DE112014000142B4

DE112014000142B4 - Baufahrzeug

Info

Publication number: DE112014000142B4
Application number: DE112014000142.2T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kami; Takeo Yamada
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: US20160265186A1; CN104541001B; CN104541001A; JP5732599B1; US9797111B2; DE112014000142T5; JPWO2015025988A1; WO2015025988A1

Abstract

Ein Baufahrzeug enthält eine Arbeitsausrüstung, die einen Ausleger, einen Stiel und einen Löffel enthält. Ein Stielzylinder treibt den Stiel an. Ein Richtungs-Steuerventil weist einen beweglichen Steuerkolben auf und betätigt den Stielzylinder, indem es Zufuhr eines Hydrauliköls zu dem Stielzylinder zulässt, wenn sich der Steuerkolben bewegt. Ein Öl-Weg ist mit dem Richtungs-Steuerventil verbunden. Ein Vorsteuer-Öl zum Bewegen des Steuerkolbens strömt über den Öl-Weg. Ein Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub befindet sich auf dem Öl-Weg. Ein Stiel-Steuerelement ist für eine Bedienungsperson zum Betätigen von Antrieb des Stiels vorhanden. Ein Feststellungsabschnitt stellt fest, ob ein erster Betätigungszustand, in dem ein Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert, oder ein zweiter Betätigungszustand hergestellt ist, in dem das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes größer ist als der vorgeschriebene Wert. Ein Einstellabschnitt stellt einen Befehls-Strom ein, der eine Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub anweist. Der Einstellabschnitt stellt den Befehls-Strom in dem ersten Betätigungszustand auf einen konstanten Wert ein.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Baufahrzeug.
Technischer Hintergrund
Ein Baufahrzeug, wie beispielsweise ein Hydraulikbagger, enthält eine Arbeitsausrüstung mit einem Ausleger, einem Stiel und einem Löffel. Ein bekanntes Verfahren zum Steuern des Baufahrzeugs ist automatische Steuerung, bei der ein Löffel auf Basis einer Soll-Aushub-Topographie bewegt wird, die eine beabsichtigte Form eines Aushubobjektes ist.
Weitere Beispiele von Baufahrzeugen und Verfahren zum Steuern von Baufahrzeugen sind in DE 696 20 565 T2 und US 7 729 833 B2 offenbart.
Mit Patentdokument 1 ist ein Verfahren zum automatischen Steuern von Profilierungsarbeiten vorgeschlagen worden, bei denen Boden, der an einem Löffel anliegt, bearbeitet und eingeebnet wird, indem eine Schneidkante des Löffels an einer Bezugsfläche entlang bewegt wird und eine Fläche hergestellt wird, die der ebenen Bezugsfläche entspricht.
Liste der Anführungen
Patentdokumente
Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegungsschrift JP H09- 328 774 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn ein Stiel-Steuerhebel bei Profilierungsarbeiten in einem Vorgang fein eingestellt wird, bei dem ein Stiel mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt wird, ist eine Schneidkante eines automatisch gesteuerten Löffels instabil und es kann zu Pendeln (hunting) kommen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Baufahrzeug sowie ein Verfahren zum Steuern eines Baufahrzeugs zu schaffen, mit denen Pendeln unterdrückt werden kann.
Weitere Aufgaben und neuartige Merkmale werden aus der weiter unten folgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen ersichtlich
Lösung des Problems
Eine Strömungsrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. -menge eines Hydrauliköls, das in einen Stielzylinder strömt, der einen Stiel antreibt, werden über Bewegung eines Steuerkolbens bestimmt. Ein Proportional-Magnetventil befindet sich an einem Öl-Weg, über den ein Vorsteuer-Öl zum Bewegen des Steuerkolbens strömt, und ein Befehls-Strom zu dem Proportional-Magnetventil wird gesteuert, so dass automatische Steuerung des Stiels mit einer Steuervorrichtung ausgeführt werden kann.
Der Erfinder ist auf ein Phänomen dahingehend gestoßen, dass ein Wert für einen Befehls-Strom, der an das Proportional-Magnetventil ausgegeben wird, bei einer Feineinstellung eines Stiel-Steuerhebels schnell oszilliert und hat dieses Phänomen als eine Ursache für Pendeln angenommen. Auf Basis dieser Annahme hat der Erfinder eine Idee dahingehend entwickelt, dass Pendeln unterdrückt bzw. eingeschränkt werden kann, wenn ein Wert für einen Befehls-Strom, der an ein Proportional-Magnetventil ausgegeben wird, stabilisiert werden kann, und hat so schließlich die vorliegende Erfindung erarbeitet.
Die vorliegende Erfindung wird durch die Merkmale der Hauptansprüche definiert.
Bei dem Baufahrzeug der vorliegenden Erfindung wird ein konstanter Befehls-Strom an das Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub ausgegeben, um eine Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub so einzustellen, dass sie konstant ist. So kann ein Verhalten des Stiels stabilisiert werden. Damit kann eine Schneidkante des Löffels stabilisiert werden, und dadurch kann Pendeln eingeschränkt werden.
Ferner gibt das Stiel-Steuerelement ein Hydraulikdruck-Signal entsprechend einer Betätigung durch die Bedienungsperson aus. Der Einstellabschnitt stellt den Befehls-Strom so ein, dass das Hydraulikdruck-Signal, das von dem Stiel-Steuerelement ausgegeben wird, in dem ersten Betätigungszustand unverändert zu dem Richtungs-Steuerventil geleitet wird.
Dementsprechend wird zu starke Schwankung des dem Richtungs-Steuerventil zugeführten Hydraulikdrucks verhindert, die durch das Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub verursacht wird und zu instabilem Verhalten des Stiels führt. So kann eine Betätigung des Stiels direkt entsprechend einer Betätigung des Stiel-Steuerhebels durch eine Bedienungsperson durchgeführt werden. Dadurch wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert, und Pendeln kann eingeschränkt werden.
Vorzugsweise ist eine in dem ersten Betätigungszustand durch den Einstellabschnitt eingestellte Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub größer als ein Maximalwert der Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub in dem ersten Betätigungszustand, die entsprechend dem Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes eingestellt wird.
Dementsprechend wird, da eine Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub konstant ist, zu starke Schwankung des dem Richtungs-Steuerventil zugeführten Hydraulikdrucks verhindert, die durch das Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub verursacht wird und zu instabilem Verhalten des Stiels führt. So kann eine Betätigung des Stiels direkt entsprechend einer Betätigung des Stiel-Steuerhebels durch eine Bedienungsperson durchgeführt werden. Dadurch wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert, und Pendeln kann eingeschränkt werden.
Ein Baufahrzeug der vorliegenden Erfindung gemäß Hauptanspruch 3 enthält eine Arbeitsausrüstung, einen Stielzylinder, ein Richtungs-Steuerventil, einen Öl-Weg, ein Proportional-Magnetventil für einen Stiel-Aushub, ein Stiel-Steuerelement, einen Abschnitt zur Bestimmung einer geschätzten Zylinder-Geschwindigkeit, einen Abschnitt zur Ermittlung eines Befehls-Stroms, einen Interventions-Steuerabschnitt und einen Einstellabschnitt. Die Arbeitsausrüstung enthält einen Ausleger, einen Stiel und einen Löffel. Der Stielzylinder treibt bzw. steuert den Stiel an. Das Richtungs-Steuerventil weist einen beweglichen Steuerkolben auf. Das Richtungs-Steuerventil betätigt den Stielzylinder, indem es Zufuhr eines Hydrauliköls zu dem Stielzylinder zulässt, wenn sich der Steuerkolben bewegt. Der Öl-Weg ist mit dem Richtungs-Steuerventil verbunden. Ein Vorsteuer-Öl zum Bewegen des Steuerkolbens strömt über den Öl-Weg. Das Proportional-Magnetventil für einen Stiel-Aushub befindet sich auf dem Öl-Weg. Mit dem Stiel-Steuerelement kann eine Bedienungsperson Betätigungssteuerung des Stiels durchführen. Der Abschnitt zur Bestimmung einer geschätzten Zylinder-Geschwindigkeit berechnet eine geschätzte Geschwindigkeit des Stielzylinders auf Basis einer Geschwindigkeitstabelle, die Korrelation zwischen einem Maß der Bewegung des Stielzylinders entsprechend einem Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes und einer Geschwindigkeit des Stielzylinders darstellt. Der Abschnitt zur Ermittlung eines Befehls-Stroms ermittelt einen Einstellwert des Befehls-Stroms, mit dem eine Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub angewiesen wird, auf Basis der durch den Abschnitt zur Bestimmung einer geschätzten Zylinder-Geschwindigkeit berechneten geschätzten Geschwindigkeit des Stielzylinders. Die Interventions-Steuereinheit führt eine Interventions-Steuerung, bei der der Ausleger zwangsweise angehoben wird, und eine Position einer Schneidkante des Löffels auf die oben erwähnte geplante Topographie eingeschränkt wird, entsprechend einer relativen Position der Schneidkante in Bezug auf die geplante Topographie durch, die eine beabsichtigte Form eines Objektes der Bearbeitung mit der Arbeitsausrüstung anzeigt. Während die Interventions-Steuerung ausgeführt wird, gibt der Einstellabschnitt, wenn der Einstellwert des Befehls-Stroms genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert, den vorgeschriebenen Wert an das Proportional-Magnetventil für einen Stiel-Aushub aus und gibt den Einstellwert des Befehls-Stroms an das Proportional-Magnetventil für einen Stiel-Aushub aus, wenn der Einstellwert des Befehls-Stroms größer ist als der vorgeschriebene Wert. Der Einstellabschnitt gibt den Einstellwert des Befehls-Stroms an das Proportional-Magnetventil für einen Stiel-Aushub aus, wenn die Interventions-Steuerung nicht ausgeführt wird.
Bei dem Baufahrzeug der vorliegenden Ausführungsform ist ein Hochpassfilter für einen Einstellwert des Befehls-Stroms vorhanden, und ist ein unterer Grenzwert für einen Strom vorhanden, der an das Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub ausgegeben wird, so dass ein Betrag der Zunahme und Abnahme des an das Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub ausgegebenen Stroms verringert werden kann. Indem Schwankung des an das Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub ausgegebenen Stroms verringert wird, um so ein Maß der Änderung der Öffnung des Proportional-Magnetventils für Stiel-Aushub zu verringern, kann Schwankung der Zylinder-Geschwindigkeit beim Ausfahren des Stielzylinders verringert werden. Wenn ein Verhalten des Stiels stabilisiert wird, kann eine Schneidkante des Löffels stabilisiert werden, und so kann Pendeln eingeschränkt werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei dem Baufahrzeug kann Pendeln eingeschränkt werden.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die das Erscheinungsbild eines Baufahrzeugs 100 auf Basis einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine Darstellung, die schematisch Baufahrzeug 100 auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuerungssystems 200 auf Basis der Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Hydrauliksystems auf Basis der Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Darstellung, die schematisch eine Funktion einer Arbeitsausrüstung 2 beim Ausführen von Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) auf Basis der Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Funktionsdiagramm, das die Konfiguration von Steuerungssystem 200, das Profilierungs-Steuerung ausführt, auf Basis der Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Darstellung, die Ermittlung eines Abstandes d zwischen einer Schneidkante 8a eines Löffels 8 und einer geplanten Soll-Topographie U auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist ein Funktionsdiagramm, das Ermittlungsverarbeitung in einem Abschnitt 52 zur Bestimmung einer geschätzten Geschwindigkeit auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Berechnen senkrechter Geschwindigkeiten Vcy_am und Vcy_bkt auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes bei Profilierungs-Steuerung auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Berechnen einer Ausleger-Sollgeschwindigkeit Vc_bm_Imt auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration einer Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 auf Basis der Ausführungsform zeigt.
13 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Zylinder-Geschwindigkeit eines Hydraulikzylinders 60 und einem Wert eines EPC-Stroms veranschaulicht.
14 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Maß der Betätigung eines zweiten Steuerhebels 25L und einem PPC-Druck auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Wert eines EPC-Stroms und einer Öffnung eines Steuerventils 27 auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist ein Flussdiagramm, das Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) von Baufahrzeug 100 auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, das einen Wert eines EPC-Stroms während eines Betätigungsvorgangs für Aushub mit einem Stiel bei dem Baufahrzeug vor Anwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Flussdiagramm, das Steuerung eines EPC-Stroms für Stiel-Aushub auf Basis einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
19 ist ein Diagramm, das einen EPC-Stromwert während eines Betätigungsvorgangs für Aushub mit dem Stiel bei dem Baufahrzeug in der ersten Ausführungsform zeigt.
20 ist eine Darstellung, die eine Öffnung von Steuerventil 27 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
21 ist ein Flussdiagramm, das Steuerung eines EPC-Stroms für Stiel-Aushub auf Basis einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist ein Diagramm, das einen EPC-Stromwert während eines Betätigungsvorgangs für Aushub mit dem Stiel bei dem Baufahrzeug in der zweiten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Einzelne Merkmale in jeder der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen können gegebenenfalls kombiniert werden. Einige Komponenten werden möglicherweise nicht eingesetzt.
Gesamtaufbau von Baufahrzeug
1 ist eine Darstellung, die das Erscheinungsbild eines Baufahrzeugs 100 auf Basis einer Ausführungsform veranschaulicht.
In dem vorliegenden Beispiel wird, wie in 1 gezeigt, hauptsächlich ein Hydraulikbagger 1 als Beispiel für Baufahrzeug 100 beschrieben.
Baufahrzeug 100 hat einen Fahrzeug-Hauptkörper 1 sowie eine Arbeitsausrüstung 2, die mit einem Hydraulikdruck betätigt wird. Ein Steuerungssystem 200 (3), das Aushub-Steuerung ausführt, ist, wie weiter unten beschrieben, an Baufahrzeug 100 installiert.
Fahrzeug-Hauptkörper 1 hat eine Dreheinheit 3 sowie eine Fahrvorrichtung 5. Fahrvorrichtung 5 weist zwei Raupenketten 5Cr auf. Baufahrzeug 100 kann fahren, wenn sich die Raupenketten 5Cr drehen. Fahrvorrichtung 5 kann auch Räder (Reifen) aufweisen.
Dreheinheit 3 ist auf Fahrvorrichtung 5 angeordnet, und wird von Fahrvorrichtung 5 getragen. Dreheinheit 3 kann sich in Bezug auf Fahrvorrichtung 5 um eine Drehachse AX herum drehen.
Dreheinheit 3 weist eine Fahrerkabine 4 auf. Diese Fahrerkabine 4 ist mit einem Fahrersitz 4S versehen, auf dem ein Fahrer bzw. eine Bedienungsperson sitzt. Die Bedienungsperson kann Arbeitsfahrzeug 100 in Fahrerkabine 4 betätigen.
Bei dem vorliegenden Beispiel werden Positionsbeziehungen zwischen Abschnitten so beschrieben, dass die auf Fahrersitz 4S sitzende Bedienungsperson als der Bezugspunkt definiert ist. Eine Längsrichtung ist eine Längsrichtung der Bedienungsperson, die auf Fahrersitz 4S sitzt. Eine Querrichtung ist eine Querrichtung der Bedienungsperson, die auf Fahrersitz 4S sitzt. Eine Richtung, in der die auf Fahrersitz 4S sitzende Bedienungsperson gewandt ist, ist als eine Vorwärtsrichtung definiert und eine der Vorwärtsrichtung entgegengesetzte Richtung ist als eine Rückwärtsrichtung definiert. Eine rechte und eine linke Seite sind, wenn die auf Fahrersitz 4S sitzende Bedienungsperson nach vorne gewandt ist, als rechte bzw. linke Richtung definiert.
Dreheinheit 3 weist einen Motorraum 9, der einen Motor aufnimmt, sowie ein Ballastgewicht auf, das sich im hinteren Abschnitt von Dreheinheit 3 befindet. In Dreheinheit 3 befindet sich ein Handlauf 19 vor Motorraum 9. In Motorraum 9 sind ein Motor und eine Hydraulikpumpe angeordnet, die nicht dargestellt sind.
Arbeitsausrüstung 2 wird von Dreheinheit 3 getragen. Arbeitsausrüstung 2 weist einen Ausleger 6, einen Stiel 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Stielzylinder 11 sowie einen Löffelzylinder 12 auf. Ausleger 6 ist mit Dreheinheit 3 verbunden. Stiel 7 ist mit Ausleger 6 verbunden. Löffel 8 ist mit Stiel 7 verbunden.
Auslegerzylinder 10 steuert bzw. treibt Ausleger 6 an. Stielzylinder 11 treibt Stiel 7 an. Löffelzylinder 12 treibt Löffel 8 an. Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 sind jeweils als ein Hydraulikzylinder ausgeführt, der mit einem Hydrauliköl angetrieben wird.
