DE112015000236T5

DE112015000236T5 - Arbeitsfahrzeug, Löffelvorrichtung und Verfahren zur Erfassung des Kippwinkels

Info

Publication number: DE112015000236T5
Application number: DE112015000236.7T
Authority: DE
Inventors: Yuto Fujii; Masanobu Seki; Tsutomu Iwamura
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2035-10-17
Also published as: JPWO2016052762A1; WO2016052762A1; JP6058217B2; DE112015000236B4; US20170107688A1; KR20170045146A; CN106856661A; US9663917B2

Abstract

Ein hydraulischer Bagger (CM) ist mit einem Löffel (8), einem Kippzylinder (30), einem vierten Hubsensor (19) und einer Löffelinformationsberechnungseinheit (282A) ausgestattet. Der Löffel (8) ist in der Lage, um das Zentrum einer Kippachse (J4) zu rotieren. Der Kippzylinder 30 bewirkt, dass der Löffel 8 um das Zentrum der Kippachse J4 rotiert. Der vierte Hubsensor (19) detektiert eine Hublänge des Kippzylinders (30). Die Löffelinformationsberechnungseinheit (282A) erfasst einen Kippwinkel δ des Löffels (8) auf der Grundlage der durch den vierten Hubsensor (19) detektierten Hublänge.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsfahrzeug und eine Löffelvorrichtung.
Beschreibung der einschlägigen Technik
Ein Arbeitsfahrzeug, das mit einem kippbaren Löffel bereitgestellt ist, der in der Lage ist, um das Zentrum einer Kippachse zu rotieren, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Ein kippbarer Löffel wird durch einen mit dem Löffel gekoppelten Kippzylinder rotiert.
Um einen Kippwinkel zu erfassen, der ein Rotationswinkel des Löffels um das Zentrum der Kippachse ist, ist ein Verfahren zur Verwendung eines Neigungssensors zum Nachweis des Neigungswinkels des Löffels bekannt (siehe Patentdokument 1).
STAND DER TECHNIK DOKUMENTE
Entgegenhaltungen

Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2014-55407

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Wenn zum Beispiel ein Flüssigkeits-Neigungssensor zum Nachweis des Neigungswinkels als Neigungssensor auf der Grundlage des Verhaltens einer Luftblase, die sich im Inneren der Flüssigkeit als Reaktion auf die Bewegung des Löffels verschiebt, verwendet wird, kann es schwierig sein, die Kippwinkeldaten abhängig von der Stellung des Löffels zu erfassen. Die Kippwinkeldaten können mit diesem Typ von Neigungssensor nicht exakt nachgewiesen werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Arbeitsfahrzeugs, einer Löffelkippvorrichtung und eines Verfahrens zur Erfassung eines Kippwinkels, wobei der Kippwinkel in Anbetracht der obigen Bedingungen leicht nachgewiesen werden kann.
Lösung des Problems
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem ersten Aspekt ist mit einem Löffel, einem Kippzylinder, einer Hublängennachweiseinheit und einer Löffelinformationsberechnungseinheit ausgestattet. Der Löffel ist zur Rotation um ein Zentrum einer Kippachse konfiguriert. Der Kippzylinder ist konfiguriert, um die Rotation des Löffels um ein Zentrum der Kippachse zu bewirken. Die Hublängennachweiseinheit ist konfiguriert, um die Hublänge des Kippzylinders nachzuweisen. Die Löffelinformationsberechnungseinheit ist konfiguriert, um einen Kippwinkel des Löffels auf der Grundlage der durch die Hublängennachweiseinheit nachgewiesenen Hublänge zu erfassen.
Gemäß dem Arbeitsfahrzeug des ersten Aspekts ist die Löffelinformationsberechnungseinheit in der Lage, den Kippwinkel des Löffels unter Verwendung der durch die Hublängennachweiseinheit nachgewiesenen Hublänge des Kippzylinders nachzuweisen. Daher kann der Kippwinkel exakt nachgewiesen werden, ohne Rücksicht auf die Stellung des Arbeitsfahrzeugs.
Das Arbeitsfahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt ist dem ersten Aspekt ähnlich, und die Löffelinformationsberechnungseinheit berechnet einen bei Betrachtung des Kippzylinders aus einer axialen Richtung der Kippachse durch einen ersten Linienabschnitt und einen zweiten Linienabschnitt gebildeten Winkel. Der erste Linienabschnitt verknüpft einen ersten Endteil und die Kippachse des Kippzylinders. Der zweite Linienabschnitt verknüpft einen zweiten Endteil und die Kippachse des Kippzylinders. Die Löffelinformationsberechnungseinheit berechnet und verwendet den gebildeten Winkel zur Berechnung des Kippwinkels.
