DE112014000083T5

DE112014000083T5 - Anzeigesystem für Baggermaschine und Anzeigeverfahren für Baggermaschine

Info

Publication number: DE112014000083T5
Application number: DE112014000083.3T
Authority: DE
Inventors: Masao Yamamura; Daiki Arimatsu
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: WO2015173936A1; CN105307739A; DE112014000083B4; KR20160002730A; US9624648B2; KR101762524B1; JPWO2015173936A1; CN105307739B; US20160251834A1; JP5826397B1

Abstract

Ein Anzeigesystem für eine Baggermaschine erhält eine erste Schwenk-Zielinformation und eine zweite Schwenk-Zielinformation, die ein Betrag der Drehung des Arbeitsgeräts auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene und Informationen einschließlich einer Richtung einer zentralen Schwenkachse anzeigen, und wählt die erste Schwenk-Zielinformation oder die zweite Schwenk-Zielinformation auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels und zeigt ein Bild entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung an, wobei der Betrag der Drehung erforderlich ist, damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, die Richtung der Zahnkante des Löffels auf der Basis von Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, und wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigesystem für eine Baggermaschine und eine Baggermaschine.
Hintergrund
Im Allgemeinen wird in einem Bagger ein Arbeitsgerät einschließlich eines Löffels von einem Maschinenführer, der Bedienhebel bedient, betrieben. Wenn dabei ein Gefälle mit einer vorbestimmten Neigung, ein Graben mit einer vorbestimmten Tiefe oder dergleichen ausgehoben wird, ist es für den Maschinenführer schwierig nur durch Sichtprüfung des Betriebs des Arbeitsgeräts zu bestimmen, ob der Aushub zielformgetreu und richtig durchgeführt wird. Zudem benötigt der Maschinenführer eine Fähigkeit, in die Lage versetzt zu werden, ein solches Gefälle mit der vorbestimmten Neigung zielformgetreu wirksam und passend auszuheben. Daher gibt es zum Beispiel eine Technik zur Unterstützung des Maschinenführers durch Anzeigen von Positionsinformationen des an der Spitze des Arbeitsgeräts angeordneten Löffels auf einer Anzeigevorrichtung. Zum Beispiel beschreibt Patentliteratur 1, dass ein Richtkompass als ein Zeichen dafür angezeigt wird, das die Richtung der Ausrichtung auf eine Zielebene und die Richtung, in die ein Bagger schwenken muss, angibt.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2012-172431

Zusammenfassung
Technisches Problem
Patentliteratur 1 beschreibt nicht eindeutig, wie der Richtkompass zu bewegen ist, etc. Es ist gewünscht, den Maschinenführer mit geeigneteren Informationen zu versorgen, die es ermöglichen, dass der Löffel der Zielebene zugewandt ist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Maschinenführer mit geeigneten Informationen zu versorgen, die es ermöglichen, dass der Löffel der Zielebene zugewandt wird.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigesystem für eine Baggermaschine (kann auch als Grabmaschine bezeichnet werden), wobei das Anzeigesystem für eine Baggermaschine verwendet wird, die es ermöglicht, dass ein oberer Schwenkkörper einschließlich eines Arbeitsgeräts mit einem Löffel um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse geschwenkt werden kann, wobei das Anzeigesystem folgendes umfasst: eine Fahrzeugzustandsdetektiereinheit, die Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine detektiert; eine Speichereinheit, die mindestens Positionsinformationen einer Zielebene, die eine Zielform eines Arbeitsobjektes angibt, speichert; und eine Verarbeitungseinheit, die eine erste Schwenk-Zielinformation und eine zweite Schwenk-Zielinformation erhält, die einen Schwenkbetrag des oberen Schwenkkörpers einschließlich Arbeitsgerät auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene, und Informationen einschließlich einer Richtung der zentralen Schwenkachse, des erforderlichen Schwenkbetrags damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, und der Richtung der Zahnkante des Löffels, die auf der Basis der Informationen über die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, angeben, und die erste Schwenk-Zielinformation oder die zweite Schwenk-Zielinformation auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels auswählt, und ein Bild entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung anzeigt, wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist, und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass wenn die Baggermaschine auf der Zielebene vorhanden oder von der Zielebene umgeben ist, die Verarbeitungseinheit eine der ersten Schwenk-Zielinformation und der zweiten Schwenk-Zielinformation wählt, die einen größeren absoluten Wert hat.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass wenn die Schwenk-Zielinformation nicht bestimmt wird oder wenn die Schwenk-Zielinformation nicht erhalten wird, die Verarbeitungseinheit einen Anzeigemodus des Bildes entsprechend der Schwenk-Zielinformation, die auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, verschieden von demjenigen macht, wenn die Schwenk-Zielinformation bestimmt oder wenn die Schwenk-Zielinformation erhalten wird.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Verarbeitungseinheit einen Modus des auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung angezeigten Bildes bevor und nachdem die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, verschieden macht.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass sich der Löffel um eine erste Achse und eine zweite Achse orthogonal zur ersten Achse dreht, wodurch die Zahnkante bezüglich einer dritten, zur ersten Achse und zweiten Achse orthogonalen Achse gekippt wird, das Anzeigesystem weiterhin eine Löffelkippdetektiereinheit umfasst, die einen Kippwinkel des Löffels detektiert, und die Verarbeitungseinheit eine Richtung der Zahnkante des Löffels auf der Basis des Kippwinkels des Löffels, der durch die Löffelkippwinkeldetektiereinheit detektiert wurde, und der Informationen über die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigesystem für eine Baggermaschine, wobei das Anzeigesystem für eine Baggermaschine verwendet wird, die es ermöglicht, dass ein oberer Schwenkkörper einschließlich eines Arbeitsgeräts mit einem Löffel um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse geschwenkt werden kann, wobei das Anzeigesystem folgendes umfasst: eine Fahrzeugzustandsdetektiereinheit, die Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine detektiert; eine Speichereinheit, die mindestens Positionsinformationen einer Zielebene, die eine Zielform eines Arbeitsobjektes angibt, speichert; und eine Verarbeitungseinheit, die eine erste Schwenk-Zielinformation und eine zweite Schwenk-Zielinformation erhält, die einen Schwenkbetrag des oberen Schwenkkörpers einschließlich Arbeitsgerät auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene, und Informationen einschließlich einer Richtung der zentralen Schwenkachse, des erforderlichen Schwenkbetrags damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, und der Richtung der Zahnkante des Löffels, die auf der Basis der Informationen über die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, angeben, und die erste Schwenk-Zielinformation oder die zweite Schwenk-Zielinformation, auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels auswählt, ein Bild entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation zusammen mit einem Bild entsprechend den Baggermaschine und ein Bild entsprechend der Zielebene auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung anzeigt, und die Anzeige so durchführt, dass ein Modus des auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung angezeigten Bildes, bevor und nachdem die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, verschieden ist, wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist, und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, umfasst eine Baggermaschine folgendes: einen oberen Schwenkkörper, der um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse schwenkt, ein Arbeitsgerät mit einem an dem oberen Schwenkkörper montierten Löffel; eine unter dem oberen Schwenkkörper bereitgestellte Fahrvorrichtung; und das Anzeigesystem für eine Baggermaschine.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigeverfahren für eine Baggermaschine, wobei das Anzeigeverfahren für eine Baggermaschine verwendet wird, die es ermöglicht, dass ein oberer Schwenkkörper einschließlich eines Arbeitsgeräts mit einem Löffel um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse geschwenkt werden kann, das Anzeigeverfahren umfasst folgendes: Erhalten von erster Schwenk-Zielinformation und zweiter Schwenk-Zielinformation, die einen Schwenkbetrag des oberen Schwenkkörpers einschließlich des Arbeitsgeräts anzeigen, auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene, und Informationen einschließlich einer Richtung der zentralen Schwenkachse, des erforderlich Schwenkbetrags damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, und der Richtung der Zahnkante des Löffels, die auf der Basis von Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, Auswählen der ersten Schwenk-Zielinformation oder der zweiten Schwenk-Zielinformation auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation, und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels, wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist, und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen, und Anzeigen eines Bildes entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass wenn die Baggermaschine auf der Zielebene vorhanden oder von der Zielebene umgeben ist, eine der ersten Schwenk-Zielinformation und der zweiten Schwenk-Zielinformation, die einen größeren absoluten Wert hat, ausgewählt wird.
Die vorliegende Erfindung kann den Maschinenführer mit geeigneten Informationen versorgen, die es ermöglichen, dass der Löffel der Zielebene zugewandt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Baggers gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
2 ist eine Vorderansicht eines Löffels, der in dem Bagger enthalten ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Löffel gemäß einem weiteren Beispiel, der in dem Bagger gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist.
4 ist eine Seitenansicht des Baggers.
5 ist eine Rückansicht des Baggers.
6 ist ein Blockdiagramm und erläutert ein Steuersystem, das in dem Bagger enthalten ist.
7 ist ein Diagramm und erläutert ein Konstruktionsgelände, das durch Konstruktionsgeländedaten dargestellt ist.
8 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel eines Leitbildschirms.
9 ist ein Diagramm und erläutert ein Beispiel eines Leitbildschirms.
10 ist ein Diagramm zum Beschreiben, dass der Löffel der Zielebene zugewandt ist.
11 ist ein Diagramm zum Beschreiben, dass der Löffel der Zielebene zugewandt ist.
12 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Zahnkantenvektors.
13 ist ein Diagramm und erläutert einen Normalvektor der Zielebene.
14 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen einem Richtkompass und einem Rotationszielwinkel.
15 ist ein Flussdiagramm und erläutert ein Beispiel für Stellungsinformationsanzeigesteuerung.
16 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels einer Technik zum Ermitteln eines Zahnkantenvektors.
17 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Technik zum Ermitteln eines Zahnkantenvektors.
18 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Technik zum Ermitteln eines Zahnkantenvektors.
19 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Technik zum Ermitteln eines Zahnkantenvektors.
20 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Beispiels der Technik zum Ermitteln eines Zahnkantenvektors.
21 ist eine Draufsicht zum Beschreiben eines Verfahrens zum Ermitteln des Rotationszielwinkels.
22 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Einheitsvektors in Fahrzeughauptkörperkoordinaten.
23 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Zahnkantenvektors und eines Zahnkanten-Zielvektors.
24 ist ein Diagramm zum Beschreiben des Zahnkantenvektors und des Zahnkanten-Zielvektors.
25 ist ein Diagramm zum Beschreiben von Rotationszielwinkeln.
26 ist eine Draufsicht zum Beschreiben eines Verfahrens zum Wählen eines ersten Rotationszielwinkels oder eines zweiten Rotationszielwinkels zur Verwendung zur Anzeige des Richtkompasses.
27 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen dem Bagger und der Zielebene.
28 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen dem Bagger und der Zielebene.
29 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen dem Bagger und der Zielebene.
30 ist ein Diagramm und erläutert den Richtkompass.
31 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen einer Zielebene, einem Einheitsvektor und einem Normalvektor.
32 ist ein Entwurfsdiagramm und erläutert ein Beispiel des Falls, in dem ein Rotationszielwinkel nicht ermittelt wird (Nichtlösungszustand).
33 ist ein Diagramm und erläutert beispielhaft Anzeige des Richtkompasses, dann wenn keine Schwenk-Zielinformation erhalten wird.
34a ist eine Diagrammskizze und erläutert ein Beispiel des Falls, in dem kein Rotationszielwinkel ermittelt oder bestimmt wird (unbestimmter Lösungszustand).
34b ist eine Diagrammskizze und erläutert ein Beispiel des Falls, in dem kein Rotationszielwinkel ermittelt oder bestimmt wird (unbestimmter Lösungszustand).
Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Modus (Ausführungsform) zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Gesamtkonfiguration einer Baggermaschine>
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Baggers 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2 ist eine Vorderansicht eines Löffels 9, der in dem Bagger 100 enthalten ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Löffels 9a gemäß einem weiteren Beispiel, der in dem Bagger 100 enthalten ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 4 ist eine Seitenansicht des Baggers 100. 5 ist eine Rückansicht des Baggers 100. 6 ist ein Blockdiagramm und erläutert ein Steuersystem, das in dem Bagger 100 enthalten ist. 7 ist ein Diagramm und erläutert ein Konstruktionsgelände, das durch Konstruktionsgeländedaten dargestellt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der Bagger 100, der als eine Baggermaschine dient, einen Fahrzeughauptkörper 1, der als eine Hauptkörpereinheit dient, und ein Arbeitsgerät 2. Der Fahrzeughauptkörper 1 hat einen oberen Schwenkkörper 3, der als ein Schwenkkörper dient, und eine Fahrvorrichtung 5. Der obere Schwenkkörper 3 umfasst, in einem Motorraum 3EG, Geräte wie ein Stromerzeugungsgerät und eine hydraulische Pumpe (nicht erläutert). Der Motorraum 3EG ist auf der einen Endseite des oberen Schwenkkörpers 3 angeordnet.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der Bagger 100 einen Ottomotor, z. B. einen Dieselmotor, als Stromerzeugungsgerät verwendet, ist der Bagger 100 nicht darauf beschränkt. Der Bagger 100 kann zum Beispiel ein sogenanntes Hybridstromerzeugungsgerät umfassen, in dem ein Ottomotor, ein Generatormotor, und ein Speichergerät miteinander kombiniert sind.
Der obere Schwenkkörper 3 hat eine Fahrerkabine 4. Die Fahrerkabine 4 ist auf der anderen Endseite des oberen Schwenkkörpers 3 platziert. Die Fahrerkabine 4 ist nämlich auf der gegenüberliegenden Seite der Seite angeordnet, auf der der Motorraum 3EG angeordnet ist. In der Fahrerkabine 4 sind eine Anzeigeeingabevorrichtung 38 und eine Betriebsvorrichtung 25, die in 6 erläutert sind, angeordnet. Diese Geräte werden später beschrieben. Die Fahrvorrichtung 5 ist unter dem oberen Schwenkkörper 3 bereitgestellt. Die Fahrvorrichtung 5 hat Ketten 5a und 5b. Die Fahrvorrichtung 5 bewegt sich durch die Ketten 5a und 5b, die sich durch den Antrieb eines Hydraulikmotors (nicht erläutert) drehen, wodurch sich der Bagger 100 bewegt. Das Arbeitsgerät 2 ist seitlich an der Fahrerkabine 4 des oberen Schwenkkörpers 3 befestigt.
Zu beachten ist, dass der Bagger 100 eine Fahrvorrichtung umfassen kann, das Reifen statt der Ketten 5a und 5b umfasst und das sich durch Übertragen einer Antriebskraft eines Dieselmotors (nicht erläutert) auf die Reifen über ein Getriebe bewegen kann. Zum Beispiel kann der Bagger 100 eines solches Modus ein Radbagger sein.
Die Seite des oberen Schwenkkörpers 3, auf der das Arbeitsgerät 2 und die Fahrerkabine 4 angeordnet sind, ist vorne, und die Seite des oberen Schwenkkörpers 3, auf der der Motorraum 3EG angeordnet ist, ist hinten. Die linke Seite in Vorwärtsrichtung ist die Linke des oberen Schwenkkörpers 3, und die rechte Seite in Vorwärtsrichtung ist die Rechte des oberen Schwenkkörpers 3. Zudem ist in dem Bagger 100 oder dem Fahrzeughauptkörper 1 seine Seite der Fahrvorrichtung 5 mit Bezug auf den oberen Schwenkkörper 3 der Boden, und seine Seite des oberen Schwenkkörpers 3 mit Bezug auf die Fahrvorrichtung 5 ist der obere Teil. Wenn der Bagger 100 auf einer horizontalen Ebene platziert ist, ist der Boden die Seite einer vertikalen Richtung, d. h. die Seite einer Richtung der Schwerkraftwirkung, und der obere Teil ist die gegenüberliegende Seite der vertikalen Richtung. Handläufe 3G sind am oberen Schwenkkörper 3 bereitgestellt. Wie in 1 erläutert, sind zwei Antennen 21 und 22 für RTK-GNSS (Kinematische globale Realzeit-Navigationssatellitensysteme) (hierin im Folgenden entsprechend als GNSS-Antennen 21 und 22 bezeichnet) an den Handläufen 3G lösbar befestigt.
Das Arbeitsgerät 2 hat einen Ausleger 6, einen Arm 7, den Löffel 9, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11, einen Löffelzylinder 12, und Kippzylinder 13. Zu beachten ist, dass ein Pfeil SW und ein Pfeil TIL, der in 1 oder 2 erläutert ist, die Richtungen angibt, in die sich der Löffel 9 drehen kann. Ein Fußende des Auslegers 6 ist durch einen Auslegerbolzen 14 an einem Frontteil des Fahrzeughauptkörpers 1 drehbar befestigt. Ein Fußende des Arms 7 ist durch einen Armbolzen 15 an einer Spitze des Auslegers 6 drehbar befestigt. Ein Kopplungselement 8 ist durch einen Löffelbolzen 16 an einer Spitze des Arms 7 befestigt. Das Kopplungselement 8 ist durch einen Kippbolzen 17 an dem Löffel 9 befestigt. Das Kopplungselement 8 ist durch einen Bolzen mit dem Löffelzylinder 12 (nicht erläutert) verbunden. Durch den aus- und einfahrenden Löffelzylinder 12 dreht sich der Löffel 9 (siehe SW, erläutert in 1). D. h. der Löffel 9 ist so befestigt, dass sie in der Lage ist, sich um eine Achse orthogonal zu einer Ausdehnungsrichtung des Arms 7 zu drehen. Der Auslegerbolzen 14, der Armbolzen 15, und der Löffelbolzen 16 sind in paralleler Lagebeziehung zueinander angeordnet. Die zentralen Achsen des jeweiligen Bolzens haben nämlich eine parallele Positionsbeziehung zueinander.
Zu beachten ist, dass der Begriff ”orthogonal”, der nachstehend beschrieben ist, sich auf eine Positionsbeziehung bezieht, wobei zwei Objekte, wie zwei Linien (oder Achsen), eine Linie (oder eine Achse) und eine Ebene, oder eine Ebene und eine Ebene, orthogonal zueinander im Raum sind. Zum Beispiel ist ein Zustand, in dem eine Ebene, die eine Linie (oder Achse) enthält, und eine Ebene, die eine andere Linie (oder Achse) enthält, parallel zueinander sind, und die eine Linie und eine andere Linie orthogonal zueinander sind, beim Betrachten in der Richtung senkrecht zu einer der Ebenen ebenfalls so dargestellt, dass die eine Linie und eine andere Linie orthogonal zueinander sind. Das Gleiche gilt für den Fall einer Linie (Achse) und einer Ebene und den Fall einer Ebene und einer Ebene.
