DE19648735A1 - Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Motorbaggers - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von Motorbaggern und insbesondere auf eine Verbesserung bei einer solchen Vorrichtung, um sowohl die Drehbewegung eines Turmes bezüglich eines Fortbewegungsteils eines Motorbaggers als auch die Drehbewegungen der Arbeitsteile wie des Auslegers, des Armes und der Schaufel des Baggers während des Betriebs des Baggers einfach zu steuern.

2. Beschreibung des bekannten Standes der Technik

Wie dem Fachmann gut bekannt ist, sind Motorbagger typische Baufahrzeuge, die vorzugsweise zum Graben verwendet werden. In der Fig. 1 wird ein gewöhnlicher Raupenketten-Motorbagger gezeigt. Wie in der Fig. 1 gezeigt wird, hat der Raupenketten-Motorbagger einen Fortbewegungsteil 1 und einen Turm 2. Der Turm 2 ist drehbar auf der oberen Seite des Fortbewegungsteils 1 montiert, wobei eine Schwenkeinheit 3 zwischen dem Fortbewegungsteil 1 und dem Turm 2 liegt. Wegen der obigen Schwenkeinheit 3 kann der Turm 2 in entgegengesetzte Richtungen bezüglich des Fortbewegungsteils 1 gedreht werden. Die obige Schwenkeinheit 3 umfaßt einen Schwenkmotor als Antrieb.

Der Turm 2 ist mit einer Führerkabine 4, einer Antriebeseinheit und verschiedenen Elementen, die zur Antriebseinheit gehören, ausgerüstet. Der Bagger umfaßt auch eine Vielzahl von Arbeitsteilen, das heißt einen Ausleger 5, einen Arm 6 und eine Schaufel 7, die miteinander verbunden sind.

Der obige Ausleger 5 ist an der Vorderseite des Turmes 2 befestigt, so daß der Ausleger 5 bezüglich des Turmes 2 nach oben und nach unten gedreht werden kann. Der obige Arm 6 ist an der Spitze des Auslegers 5 befestigt, so daß der Arm 6 bezüglich des Auslegers 5 nach innen und nach außen gedreht werden kann. Die obige Schaufel 7 ist an der Spitze des Armes 6 befestigt, so daß die Schaufel 7 bezüglich des Armes 6 nach innen und nach außen gedreht werden kann. Bei den Gelenken zwischen den Arbeitsteilen 5, 6 und 7 ist eine Vielzahl von Zylinderantrieben 8, 9 und 10 vorgesehen, um die Arbeitsteile 5, 6 und 7 zu bewegen.

Um den Betrieb des Auslegers 5, des Armes 6, der Schaufel 7 und der Schwenkeinheit 3 zu steuern, werden typischerweise zwei Steuerhebel 11a und 11b, die in der Fig. 2 gezeigt werden, im linken und rechten Abschnitt vor dem Sitz des Führers innerhalb der Führerkabine bereit gestellt. Der linke Steuerhebel 11a steuert den Betrieb sowohl der Schwenkeinheit 3 als auch des Armes 6. Das heißt, wenn der linke Steuerhebel 11a nach links oder nach rechts gedrückt wird, wird die Schwenkeinheit 3 zusammen mit dem Turm 2 in eine entsprechende Richtung bezüglich des Fortbewegungsteils 1 gedreht. Wenn der linke Steuerhebel nach vorne oder nach hinten gedrückt wird, wird der Arm 6 bezüglich der Spitze des Auslegers 5 nach innen oder nach außen gedreht.

Inzwischen steuert der rechte Steuerhebel 11b den Betrieb sowohl des Auslegers 5 als auch der Schaufel 7. Das heißt, wenn der rechte Steuerhebel 11b nach links oder nach rechts gedrückt wird, wird die Schaufel 7 bezüglich der Spitze des Armes 6 nach innen oder nach außen gedreht. Wenn der rechte Steuerhebel 11b nach vorne oder nach hinten gedrückt wird, wird der Ausleger 6 bezüglich des Turmes 2 nach oben oder nach unten gedreht.

Während die gewünschte Arbeit wie eine Endbearbeitung von Boden oder das Aufladen von Erde ausgeführt wird, muß der Führer des obigen Motorbaggers die Steuerhebel 11a und 11b einzeln oder zusammen betätigen, um die Drehbewegungen des Auslegers 5, des Armes 6 und der Schaufel 7 geeignet zu steuern und die Drehbewegung des Turmes 2 bezüglich des Fortbewegungsteils 1 zu steuern.

