform
ist der vorgenannte aktive Modus ein Regel- oder Steuermodus, der
einem Arbeitsbetrag eine höhere
Priorität
einräumt
und der die folgenden Prozesse (A) und (B) ausführt. (A) Der elektronische
Regler 46 erhält
ein Befehlssignal, das die Ausgangsleistung des Motors 15 auf
die Nenn-Ausgangsleistung
anhebt. (B) Die Taumelscheibensteuereinrichtung 47 wird
mit einem Befehlssignal versorgt, das die Durchflussrate der Hydraulikpumpe 16 steuert/regelt,
so dass das Ausgangsdrehmoment des Motors 15 und das Aufnahmedrehmoment
der Hydraulikpumpe 16 an dem Leistungsdrehmomentpunkt des
Motors übereinstimmen,
der durch das Symbol TP1 in 3 dargestellt
ist und an dem die Ausgangsleistung des Motors 15 zur Nenn-Ausgangsleistung
wird.
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In
dieser Ausführungsform
ist der vorgenannte Economy-Modus ein Regel- oder Steuermodus, der der Kraftstoffeffizienz
eine höhere
Priorität
einräumt
und der die folgenden Prozesse (C) und (D) ausführt. (C) Der elektronische
Regler 46 erhält
ein Befehlssignal, das eine Regelung einstellt, die durch das Symbol
L2 in 3 dargestellt ist und die bei einer vorgegebenen
Drehzahl von einer Regelungslinie, die durch das Symbol L1 in 3 gekennzeichnet
ist und die den Betrieb des Motors 15 bei voller Leistung
angibt, auf die Seite der niedrigeren Drehzahl verschoben wird.
(D) Die Taumelscheibensteuereinheit 47 erhält ein Befehlssignal,
das die Durchflussrate der Hydraulikpumpe 16 dahingehend
steuert, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors 15 und
das Aufnahmedrehmoment der Hydraulikpumpe 16 an dem Leistungsdrehmomentpunkt
des Motors übereinstimmen,
der durch das Symbol TP2 an der vorgenannten Regelungslinie 12 in 3 dargestellt
ist und an dem der Kraftstoffverbrauch relativ gering ist und die
Motorleistung etwa 70% der Nennleistung beträgt. Ebenso ist der vorgenannte
Brechermodus ein Regel- oder
Steuermodus, der an die Arbeit unter Einsatz des Brechers 7 angepasst
ist und der zusätzlich
zu den vorstehend genannten Prozessen (C) und (D) die folgenden Prozesse
(E) und (F) ausführt.
(E) Das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 erhält ein Befehlssignal,
das die Durchflussrate des Drucköls,
das von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleitet wird,
auf nicht mehr als die für
den Brecher 7 zulässige
Durchflussrate begrenzt. (F) Der Betätigungsabschnitt 44a erhält ein Befehlssignal,
das das Magnetschaltventil 44 in die Position B schaltet.
Hier ist anzumerken, dass, wenngleich in der vorliegenden Ausführungsform
insgesamt drei Moden, nämlich
der aktive Modus, der Economy-Modus und der Brechermodus als Regel-Steuermoden
enthalten sind, die durch die Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt
werden, in Übereinstimmung
mit der Art der zu verrichtenden Arbeit auch ein anderer Regel-
oder Steuermodus als diese drei Moden eingestellt werden kann.
-
4 ist
ein Diagramm, das beispielhafte Pumpendruckwellenformen bei verschiedenen
Arbeitsarten zeigt. 4(a) zeigt eine
Pumpendruckwellenform bei der Brecherarbeit. 4(b) zeigt
eine Pumpendruckwellenform beim Ausschachten. 4(c) zeigt
eine Pumpendruckwellenform beim Abladen des Aushubmaterials auf
einem Lastwagen. Hier ist anzumerken, dass die vertikalen Achsen
in den 4(a) bis 4(c) den
gleichen Maßstab
haben, dass aber der Maßstab
der horizontalen Achsen aus Gründen
der Übersichtlichkeit
verschieden ist. Auch zeigt 5 ein Diagramm,
in dem die Frequenzcharakteristiken angegeben sind, die durch die
Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenformen bei den Arbeitsarten
ermittelt wurden. 5(a) zeigt die Frequenzanalyse
der Pumpendruckwellenform bei der Brecherarbeit. 5(b) zeigt
die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform beim Ausschachten. 5(c) zeigt die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform
beim Abladen von Aushubmaterial auf einem Lastwagen.