(Löffel 9)
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Löffel 9 ein Löffel, der Kipplöffel genannt wird. Der Löffel 9 ist mit dem Arm 7 durch das Kopplungselement 8 und weiterhin durch den Löffelbolzen 16 verbunden. Des Weiteren ist der Löffel 9 durch den Kippbolzen 17 auf der Seite des Löffels 9 des Kopplungselements 8 montiert, was gegenüberliegend zu der Seite ist, auf der der Löffelbolzen 16 des Kopplungselements 8 befestigt ist. Der Kippbolzen 17 ist orthogonal zum Löffelbolzen 16. Eine Ebene, die die zentrale Achse des Kippbolzens 17 enthält, ist nämlich orthogonal zur zentralen Achse des Löffelbolzens 16. Als solche ist der Löffel 9 an dem Kopplungselement 8 durch den Kippbolzen 17 befestigt, so dass sie in der Lage ist, sich um die zentrale Achse des Kippbolzens 17 zu drehen (siehe Pfeil TIL, erläutert in 1 und 2). Durch eine solche Struktur kann sich der Löffel 9 um die zentrale Achse (erste Achse) des Löffelbolzens 16 und um die zentrale Achse (zweite Achse) des Kippbolzens 17 drehen.
Die zentrale Achse, die sich in einer axialen Richtung des Löffelbolzens 16 erstreckt, ist eine erste Achse AX1, und die zentrale Achse in einer Ausdehnungsrichtung des Kippbolzens 17 orthogonal zum Löffelbolzen 16 ist eine zentrale Kippachse (hierin im Folgenden entsprechend als eine zweite Achse AX2 bezeichnet)) orthogonal zur ersten Achse AX1. Daher kann sich der Löffel 9 um die erste Achse AX1 und um die zweite Achse AX2 drehen. D. h. wenn eine dritte Achse AX3 mit einer orthogonalen Positionsbeziehung sowohl zur ersten Achse AX1 als auch zweiten Achse AX2 als eine Referenzachse verwendet wird, kann sich der Löffel 9 mit Bezug auf die Referenzachse nach links und rechts drehen (Pfeil TIL, erläutert in 2). Dann kann durch Drehen des Löffels 9 entweder nach links oder nach rechts eine Zahnkantenreihe 9T (genauer eine Zahnkantenanordnung 9TG) mit Bezug auf den Erdboden gekippt werden.
Der Löffel 9 umfasst eine Vielzahl von Zähnen 9B. Die Vielzahl von Zähnen 9B ist an einem Ende des Löffels 9 befestigt, d. h. auf der gegenüberliegenden Seite zu der Seite, auf der der Kippbolzen 17 des Löffels 9 befestigt ist. Die Vielzahl von Zähnen 9B ist in einer Linie in einer Richtung orthogonal zum Kippbolzen 17, d. h. in paralleler Positionsbeziehung zur ersten Achse AX1 angeordnet. Die Zahnkanten 9T sind Spitzen der Zähne 9B. In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Zahnkantenanordnung 9TG auf die Vielzahl von Zahnkanten 9T, die nebeneinander in einer Linie angeordnet sind. Die Zahnkantenanordnung 9TG ist eine Serie der Zahnkanten 9T. Bei der Darstellung der Zahnkantenanordnung 9TG wird in der vorliegenden Ausführungsform eine gerade Linie verwendet, die die Vielzahl von Zahnkanten 9T (hierin im Folgenden entsprechend als eine Zahnkantenanordnungslinie bezeichnet) LBT verbindet.
Die Kippzylinder 13 verbinden den Löffel 9 mit dem Kopplungselement 8. Genauer gesagt, sind die Spitzen der Zylinderstangen der Kippzylinder 13 mit der Hauptkörperseite des Löffels 9 verbunden, und die Zylinderrohrseiten der Kippzylinder 13 sind mit dem Kopplungselement 8 verbunden. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die zwei Kippzylinder 13 und 13 den Löffel 9 und das Kopplungselement 8 sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des Löffels 9 und des Kopplungselements 8 miteinander verbinden, kann sie mindestens ein Kippzylinder 13 miteinander verbinden. Wenn ein Kippzylinder 13 ausfährt, fährt der andere Kippzylinder 13 ein, wodurch sich der Löffel 9 um den Kippbolzen 17 dreht. As ein Ergebnis können sich durch die Kippzylinder 13 und 13 die Zahnkanten 9T, genauer gesagt die Zahnkantenanordnung 9TG, die eine Serie der Zahnkanten 9T ist und durch die Zahnkantenanordnungslinie LBT dargestellt ist, mit Bezug auf die dritte Achse AX3 kippen lassen.
Das Ausfahren und Einfahren der Kippzylinder 13 und 13 kann unter Verwendung einer Betriebsvorrichtung, wie eines Schiebeschalters oder einer fußbetriebenen Pedale (nicht erläutert), die in der Fahrerkabine 4 bereitgestellt ist, durchgeführt werden. Wenn die Betriebsvorrichtung ein Schiebeschalter ist, wird durch den Maschinenführer des Baggers 100, der den Schiebeschalter betätigt, hydraulisches Öl an die Kippzylinder 13 und 13 geliefert oder von den Kippzylindern 13 und 13 abgeführt, wodurch die Kippzylinder 13 und 13 ausfahren oder einfahren. As ein Ergebnis dreht sich der Kipplöffel (Löffel 9) (die Zahnkanten 9T sind gekippt) um einen Betrag entsprechend dem Betrag des Betrieb mit Bezug auf die dritte Achse AX3 nach links oder rechts (der Pfeil TIL, erläutert in 2).
Der Löffel 9a, der in 3 erläutert ist, ist ein Typ vom Kipplöffel und wird hauptsächlich zur Arbeit auf Gefällen eingesetzt. Der Löffel 9a dreht sich um die zentrale Achse des Kippbolzens 17. Der Löffel 9a umfasst einen plattenartigen Zahn 9Ba an ihrem Ende auf der gegenüberliegenden Seite der Seite, auf der der Kippbolzen 17 befestigt ist. Eine Zahnkante 9Ta, die eine Spitze des Zahns 9Ba ist, ist ein linearer Abschnitt, der eine parallele Positionsbeziehung zu einer Richtung orthogonal zur zentralen Achse des Kippbolzens 17 hat, d. h. zur ersten Achse AX1, die in 2 erläutert ist und sich in einer Breite-Richtung des Löffels 9a erstreckt. Wenn der Löffel 9a einen Zahn 9Ba umfasst, geben die Zahnkante 9Ta und eine Zahnkantenanordnung 9TGa die gleicht Stelle an. Bei der Darstellung der Zahnkante 9Ta oder der Zahnkantenanordnung 9TGa wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Zahnkantenanordnungslinie LBT verwendet. Die Zahnkantenanordnungslinie LBT ist eine gerade Linie in einer Richtung, in der sich die Zahnkante 9Ta erstreckt.
Wie in 4 erläutert, ist die Länge des Auslegers 6, d. h. die Länge von Auslegerbolzen 14 zu Armbolzen 15, L1. Die Länge des Arms 7, d. h. die Länge vom Mittelpunkt des Armbolzens 15 zum Mittelpunkt des Löffelbolzens 16, ist L2. Die Länge des Kopplungselements 8, d. h. die Länge vom Mittelpunkt des Löffelbolzens 16 zum Mittelpunkt des Kippbolzens 17, ist L3. Die Länge L3 des Kopplungselements 8 ist ein Radius, mit dem sich der Löffel 9 um die zentrale Achse des Löffelbolzens 16 dreht. Die Länge des Löffels 9, d. h. die Länge vom Mittelpunkt des Kippbolzens 17 zu den Zahnkanten 9T des Löffels 9, ist L4.
Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11, der Löffelzylinder 12, und die Kippzylinder 13, die in 1 erläutert sind, sind jeweils ein hydraulischer Zylinder, der durch Einstellen seines Ein- und Ausfahrens und seiner Geschwindigkeit gemäß dem Druck des hydraulischen Öls (hierin im Folgenden entsprechend als Öldruck bezeichnet) oder der Fließgeschwindigkeit des hydraulischen Öls betrieben wird. Der Auslegerzylinder 10 ist zum Antrieb des Auslegers 6 gedacht und ermöglicht dem Ausleger 6 die Drehung nach oben und unten. Der Armzylinder 11 ist zum Antrieb des Arms 7 gedacht und ermöglicht dem Arm 7 die Drehung um die zentrale Achse des Armbolzens 15. Der Löffelzylinder 12 ist zum Antrieb des Löffels 9 gedacht und ermöglicht dem Löffel 9 die Drehung um die zentrale Achse des Löffelbolzens 16. Proportionalsteuerventile 37, die in 6 erläutert sind, sind zwischen den hydraulischen Zylindern, wie der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11, der Löffelzylinder 12, und die Kippzylinder 13, und der hydraulischen Pumpe (nicht erläutert) angeordnet. Die Fließgeschwindigkeit des hydraulischen Öls, das dem Auslegerzylinder 10, dem Armzylinder 11, dem Löffelzylinder 12 und den Kippzylindern 13 zugeführt wird, wird durch eine elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 (später beschrieben) gesteuert, das die Proportionalsteuerventile 37 steuert. Als ein Ergebnis wird der Betrieb des Auslegerzylinders 10, des Armzylinders 11, des Löffelzylinders 12 und der Kippzylinder 13 gesteuert.
Wie in 4 erläutert, sind der Ausleger 6, der Arm 7 und der Löffel 9 mit einem ersten Hubsensor 18A, einem zweiten Hubsensor 18B und einem dritte Hubsensor 18C bzw. einem Löffel-Kippsensor 18D, der als eine Löffelkippdetektiereinheit dient, bereitgestellt. Der erste Hubsensor 18A, der zweite Hubsensor 18B, und der dritte Hubsensor 18C sind Stellungsdetektiereinheiten, die die Stellung des Arbeitsgeräts 2 detektieren. Der erste Hubsensor 18A weist eine Hublänge des Auslegerzylinders 10 nach. Eine Anzeigesteuervorrichtung 39 (siehe 6) (später beschrieben) berechnet einen Kippwinkel θ1 des Auslegers 6 mit Bezug auf die Za-Achse eines Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems (später beschrieben) aus der Hublänge des Auslegerzylinders 10, die durch die ersten Hubsensor 18A detektiert wird. Der zweite Hubsensor 18B weist eine Hublänge des Armzylinders 11 nach. Die Anzeigesteuervorrichtung 39 berechnet einen Kippwinkel θ2 des Arms 7 mit Bezug auf den Ausleger 6 aus der Hublänge des durch den zweiten Hubsensor 18B detektierten Armzylinders 11. Der dritte Hubsensor 18C weist eine Hublänge des Löffelzylinders 12 nach. Die Anzeigesteuervorrichtung 39 berechnet einen Kippwinkel θ3 des Löffels 9 mit Bezug auf den Arm 7 aus der Hublänge des durch den dritten Hubsensor 18C detektierten Löffelzylinders 12. Der Löffel-Kippsensor 18D weist einen Kippwinkel θ4 des Löffels 9 nach, d. h. ein Kippwinkel θ4 der Zahnkanten 9T oder der Zahnkantenanordnung 9TG des Löffels 9 mit Bezug auf die dritte Achse AX3. In der vorliegenden Ausführungsform ist, da wie vorstehend beschrieben die Zahnkantenanordnung 9TG durch die Zahnkantenanordnungslinie LBT dargestellt ist, der Kippwinkel θ4 des Löffels 9 der Kippwinkel der Zahnkantenanordnungslinie LBT mit Bezug auf die dritte Achse AX3, die als eine Referenzachse dient.
Wie in 4 erläutert, umfasst der Fahrzeughauptkörper 1 eine Positionsdetektiereinheit 19. Die Positionsdetektiereinheit 19 weist die aktuelle Position des Baggers 100 nach. Die Positionsdetektiereinheit 19 hat die GNSS-Antennen 21 und 22, einen dreidimensionalen Positionssensor 23, und einen Kippwinkelsensor 24. Die GNSS-Antennen 21 und 22 sind auf dem Fahrzeughauptkörper 1, genauer gesagt dem oberen Schwenkkörper 3 platziert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die GNSS-Antennen 21 und 22 mit einem bestimmten Abstand dazwischen entlang einer Achsenlinie parallel der Ya-Achse des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems Xa-Ya-Za, das in 4 und 5 erläutert ist, platziert.
Der obere Schwenkkörper 3, das Arbeitsgerät 2 und der Löffel 9, der auf dem oberen Schwenkkörper 3 befestigt sind, drehen sich um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse. Das Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem Xa-Ya-Za ist ein Koordinatensystem des Fahrzeughauptkörpers 1.
In dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem Xa-Ya-Za ist die zentrale Schwenkachse des Arbeitsgeräts 2 etc. die Za-Achse, eine Achse orthogonal zur Za-Achse und parallel zur Betriebsebene des Arbeitsgeräts 2 ist die Xa-Achse, und eine Achse orthogonal zur Za-Achse und der Xa-Achse ist die Ya-Achse. Die Betriebsebene des Arbeitsgeräts 2 ist zum Beispiel eine Ebene orthogonal zum Auslegerbolzen 14. Die Xa-Achse entspricht einer Vorne-hinten-Richtung des oberen Schwenkkörpers 3, und die Ya-Achse entspricht einer Breite-Richtung des oberen Schwenkkörpers 3.
Es ist bevorzugt, dass die GNSS-Antennen 21 und 22 auf dem oberen Schwenkkörper 3 und in beiden Endpositionen beabstandet voneinander in der Vorne-hinten-Richtung (die Richtung der Xa-Achse des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems Xa-Ya-Za, das in 4 und 5 erläutert ist) oder der Links-rechts-Richtung (die Richtung der Ya-Achse des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems Xa-Ya-Za, das in 4 und 5 erläutert ist) des Baggers 100 platziert sind. Wie vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 erläutert, die GNS-Antennen 21 und 22 an den Handläufen 3G befestigt, die auf beiden Seiten in der Breite-Richtung des oberen Schwenkkörpers 3 befestigt sind. Die Positionen, in denen die GNSS-Antennen 21 und 22 auf dem oberen Schwenkkörper 3 befestigt sind, sind nicht auf die Handläufe 3G beschränkt, allerdings ist es bevorzugt, die GNSS-Antennen 21 und 22 in Positionen so weit wie möglich beabstandet voneinander zu platzieren, da solche Positionen die Nachweisgenauigkeit der aktuellen Position des Baggers 100 verbessern. Zudem ist es bevorzugt, die GNSS-Antennen 21 und 22 in Positionen, in denen die Sicht des Maschinenführers nicht beeinträchtigt ist, zu platzieren. Die GNSS-Antennen 21 und 22 können auf dem oberen Schwenkkörper 3 und auf einem Gegengewicht (nicht erläutert) (am hinteren Ende des oberen Schwenkkörpers 3) oder an der Rückseite der Fahrerkabine 4 platziert sein.
Signale gemäß GNSS-Radiowellen, die über die GNSS-Antennen 21 und 22 empfangen werden, werden in den dreidimensionalen Positionssensor 23 eingegeben. Der dreidimensionale Positionssensor 23 weist die Positionen der Platzierungspositionen P1 und P2 der GNSS-Antennen 21 und 22 nach. Wie in 5 erläutert, weist der Kippwinkelsensor 24 einen Kippwinkel θ5 in der Breite-Richtung des Fahrzeughauptkörper 1 bezüglich einer Richtung nach, in der die Schwerkraft wirkt, d. h. eine vertikale Richtung Ng (hierin im Folgenden entsprechend als ein Rollwinkel θ5 bezeichnet). Der Kippwinkelsensor 24 kann zum Beispiel eine IMU (Trägheitsmesseinheit) sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Breiten-Richtung des Löffels 9 eine Richtung parallel zur Zahnkantenanordnungslinie LBT. Wenn der Löffel 9 nicht gekippt ist und wenn der Löffel 9 keine Kippfunktion hat, fällt die Breite-Richtung des Löffels 9 mit der Breite-Richtung des oberen Schwenkkörpers 3, d. h. der Links-rechts-Richtung zusammen. Wenn der Löffel 9 sich mit Bezug auf die dritte Achse AX3 dreht, fällt die Breite-Richtung des Löffels 9 nicht mit der Breite-Richtung des oberen Schwenkkörpers 3 zusammen. Wie vorstehend beschrieben, können die Positionsdetektiereinheit 19 und die Stellungsdetektiereinheiten, die als eine Fahrzeugzustandsdetektiereinheit dienen, einen Fahrzeugzustand wie die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine (der Bagger 100 in der vorliegenden Ausführungsform) detektieren.
Wie in 6 erläutert, umfasst der Bagger 100 die Betriebsvorrichtung 25, die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26, eine Fahrzeugsteuervorrichtung 27 und ein Anzeigesystem 101 für die Baggermaschine (hierin im Folgenden entsprechend als ein Anzeigesystem bezeichnet). Die Betriebsvorrichtung 25 hat Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und Fahrbetriebselemente 33L und 33R, die als Betriebseinheiten dienen; und Arbeitsgerät-Betriebsdetektiereinheiten 32L und 32R und Fahr-Betriebsdetektiereinheiten 34L und 34R. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R pilotbetriebene Druckhebel, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R können zum Beispiel elektrisch betriebene Hebel sein. Die Arbeitsgerät-Betriebsdetektiereinheiten 32L und 32R und die Fahrbetriebsdetektiereinheiten 34L und 34R funktionieren als Betriebsdetektiereinheiten, die Eingaben in die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R, die als die Betriebseinheiten dienen, detektieren.
Die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R sind Elemente, die vom Maschinenführer verwendet werden, um das Arbeitsgerät 2 zu betätigen, und sind zum Beispiel Bedienhebel mit einen Griffabschnitt und einen Stabelement, wie Keulen. Die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R einer solchen Struktur können durch Greifen des Griffabschnitts vorwärts und rückwärts und von links nach rechts gekippt werden. Wie in 4 erläutert, gibt es zwei Serien der Arbeitsgeräts-Betriebselemente 31L und 31R und Arbeitsgerät-Betriebsdetektiereinheiten 32L und 32R. Die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R sind jeweils links und rechts vom Führersitz (nicht erläutert) in der Fahrerkabine 4 platziert. Zum Beispiel können durch Betätigen des Arbeitsgerät-Betriebselements 31L, das links platziert ist, der Arm 7 und der obere Schwenkkörper 3 betrieben werden, und durch Betätigen des Arbeitsgerät-Betriebselements 31R, das rechts platziert ist, können der Löffel 8 und der Ausleger 6 betrieben werden.
