DE19800185B4

DE19800185B4 - System und Verfahren zur automatischen Schaufelbeladung unter Verwendung von Massendurchdringungsfaktoren

Info

Publication number: DE19800185B4
Application number: DE19800185A
Authority: DE
Inventors: David J. Eureka Rocke
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2018-01-06
Also published as: US5968103A; JP4293645B2; BE1012006A5; DE19800185A1; JPH10195930A

Abstract

Steuersystem zur automatischen Steuerung einer Schaufel einer Erdbewegungsmaschine, um Material aufzunehmen, wobei die Schaufel steuerbar durch einen hydraulischen Kippzylinder und einen Hubzylinder betätigt wird, wobei das System folgendes aufweist:
Abfühlmittel zum Abfühlen von Maschinenparametern, die den Widerstand der Schaufelbewegung durch einen Materialhaufen darstellen, und Erzeugen von Maschinenparametersignalen;
Befehlssignalerzeugungsmittel zum Empfang der Maschinenparametersignale, um darauf ansprechend entsprechende Massendurchdringungs- bzw. Crowd-Faktoren zu bestimmen, und um Kippbefehlssignale proportional zu den Massendurchdringungsfaktoren zu erzeugen; und
eine Hydraulikwerkzeugsteuervorrichtung zur Modifizierung des Hydraulikströmungsmittelflusses an die Zylinder entsprechend den Befehlssignalen.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Steuersystem zur automatischen Steuerung eines Arbeitswerkzeuges einer Erdbearbeitungsmaschine und insbesondere auf ein elektrohydraulisches System, welches die Hydraulikzylinder einer Erdbearbeitungsmaschine steuert, um Massendurchdringungsfaktoren zu verwenden, wenn man Material aufnimmt.

Arbeitsmaschinen zur Bewegung von Massengrößen von Erde, Fels, Mineralien und anderem Material weisen typischerweise ein Arbeitswerkzeug auf, welches zur Beladung konfiguriert ist, wie beispielsweise eine Schaufel, die steuerbar von mindestens einem Hub- und einem Kipphydraulikzylinder betätigt wird. Ein Bediener betätigt das Arbeitswerkzeug, um eine Sequenz von unterschiedlichen Funktionen auszuführen. In einem typischen Arbeitszyklus zur Beladung einer Schaufel manövriert der Bediener zuerst nahe an einen Materialhaufen hin und richtet die Schaufel nahe der Bodenoberfläche aus, dann leitet er die Maschine nach vorne, um mit dem Haufen in Eingriff zu kommen.

Der Bediener hebt darauffolgend die Schaufel durch den Haufen, während er zur gleichen Zeit die Schaufel "zurückkippt" (nach hinten kippt), um das Material aufzunehmen. Wenn die Schaufel gefüllt ist oder aus dem Haufen freibricht, kippt der Bediener vollständig die Schaufel zurück und hebt sie auf eine Ablade- bzw. Ablaßhöhe, wobei er zurück vom Haufen fährt, um an eine spezielle Ablagestelle zu fahren. Nach dem Abladen der Last wird die Arbeitsmaschine zum Haufen zurückgebracht, um einen weiteren Arbeitszyklus zu beginnen.

Es ist immer wünschenswerter, den Arbeitszyklus zu automatisieren, um die Ermüdung des Bedieners zu senken, um wirkungsvoller die Schaufel zu beladen, und wo die Bedingungen für einen menschlichen Bediener ungeeignet sind. Herkömmlich automatisierte Beladungszyklen jedoch, wo vorbestimmte Positions- oder Geschwindigkeitsbefehlssignale sequentiell geliefert werden, können ineffizient sein und nicht vollständig die Schaufel beladen, und zwar aufgrund der großen Vielzahl von Materialzuständen. Sogar wenn man ein relativ homogenes Material aufnimmt, wie beispielsweise losen Schmutz bzw. lose Erde, Felsen oder andere Schüttgüter kann die Schaufel, wenn ein vorbestimmter Rückkippgeschwindigkeitsbefehl geliefert wird, vorzeitig aus dem Haufen freibrechen oder so tief hineingraben, daß die Fähigkeiten des Hydrauliksystems überschritten werden, allein die Schaufel freizubrechen.

Das US-Patent 3 782 572 von Gautler offenbart ein Hydrauliksteuersystem, welches einen Hubzylinder steuert, um einen Radkontakt mit dem Boden beizubehalten, und zwar durch Überwachung des assoziierten Raddrehmomentes. Das US-Patent 5 528 843 von Rocke offenbart ein Steuersystem zur Aufnahme von Material, welches selektiv maximale Hub- und Kippsignale liefert, und zwar ansprechend auf abgefühlte Hydraulikdrücke. Die Internationale Anmeldung No. WO 95/33896 von Daysys und andere offenbart das Umkehren der Richtung des Strömungsmittelflusses an den Hydraulikzylinder, wenn die Schaufelkräfte zulässige Grenzen überschreiten. Keines der Systeme jedoch steuert variabel die Größe der Befehlssignale, um wirkungsvoller Material aufzunehmen.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die automatische Beladung eines Arbeitswerkzeuges vorzusehen.

Es ist ein weiteres Ziel, Signale zur Steuerung einer Schaufel vorzusehen, um Material aufzunehmen, insbesondere Schüttmaterial.

Es ist noch ein weiteres Ziel, einen automatisierten Arbeitszyklus für ein Werkzeug vorzusehen, der die Produktivität gegenüber einem manuellen Beladungsvorgang steigert.

Diese und andere Ziele können mit einem automatischen Steuersystem erreicht werden, welches gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, um Material unter Verwendung eines Arbeitswerkzeuges gemäß eines Massendurchdringungsfaktors (crowd factor) zu laden. Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung weist das System Sensoren auf, die Signale erzeugen, die Maschinenparameter darstellen, die mit der Beladung der Schaufel eines Radladers assoziiert sind. Ein Befehlssignalgenerator empfängt die Signale, bestimmmt einen Massendurchdringungsfaktor und erzeugt darauf ansprechend Hub- und Kipphydraulikzylinderbefehlssignale. Zumindest das Kippbefehlssignal wird proportional zum Massendurchdringungsfaktor erzeugt. Schließich empfängt eine Werkzeugsteuervorrichtung die Hubbefehlssignale und fährt steuerbar den Hubzylinder aus, um die Schaufel durch das Material anzuheben, und empfängt die Kippbefehlssignale und bewegt steuerbar den Kippzylinder, um die Schaufel zu kippen, um das Material aufzunehmen.