-
Der
Amplitudenmittelwert der Pumpendruckwellenform bei der in 4(a) gezeigten Brecherarbeit ist P10,
und ihre Amplitude ist A10. Dagegen ist der Amplitudenmittelwert
der Pumpendruckwellenform bei der in 4(b) gezeigten
Ausschacht-Arbeit etwa 0,8 mal der Wert von P10, und ihre Amplitude
ist etwa dreizehn mal der Wert von A10. Auch der Amplitudenmittelwert
der Pumpendruckwellenform bei dem in 4(b) dargestellten
Abladen von Aushubmaterial auf einem Lastwagen ist etwa 0,85 mal
der Wert von P10, und ihre Amplitude ist etwa siebzehn mal der Wert
von A10. Dem gemäß können der
vorgenannten Amplitudenmittelwert P10 und die Amplitude A10 als
beispielhafte Referenzwerte für
die Bestimmung verwendet werden, ob der Brecher 7 im Betriebszustand
ist oder nicht. Die Regel- oder Steuereinheit 45 speichert
vorab einen spezifischen Bereich von P10 × 0,0 bis P10 × 1,1, der
ausgehend von dem Amplitudenmittelwert P10 geringfügig verbreitert
ist, und einen spezifischen Bereich von A10 × 0,9 bis A10 × 1,1, der
ausgehend von der Amplitude A10 geringfügig verbreitert ist. Die spezifischen
Bereiche werden verwendet als Beispielkriterien für die Bestimmung,
ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist oder nicht.
-
Auch
die in den 5(a) bis 5(c) dargestellten
Frequenzcharakteristiken unterscheiden sich voneinander je nach
Art der Arbeit. Die Frequenzcharakteristiken können verwendet werden als beispielhafte
Referenzwerte für
die Bestimmung, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist
oder nicht. Zum Beispiel wird anhand des Ergebnisses der Frequenzanalyse,
die in 5(a) gezeigt ist, festgestellt,
dass die Frequenzkomponenten f3 [Hz], f4 [Hz] und f5 [Hz] enthalten
sind, die nicht kleiner sind als das Doppelte des Durchschnittswerts E2
des Leistungsspektrums und die im Absolutwert nicht kleiner sind
als E1, von f2 [Hz] bis f9 [Hz]. Wenn also das Ergebnis der Frequenzanalyse
der Druckvariation des Pumpendrucks zeigt, dass eine Frequenzkomponente
enthalten ist, die nicht kleiner ist als das Doppelte des Durchschnittswerts
E2 des Leistungsspektrums und im Absolutwert nicht kleiner als E1,
von f2 [Hz] bis f9 [Hz], kann bestimmt werden, dass der Brecher 7 im Betriebszustand
ist. Es ist anzumerken, dass die Regel- oder Steuereinheit 45 diese
Bestimmungslogik vorab speichert.
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6 ist
ein Funktionsblockdiagramm, das sich auf die Bestimmung der Brecherarbeit
bezieht. Tabelle 1 zeigt ebenfalls exemplarische Prozesse der verschiedenen
Arten von Abschnitten und Vorrichtungskomponenten in dem Blockdiagramm
von
6. Tabelle 1
| Nr. | Abschnitt | Verarbeitung | Vorrichtungskomponente |
| 71 | Pumpendrucksignaleingabeabschnitt | Gewinnung
des Druckwellenformsignals der Pumpe | Drucksensor 48, A/D-Wandler |
| 72 | Druckschaltersignaleingabeabschnitt | Ermittlung
des Zustands des Druckschalters | Druckschalter 53,
digitaler Signalgenerator |
| 73 | Signalverarbeitungsabschnitt | Primärverarbeitung
(primäres
Verzögerungsfiltern)
an Pumpendruckwellenform | CPU |
| 74 | Pumpendruckdatenspeicherabschnitt | Erstellen
der FFT (Fast Fourier Transform)-Analysedaten | Speicher |
| 75 | Pumpendruckwellenanalyseabschnitt | Durchführen der FFT-Analyse | CPU |
| 76 | Brecherbetriebszustandsbestimmungsabschnitt | Bestimmen
auf der Basis des Ergebnisses der FFT-Analyse etc., ob der Brecher
im Betriebszustand ist | CPU |
| 77 | Brecherbetriebszeitmessabschnitt | Messen
der Betriebszeit des Brechers | CPU |
| 78 | Brecherbetriebszeitspeicherabschnitt | Speichern
der Betriebszeit des Brechers | Speicher |
| 79 | Brecherbetriebszeitanzeigeabschnitt | Anzeige
der Brecherbetriebszeit | Externes
Display (Anzeigebereich 54a, PC-Monitor etc.) |
| 80 | Regel-
oder Steuermoduseingabeabschnitt | Eingabe
