DE112014000145T5

DE112014000145T5 - Baufahrzeug

Info

Publication number: DE112014000145T5
Application number: DE112014000145.7T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kami; Takeo Yamada; Yuto Fujii; Takeshi Takaura
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: CN104619922A; WO2015025986A1; JPWO2015025986A1; US9481976B2; KR101668199B1; JP5864775B2; US20160145827A1; DE112014000145B4; CN104619922B; KR20160030869A

Abstract

Ein Baufahrzeugt enthält einen Ausleger, einen Stiel, einen Löffel, ein Stiel-Steuerelement, einen Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes sowie einen Abschnitt zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit. Der Abschnitt zur Bestimmung des Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmt einen Geschwindigkeits-Grenzwert, mit dem eine Geschwindigkeit einer Schneidkante des Löffels begrenzt wird, entsprechend einem Abstand zwischen der Schneidkante des Löffels und einer geplanten Oberfläche. Der Abschnitt zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit bestimmt eine Soll-Geschwindigkeit eines Auslegers auf Basis des durch den Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmten Geschwindigkeits-Grenzwertes. Der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der auf Basis von Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und einem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn ein Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als ein vorgeschriebenes Maß, und legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.

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.
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 Nr. 9-328774

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei den oben aufgeführten Profilierungsarbeiten ist beispielsweise eine Methode möglich, mit der so gesteuert wird, dass ein Löffel bei Betätigung eines Stiel-Steuerhebels durch Automatisierung einer Betätigung eines Auslegers nicht in beabsichtigte geplante Topografie (geplante Soll-Topografie) eindringt.
Bei einer derartigen Steuermethode ist, wenn eine Betätigung des Stiels unter Einsatz des Stiel-Steuerhebels eine Feineinstellungs-Betätigung ist, das Maß einer Betätigung des Auslegers bei automatischer Steuerung relativ zu Bewegung des Löffels durch den Stiel groß. Da der Ausleger stärker vertikal bewegt wird, wird eine Schneidkante des Löffels nicht stabilisiert, und es kommt zu Pendeln (hunting).
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Baufahrzeug zu schaffen, mit dem Pendeln unterdrückt werden kann.
Weitere Aufgaben und neuartige Merkmale werden aus der weiter unten folgenden Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Lösung des Problems
Ein Baufahrzeug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Ausleger, einen Stiel, einen Löffel, ein Stiel-Steuerelement, einen Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes sowie einen Abschnitt zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit. Der Abschnitt zur Bestimmung des Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmt einen Geschwindigkeits-Grenzwert, mit dem eine Geschwindigkeit einer Schneidkante des Löffels begrenzt wird, entsprechend einem Abstand zwischen der Schneidkante des Löffels und einer geplanten Oberfläche. Der Abschnitt zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit bestimmt eine Soll-Geschwindigkeit eines Auslegers auf Basis des durch den Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmten Geschwindigkeits-Grenzwertes. Der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der auf Basis von Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und einem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn ein Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als ein vorgeschriebenes Maß, und legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Betätigungselementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.
Bei dem Baufahrzeug der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, durch Festlegung auf einen Geschwindigkeits-Grenzwert, der niedriger ist als der auf Basis von Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers auf Basis des niedrigeren Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmt. Daher wird vertikale Bewegung des Auslegers eingeschränkt, wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Vorzugsweise entspricht die Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels einer ersten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle. Der Bestimmungsabschnitt bestimmt den Geschwindigkeits-Grenzwert auf Basis einer zweiten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle, die Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels darstellt, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, und der Geschwindigkeits-Grenzwert der zweiten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle in Bezug auf den Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels ist niedriger als der der ersten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle.
Dementsprechend wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, der Geschwindigkeits-Grenzwert auf Basis der zweiten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle bestimmt, so dass eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers auf Basis eines niedrigeren Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmt wird. Daher wird vertikale Bewegung des Auslegers entsprechend eingeschränkt, wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Vorzugsweise legt der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes den auf Basis der Korrelation berechneten Geschwindigkeits-Grenzwert fest, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, und legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der ermittelt wird, indem der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.
Dementsprechend wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß Festlegung auf einen niedrigeren Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der ermittelt wird, indem der auf Basis von Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1, so dass eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers auf Basis des niedrigeren Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmt wird. Daher wird vertikale Bewegung des Auslegers eingeschränkt, wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Vorzugsweise enthält das Baufahrzeug des Weiteren einen Abschnitt zum Ermitteln eines Typs, der einen Typ des Löffels ermittelt. Der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes legt einen auf Basis der Korrelation berechneten Geschwindigkeits-Grenzwert fest, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, und legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der ermittelt wird, indem der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1 und dem Typ des Löffels entspricht, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.
Dementsprechend wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, Festlegung auf einen Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der ermittelt wird, indem der auf Basis von Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1 und einem Typ des Löffels entspricht. Daher wird Festlegung auf einen passenden Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der einem Typ des Löffels entspricht, wird vertikale Bewegung des Auslegers entsprechend eingeschränkt, wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Vorzugsweise ermittelt der Abschnitt zum Ermitteln eines Typs einen Typ des Löffels als ”groß” oder ”klein”. Der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der ermittelt wird, indem der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem ersten Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1 und einem großen Löffel entspricht, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, und der erste Koeffizient ist auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als ein zweiter Koeffizient, der einem kleinen Löffel entspricht.
Dementsprechend wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, Festlegung auf einen Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der ermittelt wird, indem der auf Basis von Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit dem ersten Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1 und der einem großen Löffel entspricht, und ist der erste Koeffizient auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der zweite Koeffizient, der einem kleinen Löffel entspricht. Daher wird Festlegung auf einen geeigneten Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der Trägheitskraft bei einem großen Löffel entspricht, wird vertikale Bewegung des Auslegers eingeschränkt, wird eine Schneidkante des Löffels stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Vorzugsweise legt der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der auf Basis der Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der auf Basis der Korrelation berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als der vorgeschriebene Wert und sich die Schneidkante des Löffels oberhalb der geplanten Fläche befindet, und legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als der vorgeschriebene Wert und sich die Schneidkante des Löffels auf der Höhe der geplanten Oberfläche oder unterhalb derselben befindet.