Das Arbeitsfahrzeug gemäß einem dritten Aspekt ist dem zweiten Aspekt ähnlich, und die Löffelinformationsberechnungseinheit berechnet eine Differenz zwischen dem gebildeten Winkel und einem Referenzwinkel in einer Referenzposition des Löffels als den Kippwinkel.
Das Arbeitsfahrzeug gemäß dem vierten Aspekt ist einem der ersten bis dritten Aspekte ähnlich, und die Löffelinformationsberechnungseinheit spezifiziert eine Position des Löffels auf der Grundlage des Kippwinkels.
Gemäß dem Arbeitsfahrzeug des vierten Aspekts kann die Position des Löffels exakt spezifiziert werden.
Das Arbeitsfahrzeug gemäß einem fünften Aspekt ist einem des ersten bis vierten Aspekts ähnlich und ist weiterhin mit einer Anzeigeeinheit, die zur Anzeige des Löffels konfiguriert ist, und einer Anzeigesteuerung, die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Löffel auf der Anzeigeeinheit auf der Grundlage des Kippwinkels angezeigt wird, ausgestattet.
Gemäß dem Arbeitsfahrzeug des fünften Aspekts kann die Stellung des Löffels exakt auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden.
Das Arbeitsfahrzeug gemäß einem sechsten Aspekt ist einem des ersten bis fünften Aspekts ähnlich, und der erste Endteil des Kippzylinders ist mit dem Löffel gekoppelt. Der zweite Endteil des Kippzylinders ist bei Betrachtung des Kippzylinders aus der axialen Richtung zwischen der Kippachse und dem Löffel positioniert. Der Zwischenraum zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil in einer horizontalen Richtung ist nicht geringer als der Zwischenraum zwischen dem ersten Endteil und dem Kippzylinder.
Gemäß dem Arbeitsfahrzeug des sechsten Aspekts kann die Hublänge des Kippzylinders pro Einheit des Kippwinkels des Löffels verlängert werden. Als Ergebnis kann der Kippwinkel exakter nachgewiesen werden, da der Neigungswinkel exakt berechnet werden kann.
Das Arbeitsfahrzeug gemäß einem siebten Aspekt ist einem des ersten bis fünften Aspekts ähnlich, und der erste Endteil des Kippzylinders ist mit dem Löffel gekoppelt. Der zweite Endteil des Kippzylinders ist gegenüber dem Löffel relativ zu einer horizontalen Ebene positioniert, die bei Betrachtung des Kippzylinders aus der axialen Richtung der Kippachse durch die Kippachse hindurchgeht.
Gemäß dem Arbeitsfahrzeug des siebten Aspekts kann die Hublänge des Kippzylinders pro Einheit des Kippwinkels des Löffels verlängert werden. Als Ergebnis kann der Kippwinkel exakter nachgewiesen werden, da der Neigungswinkel exakt berechnet werden kann.
Eine Löffelvorrichtung gemäß einem achten Aspekt ist mit einem Löffel, einem Kippzylinder und einer Hublängennachweiseinheit ausgestattet. Der Löffel ist zur Rotation um ein Zentrum einer Kippachse konfiguriert. Der Kippzylinder ist konfiguriert, um die Rotation des Löffels um ein Zentrum der Kippachse zu bewirken. Die Hublängennachweiseinheit ist konfiguriert, um die Hublänge des Kippzylinders nachzuweisen.
Ein Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels gemäß einem neuen Aspekt weist den Schritt des Detektierens einer Hublänge des Kippzylinders, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass ein Löffel um das Zentrum einer Kippachse rotiert, und einen Schritt des Erfassens eines Kippwinkels des Löffels auf der Grundlage der Hublänge auf.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Arbeitsfahrzeug, eine Löffelkippvorrichtung, und ein Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels bereitgestellt werden, wobei der Kippwinkel exakt nachgewiesen werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines hydraulischen Baggers.
2 ist eine seitliche Querschnittsansicht und erläutert eine Konfiguration der nächsten Umgebung eines Kippzylinders und eines Löffels, wie in radialer Richtung senkrecht zur Kippachse betrachtet.
3 ist eine Ansicht von vorne und erläutert eine Konfiguration der nächsten Umgebung des Kippzylinders und des Löffels, wie in einer Achsenrichtung parallel zur Kippachse betrachtet.
4 ist eine schematische Seitenansicht und erläutert den hydraulischen Bagger.
5 ist eine schematische Rückseitenansicht und erläutert den hydraulischen Bagger.