des Regel- oder Steuermodus
(Modus A, B, C etc.) | Schalter
(Monitorfeld 54) |
| 81 | Zuflussrateneinstellwerteingabeabschnitt | Zuflussrateneinstellwert des
dem Brecher zuzuführenden
Drucköls | Schalter
(Monitorfeld 54) |
| | | | |
| 82 | Regel- oder Steuermodus-Vergleichsabschnitt | Vergleich des Regel- oder Steuermodus
und Bestimmung, ob ein Alarmbefehlssignal bereitgestellt wird | CPU |
| 83 | Regel- oder Steuermodusspeicherabschnitt | Speicherung des aktuellen
Regel- oder Steuermodus | Speicher |
| 84 | Regel- oder Steuermodus-Bestimmungsabschnitt | Bestimmen des Regel- oder Steuermodus | CPU |
| 85 | Zuflussratenerfassungsabschnitt | Erfassung der Zuflussrate
des dem Brecher zuzuführenden
Drucköls | CPU |
| 86 | Zuflussrateneinstellwertspeicherabschnitt | Speicherung des aktuellen
Zuflussrateneinstellwerts des dem Brecher zuführenden Drucköls | Speicher |
| 87 | Alarmanzeigeabschnitt | Alarmanzeige | Anzeigebereich 54a |
| 88 | Motorpumpenregel- oder
steuerabschnitt | Regelung oder Steuerung
des Motors und der Öldruckpumpe
in Übereinstimmung
mit dem Regel- oder Steuermodus | CPU, A/D-Wandler, elektronischer
Regler 46, Taumelscheiben-Regel- oder Steuereinheit 47 |
| 89 | Zuflussratenregel- oder steuerabschnitt | Regelung oder Steuerung
der Zuflussrate des dem Brecher zuzuführenden Drucköls | CPU, D/A-Wandler, elektrohydraulisches ProportionalDurchflussregelventil 52 |
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In
dem in 6 gezeigten Blockdiagramm wird das Druckwellenformsignal
der Hydraulikpumpe 16, das durch einen Pumpendrucksignaleingabeabschnitt 71 erhalten
wird, einer Primärverzögerungsfilterung
in einem Signalverarbeitungsabschnitt 73 unterzogen und
dann an einen Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74 gesendet.
Der Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74 erstellt und speichert
Pumpendruckdaten auf der Grundlage der erforderlichen Ablast- oder Samplingdaten,
die in einer vorgegebenen Ablast- oder Samplingperiode von dem vorgenannten
Druckwellenformsignal, das der Signalverarbeitung unterzogen wird,
ermittelt werden. Die Pumpendruckdaten werden an einen Pumpendruckwellenanalyseabschnitt 75 und
an einen Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 geliefert.
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Der
vorstehend genannte Pumpendruckleistungswellenanalyseabschnitt 75 führt eine
Fourier-Transformation (schnelle Fourier-Transformation) an den
Pumpendruckdaten aus dem Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74 durch
und führt
die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform durch. Ebenso bestimmt
der Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 auf der
Grundlage der Pumpendruckdaten aus dem Pumpendruckdatenspeicherabschnitt 74,
des Ergebnisses der Frequenzanalyse durch den Pumpendruckwellenanalyseabschnitt 75 und
des Zustands des Druckschalters 53, der durch einen Druckschaltersignaleingabeabschnitt 72 ermittelt
wird, ob der Brecher 7 im Betriebszustand ist oder nicht.
Das Ergebnis wird an einen Regel- oder Steuermodusvergleichsabschnitt 82,
einen Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 und
einen Brecherbetriebszeitmessabschnitt 77 übermittelt.
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Der
vorgenannte Regel- oder Steuermodusvergleichsabschnitt 82 vergleicht
das Ergebnis der Erfassung durch den Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 mit
dem aktuellen Regel- oder Steuermodus, der durch einen Regel- oder
Steuermodus-Speicherabschnitt 83 gespeichert wird, und
bestimmt, ob ein Alarmbefehlssignal bereitzustellen ist. Wenn der
Regel- oder Steuermodus-Vergleichsabschnitt 82 das Alarmbefehlssignal
liefert, wird durch einen Alarm-Anzeigeabschnitt 87 ein
Alarm angezeigt.