Dementsprechend wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß und die Schneidkante des Löffels auf der Höhe der geplanten Oberfläche oder unterhalb derselben liegt, Festlegung auf einen Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der niedriger ist als der auf Basis von Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, und wenn sich die Schneidkante des Löffels oberhalb der geplanten Oberfläche befindet, wird der Geschwindigkeits-Grenzwert nicht gesenkt. Daher kann Steuerung ausgeführt werden, die der geplanten Oberfläche dicht folgt.
Vorzugsweise legt der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der auf Basis der Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der auf Basis der Korrelation berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß und ein vorgeschriebener Zeitraum verstrichen ist, und legt einen Geschwindigkeits-Grenzwert fest, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, bis der vorgeschriebene Zeitraum verstreicht.
Dementsprechend wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, bis der vorgeschriebene Zeitraum verstreicht, Festlegung auf einen Geschwindigkeits-Grenzwert getroffen, der niedriger ist als der auf Basis von Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert. Daher wird der Geschwindigkeits-Grenzwert nur während einer instabilen Periode unmittelbar nach Beginn von Bewegung des Löffels verringert und wird der Geschwindigkeits-Grenzwert während einer stabilen Periode nicht verringert. Daher kann effiziente Steuerung ausgeführt werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei dem Baufahrzeug kann Pendeln eingeschränkt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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 ein Flussdiagramm, das Profilierungs-Steuerung (Aushub-Grenzwertsteuerung) von Baufahrzeug 100 auf Basis der Ausführungsform 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 einen Verarbeitungsblock in einem Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit auf Basis der Ausführungsform im Überblick veranschaulicht.
16 ist eine weitere Darstellung, die eine Geschwindigkeits-Grenzwert-Tabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine Darstellung, die einen Verarbeitungsblock in einem Abschnitt 54P zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit auf Basis einer ersten Abwandlung der Ausführungsform im Überblick veranschaulicht.
18 ist eine Darstellung, die einen Verarbeitungsblock in einem Abschnitt 54Q zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit auf Basis einer zweiten Abwandlung der Ausführungsform im Überblick veranschaulicht.
19 ist eine Darstellung, die eine Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes auf Basis einer dritten Abwandlung der Ausführungsform veranschaulicht.
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 P1 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 P1 b 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 eine Betätigung des Stiels von einer Bedienungsperson durchgeführt 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 Hydraulikkammer und einer zweiten Hydraulikkammer 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 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 Längsrichtung 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.
Die Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L in der Querrichtung 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 der Querrichtung durchgeführt.
In dem vorliegenden Beispiel wird eine Betätigung von Ausleger 6 auch als eine Anhebe-Betätigung bzw. eine Absenk-Betätigung bezeichnet. Eine Betätigung von Stiel 7 in der 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 (ein Steuerungselement) 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 zweite Steuerhebel 25L (ein Steuerungselement) wird in der Längsrichtung 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 Längsrichtung.
Der zweite Steuerhebel 25L wird in der Querrichtung 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 Querrichtung.
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 Stiel 7 entsprechen, und die Betätigung in der Längsrichtung kann der Betätigung von Dreheinheit 3 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 Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 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 einer 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 einer 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 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 Betätiqungsvorrichtung 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 Absenkt-Vorgang und einen Anhebe-Vorgang.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Vorgang zum Absenken von 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 Vorgang zum Absenken von Stiel 7 wird durchgeführt.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Vorgang zum Anheben von 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 Vorgang zum Anheben von 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 Absenk-Vorgang und einen Anhebe-Vorgang.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Vorgang zum Absenken von 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 Vorgang zum Absenken von Löffel 8 wird durchgeführt.
Wenn Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, um den Vorgang zum Anheben von 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. Richtungs-Steuerventil 64 arbeitet auf Basis des Vorsteuer-Öldrucks.
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-Öls.
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 Hydrauliköl, dessen Druck durch Steuerventil 27A reguliert wird, Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, bewegt sich der Steuerkolben axial zu einer Seite hin. Wenn das Hydrauliköl, 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.
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 die geplante Soll-Topographie U verhindert wird, als Interventions-Steuerung bezeichnet.
Das heißt, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert eine Geschwindigkeit von Ausleger 6 so, dass sich eine Geschwindigkeit, mit der sich Löffel 8 der geplanten Soll-Topographie U nähert, entsprechend einem Abstand d zwischen der geplanten Soll-Topographie U und Löffel 8 verringert, auf Basis der geplanten Soll-Topographie U, die geplante Topographie darstellt, die eine beabsichtigte Form eines Aushub-Objektes ist, und Löffel-Positionsdaten S, 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.
Öl-Weg 501 ist mit Steuerventil 27C verbunden und führt ein Vorsteuer-Öl zu, das Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird, das mit Auslegerzylinder 10 verbunden ist.
Öl-Weg 501 weist Öl-Weg 501, über den das Vorsteuer-Öl vor dem Hindurchtreten durch Steuerventil 27C strömt, und Öl-Weg 502 auf über den das Vorsteuer-Öl nach dem Hindurchtreten durch Steuer Ventil 27C strömt. Öl-Weg 502 ist mit Steuerventil 27C und Wechselventil 51 verbunden und über Wechselventil 51 mit Öl-Weg 4528 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 mit einem Öl-Weg von Öl-Weg 502 und Öl-Weg 452B, die mit Steuerventil 27B verbunden sind, 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 des Vorsteuer-Öldrucks von Öl-Weg 502 und des Vorsteuer-Öldrucks von 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-Öls 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.
Beispielsweise steuert, wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird, durch die Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt wird, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Steuerventil 27C 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 der geplanten Soll-Topographie U und Löffel 8 auf Basis der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-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 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 geplanten Soll-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.
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 der geplanten Soll-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 geplanten Soll-Topographie erzeugt die geplante Soll-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 geplanten Soll-Topographie gibt Daten über die erzeugte geplante Soll-Topographie U an Anzeigeabschnitt 29 aus. So zeigt Anzeigeabschnitt 29 die geplante Soll-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 Führungs-Monitor für informationsbezogenes Bauen auf.
Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der geplanten Soll-Topographie gibt Daten über die geplante Soll-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 die geplante Soll-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 geplante Soll-Topographie U von Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der geplanten Soll-Topographie. Abschnitt 53 zum Ermitteln des Abstandes berechnet Abstand d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 in einer Richtung senkrecht zu der geplanten Soll-Topographie U und der geplanten Soll-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 so, dass sich eine Geschwindigkeit, mit der sich Löffel 8 der geplanten Soll-Topographie U nähert, entsprechend einer Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle verringert.
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 der geplanten Soll-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 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 der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U ausgeführt.
Verfahren zum Berechnen von Soll-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 der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U (eine senkrechte Geschwindigkeits-Komponente) und eine Geschwindigkeits-Komponente Vcx_am in einer Richtung parallel zu der Oberfläche der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U in Bezug auf die senkrechte Achse des globalen Koordinatensystems anhand einer Winkelneigung, die von Sensor-Steuervorrichtung 30 bezogen wird, und der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-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 geplanten Soll-Topographie U in eine senkrechte Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am und eine horizontale Geschwindigkeits-Komponente Vcx_am in Bezug auf die geplante Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U (an einer Seite von Arbeitsausrüstung 2 von Baufahrzeug 100) befindet, einen positiven Wert, und hat Abstand d zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an einer Innenseite der Oberfläche der geplanten Soll-Topographie U (an einer Innenseite eines Aushub-Objektes relativ zu der geplanten Soll-Topographie U) befindet, einen negativen Wert. Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a oberhalb der Oberfläche der geplanten Soll-Topographie U befindet, ist Abstand d positiv, und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a unterhalb der Oberfläche der geplanten Soll-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 die geplante Soll-Topographie U eindringt, ist Abstand d positiv, und zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an einer Position befindet, an der sie in die geplante Soll-Topographie U eindringt, hat Abstand d einen negativen Wert.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a an der geplanten Soll-Topographie U befindet (Schneidkante 8a ist in Kontakt mit der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U bewegt, einen positiven Wert, und eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a von der Außenseite zur Innenseite der geplanten Soll-Topographie U bewegt, hat einen negativen Wert. Eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a oberhalb der geplanten Soll-Topographie U bewegt, hat einen positiven Wert, und eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem sich Schneidkante 8a unterhalb der geplanten Soll-Topographie U bewegt, hat einen negativen Wert.
Bei Informationen über den Geschwindigkeits-Grenzwert 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 der geplanten Soll-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 von Abstand d zu.
Wenn Abstand d genauso groß ist wie oder größer als d1, ist oberhalb der geplanten Soll-Topographie U eine Geschwindigkeit, mit der sich die Schneidkante unterhalb der geplanten Soll-Topographie U bewegt, größer, und ein Absolutwert von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt ist größer, wenn Schneidkante 8a weiter von der Oberfläche der geplanten Soll-Topographie U entfernt ist.
Wenn Abstand d genauso groß ist wie oder kleiner als 0, hat Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt einen positiven Wert, und ein Absolutwert von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt nimmt mit Zunahme von Abstand d zu.
Wenn Abstand d, um den Schneidkante 8a von Löffel 8 von der geplanten Soll-Topographie U entfernt ist, kleiner ist als 0, ist, ist unterhalb der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U erheblich von der geplanten Soll-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_bm, 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 auf Basis der Ausführungsform 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 der geplanten Soll-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 Grenzwertes Vcy_am_Imt der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente von Ausleger 6 dar. Das heißt, der Grenzwert 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 Grenzwert 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 die geplante Soll-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 Grenzwert 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-Steuereinheit 57 auf Basis der Ausführungsform zeigt.
Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 weist, wie in 12 gezeigt, einen Abschnitt 262A zur Berechnung einer Zylinder-Geschwindigkeit, einen EPC-Ermittlungsabschnitt 262B, einen EPC-Befehlsabschnitt 262C auf.
Arbeitsausrüstungs-Steuerungseinheit 57 gibt Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 aus, so dass Ausleger 6 mit Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers angetrieben wird, wenn Interventions-Steuerung ausgeführt wird.
Abschnitt 262A zur Berechnung einer Zylinder-Geschwindigkeit berechnet eine Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 entsprechend Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt. Das heißt, eine Zylinder-Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 entsprechend einer Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers wird auf Basis einer Schätzgeschwindigkeits-Tabelle berechnet, die eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit von Schneidkante 8a von Löffel 8 lediglich auf Basis einer Betätigung von Ausleger 6 und einer Geschwindigkeit von Hydraulikzylinder 60 darstellt und im Voraus in Speicherabschnitt 58 gespeichert wird.
EPC-Ermittlungsabschnitt 262B führt Verarbeitung zur Ermittlung eines Wertes eines EPC-Stroms auf Basis der berechneten Zylinder-Geschwindigkeit durch. Das heißt, die Verarbeitung zur Ermittlung wird auf Basis im Voraus in Speicherabschnitt 58 gespeicherter Korrelationsdaten durchgeführt.
EPC-Befehlsabschnitt 262C gibt einen von EPC-Ermittlungsabschnitt 262B berechneten Wert des EPC-Stroms an Steuerventil 27 aus.
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 EPC-Ermittlungsabschnitt 262B ausgegeben wird. Die Zylinder-Geschwindigkeitstabelle und 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-Öls) 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 EPC-Ermittlungsabschnitt 262B von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ausgegeben wird. Daher korrelieren ein PPC-Druck und ein EPC-Strom miteinander.
Arbeitsausrüstung-Steuereinheit 57 berechnet einen Wert des EPC-Stroms entsprechend der durch Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit berechneten soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers und gibt den EPC-Strom als Steuer-Befehl CBI über EPC-Befehlsabschnitt 262C aus.
So kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger 6 aufgrund von Interventions-Steuerung so steuern, dass Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in die geplante Soll-Topografie U eindringt.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert Stiel 7 und Löffel 8 wie erforderlich. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert Stiel-Zylinder 11, indem sie einen Stiel-Steuer-Befehl zu Steuerventil 27 sendet. Der Stiel-Steuer-Befehl hat einen Stromwert entsprechend einer Stiel-Befehls-Geschwindigkeit. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert Löffelzylinder 12, indem sie einen Löffel-Steuer-Befehl zu Steuerventil 27 sendet. Der Löffel-Steuer-Befehl hat einen Stromwert entsprechend einer Löffel-Befehls-Geschwindigkeit.