Ein unterer bzw. hinterer Endabschnitt von Ausleger 6 ist mit Dreheinheit 3 über einen dazwischen befindlichen Auslegerbolzen 13 verbunden. Ein hinterer Endabschnitt von Stiel 7 ist mit einem oberen bzw. vorderen Endabschnitt von Ausleger 6 über einen dazwischen befindlichen Stielbolzen 14 verbunden. Löffel 8 ist mit einem vorderen Endabschnitt von Stiel 7 über einen dazwischen befindlichen Löffelbolzen 15 verbunden.
Ausleger 6 kann um Auslegerbolzen 13 herum geschwenkt werden. Stiel kann um Stielbolzen 14 herum geschwenkt werden. Löffel 8 kann um Löffelbolzen 15 herum geschwenkt werden.
Stiel 7 und Löffel 8 sind jeweils ein bewegliches Element, das an einer Seite des vorderen Endes von Ausleger 6 bewegt werden kann.
2(A) und 2(B) sind Darstellungen, die schematisch Baufahrzeug 100 auf Basis der Ausführungsform veranschaulichen. 2(A) zeigt eine Seitenansicht von Baufahrzeug 100. 2(B) zeigt eine Hinteransicht von Baufahrzeug 100.
Eine Länge L1 von Ausleger 6 bezieht sich, wie in 2(A) und 2(B) gezeigt, auf einen Abstand zwischen Auslegerbolzen 13 und Stielbolzen 14. Eine Länge L2 von Stiel 7 bezieht sich auf einen Abstand zwischen Stielbolzen 14 und Löffelbolzen 15. Eine Länge L3 von Löffel 8 bezieht sich auf einen Abstand zwischen Löffelbolzen 15 und einer Schneidkante 8a von Löffel 8. Löffel 8 weist eine Vielzahl von Zähnen auf, und ein vorderer Endabschnitt von Löffel 8 wird bei dem vorliegenden Beispiel als Schneidkante 8a bezeichnet.
Löffel 8 muss keinen Zahn aufweisen. Der vordere Endabschnitt von Löffel 8 kann aus einer Stahlplatte bestehen, die eine gerade Form hat.
Arbeitsfahrzeug 100 weist einen Auslegerzylinder-Hubsensor 16, einen Stielzylinder-Hubsensor 17 sowie einen Löffelzylinder-Hubsensor 18 auf. Auslegerzylinder-Hubsensor 16 ist in Auslegerzylinder 10 angeordnet. Stielzylinder-Hubsensor 17 ist in Stielzylinder 11 angeordnet. Löffelzylinder-Hubsensor 18 ist in Löffelzylinder 12 angeordnet. Auslegerzylinder-Hubsensor 16, Stielzylinder-Hubsensor 17 und Löffelzylinder-Hubsensor 18 werden zusammen auch als ein Zylinder-Hubsensor bezeichnet.
Eine Hublänge von Auslegerzylinder 10 wird auf Basis eines Erfassungsergebnisses von Auslegerzylinder-Hubsensor 16 ermittelt. Eine Hublänge von Stielzylinder 11 wird auf Basis eines Erfassungsergebnisses von Stielzylinder-Hubsensor 17 ermittelt. Eine Hublänge von Löffelzylinder 12 wird auf Basis eines Erfassungsergebnisses von Löffelzylinder-Hubsensor 18 ermittelt.
In dem vorliegenden Beispiel werden Hublängen von Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 auch als eine Auslegerzylinder-Länge, eine Stielzylinder-Länge bzw. Löffelzylinder-Länge bezeichnet. In dem vorliegenden Beispiel werden eine Auslegerzylinder-Länge, eine Stielzylinder-Länge sowie einen Löffelzylinder-Länge gemeinsam auch als Zylinder-Längendaten L bezeichnet. Es kann auch ein Verfahren zum Erfassen einer Hublänge unter Verwendung eines Winkelsensors eingesetzt werden.
Baufahrzeug 100 enthält eine Positionserfassungsvorrichtung 20, mit der eine Position von Baufahrzeug 100 erfasst werden kann.
Positionserfassungsvorrichtung 20 weist eine Antenne 21, einen Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten sowie eine inertiale Messeinheit (inertial measurement unit - IMU) 24 auf.
Antenne 21 ist beispielsweise eine Antenne für globale Navigationssatellitensysteme (GNSS). Antenne 21 ist beispielsweise eine Antenne für sogenannte RTK-GNSS-Systeme (real time kinematic-global navigation satellite systems).
Antenne 21 befindet sich in Dreheinheit 3. Bei dem vorliegenden Beispiel befindet sich Antenne 21 in Handlauf 19 von Dreheinheit 3. Antenne 21 kann sich im hinteren Teil von Motorraum 9 befinden. Antenne 21 kann sich beispielsweise in Ballastgewicht von Dreheinheit 3 befinden. Antenne 21 gibt ein Signal entsprechend einer empfangenen Funkwelle (einer GNSS-Funkwelle) an den Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten aus.
Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten erfasst eine Installationsposition P 1 von Antenne 21 in einem System globaler Koordinaten. Das System globaler Koordinaten ist ein dreidimensionales Koordinatensystem (Xg, Yg, Zg), das auf einer Bezugsposition Pr basiert, die in einem Arbeitsbereich installiert ist. Bei dem vorliegenden Beispiel ist Bezugsposition Pr eine Position eines vorderen Endes eines Bezugsmarkers, der in dem Arbeitsgebiet angeordnet wird. Ein System lokaler Koordinaten ist ein dreidimensionales Koordinatensystem, das mittels (X, Y, Z) ausgedrückt wird, wobei Baufahrzeug 100 als der Bezugspunkt definiert ist. Eine Bezugsposition in dem System lokaler Koordinaten sind Daten, die eine Bezugsposition P2 repräsentieren, die auf einer Drehachse (Drehmittelpunkt) AX von Dreheinheit 3 liegt.
In dem vorliegenden Beispiel weist Antenne 21 eine erste Antenne 21A und eine zweite Antenne 21B auf, die sich in Dreheinheit 3 in einem Abstand in einer Breitenrichtung des Fahrzeugs zueinander befinden.
Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten erfasst eine Installationsposition P1a der ersten Antenne 21A und eine Installationsposition P1b der zweiten Antenne 21B. Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten ermittelt Bezugs-Positionsdaten P, die mittels einer globalen Koordinate ausgedrückt werden. In dem vorliegenden Beispiel sind Bezugs-Positionsdaten P Daten, die die Bezugsposition P2 repräsentieren, die auf der Drehachse (Drehmittelpunkt) AX von Dreheinheit 3 liegt. Bezugs-Positionsdaten P können Daten sein, die Installationsposition P1 repräsentieren.
In dem vorliegenden Beispiel erzeugt Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q auf Basis von zwei Installationspositionen P1a und P1b. Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q werden auf Basis eines Winkels bestimmt, der von einer geraden Linie, die durch Installationsposition P1a und Installationsposition P1b bestimmt wird, in Bezug auf ein Bezugs-Azimut (beispielsweise Nord) der globalen Koordinate gebildet wird. Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q repräsentieren eine Ausrichtung, in der sich Dreheinheit 3 (Arbeitsausrüstung 2) befindet. Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten gibt Bezugs-Positionsdaten P sowie Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q an Anzeige-Steuervorrichtung 28 aus, die weiter unten beschrieben wird.
IMU 24 befindet sich in Dreheinheit 3. In dem vorliegenden Beispiel ist IMU in einem unteren Abschnitt von Fahrerkabine 4 angeordnet. In Dreheinheit 3 ist ein hochsteifer Rahmen im unteren Abschnitt von Fahrerkabine 4 angeordnet. IMU 24 ist an diesem Rahmen angeordnet. IMU 24 kann seitlich (rechts oder links) von Drehachse AX (Bezugsposition P2) von Dreheinheit 3 angeordnet sein. IMU 24 erfasst einen Neigungswinkel θ4, der Neigung in der Querrichtung von Fahrzeug-Hauptkörper 1 repräsentiert, und einen Neigungswinkel θ5, der Neigung in der Längsrichtung von Fahrzeug-Hauptkörper 1 repräsentiert.
Konfiguration von Steuerungssystem
Im Folgenden wird ein Überblick über Steuerungssystem 200 auf Basis der Ausführungsform gegeben.
3 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration von Steuerungssystem 200 auf Basis der Ausführungsform zeigt.
Steuerungssystem 200 steuert, wie in 3 gezeigt, Verarbeitung für Aushub mit Arbeitsausrüstung 2. In dem vorliegenden Beispiel gehört zur Steuerung für Aushub-Verarbeitung Profilierungs-Steuerung.
Profilierungs-Steuerung steht für automatische Steuerung von Profilierungsarbeiten, bei denen Boden, der an einer Schneidkante eines Löffels anliegt, bearbeitet und eingeebnet wird, indem die Schneidkante des Löffels an der geplanten Topographie entlang bewegt wird und eine Fläche hergestellt wird, die ebener geplanter Topographie entspricht, und sie wird auch als Aushub-Grenzwertsteuerung bezeichnet.
Profilierungs-Steuerung wird ausgeführt, wenn der Stiel von einer Bedienungsperson betätigt wird und ein Abstand zwischen der Schneidkante des Löffels und geplanter Topographie sowie eine Geschwindigkeit der Schneidkante innerhalb des Bezugsbereiches liegen. Bei Profilierungs-Steuerung betätigt normalerweise die Bedienungsperson den Stiel und betätigt dabei gleichzeitig den Ausleger stets in einer Richtung, in der der Ausleger abgesenkt wird.
Steuerungssystem 200 weist Auslegerzylinder-Hubsensor 16, Stielzylinder-Hubsensor 17, Löffelzylinder-Hubsensor 18, Antenne 21, Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten, IMU 24, eine Betätigungsvorrichtung 25, eine Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26, einen Drucksensor 66 sowie einen Drucksensor 67, ein Steuerventil 27, ein Richtungs-Steuerventil 64, Anzeige-Steuervorrichtung 28, einen Anzeigeabschnitt 29, eine Sensor-Steuervorrichtung 30 sowie einen Mensch-Maschine-Schnittstellenabschnitt 32 auf.
Betätigungsvorrichtung 25 ist in Fahrerkabine 4 angeordnet. Die Bedienungsperson betätigt Betätigungsvorrichtung 25. Betätigungsvorrichtung 25 empfängt eine Betätigung durch die Bedienungsperson zum Ansteuern von Arbeitsausrüstung 2. In dem vorliegenden Beispiel ist Betätigungsvorrichtung 25 eine Vorsteuer-Hydraulikvorrichtung.
Richtungs-Steuerventil 64 reguliert eine Zufuhrmenge eines Hydrauliköls zu einem Hydraulikzylinder. Richtungs-Steuerventil 64 arbeitet mit einem Öl, das einer ersten Druckaufnahmekammer und einer zweiten Druckaufnahmekammer zugeführt wird. In dem vorliegenden Beispiel wird ein Öl, das dem Hydraulikzylinder (Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12) zugeführt wird, um den Hydraulikzylinder zu betätigen, auch als ein Hydrauliköl bezeichnet. Ein Öl, das Richtungs-Steuerventil 64 zum Betätigen von Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, wird auch als ein Vorsteuer-Öl bezeichnet. Ein Druck des Vorsteuer-Öls wird als Druck des Vorsteuer-Öls bezeichnet.
Das Hydrauliköl und das Vorsteuer-Öl können von der gleichen Hydraulikpumpe zugeführt werden. Beispielsweise kann ein Druck eines Teils des von der Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköls durch ein Druckreduzierventil reduziert werden, und das Hydrauliköl, dessen Druck reduziert worden ist, kann als das Vorsteuer-Öl eingesetzt werden. Eine Hydraulikpumpe, die ein Hydrauliköl zuführt (eine Haupt-Hydraulikpumpe), und eine Hydraulikpumpe, die ein Vorsteuer-Öl zuführt (eine Vorsteuer-Hydraulikpumpe), können sich voneinander unterscheiden.
Betätigungsvorrichtung 25 weist einen ersten Steuerhebel 25R und einen zweiten Steuerhebel 25L auf. Der erste Steuerhebel 25R ist beispielsweise an der rechten Seite von Fahrersitz 4S angeordnet. Der zweite Steuerhebel 25L ist beispielsweise an der linken Seite von Fahrersitz 4S angeordnet. Betätigung des ersten Steuerhebels 25R und des zweiten Steuerhebels 25L nach vorn, hinten, nach rechts und nach links entsprechen Betätigung entlang zweier Achsen.
Ausleger 6 und Löffel 8 werden mit dem ersten Steuerhebel 25R betätigt.
Eine Betätigung des ersten Steuerhebels 25R in der Längsrichtung entspricht der Betätigung von Ausleger 6, und eine Betätigung zum Absenken von Ausleger 6 sowie eine Betätigung zum Anheben von Ausleger 6 werden in Reaktion auf die Betätigung in der Längsrichtung durchgeführt. Ein Erfassungsdruck, der in Drucksensor 66 erzeugt wird, wenn ein Hebel betätigt wird, um Ausleger 6 zu betätigen, und wenn ein Vorsteuer-Öl einem Vorsteuer-Öl-Weg 450 zugeführt wird, wird mit MB bezeichnet.
Eine Betätigung des ersten Steuerhebels 25R in der Querrichtung entspricht der Betätigung von Löffel 8 und eine Aushub-Betätigung sowie eine Ausschütt-Betätigung mit Löffel 8 werden in Reaktion auf eine Betätigung in der Querrichtung durchgeführt. Ein Erfassungsdruck, der in Drucksensor 66 erzeugt wird, wenn ein Hebel betätigt wird, um Löffel 8 zu betätigen, und wenn ein Vorsteuer-Öl Vorsteuer-Öl-Weg 450 zugeführt wird, wird mit MT bezeichnet.
Stiel 7 und Dreheinheit 3 werden mit dem zweiten Steuerhebel 25L betätigt.
Eine Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L in der Längsrichtung entspricht einer Drehung von Dreheinheit 3, und eine Betätigung zum Drehen von Dreheinheit 3 nach rechts sowie eine Betätigung zum Drehen von Dreheinheit 3 nach links werden in Reaktion auf die Betätigung in der Längsrichtung durchgeführt.
Eine Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L in der Querrichtung entspricht der Betätigung von Stiel 7, und eine Betätigung zum Anheben von Stiel 7 sowie eine Betätigung zum Absenken von Stiel 7 werden in Reaktion auf die Betätigung in der Querrichtung durchgeführt. Ein Erfassungsdruck, der in Drucksensor 66 erzeugt wird, wenn ein Hebel betätigt wird, um Stiel 7 zu betätigen, und wenn ein Vorsteuer-Öl Vorsteuer-Öl-Weg 450 zugeführt wird, wird mit MA bezeichnet.
In dem vorliegenden Beispiel werden Betätigungsvorgänge zum Anheben und Absenken von Ausleger 6 auch als eine Anhebe-Betätigung bzw. eine Absenk-Betätigung bezeichnet. Eine Betätigung von Stiel 7 in einer vertikalen Richtung wird auch als eine Ausschütt-Betätigung und eine Aushub-Betätigung bezeichnet. Eine Betätigung von Löffel 8 in der vertikalen Richtung wird auch als eine Ausschütt-Betätigung und eine Aushub-Betätigung bezeichnet.
Ein von der Haupt-Hydraulikpumpe zugeführtes Vorsteuer-Öl, dessen Druck durch das Druckreduzierventil reduziert worden ist, wird Betätigungsvorrichtung 25 zugeführt. Der Druck des Vorsteuer-Öls wird auf Basis eines Maßes der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 reguliert.
Drucksensor 66 und Drucksensor 67 sind in Vorsteuer-Öl-Weg 450 angeordnet. Drucksensor 66 und Drucksensor 67 erfassen einen Druck des Vorsteuer-Öls. Ein Ergebnis der Erfassung durch Drucksensor 66 und Drucksensor 67 wird an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben.
Der erste Steuerhebel 25R wird in der Längsrichtung betätigt, um Ausleger 6 anzutreiben. Richtungs-Steuerventil 64 reguliert eine Strömungsrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. -menge des dem Auslegerzylinder 10 zum Antreiben von Ausleger 6 zugeführten Hydrauliköls entsprechend einem Maß der Betätigung des ersten Steuerhebels 25R (ein Maß der Betätigung des Auslegers) in der Längsrichtung. Der erste Steuerhebel 25R bildet ein Ausleger-Steuerelement, das eine Betätigung von einer Bedienungsperson zum Antreiben von Ausleger 6 empfängt.
Der erste Steuerhebel 25R wird in der Querrichtung betätigt, um Löffel 8 anzutreiben. Richtungs-Steuerventil 64 reguliert eine Strömungsrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. - menge des Löffelzylinders 12 zum Antreiben von Löffel 8 zugeführten Hydrauliköls entsprechend einem Maß der Betätigung des ersten Steuerhebels 25R (ein Maß der Betätigung des Löffels) in der Querrichtung. Der erste Steuerhebel 25R bildet ein Löffel-Steuerungselement, das eine Betätigung von einer Bedienungsperson zum Antreiben von Löffel 8 empfängt.
