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Mobile Maschinen 5/2019

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Mobile Maschinen 5/2019

05 Bosch Rexroth stellt

05 Bosch Rexroth stellt die Connected Off-Highway Solution als Connectivity- und IoT-Lösung vor per Leitungen (3) zum Zentralsteuerblock geführt, um die Hauptventile für die Bewegung der Aktoren anzusteuern. Es existieren zwar hydraulisch-mechanische Folgeregelungen (bspw. in Lenkventilen oder bei Bodenkopiersystemen), aber aufgrund fester Verhältnisse und fehlender elektrischer Stellglieder ist keine Situationsanpassung möglich. Aus Gründen der Robustheit und Kosteneffizienz haben sich diese Systeme jedoch am Markt etabliert. Die Forderungen nach Bedienerunterstützung, Leistungssteigerung und Prozesseffizienz haben elektrohydraulische Steuerungskonzepte bereits seit den 90er-Jahren in den Fokus gerückt. Erste Systeme sind Anfang der 2000er umgesetzt worden [WeLa04]. Bis heute sind jedoch nach wie vor hohe Stückzahlen an hydraulisch gesteuerten Maschinen aufgrund unterschiedlicher Markt- und Kundenanforderungen anzutreffen. Vor allem die Unsicherheit bzgl. der Robustheit ist ein Grund dafür. Zusätzlich kommen Themen der Softwareentwicklung und der funktionalen Sicherheit hinzu, die zunächst den Aufwand beim Hersteller erhöhen [NeWL09]. Betrachtet man andere, speziellere Anwendungen wird deutlich, dass dort die Technologieentwicklungen wie positionsgeregelte Ventile mit Feldbusschnittstelle, Verdrängersteuerungen, Konzepte mit getrennten Steuerkanten oder hybride Antriebsstrukturen Anwendung finden. Auf der bauma 2019 wurde deutlich, dass diese Technologien teilweise auch in den Erdbewegungsmaschinen der Mittelklasse angewendet werden. Vorgestellt wird dies sowohl von OEM’s [Cate00, Volv19] als auch Zulieferern [Bosc19a, Danf14, Hyda15, Park16, Vemc18]. Um eine entsprechende Qualität und Geschwindigkeit von automatisierten Maschinenbewegungen zu realisieren, bestehen folgende Herausforderungen an die Antriebstechnik: n Systemarchitektur: Die eingesetzten hydraulischen Komponenten mit ihren statischen und dynamischen Eigenschaften sowie die räumliche Anordnung auf der Maschine (Volumina der power.passion.innovationen Die beste Lösung – seit 100 Jahren. www.walterscheid.com UNSERE TOP NEUHEITEN: Die BESTE, die wir je gebaut haben – die Ultra.Plus System Gelenkwellen Perfekter Antrieb – innovatives Getriebe für Großpackenpressen Einfach ankuppeln – mit Sicherheit Fortschritt bei Traktor-Anbau-Systemen Smart & Connected Powertrain Solutions – vernetzte Antriebssysteme für Landmaschinen Halle 15 | Stand D 16

