DE2613920A1 - Vorrichtung zur steuerung eines baggers - Google Patents

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Liedl, Nöth, Zeitler

Patentanwälte
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B 7771

HOKUSHIN ELECTRIC WORKS, LTD. 3-30-1 Shimomaruko, Ohta-ku, Tokyo/ JAPAN

Vorrichtung zur Steuerung eines Baggers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Baggern, wie sie im zivilen Baubereich verwendet werden, und insbesondere ein Steuersystem für hydraulische Universalbagger, insbesondere hydraulisch kraftgetriebene Löffelbagger.

Ein Löffelbagger besteht im allgemeinen aus drei Hauptteilen, nämlich einem vorderen Aufnahmeteil für das Grabwerkzeug, einem drehbaren Oberwagen, an dem das Aufnahmeteil befestigt ist und einem

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Unterwagen. Die Erfindung betrifft nun ein System zur Steuerung eines derartigen Löffelbaggers zwecks Ausführung verschiedener Arbeiten, wie Graben, Durchsticharbeiten oder Ladearbeiten.

Löffelbagger der Gattung der hydraulischen Schaufelexkavatoren besitzen im allgemeinen einen Ausleger, der in der Vertikalen relativ zu dem Unterwagen verschwenkt werden kann, wobei am Ende des Auslegers ein Arm drehbar angeordnet ist, der vertikal verschwenkt werden kann. Weiterhin ist ein vorderes Arbeitsteil vorgesehen, das ein Schöpfer, ein Baggereimer, eine Schaufel oder ein Löffel sein kann, welches vertikal drehbar an dem äußeren Ende des Armes befestigt ist. Die Betätigung des Auslegers relativ zu dem Unterwagen oder Fahrwerk erfolgt über hydraulische Einrichtungen, die zwischen dem Fahrwerk und dem Ausleger angeordnet sind. Die Betätigung des Armes relativ zu dem Ausleger erfolgt durch eine zweite hydraulische Einrichtung, welche zwischen dem Arm und dem Ausleger vorgesehen ist. Das vordere Werkzeugteil, z.B. eine Baggerschaufel, wird relativ zu dem Arm mittels einer dritten hydraulischen Einrichtung, die zwischen dem Arm und dem Werkzeug vorgesehen ist, betätigt.

Bekannte Bagger der in Rede stehenden Art hatten wenigstens drei Handsteuerhebel zur Steuerung der ersten hydraulischen Einrichtung zwecks Betätigung des Auslegers, der zweiten hydraulischen Einrichtung zwecks Betätigung des Armes und der dritten hydraulischen Einrichtung zur Betätigung des Grabwerkzeuges, sowie wenigstens einen weiteren Steuerhebel zur Steuerung der Schwenkbewegung des Auslegers, des Armes und des Baggerwerkzeuges als Einheit relativ zu dem Fahrgestell. Es sind also eine Anzahl von Steuerhebeln erforderlich, um die genannten hydraulischen Einrichtungen und die Dreheinrichtung zu betätigen.

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In dem kleinen Baggerhaus oder Führerstand, das in dem drehbaren Oberwagen untergebracht ist, müssen außer den vier Steuerhebeln verschiedene Getriebe zum Antrieb der Schaufel oder des Löffels untergebracht werden. Der Baggerführer muß große Erfahrung haben, um bestimmte Arbeiten, z.B. Durchtrennen, Einschneiden oder Graben durch entsprechende Betätigung der Steuerhebel exakt durchzuführen.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein neues System zur Steuerung der Schaufel oder des Löffels eines Baggers vorzugschlagen, durch das die Steuerung der hydraulischen Einrichtungen und der Einrichtung zur Drehung des Oberwagens oder Turmes wesentlich vereinfacht wird und durch das verschiedene Arbeiten der Schaufel oder des Löffels exakt auch durch Baggerführer durchgeführt werden kann, die nicht über langjährige Erfahrungen und Schulung verfugen.

Wenn ein Löffelbagger zum Graben eingesetzt wird, dann wird nicht nur der Löffel, sondern auch der Arm und der mit dem Löffel verbundene Ausleger und die entsprechenden Verbindungsteile durch Schlamm, Erdreich oder schlammiges Wasser verschmutzt. Die Teile sind erheblichen Stoßwirkungen ausgesetzt.

Gemäß der Erfindung soll dementsprechend ein System zur Steuerung der Schaufel oder des Löffels vorgeschlagen werden, bei denen empfindliche elektromechanische Teile, wie sie zur Steuerung der Schaufel erforderlich sind, an Stellen untergebracht werden, die vergleichsweise keinen großen Stoßeinwirkungen ausgesetzt sind.

Beim Arbeiten mit dem Löffelbagger muß

der Baggerführer auf die Ortsverhältnisse äußerste Sorgfalt verwenden. Er muß besonders aufpassen, daß keine Unfälle passieren, bei-

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spielsweise eine Verletzung eines Arbeiters mit der Schaufel.

Gemäß der Erfindung soll dementsprechend das System zur Steuerung der Schaufel oder des Löffels so ausgebildet werden, daß es nicht betätigt werden kann, wenn nicht der Baggerführer eine bestimmte normale Körperhaltung in seinem Sitz einnimmt, um derartige Unfälle zu verhindern.

Weiterhin soll das Steuerungssystem für den Löffelbagger so funktionieren, daß, wenn die Relativstellungen des Steuerhebels und der Schaufel stark voneinander abweichen, die Schaufel zwar bewegt werden kann, jedoch nur langsam, bis die Relativstellungen bis zu einem bestimmten tolerierbaren Bereich abgebaut wurden. Das Steuersystem soll weiterhin Sicherheitseinrichtungen zur Verhinderung irgendeiner unerwünschten Betriebsweise enthalten, wie sie beispielsweise bei Unterbrechung der Steuerkreise in dem System auftreten könnten.

Das Steuersystem für den Löffelbagger soll mit einer Lastübertragungs einrichtung versehen werden, welche eine der Belastung an der Schaufel entsprechende Kraft auf den Steuerhebel überträgt, so daß der Baggerführer ein entsprechendes Bedienungsgefühl hat, d.h. er nimmt die Bewegung der Schaufel und ihren Beladungszustand wahr.

In vielen Fällen werden einschlägige Arbeiten, z.B. Abtragen oder Graben, mit der Schaufel oder dem Löffel so durchgeführt, daß sich ein bestimmter, sich wiederholender Betätigungsrhythmus für die Elemente des Löffelbaggers ergibt. In diesen Fällen kann die Betätigung der Elemente des Löffelbaggers in einem bestimmten Steuermuster wiederholt werden.

Dementsprechend soll gemäß der Erfindung das Steuersystem für den Löffelbagger so ausgebildet werden, daß der Löffelbagger nach einem

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bestimmten vorgegebenen Steuerprogramm je nach den Umständen betätigt werden kann.

Die neuen Merkmale des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Das Steuersystem gemäß der Erfindung enthält also einen Handbetätigungshebel, der in Nachbildung aus einem Steuerausleger, einem Steuerarm und einem entsprechenden Werkzeug, z.B. einer Schaufel, besteht, die also eine Verkleinerung eines wirklichen Auslegers eines Armes oder einer Schaufel des Löffelbaggers entsprechen und aus einer entsprechenden Steuerschaltung. Die Steuerschaltung enthält Mittel, um die Bewegung oder Verschiebung der Elemente des Steuerhebels festzustellen, Mittel, um die Bewegung der Elemente der Schaufel festzustellen und Mittel, um die Bewegung des Steuerhebels mit den Elementen des Löffelbaggers zu vergleichen. Das Differentialsignal der Schaltung wird einem Servomechanismus zugeleitet, der bewirkt, daß der Löffelbagger sich in Übereinstimmung mit der Bewegung des Steuerhebels bewegt. Der Löffelbagger kann so gleichsinnig mit dem Handsteuerhebel gesteuert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Baggers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Zusammenarbeit zwischen den elektrischen Schaltungen und den hydrau-

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lischen Steuereinrichtungen bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des horizontalen Steuersystems gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Schaufelwinkeldetäior des Steuerungs systemes an einer von dem Drehlager der Schaufel entfernten Stelle angeordnet ist;

Fig. 6 eine schematische Ansicht mit einem Schalter, der eine der Sicherheitseinrichtungen in dem Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 7 einen Schaltplan einer weiteren Sicherheitseinrichtung bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 8 ein Blocks chalthild zur Erläuterung weiterer Sicherheitseinrichtungen bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 9 einen Schaltplan eines Beispieles einer Sicherheitseinrichtung gemäß Fig. 8;

Fig. 10 einen Schaltplan von Sicherheitseinrichtungen für den Fall, daß elektrische Leitungen in dem Schaufelsteuers ystem gemäß der Erfindung unterbrochen sind;

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Fig. 11 eine schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform zur Übermittlung der Belastung der Schaufel bei einem Steuersystem gemäß der Erfindung;

Fig. 12 einen Schaltplan der Belastungsübertragungseinrichtung gemäß Fig. 11;

Fig. 13 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der typischen Grabbewegung eines Löffelbaggers;

Fig. 14 eine Ansicht zur Erläuterung der Verschwenkwinkel der Elemente der kraftbetriebenen Schaufel;

Fig. 15 ein Diagramm zur Erläuterung der Bewegungspunkte des Löffelbaggers bei einer Grabarbeit;

Fig. 16 einen Schalt plan des Steuersystems gemäß der Erfindung, welchem ein Programmsignalerzeuger zugeordnet ist;

Fig. 17 eine schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform des Programmsignalerzeugers und

Fig. 18 eine schaubildliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Programmsignalerzeugers.

In dem oberen Teil von Fig. 1 ist ein hydraulischer kraftbetriebener Löffelbagger 1 dargestellt, der im wesentlichen aus einem Unterwagen 2, einem auf dem Unterwagen drehbar angeordneten Oberwagen 3, einem Ausleger 4, einem Arm 5 und einem Baggerwerkzeug, z.B. einer Schaufel oder einem Löffel 6, besteht. Der drehbare Oberwagen 3 enthält ein Führerhaus für den Baggerführer, in welchem

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Steuereinrichtungen angeordnet sind. Bei der Drehung des Oberwagens rarden ebenfalls der Ausleger 4, der Arm 5 und das Werkzeug als Einheit mitgedreht.

Der Ausleger 4 ist schwenkbar an einem Ende an dem drehbaren Oberwagen 3 mittels eines Drehlagers 7 angeordnet, so daß er mittels einer hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 8 vertikal verschwenkt werden kann.

Ein Ende des Arms 5 ist drehbar mittels eines Drehlagers 9 mit dem anderen Ende des Auslegers 4 verbunden, so daß der Arm mittels einer hydraulischen Armbetätigungseinrichtung 10 vertikal verschwenkt werden kann.

