DE2620809A1

DE2620809A1 - Control system for profiling and embankment excavator - has angle sensors for generating data for automatic operation (NL 15.11.77)

Info

Publication number: DE2620809A1
Application number: DE19762620809
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr Ing Lorenz
Original assignee: O&K Orenstein and Koppel GmbH
Current assignee: Lorenz Joerg Dr-Ing 2406 Stockelsdorf De
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1977-11-17
Also published as: NL7705174A; JPS52137103A

Abstract

The control system is used for position indication and for automatic position regulation of the excavating scoop. The latter is used in hydraulically operated earthmoving machines with overhaning articulated arm for ground profiling and for making of sloping embankments. The instantaneous position of the scoop is indicated directly on the operating stand. Manual operation requires only one movement and scoop movements are automatically controlled, to ensure that an embankment with specified slope can be correctly excavated. The overhanging arem (4), shank (7) and scoop (10) angles are measured by angle transducers, and angles are fed into the computer. The latter computes from this, information and constant values, the overhang and the scoop cutting angle. The computation result is displayed and compared with the actual value of the excavation. The difference between the actual and requried value generated pulses for actuatinng solenoid valves. These valves regulate automatically movements of all other components when e.g. only the scoop is manually controlled.

Description

Einrichtung zur Positionsanzeige und zur automa- Device for position display and for automatic

tischen Positionsregulierung des Grabgefäßes für hydraulisch betätigte Erdbewegungsmaschinen ll Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Positionsanzeige und zur automatischen Positionsregulierung des Grabgefäßes für hydraulisch betätigte Erdbewegungsmaschinen, insbesondere für mit einem Ausleger, einem Stiel und einem Grabgefäß versehene Bagger zum Planieren und Herstellen von Böschungen. table position regulation of the digging vessel for hydraulically operated Earth moving machines II The invention relates to a device for position display and for automatic position regulation of the digging vessel for hydraulically operated ones Earthmoving machines, in particular for with a boom, a stick and a Excavator equipped with a digging vessel for leveling and creating embankments.

Bei einem bekannten Bagger, der mit Ausleger, Stiel und an dessen freiem Ende angelenktem Grabgefäß ausgerüstet ist, wird ein Planum halbautomatisch, d. h., ohne daß der Baggerführer die Betätigungen mehrerer Hydraulikzylinder überlagern muß, mit einer Spezialausrüstung hergestellt, bei der der Betätigung des Grabgefäßes dienende Hydraulikzylinder nicht am Stiel, sondern an dem Ausleger gelagert ist. Das dadurch gebildete Parallelführungssystem hält das Grabgefäß über einen bestimmten Planierweg in der voreingestellten Schnittstellung.In a known excavator, the boom, stick and on is equipped with a hinged grave vessel at the free end, a subgrade is semi-automatically d. That is, without the excavator operator superimposing the actuations of several hydraulic cylinders must, made with a special equipment, in the operation of the grave vessel serving hydraulic cylinder is not mounted on the stick, but on the boom. The parallel guidance system thus formed holds the grave vessel above a certain level Leveling path in the preset cutting position.

Eine andere bekannte, zum Planieren und zum Herstellen von Böschungen dienende Anordnung (DT-GM 1 875 988) weist einen geteilten Stiel auf, dessen beide Hälften über eine Verzahnung in Gestalt von Zahnsegmenten oder Kettengliedern miteinander gekoppelt sind, so daß in einem beschränkten Teil des Arbeitsbereiches der Ausrüstung das Planieren und das Herstellen von Böschungen durch Betätigung nur eines Hydraulikzylinders erfolgen kann. Es handelt sich hierbei um einli aufwendige Spezialausrüstung, deren Einsatzmöglichkeit beschränkt ist.Another well-known one, for leveling and making embankments serving arrangement (DT-GM 1 875 988) has a split stem, both of which Halves via a toothing in the form of tooth segments or chain links with one another are coupled so that in a restricted part of the working area of the equipment leveling and building embankments by actuating only one hydraulic cylinder can be done. It is a matter of einli elaborate special equipment, whose Usage is limited.

Mit zusätzlichen Horizontierzylindern ist ein weiterer bekannter Bagger (DT-PS 2 342 399) ausgerüstet. Diese zusätzlich angeordneten Hydraulikzylinder ermöglichen in einem begrenzten Teil des Arbeitsbereiches Planierbewegungen durch Betätigung nur eines Zylinders dadurch, daß bei manueller Steuerung, z. B. der Bewegung des Stiels, eine Korrektur der Auslegerbewegung durch über strömen von Drucköl aus dem Horizontierzylinder in den Auslegerzylinder derart stattfindet, daß das Grabgefäß ein Planum herstellt. Mit dieser Spezialausrüstung können Planierarbeiten nur in einem begrenzten Arbeitsbereich der Ausrüstung automatisch ausgeführt werden.Another well-known excavator is with additional leveling cylinders (DT-PS 2 342 399). These additionally arranged hydraulic cylinders allow in a limited part of the work area leveling movements by actuation only one cylinder in that with manual control, z. B. the movement of the Stiels, a correction of the boom movement by overflowing pressure oil from the Leveling cylinder takes place in the boom cylinder in such a way that the digging vessel creates a subgrade. With this special equipment, leveling work can only be carried out in a limited working area of the equipment.