Leitungen) haben maßgeblichen Einfluss auf die Möglichkeiten und Grenzen der Automatisierungsalgorithmen. n Steuerungsarchitektur: Die Rechenleistung der Steuergeräte, die Anzahl an Ein- und Ausgangskanälen mit entsprechender Leistung, die Komplexität der auszuführenden Algorithmen, die zur Verfügung stehenden Feldbusschnittstellen, der Verkabelungsaufwand sowie die Signallaufzeiten von Sensor bis Aktor für geschlossene Regelkreise sind zu berücksichtigende Aspekte. n Sensorik: Ort, Art, Genauigkeit und Auflösung sind zentrale Fragestellungen. Insbesondere die Lageinformation der Arbeitsausrüstung im Raum sowie die Zylinderposition müssen für Automatisierungsaufgaben zwingend erfasst werden. Hierfür sind unterschiedliche kostenintensive Sensoren verfügbar. Werden elektronische Steuerungen eingesetzt, liegt es nahe, die bereits erfassten Daten einer übergeordneten Ebene verfügbar zu machen. Auf dieser können dann rechenintensive Auswertungen durchgeführt werden. Vor allem übergeordnete Prozessoptimierungen, Flottenmanagement und Predictive Maintenance sind treibende Themen für Vernetzung und Cloud-Lösungen. Entsprechende Produkte zur Vernetzung [Tcgd19, Ttco00] sowie zur Auswertung von Maschinendaten [Bosc19b, Clou19] sind bereits verfügbar. AUTOMATISIERUNGSLÖSUNGEN Teilautomatisierte Funktionen, bei denen die Arbeitsausrüstung vordefinierte Positionen und Stellungen einnimmt, sind schon seit vielen Jahren Teil des Leistungsumfangs mobiler Maschinen. Bei Rad- und Kompaktladern gehören bspw. die positionsautomatisierten return-to-dig-, Hubbegrenzungs- oder return-to-carry- Funktionen zu den Standardfeatures. [Case00, Jcbs09, Volv05]. Für die Automatisierung von Arbeitsprozessen erweitern viele Maschinenhersteller das breite Spektrum von Assistenzsystemen um einen bedienerinitiierten, aber softwaregeführten Steuerungseingriff. Gerade Grader und Dozer weisen hierbei eine besondere Eignung auf, da die Arbeitsaufgabe Nivellieren zumeist große Areale betrifft. Zeitersparnis und Produktivitätssteigerung kumulieren sich somit und rechtfertigen auch einen erhöhten Komponenten- und Implementierungsaufwand. Bereits 2013 wurden Planierraupen mit einer integrierten, vollautomatisierten Schildsteuerung vorgestellt. Heutige Lösungen bieten neben einer aktiven Stabilisierung der Schar auch eine gezielte Scharansteuerung zur Erstellung planer, dreidimensional geneigter Oberflächen [Cate15, Koma13, Lieb19b, Zepp00b]. Auch für Bagger sind teilautomatisierte Funktionen für Planieraufgaben und die Erstellung von Böschungen verfügbar. Löffelsteuerungen verbessern das Arbeitsresultat durch die Einhaltung eines konstanten Schnittwinkels oder der Vermeidung eines zu großen Materialabtrags [Hita00]. Erweiterte Assistenzsysteme steuern gemäß der Bedienervorgabe am Stiel den Ausleger zusätzlich zum Löffel entlang eines definierten Zielprofils [Kobe19a, Volv19]. Die steuerungstechnische Integration von Werkzeugfunktionalitäten, wie bspw. die Neigungs- und Drehfunktion eines Tiltrotators beim Erstellen von Böschungskonturen, unterstützt den Bediener ebenfalls [Leic19]. Add-On-Systeme zur Umgebungs- und Lageerfassung sind auch hier weitverbreitet. Es werden ebenfalls Lösungen zum Nachrüsten hydraulisch-mechanischer Bagger angeboten. Ein spezieller elektro-hydraulischer Steuerblock in Kombinationen mit einem System zur Positions- und Lageerfassung der Arbeitsausrüstung ermöglicht etwa eine automatische Arbeitsraumbegrenzung oder die Führung von Anbauwerkzeugen [Vemc18]. Für die Gewährleistung der Sicherheit im Arbeitsprozess verfügen Zweiwegebagger über eine elektronische Höhen- und Schwenkbegrenzung sowie eine Lastmomentbegrenzung. Durch die Vorgabe einer „virtuellen Wand“ können definierte Bereiche vollständig gemieden werden [Lieb00]. Aufgrund der geringen Steifigkeit serieller Baggerkinematiken und dem zu weiten Teilen unbekannten Prozesseinfluss gibt es bisher keine kommerziell verfügbaren Automatisierungslösungen für Grabaufgaben oder den Materialumschlag. Vollautomatisiert oder autonom arbeitende Baumaschinen sind heutzutage nur in einzelnen, abgeschlossenen Systemen und unter definierten Randbedingungen umgesetzt. Hier sind vor allem fahrerlos agierende Muldenkipper zu nennen [Cate19, Koma18]. Auf vordefinierten Routen pendeln zahlreiche Fahrzeuge zwischen der Be- und Entladeposition von Tagebauen. Ein übergeordnetes Kontroll- und Steuerungssystem navigiert die Muldenkipper. Weiterhin gibt es Bestrebungen Arbeitsspiele mehrerer, direkt miteinander interagierender Maschinen zu automatisieren [Sand16]. Die Automatisierung eines Radladers und eines knickgelenkten Muldenkippers umfasst dabei die sequenzielle Abfolge vordefinierter Bewegungszyklen und vorgezeichneter Fahrrouten. Eine maschinenübergreifende Kommunikation und ein adaptives, situationsabhängiges Maschinenverhalten sind nicht umgesetzt. Schnellwechselsysteme, welche den Werkzeugwechsel sowie die Kupplung hydraulischer Verbindungen aus der Fahrerkabine ermöglichen [Lieb19c] reduzieren den manuellen und zeitlichen Aufwand. Werkzeugerkennungs- und -managementsysteme ermöglichen die individuelle Konfiguration und Anpassung der Maschinensteuerung an das jeweilige Anbaugerät [Leic19, Vemc18]. Entsprechende Lösungen stellen im Kontext der Elektrifizierung und Digitalisierung eine Voraussetzung für autonome CAN-Module zum Bedienen und Steuern mobiler Maschinen. + Individuelle RGB-Ausleuchtung + Mit 4 bis 12 Eingabefeldern + Kundenspezifische Symbolgestaltung 10.-16.11.2019 in Hannover Exclusivtage 10.+11.11.2019 Wir freuen uns auf Sie in Halle 17 Stand B17 Griessbach GmbH · Im Biotechnologiepark · 14943 Luckenwalde · www.griessbach.de

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