Die obigen Steuerhebel 11a und 11b sind jedoch für den Führer unbequem, weil der Führer beide Hände gebrauchen muß, um die Hebel 11a und 11b zusammen zu betätigen. Zusätzlich werden die intuitiven Betätigungsrichtungen der Hebel 11a und 11b nicht durch die tatsächlichen Bewegungsrichtungen der zugehörigen Arbeitsteile 5, 6 und 7 sowie der Schwenkeinheit 3 identifiziert. Deshalb ist es sehr schwierig, die Betätigungshebel 11a und 11b zu gebrauchen. Das heißt, daß ein Motorbagger durch einen sehr geübten Führer betrieben werden muß, besonders wenn der Motorbagger heikle Aufgaben wie eine Endbearbeitung von Boden oder das Aufladen von Erde ausführt.

Das japanische Patent mit der Publikationsnummer Hei. 2-197627 offenbart "einen Steuerhebel kür Motorbagger". Beim obigen japanischen Steuerhebel ist eine zusätzliche Steuervorrichtung 71 (siehe Zeichnungen, Fig. 1 bis 8, die zu der zitierten Bezugnahme gehören) zuoberst eines typischen Steuerhebels 31 (siehe Zeichnungen, Fig. 1 bis 8, die zu der zitierten Bezugnahme gehören) vorgesehen, so daß der Ausleger, der Arm, die Schaufel und die Schwenkeinheit eines Motorbaggers betätigt werden können, indem der Steuerhebel verwendet wird, der die zusätzliche Steuereinrichtung hat.

Beim obigen japanischen Steuerhebel werden jedoch die intuitiven Betätigungsrichtungen des Hebels mit der zusätzlichen Steuereinrichtung nicht durch die tatsächlichen Bewegungsrichtungen des Auslegers, des Armes, der Schaufel und der Schwenkeinheit identifiziert. In dieser Hinsicht kann die intuitive Betätigung des Hebels einen Unfall des Motorbaggers während dem Betrieb des Baggers verursachen. Ein anderes Problem mit dem obigen japanischen Steuerhebel besteht darin, daß der Führer sehr geübt sein muß, um die Betätigung des Hebels ausführen zu können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereit zu stellen, um den Betrieb eines Motorbaggers zu steuern, bei welcher die obigen Probleme überwunden werden können und welche einen einzigen Steuerhebel umfaßt, wobei der Steuerhebel durch einen geübten oder einen ungeübten Führer auf eine solche Art einfach betätigt werden kann, daß die intuitiven Betätigungsrichtungen des Hebels direkt durch die tatsächlichen Bewegungsrichtungen des Auslegers, des Armes, der Schaufel und des Schwenkmotors identifiziert werden, während sowohl die Drehbewegung eines Turmes bezüglich eines Fortbewegungsteils als auch die Drehbewegungen des Auslegers, des Armes und der Schaufel während dem Betrieb des Baggers gesteuert werden.

Um die obige Aufgabe zu lösen, umfaßt die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Wegeventilen, die verwendet werden, um die Strömungsrichtung von unter Druck gesetztem Öl für Antriebe des Baggers in Abhängigkeit von Stromsignalen zu steuern und dadurch die Bewegungsrichtungen der Antriebe zu steuern, und sie umfaßt weiter eine Vielzahl von Proportionalsteuerventilen, die zum Steuern der Hube der Schieber der entsprechenden Wegeventile in Abhängigkeit der Steuersignale angepaßt sind; einen Steuerhebel, der aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Verbindungsstücken besteht, wobei die Verbindungsstücke durch einen Führer des Baggers wahlweise gedreht, zurückgezogen oder ausgestreckt werden, um die Bewegungen der Antriebe zu steuern; eine Einrichtung, um Winkelverstellungen und linearen Verschiebungen der Verbindungsstücke zu messen und um Meßsignale auszugeben, welche die Winkelverstellungen und die linearen Verschiebungen anzeigen; und eine Steuerung, die an die Meßeinrichtung angeschlossen ist und angepaßt ist, um die Meßsignale von der Meßeinrichtung zu empfangen und die Meßsignale gemäß eines programmierten Verfahrens zu verarbeiten und die Stromsteuersignale an die Proportionalsteuerventile auszugeben.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt der obige Steuerhebel einen festen Schaft, der sich von einer Platte des Körpers des Baggers in Richtung einer ersten Achse erstreckt; ein erstes Verbindungsstück, das eine ausziehbare Konstruktion hat und an einem Ende des festen Schaftes befestigt ist, damit es um eine zweite Achse herum, welche durch eine Gelenkwelle zwischen dem festen Schaft und dem ersten Verbindungsstück hindurch geht, nach oben und nach unten drehbar ist; ein zweites Verbindungsstück, das so an einem Ende des ersten Verbindungsstücks befestigt ist, daß es stets senkrecht zum ersten Verbindungsstück ist, wobei das zweite Verbindungsstück um eine dritte Achse herum drehbar ist, die durch eine Mittelachse des zweiten Verbindungsstücks identifiziert wird; und einen Handgriff, der an einem Ende des zweiten Verbindungsstücks befestigt ist, so daß der Handgriff um eine vierte Achse herum drehbar ist, wobei die vierte Achse die dritte Achse kreuzt und parallel zur zweiten Achse ist.