6 ist eine schematische Draufsicht und erläutert den hydraulischen Bagger.
7 ist eine Seitenansicht und erläutert den Löffel schematisch.
8 ist eine schematische Vorderansicht und erläutert den Löffel.
9 ist ein Blockschaubild und erläutert eine funktionelle Konfiguration eines Steuersystems.
10 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erfassung eines Kippwinkels.
11 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erfassung des Kippwinkels.
12 ist eine Ansicht und erläutert ein Anzeigebeispiel einer Anzeigeeinheit.
13 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erfassung des Neigungswinkels.
14 ist eine schematische Seitenansicht und erläutert den Löffel.
Beschreibung von Ausführungsformen
(Gesamtkonfiguration des hydraulischen Baggers CM)
Eine Konfiguration eines hydraulischen Baggers CM als Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Die Positionsbeziehungen der Konfigurationen werden hier nachstehend unter Bezugnahme auf ein globales Koordinatensystem und eines lokales Koordinatensystem erläutert.
Das Globalkoordinatensystem bezieht sich auf einen Ursprung Pg (siehe 4), der in einem Arbeitsbereich angeordnet und auf der Erde fixiert ist. Das Globalkoordinatensystem ist durch ein kartesisches XgYgZg-Koordinatensystem definiert. Die Xg-Achsenrichtung ist eine Richtung in einer horizontalen Ebene, die Yg-Achsenrichtung ist eine Richtung orthogonal zur Xg-Achsenrichtung in der horizontalen Ebene, und die Zg-Achsenrichtung ist eine Richtung orthogonal sowohl zur Xg-Achsenrichtung als auch zur Yg-Achsenrichtung. Daher ist die Xg-Achse orthogonal zur YgZg-Ebene, die Yg-Achse ist orthogonal zur XgZg-Ebene, und die Zg-Achse ist orthogonal zur XgYg-Ebene. Die XgYg-Ebene ist parallel zur horizontalen Ebene und die Zg-Achsen-Richtung verläuft in vertikaler Richtung. Weiterhin sind die jeweiligen Rotationsrichtungen um die Xg-Achse, die Yg-Achse und die Zg-Achse die θXg-Richtung, die θYg-Richtung und die θZg-Richtung.
Das lokale Koordinatensystem bezieht sich auf einen Ursprung P0 (siehe 4), fixiert an einem Fahrzeugkörper 1 des hydraulischen Baggers CM. Der Ursprung P0, der die Referenzposition des lokalen Koordinatensystems ist, ist im Zentrum der Umdrehung AX eines drehenden Aufbaus 3 angeordnet. Das lokale Koordinatensystem ist durch ein kartesisches XYZ-Koordinatensystem definiert. Die X-Achsenrichtung ist eine Richtung in einer vorbestimmten horizontalen Ebene, die Y-Achsenrichtung ist eine Richtung orthogonal zur X-Achsenrichtung in der vorbestimmten horizontalen Ebene, und die Z-Achsenrichtung ist eine Richtung orthogonal sowohl zur X-Achsenrichtung als auch zur Y-Achsenrichtung. Die X-Achse ist orthogonal zur YZ-Ebene, die Y-Achse ist orthogonal zur XZ-Ebene und die Z-Achse ist orthogonal zur XY-Ebene. Weiterhin sind die jeweiligen Rotationsrichtungen um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse die θx-Richtung, die θy-Richtung und die θz-Richtung.
1 ist eine perspektivische Ansicht und erläutert eine Gesamtkonfiguration des hydraulischen Baggers CM. Der hydraulische Bagger CM ist mit dem Fahrzeugkörper 1 und Arbeitsgerät 2 ausgestattet. Der hydraulische Bagger CM weist ein daran befestigtes Steuersystem 200 zur Ausführung der Grabsteuerung auf.
In der folgenden Erläuterung sind „vorne," „hinten," „verknüpft" und „rechts" durch die Positionsbeziehungen definiert, wenn die Anbringposition des Arbeitsgeräts 2 in Vorwärtsrichtung ist, wie vom Fahrzeugkörper 1 aus betrachtet. Die Vorwärts-rückwärts-Richtung ist die X-Achsen-Richtung und die Links-rechts-Richtung ist die Y-Achsen-Richtung. Der Links-rechts-Richtung ist das Gleiche wie die Breite-Richtung des Fahrzeugs (nachfolgende als "Fahrzeug-Breite-Richtung“ bezeichnet).
