Een spingraafmachine automatiseren om de productiviteit te verhogen
Spingraafmachines, ook wel loopgraafmachines genoemd, zijn een speciaal soort machine die ontworpen is om te werken op moeilijk terrein zoals bergachtige gebieden, woeste rivierbeddingen en bergwegen. De geavanceerde machine bestaat al vijftig jaar en wordt gebruikt voor uitdagend werk zoals het mulchen van steile hellingen, het rijden in rivierbeddingen, het verwijderen van modderstromen en het vellen/verwerken van bomen. In noodsituaties kan deze machine de eerste verdedigingslinie zijn om mensen en infrastructuur te beschermen tegen rotsvallen, lawines en erosie.
Uitdagingen
Omdat er geen transmissie is op deze machine, beheert het stuursysteem ook de aandrijving via een elektrische actuator en een elektrische tractiemotor en omvat het verschillende softwarematig gegenereerde overbrengingsverhoudingen om het aandrijvingsgevoel dat machinisten gewend zijn te benaderen, terwijl het sturen van de machine veel responsiever en minder vermoeiend wordt. Tenminste voor deze eerste elektrische laders zegt Komatsu dat ze het stuursysteem aan het fine-tunen zijn om een gevoel te geven dat sterk lijkt op dat van een hydraulisch aangedreven machine. Het verschil is dat Komatsu door middel van software een fijnere besturing van de machine kan bieden met een hogere snelheid.
De elektrische tractiemotor is een bijzonder interessant aspect van dit systeem omdat Komatsu hiermee automatiseringselementen naadlozer in de bediening van de machine kan integreren. Als de machine bijvoorbeeld merkt dat een machinist tegen een paal duwt, start de lader een wrijvingsregeling of een antislipfunctie waardoor je soepeler in de paal kunt graven en een bak efficiënt kunt vullen.
Hoewel joysticks niet zo populair zijn op compacte laders als op de grotere laders, maakt het herontwerpen van de elektrische architectuur van de machine het mogelijk om over te stappen van stuurautomaatbediening naar E/H-bediening. Het systeem omvat ook vermogenselektronica, een systeembesturingscomputer en natuurlijk een accu en accumanagementsysteem.
Oplossingen
De technici van Moog ontwierpen een zeer dynamisch hydraulisch systeem waarmee de machinist de machine automatisch in balans kan houden terwijl hij door moeilijk begaanbaar terrein rijdt.
Het succes van de Automated Chassis Control-oplossing was een direct resultaat van het gebruik van een dynamische simulatie van machinetoepassingen die begon met een lay-out van de besturingsstructuur van de hardware en software. De simulatie genereert herhaalbare stresstests om het gedrag van het systeem in kritieke situaties te onderzoeken. Lang voordat het werkelijke fysieke systeem bestaat, kunnen we de systeem-, subsysteem- en componentvereisten specificeren. Geavanceerde modellering voorkomt ook grote verrassingen bij het eerste prototype. We kunnen klanten helpen bij het begrijpen en verduidelijken van verdacht gedrag van het werkelijke systeem. Herhaalbare reproductie van specifieke scenario's maakt analyse en snel begrip van fysieke effecten mogelijk om het probleem snel en effectief op te lossen.
Moog's innovatie en state-of-the-art technologie betrokken embedded real-time controllerstructuren en blokken direct in Matlab/Simulink zonder directe codering. De regelaars kunnen worden getest, gekwalificeerd en gevalideerd in een comfortabele offline simulatieomgeving zonder de typische beperkingen van real-time embedded systemen.
Vijf stappen naar geavanceerde besturing voor machines van de volgende generatie
- Onze ervaren ingenieurs voerden een technologische evaluatie uit en stelden vast dat de huidige mobiele hydraulische apparatuur en besturingsoplossingen niet aan de eisen van het project zouden voldoen.
- Ingenieurs identificeerden een geavanceerde besturingsstructuur die gebruikt kon worden met robuuste industriële hydraulische apparatuur en aan de dynamische vereisten kon voldoen.
- Om de stabiliteit van het voertuig aan te tonen, bouwden de ingenieurs van Moog een simulatiemodel voor snelle ontwerpiteraties om de karakteristieken van het actuatiesysteem te simuleren en de volledige voertuigdynamica te onderzoeken. De specificaties die nodig waren voor de componenten werden eenvoudig gedefinieerd door het simulatiemodel, wat tijd en geld bespaarde.