Der zweite Steuerhebel 25L wird in der Querrichtung betätigt, um Stiel 7 anzutreiben. Richtungs-Steuerventil 64 reguliert eine Strömungsrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. - menge des Stielzylinders 11 zum Antreiben von Stiel 7 zugeführten Hydrauliköls entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L (ein Maß der Betätigung des Stiels) in der Querrichtung. Der zweite Steuerhebel 25L bildet ein Stiel-Steuerungselement, das eine Betätigung von einer Bedienungsperson zum Antreiben von Stiel 7 empfängt.
Der zweite Steuerhebel 25L wird in der Längsrichtung betätigt, um Dreheinheit 3 anzutreiben. Richtungs-Steuerventil 64 reguliert eine Strömungsrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. -menge des einem hydraulischen Stellglied zum Antreiben von Dreheinheit 3 zugeführten Hydrauliköls entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L in der Längsrichtung. Der zweite Steuerhebel 25L bildet ein Dreheinheit-Steuerungselement, das eine Betätigung von einer Bedienungsperson zum Antreiben von Dreheinheit 3 empfängt.
Die Betätigung des ersten Steuerhebels 25R in der Querrichtung kann der Betätigung von Ausleger 6 entsprechen, und die Betätigung desselben in der Längsrichtung kann der Betätigung von Löffel 8 entsprechen. Die Querrichtung des zweiten Steuerhebels 25L kann der Betätigung von Dreheinheit 3 entsprechen, und die Betätigung in der Längsrichtung kann der Betätigung von Stiel 7 entsprechen.
Steuerventil 27 reguliert ein Maß der Zufuhr des Hydrauliköls zu dem Hydraulikzylinder (Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12). Steuerventil 27 arbeitet auf Basis eines Steuer-Signals von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26.
Mensch-Maschine-Schnittstellenabschnitt 32 weist einen Eingabeabschnitt 321 und einen Anzeigeabschnitt (einen Monitor) 322 auf.
In dem vorliegenden Beispiel weist Eingabeabschnitt 321 einen Betätigungsknopf auf, der um Anzeigeabschnitt 322 herum angeordnet ist. Eingabeabschnitt 321 kann einen berührungsempfindlichen Bildschirm (touch panel) aufweisen. Mensch-Maschine-Schnittstellenabschnitt 32 kann auch als Multi-Monitor bezeichnet werden.
Anzeigeabschnitt 322 zeigt eine verbleibende Kraftstoffmenge sowie eine Kühlmitteltemperatur als Basisinformationen an.
Eingabeabschnitt 321 wird von einer Bedienungsperson betätigt. Ein Befehls-Signal, das in Reaktion auf eine Betätigung von Eingabeabschnitt 321 erzeugt wird, wird an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben.
Sensor-Steuervorrichtung 30 berechnet eine Auslegerzylinder-Länge auf Basis eines Erfassungsergebnisses von Auslegerzylinder-Hubsensor 16. Auslegerzylinder-Hubsensor 16 gibt Impulse, die mit einer Umgehungs-Betätigung (go-around operation) zusammenhängen, an Sensor-Steuervorrichtung 30 aus. Sensor-Steuervorrichtung 30 berechnet eine Auslegerzylinder-Länge auf Basis von Impulsen, die von Auslegerzylinder-Hubsensor 16 ausgegeben werden.
Desgleichen berechnet Sensor-Steuervorrichtung 30 eine Stielzylinder-Länge auf Basis eines Ergebnisses der Erfassung durch Stielzylinder-Hubsensor 17. Sensor-Steuervorrichtung 30 berechnet eine Löffelzylinder-Länge auf Basis eines Ergebnisses der Erfassung durch Löffelzylinder-Hubsensor 18.
Sensor-Steuervorrichtung 30 berechnet einen Neigungswinkel θ1 von Ausleger 6 in Bezug auf eine senkrechte Richtung von Dreheinheit 3 anhand der Auslegerzylinder-Länge, die auf Basis des Ergebnisses der Erfassung durch Auslegerzylinder-Hubsensor 16 ermittelt wird.
Sensor-Steuervorrichtung 30 berechnet einen Neigungswinkel θ2 von Stiel 7 in Bezug auf Ausleger 6 anhand der Stielzylinder-Länge, die auf Basis des Ergebnisses der Erfassung durch Stielzylinder-Hubsensor 17 ermittelt wird.
Sensor-Steuervorrichtung 30 berechnet einen Neigungswinkel θ3 von Schneidkante 8a von Löffel 8 in Bezug auf Stiel 7 anhand der Löffelzylinder-Länge, die auf Basis des Ergebnisses der Erfassung durch Löffelzylinder-Hubsensor 18 ermittelt wird.
Positionen von Ausleger 6, Stiel 7 und Löffel 8 von Baufahrzeug 100 können auf Basis von Neigungswinkeln θ1, θ2 und θ3, die Ergebnisse der oben beschriebenen Berechnungen sind, von Bezugspositionsdaten P, Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q sowie Zylinder-Längendaten L bestimmt werden, und es können Löffel-Positionsdaten erzeugt werden, die eine dreidimensionale Position von Löffel 8 repräsentieren.
Neigungswinkel θ1 von Ausleger 6, Neigungswinkel θ2 von Stiel 7 und Neigungswinkel θ3 von Löffel 8 müssen nicht durch Zylinder-Hubsensor erfasst werden. Ein Winkelsensor, wie beispielsweise ein Drehgeber (rotary coder), kann Neigungswinkel θ1 von Ausleger 6 erfassen. Der Winkelsensor erfasst Neigungswinkel θ1, indem er einen Knickwinkel von Ausleger 6 in Bezug auf Dreheinheit 3 erfasst. Desgleichen kann ein Winkelsensor, der an Stiel 7 angebracht ist, Neigungswinkel θ2 von Stiel 7 erfassen. Ein an Löffel 8 angebrachter Winkelsensor kann Neigungswinkel θ3 von Löffel 8 erfassen.
Konfiguration von Hydraulikkreis
4 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration eines Hydrauliksystems auf Basis der Ausführungsform zeigt.
Hydrauliksystem 300 enthält, wie in 4 gezeigt, Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 (eine Vielzahl von Hydraulikzylindern 60) sowie einen Dreh-Motor 63, der Dreheinheit 3 dreht. Dabei wird Auslegerzylinder 10 auch als Hydraulikzylinder 10 (60) bezeichnet, wobei dies auch für andere Hydraulikzylinder gilt.
Hydraulikzylinder 60 arbeitet mit einem von einer nicht dargestellten Haupt-Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköl. Dreh-Motor 63 ist ein Hydraulikmotor und arbeitet mit dem von der Haupt-Hydraulikpumpe zugeführten Hydrauliköl.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist für jeden Hydraulikzylinder 60 ein Richtungs-Steuerventil 64 vorhanden, das eine Strömungsrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. -menge des Hydrauliköls steuert. Das von der Haupt-Hydraulikpumpe zugeführte Hydrauliköl wird jedem Hydraulikzylinder 60 über ein Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt. Richtungs-Steuerventil 64 ist für Dreh-Motor 63 vorhanden.
Jeder Hydraulikzylinder 60 hat eine Ölkammer 40A an der Kappen-Seite (untere Seite) und eine Ölkammer 40B an der Stangen-Seite (obere Seite).
Richtungs-Steuerventil 64 ist ein Steuerkolben-Ventil, bei dem eine Strömungsrichtung des Hydrauliköls umgeschaltet wird, indem ein stangenförmiger Steuerkolben bewegt wird. Wenn sich der Steuerkolben axial bewegt, wird zwischen Zufuhr des Hydrauliköls zu der Ölkammer 40A an der Kappen-Seite und Zufuhr des Hydrauliköls zu der Ölkammer 40B an der Stangen-Seite umgeschaltet. Wenn sich der Steuerkolben axial bewegt, wird eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu Hydraulikzylinder 60 (eine Zufuhrmenge pro Zeiteinheit) reguliert. Wenn eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu Hydraulikzylinder 60 reguliert wird, wird eine Zylinder-Geschwindigkeit angepasst. Durch Anpassen der Zylinder-Geschwindigkeit werden Geschwindigkeiten von Ausleger 6, Stiel 7 und Löffel 8 gesteuert. Bei dem vorliegenden Beispiel dient Richtungs-Steuerventil 64 als ein Regler, mit dem eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu Hydraulikzylinder 60 reguliert werden kann, der Arbeitsausrüstung 2 antreibt, wenn sich der Steuerkolben bewegt.
Jedes Richtungs-Steuerventil 64 ist mit einem Steuerkolben-Hubsensor 65 versehen, der eine Bewegungsstrecke des Steuerkolbens (einen Steuerkolben-Hub) erfasst. Ein Erfassungssignal von Steuerkolben-Hubsensor 65 wird an Sensor-Steuervorrichtung 30 (3) ausgegeben.
Die Ansteuerung jedes Richtungs-Steuerventils 64 wird über Betätigungsvorrichtung 25 eingestellt. Bei dem vorliegenden Beispiel ist Betätigungsvorrichtung 25 eine Vorsteuer-Hydraulik-Betätigungsvorrichtung.
Das von der Haupt-Hydraulikpumpe zugeführte Vorsteuer-Öl, dessen Druck durch das Druckreduzierventil reduziert worden ist, wird Betätigungsvorrichtung 25 zugeführt.
Betätigungsvorrichtung 25 weist ein Ventil zum Regulieren des Drucks des Vorsteuer-Öls auf. Der Druck des Vorsteuer-Öls wird auf Basis eines Maßes der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 reguliert. Der Druck des Vorsteuer-Öls steuert bzw. treibt Richtungs-Steuerventil 64 an. Wenn Betätigungsvorrichtung 25 einen Druck des Vorsteuer-Öls reguliert, werden ein Maß der Bewegung und eine Geschwindigkeit der Bewegung des Steuerkolbens in der axialen Richtung angepasst. Betätigungsvorrichtung 25 schaltet zwischen Zufuhr des Hydrauliköls zu Ölkammer 40A an der Kappen-Seite und Zufuhr des Hydrauliköls zu Ölkammer 40B an der Stangen-Seite um.
Betätigungsvorrichtung 25 und jedes Richtungs-Steuerventil 64 sind über Vorsteuer-Öl-Weg 450 miteinander verbunden. Bei dem vorliegenden Beispiel sind Steuerventil 27, Drucksensor 66 und Drucksensor 67 an Vorsteuer-Öl-Weg 450 angeordnet.
Drucksensor 66 und Drucksensor 67, die den Druck des Vorsteuer-Öls erfassen, befinden sich jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten des Steuerventils 27. Bei dem vorliegenden Beispiel ist Drucksensor 66 an Öl-Weg 451 zwischen Betätigungsvorrichtung 25 und Steuerventil 27 angeordnet. Drucksensor 67 ist an Öl-Weg 452 zwischen Steuerventil 27 und Richtungs-Steuerventil 64 angeordnet. Drucksensor 66 erfasst Druck des Vorsteuer-Öls vor Regulierung durch Steuerventil 27. Drucksensor 67 erfasst einen durch Steuerventil 27 regulierten Druck des Vorsteuer-Öls. Die Erfassungsergebnisse von Drucksensor 66 und Drucksensor 67 werden an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben.
Steuerventil 27 reguliert einen Druck des Vorsteuer-Öls auf Basis eines Steuer-Signals (eines EPC-Stroms) von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26. Steuerventil 27 ist ein Proportional-Magnet-Steuerventil und wird auf Basis eines Steuer-Signals von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 gesteuert. Steuerventil 27 weist ein Steuerventil 27B und ein Steuerventil 27A auf. Steuerventil 27B reguliert einen Vorsteuer-Öldruck des der zweiten Druckaufnahmekammer von Richtungs-Steuerventil 64 zugeführten Vorsteuer-Öls so, dass eine Zufuhrmenge des Ölkammer 40A an der Kappen-Seite über Richtungs-Steuerventil 64 zugeführten Hydrauliköls reguliert werden kann. Steuerventil 27A reguliert einen Vorsteuer-Öldruck des der ersten Druckaufnahmekammer von Richtungs-Steuerventil 64 zugeführten Vorsteuer-Öls so, dass eine Zufuhrmenge des Ölkammer 40B an der Stangen-Seite über Richtungs-Steuerventil 64 zugeführten Hydrauliköls reguliert werden kann.
In dem vorliegenden Beispiel wird Vorsteuer-Öl-Weg 450 zwischen Betätigungsvorrichtung 25 und Steuerventil 27 von Vorsteuer-Öl-Weg 450 als Öl-Weg (ein stromauf liegender Öl-Weg) 451 bezeichnet. Vorsteuer-Öl-Weg 450 zwischen Steuerventil 27 und Richtungs-Steuerventil 64 wird als Öl-Weg (ein stromab liegender Öl-Weg) 452 bezeichnet.
Das Vorsteuer-Öl wird jedem Richtungs-Steuerventil 64 über Öl-Weg 452 zugeführt.
Öl-Weg 452 weist einen mit der ersten Druckaufnahmekammer verbundenen Öl-Weg 452A und einen mit der zweiten Druckaufnahmekammer verbundenen Öl-Weg 452B auf.
Wenn das Vorsteuer-Öl der zweiten Druckaufnahmekammer von Richtungs-Steuerventil 64 über Öl-Weg 452B zugeführt wird, bewegt sich der Steuerkolben entsprechend dem Druck des Vorsteuer-Öls. Das Hydrauliköl wird Ölkammer 40A an der Kappen-Seite über Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt. Eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu Ölkammer 40A an der Kappen-Seite wird auf Basis eines Maßes der Bewegung des Steuerkolbens entsprechend dem Maß der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 reguliert.
Wenn das Vorsteuer-Öl der ersten Druckaufnahmekammer von Richtungs-Steuerventil 64 über Öl-Weg 452A zugeführt wird, bewegt sich der Steuerkolben entsprechend dem Druck des Vorsteuer-Öls. Das Hydrauliköl wird Ölkammer 40B an der Stangen-Seite über Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt. Eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu Ölkammer 40B an der Stangen-Seite wird auf Basis eines Maßes der Bewegung des Steuerkolbens entsprechend dem Maß der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 reguliert.
Daher wird, da das Vorsteuer-Öl, dessen Druck über Betätigungsvorrichtung 25 und Steuerventil 27 reguliert wird, Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, eine Position des Steuerkolbens in der axialen Richtung angepasst.
Öl-Weg 451 weist einen Öl-Weg 451A, der Öl-Weg 452A und Betätigungsvorrichtung 25 miteinander verbindet, sowie einen Öl-Weg 451B auf, der Öl-Weg 452B und Betätigungsvorrichtung 25 miteinander verbindet.
Funktion von Betätigungsvorrichtung 25 und Funktion von Hydrauliksystem
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, führt, wie oben beschrieben, Ausleger 6 zwei verschiedenartige Vorgänge durch, d. h. einen Absenk-Vorgang und einen Anhebe-Vorgang.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Betätigungsvorgang zum Anheben von Ausleger 6 durchzuführen, wird das Vorsteuer-Öl Richtungs-Steuerventil 64, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist, über Öl-Weg 451B und Öl-Weg 452B zugeführt.
So wird das Hydrauliköl von der Haupt-Hydraulikpumpe Auslegerzylinder 10 zugeführt, und die Betätigung zum Anheben von Ausleger 6 wird durchgeführt.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um die Betätigung zum Absenken von Ausleger 6 durchzuführen, wird das Vorsteuer-Öl Richtungs-Steuerventil 64, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist, über Öl-Weg 451A und Öl-Weg 452A zugeführt.
So wird das Hydrauliköl von der Haupt-Hydraulikpumpe Auslegerzylinder 10 zugeführt, und die Betätigung zum Absenken von Ausleger 6 wird durchgeführt.
Bei dem vorliegenden Beispiel führt, wenn Auslegerzylinder 10 ausfährt, Ausleger 6 den Anhebe-Vorgang durch, und wenn Auslegerzylinder 10 einfährt, führt Ausleger 6 den Absenk-Vorgang durch. Wenn das Hydrauliköl Ölkammer 40A an der Kappen-Seite von Auslegerzylinder 10 zugeführt wird, fährt Auslegerzylinder 10 aus, und Ausleger 6 führt den Anhebe-Vorgang durch. Wenn das Hydrauliköl Ölkammer 40B an der Stangen-Seite von Auslegerzylinder 10 zugeführt wird, fährt Auslegerzylinder 10 ein und Ausleger 6 führt den Absenk-Vorgang durch.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, führt Stiel 7 zwei Vorgänge durch, d. h., einen Aushub-Vorgang und einen Ausschütt-Vorgang.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Aushub-Betätigungsvorgang mit Stiel 7 durchzuführen, wird das Vorsteuer-Öl Richtungs-Steuerventil 64, das mit Stielzylinder 11 verbunden ist, über Öl-Weg 451B und Öl-Weg 452B zugeführt.