Die Arbeitsgerätbetriebsdetektiereinheit 32L, 32R erzeugt einen Pilotdruck gemäß einer Eingabe, d. h. einem Betriebsinhalt, in das Arbeitsgerät-Betriebselement 31L, 31R und liefert den erzeugten hydraulischen Öl-Pilotdruck an ein Arbeitssteuerventil 37W, das in der Fahrzeugsteuervorrichtung 27 enthalten ist. Das Arbeitssteuerventil 37W arbeitet gemäß der Größe des Pilotdrucks, wodurch hydraulisches Öl von der hydraulischen Pumpe (nicht erläutert) an den Auslegerzylinder 10, Armzylinder 11, Löffelzylinder 12, und dergleichen geliefert wird, was in 1 erläutert ist. Wenn das Arbeitsgerät-Betriebselement 31L, 31R ein elektrisch betriebener Hebel ist, weist die Arbeitsgerätbetriebsdetektiereinheit 32L, 32R eine Eingabe, d. h. einen Betriebsinhalt, an das Arbeitsgerät-Betriebselement 31L, 31R unter Verwendung zum Beispiel eines Potentiometers nach und wandelt die Eingabe in ein elektrisches Signal (Detektionssigna) um und sendet dann das elektrische Signal an die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26. Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 steuert das Arbeitssteuerventil 37W auf der Basis des Detektionssignals.
Die Fahrbetriebselemente 33L und 33R sind Elemente, die vom Maschinenführer zum Betreiben der Fahrbewegung des Baggers 100 verwendet werden. Die Fahrbetriebselemente 33L und 33R sind zum Beispiel Bedienhebel mit einem Griffabschnitt und einem Stabelement (hierin im Folgenden entsprechend als Fahrhebel bezeichnet).
Solche Fahrbetriebselemente 33L und 33R können vom Maschinenführer durch Greifen des Griffabschnitts vorwärts und rückwärts gekippt werden. Die Fahrbetriebselemente 33L und 33R sind so, dass sich durch gleichzeitiges Kippen der zwei Bedienhebel nach vorne der Bagger 100 vorwärts bewegt und durch Kippen nach hinten sich der Bagger 100 rückwärts bewegt. Alternativ sind die Fahrbetriebselemente 33L und 33R Wipp-Pedale (nicht erläutert), die vom Maschinenführer durch Treten der Pedale mit seinem Fuß betrieben werden können. Durch Treten entweder auf die vordere Seite oder hintere Seite der Pedale wird mit dem Bedienhebel, der vorstehend beschrieben ist, ein Pilotdruck erzeugt, wodurch ein Fahrsteuerventil 37D gesteuert wird und hydraulische Motoren 5c betrieben werden und sich der Bagger 100 vorwärts oder rückwärts bewegen kann. Durch gleichzeitiges Treten auf die vordere Seite der zwei Pedale bewegt sich der Bagger 100 vorwärts, und durch Treten auf die hintere Seite bewegt sich der Bagger 100 rückwärts. Alternativ dreht sich durch Treten auf die vordere oder hintere Seite eines Pedals nur eine Seite der Ketten 5a und 5b, wodurch der Bagger 100 schwenken kann. Damit kann, wenn der Maschinenführer den Bagger 100 durch Durchführung von einem der beiden Vorgänge fortbewegen will, durch Kippen des Bedienhebels vorwärts und rückwärts mit seinen/ihren Händen oder Treten auf die vordere Seite oder hintere Seite des Pedale mit seinen/ihren Füßen, er/sie die hydraulischen Motoren 5c der Fahrvorrichtung 5 antreiben. Wie in 4 erläutert, gibt es zwei Serien der Fahrbetriebselemente 33L und 33R und der Fahrbetriebsdetektiereinheiten 34L und 34R. Die Fahrbetriebselemente 33L und 33R sind platziert Seite an Seite links und rechts des vorderen Bereichs des Führersitzes (nicht erläutert) in der Fahrerkabine 4 angeordnet. Durch Betätigen des Fahrbetriebselements 33L, das auf der linken Seite platziert ist, wird der hydraulische Motor 5c auf der linken Seite betrieben, wodurch die Kette 5b auf der linken Seite betrieben werden kann. Durch Betätigen des Fahrbetriebselements 33R, das auf der rechten Seite platziert ist, wird der hydraulische Motor 5c auf der rechten Seite betrieben, wodurch die Kette 5a auf der rechten Seite betrieben werden kann.
Die Fahrbetriebsdetektiereinheit 34L, 34R erzeugt einen Pilotdruck gemäß einer Eingabe, d. h. einem Betriebsinhalt, in das Fahrbetriebselement 33L, 33R und liefert den erzeugten Pilotdruck an das Fahrsteuerventil 37D, das in der Fahrzeugsteuervorrichtung 27 enthalten ist. Das Fahrsteuerventil 37D arbeitet gemäß der Größe des Pilotdrucks, wodurch hydraulisches Öl an den Fahrhydraulikmotor 5c geliefert wird. Wenn das Fahrbetriebselement 33L, 33R ein elektrisch betriebener Hebel ist, weist die Fahrbetriebsdetektiereinheit 34L, 34R eine Eingabe, d. h. einen Betriebsinhalt, in das Fahrbetriebselement 33L, 33R unter Verwendung zum Beispiel eines Potentiometers nach, und wandelt die Eingabe in ein elektrisches Signal (Detektionssignal) um und sendet das elektrische Signal dann an die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26. Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 steuert das Fahrsteuerventil 37D auf der Basis des Detektionssignals.
Wie in 6 erläutert, hat die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 eine arbeitsgerätseitige Speichereinheit 35 einschließlich mindestens von einem von einem RAM (Random Access Memory) und einem ROM (Read Only Memory); und eine arithmetische Einheit 36 wie eine CPU (Central Processing Unit). Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 steuert hauptsächlich den Betrieb des Arbeitsgeräts 2 und des oberen Schwenkkörpers 3. Die arbeitsgerätseitige Speichereinheit 35 speichert ein Computerprogramm zum Steuern des Arbeitsgeräts 2, ein Anzeigeprogramm für die Baggermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform, Informationen über die Koordinaten des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem und dergleichen. Obwohl in dem Anzeigesystem 101, das in 6 erläutert ist, die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 und die Anzeigesteuervorrichtung 39 getrennt voneinander sind, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können in dem Anzeigesystem 101 die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 und die Anzeigesteuervorrichtung 39 in eine einzige Steuervorrichtung integriert sein, statt dass sie getrennt voneinander sind.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 27 ist eine hydraulische Einrichtung, einschließlich hydraulischer Steuerventile etc., und hat das Fahrsteuerventil 37D und das Arbeitssteuerventil 37W. Diese Ventile sind Proportionalsteuerventile und werden durch Pilotdrücke aus den Arbeitsgerät-Betriebsdetektiereinheiten 32L und 32R und den Fahrbetriebsdetektiereinheiten 34L und 34R gesteuert. Wenn die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R elektrisch betriebene Hebel sind, werden das Fahrsteuerventil 37D und das Arbeitssteuerventil 37W auf der Basis von Steuersignalen aus dem elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 gesteuert.
In dem Fall, in dem die Fahrbetriebselemente 33L und 33R Pilotdruck-betriebene Fahrhebel sind, fließt, wenn der Maschinenführer des Baggers 100 die Fahrbetriebselemente 33L und 33R durch Bereitstellen von Eingaben für sie betreibt, hydraulisches Öl mit einer Fließgeschwindigkeit gemäß Pilotdrücken von den Fahrbetriebsdetektiereinheiten 34L und 34R aus dem Fahrsteuerventil 37D heraus und wird den Fahrhydraulikmotoren 5c zugeführt. Wenn eines oder beide der Fahrbetriebselemente 33L und 33R betrieben werden, werden eines oder beide des linken und rechten hydraulischen Motors 5c, die in 1 erläutert sind, betrieben. Als ein Ergebnis dreht sich mindestens eine der Ketten 5a und 5b und somit bewegt sich der Bagger 100 fort.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 27 umfasst hydraulische Sensoren 37Slf, 37Slb, 37Srf, und 37Srb, die Größen von Pilotdrücken detektieren, die an das Fahrsteuerventil 37D angelegt werden sollen, und erzeugen entsprechende elektrische Signale. Der hydraulische Sensor 37Slf weist einen Pilotdruck für links-vorwärts Bewegung nach, der hydraulische Sensor 37Slb weist einen Pilotdruck für links-rückwärts Bewegung nach, der hydraulische Sensor 37Srf weist einen Pilotdruck für rechts-vorwärts Bewegung nach, und der hydraulische Sensor 37Srb weist einen Pilotdruck für rechts-rückwärts Bewegung nach. Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 erhält ein elektrisches Signal, das die Größe eines durch die hydraulischen Sensoren 37Slf, 37Slb, 37Srf, oder 37Srb detektierten und erzeugten hydraulischen Öl-Pilotdrucks angibt. Das elektrische Signal wird zur Steuerung des Motor oder der hydraulische Pumpe, des Betriebs eines Konstruktionsverwaltungsgeräts (später beschrieben) oder dergleichen verwendet. Wie vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform das Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R Pilotdruck-betriebene Hebel. In diesem Fall funktionieren die hydraulischen Sensoren 37Slf, 37Slb, 37Srf, und 37Srb und die hydraulischen Sensoren 37SBM, 37SBK, 37SAM, und 37SRM (später beschrieben) als Betriebsdetektiereinheiten, die Eingaben in die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R, die als die Betriebseinheiten dienen, detektieren.
In dem Fall, in dem die Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R Pilotdruckbetriebene Bedienhebel sind, fließt, wenn der Maschinenführer des Baggers 100 Betriebshebel betätigt, hydraulisches Öl mit einer Fließgeschwindigkeit entsprechend einem Pilotdruck, der gemäß dem Betrieb erzeugt wird, der an dem Arbeitsgerät-Betriebselement 31L, 31R durchgeführt wird, aus dem Arbeitssteuerventil 37W aus. Das aus dem Arbeitssteuerventil 37W ausgeflossene hydraulische Öl wird an mindestens einen des Auslegerzylinders 10, des Armzylinders 11, des Löffelzylinders 12 und einen Schwenkmotor geliefert. Dann führt in mindestens einem des Auslegerzylinders 10, des Armzylinder 11, und des Löffelzylinders 12, die in 1 erläutert sind, und dem Schwenkmotor jeder Zylinder einen Ein- und Ausfahrbetrieb durch, und der Schwenkmotor wird gemäß dem hydraulischen Öl, das aus dem Arbeitssteuerventil 37W geliefert wird, schwenkbetrieben. Als ein Ergebnis ist mindestens eines des Arbeitsgeräts 2 und des oberen Schwenkkörpers 3 in Betrieb.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung 27 umfasst die hydraulischen Sensoren 37SBM, 37SBK, 37SAM, und 37SRM, die die Größen des an das Arbeitssteuerventil 37W zu liefernden Pilotdrucks detektieren, und erzeugen elektrische Signale. Der hydraulische Sensor 37SBM weist einen Pilotdruck für den Auslegerzylinder 10 nach, der hydraulische Sensor 37SBK weist einen Pilotdruck für den Armzylinder 11 nach, der hydraulische Sensor 37SAM weist einen Pilotdruck für den Löffelzylinder 12 nach, und der hydraulische Sensor 37SRM weist einen Pilotdruck für den Schwenkmotor nach. Die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 erhält ein elektrisches Signal, das die Größe eines durch den hydraulischen Sensor 37SBM, 37SBK, 37SAM, oder 37SRM detektierten und erzeugten Pilotdrucks angibt. Das elektrische Signal wird für die Steuerung des Motors oder der hydraulischen Pumpe, etc. verwendet.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform das Arbeitsgerätbetriebselemente 31L und 31R und die Fahrbetriebselemente 33L und 33R Pilotdruck-betriebene Bedienhebel sind, können sie elektrisch betriebene Hebel sein. In diesem Fall erzeugt die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 ein Steuersignal, damit sich durch das Arbeitsgerät 2 der obere Schwenkkörper 3, oder die Fahrvorrichtung 5 gemäß einem auf dem Arbeitsgerät-Betriebselement 31L, 31R oder dem Fahrbetriebselement 33L, 33R durchgeführten Betrieb betreiben lässt, und gibt das Steuersignal an die Fahrzeugsteuervorrichtung 27 aus.
In der Fahrzeugsteuervorrichtung 27 werden das Arbeitssteuerventil 37W und das Fahrsteuerventil 37D auf der Basis von Steuersignalen aus der elektronischen Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 gesteuert. Hydraulische Öl mit einer Fließgeschwindigkeit gemäß einem Steuersignal aus der elektronischen Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 fließt aus dem Arbeitssteuerventil 37W und wird an mindestens einen des Auslegerzylinders 10, Armzylinders 11, und des Löffelzylinders 12 geliefert. Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11, der Löffelzylinder 12 und die Kippzylinder 13, die in 1 erläutert sind, werden gemäß dem von dem Arbeitssteuerventil 37W gelieferten hydraulischen Öl betrieben. Als ein Ergebnis ist das Arbeitsgerät 2 in Betrieb.
<Anzeigesystem 101>
Das Anzeigesystem 101 ist ein System zum Bereitstellen von Informationen für den Maschinenführer zum Arbeiten auf dem Erdboden in einem Arbeitsbereich, um eine Form wie Konstruktionsebenen (später beschrieben) durch Ausheben des Erdbodens durch den Bagger 100 zu erhalten. Das Anzeigesystem 101 umfasst Hubsensoren wie den ersten Hubsensor 18A, den zweiten Hubsensor 18B und den dritten Hubsensor 18C, wobei die Anzeigeeingabevorrichtung 38 als eine Anzeigevorrichtung dient, die Anzeigesteuervorrichtung 39, die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26, und ein Klangerzeugungsgerät 46 einschließlich eines Lautsprechers zum Ertönen lassen eines hörbaren Warmsignals etc., zusätzlich zu dem oben beschriebenen dreidimensionalen Positionssensor 23, Kippwinkelsensor 24, und Löffel-Kippsensor 18D. Zudem umfasst das Anzeigesystem 101 die Positionsdetektiereinheit 19, die in 4 erläutert ist. Zweckmäßigkeitshalber sind die Komponenten der Positionsdetektiereinheit 19, des dreidimensionalen Positionssensors 23 und des Kippwinkelsensors 24 in 6 erläutert, und die zwei Antennen 21 und 22 sind weggelassen.
Die Anzeigeeingabevorrichtung 38 ist eine Anzeigevorrichtung mit einer interaktiven Bedienfeld-Eingabeeinheit 41 und einer Anzeigeeinheit 42 wie eine LCD (Liquid Crystal Display). Die Anzeigeeingabevorrichtung 38 zeigt einen Leitbildschirm zum Bereitstellen von Informationen für den Maschinenführer zum Durchführen des Aushubs an. Zudem werden auf dem Leitbildschirm verschiedene Typen von Tasten angezeigt. Der Maschinenführer (eine Bedienperson wenn der Bagger 100 geprüft oder repariert wird) der als Maschinenführer fungiert, kann die Durchführung verschiedener Typen von Funktionen des Anzeigesystems 101 durch Berühren verschiedener Typen von Tasten auf dem Leitbildschirm ermöglichen. Der Leitbildschirm wird später beschrieben.
Die Anzeigesteuervorrichtung 39 führt verschiedene Typen von Funktionen des Anzeigesystems 101 durch. Die Anzeigesteuervorrichtung 39 ist eine elektronische Steuervorrichtung mit einer Speichereinheit 43 einschließlich mindestens eines RAM und eines ROM; und einer Verarbeitungseinheit 44 wie eine CPU. Die Speichereinheit 43 speichert Arbeitsgerätdaten. Die Arbeitsgerätdaten umfassen die oben beschriebene Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Arms 7, die Länge L3 des Kopplungselements 8 und die Länge L4 des Löffels 9. Wenn der Löffel 9 durch eine anderen Löffel ersetzt wird, werden Werte der Länge L3 des Kopplungselements 8 und der Länge L4 des Löffels 9, die Arbeitsgerätdaten gemäß den Dimensionen eines anderen Löffels 9 sind, von der Eingabeeinheit 41 aus eingegeben und in der Speichereinheit 43 gespeichert. Zudem umfassen die Arbeitsgerätdaten Minimalwerte und Maximalwerte jeweils des Kippwinkels θ1, des Auslegers 6, des Kippwinkels θ2, des Arms 7 und des Kippwinkels θ3 des Löffels 9. Die Speichereinheit 43 speichert ein Anzeige-Computerprogramm für den Bagger 100, d. h. die Baggermaschine. Dadurch, dass die Verarbeitungseinheit 44 das Anzeige-Computerprogramm für die Baggermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform liest und ausführt, das in der Speichereinheit 43 gespeichert ist, zeigt die Verarbeitungseinheit 44 einen Leitbildschirm oder Stellungsinformationen zum Anleiten des Maschinenführers des Baggers 100 bei den Betrieben des Löffels 9 auf der Anzeigeeinheit 42 an, die als eine Anzeigevorrichtung dient.
Die Anzeigesteuervorrichtung 39 und die elektronische Arbeitsgerät-Steuervorrichtung 26 können miteinander durch ein drahtloses oder drahtgebundenes Nachrichtenübertragungsmittel kommunizieren. Die Speichereinheit 43 der Anzeigesteuervorrichtung 39 speichert Konstruktionsgeländedaten, die zuvor erzeugt wurden. Die Konstruktionsgeländedaten sind Informationen über die Form und Position eines dreidimensionalen Konstruktionsgeländes und sind Informationen auf den Konstruktionsebenen 45. Das Konstruktionsgelände stellt eine Zielform des Erdbodens dar, der ein Arbeitsobjekt ist. Die Anzeigesteuervorrichtung 39 zeigt einen Leitbildschirm auf der Anzeigeeingabevorrichtung 38 auf der Basis der Konstruktionsgeländedaten und Informationen wie die Detektionsergebnisse aus den oben beschriebenen verschiedenen Typen von Sensoren an. Genauer, wie in 7 erläutert, besteht ein Konstruktionsgelände aus einer Vielzahl von Konstruktionsebenen 45, die jeweils durch ein Dreiecksvieleck dargestellt sind. Zu beachten ist, dass in 7 aus der Vielzahl von Konstruktionsebenen nur eine Konstruktionsebene mit dem Bezugszeichen 45 bezeichnet ist und dass Bezugszeichen für andere Konstruktionsebenen wegelassen sind. Das Arbeits-Zielobjekt ist eine oder eine Vielzahl von Konstruktionsebenen der Konstruktionsebenen 45. Der Maschinenführer wählt eine oder eine Vielzahl von Konstruktionsebenen 45 unter den Konstruktionsebene 45 als eine Zielebene(n) 70 aus. Die Zielebene 70 ist eine von jetzt an auszuhebende Ebene unter der Vielzahl von Konstruktionsebenen 45. Die Anzeigesteuervorrichtung 39 zeigt einen Leitbildschirm zur Kenntnisnahme der Position der Zielebene 70 durch den Maschinenführer auf der Anzeigeeingabevorrichtung 38 an.