Das obige erste Verbindungsstück umfaßt vorzugsweise: eine drehbare Stange, die am festen Schaft befestigt ist, damit sie um die zweite Achse herum nach oben und nach unten drehbar ist; eine bewegliche Stange, die am zweiten Verbindungsstück befestigt ist und so in die drehbare Stange eingepaßt ist, daß die bewegliche Stange bezüglich der drehbaren Stange linear hin und her bewegt werden kann; und eine Gleiteinheit, die angepaßt ist, um die lineare Hin- und Herbewegung der beweglichen Stange bezüglich der drehbaren Stange zu führen. Die Gleiteinheit umfaßt ein Ritzel, das an der drehbaren Stange bereit gestellt ist, und eine Zahnstange, die axial an der beweglichen Stange angeordnet ist und in das Ritzel eingreift.

Die obige Meßeinrichtung umfaßt: einen ersten Meßfühler, der im Gelenk zwischen der festen Welle und dem ersten Verbindungsstück bereit gestellt ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des ersten Verbindungsstücks bezüglich des festen Schaftes mißt; einen zweiten Meßfühler, der an ein Ritzel des ersten Verbindungsstücks angeschlossen ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des Ritzels mißt, wodurch er eine lineare Verschiebung des ersten Verbindungsstücks mißt; einen dritten Meßfühler, der im Gelenk zwischen dem ersten Verbindungsstück und dem zweiten Verbindungsstück bereit gestellt ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des zweiten Verbindungsstücks mißt; und einen vierten Meßfühler, der im Gelenk zwischen dem zweiten Verbindungsstück und dem Handgriff bereit gestellt ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des Handgriffes mißt.

Die obige Steuerung berechnet eine Zielbewegungsrichtung und einen Zielwinkel der Spitze des Armes, indem ein Signalausgang vom ersten Meßfühler verarbeitet wird, und sie berechnet eine Zielbewegungsgeschwindigkeit und einen Zielwinkel der Spitze des Auslegers, indem ein Signal vom zweiten Meßfühler verarbeitet wird (Schritt 1), sie berechnet Zielbewegungsrichtungen und Zielgeschwindigkeiten des Auslegers und des Armes und sie berechnet Zielbewegungsgeschwindigkeiten der Ausleger- und Armzylinder (Schritt 2), sie berechnet eine Zielbewegungsrichtung und eine Zielgeschwindigkeit der Schaufel, indem sie einen Signalausgang vom vierten Meßfühler verarbeitet (Schritt 3), die berechnet eine Zieldrehrichtung und einen Zielwinkel der Schwenkeinheit, indem sie einen Signalausgang vom dritten Meßfühler verarbeitet (Schritt 4), und sie gibt Stromsteuersignale an die Propartionalsteuerventile aus, womit sie die Hube der Schieber der Wegeventile proportional zu den Strömen der Steuersignale steuert und die Bewegungen des Auslegers, des Armes, der Schaufel und der Schwenkeinheit steuert (Schritt 5).

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den bei liegenden Zeichnungen besser zu verstehen, bei denen:

Fig. 1 eine Ansicht ist, welche die Konstruktion eines Raupenketten- Motorbaggers zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht ist, welche typische Steuerhebel zeigt, die im Motorbagger von Fig. 1 installiert sind;

Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das die Konstruktion einer Steuervorrichtung gemäß der vorrangigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Konstruktion eines Steuerhebels zeigt, der in der Steuervorrichtung von Fig. 3 enthalten ist; und