So wird das Hydrauliköl von der Haupt-Hydraulikpumpe Stielzylinder 11 zugeführt, und der Aushub-Betätigungsvorgang mit Stiel 7 wird durchgeführt.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Ausschütt-Betätigungsvorgang mit Stiel 7 durchzuführen, wird das Vorsteuer-Öl Richtungs-Steuerventil 64, das mit Stielzylinder 11 verbunden ist, über Öl-Weg 451A und Öl-Weg 452A zugeführt.
So wird das Hydrauliköl von der Haupt-Hydraulikpumpe Stielzylinder 11 zugeführt, und der Ausschütt-Betätigungsvorgang mit Stiel 7 wird durchgeführt.
Bei dem vorliegenden Beispiel führt, wenn Stielzylinder 11 ausfährt, Stiel 7 den Absenk-Vorgang (einen Aushub-Betätigungsvorgang) durch, und wenn Stielzylinder 11 einfährt, führt Stiel 7 den Anhebe-Vorgang (einen Ausschütt-Betätigungsvorgang) durch. Wenn das Hydrauliköl Ölkammer 40A an der Kappen-Seite von Stielzylinder 11 zugeführt wird, fährt Stielzylinder 11 aus, und Stiel 7 führt den Absenk-Vorgang durch. Wenn das Hydrauliköl Ölkammer 40B an der Stangen-Seite von Stielzylinder 11 zugeführt wird, fährt Stielzylinder 11 ein, und Stiel 7 führt den Anhebe-Vorgang durch.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, führt Löffel 8 zwei Vorgänge durch, d. h. einen Aushub-Vorgang und einen Ausschütt-Vorgang.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Aushub-Vorgang mit Löffel 8 durchzuführen, wird das Vorsteuer-Öl Richtungs-Steuerventil 64, das mit Löffelzylinder 12 verbunden ist, über Öl-Weg 451B und Öl-Weg 452B zugeführt.
So wird das Hydrauliköl von der Haupt-Hydraulikpumpe Löffelzylinder 12 zugeführt, und der Aushub-Vorgang mit Löffel 8 wird durchgeführt.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Ausschütt-Vorgang mit Löffel 8 durchzuführen, wird das Vorsteuer-Öl Richtungs-Steuerventil 64, das mit Löffelzylinder 12 verbunden ist, über Öl-Weg 451A und Öl-Weg 452A zugeführt.
So wird das Hydrauliköl von der Haupt-Hydraulikpumpe Löffelzylinder 12 zugeführt, und der Ausschütt-Vorgang mit Löffel 8 wird durchgeführt.
Bei dem vorliegenden Beispiel führt Löffel 8, wenn Löffelzylinder 12 ausfährt, den Absenk-Vorgang (einen Aushub-Vorgang) durch, und wenn Löffelzylinder 12 einfährt, führt Löffel 8 den Anhebe-Vorgang (einen Ausschütt-Vorgang) durch. Wenn das Hydrauliköl Ölkammer 40A an der Kappen-Seite von Löffelzylinder 12 zugeführt wird, fährt Löffelzylinder 12 aus, und Löffel 8 führt den Absenk-Vorgang durch. Wenn das Hydrauliköl Ölkammer 40B an der Stangen-Seite von Löffelzylinder 12 zugeführt wird, fährt Löffelzylinder 12 ein, und Löffel 8 führt den Anhebe-Vorgang durch.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, führt Dreheinheit 3 zwei Vorgänge durch, d. h., einen Vorgang zum Drehen nach rechts und einen Vorgang zum Drehen nach links.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Betätigungsvorgang durchzuführen, in dem sich Dreheinheit 3 nach rechts dreht, wird das Hydrauliköl Dreh-Motor 63 zugeführt. Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Betätigungsvorgang durchzuführen, in dem sich Dreheinheit 3 nach links dreht, wird das Hydrauliköl Dreh-Motor 63 zugeführt.
Normale Steuerung und Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) sowie Funktion von Hydrauliksystem
Beschrieben wird normale Steuerung, bei der keine Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) ausgeführt wird.
Bei normaler Steuerung arbeitet Arbeitsausrüstung 2 entsprechend einem Maß der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25.
Das heißt, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bewirkt, dass sich Steuerventil 27 öffnet. Wenn Steuerventil 27 geöffnet wird, sind der Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 451 und der Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 452 einander gleich. Wenn Steuerventil 27 offen ist, wird der Druck des Vorsteuer-Öls (ein PPC-Druck) auf Basis des Maßes der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 reguliert. So wird Richtungs-Steuerventil 64 reguliert, und der oben beschriebene Betätigungsvorgang zum Anheben und Absenken von Ausleger 6, Stiel 7 und Löffel 8 kann durchgeführt werden.
Im Weiteren wird Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) beschrieben.
Bei Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) wird Arbeitsausrüstung 2 durch Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 auf Basis einer Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 gesteuert.
Das heißt, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 gibt ein Steuer-Signal an Steuerventil 27 aus. Öl-Weg 451 hat beispielsweise aufgrund einer Wirkung eines Ventils zum Regulieren des Drucks des Vorsteuer-Öls einen vorgeschriebenen Druck.
Steuerventil 27 arbeitet auf Basis eines Steuer-Signals von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26. Das Hydrauliköl in Öl-Weg 451 wird Öl-Weg 452 über Steuerventil 27 zugeführt. Daher kann ein Druck des Hydrauliköls in Öl-Weg 452 mit Steuerventil 27 reguliert (reduziert) werden.
Ein Druck des Hydrauliköls in Öl-Weg 452 wirkt auf Richtungs-Steuerventil 64. So arbeitet Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis des von Steuerventil 27 gesteuerten Druck des Vorsteuer-Ölss.
Beispielsweise kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 einen Druck des Vorsteuer-Öls regulieren, der auf Richtungs-Steuerventil 64 wirkt, das mit Stielzylinder 11 verbunden ist, indem sie ein Steuer-Signal an Steuerventil 27A oder/und Steuerventil 27B ausgibt. Wenn das Vorsteuer-Öl, dessen Druck durch Steuerventil 27A reguliert wird, Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, bewegt sich der Steuerkolben axial zu einer Seite hin. Wenn das Vorsteuer-Öl, dessen Druck durch Steuerventil 27B reguliert wird, Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, bewegt sich der Steuerkolben axial zu der anderen Seite hin. So wird eine Position des Steuerkolbens in der axialen Richtung eingestellt.
Steuerventil 27B, das einen Druck von Vorsteuer-Öl reguliert, der Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, das mit Stielzylinder 11 verbunden ist, ist als ein Proportional-Magnetventil für Stiel-Aushub ausgeführt.
Desgleichen kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 einen Druck des Vorsteuer-Öls regulieren, der auf Richtungs-Steuerventil 64 wirkt, das mit Löffelzylinder 12 verbunden ist, indem sie ein Steuer-Signal an Steuerventil 27A oder/und Steuerventil 27B ausgibt.
Desgleichen kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 einen Druck des Vorsteuer-Öls regulieren, der auf Richtungs-Steuerventil 64 wirkt, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist, indem sie ein Steuer-Signal an Steuerventil 27A oder/und Steuerventil 27B ausgibt.
Weiterhin kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 einen Druck des Vorsteuer-Öls regulieren, der auf Richtungs-Steuerventil 64 wirkt, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist, indem sie ein Steuer-Signal an Steuerventil 27C ausgibt.
So steuert Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Bewegung von Ausleger 6 (Interventions-Steuerung) so, dass Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in die Soll-Aushub-Topographie U (6) eindringt.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird Steuerung einer Position von Ausleger 6 mittels Ausgeben eines Steuer-Signals an Steuerventil 27, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist, durch die Eindringen von Schneidkante 8a in Ziel-Aushub-Topographie U verhindert wird, als Interventions-Steuerung bezeichnet.
Das heißt, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert eine Geschwindigkeit von Ausleger 6 so, dass eine Geschwindigkeit, mit der sich Löffel 8 Soll-Aushub-Topographie U nähert, entsprechend einem Abstand d (6 und 7) zwischen Soll-Aushub-Topographie U und Löffel 8 verringert, auf Basis von Soll-Aushub-Topographie U, die eine geplante Topographie darstellt, die eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes ist, und Löffel-Positionsdaten S (6), die eine Position von Schneidkante 8a von Löffel 8 repräsentieren.
Hydrauliksystem 300 weist Öl-Wege 501 und 502, Steuerventil 27C, ein Wechselventil 51 sowie einen Drucksensor 68 als einen Mechanismus für Interventions-Steuerung des Betätigungsvorgangs zum Anheben von Ausleger 6 auf.
Die Öl-Wege 501 und 502 sind mit Steuerventil 27C verbunden und führen ein Vorsteuer-Öl zu, das Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist.
Das Vorsteuer-Öl strömt vor dem Passieren von Steuerventil 27C über Öl-Weg 501. Nach dem Passieren von Steuerventil 27C strömt das Vorsteuer-Öl über Öl-Weg 502. Öl-Weg 502 ist mit Steuerventil 27C und Wechselventil 51 verbunden und über Wechselventil 51 mit Öl-Weg 452B verbunden, der mit Richtungs-Steuerventil 64 verbunden ist.
Drucksensor 68 erfasst einen Druck des Vorsteuer-Öls des Vorsteuer-Öls auf Öl-Weg 501.
Steuerventil 27C wird auf Basis eines Steuer-Signals gesteuert, das von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben wird, um Interventions-Steuerung auszuführen.
Wechselventil 51 hat zwei Einlassanschlüsse und einen Auslassanschluss. Ein Einlassanschluss ist mit Öl-Weg 502 verbunden. Der andere Einlassanschluss ist über Öl-Weg 452B mit Steuerventil 27B verbunden. Der Auslassanschluss ist über Öl-Weg 452B mit Richtungs-Steuerventil 64 verbunden. Wechselventil 51 verbindet Öl-Weg 452B, der mit Richtungs-Steuerventil 64 verbunden ist, mit demjenigen Öl-Weg von Öl-Weg 502 und dem mit Steuerventil 27B verbundenen Öl-Weg 452B, in dem der Druck des Vorsteuer-Öls höher ist.
Wechselventil 51 ist ein Wechselventil mit Vorrang von höherem Druck (high pressure priority shuttle valve). Wechselventil 51 wählt einen Druck an einer Hochdruck-Seite auf Basis von Vergleich zwischen dem Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 502, der mit einem der Einlassanschlüsse verbunden ist, und dem Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 452B an der Seite von Steuerventil 27B aus, der mit dem anderen der Einlassanschlüsse verbunden ist. Wechselventil 51 verbindet einen Strömungsweg an der Hochdruck-Seite von Öl-Weg 502 und Öl-Weg 452B an der Seite von Steuerventil 27B mit dem Auslassanschluss und lässt Zufuhr des Vorsteuer-Öls, das über den Strömungsweg an der Hochdruck-Seite strömt, zu Richtungs-Steuerventil 64 zu.
Bei dem vorliegenden Beispiel gibt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ein Steuer-Signal aus, um Steuerventil 27B vollständig zu öffnen und Öl-Weg 501 mittels Steuerventil 27C zu schließen, so dass Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis des Druck des Vorsteuer-Ölss angesteuert wird, der in Reaktion auf die Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 reguliert wird, wenn keine Interventions-Steuerung ausgeführt wird.
Als Alternative dazu gibt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ein Steuer-Signal an jedes Steuerventil 27 aus, so dass Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis des von Steuerventil 27 regulierten Druck des Vorsteuer-Öls angesteuert wird, wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird.
Wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird, durch die Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt wird, steuert Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Steuerventil 27C beispielsweise so, dass der durch Steuerventil 27C regulierte Druck des Vorsteuer-Öls höher ist als der über Betätigungsvorrichtung 25 regulierte Druck des Vorsteuer-Öls. So wird das Vorsteuer-Öl von Steuerventil 27C Richtungs-Steuerventil 64 über Wechselventil 51 zugeführt.
Profilierungs-Steuerung
5 ist eine Darstellung, die schematisch eine Funktion von Arbeitsausrüstung 2 beim Ausführen von Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) auf Basis der Ausführungsform zeigt.
Bei Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) wird, wie in 5 gezeigt, Interventions-Steuerung, die den Vorgang zum Anheben von Ausleger 6 einschließt, so ausgeführt, dass Löffel 8 nicht in die geplante Topographie eindringt. Das heißt, bei dem vorliegenden Beispiel führt bei Aushub mittels eines Aushub-Betätigungsvorgangs von Stiel 7 über Betätigungsvorrichtung 25 Hydrauliksystem 300 Steuerung so aus, dass Stiel 7 abgesenkt wird und Ausleger 6 angehoben wird.
6 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration von Steuerungssystem 200, die Profilierungs-Steuerung ausführt, auf Basis der Ausführungsform zeigt.
In 6 ist ein Funktionsblock aus Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 und Anzeige-Steuervorrichtung 28 in Steuerungssystem 200 dargestellt.
Es wird vorwiegend Interventions-Steuerung von Ausleger 6 beschrieben, die hauptsächlich auf Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) basiert. Interventions-Steuerung ist, wie oben beschrieben, Steuerung von Bewegung von Ausleger 6, bei der Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in Soll-Aushub-Topographie U eindringt.
Das heißt, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 berechnet Abstand d zwischen Soll-Aushub-Topographie U und Löffel 8 auf Basis von Soll-Aushub-Topographie U, die die geplante Topographie repräsentiert, bei der es sich um eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes handelt, sowie Löffel-Positionsdaten S, die eine Position von Schneidkante 8a von Löffel 8 repräsentieren. Dann wird ein Steuer-Befehl CBI auf Basis von Interventions-Steuerung von Ausleger 6 an Steuerventil 27 ausgegeben, so dass eine Geschwindigkeit, mit der sich Löffel 8 Soll-Aushub-Topographie U nähert, entsprechend Abstand d abnimmt.
Zunächst berechnet Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 eine geschätzte Geschwindigkeit von Schneidkante 8a des Löffels bei der Betätigung von Ausleger 6, Stiel 7 und Löffel 8 auf Basis eines Betätigungs-Befehls, der aus der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 resultiert. Dann wird eine Ausleger-Sollgeschwindigkeit zum Steuern einer Geschwindigkeit von Ausleger 6 auf Basis des Ergebnisses der Berechnung so berechnet, dass Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in Soll-Aushub-Topographie U eindringt. Anschließend wird Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 ausgegeben, so dass Ausleger 6 mit der Ausleger-Sollgeschwindigkeit oder langsamer arbeitet.
Der Funktionsblock wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 im Einzelnen beschrieben.
Anzeige-Steuervorrichtung 28 weist, wie in 6 gezeigt, einen Abschnitt 28A zu Speicherung von Soll-Bauinformationen, einen Abschnitt 28B zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten sowie einen Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie auf.
Anzeige-Steuervorrichtung 28 empfängt eine Eingabe von Sensor-Steuervorrichtung 30.
Sensor-Steuervorrichtung 30 ermittelt Zylinder-Längendaten L sowie Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 anhand eines Erfassungsergebnisses der Zylinder-Hubsensoren 16, 17 und 18. Sensor-Steuervorrichtung 30 bezieht Daten über Neigungswinkel θ4 und Daten über Neigungswinkel θ5, die von IMU 24 ausgegeben werden. Sensor-Steuervorrichtung 30 gibt an Anzeige-Steuervorrichtung 28 Zylinder-Längendaten L, Daten über Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 sowie Daten über Neigungswinkel θ4 und Daten über Neigungswinkel θ5 aus. Sensor-Steuervorrichtung 30 gibt des Weiteren Daten von Zylinder-Längendaten L an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 aus.
Bei dem vorliegenden Beispiel werden, wie oben beschrieben, das Ergebnis der Erfassung durch die Zylinder-Hubsensoren 16, 17 und 18 sowie das Ergebnis der Erfassung durch IMU 24 an Sensor-Steuervorrichtung 30 ausgegeben, und Sensor-Steuervorrichtung 30 führt vorgeschriebenen Ermittlungsverarbeitung durch.
Bei dem vorliegenden Beispiel kann eine Funktion von Sensor-Steuervorrichtung 30 stattdessen durch Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 erfüllt werden. Beispielsweise kann ein Ergebnis der Erfassung durch Zylinder-Hubsensoren (16, 17 und 18) an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben werden, und Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 kann eine Zylinder-Länge (eine Auslegerzylinder-Länge, eine Stielzylinder-Länge sowie eine Löffelzylinder-Länge) auf Basis eines Ergebnisses der Erfassung durch Zylinder-Hubsensor (16, 17 und 18) berechnen. Ein Ergebnis der Erfassung durch IMU 24 kann an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben werden.
Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten ermittelt Bezugs-Positionsdaten P sowie Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q und gibt sie an Anzeige-Steuervorrichtung 28 aus.
Abschnitt 28A zur Speicherung von Soll-Bauinformationen speichert Soll-Bauinformationen (Daten der geplanten dreidimensionalen Topographie) T, die die geplante dreidimensionale Topographie repräsentieren, bei der es sich um eine beabsichtigte Form eines Arbeitsbereiches handelt. Die Soll-Bauinformationen T schließen Koordinatendaten und Winkeldaten ein, die für die Erzeugung einer Soll-Aushub-Topographie (Daten der geplanten Topographie) U erforderlich sind, die die geplante Topographie repräsentiert, bei der es sich um eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes handelt. Soll-Bauinformationen T können Anzeige-Steuervorrichtung 28 beispielsweise über eine Funk-Kommunikationsvorrichtung zugeführt werden.