-
Ebenso
erfasst der vorgenannte Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 auf
der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung durch den Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76,
des durch einen Regel- oder Steuermoduseingabeabschnitt 80 gewählten Regel-
oder Steuermodus und des durch den Regel- oder Steuermodusspeicherabschnitt 83 gespeicherten
aktuellen Regel- oder Steuermodus einen Regel- oder Steuermodus,
der durchzuführen
ist. Ein Motorpumpenregel- oder steuerabschnitt 88 steuert/regelt
dann die Leistung des Motors 15 und die Durchflussrate
der Hydraulikpumpe in Übereinstimmung
mit dem Regel- oder Steuermodus, der durch den Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 erfasst
wird.
-
Auch
misst der Brecherbetriebszeitmessabschnitt 77 die Betriebszeit
des Brechers 7, wenn er von dem Brecherbetriebszustandserfassungsabschnitt 76 das
Erfassungsergebnis erhält,
dass der Brecher 7 im Betriebszustand ist. Das Ergebnis
der Messung wird durch einen Brecherbetriebszeitspeicherabschnitt 78 gespeichert
und durch einen Brecherbetriebszeitanzeigeabschnitt 79 angezeigt.
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Auch
erhält
in dem in 6 dargestellten Blockdiagramm
ein Zuflussratenerfassungsabschnitt 85 ein Signal von einem
Zuflussrateneinstellwert-Eingabeabschnitt 81,
der den Durchflussrateneinstellwert des dem Brecher 7 zuzuführenden
Drucköls
einstellt. Der Zuflussratenerfassungsabschnitt 85 bestimmt
die Zuflussrate des dem Brecher 7 zuzuführenden Drucköls auf der
Grundlage des Durchflussrateneinstellwerts durch den Zuflussrateneinstellwerteingabeabschnitt 81,
des durch einen Zuflussrateneinstellwertspeicherabschnitt 86 gespeicherten
aktuellen Durchflussrateneinstellwerts und des Regel- oder Steuermodus,
der durch den vorgenannten Regel- oder Steuermoduserfassungsabschnitt 84 bestimmt
wird. Ein Zuflussratensteuerabschnitt 89 steuert/regelt
dann die Durchflussrate des dem Brecher 7 zugeleiteten
Drucköls
auf der Grundlage der Durchflussrate, die durch den Durchflussratenerfassungsabschnitt 85 bestimmt
wird.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch die Regel- oder Steuereinheit
gemäß dieser Ausführungsform
darstellt. Dabei ist anzumerken, dass die Symbole "S" in 7 Schritte
darstellen.
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Wenn
bezugnehmend auf das Flussdiagramm in 7 auf der
Basis eines AN-Signals von dem Druckschalter 53 erfasst
wird, dass das Zusatzgerätbetätigungspedal 49 niedergedrückt wird,
wird erfasst, ob der aktuell ausgeführte Regel- oder Steuermodus
der Brechermodus ist oder nicht (S1 und S2). Ist der aktuell ausgeführt Regel-
oder Steuermodus nicht der Brechermodus, d.h. mit anderen Worten,
er ist ein anderer Modus als der Brechermodus (z.B. der aktive Modus),
wird der durch den Drucksensor 48 erfasste Pumpendruckwert
für eine
vorgegebene Periode überwacht,
und die Daten des Pumpendruckwertes werden beibehalten (S3). Die
in Schritt S3 gehaltenen Pumpendruckdaten werden einer Fourier-Transformation
(schnelle Fourier-Transformation) unterzogen, und es wird die Frequenzanalyse
an der Pumpendruckwellenform durchgeführt (S4). Danach werden der
Amplitudenmittelwert und der Amplitudenwert der Pumpendruckwellenform
basierend auf den Pumpendruckdaten berechnet (S5). Danach wird bestimmt,
dass der Brecher 7 im Betriebszustand ist, wenn der Amplitudenmittelwert
in den Bereich P10 × 0,9
bis P10 × 1,1
fällt und
wenn der Amplitudenwert in den Bereich A10 × 0,9 bis A10 × 1,1 fällt und
wenn zusätzlich
eine Frequenzkomponente enthalten ist, die nicht kleiner ist als
das Zweifache des Durchschnittswerts E2 des Leistungsspektrums und
nicht kleiner als E1 im Absolutwert, von f2 [Hz] bis f9 [Hz], wodurch
das Befehlssignal für
die Alarmanzeige an das Monitorfeld 54 geliefert wird (S6
bis S9). Als Ergebnis wird auf dem Displaybereich 54a des
Monitorfeldes 54 ein Alarm angezeigt.
