DK173038B1 - Fremgangsmåde til styring af bevægelsen af et hydraulisk bevægeligt arbejdsredskab og banestyringsindretning - Google Patents

Description

i DK 173038 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til styring af bevægelsen af et hydraulisk bevægeligt arbejdsredskab, som er anbragt på en ende af en længdeforskydelig og svingbar arm, langs en i det væsentlige lineær bevægelsesbane, hvorved 5 arbejdsredskabet ved hjælp af hydrauliske aktiveringselementer, nemlig en længdeaktuator og en vinkelaktuator, som angriber på armen, bevæges i afhængighed af indgangsstyresignaler, som bestemmer bevægelsesbanen, og en banestyringsindretning for et hydraulisk bevægeligt arbejdsred-io skab, som er anbragt på en ende af en arm, der kan ændres i længden og kan svinges omkring en bærerfast akse, med hydrauliske aktiveringselementer, nemlig en længdeaktuator til ændring af armens længde og en vinkelaktuator til svingning af armen, en styreindretning, som har et datala-15 ger og en forarbejdningsindretning, en betjeningsindretning, som er forbundet med styreindretningen og i afhængighed af sin stilling frembringer indgangsstyresignaler, og positionssensorer, som fastslår længden af armen og dens vinkel med hensyn til et forudbestemt plan.

20

Som beskrevet i Hydraulics & Pneumatics, januar 1990, side 34 og oktober 1988, side 78-81 får arbejdsredskaber på terrængående køretøjer stadig større betydning. Ved ar-bejdsredkaberne drejer det sig fx om en gaffeltrucks gaf-25 fel, en gravemaskines skovl, en bilkrans krog eller en ar-bejdsplatform. Bevægelserne af arbejdsredskabet kan på grund af dets ophængning i den ene ende af en længdeforskydelig og svingbar arm bedst beskrives i et polært koordinatsystem, som er anbragt i armens svingningsplan. Midt-30 punktet af det polære koordinatsystem falder sammen med armens drejeakse. Aktiveringselementerne kan problemløst bevirke bevægelser af arbejdsredskabet i radial eller azimutal retning. I begge tilfælde skal kun det for den tilsvarende retning ansvarlige aktiveringselement aktiveres.

35 Bevægelser af arbejdsredskabet udelukkende i radial eller 2 DK 173038 B1 azimutal retning i det polære koordinatsystem er imidlertid ubrugelige i mange anvendelsestilfælde. Ofte kræves en lineær bevægelse, fx når en gaffeltruck med sin gaffel vil køre under en palle for at løfte denne, eller når den vil 5 løfte pallen i vertikal retning. Ved en sådan bevægelse skal aktiveringselementerne for længdeændringen og vinkelændringen koordineres med hinanden. En sådan koordination kræver af betjeningspersonen en behændighed, som han først kan opnå efter lang tids træning eller overhovedet ikke.

10

Af denne grund er der i US-PS 4 722 044 blevet foreslået en fremgangsmåde og en banestyringsindretning af den i indledningen nævnte art, ved hvilken der er anbragt en mikrocomputer, som omsætter indgangsstyresignalerne til 15 aktiveringssignaler for de enkelte aktiveringsindretninger. Herved aktiveres fx længdeaktuatoren. Mikroprocessoren beregner som resultat af længdeændringen den nødvendige aktivering af vinkelaktuatoren for at opnå en ønsket lineær eller retlinjet bane. Styringen er indrettet såle-20 des, at armens ende, altså arbejdsredskabet, bevæges i en trinvis tilnærmelse til en lige linie. Den lige linie skal ikke ubetinget forløbe i horisontal eller vertikal retning. Trinnenes størrelse kan gøres så lille, som opløsningen af sensorerne tillader til registrering af længde-25 og vinkelændringen.

En sådan styring forudsætter ideelle forhold af reguleringskredsene for længde- og vinkelændringen, som almindeligvis ikke er givne. I praksis har det vist sig, at en 30 række årsager fører til, at trods den kendte styring kan arbejdsredskabet ikke føres på den ønskede bane. Tilstrækkelig hydraulisk væske kan fx ikke stå til rådighed, den ydre belastning kan være for stor, arbejdsrummet kan være begrænset, der kan foreligge en vis inerti ved bevægelsen 35 af den samlede maskine, eller de forudsatte ideelle ven- *1 3 DK 173038 B1 tilkarakteristikker kan ikke realiseres. På grund af disse fejl kan det komme til større afvigelser af den lineære bane, uden at betjeningspersonen umiddelbart advares. Fx kan det forekomme, at ved læsningen af en lastbil med en 5 palle bevæges arbejdsredskabet, dvs. gaflen, ikke, som ønsket, horisontalt, men med en lille hældning nedad, selv om en horisontal bevægelse er indstillet af betjeningsindretningen. Da man er bestræbt på at løfte pallen så lidt som muligt over laddets højde, stødes pallen mod lastbilen 10 på grund af dens bevægelsesbanes hældning. Betjeningspersonen kan udligne denne hældning af bevægelsesbanen nedad ved, at han samtidig med den horisontale bevægelse indstiller en vertikal bevægelse opad. Dette er dog ikke meningen, fordi en sådan aktiveringsmåde igen af betjeningsis personen kræver et nøjagtig kendskab til maskinen og en øget behændighed.

Fra Dieter Worek "Hydraulik und Elektronik in der FOrdertechnik", Fluid, September 1981, side 30-33 kender 20 man en tilsvarende efterindstilling af lastens bevægelsesvej, med hvilken en analogregner ud fra en er-værdi-ændring efter aktivering af aktiveringscylinder beregner en bør-værdi for en anden aktiveringscylinder og den anden aktiveringscylinder efterføres i en lukket 25 reguleringskreds. De momentane højde- og de samlede udladningsværdier overvåges konstant. Når et af grænseværdier bestemt arbejdsområde forlades, stoppes de tilsvarende aktiveringselementer. Ved hjælp af en såkaldt elektronisk opbremsning bliver den til rådighed stående 30 oliestrøm fra forsyningspumpen således opdelt på aktiveringselementerne, at der hele tiden står en tilstrækkelig oliemængde til rådighed for det aktiveringselement, der skal efterindstilles, også når begge aktiveringselementer har stærkt forskellige 35 oliebehov.

4 DK 173038 B1

Det tyske patentskrift DE 35 46 336 C2 beskriver en styreanordning for mindst to af mindst en pumpe forsynede hydrauliske forbrugere, med hvilken den alt i alt krævede 5 volumenstrøm måles og fastsættes i forhold til den til rådighed stående volumenstrøm, hvorved gennemstrømningsmængden ved alle aktiveringselementer reduceres, når den til rådighed stående volumenstrøm er mindre end den samlede krævede volumenstrøm. Herved forringes ganske vist 10 indstillingshastigheden af arbejdsapparatet. Banekurven bibeholdes dog.

Formålet med opfindelsen er at angive en fremgangsmåde af den angivne art og en banestyringsindretning af den 15 angivne art til gennemføring af fremgangsmåden, med hvilken det sikres, at arbejdsapparatets ønskede bevægelsesbane overholdes.

Dette opnås ved en fremgangsmåde af den i indledningen 20 nævnte art ved, at udgående fra arbejdsredskabets er- position fastlægges en række reference-værdi-positioner i bevægelsesbanen, og at arbejdsredskabet udgående fra er-positionen (El) bevæges i en ensartet, fortløbende bevægelse efter hinanden til de fastlagte reference-værdi— 25 positioner, hvorved hver på hinanden følgende opnåede positioner som nye er-positioner sammenlignes med de tilhørende reference-positioner og bevægelsen til den næste reference-værdi-position (S3,S4 ---Sn) først frigives, når den momentane er-position af arbejds-30 apparatet (9) ligger i et forudbestemt toleranceområde omkring den foregående reference-position.

Man efterindstiller altså ikke mere den ene bevægelse til den anden bevægelse. Tværtimod beregnes små 35 delstrækninger. Aktiveringselementerne kan aktiveres i 5 DK 173038 B1 samtidigt for at bevæge arbejdsredskabet langs delstrækningen. Ved slutningen af hver delstrækning overvåges/ om aktiveringselementerne har arbejdet rigtigt.