Abschnitt 28B zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten erzeugt Löffel-Positionsdaten S, die eine dreidimensionale Position von Löffel 8 repräsentieren, auf Basis von Neigungswinkeln θ1, θ2, θ3, θ4 und θ5, Bezugs-Positionsdaten P, Dreheinheit-Ausrichtungsdaten Q sowie Zylinder-Längendaten L. Die Information über eine Position von Schneidkante 8a kann von einer Verbindungs-Aufzeichnungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Speicher, übertragen werden.
Bei dem vorliegenden Beispiel sind Löffel-Positionsdaten S Daten, die eine dreidimensionale Position von Schneidkante 8a repräsentieren.
Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie erzeugt eine Soll-Aushub-Topographie U, die eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes repräsentiert, unter Verwendung von Löffel-Positionsdaten S, die von Abschnitt 28B zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten bezogen werden, und von Soll-Bauinformationen T, die in Abschnitt 28A zu Speicherung von Soll-Bauinformationen gespeichert werden, der weiter unten beschrieben wird.
Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie gibt Daten über eine erzeugte Soll-Aushub-Topographie U an Anzeigeabschnitt 29 aus. So zeigt Anzeigeabschnitt 29 die Soll-Aushub-Topographie an.
Anzeigeabschnitt 29 ist beispielsweise als ein Monitor ausgeführt und zeigt verschiedenartige Informationen über Baufahrzeug 100 an. Bei dem vorliegenden Beispiel weist Anzeigeabschnitt 29 einen HMI-Monitor (human-machine interface monitor) als einen Bedienerführungs-Monitor auf.
Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie gibt Daten über die Soll-Aushub-Topographie U an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 aus. Abschnitt 28B zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten gibt erzeugte Löffel-Positionsdaten S an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 aus.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 weist einen Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit, einen Abschnitt 53 zum Ermitteln eines Abstandes, einen Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit, eine Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 sowie einen Speicherabschnitt 58 auf.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bezieht einen Betätigungsbefehl (Drücke MA und MT) von Betätigungsvorrichtung 25 sowie Löffel-Positionsdaten S und eine Soll-Aushub-Topographie U von Anzeige-Steuervorrichtung 28 und gibt einen Steuer-Befehl CBI für Steuerventil 27 aus. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bezieht nach Bedarf verschiedene für Ermittlungsverarbeitung erforderliche Parameter von Sensor-Steuervorrichtung 30 und Abschnitt 23 zur Ermittlung globaler Koordinaten.
Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit berechnet eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels und eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels entsprechend einer Betätigung eines Hebels von Betätigungsvorrichtung 25 zum Antreiben bzw. Ansteuern von Stiel 7 und Löffel 8.
Dabei bezieht sich die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels auf eine Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 in einem Fall, in dem nur Stielzylinder 11 angesteuert wird. Die geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels bezieht sich auf eine Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 in einem Fall, in dem nur Löffelzylinder 12 angesteuert wird.
Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit berechnet eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels entsprechend einem Stiel-Betätigungs-Befehl (Druck MA). Desgleichen berechnet Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels entsprechend einem Löffel-Betätigungs-Befehl (Druck MT). So kann eine geschätzte Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 entsprechend jedem Betätigungs-Befehl für Stiel 7 und Löffel 8 berechnet werden.
Speicherabschnitt 58 speichert Daten, wie beispielsweise verschiedene Tabellen, für Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit sowie Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 zum Durchführen von Betätigungsverarbeitung.
Abschnitt 53 zum Ermitteln eines Abstandes bezieht Daten über die Soll-Aushub-Topographie U von Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie. Abschnitt 53 zum Ermitteln des Abstandes berechnet Abstand d in einer Richtung senkrecht zu Soll-Aushub-Topographie U zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie U auf Basis von Soll-Aushub-Topographie U und Löffel-Positionsdaten S, die eine Position von Schneidkante 8a von Löffel 8 repräsentieren, die durch Abschnitt 28B zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten ermittelt werden.
Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit bestimmt eine Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt von Ausleger 6 entsprechend einer Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle. Das heißt, Abschnitt 54 zum Bestimmen von Soll-Geschwindigkeit berechnet einen Geschwindigkeits-Grenzwert der Schneidkante auf Basis des aktuellen Abstandes d unter Verwendung der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle, die eine Beziehung zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert von Schneidkante 8a und Abstand d zwischen Soll-Aushub-Topographie U und Löffel 8 darstellt. Dann wird die Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt von Ausleger 6 bestimmt, indem eine Differenz zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert der Schneidkante 8a und der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels sowie der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels berechnet wird. Die Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle wird im Voraus in Speicherabschnitt 58 gespeichert.
Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 erzeugt Steuer-Befehl CBI für Auslegerzylinder 10 entsprechend der Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers und gibt den Befehl an Steuerventil 27 aus, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist. So wird Steuerventil 27 gesteuert, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist, und Interventions-Steuerung von Ausleger 6 auf Basis von Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) wird ausgeführt.
Berechnung von Abstand d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie U
7 ist eine Darstellung, die Ermittlung von Abstand d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie U auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
Abschnitt 53 zum Ermitteln eines Abstandes berechnet, wie in 7 gezeigt, den kürzesten Abstand d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und einer Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U auf Basis von Informationen über eine Position von Schneidkante 8a (Löffel-Positionsdaten S).
Bei dem vorliegenden Beispiel wird Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) auf Basis des kürzesten Abstandes d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U ausgeführt.
Verfahren zum Berechnen geschätzter Geschwindigkeit
8 ist ein Funktionsdiagramm, das Ermittlungsverarbeitung in Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
In 8 berechnet Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels entsprechend einem Stiel-Betätigungs-Befehl (Druck MA) und eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels entsprechend einem Löffel-Betätigungs-Befehl (Druck MT). Die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels bezieht sich, wie oben beschrieben, auf eine Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 in einem Fall, in dem nur Stielzylinder 11 angesteuert wird. Die geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels bezieht sich auf eine Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 in einem Fall, in dem nur Löffelzylinder 12 angesteuert wird.
Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit weist einen Abschnitt 52A zur Verarbeitung von Steuerkolben-Hub, einen Abschnitt 52B zur Ermittlung von Zylinder-Geschwindigkeit sowie einen Abschnitt 52C zur Ermittlung geschätzter Geschwindigkeit auf.
Abschnitt 52A zur Ermittlung von Steuerkolben-Hub berechnet ein Maß eines Steuerkolben-Hubs von Steuerkolben 80 von Hydraulikzylinder 60 auf Basis einer Steuerkolben-Hub-Tabelle entsprechend einem in Speicherabschnitt 58 gespeicherten Betätigungs-Befehl (Druck). Ein Druck von Vorsteuer-Öl zum Bewegen von Steuerkolben 80 wird auch als ein PPC-Druck bezeichnet.
Ein Maß der Bewegung von Steuerkolben 80 wird mit einem von Betätigungsvorrichtung 25 oder mittels Steuerventil 27 gesteuerten Druck von Öl-Weg 452 (Druck des Vorsteuer-Öls) angepasst. Der Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 452 ist ein durch Betätigungsvorrichtung 25 oder mittels Steuerventil 27 regulierter Druck des Vorsteuer-Öls auf Öl-Weg 452 zum Bewegen des Steuerkolbens. Daher korrelieren ein Maß der Bewegung des Steuerkolbens und ein PPC-Druck miteinander.
Abschnitt 52B zur Ermittlung von Zylinder-Geschwindigkeit berechnet eine Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 auf Basis einer Zylinder-Geschwindigkeits-Tabelle entsprechend dem berechneten Maß des Steuerkolben-Hubs.
Eine Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 wird auf Basis einer Zufuhrmenge des Hydrauliköls pro Zeiteinheit angepasst, das von Haupt-Hydraulikpumpe über Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird. Richtungs-Steuerventil 64 weist den beweglichen Steuerkolben 80 auf. Eine Menge des Hydraulikzylinder 60 pro Zeiteinheit zugeführten Hydrauliköls wird auf Basis eines Maßes der Bewegung von Steuerkolben 80 eingestellt. Daher korrelieren eine Zylinder-Geschwindigkeit und ein Maß der Bewegung des Steuerkolbens (ein Steuerkolben-Hub) miteinander.
Abschnitt 52C zur Ermittlung geschätzter Geschwindigkeit berechnet eine geschätzte Geschwindigkeit auf Basis einer Schätzgeschwindigkeits-Tabelle entsprechend der berechneten Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60.
Da Arbeitsausrüstung 2 (Ausleger 6, Stiel 7 und Löffel 8) entsprechend einer Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 arbeitet, korrelieren eine Zylinder-Geschwindigkeit und eine geschätzte Geschwindigkeit miteinander.
Mittels der oben beschriebenen Verarbeitung berechnet Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels entsprechend einem Stiel-Betätigungs-Befehl (Druck MA) und eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels entsprechend einem Löffel-Betätigungs-Befehl (Druck MT). Die Steuerkolben-Hub-Tabelle, die Zylinder-Geschwindigkeits-Tabelle und die Schätzgeschwindigkeits-Tabelle für Ausleger 6, Stiel 7 bzw. Löffel 8 werden auf Basis von Experimenten oder Simulationen ermittelt und im Voraus in Speicherabschnitt 58 gespeichert.
So kann eine geschätzte Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 entsprechend jedem Betätigungs-Befehl berechnet werden.
Verfahren zum Berechnen der Soll-Geschwindigkeit des Auslegers
Beim Berechnen einer Soll-Geschwindigkeit des Auslegers sollten Geschwindigkeits-Komponenten Vcy_am und Vcy_bkt in einer Richtung zu der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U (senkrechte Geschwindigkeits-Komponenten) geschätzter Geschwindigkeiten Vc_am und Vc_bkt von Stiel 7 bzw. Löffel 8 berechnet werden. Daher wird zunächst ein Verfahren zum Berechnen senkrechter Geschwindigkeits-Komponenten Vcy_am und Vcy_bkt beschrieben.
9(A) bis 9(C) sind Darstellungen, die ein Verfahren zum Berechnen senkrechter Geschwindigkeitskomponenten Vcy_am und Vc_bkt auf Basis der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichen.
Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit (6) wandelt, wie in 9(A) gezeigt, die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels in eine Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U (eine senkrechte Geschwindigkeits-Komponente) und eine Geschwindigkeits-Komponente Vcx_am in einer Richtung parallel zu der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U (horizontale Geschwindigkeits-Komponente) um.
Dabei ermittelt Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit eine Neigung einer senkrechten Achse (Drehachse AX von Dreheinheit 3) des lokalen Koordinatensystems in Bezug auf eine senkrechte Achse des globalen Koordinatensystems sowie eine Neigung in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U in Bezug auf die senkrechte Achse des globalen Koordinatensystems anhand einer Winkelneigung, die von Sensor-Steuervorrichtung 30 bezogen wird, und von Soll-Aushub-Topographie U. Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit ermittelt einen Winkel β1, der eine Neigung zwischen der senkrechten Achse des lokalen Koordinatensystems und der Richtung senkrecht zu der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U repräsentiert, anhand dieser Neigungen. Dies gilt auch für die geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels.
Dann wandelt, wie in 9(B) gezeigt, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels auf Basis einer trigonometrischen Funktion anhand eines Winkels β2, der zwischen der senkrechten Achse des lokalen Koordinatensystems und der Richtung der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels ausgebildet ist, in eine Geschwindigkeits-Komponente VL1_am in einer Richtung der senkrechten Achse des lokalen Koordinatensystems und eine Geschwindigkeits-Komponente VL2_am in einer Richtung einer waagerechten Achse um.
Dann wandelt, wie in 9(C) gezeigt, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit Geschwindigkeits-Komponente VL1_am in der Richtung der senkrechten Achse des lokalen Koordinatensystems und Geschwindigkeits-Komponente VL2_am in der Richtung der waagerechten Achse auf Basis der trigonometrischen Funktion anhand von Neigung β1 zwischen der senkrechten Achse des lokalen Koordinatensystems und der Richtung senkrecht zur Oberfläche der Soll-Aushub-Topographie U in eine senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am und eine horizontale Geschwindigkeits-Komponente Vcx_am in Bezug auf Soll-Aushub-Topographie U um. Desgleichen wandelt Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit die geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels in eine senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt in der Richtung der senkrechten Achse des lokalen Koordinatensystems und eine waagerechte Geschwindigkeits-Komponente Vcx_bkt um.
So werden die senkrechten Geschwindigkeits-Komponenten Vcy_am und Vcy_bkt berechnet.
Des Weiteren wird im Folgenden, da ein Geschwindigkeits-Grenzwert für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes zum Berechnen einer Soll-Geschwindigkeit des Auslegers erforderlich ist, eine Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes beschrieben.
10 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes bei Profilierungs-Steuerung auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
Die Ordinate repräsentiert bei der Darstellung in 10 einen Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt, und die Abszisse repräsentiert Abstand d zwischen der Schneidkante und der Kanten-Topographie.
Bei dem vorliegenden Beispiel hat Abstand d zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a von Löffel 8 an einer Außenseite der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U (an einer Außenseite des Aushub-Objektes relativ zu Soll-Aushub-Topographie U) befindet, einen positiven Wert, und hat Abstand d zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an einer Innenseite der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U (an einer Innenseite eines Aushub-Objektes relativ zu Soll-Aushub-Topographie U) befindet, einen negativen Wert. Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a oberhalb der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U befindet, ist Abstand d positiv, und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a unterhalb der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U befindet, hat Abstand d einen negativen Wert.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an einer Position befindet, an der sie nicht in Soll-Aushub-Topographie U eindringt, ist Abstand d positiv, und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an einer Position befindet, an der sie in Soll-Aushub-Topographie U eindringt, hat Abstand d einen negativen Wert.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an Soll-Aushub-Topographie U befindet (Schneidkante 8a ist in Kontakt mit Soll-Aushub-Topographie U), beträgt Abstand d 0.
Bei dem vorliegenden Beispiel hat eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a von der Innenseite zur Außenseite von Soll-Aushub-Topographie U bewegt, einen positiven Wert, und eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a von der Außenseite zur Innenseite von Soll-Aushub-Topographie U bewegt, hat einen negativen Wert. Eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a oberhalb von Soll-Aushub-Topographie U bewegt, hat einen positiven Wert, und eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a unterhalb von Soll-Aushub-Topographie U bewegt, hat einen negativen Wert.
In der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle ist eine Steigung von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt, in einem Fall, in dem Abstand d zwischen d1 und d2 liegt, geringer als eine Steigung in einem Fall, in dem Abstand d genauso groß ist wie oder größer als d1 oder genauso groß wie oder kleiner als d2. d1 ist größer als 0. d2 ist kleiner als 0.
Um einen Geschwindigkeits-Grenzwert bei einem Arbeitsvorgang um die Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U herum genauer festzulegen, wird eine Steigung in einem Fall, in dem Abstand d zwischen d1 und d2 liegt, gegenüber einer Steigung in einem Fall verkleinert, in dem Abstand d2 genauso groß ist wie oder größer als d1 oder genauso groß wie oder kleiner als d2.
Wenn Abstand d genauso groß ist wie oder größer als d1, hat Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt einen negativen Wert, und ein Absolutwert von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt nimmt mit Zunahme des Absolutwertes von Abstand d zu.
Wenn Abstand d genauso groß ist wie oder größer als d1, ist oberhalb von Soll-Aushub-Topographie U eine Geschwindigkeit, mit der sich die Schneidkante unterhalb von Soll-Aushub-Topographie U bewegt, größer, und ein Absolutwert von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt ist größer, wenn Schneidkante 8a weiter von der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U entfernt ist.
Wenn Abstand d kleiner ist als 0, hat Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt einen positiven Wert, und ein Absolutwert von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt nimmt mit Zunahme des Absolutwertes von Abstand d zu.
Wenn Abstand d, um den Schneidkante 8a von Löffel 8 von Soll-Aushub-Topographie U entfernt ist, kleiner ist als 0, ist, unterhalb von Soll-Aushub-Topographie U, eine Geschwindigkeit, mit der sich die Schneidkante 8a oberhalb von Soll-Aushub-Topographie U bewegt, höher, und ein Absolutwert von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt ist größer, wenn Schneidkante 8a weiter von Soll-Aushub-Topographie U entfernt ist.
Wenn Abstand d auf einem vorgeschriebenen Wert dth1 liegt, ist Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Vmin eingestellt. Der vorgeschriebene Wert dth1 ist ein positiver Wert und größer als d1.
Wenn Abstand d genauso groß ist wie oder größer als der vorgeschriebene Wert dth1, wird keine Interventions-Steuerung einer Funktion von Arbeitsausrüstung 2 ausgeführt. Daher wird, wenn Schneidkante 8a oberhalb von Soll-Aushub-Topographie U erheblich von Soll-Aushub-Topographie U entfernt ist, keine Interventions-Steuerung einer Funktion von Arbeitsausrüstung 2 ausgeführt.