Bei einer Betätigung in diesem Fall können auch, wie oben beschrieben, ein Stiel-Steuer-Befehls sowie ein Löffel-Steuer-Befehl mit einem Stromwert zum Steuern von Steuerventil 27 in einem ähnlichen Verfahren wie dem zur Berechnung eines EPC-Stroms anhand von Sollgeschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers an Steuerventil 27 ausgegeben werden.
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, die geplante Soll-Topographie U wird von Abschnitt 28C zur Erzeugung von Daten der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-Topographie U auf Basis der geplanten Soll-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 Soll-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 der geplanten Soll-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, wie unter Bezugnahme auf Fig. E1 beschrieben, 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 Arbeitsausrüstungs-Steuereinheit 57 einen Wert des EPC-Stroms, der Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers entspricht, und gibt einen EPC-Strom als Steuer-Befehl CBI von EPC-Befehls-Abschnitt 262C an Steuerventil 27 aus (Schritt SA10).
So kann Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger 6 so steuern, dass Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht in die geplante Soll-Topographie U eindringt.
Dann endet der Prozess (Ende).
So wird bei dem vorliegenden Beispiel eine Geschwindigkeit von Ausleger 6 auf Basis der geplanten Soll-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 gesteuert, dass eine relative Geschwindigkeit, mit der sich Löffel 8 der geplanten Soll-Topographie U nähert, entsprechend Abstand d zwischen der geplanten Soll-Topographie U und Schneidkante 8a von Löffel 8 abnimmt.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bestimmt einen Geschwindigkeits-Grenzwert entsprechend Abstand d zwischen der geplanten Soll-Topographie U und Schneidkante 8a von Löffel 8 auf Basis der geplanten Soll-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 der geplanten Soll-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 die geplante Soll-Topographie U gesteuert, Eindringen von Schneidkante 8a in die geplante Soll-Topographie U wird verhindert, und es kann Profilierungs-Bearbeitung durchgeführt werden, mit der eine Oberfläche entsprechend der geplanten Topographie hergestellt wird.
Anpassung von Geschwindigkeits-Grenzwert
Indem Stiel 7, wie oben beschrieben, durch Betätigen des zweiten Steuerhebels 25L von Betätigungsvorrichtung 25 betätigt wird, können Profilierungsarbeiten durchgeführt werden, mit denen eine Oberfläche mit Schneidkante 8a von Löffel 8 parallel zu der geplanten Oberfläche gemacht wird.
Das heißt, bei Interventions-Steuerung von Ausleger 6 wird Steuerung 6 so ausgeführt, dass Löffel 8 nicht in die geplante Topografie eindringt. Eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers entsprechend Abstand d zwischen der geplanten Soll-Topografie U und Schneidkante 8a von Löffel 8 wird gemäß einer Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle so berechnet, dass eine Geschwindigkeit von Ausleger 6 gesteuert wird.
Wenn eine Betätigung des Stiels mittels des zweiten Steuerhebels 25L eine Feineinstellungs-Betätigung ist, ist aus der Betätigung des Stiels resultierende Bewegung von Schneidkante 8a von Löffel 8 schwach, und die Soll-Geschwindigkeit des Auslegers, die eine Betätigung von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung bestimmt, ist dominant.
Daher ist, wenn eine Betätigung von Ausleger 6 in Bezug auf Stiel 7 stärker ist, vertikale Bewegung von Ausleger 6 stark. So wird Schneidkante 8a von Löffel 8 nicht stabilisiert, und es kann zu Pendeln kommen.
Das heißt, unmittelbar nach Beginn von Bewegung von Löffel 8 direkt nach einer Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L kann Schneidkante 8a von Löffel 8 instabil sein.
In der Ausführungsform wird ein Verfahren beschrieben, mit dem eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers angepasst wird, wenn die Betätigung des Stiels mittels des zweiten Steuerhebels 25L die Feineinstellungs-Betätigung ist.
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 steigt, wie in 14 gezeigt, mit Zunahme des Maßes der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L. Um das Maß der Betätigung von 0 herum ist ein Spielraum vorhanden, und ein PPC-Druck steigt von einem bestimmten Maß der Betätigung an linear.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Bereich, in dem ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L bis zu einem vorgeschriebenen Wert X ansteigt, als ein Bereich der Feineinstellungs-Betätigung bezeichnet. Ein PPC-Druck zu dieser Zeit ist mit Y gekennzeichnet. Ein Bereich, der dem vorgeschriebenen Wert X, der über dem Bereich der Feineinstellungs-Betätigung liegt, entspricht, oder darüber liegt, wird auch als ein normaler Betätigungsbereich bezeichnet.
15 ist eine Darstellung, die einen Verarbeitungsblock in Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit auf Basis der Ausführungsform im Überblick veranschaulicht.
Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit enthält, wie in 15 gezeigt, einen Abschnitt 54A zur Berechnung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes, einen Anpassungsabschnitt 54B sowie einen Ermittlungsabschnitt 54C.
Abschnitt 54A zur Berechnung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes führt Ermittlungsverarbeitung unter Verwendung der unter Bezugnahme auf 14 beschriebenen Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle durch.
Das heißt, Abschnitt 54A zur Berechnung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes berechnet Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes entsprechend Abstand d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und der geplanten Soll-Topografie U, der durch Abschnitt 53 zum Ermitteln eines Abstandes ermittelt wird, gemäß der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle.
Anpassungsabschnitt 54B passt Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis einer Anpassungstabelle an.
Als die Anpassungstabelle kann beispielsweise eine Tabelle eingesetzt werden, in der die Ordinate einen Koeffizienten K (≤ 1) repräsentiert, mit dem Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt multipliziert wird, und die Abszisse die Beziehung zu einem PPC-Druck anzeigt.
Dabei steigt in der Anpassungstabelle Koeffizient K linear mit steigendem PPC-Druck. Wenn der PPC-Druck einen vorgeschriebenen Wert Y erreicht, wird Koeffizient K auf 1 gesetzt. Wenn ein PPC-Druck auf oder über dem vorgeschriebenen Wert Y liegt, wird Koeffizient K auf 1 gehalten.