Så længe arbejdsredskabet ikke befinder sig i den ønskede 5 reference-position ved slutningen af delstrækningen, frigives den næste delstrækning ikke. En lille fejl, dvs. relativ ringe afvigelser fra den enkelte reference-position, tillades. Reference-positionen anses lo som opnået, når arbejdsredskabet befinder sig i det relativt smalle toleranceområde omkring referencepositionen, også når arbejdsredskabet ikke eksakt har ramt reference-positionen. Toleranceområdet tjener også som sikkerhedsforanstaltning for at muliggøre et glidende 15 bevægelsesforløb. Herved udlignes fx afvigelser, som kan opstå ved forskellige arbejdshastigheder og nøjagtigheder ved styringen af aktiveringselementerne. Ved at bevægelsesbanen inddeles i separate bevægelsessekvenser, kan en afvigelse af arbejdsredskabets faktiske 20 bevægelsesbane fra arbejdsredskabets ønskede bevægelsesbane holdes overordentlig lille. De enkelte delstrækninger skal ikke alle beregnes forud. Det er tilstrækkeligt, når den følgende delstrækning og dermed den næste reference-position beregnes, mens 25 arbejdsredskabet gennemløber den forudgående delstrækning.

Derved kan man reagere relativ hurtigt på ændringer af indgangsstyresignalerne.

På foretrukken måde har de gentagne reference-positioner 30 en afstand fra hinanden, som arbejdsredskabet kan tilbagelægge i brøkdele af et sekund. De enkelte reference-positioner ligger altså meget tæt nær hinanden.

Herved undgår man en stødvis drift. Derudover sker korrektionen af muligt optrædende fejl i bevægelsesbanen i 35 meget korte afstande, således at arbejdsredskabet kan 6 DK 173038 B1 følge den ønskede bevægelsesbane med stor nøjagtighed.

Herved foretrækkes det, at to reference-positioner ligger i størrelsesordenen på ti millisekunder fra hinanden.

5 Bevægelsesbanen korrigeres altså ca. hundrede gange i sekundet.

I en foretrukken udførelsesform ændres orienteringen af arbejdsredskabet i forhold til armen ved hjælp af et 10 yderligere hydraulisk aktiveringselement, nemlig en arbejdsredskabsmotor, i afhængighed af armens bevægelse.

Dette er fx hensigtsmæssigt, når arbejdsredskabet skal holdes i en bestemt vinkel i forhold til et bestemt plan, fx bærerens plan eller et horisontalt plan, for at en på 15 arbejdsredskabet værende belastning ikke begynder at glide. Dette krav opstår især ved gaffeltrucks, med hvilke belæssede paller transporteres.

Herved foretrækkes det, at orienteringen af arbejdsred-20 skabet i forhold til armen ændres i afhængighed af orienteringen af armen i forhold til tyngdekraftens retning. Orienteringen af armen i forhold til tyngdekraftens retning kan ændres af to faktorer, nemlig for det første ved en bevægelse af armen i forhold til 25 bæreren, altså fx af køretøjet, på hvilket armen er fastgjort, eller ved en bevægelse af bæreren, fx når køretøjet kører op eller ned af en stigning. Fx kan, når der som arbejdsredskab anvendes en gaffeltrucks gaffel, gaflen holdes horisontalt i alle mulige stillinger af 30 armen, således at en palle ikke kan glide ned eller tabe sin last.

På foretrukken måde fastsættes der for hver referenceposition en reference-orientering, og bevægelsen til den 35 næste position frigives først, når også den aktuelle 7 DK 173038 B1 orientering afviger mindre end en forudbestemt værdi fra reference-orienteringen. I overvågningen indbefattes altså ikke kun længdeaktuatoren og vinkelaktuatoren, men også arbejdsredskabs-motoren.

5 I en yderligere foretrukken udførelsesform fastlægges den for de hydrauliske aktiveringselementer i alt nødvendige volumenstrøm, den til rådighed stående volumenstrøm registreres, kvotienten af den til rådighed stående og 10 nødvendige volumenstrøm beregnes, og, såfremt kvotienten er mindre end én, forsynes hvert aktiveringselement kun med en til kvotienten svarende formindsket volumenstrøm.

Når betjeningspersonen med betjeningsindretningen vil bevirke en bevægelse af arbejdsredskabet, ved hvilken 15 summen af de for de enkelte aktiveringselementer nødvendige volumenstrømme er større end den mængde, der kan leveres fra en pumpe, vil det aktiveringselement, hvis behov er størst, ikke mere kunne udøve sin funktion tilfredsstillende og bliver virksom med en tidsmæssig 20 forsinkelse i forhold til de andre aktiveringselementer.

Dette fører med stor sandsynlighed til en afvigelse af den faktiske bevægelsesbane af arbejdsredskabet fra den ønskede bevægelsesbane. I den fordelagtige udformning er der nu sørget for, at fordelingen af den til rådighed 25 stående volumenstrøm sker efter en fordelingsnøgle, som er forudbestemt af de enkelte aktiveringselementer. Kræver fx det ene aktiveringselement mængden A, det andet aktiveringselement mængden B og det tredie aktiveringselement mængden C, hvorved summen af A, B og C giver 30 summen D, men pumpen kun stiller mængden E til rådighed, får det første aktiveringselement kun mængden A x E/D, det andet aktiveringselement mængden B x E/D og det tredie aktiveringselement mængden C x E/D. Arbejdsredskabets bevægelse forløber da her ganske vist alt i alt noget 35 langsommere, men relationen af de enkelte bevægelser 8 DK 173038 B1 indbyrdes forbliver ens, således at arbejdsredskabet kan følge den ønskede bane med stor nøjagtighed.

I en yderligere foretrukken udførelsesform reguleres 5 bevægelsen af hvert aktiveringselement af en reguleringskreds, hvorved hver reguleringskreds har en forstærkningsfaktor, som afhænger af den relative fejl i alle reguleringskredse. I princippet er det tilstrækkeligt til kun at koordinere bevægelserne af de enkelte 10 aktiveringselementer ved hjælp af den centrale styring, som tilfører hver reguleringskreds en indgangsværdi som styrestørrelse. Regulatoren indregulerer så aktiveringselementet til den ønskede referenceværdi. Dette forudsætter dog, at de enkelte regulatorer i det væsentli-15 ge arbejder ideelt. I praksis kan det dog forekomme, at reguleringen af de enkelte aktiveringselementer afviger fra hinanden, fx på grund af forskellige inertier, lækager eller lignende årsager. I dette tilfælde er det af fordel, at de enkelte reguleringskredse påvirker hinanden gensi-20 digt. De af små fejl i de enkelte reguleringskredse forårsagede afvigelser kan derfor udlignes, før styringen er tvunget til at gribe ind ved spærring af de næste referenceværdier.

25 Herved foretrækkes det, at forstærkningsfaktoren beregnes efter formlen: KRi - 1 + Jr--?-- 1 + ej + ek hvorved KR er forstærkningsfaktoren, e er den relative 30 fejl i de enkelte reguleringskredse og i, j, k er kendetegnene for de enkelte reguleringskredse. Den relative fejl e er herved udtrykket for afvigelsen af den aktuelle værdi fra referenceværdien med hensyn til referenceværdi- i 9 DK 173038 B1 en. Under ideelle forhold, dvs. når der ingen reguleringsafvigelser er til stede, er forstærkningsfaktoren lig én.

Afhængig af, hvorvidt den enkelte reguleringskreds halter bag efter den anden, dvs. i afhængighed af den relative 5 fejl i den enkelte reguleringskreds, tiltager forstærkningsfaktoren. Ved begyndelsen af en bevægelse er alle relative fejl lig én. Forstærkningsfaktoren har derved værdien to. Når alle reguleringskredse er indregulerede, dvs. der optræder ikke mere nogen reguleringsdifferens, er ίο forstærkningsfaktoren lig én. Når kredsene j og k er indreguleret, før kredsen i er indreguleret, får man for regulatorens i forstærkningsfaktor værdien KRi *4.

Regulatoren i vil altså udregulere sin reguleringsdifferens med forøget hastighed.

15 I en yderligere foretrukken udførelsesform forringes ved slutningen af arbejdsredskabets bevægelsesbane bevægelseshastigheden efterhånden. Herved undgås rystelser hos maskinen og unødig hårde belastninger. Dette kan fx opnås 20 ved en styring af ventilkarakteristikkerne langs en rampefunktion.

På foretrukken måde lagres forløbet af en række forudbestemte bevægelsesbaner og gentages ved behov. Dette 25 er især ved trivielle og ensformige arbejdsfunktioner ønskeligt. Betjeningspersonen gennemfører selv denne arbejdsfunktion første gang. Ved yderligere funktionsforløb overtager hukommelsen styringen.