Andere Details, Ziele und Vorteile der Erfindung werden als gewisse vorliegende Ausführungsbeispiele davon und als gewisse gegenwärtig bevorzugte Verfahren zur Ausführung derselbigen Vorgänge offensichtlich werden.

Eine vollständigere Erkenntnis dieser Erfindung kann erreicht werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den Begleitzeichnungen gesehen wird, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Komponenten bezeichnen, in denen die Figuren folgendes darstellen:
1 einen Radlader und eine entsprechende Schaufelverbindung;
2 ein Blockdiagramm eines elektrohydraulischen Systems, welches zur automatischen Steuerung der Schaufelverbindung verwendet wird; und
3 ein Flußdiagramm einer Programmsteuerung, um automatisch Material aufzunehmen;
4 ein schematisches Diagramm, welches eine Vielzahl von Funktionen veranschaulicht, um Massendurchdringungsfaktoren (crowd factors) mit Kippzylinderbefehlssignalen in Beziehung zu bringen;
5 eine Kurvendarstellung, die eine Beziehung zwischen abgefühlten und gesteuerten Werten während eines Beladungszyklus veranschaulicht;
6 eine Kurvendarstellung, die ein nicht lineares Geschwindigkeitsansprechen veranschaulicht, welches typischerweise innerhalb des Bereiches der manuellen Steuersignale zu finden ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen und zuerst mit Bezug auf 1 ist ein Vorderteil einer Radladermaschine 10 gezeigt, die ein Arbeitswerkzeug besitzt, welches eine Schaufel 16 aufweist, die mit einer Hubarmanordnung 12 verbunden ist und eine Schaufelspitze 16a besitzt. Die Hubarmanordnung 12 wird schwenkbar durch einen Hydraulikhubzylinder 14 betätigt, und zwar um die Hubarmschwenkstifte 13, die am Maschinenrahmen 11 angebracht sind. Hubarmlasttragschwenkstifte 19 sind an der Hubarmanordnung 12 und dem Hubzylinder 14 angebracht. Die Schaufel 16 wird nach hinten gekippt oder "rückgekippt" (racked), und zwar durch einen Schaufelkipphydraulikzylinder 15 und Schaufelschwenkstifte 17. Obwohl mit Bezug auf einen durch Räder 18 bewegbaren Lader veranschaulicht, ist die vorliegende Erfindung genauso auf andere Maschinen anwendbar, wie beispielsweise auf Raupenlader und andere Arbeitswerkzeuge zur Aufnahme von Material.
2 ist ein Blockdiagramm eines elektrohydraulischen Steuersystems 20 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Hub- und Kippositionssensoren 21, 22 erzeugen jeweils Positionssignale ansprechend auf die Position der Schaufel 16 relativ zum Rahmen 11 durch Abfühlen der Kolbenstangenausdehnung bzw. -ausfahrbewegung der Hub- bzw. Kipphydraulikzylinder 14, 15. Radiofrequenz- bzw. Hochfrequenz-Resonanzsensoren, wie beispielweise jene, die im US-Patent 4 737 705 von Bitar und andere offenbart werden, können für diesen Zweck verwendet werden, oder alternativ kann die Position direkt aus Arbeitswerkzeugverbindungswinkelmessungen abgeleitet werden, und zwar unter Verwendung von Drehpotentiometern, Yo-Yo-Vorrichtungen oder ähnlichem, um die Drehung an den Schwenkstiften 13 und 17 zu messen.
Kraftsensoren 24, 25 und 26 erzeugen Signale, die die Hydraulikkräfte darstellen, die auf die Schaufel 16 ausgeübt werden, vorzugsweise durch Abfühlen der Drücke in den Hub- und alternativ in den Kipphydraulikzylindern. Der Hubzylinder ist während der Ladung nicht zurückgezogen bzw. eingefahren, daher ist ein Sensor nur am Kopfende des Zylinders vorgesehen, und zwar typischerweise orientiert um eine Aufwärtsbewegung vorzusehen. Sensoren können jedoch sowohl an den Kopf- als auch an den Stangenenden des Kippzylinders vorgesehen sein, um Kraftbestimmungen sowohl während des Rückkippens (racking) als auch des Vorkippens (unracking) der Schaufel zu gestatten, falls auf eine spezielle Steuerstrategie passend oder geeignet. Die Drucksignale können in entsprechende Kraftwerte umgewandelt werden, und zwar durch Multiplikation mit einem Verstärkungsfaktor, der die jeweilingen Querschnittsflächen A der Kolbenenden darstellt. Die repräsentative Kippzylinderkraft F_T entspricht der Differenz zwischen dem Produkt des Kopfenddruckes und der Fläche und dem Produkt des Stangenenddruckes und der Fläche: FT = PH·AH – PR·AR
In einem alternativen Ausführungsbeispiel können Lastzellen bzw. Kraftmeßdosen oder ähnliche Vorrichtungen, die an Verbindungen des Arbeitswerkzeuges gelegen sind, als Kraftsensoren 24, 26 verwendet werden.
Das Drehmomentwandlerausgangsdrehmoment T, welches an die Räder 18 geliefert wird, ist eine Funktion der Drehmomentwandlereingangs- und -ausgangswellendrehzahlen, die typischerweise am Motor und dem Antriebsstrang entweder am Getriebe, der Achse oder der Drehmomentwandlerausgangswelle abgefühlt werden. Die Getriebedrehzahl und der -gang und die Motordrehzahl können leicht von einer Getriebesteuervorrichtung 36 überwacht werden, und zwar unter Verwendung von passiven Aufnehmern 34, 35, die elektrische Signale erzeugen, die die Drehfrequenz darstellen, wie beispielsweise von vorbeilaufenden Zahnrad zähnen. Eine Drehmomentwandlerleistungstabelle, einzigartig für die spezielle Drehmomentwandlerkonstruktion, stellt tabellenartig das Wandlerausgangsdrehmoment für gegebene Drehmomentwandlereingangs- und -ausgangsdrehzahlen dar.
Unter der Annahme, daß die vorliegende Erfindung im wesentlichen den Radschlupf verhindert, wird die Maschinenboden- bzw. Maschinenfahrgeschwindigkeit 5 in ähnlicher Weise als eine Funktion der abgefühlten Getriebe-, Drehmomentwandlerausgangswellen- oder Achsendrehzahl bestimmt, und zwar mit einer geeigneten Kompensation für das Getriebe oder andere Zahnradreduzierungen, die dem Getriebestrang innewohnen.