Gemäß der Anpassungstabelle passt Anpassungsabschnitt 54B Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis von Koeffizient K an, wenn ein PPC-Druck unter dem vorgeschriebenen Wert Y liegt, und passt Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt nicht an, wenn ein PPC-Druck auf oder über dem vorgeschriebenen Wert Y liegt.
Anpassungsabschnitt 54B ermittelt Koeffizient K entsprechend einem PPC-Druck, der einem Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels entspricht, und passt einen Geschwindigkeits-Grenzwert an, indem er den durch Abschnitt 54A zur Berechnung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes berechneten Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt mit dem ermittelten Koeffizienten K multipliziert.
Ermittlungsabschnitt 54C berechnet Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers auf Basis von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt, der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels, die anhand der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels ermittelt wird, und der senkrechten Geschwindigkeits-Komponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit Vcy_bkt des Löffels, die anhand der geschätzten Geschwindigkeit Vcy_bkt des Löffels ermittelt wird.
Das heißt, Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers wird entsprechend dem unter Bezugnahme auf 15 beschriebenen Verfahren berechnet.
Dann gibt die Interventions-Steuereinheit 57 entsprechend der durch Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit bestimmten Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 aus.
16 ist eine weitere Darstellung, die eine Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes auf Basis der Ausführungsform veranschaulicht.
Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt ist dabei, wie in 16 gezeigt, mit der Ordinate dargestellt, und die Abszisse repräsentiert Abstand d zwischen der Schneidkante und der geplanten Oberfläche.
Eine Linie LA repräsentiert dabei die unter Bezugnahme auf 10 beschriebene Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle (die erste Schneidkanten-Geschwindigkeitstabelle).
Eine Linie LB repräsentiert eine Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle, die gemäß Koeffizient K (≤ 1) entsprechend einem PPC-Druck angepasst ist (eine zweite Schneidkanten-Geschwindigkeitstabelle).
Linie LB hat aufgrund der Multiplikation mit Koeffizient K (≤ 1) eine schwächere Steigung als Linie LA.
Daher ist aufgrund der Berechnung von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt von Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes entsprechend Abstand d zwischen Schneidkante 8a von Löffel 8 und der geplanten Soll-Topografie U, der durch Abschnitt 53 zum Ermitteln eines Abstandes ermittelt wird, gemäß der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle entsprechend Linie LB der Betrag von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt kleiner.
In der Ausführungsform stellt Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 einen Wert, der kleiner ist als ein Wert für Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis der mit Linie LA dargestellten Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle als Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt ein, wenn das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L (ein Maß der Betätigung des Stiels) kleiner ist als das vorgeschriebene Maß X.
Das heißt, Anpassungsabschnitt 54B von Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit stellt Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle ein, die mit Linie LB dargestellt ist, deren Steigung schwächer ist als die von Linie LA, wenn das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L (ein Maß der Betätigung des Stiels) kleiner ist als das vorgeschriebene Maß X.
So kann, da ein Wert für Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt kleiner ist, ein Wert für eine Ausleger-Sollgeschwindigkeit von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung verringert werden. Mit Verringerung des Wertes für die Soll-Geschwindigkeit des Auslegers wird vertikale Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt, Schneidkante 8a von Löffel 8 wird stabilisiert, und Pendeln kann unterdrückt werden.
Da Koeffizient K entsprechend dem Maß der Betätigung des Stiels kleiner ist, hat Linie LB darüber hinaus eine schwächere Steigung als Linie LA, wenn das Maß der Betätigung des Stiels klein ist. Daher kann ein Wert für die Ausleger-Sollgeschwindigkeit von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung weiter verkleinert werden. Daher wird, indem ein Wert für die Soll-Geschwindigkeit des Auslegers entsprechend dem Maß der Betätigung des Spiels verringert wird, eine passende Soll-Geschwindigkeit des Auslegers eingestellt, wird vertikale Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt, wird Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Wenn das Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L (das Maß der Betätigung des Stiels) genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß X, stellt Anpassungsabschnitt 54B von Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle entsprechend Linie LA ein, da Koeffizient K auf 1 eingestellt ist.
In diesem Fall ist, da Bewegung von Schneidkante 8a von Löffel 8, die aus der Betätigung des Stiels resultiert, stark ist, eine Ausleger-Sollgeschwindigkeit von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung nicht dominant. Wenn eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers entsprechend der normalen Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle eingestellt wird, kann Profilierungssteuerung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, bei der Schneidkante 8a von Löffel 8 der geplanten Oberfläche folgt.
Erste Abwandlung
Bei einer ersten Abwandlung der Ausführungsform wird Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit durch einen Abschnitt 54P zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit ersetzt.
17 ist eine Darstellung, die einen Verarbeitungsblock in Abschnitt 54P zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit auf Basis der ersten Abwandlung der Ausführungsform im Überblick darstellt.
Abschnitt 54P zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit entsteht, wenn zu Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit des Weiteren eine Zeitmesser- bzw. Timer-Funktion hinzugefügt wird. Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B wird über einen vorgegebenen Zeitraum nach einer Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L durchgeführt. Bei einem derartigen Verfahren kann Anpassungsverarbeitung nur unmittelbar nach dem Beginn von Bewegung von Löffel 8 mittels des zweiten Steuerhebels 25L durchgeführt werden. Schneidkante 8a von Löffel 8 kann, wie oben beschrieben, unmittelbar nach dem Beginn von Bewegung von Löffel 8 mittels des zweiten Steuerhebels 25L instabil sein. Daher wird Anpassungsverarbeitung durch Anpassungsabschnitt 54B nur während eines Zeitraums unmittelbar nach Beginn der Bewegung durchgeführt, und statt Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B wird nach Verstreichen des vorgegebenen Zeitraums, nach dem Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert ist, normale Steuerung ausgeführt.
Obwohl sich, wie in 17 gezeigt, Abschnitt 54P zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit dadurch von Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit unterscheidet, dass er des Weiteren eine/n Zeitmesseinrichtung bzw. Timer 54E enthält, gleicht er diesem ansonsten, und ausführliche Beschreibung desselben wird nicht wiederholt.
Timer 54E schaltet Ermittlungsverarbeitung basierend auf Eingabe eines Zeitraums der Betätigung um, über den der zweite Steuerhebel 25L betätigt wird.