Mit keiner der vorgenannten Spezialausrüstungen kann im gesamten Arbeitsbereich der Ausrüstung ein beliebiges Planum bzw. eine beliebige Böschung automatisch erzeugt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Ausrüstungen ergibt sich, wenn der Bedienungsmann bei bestimmten Arbeiten die Position des Grabgefäßes vbm Bedienungsstand aus nicht erkennen und dann nur ungenau die vorgesehene Grabkurve einhalten kann.None of the aforementioned special equipment can be used in the entire work area the equipment automatically generates any level or slope will. Another disadvantage of this equipment arises when the operator In the case of certain work, the position of the digging vessel from the control station is not recognize and then can only imprecisely adhere to the intended digging curve.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Bedienungspersonal eines Baggers, der mit der üblichen Standardausrüstung, bestehend aus Ausleger, Stiel und Grabgefäß, ausgestattet ist, jederzeit die momentane Position des Grabgefäßes unmittelbar am Bedienungsstand anzuzeigen und bei manueller Steuerung nur einer Bewegung, z. B der Stielbewegung, die übrigen Bewegungen, d. h. die Ausleger- und die Löffelbewegungen automatisch so zu steuern, daß ein Planum in vorgegebener Tiefe bzw. eine Böschung mit einem vorwählbaren Neigungswinkel und ein Schaufel schnittwinkel in einer vorwählbaren Höhe erzeugt bzw. eingehalten werden können.The invention is based on the object of the operating personnel Excavator equipped with the usual standard equipment, consisting of boom, stick and grave vessel, the current position of the grave vessel at any time to be displayed directly at the operator's station and only one if it is controlled manually Movement, e.g. B the stem movement, the remaining movements, d. H. the boom and to control the bucket movements automatically so that a subgrade at a given depth or a slope with a preselectable angle of inclination and a shovel cutting angle can be generated or maintained at a preselectable height.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die mittels Winkelgebern gemessenen Winkelwerte des Auslegers, des Stiels und des Grabgefäßes einer mit digitalen Elementen ausgestatteten Rechenschaltung zugeführt werden, die aus diesen Werten und den Konstantwerten der Längen des Auslegers, des Stiels und des Grabgefäßes sowie zusätzlicher Konstanten die Grabtiefe t, Ausladung w und den ShaÜfelschnittwinkel X 5 errechnet und über digitale Anzeigegeräte zur Anzeige. bringt sowie aus dem Vergleich des Istwertes der Grabtiefe mit dem zum sanieren eingestellten konstanten Sollwert bzw. mit dem zum Böschungsziehen eingestellten, von der Ausladung abhängigen Sollwert der Grabtiefe und aus dem Vergleich des Istwertes des Schaufelschnittwinkels mit dem vorgewählten Sollwert Impulse zur Ansteuerung von Magnetventilen liefert, die bei manueller Steuerung nur einer Arbeitsbewegung, z. B. der Stielbewegung, die Bewegung des Auslegers und die Bewegung des Grabgefäßes durch Beaufschlagung der diese Bewegungen kontrollierenden Ventile mit dem von einer Hilfspumpe erzeugten Druckölstrom automatisch derart regeln, daß die Grabtiefe bzw. die Steigung einer herzustellenden Böschung sowie der gewünschte Schnittwinkel des Grabgefäßes eingehalten werden.This object is achieved according to the invention in that the Angular values of the measured by means of angle encoders Boom, of the stick and the burial vessel of a computing circuit equipped with digital elements which are derived from these values and the constant values of the lengths of the boom, of the handle and the grave vessel as well as additional constants the digging depth t, projection w and the ShaÜfelschnittwinkel X 5 calculated and using digital display devices for Advertisement. brings as well as from the comparison of the actual value of the digging depth with the renovation set constant target value or with the set for slope drawing, Setpoint of the digging depth dependent on the radius and from the comparison of the actual value of the blade cutting angle with the preselected setpoint pulses for control of solenoid valves, which with manual control only have one working movement, z. B. the stem movement, the movement of the boom and the movement of the grave vessel by acting on the valves that control these movements with that of one Automatically regulate the pressure oil flow generated by the auxiliary pump in such a way that the digging depth or the slope of a slope to be created and the desired cutting angle of the Grave vessel are adhered to.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht u. a. da uns daß der Bedienungsmann auch bei fehlender Sicht auf das Grabgefäß, z. B. bei Arbeiten unter Wasser, wie es bei der Vertiefung von Schiffahrtswegen der Fall ist, jederzeit die momentane Position des Löffels erkennen und bei manueller Steuerung nur einer Bewegung mittels der automattschen Regelung der übrigen Bewegungen die Einhaltung der Grabtiefe mit engen Toleranzen und eine gute Füllung des Grabgefäßes erzielen kann. Außerdem ist das automatische Herstellen eines Planums bzw. einer Böschung im gesamten, nur durch die Reichweite der Ausrüstung begrenzten Arbeitsbereich möglich.The advantage of the device according to the invention consists inter alia. since us that the operator even if there is no view of the grave vessel, z. B. at work under water, as is the case with deepening shipping lanes, at any time Detect the current position of the bucket and only one with manual control Movement by means of the automatic regulation of the other movements compliance the digging depth with tight tolerances and a good filling of the grave vessel can. In addition, the automatic creation of a subgrade or an embankment is possible possible in the entire working area, which is only limited by the range of the equipment.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Baggers; Fig. 2 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. 1 mit Angabe der zu messenden Winkelwerte und der von der Ausrüstung abhängigen Konstantwerte; Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig. 4 einen schematischen Hydraulikschaltplan zur automatischen Postionsregulierung.An embodiment of the invention is shown in the drawings. 1 shows a side view of an excavator; Fig. 2 is a schematic representation according to Fig. 1 with details of the angle values to be measured and those of the equipment dependent constant values; Fig. 3 is a block diagram of the invention Facility; 4 shows a schematic hydraulic circuit diagram for automatic position regulation.