Die Positions-, Kraft- und Drehzahlsignale können an eine Signalkonditioniervorrichtung 27 zur herkömmlichen Signalerregung und -filterung geliefert werden, werden jedoch dann an den Befehlssignalgenerator 28 geliefert. Der Befehlssignalgenerator 28 ist vorzugweise ein mikroprozessorbasiertes System, welches arithmetische Einheiten verwendet, um ein Signal zu erzeugen, welches jene nachbildet, die von Joystick- bzw. Bedienhebelsteuerhebeln 30 gemäß im Speicher gespeicherten Softwareprogrammen erzeugt werden. Durch Nachbilden von Befehlssignalen, die eine gewünschte Hub/Kippzylinderbewegungsrichtung und -geschwindigkeit darstellen, die normalerweise von Steuerhebeln 30 geliefert werden, kann die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise auf bestehende Maschinen nachgerüstet werden, und zwar durch Verbindung mit der Werkzeugsteuervorrichtung 29 parallel oder in Zusammenwirkung mit den manuellen Steuerhebeleingangsgrößen. Alternativ kann eine integrierte elektrohydraulische Steuervorrichtung vorgesehen werden, und zwar durch Kombinieren des Befehlssignalgenerators 28 und einer programmierbaren Werkzeugsteuervorrichtung 29 in einer einzigen Einheit, um die Anzahl der Komponenten zu verringern. Ein Maschinenbediener kann optional Steuerspezifikationen bzw. -einstellungen eingeben, wie beispielsweise Materialzustandseinstellungen, die im folgenden besprochen werden, und zwar durch eine Bedienerschnittstelle 31, wie beispielsweise eine alpha-numerische Tastatur, Anzeige- bzw. Wählvorrichtungen, Schalter oder einen berührungsempfindlichen Anzeigeschirm.
Die Werkzeugsteuervorrichtung 29 weist hydraulische Schaltungen mit Hub- und Kippzylindersteuerventilen 32, 33 auf, um die Rate zu steuern, mit der unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel zu jeweiligen Hub- und Kipphydraulikzylindern fließt, und zwar in Proportion zu empfangenen Geschwindigkeitsbefehlssignalen in einer Weise, die dem Fachmann wohlbekannt ist. Hub- und Kipphydraulikzylindergeschwindigkeitsbefehlssignale werden zur Abkürzung im folgenden als Hub- oder Kippbefehle oder -befehlssignale bezeichnet.
Im Betrieb steuert der Befehlssignalgenerator 28 die Schaufelbewegung unter Verwendung von Massendurchdringungsfaktoren (crowd factors), um proportional die Befehlssignale zu modifizieren. Eine Arbeitsmaschine, wie beispielsweise ein Radlader, wird zu dem zu ladenden Materialhaufen gefahren, wobei der Boden der Schaufel nahezu waagerecht und nahe am Boden ist. Nachdem die Schaufelspitze einen Kontakt herstellt und beginnt, in dem Haufen zu graben, werden Befehlssignale erzeugt, um die Schaufel durch das Material zu heben und zurückzukippen, während die Maschine weiter auf den Rädern 18 nach vorne gefahren wird, auf was im folgenden als "Massendurchdringung" (crowding) des Haufens Bezug genommen wird. Verschiedene Maschinenparameter können überwacht werden, um den Grad der Massendurchdringung zu bestimmen, wobei diese Parameter im allgemeinen als Massendurchdringungsfaktoren bezeichnet werden. Solche Parameter können folgende aufweisen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt: Hydraulikzylinderdruck oder Schaufelkraft F, Maschinenantriebsstrangdrehmoment T, akkumulierte Energie E, Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit, die jeweils als eine Folge des von der Schaufel 16 angetroffenen Widerstandes steigen oder fallen. Die vorliegende Erfindung normiert vorzugweise Maschinenparameter auf einen Prozentsatz eines Maximalwertes für ein gegebenes Maschinenmodell, um Massendurchdringungsfaktoren zu erzeugen.
3 ist ein Flußdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche in Programmlogik ausgeführt werden kann, die durch den Befehlssignalgenerator 28 ausgeführt wird. In der Beschreibung des Flußdiagramms bezieht sich die funktionelle Erklärung, die mit Bezugszeichen in Winkelklammern bezeichnet wird, <nnn>, auf Blöcke, die die Nummern tragen.
Die Programmsteuerung beginnt anfänglich mit einem Schritt <100>, wenn eine MODE-Variable auf IDLE gesetzt wird (IDLE = Leerlauf). MODE (Mode = Betriebszustand) wird ansprechend darauf auf IDLE gesetzt, daß der Bediener einen Schalter betätigt, um die automatisierte Schaufelbeladungssteuerung einzuschalten. Obwohl die Programmsteuerung in einem IDLE-Betriebszustand ist, werden die Befehlssignale nicht automatisch erzeugt, wenn der Bediener nicht im wesentlichen die Schaufel nahe der Bodenfläche ausgerichtet bzw. waagerecht gelegt hat. Eine Schaufelposition, die von den Hub- und Kippzylinder- oder Schwenkstiftpositionssignalen abgeleitet wird, kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Schaufelboden im wesentlichen waagerecht bzw. bündig und nahe dem Boden ist, wie beispielsweise innerhalb plus oder minus 10° horinzontaler Neigung auf unter 12% der Hubhöhe. Zusätzlich abgefühlte Werte, die überwacht werden können, um sicherzustellen, daß die automatische Schaufelbeladung nicht zufällig in Eingriff gebracht bzw. eingeschaltet wird oder unter unsicheren Zuständen, weisen folgende auf:

– Maschinendrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, wie beispielsweise zwischen einem Drittel der oberen Drehzahl im ersten Gang und der oberen Drehzahl im zweiten Gang.
– Steuerhebel 30 im wesentlichen in einer zentrierten, neutralen Position (ein kleiner Abwärtsbefehl kann zugelassen sein, um eine Bodenreinigung zu gestatten).
– Getriebeschalthebel in einem niedrigen Vorwärtsgang, beispielsweise erster bis dritter, und mindestens eine vorbestimmte Zeit ist seit dem letzten Heraufschalten vergangen.