<Leitbildschirm>
8 und 9 sind Diagramme und erläutern Beispiele für Leitbildschirme. Ein Leitbildschirm ist ein Bildschirm, der eine Positionsbeziehung zwischen einer Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 zeigt, um für den Maschinenführer des Baggers 100 bei den Betrieben des Arbeitsgeräts 2 Anleitung bereitzustellen, derart dass der Erdboden, der ein Arbeitsobjekt ist, die gleiche Form wie die Zielebene 70 erhält. Wie in 8 und 9 erläutert, umfassen die Leitbildschirme einen Leitbildschirm in einem Grobaushubmodus (hierin im Folgenden entsprechend als ein Grobaushubbildschirm 53 bezeichnet) und einen Leitbildschirm in einem Feinaushubmodus (hierin im Folgenden entsprechend als ein Feinaushubbildschirm 54 bezeichnet).
(Beispiel des Grobaushubbildschirms 53)
Der Grobaushubbildschirm 53, der in 8 erläutert ist, wird auf einem Bildschirm 42P der Anzeigeeinheit 42 angezeigt. Der Grobaushubbildschirm 53 umfasst eine Vorderansicht 53a, die ein Konstruktionsgelände eines Arbeitsbereichs (Konstruktionsebenen 45 einschließlich einer Zielebene 70) und die aktuelle Position des Baggers 100 zeigt, und eine Seitenansicht 53b, die eine Positionsbeziehung zwischen der Zielebene 70 und dem Bagger 100 zeigt. Die Vorderansicht 53a des Grobaushubbildschirms 53 stellt ein von vorne betrachtetes Konstruktionsgelände durch eine Vielzahl von Dreiecksvielecken dar. Wie in der Vorderansicht 53a von 8 erläutert, zeigt die Anzeigesteuervorrichtung 39 insgesamt eine Vielzahl von Dreiecksvielecken wie die Konstruktionsebenen 45 oder die Zielebene 70 auf der Anzeigeeinheit 42 an. 8 erläutert einen Zustand, in dem in dem Fall, dass das Konstruktionsgelände ein Gefälle hat, der Bagger 100 auf das Gefälle ausgerichtet ist. Daher sind in der Vorderansicht 53a, wenn der Bagger 100 gekippt ist, die Konstruktionsebenen 45, die das Konstruktionsgelände darstellen, ebenfalls gekippt.
Zudem ist die Zielebene 70, die als ein Arbeits-Zielobjekt unter der Vielzahl von Konstruktionsebenen 45 (nur eine Konstruktionsebene ist mit Bezugszeichen in 8 angegeben) ausgewählt wird, in einer anderen Farbe als die anderen Konstruktionsebenen 45 angezeigt. Zu beachten ist, dass in der Vorderansicht 53a von 8 die aktuelle Position des Baggers 100 durch ein Zeichen 61 angegeben wird, betrachtet von der Rückseite des Baggers 100 aus, kann aber auch durch andere Symbole angegeben werden. Zu beachten ist auch, dass die Vorderansicht 53a Informationen umfasst, die es ermöglichen, dass der Bagger 100 auf die Zielebene 70 ausgerichtet ist. Die Informationen, die es ermöglichen, dass der Bagger 100 auf die Zielebene 70 ausgerichtet wird, werden als Richtkompass 73 angezeigt. Der Richtkompass 73 ist zum Beispiel Stellungsinformationen wie ein Bild oder ein Zeichen, in dem sich ein Pfeilzeiger 73I auf die von einem Pfeil R angegebene Weise dreht, um Anleitung über die Richtung der Ausrichtung auf die Zielebene 70 und die Richtung, in der der Bagger 100 zu kippen ist, oder die Richtung, in der der Löffel 9 mit Bezug auf die dritte Achse AX3 zu kippen ist, bereitzustellen. Die Stellungsinformationen sind Informationen über die Stellung des Löffels 9 und umfassen ein Bild, einen numerischen Wert, eine numerische Zahl oder dergleichen. Zu beachten ist, dass sich zur Ermöglichung der Ausrichtung des Baggers 100 auf die Zielebene 70 die Fahrvorrichtung 5 betreiben lässt, damit der Bagger 100 so bewegt wird, dass er auf die Zielebene 70 ausgerichtet ist. Der Maschinenführer des Baggers 100 kann den Grad der Ausrichtung auf die Zielebene 70 mit dem Richtkompass 73 überprüfen. Der Richtkompass 73 dreht sich gemäß des Grades der Ausrichtung auf die Zielebene. Wenn der Bagger 100 oder der Löffel 9 der Zielebene 7 zugewandt ist, ist zum Beispiel die Anzeigerichtung des Zeigers 73I auf dem Bildschirm 42P nach oben gerichtet, betrachtet vom Maschinenführer aus. Wenn zum Beispiel, wie in 8 erläutert, der Zeiger 73I eine dreieckige Form hat, ist, je stärker nach oben die Richtung ist, die von der Spitze des Dreiecks gezeigt wird, das umso mehr ein Hinweis darauf, dass der Baggers 100 oder der Löffel 9 auf die Zielebene 70 ausgerichtet ist (oder zugewandt ist). Daher kann es ermöglicht werden, dass der Maschinenführer den Bagger 100 oder den Löffel 9 auf die Zielebene 70 ausrichtet, indem der Bagger 100 auf der Basis des Rotationswinkels des Zeigers 73I betrieben wird.
Die Seitenansicht 53b des Grobaushubbildschirms 53 umfasst ein Bild der Darstellung einer Positionsbeziehung zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9; und Abstandsinformationen mit der Angabe des Abstands zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9. Genauer, umfasst die Seitenansicht 53b eine Zielebenenlinie 79 und ein Zeichen 75 des von der Seite betrachteten Baggers 100. Die Zielebenenlinie 79 gibt einen Querschnitt der Zielebene 70 an. Die Zielebenenlinie 79 wird, wie in 7 erläutert, durch Berechnen einer Schnittlinie 80 einer Ebene 77, die durch die aktuelle Position der Zahnkanten 9T des Löffels 9 hindurchgeht, und einer Konstruktionsebene 45 erhalten. Die Schnittlinie 80 wird durch die Verarbeitungseinheit 44 der Anzeigesteuervorrichtung 39 erhalten. Ein Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Position der Zahnkanten 9T des Löffels 9 wird später beschrieben.
In der Seitenansicht 53b umfassen die Abstandsinformationen, die den Abstand zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 angeben, graphische Informationen 84. Der Abstand zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 ist ein Abstand zwischen einem Punkt, wo eine Linie, die von den Zahnkanten 9T auf die Zielebene 70 in einer vertikalen Richtung (in Richtung der Schwerkraft) gefällt wird, die Zielebene 70 und die Zahnkanten 9T schneidet. Alternativ kann der Abstand zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 ein Abstand sein zwischen einem Schnittpunkt, der erhalten wird, wenn eine senkrechte Linie von den Zahnkanten 9T auf die Zielebene 70 (die senkrechte Linie ist orthogonal zur Zielebene 70) gefällt wird, und den Zahnkanten 9T. Die graphischen Informationen 84 sind Informationen und geben graphisch den Abstand zwischen den Zahnkanten 9T des Löffels 9 und der Zielebene 70 an. Die graphischen Informationen 84 sind ein Leitindex zum Anzeigen der Position der Zahnkanten 9T des Löffels 9. Genauer, umfassen die graphischen Informationen 84 Indexleisten 84a und eine Indexmarke 84b, die eine Position entsprechend einem Null-Abstand zwischen den Zahnkanten des Löffels 9 und der Zielebene 70 mit den Indexleisten 84a angeben. Die Indexleisten 84a sind derart, dass jede Indexleiste 84a gemäß dem kürzesten Abstand zwischen der Spitze des Löffels 9 und der Zielebene 70 aufleuchtet. Zu beachten ist, dass die Konfiguration so sein kann, dass das Ein/Aus der Anzeige der graphischen Informationen 84 durch einen Betrieb geändert werden kann, der auf der Eingabeeinheit 41 vom Maschinenführer des Baggers 100 durchgeführt wird.
Ein Abstand (numerischer Wert) (nicht erläutert) kann auf dem Grobaushubbildschirm 53 angezeigt werden, um eine Positionsbeziehung zwischen der Zielebenenlinie 79 und dem Bagger 100, wie diejenige, die vorstehend beschrieben ist, zu zeigen. Der Maschinenführer des Baggers 100 kann den Aushub leicht derart durchführen, dass das aktuelle Terrain zum Konstruktionsgelände wird, indem die Zahnkanten 9T des Löffels 9 entlang der Zielebenenlinie 79 bewegt werden. Zu beachten ist, dass eine Bildschirm-Umschalttaste 65 zum Umschalten des Leitbildschirms auf dem Grobaushubbildschirm 53 angezeigt wird. Der Maschinenführer kann von dem Grobaushubbildschirm 53 auf den Feinaushubbildschirm 54 durch Betätigen der Bildschirm-Umschalttaste 65 umschalten.
(Beispiel des Feinaushubbildschirms 54)
Der Feinaushubbildschirm 54, der in 9 erläutert ist, wird auf dem Bildschirm 42P der Anzeigeeinheit 42 angezeigt. Der Feinaushubbildschirm 54 zeigt einen Zustand, in dem die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt (oder: auf die Zielebene 70 ausgerichtet) sind. Der Feinaushubbildschirm 54 zeigt eine Positionsbeziehung zwischen der Zielebene 70 und dem Bagger 100 ausführlicher als der Grobaushubbildschirm 53. Genauer, zeigt der Feinaushubbildschirm 54 eine Positionsbeziehung zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 ausführlicher als der Grobaushubbildschirm 53. Der Feinaushubbildschirm 54 umfasst eine Vorderansicht 54a, die die Zielebene 70 und den Löffel 9 zeigt; und eine Seitenansicht 54b, die die Zielebene 70 und den Löffel 9 zeigt. Die Vorderansicht 54a des Feinaushubbildschirms 54 umfasst ein Zeichen 89, das den Löffel 9 von vorne betrachtet darstellt, und eine Linie 78, die einen Querschnitt der Zielebene 70 von vorne betrachtet darstellt (hierin im Folgenden entsprechend als die von vorne betrachtete Zielebenenlinie 78 bezeichnet). Der Begriff ”von vorne betrachtet” bezieht sich auf das Betrachten des Löffels 9 von der Rückseite des Baggers 100 in einer Richtung orthogonal zur Ausdehnungsrichtung der zentralen Achse des Löffelbolzens 16 (die Richtung der zentralen Achse der Drehung des Löffels 9), die in 1 und 2 erläutert ist.
Die von vorne betrachtete Zielebenenlinie 78 wird wie folgt erhalten. Wenn eine senkrecht Linie von den Zahnkanten 9T des Löffels 9 in einer vertikalen Richtung (Richtung der Schwerkraft) gefällt wird, eine Schnittlinie, die gebildet wird, wenn eine Ebene, die die senkrechte Linie enthält, die Zielebene 70 schneidet, die Zielebenenlinie 78 von vorne betrachtet ist. Die Schnittlinie ist nämlich die von vorne betrachtete Zielebenenlinie 78 in einem Globalkoordinatensystem. Andererseits kann unter der Bedingung, dass eine parallele Positionsbeziehung zu einer Linie in einer Oben-unten-Richtung des Fahrzeughauptkörpers 1 vorliegt, wenn außerdem eine Linie von den Zahnkanten 9T des Löffels 9 auf die Zielebene 70 gefällt wird, eine Schnittlinie, die gebildet wird, wenn eine Ebene, die die Linie enthält, die Zielebene 70 schneidet, die von vorne betrachtete Zielebenenlinie 78 sein. Die Schnittlinie ist nämlich im Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem die von vorne betrachtete Zielebenenlinie 78. In welchem Koordinatensystem die von vorne betrachtete Zielebenenlinie 78 anzuzeigen ist, kann vom Maschinenführer gewählt werden, der eine Schalttaste (nicht erläutert) der Eingabeeinheit 41 betätigt.
Die Seitenansicht 54b des Feinaushubbildschirms 54 umfasst ein Zeichen 90 des seitlich betrachteten Löffels 9 und eine Zielebenenlinie 79. Zudem werden Informationen, die eine Positionsbeziehung zwischen der Zielebene 70 und dem Löffel 9 anzeigen, wie diejenigen, die als Nächstes beschrieben werden, jeweils auf der Vorderansicht 54a und der Seitenansicht 54b des Feinaushubbildschirm 54 angezeigt. Der Begriff ”seitlich betrachtet” bezieht sich auf das Betrachten von der Ausdehnungsrichtung der zentralen Achse des Löffelbolzens 16 (die Richtung der zentralen Drehachse des Löffels 9), der in 1 und 2 erläutert ist, und auf das Betrachten von entweder der linken oder der rechten Seite des Baggers 100. In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich der Begriff ”seitlich betrachtet” auf den Fall des Betrachtens von der linken Seite des Baggers 100 aus.
Die Vorderansicht 54a kann Abstandsinformationen umfassen, die den Abstand in der Za-Richtung des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems (oder der Z-Richtung des Globalkoordinatensystems) zwischen den Zahnkanten 9T und der Zielebene 70 als Informationen anzeigen, die eine Positionsbeziehung zwischen der Zielebene 70 und dem Löffel 9 anzeigen. Der Abstand ist ein Abstand zwischen der Position, die der Zielebene 70 von den Positionen in der Breite-Richtung der Zahnkanten 9T des Löffels 9 und der Zielebene 70 am nächsten ist. Wie nämlich vorstehend beschrieben, kann der Abstand zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 ein Abstand sein zwischen einem Punkt, wo eine Linie, die von den Zahnkanten 9T auf die Zielebene 70 gefällt wird, in der vertikalen Richtung die Zielebene 70 und die Zahnkanten 9T schneidet. Alternativ kann der Abstand zwischen der Zielebene 70 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 ein Abstand sein zwischen einem Schnittpunkt, der erhalten wird, wenn eine senkrechte Linie von den Zahnkanten 9T auf die Zielebene 70 (die senkrechte Linie ist orthogonal zur Zielebene 70) und die Zahnkanten 9T gefällt wird.
Der Feinaushubbildschirm 54 umfasst graphische Informationen 84 die graphisch den oben beschriebenen Abstand zwischen den Zahnkanten 9T des Löffels 9 und der Zielebene 70 anzeigen. Wie bei den graphischen Informationen 84 des Grobaushubbildschirm 53 haben die graphischen Informationen 84 Indexleisten 84a und eine Indexmarke 84b. Wie vorstehend beschrieben, wird eine relative Positionsbeziehung zwischen der von vorne betrachteten Zielebenenlinie 78 und der Zielebenenlinie 79 und den Zahnkanten 9T des Löffels 9 im Einzelnen auf dem Feinaushubbildschirm 54 angezeigt. Der Maschinenführer des Baggers 100 kann den Aushub leichter und genauer derart durchführen, dass das aktuelle Terrain die gleiche Form erhält wie das dreidimensionale Konstruktionsgelände, durch Bewegen der Zahnkanten 9T des Löffels 9 entlang der von vorne betrachteten Zielebenenlinie 78 und der Zielebenenlinie 79. Zu beachten ist, dass wie bei dem oben beschriebenen Grobaushubbildschirm 53 eine Bildschirm-Umschalttaste 65 auf dem Feinaushubbildschirm 54 angezeigt wird. Der Maschinenführer kann durch Betätigen der Bildschirm-Umschalttaste 65 von dem Feinaushubbildschirm 54 auf den Grobaushubbildschirm 53 umschalten.
Als Nächstes wird ein Anzeigeverfahren für die Baggermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Anzeigeverfahren ist durch die Anzeigesteuervorrichtung 39, die in das Anzeigesystem 101 enthalten ist, das in 6 erläutert ist, verwirklicht. Die Anzeigesteuervorrichtung 39 führt als ein Anzeigeverfahren für die Baggermaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Steuerung durch, um Stellungsinformationen (z. B. ein Bild, ein numerischer Wert oder eine numerische Zahl) zum Bereitstellen eines Betriebsindex für den Maschinenführer des Baggers 100 auf dem Bildschirm 42P der Anzeigeeinheit 42 (hierin im Folgenden entsprechend als Stellungsinformationsanzeigesteuerung bezeichnet) anzuzeigen.
<Beispiel der Stellungsinformationsanzeigesteuerung>
10 und 11 sind Diagramme zum Beschreiben, dass der Löffel 9 der Zielebene 70 zugewandt (kann auch bezeichnet werden als: auf eine Zielebene 70 ausgerichtet) ist. Der Löffel 9, der in 10 erläutert ist, hat eine Kippfunktion und ein Löffel 9a, der in 11 erläutert ist, ist ein normaler Löffel, der keine Kippfunktion hat.
Die Stellungsinformationsanzeigesteuerung ist eine Steuerung zur Unterstützung des Maschinenführers beim Betreiben des Baggers 100 durch Bewegen des Zeigers 73I des Richtkompasses 73, der in 8 und 9 erläutert ist, wenn es ermöglicht wird, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind. Der Ausdruck ”die Zahnkanten 9T des Löffels 9 sind der Zielebene 70 zugewandt” bezieht sich auf einen Zustand, in dem die Zahnkantenanordnungslinie LBT, die eine gerade Linie ist, die Zahnkanten 9T des Löffels 9 verbindet, parallel zur Zielebene 70 ist. Dies gibt an, dass eine gerade Linie LP parallel zur Zahnkantenanordnungslinie LBT auf einer Oberfläche der Zielebene 70 gezogen werden kann.
Wenn die Zahnkanten 9T des Löffels 9, der in 10 erläutert ist, der Zielebene 70 zugewandt sind, ist die Fahrerkabine 4 des Baggers 100, das in 1 erläutert ist, nicht immer vor der Zielebene 70 angeordnet. Wenn andererseits die Zahnkanten 9T des Löffels 9b ohne Kippfunktion, der in 11 erläutert sind, auf die Zielebene 70 ausgerichtet sind, ist die Fahrerkabine 4 des Baggers 100 vor der Zielebene 70 angeordnet. Durch Bewegen des Auslegers 6, des Arms 7 oder des Löffels 9b auf und ab oder vorwärts und rückwärts mit den Zahnkanten 9T des Löffels 9b ohne Kippfunktion, die auf die Zielebene 70 ausgerichtet sind, kann ein Aushubobjekt entlang der Zielebene 70 ausgehoben werden.