Fig. 5A und 5B perspektivische Ansichten sind, welche die Konstruktion von Steuerhebeln gemäß anderen entsprechenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konstruktion einer Steuervorrichtung für Motorbagger gemäß der vorrangigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die Steuerungsvorrichtung dieser Erfindung wird vorzugsweise mit einem Motorbagger verwendet, welcher in der Fig. 1 gezeigt wird. Wie im bekannten Stand der Technik beschrieben wurde, hat der Motorbagger einen Fortbewegungsteil 1 und einen Turm 2. Der Turm 2 ist durch eine Schwenkeinheit 3 drehbar auf der oberen Seite des Fortbewegungsteils 1 montiert, so daß der Turm 2 in entgegengesetzte Richtungen bezüglich des Fortbewegungsteils 1 gedreht werden kann. Die obige Schwenkeinheit 3 umfaßt einen Schwenkmotor 3a. Der Bagger umfaßt auch eine Vielzahl von Arbeitsteilen, das heißt, einen Ausleger 5, einen Arm 6 und eine Schaufel 7, die miteinander verbunden sind. Der obige Ausleger 5 ist an der Vorderseite des Turmes 2 befestigt, so daß der Ausleger 5 bezüglich des Turmes 2 nach oben und nach unten gedreht werden kann. Der obige Arm 6 ist an der Spitze des Auslegers 5 befestigt, so daß der Arm 6 bezüglich des Auslegers 5 nach innen und nach außen gedreht werden kann. Die obige Schaufel 7 ist an der Spitze des Armes 6 befestigt, so daß die Schaufel 7 bezüglich des Armes 6 nach innen und nach außen gedreht werden kann.

Die obige Steuervorrichtung umfaßt einen einzigen Steuerhebel 19. Die Fig. 4 zeigt die Konstruktion der Steuerhebels 19 gemäß der vorrangigen Ausführungsform dieser Erfindung. Wie in der Fig. 4 gezeigt wird, umfaßt der Steuerhebel 19 einen festen Schaft 20, welcher sich von einer Bodenplatte innerhalb der Führerkabine senkrecht nach oben erstreckt. Ein erstes Verbindungsstück 21 ist am oberen Ende des festen Schaftes 20 so befestigt, daß das erste Verbindungsstück 20 um die Achse Y1 herum, welche durch die Gelenkwelle des Gelenkes zwischen dem Schaft 20 und dem Verbindungsstück 21 hindurch geht, nach oben und nach unten gedreht werden kann. Das obige erste Verbindungsstück 21 umfaßt zwei Abschnitte, wobei der eine in den anderen eingepaßt ist, so daß das Verbindungsstück 21 eine ausziehbare Konstruktion hat. Ein zweites Verbindungsstück 22 ist an der Spitze des eingepaßten Abschnittes des ersten Verbindungsstückes 21 befestigt, so daß das zweite Verbindungsstück 22 stets senkrecht zum ersten Verbindungsstück 21 ist. Das obige zweite Verbindungsstück 22 kann um die Achse Z2 herum gedreht werden, welche durch die Mittelachse des zweiten Verbindungsstücks 22 identifiziert wird. Die Spitze des zweiten Verbindungsstücks 22 ist mit einer quer angeordneten Manschette versehen. Ein Handgriff 23 ist beweglich in die quer angeordnete Manschette des zweiten Verbindungsstücks 22 eingepaßt, so daß sich der Handgriff 23 nicht linear bewegt, aber um die Achse Y2 herum gedreht werden kann, welche die Achse Z2 kreuzt und parallel zur Achse Y1 ist.

Wie oben beschrieben wurde, umfaßt das erste Verbindungsstück 21 zwei Abschnitte, das heißt, eine drehbare Stange 21a und eine bewegliche Stange 21b. Die obige drehbare Stange 21a ist am oberen Ende des festen Schaftes 20 gelenkartig befestigt, womit sie um die Gelenkwelle herum nach oben und nach unten gedreht werden kann. Die bewegliche Stange 21b, welche an das zweite Verbindungsstück 22 angeschlossen ist, ist in die drehbare Stange 21a eingepaßt, so daß die bewegliche Stange 21b parallel zur Achse X2 linear in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden kann. Das erste Verbindungsstück 21 umfaßt auch eine Gleiteinheit, welche die lineare Hin- und Herbewegung der beweglichen Stange 21b bezüglich der drehbaren Stange 21a führt. Gemäß der vorrangigen Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt die Gleiteinheit vorzugsweise ein Ritzel 25, das an der drehbaren Stange 21a bereit gestellt ist. Das obige Ritzel 25 greift in eine Zahnstange 24 ein, welche axial auf dem Boden der beweglichen Stange 21b angeordnet ist.