Der Bediener leitet dann die Maschine in den Materialhaufen, vorzugsweise bei nahezu voller Drosselstellung zu dem Zeitpunkt, wenn der Haufen vollständig im Eingriff ist, während die Programmsteuerung einen Massendurchdringungsfaktor überwacht, wie beispielsweise das Drehmoment T oder die Hubzylinderkraft F_L, um zu bestimmen, wann die Maschine den Haufen berührt hat <102>. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird MODE (MODE = Betriebszustand) auf START gesetzt <104>, wenn der Befehlssignalgenerator 28 bestimmt, daß ein Drehmoment-Massendurchdringungsfaktor einen Einstellpunkt A überschritten hat und weiter steigt. Zusätzliche Parameter können als eine Querüberprüfung überwacht werden, wie beispielsweise ob die Maschinenboden- bzw. Maschinenfahrgeschwindigkeit simultan sinkt, oder ob der Massendurchdringungsfaktor weiter für eine vorbestimmte Dauer steigt. Eine solche Querüberprüfung stellt beispielsweise sicher, daß gesteigertes Drehmoment nicht unrichtig als ein Haufenkontakt interpretiert wird, wenn es tatsächlich durch die Beschleunigung der Maschine bewirkt wird.
Sobald er im START-Betriebszustand ist, sendet der Befehlssignalgenerator 28 optional einen Herunterschaltbefehl an eine Getriebesteuervorrichtung, um zu bewirken, daß das Getriebe in einem tieferen Gang gebracht wird, und zwar durch eine (nicht gezeigte) automatische Herunterschaltroutine, um die Maschinencharakteristiken an eine ausgewählte Aggressivität oder einen Materialzustand anzupassen. Manche Materialien können geladen werden, wenn man in einem höheren Gang bleibt, und zwar durch geeignetes Verschieben der Einstellpunkte, die verwendet werden, um geeignete Befehlssignale zu bestimmen. Das Reduzieren des Getriebes auf dem tiefsten Gang beim Berühren des Haufens jedoch gestattet, daß der Bediener schnell zwischen den Lade- und Abladestellen fährt, während gleichzeitig automatisch sichergestellt wird, daß ein maximales Drehmoment verfügbar ist, um die Haufenmasse zu durchdringen.
Im START-Betriebszustand <104> wird ein Befehlssignal anfänglich erzeugt, um zu bewirken, daß die Werkzeugsteuervorrichtung 29 den Hubzylinder ausfährt, und zwar unter Verwendung eines voreingestellten Geschwindigkeitsmusters und beginnt, die Schaufel durch den Haufen zu heben, wodurch schnell eine Abwärtskraft erzeugt wird, um die Räder 18 zu belasten, und eine ausreichende Traktion für den DIG- bzw. Grabteil des Arbeitszyklus einzurichten. Das voreingestellte Geschwindigkeitsmuster kann nahe der maximalen konstanten Geschwindigkeit sein oder auch eine Zeitvariantenkurve. Das Hubbefehlssignal wird erzeugt, bis der überwachte Massendurchdringungsfaktor (crowd fak tor) oder ein zusätzlicher Massendurchdringungsfaktor basierend auf den abgefühlten Maschinenparametern an einem Einstellpunkt B vorbeiläuft. Der Einstlellpunkt B stellt einen Wert dar, bei dem die Maschine nahe ihrer Kapazität ist, was darstellt, daß die Schaufel in den Haufen gegraben hat und vollständig damit in "Eingriff" ist. Beispielsweise können hohes Drehmoment oder Hubkräfte und sehr niedrige Boden- bzw. Fahrgeschwindigkeiten vorhersagen, wann das Zurückkippen beginnen sollte, um einen Absterbevorgang zu verhindern.
Wenn der überwachte Massendurchdringungsfaktor am Einstellpunkt B vorbeigelaufen ist, wird MODE bzw. der Betriebszustand auf DIG bzw. Graben im Schritt 108 eingestellt, und der Befehlssignalgenerator 29 beginnt, Kippbefehlssignale zu erzeugen, und zwar proportional zu einem überwachten Massendurchdringungsfaktor. Zur gleichen Zeit werden die maximalen Hubbefehlssignale eliminiert oder auf einen Teilbefehlsgeschwindigkeitspegel reduziert.
Mit Bezug auf 4 erzeugt der Befehlssignalgenerator 28 während des DIG- bzw. Grabbetriebszustandes die Kippzylinderbefehlssignale V_T auf der Basis von einer oder mehreren vorbestimmten Rückkippfunktionen 60, 62, 64, 66, die Befehlssignale mit einem überwachten Massendurchdringungsfaktor Q in Beziehung setzen. Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung steigen die Befehlssignale V_T linear als eine Funktion des Massendurchdringungsfaktors Q gemäß der folgenden Beziehung: VT = m·Q + b wobei m und b jeweilige Konstanten sind, die basierend auf einem Materialzustand ausgewählt werden.
Eine Rückkippfunktion 62 mit einer Steigung m = 2 beispielsweise sorgt für einen geringfügig weniger aggressiven Ansatz als eine Rückkippfunktion 66 mit einer Steigung von m = 1,43, wenn beide die Massendurchdringungsfaktorachse an der gleichen Stelle schneiden, da sich das Befehlssignal schneller mit Bezug auf Veränderungen des Massendurchdringungsfaktors verändert. Der Massendurchdringungsfaktorachsenschnittpunkt B' kann dem zuvor erwähnten Einstellpunkt B entsprechen, was anzeigt, daß der Haufen vollständig im Eingriff ist, jedoch ist er typischerweise niedriger, um das Massendurchdringungsfaktor basierte Rückkippen über einen weiteren Bereich von Werten fortzusetzen, sobald es begonnen hat.