12 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Zahnkantenvektors B. 13 ist ein Diagramm und erläutert einen Normalvektor N einer Zielebene 70. 14 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen dem Richtkompass 73 und einem Rotationszielwinkel α. Der Zahnkantenvektor B, der in 12 erläutert ist, ist ein Vektor parallel zur Zahnkantenanordnungslinie LBT des Löffels 9. Der Zahnkantenvektor B ist nämlich ein Vektor mit einer Richtung, in der die Zahnkanten 9T des Löffels 9 verbunden sind, und einer vorbestimmten Größe. Der Zahnkantenvektor B ist Information einschließlich der Richtung der Zahnkanten 9T des Löffels 9. Die Richtung der Zahnkanten 9T des Löffels 9 kann auf der Basis von Informationen über die aktuelle Position und Stellung des Baggers 100 bestimmt werden.
Der Normalvektor N, der in 13 erläutert ist, ist ein Vektor mit einer Richtung orthogonal zur Zielebene 70 und einer vorbestimmten Größe. Der Normalvektor N ist Information einschließlich der Richtung orthogonal zur Zielebene 70. Der Ausdruck ”die Zahnkanten 9T des Löffels 9 sind der Zielebene 70 zugewandt” bezieht sich darauf, dass der Zahnkantenvektor B des Löffels 9 orthogonal zum Normalvektor N der Zielebene 70 ist. Gleiches gilt auch für den Löffel 9b ohne Kippfunktion, die in 11 erläutert ist.
In der Stellungsinformationsanzeigesteuerung wird der Schwenkbetrag (hierin im Folgenden entsprechend als der Betrag der Drehung bezeichnet) des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 mit dem Löffel 9, bei dem es erforderlich ist, dass der Zahnkantenvektor B des Löffels 9 orthogonal zum Normalvektor N der Zielebene 70 zu liegen kommt, bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Betrag der Drehung als der Zielbetrag der Drehung bezeichnet, und Informationen, die den Zielbetrag der Drehung anzeigen, werden als Schwenk-Zielinformation bezeichnet. Der Zielbetrag der Drehung ist zum Beispiel der Schwenkwinkel (hierin im Folgenden entsprechend als ein Rotationswinkel bezeichnet) um die zentrale Schwenkachse des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2, der für die Zahnkanten 9T des Löffels 9 parallel zur Zielebene 70 sein muss. Der Rotationswinkel wird entsprechend als ein Rotationszielwinkel bezeichnet.
In der Stellungsinformationsanzeigesteuerung lässt sich, wie in 14 erläutert, der Zeiger 73I des Richtkompasses 73 auf der Basis des bestimmten Rotationszielwinkels drehen. Der Winkel α in 14 ist der Rotationszielwinkel. Da sich die Richtung des Zahnkantenvektors B des Löffels 9 ändert, wenn der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 schwenkt, ändert sich auch der Rotationszielwinkel α gemäß dem Rotationswinkel des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2. Als ein Ergebnis schwenkt der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 und der Zeiger 73I des Richtkompasses 73 dreht sich ebenfalls.
Der Richtkompass 73 ist zum Beispiel mit einer Sichtmarke 73M am oberen Teil davon bereitgestellt. Wenn die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, dreht sich der Zeiger 73I, und die Position eines oberen Teils 73IT fällt mit der Position der Sichtmarke 73M zusammen. Der Maschinenführer des Baggers kann durch die Position des oberen Teils 73IT des Zeigers 73I, der mit der Position der Sichtmarke 73M zusammenfällt, erfassen, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 auf die Zielebene 70 ausgerichtet sind.
In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich im Richtkompass 73, der als Stellungsinformation dient, der Modus des Richtkompasses 73, der auf der Anzeigeeinheit 42 der Anzeigeeingabevorrichtung 38 angezeigt ist, die in 6 erläutert ist, bevor und nachdem die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind. Zum Beispiel ändert die Verarbeitungseinheit 44 der Anzeigesteuervorrichtung 39, die in 6 erläutert ist, die Farbe des Zeigers 73I bevor und nachdem der Löffel 9 der Zielebene 70 zugewandt ist, oder ändert den Schatten des Richtkompasses 73, oder ändert den Anzeigemodus des Zeigers 73I von Blinken zu Leuchten oder Leuchten zu Blinken im Zeiger 73I des Richtkompasses 73.
Durch den Einsatz eines solchen Anzeigemodus des Richtkompasses 73 kann der Maschinenführer des Baggers 100 sicher und intuitiv erkennen, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, und es verbessert sich somit die Arbeitseffizienz. Wenn sich der Bagger 100 zum Beispiel auf schrägem Boden etc. befindet, sieht der Maschinenführer die Anzeigeeinheit 42 oder ein Außenterrain mit dem Maschinenführer selbst gekippt. Somit ist es schwierig, intuitiv zu erkennen, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, indem nur die Richtung betrachtet wird, die durch den oberen Teil 73IT des Zeigers 73I angegeben wird. Zudem kann es in dem Fall, in dem die Anzeigeeinheit 42 weit vom Führersitz weg platziert ist, wenn der Maschinenführer den Richtkompass 73 betrachtet, schwer sein, und durch Sicht exakt zu erkennen, dass die Position des oberen Teils 73IT des Zeigers 73I mit der Position der Sichtmarke 73M zusammengefallen ist. Daher kann dadurch, dass der Anzeigemodus des Richtkompasses 73 bevor und nachdem die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind verschieden gemacht wird, der Maschinenführer intuitiv die Richtung der Zahnkanten 9T des Löffels 9 erfassen.
Wenn die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, kann die Verarbeitungseinheit 44 den Richtkompass 73 derart anzeigen, dass der Konstruktionsmodus des Richtkompasses 73 sich von demjenigen vor der Ausrichtung geändert hat. Wenn zum Beispiel die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, kann die Anzeige derart durchgeführt werden, dass der Richtkompass 73, der als Stellungsinformation dient, auf den Text ”Ausrichtung abgeschlossen” geändert wird, oder eine vorbestimmte Marke, durch die der Maschinenführer intuitiv den Abschluss des Ausrichtens verstehen kann, als Stellungsinformation angezeigt werden kann. Zudem können als Stellungsinformationen ein Rotationszielwinkel auf der Anzeigeeinheit 42 statt des Richtkompasses 73 oder zusammen mit dem Richtkompass 73 angezeigt werden. Der Löffel 9 kann sich vom Maschinenführer auf die Zielebene 70 ausrichten lassen, indem der Bagger 100 derart betätigt wird, dass die Größe des angezeigten Rotationszielwinkels gegen Null geht. Als Nächstes wird die Stellungsinformationsanzeigesteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Einzelnen beschrieben.
15 ist ein Flussdiagramm und erläutert ein Beispiel für Stellungsinformationsanzeigesteuerung. Bei der Durchführung der Stellungsinformationsanzeigesteuerung in Schritt S1 erhält die Anzeigesteuervorrichtung 39, genauer die Verarbeitungseinheit 44, einen Kippwinkel des Löffels 9 (hierin im Folgenden entsprechend als ein Löffel-Kippwinkel bezeichnet) θ4 und die aktuellen Position des Baggers 100. Der Löffel-Kippwinkel θ4 wird durch den Löffel-Kippsensor 18D detektiert, der in 4 und 6 erläutert ist. Die aktuelle Position des Baggers 100 wird durch die GNSS-Antennen 21 und 22 und den dreidimensionalen Positionssensor 23 detektiert, der in 6 erläutert ist. Die Verarbeitungseinheit 44 erhält Informationen, die den Löffel-Kippwinkel θ4 aus dem Löffel-Kippsensor 18D anzeigen und erhält Informationen, die die aktuelle Position des Baggers 100 anzeigen, aus den GNSS-Antennen 21 und 22, dem Kippwinkelsensor 24 und dem dreidimensionalen Positionssensor 23.
Dann geht die Verarbeitung mit Schritt S2 weiter, und die Verarbeitungseinheit 44 ermittelt einen Zahnkantenvektor B des Löffels 9. Wenn der Löffel 9 eine Vielzahl von Zähnen 9 hat, ist der Zahnkantenvektor B ein Vektor in der gleichen Richtung wie eine Zahnkantenanordnungslinie LBT (siehe 2), die die Zahnkanten 9T verbindet. Wenn der Löffel 9 einen Zahn 9Ba umfasst, wie der Löffel 9a, der in 3 erläutert ist, ist der Zahnkantenvektor B ein Vektor, der sich in eine Richtung senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der sich die Zahnkante 9Ta erstreckt. Der Zahnkantenvektor B wird auf der Basis des Löffel-Kippwinkels θ4, der der Kippwinkel des Löffels 9 mit Bezug auf die dritte Achse AX3 ist, die in 2 oder 4 erläutert ist, und aus Informationen über aktuelle Position und Stellung des Baggers 100 ermittelt. Als Nächstes wird ein Beispiel einer Technik zum Ermitteln des Zahnkantenvektors B beschrieben.
(Beispiel einer Technik zum Bestimmen des Zahnkantenvektors B)
16 bis 20 sind Diagramme zum Beschreiben eines Beispiels einer Technik zum Ermitteln des Zahnkantenvektors B. 16 ist eine Seitenansicht des Baggers 100, 17 ist eine Rückansicht des Baggers 100, 18 ist ein Diagramm und erläutert den gekippten Löffel 9 und 19 und 20 sind Diagramme und erläutern den aktuellen Zahnkantenvektor B in der Va-Za-Ebene des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems. Bei dieser Technik ist der aktuelle Zahnkantenvektor B die Position der Zahnkanten 9T im Mittelpunkt in der Breite-Richtung des Löffels 9.
Beim Ermitteln des Zahnkantenvektors B ermittelt die Anzeigesteuervorrichtung 39, wie in 16 erläutert, ein Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem [Xa Ya Za] mit der oben beschriebenen Platzierungsposition P1 der GNSS-Antenne 21 als ihr Ursprung. In diesem Beispiel wird angenommen, dass die Vorne-hinten-Richtung des Baggers 100, d. h. die Xa-Achsenrichtung eines Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems COM mit Bezug auf die X-Achsenrichtung eines Globalkoordinatensystems COG gekippt ist. Zudem sind die Koordinaten des Auslegerbolzens 14 in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM (Lb1 0 –Lb2) und sind in der Speichereinheit 43 der Anzeigesteuervorrichtung 39 vorgespeichert. Die Ya-Koordinate des Auslegerbolzens 14 braucht nicht 0 zu sein und kann einen vorbestimmten Wert aufweisen.
Der dreidimensionale Positionssensor 23, der in 4 und 6 erläutert ist, weist (berechnet) die Platzierungspositionen P1 und P2 der GNSS-Antennen 21 und 22 nach. Die Verarbeitungseinheit 44 erhält die Koordinaten der detektierten Platzierungspositionen P1 und P2 und berechnet einen Einheitsvektor in der Xa-Achse Richtung unter Verwendung von Gleichung (1). In Gleichung (1) stellen P1 und P2 die Koordinaten der Platzierungspositionen von P1 bzw. P2 dar. Xa = (P1 – P2)/|P1 – P2| (1)
Wenn, wie in 16 erläutert, ein Vektor Z', der durch Ebenen hindurchläuft, die durch zwei Vektoren Xa und Za dargestellt sind, und der senkrecht im Raum zu Vektor Xa ist, eingeführt wird, gelten die Beziehungen der Gleichungen (2) und (3). Das ”c” in Gleichung (3) ist eine Konstante. Aus den Gleichungen (2) und (3) wird Z' dargestellt, wie in Gleichung (4) gezeigt. Wenn zudem ein Vektor senkrecht zu Xa und Z', der in 17 erläutert ist, Y' ist, ist Y' wie in Gleichung (5) gezeigt. (Z', Xa) = 0 (2) Z' = (1 – c) × Z + c × Xa (3) Z' = Z + {(Z, Xa)/((Z, Xa) – 1)} × (Xa – Z) (4) Y' = Xa ⊥ Z' (5)
Wie in 17 erläutert, wird das Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM durch Drehen eines Koordinatensystems [Xa Y' Z'] um die Xa-Achse in dem oben beschriebenen Rollwinkel θ5 erhalten, und wird somit dargestellt, wie in Gleichung (6) gezeigt.
Zudem erhält die Verarbeitungseinheit 44 Detektionsergebnisse des ersten Hubsensors 18A, des zweiten Hubsensor 18B und des dritten Hubsensor 18C und ermittelt die oben beschriebenen aktuellen Kippwinkel θ1 θ2 und θ3 des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 9 unter Verwendung der erhaltenen Detektionsergebnisse. Die Koordinaten P3 (xa3 ya3 za3) auf der zweiten Achse AX2 in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM können durch die Gleichungen (7) (8) und (9) unter Verwendung der Kippwinkel θ1 θ2 und θ3 und der Längen L1 L2 und L3 des Auslegers 6, des Arms 7 und des Kopplungselements 8 ermittelt werden. Die Koordinaten P3 sind Koordinaten auf der zweiten Achse AX2 und im Mittelpunkt in axialer Richtung des Kippbolzens 17. xa3 = Lb1 + L1 × sinθ1 + L2 × sin(θ1 + θ2) + L3 × sin(θ1 + θ2 + θ3) (7) ya3 = 0 (8) za3 = –Lb2 + L1 × cosθ1 + L2 × cos(θ1 + θ2) + L3 × cos(θ1 + θ2 + θ3) (9)
Der Zahnkantenvektor B, der in 18 erläutert ist, kann aus den Koordinaten P4A (erste Zahnkantenkoordinaten P4A) einer ersten Zahnkante 9T1 (ersten Zahnkante 9T1) auf der einen Endseite in der Breite-Richtung des Löffels 9 und Koordinaten P4B (zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B) einer zweiten Zahnkante 9T (zweiten Zahnkante 9T2) auf der anderen Endseite ermittelt werden. Die ersten Zahnkantenkoordinaten P4A und die zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B können aus den ersten Zahnkantenkoordinaten P4A' (xa4A ya4A za4A) und zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B' (xa4B ya4B za4B) mit Bezug auf die Koordinaten P3 (xa3 ya3 za3) in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM ermittelt werden.
Die ersten Zahnkantenkoordinaten P4A' (xa4A ya4A za4A) können durch die Gleichungen (10) (11) und (12) unter Verwendung des Löffel-Kippwinkels θ4, der durch den Löffel-Kippsensor 18D detektiert wird, die Länge L4 des Löffels 9 und den Abstand W zwischen der ersten Zahnkante 9T1 und der zweiten Zahnkante 9T2 in der Breite-Richtung des Löffels 9 (hierin im Folgenden entsprechend als ein maximaler Zahnkante-zu-Zahnkante-Abstand bezeichnet) ermittelt werden. Die zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B' (xa4B ya4B za4B) können durch die Gleichungen (13) (14) und (15) unter Verwendung des Löffel-Kippwinkels θ4, der durch den Löffel-Kippsensor 18D detektiert wird, die Länge L4 des Löffels 9 und den Abstand W zwischen der ersten Zahnkante 9T1 und der zweiten Zahnkante 9T2 in der Breite-Richtung des Löffels 9 ermittelt werden.
Gleichung (10) ist eine Gleichung zum Bestimmen eines Abstands (xa4A) zwischen den Koordinaten xa3A und xa4A', die in 19 erläutert sind. Der Abstand (xa4A) wird mit Bezug auf eine zentrale Achse CLb in der Breite-Richtung des Löffels 9 bestimmt, d. h. Koordinaten P4C' einer Zahnkante 9TC in der Position der Hälfte des maximalen Zahnkante-zu-Zahnkante-Abstands (W × (1/2) = W/2). Gleichung (11) ist eine Gleichung zum Bestimmen eines Abstands (ya4A), der in 18 erläutert ist. Der Abstand (ya4A) ist ein Abstand zwischen der dritten Achse AX3 und der ersten Zahnkante 9T1 in einer Richtung orthogonal zur dritten Achse AX3. Gleichung (12) ist eine Gleichung zum Bestimmen eines Abstands (za4A) zwischen den Koordinaten za3A und za4A', die in 19 erläutert sind. xa4A = {L4 × sin(π – θ4) + W / 2 × cos(π – θ4)} × sin(θ1 + θ2 + θ3 – π) (10) ya4A = L4 × cos(π – θ4) – W / 2 × sin(π – θ4) (11) za4A = {L4 × sin(π – θ4) + W / 2 × cos(π – θ4)} × cos(θ1 + θ2 + θ3 – π) (12)
Gleichung (13) ist eine Gleichung zum Bestimmen eines Abstands (xa4B) zwischen den Koordinaten xa3B und xa4B', die in 20 erläutert sind. Der Abstand (xa4B) wird mit Bezug auf die oben beschriebenen Koordinaten P4C' der Zahnkante 9TC bestimmt. Gleichung (14) ist eine Gleichung zum Bestimmen eines Abstands (ya4B), der in 18 erläutert ist. Der Abstand (ya4B) ist ein Abstand zwischen der dritten Achse AX3 und der zweiten Zahnkante 9T2 in der Richtung orthogonal zur dritten Achse AX3. Gleichung (15) ist eine Gleichung zum Bestimmen eines Abstands (za4B) zwischen den Koordinaten za3B und za4B', die in 20 erläutert sind. xa4B = {L4/sin(π – θ4) – W / 2 × cos(π – θ4)} × sin(θ1 + θ2 + θ3 – π) (13) ya4B = L4 × cos(π – θ4) + W / 2 × sin(π – θ4) (14) za4B = {L4/sin(π – θ4) – W / 2 × cos(π – θ4)} × cos(θ1 + θ2 + θ3 – π) (15)
Die ersten Zahnkantenkoordinaten P4A' (xa4A ya4A za4A) und die zweite Zahnkantenkoordinate P4B' (xa4B ya4B za4B) sind wie in 18 erläutert, die Positionen der ersten Zahnkante 9T1 und der zweiten Zahnkante 9T2 im Mittelpunkt in der Breite-Richtung des Löffels 9 gelten dann, dann wenn der Löffel 9 um den Kippwinkel θ4 mit Bezug auf die dritte Achse AX3 gekippt ist. Der Löffel-Kippwinkel θ4 ist der Winkel der Zahnkantenanordnungslinie LBT, die eine gerade Linie ist, die die Zahnkanten 9T der Vielzahl von Zähnen 9B verbindet, mit Bezug auf die dritte Achse AX3.
Der Löffel-Kippwinkel θ4 im Uhrzeigersinn beim Betrachten von der Seite des oberen Schwenkkörpers 3 des Baggers 100 ist positiv.
Wie aus 18 gesehen werden kann, können der Abstand (ya4A) und der Abstand (ya4B) bestimmt werden, wie in den Gleichungen (11) und (14) gezeigt, unter Verwendung des Löffel-Kippwinkels θ4, der Länge L4 des Löffels 9 und des maximalen Zahnkante-zu-Zahnkante-Abstands W.