- Moog bouwde en installeerde prototypes van het geautomatiseerde regelsysteem voor chassisstabilisatie, inclusief geïntegreerde Smart Actuators met veiligheids- en controlefuncties op basis van industriële servokleppen.
- Eindtesten bevestigden dat onze state-of-the-art slimme controlestructuren een zeer dynamisch actief veersysteem bieden voor mobiele machines die gebruik maken van robuuste industriële componenten.
Resultaten: Nieuwe bedrijfsmodellen mogelijk maken
Hoewel het oorspronkelijke doel de machinist was, ontdekte de OEM dat de uiteindelijke oplossing veel onvoorziene voordelen had voor de productiviteit, de veiligheid en het milieu. Het werk gemakkelijker en veiliger maken voor machinisten heeft gevolgen voor lagere kosten voor training, aanname en bijscholing van werknemers. Hier zijn enkele voorbeelden van nieuwe gebruikssituaties die de OEM vond vanwege de vele voordelen die deze machine heeft om het werk van machinisten en werkterreinen te transformeren.
Nieuw bedrijfsmodel: Telewerken in gevaarlijke omgevingen
Machines worden nu op afstand bediend in gebieden met rotsval en verlaten munitiedepots om de machinisten buiten de gevarenzone te houden. Vóór de installatie van de Moog Automated Chassis Stabilization was handmatige bediening op afstand simpelweg niet mogelijk vanwege de complexiteit van de bediening van de twaalf assen. Nu de Automated Chassis Control de stabiliteit van de machine handhaaft, zijn veel nieuwe bedrijfsmodellen mogelijk en wordt de deur geopend naar een reeks toepassingen waarbij bescherming van de machinist en het milieu essentieel zijn.
Grotere productiviteit en minder impact op het milieu: Graaf- en landschapsarchitectuur in extreme omgevingen
De geautomatiseerde chassisregeling handhaaft de contactkracht van alle wielen, waardoor de machine stabiel blijft en sneller van de ene naar de andere werkplek kan worden verplaatst. De geautomatiseerde besturing vermindert de impactkracht van elk afzonderlijk wiel door de kracht over alle wielen te verdelen, waardoor de impact op de grond en de bodemvegetatie tot een minimum wordt beperkt.
Meer productiviteit en veiligheid voor de machinist: Gemeentelijke Onderhoudsdienst van Riverbanks
Veel bestuurders waren huiverig om in rivierbeddingen te rijden omdat ze geen zicht hadden op de grond en zich niet snel konden aanpassen aan de omstandigheden. De Automated Chassis Control houdt de voertuigen in balans, zodat de machinist zijn aandacht volledig op het gereedschap en het werk kan richten. Het resultaat is een hogere productiviteit, waarbij het werk sneller en beter wordt uitgevoerd dan voorheen mogelijk was.
Hogere productiviteit en veiligheid: Bosbouw op ongelijk en gevaarlijk terrein
Het rooien van bomen is zwaar werk voor machinisten en vraagt de absolute aandacht van de meest ervaren bestuurder. De automatische chassisregeling stabiliseert de machine zodat de machinist zich kan concentreren op de kop van de processor, zodat het werk sneller wordt uitgevoerd en minder vermoeiend is voor de machinist. Bovendien minimaliseert het verdelen van de kracht over alle wielen de impact op de grond en de omringende bomen.
Meer productiviteit en veiligheid voor de machinist: Civiele techniek in bergachtige gebieden
Het boren van ankergaten voor de beveiliging van wegen en spoorwegen is uitdagend en gevaarlijk werk voor machinisten in bergachtige gebieden. Machines die zijn uitgerust met de Automated Chassis Control die de stabiliteit van de machine handhaaft, zorgen ervoor dat de machinist zich kan concentreren op het nemen van een veilige route naar de werklocaties.
Het nieuwe hydraulische systeem heeft zoveel voordelen ten opzichte van de traditionele oplossing dat het het werk voor machinisten en zelfs de meest uitdagende werkterreinen heeft veranderd. Wat kan een dergelijk geavanceerd systeem voor uw machine betekenen?