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer linearen Beziehung zwischen den Befehlssignalen V_T und dem Massendurchdringungsfaktor Q beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß eine nicht lineare Rückkippfunktion 64 auch verwendet werden kann, oder daß die Befehlssignale in Schritten unter Verwendung einer Nachschautabelle gesteigert werden könnten, ohne vom Geiste der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Im Betrieb bestimmt der Befehlssignalgenerator 28 zuerst einen Massendurchdringungsfaktor Q, typischerweise durch Normieren von abgefühlten Maschinenparametern als einen Prozentsatz eines vorbestimmten Maximalwertes für den entsprechenden Parameter. Beispielsweise wird ein Hubzylinderkraft-Massendurchdringungsfaktor von 100% als der Druck definiert, bei dem sich ein Druckentlastungsventil öffnen würde. Wie im folgenden beschrieben, werden Massendurchdringungsfaktoren vorzugsweise von der vorbe stimmten Erfindung innerhalb ihrer Konstruktionsgrenzen gehalten, um ein Abwürgen oder eine Schädigung der Maschine 10 zu vermeiden, oder Hydraulikpumpenenergie zu verschwenden, oder zu gestatten, daß die Hubarmanordnung 12 im Fall einer Hubzylinderkraft absackt.
Nach der Bestimmung von mindestens einem berechneten Massendurchdringungsfaktor Q während des DIG- bzw. Grabbetriebszustandes befragt der Befehlssignalgenerator 28 eine ausgewählte Rückkippfunktion, um ein entsprechendes Proportionalkippbefehlessignal zu erzeugen. Eine Rückkippfunktion 60 kann einen oberen Bruch- bzw. Grenzpunkt C aufweisen, der die Grenzen einer Umhüllung B'-C definiert, innerhalb der der Befehlssignalgenerator 28 den Massendurchdringungsfaktor bearbeitet, entweder direkt durch den Kippbefehl oder indirekt, wie beispielsweise durch den Hubbefehl. Im ersteren Falle, wenn ein Massendurchdringungssfaktor Q den Grenzpunkt C überschreitet, kann der Kippbefehl konstant bleiben, bis der Massendurchdringungsfaktor wieder einmal unter den Grenzpunkt C fällt. Die Regressionsanalyse des Massendurchdringungsfaktors kann verwendet werden, um sich entwickelnde Trends vorherzusagen, was eine frühe Bewegung des Ventils gestattet, was den Kippzylinder steuert, um irgendeiner Verzögerungszeit Rechnung zu tragen.
Obwohl das Heben und Rückkippen nicht gleichzeitig auftreten muß, ist es wünschenswert, einen Teilhubbefehl während des Rückkippens beizubehalten, um sicherzustellen, daß eine ausreichende Kraft auf den Rädern bleibt, um die Traktion aufrechtzuerhalten, und um ein vollständiges Stoppen der Schaufel zu vermeiden, wenn der Kippbefehl auf Null reduziert wird, wie oben beschrieben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Hubbefehl auf einen Nominalwert von ungefähr 30% reduziert, wenn der DIG- bzw. Grab-Betriebszustand beginnt. Typischerweise besitzen die Werkzeugsteuervorrichtung 29 und die assoziierten Ventile eine "Kipp-Priorität", die unter Druck gesetztes Hydraulikströmungsmittel von der Pumpe verteilt, um den Kippbefehl zu erfüllen, und zwar vor der Belieferung des Kippzylinders. Folglich kann der Hubzylinder während Teilen des Arbeitszyklus überhaupt nicht ausgefahren sein, wo der Kippbefehl einen Teil des Maximums überschreitet, außer ein Hubbefehl ist erzeugt worden. Der Hubbefehl ist daher typischerweise nur wirksam, wenn er während des Grab- bzw. DIG-Betriebszustandes benötigt wird.
Wie zuvor erwähnt, kann der überwachte Massendurchdringungsfaktor Q oder ein zweiter Massendurchdringungsfaktor Q₂ auch verwendet werden, um den Hubbefehl zu bestimmen. Wenn beispielsweise die Hubkraft einen oberen Einstellpunkt D überschreitet, kann der Hubbefehl zeitweise von 30 Prozent auf Null Prozent reduziert werden.
Die speziellen Werte, die für die Neigung m und den Nulldurchgang bzw. Schnitt b verwendet worden sind, können vom Bediener auswählbar sein, um die Aggressivität der Schaufelbeladung zu steuern, entweder individuell oder basierend auf einer Materialzustandseinstellungseingangsgröße durch Schalter auf der Bedienerschnittstelle 31. Der Materialzustand kann auch automatisch bestimmt werden, und zwar gemäß eines Ausführungsbeispiels während eines Teils des Arbeitszyklus. Beispielsweise kann die Nutzlast am Ende eines Ladeteils des Arbeitszyklus bestimmt werden, und zwar unter Verwendung von abgefühlten Hydraulikdrücken als eine Anzeige des Beladungswirkungsgrades, um die Aggressivität des nächsten Arbeitszyklus einzustellen. Nach der Erzeugung der Hub- und Kippgeschwindigkeitsbefehlssignale bestimmt der Befehlssig nalgenerator 28 in einem Schritt <112>, ob die Schaufel voll genug ist, um den Grab- bzw. DIG-Betriebszustandteil des Arbeitszyklus zu beenden. Falls nicht, kehrt der Befehlssignalgenerator 28 zum Schritt <108> zurück, um zusätzliche Iterationen einer Bestimmung von Massendurchdringungsfaktoren und Befehlssignalen auszuführen. Wenn im Schritt <112> die Schaufel 16 als voll genug bestimmt wird, dann erzeugt der Befehlssignalgenerator 28 im Schritt <114> Befehlssignale, um zu bewirken, daß sich der Kippzylinder mit maximaler Geschwindigkeit ausdehnt, optional gefolgt von Signalen, um den Hubzylinder mit maximaler Geschwindigkeit auf eine gegebene Höhe bis zur maximalen Ausdehnung auszufahren. Der Befehlssignalgenerator 28 bestimmt im Schritt <112>, ob die Schaufel voll genug ist, und zwar durch Vergleich der Hub- und/oder Kippzylinderausdehnungen mit Einstellpunkten, die folgende aufweisen:

– Ob die Ausdehnung des Kippzylinders größer als ein Einstellpunkt E ist, wie beispielsweise 0,75 rad. was anzeigt, daß die Schaufel fast vollständig zurückgekippt ist.
– Ob die Ausdehnung des Hubzylinders größer als ein Einstellpunkt F ist, was anzeigt, daß die Schaufel wahrscheinlich aus dem Haufen freigebrochen wurde.
– Ob eine Ladezeitgrenze überschritten worden ist.

Der Bediener kann eine manuelle Steuerung über die Schaufel zu irgrendeinem Zeitpunkt während des Arbeitszyklus wiedergewinnen, und zwar durch Bewegung von irgendeinem der Steuerhebel 30 aus dem Neutralbereich, um aus der Programmsteuerung auszutreten. Anderenfalls bleibt die Schaufel bei voller Ausdehnung zurückgekippt, und zwar folgend auf die Vollendung des Schrittes <112>, bis der Bediener manuell die Schaufel an einer Abladestelle ab lädt, oder eine darauf folgende automatische Routine die Steuerung übernimmt.
Merkmale und Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung assoziiert sind, werden am besten durch Beschreibung ihres Betriebs mit Bezug auf Radlader und unter Verwendung des Drehmomentes und der Hubkraft als repräsentative Massendurchdringungsfaktoren offensichtlich. Die automatische Schaufelsteuerung wird zuerst ansprechend auf überwachte Drehmomentniveaus eingeleitet, und danach überwacht der Befehlssignalgenerator 28 das Antriebsstrangdrehmoment und die Hubkraft von dem abgefühlten Hubhydraulikzylinderdruck, um zu bestimmen, wann die Schaufel vollständig mit dem Haufen in Eingriff kommt. Sobald der Haufen vollständig im Eingriff ist, sendet der Befehlssignalgenerator Signale an die Steuervorrichtung 29, um kontinuierlich den Kippbefehl ansprechend auf einen überwachten Massendurchdringungsfaktor zu variieren.
Wie beschrieben, variiert der Befehlssingalgenerator 28 die Hub- und Kippzylinderbefehlssignale, die an die Steuervorrichtung geliefert werden, innerhalb von gewissen maximalen Werten, um den überwachten Massendurchdringungsfaktor innerhalb einer gegebenen Umhüllung zu halten.
5 veranschaulicht Veränderungen, die in einer Vielzahl von überwachten und gesteuerten Parametern auftreten können, und zwar bei einer Maschine, die gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung arbeitet. Mit Bezug auf 3 und 5 stellen die ersten fünf Sekunden nur Daten dar, die während des IDLE- bzw. Leerlauf-Betriebszustands <100> aufgenommen wurden, und sind daher nicht gezeigt. Ein START-Betriebszustand beginnt zur Zeit 5,7 Sekunden, wenn ein erster Massendurchdringungsfaktor, der das Drehmoment 50 darstellt, einen Einstellpunkt von 30% des Maximums überschreitet und gestiegen ist, während zur gleichen Zeit die Boden- bzw. Fahrgeschwindigkeit (nicht gezeigt) abnimmt, was anzeigt, daß der Haufen berührt worden ist <102>. Ein voreingestelltes Geschwindigkeitsmuster, wie beispielweise ein maximaler (100%-iger) Hubbefehl 52 wird dann gehalten <104>, bis bei ungefähr 6,65 Sekunden der erste überwachte Massendurchdringungsfaktor 50 einen zweiten Einstellpunkt von 65% überschreitet, was anzeigt, daß der Haufen vollständig im Eingriff ist <106> und der DIG- bzw. Grabbetriebszustand beginnen sollte.
Im Grab- bzw. DIG-Betriebszustand wird der Hubbefehl 52 auf einen 30%igen Teilhubbefehl verringert, und ein Kippbefehl 56 proportional zum zweiten Massendurchdringungsfaktor 54 wird iterativ erzeugt <108>, <110>. Der Hubbefehl 56 wird zeitweise auf Null reduziert, und zwar bei 7 Sekunden, wenn der zweite Massendurchdringungsfaktor 54 (Hubkraft) seine Umhüllung bei 100% überschreitet, wird jedoch auf den 30%-igen Teilbefehl kurz danach zurückgebracht, wenn die Hubkraft wieder abfällt. Der Kippbefehl 56 wird weiter als eine Funktion des zweiten Massendurchdringungsfaktors erzeugt, der die Hubkraft 54 darstellt, wobei er auf Null fällt, wenn der Massendurchdringungsfaktor 54 unter einen niedrigeren Einstellpunkt von 65% fällt, bis bei ungefähr 8,8 Sekunden bestimmt wird, daß die Schaufel voll genug ist <112> und die maximalen Hub- und Kippbefehle werden gleichzeitig erzeugt. Wie im vorangegangenen Beispiel gezeigt, können einer oder mehrere Massendurchdringungsfaktoren überwacht werden, um einen DIG- bzw. Grabteil des Arbeitszyklus zu identifizieren, und um unabhängig oder in Kombination die Erzeugung von proportionalen Hub- und Kippbefehlen zu betreiben.
6 veranschaulicht ein nicht lineares Geschwindigkeitsansprechen der Werkzeugsteuervorrichtung 29 und der Hydraulikzylinder 14, 15 an den Endpositionen 70, 72 der Steuerhebel 30. Unter manueller Steuerung ist diese Nicht-Linearität von geringer Konsequenz, da der Bediener typischerweise nur große Geschwindigkeitsänderungen unterscheiden kann und darauf reagieren kann. Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch wünschenswert, relativ kleine genaue Veränderungen der Hydraulikzylindergeschwindigkeit machen zu können, um zu gestatten, daß Rücckippfunktionen mit vorhersagbarem Ansprechen erzeugt werden. Entsprechend wird die Werkzeugsteuervorrichtung 29 gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung mit einer Regelsteuerung (closed loop) oder einer Fabrikkalibrierung versehen, um sicherzustellen, daß das Hub- und Kippzylinderansprechen vorhersagbar ist, und zwar proportional zu den Geschwindigkeitsbefehlen, die durch den Befehlssignalgenerator 28 erzeugt werden.
Während gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und gewisse gegenwärtig bevorzugte Verfahren zur Ausführung dieser hier veranschaulicht und beschrieben worden sind, sei es ausdrücklich erwähnt, daß die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist, sondern in anderer Weise verschiedentlich innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche verkörpert und ausgeführt werden kann.
Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Ein elektrohydraulisches Steuersystem zur Beladung einer Schaufel einer Erdbewegungsmaschine weist Sensoren auf, um Maschinenparametersignale zu erzeugen, die darstellen, wie stark die Maschine den zu ladenden Materialhaufen durchdringt. Ein Befehlssignalgenerator überwacht die Massendurchdringungsfaktoren entsprechend den abgefühlten Parametern, um zu bestimmen, wann die Schaufel den Haufen berührt, wobei dann Schaufelhubhydraulikzylinderbefehlssignale erzeugt werden, um eine Traktionskraft beizubehalten. Der Befehlssignalgenerator bestimmt als nächstes aus den Massendurchdringungsfaktoren, wann der Haufen nahe der Maschinenkapazität im Eingriff ist, dann erzeugt er die Schaufelkipphydraulikzylinderbefehlssignale proportional zu den überwachten Massendurchdringungsfaktoren, um die Schaufel mit Raten zurückzukippen, die berechnet werden, um wirkungsvoll das Material aufzunehmen.