I Der Oberwagen 1 eines mit einem Unterlagen 2 versehenen Baggers üblicher Art ist um die Drehachse 3 schwenkbar angeordnet. Der Ausleger 4 ist am Oberwagen 1 in dem Drehpunkt 5 schwenkbar gelagert und wird mittels des doppeltwirkenden Zylinders 6 in der vertikalen Ebene betätigt. Der Stiel 7 ist am freien Ende des Auslegers 4 in dem Drehpunkt 8 gelagert und wird mittels des Zylinders 9 um diesen Punkt ebenfalls in der vertikalen Ebene geschwenkt. Das Grabgefäß 1o ist am freien Ende des Stiels 7 in dem Drehpunkt 11 gelagert und wird mittels des Zylinders 12 in der gleichen Ebene betätigt. Die Grabkurve des Grabgefäßes 1o, dargestellt durch den Weg der Zahnspitze 13 sowie die Füllung des Grabgefäßes 1o hängen von der Betätigung der Hydraulikzylinder 6, 9 und 12 ab. Um eine bestimmte Grabkurve, z. B. ein Planum oder eine Böschung herzustellen, und gleichzeitig durch einen günstigen Schnittwinkel des Grabgefäßes eine gute Füllung zu erzielen, müssen bei dem in üblicher Weise gesteuerten Bagger die Betätigungen der Zylinder 6, 9 und 12 überlagert und koordiniert werden, was einen geübten Bedienungsmann erforderlich macht, der jederzeit Sicht auf das Grabgefäß haben muß. I The superstructure 1 of an excavator provided with a base 2 The usual type is arranged pivotably about the axis of rotation 3. The boom 4 is on Upper carriage 1 pivotably mounted in the pivot point 5 and is by means of the double-acting Cylinder 6 actuated in the vertical plane. The stem 7 is at the free end of the Boom 4 mounted in the pivot point 8 and is by means of the cylinder 9 around this Point also swiveled in the vertical plane. The grave vessel 1o is on the open The end of the stem 7 is mounted in the pivot point 11 and is secured by means of the cylinder 12 operated in the same plane. The grave curve of the grave vessel 1o, represented by the path of the tooth tip 13 and the filling of the grave vessel 1o depend on the actuation the hydraulic cylinders 6, 9 and 12. To a certain digging curve, e.g. B. a subgrade or to create an embankment, and at the same time through a favorable cutting angle to achieve a good filling of the grave vessel, must with the in Usually controlled excavators the actuations of the cylinders 6, 9 and 12 superimposed and coordinated, which requires a skilled operator who must have a view of the grave at all times.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es dagegen einem weniger geübten Beditnungsmann~auch bei fehlender Sicht auf das Grabgefäß möglich, die Position der Schaufel jederzeit zu erkennen urd.., ohne Koordinierung mehrerer Bewegungen, durch Steuerung nur einer Bewegung ein Planum bzw. eine Böschung herzustellen.With the help of the device according to the invention, however, it is one less experienced attendant ~ possible to change the position even if there is no view of the grave vessel the shovel can be recognized at any time ..., without coordinating several movements, to create a subgrade or an embankment by controlling just one movement.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird anhand des Blockschaltbildes Fig. 3 erklärt; sie besteht aus 1. den Winkelgebern 20, 21 und 22 2. der Rechenschaltung 23 3. dem Eingabegerät 24 4. dem Anzeigegerät 25 5. den Verstärkern 26, 27, 28 und 29 6. der Hydraulikschaltung 30 7. der Prioritätsschaltung 31 Winkelgeber Die Winkelgeber12o, 21 und 22 sind in den Drehpunkten 5, 8 und 11 der Ausrüstung angeordnet und liefern an die Rechenschaltung 23 Signale, die den Winkel α1 des Auslegers 4 mit der Vertikalen, den Winkel X 2 zwischen Stiel 7 und Ausleger 4 sowie den Winkel Ct 3 zwischen der ausgeXippten Stellung des Grabgefäßes 10 und der momentanen Stellung kennzeichnen (vgl. Fig. 2).The device according to the invention is based on the block diagram Fig. 3 explains; it consists of 1. the angle sensors 20, 21 and 22 2. the computing circuit 23 3. the input device 24 4. the display device 25 5. the amplifiers 26, 27, 28 and 29 6. the hydraulic circuit 30 7. the priority circuit 31 Angle encoder The angle sensors 12o, 21 and 22 are in the pivot points 5, 8 and 11 of the equipment arranged and deliver to the computing circuit 23 signals that the angle α1 of the boom 4 with the vertical, the angle X 2 between the stick 7 and the boom 4 and the angle Ct 3 between the tilted-out position of the grave vessel 10 and mark the current position (see. Fig. 2).