Wenn Abstand d kleiner ist als der vorgeschriebene Wert dth1, wird Interventions-Steuerung einer Funktion von Arbeitsausrüstung 2 ausgeführt. Das heißt, wenn Abstand d kleiner ist als der vorgeschriebene Wert dth1, wird Interventions-Steuerung einer Funktion von Ausleger 6 ausgeführt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Berechnen von Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers unter Verwendung senkrechter Geschwindigkeits-Komponenten Vcy_am und Vcy_bkt, die wie oben beschrieben ermittelt werden, und der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes beschrieben.
11 (A) bis 11(D) sind Darstellungen, die ein Verfahren zum Berechnen von Soll-Geschwindigkeit Vc)_bm_Imt des Auslegers veranschaulichen.
Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit (6) berechnet, wie in 11(A) gezeigt, Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes entsprechend der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle. Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes ist eine zulässige Bewegungsgeschwindigkeit von Schneidkante 8a in einer Richtung, in der sich Schneidkante 8a von Löffel 8 Soll-Aushub-Topographie U nähert.
11(B) zeigt die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels sowie die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels.
Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit kann, wie unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels sowie die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels auf Basis der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels und der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels berechnen.
11(C) stellt Berechnung eines Sollwertes Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 dar. Das heißt, der Sollwert Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 wird berechnet, indem die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels und die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes subtrahiert werden.
11(D) stellt Berechnung von Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers auf Basis des Sollwertes Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 dar.
Wenn Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes kleiner ist als die Summe der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit des Stiels und der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit des Löffels, hat Sollwert Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 einen positiven Wert, d. h., dass der Ausleger angehoben wird.
Da Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers einen positiven Wert hat, führt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Interventions-Steuerung aus und veranlasst, dass Ausleger 6 angehoben wird, auch wenn Betätigungsvorrichtung 25 in einer Richtung zum Absenken von Ausleger 6 betätigt wird. Daher kann weiteres Eindringen in Soll-Aushub-Topographie U schnell verhindert werden.
Wenn Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes größer ist als die Summe der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit des Stiels und der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit des Löffels, hat Sollwert Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 einen negativen Wert, d. h., dass der Ausleger abgesenkt wird.
Da Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt des Auslegers einen negativen Wert hat, wird Ausleger 6 abgesenkt.
Erzeugung von Steuer-Befehl CBI
12 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration von Arbeitsausrüstungs-Steuerungseinheit 57 auf Basis der Ausführungsform zeigt.
Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 weist, wie in 12 gezeigt, einen Abschnitt 571 zur Berechnung einer Zylinder-Geschwindigkeit, einen Abschnitt 572 zur Ermittlung einer tatsächlichen Zylinder-Geschwindigkeit, eine Regelungseinheit 573, einen EPC-Ermittlungsabschnitt574, einen Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels sowie einen EPC-Einstellabschnitt 576.
Arbeitsausrüstungs-Steuerungseinheit 57 gibt Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 aus, so dass Ausleger 6 mit einer Soll-Geschwindigkeit Vc)_bm_Imt des Auslegers angetrieben wird, wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird.
Abschnitt 571 zur Berechnung einer Zylinder-Geschwindigkeit berechnet eine Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60. Das heißt, Abschnitt 571 zur Berechnung einer Zylinder-Geschwindigkeit berechnet eine geschätzte Geschwindigkeit von Auslegerzylinder 10 entsprechend Soll-Geschwindigkeit Vc)_bm_Imt des Auslegers auf Basis einer Schätzgeschwindigkeits-Tabelle, die eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 und einer Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 darstellt. Geschätzte Geschwindigkeiten von Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 werden von Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit (6 und 8) auf Basis eines Stiel-Betätigungs-Befehls (Druck MA) und eines Löffel-Betätigungs-Befehls (Druck MT) berechnet.
Abschnitt 572 zur Ermittlung einer tatsächlichen Zylinder-Geschwindigkeit berechnet Ist-Zylinder-Geschwindigkeiten von Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 auf Basis von Zylinder-Längendaten L, die durch einen Zylinder-Hubsensor (beispielsweise 16) erfasst und von Sensor-Steuervorrichtung 30 (6) hergeleitet werden, sowie eines Zeitraums der Messung.
Regelungseinheit 573 führt Regelung zum Erhöhen und Absenken einer Soll-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 auf Basis von Vergleich zwischen einer geschätzten Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 und einer Ist-Zylinder-Geschwindigkeit aus. Regelungseinheit 573 führt Korrektur zum Absenken einer Soll-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 durch, wenn die Ist-Zylinder-Geschwindigkeit höher ist als die geschätzte Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60.
Regelungseinheit 573 führt Korrektur zum Erhöhen einer Soll-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 durch, wenn die Ist-Zylinder-Geschwindigkeit niedriger ist als die geschätzte Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60.
EPC-Ermittlungsabschnitt 574 führt Verarbeitung zur Ermittlung eines Sollwertes SV des Befehls-Stroms, mit dem ein Öffnen von Steuerventil 27 angewiesen wird, auf Basis der durch Regelungseinheit 573 korrigierten Soll-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 durch. Das heißt, EPC-Ermittlungsabschnitt 574 führt Verarbeitung zur Ermittlung von Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf Basis von Korrelationsdaten durch, die im Voraus in Speicherabschnitt 58 gespeichert werden.
13 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 und einem Wert eines EPC-Stroms veranschaulicht. Speicherabschnitt 58 speichert Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen einer Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 und einem Maß der Bewegung von Steuerkolben 80 darstellen, Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen einem Maß der Bewegung von Steuerkolben 80 und einem von Steuerventil 27 gesteuerten PPC-Druck darstellen, und Korrelationsdaten, die eine Beziehung zwischen einem PPC-Druck und einem Steuer-Signal (einem EPC-Strom) darstellen, das von Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 ausgegeben wird. Die Korrelationsdaten werden auf Basis von Experimenten oder Simulationen ermittelt und im Voraus in Speicherabschnitt 58 gespeichert.
Eine Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 wird, wie oben beschrieben, auf Basis einer Zufuhrmenge des Hydrauliköls pro Zeiteinheit eingestellt, das von der Haupt-Hydraulikpumpe über Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird. Richtungs-Steuerventil 64 weist den beweglichen Steuerkolben 80 auf. Eine Menge des Hydraulikzylinder 60 pro Zeiteinheit zugeführten Hydrauliköls wird auf Basis eines Maßes der Bewegung von Steuerkolben 80 eingestellt. Daher korrelieren eine Zylinder-Geschwindigkeit und ein Maß der Bewegung des Steuerkolbens (ein Steuerkolben-Hub) miteinander.
Ein Maß der Bewegung von Steuerkolben 80 wird auf Basis eines Drucks von Öl-Weg 452 (eines Druck des Vorsteuer-Ölss) eingestellt, der von Betätigungsvorrichtung 25 oder mittels Steuerventil 27 gesteuert wird. Der Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 452 ist ein Druck des Vorsteuer-Öls auf Öl-Weg 452 zum Bewegen des Steuerkolbens und wird von Betätigungsvorrichtung 25 oder mittels Steuerventil 27 gesteuert. Ein Druck eines Vorsteuer-Öls zum Bewegen von Steuerkolben 80 wird auch als ein PPC-Druck bezeichnet. Daher korrelieren ein Maß der Bewegung des Steuerkolbens und ein PPC-Druck miteinander.
Steuerventil 27 arbeitet auf Basis eines Befehls-Signals (eines EPC-Stroms), das von Arbeitsausrüstungs-Steuerungseinheit 57 von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben wird. Daher korrelieren ein PPC-Druck und ein EPC-Strom miteinander.
Bei Interventions-Steuerung berechnet EPC-Ermittlungsabschnitt 574 Einstellwert SV des Befehls-Stroms, der der durch Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit berechneten Soll-Geschwindigkeit Vc)_bm_Imt des Auslegers entspricht. So kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger 6 so steuern, dass Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in Soll-Aushub-Topographie U eindringt.
Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels bestimmt ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L, das einer Betätigung von Stiel 7 entspricht.
14 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L und einem PPC-Druck auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht. Ein PPC-Druck nimmt, wie in 14 gezeigt, mit einem zunehmenden Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L zu. Um den Wert 0 des Maßes der Betätigung herum ist ein Toleranzbereich vorhanden, und der PPC-Druck nimmt von einem bestimmten Maß der Betätigung an linear zu.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Bereich, in dem das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert X, als Feineinstellungs-Bereich bezeichnet, in dem eine Betätigung des Stiels über den zweiten Steuerhebel 25L eine Feineinstellungs-Betätigung ist. Ein PPC-Druck hat einen Maximalwert Y in dem Feineinstellungs-Bereich. Ein Bereich, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L größer ist als der vorgeschriebene Wert X wird auch als ein Bereich normaler Betätigung bezeichnet.
Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels bestimmt ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L, das einer Betätigung von Stiel 7 entspricht. Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels stellt fest, ob ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert X oder größer ist als der vorgeschriebene Wert X. In dem vorliegenden Beispiel wird ein Zustand, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X, als ein erster Betätigungszustand bezeichnet. Ein Zustand, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L größer ist als der vorgeschriebene Wert X, wird als ein zweiter Betätigungszustand bezeichnet. Der Abschnitt 575 zur Bestimmung des Maßes der Betätigung des Stiels stellt fest, ob sich der zweite Steuerhebel 25L in dem ersten Betätigungszustand oder in dem zweiten Betätigungszustand befindet.
EPC-Einstellabschnitt 576 stellt einen Wert des EPC-Stroms, der an Steuerventil 27 ausgegeben wird, auf Basis eines durch EPC-Ermittlungsabschnitt 574 berechneten Einstellwerts SV des Befehls-Stroms und eines durch Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels festgestellten Betätigungszustands (der erste Betätigungszustand oder der zweite Betätigungszustand) ein. EPC-Einstellabschnitt 576 gibt den eingestellten Wert des EPC-Stroms als Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 aus.
15 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Wert des EPC-Stroms und einer Öffnung des Steuerventils 27 auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht. Steuerventil 27 ist ein Ventil, dessen Öffnung Null beträgt (vollständig geschlossen), wenn ein Wert des EPC-Stroms Null beträgt, und dessen Öffnung mit zunehmendem Wert des EPC-Stroms kontinuierlich zunimmt.
Eine Öffnung von Steuerventil 27 wird, wie in 15 gezeigt, über einen Wert des EPC-Stroms angepasst. 15 zeigt eine Zunahme der Öffnung von Steuerventil 27 mit zunehmendem Wert des EPC-Stroms. Um den Wert 0 des EPC-Stroms herum ist ein Toleranzbereich vorhanden, und eine Öffnung von Steuerventil 27 nimmt von einem bestimmten Stromwert an linear zu. Daher korrelieren ein Wert des EPC-Stroms und eine Öffnung von Steuerventil 27 miteinander.
16 ist ein Flussdiagramm, das Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) von Baufahrzeug 100 auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
Zunächst wird, wie in 16 gezeigt, die geplante Topographie festgelegt (Schritt SA1). Das heißt, Soll-Aushub-Topographie U wird von Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie von Anzeige-Steuervorrichtung 28 festgelegt.
Dann wird Abstand d zwischen der Schneidkante und der geplanten Topographie ermittelt (Schritt SA2). Das heißt, Abschnitt 53 zum Ermitteln eines Abstandes berechnet den kürzesten Abstand zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und der Oberfläche von Soll-Aushub-Topographie U auf Basis von Soll-Aushub-Topographie U und Informationen über eine Position von Schneidkante 8a gemäß Löffel-Positionsdaten S von Abschnitt 28B zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten.
Dann wird eine geschätzte Geschwindigkeit bestimmt (Schritt SA3). Das heißt, Abschnitt 52 zur Bestimmung einer geschätzten Geschwindigkeit von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bestimmt eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels, und eine geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels. Die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels bezieht sich auf eine Geschwindigkeit von Schneidkante 8a in einem Fall, in dem nur Stielzylinder 11 angesteuert wird. Die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Löffels bezieht sich auf eine Geschwindigkeit von Schneidkante 8a in einem Fall, in dem nur Löffelzylinder 12 angesteuert wird.
Die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels und die geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels werden auf Basis eines Betätigungs-Befehls (Drücke MA und MT) von Betätigungsvorrichtung 25 entsprechend verschiedenen Tabellen berechnet, die in Speicherabschnitt 58 gespeichert sind.
Dann wird die geschätzte Geschwindigkeit in eine senkrechte Geschwindigkeits-Komponente umgewandelt (Schritt SA4). Das heißt, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit wandelt die geschätzte Geschwindigkeit Vc_am des Stiels und die geschätzte Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels, wie unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, in Geschwindigkeits-Komponenten Vcy_am und Vcy_bkt senkrecht zu Soll-Aushub-Topographie U um.
Anschließend wird Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes berechnet (Schritt SA5). Das heißt, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit berechnet Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt entsprechend der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle auf Basis von Abstand d.
Dann wird Sollwert Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente des Auslegers bestimmt (Schritt SA6). Das heißt, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit berechnet die senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bm_Imt der Soll-Geschwindigkeit von Ausleger 6 (einen Sollwert der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente), wie unter Bezugnahme auf 11 beschrieben, aus Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes, der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels sowie der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels.
Dann wird Sollwert Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente des Auslegers in Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt umgewandelt. (Schritt SA7). Das heißt, Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit wandelt Sollwert Vcy_bm_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 in die Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt von Ausleger 6 (eine Ausleger-Soll-Geschwindigkeit) um.
Dann berechnet EPC-Ermittlungsabschnitt 574 Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf Basis der Soll-Geschwindigkeit Vc)_bm_Imt des Auslegers, und ein von EPC-Einstellabschnitt 576 eingestellter EPC-Strom wird als Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 ausgegeben (Schritt SA10). So kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger 6 so steuern, dass Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in Soll-Aushub-Topographie U eindringt.
Dann endet der Prozess (Ende).
So steuert bei dem vorliegenden Beispiel Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 eine Geschwindigkeit von Ausleger 6 auf Basis von Soll-Aushub-Topographie U, die die geplante Topographie repräsentiert, die eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes ist, und Löffel-Positionsdaten S, die eine Position von Schneidkante 8a von Löffel 8 repräsentieren, so, dass eine relative Geschwindigkeit, mit der sich Löffel 8 Soll-Aushub-Topographie U nähert, entsprechend Abstand d zwischen Soll-Aushub-Topographie U und Schneidkante 8a von Löffel 8 abnimmt.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bestimmt einen Geschwindigkeits-Grenzwert von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes entsprechend Abstand d zwischen Soll-Aushub-Topographie U und Schneidkante 8a von Löffel 8 auf Basis von Soll-Aushub-Topographie U, die die geplante Topographie repräsentiert, die eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes ist, und Löffel-Positionsdaten S, die eine Position von Schneidkante 8a von Löffel 8 repräsentieren, und steuert Arbeitsausrüstung 2 so, dass eine Geschwindigkeit in einer Richtung, in der sich Arbeitsausrüstung 2 Soll-Aushub-Topographie U nähert, auf oder unter dem Geschwindigkeits-Grenzwert liegt. So wird Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) ausgeführt, und eine Geschwindigkeit des Auslegerzylinders wird angepasst. Bei diesem Verfahren wird eine Position von Schneidkante 8a in Bezug auf Soll-Aushub-Topographie U gesteuert, Eindringen von Schneidkante 8a in Soll-Aushub-Topographie U wird verhindert, und es kann Profilierungs-Bearbeitung durchgeführt werden, mit der eine Oberfläche entsprechend der geplanten Topographie hergestellt wird.
Erste Ausführungsform zur Anpassung des EPC-Stroms für Stiel-Aushub
Indem Stiel 7 durch Betätigen des zweiten Steuerhebels 25L von Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, kann Profilierungs-Bearbeitung durchgeführt werden, bei der Boden, der an Schneidkante 8a von Löffel 8 anliegt, bearbeitet und eingeebnet wird, und eine Oberfläche hergestellt wird, die geplanter ebener Topographie entspricht.
Wenn der zweite Steuerhebel 25L betätigt wird, fällt möglicherweise die Schneidkante 8a von Löffel 8 aufgrund seines Eigengewichtes nach unten.
Wenn es zum Abfallen von Löffel 8 aufgrund seines Eigengewichtes kommt, kann Hydraulikzylinder 60 mit einer Geschwindigkeit arbeiten, die entsprechend einem Maß der Betätigung, mit dem der zweite Steuerhebel 25L betätigt wird (ein Maß der Betätigung des Stiels) genauso hoch ist wie oder höher als eine geschätzte Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60, die durch den Abschnitt 52 zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit berechnet wird.
Eine geschätzte Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60, die auf Basis eines Maßes der Betätigung dieses zweiten Steuerhebels 25L geschätzt wird, und eine tatsächliche Geschwindigkeit weichen bei einer Feineinstellung erheblich voneinander ab, bei der ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L gering ist.