Der Ausleger 6 ist mittels eines Bolzens 11 mit dem anderen Ende des Arms 5 verbunden, so daß er mittels einer hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 12 verschwenkt werden kann.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind Einrichtungen zur Steuerung der Schaufel oder des Löffels in dem Baggerführergehäuse im Oberwagen 3 und mindestens vier Steuerhebel angeordnet, und zwar ein Hebel zur Steuerung der hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 8 zwecks Betätigung des Auslegers, ein Hebel zur Steuerung der hydraulischen Armbetätigungseinrichtung 10 zwecks Betätigung des Arms 5, ein Hebel zur Steuerung der hydraulischen Schaufelbetätigungseinrichtung 12 zwecks Betätigung der Schaufel 6 und ein Hebel zur Steuerung einer Einrichtung mit der die Gesamtanordnung, bestehend aus dem Ausleger, dem Arm und der Schaufel, zusammen mit dem Oberwagen 3 relativ zum Unterwagen 2 horizontal gedreht werden kann. Es sei bemerkt, daß diese Steuerhebel sämtlich in dem kleinen Bedienungsraum für den Baggerführer untergebracht werden müssen.

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Wenn also Grabarbeiten mit dem Löffelbagger 1 durchgeführt werden sollen, dann betätigt der Baggerführer diese Steuerhebel so, daß an einer gewünschten Stelle aufgegraben wird und daß das Erdreich mit dem Löffel oder der Schaufel nach oben gebracht werden kann. Dann dreht der Baggerführer den Löffel oder die Schaufel in eine solche Richtung, daß das Gräbgut aus der Schaufel fällt. Anschließend wird die Schaufel wieder in ihre frühere Lage gebracht und der Grabarbeitsgang wiederholt.

Wenn sich also der Löffelbagger 1 beispielsweise in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung befindet, dann wird zur Durchführung einer Grabarbeit der Ausleger 4 und der Arm 5 nach unten verschwenkt. Anschließend wird die Schaufel 6 nach unten gedreht, um eine gewünschte Stelle aufzugraben. Anschließend wird die das Grabgut enthaltende Schaufel 6, der Ausleger 4 und der Arm 5 nach oben bewegt. Der Oberwagen 3 wird gedreht, so daß der Ausleger, der Arm und die Schaufel in eine gewünschte Stellung kommen, um das Grabgut aus der Schaufel zu entleeren. Anschließend wird der Oberwagen 3 relativ zu dem Unterwagen 2 wieder gedreht, um den Ausleger 4, den Arm 5 und die Schaufel 6 in ihre Ausgangsstellungen zum Graben zu bringen.

Die Steuerung des Auslegers, des Armes und der Schaufel, wie beschrieben, kann je für sich und unabhängig erfolgen. In einigen Fällen muß jedoch die Steuerung zusammenhängend durchgeführt werden. In diesem Fall ist die Betätigung der Steuerhebel ziemlich kompliziert und erfordert eine ziemlich große Erfahrung.

Das Steuersystem für den Löffelbagger gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem kombinierten Steuerhebel 100 und einer Steuerschaltung 200. Wie aus dem unteren Teil der Fig. 1 ersichtlich,

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besitzt der kombinierte Steuerhebel 100 eine Basis 102, welche eine verkleinerte Nachbildung des Unterwagens darstellt, einen verkleinerten Oberwagen 103, welcher mittels einer Welle 103' an der Basis so befestigt ist, daß er relativ zu dieser horizontal gedreht werden kann, einen verkleinerten Steuerausleger 104, einen verkleinerten Steuerarm 105 und eine verkleinerte Steuers chaufel 106, welche je zueinander verschwenkbar mittels der Drehlager 107, und 111 angeordnet sind. Der kombinierte Steuerhebel 100 kann in dem Raum für den Baggerführer oder auch an anderer Stelle angeordnet sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun bei der von Hand aus erfolgenden Betätigung der Elemente des kombinierten Steuerhebels Bezugssignale erzeugt, die den Bewegungen der Elemente entsprechen. Diese Signale werden der Steuerschaltung 200 zugeleitet, welche die Verbindung des Löffelbaggers 1 mit dem kombinierten Steuerhebel herstellt, um Ausgangssignale zu erzeugen, durch die die hydraulischen Einrichtungen 8, 10 und 12 des Löffelbaggers betätigt werden, wobei der Ausleger 4, der Arm 5 und die Schaufel 6 des Löffelbaggers entsprechend den Bewegungen des Steuerauslegers 104, des Steuerarms 105 und der Steuers chaufel 106 des kombinierten Steuerhebels bewegt werden.

Aus dem Blockbild der Fig. 2 ist die Verbindung zwischen einer elektrischen Schaltung und den hydraulischen Steuereinrichtungen in dem Löffelbaggersteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ersichtlich. Figur 3 stellt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 dar. In den Figuren 2 und 3 dienen die Schalter 201 und 202 dazu, eine elektrische Spannungsquelle +V mit der Schaltung 200 zu verbinden. Ein Potentiometer 207 arbeitet mit dem Drehlager 107 des Steuerauslegers 104 zusammen. Ein Ende des Potentiometers

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ist mit der Spannungsquelle + V über einen Widerstand R. verbunden. Wenn der Steuerausleger 104 verschwenkt wird, dreht sich auch ein zugeordneter Schieber, so daß ein Auslegerwinkeleinstellsignal proportional zu dem Drehwinkel einer nicht inversen Seiteneingangsklemme einer Vergleichseinrichtung 208 und einer inversen Seiteneingangs-

el

klemme einer Vergleichseinheit 208, einer Vergleichsschaltung 208 zugeleitet wird. Ein Potentiometer 217 arbeitet mit dem Drehlager des Auslegers 4 des Löffelbaggers 1 zusamme n. Ein Ende des Potentiometers 217 ist über einen Widerstand R„ mit der Spannungsquelle + V über eine Leitung L₁ verbunden. Das andere Ende ist über eine Leitung L„ geerdet. Wenn der Ausleger 4 verschwenkt wird, dreht sich ein mit dem Drehlager 7 zusammenarbeitender Schieber und greift ein Signal proportional zu dem Drehwinkel des Auslegers 4 ab. Dieses Signal wird der inversen Seiteneingangsklemme der Vergleichs-

einrichtung 208 und der nicht inversen Seiteneingangsklemme der a

Vergleichseinrichtung 208, der Vergleichsschaltung 208 zugeführt. Das Einstellsignal für den Auslegerschwenkwinkel wird mit dem abgegriffenen Auslegerdrehwinkelsignal in der Vergleichsschaltung 208 verglichen, wobei ein gegebenenfalls auftretendes Differentialsignal einer Antriebsschaltung 209 zugeleitet wird. Die Antriebsschaltung besitzt ein Paar Transistoren Tr₁ und Tr₀, um das Ausgangssignal einem der beiden Betätigungselemente 211 und 212 eines elektromagnetischen Ventiles 210, und zwar entsprechend dem Vorzeichen des von der Vergleichsschaltung 208 erhaltenen Differentialsignales, zuzuleiten, wobei die hydraulische Einrichtung 8 tätig wird, um den Ausleger 4 zu drehen« Die Drehbewegung der hydraulischen Betätigungseinrichtung 8 hält solange an, bis das abgegriffene Auslegervers chwenkwinkelsignal mit dem Wert des Auslegerwinkeleinstellsignals zusammenfällt .

Am Ort des Drehlagers 109 des Steuerarms 105 ist ein Potentio-

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meter 215 vorgesehen, welches mit dem Steuerarm 105 zusammenarbeitet. Das Potentiometer 215 entspricht identisch in seiner Konstruktion dem Potentiometer 207 des Steuerauslegers 104. Wenn also der Steuerarm 105 verschwenkt wird, liefert das Potentiometer 215 ein Armwinkeleinstellsignal einer Vergleichsschaltung 216, die in ihrem Aufbau identisch der Vergleichsschaltung 208 ist. Der Vergleichsschaltung wird ebenfalls ein abgegriffenes Armdrehwinkelsignal proportional dem Verschwenkungswinkel des Armes 5 von einem Potentiometer 219 zugeleitet, so daß das Signal mit dem Armwinkeleinste Ils ignal verglichen wird. Ein entsprechendes Differentialsignal zwischen den beiden Signalen wird der Antriebsschaltung 220 zugeführt.

Die Antriebsschaltung 220 liefert ein Ausgangssignal jedem der beiden Betätigungselemente 222 und 223 eines elektromagnetischen Ventils 221, und zwar entsprechend dem Vorzeichen des Differentialsignales von der Vergleichsschaltung 216, so daß die hydraulische Betätigungseinrichtung 10 den Arm 5 verschwenkt. Die Tätigkeit der hydraulischen Betätigungseinrichtung 10 wird so gesteuert, bis der Wert des abgegriffenen Armverschwenkwinkelsignals mit demjenigen des eingestellten Armwinkelsignals zusammenfällt.

In derselben Weise ist an der Stelle des Drehlagers 11 des Steuerauslegers 106 ein Potentiometer 226 vorgesehen, welches mit dem Steuer ausleger 106 zusammenarbeitet. Das Potentiometer 226 entspricht in seinem Aufbau identisch den Poteniometern 207 und 215, so daß dementsprechend bei Verschwenkung des Steuerauslegers 106 das Potentiometer 226 ein Auslegerwinkeleinstellsignal zu einer Vergleichsschaltung 227 liefert, die ebenfalls hinsichtlich ihres Aufbaues identisch mit den Vergleichsschaltungen 208 und 216 ist. Die Vergleichsschaltung 227 erhält weiterhin ein abgegriffenes Auslegerdrehwinkelsignal von einem Potentiometer 231, das mit dem Drehlager 11

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des Auslegers 6 des Löffelbaggers 1 zusammenarbeitet. Das festgestellte Auslegerdrehwinkelsignal wird mit dem Auslegerwinkeleinstellsignal in der Vergleichsschaltung 227 verglichen. Ein Differentialsignal zwischen diesen Signalen wird einer Antriebs schaltung 228 zugeleitet. Das Ausgangssignal der Antriebsschaltung 228 wird einem der beiden Erregungsglieder 232 und 233 eines elektromagnetischen Ventils 229,und zwar je nach dem Vorzeichen des von der Vergleichsschaltung 227 ge-

zugeleitet,

lieferten Differentialsignals .so daß die hydraulische Betätigungseinrichtung 12 des Auslegers 6 diesen verschwenkt. Die Verschwenkbewegung erfolgt gesteuert so lange, bis der Wert des Auslegerverschwenk winkelsignals mit demjenigen des Auslegereinstellwinkelsignals zusammenfällt.