Betjeningspersonen har herved endnu mulighed for at 30 foretage mindre korrektioner.

Det er også foretrukket, at en vægtændring af arbejdsredskabet registreres. Herved kan der opstilles en statistik for arbejdsredskabets belastning, som fx kan anvendes til 35 afregningsformål.

10 DK 173038 B1

Herved er det foretrukket, at det af arbejdsredskabet udøvede moment på bæreren registreres fortløbende. Da arbejdsredskabets begyndelsesvægt er kendt, kan 5 arbejdsredskabets faktiske vægt konstateres udfra vægtændringen på ethvert tidspunkt. Af vægten, armens længde, armens udstyring og tyngdekraftens retning kan nu det moment registeres, som af arbejdsredskabet udøves på bæreren. Dette moment tillader fx et udsagn om bærerens 10 risiko for kipning fremad, bagud eller til siden. Ved overskridelse af en grænseværdi kan en alarm udløses og/eller yderligere bevægelser, der forøger momentet, kan spærres.

15 Opgaven løses også ved en banestyringsindretning af den i indledningen nævnte art, ved hvilken styreindretningen udgående fra en aktuel position registrerer en række af reference-positioner i en forudbestemt bevægelsesbane og tilfører de hydrauliske aktiveringsindretninger 20 tilsvarende aktiveringssignaler for at bevæge arbejdsredskabet fra den aktuelle er-position til den næste reference-position, hvorved styreindretningen sammenligner hver på hinanden følgende indtagne position som ny er-position med den tilhørende reference-position, og de for 25 bevægelsen til den næste reference-position først frigøres, når positionssensorerne melder, at redskabet i sin øjeblikkelige position befinder sig inden for et forudbestemt toleranceområde omkring den sammenhørende givne reference-position.

30

Styreindretningen overvåger altså løbende, om de fra den udsendte signaler også fører til det ønskede resultat. Så længe det ønskede resultat, altså reference-positionen, ikke er opnået, tillades en yderligere bevægelse af 35 arbejdsredskabet ud over referenceværdien ikke.

11 DK 173038 B1

Herved foretrækkes det, at styreindretningen i en størrelsesorden på ti millisekunder efter, at en referenceværdi er stillet til disposition, stiller den 5 næste referenceværdi til rådighed. Beregningen af rækken af bevægelsessekvenser sker altså relativ hurtigt sammenlignet med arbejdsredskabets bevægelse. At den nye referenceværdi stilles til disposition efter ca. ti millisekunder betyder ikke, at referenceværdien også skal 10 frigives efter denne tid. Frigivelsen af referenceværdien afhænger tværtimod af, om arbejdsredskabet har nået den foregående reference-position, dvs. befinder sig i en forudbestemt fejlafstand fra referencepositionen.

15 På foretrukken måde er der mellem arbejdsredskab og arm anbragt et yderligere hydraulisk aktiveringselement, nemlig en arbejdsredskabsmotor, og en yderligere positionssensor, nemlig en vinkelsensor til konstatering af vinklen mellem arbejdsredskab og arm, som er forbundet 20 med styreindretningen. Ikke kun arbejdsredskabets stilling styres altså løbende og overvåges, men også arbejdsredskabets orientering. Som ovenstående forklaret kan dette især da være af fordel, når der med arbejdsredskabet skal transporteres laster, som ikke må 25 forskubbe sig. I dette tilfælde skal en bestemt orientering af arbejdsredskabet fx i forhold til et horisontalt plan opretholdes under arbejdsredskabets samlede bevægelsesbane.

30 Med fordel fastsætter styreindretningen for hver reference-position en referencevinkel mellem arbejdsredskab og arm og frigiver først den næste referenceværdi, når den aktuelle vinkel afviger med mindre end en forudbestemt værdi af referencevinklen. På denne 35 måde sikres, at der heller ikke ved orienteringen af 12 DK 173038 B1 arbejdsredskabet kan snige sig større fejl ind. Tværtimod korrigeres små fejl straks ved slutningen af et delstykke af bevægelsesbanen.

5 På foretrukken måde er en hældningssensor forbundet med styreindretningen som yderligere positionssensor, som konstaterer bærerens hældning i forhold til tyngdekraftretningen. Herved kan der fx opnås, at arbejdsredskabet i forhold til et horisontalt plan bibeholder en forudbestemt 10 orientering, således at på arbejdsredskabet anbragte laster ikke kan forskubbe sig.

I en foretrukken udførelsesform er en vælgerindretning til valg af en styremodus forbundet med styreindretningen.

15 Styreindretningen kan altså omkobles. Arbejdsredskabet kan bevæges på sædvanlig måde, hvorved de enkelte af betjeningspersonen afgivne ordrer umiddelbart fører til en aktivering af aktiveringselementerne. I dette tilfælde bevæges arbejdsredskabet praktisk taget i polære 20 koordinater. En yderligere styremodus er den hidtil beskrevne automatiske styring af arbejdsredskabet langs en lige linie. Yderligere kan betjeningspersonen udvælge, om han vil styre arbejdsredskabets bane i forhold til bæreren eller i forhold til tyngdekraften. Man kan også vælge, om 25 arbejdsredskabet skal holdes konstant i forhold til køretøjet eller i forhold til et horisontalt plan, fx når bæreren er anbragt på et køretøj og bevæger sig i terrænet. Alle disse funktioner kan realiseres med den tidligere beskrevne banestyringsindretning.

30

Det er også foretrukket, at styreindretningen ved optræden af en fejl vælger en anden styremodus, som kræver mere opmærksomhed af betjeningspersonen, og i givet fald viser denne styremodus. Styreindretningen kontrollerer løbende, 35 om der optræder fejl i banestyringsindretningen. Fx i ! 13 DK 173038 B1 kontrolleres alle eller nogle ledninger permanent for kortslutning eller afbrydelse, dvs. det kontrolleres, om signalet fx er lavere end 3% eller højere end 97% af forsyningsværdien. Der kan også konstateres en 5 signalgradient, dvs. en ændring af et signal som funktion af tiden. Når en sådan gradient er større, end dette fysisk kan man deraf slutte, at der foreligger en fejl.

Der kan også være indbygget redundanser. Ved optræden af en fejl kobler styreindretningen tilbage til det næst 10 lavere komforttrin. Driften kan fortsætte, men kræver en større opmærksomhed af betjeningspersonen.

I en foretrukken udførelsesform er en gearkontakt forbundet med styreindretningen, Gearkontakten kan registrere, 15 om køretøjet bevæges eller ikke. I en enkel udførelsesform er det også tilstrækkeligt, at gearkontakten registrerer, om der er indkoblet et geartrin. I dette tilfælde kan man regne med en bevægelse af køretøjet.

20 På fordelagtig måde er der anbragt en måleindretning for volumenstrømmen af den til rådighed stående hydraulikvæske. Måleindretningen registrerer den fra en pumpe afgivne volumenstrøm. Dette er især da af fordel, når pumpen ikke kun skal forsyne aktiveringselementerne til 25 arbejdsredskabets bevægelse, men også skal stille hydraulikvæske til rådighed til andre formål, fx til en hydraulisk styring eller et bremseanlæg. Styreindretningen modtager så løbende en information om, med hvilken mængde hydraulikvæske den kan arbejde.

30

Herved er det foretrukket, at hvert aktiveringselement er tilsluttet en konstateringsindretning for den i afhængighed af den ønskede bevægelse krævede mængde hydraulikvæske, hvorved styreindretningen danner en kvotient af den 35 til rådighed stående og krævede mængde hydraulikvæske og, 14 DK 173038 B1 såfremt kvotienten er mindre end én, tilfører hvert aktiveringselement en til kvotienten svarende formindsket mængde hydraulikvæske. Den for aktiveringselementerne nødvendige mængde hydraulikvæske kan beregnes af 5 betjeningsindretningens stilling, fx vinkelstillingen og udstyringen af en betjeningsarm, og en på arbejdsredskabet angribende belastning- Herved opnås, som ovenstående forklaret, at arbejdsredskabets bevægelse muligvis sker med formindsket hastighed, dog følger bevægelsen den io ønskede bane. Uden denne udligning af de enkelte aktiveringselementers behov kan det forekomme, at arbejdsredskabet ganske vist når det ønskede endepunkt af bevægelsesbanen, men dog følger en afvigende bane mellem begyndelses- og endepunkt.