Die Fig. 5A und 5B zeigen die Konstruktion von Steuerhebeln gemäß entsprechenden anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform von der Fig. 5A bleibt die allgemeine Form des Steuerhebels 19 die gleiche wie bei der vorrangigen Ausführungsform, aber der feste Schaft 20 erstreckt sich horizontal von einer Seitenplatte innerhalb der Führerkabine. Bei der Ausführungsform von der Fig. 5B erstreckt sich der feste Schaft 20 von einer oberen Platte innerhalb der Führerkabine vertikal nach unten, und die Handgriffmanschette des zweiten Verbindungsstücks 22, welche den Handgriff 23 aufnimmt, ist am unteren Ende des zweiten Verbindungsstücks 22 unterschiedlich gegenüber der vorrangigen Ausführungsform bereit gestellt.

Der obige Steuerhebel umfaßt auch eine Vielzahl von Meßfühlern, das heißt, einen ersten bis einen vierten Meßfühler 26 bis 29. Wie in der Fig. 4 gezeigt wird, umfaßt der erste Meßfühler 26 ein Drehpotentiometer, das im Gelenk zwischen dem festen Schaft 20 und dem ersten Verbindungsstück 21 bereit gestellt wird und die Drehrichtung sowie den Winkel des ersten Verbindungsstücks 21 bezüglich des festen Schaftes 20 mißt. Der zweite Meßfühler 27 ist an das Ritzel 25 des ersten Verbindungsstücks 21 angeschlossen und mißt die Drehrichtung sowie den Winkel des Ritzels 25 während einer Bewegung der beweglichen Stange 21b innerhalb der drehbaren Stange 21a, wodurch er eine lineare Verschiebung der beweglichen Stange 21b mißt. Der dritte Meßfühler 28 ist im unteren Teil des Gelenks zwischen dem ersten Verbindungsstück 21 und dem zweiten Verbindungsstück 22 bereit gestellt und mißt die Drehrichtung sowie den Winkel des zweiten Verbindungsstücks 22. Inzwischen ist der vierte Meßfühler 29 im Gelenk zwischen dem zweiten Verbindungsstück 22 und dem Handgriff 23 bereit gestellt und mißt die Drehrichtung sowie den Winkel des Handgriffes 23.

Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, umfaßt die Steuervorrichtung dieser Erfindung auch eine Steuerung 12, eine Vielzahl von Proportionalsteuerventilen 13 und eine Vielzahl von Wegeventilen 14. Die Wegeventile 14 steuern die Strömungsrichtung des unter Druck gesetzten Öls, das an die Antriebe 3a, 8, 9 und 10 geliefert wird, womit sie die Antriebe steuern. Die Steuerung 12 ist an die obigen Meßfühler 26 bis 29 angeschlossen und berechnet die Eingangsdaten von den Meßfühlern 26 bis 29 mit einem programmierten Verfahren und gibt Stromsteuersignale für die Antriebe an die Proportionalsteuerventile 13 aus. Nachdem sie die Stromsteuersignale von der Steuerung 12 erhalten haben, steuern die Proportionalsteuerventile 13 die Hube der Schieber der zugehörigen Wegeventile 14 proportional zu den Strömen der Steuersignale, wodurch sie bewirken, daß die Wegeventile 14 die Strömungsrichtung des unter Druck gesetzten Öls für die Antriebe steuern.