Der Miniaturoberwagen 103 ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, mittels einer Welle 103'mit der Basis oder dem Unterwagen 102 verbunden, so daß der Miniaturoberwagen relativ zu der Basis 102 horizontal gedreht werden kann. Mit der Welle 103' arbeitet ein Paar von Schalterbetätigungsar men 602 und 603 zusammen, so daß zugeordnete elektrische Schalteinrichtungen 604 und 605 betätigt werden. Letztere sind mit elektromagnetischen Ventileinrichtungen 608 verbunden, um eine hydraulische Betätigungseinrichtung 611 für den Oberwagen 3 zu steuern. Die Betätigungsarme 602 und 603 sind je mittels einer Schraubenfeder 606 und 607 mit dem Rahmen der Basis 102 verbunden. Wenn der Miniatur oberwagen 103 nach links oder rechts von dem Baggerführer gedreht wird, wird einer der Schalter 604 oder 605 mittels eines der Arme 602 bzw. 603 geschlossen. Die hydraulische Betätigungseinrichtung 611 wird so gesteuert, daß sie den Oberwagen 3 nach links oder rechts dreht. Wenn der.Baggerführer diese Steuerung des Miniaturoberwagens 103 freigibt, dann kehrt er in eine neutrale Ausgangsposition zurück. Dementsprechend wird die Drehbewegung des Oberwagens 3 unmittelbar bei Freigabe gestoppt.

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Die Funktionsweise der Steuerung gemäß der Erfindung ist, wie in Einzelheiten beschrieben, also diejenige, daß der Ausleger 4, der Arm 5 und die Schaufel oder der Löffel 6 des Löffelbaggers 1 je nach Wunsch verschwenkt oder gedreht werden kann, indem der Miniatursteuerausleger 104,der Miniatursteuerarm 105 und die Miniatursteuerschaif el 106 des kombinierten Steuerhebels 100, welcher vom Baggerführer in der Hand gehalten wird, entsprechend betätigt werden.

Bei dem Baggers chaufelsteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Potentiometer 217, 219 und 231, welche je die Schwenkwinkel des Auslegers 4, des Arms 5 bzw. der Schaufel 6 abgreifen, in der Nähe der Drehlager 7, 9 und 11 des Armes und der Schaufel angeordnet, so daß sie entsprechend mit diesen Drehlagern zusammenarbeiten können. Bei Löffelbaggern der in Rede stehenden Art kann jedoch die Schaufel 6 mit Erdreich, Schlamm oder schlammigem Wasser überdeckt werden. Sie ist außerdem starken Stoßeinwirkungen während der Grabarbeit ausgesetzt. Dementsprechend sollte das Potentiometer 231 zum Abgreifen des Verschwenkwinkels der Schaufel 6, wenn es in der Nähe des Drehlagers 11 zwischen dem Arm 5 und der Schaufel 6 angeordnet wird, gegen Schmutz, Schlamm, schmutziges Wasser und auch gegen Stoßeinwirkungen geschützt werden. Es sollte dementsprechend eine ziemliche Größe besitzen. Da jedoch der Zwischenraum für die Anlenkung der Schaufel 6 relativ beschränkt ist, treten bei Befestigung eines großvolumigen Detektors verschiedene Schwierigkeiten auf.

Gemäß der vorliegenden Erfindung braucht der Schaufelverschwenkwinkeldetektor, d.h. das Potentiometer 231, zur Feststellung des Verschwenkwinkels der Schaufel 6 um das Drehlager 11 nicht notwendigerweise direkt an der Stelle des Drehlagers 11 angeordnet werden. Es kann auch an irgendeiner anderen geeigneten Stelle an dem Arm 5 vorgesehen werden, vorausgesetzt, daß dadurch der Verschwenkwinkel der Schaufel 6 exakt und genau aufgezeigt werden kann.

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Fig. 5 zeigt nun ein Beispiel, bei dem das Potentiometer 231, welches als Schaufelverschwenkdetektor dient, an einer von dem Schaufeldrehlager 11 entfernten Stelle angeordnet ist. Die Kolbenstange 13 der hydraulischen Betätigungseinrichtung 12 für die Schaufel ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, im allgemeinen mittels eines Bolzens 14 mit einem Arm 15 verbunden, welcher seinerseits mittels eines Bolzens 16 mit der Schaufel 6 verbunden ist. Ein Ende eines weiteren Arms 17 ist an dem Arm 15 und der Stange 13 mittels eines Bolzens 14 angelenkt. Das andere Ende des Arms 17 ist drehbar mittels eines Bolzens 18 mit dem Arm 5 verbunden. Das einen Teil der Schaufel bildende Gestänge, an dem das Drehlager 11 und der Bolzen 16 befestigt sind, und die Arme und 17 sind mit einem ähnlichen Gestänge 21,22 und 23 mittels einer Verbindungsstange 24 verbunden. Ein Ende der Verbindungsstange 24 ist mit dem Arm 17 mittels eines Bolzens 25 verbunden. Das andere Ende der Verbindungsstange 24 ist mit dem Gestänge 21,22,23 des Schaufelverschwenkwinkeldetektors mittels eines Bolzens 26 verbunden.

Es folgt nun die Beschreibung der Funktionsweise einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Wenn entsprechend der Darstellung in Fig. 5 die Kolbenstange 13 der hydraulischen Betätigungseinrichtung 12 bewegt wird, d. h. ausgestoßen oder eingezogen wird, dann wird die Bewegung der Kolbenstange 13 auf die Schaufel über das Gestänge 17, 15,16 bis 11 übertragen, wobei die Schaufel 6 um das Drehlager 11 verschwenkt wird. Auf der anderen Seite wird die Bewegung des Arms 17 auf den Schaufelverschwenkwinkeldetektor 231 über die Verbindungsstange 24 und das Gestänge 21,22,23 übertragen, so daß dementsprechend die Welle des Detektors 231 gedreht wird. Wenn das Gestänge 21, 22,23 ähnlich im Aufbau mit dem Gestänge 17,15,16 bis 11 ausgebildet wird, dann wird die Drehung des Drehlagers 11 der Schaufel 6 an der Welle des Detektors 231 simuliert, so daß dementsprechend die Drehbewegung von dem Potentiometer oder Detektor 231 abgegriffen werden kann.

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Fig. 5 zeigt lediglich ein bevorzugtes Beispiel von möglichen Stellen für den Detektor, die vom Drehlager 11 der Schaufel 6 einen entsprechenden Abstand haben. Es ist jedoch verständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das in Fig. 5 dargestellte Beispiel beschränkt ist, sondern daß verschiedene Abwandlungen möglich sind.

Wie bereits beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Baggerführer in seiner Kabine leicht alle einschlägigen Arbeiten, z. B. Lösen des Erdreiches oder Graben, durch Betätigung des Steuerauslegers 104, des Steuerarms 105 und der Steuerschaufel 106 des kombinierten Steuerhebels 100, welche eine Miniaturausgabe des Löffelbaggers sind, unter gleichzeitiger Beobachtung des Arbeitsplatzes und des Fortschreite ns der Arbeit durchführen. Es sei noch einmal wiederholt, daß der Raum in der Baggerführerkabine sehr beschränkt ist, und daß im allgemeinen mehrere Arbeiter an der Arbeitsstelle arbeiten. Wenn dementsprechend der Baggerführer in seiner Kabine den Steuer hebel irrtümlicherweise berührt, z. B. wenn er sich zu dem Steuerhebel bewegt oder von diesemwegbewegt, könnte dies zu einem Unfall führen, da der Löffelbagger plötzlich in Bewegung gerät.

Die vorliegende Erfindung sieht dementsprechend für das beschriebene Löffelbaggersteuerungssystem weitere Sicherheitsvorrichtungen vor, um derartige Unfälle auszuschließen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer dieser Sicherheitseinrichtungen. Der Sitz 120 für den Baggerführer ist mit einem Schalter 121 versehen, der nur betätigt wird, wenn der Baggerführer korrekt seinen Sitz einnimmt. Ein weiterer Schalter 122 kann an einer geeigneten Stelle der Steuerbasis 102 vorgesehen werden, z. B. an einer Stelle, die der Ellbogen des Baggerführers berühren muß, wenn dieser seine normale Stellung für die Betätigung des kombinierten Steuerhebels 100 einnimmt.

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Wenn die Steuerschaltung 200 unter einer Betriebsbedingung erregt wird, bei der die Relativstellungen der Elemente 104,105,106 des kombinierten Steuerhebels 100 und die Elemente 4, 5,6 des Löffelbaggers 1 nicht zusammenfallen, werden die Elemente des Löffelbaggers 1, nämlich der Ausleger 4, der Arm 5 und die Schaufel 6 unmittelbar betätigt, und zwar in dem Sinne, daß sie mit den Stellungen der Elemente des Steuerschalters 100 übereinstimmen. Wenn also bei derartigen Betriebsbedingungen der Sicherheitsschalter eingeschaltet wird, um den Löffelbagger 1 zu betätigen, dann wird dieser sich abrupt zu bewegen beginnen, was zu einem schweren Unfall führen kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dementsprechend das Löffelbaggersteuersystem ,wie beschrieben, weiterhin mit Mitteln versehen werden, um eine Bewegung des Löffelbaggers unmittelbar nach Einschalten des Startschalters auszuschließen. Weiterhin können Mittel vorgesehen werden, um einen Unfall, wie beschrieben, zu verhindern, indem vorgesehen wird, daß die Elemente des Steuerhebels nur langsam oder intermittierend bewegt werden können, es sei denn, daß die Relativstellungen der Elemente des Löffelbaggers und des Steuerhebels sich innerhalb eines bestimmten zulässigen Bereiches befinden, also ihre Relativstellungen nicht genau übereinstimmen.

Ein Beispiel einer für diesen Zweck geeigneten Schaltung wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben, welche einen Schaltplan der Steuerschaltung 200 des Löffelbagger Steuersystems einschließlich einem hydraulischen System für die Sicherheitseinrichtung zeigt. Elektromagnetische Ventile 210,221 und 229 zur Betätigung der hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 8, der hydraulischen Armbetätigungseinrichtung 10 bzw. der hydraulisdien Schaufelbetätigungseinrichtung 12 sind mit einem Ölvorratsbehälter 70 über eine Pumpe 71 und eine Ölleitung 72 verbunden, wobei in letzterer ein elektromagnetisches

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Ventil 250 angeordnet ist. Das elektromagnetische Ventil 250 dient zum Schließen der Ölleitung 72, wenn der Schalter 201 angeschaltet wird, so daß dementsprechend die hydraulische Auslegerbetätigungseinrichtung 8, die hydraulische Armbetätigungseinrichtung 10 und die hydraulische Schaufelbetätigungseinrichtung 12 nicht in Bewegung kommen. Eine den Schalter 201 mit dem elektromagnetischen Ventil 250 verbindende Leitung 251 enthält einen Anschaltverzögerer 252, welcher in Serie mit dem elektromagnetischen Ventil 250 geschaltet ist und eine Alarmeinrichtung 253, die parallel zu dem elektromagnetischen Ventil 250 liegt. Wenn bei dieser Anordnung der Schalter 201 geschlossen wird, d. h. angeschaltet wird, dann schließt das elektromagnetische Ventil 250 die Ölleitung 72 so lange, wie der Anschaltverzögerer 252 arbeitet. Während dieser Arretierung des Löffelbaggers, d. h. so lange die Alarmvorrichtung 253 Alarm gibt, kann der Baggerführer den Steuerhebel 100 entsprechend einstellen.