' 15 På foretrukken måde er en belastningsmåleindretning forbundet med styreindretningen, som registrerer den af arbejdsredskabet fremkaldte belastning. Belastningsmåleindretningen kan fx gennemføre en vejningsfunktion, 20 således at arbejdsredskabets præsterede arbejde kan konstateres.

På fordelagtig måde er der anbragt en alarmindretning, som udløser en alarm og/eller forhindrer bevægelser af 25 arbejdsredskabet, som forøger et på bæreren virkende moment, når en af belastningen fra arbejdsredskabet og længden og svingningen af armen sammensat værdi overskrider en forudbestemt grænse. Alarmindretningen tjener altså til forøget kipsikkerhed af bæreren og dermed 30 betjeningspersonens sikkerhed. Når arbejdsredskabets belastning og armens længde er for stor, kan det forekomme, at momentet på bæreren bliver for stort, og bæreren kipper om. Normalt kan der ved de betragtede arbejdsredskaber kun befrygtes en kipning fremad. I 35 ekstreme tilfælde, fx når arbejdsredskabet er indsat på et i 15 DK 173038 B1 terrængående køretøj, og køretøjet kører op af en relativ stejl stigning, kan det imidlertid også komme til en kipning bagud eller til siden.

5 Med fordel angiver indgangsstyresignalerne retningen og hastigheden af arbejdsredskabets bevægelse. Hvis betjeningsindretningen fx er dannet af en styrearm, kan retningen af styrearmens udstyring angive retningen af arbejdsredskabets bevægelse og graden af udstyringen ίο hastigheden af arbejdsredskabets bevægelse. På denne måde fastlægges arbejdsredskabets slutposition ikke, men kun bevægelsesbanen. Styreindretningen beregner så successivt bevægelsesbanens delafsnit, så længe de fra betjeningsindretningen udgående indgangsstyresignaler 15 indikerer, at en bevægelse af arbejdsredskabet er ønsket.

Herved er det foretrukket, at indgangsstyresignalerne foreligger som værdier i et kartesisk koordinatsystem, hvorved styreindretningen omregner disse værdier til 20 polære koordinater. Indgangsstyresignalerne er bedre tilpasset den menneskelige forestillingsevne ved bevægelsen af arbejdsredskabet. Et menneske kan i reglen bedre forestille sig en lineær bevægelse, som er sat sammen af enkelte, med hinanden proportionale bevægelser, 25 end en lineær bevægelse i et polært koordinatsystem, som 1 reglen kræver en relativ kompliceret omregning med trigonometriske funktioner.

På foretrukken måde er der anbragt en portkobling på 30 styreindretningens udgang, som i afhængighed af arbejdsredskabets aktuelle position og den aktuelle reference-position frigiver en signalvej til udgangen.

Portkoblingen er altså spærringen på styreindretningens udgang, ved hvis hjælp de enkelte afsnit af 35 bevægelsesbanen frigives.

16 DK 173038 B1

Herved er det foretrukket, at værdierne af portkoblingens aktuelle position tilføres over en transformationsindret-ning til omformning af polære til kartesiske koordinater.

5 Portkoblingen kan så direkte sammenligne, om reference -positionen er opnået eller ikke.

Med fordel er der anbragt en kontakt, som forbinder positionssensorerne med datalageret, så snart io betjeningsindretningen er i sin neutralstilling.

Positionssensorerne angiver i dette tilfælde den aktuelle position som startposition for den næste bevægeIsessekvens.

i 15 På fordelagtig måde er hvert aktiveringselement forbundet med en reguleringskreds. Reguleringskredsen indregulerer aktiveringselementet til den ønskede reference-position.

Herved er det foretrukket, at hver reguleringskreds har et 20 led med foranderlig forstærkningsfaktor. Forstærkningen af den enkelte reguleringskreds kan så tilpasses behovene. Fx kan der være anbragt en reguleringskreds med en forøget forstærkningsfaktor for at opnå en hurtigere regulering, når dette er nødvendigt.

25

Herved er det foretrukket, at forstærkningsfaktoren af en reguleringskreds' afhænger af de andre reguleringskredses reguleringstilstand. Herved kan der opnås en "fejlsynkro-nisation". Man kan derved opnå, at de af de enkelte regu-30 leringskredse afgivne styresignaler ved de enkelte aktiveringselementer i det væsentlige bevirker sådanne bevægelser, at arbejdsredskabets position følger den ønskede bevægelsesbane.

35 Med fordel dannes derved forstærkningsfaktoren af følgende 17 DK 173038 B1 formel: KRi = 1 + 3x --7-- 1 + ej + ék hvorved KR er forstærkningsfaktoren, e er den relative 5 fejl og i, j, k er kendemærker for de enkelte reguleringskredse. Den relative fejl er reguleringsdifferensen med hensyn til styrestørrelsen. Ved begyndelsen af en bevægelse er alle relative fejl lig én, da reguleringsdifferensen er lige så stor som styrestørrelsen. I dette 10 tilfælde er forstærkningsfaktoren KR = 2. Når alle reguleringskredse er indregulerede, forsvinder den relative fejl, dvs. KR » 1. Hvis nu to kredse j og k er indregulerede, før re-guleringskredsen i sættes i gang, fx på grund af aktiveringselementets inerti, bliver KRi = 4.

15 På foretrukken måde er hver reguleringskreds tilsluttet mindst en hjælpestørrelse. Ved hjælp af hjælpestørrelsen kan vanskeligheder ved transformationen af et aktiveringselements ventilkarakteristik overvindes. Fx er ventil- 20 karakteristikkerne, dvs. sammenhængen mellem signalet og den strøm, som af ventilen er ledet igennem, ikke altid lineære. Ofte udviser ventilkarakteristikken også spring eller kan ikke kontinuert differentieres.

25 Herved er det foretrukket, at en første hjælpestørrelse svarer til et dødbånd af en ventilkarakteristik. Ventilkarakteristikkens dødbånd betyder, at ventilen først åbner, når en mindste signalstyrke er opnået.

30 På foretrukken måde åbner styreindretningen ventilerne gradvis efter hinanden fra en neutralstilling først i den ene retning, til de tilsluttede sensorer registrerer en bevægelse af aktiveringsmotorerne, derefter bevæger venti- 18 DK 173038 B1 lerne i neutralstillingen og åbner derefter gradvis i den anden retning, til sensorerne på ny angiver en bevægelse, og konstaterer ud fra sensorsignalerne dødbåndet. Også et dødbånd til en betjeningsarm og andre dele kan registreres 5 på denne måde. Justeringen af aktiveringsmotorerne og indstillingen af ventilerne kan derfor gennemføres med mindre præcision. Alligevel kan der ved hjælp af denne selvkalibrering opnås en regelmæssig, fortløbende bevægelse af arbejdsredskabet.

! io ; På fordelagtig måde fremkommer en anden hjælpestørrelse ud j fra ventilkarakteristikkens hældning. Ventilkarakteri stikkens hældning gengiver sammenhængen mellem ventilens indgangssignal, fx et elektrisk signal, og udgangsis signalet, dvs. den hydraulikvæskestrøm, der ledes igennem.

Med fordel lagres den anden hjælpestørrelse i reguleringskredsen som Feed-Forward-størrelse. En ændring af styrestørrelsen virker så relativ hurtigt på aktiveringselemen-20 tet.

På foretrukken måde er hjælpestørrelserne arkiveret i datalageret. Ved ibrugtagning af indretningen lagres de for de enkelte ventiler nødvendige hjælpestørrelser én 25 gang. Ved beregningen kan styreindretningen hele tiden gribe tilbage dertil.

Opfindelsen beskrives nedenstående ved hjælp af et foretrukket udførelseseksempel i forbindelse med tegningen, 30 der viser i fig. 1 en skematisk fremstilling af en banestyringsindretning, I 35 fig. 2 en skematisk fremstilling af en bærer med et ar- 5 19 DK 173038 B1 bejdsredskab, fig. 3 en skematisk fremstilling af en lineær bevægelsesbane, fig. 4 en skematisk fremstilling af den indre opbygning af styreindretningen, fig. 5 en skematisk fremstilling af en regulator, 10 fig. 6 en ventilkarakteristik og fig. 7 sammenknytningen af flere regulatorer.