Der Fahrzeugkörper 1 weist den drehenden Aufbau 3, ein Fahrerhaus 4 und eine Fahrvorrichtung 5 auf. Der drehende Aufbau 3 ist auf der Fahrvorrichtung 5 angeordnet. Die Fahrvorrichtung 5 trägt den drehenden Aufbau 3. Der drehende Aufbau 3 ist in der Lage, um das Zentrum der Drehachse AX zu drehen. Ein Fahrersitz 4S, auf dem die Bedienperson sitzt, ist im Inneren des Fahrerhauses 4 bereitgestellt. Die Bedienperson bedient den hydraulischen Bagger CM aus dem Fahrerhaus 4. Die Fahrvorrichtung 5 weist ein Paar von Gleisketten 5Cr auf. Das Paar von Gleisketten 5Cr rotiert und ermöglicht dadurch das Verfahren des hydraulischen Baggers CM.
Der drehende Aufbau 3 weist einen Motorraum 9, in dem ein Motor und eine hydraulische Pumpe und dergleichen eingehaust sind, und ein im rückwärtigen Teil des drehenden Aufbaus 3 bereitgestelltes Gegengewicht auf. Ein Handlauf 22 ist vor dem Motorraum 9 auf dem drehenden Aufbau 3 bereitgestellt.
Das Arbeitsgerät 2 ist mit dem drehenden Aufbau 3 verbunden. Das Arbeitsgerät 2 weist einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11, einen Löffelzylinder 12 und einen Kippzylinder 30 auf.
Der Ausleger 6 ist mit dem drehenden Aufbau 3 über einen Auslegerbolzen 13 verbunden. Der Arm 7 ist mit dem Ausleger 6 über einen Armbolzen 14 verbunden. Der Löffel 8 ist mit dem Arm 7 über einen Löffelbolzen 15 und einen Kippbolzen 80 verbunden. Der Auslegerzylinder 10 treibt den Ausleger 6 an. Der Armzylinder 11 treibt den Arm 7 an. Der Löffelzylinder 12 und der Kippzylinder 30 treiben den Löffel 8 an. Das proximale Ende des Auslegers 6 ist mit dem drehenden Aufbau 3 verbunden. Der distale Endteil des Auslegers 6 ist mit dem proximalen Endteil des Arms 7 verbunden. Der distale Endteil des Arms 7 ist mit dem proximalen Endteil des Löffels 8 verbunden. Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11, der Löffelzylinder 12 und der Kippzylinder 30 sind alles hydraulische Zylinder und werden durch hydraulisches Fluid angetrieben.
Das Arbeitsgerät 2 weist einen ersten Hubsensor 16, einen zweiten Hubsensor 17, einen dritten Hubsensor 18 und einen vierten Hubsensor 19 auf. Der erste Hubsensor 16 ist auf dem Auslegerzylinder 10 angeordnet und detektiert eine Hublänge des Auslegerzylinders 10 (hier nachfolgend als "Auslegerzylinderlänge“ bezeichnet). Der zweite Hubsensor 17 ist auf dem Armzylinder 11 angeordnet und detektiert eine Hublänge des Armzylinders 11 (hier nachfolgend als "Armzylinderlänge“ bezeichnet). Der dritte Hubsensor 18 ist auf dem Löffelzylinder 12 angeordnet und detektiert eine Hublänge des Löffelzylinders 12 (hier nachfolgend als „Löffelzylinderlänge“ bezeichnet). Der vierte Hubsensor 19 ist auf dem Kippzylinder 30 angeordnet und detektiert eine Hublänge des Kippzylinders 30 (hier nachfolgend als "Kippzylinderlänge“ bezeichnet).
Der vierte Hubsensor 19 ist ein Beispiel einer "Hublängennachweiseinheit" gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Löffel 8, der Kippzylinder 30 und der vierte Hubsensor 19 konfigurieren die „Löffelvorrichtung" gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Der Ausleger 6 ist in der Lage, relativ zu dem drehenden Aufbau 3 um das Zentrum einer Auslegerachse J1 zu rotieren, die eine Rotationsachse ist. Der Arm 7 ist in der Lage, relativ zu Ausleger 6 um das Zentrum einer Armachse J2 zu rotieren, die eine Rotationsachse parallel zur Auslegerachse J1 ist. Der Löffel 8 ist in der Lage, relativ zu Arm 7 um das Zentrum einer Löffelachse J3 zu rotieren, die eine Rotationsachse parallel zur Auslegerachse J1 und der Armachse J2 ist. Der Löffel 8 ist in der Lage, relativ zu Arm 7 um das Zentrum einer Kippachse J4 zu rotieren, die eine zur Löffelachse J3 orthogonale Rotationsachse ist. Der Auslegerbolzen 13 weist die Auslegerachse J1 auf. Der Armbolzen 14 weist die Armachse J2 auf. Der Löffelbolzen 15 weist die Löffelachse J3 auf. Der Kippbolzen 80 weist die Kippachse J4 auf.