Das Löffelbaggersteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin mit Einrichtungen versehen werden, um die Elemente des Löffelbaggers 1 im Langsamarbeitsgang zu betreiben, bis ein zulässiger Abweichungsbereich erreicht ist, in dem die zu den hydraulischen Betätigungseinrichtungen der Elemente geförderte Ölmenge beschränkt wird, so lange die Relativstellungen der Elemente des Löffelbaggers 1 und der Elemente des Steuerhebels 100 in ihrer Stellung stark voneinander abweichen.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, enthalten die Einrichtungen zum Langsambetrieb der Elemente des Löffelbaggers ein Drosselventil 73, das die zu den hydraulischen Betätigungseinrichtungen 8,10 und 12 geförderte Ölmenge beschränkt, sowie ein elektromagnetisches Ventil 310 in der Leitung 72, welches parallel zu dem elektromagnetischen Ventil 310 geschaltet ist. Wenn beim Start die Relativstellungen der Löffelbagger-

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- ver-

elemente und der Steuerhebelelemente stark voneinander abweichen, dann arbeitet das elektromagnetische Ventil in der Weise, daß die Druckflüssigkeit des Ölvorratsbehälters 70 durch das Drosselventil 73 umgeleitet wird, umso die hydraulischen Betätigungseinrichtungen 8,10 und 12 zu steuern. Ein Beispiel einer Schaltung zum Betrieb des elektromagnetischen Ventils 310 ist in Fig. 9 dargestellt.

In Fig. 9 ist das dem Drehlager 11 der Schaufel 6 zugeordnete Potentiometer, d. h. der Schaufelverschwenkwinkeldetektor 231, durch einen mit gestrichelten Linien begrenzten Block veranschaulicht. In ähnlicher Weise ist das dem Drehlager 111 der Steuerschaufel 106 zugeordnete Potentiometer 226 in einem anderen gestrichelten Block dargestellt. Das Potentiometer 226 liefert das Schaufelbezugssignal. Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, werden die Ausgänge der Potentiometer 231 und 226 der Vergleichsschaltung 227 zum Vergleich zugeleitet. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 227 ist auf die Antriebsschaltung 228 für die hydraulische Schaufelbetätigungseinrichtung 12 aufgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform wird die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 227 weiterhin einer Vergleichsschaltung 270 zugeführt, welche ein Ausgangssignal liefert, wenn die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 227 über einen bestimmten vorgegebenen Bereich gestiegen ist. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 270 wird der Antriebsschaltung 300 eines elektromagnetischen Ventils 310 zugeleitet, welches mit dem Drosselventil 73 zusammenarbeitet.

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, vergleicht die Vergleichsschaltung 216 das abgegriffene Armverschwenkwinkelsignal mit dem Armwinkeleinstellsignal und liefert ein entsprechendes Differentialsignal. Das Differentialsignal wird der Antriebsschaltung 220 für die hydraulische Armbetätigungseinrichtung 10 und weiterhin einer Vergleichsschaltung 280 zugeführt, die eine Ausgangsspannung liefert,

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wenn die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 216 einen bestimmten Bereich tiberschreitet. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 280 wird einer Antriebsschaltung 300 eines elektromagnetischen Ventils 310 zusammen mit der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 270 zugeleitet.

Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, wird dem Eingang der Vergleichsschaltung 208 ein Signal proportional dem Verschwenkwinkel des Auslegers 4 und ein Auslegerwinkeleinstellsignal proportional der Bewegung des Steuerhebels 104 zugeleitet. Ein Differentialsignal dieser Signale wird von der Vergleichsschaltung 208 der Antriebsschaltung 209 der hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 8 und ebenfalls der Vergleichsschaltung 290 zugeführt. In derselben Weise wie die zuvor erwähnten Vergleichsschaltungen 270 und 280 liefert die Vergleichsschaltung 290 eine Ausgangsspannung, wenn die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 208 einen bestimmten Bereich überschreitet. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 290 wird der Antriebsschaltung 300 des elektromagnetischen Ventils 310 zugeführt, das mit dem Drosselventil 73 zusammenarbeitet,und zwar zusammen mit den Ausgangsspannungen der Vergleichsschaltungen 270 und 280.

Die Vergleichsschaltung 270 ist mit einem Vergleichsverstärker 271 versehen, welcher eine nichtinverse Seiteneingangsklemme und eine inverse Seiteneingangsklemme besitzt. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 227 wird der nichtinversen Seiteneingangsklemme des Vergleichsverstärkers zugeführt. Eine Einstellspannung Vs, die durch Teilung der Spannungsquelle + B erzielt wird, wird der inversen Seiteneingangsklemme des Vergleichsverstärkers 271 zugeführt. Die Vergleichsschaltung 270 ist weiterhin mit einem Vergleichsverstärker 272 ausgerüstet, welcher eine nichtinverse Seiteneingangsklemme besitzt,

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an die eine durch Teilung der Spannungsquelle -B erzielte Einstellspannung -Vs angelegt wird und welche weiterhin eine inverse Seiteneingangsklemme besitzt, an die die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 227 angelegt wird. Die Ausgangsspannungen der Vergleichsverstärker 271 und 272 werden je über Gleichrichterdioden 273 und 274 einer Antriebsschaltung 300 eines elektromagnetischen Ventils 310 zugeleitet, das mit dem Drosselventil 73 zusammenarbeitet.

Wenn eine Vergleichsschaltung 270, wie beschrieben, aufgebaut wird, liefert diese eine positive Aus gangs spannung, wenn die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 227 über die Einstellspannung Vs gestiegen ist oder wenn diese im negativen Sinn die Einstellspannung -Vs übersteigt.

Die Vergleichsschaltung 280 besitzt einen Verstärker 281, welcher eine nichtinverse Seiteneingangsklemme besitzt, an welche die Ausgangs spannung der Vergleichsschaltung 216 angelegt wird. Der Verstärker besitzt weiterhin eine inverse Seiteneingangsklemme, an welche eine Einstellspannung Va angelegt wird. Weiterhin besitzt die Vergleichsschaltung 2 80 einen Verstärker 282, der eine nichtinverse Seiteneingangsklemme, an die eine Einstellspannung -Vs angelegt wird und eine inverse Seiteneingangsklemme besitzt, an welch letztere die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 216 angelegt wird. Die Ausgangsspannungen der Vergleichsverstärker 281 und 282 werden der Antriebsschaltung 300 des elektromagnetischen Ventils 310 über Gleichrichterdioden 283 bzw. 284 zugeleitet.

Die Vergleichsschaltung 290 besitzt einen Vergleichsverstärker 291, welcher eine nichtinverse Seiteneingangsklemme, an die die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 208 angelegt wird und eine inverse Seiteneingangsklemme besitzt, an welch letztere eine Einstellspannung Vs angelegt wird. Weiterhin besitzt die Vergleichsschaltung 290 einen Ver-

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gleichsverstärker 292, welcher eine nichtinverse Seiteneingangsklemme, an welche eine Einstellspannung -Vs angelegt wird und eine inverse Seiteneingangsklemme besitzt, an welche die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 208 angelegt wird. Die Ausgangsspannungen der Vergleichsverstärker 291 und 292 werden der Antriebsschaltung 300 über Gleichrichterdioden 293 bzw. 294 zugeleitet.

Die Antriebsschaltung 300 ist mit einem Phasenumkehrverstärker 301 versehen, welcher eine nichtinverse Seiteneingangsklemme, an die eine Einstellspannung Vs angelegt wird, und eine inverse Seiteneingangs klemme besitzt, an welche die Ausgangsspannungen der Vergleicher schaltungen 270, 280 und 290 angelegt werden. Die Ausgangsspannungen des Verstärkers 301 in der Antriebsschaltung 300 werden über einen Schalttransistor 302 an einen Thyristor 303 gelegt. In Serie mit dem Thyristor ist ein elektromagnetisches Ventil 310 für das Drosselventil 73 geschaltet.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 die Arbeitsweise einer elektrischen Schaltung zum Betrieb des elektromagnetischen Ventiles beschrieben. Wenn z. B. sich eine große Differenz zwischen den Relativstellungen der Schaufel 6 des Löffelbaggers 1 und der Steuers chaufel 106 des Steuerhebels 100 ergibt, dann wird diese Differenz von der Vergleichsschaltung 227 festgestellt. Wenn eine dieser Differenz zwischen den Relativstellungen der Schaufel und der Steuerschaltung entsprechende und von der Vergleichsschaltung 227 festgestellte Unterschiedsspannung einen bestimmten maximalen oder minimalen Wert der eingestellten Spannung +Vs oder -Vs übersteigt, dann liefert die Vergleichsschaltung 270 eine positive Ausgangsspannung. Die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 270 wird durch den Verstärker 301 in ihrer Phase umgekehrt und dem Transistor 302 zugeführt. Wenn dementsprechend die der Differenz zwischen den Relativstellungen der Schaufel 6 und der

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Steuerschaufel 106 entsprechende Differentialspannung außerhalb der durch die Einstellspannung +Vs oder -Vs bestimmten zulässigen Grenzen befindet, wird der Transistor 302 nicht betätigt. Da dementsprechend ebenfalls der Thyristor 303 nicht betätigt wird, bleibt das elektromagnetische Ventil 310 in seiner Schließstellung, so daß der Flüssigkeitsstrom von der Pumpe 71 zu der hydraulischen Schaufelbetätigungseinrichtung zu dem Drosselventil 73 umgelenkt wird. Selbst wenn dementsprechend das elektromagnetische Ventil 229 der hydraulischen Schaufelbetätigungs einrichtung 12 sich im offenen Zustand aufgrund der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 227 befindet, kann die hydraulische Schaufelbetätigungseinrichtung 12 arbeiten, jedoch langsam.

Wenn dagegen die Relativstellungen der Schaufel 6 und der Steuerschaufel 106 in die zulässigen Grenzen kommen, wird der Transistor 302 und der Thyristor 303 betätigt, so daß das elektromagnetische Ventil geöffnet wird. Dementsprechend wird das Druckmedium unmittelbar zu der hydraulischen Schaufelbetätigungseinrichtung gefördert, ohne daß dieses das Drosselventil 73 durchströmen müßte. Die hydraulische Betätigungseinrichtung 12 wird dementsprechend normal angetrieben.