15 Banestyringsindretningen kan fx anvendes ved en terrængående gaffeltruck 1, en gravemaskine 2, eller en bilkran 3 eller andre arbejdsredskaber, som skal bevæges lineært. Opfindelsen forklares nedenstående ved hjælp af en gaffeltruck. En sådan gaffeltruck 1 er vist i fig. 2. Gaffel-20 trucken har en bærer 4, som er kørbar på hjul 5, 6. På bæreren 4 er der anbragt en omkring en fast akse 7 svingbar arm 8, på hvis anden ende en gaffel 9 er fastgjort som arbejdsredskab. Armen 8 kan indstilles i længden ved hjælp af en længdeaktuator 10 og svinges 25 omkring aksen 7 ved hjælp af en vinkelaktuator 11. Gaflen 9 kan ved hjælp af en arbejdsredskabsmotor 12 kippes i forhold til armen 8. Ved hjælp af aktuatorerne 10 - 12 kan armens længde 1 indstilles, vinklen A kan indstilles i forhold til bæreren 4, og gaflens 9 vinkel B kan 30 indstilles i forhold til armen 8. Aktuatorerne kan fx være udformet som hydrauliske stempel-cylinder-enheder, som virker i to retninger. Alle aktuatorer 10 - 12 har samtidig en ikke nærmere vist positionssensor, som registrerer, hvilken position stemplet har inden i 35 cylinderen. Af denne position kan man på grund af det 20 DK 173038 B1 kendte omsætningsforhold drage en entydig slutning med hensyn til længden 1 og vinklen A og B. Ved hjælp af positionssensorerne er et entydigt udsagn om positionen og orienteringen af gaflen 9 mulig. På bæreren er der 5 yderligere anbragt en hældningssensor 13, som angiver bærerens 4 hældning i forhold til tyngdekraftretningen.

Ved medtagelse af hældningssensoren i et styrekredsløb kan altså ikke kun positionen og orienteringen af gaflen 9 i forhold til bæreren 4 registreres, men også henholdsvis 10 orienteringen og positionen af gaflen 9 i forhold til et horisontalt plan.

En vigtig bevægelse af gaffeltruckens 1 gaffel 9 er optagelsen af paller. Dertil skal det vandrette afsnit af 15 gaflen 9 køres under pallen. Da pallen ikke altid er anbragt i lineær forlængelse af armen 8, kræver denne lineære bevægelse ikke kun en forlængelse af armen 8, men en samtidig svingning af armen 8 omkring aksen 7 ved hjælp af vinkelaktuatoren 11. For herved at holde det vandrette 20 afsnit af gaflen 9 i det horisontale plan skal samtidig arbejdsredskabs-motoren 12 aktiveres. Til koordinering af denne bevægelse er der anbragt en banestyringsindretning 15. Banestyringsindretningen 15 har en betjeningsarm 16, som er forbundet med en styreindretning 17.

25 Betjeningsarmen 16 afgiver i afhængighed af sin stilling indgangsstyresignaler inl, in2, in3 til styreindretningen 17. Fx kan indgangsstyresignalerne inl og in2 frembringes ved en hældning af betjeningsarmen 16 henholdsvis fremad og bagud og mod venstre og højre, og indgangsstyresignalet 30 in3 frembringes ved aktivering af en knap 18.

Styreindretningen 17 har en forarbejdningsindretning 19, fx en mikroprocessor, og et datalager 20, som er forbundet med forarbejdningsindretningen 19. Indgangsstyresignalerne 35 inl, in2 og in3 tilføres forarbejdningsindretningen 19.

i 21 DK 173038 B1

Indgangsstyresignalerne inl, in2 gengiver bevægelsesretningen og bevægelseshastigheden af gaflen 9 som arbejdsredskab i et kartesisk koordinatsystem. Dette svarer bedst til den menneskelige forestillingsevne. På grund af den 5 længdeforskydelige og svingbare arm 8 kan gaflens 9 bevægelse imidlertid bedst beskrives i et polært koordinatsystem. Herved gengiver længdeaktuatoren 10 gaflens 9 bevægelse i radial retning og vinkelaktuatoren 11 gaflens 9 bevægelse i azimutal retning. Omregningen af ίο de kartesiske til polære koordinater sker ved hjælp af forarbejdningsindretningen 19.

Forarbejdningsindretningen 19 frembringer på sin udgang styresignaler si, s2, s3, dvs. referenceværdier for længis deaktuatoren 10, vinkelaktuatoren 11 og arbejdsredskabsmotoren 12. Hver referenceværdi tilføres som styrestørrelser en regulator RI, R2 og R3. Hver regulator RI, R2, R3 er forbundet med en ventil VI, V2, V3. De enkelte ventiler er forbundet med aktuatorerne 10 - 12, som for nemheds 20 skyld er betegnet som Ml, M2 og M3. Regulatorerne R frembringer på deres udgange et elektrisk styresignal, som tilføres ventilerne V. Ventilerne V omformer det elektriske signal til et hydraulisk signal, dvs. de tilfører aktuatorerne M en i afhængighed af deres 25 indgangssignaler foranderlig mænge hydraulikvæske. På udgangen af aktuatorerne M, mere nøjagtigt på udgangen af de med aktuatorerne M forbundne positionssensorer, kan der fås et udsagn om den af aktuatorerne M bevirkede positionsændring. Denne føres tilbage til regulatorerne R 30 og forarbejdningsindretningen 19 over signaler fl, f2 og f3. Ventilerne VI, V2 og V3 melder over signaler al, a2 og a3 en mulig fejl tilbage til forarbejdningsindretningen 19.

35 Forarbejdningsindretningen 19 tilføres derudover endnu et 22 DK 173038 B1 signal ti, som svarer til mængden af den hydraulikvæske, der er stillet til disposition af en hydraulikvæske-kilde, et signal t2, som svarer til hældningssensorens 13 udgang, og et signal t3, som er et lastsignal. Endvidere 5 indeholder forarbejdningsindretningen 19 et signal t4 fra en gearkontakt 21. Forarbejdningsindretningen 19 er endvidere forbundet med en modus-vælgerindretning 22, med hvilken den udskifter signaler il, i2, i3, i4, i5 og i6.

10 Endvidere er der anbragt en indlæsningsindretning 23, med hvis hjælp værdier kan indlæses i datalageret 20 eller forarbejdningsindretningen 19.

Styreindretningen 17 har ikke kun den opgave at omsætte de 15 kartesiske indgangsstyresignaler til polære signaler til styring af aktuatorerne 10 - 12, den overvåger også, om arbejdsredskabet 9 udfører den ønskede lineære bevægelse.

Til dette formål beregner styreindretningen 17 en række af referenceværdier {fig. 3) SI, S2, S3, S4 ... Sn, som 20 ligger på den ønskede lineære eller retlinjede bevægelsesbane af arbejdsredskabet 9. Styreindretningen 17 styrer nu længdeaktuatoren 10 og vinkelaktuatoren 11, således at arbejdsredskabets 9 faktiske bevægelsesbane 24 forløber muligst tæt ved den ønskede bevægelsesbane 25.

25 Til dette formål bevæges arbejdsredskabet 9 så at sige etapevist, dvs. det bevæges fra den ene referenceværdi til den anden. Herved frigives den næste referenceværdi S først, når den faktiske position I af arbejdsredskabet 9 befinder sig i et forudbestemt område omkring 30 referenceværdien S. Dette forklares ved hjælp af fig. 3. I løbet af bevægelsesbanen har styreindretningen 17 forudbestemt referenceværdien SI. Arbejdsredskabet 9 har nået positionen II. Derpå har styreindretningen 17 beregnet referenceværdien S2. Arbejdsredskabet 9 er blevet 35 bevæget langs banen 24 til positionen 12. Derpå har a 9 23 DK 173038 B1 styreindretningen 17 frigivet den næste referenceværdi S3. Arbejdsredskabet 9 har nu nået positionen 13. Den næste referenceværdi S4 kan endnu ikke frigives, da positionen 13 endnu befinder sig uden for et toleranceområde omkring 5 referenceværdien S3. Toleranceområderne er i forhold til baneafsnittenes længde vist overdrevet store.

