Der intelligentere Bagger: Ein Technologieschub bringt intelligente Steuerung in die neue Mitte

Nach Jahren stetiger technologischer Fortschritte kam es in den letzten zwei Jahren zu einem explosionsartigen Anstieg der technischen Merkmale mittelgroßer Bagger (20 bis 45 Tonnen). Wir haben Hersteller gebeten, Einblicke in ihre neuesten und wichtigsten Technologien zu geben.

Die Bagger der Case D-Serie sind mit dem intelligenten Hydrauliksystem des Unternehmens ausgestattet, bei dem vier integrierte Steuerungssysteme zusammenarbeiten, um die Leistung zu optimieren. Andrew Dargatz, Brand Marketing Manager, gibt diesen Überblick über die Funktion: „Das System verwaltet und steuert aktiv die Hydraulikleistung während des gesamten Produktionszyklus, um Geschwindigkeit und Effizienz zu maximieren und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch durch Minimierung unnötiger Hydraulikströme zu senken.“ Unterstützende Rollen für das Intelligente Hydrauliksystem spielen eine neue elektronisch gesteuerte Pumpe, ein größeres Steuerventil und neue Sensoren. Zu den Hardware-Verbesserungen gehören ein robusterer Ausleger sowie ein robusteres Ketten- und Fahrwerksdesign.

An der Intelligent Hydraulic Control sind vier Systeme beteiligt. Die Boom Economy Control senkt die Motorgeschwindigkeit und nutzt die Schwerkraft beim Absenken und Schwenken des Auslegers. Die automatische Sparsteuerung senkt die Motordrehzahl, nachdem sich die Steuerung 10 Sekunden lang im Neutralzustand befindet, und führt bei Aktivierung eine automatische Abschaltung nach einer voreingestellten Leerlaufzeit durch. Swing Relief Control reguliert den Pumpenfluss zu Beginn des Schaukelzyklus. Die Spulenhubsteuerung überwacht die Eingaben des Bedieners und passt den Fluss während der Grabzyklen an, um die Maschinenleistung zu optimieren.

Die Summe der Teile führt zu kürzeren Zykluszeiten, weniger Nacharbeit, weniger Überkorrekturen, größerer Präzision beim Heben und Platzieren, höheren Losbrechkräften und einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs um bis zu 14 Prozent.

Caterpillar hat für seine neuen Bagger viel Aufmerksamkeit erhalten, und das zu Recht. Als sie letztes Jahr die Modelle 320 GC, 320 und 323 vorstellten, waren seit der letzten großen Neugestaltung des Produkts 25 Jahre vergangen – das war 1992 – und dieses Mal haben sie alle Register gezogen. Diese drei Modelle der nächsten Generation wurden speziell für digitale Konnektivität, Benutzerfreundlichkeit und halbautomatische Funktionalität entwickelt.

Zur Standardtechnologie des 320 GC gehören Product Link Pro und eine Rückfahrkamera. Standardmäßig sind die Modelle 320 und 323 mit Product Link Elite, Rückfahrkamera, Cat Grade mit 2D, 2D E-Fence, Cat Grade mit Assist und Cat Payload ausgestattet. Cat Grade 2D Advanced/3D ist eine verfügbare Option für die Modelle 320 und 323. Viele der technischen Funktionen lassen sich mit Smartphones koppeln, um Funktionen wie Fernstart, Ferndiagnose und Maschinenortung zu ermöglichen.

Cat platziert jedes der drei neuen Modelle in einem Streudiagramm mit „monatlichen Arbeitsstunden“ auf der X-Achse und „monatlichem Kraftstoffverbrauch“ (G/H, Working) auf der Y-Achse. Unten links befindet sich der 320 GC, der für Anwendungen mit geringer bis mittlerer Beanspruchung konzipiert ist, in der Mitte der 320 für mittlere bis schwere Beanspruchung und oben rechts der produktionsorientierte 323.

Der Nettoeffekt sind große Gewinne in mehreren Kategorien: bis zu 45 Prozent höhere Effizienz, bis zu 25 Prozent geringerer Kraftstoffverbrauch und bis zu 15 Prozent geringere Wartungskosten.

Smart Power Control (SPC) ist die Funktion, die Aaron Kleingartner, Marketingmanager bei Doosan Infracore North America, nennt. SPC wurde bei der Entwicklung der Dash-5-Tier-4-Doosan-Bagger entwickelt, um den Kraftstoffverbrauch um bis zu 7 Prozent zu senken. SPC überwacht den Bedarf, und wenn der Bedarf niedrig ist, beispielsweise während des Schwenkabschnitts eines Grabzyklus, senkt SPC die Motordrehzahl.