Dementsprechend wird möglicherweise übermäßige Regelung durch Regelungseinheit 573 ausgeführt.
Das heißt, wenn eine tatsächliche Geschwindigkeit erfasst wird, die höher ist als die geschätzte Geschwindigkeit von Stielzylinder 11, wird Korrektur durchgeführt, um die Soll-Geschwindigkeit zu verringern und die Zylinder-Geschwindigkeit abzusenken, und daher verringert sich ein Wert des an Steuerventil 27 ausgegebenen EPC-Stroms. Wenn der Wert des EPC-Stroms dabei zu stark abnimmt, wird die tatsächliche Geschwindigkeit niedriger als die geschätzte Geschwindigkeit von Stielzylinder 11. Wenn eine tatsächliche Geschwindigkeit erfasst wird, die niedriger ist als die geschätzte Geschwindigkeit von Stielzylinder 11, wird Korrektur zum Erhöhen der Soll-Geschwindigkeit durchgeführt, um die Zylinder-Geschwindigkeit zu erhöhen, und dadurch nimmt ein Wert des an Steuerventil 27 ausgegebenen EPC-Stroms zu.
17 ist ein Diagramm, das einen Wert des EPC-Stroms während eines Aushub-Vorgangs mit dem Stiel bei dem Baufahrzeug vor Anwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Abszisse in dem Diagramm in 17 repräsentiert die Zeit. Die Ordinate repräsentiert einen Wert des EPC-Stroms, der beim Ausfahren von Stielzylinder 11 zum Durchführen eines Aushub-Vorgangs mit Stiel 7 an Steuerventil 27B ausgegeben und als ein EPC-Strom für Stiel-Aushub bezeichnet wird.
In einem bestimmten Zeitraum findet, wie in 17 gezeigt, wiederholt steiler Abfall und Anstieg eines Wertes für den EPC-Strom für Stiel-Aushub statt. Steiler Anstieg und Abfall des EPC-Stroms für Stiel-Aushub führt zu einem instabilen Verhalten von Stiel 7. Dadurch wird die Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht stabilisiert, und es kann zu Pendeln kommen.
In der Ausführungsform wird ein Verfahren zum Verhindern von Anstieg und Abfall des Wertes für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub beschrieben.
18 ist ein Flussdiagramm, das Steuerung eines EPC-Stroms für Stiel-Aushub auf Basis einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Zunächst wird, wie in 18 gezeigt, festgestellt, ob ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L, das einer Betätigung von Stiel 7 entspricht, genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X (Schritt SB1). Das heißt, Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels berechnet ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L auf Basis eines von Drucksensor 66 erfassten PPC-Drucks entsprechend einer Tabelle, die eine Beziehung zwischen einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L und einem PPC-Druck darstellt und in Speicherabschnitt 58 gespeichert ist. Abschnitt 575 zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels stellt des Weiteren fest, ob das berechnete Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X.
Wenn in Schritt SB1 festgestellt wird, dass das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X (JA in Schritt SB1), geht der Prozess zu Schritt SB2 über, wobei dies bedeutet, dass der erste Betätigungszustand hergestellt ist, in dem das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X.
Dann wird ein EPC-Strom eingestellt (Schritt SB3). Das heißt, der EPC-Einstellabschnitt 576 stellt einen EPC-Strom für Stiel-Aushub, der an Steuerventil 27 ausgegeben wird, in dem ersten Betätigungszustand auf einen konstanten Wert ein. So wird eine Öffnung von Steuerventil 27, das sich auf Öl-Weg 450 befindet, so eingestellt, dass sie konstant ist (Schritt SB4).
19 ist ein Diagramm, das einen Wert des EPC-Stroms während eines Aushub-Vorgangs mit Stiel bei dem Baufahrzeug in der ersten Ausführungsform darstellt. Die Abszisse in dem Diagramm in 19 repräsentiert die Zeit. Die Ordinate in dem Diagramm in 19 repräsentiert, wie in 17, einen EPC-Strom für Stiel-Aushub.
Eine durchgehende Linie in 19 repräsentiert einen Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub, der von EPC-Einstellabschnitt 576 an Steuerventil 27 ausgegeben wird. Eine unterbrochene Linie in 19 repräsentiert einen Einstellwert SV des Befehls-Stroms, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird und von EPC-Ermittlungsabschnitt 574 ermittelt wird.
In der ersten Ausführungsform stellt, wie in 19 gezeigt, Einstellabschnitt 576 einen EPC-Strom für Stiel-Aushub auf einen konstanten Wert ein. Ein Wert für den durch EPC-Einstellabschnitt 576 eingestellten EPC-Strom für Stiel-Aushub ist stets größer als der Einstellwert SV des Befehls-Stroms, der entsprechend dem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird.
20 ist eine Darstellung, die eine Öffnung von Steuerventil 27 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 20 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem Wert des EPC-Stroms und einer Öffnung von Steuerventil 27, die unter Bezugnahme auf 15 beschrieben wird.
Ein durch EPC-Einstellabschnitt 576 eingestellter Wert für den EPC-Strom für Stiel-Aushub ist, wie oben unter Bezugnahme auf 19 beschrieben, größer als der Einstellwert SV des Befehls-Stroms, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird. Die in 20 gezeigten Werte X1 und X2 für einen EPC-Strom repräsentieren einen Minimalwert und einen Maximalwert des Einstellwertes SV des Befehls-Stroms, die jeweils entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt werden. Ein Wert X3 repräsentiert einen durch EPC-Einstellabschnitt 576 eingestellten Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub.
In 20 gezeigte Ventil-Öffnungen Y1, Y2 und Y3 repräsentieren Öffnungen von Steuerventil 27, die jeweils Werten X1, X2 und X3 für einen EPC-Strom entsprechen.
Eine Öffnung von Steuerventil 27 wird, wie in 20 gezeigt, entsprechend einem durch EPC-Einstellabschnitt 576 eingestellten EPC-Strom für Stiel-Aushub in dem ersten Betätigungszustand bestimmt. Eine Öffnung von Steuerventil 27 (Ventil-Öffnung Y3) in dem ersten Betätigungszustand ist größer als ein Maximalwert (Ventil-Öffnung Y2) in dem ersten Betätigungszustand der Öffnung von Steuerventil 27, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird.
Ein Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 451 variiert aufgrund einer Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L. Da eine Öffnung von Steuerventil 27 in dem ersten Betätigungszustand ausreichend groß ist, sind der Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 451 und der Druck des Vorsteuer-Öls von Öl-Weg 452 einander gleich. So wird in dem ersten Betätigungszustand ein Druck des Vorsteuer-Öls, das Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L reguliert.
Der zweite Steuerhebel 25L gibt entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L ein Hydraulikdruck-Signal aus. In dem ersten Betätigungszustand wird eine Öffnung von Steuerventil 27 so eingestellt, dass ein von dem zweiten Steuerhebel 25L ausgegebenes Hydraulikdruck-Signal unverändert zu Richtungs-Steuerventil 64 geleitet wird.
Wenn in Schritt SB1 festgestellt wird, dass das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L über dem vorgeschriebenen Wert X liegt (NEIN in Schritt SB1), geht der Prozess, wie unter erneuter Bezugnahme auf 18 zu sehen ist, zu Schritt SB5 über, wobei dies bedeutet, dass der zweite Betätigungszustand hergestellt wird, in dem das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L über dem vorgeschriebenen Wert X liegt.
Anschließend wird ein unterer Grenzwert LL für einen EPC-Strom festgelegt bzw. eingestellt (Schritt SB6). Das heißt, EPC-Einstellabschnitt 576 stellt den unteren Grenzwert LL für den EPC-Strom für Stiel-Aushub ein, der in dem zweiten Betätigungszustand an Steuerventil 27 ausgegeben wird. So wird ein Wert für den an Steuerventil 27 auszugebenden EPC-Strom für Stiel-Aushub auf Basis eines Vergleichs zwischen dem unteren Grenzwert LL und dem Einstellwert SV des Befehls-Stroms gesteuert, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L festgelegt bzw. eingestellt wird und durch EPC-Ermittlungsabschnitt 574 ermittelt wird.
Daher steuert EPC-Einstellabschnitt 576 in Schritt SB7 eine Öffnung von Steuerventil 27 automatisch. Das heißt, EPC-Einstellabschnitt 576 vergleicht den unteren Grenzwert LL und den Einstellwert SV des Befehls-Stroms miteinander. Wenn bei dem Vergleich Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf oder unter dem unteren Grenzwert LL liegt, wird Steuer-Befehl CBI zum Einstellen des unteren Grenzwertes LL als ein EPC-Strom für Stiel-Aushub erzeugt und an Steuerventil 27 ausgegeben. Wenn Einstellwert SV des Befehls-Stroms über dem unteren Grenzwert liegt, wird Steuer-Befehl CBI zum Einstellen von Einstellwert SV des Befehls-Stroms als ein EPC-Strom für Stiel-Aushub erzeugt und an Steuerventil 27 ausgegeben.
Ein Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub und eine Öffnung von Steuerventil 27 korrelieren, wie oben unter Bezugnahme auf 15 beschrieben, miteinander. Daher wird, indem ein EPC-Strom für Stiel-Aushub automatisch gesteuert wird, eine Öffnung des Steuerventils 27 automatisch gesteuert. Ein vorgegebener Druck des Vorsteuer-Öls wird Richtungs-Steuerventil 64 entsprechend einer Öffnung von Steuerventil 27 zugeführt, und Steuerkolben 80 bewegt sich, so dass Stielzylinder 11 ausfährt.
Dann endet der Prozess (Ende).
Bei dem Baufahrzeug in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform stellt in dem ersten Betätigungszustand, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X, EPC-Einstellabschnitt 576 einen EPC-Strom für Stiel-Aushub auf einen konstanten Wert ein.
In einem Bereich, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X, ist, wie oben unter Bezugnahme auf 14 beschrieben, eine Betätigung des Stiels ein Feineinstellungs-Vorgang. In dem Feineinstellungs-Bereich weichen eine geschätzte Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60, die aus einer Betätigung des Stiels über den zweiten Steuerhebel 25L resultiert, und eine tatsächliche Zylinder-Geschwindigkeit erheblich voneinander ab. Wenn in der Folge zu starke Regelung ausgeführt wird, wird Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht stabilisiert, und es kann zu Pendeln kommen.
Daher stellt Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 in dem ersten Betätigungszustand einen EPC-Strom für Stiel-Aushub auf einen konstanten Wert ein und gibt den EPC-Strom für Stiel-Aushub unabhängig von einem Ergebnis der Ermittlung einer Zylinder-Geschwindigkeit durch Regelventil 563 an Steuerventil 27 aus. So kann eine Erscheinung dahingehend vermieden werden, dass ein EPC-Strom für Stiel-Aushub aufgrund übermäßiger Regelung steil ansteigt und abfällt.
Wenn ein konstanter EPC-Strom für Stiel-Aushub an Steuerventil 27 ausgegeben wird, um so eine Öffnung von Steuerventil 27 so einzustellen, dass sie konstant ist, kann ein Verhalten von Stiel 7 stabilisiert werden. So kann Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert werden, und daher kann Pendeln eingeschränkt werden.
Ein PPC-Druck beträgt, wenn ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L auf dem vorgeschriebenen Wert X liegt, nicht Null, sondern hat, wie in 14 gezeigt, einen Wert Y. Obwohl der zweite Steuerhebel 25L um ein Maß der Betätigung herum, das Null beträgt, eine tote Zone hat, in der kein PPC-Druck ausgegeben wird, sollte darauf geachtet werden, dass der vorgeschriebene Wert X ein Wert außerhalb der toten Zone des zweiten Steuerhebels 25L ist und der erste Betätigungszustand einen Bereich außerhalb der toten Zone einschließt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 19 gezeigt, ein Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub in dem ersten Betätigungszustand auf einen konstanten Wert eingestellt, der über Einstellwert SV des Befehls-Stroms liegt, der von EPC-Ermittlungsabschnitt 574 ermittelt wird. So ist, wie in 20 gezeigt, ein Öffnung von Steuerventil 27 (Ventil-Öffnung Y3) in dem ersten Betätigungszustand größer als der Maximalwert (Ventil-Öffnung Y2) in dem ersten Betätigungszustand der Öffnung, der Einstellwert SV des Befehls-Stroms entspricht, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird.
Steuerventil 27 reguliert in Funktion, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, eine Zufuhrmenge des Hydrauliköls zu Stielzylinder 11. Wenn, wie in der vorliegenden Ausführungsform, eine Öffnung von Steuerventil 27 eingestellt wird, sind ein Druck des Vorsteuer-Öls auf Öl-Weg 451 und ein Druck des Vorsteuer-Öls auf Öl-Weg 452 einander gleich. Dabei wird entsprechend einer Betätigung durch die Bedienungsperson, die Feineinstellung von Stiel 7 durchführt, Richtungs-Steuerventil 64 ein Druck des Vorsteuer-Öls unverändert ohne Regulierung durch Steuerventil 27 zugeführt.
Dadurch wird übermäßige Schwankung des Druck des Vorsteuer-Ölss verhindert, die durch Steuerventil 27 verursacht wird und zu einem instabilen Verhalten von Stiel 7 führt, und eine Betätigung von Stiel 7 kann direkt entsprechend einer Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L durch eine Bedienungsperson durchgeführt werden. So wird Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert, Pendeln kann eingeschränkt werden und darüber hinaus kann die Bedienbarkeit von Stiel 7 in Reaktion auf eine Betätigung durch eine Bedienungsperson verbessert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub auf einen konstanten Wert eingestellt, der über Einstellwert SV des Befehls-Stroms liegt, der von EPC-Ermittlungsabschnitt 574 ermittelt wird, um so Einfluss aufgrund von Ermittlung einer Zylinder-Geschwindigkeit in Regelungseinheit 573 zu vermeiden. In dem ersten Betätigungszustand kann Steuerventil 27 vollständig geöffnet sein. Ein Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub in dem ersten Betätigungszustand wird jedoch vorzugsweise auf einen Wert eingestellt, der geringfügig über dem Maximalwert des durch EPC-Ermittlungsabschnitt 574 ermittelten Einstellwerts SV des Befehls-Stroms liegt, so dass sich eine Öffnung von Steuerventil 27 bei Übergang von dem ersten Betätigungszustand zu dem zweiten Betätigungszustand nicht abrupt ändert.
Zweite Ausführungsform für Anpassung von EPC-Strom für Stiel-Aushub
21 ist ein Flussdiagramm, das Steuerung eines EPC-Stroms für Stiel-Aushub auf Basis einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Zunächst wird, wie in 21 gezeigt, in Schritt SC1 festgestellt, ob Interventions-Steuerung ausgeführt wird oder nicht. Wenn eine Bedienungsperson eine Betätigung des Stiels durchführt und ein Abstand zwischen der Schneidkante des Löffels und der geplanten Topographie sowie eine Geschwindigkeit der Schneidkante innerhalb des Bezugsbereiches liegen, wird, wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, Profilierungs-Steuerung ausgeführt. Bei Profilierungs-Steuerung wird Interventions-Steuerung ausgeführt, bei der Ausleger 6 so gesteuert wird, dass das Eindringen von Schneidkante 8a in die geplante Topographie verhindert wird.
Wenn in Schritt SC1 festgestellt wird, dass Interventions-Steuerung ausgeführt wird (JA in Schritt SC1), wird dann ein Schwellenwert TH für einen EPC-Strom eingestellt (Schritt SC2). Das heißt, EPC-Einstellabschnitt 576 stellt Schwellenwert TH in Verbindung mit einem EPC-Strom für Stiel-Aushub ein, der an Steuerventil 27 ausgegeben wird, wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird.
Dann wird festgestellt, ob Einstellwert SV des Befehls-Stroms genauso groß ist wie oder kleiner als Schwellenwert TH (Schritt SC3). Das heißt, EPC-Einstellabschnitt 576 stellt auf Basis von Vergleich zwischen dem in Schritt SC2 eingestellten Schwellenwert TH und Einstellwert SV des Befehls-Stroms, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird und von EPC-Ermittlungsabschnitt 574 ermittelt wird, fest, ob Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf oder über Schwellenwert TH liegt.
Wenn in Schritt SC3 festgestellt wird, dass Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf oder über Schwellenwert TH liegt (JA in Schritt SC3), geht der Prozess zu Schritt SC4 über, und Schwellenwert TH wird als der EPC-Strom für Stiel-Aushub eingestellt.
Wenn in Schritt SC1 festgestellt wird, dass keine Interventions-Steuerung ausgeführt wird (NEIN in Schritt SC1), geht der Prozess zu Schritt SC5 über, und Einstellwert SV des Befehls-Stroms wird als der EPC-Strom für Stiel-Aushub eingestellt. Wenn in Schritt SC3 festgestellt wird, dass Einstellwert SV des Befehls-Stroms über Schwellenwert TH liegt (NEIN in Schritt SC3), geht der Prozess zu Schritt SC5 über und Einstellwert SV des Befehls-Stroms wird als der EPC-Strom für Stiel-Aushub eingestellt.