Rechen schaltung Die Rechenschaltung 23 ist mit digitalen Elementen ausgestattet und berechnet die folgenden Werte: 1) Schaufelschnittwinkel « 5 als Winkel zwischen der Schneide des Grabgefäßes und der Horizontalen nach der Gleichung α5 = α1 - α2 - α3 + α4 (1) darin ist OC 4 der Winkel zwischen der ausgekippten Stel-4 lung des Grabgefäßes 1o und der Stellung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Drehpunkte 8 und 11 sowie die Zahnspitze 13 auf einer Geraden liegen.Arithmetic circuit The arithmetic circuit 23 is with digital elements equipped and calculates the following values: 1) Blade cutting angle «5 as Angle between the cutting edge of the grave vessel and the horizontal according to the equation α5 = α1 - α2 - α3 + α4 (1) where OC 4 is the angle between the tipped position of the grave vessel 1o and the position that is thereby is characterized in that the pivot points 8 and 11 and the tooth tip 13 on one Lie straight.

2) Die Ausladuna w als horizontaler Abstand zwischen der Drehachse 3 und der Zahnspitze 13 nach der Gleichung w = l1 sin α1 + l2 sin ( α1 - α2) + l3 sin α5 + l4 (2) darin ist die Länge des Auslegers 4, definiert als Abstand der Drehpunkte 5 und 12 die Länge des Stiels 7, definiert als Abstand der Drehpunkte 8 und 11, 13 die Länge des Grabgefäßes lo, definiert als Abstand des Drehpunktes 11 von der Zahnspitze 13, 14 der horizontale Abstand zwischen der Drehachse 3 und dem Drehpunkt 5.2) The extension w as the horizontal distance between the axis of rotation 3 and the tooth tip 13 according to the equation w = l1 sin α1 + l2 sin (α1 - α2) + l3 sin α5 + l4 (2) this defines the length of the boom 4 as the distance between the pivot points 5 and 12, the length of the stem 7, defined as the distance the pivot points 8 and 11, 13 the length of the grave vessel lo, defined as the distance of the pivot point 11 from the tooth tip 13, 14 the horizontal distance between the Axis of rotation 3 and the pivot point 5.

3) Die Grabtiefe t als vertikaler Abstand zwischen der Standfläche des Unterwagens 2 und der Zahnspitze 13 nach der Gleichung t = l1 cos α1 + l2 cos (α1 - α2) + l3 cos α5 - l5 (3) darin ist 15 der vertikale Abstand des Drehpunktes 5 von der Standfläche des Unterwagens 2 4) Die Sollgrabtiefe t soll nach der Gleichung soll -t -x - (4) 1 (w1 w) darin ist t1r w1 die Grabtiefe bzw. die Ausladung an der Stelle 1 im Arbeitsbereich des Baggers, von der aus ein Planum bzw. eine Böschung gezogen werden soll, x das Steigungsmaß der Böschung, definiert als x = #t #w (5) In der Rechenschaltung 23 wird fortlaufend der momentane, nach Gleichung (1) berechnete Schaufelschnittwinkel mit dem vorgewählten Schnittwinkel X soll sowie die momentane, nach Gleichung (3) berechnete Grabtiefe mit der nach Gleichung (4) berechneten Sollgrabtiefe verglichen. Liegt der Istwert des Schaufelschnittwinkels & 5 über dem Sollwert soll bzw. der Istwert der Grabtiefe t über dem Sollwert t soll' so wird von der Rechenschaltung 23 der Verstärker 29 bzw. 26 angesteuert, der huber die elektrische Leitung 29a bzw. 26a auf die Hydraulikschaltung 30 im Sinne einer Angleichung des Istwertes an den Sollwert einwirkt. Liegt der Istwert des Schaufelschnittwinkels s 5 unter dem Sollwert X soll bzw. der Istwert der Grabtiefe t unter dem Sollwert t soll' so wird der Verstärker 28 bzw. 27 und über die elektrische Leitung 28a bzw. 27a die Hydraulikschaltung 30 ebenfalls im Sinne einer Angleichung des Istwertes an den Sollwert angesteuert.3) The digging depth t as the vertical distance between the standing surface of the undercarriage 2 and the tooth tip 13 according to the equation t = l1 cos α1 + l2 cos (α1 - α2) + l3 cos α5 - l5 (3) is in it 15 the vertical distance of the pivot point 5 from the standing surface of the undercarriage 2 4) The nominal trench depth t should according to the equation should -t -x - (4) 1 (w1 w) therein t1r w1 the digging depth or the projection at point 1 in the working area of the excavator, from which a subgrade or an embankment is to be drawn, x is the gradient the slope, defined as x = #t #w (5) In the arithmetic circuit 23 is continuous the current blade cutting angle calculated according to equation (1) with the preselected one Cutting angle X should as well as the current digging depth calculated according to equation (3) compared with the nominal dig depth calculated according to equation (4). Is the actual value of the bucket cutting angle & 5 above the nominal value or the actual value of the digging depth t is above the setpoint value t setpoint ', the amplifier 29 is then set by the arithmetic circuit 23 or 26 controlled, the hub the electrical Line 29a resp. 26a to the hydraulic circuit 30 in the sense of an adjustment of the actual value to the Setpoint acts. If the actual value of the blade cutting angle s 5 is below the nominal value X soll or the actual value of the digging depth t below the nominal value t soll 'is how the amplifier becomes 28 or 27 and the hydraulic circuit via the electrical line 28a or 27a 30 also controlled in the sense of an adjustment of the actual value to the setpoint.