-
Da
gemäß dieser
Ausführungsform
auf dem Displaybereich 54a des Monitorfeldes 54 ein
Alarm angezeigt wird, wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 bestimmt,
dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand in einem Zustand befindet,
in dem der aktive Modus ausgeführt
wird, ist es möglich,
eine Beschädigung
eines Maschinenkörpers,
einer Hydraulikeinrichtung und dergleichen zu verhindern.
-
Wenngleich
in dieser Ausführungsform
ein Beispiel des Alarmausgabeabschnitts durch den Displaybereich 54a gebildet
wird, der einen Alarm in Reaktion auf das Befehlssignal von der
Regel- oder Steuereinheit 45 anzeigt, ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt.
Der Alarmausgabeabschnitt kann ein Summer sein, der in Reaktion
auf das Befehlssignal von der Regel- oder Steuereinheit 45 einen
hörbaren
Alarm, einen Sprachalarm, der in Reaktion auf das Befehlssignal
von der Regel- oder Steuereinheit 45 eine Sprachmeldung
erzeugt, oder dergleichen ausgibt. Zusätzlich können der vorgenannte Displaybereich 54a und
der vorgenannte Summer und Sprachalarm in geeigneter Weise kombiniert
werden. In diesem Fall ist es möglich, die
Aufmerksamkeit der Bedienungsperson noch stärker anzuziehen. Selbstverständlich können der
vorgenannte Summer und der Sprachalarm in dem Monitorfeld 54 installiert
oder getrennt von dem Monitorfeld 54 vorgesehen sein.
-
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Grundsätzlich ist
die Hardware-Konfiguration gemäß dieser
Ausführungsform ähnlich wie
die in 2 dargestellte Hardware-Konfiguration gemäß der vorhergehenden
ersten Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass sich die Verarbeitung durch die Regel- oder
Steuereinheit 45 teilweise von jener der vorhergehenden
ersten Ausführungsform
unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich nur der Verarbeitungsschritt
S9 in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm von
der vorhergehenden ersten Ausführungsform.
In der nachfolgenden Beschreibung wird deshalb hauptsächlich dieser
Unterschied erläutert.
-
Wenn
in Schritt S8 bestimmt wird, dass sich der Brecher 7 im
Betriebszustand befindet, erhält
das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 ein
Befehlssignal, das die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu
dem Brecher 7 zu leitenden Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate
(oder Null) begrenzt. Dadurch wird das Pilotdrucköl dem Betätigungsabschnitt 36a des Zusatzgerätbetätigungsventils 36 in Übereinstimmung
mit dem Ventilöffnungsgrad
des elektrohydraulischen Proportional-Durchflussregelventils 52,
das auf der Grundlage des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt
wird, zugeleitet. Infolgedessen begrenzt die Einstellung des Ventilöffnungsgrads
des Betätigungsventils 36 für das Zusatzgerät die Durchflussrate
des Drucköls,
das von der Hydraulikpumpe 16 zu dem Brecher 7 geleitet
wird, auf nicht mehr als die für
den Brecher 7 zulässige
Durchflussrate (oder Null).
-
Da
das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 gemäß dieser
Ausführungsform
die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu dem
Brecher 7 zu leitenden Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate
(oder Null) begrenzt, wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 bestimmt,
dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand in einem Zustand
befindet, in dem der aktive Modus ausgeführt wird, ist es möglich, eine
Beschädigung
eines Maschinenkörpers,
einer Hydraulikeinrichtung oder dergleichen zu verhindern.
-
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Grundsätzlich ist
die Hardware-Konfiguration gemäß dieser
Ausführungsform ähnlich wie
die in 2 dargestellte Hardware-Konfiguration gemäß der vorhergehenden
ersten Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass sich die Verarbeitung durch die Regel- oder
Steuereinheit 45 teilweise von jener der vorhergehenden
ersten Ausführungsform
unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich nur der Verarbeitungsschritt
S9 in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm von
der vorhergehenden ersten Ausführungsform.
In der nachfolgenden Beschreibung wird deshalb hauptsächlich dieser
Unterschied erläutert.