Beim Verfahren zum Steuern des Betriebs der Antriebe gemäß dieser Erfindung empfängt die Steuerung 12 beim Schritt 1 Signale vom ersten und zweiten Meßfühler 26 und 27, wobei die Signale den Drehwinkel des ersten Verbindungsstücks 21 bezüglich des festen Schaftes 20 respektive die Verschiebung der beweglichen Stange 21b des ersten Verbindungsstücks 21 bezüglich der drehbaren Stange 21a anzeigen. Nachdem sie die obigen Signale empfangen hat, berechnet die Steuerung 12 die Zielbewegungsrichtung und den Zielwinkel der Spitze des Armes 6 in Abhängigkeit des Signals vom ersten Meßfühler 26. Die Steuerung 12 berechnet auch die Zielbewegungsgeschwindigkeit und den Zielwinkel der Spitze des Auslegers 5 in Abhängigkeit des Signals vom zweiten Meßfühler 27. Beim Schritt 2 berechnet die Steuerung 12 die Zielbewegungsrichtungen und die Zielgeschwindigkeiten des Auslegers 5 und des Armes 6, bevor sie die Zielbewegungsgeschwindigkeiten der Ausleger- und Armzylinder 8 und 9 berechnet. Danach empfängt die Steuerung 12 beim Schritt 3 ein Signal vom vierten Meßfühler 29, wobei das Signal die Drehrichtung sowie den Winkel des Handgriffes 23 anzeigt. Die Steuerung 12 berechnet die Zielbewegungsrichtung und die Zielgeschwindigkeit der Schaufel 7 gemäß der Drehrichtung sowie des Winkels des Handgriffes 23. Beim Schritt 4 empfängt die Steuerung 12 ein Signal vom dritten Meßfühler 28, wobei das Signal die Drehrichtung sowie den Winkel des zweiten Verbindungsstücks 22 anzeigt. Nach dem Empfangen des Signals vom dritten Meßfühler 28 berechnet die Steuerung 12 die Zieldrehrichtung und den Zielwinkel der Schwenkeinheit 3, indem sie die Drehrichtung sowie den Winkel des Handgriffes 23 verarbeitet. Beim Schritt 5 gibt die Steuerung 12 Steuersignale gemäß den Resultaten der Berechnungen der Schritte 1 bis 4 an die Proportionalsteuerventile 13 aus. In Abhängigkeit der Steuersignale steuern die Proportionalsteuerventile 13 die Hube der Schieber der zugehörigen Wegeventile 14 proportional zu den Strömen der Steuersignale, wodurch sie bewirken, daß die Wegeventile 14 die Strömungsrichtung des unter Druck gesetzten Öls für die Antriebe 8, 9, 10 und 3a steuern.

Die Wirkung der obigen Steuervorrichtung beim Betrieb wird nachfolgend beschrieben werden.

Um die Schaufel 7 von der Anfangsposition A zur Zielposition B von der Fig. 1 zu bewegen, betätigt ein Führer den Steuerhebel 19, wobei er den Handgriff 23 mit einer Hand ergriffen hat. Die Winkelverstellung und die lineare Verschiebung des ersten Verbindungsstücks 21 im obigen Zustand werden durch den ersten und zweiten Meßfühler 26 respektive 27 gemessen. Danach geben die Meßfühler 26 und 27 Signale an die Steuerung 12 aus, welche die Winkelverstellung und die lineare Verschiebung des ersten Verbindungsstücks 21 anzeigen. Nach dem Empfangen der Signale vom ersten und zweiten Meßfühler 26 und 27 berechnet die Steuerung 12 beim Schritt 1 die Zielbewegungsrichtung und den Zielwinkel der Spitze des Armes 6, indem die Daten des ersten Meßfühlers 26 verarbeitet werden. Die Steuerung 12 berechnet auch die Bewegungsgeschwindigkeit und den Winkel des Auslegers 5, indem sie die Daten vom zweiten Meßfühler 27 verarbeitet. Danach berechnet die Steuerung 12 die Zielbewegungsrichtungen und die Zielgeschwindigkeiten des Auslegers 5 und des Armes 6. Zusätzlich berechnet die Steuerung 12 die Zielbewegungsgeschwindigkeiten der Ausleger- und Armzylinder 8 und 9. Danach gibt die Steuerung 12 beim Schritt 5 die Steuersignale an die Proportionalsteuerventile 13 aus, die zu den Ausleger- und Armzylindern 8 und 9 gehören, wodurch sie die Hube der Schieber der zu den Ausleger- und Armzylindern 8 und 9 gehörigen Wegeventile 14 steuert.

Die Ausleger- und Armzylindern 8 und 9 werden somit gesteuert durch die Steuerung 12 betrieben, wodurch sie den Ausleger 5 und den Arm 6 in die Zielpositionen bewegen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wird der Betrieb des Auslegers 5 und des Armes 6 durch die Betätigung des ersten Verbindungsstücks 21 gesteuert. Wenn der Bagger jedoch keinen Arm hat, werden die Geschwindigkeit und die Richtung der Bewegung des Auslegers 5 direkt durch die Betätigung des ersten Verbindungsstücks 21 gesteuert.

Danach wird die Schaufel 7 betätigt. Um die Schaufel 7 in eine Zielposition zu bewegen, wird der Handgriff 23 um die Achse Y2 gedreht. Die Drehrichtung sowie der Winkel des Handgriffes 23 im obigen Zustand werden durch den vierten Meßfühler 29 gemessen, und der Meßfühler 29 gibt ein Signal an die Steuerung 12 aus, das die Drehrichtung sowie den Winkel des Handgriffes 23 anzeigt. Nachdem sie das Signal vom vierten Meßfühler 29 empfangen hat, berechnet die Steuerung 12 die Zielbewegungsrichtung und die Zielgeschwindigkeit der Schaufel 7, indem sie die Daten der Drehrichtung sowie des Winkels des Handgriffes 23 verarbeitet. Danach berechnet die Steuerung 12 die Bewegungsgeschwindigkeit des Schaufelzylinders 10, bevor sie den Schritt 5 ausführt. Beim Schritt 5 steuert die Steuerung 12 das Proportionalsteuerventil 13 der Schaufel 7, wodurch sie den Hub des Schiebers des Wegeventils 14, das zum Schaufelzylinder 10 gehört, steuert. Der Schaufelzylinder 10 wird somit gesteuert durch die Steuerung 12 betrieben, um die Schaufel 7 in die gewünschte Zielposition zu bewegen.