SPC ist die dritte Technologiestufe zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Jede Verfeinerung baut auf dem vorherigen Programm auf. Das erste Paket wurde in Tier-3-Maschinen eingeführt, das zweite in Tier-4-Interim-Modellen, und jetzt ist dieses dritte Paket für die aktuellen Dash-5-Modelle verfügbar.

Jeder der vier Leistungsmodi funktioniert mit ein- oder ausgeschaltetem SPC. SPC ist nur im Grabarbeitsmodus aktiv. Die Bediener werden SPC wahrscheinlich einfach eingeschaltet lassen, außer beim Heben. In solchen Fällen wünschen sich die Bediener die höhere Präzision und Kontrolle, die die herkömmliche Methode bietet, den Motor mit konstanter Geschwindigkeit laufen zu lassen und gleichzeitig das Hydrauliksystem zur Modulation der Hubleistung zu nutzen.

„Da sie über weniger Ressourcen verfügen, dauert es für Kleinserien-OEMs länger, neue technologische Funktionen zu entwerfen, zu entwickeln und umzusetzen“, sagt Mike Popovic, Vizepräsident für Bagger bei Gradall, über den letzten großen Technologieschub des Unternehmens vor zwei Jahren: das Debüt des autobahnschnellen Discovery-Crossovers. Aber es war tatsächlich ein Riesenspaß

mit mehreren erweiterten Funktionen, insbesondere der Fernsteuerung. Damit kann der Bediener fahren

e den LKW aus der Kabine des Baggers. Die Geschwindigkeit ist auf 5 Meilen pro Stunde vorwärts und rückwärts begrenzt. Die Positionierung der Maschine von der Kabine aus verbessert die typischen Anwendungen von Gradall-Baggern wie die Grabenreinigung, die Kontrolle des Straßenbewuchses und den Austausch von Durchlässen. Features des 15-Tonnen-Discovery, darunter der Fernantrieb, werden in Zukunft in größeren Modellen Einzug halten, sagt Popovic.

Die aufregendste Technologie am Gradall-Horizont ist cloudbasiertes BODAS. Das BODAS-Softwarepaket von Bosch Rexroth bietet mehrere Möglichkeiten

ols für OEMs, einschließlich der Möglichkeit, die Funktionalität und Leistung von Hydrauliksystemen zu konfigurieren. Aber es war schon immer ein gerätebasiertes System, das erfordert, dass der Laptop, auf dem es installiert ist, physisch bei der Maschine vorhanden ist, die es konfiguriert. Die Möglichkeit, diese Konfigurationen durchzuführen und Updates aus der Ferne anzuwenden, ist für einen kleineren Hersteller mit weit verstreuten Maschinen wie Gradall von Vorteil.

„Bei Hyundai legen wir großen Wert auf unsere Überwachungs- und Steuerungstechnologien“, sagt Michael Fuller, Produkt- und Schulungsspezialist bei Hyundai Construction Equipment Americas. „Die Ergebnisse kann man in verschiedenen Systemen und Komponenten sehen.“ Der Monitor verfügt jetzt über einen Neigungsmesser, der den Zustand der Maschinenebene in Echtzeit anzeigt. Ein Großteil der angezeigten Informationen konzentriert sich auf die Überwachung des Kraftstoffverbrauchs: durchschnittlicher und gesamter Kraftstoffverbrauch, stündlich a

und täglicher Kraftstoffverbrauch auf historischer Basis sowie eine ECO-Anzeige, die den Kraftstoffverbrauch in Echtzeit anzeigt.

Zu den verbesserten Hydrauliksteuerungen von Hyundai gehört auch die Attachment Flow Control, die dem Bediener die unabhängige Steuerung von zwei Pumpen ermöglicht. Durchflussrateneinstellungen können vorgenommen werden

Platz für bis zu 10 Brecher- (Zwei-Wege) und 10 Brecher-Anbaugeräte (Einweg). Der Fahrer kann auf dem Monitor einen von drei hydraulischen Leistungsmodi auswählen. Der Geschwindigkeitsmodus bietet maximale Geschwindigkeit und Leistung für schwere Arbeiten. Der Balance-Modus optimiert die Leistung und Kraftstoffeffizienz für allgemeine Arbeiten. Der Effizienzmodus bietet maximale Kontrolle und Effizienz bei leichten Arbeiten.