-
Wenn
in Schritt S8 bestimmt wird, dass sich der Brecher 7 im
Betriebszustand befindet, wird der aktive Modus auf den Brechermodus
als auszuführenden
Modus geschaltet. Dem gemäß werden
die folgenden Prozesse (C), (D), (E) und (F) durchgeführt. (C)
Ein Befehlssignal stellt die durch das Symbol L2 in 3 gezeigte Regelung
ein, die bei einer vorgegebenen Drehzahl von einer Regelungslinie,
die durch das Symbol L1 in 3 gezeigt
ist und die als volle Betriebsleistung des Motors 15 eingestellt
ist, zur Seite der niedrigeren Drehzahl verschoben wird. (D) Die
Taumeischeiben-Regel- oder Steuereinheit 47 erhält das Befehlssignal,
das die Ausstoßrate
der Hydraulikpumpe 16 so steuert, dass das Ausgangsdrehmoment
des Motors 15 und das Dämpfungsdrehmoment
der Hydraulikpumpe 16 an dem durch das Symbol TP2 an der
vorgenannten Regelungslinie 12 in 3 dargestellten
Leistungsdrehmomentpunkt des Motors übereinstimmen, an dem der Kraftstoffverbrauch
relativ gering ist und die Motorleistung etwa 70% der Nennleistung
beträgt.
(E) Das elektrohydraulische Proportional-Durchflussregelventil 52 erhält das Befehlssignal,
das die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu
dem Brecher 7 zu leitenden Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate
begrenzt. (F) Der Betätigungsabschnitt 44a erhält das Befehlssignal,
das das Magnetschaltventil 44 in die Position B schaltet.
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Die
Ausführung
der vorgenannten Prozesse (C) und (D) stellt den Ausstoß der Hydraulikpumpe 16 auf einen
für die
Arbeit des Brechers angemessenen Pumpenausstoß ein. Die Ausführung des
vorgenannten Prozesses (E) leitet das Pilotdrucköl in den Betätigungsabschnitt 36a des
Ventils 36 für
die Betätigung
des Zusatzgeräts,
in Übereinstimmung
mit dem Ventilöffnungsgrad
des elektrohydraulischen Proportional-Durchflussregelventils 52,
das auf der Basis des Befehlssignals von der Regel- oder Steuereinheit 45 eingestellt
wird. Folglich begrenzt die Einstellung des Ventilöffnungsgrads
des Ventils 36 für
die Betätigung
des Zusatzgeräts
die Durchflussrate des von der Hydraulikpumpe 16 zu dem
Brecher 7 geleiteten Drucköls auf nicht mehr als die für den Brecher 7 zulässige Durchflussrate.
Die Ausführung
des vorgenannten Prozesses (F) ermöglicht eine Beaufschlagung
des Betätigungsbereichs 43a des
Schaltventils 43 durch das Pilotdrucköl aus der Pilotdruckölquelle 35,
so dass das Schaltventil 43 von der Position A in die Position
B geschaltet wird. In der Folge wird das aus dem Brecher 7 zurückkehrende Öl direkt
in den Tank 30 abgeleitet. Es ist zu bemerken, dass die Schlagarbeit
des Brechers 7 effektiver durchgeführt wird, da der Gegendruck
des Brechers 7 annähernd
Null wird, wenn das von dem Brecher 7 zurückkehrende Öl direkt
in den Tank 30 abgeleitet wird.
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Da
gemäß dieser
Ausführungsform
der aktive Modus in den Brechermodus als auszuführenden Modus geschaltet wird,
wenn die Regel- oder Steuereinheit 45 bestimmt, dass sich
der Brecher 7 im Betriebszustand in einem Zustand befindet,
in dem der aktive Modus ausgeführt
wird, ist es möglich
eine Beschädigung eines
Maschinenkörpers,
einer Hydraulikeinrichtung oder dergleichen zu verhindern.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Grundsätzlich ist
die Hardware-Konfiguration gemäß dieser
Ausführungsform ähnlich wie
die in 2 dargestellte Hardware-Konfiguration gemäß der vorhergehenden
ersten Ausführungsform,
mit der Ausnahme, dass sich die Verarbeitung durch die Regel- oder
Steuereinheit 45 teilweise von jener der vorhergehenden
ersten Ausführungsform
unterscheidet. Insbesondere unterscheidet sich nur der Verarbeitungsschritt
S9 in dem in 7 gezeigten Flussdiagramm von
der vorhergehenden ersten Ausführungsform.
In der nachfolgenden Beschreibung wird deshalb hauptsächlich dieser
Unterschied erläutert.