Wie von 19 gesehen werden kann, können der Abstand (xa4A) und der Abstand (za4A) bestimmt werden, wie in den Gleichungen (10) und (11) gezeigt, unter Verwendung der Kippwinkel θ1 θ2 θ3 und θ4 und der Länge L4 des Löffels 9. Wie in 18 erläutert, dient ein Abstand L4aA, der durch Berechnen von L4 × sin(π – θ4) + (W/2) × cos(π – θ4) bestimmt wird, als der Abstand L4aA, der in 19 erläutert ist.
Wie aus 20 gesehen werden kann, können der Abstand (xa4B) und der Abstand (za4B), wie in den Gleichungen (13) und (15) gezeigt, unter Verwendung der Kippwinkel θ1 θ2 θ3 und θ4 und der Länge L4 des Löffels 9 bestimmt werden. Wie in 18 erläutert, dient ein Wert, der durch Subtrahieren von W × cos(π – θ4) von dem Abstand L4aA erhalten wird, der durch Berechnen von L4 × sin(π – θ4) + (W/2) × cos(π – θ4) d. h. L4aA – W × cos(π – θ4) bestimmt wird, als ein Abstand L4aB, der in 20 erläutert ist.
Wie vorstehend beschrieben, werden die ersten Zahnkantenkoordinaten P4A' (xa4A ya4A za4A) und die zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B' (xa4B ya4B za4B) mit Bezug auf die Koordinaten P3 (xa3 ya3 za3) der zweiten Achse AX2 erhalten. Wie aus 19 gesehen werden kann, können die ersten Zahnkantenkoordinaten P4A (xatA yatA zatA) der ersten Zahnkante 9T1 in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM unter Verwendung der Gleichungen (16) (17) und (18) und unter Verwendung der Koordinaten P3 (xa3 ya3 za3) und der ersten Zahnkantenkoordinaten P4A' (xa4A ya4A za4A) ermittelt werden. xatA = xa3 – xa4A (16) yatA = ya3 – ya4A (17) zatA = za3 – za4A (18)
Wie aus 20 gesehen werden kann, können die zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B (xatB yatB zatB) des zweiten Zahnkante 9T2 in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM unter Verwendung der Gleichungen (19) (20) und (21) und unter Verwendung der Koordinaten P3 (xa3 ya3 za3) und der zweiten Zahnkantenkoordinaten P4A' (xa4B ya4B za4B) ermittelt werden. Wenn die ersten Zahnkantenkoordinaten P4A (xatA yatA zatA) und die zweiten Zahnkantenkoordinaten P4B (xatB yatB zatB) erhalten werden, kann der Zahnkantenvektor B aus diesen Koordinaten ermittelt werden. xatB = xa3 – xa4B (19) yatB = ya3 – ya4B (20) zatB = za3 – za4B (21)
Wenn die Verarbeitungseinheit 44 in Schritt S2 den Zahnkantenvektor B auf der Basis der oben beschriebenen Technik ermittelt, macht die Verarbeitungseinheit 44 mit Schritt S3 weiter. In Schritt S3 ermittelt die Verarbeitungseinheit 44 einen Rotationszielwinkel α, der als Schwenk-Zielinformation dient, unter Verwendung des Zahnkantenvektors B, der in Schritt S2 ermittelt wurde, und eines Normalvektors N einer Zielebene 70. Als Nächstes wird eine Technik zum Ermitteln des Rotationszielwinkels α beschrieben.
21 ist eine Draufsicht zum Beschreiben eines Verfahrens zum Ermitteln des Rotationszielwinkels α. 22 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Einheitsvektors in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM. 23 und 24 sind Diagramme zum Beschreiben eines Zahnkantenvektors B und eines Zahnkanten-Zielvektors B'. 25 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Rotationszielwinkel α und β.
In 23 24 und 25 bezeichnet ein Kreis C eines Weg eines beliebigen Punkts des Löffels 9, dann wenn der obere Schwenkkörper 3 um die zentrale Schwenkachse geschwenkt wird. Eine gestrichelte Linie auf dem Kreis C gibt ein Weg an, wenn der Löffel 9 die Innenseite einer Zielebene 70 erreicht. Schwarze Punkte auf dem Kreis C bezeichnen Punkte, wo der Weg die Zielebene 70 schneidet. In 24 ist, obwohl sich der Ausgangspunkt eines Vektors ez auf der Linie der Zielebene 70 befindet, dies eine beschreibende Abbildung. In der Praxis ist die Za-Achse des Baggers 100 d. h. der Ausgangspunkt des Vektors ez beabstandet von der Zielebene 70 angeordnet. Zudem ist, obwohl sich der Ausgangspunkt des Zahnkantenvektors B und der Ausgangspunkt des Zahnkanten-Zielvektors B' ebenfalls auf der Linie der Zielebene 70 befinden, dies eine beschreibende Abbildung. Somit können die Ausgangspunkte dieser beiden Vektoren beabstandet von der Zielebene 70 angeordnet sein. 24 erläutert, dass obwohl der Zahnkantenvektor B nicht auf die Zielebene 70 zugewandt ist, der Zahnkanten-Zielvektor B' auf die Zielebene 70 ausgerichtet ist, wenn der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 in einem vorbestimmten Rotationszielwinkel geschwenkt wird.
Wenn der Rotationszielwinkel α ermittelt wird, werden in der vorliegenden Ausführungsform der Zahnkantenvektor B und der Zahnkanten-Zielvektor B' verwendet. Es wird angenommen, dass wenn das Arbeitsgerät 2 und der Löffel 9, der an dem Arbeitsgerät 2 befestigt sind, mit dem Winkel –α dadurch aus der aktuellen Position schwenken, dass sich der obere Schwenkkörper 3 schwenken lässt, ein Normalvektor N der Zielebene 70 orthogonal zum Zahnkantenvektor B ist. Die Zielebene 70 wird zuvor durch den Maschinenführer als ein Arbeits-Zielobjekt des Baggers 100 ausgewählt.
Der Zahnkantenvektor B ist dann, wenn der Normalvektor N der Zielebene 70 orthogonal zum Zahnkantenvektor B ist, der Zahnkanten-Zielvektor B'. Der Einheitsvektor ez, der in 21 erläutert ist, ist ein Einheitsvektor in der Za-Achsenrichtung in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM, der in 22 erläutert ist. Der Einheitsvektor ez unterhält eine Beziehung von |ex| = |ey| = |ez| = 1 mit einem Einheitsvektor ex in der Xa-Achsenrichtung und einem Einheitsvektor ey in der Richtung der Ya-Achse in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM. Die Za-Achse in dem Fahrzeughauptkörperkoordinatensystem COM ist die zentrale Schwenkachse des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 mit dem Löffel 9. Daher ist der Einheitsvektor ez Information einschließlich der Richtung der zentralen Schwenkachse. Ein Kreis C, der in 21 erläutert ist, gibt einen Weg eines beliebigen Punkts des Löffels 9 dann an, wenn der Bagger 100 und die Zielebene 70 in der Za-Achsenrichtung betrachtet werden und wenn der obere Schwenkkörper 3 um die zentralen Schwenkachse geschwenkt wird. Eine gestrichelte Linie auf dem Kreis C gibt einen Weg dann an, wenn der Löffel 9 auf die Innenseite der Zielebene 70 gelangt. Schwarze Punkte auf dem Kreis C bezeichnen Punkte, wo der Weg die Zielebene 70 schneidet.
Wenn der Zahnkanten-Zielvektor B' orthogonal zum Normalvektor N der Zielebene 70 wird, gilt Gleichung (22). Das innere Produkt des Zahnkanten-Zielvektors B' und des Normalvektors N ist nämlich 0. Dabei ist in der Zielebene 70 die Beziehung zwischen dem Zahnkantenvektor B, dem Zahnkanten-Zielvektor B', dem Normalvektor N und dem Einheitsvektor ex wie in 23 und 24 erläutert. Zudem kann mit der Rodrigues-Rotationsformel hinsichtlich der Vektorrotation die Beziehung zwischen dem Zahnkantenvektor B, dem Zahnkanten-Zielvektor B' und dem Einheitsvektor ex dargestellt werden, wie in Gleichung (23) gezeigt.
Aus den Gleichungen (22) und (23) wird Gleichung (24) erhalten. Wenn die Gleichung (24) aufgelöst wird, wird Gleichung (25) erhalten. P Q und R in Gleichung (25) sind wie in Gleichung (26) gezeigt. Um den Rotationszielwinkel α aus der Gleichung (25) zu ermitteln, müssen P, Q und R einen Relationsausdruck der Gleichung (27) erfüllen. Gleichung (25) kann in der Form, wie in Gleichung (28) gezeigt, durch die zusammengesetzte Formel trigonometrischer Funktionen umgeschrieben werden. In diesem Fall gilt die in Gleichung (27) angegebene Beziehung. D. h. Erfüllen der Gleichung (27) bedeutet, dass der Rotationszielwinkel α als eine reelle Lösung erhalten werden kann. ϕ In Gleichung (28) sind cosϕ = P/√/(P² + (Q + R)²) und sinϕ = (Q + R)/√/(P² + (Q + R)²) erfüllt. Aus der Gleichung (28) wird der Rotationszielwinkel α wie in Gleichung (29) gezeigt ermittelt.
Der Rotationszielwinkel α kann durch die Gleichung (30), wenn P größer oder gleich 0 ist, und durch Gleichung (31), wenn P kleiner ist als 0 ermittelt werden. Zudem durch Ersatz von β = –α werden die Gleichungen (32) und (33) erhalten. In Gleichung (32) β ist P größer oder gleich 0. In Gleichung (33) β ist P kleiner als 0. Zu beachten ist, dass β ebenfalls ein Kandidat für den Zielbetrag der Drehung sein kann und der Rotationszielwinkel und die Schwenk-Zielinformation ist. In der vorliegenden Ausführungsform werden im Folgenden der Rotationszielwinkel α als erster Rotationszielwinkel α und der Rotationszielwinkel β entsprechend als zweiter Rotationszielwinkel β bezeichnet. Der erste Rotationszielwinkel α ist die erste Schwenk-Zielinformation und der zweite Rotationszielwinkel β ist die zweite Schwenk-Zielinformation. Wie in 25 haben der erste Rotationszielwinkel α und der zweite Rotationszielwinkel β eine Divisionsbeziehung mit der Richtung des aktuellen Zahnkantenvektors B im Mittelpunkt.
Die Verarbeitungseinheit 44 ermittelt den ersten Rotationszielwinkel α und den zweiten Rotationszielwinkel β unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichungen (26) und (30) bis (33) und unter Verwendung des Einheitsvektors ez, des Normalvektors N, der Zielebene 70 und des Zahnkantenvektors B, der in Schritt S2 ermittelt wurde. Der Einheitsvektor ez und der Normalvektor N der Zielebene 70 sind in der Speichereinheit 43 der Anzeigesteuervorrichtung 39 gespeichert, das in 6 erläutert ist. Wenn der erste Rotationszielwinkel α und der zweite Rotationszielwinkel β ermittelt sind, bestimmt die Verarbeitungseinheit 44, welcher zur Steuerung des Anzeigezustands des Richtkompasses 73 zu verwenden ist.
26 ist eine Draufsicht zum Beschreiben eines Verfahrens zum Wählen des ersten Rotationszielwinkels α oder des zweiten Rotationszielwinkels β zur Verwendung zur Anzeige des Richtkompasses 73. 27 bis 29 sind Diagramme und erläutert eine Beziehung zwischen dem Bagger 100 und der Zielebene 70. 30 ist ein Diagramm und erläutert den Richtkompass 73.
Ein Kreis C, der in 26 erläutert ist, gibt einen Weg eines beliebigen Punkts des Löffels 9 dann an, wenn der Bagger 100 und die Zielebene 70 in der Za-Achsenrichtung betrachtet werden und wenn der obere Schwenkkörper 3 um die zentrale Schwenkachse geschwenkt wird. Zudem wird eine Richtung, die durch den ersten Rotationszielwinkel α mit Bezug auf die Xa-Achse gebildet wird, mit einem Pfeil angegeben. Ebenso wird eine Richtung, die durch den zweiten Rotationszielwinkel β mit Bezug auf die Xa-Achse gebildet wird, mit einem Pfeil angegeben. Zudem werden Einzelheiten von 26 später beschrieben.
Bei der Wahl des ersten Rotationszielwinkels α oder des zweiten Rotationszielwinkels β zur Verwendung zur Anzeige des Richtkompasses 73 bestimmt die Verarbeitungseinheit 44 einen ersten Winkel γ1 und einen zweiten Winkel γ2. Als Erstes werden vier imaginäre Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 s von einem beliebigen Punkt auf der zentralen Schwenkachse (Za-Achse) bis zu einer Vielzahl von (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Enden 70T1 70T2 70T3 und 70T4 der Zielebene 70 unter der Bedingung verlängert, dass die imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 die gleichen Koordinaten in der Za-Achsenrichtung wie der beliebige Punkt aufweisen. D. h. beim Betrachten der Zielebene 70 und des Baggers 100 in der Za-Achsenrichtung als eine zwei-dimensional Ebene sind die imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 von der Za-Achse zu der Vielzahl von Enden 70T1 70T2 70T3 und 70T4 der Zielebene 70 verlängert. In dem Beispiel, das in 26 erläutert ist, ist die Zielebene 70 vierseitig und die Eckpunkte der vier Seiten sind die Enden. Die Zielebene 70 ist die vierseitige Zielebene 70, auf der eine Vielzahl von dreieckigen Vielecken, deren Neigung der Ebenen als im Wesentlichen gleich betrachtet werden, zu einer kombiniert sind, jedoch kann die Zielebene 70 ein Vieleck sein, wie ein Dreieck oder ein Fünfeck. Auch wenn die Zielebene 70 ein Dreieck oder ein Fünfeck ist, wie vorstehend beschrieben, sind die imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 bis zu den Enden verlängert.
Zudem wird eine vorwärtige Linie, die senkrecht zur zentralen Schwenkachse (Za-Achse) ist und die sich vom Bagger 100 nach vorne erstreckt, bestimmt. Die vorwärtige Linie verläuft von der Xa-Achse aus vorwärts, die eine Vorne-hinten-Richtungsachse in einem lokalen Koordinatensystem (Xa-Ya-Za) des Baggers 100 ist, d. h. ein Abschnitt der Xa-Achse auf der Seite des Arbeitsgeräts 2. Winkel, die jeweils durch jede der vier imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 gebildet werden, und die vorwärtige Linie (Xa-Achse), wie von der Seite der zentralen Schwenkachse (Za-Achse) aus betrachtet, werden ermittelt. Hier sind eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn um die Za-Achse mit Bezug auf die Xa-Achse, wenn der Bagger 100 von oben betrachtet wird, als eine positive Richtung und eine Richtung im Uhrzeigersinn als eine negative Richtung definiert.
Von der ermittelten Vielzahl von (vier in der vorliegenden Ausführungsform) Winkeln werden ein maximaler Wert und ein minimaler Wert aufgenommen. Der maximale Wert ist der erste Winkel γ1 und der minimale Wert ist der zweite Winkel γ2. In dem Fall, der in 26 erläutert ist, wie vorstehend beschrieben, wird die Richtung gegen den Uhrzeigersinn um die Za-Achse mit Bezug auf die Xa-Achse als positive Richtung definiert, und die Richtung im Uhrzeigersinn wird als negative Richtung definiert. Somit ist der erste Winkel γ1 in seinem absoluten Wert des Winkels größer als der zweite Winkel γ2, aber in einer Größenbeziehung ist der erste Winkel γ1 kleiner als der zweite Winkel γ2. D. h. in dem Beispiel, das in 26 erläutert ist, ist in dem Fall, in dem der minimale Wert der erste Winkel γ1 ist, und der maximale Wert der zweite Winkel γ2 ist, ein Ende der Zielebene 70 dann, wenn der erste Winkel γ1 gebildet wird, das Ende 70T1. In dem Fall, in dem der minimale Wert der erste Winkel γ1 ist und der maximale Wert der zweite Winkel γ2 ist, ist ein Ende der Zielebene 70 dann, wenn der zweite Winkel γ2 gebildet wird, das Ende 70T2. Das Beispiel, das in 26 erläutert ist, erläutert den Fall, in dem die Enden 70T1 und 70T2 gewählt werden. Eine Seite 70La, die die Enden 70T1 und 70T2 verbindet, ist eine Seite, die die Zielebene 70 bildet.
Der erste Winkel (hierin im Folgenden entsprechend als ein erster Richtungswinkel bezeichnet) γ1 wird weiter unter Verwendung von 26 beschrieben. Der erste Richtungswinkel γ1 ist ein Winkel, der durch die Xa-Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse d. h. der Za-Achse und mit einer Richtung parallel der Betriebsebene des Arbeitsgeräts 2, und der imaginären Linie (hierin im Folgenden entsprechend als eine ersten gerade Linie bezeichnet) LN1, die die Verbindung von einem Ende 70T1 zur Za-Achse herstellt, wenn die Zielebene 70 von der Za-Achsenseite aus betrachtet wird, gebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform der Betriebsebene des Arbeitsgeräts 2 wird eine Ebene durch die Xa-Achse und die Za-Achse des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems des Baggers 100 gebildet. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform die Richtung orthogonal zur Za-Achse und parallel zu den Betriebsebenen des Arbeitsgeräts 2 die Xa-Achsenrichtung des Fahrzeughauptkörperkoordinatensystems des Baggers 100. Der zweiten Winkel (hierin im Folgenden entsprechend als ein zweiter Richtungswinkel bezeichnet) γ2 ist ein Winkel, der durch die Xa-Achse und die imaginäre (hierin im Folgenden entsprechend als eine zweiten gerade Linie bezeichnet) gerade Linie LN2 gebildet wird, die die Verbindung von der anderen Ende 70T2 zur Za-Achse herstellt, wenn die Zielebene 70 von der Za-Achse Seite betrachtet wird.
Als solcher ist der erste Winkel γ1 ein Winkel mit einem minimalen Wert, wenn Winkel verglichen werden, die durch die Xa-Achse und jeweils den imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 gebildet werden, die durch die Za-Achse und die Enden 70T1 70T2 70T3 und 70T4 der Zielebene 70 hindurchlaufen, wobei der positive und negative der Winkel berücksichtigt werden. Der zweite Winkel ist ein Winkel mit einem maximalen Wert, wenn die Winkel verglichen werden, die durch die Xa-Achse und jeweils den imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 gebildet werden, wobei der positive und negative der Winkel berücksichtigt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der absolute Wert des ersten Winkels γ1 größer als der des zweiten Winkels γ2. In der vorliegenden Ausführungsform kann gesagt werden, dass von den Winkeln, die durch die Xa-Achse und jeweils den imaginären Linien LN1 LN2 LN3 und LN4 gebildet werden, die durch die Za-Achse und die Enden 70T1 70T2 70T3 und 70T4 der Zielebene 70 hindurchlaufen, ein Winkel mit einem maximalen absoluten Wert einer des ersten Winkels γ1 und des zweiten Winkels γ2 ist, und ein Winkel mit einem minimalen absoluten Wert der anderen ist.