Das heißt, Timer 54E lässt Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B zu, wenn ein Zeitraum der Betätigung, über den der zweite Steuerhebel 25L betätigt wird, kürzer ist als ein vorgeschriebener Zeitraum.
Daher stellt Anpassungsabschnitt 54B Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis der Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle entsprechend Linie LB ein, die ermittelt wird, indem Linie LA mit Koeffizient K (≤ 1) multipliziert wird, wenn ein Maß der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L (ein Maß der Betätigung des Stiels) kleiner ist als das vorgeschriebene Maß X und der Zeitraum der Betätigung kürzer ist als der vorgeschriebene Zeitraum.
Wenn der Zeitraum der Betätigung, über den der zweite Steuerhebel 25L betätigt wird, genauso lang ist wie oder länger als der vorgeschriebene Zeitraum, lässt Timer 54E Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B überspringen und stellt Ermittlungsabschnitt 54C einen Ausgang bereit.
Ermittlungsabschnitt 54C berechnet Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers auf Basis von Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt, der senkrechten Geschwindigkeitskomponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels, die anhand der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels ermittelt wird, sowie der senkrechten Geschwindigkeitskomponente Vcy_bkt der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels, die anhand der geschätzten Geschwindigkeit Vc_bkt des Löffels ermittelt wird.
In der ersten Abwandlung der Ausführungsform wird Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B nur durchgeführt, wenn der Zeitraum der Betätigung, über den der zweite Steuerhebel 25L betätigt wird, kürzer ist als der vorgeschriebene Zeitraum.
Bei einem derartigen Verfahren wird Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B nur über einen vorgeschriebenen Zeitraum unmittelbar nach Beginn der Bewegung der Betätigung des Stiels durchgeführt, die aus der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L resultiert, und anstelle von Anpassungsverarbeitung in Anpassungsabschnitt 54B kann nach Verstreichen eines vorgegebenen Zeitraums, nach dem Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert ist, normale Steuerung ausgeführt werden.
Daher kann, da ein Wert für Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt nur über einen vorgeschriebenen Zeitraum unmittelbar nach Bewegung der Betätigung des Stiels, die aus der Betätigung des zweiten Steuerhebels 25L resultiert, klein ist, ein Wert einer Ausleger-Sollgeschwindigkeit von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung verkleinert werden. Bei Verringerung des Wertes der Soll-Geschwindigkeit des Auslegers wird vertikale Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt, wird Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert, und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Wenn der vorgegebene Zeitraum nach Stabilisierung von Schneidkante 8a von Löffel 8 verstrichen ist, kann effiziente Steuerung mit einer entsprechend einer normalen Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle eingestellten Soll-Geschwindigkeit des Auslegers ausgeführt werden, und kann Profilierungs-Steuerung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, bei der Schneidkante 8a von Löffel 8 einer geplanten Oberfläche folgt.
Zweite Abwandlung
Bei einer zweiten Abwandlung wird Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit durch einen Abschnitt 54Q zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit ersetzt.
Abschnitt 54Q zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit passt eine Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle entsprechend einem Typ von Löffel 8 an.
18 ist eine Darstellung, die einen Verarbeitungsblock in Abschnitt 54Q zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit auf Basis der zweiten Abwandlung der Ausführungsform im Überblick darstellt.
Obwohl sich, wie in 18 gezeigt, Abschnitt 54Q zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit von Abschnitt 54 zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit dadurch unterscheidet, dass Anpassungsabschnitt 54B durch einen Anpassungsabschnitt 54D ersetzt wird, und des Weiteren ein Abschnitt 54F zur Ermittlung eines Löffel-Typs vorhanden ist, gleicht er ihm ansonsten, und ausführliche Beschreibung desselben wird nicht wiederholt.
Abschnitt 54F zum Ermitteln eines Löffel-Typs bestimmt einen Typ von Löffel 8 auf Basis von Eingangsdaten. Bei dem vorliegenden Beispiel werden zwei Typen von Löffeln 8, d. h. ”groß” und ”klein”, bestimmt.
Wenn Löffel 8 ”groß” ist, bedeutet dies, dass ein Gewicht des Löffels hoch ist. Wenn Löffel 8 ”klein” ist, bedeutet dies, dass ein Gewicht des Löffels niedrig ist.
Eingangsdaten, die in Abschnitt 54F zum Ermitteln eines Löffel-Typs eingegeben werden, basieren auf Daten über einen Typ von Löffel 8, die von einer Bedienungsperson über Eingabeabschnitt 321 von Mensch-Maschinen-Schnittstellenabschnitt 32 beispielsweise dann eingestellt werden, wenn Löffel 8 an Baufahrzeug 100 angebracht wird.
Beispielsweise kann eine Bedienungsperson ein Gewicht von Löffel 8 an einem Bildschirm zum Einstellen eines Löffel-Gewichtes einstellen, der an Anzeigeabschnitt 322 angezeigt wird.
Als Alternative dazu kann ein Gewicht von Löffel 8, sofern es nicht von der Bedienungsperson manuell ausgewählt wird, automatisch auf Basis eines in Hydraulikzylinder 60 (Auslegerzylinder 10, Stielzylinder 11 und Löffelzylinder 12) erzeugten Drucks erfasst werden. In diesem Fall wird beispielsweise, wenn sich Baufahrzeug 100 in einer bestimmten Ausrichtung befindet und sich Löffel 8 in der Luft befindet, ein in Hydraulikzylinder 60 erzeugter Druck erfasst. Ein Gewicht von Löffel 8, der an Stiel 7 angebracht ist, kann auch auf Basis eines erfassten Drucks in Hydraulikzylinder 60 angegeben werden. Abschnitt 54F zum Ermitteln eines Löffel-Typs kann Daten über den erfassten Druck in Hydraulikzylinder 60 als die Eingangsdaten empfangen und dann auf Basis dieser Daten Bestimmung durchführen.
Anpassungsabschnitt 54D passt Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis einer Anpassungstabelle entsprechend einem von Abschnitt 54F zum Ermitteln eines Löffel-Typs ermittelten Typs eines Löffels an.