Der Thyristor 303 ist, wie aus Fig. 9 ersichtlich, an die Gleichstromquellen +B und -B angeschlossen. Wenn dementsprechend der Thyristor 303 eingeschaltet wurde, bleibt er in seinem eingeschalteten Zustand, bis der Strom unterbrochen wird, so daß das elektromagnetische Ventil 310 in seinen offenen Zustand kommt.

Die Beschreibung des Falles, daß eine große Differenz zwischen den Relativstellungen der Schaufel 6 und der Steuers chaufel 106 vorliegt, ist ebenfalls zutreffend für die Fälle, bei denen eine große Differenz zwischen den Relativstellungen des Armes 5 und des Steuerarmes 105 oder bei denen eine große Differenz zwischen den Relativstellungen des Auslegers 4 und des Steuerauslegers 104 vorliegt.

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-ar-

Bei dem Löffelbaggersteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung sind lange Leitungen unvermeidbar notwendig, um die Potentiometer zur Feststellung der Schwenkwinkel des Auslegers 4, des Arms 5 und der Schaufel 6 anzuschließen. Derartige lange Leitungen sind jedoch nicht immer erwünscht, insbesondere mit Rücksicht darauf, daß derartige Leitungen unterbrochen oder kurzgeschlossen werden können. In einem solchen Fall sind die Elemente des Löffelbaggers nicht mehr steuerbar, so daß die Gefahr besteht, daß der Löffelbagger eine unkontrollierte Bewegung ausführt.

Dementsprechend kann der kombinierte Steuerhebel 100 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Sicherheitseinrichtung versehen werden, um derartige Unfälle auszuschließen.

In Fig. 10 ist ein Schaltplan einer Sicherheitseinrichtung als Teil der in Fig. 3 dargestellten Schaltung dargestellt.

Die Sicherheitseinrichtung besteht aus einer Schaltung 350 zur Feststellung eines abnormen Betriebszustandes, einer Vergleichsschaltung 360, einen Transistor Tr „ und einem Bezugspotential VR. Die Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes enthält einen Transistor Tr_fl, dessen Kollektor geerdet ist und dessen Emitter an die Leitung eines Potentiometers zur Feststellung des Schwenkwinkels eines beweglichen Elementes des Löffelbaggers 1 angeschlossen ist, beispielsweise an die Leitung 1«, des Potentiometers 217, welches zur Feststellung des Schwenkwinkels des Auslegers 4 dient. Weiterhin ist der Emitter an die nichtinverse Seiteneingangsklemme der Vergleichsschaltung 360 angeschlossen. Die Basis des Transistors Tr₀ ist mit der Leitung Ι« verbunden, um ein festgestelltes Verschwenkwinkelsignal von dem Potentiometer 217 über einen Widerstand R_c aufzunehmen. Die Basis

des Transistors ist weiterhin über einen Widerstand R_fi geerdet.

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NACHGEREICHT

An die inverse Seiteneingang— der Vergleichsschaltung 36 _wird ein positives Bezugspotential VH angelegt. Dieses Bezugspotential VR dient dazu, die Vergleichsschaltung 360 zu betätigen, wenn du, an _der nichtinversen Seiteneingan_gSldemme der Vergleichsschaltung 360 Uegende Eingang— einen geringeren Wert als der vo^estunm Wert besitzt. Die Kollektor-EnnUerschaHung des Tran_SIstors Tr Uefct in Serie zwischen der ge.neinsa.nen Aufschaltung der ™^°™ Tr und Tr, zur Steuerung dos elektromagnetischen Ventils 210 und der 1 2

Bei der zuvor beschriebenen Anordnung liegt über einen Widerstand R an dem Transistor Tr₀ eine Vorspannung im normalen Sinn. Da jedoch

„Vorspannung im entgegengesetzten Sinn von der ,ei« wird, die an dem Schieber des Feststellpotentiometers 217 Uegt und Z: im normalen Zustand gr_ö«er ist als di^SS-W— Vorspannung, bleibt der Transistor Tr₀ in seinem Sperrzustand. Der Einfachhe.t aber wird das an den gitter des Transistors Tr_Q liegende PotenUa., _also das Potential der Leitung 1,. als Vc bezeichnet. Die Versuchsschaltung 360 überwacht damit die Änderung dieses Potentials Vc und Ueiert eine Ausgangsspannung, weiche den Transistor Tr₃ im Sperrzustand hält, wenn das Potential Vc auf einen Wert verringert wtfd, der unter demjenigen des Bezugspotentials VKliegt.

_Es soll nun das Verhalte« des Systems der in Fig. 10 beschriebenen Sicherheitseinrichtung beschrieben werden, wenn die Leitungen 1_χ, I₂

oder 1, unterbrochen oder geerdet werden.

(1) Wenn die sich zu der Steuerschaltung 200 des Potentiometers 217 ^Z ~n Leitungen 1,1, und I₃ in Ordnung sind d. h. wederunterid bi das Potentiometer ,17 e>n Det^r

^Z ~n Leitungen ,, ₃

brochen noch geerdet sind, wobei das Potentiometer ,17 e>n ^

zur Feststellung des Schwengels eines Elementes des Lolfelbay.ers

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261392Q

ζ. B. des Auslegers 4, ist, liegt eine Vorspannung im entgegengesetzten Sinn, also eine Gegenspannung, an der Basis des Transistors Tr~, und zwar durch eine Spannung, die von der Leitung 1„ von der Klemme des Schiebers des Potentiometers 217 herrührt, so daß der Transistor Tr_Q in seinem Sperrzustand gehalten wird. Die Größe der Spannung Vc, welche der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszu stands über die Leitungen 1« zugeführt werden muß, ist mit Vc- bezeichnet.

(2) Betrachtet man nun den Fall, daß die Leitung 1„ unterbrochen wird, so liegt keine Gegenspannung mehr an der Basis des Transistors Q Dem Transistor wird jedoch eine Vorspannung im normalen Sinn zugeführt, und zwar über den Widerstand R_, so daß der Transistor leitend wird. Dementsprechend wird die Größe des Potentials Vc, welches über die Leitung 1„ an der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes liegt, vermindert.

(3) Wenn die Leitungen 1₁ und L· des Potentiometers 217 unterbrochen werden, dann verringert sich der durch die Leitungen L und 1„ und das Potentiometer 217 zu der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes fließende Strom auf Null. Dementsprechend ist das an der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes liegende Potential Vc im wesentlichen Null. Der Wert des Potentials Vc zu dieser Zeit wird dann als Ve«, bezeichnet.

(4) Wenn die Leitungen L, L. und I₃ des Potentiometers 217 geerdet werden, dann wird die Größe des Eingangspotentials Vc der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes von der Spannungsquelle +V im wesentlichen auf Null herabgesetzt. Der Wert des Potentials Vc zu dieser Zeit wird als Vc₄ bezeichnet.

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-vr-

261392α

Aus den Beziehungen (1), (2) und (3) ergibt sich folgendes Verhältnis des Eingangspotentials Vc der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes

Vc₁ > Vc₂ > Vc₃.

Weiterhin ergibt sich aus der Beziehung (1) und (4) das Verhältnis

Vc₁ > Vc₄ .

Dementsprechend wird bei einer Einstellung des Verhältnisses zwischen dem Bezugspotential VR, welches an die Vergleichsschaltung 360 anzulegen ist, und dem Potential Vc wie

VR > Vc₂ > Vc₃

Vc₁ > VR > Vc₄

die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung 360 sinngemäß umgepolt, wenn die Leitungen 1-.,I₂ ^und Io brechen oder geerdet werden, so daß dementsprechend ein Bruch oder ein Er dungs Schluß der Leitungen L,, 1„ und I₃ festgestellt werden kann.

Mit anderen Worten kann also durch Einbau der Schaltung 350 zur Aufdeckung eines abnormen Betriebszustandes in das System gemäß der vorliegenden Erfindung und durch Änderung der Ansprechspannungen

350 bei dem Eingangs potential der Schaltung durch die Vergleichsschaltung 360 das Brechen oder ein Erdschluß in den Leitungen L, L· und 1« festgestellt werden. Zusätzlich dazu kann nicht nur ein Bruch oder ein Erdschluß der Leitungen festgestellt werden sondern ebenfalls ein Ausfall

der Potentiometer zur Aufdeckung der Verschwenkwinkel der Elemente des Löffelbaggers 1.

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-3IS-

Weiterhin kann eine Schaltung zur Aufdeckung von Querkontakten zwischen den Leitungen L, 1„ und 1„ der unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschriebenen Sicherheitsschaltung zugeordnet werden.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, enthält die Schaltung 370 zur Aufdeckung eines Quer- oder Überbrückungskontaktes zwei Vergleichsschaltungen 371 und 372 und zwei Transistoren Tr. und Tr,., die je von den Ausgängen der Vergleichsschaltungen 371 bzw. 372 gesteuert werden.

Die Leitung L führt zu der nichtinversen Seiteneingangsklemme der Vergleichsschaltung 371, in der einen Überbrückungskontakt auf deckendenSchaltung 370. Die Leitung I₀ führt zu der inversen Seiteneingangs klemme der Vergleichsschaltung 371 und zu der nichtinversen Seiteneingangsklemme der Vergleichsschaltung 372, während die Leitung 1„ mit der inversen Seiteneingangsklemme der Vergleichsschaltung 372 verbunden ist.

Die Transistoren Tr. und Tr,- liegen in Serie zwischen der gemeinsame ο

men Emitterschaltung der Transistoren Tr₁, Tr „ und der Erdung und in Serie zu dem Transistor Tr«.

Die Vergleichsschaltung 371 dient zur Feststellung eines Überbrückungskontaktes zwischen den Leitungen I₁ und I₉. Die Vergleichsschaltung spricht auf einen Überbrückungskontakt zwischen den Leitungen 1„ und Ι« an. Im normalen Betriebszustand steuern die Ausgangsspannungen der Vergleichsschaltungen 371 bzw. 372 die Transistoren Tr. und Tr_,

4

so daß diese sich in leitendem Zustand befinden. Wenn die Leitungen jedoch in Kurzschluß miteinander kommen, schalten die Vergleichsschaltungen die Transistoren Tr. oder Tr_ in ihren Sperrzustand. Der Arbeitsschieberbereich des den Verschwenkwinkel abgreifenden Potentiometers 217 ist so gewählt, daß der Gesamtbereich niemals voll

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ausgenützt wird; dementsprechend verbleiben beim Betrieb entsprechende Restwiderstände an den Enden.