Eines der drei Beispiele, die in 27 erläutert sind, ist der Fall, in dem der Bagger 100 in der Position ”a” ist. Wenn die Zielebene 70 von der Za-Achsenseite betrachtet wird, sind Enden, die durch das oben beschriebene Verfahren ausgewählt werden, ein Ende 70T1b und ein Ende 70T2, und ersteres dient als ein erstes und letzteres dient als ein zweites Ende. Andererseits sind in dem Fall, in dem der Bagger 100 in der Position ”b” ist, wenn die Zielebene 70 von der Za-Achsenseite aus betrachtet wird, Enden, die durch das oben beschriebene Verfahren ausgewählt werden, ein Ende 70T1a und das Ende 70T2, und ersteres dient als ein erstes Ende und letzteres dient als ein zweites Ende.
Das Beispiel, das in 28 erläutert ist, erläutert den Fall, in dem eine Konstruktionsebene 70 drei Seiten des Baggers 100 umgibt. In diesem Fall ist der Bagger 100 in der Position ”d”, wo der Bagger 100 von der Konstruktionsebene 70 umgeben ist. Wie in dem oben beschriebenen Fall, in dem der Bagger 100 in der Position ”a” ist, werden ein erster Winkel γ1 und ein zweiter Winkel γ2 durch Verlängern einer ersten geraden Linie LN1 und einer zweiten geraden Linie LN2 ermittelt, die als imaginäre Linien von einem beliebigen Punkte auf der zentralen Schwenkachse (Za-Achse) zu den Enden der Zielebene 70 (schwarze Punkte, erläutert in 28) dienen, wenn die Zielebene 70 von der Za-Achsenseite aus betrachtet wird, unter der Bedingung, dass die erste gerade Linie LN1 und die zweite gerade Linie LN2 die gleichen Koordinaten in der Za-Achsenrichtung aufweisen wie der beliebige Punkt. Als ein Ergebnis sind ein Ende 70T1 und ein Ende 70T2 an Stellen vorhanden, wo die erste gerade Linie LN1 oder die zweite gerade Linie LN2, die durch den ersten Winkel γ1 oder den zweiten Winkel γ2 mit Bezug auf den Xa-Achse (Vektor ex) gebildet werden, verlängert ist. Das Ende 70T1 dient als ein erstes Ende und das Ende 70T2 dient als ein zweites Ende. Das Beispiel, das in 28 erläutert ist, erläutert nicht den Fall, in dem der erste Winkel γ1 und der zweite Winkel γ2 identisch sind, sondern einfach den Fall, in dem die Konstruktionsebene 70 drei Seiten des Baggers 100 umgibt.
Eines der drei Beispiele, das in 27 erläutert ist, ist der Fall, in dem der Bagger 100 in der Position ”c” ist, d. h. der Fall, indem der Bagger 100 sich auf der Zielebene 70 befindet. Zudem erläutert das Beispiel, das in 29 erläutert ist, den Fall, in dem eine Konstruktionsebene 70 den Bagger 100 ringsum umgibt. Zu beachten ist, dass wenn der Bagger 100 in der Position ”d” oder ”e” ist, die Verarbeitungseinheit 44 das Verfahren der Bestimmung, dass der Bagger 100 von der Zielebene 70 umgeben ist, durchführt.
Die Verarbeitungseinheit 44 ermittelt einen ersten Richtungswinkel γ1 und einen zweiten Richtungswinkel γ2 auf der Basis von Positionsinformationen der Za-Achse und Positionsinformationen der Xa-Achse des Baggers 100 und Positionsinformationen der Zielebene 70. Dann wählt die Verarbeitungseinheit 44, auf der Basis des ersten Richtungswinkels γ1 und des zweiten Richtungswinkels γ2 entweder einen ersten Rotationszielwinkel α oder einen zweiten Rotationszielwinkel β als Information zum Anzeigen des Richtkompasses 73. Das Anzeigen des Richtkompasses 73 umfasst die Änderung des Anzeigemodus des Richtkompasses 73, die Bestimmung der Neigung des Zeigers 73I, das Bewegen des Zeigers 73I und dergleichen. Diese Technik wird als Nächstes beschrieben.
Als erstes wird ein Richtungswinkelbereich für die Zielebene 70, die durch den ersten Richtungswinkel γ1 und den zweiten Richtungswinkel γ2 bestimmt wird, definiert. Wie in 26 erläutert, ist der Richtungswinkelbereich ein durch den zweiten Richtungswinkel γ2 und den ersten Richtungswinkel γ1 gebildeter Bereich in einem Winkel. Wenn beide, der erste Rotationszielwinkel α und der zweite Rotationszielwinkel β, in diesem Richtungswinkelbereich sind, vergleicht die Verarbeitungseinheit 44 die Größen der absoluten Werte zwischen dem ersten Rotationszielwinkel α und dem zweiten Rotationszielwinkel β. Wenn zum Beispiel der absolute Wert des zweiten Rotationszielwinkels β größer ist als der des ersten Rotationszielwinkels α, d. h. wenn eine Beziehung |α| ≤ |β| gilt, wählt die Verarbeitungseinheit 44 den ersten Rotationszielwinkel α. Wenn der absolute Wert des zweiten Rotationszielwinkels β kleiner ist als der des ersten Rotationszielwinkels α, d. h. wenn eine Beziehung |α| > |β| gilt, wählt die Verarbeitungseinheit 44 den zweiten Rotationszielwinkel β. Die Verarbeitungseinheit 44 verwendet den gewählten Rotationszielwinkel als Zielbetrag der Drehung, d. h. als Schwenk-Zielinformation zum Anzeigen des Richtkompasses 73.
Wenn nur der erste Rotationszielwinkel α in dem oben beschriebenen Richtungswinkelbereich ist, wählt die Verarbeitungseinheit 44 den ersten Rotationszielwinkel α und verwendet den ersten Rotationszielwinkel α als Schwenk-Zielinformation zum Anzeige des Richtkompasses 73. Das Beispiel, das in 26 erläutert ist, entspricht diesem. D. h. nur der erste Rotationszielwinkel α ist in dem Richtungswinkelbereich für die durch die ersten Richtungswinkel γ1 und der zweite Richtungswinkel γ2 bestimmte Zielebene 70, und der zweite Rotationszielwinkel β ist außerhalb des Richtungswinkelbereichs. Wenn andererseits nur der zweite Rotationszielwinkel β in dem oben beschriebenen Richtungswinkelbereich ist, wählt die Verarbeitungseinheit 44 den zweiten Rotationszielwinkel β und verwendet den zweite Rotationszielwinkel β zum Anzeigen des Richtkompasses 73.
Wenn weder der erste Rotationszielwinkel α noch der zweite Rotationszielwinkel β in dem oben beschriebenen Richtungswinkelbereich sind, wählt die Verarbeitungseinheit 44 entweder den ersten Rotationszielwinkel α oder den zweiten Rotationszielwinkel β auf der Basis von Gleichung (34). In Gleichung (34) θ1 ist der erste Richtungswinkel γ1 und θ2 ist der zweite Richtungswinkel γ2. Die Verarbeitungseinheit 44 bestimmt eine Differenz zwischen dem ersten Richtungswinkel γ1 und dem ersten Rotationszielwinkel α und weiterhin eine Differenz zwischen dem zweiten Richtungswinkel γ2 und dem ersten Rotationszielwinkel α. Zudem vergleicht die Verarbeitungseinheit 44 Größen zwischen den zwei bestimmten Differenzen und wählt die kleinere aus. Hier ist die gewählte eine erste Wahl. Zudem bestimmt die Verarbeitungseinheit 44 eine Differenz zwischen dem ersten Richtungswinkel γ1 und dem zweiten Rotationszielwinkel β und weiterhin eine Differenz zwischen dem zweiten Richtungswinkel 2γ und dem zweiten Rotationszielwinkel β. Die Verarbeitungseinheit 44 vergleicht Größen zwischen den zwei bestimmten Differenzen und wählt die kleinere aus. Hier der gewählte eine zweite Wahl. Zudem vergleicht die Verarbeitungseinheit 44 die Größen zwischen der ersten Wahl und der zweite Wahl.
D. h. es erfolgt ein Vergleich der kleineren von (θ1 – α) und (θ2 – α) und der kleineren von (θ1 – β) und (θ2 – β). Als ein Ergebnis des Vergleichs, wenn Gleichung (34) gilt, wählt die Verarbeitungseinheit 44 den ersten Rotationszielwinkel α, und wenn Gleichung (34) nicht gilt, wählt die Verarbeitungseinheit 44 den zweiten Rotationszielwinkel β aus und verwendet den gewählten Winkel als Schwenk-Zielinformation zum Anzeigen des Richtkompasses 73.
Eines der drei Beispiele, die in 27 erläutert sind, ist der Fall, in dem der Bagger 100 in der Position ”c” ist. Wenn nämlich der Bagger 100 auf der Zielebene 70 ist, wird der Richtungswinkelbereich für die Zielebene 70 als alle Richtungen betrachtet. In diesem Fall führt die Verarbeitungseinheit 44 das gleiche Verfahren durch wie dasjenige, das durchgeführt wird, wenn sowohl der erste Rotationszielwinkel α als auch der zweite Rotationszielwinkel β in der oben beschriebenen Richtungswinkelbereich sind, und wählt entweder den ersten Rotationszielwinkel α oder den zweiten Rotationszielwinkel β und verwendet den gewählten Winkel als Schwenk-Zielinformation zum Anzeigen des Richtkompasses 73. Der Fall in dem, wie in 29 erläutert, die Zielebene 70 den Bagger 100 umgibt, wird ebenfalls auf die gleiche Weise gehandhabt wie der Fall, in dem der Bagger 100 auf der Zielebene 70 ist. D. h. die Verarbeitungseinheit 44 führt das gleiche Verfahren aus wie dasjenige, das durchgeführt wird, wenn beide, der erste Rotationszielwinkel α und der zweite Rotationszielwinkel β, in dem oben beschriebenen Richtungswinkelbereich sind, und wählt entweder den ersten Rotationszielwinkel α oder den zweiten Rotationszielwinkel β aus. Als ein Ergebnis wählt die Verarbeitungseinheit 44 entweder den ersten Rotationszielwinkel α oder den zweiten Rotationszielwinkel β aus und verwendet den gewählten Winkel als Schwenk-Zielinformation zum Anzeigen des Richtkompasses 73.
Wenn entweder der ersten Rotationszielwinkel α oder der zweiten Rotationszielwinkel β als Schwenk-Zielinformation zum Anzeigen des Richtkompasses 73 ausgewählt wird, macht die Verarbeitungseinheit 44 mit Schritt S4 weiter und zeigt ein Bild entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation, genauer den Richtkompass 73 auf der Anzeigeeinheit 42 an, die in 6 erläutert ist. In diesem Fall führt die Verarbeitungseinheit 44 eine Anzeige mit gedrehtem Zeiger 73I derart durch, dass die Richtung des Zahnkanten-Zielvektors B' der Position der Sichtmarke 73M des Richtkompasses 73 entspricht und die Position des oberen Teils 73IT des Zeigers 73I gemäß der aktuellen Richtung des Zahnkantenvektor B angezeigt wird. Wenn zum Beispiel der erste Rotationszielwinkel α als Schwenk-Zielinformation ausgewählt wird, wie in 30 erläutert, wird der Zeiger 73I um den ersten Rotationszielwinkel α mit Bezug auf die Sichtmarke 73M gekippt. Wenn der zweite Rotationszielwinkel β als Schwenk-Zielinformation ausgewählt wird, wie in 30 erläutert, dreht sich der Zeiger 73I um den zweiten Rotationszielwinkel β mit Bezug auf die Sichtmarke 73M.
31 ist ein Diagramm und erläutert eine Beziehung zwischen einer Zielebene 70, einem Einheitsvektor ez und einem Normalvektor N. 32 ist ein Entwurfsdiagramm und erläutert ein Beispiel des Falls, in dem ein Rotationszielwinkel nicht ermittelt wird (Nichtlösungszustand). 32 erläutert eine Beziehung zwischen einer Schwenkebene TCV und einer Zielebene 70 dann, wenn ein Weg, der von einer beliebigen Position des Löffels 9 erzeugt wird, wenn der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 geschwenkt wird, von der Seite aus betrachtet wird. Wie später beschrieben wird, ist 33 ein Diagramm, das die Anzeige des Richtkompasses 73 dann beispielhaft erläutert, wenn keine Schwenk-Zielinformation erhalten wird. 34b und 34b sind Entwurfsdiagramme und erläutern ein Beispiel des Falls, in dem ein Rotationszielwinkel nicht ermittelt wird oder den Fall, in dem ein Rotationszielwinkel nicht bestimmt wird (unbestimmter Lösungszustand).
In der vorliegenden Ausführungsform können, wenn die Beziehung zwischen dem Einheitsvektor ez und dem Normalvektor N die oben beschriebene Gleichung (27) nicht erfüllt, Schwenk-Zielinformation mathematisch nicht erhalten wird (Nichtlösungszustand). Der Nichtlösungszustand ist ein Zustand, in dem der Löffel 9 ein Kipplöffel ist und auch wenn der Löffel 9 sich stark um den Kippbolzen 17 dreht und der obere Schwenkkörper 3 mit dem sich stark drehenden Löffel 9 geschwenkt wird, der Zahnkantenvektor B der Zahnkanten 9T und der Normalvektor N der Zielebene 70 nicht orthogonal zueinander werden. 32 erläutert einen solchen Zustand. 32 ist eine Entwurfsdiagramm und erläutert ein Beispiel des Falls, in dem der erste Rotationszielwinkel und der zweite Rotationszielwinkel nicht ermittelt werden (Nichtlösungszustand), und beschreibt eine Beziehung zwischen einer Schwenkebene und der Zielebene dann, wenn ein Weg, der von einer beliebigen Position des Löffels 9 erzeugt wird, wenn der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 geschwenkt wird, von der Seite aus betrachtet wird. Wie aus 32 gesehen werden kann, kommt im Nichtlösungszustand ein Zahnkantenvektor B nicht parallel zur Zielebene 70 zu liegen. Mit anderen Worten, ist im Nichtlösungszustand der Zahnkantenvektor B nicht orthogonal zu einem Normalvektor der Zielebene 70. Somit können in einem Fall, wie derjenige von 32, Schwenk-Zielinformation nicht mathematisch erhalten wird.
Wenn die in Gleichung (35) definierte Beziehung nicht erfüllt ist, werden Schwenk-Zielinformationen nicht als feststehender Wert bestimmt (unbestimmter Lösungszustand). 31 erläutert eine Beziehung zwischen X, der Za-Achse (Vektor ez), und dem Normalvektor N der Zielebene 70. X in Gleichung (35) wird vorbestimmt. X hat eine Größe, bei der die Za-Achse, die die zentrale Schwenkachse des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 ist, und der Normalvektor N der Zielebene 70 als parallel zueinander betrachtet werden.
Wenn die Schwenk-Zielinformation in einem unbestimmten Lösungszustand ist, zeigen die Zahnkanten 9T des Löffels 9 immer zur Zielebene 70 hin, und somit hat das Vorsehen von Führung durch die Zeiger 73I auf die Betriebe des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 etc. selbst keine Bedeutung. 34a und 34b sind Entwurfsdiagramme und erläutert ein Beispiel des Falls, in dem ein erster Rotationszielwinkel und ein zweiter Rotationszielwinkel nicht ermittelt werden (unbestimmter Lösungszustand). Wie in 34a erläutert, ist der Bagger 100 auf einer Ebene 70 und ein Zahnkantenvektor B des Löffels 9 ist parallel zu der Zielebene 70. Mit anderen Worten, ist der Zahnkantenvektor B orthogonal zu einem Normalvektor N der Zielebene 70. In einem solchen Fall ist die Schwenk-Zielinformation in einem unbestimmten Lösungszustand und kann somit nicht erhalten werden.
Es wird angenommen, dass in dem Fall, in dem der Löffel 9 ein Kipplöffel ist, der Löffel 9 um den Kippbolzen 17, wie in 34b erläutert, aus dem Zustand von 34a derart gedreht wird, dass der Zahnkantenvektor B nicht parallel zur Zielebene 70 zu liegen kommt. Auch wenn der obere Schwenkkörper 3 in diesem Zustand geschwenkt wird, wird der Zahnkantenvektor B nicht orthogonal zum Normalvektor N der Zielebene 70. Somit ist die Schwenk-Zielinformation wiederum ein unbestimmter Lösungszustand und kann somit nicht erhalten werden.
Daher macht die Verarbeitungseinheit 44 den Anzeigemodus eines Bildes entsprechend der Schwenk-Zielinformation, die auf der Anzeigeeinheit 42 der Anzeigeeingabevorrichtung 38 angezeigt wird, dann von demjenigen verschieden, wenn die Schwenk-Zielinformation als fester Wert bestimmt wird. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 33 erläutert, graut die Verarbeitungseinheit 44 den Richtkompass 73 aus. Dadurch kann der Maschinenführer intuitiv erkennen, dass der Richtkompass 73 keine Schwenk-Zielinformation anzeigt, die Originalinformationen sind. Wie nämlich in 33 erläutert, kann der Maschinenführer durch die Verarbeitungseinheit 44, die den Richtkompass 73 ausgraut, erfassen, dass der Richtkompass 73 nicht den Winkel anzeigt, bei dem der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 schwenken soll. Dabei kann die Bewegung des Zeigers 73I gestoppt werden. Das hilft dem Maschinenführer sich weiter auf die Arbeit zu konzentrieren.