Die Auslegerachse J1, die Armachse J2 und die Löffelachse J3 sind alle parallel zur Y-Achse. Die Kippachse J4 ist senkrecht zur Y-Achse. Der Ausleger 6, der Arm 7 und der Löffel 8 sind alle in der Lage, in θy-Richtung zu rotieren.
(Konfiguration von Löffel 8)
Als Nächstes wird eine Konfiguration des Löffels 8 erläutert. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht und erläutert eine Konfiguration der nächsten Umgebung des Kippzylinders 30 und des Löffels 8, wie in radialer Richtung senkrecht zur Kippachse J4 betrachtet. 3 ist eine Vorderansicht und erläutert eine Konfiguration der nächsten Umgebung des Kippzylinders 30 und des Löffels 8, wie in einer axialen Richtung parallel zur Kippachse J4 betrachtet.
Der Löffel 8, der in der Referenzposition angeordnet ist, ist in 2 veranschaulicht. Der in der Referenzposition angeordnete Löffel 8 ist mit durchgezogenen Linien dargestellt, und der Löffel 8, der so weit wie in die linke und rechte Endposition geneigt ist, ist mit gestrichelten Linien in FIG. 3 veranschaulicht. Die Referenzposition des Löffels 8 bezieht sich auf eine Position des Löffels 8, während die Oberkante oder die Unterkante des Löffels 8 parallel zur horizontalen Ebene ist, wenn die Kippachse J4 als in der horizontalen Ebene mitumfasst angenommen wird. Der Kippwinkel des Löffels 8 beträgt "0 Grad" in der Referenzposition des Löffels 8. Die Kipp-Endposition bezeichnet die Position des Löffels 8, wenn der Löffel 8 so weit wie der größte Kippwinkel gekippt ist.
Der Löffel 8 ist ein kippbarer Löffel. Das Arbeitsgerät 2 weist den Löffel 8 auf, der in der Lage ist, relativ zu Arm 7 um das Zentrum der Löffelachse J3 und das Zentrum der Kippachse J4, die orthogonal zur Löffelachse J3 ist, zu rotieren. Der Löffel 8 wird von Arm 7 rotierbar um das Zentrum der Löffelachse J3 des Löffelbolzens 15 gelagert. Der Löffel 8 wird von Arm 7 rotierbar um das Zentrum der Kippachse J4 des Kippbolzens 80 gelagert.
Der Löffel 8 ist mit dem distalen Endteil des Arms 7 über ein Verbindungselement 90 verbunden. Der Löffelbolzen 15 koppelt den Arm 7 und das Verbindungselement 90. Der Kippbolzen 80 koppelt das Verbindungselement 90 und den Löffel 8. Der Löffel 8 ist über das Verbindungselement 90 rotierbar mit dem Arm 7 verbunden.
Die Löffel 8 weist eine Bodenplatte 81, eine Rückseitenplatte 82, eine obere Platte 83, eine Seitenplatte 84 und eine Seitenplatte 85 auf. Ein Öffnungsabschnitt 86 des Löffels 8 wird durch die Bodenplatte 81, die obere Platte 83, die Seitenplatte 84 und die Seitenplatte 85 gebildet.
Der Löffel 8 weist eine Klammer 87 auf, die auf einem oberen Teil der oberen Platte 83 bereitgestellt ist. Die Klammer 87 koppelt das Verbindungselement 90 und den Kippbolzen 80.
Das Verbindungselement 90 weist ein Plattenelement 91 und die Klammern 92 und 93 auf. Die Klammer 92 ist auf der oberen Fläche des Plattenelements 91 bereitgestellt. Die Klammer 93 ist auf der unteren Fläche des Plattenelements 91 bereitgestellt. Die Klammer 92 koppelt den Arm 7 mit einem nachstehend erwähnten zweiten Verbindungselement 95. Die Klammer 93 ist auf einem oberen Teil der Klammer 87 angeordnet und koppelt den Kippbolzen 80 und die Klammer 87.
Der Löffelbolzen 15 koppelt die Klammer 92 des Verbindungselements 90 und den distalen Endteil des Arms 7. Der Kippbolzen 80 koppelt die Klammer 93 des Verbindungselements 90 und die Klammer 87 des Löffels 8. Als Ergebnis sind das Verbindungselement 90 und der Löffel 8 in der Lage, um das Zentrum der Löffelachse J3 relativ zum Arm 7 zu rotieren, und der Löffel 8 ist in der Lage, um das Zentrum der Kippachse J4 relativ zu Verbindungselement 90 zu rotieren.