Eingabegerät Mit dem Eingabegerät 24 werden die Konstanten in den Gleichungen (1), (2), (3) und (4) der Rechenschaltung 23 zugeführt. über das Eingabegerät 24 wird zusätzlich der Rechenschaltung 23 die Information eingegeben, ob bei einer Soll-Istwertabweichung des Schaufelschnittwinkels bzw. der Grabtiefe die Position regulierung einsetzen soll, oder ob nur die Position der Grabgefäße errechnet und mittels des Anzeigegerätes 25 angezeigt werden soll.Input device With the input device 24, the constants in the Equations (1), (2), (3) and (4) are supplied to the arithmetic circuit 23. via the input device 24 the computing circuit 23 is also entered the information whether at a Setpoint / actual value deviation of the bucket cutting angle or the digging depth the position regulation should use, or whether only the position of the grave vessels is calculated and is to be displayed by means of the display device 25.

Anzeigegerät Mit dem Anzeigegerät 25 werden die von der Rechenschaltung 23 errechneten momentanen Werte des Schaufel schnittwinkels N 5, der Ausladung w und der Grabtiefe t in digitaler Form angezeigt.Display device With the display device 25, the from the computing circuit 23 calculated instantaneous values of the blade cutting angle N 5, the radius w and the digging depth t are displayed in digital form.

Hydraulikschaltung Anhand des in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Hydraulikschaltuny 30 wird im Folgenden die übliche manuelle Steuerung der Baggerausrüstung sowie die erfindungsgemäße Schaltung zur automatischen Positionsregulierung berklärt.Hydraulic circuit based on the preferred shown in FIG Exemplary embodiment of the hydraulic circuit 30 is the usual manual in the following Control of the excavator equipment and the circuit according to the invention for automatic Position regulation explained.

ri Von der Hilfspumpe 40 wird ein über das Druckbegrenzungsventil 42 auf konstantem Druck 4bhaltener Druckölstrom erzeugt und über die Leitung 41 den manuell gesteuerten Druckregelventilen 43, 44, 45, 46, 47 und 48 zugeführt. Will der Baggerführer z. B. mit dem Stiel 7 eine Grabbewegung durchführen, so betätigt er das Druckregelventil 43, an dessen Ausgang sich in der Leitung 49 ein Druck aufbaut, der das Ventil 55 so steuert, daß eine Verbindung der Leitungen 64 und 70 sowie 67 und 73 entsteht, und der von der Pumpe 58 erzeugte und vom Druckbegrenzungsventil 61 abgesicherte Druckölstrom in den Kolbenflächenraum 70a des Zylinders 9 gelangen kann und gleichzeitig das im Ringflächenraum 67a vorhandene Öl zum Tank abfließen kann. Die Kolbenstange 9a fährt aus, wobei die Ausfahrgeschwindigkeit durch den über das Druckregelventil 43 eingestellten Druck in der Weise gesteuert wird, daß das Ventil 55 bei hohem Druck mehr und bei niedri - Druck weniger aufsteuert, wodurch aufgrund des unterschiedlichen Druckabfalles im Ventil 55 der Druckölstrom zur Beaufschlagung des Zylinderraumes 70a unterschiedlich groß wird. ri From the auxiliary pump 40, a pressure relief valve 42 pressure oil flow maintained at constant pressure 4b is generated and via line 41 the manually controlled pressure regulating valves 43, 44, 45, 46, 47 and 48 are supplied. If the excavator operator z. B. perform a digging movement with the handle 7, so actuated he the pressure control valve 43, at the output of which a pressure builds up in the line 49, which controls the valve 55 so that a connection of the lines 64 and 70 as well 67 and 73 arises, and that generated by the pump 58 and the pressure relief valve 61 secured pressure oil flow into the piston surface space 70a of the cylinder 9 and at the same time the oil present in the annular surface space 67a can flow off to the tank can. The piston rod 9a extends, the extension speed by the via the pressure control valve 43 set pressure in the way controlled it becomes that the valve 55 opens more at high pressure and less at low pressure, whereby due to the different pressure drop in valve 55, the pressure oil flow to act on the cylinder space 70a is of different sizes.

Die, wie vorstehend am Beispiel de Ausfahrens des Stielzylinders erläuterte, an sich bekannte Schaltung arbeitet in entsprechender WeisE auch für die Bewegung zum Einfahren des Stielzylinders durch Betätigung des Druckregelventils 44. Will der Baggerführer der Stielbewegung die Bewegung des Auslegers 4 überlagern, so muß er zusätzlich das Druckregelventil 45 betätigen, wodurch in der Leitung 51 ein Druck zur Betätigung des Ventiles~56 entsteht, das den von der Pumpe 59 erzeugten, durch das Druckbegrenzungsventil 62 abgesicherten Druckölstrom über die Leitungen 65 und 71 in den Kolbenflächenraum 71a des Zylinders 6 und das im Ringflächenraum 68a befindliche öl über die Leitungen 68 und 74 in den Tank leitet, wodurch die Kolbenstange 6a des Zylinders 6 ausfährt. Soll die Kolbenstange einfahren, muß statt des Druckregelventils 45 das pruckregelventil 46 betätigt werden, wodurch im Ventil 56 eine Verbindung der Leitungen 65 und 68 sowie 71 und 74 entsteht und der Ringflächenraum 68a mit Drucköl von der Pumpe 59 beaufschlagt wird. Das Ausfahren der Kolbenstange 6a des Zylinders 6 hat eine Verringerung der Grabtiefe t, das Einfahren der Kolbenstange eine Vergrößerung der Grabtief'e zur Folge.As explained above using the example of the extension of the stick cylinder, circuit known per se also works in a corresponding manner for the movement to retract the stick cylinder by actuating the pressure control valve 44. Will the excavator operator of the arm movement superimpose the movement of the boom 4, so must he also actuate the pressure control valve 45, whereby a pressure in the line 51 to actuate the valve 56 arises, which is generated by the pump 59 through the pressure relief valve 62 secured pressure oil flow via the lines 65 and 71 in the piston surface space 71a of the cylinder 6 and that located in the annular surface space 68a oil passes through the lines 68 and 74 into the tank, whereby the piston rod 6a of the cylinder 6 extends. If the piston rod is to retract, the pressure control valve must 45 the pressure control valve 46 are actuated, whereby a link of the lines 65 and 68 as well as 71 and 74 and the annular surface space 68a with it Pressurized oil is acted upon by the pump 59. The extension of the piston rod 6a of the Cylinder 6 has a reduction in the digging depth t, the retraction of the piston rod result in an enlargement of the digging depth.