Um die Schwenkeinheit 3 zu drehen, wird das zweite Verbindungsstück 22 in eine Richtung um die Achse Z2 herum gedreht. Die Drehrichtung sowie der Winkel des zweiten Verbindungsstücks werden im obigen Zustand durch den dritten Meßfühler 28 gemessen. Der dritte Meßfühler 28 gibt ein Signal an die Steuerung 12 aus, das die Drehrichtung sowie den Winkel des zweiten Verbindungsstückes 22 anzeigt. Nachdem sie das Signal vom dritten Meßfühler 28 erhalten hat, berechnet die Steuerung 12 im Schritt 4 die Zielbewegungsrichtung und die Zielgeschwindigkeit der Schwenkeinheit 3 und berechnet die Zielgeschwindigkeit des Schwenkmotors 3a, indem sie die Daten vom dritten Meßfühler 28 verarbeitet, bevor sie den Schritt 5 ausführt. Beim Schritt 5 steuert die Steuerung 12 das Proportionalsteuerventil 13, das zur Schwenkeinheit 3 gehört, wodurch sie den Hub des Schiebers des Wegeventils 14, das zum Schwenkmotor 3a gehört, steuert. Der Schwenkmotor 3a wird somit gesteuert durch die Steuerung 12 betrieben, damit die Schwenkeinheit 3 zusammen mit dem Turm 2 in die Zielrichtung bezüglich des Fortbewegungsteils 1 des Baggers gedreht wird.