Das Arbeitsgerät 2 weist ein erstes Verbindungselement 94 und das zweite Verbindungselement 95 auf. Das erste Verbindungselement 94 ist rotierbar mit dem Arm 7 über einen ersten Verbindungsbolzen 94P verbunden. Das zweite Verbindungselement 95 ist rotierbar mit der Klammer 92 über einen zweiten Verbindungsbolzen 95P verbunden.
Der proximale Endteil des ersten Verbindungselements 94 ist mit dem Arm 7 über den ersten Verbindungsbolzen 94P verbunden. Der proximale Endteil des zweiten Verbindungselements 95 ist mit der Klammer 92 über den zweiten Verbindungsbolzen 95P verbunden. Der distale Endteil des ersten Verbindungselements 94 und der distale Endteil des zweiten Verbindungselements 95 sind über einen Löffelzylinder-Kopfbolzen 96 miteinander gekoppelt.
Der distale Endteil des Löffelzylinders 12 ist über den Löffelzylinder-Kopfbolzen 96 mit dem distalen Endteil des ersten Verbindungselements 94 und dem distalen Endteil des zweiten Verbindungselements 95 rotierbar verbunden. Das Verbindungselement 90 rotiert mit dem Löffel 8 um das Zentrum der Löffelachse J3 auf Grund der Extension und Kontraktion des Löffelzylinders 12. Die Kippachse J4 des Kippbolzens 80 dreht sich mit dem Löffel 8 um das Zentrum der Löffelachse J3 auf Grund der Rotation des Löffels 8 um das Zentrum der Löffelachse J3.
Der Kippzylinder 30 ist mit dem Löffel 8 und dem Verbindungselement 90 gekoppelt, wie in 3 erläutert. Ein erster Endteil 30A des Kippzylinders 30 ist rotierbar mit einer auf dem Löffel 8 bereitgestellten Klammer 88 gekoppelt. Der erste Endteil 30A ist in der Lage, um das Zentrum einer ersten Zylinder-Rotationsachse J5 zu rotieren. Der erste Endteil 30A ist der distale Endteil des Zylinderkörpers des Kippzylinders 30. Die Klammer 88 ist in einer Position weg von der Kippachse J4 in Fahrzeug-Breite-Richtung angeordnet. Die Klammer 88 ist auf dem oberen Endteil des Löffels 8 in Fahrzeug-Breite-Richtung angeordnet. Ein zweiter Endteil 30B des Kippzylinders 30 in rotierbar mit einer auf dem Verbindungselement 90 bereitgestellten Klammern 97 verbunden. Der zweite Endteil 30B ist in der Lage, um das Zentrum einer zweiten Zylinder-Rotationsachse J6 zu rotieren. Die Klammer 97 ist auf der unteren Fläche des Plattenelements 91 angeordnet. Die Klammer 97 ist in einer im Wesentlichen dreieckigen Gestalt, wie in einer Ansicht von vorne zu sehen, ausgebildet.
Die erste Endteil 30A des Kippzylinders 30 ist zwischen der Kippachse J4 und dem Löffel 8 positioniert, wenn der Löffel 8 in der Referenzposition angeordnet ist. Der erste Endteil 30A ist auf der gleichen Seite wie der Löffel 8 relativ zur horizontalen Ebene (XgYg-Ebene) angeordnet, die durch die Kippachse J4 hindurchläuft. Die erste Endteil 30A ist von der Kippachse J4 in Fahrzeug-Breite-Richtung beabstandet.
Weiterhin ist der zweite Endteil 30B des Kippzylinders 30 zwischen der Kippachse J4 und dem Löffel 8 positioniert, wenn der Löffel 8 in der Referenzposition angeordnet ist. D.h. der zweiten Endteil 30B ist auf der gleichen Seite wie der Löffel 8 positioniert, relativ zur horizontalen Ebene, die durch die Kippachse J4 hindurchläuft. Der zweiten Endteil 30B ist von der Kippachse J4 in Fahrzeug-Breite-Richtung beabstandet. Als Ergebnis ist ein Zwischenraum D1 zwischen dem ersten Endteil 30A und dem zweiten Endteil 30B größer als ein Zwischenraum D2 zwischen dem ersten Endteil 30A und der Kippachse J4. Folglich kann die Hublänge des Kippzylinders 30 pro Einheit des Kippwinkels des Löffels 8 länger sein, im Vergleich zu wenn der Zwischenraum D1 kleiner ist als der Zwischenraum D2.