David Young, Produktmarketingmanager für Bagger in Nord- und Südamerika bei John Deere und Hitachi, macht auf das Drei-Pumpen-System beim 245G LC und ZX245USLC-6 aufmerksam. Die dritte Pumpe ist der Swing-Funktion zugeordnet. „Schwingen kannibalisiert die Hydraulik von Zwei-Pumpen-Systemen und kann zum begrenzenden Faktor für die Leistung werden, insbesondere wenn die Maschine auf einer Steigung oder einem Gefälle steht.“ Bei beiden handelt es sich um 25-Tonnen-Maschinen mit reduziertem Heckschwenk. 30-Tonnen-Modelle kommen im April auf den Markt.

Laut Andrew Kahler, Produktmarketingmanager bei John Deere WorkSight, machen die Integration und der Austausch von Informationen große Fortschritte. JDLink (Deere) und ZXLink (Hitachi) laufen in einem 4G LTE-Mobilfunknetz. Das aktuelle System verfügt über mehr Speicher und mehr Leistung und verfügt sowohl über Bluetooth als auch WLAN, um die Kommunikation mit mehreren Geräten und Plattformen zu ermöglichen. Da es bisher kein Standard-Kommunikationsprotokoll für Telematikdaten gab, ist es kundenspezifisch

rs mussten Informationen von Maschinen nach Marke sammeln und die Ergebnisse dann manuell integrieren, eine Praxis, die als „Portal-Hopping“ bekannt ist. Daten werden nun über eine Anwendungsprogrammschnittstelle (API) an Datenintegratoren gesendet

Informationen einer gemischten Flotte können in einem einzigen Portal angezeigt werden.

Informationsmanagement und Wartung der Informationshardware liegen im Allgemeinen im Rahmen der Fähigkeiten der meisten Kunden, sagt Kahler. Maschinenspezifische Informationen können auch mit Händlern geteilt werden, um die Koordination von Wartungsarbeiten und Reparaturen zu erleichtern. Daten von Geräten, die in ganz Nordamerika im Einsatz sind, werden im Deere-Werk in Dubuque, Iowa, gesammelt und analysiert, um nach Trends zu suchen und es dem OEM zu ermöglichen, proaktiv bei der Lösung von Problemen und der Verbesserung der Maschinenleistung zu sein.

Kobelco arbeitet mit Trimble an der Entwicklung von Technologien

Maschinen für den Einsatz mit Baggern. Ein Ergebnis ist die Wahl des Grade Assist (ein Anzeigesystem) sowie der 2D- und 3D-Maschinensteuerung. So viel ist in der Branche durchaus Standard. Was das Kobelco/Trimble-Design einzigartig macht, ist die Verwendung von Kreiselsensoren anstelle von Sensoren im Zylinder und oberflächenmontierten Positionssensoren. Diese Kreiselsensoren

rs ähneln denen, die in Flugzeugen und in den Fahrzeugstabilitätskontrollsystemen von Personenkraftwagen verwendet werden. Antikollisionsgeräte, die auf Näherungssensoren basieren, sind in Arbeit und werden bald auf den Markt kommen.

Kobelcos Hybrid SK210HLC-10 nutzt Lithium-Ionen-Batterien zum Antrieb des Schwenkmotors. Dave Donneral, Verkaufsleiter für Spezialmaschinen bei Kobelco, sagt, dass die Kraftstoffeinsparungen ausreichen, um Hybridfahrzeuge in anderen Märkten zu verkaufen, in denen die Kraftstoffkosten viel höher sind als in Nordamerika. „Inländische Kunden wünschen sich auch einen besseren Kraftstoffverbrauch und eine geringere Umweltbelastung, aber sie werden weder auf Leistung oder Produktion verzichten noch einen hohen Aufpreis zahlen, um diese Vorteile zu nutzen. Deshalb haben wir den SK210HLC-10 nur für Nordamerika gebaut.“

Im Vergleich zum nicht-hybriden SK210-10 ermöglicht der SK210HLC-10 eine Kraftstoffeinsparung von bis zu 40 Prozent und eine CO2-Reduzierung von bis zu 40 Prozent. Doch im Vergleich zum SK210-9 bietet der Hybrid auch eine bis zu 15 Prozent höhere Produktivität und mehr als 27 Prozent mehr Effizienz. (Alle Vergleiche im H- oder Hydraulikmodus.)