Diese Schaltung arbeitet in entsptechender Weise auch zur Steuerung des Zylinders 12, mit dem die Stellung des Grabgefäßes 1o und damit der Schnittwinkel y 5 eingestellt wird. Durch Betätigung des Druckregelventils 47 wird der von der Pumpe 60 erzeugte Druckölstrom in den Kolbenflächenraum 72a des Zylinders 12 geleitet, wodurch die Kolbenstange 12a ausfährt und das Grabgefäß 1o so bewegt wird, daß der Schnittwinkel kleiner wird; während die Betätigung des Druckregelventils 48 eine Beaufschlagung des Ringflächenraumes 69a mit Drucköl und somit ein Einfahren der Kolbenstange 12a und dadurch eine Vergrößerung des Schaufelschnittwinkels zur Folge hat. Bei der beschriebenen, soweit bekannten Hydraulikschaltung ist es also erforderlich, die zur Erzielung einer bestimmten Grabkurve der Zahnspitze 13 notwendigen Bewegungen der Zylinder 6, 9 und 12 manuell zu steuern. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Hydraulikschaltung 30 der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Leitungen 51, 52, 53 und 54 zusätzlich die elektromagnetisch betätigten Ventile 77, 78, 79 und 80 angeordnet, mittels derer die Bewegung der Zylinder 6 und 12 automatisch so gesteuert wird, daß eine vorgewählte Grabkurve eingehalten wird, wenn nur eine Bewegung, etwa die Ausfahrbewegung des Zylinders 9, durch Betätigung des Druckregelventils 43, manuell gesteuert wird. Die Ansteuerung der Magnetventile 77 bis 80 erfolgt durch die Rechenschaltung 23 über die Verstärker 26 bis 29 und die elektrischen Leitungen 26a bis 29a.This circuit works in the same way for control of the cylinder 12, with which the position of the grave vessel 1o and thus the cutting angle y 5 is set. By actuating the pressure control valve 47, the of the Pump 60 generated pressure oil flow is directed into the piston surface space 72a of the cylinder 12, whereby the piston rod 12a extends and the grave vessel 1o is moved so that the Cutting angle becomes smaller; while the actuation of the pressure control valve 48 a Pressurizing the annular surface space 69a with pressure oil and thus retracting the Piston rod 12a and thereby an increase in the blade cutting angle result Has. In the hydraulic circuit described, so far known, it is therefore necessary the movements necessary to achieve a specific digging curve of the tooth tip 13 the cylinders 6, 9 and 12 can be controlled manually. In the one shown in FIG Embodiment the hydraulic circuit 30 of the device according to the invention are in the lines 51, 52, 53 and 54 additionally the electromagnetically operated valves 77, 78, 79 and 80, by means of which the movement of the cylinders 6 and 12 is automatic is controlled so that a preselected digging curve is adhered to, if only one Movement, such as the extension movement of the cylinder 9, by actuating the pressure control valve 43, controlled manually. The solenoid valves 77 to 80 are activated through the computing circuit 23 through the amplifiers 26 to 29 and the electrical Lines 26a to 29a.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Erreicht die Grabtiefe t durch die manuell eingeleitete Ausfahrbewegung des Zylinders 9 einen Wert, der größer ist als die Sollgrabtiefe, so gibt die bereits beschriebene Rechenschaltung 23 über den Verstärker 26 und die elektrische Leitung 26a ein Signal an das Magnetventil 77, wodurch die Leitung 51 zum Ventil 56 unterbrochen und das Ventil 56 mit dem in der Leitung 76 vorhandenen Druck aufgesteuert wird, so daß der Zylinder 6 in der bereits beschriebenen Weise ausfährt. Das Magnetventil 77 bleibt so lange geschaltet, bis die durch das Ausfahren des Zylinders 6 sich verringernde Grabtiefe den Wert der Sollgrabtiefe erreichte Ist die augenblickliche Grabtiefe dagegen geringer als die Sollgrabtiefe, so wird von der Rechenschaltung 23 über den Verstärker 27 und die elektrische Leitung 27a das Magnetventil 78 angesteuert, wodurch das Ventil 56 miteldem in der Leitung 76 herrschenden Druck so aufgesteuert wird, daß die Kolbenstange 6a einfährt und die Grabtiefe1der Schaufel sich der Sollgrabtiefe angleicht. Wie die beschriebene Schaltung zur Regelung der Grabtiefe arbeitet in entsprechender Weise auch die Schaltung zur Regelung des Schaufelschnittwinkels X 5. Liegt der Momentanwert des Schaufelschnittwinkels über dem Sollwert, so gibt die Rechenschaltung 23 über den Verstärker 29 und die elektrische Leitung 29a ein Signal an das Magnetventil 79, wodurch das Ventil 57 mit in der Leitung 76 herrschendem Druck so aufgesteuert wird, daß der Zylinder 12 -ausfährt und der Schaufelschnittwinkel-sich dem Sollwert angleicht. Ist dagegen der Schaufelschnittwinkel kleiner als der Sollwert, so wird über den Verstärker 28 und die elektrische Leitung 28a das Magnetventil 80 geschaltet und der Zylinder 12 im Sinne einer Verringerung des Schaufelschnittwinkels eingefahren. Die Leitung 76 ist in dem Ausführungsbeispiel mit der Leitung 49 verbunden. Damit wird der Steuerdruck des Ventils 55 für die manuell gesteuerte NauptbeweuPig des Grabvorganges - in diesem Falle die Bewegung "Stielzylinder Ausfahren" - ebenfalls der Steuerdruck des Ventils 56 für die automatisch ablaufende Korrekturbewegung zur Einhaltung der Grabtiefe - in diesem Falle "Auslegerzylinder aus bzw. Einfahren" -und auch der Steuerdruck des Ventil! 57, mit dem der Schaufelschnittwinkel durch automatische Steuerung der Bewegung "Schaufelzylinder Aus- bzw. Einfahren" auf den vorgewählten Wert einreguliert wird. Dadurch ergibt sich eine Anpassung der automatisch ablaufenden Korrekturbewegung an die Geschwindigkeit der manuell gesteuerten Hauptbewegung.The working method is as follows: Reaches the digging depth t through the manually initiated extension movement of the cylinder 9 has a value that is greater than the target digging depth, the calculation circuit 23 already described transfers the amplifier 26 and the electrical line 26a a signal to the solenoid valve 77, whereby the line 51 to the valve 56 is interrupted and the valve 56 to the in the line 76 existing pressure is opened so that the cylinder 6 in extends in the manner already described. The solenoid valve 77 remains that way Long switched until the digging depth is reduced by the extension of the cylinder 6 reached the value of the target digging depth, however, the current digging depth is less than the target digging depth, the computing circuit 23 via the amplifier 27 and the electrical line 27a actuates the solenoid valve 78, whereby the valve 56 with the pressure prevailing in the line 76 is opened so that the piston rod 6a retracts and the digging depth 1 of the shovel adapts to the nominal digging depth. As the circuit described for regulating the digging depth works accordingly Way also the circuit for regulating the blade cutting angle X5 The arithmetic circuit gives the instantaneous value of the blade cutting angle above the nominal value 23 a signal to the solenoid valve via the amplifier 29 and the electrical line 29a 79, whereby the valve 57 is opened with the pressure prevailing in the line 76 becomes that the cylinder 12 -extends and the blade cutting angle-is the target value aligns. If, on the other hand, the blade cutting angle is smaller than the target value, then becomes The solenoid valve 80 is switched via the amplifier 28 and the electrical line 28a and the cylinder 12 is retracted to reduce the blade cutting angle. The line 76 is connected to the line 49 in the exemplary embodiment. In order to will the control pressure of valve 55 for the manually controlled Main concern of the digging process - in this case the "stick cylinder extend" movement - also the control pressure of the valve 56 for the automatically running corrective movement to maintain the digging depth - in this case "boom cylinder extend or retract" -and also the control pressure of the valve! 57, with which the blade cutting angle is through automatic control of the movement "bucket cylinder extending or retracting" on the preselected value is adjusted. This results in an adjustment of the automatic ongoing corrective movement to the speed of the manually controlled main movement.