Als Nächstes wird der Fall, in dem Schwenk-Zielinformation nicht mathematisch erhalten werden kann, d. h. ein Nichtlösungszustand, im Einzelnen beschrieben. In dem Fall, in dem keine Schwenk-Zielinformation erhalten werden kann, kann keine Führung für die Betriebe des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 etc. durch Drehung des Zeigers 73I bereitgestellt werden. Der Fall, in dem keine Schwenk-Zielinformation erhalten werden kann, ist zum Beispiel der Fall, in dem, wie in 32, sich die Schwenkebene TCV und die Zielebene 70 nicht schneiden, wenn ein Weg, der durch die Spitze des Zahnkantenvektors B erzeugt wird, von der Seite aus betrachtet wird. Wenn zum Beispiel der Löffel-Kippwinkel θ4 als Ergebnis des Kippens des Löffels 9 durch die Kippfunktion des Löffels 9 zu stark wird, wird ein Zustand wie der von 32 verursacht, der dazu führt, dass keine Möglichkeit besteht, Schwenk-Zielinformation zu erhalten. In einem solchen Fall, wie mit einem unbestimmten Lösungszustand, wo die Schwenk-Zielinformation nicht als feststehender Wert bestimmt wird, macht die Verarbeitungseinheit 44 den Anzeigemodus des Richtkompasses 73, der auf der Anzeigeeinheit 42 angezeigt wird, verschieden von dem, wenn die Schwenk-Zielinformation erhalten wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Richtkompass 73 ausgegraut. Dadurch kann der Maschinenführer intuitiv erkennen, dass der Richtkompass 73 keine Schwenk-Zielinformation anzeigt, die Originalinformationen sind. Durch Ausgrauen des Richtkompasses 73, wie in 33 erläutert, kann die Tatsache, dass der Richtkompass 73 nicht den Winkel anzeigt, bei dem der obere Schwenkkörper 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 schwenken sollen, erfasst werden. Dabei kann die Bewegung des Zeigers 73I gestoppt werden. Das hilft dem Maschinenführer sich weiter auf die Arbeit zu konzentrieren.
In der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn die Verarbeitungseinheit 44 den Modus des Richtkompasses 73 ändert, der auf dem Bildschirm 42P der Anzeigeeinheit 42 angezeigt wird, die Verarbeitungseinheit 44 zum Beispiel Audioanzeige in Kombination verwenden. In diesem Fall stellt die Verarbeitungseinheit 44 zum Beispiel Audioanzeige in vorbestimmten Intervallen aus dem Klangerzeugungsgerät 46 bereit, das in 6 erläutert ist, bevor die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, und reduziert die Tonintervalle, wenn der Zahnkantenvektor B und die Zielebene 70 stärker parallel zueinander zu liegen kommen. Wenn dann die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, stellt die die Verarbeitungseinheit 44 kontinuierlich eine Audioanzeige für einen vorbestimmten Zeitraum bereit und stoppt dann die Audioanzeige. Dadurch kann der Maschinenführer des Baggers 100 erkennen, in welche Richtung die Zahnkanten 9T des Löffels 9 mit Bezug auf den Zielebene 70 zeigen, nicht nur durch den Blick auf den Richtkompass 73, sondern sowohl durch Sehen als auch durch das Hören des Tons, und somit verbessert sich die Arbeitswirksamkeit weiter.
Wenn der Löffel 9 ein Kipplöffel ist, nimmt die Flexibilität in die Richtung der Zahnkantenanordnungslinie LBT des Löffels 9 zu, was die Berechnungen zum Anzeigen der Zeiger 73I des Richtkompasses 73 verkompliziert. In der vorliegenden Ausführungsform ermittelt das Anzeigesystem 101 einen ersten Rotationszielwinkel α und einen zweiten Rotationszielwinkel β, die als Schwenk-Zielinformation dienen, auf der Basis des Zahnkantenvektors B, des Normalvektors N, der Zielebene 70 und des Einheitsvektors ez in der Za-Achsenrichtung, die die zentrale Schwenkachse des oberen Schwenkkörpers 3 einschließlich Arbeitsgerät 2 ist. Als solches kann unter Verwendung des Zahnkantenvektors B des Löffels 9, auch wenn der Löffel 9 ein Kipplöffel ist, das Anzeigesystem 101 einen Rotationszielwinkel unschwer errechnen, der erforderlich ist, dass die Zahnkanten 9T der Zielebene 70 zugewandt sind.
Zudem kann unter Verwendung des Zahnkantenvektors B des Löffels 9, auch wenn der Löffel 9 eine Kipplöffel mit einer Kippfunktion ist und um die zweite Achse AX2 gedreht und gekippt wird, oder auch wenn der Löffel 9 keine Kippfunktion hat, das Anzeigesystem 101 einen Rotationszielwinkel, der erforderlich ist, dass die Zahnkanten 9T der Zielebene 70 zugewandt sind, auf dem Richtkompass 73 richtig anzeigen. Als ein Ergebnis kann das Anzeigesystem 101 Informationen zur Unterstützung bei den Betrieben des Arbeitsgeräts 2 in einer solchen Weise bereitstellen, dass der Maschinenführer die Informationen leicht und intuitiv versteht. Daher kann zum Beispiel sogar ein Maschinenführer, der nicht mit der Handhabung eines Kipplöffel vertraut ist, es leicht ermöglichen, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 in die Richtung der Zielebene 70 hin zeigen, nur durch das Durchführen von Schwenkvorgängen auf dem oberen Schwenkkörper 3 gemäß der Anzeige des Richtkompasses 73. Als solches kann das Anzeigesystem 101 dem Maschinenführer des Baggers 100 entsprechende Informationen bereitstellen um zu ermöglichen, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 auf die Zielebene hin zeigen.
In dem Fall, in dem nur die Orientierung (Neigung) der Zielebene 70 betrachtet wird, wenn ein Rotationszielwinkel, bei dem die Zahnkanten 9T des Löffels 9 der Zielebene 70 zugewandt sind, aus der Richtung der Zahnkantenanordnungslinie LBT des Löffels 9, d. h. der Richtung des Zahnkantenvektors B, ermittelt wird, werden im Allgemeinen zwei reelle Lösungen dafür, einschließlich einer Mehrfachlösung, ermittelt. Es sind ein erster Rotationszielwinkel α und ein zweiter Rotationszielwinkel β. Das Anzeigesystem 101 wählt entweder den ersten Rotationszielwinkel α oder den zweiten Rotationszielwinkel β als Schwenk-Zielinformation auf der Basis eines Richtungswinkelbereichs für die Zielebene 70 aus, die durch einen ersten Richtungswinkel γ1 und einen zweiten Richtungswinkel γ2 bestimmt wird. Dadurch kann das Anzeigesystem 101 eine Schwenk-Zielinformation auswählen, die einen richtigen und geringeren Betrag der Drehung für die Zielebene 70 mit endlichem Bereich anzeigen. Somit können sich die Zahnkanten 9T des Löffels 9 auf die Zielebene 70 durch den Maschinenführer verlustfrei bei einem minimalen Schwenkbetrag durch Befolgen des Zeigers 73I, der durch den Richtkompass 73 angegeben wird, ausrichten lassen. Als solches kann das Anzeigesystem 101 dem Maschinenführer des Baggers 100 entsprechende Informationen bereitstellen, damit sich die Zahnkanten 9T des Löffels 9 auf die Zielebene hin ausrichten lassen.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform vorstehend beschrieben wird, ist die vorliegende Ausführungsform nicht den oben beschriebenen Inhalt beschränkt. Zudem umfassen die oben beschriebenen Komponenten diejenigen, die von einem Fachmann unschwer vermutet werden können, im Wesentlichen die gleichen, und diejenigen in einem sogenannten Äquivalenzbereich. Zudem können die oben beschriebenen Komponenten entsprechend kombiniert werden. Zudem können verschiedene Streichungen, Substitutionen oder Änderungen an den Komponenten vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Ausführungsform abzuweichen.
Zum Beispiel ist der Inhalt eines jeden Leitbildschirm nicht auf das beschränkt, was vorstehend beschrieben wurde, und kann entsprechend geändert werden. Zudem können einige oder alle Funktionen der Anzeigesteuervorrichtung 39 von einem Computer, der außerhalb des Baggers 100 angeordnet ist, durchgeführt werden. Die Eingabeeinheit 41 der Anzeigeeingabevorrichtung 38 ist nicht auf diejenige vom Typ eines interaktiven Bedienfeldes beschränkt und kann Betriebselemente sein, wie Hardkeys oder Schalter. Die Anzeigeeingabevorrichtung 38 kann nämlich derart strukturiert sein, dass die Anzeigeeinheit 42 und die Eingabeeinheit 41 voneinander getrennt sind.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform das Arbeitsgerät 2 den Ausleger 6, den Arm 7 und den Löffel 9 hat, ist das Arbeitsgerät 2 nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Ausleger 6 ein versetzter Ausleger sein. Zudem ist der Löffel 9 nicht auf einen Kipplöffel beschränkt und kann ein Löffel sein, der keine Kippfunktion hat.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Stellung und Positionen des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 9 durch Detektionsmittel, wie der erste Hubsensor 18A, der zweite Hubsensor 18B und der dritte Hubsensor 18C detektiert werden, sind die Detektionsmittel nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können als Detektionsmittel Winkelsensoren bereitgestellt werden, die die Kippwinkel des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 9 detektieren.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform den Fall des Arbeitsgeräts 2 mit einer Struktur zeigt, in der, wie erläutert in 16 erläutert, die dritte Achse AX3 und die zweite Achse AX2 orthogonal zueinander sind, kann das Arbeitsgerät 2 eine Struktur aufweisen, in der die dritte Achse AX3 und die zweite Achse AX2 nicht orthogonal zueinander sind. In diesem Fall können durch Speichern notwendiger Arbeitsgerätdaten in der Speichereinheit 43 entsprechende Informationen, um zu ermöglichen, dass die Zahnkanten 9T des Löffels 9 auf die Zielebene hin zeigen, für den Maschinenführer des Baggers 100 dargestellt werden.
Zudem ist, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein Löffel-Kippwinkel θ4 unter Verwendung des Löffel-Kippsensors 18D detektiert wird, der in 4 und 6 erläutert ist, die Konfiguration nicht darauf beschränkt. Ein Löffel-Kippwinkel θ4 kann unter Verwendung zum Beispiel von Hubsensoren, die die Hublängen der Kippzylinder 13 detektieren, statt des Löffel-Kippsensors 18D detektiert werden. In diesem Fall ermittelt das Anzeigesteuervorrichtung 39, genauer gesagt die Verarbeitungseinheit 44, als ein Löffel-Kippwinkel θ4 einen Kippwinkel der Zahnkanten 9T oder der Zahnkantenanordnung 9TG des Löffels 9 mit Bezug auf die dritte Achse AX3 aus den Hublängen der Kippzylinder 13 und 13, die durch die Hubsensoren detektiert werden.
Bezugszeichenliste

1: FAHRZEUGHAUPTKÖRPER
2: ARBEITSGERÄT
3: OBERER SCHWENKKÖRPER
4: FAHRERKABINE
5: FAHRVORRICHTUNG
6: AUSLEGER
7: ARM
8: LÖFFEL
8: KOPPLUNGSELEMENT
9 9a und 9b: LÖFFEL
9B und 9Ba: ZAHN
9T 9Ta und 9TC: ZAHNKANTE
9T1: ERSTE ZAHNKANTE
9T2: ZWEITE ZAHNKANTE
9TG und 9TGa: ZAHNKANTENANORDNUNG
10: AUSLEGERZYLINDER
11: ARMZYLINDER
12: LÖFFELZYLINDER
13: KIPPZYLINDER
14: AUSLEGERBOLZEN
15: ARMBOLZEN
16: LÖFFELBOLZEN
17: KIPPBOLZEN
19: POSITIONSDETEKTIEREINHEIT
21 und 22: ANTENNE
25: BETRIEBSVORRICHTUNG
26: ELEKTRONISCHES ARBEITSGERÄT-STEUERVORRICHTUNG
27: FAHRZEUGSTEUERVORRICHTUNG
35: ARBEITSGERÄT-SEITENSPEICHEREINHEIT
36: ARITHMETIKEINHEIT
37: PROPORTIONALSTEUERVENTIL
37W: ARBEITSSTEUERVENTIL
37D: FAHRSTEUERVENTIL
38: ANZEIGEEINGABEVORRICHTUNG
39: ANZEIGESTEUERVORRICHTUNG
41: EINGABEEINHEIT
42: ANZEIGEEINHEIT
43: SPEICHEREINHEIT
44: VERARBEITUNGSEINHEIT
70: KONSTRUKTIONSEBENE
70T1: EIN ENDE
70T2: ANDERES ENDE
73: RICHTKOMPASS
73I: ZEIGER
100: BAGGER
101: ANZEIGESYSTEM
B: ZAHNKANTENVEKTOR
B': ZAHNKANTENZIELVEKTOR
ez: EINHEITSVEKTOR
LBT: ZAHNKANTEANORDNUNGSLINIE
N: NORMALVEKTOR
α: ERSTER ROTATIONSZIELWINKEL
β: ZWEITER ROTATIONSZIELWINKEL
γ1: ERSTER RICHTUNGSWINKEL
γ2: ZWEITER RICHTUNGSWINKEL

Claims

Anzeigesystem für eine Baggermaschine, wobei das Anzeigesystem für eine Baggermaschine verwendet wird, durch die sich ein oberer Schwenkkörper einschließlich eines Arbeitsgeräts mit einem Löffel um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse schwenken lässt, wobei das Anzeigesystem folgendes umfasst: eine Fahrzeugzustandsdetektiereinheit, die Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine detektiert; eine Speichereinheit, die mindestens Positionsinformationen einer Zielebene, die eine Zielform eines Arbeitsobjektes angibt, speichert; und eine Verarbeitungseinheit, die eine erste Schwenk-Zielinformation und zweite Schwenk-Zielinformation, die einen Schwenkbetrag des oberen Schwenkkörpers einschließlich des Arbeitsgeräts anzeigen, auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene und Informationen einschließlich einer Richtung der zentralen Schwenkachse, des erforderlichen Schwenkbetrags damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, und der Richtung der Zahnkante des Löffels, die auf der Basis der Informationen über die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, erhält, und die erste Schwenk-Zielinformation oder die zweite Schwenk-Zielinformation auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels auswählt und ein Bild entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung anzeigt, wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen.
Anzeigesystem für Aushubarbeiten nach Anspruch 1, wobei wenn die Baggermaschine auf der Zielebene vorhanden oder von der Zielebene umgeben ist, die Verarbeitungseinheit diejenige Information aus der ersten Schwenk-Zielinformation und der zweiten Schwenk-Zielinformation wählt, die einen größeren absoluten Wert hat.
Anzeigesystem für eine Baggermaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn die Schwenk-Zielinformation nicht bestimmt wird oder wenn die Schwenk-Zielinformation nicht erhalten wird, die Verarbeitungseinheit einen Anzeigemodus des Bildes entsprechend der Schwenk-Zielinformation, die auf der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, verschieden von demjenigen dafür macht, wenn die Schwenk-Zielinformation bestimmt wird oder wenn die Schwenk-Zielinformation erhalten wird.
Anzeigesystem für eine Baggermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verarbeitungseinheit einen Modus des auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung angezeigten Bildes verschieden macht bevor und nachdem die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist.
Anzeigesystem für eine Baggermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der Löffel um eine erste Achse und eine zweite Achse orthogonal zur ersten Achse dreht, wodurch die Zahnkante bezüglich einer dritten zur ersten Achse und zweiten Achse orthogonalen Achse gekippt wird, das Anzeigesystem weiterhin eine Löffelkippdetektiereinheit, die einen Kippwinkel des Löffels detektiert, umfasst, und die Verarbeitungseinheit eine Richtung der Zahnkante des Löffels auf der Basis des Kippwinkels des Löffels, der durch die Löffelkippwinkeldetektiereinheit detektiert wurde, und der Informationen über die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt.
Anzeigesystem für eine Baggermaschine, wobei das Anzeigesystem für eine Baggermaschine verwendet wird, durch die sich ein oberer Schwenkkörper einschließlich eines Arbeitsgeräts mit einem Löffel um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse schwenken lässt, wobei das Anzeigesystem folgendes umfasst: eine Fahrzeugzustandsdetektiereinheit, die Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine detektiert; eine Speichereinheit, die mindestens Positionsinformationen einer Zielebene, die eine Zielform eines Arbeitsobjektes angibt, speichert; und eine Verarbeitungseinheit, die eine erste Schwenk-Zielinformation und zweite Schwenk-Zielinformation, die einen Schwenkbetrag des oberen Schwenkkörpers einschließlich des Arbeitsgeräts anzeigen, auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene und Informationen einschließlich einer Richtung der zentralen Schwenkachse, des erforderlichen Schwenkbetrags damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, und der Richtung der Zahnkante des Löffels, die auf der Basis der Informationen über die aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, erhält, und die erste Schwenk-Zielinformation oder die zweite Schwenk-Zielinformation auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels auswählt, ein Bild entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation zusammen mit einem Bild entsprechend der Baggermaschine und ein Bild entsprechend der Zielebene auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung anzeigt und die Anzeige so durchführt, dass ein Modus des auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung angezeigten Bildes, bevor und nachdem die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, verschieden ist, wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen.
Baggermaschine, die folgendes umfasst: einen oberen Schwenkkörper, der um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse schwenkt, ein Arbeitsgerät mit einem an dem oberen Schwenkkörper montierten Löffel; eine unter dem oberen Schwenkkörper bereitgestellte Fahrvorrichtung; und ein Anzeigesystem für eine Baggermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Anzeigeverfahren für eine Baggermaschine, wobei das Anzeigeverfahren für eine Baggermaschine verwendet wird, durch die sich ein oberer Schwenkkörper einschließlich eines Arbeitsgeräts mit einem Löffel um eine vorbestimmte zentrale Schwenkachse schwenken lässt, wobei das Anzeigeverfahren folgendes umfasst: Erhalten von einer ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation, die einen Schwenkbetrag des oberen Schwenkkörpers einschließlich des Arbeitsgeräts anzeigen, auf der Basis von Informationen einschließlich einer Richtung einer Zahnkante des Löffels, Informationen einschließlich einer Richtung orthogonal zur Zielebene und Informationen einschließlich einer Richtung der zentralen Schwenkachse, des erforderlichen Schwenkbetrags damit die Zahnkante des Löffels der Zielebene zugewandt ist, und der Richtung der Zahnkante des Löffels, die auf der Basis von Informationen über eine aktuelle Position und Stellung der Baggermaschine bestimmt wird, Auswählen der ersten Schwenk-Zielinformation oder der zweiten Schwenk-Zielinformation auf der Basis der erhaltenen ersten Schwenk-Zielinformation und zweiten Schwenk-Zielinformation und eines ersten Winkels und eines zweiten Winkels, wobei der erste Winkel ein minimaler Wert und der zweite Winkel ein maximaler Wert unter den von einer Achse orthogonal zur zentralen Schwenkachse und parallel zu einer Arbeitsebene des Arbeitsgeräts gebildeten Winkeln ist und imaginäre Linien durch die zentrale Schwenkachse und Enden der Zielebene hindurchgehen, und Anzeigen eines Bildes entsprechend der gewählten Schwenk-Zielinformation auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung.
Anzeigeverfahren für Aushubarbeiten nach Anspruch 8, wobei wenn die Baggermaschine auf der Zielebene vorhanden oder von der Zielebene umgeben ist, eine von der ersten Schwenk-Zielinformation und der zweiten Schwenk-Zielinformation, die einen größeren absoluten Wert hat, ausgewählt wird.