(Stellung des hydraulischen Baggers CM)
4 ist eine schematische Seitenansicht und erläutert den hydraulischen Bagger. 5 ist eine schematische Rückseitenansicht und erläutert den hydraulischen Bagger. 6 ist eine schematische Draufsicht und erläutert den hydraulischen Bagger.
In der folgenden Erläuterung ist eine Auslegerlänge L1 der Abstand zwischen der Auslegerachse J1 und der Armachse J2, eine Armlänge L2 ist der Abstand zwischen der Armachse J2 und der Löffelachse J3 und eine Löffellänge L3 ist der Abstand zwischen der Löffelachse J3 und einem distalen Endteil 8a des Löffels 8. Der distale Endteil 8a des Löffels 8 ist die Scharspitze des Löffels 8.
Der hydraulische Bagger CM ist mit einer Positionsdetektiervorrichtung 20 bereitgestellt. Die Positionsdetektiervorrichtung 20 detektiert Fahrzeugkörperpositionsdaten P, die die aktuelle Position des Fahrzeugkörpers 1 angeben, und Fahrzeugkörperstellungsdaten Q, die die Stellung des Fahrzeugkörpers 1 angeben. Die Fahrzeugkörperpositionsdaten P weisen Informationen auf, die die aktuelle Position (Xg-Position, Yg-Position und Zg-Position) des Fahrzeugkörpers 1 im Globalkoordinatensystem angeben. Die Fahrzeugkörperstellungsdaten Q weisen Positionsinformationen über den drehenden Aufbau 3 auf, die die θXg-Richtung, die θYg-Richtung und die θZg-Richtung betreffen.
Die Fahrzeugkörperstellungsdaten Q weisen einen Neigungswinkel (Wankwinkel) θ1 in Links-rechts-Richtung des drehenden Aufbaus 3 relativ zur horizontalen Ebene (XgXy Ebene), einen Neigungswinkel (Steigungswinkel) θ2 in Vorwärt-rückwärts-Richtung des drehenden Aufbaus 3 relativ zur horizontalen Ebene und einen Neigungswinkel (Gierwinkel) θ3, der durch einen Referenz-Azimut (z.B. Norden) in den Globalkoordinaten und den Azimut gebildet wird, dem der drehende Aufbau 3 (Arbeitsgerät 2) zugewandt ist, auf.
Die Positionsdetektiervorrichtung 20 weist eine Antenne 21, einen Positionssensor 23 und einen Neigungssensor 24 auf. Die Antenne 21 ist eine Antenne zum Detektieren der aktuellen Position des Fahrzeugkörpers 1. Die Antenne 21 ist eine Antenne für ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS). Die Antenne 21 gibt ein Signal, das einer empfangenen Radiowelle (GNSS-Radiowelle) entspricht, an den Positionssensor 23 aus.
Der Positionssensor 23 weist einen dreidimensionalen Positionssensor und eine Globalkoordinatenberechnungseinheit auf. Der Positionssensor 23 weist eine Aufstellposition Pr der Antenne 21 im Globalkoordinatensystem auf. Die Globalkoordinatenberechnungseinheit berechnet die Fahrzeugkörperpositionsdaten P, die die aktuelle Position des Fahrzeugkörpers 1 angeben, auf der Grundlage der Aufstellposition Pr der Antenne 21 im Globalkoordinatensystem. Das Globalkoordinatensystem ist ein dreidimensionales Koordinatensystem auf der Grundlage einer im Arbeitsbereich eingerichteten Referenzposition Pg. Wie in 4 erläutert, ist die Referenzposition Pg eine Position am distalen Ende eines Referenzmarkersatzes im Arbeitsbereich.
Der Neigungssensor 24 befindet sich auf dem drehenden Aufbau 3. Der Neigungssensor 24 weist eine Trägheitsmesseinheit (IMU) auf. Das Positionsnachweisgerät 20 verwendet den Neigungssensor 24 zur Erfassung der Fahrzeugkörper-Stellungsdaten Q, die den Wankwinkel θ1 und den Steigungswinkel θ2 aufweisen.
7 ist eine schematische Seitenansicht und erläutert den Löffel 8. 8 ist eine schematische Vorderansicht und erläutert den Löffel 8.
In der folgenden Erläuterung ist eine Kipplänge L4 der Abstand zwischen der Löffelachse J3 und der Kippachse J4, und eine Breite L5 des Löffels 8 ist der Abstand zwischen der Seitenplatte 84 und der Seitenplatte 85.