Dann wird der EPC-Strom für Stiel-Aushub an Steuerventil 27 ausgegeben (Schritt SC6). Das heißt, wenn Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf oder über Schwellenwert TH liegt und dabei Interventions-Steuerung ausgeführt wird, erzeugt EPC-Einstellabschnitt 576 Steuer-Befehl CBI zum Einstellen von Schwellenwert TH als den EPC-Strom für Stiel-Aushub und gibt den Steuer-Befehl an Steuerventil 27 aus. Wenn Einstellwert SV des Befehls-Stroms über Schwellenwert TH liegt, während Interventions-Steuerung ausgeführt wird, und wenn keine Interventions-Steuerung ausgeführt wird, erzeugt EPC-Einstellabschnitt 576 Steuer-Befehl CBI zu Einstellen von Einstellwert SV des Befehls-Stroms entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L als den EPC-Strom für Stiel-Aushub und gibt den Steuer-Befehl an Steuerventil 27 aus.
Ein Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub und eine Öffnung von Steuerventil 27 korrelieren, wie oben unter Bezugnahme auf 15 beschrieben, miteinander. Daher wird, wenn ein EPC-Strom für Stiel-Aushub automatisch gesteuert wird, eine Öffnung von Steuerventil 27 automatisch gesteuert. Ein festgelegter Druck des Vorsteuer-Öls wird Richtungs-Steuerventil 64 entsprechend einer Öffnung von Steuerventil 27 zugeführt, und Steuerkolben 80 bewegt sich, so dass Stielzylinder 11 ausfährt.
Dann endet der Prozess (Ende).
22 ist ein Diagramm, das einen Wert des EPC-Stroms während eines Aushub-Vorgangs mit dem Stiel bei dem Baufahrzeug in der zweiten Ausführungsform darstellt. Die Abszisse repräsentiert in dem Diagramm in 22 die Zeit. Die Ordinate repräsentiert in dem Diagramm in 22, wie in 17, einen EPC-Strom für Stiel-Aushub.
Eine durchgehende Linie in 22 repräsentiert einen Wert für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub, der von EPC-Einstellabschnitt 576 an Steuerventil 27 ausgegeben wird. Eine unterbrochene Linie in 22 repräsentiert den durch EPC-Einstellabschnitt 576 eingestellten Schwellenwert TH für einen EPC-Strom.
In der zweiten Ausführungsform stellt, wie in 22 gezeigt, EPC-Einstellabschnitt 576 Schwellenwert TH für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub ein. Wenn Einstellwert SV des Befehls-Stroms genauso groß ist wie oder kleiner als Schwellenwert TH, wird Schwellenwert TH als der EPC-Strom für Stiel-Aushub eingestellt. Wenn Einstellwert SV des Befehls-Stroms über Schwellenwert TH liegt, wird Einstellwert SV des Befehls-Stroms als der EPC-Strom für Stiel-Aushub eingestellt.
Schwellenwert TH wird als ein Wert eingestellt, der kleiner ist als der Maximalwert von Einstellwert SV des Befehls-Stroms, der entsprechend einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L eingestellt wird. Wenn Schwellenwert TH als der untere Grenzwert für den EPC-Strom für Stiel-Aushub eingestellt wird, dient EPC-Einstellabschnitt 576 als Tiefpassfilter für Einstellwert SV des Befehls-Stroms.
Daher ist, wie in 22 gezeigt, obwohl ein Wert für den EPC-Strom für Stiel-Aushub in einem vorgegebenen Zeitraum wiederholt steil abfällt und ansteigt, ein numerischer Bereich, innerhalb dessen der EPC-Strom für Stiel-Aushub ansteigt und abfällt, erheblich kleiner als in 17.
Bei dem oben beschriebenen Baufahrzeug in der zweiten Ausführungsform wird, wie in 21 gezeigt, wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird und Einstellwert SV des Befehls-Stroms auf oder über Schwellenwert TH liegt, Schwellenwert TH als der EPC-Strom für Stiel-Aushub an Steuerventil 27 ausgegeben, und wird Einstellwert SV des Befehls-Stroms als der EPC-Strom für Stiel-Aushub an Steuerventil 27 ausgegeben, wenn Einstellwert SV des Befehls-Stroms über Schwellenwert TH liegt.
Wenn hingegen keine Interventions-Steuerung ausgeführt wird, wird, wie in 21 gezeigt, Einstellwert SV des Befehls-Stroms als der EPC-Strom für Stiel-Aushub an Steuerventil 27 ausgegeben.
In einem Bereich, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als der vorgeschriebene Wert X, ist, wie oben unter Bezugnahme auf 14 beschrieben, eine Betätigung des Stiels ein Feineinstellungs-Vorgang. In dem Feineinstellungs-Bereich weichen eine geschätzte Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60, die aus einer Betätigung des Stiels über den zweiten Steuerhebel 25L resultiert, und eine tatsächliche Zylinder-Geschwindigkeit erheblich voneinander ab. Daher steigt und fällt, wenn übermäßige Regelung ausgeführt wird, ein Wert für den EPC-Strom für Stiel-Aushub erheblich, wie dies in 17 dargestellt ist, und folglich wird Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht stabilisiert und es kann zu Pendeln kommen.
Daher kann, wenn ein Tiefpassfilter für Einstellwert SV des Befehls-Stroms vorhanden ist und der untere Grenzwert für den EPC-Strom für Stiel-Aushub vorhanden ist, wie in 22 gezeigt, ein Bereich eingeschränkt werden, in dem ein EPC-Strom für Stiel-Aushub ansteigt und abfällt. So kann eine Erscheinung dahingehend vermieden werden, dass ein EPC-Strom für Stiel-Aushub aufgrund übermäßiger Regelung steil ansteigt und abfällt.
Wenn ein Maß der Änderung der Öffnung von Steuerventil 27 verringert wird, indem Schwankung des EPC-Stroms für Stiel-Aushub eingeschränkt wird, kann Schwankung von Druck des Vorsteuer-Öls, der Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, eingeschränkt werden, und Änderung der Zylinder-Geschwindigkeit beim Ausfahren von Stielzylinder 11 kann verringert werden. Wenn ein Verhalten von Stiel 7 stabilisiert wird, kann Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert werden, und daher kann Pendeln eingeschränkt werden.
Obwohl oben eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben stehende Ausführungsform beschränkt, sondern es können verschiedene Abwandlungen im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche vorgenommen werden.
Beispielsweise wird bei dem oben beschriebenen vorliegenden Beispiel Steuerung so ausgeführt, dass Schwankung eines Wertes für einen EPC-Strom für Stiel-Aushub verringert wird, die mit Regelung einer Zylinder-Geschwindigkeit zusammenhängt, jedoch kann in dem Feineinstellungs-Bereich, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert X, Regelung einer Zylinder-Geschwindigkeit deaktiviert werden.
Betätigungsvorrichtung 25 ist eine Vorsteuer-Hydraulikvorrichtung. Betätigungsvorrichtung 25 kann eine elektrische Hebelvorrichtung sein. Beispielsweise kann ein Steuerhebel-Erfassungsabschnitt, wie beispielsweise ein Potentiometer, vorhanden sein, der ein Maß der Betätigung eines Steuerhebels 25L von Betätigungsvorrichtung 25 erfasst und eine Spannung entsprechend dem Maß der Betätigung an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgibt. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 kann einen Druck des Vorsteuer-Öls anpassen, indem sie ein Steuer-Signal auf Basis von Erfassung durch den Steuerhebel-Erfassungsabschnitt an Steuerventil 27 ausgibt. Gegenwärtig wird die Steuerung von einer Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung ausgeführt, sie kann jedoch von anderen Steuervorrichtungen, wie beispielsweise Sensor-Steuervorrichtung 30, ausgeführt werden.
Obwohl als Beispiel für ein Baufahrzeug in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Hydraulikbagger dargestellt worden ist, kann die vorliegende Erfindung bei anderen Typen von Baufahrzeugen eingesetzt werden und ist nicht auf den Hydraulikbagger beschränkt.
Eine Position eines Hydraulikbaggers in dem globalen Koordinatensystem kann mit anderen Ortungs- bzw. Positioniereinrichtungen ermittelt werden und ist nicht auf GNSS beschränkt. Daher kann Abstand d zwischen Schneidkante 8a und der geplanten Topographie mit anderen Ortungseinrichtungen ermittelt werden, ohne auf GNSS beschränkt zu sein.
Obwohl oben die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, sollte klar sein, dass die hier offenbarte Ausführungsform in jeder Hinsicht veranschaulichend und keinesfalls einschränkend ist. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Vorgaben der Patentansprüche definiert und soll jegliche Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs und der Bedeutung einschließen, die äquivalent zu den Vorgaben der Ansprüche sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug-Hauptkörper;
2: Arbeitsausrüstung;
3: Dreheinheit;
4: Fahrerkabine;
4S: Fahrersitz;
5: Fahrvorrichtung;
5Cr: Raupenkette;
6: Ausleger;
7: Stiel;
8: Löffel;
8a: Schneidkante;
9: Motorraum;
10: Auslegerzylinder;
11: Stielzylinder;
12: Löffelzylinder;
13: Auslegerbolzen;
14: Stielbolzen;
15: Löffelbolzen;
16: Auslegerzylinder-Hubsensor;
17: Stielzylinder-Hubsensor;
18: Löffelzylinder-Hubsensor;
19: Handlauf;
20: Positionserfassungsvorrichtung;
21: Antenne;
21A: erste Antenne;
21B: zweite Antenne;
23: Abschnitt zur Ermittlung globaler Koordinaten;
25: Betätigungsvorrichtung;
25L: zweiter Steuerhebel;
25R: erster Steuerhebel;
26: Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung;
27, 27A, 27B, 27C: Steuerventil;
28: Anzeige-Steuervorrichtung;
28A: Abschnitt zu Speicherung von Soll-Bauinformationen;
28B: Abschnitt zur Erzeugung von Löffel-Positionsdaten;
28C: Abschnitt zur Erzeugung von Daten der Soll-Aushub-Topographie;
29, 322: Anzeigeabschnitt;
30: Sensor-Steuervorrichtung;
32: Mensch-Maschine-Schnittstellenabschnitt;
40A: Ölkammer an der Kappen-Seite;
40B: Ölkammer an der Stangen-Seite;
51: Wechselventil;
52: Abschnitt zur Bestimmung geschätzter Geschwindigkeit;
52A: Abschnitt zur Ermittlung von Steuerkolben-Hub;
52B: Abschnitt zur Ermittlung von Zylinder-Geschwindigkeit;
52C: Abschnitt zur Ermittlung geschätzter Geschwindigkeit;
53: Abschnitt zum Ermitteln eines Abstandes;
54: Abschnitt zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit;
57: Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit;
58: Speicherabschnitt;
60: Hydraulikzylinder;
63: Dreh-Motor;
64: Richtungs-Steuerventil;
65: Steuerkolben-Hubsensor;
66, 67, 68: Drucksensor;
100: Baufahrzeug;
200: Steuerungssystem;
300: Hydrauliksystem;
321: Eingabeabschnitt;
450: Vorsteuer-ÖI-Weg;
451: stromauf liegender Öl-Weg;
452: stromab liegender Öl-Weg;
571: Abschnitt zur Berechnung einer Zylinder-Geschwindigkeit;
572: Abschnitt zur Ermittlung einer tatsächlichen Zylinder-Geschwindigkeit;
573: Regelungseinheit;
574: EPC-Ermittlungsabschnitt;
575: Abschnitt zur Bestimmung eines Maßes der Betätigung des Stiels;
576: EPC-Einstellabschnitt;

Claims

Baufahrzeug (100), das umfasst: eine Arbeitsausrüstung (2), die einen Ausleger (6), einen Stiel (7) und einen Löffel (8) enthält; einen Stielzylinder (11), der den Stiel (7) antreibt; ein Richtungs-Steuerventil (64), das einen beweglichen Steuerkolben (80) enthält und den Stielzylinder (11) betätigt, indem es Zufuhr eines Hydrauliköls zu dem Stielzylinder (11) zulässt, wenn sich der Steuerkolben (80) bewegt; einen Öl-Weg (450), der mit dem Richtungs-Steuerventil (64) verbunden ist und über den ein Vorsteuer-Öl zum Bewegen des Steuerkolbens (80) strömt; ein Proportional-Magnetventil (27) für einen Stiel-Aushub, das sich auf dem Öl-Weg (450) befindet; ein Stiel-Steuerelement (25) für eine Bedienungsperson zum Betätigen von Antrieb des Stiels (7); einen Feststellungsabschnitt (575), der feststellt, ob ein erster Betätigungszustand, in dem ein Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes (25) genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert, oder ein zweiter Betätigungszustand hergestellt ist, in dem das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes (25) größer ist als der vorgeschriebene Wert; und einen Einstellabschnitt (576), der einen Befehls-Strom einstellt, der eine Öffnung des Proportional-Magnetventils (27) für den Stiel-Aushub anweist, wobei der Einstellabschnitt (576) den Befehls-Strom in dem ersten Betätigungszustand auf einen konstanten Wert einstellt, das Stiel-Steuerelement (25) ein Hydraulikdruck-Signal entsprechend einer Betätigung durch die Bedienungsperson ausgibt, und der Einstellabschnitt (576) den Befehls-Strom so einstellt, dass das von dem Stiel-Steuerelement (25) ausgegebene Hydraulikdruck-Signal in dem ersten Betätigungszustand unverändert zu dem Richtungs-Steuerventil (64) geleitet wird.
Baufahrzeug (100) nach Anspruch 1, wobei eine Öffnung des Proportional-Magnetventils (27) für einen Stiel-Aushub, die durch den Einstellabschnitt (576) in dem ersten Betätigungszustand eingestellt wird, größer ist als ein Maximalwert der Öffnung des Proportional-Magnetventils (27) für einen Stiel-Aushub in dem ersten Betätigungszustand, der entsprechend dem Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes (25) eingestellt wird.
Baufahrzeug (100), das umfasst: eine Arbeitsausrüstung (2), die einen Ausleger (6), einen Stiel (7) und einen Löffel (8) enthält; einen Stielzylinder (11), der den Stiel (7) antreibt; ein Richtungs-Steuerventil (64), das einen beweglichen Steuerkolben (80) enthält und den Stielzylinder (11) betätigt, indem es Zufuhr eines Hydrauliköls zu dem Stielzylinder (11) zulässt, wenn sich der Steuerkolben (80) bewegt; einen Öl-Weg (450), der mit dem Richtungs-Steuerventil (64) verbunden ist und über den ein Vorsteuer-Öl zum Bewegen des Steuerkolbens (80) strömt; ein Proportional-Magnetventil (27) für einen Stiel-Aushub, das sich auf dem Öl-Weg (450) befindet; ein Stiel-Steuerelement (25) für eine Bedienungsperson zum Betätigen von Antrieb des Stiels (7); einen Abschnitt (52) zur Bestimmung einer geschätzten Zylinder-Geschwindigkeit, der eine geschätzte Geschwindigkeit des Stielzylinders (11) auf Basis einer Geschwindigkeits-Tabelle berechnet, die Korrelation zwischen einem Maß der Bewegung des Steuerkolbens (80) entsprechend einem Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes (25) und einer Geschwindigkeit des Stielzylinders (11) darstellt; einen Abschnitt (574) zur Ermittlung eines Befehls-Stroms, der einen Einstellwert des Befehls-Stroms, der eine Öffnung des Proportional-Magnetventils (27) für einen Stiel-Aushub anweist, auf Basis der durch den Abschnitt zur Bestimmung einer geschätzten Zylinder-Geschwindigkeit (52) berechneten geschätzten Geschwindigkeit des Stielzylinders (11) ermittelt; eine Interventions-Steuereinheit (26), die eine Interventions-Steuerung ausführt, bei der der Ausleger (6) zwangsweise angehoben wird und eine Position einer Schneidkante (8a) des Löffels (8) entsprechend einer relativen Position der Schneidkante (8a) in Bezug auf die geplante Topographie, die eine beabsichtigte Form eines Objektes einer Bearbeitung durch die Arbeitsausrüstung (2) anzeigt, auf eine Position oberhalb geplanter Topographie beschränkt ist; und einen Einstellabschnitt (576), der, wenn der Einstellwert des Befehls-Stroms genauso groß ist wie oder kleiner als ein vorgeschriebener Wert, während die Interventions-Steuerung ausgeführt wird, den vorgeschriebenen Wert an das Proportional-Magnetventil (27) für einen Stiel-Aushub ausgibt und, wenn der Einstellwert des Befehls-Stroms über dem vorgeschriebenen Wert liegt, während die Interventions-Steuerung ausgeführt wird, den Einstellwert des Befehls-Stroms an das Proportional-Magnetventil (27) für einen Stiel-Aushub ausgibt, und den Einstellwert des Befehls-Stroms an das Proportional-Magnetventil (27) für einen Stiel-Aushub ausgibt, während die Interventions-Steuerung nicht ausgeführt wird.