Im folgenden soll nun die Arbeitsweise der einen Querkontakt feststellenden Schaltung 370 beschrieben werden:

(1) Wenn sich die Leitungen L, L· und L· in ordnungsgemäßem Zustand befinden, d.h. wenn kein Überbrückungskontakt vorliegt, dann haben die Leitungen unterschiedliches Potential. Dies geht daraus hervor, daß der ArbeitsVerschiebungsbereich nicht dem tatsächlichen Verschiebungsbereich entspricht, so daß dementsprechend Restwiderstände jeweils an beiden Enden verbleiben.

(2) Bei einem Kurzschluß zwischen den Leitungen L und 1«, kommt die Potentialdifferenz zwischen den Leitungen L und 1„ auf Null. Dies wird von der Vergleichsschaltung 371 festgestellt, so daß der Transistor Tr. sperrt.

(3) Bei einem Kurzschluß zwischen den Leitungen L. und 1„ wird ebenfalls die Potentialdifferenz zwischen diesen Leitungen Null. Dies wird von der Vergleichsschaltung 372 festgestellt, so daß der Transistor Tr₅ gesperrt wird.

(4) Wenn ein Kurzschluß zwischen den Leitungen L und 1„ auftritt, dann gleichen sich die Potentiale der Leitungen L, 1« und I₃ aus, so daß der Potentialunterschied zwischen diesen zu Null wird. Dementsprechend werden die Ausgangsspannungen der Vergleichsschaltungen 371 und umgekehrt, so daß die Transistoren Tr₄ und Tr,- gesperrt werden.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß Kurzschlüsse zwischen den Leitungen L, I₉ und 1„ von den Vergleichsschaltungen 371 und 372 festgestellt werden, wobei der Antriebsstrom für das elektromagnetische

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-Mr-

Ventil 210 unterbrochen wird.

Weiterhin kann - wie dies in Fig. 10 dargestellt ist - eine Alarmeinrichtung oder eine Fehleranzeigeeinrichtung in Betrieb gesetzt werden, wenn ein Leitungsbruch, ein Erdschluß oder ein Kurzschluß zwischen den Leitungen auftritt, und zwar indem ein Relais 380 zwischen die gemeinsame Emitterschaltung der Transistoren Tr₁ und Tr₀ und der positiven Spannungsquelle+V eingesetzt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können also die Elemente des kombinierten Steuerhebels 100, d. h. der Steuerausleger 104, der Steuerarm 105 und die Steuers chaufel 106 unabhängig von Belastungen des Auslegers 4, des Arms 5 und der Schaufel 6 des Löffelbaggers 1 während des sen Arbeit, z. B. während einer Grabarbeit, betätigt werden. Es ist jedoch verständlich, daß, wenn die Belastungen des Löffelbaggers 1 nicht auf den Steuerhebel 100 übertragen werden, der Baggerführer einerseits die Bewegungen des Löffelbaggers durch seine Hände nicht fühlen kann, er andererseits auch die tatsächlichen Stellungen der Elemente des Löffelbaggers 1 nicht wissen kann. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Vorteile, die sich dadurch ergeben, daß die Stellungen der Löffelbaggerelemente 4, 5 und 6 so arbeiten, wie sich dies aufgrund der Steuerung der Steuerelemente 104, 105 und 106 des Steuerhebels 100 ergibt, vermindert werden.

Im Betrieb des Löffelbaggers wird es dementsprechend bevorzugt, wenn die auf jedes Element des Löffelbaggers wirkende Bremskraft entsprechend der auftretenden Belastung ausgenützt wird und wenn dementsprechend dem den Steuerhebel betätigenden Baggerführer ein entsprechendes Gefühl entsprechend der Belastung übermittelt wird, so daß er den Belastungszustand des Löffelbaggers und die Stellung der Elemente des selben durch die Verschwenkwinkel der Steuerelemente des Steuerhebels erkennen kann.

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Dementsprechend kann das Steuersystem für den Löffelbagger gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Belastungsübertragungseinrichtung versehen werden, die dem den Steuerhebel betätigenden Baggerführer ein Gefühl entsprechend der auf den Löffelbagger wirkenden Belastung gibt, so daß er den tatsächlichen Betriebszustand des Löffelbaggers hinsichtlich Stellung und Belastung erkennen kann.

Die Fig. 11 und 12 zeigen nun Schaltpläne einer derartigen Belastungsübertragungseinrichtung in dem Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Löffelbagger. Die Belastungsübertragungseinrichtung enthält eine elektromagnetische Bremse 130 zur Beschränkung der Drehbewegung des Lagers 107 eines Elementes des Steuerhebels 100, z. B. des Steuerauslegers 104, eine elastische Torsionskupplung 132

für die Kupplung des Auslegerdrehlagers 107 mit der Ausgangswelle 131 der elektromagnetischen Bremse 130 und eine elektrische Schaltung 400 zur Steuerung der elektromagnetischen Bremse 130.

Wie bereits in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben, wird bei Betätigung des Steuerauslegers 104 eine Differentialspannung zwischen dem Potentiometer 207 zur Feststellung des Verschwenkwinkels des Steuerauslegers 104 und dem Potentiometer 217 zur Feststellung des Verschwenkwinkels des Auslegers 4 erzeugt. Dieses Differentialsignal wird von der Vergleichsschaltung 208 wahrgenommen, um das elektromagnetische Ventil 212 der hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 8 zu steuern.

Zu diesem Zeitpunkt, d. h. also, wenn der Ausleger 4 des Löffelbaggers 1 der schnellen Bewegung des Steuerauslegers 104 des Steuerhebels 100 nicht folgen kann oder wenn der Ausleger 4 infolge einer schweren auf ihn wirkenden Belastung der Bewegung des Steuerauslegers 104 nicht folgen kann, dann ist der Wert der zwischen den Potentiometern 207 und 217 erzeugten Differentialspannung größer als ein vorgegebener

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-3fr-

Wert. Diese Differentialspannung wird nun abgegriffen, um die elektromagnetische Bremse 130 zu betätigen, welche mit dem Drehlager 107 des Steuerauslegers 104 durch die elastische Torsionskupplung 132 gekuppelt ist.

Auf diese Weise wird die auf den Ausleger 4 wirkende Last auf den Steuer ausleger 104 übertragen, so daß der Baggerführer am Steuerausleger den Lastzustand des Auslegers 4 erkennen kann. Er kann dementsprechend jede Differenz zwischen dem Verschwenkwinkel des Steuerauslegers und der tatsächlichen Stellung des Auslegers 4 des Löffelbaggers 1 vermindern.

Wie aus Fig. 12 ersichtlich, ist zusätzlich zu der Vergleichsschaltung 208, welche die Ausgangsspannungen der Potentiometer 207 und 217 vergleicht, eineBelastungsübertragungs-Vergleichsschaltung400 vorgesehen. Die Schaltung 400 enthält Vergleichs glieder 401 und 402. Die Ausgangsspannung des Potentiometers 207 wird an die nichtinverse Seiteneingangs klemme des Vergleichsgliedes 401 und an die inverse Seiteneingangs klemme des Vergleichsgliedes 402 angelegt, während die Ausgangsspannung des Potentiometers 217 der inversen Seiteneingangsklemme des Vergleichsgliedes 401 und der nichtinversen Seiteneingangsklemme des Vergleichs gliedes 402 zugeführt wird. Die Ausgangsspannung der BeIastungsübertragungs-Vergleichsschaltung 400 wird der elektromagnetischen Bremse 130 zugeführt.

Jedes der Vergleichsglieder 208 , 208, der Vergleichsschaltung 208

a D

und die Vergleichsglieder 401 und 402 in der Belastungsübertragungs-Vergleichsschaltung 400 besitzt vorzugsweise eine hysterese Charakteristik durch eine positive Rückkopplungsschleife, so daß das elektromagnetische Ventil 210 und die elektromagnetische Bremse 130 nicht schlagen, d. h. unnötig häufige Abschalt- und Anschaltvorgänge sollen

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während der Betätigung des Auslegers 4 vermieden werden. Weiterhin besitzen sie eine variable Schwellenpegelfunktion durch eine variable Spannungsquelle, so daß der Wert der Differentialspannung zwischen den Potentiometern 207 und 217 reguliert werden kann, wobei währenddessen die Spielbreite des Steuerauslegers 104 und der elektromagnetischen Bremse 130 gesperrt ist.

In der Belastungsübertragungseinrichtung sind das Drehlager 107 des Steuerauslegers 104 und die Ausgangswelle 131 der elektromagnetischen Bremse 130 durch die Kupplung 132 miteinander gekuppelt, welch letztere eine Torsionselastizität besitzt.

Die eine Torsionselastizität besitzende Kupplung 132 ist insbesondere aus folgendem Grund erforderl ich:

Wenn z. B. der Ausleger 4 nicht in der Lage ist, der Betätigungsgeschwindigkeit des Steuerauslegers 104 zu folgen, wird an sich die Torsionselastizität der Kupplung 132 nicht benötigt, da die Differentialspannung zwischen den Potentiometern 207 und 217 mit der Bewegung des Auslegers 4 vermindert wird, so daß die Sperrung der elektromagnetischen Bremse freigegeben wird.

Wenn jedoch die Kupplung 132 keine Torsionselastizität hätte, würde die elektromagnetische Bremse 130 blockiert werden, wenn der Ausleger 4 aus einer bestimmten Stellung nicht mehr weiter trotz Betätigung des Steuerauslegers 104 bewegt werden kann. Da der Ausleger 4 der Bewegung des Steuerauslegers 104 nicht folgt, fühlt der Baggerführer, wenn erst die elektromagnetische Bremse 130 blockiert hat, eine übermäßige Belastung, so daß der Steuerausleger 104 nicht mehr zurückgenommen werden kann, auch wenn dies beabsichtigt ist.

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Wenn dagegen die Kupplung 132 eine Drehelastiziläl hat, dann kann der Steuerausleger wieder bis zu einem gewissen Grad zurückgenommen werden, wenn der Baggerführer über den Steuerausleger 104 eine übermäßige Belastung am Ausleger 4 wahrnimmt und er dementsprechend den Steuerausleger zurücknehmen möchte. Dementsprechend wird der Spannungsunterschied zwischen den Potentiometern 207 und 217 vermindert und die Sperrung der elektromagnetischen Bremse 130 beigegeben. Durch die Verwendung einer Kupplung 132 mit einer Torsionselastizität wird außerdem die Stoßeinwirkung auf den Steuerausleger 104 gedämpft, wenn die elektromagnetische Bremse 130 freigegeben wird, so daß also ein gegen einen Widerstand nachgebendes Gefühl entsprechend der Differenz zwischen den Verschwenkwinkeln des Auslegers 4 und des Steuerauslegers 104 dem Baggerführer übermittelt wird.