Claims

Steuersystem zur automatischen Steuerung einer Schaufel einer Erdbewegungsmaschine, um Material aufzunehmen, wobei die Schaufel steuerbar durch einen hydraulischen Kippzylinder und einen Hubzylinder betätigt wird, wobei das System folgendes aufweist: Abfühlmittel zum Abfühlen von Maschinenparametern, die den Widerstand der Schaufelbewegung durch einen Materialhaufen darstellen, und Erzeugen von Maschinenparametersignalen; Befehlssignalerzeugungsmittel zum Empfang der Maschinenparametersignale, um darauf ansprechend entsprechende Massendurchdringungs- bzw. Crowd-Faktoren zu bestimmen, und um Kippbefehlssignale proportional zu den Massendurchdringungsfaktoren zu erzeugen; und eine Hydraulikwerkzeugsteuervorrichtung zur Modifizierung des Hydraulikströmungsmittelflusses an die Zylinder entsprechend den Befehlssignalen.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Abfühlmittel weiter folgendes aufweisen: Drucksensoren zur Erzeugung von Drucksignalen ansprechend auf Hydraulikdrücke, die mit dem Hubzylinder assoziiert sind, wobei die Befehlssignalerzeugungsmittel die Massendurchdringungsfaktoren unter Verwendung der Hubzylinderdrücke bestimmen.
Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erdbewegungsmaschine einen Antriebsstrang mit einem Drehmomentwandler und einem Getriebe aufweist, wobei das Steuersystem weiter folgendes aufweist: daß die Abfühlmittel Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssensoren aufweisen, um Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssignale zu erzeugen, die die Motor- und Antriebsstrangdrehzahlen bzw. -geschwindigkeiten darstellen; und wobei die Befehlssignalerzeugungsmittel die Drehzahlsignale empfangen und die Massendurchdringungsfaktoren entsprechend dem Drehmomentwandlerausgangsdrehmoment bestimmen.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, welches weiter folgendes aufweist: daß die Befehlssignalerzeugungsmittel bestimmen, wann die Schaufel den Haufen berührt hat, und zwar unter Verwendung der Drehmoment-Massendurchdringungsfaktoren, und wobei sie darauf ansprechend vorbestimmte Geschwindigkeitsmusterhubbefehlssignale erzeugen, um mit dem Haufen in Eingriff zu kommen.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, welches weiter folgendes aufweist: daß die Befehlssignalerzeugungsmittel bestimmen, daß die Schaufel vollständig mit dem Haufen in Eingriff gekommen ist, wenn die Drehmoment-Massendurchdringungsfaktoren einen vorbestimmten Einstellpunkt überschreiten und weiter steigen, während die Maschinengeschwindigkeit bzw. -drehzahl fällt, und zwar als ein Zustand zur Erzeugung der Kippbefehlssignale proportional zu den Massendurchdringungsfaktoren.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, welches weiter folgendes aufweist: daß die Befehlssignalerzeugungsmittel ein Schaltbefehlssignal erzeugen, um das Getriebe auf einen niedrigeren Gang herunterzuschalten, und zwar nach der Bestimmung, daß die Schaufel den Haufen berührt hat.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, welches weiter folgendes aufweist: daß die Abfühlmittel weiter Drucksensoren aufweisen, um Drucksignale ansprechend auf die Hydraulikdrücke zu erzeugen, die mit dem Hubzylinder assoziiert sind; und wobei die Befehlssignalerzeugungsmittel weiter Massendurchdringungsfaktoren bestimmen, und zwar entsprechend der Hubkräfte, die mit den Hubzylinderdrücken assoziiert sind, wobei sie den maximalen Hubbefehl auf einen Teilhubbefehl verringern, wenn die Hubkraft-Massendurchdringungsfaktoren einen Einstellpunkt überschreiten, und wobei sie darauf folgend Kippbefehlssignale proportional zu den Hubkraft-Massendurchdringungsfaktoren erzeugen.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, welches weiter folgendes aufweist: Mittel zum Auswählen einer Materialzustandseinstellung; und wobei die Befehlssignalerzeugungsmittel die Befehlssignale als lineare Funktionen der Massendurchdringungsfaktoren erzeugen, und zwar mit einer Steigung und einem Schnitt bzw. Nulldurchgang bestimmt durch die Materialzustandseinstellung.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, wobei die Mittel zum Auswählen der Materialzustandseinstellung minde stens einen vom Bediener betätigten Schalter aufweisen.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei die Abfühlmittel weiter folgendes aufweisen: Positionsabfühlmittel zur Erzeugung von Positionsignalen, die die jeweiligen Ausdehnungen der Hub- und Kippzylinder darstellen; und wobei die Befehlssignalerzeugungsmittel die Positionssignale mit einer Vielzahl von Positionseinstellpunkten vergleichen und im wesentlichen maximale Kippzylindergeschwindigkeitsbefehlssignale erzeugen, um vollständig die Schaufel zurückzukippen, wenn die Position von einem der Hub- und Kippzylinder jeweilige Positionmseinstellpunkte überschreitet.