In einer anderen Ausführungsform ist die Leitung 76 nicht mit der Leitung 49, sondern-mit der Leitung 41 verbunden, wodurch die Korrekturbewegungen immer mit maximaler Geschwindigkeit erfolgen.In another embodiment, the line 76 is not connected to the Line 49, but rather-connected to line 41, whereby the corrective movements always take place at maximum speed.

In einer weiteren Ausführungsform werden die elektromagnetisch betätigten Ventile 77 bis So durch elektromagnetisch betätigte Regelventile ersetzt, die das von der Rechenschaltung 23 gelieferte, der Soll-Istwertdifferenz der Grabtiefe bzw. des Schnittwinkels proportionale elektrische Signal in ein entsprechendes proportionales Durcksignal umformen und damit das Ventil 56 bzw. 57 steuern.In a further embodiment, the electromagnetically operated Valves 77 to So have been replaced by solenoid operated control valves that have the the target / actual value difference of the digging depth or electrical signal proportional to the cutting angle into a corresponding proportional one Reshape the pressure signal and thus control the valve 56 or 57.

In diesem Falle ist die Leitung 76 ebenfalls mit der Leitung 41 verbunden.In this case, the line 76 is also connected to the line 41.

Prioritätsschaltung Die Priorität der manuellen Steuerung der Zylinder 6 und 12 mittels der Druckregelventile 45 bis 48 gegenüber der automatischen Positionsretulierung wird mit den Druckschaltern 90 bis 93 erreicht, die in den Leitungen 51 bis 54 angeordnet sind und,'äber die elektrischen Leitungen 90a bis 93a ein Signal zur Beendigung der automatischen Positionsregulierung liefern, sobald eines der Druckregelventile 45 bis 48 betätigt wird.Priority switching The priority of the manual control of the cylinders 6 and 12 by means of the pressure control valves 45 to 48 with respect to the automatic position locking is achieved with the pressure switches 90 to 93, which are arranged in lines 51 to 54 are and, 'via the electrical lines 90a to 93a, a signal for termination of the automatic position regulation as soon as one of the pressure regulating valves 45 to 48 is operated.