Bisher wurde die Belastungsübertragungs-Einrichtung für die Übertragung einer Belastung auf den Steuerhebel 100 während der Betätigung des Löffelbaggers 1 beschrieben als Einrichtung, die betätigt wird, wenn die Differenz zwischen den Schwenkwinkeln des Löffelbaggers 1 und des Steuerhebels 100 einen bestimmten Wert überschreitet und die eine elektromagnetische Bremse 130 und eine Kupplung 132 mit einer Torsionselastizität enthält. Es ist jedoch verständlich, daß verschiedene Abwandlungen hiervon unter Anwendung des beschriebenen Prinzips getroffen werden können. So kann beispielsweise bei einer abgewandelten Ausführungsform die elektromagnetische Bremse 130 durch einen Drehmomentgenerator ersetzt werden. Die eine Torsionselastizität besitzende Kupplung 132 kann in Form eines Kupplungsmechanismus ausgebildet werden, welcher eine Reaktionskraft entsprechend dem Unterschied zwischen den Drehwinkeln des Löffelbaggers 1 und des Steuerhebels 100 liefert, und zwar in einer entgegengesetzten Richtung zur 3etätigungsrichtung des Steuerhebels 100.

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Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung die Elemente des Löffelbaggers 1, d. h. des Auslegers 4, des Arms 5 und der Schaufel 6 unter Manipulation der Elemente des Steuerhebels 100, d. h. des Steuerauslegers 104, des Steuerarms 105 und der Steuerschaufel 106 von dem Baggerführer entsprechend betätigt werden.

Es gibt nun eine Reihe von Arbeiten, die von einem Löffelbagger oder einem ähnlichen Bagger durchgeführt werden können. Auch bei derselben Arbeit wechselt das Steuerschema des Löffelbaggers entsprechend der Beschaffenheit des aufzugrabenden Erdbodens oder anderer Arbeitsbedingungen. Bei einer Grabarbeit z. B. wird jedoch der größere Teil der Arbeit im allgemeinen durch Wiederholung desselben Steuerschemas durchgeführt.

Fig. 13 zeigt nun ein typisches Steuerschema für den Fall, daß die Schaufel 6 nacheinander aus der Stellung A in die Stellungen B, C und D gebracht wird. Aufgrund umfangreicher Untersuchungen der Bewegungen der Löffelbaggerelemente 4, 5 und 6, wie beispielsweise in Fig. 14 dargestellt, wird im allgemeinen der Ausleger 4 um 80 im Maximum gedreht, anschließend wird der Arm 5 maximal um 110 gedreht. Schließlich wird der Löffel oder die Schaufel 6 im Maximum um 120 verschwenkt.

Fig. 15 zeigt nun ein Schaubild der Bewegungspunkte des Auslegers 4, des Arms 5 und der Schaufel 6 bei einem typischen Steuerschema während der Arbeit mit dem Löffelbagger. In Fig. 15 zeigen die Kurven X, Y bzw. Z die Bevie gungsbahnen des Auslegers 4, des Löffelstiels oder Arms 5 und des Löffels oder der Schaufel 6. In der obersten Ausgangsstellung A des Löffels 6 sind sämtliche Winkel der anderen Elemente Null. Dann nimmt der Winkel des Auslegers 4 zu, um den Löffel 6

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abzusenken. Wenn der Ausleger 4 eine maximale Schwenkung um etwa 80 durchgeführt hat, läßt man den Löffelstiel oder Arm 5 sich um

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etwa 30 - 40 drehen. Löffel 6 wird verschwenkt, bis er die Stellung C einnimmt. In der Stellung C werden der Arm 5 und der Löffel 6 gleichzeitig zu ihrer Verschwenkbewegung gestartet. Der Arm 5 wird zuerst um den maximalen Winkel von 110 verdreht. Dann wird die Schaufel 6 um den maximalen Winkel von 120 gedreht. Anschließend beginnt die Drehbewegung des Auslegers 4 so, daß dassen Winkel nach und nach abnimmt. Wenn der Winkel auf Null gekommen ist, dann nimmt der Ausleger 4 die Stellung D ein. Um nun Erdreich, Schlamm oder Steine in demLöffelan einem geeigneten Platz an derSeite des Grabens oder der Baugrube, z. B. auf einem Lastwagen, abzulegen, muß der gesamte Löffelbagger 1 nach links oder rechts gedreht werden. Nach der Drehperiode E, d. h. wenn sich der Löffelbagger 1 nunmehr im gedrehten Zustand befindet, werden der Arm 5 und die Schaufel 6 in ihre oberste Ausgangsstellung A gebracht, wobei das in dem Löffel 6 befindliche Erdreich abgeladen wird. Anschließend wird der gesamte Löffelbagger 1 in seine Grabstellung zurückgedreht. Nach dieser Rückdrehperiode F wiederholt sich das Schema der Grabarbeit.

Wenn nun die von den Elementen des Steuerhebels 100 an die Elemente des Löffelbaggers anzulegenden Winkeleinstellsignale auf ein bestimmtes Steuerschema eingestellt werden, dann kann der Löffelbagger ohne Betätigung des Steuerhebels gesteuert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind dementsprechend in einem Universalbaggersteuersystem, wie beschrieben, Mittel zur Programmierung eines bestimmten Steuerschemas enthalten, wobei Ausleger und Schaufel Programmsignale erzeugen und die Programmsignale der Steuerschaltung 200 der hydraulischen Betätigungseinrichtungen der Löffelbaggerelemente zugeleitet werden.

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Fig. 16 zeigt einen ähnlichen Schaltplan wie Fig. 2, wbei jedoch ein zweiter Bezugssignalgenerator eingeiügt wurde! Gemäß der Schaltung in Fig. 16 bewirken verblockte Umschalter 450, daß die Potentiometer 207, 215 und 226 des Bezugssignalgenerators für die Betätigung des Auslegers,des Arms und des Löffels auf Potentiometer 501, 502 und des programmierten zweiten Bezugssignalgenerators 500 umgeschaltet werden können.

Fig. 17 zeigt eine schematische schaubildlfche Ansicht eines Beispiels eines Programmsignalgenerators 500 der vorliegenden Erfindung. In dem Programmsignalgenerator 500 sitzen auf Wellen 511,512 und 513, welche drehbar in einer Basisplatte 510 des Programmsignalgenerators 500 angeordnet sind,eine Auslegernocke 514, eine Armnocke 515 bzw. eine Löffelnocke 516. Die Wellen 511, 512 und 513 sind je mit Zahnrädern 517,518 und 519 versehen, die so angeordnet sind, daß sie mittels der Getrieberäder 520,521 und 522 über ein an der Welle 524 eines Motors 523 sitzendes Ritzel 525 im selben Drehsinn und mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden, d. h. der Umlauf erfolgt synchron mit der Welle 524.

Das Profil der Auslegernocke 514 wird so gewählt, daß bei einer Umdrehung die Bewegungsorte der Kurve X in Fig. 15 abgewickelt werden. Das Profil der Armnocke 515 ist so, daß bei einer Umdrehung die Bewegungsorte der Kurve Y in Fig. 15 abgewickelt werden. Das Profil der Schaufelnocke 516 ist so gewählt, daß bei einer Umdrehung die Bewegungsorte der Kurve Z in Fig. 15 abgewickelt werden.

Die Welle 524 des Motors 523 ist mit dem Motor 523 über eine elektromagnetische Kuppel 540 verbunden, welche die Verbindung zwischen dem Motor 523 und der Welle 524 unterbricht, wenn ein Mikroschalter betätigt wird.

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Die Welle 524 ist an ihrem oberen Ende mit einer !Nockenscheibe 542 versehen, welche zwei Vorsprünge 544 und 545 besitzt. Diese Vorsprünge liefern die in Fig. 15 dargestellten Drehperioden E und F und betätigen den Mikroschalter 541, um die Verbindung zwischen dem Motor 523 und der Welle 524 mittels der elektromagnetischen Kupplung 540 zu unterbrechen.

Die Auslegernocke 514 arbeitet mit einer Zahnstange 526 zusammen, die an ihrem einen Ende mit einer Schraubenfederanordnung 529 versehen ist. Das andere Ende der Zahnstange wird an die Nockenfläche

sie
der Auslegernocke 514 gepreßt, so daß^dieser bewegungsmäßig folgt. In ähnlicher Weise arbeiten die Armnocke 515 und die Auslegernocke mit Zahnstangen 527 bzw. 528 zusammen, an deren einem Ende ebenfalls Schraubenfederanordnungen 530 bzw. 531 vorgesehen sind und die je gegen die Nockenfläche der zugeordneten Nocken 515 und 516 gedrückt werden.

Die Auslegerzahnstange 526 steht in Eingriff mit einem Ritzel 532, welches auf der Welle eines das Ausleger programmsignal erzeugenden Potentiometers 501 sitzt. In ähnlicher Weise steht die Armzahnstange 527 in Eingriff mit einem Ritzel 533, das auf der Drehwelle des das Armprogrammsignal erzeugenden Potentiometers 502 sitzt. Die Schaufelzahnstange 528 steht in Eingriff mit einem Ritzel 534, das auf der Drehwelle des Potentiometers 503 sitzt, welches das zweite Bezugssignal für die Schaufel liefert.

Wenn durch Betätigung des Umschalters 450 die Winkeleinstellschaltung für Handsteuerung auf den entsprechend dem Diagramm in Fig. programmierten Programmsignalgenerator 500 umgeschaltet wird, dann dreht sich die Auslegernocke 514 durch den Antrieb vom Motor 523·

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Dementsprechend wird auf das mit der Zahnstange 526 im Eingriff stehende Ritzel 532 gedreht. Das Potentiometer 501 überträgt ein Auslegerprogrammsignal entsprechend der Gestaltung der Auslegernocke zu der Vergleichsschaltung 208, wobei die Antriebsschaltung 209 der hydraulischen Auslegerbetätigungseinrichtung 8 so gesteuert wird, daß der Ausleger 4 den Bewegungspunkten der in Fig. 15 dargestellten Kurve X folgt. In derselben Weise wird der Arm 5 betätigt, wobei er den Bewegungspunkten der Kurve Y folgt. Die Schaufel 6 wird so betätigt, daß die Bewegungspunkte der Kurve Z nachvollzogen werden.

Da die Drehbewegung der Nocken 514, 515 und 516 gestoppt wird, wenn der Mikroschalter 541 durch den Vorsprung 544 der Nocke 542 betätigt wird, kann zu dieser Zeit der Baggerführer den Löffelbagger 1 in der gewünschten Richtung drehen, z.B. in einer Richtung, in welcher die Schaufel 6 sich über der Ladefläche eines Lastkraftwagens befindet. Wenn anschließend die elektromagnetische Kupplung 540 wiederbetätigt wird, so daß dementsprechend die Drehung des Motors 523 wieder auf die Welle 524 übertragen wird, dann drehen sich die Nocken 514, 515 und 516 weiter und betätigen die Elemente des Löffelbaggers entsprechend, wobei das in dem Löffel 6 befindliche Erdreich abgeladen wird. Wenn dann der Vorsprung 545 der Nocke 542 in Eingriff mit dem Mikroschalter 541 kommt, so daß die elektromagnetische Kupplung 550 betätigt wird und die Übertragung der Drehung des Motors 523 auf die Welle 524 unterbrochen wird, dann hört auch die Drehbewegung der Nocken 514, 515 und 516 auf. Zu diesem Zeitpunkt kann also der Baggerführer den Universalbagger wieder in seine Grabarbeitsstellung zurückdrehen.