Verfahren zur automatischen Steuerung eines Arbeitswerkzeuges einer Erdbewegungsmaschine, um Material aufzunehmen, wobei das Arbeitswerkzeug einen Motor aufweist, einen Drehmomentwandler, einen Antriebsstrang und eine Schaufel, wobei die Schaufel steuerbar durch einen Hubhydraulikzylinder und einen Kipphydraulikzylinder betätigt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erzeugung von Signalen, die die abgefühlten Hydraulikdrücke im Hubhydraulikzylinder darstellen; Erzeugung von Signalen, die die Motor- und Antriebsstrangdrehzahlen bzw. -geschwindigkeiten darstellen; Berechnung des Drehmomentwandlerausgangsdrehmomentes aus den Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignalen; Bestimmung, wann die Maschine mit einem Materialhaufen in Eingriff kommt, und zwar durch Vergleich von Massendurchdringungsfaktoren, die dem Drehmoment und/oder den Drucksignalen und/oder den Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssignalen entsprechen, und zwar mit ersten vorbestimmten Einstellpunkten; Erzeugung von Kippbefehlen als eine Funktion der Massendurchdringungsfaktoren zum steuerbaren Ausfahren des Kippzylinders, um die Schaufel zu kippen, um das Material aufzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 11, welches weiter folgendes aufweist: Bestimmung, wann die Schaufel den Materialhaufen berührt, und zwar durch Vergleich von Massendurchdringungsfaktoren, die dem Drehmoment und/oder den Drucksignalen und/oder den Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignalen entsprechen, und zwar mit zweiten vorbestimmten Einstellpunkten; Erzeugung von maximalen Hubbefehlen, um steuerbar den Hubzylinder auszufahren, um die Schaufel durch das Material zu heben, wenn die Schaufel den Materialhaufen berührt, und Verringern der maximalen Hubbefehle auf Teilhubbefehle, wenn bestimmt wird, daß die Maschine mit dem Haufen in Eingriff gekommen ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, welches weiter folgendes aufweist: Auswählen einer Materialzustandseinstellung; und wobei der Schritt der Erzeugung der Kippbefehle als eine Funktion der Massendurchdringungsfaktoren weiter das Auswählen einer linearen Funktion mit einer Steigung und einem Schnittpunkt bzw. Nulldurchgang aufweist, und zwar bestimmt durch die Materialzustandseinstellung.
Verfahren zur automatischen Steuerung eines Arbeitswerkzeuges einer Erdbewegungsmaschine zur Aufnahme von Material, wobei das Arbeitswerkzeug eine Schaufel und einen Antriebsstrang aufweist, wobei der Antriebsstrang einen Motor besitzt, einen Drehmomentwandler, ein Getriebe und drehbare Glieder zur Bewegung der Schaufel der Erdbewegungsmaschine in einen Materialhaufen, wobei die Schaufel steuerbar durch einen Hubhydraulikzylinder und einen Kipphydraulikzylinder betätigt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmung von Massendurchdringungsfaktoren entsprechend der abgefühlten Maschinenparameter, die einen Grad anzeigen, in dem die Maschine den Haufen durchdringt; Erzeugung von Kippbefehlen proportional zu den Massendurchdringungsfaktoren; und steuerbares Ausfahren des Kippzylinders, um die Schaufel zu kippen, um das Material ansprechend auf die Kippbefehle aufzunehmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, welches weiter folgendes aufweist: Erzeugung von Signalen, die die Motor- und Antriebsstrangdrehzahlen darstellen; Berechnung des Drehmomentwandlerausgangsdrehmomentes aus den Drehzahlsignalen, wobei die Massendurchdringungsfaktoren dem Ausgangsdrehmoment entsprechen; Bestimmung, wann die Schaufel den Materialhaufen berührt, und zwar durch Vergleich der Drehmoment-Massendurchdringungsfaktoren mit einem ersten vorbestimmten Einstellpunkt; Erzeugung von Hubbefehlen ansprechend auf den Schaufelkontakt; und steuerbares Ausfahren des Hubzylinders, um die Schaufel anzuheben, und zwar ansprechend auf die Hubbefehle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, welches weiter folgendes aufweist: Bestimmung, wann die Maschine vollständig mit dem Materialhaufen in Eingriff steht, wobei die Kippbefehle proportional zu den Massendurchdringungsfaktoren erzeugt werden, und zwar erst nachdem bestimmt worden ist, daß die Maschine vollständig mit dem Haufen in Eingriff steht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, welches weiter folgendes aufweist: Bestimmung, wann die Maschine mit dem Materialhaufen in Eingriff steht, und zwar durch Vergleich der Drehmoment-Massendurchdringungsfaktoren mit einem zweiten vorbestimmten Einstellpunkt, der größer ist als der erste Einstellpunkt, und darauf ansprechend Erzeugung von Teilhubbefehlen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, welches weiter folgendes aufweist: Erzeugung von Signalen, die die Hydraulikdrücke im Hubzylinder darstellen, wobei die Kippbefehle proportional zu einem Massendurchdringungsfaktor entprechend diesen Hubdrücken erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, welches weiter folgendes aufweist: Auswählen einer Materialzustandseinstellung; und wobei der Schritt der Erzeugung der Kippbefehle proportional zu den Massendurchdringungsfaktoren weiter das Variieren der proportionalen Kippbefehle entlang einer Steigung und eines Schnittpunktes bzw. Nulldurchgangs aufweist, die aus der Materialzustandseinstellung bestimmt werden.