Referenceværdierne S er anbragt så tæt på hinanden, at arbejdsredskabet kan tilbagelægge afstanden mellem to nabo-reference-positioner i brøkdele af et sekund, fx 10 10 millisekunder. Styreindretningen 17 stiller altså 10 millisekunder efter, at en referenceværdi SI er stillet til disposition, allerede den næste referenceværdi S2 til rådighed. Om dog denne referenceværdi frigives, afhænger udelukkende af, om arbejdsredskabets 9 aktuelle position 15 II ligger i toleranceområdet i referenceværdien SI eller ikke. Henholdsvis fejlen og afvigelsen, som optræder mellem den ønskede bevægelsesbane 25 og den faktiske bevægelsesbane 24, bevæger sig altså svarende til toleranceområdet omkring referenceværdierne S. Ved at overensstemmelsen 20 mellem den faktiske bevægelsesbane 24 og den ønskede bevægelsesbane 25 kontrolleres ca. 100 gange i sekundet, kan der ikke opstå større fejl. Længdeaktuatoren 10 og vinkel-aktuatoren 11 drives af deres regulatorer RI, R2 således, at de i det mindste teoretisk når den ønskede reference-25 værdi S. Derved er det uvigtigt, om begge aktuatorer når deres til referenceværdien hørende stilling samtidigt eller efter hinanden. Styreindretningen 17 afventer i hvert fald, til de to aktuatorer har bevæget arbejdsredskabet 9 ind i fejl- eller toleranceområdet 30 omkring referenceværdien S. Herved styres imidlertid alle aktuatorer således, at en regelmæssig, fortløbende bevægelse opstår, og arbejdsredskabet bevæger sig altså ikke stødvist. Når der er mulighed for at orientere arbejdsredskabet, fx gaflen 9, også med hensyn til armen 35 8, venter styreindretningen ligeledes, til den til en 24 DK 173038 B1 tilsvarende referenceværdi svarende referencevinkel er opnået, dvs. afvigelsen af den aktuelle vinkel B fra referencevinklen B er mindre end en forudbestemt fejlgrænse.

5

Opbygningen af forarbejdningsindretningen 19 forklares nu nærmere ved hjælp af fig. 4. Der er kun vist en enkelt signalstrøm for alle indgangsstyresignaler inl, in2, in3, da disse forarbejdes sammen.

10

Over indgangsstyresignalerne in fra betjeningsarmen får forarbejdningsindretningen 19 retningen og hastigheden meddelt, med hvilken arbejdsredskabet 9 skal bevæges. Indgangsstyresignalerne in og lastsignalet er også et mål 15 for, hvor meget hydraulikvæske der kræves. Mængden af hydraulikvæske beregnes deraf. Den vises ved hjælp af signalet a. Indgangsstyresignalerne in tilføres en hastighedsstyreindretning 26, som også tilføres signalet ti, som repræsenterer den maksimalt til rådighed stående 20 mængde hydraulikvæske. Hastighedsstyreindretningen 26 danner kvotienten af ti og a. Når kvotienten er mindre end én, betyder dette, at kilden for hydraulikvæsken ikke kan stille den nødvendige mængde hydraulikvæske til rådighed.

Dette betyder fx, at den af betjeningspersonen ønskede 25 hastighed, med hvilken arbejdsredskabet skal bevæges, ikke kan opnås. Hastighedsstyreindretningens 26 udgang tilføres en baneberegningsindretning 27, som også tilføres indgangsstyresignalerne in. Baneberegningsindretningen 27 beregner i afhængighed af indgangsstyresignalerne in en 30 række af referenceværdier S og dermed en række af bevægelsesbanens 25 afsnit. Startværdierne for hvert delafsnit tilføres over en kontakt 28. Kontakten 28 er under arbejdsredskabets bevægelse i den fuldt optrukket viste arbejdsstilling. Når arbejdsredskabet ikke bevæges, 35 er kontakten i den stiplet viste arbejdsstilling.

g il n 25 DK 173038 B1

Baneberegningsindretningen 27 afgiver på sin udgang koordinaterne X, Y for den næste reference-position S og den dertil hørende vinkel B for orienteringen af arbejdsredskabet 9 i forhold til armen 8. Afstanden mellem 5 to koordinatpar bestemmes af den ønskede hastighed, eller i tilfælde af at denne ikke kan opnås, af den maksimale hastighed. Koordinaterne X, Y foreligger som kartesiske koordinater, som i en transformationsindretning 29 omformes til polære koordinater s. I henholdsvis 10 omformningen og transformationen indgår også det af hældningssensoren 13 frembragte signal t2. Signalerne s tilføres en portkobling 30, fra hvis udgang de tilføres regulatorerne RI, R2, R3. En yderligere udgang af portkoblingen 30 er ført tilbage til kontakten 28. Port-15 koblingen 30 styres af signaler f, som frembringes af positionssensorerne. Signalet f er dermed et udtryk for arbejdsredskabets 9 aktuelle position. Herved kan signalerne f enten tilføres direkte til portkoblingen 30 eller efter en tilbagetransformation, som gennemføres af 20 en tilbagetransformationsindretning 31. Portkoblingen 30 sammenligner signalerne f med signalerne s. Når signalerne s på portkoblingens 30 udgang stemmer overens med signalerne f, åbner portkoblingen 30 for at lade den næste referenceværdi komme til regulatorerne RI, R2, R3.

25 Alternativt dertil kan værdierne X, Y, B (aktuel) på tilbagetransformationsindretningens 31 udgang sammenlignes med værdierne X, Y, B (reference) på baneberegningsindretningens 27 udgang. Ved overensstemmelse af disse værdier åbner portkoblingen for at lade den næste 30 referenceværdi nå til regulatorerne RI, R2, R3. Den aktuelle referenceværdi føres tilbage over baneberegningsindretningens 27 kontakt 28, derved har baneberegningsindretningen 27 en basis for at kunne udregne koordinaterne af den næste referenceværdi. Når arbejdsred-35 skabets 9 bevægelse er afsluttet, omskiftes kontakten 28 26 DK 173038 B1 til den stiplet viste kontaktstilling. Arbejdsredskabets 9 faktiske position anvendes nu som aktuel position for udgangspunktet for beregningen af den næste række af bevægelsesbaneafsnit .

5

Fig. 5 viser den skematiske opbygning af en reguleringskreds. Da de tre reguleringskredse i princippet er opbygget ens, beskrives kun en enkelt reguleringskreds. På reguleringskredsens indgang opgives den fra portkoblingens lo 30 udgang udvundne størrelse S som styrestørrelse. Styrestørrelsen føres over et summationspunkt 32. Summationspunktets udgang er forbundet med indgangen af et forstærkningsled 33 med en forstærkningsfaktor KR. Forstærkningsfaktoren KR forklares nærmere længere nede. Forstærkningsis leddets 33 udgang er forbundet med et Pi-leds 34 indgang.

ΡΙ-leddets udgang er forbundet med indgangen af et summationspunkt 35, hvis udgang er forbundet med en indgang af et summationspunkt 36. Summationspunktets 36 udgang er forbundet med indgangen af en ventil 37. Ventilen 37 20 omformer de hidtil elektriske signaler til et væskesignal, som fra ventilens 37 udgang føres til aktiveringselementets 10, 11, 12 indgang. Fra aktiveringselementets 10, 11, 12 udgang, dvs. fra den tilhørende positionssensor, frembringes et signal, der føres negativt tilbage til summati-25 onspunktet 32.

Foran summationspunktet 32 udtages signalet s og forarbejdes i en Feed-Forward-indretning 39. Feed-Forward-indretningen 39 tager hensyn til ventilens 37 30 ventilkarakteristik, dvs. den danner af signalets s ændring og ventilkarakteristikkens 1/K hældning en værdi, som på summationspunktet 35 adderes til Pi-leddets 34 udgang. Ventilkarakteristikken har et vist dødbånd do, dvs. ventilen frembringer først da en forudbestemt 35 gennemstrømning, når signalet på summationspunktets 36 27 DK 173038 B1 udgang overskrider en forudbestemt værdi. Dette dødbåndsignal dO adderes altså ved summationspunktet 36 til summationspunktets 35 udgang. Værdierne do for dødbåndet og K for ventilkarakteristikkens hældning kan 5 være lagret i lageret 20. Ved hjælp af den i fig. 5 viste regulering udlignes i stor udstrækning fejl, som kan opstå på grund af ventilkarakteristikken.

De enkelte bevægelser af aktiveringselementerne 10, 11, 12 10 er i princippet koordineret af forarbejdningsindretningen 19, som kun afgiver sammenhørende referenceværdipunkter til regulatorerne RI, R2, R3. Under den forudsætning, at de enkelte reguleringskredse arbejder tilnærmelsesvis ideelt, er ingen yderligere synkronisering eller koordine-15 ring af disse reguleringskredse nødvendig. I praksis har det dog vist sig, at ikke alle reguleringskredse arbejder lige hurtigt, fx på grund af forskellig masseinerti, lækager, forskellig ældning eller pasninger. I dette tilfælde er det af fordel, når de enkelte regulerings-20 kredse kommunikerer med hinanden og indbyrdes påvirker hinanden, således at man kan gå ud fra, at alle reguleringer er afsluttet på omtrent samme tid. Til dette formål er forstærkningsfaktoren KR af forstærkningsleddet 33 for hver reguleringskreds gjort variabel. Den beregnes 25 af følgende formel: KRi = I + 3 x ----- 1 + ej + ek

Herved er KR forstærkningsfaktoren, e er reguleringskredsens relative fejl, dvs. summationspunktets 32 udgangs-30 værdi divideret med sin indgangsværdi s, og i, j, k er kendetegnene for de enkelte reguleringssløjfer.