Komvision ist der Name von Komatsu für seine Vogelperspektive-Option. Eine Rückfahrkamera ist Standard; Komvision fügt zwei oder drei Kameras hinzu und fügt mehrere Ansichten für die Overhead-Perspektive zusammen. Die Option ist für neue Bagger verfügbar, ist jedoch nicht mit älteren Baggern abwärtskompatibel.

Laut Justin Lantin, Produktmarketingmanager für Bagger, bietet Komatsu jetzt zwei Hybridmodelle an. Das Unternehmen übernahm die Technologie des HB215LC-1 und wandte sie auf den neuen HB365LC-3 an. Das System bietet die gleichen Vorteile wie Hybridfahrzeuge (siehe Seitenleiste auf Seite 25) sowie weitere Vorteile, die Betreiber zu schätzen wissen. Die Schwunggeschwindigkeit lässt sich leichter steuern. Und da für die Schwenkbewegung keine Hydraulik eingesetzt wird, bleiben die während des Schwenkens verwendeten Hydraulikfunktionen konsistenter und vorhersehbarer. Das Design steigert auch die Gesamtleistung des Dieselmotors, indem Motor und Motor miteinander gekoppelt werden, was konzeptionell der Funktionsweise vieler Hybrid-Personenfahrzeuge ähnelt.

Ron Schwieters, Produktmanager bei Komatsu, sagt, der Ansatz des Unternehmens sei einzigartig, da er extern angebrachte Zylindersensoren an Ausleger, Stiel und Schaufel verwende. Dies sind Positionssensoren; An anderen Stellen der Maschine sind IMUs vorhanden. Im Vergleich zu anderen Designs mit internen Sensoren führt der Ansatz von Komatsu zu schnelleren Reaktionszeiten der Sensoren und einfacher zu wartenden Komponenten. Laut Schwieters speichert ihr System das gesamte Schaufelprofil, nicht nur die Zähne. Das halbautomatische System ist nur aktiv, wenn die Schaufel oder ein anderes Anbaugerät Kontakt mit der Designoberfläche hat. Auch bei laufender Halbautomatik führt der Fahrer den Bagger wie gewohnt. Die Leistung des Systems ermöglicht es dem intelligenten Bagger, Aufgaben zu erledigen, für die in der Vergangenheit die Zusammenarbeit von Planierraupe und Bagger erforderlich gewesen wäre. Da der intelligente Bagger vieles von dem leisten kann, was ein Planierraupe in der Vergangenheit getan hat, kann dieser Planierraupe nun in anderen Bereichen des Projekts oder bei einem anderen Projekt eingesetzt werden.

Der Dig Assist ist eine neue Funktion des Volvo EC220E. Produktmanager Matthew McLean beschreibt Dig Assist als „ein intuitives Steuerungssystem, das die einfache Eingabe von Auftragsspezifikationen und die Verfolgung des Fortschritts auf dem Weg ermöglicht.“ Ein Ziel, sagt McLean, besteht darin, sicherzustellen, dass die Arbeit gleich beim ersten Mal richtig erledigt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einige Vorbereitungen vor Ort, wie z. B. das Abstecken, um bis zu 50 Prozent zu reduzieren. Insgesamt kann Dig Assist eine Produktivitätssteigerung von bis zu 25 Prozent ermöglichen. Mit der optionalen In-Field-Design-Funktionalität können Bediener von der Kabine aus individuelle Grabprofile in ihre Dig Assist-Pläne einbinden.

Seit 2016 sind Seiten- und Rückfahrkameras bei Volvo-Baggern Standard. Smart View, das mithilfe von drei Kameras eine Vogelperspektive auf die Maschine ermöglicht, ist jetzt verfügbar. Wenn die Maschine mit Dig Assist ausgestattet ist, kann der Fahrer die Smart View-Anzeige auf dem Hauptmonitor belassen oder sie auf das größere Co-Pilot-Display übertragen, das von Dig Assist verwendet wird.

Volvo wird die Joystick-Lenkung „Comfort Drive Control“ für Mobilbagger einführen. Die Joystick-Lenkung kann zusätzlich zur Lenkradbedienung funktionieren; Bei Maschinen, die nicht auf der Straße fahren, kann die gesamte Lenksäule entfernt werden, um die Sicht des Fahrers auf die Baustelle zu verbessern. Bei der Comfort Drive Control erfolgt die Stützen- und Schildsteuerung ebenfalls über den Joystick und nicht über einen separaten Hebel. Der Bediener kann beide Bedienelemente verwenden, ohne den Steuerknüppel loszulassen.