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Wenn
in Schritt S8 bestimmt wird, dass der Brecher 7 im Betriebszustand
ist, wird der Betrag der Betriebszeit, in der der Brecher 7 im
Betriebszustand ist, gemessen und der akkumulierte Betrag der Betriebszeit gespeichert.
Der akkumulierte Betrag der Betriebszeit wird auf dem Displaybereich 54a des
Monitorfeldes 54 angezeigt. Es ist anzumerken, dass der
akkumulierte Betrag der Betriebszeit über Funktelegraphie durch eine Fernterminaleinrichtung
bestätigt
werden kann.
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Da
gemäß dieser
Ausführungsform
die Regel- oder Steuereinheit 45 den Betrag der Betriebszeit misst,
in der sich das Arbeitsgerät
im Betriebzustand befindet, und den akkumulierten Betrag der Betriebszeit speichert,
wenn bestimmt wird, dass sich der Brecher 7 im Betriebszustand
befindet, ist es möglich,
auf der Grundlage des akkumulierten Betrags der Betriebszeit den
Grad der Beschädigung
des Maschinenkörpers oder
dergleichen zu bestimmen. Deshalb ist es möglich, die Wartungsintervalle,
die Leihgebühr,
die Schätzung einer
gebrauchten Maschine und dergleichen zu optimieren.
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Wenngleich
in den vorhergehenden Ausführungsformen
der hydraulische Brecher 7 als ein Beispiel für ein Arbeitsgerät (Arbeitsaufsatz)
des Hydraulikbaggers 1 montiert ist, versteht sich, dass
die vorliegende Erfindung auf den Hydraulikbagger mit einem Rüttler als
an dem Bagger montiertes Arbeitsgerät angewendet werden kann. Obwohl
nicht dargestellt, umfasst der hydraulische Rüttler in diesem Fall einen
Vibrationsgenerator, der einen Zylinder und einen Kolben hat, der
mit Drucköl
aus der Hydraulikpumpe versorgt wird und in dem vorgenannten Zylinder
vibriert. Der hydraulische Rüttler
ist derart konfiguriert, dass er die Verdichtung auf geeignete Weise
durch eine Verdichtungsplatte durchführt, die die Vibration des
Kolbens erfährt,
der in dem Vibrationsgenerator vibriert.
-
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
-
Wenngleich
in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform basierend auf der
Frequenzcharakteristik und dem Amplitudenmittelwert und dem Amplitudenwert
der Pumpendruckwellenform bestimmt wird, ob der Brecher 7 im
Betriebszustand ist, kann die Art des Arbeitsgeräts anstelle des oder zusätzlich zu
dem Betriebszustand des Arbeitsgeräts bestimmt werden.
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In
dieser Ausführungsform
speichert die Regel- oder Steuereinheit 45 die Modelldaten
des Amplitudenmittelwerts, des Amplitudenwerts und der Frequenzcharakteristik
der Pumpendruckwellenform für
jeden Arbeitsgerätetyp.
Die Regel- oder Steuereinheit 45 vergleicht die Modelldaten
mit dem Amplitudenmittelwert, dem Amplitudenwert und der Frequenzcharakteristik
der Pumpendruckwellenform, die auf der Grundlage der durch den Drucksensor 48 erfassten
Pumpendruckwerte (im Folgenden "Erfassungsdaten" genannt) berechnet
werden, und bestimmt ein aktuell montiertes Arbeitsgerät.
-
Zum
Beispiel speichert die Regel- oder Steuereinheit 45 vorab
die Modelldaten eines Brechers (im Folgenden "Brecher-Modell" genannt), die ähnlich den in den 4(a) und 5(a) gezeigten
Daten sind, die Modelldaten eines Löffels für Aushubarbeit (im Folgenden "Aushub-Modell" genannt), die ähnlich den
in den 4(b) und 5(b) gezeigten
Daten sind, und die Modelldaten eines Löffels zum Abladen von Aushubmaterial
auf einen Lastwagen (im Folgenden "Aushub-Lastwagen-Ablademodell" genannt), die ähnlich den
in den 4(c) und 5(c) gezeigten
Daten sind. Die Regel- oder Steuereinheit 45 vergleicht
die Erfassungsdaten mit dem Brecher-Modell, dem Aushub-Modell und
dem Aushub-Lastwagen-Ablademodell und sucht die Modelldaten, die mit
den Erfassungsdaten übereinstimmen.