28 DK 173038 B1 I begyndelsen af en bevægelse er alle relative fejl e lig én, således at KR => 2. Når alle reguleringskredse er indregulerede, får man KR - 1. Når fx to reguleringskredse er indregulerede, dvs. deres reguleringsafvigelse er lig nul, 5 før den resterende sløjfe har begyndt med reguleringen, får man KR = 4. Reguleringen af denne kreds begynder altså med en stor forstærkningsfaktor, således at fejlen forholdsvis hurtigt bliver mindre. Når fejlen bliver mindre, bliver også forstærkningsfaktoren af denne kreds ίο mindre, således at den meget hurtigt nærmer sig værdien én. Man får i dette tilfælde meget hurtigt stabile forhold. En tilsvarende sammenknytning af de enkelte regulatorer er vist i fig. 7.

15 Over indlæsningsindretningen 23 (fig. 1) kan fx værdierne af ventilkarakteristikken (fig. 6) indlæses i lageret 20.

Over modus-vælgerindretningen 22 kan der vælges forskellige driftsmåder. Fx kan der ske en konventionel 20 styring af arbejdsredskabet 9. Med de tre signaler fra betjeningsarmen 16 kan længdeaktuatoren 10, vinkel-aktuatoren 11 og arbejdsredskabsmotoren 12 styres uafhængigt af hinanden. Det er så betjeningspersonens opgave at kombinere disse tre bevægelser til en 25 arbejdsproces, dvs. til egnet bevægelse af ; arbejdsredskabet 9. Fx kan armens frem-tilbagebevægelse styre længdeaktuatoren 10, mens betjeningsarmens 16 venstre-højre-bevægelse kan styre vinkelaktuatoren 11. Med armens knap 18 kan man styre arbejdsredskabs-motoren 12.

30 I en anden driftsmåde kan arbejdsredskabets 9 bane styres i forhold til bæreren 4. Her kombinerer forarbejdningsindretningen 19 bevægelserne af de enkelte aktuatorer 10-12 således, at der frembringes en direkte sammenhæng mellem 35 den af betjeningspersonen på betjeningsarmen 16 indlæste 31 \ 29 DK 173038 B1 retning og arbejdsredskabets 9 bevægelse i et kartesisk koordinatsystem/ som ligger fast i forhold til bæreren 4.

Fx kan arbejdsredskabet 9 bevæges i retning af Y-aksen, dvs. vertikalt/ når armen bevæges fremad eller tilbage.

5 Hastigheden svarer derved til udstyringen af betjeningsarmen 16. Bevæges armen mod venstre eller mod højre, bevæges arbejdsredskabet i retning af koordinatsystemets X-akse. Ved en kombineret bevægelse af betjeningsarmen 16, dvs. når den trykkes fremad mod venstre, bevæges 10 arbejdsredskabet i en tilsvarende skrå, men lineær bane i det kartesiske koordinatsystem.

I stedet for bevægelsen i forhold til bæreren 4 kan også henholdsvis tyngdekraftens retning og det horisontale plan 15 vælges som referencestørrelse. Også denne driftsmåde kan indstilles over modus-vælgerindretningen 22. Som yderligere driftsmåde kan arbejdsredskabets 9 orientering holdes konstant i forhold til bæreren 4. Med orientering menes vinklen B. Fx skal en gaffeltrucks gaffel altid forblive i 20 den samme vinkel i forhold til bæreren 4, også når armen 8 løftes.

I et andet alternativ kan arbejdsredskabets 9 orientering holdes konstant i forhold til et horisontalt plan, også 25 når bæreren er undervejs som køretøj i et terræn med stigninger.

Som ovenstående nævnt kan forarbejdningsindretningen 19 løbende registrere arbejdsredskabets 9 vægt. Dette kan fx 30 ske ved, at ved kendt begyndeIsesvægt af arbejdsredskabet 9 registreres enhver vægtændring af arbejdsredskabet 9.

Derudover tilføres forarbejdningsindretningen 19 løbende armens 8 længde 1 og vinklen A, således at forarbejdnings-35 indretningen 19 løbende kan beregne det af arbejdsred- 30 DK 173038 B1 skabet 9 udøvede moment på bæreren 4. Overskrider momentet en kritisk værdi, kan der over en alarmindretning 38 afgives en alarm for at advare betjeningspersonen.

Samtidig kan alle arbejdsredskabets 9 bevægelser, som 5 forøger momentet på bæreren 4, forhindres.

m i m

Claims (40)

1. Fremgangsmåde til styring af bevægelsen af et hydrau- 5 lisk bevægeligt arbejdsredskab (9), som er anbragt på en ende af en længdeforskydelig og svingbar arm (8), langs en i det væsentlige lineær bevægelsesbane (24), hvorved arbejdsredskabet (9) ved hjælp af hydrauliske aktiveringselementer, nemlig en længdeaktuator (10) og lo en vinkelaktuator (11), som angriber på armen (8), bevæges i afhængighed af indgangsstyresignaler, som bestemmer bevægelsesbanen, kendetegnet ved, at udgående fra arbejdsredskabets (9) aktuelle er-position (II) fastlægges en række reference- positioner 15 (S1-S2-S3—Sn) i bevægelsesbanen (25), og at arbejdsred skabet (9) bevæges udgående fra en er-position i en regelmæssig, fortløbende bevægelse til de fastlagte reference-positioner (S2-S3-Sn), hvorved hver på hinanden følgende indtagne position som ny er-position 20 (I2-I3-In-1) sammenlignes med den tilhørende reference position (S2-S3-Sn-1), og bevægelsen til den næste reference-position (S3-S4-Sn) først frigives, når arbejdsredskabets (9) momentane er-position (I2-I3-In-1) befinder sig i et forudbestemt toleranceområde omkring 25 den forudgående reference-position (S2-S3-Sn-1).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at reference-positionerne (S1-S2-,--Sn) har en afstand fra hinanden, som arbejdsredskabet (9) kan 30 tilbagelægge i brøkdele af et sekund.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at to reference-positioner ligger i størrelsesordenen på ti millisekunder fra hinanden. 35 32 DK 173038 B1

4. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved, at orienteringen af arbejdsredskabet (9) i forhold til armen (8) ændres ved hjælp 5 af et yderligere hydraulisk aktiveringselement (12), nemlig en arbejdsredskabs-motor, i afhængighed af armens (8) bevægelse.

5. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-4, kende- 10. e g n e t v e d, at orienteringen af arbejdsred skabet (9) i forhold til armen (8) ændres i afhængighed af orienteringen af armen (8) i forhold til tyngdekraftens retning.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 5, kendeteg ne t v e d, at der for hver reference-position (Sl-S2-Sn) fastsættes en reference-orientering for arbejdsredskabet (9), og bevægelsen til den næste position (S2-S3-Sn) først frigives, når også den 20 aktuelle orientering af arbejdsredskabet (9) afviger mindre end en forudbestemt værdi fra referenceorienteringen.

7. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-6, kende- 25. e g n e t v e d, at den af de hydrauliske aktive ringselementer (10,11,12) i alt nødvendige volumenstrøm fastlægges, at den til rådighed stående volumenstrøm registreres, at kvotienten af den til rådighed stående og nødvendige volumenstrøm beregnes, 30 og at, såfremt kvotienten er mindre end én, hvert aktiveringselement (10,11,12) kun forsynes med en til kvotienten svarende formindsket volumenstrøm.

8. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-7, kende- 35. e g n e t v e d, at bevægelsen af hvert aktive- g a » 33 DK 173038 B1 ringselement reguleres af en reguleringskreds (R1,R2,R3), hvorved hver reguleringskreds har en forstærkningsfaktor (Kri), som afhænger af den relative fejl i alle reguleringskredse. 5

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at forstærkningsfaktoren (Kri) beregnes efter formlen: KRi = I + 3x~-7-r. I + ej + ek 10 hvorved KR er forstærkningsfaktoren, e er den relative fejl i de enkelte reguleringskredse og i, j, k er kendetegnende for de enkelte reguleringskredse. is

10. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-9, kendetegnet ved, at ved slutningen af arbejdsredskabets (9) bevægelsesbane forringes bevægelseshastigheden efterhånden.

11. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-10, kende tegnet ved, at forløbet af en bevægelsesbane oplagres og gentages ved behov.

12. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-11, kende- 25 tegnet v e d, at en vægtændring af arbejdsred skabet (9) registreres.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at det af arbejdsredskabet (9) udøvede moment 30 på en bærer registreres fortløbende.

14. Banestyringsindretning (15) for et hydraulisk bevægeligt arbejdsredskab (9), som er anbragt på en ende af 34 DK 173038 B1 en arm (8), der kan ændres i længden og kan svinges omkring en bærerfast akse (7), med hydrauliske aktiveringselementer, nemlig en længdeaktuator (10) til ændring af armens (8) længde og en vinkelaktuator (11) 5 til svingning af armen (8), en styreindretning (17), som har et datalager (20) og en forarbejdningsindretning (19), en betjeningsindretning (16), som er forbundet med styreindretningen (17) og i afhængighed af sin stilling frembringer indgangsstyresignaler (inl, io in2, in3), og positionssensorer, som fastslår længden af armen (8) og dens vinkel med hensyn til et forudbestemt plan, især til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge et af kravene 1-13, kendetegnet ved, at styreindretningen (17) udgående fra en aktu-15 el position (I) registrerer en række af reference-po sitioner (S) og tilfører de hydrauliske aktiveringsindretninger (10, 11) et aktiveringssignal for at be- j væge arbejdsredskabet (9) fra den aktuelle position (I) til den næste reference-position (S), hvorved den 20 først frigiver den næste reference-position, når posi tionssensorerne melder, at redskabet (9) befinder sig inden for en forudbestemt afstand af den aktuelle reference-position (S) . ' 25

15. Banestyringsindretning ifølge krav 14, kende- t e g n e t v e d, at styreindretningen (17) i det væsentlige ti millisekunder efter, at en referenceværdi er stillet til disposition, stiller den næste referenceværdi til rådighed. 30

16. Banestyringsindretning ifølge krav 14 eller 15, kendetegnet ved, at der mellem arbejdsredskab (9) og arm (8) er anbragt et yderligere hydraulisk aktiveringselement, nemlig en arbejdsred-35 skabsmotor (12), og en yderligere positionssensor, i fl 35 DK 173038 B1 nemlig en vinkelsensor til konstatering af vinklen mellem arbejdsredskab (9) og arm (8), som er forbundet med styreindretningen (17).

17. Banestyringsindretning ifølge krav 16, kende tegnet ved, at styreindretningen (17) for hver reference-position fastsætter en referencevinkel mellem arbejdsredskab (9) og arm (8) og først frigiver den næste referenceværdi, når den aktuelle vinkel 10 afviger med mindre end en forudbestemt værdi af referencevinklen.

18. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-17, kendetegnet ved, at en hældningssensor 15 (13) er forbundet med styreindretningen (17) som yder ligere positionssensor, som konstaterer bærerens (4) hældning i forhold til tyngdekraft-retningen.

19. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-18, 20 kendetegnet ved, at en vælgerindretning (22) til valg af en styremodus er forbundet med styreindretningen (17) .

20. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-19, 25 kendetegnet ved, at styreindretningen (17) ved optræden af en fejl vælger en anden styremodus, som kræver mere opmærksomhed af betjeningspersonen, og i givet fald viser denne styremodus.

21. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-20, kendetegnet ved, at en gearkontakt (21) er forbundet med styreindretningen (17).

22. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-21, 35 kendetegnet ved, at der er anbragt en må- 36 DK 173038 B1 leindretning for volumenstrømmen af den til rådighed stående hydraulikvæske.

23. Banestyringsindretning ifølge krav 22, kende-5 tegnet ved, at hvert aktiveringselement (10, 11, 12) er tilsluttet en konstateringsindretning for den i afhængighed af den ønskede bevægelse krævede mængde hydraulikvæske, hvorved styreindretningen (17) danner en kvotient af den til rådighed stående (t2) og 10 krævede mængde hydraulikvæske, og, såfremt kvotienten er mindre end én, tilfører hvert aktiveringselement (10, 11, 12) en til kvotienten svarende formindsket ; mængde hydraulikvæske.

24. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-23, kendetegnet ved, at en belastningsmåleindretning (t3) er forbundet med i styreindretningen, som registrerer den af arbejdsredskabet (9) fremkaldte belastning. : 20

25. Banestyringsindretning ifølge krav 24, kende tegnet ved, at der er anbragt en alarmindretning (38), som udløser en alarm og/eller forhindrer bevægelser af arbejdsredskabet (9), som forøger et på 25 bæreren (4) virkende moment, når en af belastningen fra arbejdsredskabet (9) og længden (1) og svingningen (A) af armen (8) sammensat værdi overskrider en forudbestemt grænse.

26. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-25, kendetegnet ved, at indgangsstyresignalerne (inl, in2, in3) angiver retningen og hastigheden af arbejdsredskabets (9) bevægelse.

27. Banestyringsindretning ifølge krav 26, kende- =1 m i 9 37 DK 173038 B1 tegnet ved, at indgangsstyresignalerne (inl, in2, in3) foreligger i et kartesisk koordinatsystem, hvorved styreindretningen (17) omregner disse værdier til polære koordinater. 5

28. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-27, kendetegnet ved, at der er anbragt en portkobling (30) på styreindretningens (17) udgang, som i afhængighed af arbejdsredskabets aktuelle ίο position og den aktuelle reference-position frigiver en signalvej til udgangen.

29. Banestyringsindretning ifølge krav 28, kendetegnet ved, at værdierne af portkoblingens 15 (30) aktuelle position tilføres over en transfor mationsindretning (31) til omformning af polære til kartesiske koordinater.

30. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-29, 20 kendetegnet ved, at der er anbragt en kontakt (28), som forbinder positionssensorerne med datalageret (27), så snart betjeningsindretningen er i sin neutralstilling.

31. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 14-30, kendetegnet ved, at hvert aktiveringselement (10,11,12) er forbundet med en reguleringskreds .

31 DK 173038 B1

32. Banestyringsindretning ifølge krav 31, kende tegnet v e d, at hver reguleringskreds (R1,R2,R3) har et led (33) med foranderlig forstærkningsfaktor.

33. Banestyringsindretning ifølge krav 32, kende- DK 173038 B1 5 38 tegnet ved, at forstærkningsfaktoren (KR) af en reguleringskreds (R1,R2,R3) afhænger af de andre reguleringskredses reguleringstilstand.

34. Banestyringsindretning ifølge krav 33, kendetegnet ved, at forstærkningsfaktoren dannes af følgende formel: 10 KRi = 7 + 3x--?-- 1. ej + ek hvorved KR er forstærkningsfaktoren, e er den relative fejl og i, j, k er kendemærker for de enkelte reguleringskredse. 15

35. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 31-34, kendetegnet ved, at hver reguleringskreds (R1,R2,R3) er tilsluttet mindst en hjælpestørrelse.

36. Banestyringsindretning ifølge krav 35, kende tegnet v e d, at en første hjælpestørrelse svarer til et dødbånd (dO) af en ventilkarakteristik (fig. 6) . i !

37. Banestyringsindretning ifølge krav 36, kende tegnet ved, at styreindretningen (17) åbner ventilerne (VI, V2, V3) gradvis efter hinanden fra en neutralstilling først i den ene retning, til de tilsluttede sensorer registrerer en bevægelse af 30 aktiveringsmotorerne (10, 11, 12), bevæger ventilerne (VI, V2, V3) i neutralstillingen og derefter åbner gradvis i den anden retning, til sensorerne på ny angiver en bevægelse, og konstaterer ud fra 39 DK 173038 B1 sensorsignalerne dødbåndet (do).

38. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 35-37, kendetegnet ved, at en anden hjælpe- 5 størrelse (ff) fremkommer ud fra ventilkarakte ristikkens hældning (fig. 6).

39. Banestyringsindretning ifølge krav 38, kendetegnet ved, at den anden hjælpestørrelse lag- 10 res i reguleringskredsen som Feed-Forward-størrelse (39) .

40. Banestyringsindretning ifølge et af kravene 35-39, kendetegnet ved, at hjælpestørrelserne er 15 arkiveret i datalageret (20).