Das heißt, Anpassungsabschnitt 54D verfügt über Anpassungstabellen T1 und T2, in denen die Ordinate Koeffizient K (≤ 1) repräsentiert, mit dem Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt multipliziert wird, und die Abszisse eine Beziehung zu einem PPC-Druck repräsentiert. Die Anpassungstabellen T1 und T2 unterscheiden sich je nach Typ von Löffel 8.
Die Anpassungstabellen T1 und T2 entsprechen jeweils ”kleinen” und ”großen” Löffeln 8. Dabei stellen die Anpassungstabellen T1 und T2 jeweils eine Tabelle dar, in der Koeffizient K mit ansteigendem PPC-Druck linear ansteigt. Anpassungstabelle T1 hat bei gleichem PPC-Druck einen größeren Wert für Koeffizient K als Anpassungstabelle T2.
In den Anpassungstabellen T1 und T2 wird Koeffizient K auf 1 gesetzt, wenn ein PPC-Druck einen vorgeschriebenen Wert Y hat. Wenn ein PPC-Druck auf oder über dem vorgeschriebenen Wert Y liegt, wird Koeffizient K auf 1 gehalten. Wenn ein PPC-Druck unter dem vorgeschriebenen Wert Y liegt, ist Koeffizient K kleiner als 1.
Anpassungsabschnitt 54D wählt entsprechend einem durch Abschnitt 54F zum Ermitteln eines Löffel-Typs ermittelten Typs eines Löffels eine der Anpassungstabellen T1 und T2 aus. Auf Basis der ausgewählten Anpassungstabelle passt Anpassungsabschnitt 54D Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf Basis des Koeffizienten K entsprechend der Anpassungstabelle an, wenn ein PPC-Druck unter dem vorgeschriebenen Wert Y liegt, und passt Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt nicht an, wenn ein PPC-Druck auf oder über dem vorgeschriebenen Wert Y liegt.
Anschließend berechnet Ermittlungsabschnitt 54C, wie oben beschrieben, die senkrechte Geschwindigkeitskomponente Vcy_am der geschätzten Geschwindigkeit Vc_am des Stiels und die senkrechte Geschwindigkeitskomponente 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, und berechnet basierend darauf sowie auf Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt die Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers.
Dann gibt Interventions-Steuereinheit 57 entsprechend der durch Abschnitt 54Q zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit bestimmten Soll-Geschwindigkeit Vc_bm_Imt des Auslegers Steuer-Befehl CBI an Steuerventil 27 aus.
So kann, da ein Wert für Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt kleiner ist, ein Wert für eine Ausleger-Sollgeschwindigkeit von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung verringert werden. Mit Verringerung des Wertes für die Soll-Geschwindigkeit des Auslegers wird vertikale Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt, wird Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert, und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Das heißt, ein Wert für Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt wird entsprechend einem Typ von Löffel 8 angepasst. Wenn ein Typ von Löffel 8 ”groß” ist, wird Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt gegenüber einem Fall verringert, in dem ein Typ von Löffel 8 ”klein” ist.
Wenn der Typ von Löffel 8 ”groß” ist, ist die Trägheitskraft von Löffel 8 entsprechend einer Soll-Geschwindigkeit des Auslegers höher als in dem Fall, in dem der Typ des Löffels ”klein” ist. Daher ist, um Schneidkante 8a von Löffel 8 zu stabilisieren, eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers vorzugsweise niedrig. Wenn der Typ von Löffel 8 ”klein” ist, ist die Trägheitskraft von Löffel 8 schwach und daher muss eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers nicht so niedrig sein.
Entsprechend dem Verfahren gemäß der zweiten Abwandlung der Ausführungsform wird Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt entsprechend einem Typ von Löffel 8 in geeigneter Weise angepasst, und ein Wert für eine Ausleger-Sollgeschwindigkeit von Ausleger 6 bei Interventions-Steuerung kann verringert werden. Bei Verringerung des Wertes für die Soll-Geschwindigkeit des Auslegers wird vertikale Bewegung von Ausleger 6 eingeschränkt, wird Schneidkante 8a von Löffel 8 stabilisiert und kann Pendeln eingeschränkt werden.
Wenn eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers entsprechend einem Typ von Löffel 8 eingestellt wird, indem eine Anpassungstabelle mit Koeffizient K entsprechend dem Typ von Löffel 8 geändert wird, kann Profilierungs-Steuerung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, bei der Schneidkante 8a von Löffel 8 einer geplanten Oberfläche folgt.
Obwohl in dem vorliegenden Beispiel zwei Typen, d. h. ”groß” und ”klein”, als die Typen von Löffel 8 beschrieben worden sind, ist der Typ nicht ausdrücklich auf ”groß” und ”klein” beschränkt, und des Weiteren kann eine Anpassungstabelle mit Koeffizient K entsprechend einer Vielzahl von Typen von Löffeln 8 zur Anpassung bereitgestellt werden.
Dritte Abwandlung
19 ist eine Darstellung, die eine Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle für Arbeitsausrüstung 2 als Ganzes auf Basis einer dritten Abwandlung der Ausführungsform veranschaulicht. Hier ist, wie in 19 gezeigt, Geschwindigkeits-Grenzwert Vcy_Imt auf der Ordinate dargestellt, und die Abszisse repräsentiert Abstand d zwischen der Schneidkante und der geplanten Fläche.
Dabei repräsentiert Linie LA die unter Bezugnahme auf 10 beschriebene Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle (die erste Schneidkanten-Geschwindigkeitstabelle).
Linie LB repräsentiert die Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle (die zweite Schneidkanten-Geschwindigkeitstabelle), die auf Basis von Koeffizient K (≤ 1) gemäß der Anpassungstabelle entsprechend einem PPC-Druck angepasst wird.
Linie LB ist für einen Fall vorhanden, in dem sich Schneidkante 8a von Löffel 8 unterhalb der geplanten Oberfläche befindet.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein Geschwindigkeits-Grenzwert nur dann auf Basis von Linie LB angepasst, wenn sich Schneidkante 8a von Löffel 8 unterhalb der geplanten Oberfläche befindet, und ein Geschwindigkeits-Grenzwert wird entsprechend der normalen Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle (Linie LA) bestimmt, wenn sich die Schneidkante oberhalb der geplanten Oberfläche befindet.