Wie oben beschrieben wurde, stellt die vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von Motorbaggern bereit. Gemäß der Steuervorrichtung dieser Erfindung wird der Betrieb von Antrieben wie eines Motors für die Schaufel, eines Motors für den Ausleger, eines Motors für den Arm und eines Schwenkmotors des Baggers einfach durch eine geeignete Betätigung eines einzigen Steuerhebels gesteuert. Der Steuerhebel dieser Erfindung wird, anders als bei typischen Steuerhebeln, die notwendigerweise mit beiden Händen betätigt werden müssen, einfach nur mit einer Hand betätigt. Der Steuerhebel dieser Erfindung erlaubt, daß die Hand, die von der Betätigung des Steuerhebels befreit ist, für andere Aufgaben freigehalten werden kann, und er ist bequemer für den Führer. Der obige Steuerhebel umfaßt eine Vielzahl von Verbindungsstücken, die auf eine solche Art miteinander verbunden sind, daß die intuitiven Betätigungsrichtungen der Verbindungsstücke durch die tatsächlichen Bewegungsrichtungen der Antriebe identifiziert werden. Der Steuerhebel ist somit während der Betätigung der Antriebe des Baggers für den Führer bequem. Deshalb kann der Motorbagger mit der obigen Steuerungsvorrichtung durch einen ungeübten Führer einfach und wirkungsvoll betrieben werden, selbst wenn der Motorbagger heikle Aufgaben wie eine Endbearbeitung von Boden oder das Aufladen von Erde ausführt, wofür sonst angenommen wird, daß ein sehr geübter Führer nötig sei.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines Motorbaggers, die eine Vielzahl von Wegeventilen umfaßt, die verwendet werden, um die Strömungsrichtung von unter Druck gesetztem Öl für Antriebe des Baggers in Abhängigkeit von Stromsignalen zu steuern und dadurch die Bewegungsrichtungen der Antriebe zu steuern, und die weiter umfaßt:
eine Vielzahl von Proportionalsteuerventilen, die zum Steuern von Huben der Schieber der entsprechenden Wegeventile in Abhängigkeit der Steuersignale angepaßt sind;
einen Steuerhebel, der eine Vielzahl von miteinander verbundenen Verbindungsstücken umfaßt, wobei die Verbindungsstücke durch einen Führer des Baggers wahlweise gedreht, zurückgezogen oder ausgestreckt werden, um die Bewegungen der Antriebe zu steuern;
eine Einrichtung, um Winkelverstellungen und lineare Verschiebungen der Verbindungsstücke zu messen und um Meßsignale auszugeben, welche die Winkelverstellungen und die linearen Verschiebungen anzeigen; und
eine Steuerung, die an die Meßeinrichtung angeschlossen ist und angepaßt ist, um die Meßsignale von der Meßeinrichtung zu empfangen und die Meßsignale gemäß eines programmierten Verfahrens zu verarbeiten und die Stromsteuersignale an die Proportionalsteuerventile aus zugeben.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Steuerhebel umfaßt:
einen festen Schaft, der sich von einer Platte des Körpers des Baggers in Richtung einer ersten Achse erstreckt;
ein erstes Verbindungsstück, das eine ausziehbare Konstruktion hat und an einem Ende des festen Schaftes befestigt ist, damit es um eine zweite Achse herum, welche durch eine Gelenkwelle zwischen dem festen Schaft und dem ersten Verbindungsstück hindurch geht, nach oben und nach unten drehbar ist;
ein zweites Verbindungsstück, das so an einem Ende des ersten Verbindungsstücks befestigt ist, daß es stets senkrecht zum ersten Verbindungsstück ist, wobei das zweite Verbindungsstück um eine dritte Achse herum drehbar ist, die durch eine Mittelachse des zweiten Verbindungsstücks identifiziert wird; und
einen Handgriff, der an einem Ende des zweiten Verbindungsstücks befestigt ist, so daß der Handgriff um eine vierte Achse herum drehbar ist, wobei die vierte Achse die dritte Achse kreuzt und parallel zur zweiten Achse ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das erste Verbindungsstück umfaßt:
eine drehbare Stange, die am festen Schaft befestigt ist, damit sie um die zweite Achse herum nach oben und nach unten drehbar ist;
eine bewegliche Stange, die am zweiten Verbindungsstück befestigt ist und so in die drehbare Stange eingepaßt ist, daß die bewegliche Stange bezüglich der drehbaren Stange linear hin und her bewegt werden kann; und
eine Gleiteinheit, die angepaßt ist, um die lineare Hin- und Herbewegung der beweglichen Stange bezüglich der drehbaren Stange zu führen, wobei die Gleiteinheit umfaßt:
ein Ritzel, das an der drehbaren Stange bereit gestellt ist; und
eine Zahnstange, die axial an der beweglichen Stange angeordnet ist und in das Ritzel eingreift.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Messeinrichtung umfaßt:
einen ersten Meßfühler, der im Gelenk zwischen der festen Welle und dem ersten Verbindungsstück bereit gestellt ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des ersten Verbindungsstücks bezüglich des festen Schaftes mißt;
einen zweiten Meßfühler, der an ein Ritzel des ersten Verbindungsstücks angeschlossen ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des Ritzels mißt, wodurch er eine lineare Verschiebung des ersten Verbindungsstücks mißt;
einen dritten Meßfühler, der im Gelenk zwischen dem ersten Verbindungsstück und dem zweiten Verbindungsstück bereit gestellt ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des zweiten Verbindungsstücks mißt; und
einen vierten Meßfühler, der im Gelenk zwischen dem zweiten Verbindungsstück und dem Handgriff bereit gestellt ist und eine Drehrichtung sowie einen Winkel des Handgriffes mißt.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Steuerung eine Zielbewegungsrichtung und einen Zielwinkel der Spitze eines Armes berechnet, indem sie ein Signalausgang vom ersten Meßfühler verarbeitet, und
eine Zielbewegungsgeschwindigkeit und einen Zielwinkel der Spitze eines Auslegers berechnet, indem sie ein Signal vom zweiten Meßfühler verarbeitet;
Zielbewegungsrichtungen und Zielgeschwindigkeiten des Auslegers und des Armes berechnet und Zielbewegungsgeschwindigkeiten der Ausleger- und Armzylinder berechnet;
eine Zielbewegungsrichtung und eine Zielgeschwindigkeit einer Schaufel berechnet, indem sie einen Signalausgang vom vierten Meßfühler verarbeitet;
eine Zieldrehrichtung und einen Zielwinkel einer Schwenkeinheit berechnet, indem sie einen Signalausgang vom dritten Meßfühler verarbeitet; und
Stromsteuersignale an die Propartionalsteuerventile ausgibt, womit sie die Hube der Schieber der Wegeventile proportional zu den Strömen der Steuersignale steuert und die Bewegungen des Auslegers, des Armes, der Schaufel und der Schwenkeinheit steuert.