Wenn beispielsweise die Erfassungsdaten mit dem Brecher-Modell übereinstimmen,
bestimmt die Regel- oder Steuereinheit 45, dass der Brecher
montiert ist.
-
Es
ist anzumerken, dass bei dem in der vorliegenden Beschreibung verwendeten
Begriff "Art/Typ" die gleichen Arbeitsgeräte nach
unterschiedlichen Spezifizierungen als unterschiedliche Typen voneinander
unterschieden werden. Zum Beispiel kann die Regel- oder Steuereinheit 45 vorab
die Modelldaten speichern, die sich auf eine Vielzahl von Brechern
mit unterschiedlichen Spezifizierungen beziehen, um die Erfassungsdaten mit
den Modelldaten zu vergleichen, die sich auf die Vielzahl von Brechern
mit unterschiedlichen Spezifizierungen beziehen, und kann den Brechertyp
bestimmen.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
kann der Arbeitsgerätetyp
basierend auf dem Amplitudenmittelwert, dem Amplitudenwert und der
Frequenzcharakteristik der Pumpendruckwellenform bestimmt werden.
Es ist deshalb möglich,
den Typ des aktuell montierten Arbeitsgeräts sicher zu bestimmen. Die
Regel- oder Steuereinheit 45 kann daher den Arbeitsgerätetyp automatisch
erkennen und kann in Übereinstimmung
mit dem Arbeitsgerätetyp
eine geeignete Steuerung/Regelung durchführen.
-
Es
versteht sich, dass der Vergleich zwischen den Erfassungsdaten und
den Modelldaten nicht auf eine völlige Übereinstimmung
beschränkt
ist. Vielmehr kann die Bestimmung, ob die Erfassungsdaten mit den Modelldaten übereinstimmen,
in Anbetracht einer gewissen Fehlererwartung durchgeführt werden.
-
Weitere Ausführungsformen
-
Wenngleich
in den vorstehenden Ausführungsformen
die Frequenzanalyse der Pumpendruckwellenform unter Anwendung der
schnellen Fourier-Transformation
durchgeführt
wurde, ist das Frequenzanalyseverfahren nicht darauf beschränkt.
-
In
dem Fall, in dem die vorliegende Erfindung auf einen bekannten Baggertyp,
an dem Arbeitsgeräte montiert
werden können,
angewendet wird, besteht der Vorteil, dass für die vorstehend genannte Wirkung
gesorgt werden kann, indem die Softwarelogik der Regel- oder Steuereinheit 45 geändert wird,
ohne dass zusätzliche
Komponenten an dem Hydraulikbagger montiert werden müssen.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die
vorliegende Erfindung sorgt für
eine Wirkung dahingehend, dass sicher bestimmt werden kann, ob sich
ein Arbeitsgerät
wie beispielsweise ein hydraulischer Brecher im Betriebszustand
befindet. Aus diesem Grund ist die vorliegende Erfindung für Arbeitsmaschinen
von Nutzen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Es
wird eine Arbeitsmaschine vorgeschlagen, die sicher bestimmen kann,
ob das Arbeitsgerät,
zum Beispiel ein hydraulischer Brecher, in einem Betriebszustand
ist. Bei einem Hydraulikbagger (1), der einen Brecher (7)
aufweist, der durch einen Vibrationsgenerator (39) betätigt wird,
der mit Drucköl
aus einer Hydraulikpumpe (16) versorgt wird und Vibration
erzeugt, umfasst der Hydraulikbagger (1) eine Regel- oder
Steuereinheit (45), die bestimmt, dass sich der Brecher
(7) in Betrieb befindet, wenn auf der Grundlage des Ergebnisses der
Frequenzanalyse der Wellenform des Pumpendrucks, der durch einen
Drucksensor (48) erfasst wird, bestimmt wird, dass eine
Frequenzkomponente enthalten ist, die nicht kleiner ist als das
Zweifache des Durchschnittswerts E2 des Leistungsspektrums und nicht
kleiner als E1 im Absolutwert, von f2 [Hz] bis f9 [Hz].
-
- 1
- Hydraulikbagger
- 7
- Brecher
- 16
- Hydraulikpumpe
- 37
- Zylinder
- 38
- Kolben
- 39
- Vibrationsgenerator
- 45
- Regel-
oder Steuereinheit
- 48
- Drucksensor
- 52
- Elektrohydraulisches
Proportional-Durchflussregelventil
- 54
- Monitorfeld
- 54a
- Anzeigebereich