So kann, indem eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers auf Basis eines Geschwindigkeits-Grenzwertes gemäß der normalen Geschwindigkeits-Grenzwerttabelle (Linie LA) eingestellt wird, wenn sich Schneidkante 8a von Löffel 8 oberhalb der geplanten Oberfläche befindet, Profilierungs-Steuerung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden, bei der Schneidkante 8a von Löffel 8 der geplanten Oberfläche dicht folgt.
Obwohl in dem vorliegenden Beispiel das Verfahren beschrieben worden ist, bei dem eine Zylindergeschwindigkeit unter Verwendung der Zylinder-Geschwindigkeitstabelle berechnet wird, die eine Beziehung zwischen einer Zylinder-Geschwindigkeit und einem Steuerkolben-Hub darstellt, kann Speicherabschnitt 58 auch eine Zylinder-Geschwindigkeitstabelle speichern, die Beziehung zwischen einer Zylinder-Geschwindigkeit und einem PPC-Druck (einem Vorsteuerdruck) darstellt, und kann eine Zylindergeschwindigkeit unter Verwendung dieser Korrelationsdaten berechnet werden.
In dem vorliegenden Beispiel kann Steuerventil 27 vollständig geöffnet werden, Drucksensor 66 und Drucksensor 67 können einen Druck erfassen, und Drucksensor 66 sowie Drucksensor 67 können auf Basis eines Erfassungswertes kalibriert werden. Wenn Steuerventil 27 vollständig geöffnet ist, geben Drucksensor 66 und Drucksensor 67 den gleichen Erfassungswert aus. Wenn Drucksensor 66 und Drucksensor 67 in einem Fall, in dem Steuerventil 27 vollständig geöffnet ist, voneinander verschiedene Erfassungswerte ausgeben, können Korrelationsdaten ermittelt werden, die Beziehung zwischen einem Erfassungswert von Drucksensor 66 und einem Erfassungswert von Drucksensor 67 darstellen.
Die erste bis dritte Abwandlung können auch beliebig kombiniert 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 vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
So ist bei dem oben beschriebenen vorliegenden Beispiel Betätigungsvorrichtung 25 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 geplanten Soll-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 von Soll-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;
54A: Abschnitt zur Berechnung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes;
54B, 54D: Anpassungsabschnitt;
54C: Ermittlungsabschnitt;
54E: Timer;
54F: Abschnitt zum Ermitteln von Löffel-Typ;
57: Interventions-Steuereinheit;
58: Speicherabschnitt;
60: Hydraulikzylinder;
63: Dreh-Motor;
64: Richtungs-Steuerventil;
65: Steuerkolben-Hubsensor;
66, 67, 68: Drucksensor;
100: Baufahrzeug;
200: Steuerungssystem;
262: Steuerventil-Steuereinheit;
262A: Abschnitt zur Berechnung von Zylinder-Geschwindigkeit;
262B: EPC-Ermittlungsabschnitt;
262C: EPC-Befehlsabschnitt;
300: Hydrauliksystem;
321: Eingabeabschnitt; und
450: Vorsteuer-Öl-Weg;

Claims

Baufahrzeug, das umfasst: einen Ausleger: einen Stiel; einen Löffel; ein Stiel-Steuerelement; einen Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes, der einen Geschwindigkeits-Grenzwert, mit dem eine Geschwindigkeit einer Schneidkante des Löffels begrenzt wird, entsprechend einem Abstand zwischen der Schneidkante des Löffels und einer geplanten Oberfläche bestimmt; und einen Abschnitt zur Bestimmung von Soll-Geschwindigkeit, der eine Soll-Geschwindigkeit des Auslegers auf Basis des durch den Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmten Geschwindigkeits-Grenzwertes bestimmt, wobei der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der auf Basis von Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und einem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn ein Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als ein vorgeschriebenes Maß, und einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Betätigungselementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.
Baufahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels einer ersten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle entspricht, der Bestimmungsabschnitt den Geschwindigkeits-Grenzwert auf Basis einer zweiten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle bestimmt, die Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels darstellt, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, und der Geschwindigkeits-Grenzwert der zweiten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle in Bezug auf den Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels niedriger ist als der der ersten Schneidkanten-Geschwindigkeits-Tabelle.
Baufahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes den auf Basis der Korrelation berechneten Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, und einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der ermittelt wird, indem der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.
Baufahrzeug nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Abschnitt zum Ermitteln eines Typs umfasst, der einen Typ des Löffels ermittelt, wobei der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen auf Basis der Korrelation berechneten Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, und einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der ermittelt wird, indem der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1 und dem Typ des Löffels entspricht, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß.
Baufahrzeug nach Anspruch 4, wobei der Abschnitt zum Ermitteln eines Typs einen Typ des Löffels als ”groß” oder ”klein” ermittelt, der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der ermittelt wird, indem der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert mit einem ersten Koeffizienten multipliziert wird, der kleiner ist als 1 und einem großen Löffel entspricht, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, und der erste Koeffizient auf einen Wert eingestellt ist, der kleiner ist als ein zweiter Koeffizient, der einem kleinen Löffel entspricht.
Baufahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der auf Basis der Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der auf Basis der Korrelation berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als der vorgeschriebene Wert und sich die Schneidkante des Löffels oberhalb der geplanten Fläche befindet, und einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als der vorgeschriebene Wert und sich die Schneidkante des Löffels auf der Höhe der geplanten Oberfläche oder unterhalb derselben befindet.
Baufahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt zur Bestimmung eines Geschwindigkeits-Grenzwertes einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der auf Basis der Korrelation zwischen dem Geschwindigkeits-Grenzwert und dem Abstand zwischen der geplanten Oberfläche und der Schneidkante des Löffels berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes genauso groß ist wie oder größer als das vorgeschriebene Maß, einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der auf Basis der Korrelation berechnet wird, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß und ein vorgeschriebener Zeitraum verstrichen ist, und einen Geschwindigkeits-Grenzwert festlegt, der niedriger ist als der auf Basis der Korrelation berechnete Geschwindigkeits-Grenzwert, wenn das Maß der Betätigung des Stiel-Steuerelementes kleiner ist als das vorgeschriebene Maß, bis der vorgeschriebene Zeitraum abläuft.