Die Magnetventile 77 bis 80 fallen dann in die in Fig. 4 gezeichnete Schaltstellung, in der das übliche, bereits dargestellte Baggern möglich ist.The solenoid valves 77 to 80 then fall into the one shown in FIG. 4 Switch position in which the usual, already illustrated excavation is possible.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können z. B. statt der digitalen Elemente für die Rechenschaltung auch analoge Elemente sowie statt der digitalen Anzeige der Schaufelposition auch ein analoges Anzeigegerät vorgesehen werden.The invention is not limited to the embodiment described above limited. It can e.g. B. instead of the digital elements for the computing circuit also analog elements and instead of the digital display of the bucket position an analog display device can be provided.

Bezeichnung der Bezugsziffern 1 Oberwagen 2 Unterwagen 3 Drehachse 4 Ausleger .5 Drehpunkt 6 Hydraulikzylinder 6a Kolbenstange 7 Stiel 8 Drehpunkt 9 Hydraulikzylinder 9a Kolbenstange lo Grabgefäß 11 Drehpunkt 12 Hydraulikzylinder 12a Kolbenstange 13 Zahnspitze 20 - 22 Winkelgeber 23 Rechenschaltung 24 Eingabegerät 25 Anzeigegerät 26a-29a elektrische Leitungen 30 . Hydraulikschaltung 31 Prioritätsschaltung 40 Hilfspumpe 41 Hydraulikleitung 42 Druckbegrenzungsventil 43 - 48 Druckregelventile 49 - 54 Hydraulikleitungen 55 - 57 Ventile 58 - 60 Pumpen 61 - 63 Druckbegrenzungsventile 64 - 76 Hydraulikleitungen 64a-69a Ringflächenräume der Hydraulikzylinder 6, 9, 12 70a -72a Kolbenflächenrãume der Hydraulikzylinder 6, 9, 12 77 - 80 Magnetventile 77a 8oa elektrische Leitungen 9o - 93 Druckschalter 9oa-93a elektrische Leitungen L e e r s e i t e Designation of the reference numbers 1 upper carriage 2 undercarriage 3 axis of rotation 4 boom .5 pivot point 6 hydraulic cylinder 6a piston rod 7 stick 8 pivot point 9 hydraulic cylinder 9a piston rod lo digging vessel 11 pivot point 12 hydraulic cylinder 12a piston rod 13 tooth tip 20 - 22 angle encoder 23 arithmetic circuit 24 input device 25 display device 26a-29a electrical lines 30. Hydraulic circuit 31 Priority circuit 40 Auxiliary pump 41 Hydraulic line 42 Pressure relief valve 43 - 48 Pressure control valves 49 - 54 Hydraulic lines 55 - 57 Valves 58 - 60 Pumps 61 - 63 Pressure relief valves 64 - 76 hydraulic lines 64a-69a annular surface spaces of the hydraulic cylinders 6, 9, 12 70a -72a piston surface areas of hydraulic cylinders 6, 9, 12 77 - 80 solenoid valves 77a 8oa electrical lines 9o - 93 pressure switches 9oa-93a electrical lines L. e e r e i t e

Claims

PATENT CLAIMS Device for position display and for automatic Position regulation of the srab container for hydraulically operated earth moving machines, especially for excavators equipped with a boom, a stick and a digging vessel for leveling and creating embankments c h n e t that the angle values of the measured by means of angle sensors (20, 21 and 22) Boom (4), the handle (7) and the grave vessel (10) one with digital elements equipped computing circuit (23) are supplied, which are derived from these values and the constant values of the lengths of the boom (4), the handle (7) and the grave vessel (10) as well as additional constants the digging depth t, radius w and the shovel cutting angle X 5 calculated and brought to the display via digital display devices (25) as well as from the comparison of the actual value of the digging depth with the constant set for leveling Setpoint or

with the one set for embankment drawing, which depends on the radius Setpoint of the digging depth and from the comparison of the actual value of the shovel cutting angle with the Preselected setpoint pulses for controlling solenoid valves (77, 78t 79 and 80), which with manual control only have one work movement, z. B. the handle movement, the movement of the boom (4) and the movement of the grave vessel (io) by acting on the valves (56 and 57) automatically in this way with the pressure oil flow generated by an auxiliary pump (40) regulate that the digging depth or the slope liner slope to be produced as well as the desired cutting angle of the grave vessel (10) must be adhered to.

2. Device for automatic position regulation according to claim 1, characterized in that one of the corrective movement to maintain the digging depth Serving valve (56) and a correction movement to maintain the blade cutting angle serving valve (57) by means of the solenoid valves controlled by the computing circuit (23) (77 to 80) can be opened with the same pressure as that of the implementation the valve (55) serving the main movement "stick cylinder extension" is opened manually will.

3. Device for automatic position regulation according to claim 1, characterized in that in the hydraulic circuit (30) electromagnetically actuated control valves are arranged, which the valve (56) or the valve (57) open with a pressure proportional to that in the arithmetic circuit (23) determined Soltl actual value difference of the digging depth or the shovel cutting angle is.

4. Device for automatic position regulation according to claim 1, characterized in that the priority of manual control over the automatic control of the correction movements is guaranteed, by manually actuating the pressure regulating valves (45 to 48) to control the Movements of the boom (4) and the digging vessel (lo) the pressure switch (9o to 93) switch off the automatic position regulation.