Wie in Fig. 18 dargestellt, können sämtliche Nocken, also die Auslegernocke 514, die Armnocke 515 und die Schaufelnocke 516, an der Welle 524 befestigt werden, die mit dem Motor 523 über eine elektro-

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magnetische Kupplung 540 gekuppelt ist.

Es kann also ein entsprechender Programmsignalgenerator hergestellt werden, indem die Bewegungsmuster der Löffelbaggerelemente, beispielsweise entsprechend der jeweiligen Arbeitsgattung, wie in Fig. dargestellt, analysiert werden. Zur besseren Veranschaulichung wurden die Bezugssignalgeneratoren in den Ausführungsformen beschrieben, in denen sie mit Potentiometern versehen sind. Es ist jedoch verständlich, daß auch andere Einrichtungen, z.B. elektrooptische Einrichtungen, anstelle der Bezugssignalgeneratoren verwendet werden können.

Weiterhin kann die Programmsteuerung auch vorzugsweise durch computerartige Einrichtungen erfolgen, in denen eine große Anzahl von Programmen gespeichert sind, oder auf die ein Arbeitstakt übertragen wird, der dann zur Wiederholung abgerufen wird, z. B. durch Aufzeichnung der Signale auf einem Tonband und Abruf derselben von dem Band.

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Claims (12)

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur Steuerung eines Baggers, insbesondere eines Löffelbaggers, dadurch gekennzeichnet, daß ein kombinierter Steuerhebel (100) vorgesehen ist, welcher hinsichtlich der Anordnung^ Abmessungsverhältnisse und Beweglichkeit einer verkleinerten Nachbildung der beweglichen Teile des Baggers (1) entspricht, daß die Dreh- und Verschwenkbewegungen des Steuerhebels (100) in Form elektrischer Einstellsignale abgegriffen und einer elektrischen Steuerschaltung zugeleitet werden, ferner daß mit den beweglichen Teilen des Baggers, also Oberwagen (3), Ausleger (4), Löffelstiel oder Schwenkarm (5) und Grabwerkzeug (6),weitere Signalgeber verbunden sind, die elektrische Signale einer Vergleichsschaltung liefern, wo sie mit den Einstellsignalen verglichen werden, ferner daß die hydraulischen Betätigungseinrichtungen oder andere Antriebseinrichtungen für die beweglichen Teile des Baggers (1) von der Vergleichsschaltung in dem Sinn gesteuert werden, daß die von den beweglichen Teilen des Baggers (1) abgegriffenen elektrischen Signale in Übereinstimmung mit den von der Einstellung des Steuerhebels (100) abhängigen Einstellsignalen kommen.

2. Vorrichtung zur Steuerung eines Baggers nach Anspruch 1, welcher aus einem Oberwagen, einem Unterwagen^inen an dem Oberwagen befestigten Ausleger, welcher durch eine erste hydraulische Betätigungseinrichtung vertikal verschwenkt werden kann und einem an dem Ausleger befestigten Schwenkarm besteht, der durch eine zweite hydraulische Betätigungseinrichtung verschwenkt werden kann, und bei dem an einem Ende des Schwenkarmes ein Löffel oder eine Schaufel drehbar angeordnet ist, die durch eine dritte hydraulische Betätigungseinrichtung verschwenkt werden kann, ferner bei dem der Oberwagen gegenüber dem Unterwagen mittels einer vierten hydraulischen Betätigungseinrichtung horizontal verdreht werden kann, gekennzeichnet

ORIGINAL INSPEGTEO

durch folgende Einrichtungen:

(A) der Steuerhebel (100) besteht aus einem Steuer aus leger (104), einem Steuerschwenkarm (105) und einem Steuerlöffel (106), welche Miniaturausgaben des Auslegers (4), des Schwenkarmes (5) und des Löffels (6) des. Löffelbaggers (1) sind, wobei der Handsteuerhebel (100) von Hand aus relativ zu seiner Basis verschwenkt werden kann und bei Freigabe eine neutrale Stellung einnimmt;

(B) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Auslegerwinkelabgriff signals, welches proportional dem Verschwenkwinkel des Auslegers ist;

(C) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Schwenkarmwinkelabgriff signals, welches proportional dem Verschwenkwinkel des Schwenkarms ist;

(D) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Löffelwinkelabgriff signals, welches proportional dem Schwenkwinkel des Löffels ist;

(E) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Auslegerwinkeleinstellsignals, welches proportional dem Verschwenkwinkel des Steuerauslegers (104) des Steuerhebels (105) ist;

(F) Mittel zur Erzeugung eines Schwenkarmwinkeletnstellsignals, welches proportional dem Schwenkwinkel des Steuerarms (105) des Steuerhebels (100) ist;

(G) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Löffelwinkele instellsignals, welches proportional dem Schwenkwinkel des Steuerlöffels (106) des Steuerhebels (100) ist;

(H) eine Schaltung zum Vergleichen der von den Ausleger-, Schwenkarm- und Löffelwinkelsignalgeneratoren gelieferten Signale mit den von den Steuer ausleger-, Steuerschwenkarm- und Steuerlöffelsignalgeneratoren gelieferten Bezugssignalen, wobei diese Schaltung enthält:

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(i) eine erste Vergleichsschaltung zum Vergleich des festgestellten Auslegerwinkelsignals mit dem Auslegerbezugssignal, welche ein entsprechendes Differentialsignal zwischen denselben liefert,

(ii) eine zweite Vergleichsschaltung zum Vergleich des festgestellten Armwinkelsignals mit dem Armbezugssignal, welche ein Differentialsignal zwischen denselben erzeugt,

(iii) eine dritte Vergleichsschaltung zum Vergleich des festgestellten Löffelwinkelsignals mit dem Löffelbezugssignal, welche ein Differentialsignal zwischen denselben liefert,

(iv) eine Schaltung zur Übertragung eines Steuersignals zu der ersten hydraulischen Betätigungseinrichtung, entsprechend dem von der ersten Vergleichsschaltung erhaltenen Differentialsignal,

(v) eine Vergleichsschaltung zur Übertragung eines Steuersignals zu der zweiten hydraulischen Betätigungseinrichtung, entsprechend dem von der zweiten Vergleichsschaltung erhaltenen Differentialsignal und

(vi) eine Schaltung zur Übertragung eines Steuersignals zu der dritten hydraulischen BetäUgungseinrichtung,\.entsprechend dem von der dritten Vergleichsschaltung erhaltenen Differentialsignal und

(I) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignales für die vierte hydraulische Betätigungseinrichtung zwecks Drehung des Oberwagens im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, wenn der kombinierte Steuerhebel (100) von Hand aus nach links oder nach rechts gedreht wird.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeneratoren für die Feststellung des Ausleger-, Arm- und Löffelverschwenkwinkels Potentiometer (217, 219 und 231)

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sind, die mit den Drehlagern des Aus legeis (4), des Schwenkarms (5) und des Löffels (6) zusammenarbeiten.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Generator, welcher ein Signal entsprechend dem festgestellten Löffelverschwenkwinkel liefert, an einer von dem Drehlager des Löffels entfernten Stelle angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schalter (121) im Sitz des Baggerführers vorgesehen sind, um die Vergleichsschaltung, welche die festgestellten Ausleger-, Schwenkarm- und Löffelverschwenksignale mit den Einstellwinkelsignalen des Steuerhebels (100) vergleicht, zu unterbrechen.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Leitungssystem,durch welches Drucköl den hydraulischen Betätigungseinrichtungen zugeführt wird, Einrichtungen zur Verminderung des Öldurchflusses vorgesehen sind, so daß nach dem Start über eine beschränkte Zeitperiode die hydraulischen Betätigungseinrichtungen nur mit verminderter Geschwindigkeit angetrieben werden können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbeschränkungseinrichtungen von den Differentialsignalen aus den Vergleichsschaltungen gesteuert werden.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem eine Schaltung zur Aufdeckung eines abnormen Betriebs zustandes besitzt, um Änderungen in den Ausgangs-Potentialen der Signalgeneratoren für den festgestellten Ausleger-,

festzustellen und daß
Arm- und Löffelwinkel j, Vergleichsschaltungen vorgesehen sind,

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die entsprechende Ausgangsspannungen liefern, wenn die Ausgangsspannungen der Signalgeneratoren für den festzustellenden Ausleger-, Schwenkarm- und Löffelwinkel sich über bestimmte vorgegebene Grenzen geändert haben, ferner daß eine Schaltung vorgesehen ist, um die Betätigung der hydraulischen Betätigungseinrichtungen in Abhängigkeit von den Ausgangsspannungen dieser Vergleichsschaltungen zu stoppen.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungssystem elektrische Dämpfungseinrichtungen enthält, die mit den Drehlagern der Steuerelemente des Steuerhebels (100) über Kupplungseinrichtungen gekuppelt sind, ferner daß Mittel vorgesehen sind, um die elektrischen Dämpfungseinrichtungen zu betätigen, wenn die Differentialspannungen zwischen den Bezugssignalen von den Steuerelementen des Steuerhebels und den festgestellten Winkelsignalen der Elemente des Löffelbaggers je bestimmte Werte überschreiten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtungen Kupplungen mit einer Tors ions elastizität sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Dämpfungseinrichtungen Drehmomentgeneratoren sind und daß die Kupplungen Rutschkupplungen sind.

12. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem Einrichtungen zur Erzeugung eines Aus leger programmsignals enthält, das so programmiert ist, daß es den Bewegungspunkten einer bestimmten Bewegung des Auslegers folgt, weiter daß Einrichtungen zur Erzeugung eines Armprogramms vorgesehen sind, die so programmiert sind, daß sie den Bewegungspunkten einer vorbestimmten Bewegung des Schwenkarms folgen,

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ferner daß Einrichtungen zur Erzeugung eines Löffelprogrammsignals vorgesehen sind, die so programmiert sind, daß sie den Bewegungspunkten einer bestimmten Bewegung des Löffels folgen, ferner daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, um die Aus gangs signale der Programmsignalerzeugungseinrichtung für den Ausleger, den Arm bzw. den Löffel den entsprechenden Vergieichsschaltungen anstelle der Ausleger-, Arm- und Löffelwinkeleinstellsignale zuzuleiten.

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