Ein Kippwinkel δ ist der Rotationswinkel des Löffels 8 um das Zentrum der Kippachse und ist der Rotationswinkel des Löffels 8 relativ zur XY-Ebene im lokalen Koordinatensystem. Ein Verfahren zur Erfassung des Neigungswinkels δ ist im Folgenden beschrieben. Ein Kippachsenwinkel ε ist der Neigungswinkel der Kippachse J4 relativ zur XY-Ebene im lokalen Koordinatensystem. Der Neigungswinkel (absoluter Kippachsenwinkel) der Kippachse J4 relativ zur horizontalen Ebene im Globalkoordinatensystem wird durch die unten erwähnte Sensorsteuerung 32 berechnet.
(Konfiguration von Steuersystem 200)
9 ist ein Blockschaubild und erläutert die funktionelle Konfiguration des am hydraulischen Bagger CM angebrachten Steuersystems 200.
Das Steuersystem 200 ist mit der Positionsdetektiervorrichtung 20, einer Bedienvorrichtung 25, einer Arbeitsgerätesteuerung 26, einem Drucksensor 66, einem Steuerventil 27, einem Richtungssteuerventil 64, einer Anzeigesteuerung 28, einer Anzeigeeinheit 29, einer Eingabeeinheit 36 und der Sensorsteuerung 32 bereitgestellt.
Die Eingabeeinheit 36 empfängt einen Eingabevorgang von einer Bedienperson. Ein interaktives Bedienfeld auf der Anzeigeeinheit 29 und dergleichen können als Eingabeeinheit 36 verwendet werden. Die Eingabeeinheit 36 erzeugt ein Betriebssignal auf der Grundlage des Eingabevorgangs durch die Bedienperson und gibt das Betriebssignal an die Anzeigesteuerung 28 aus.
Die Bedienvorrichtung 25 ist im Fahrerhaus 4 angeordnet. Die Bedienvorrichtung 25 wird von der Bedienperson bedient. Die Bedienvorrichtung 25 empfängt Bedienperson-Vorgänge zum Antreiben des Arbeitsgeräts 2. Die Bedienvorrichtung 25 ist eine Art von hydraulischer Pilotdruck-Bedienvorrichtung. Die Bedienvorrichtung 25 weist einen ersten Bedienhebel 25R, einen zweiten Bedienhebel 25L und einen dritten Bedienhebel 25P auf.
Der erste Bedienhebel 25R ist beispielsweise auf der rechten Seite des Fahrersitzes 4S angeordnet. Der zweite Bedienhebel 25L ist beispielsweise auf der linken Seite des Fahrersitzes 4S angeordnet. Der dritte Bedienhebel 25P ist beispielsweise auf dem ersten Bedienhebel 25R angeordnet. Der dritte Bedienhebel 25P kann auf dem zweiten Bedienhebel 25L angeordnet sein. Die Bewegungen vor und zurück und nach links und rechts des ersten Bedienhebels 25R und des zweiten Bedienhebels 25L entsprechen Bewegungen auf zwei Achsen.
Der Ausleger 6 und der Löffel 8 werden durch den ersten Bedienhebel 25R bedient. Ein Vor-zurück-Richtungsbetrieb des ersten Bedienhebels 25R entspricht einem Betrieb des Auslegers 6, und Auf-und-ab-Bewegungen des Auslegers 6 werden als Reaktion auf die Vor-zurück-Richtungsbetriebe ausgeführt. Der Links-rechts-Richtungsbetrieb des ersten Bedienhebels 25R entspricht einem Betrieb des Löffels 8, und es werden Grab- und Freigabe-Bewegungen des Löffels 8 als Reaktion auf die Links-rechts-Richtungsbetriebe ausgeführt. Die Rotation des Löffels 8 um das Zentrum der Löffelachse J3 wird durch die Links-rechts-Richtungsbetriebe des ersten Bedienhebels 25R bedient.
Der Arm 7 und der drehende Aufbau 3 werden durch den zweiten Bedienhebel 25L bedient. Eine Bedienung des zweiten Bedienhebels 25L in Vor-zurück-Richtung entspricht einer Bedienung des Arms 7, und Freigabe- und Grab-Bewegungen des Arms 7 werden als Reaktion auf die Vor-zurück-Richtungsbetriebe ausgeführt. Eine Bedienung des zweiten Bedienhebels 25L in Links-rechts-Richtung entspricht dem drehenden Aufbau 3, und kreisende Bewegungen im und gegen den Uhrzeigersinn des drehenden Aufbaus 3 werden als Reaktion auf die Links-rechts-Richtungsbetriebe ausgeführt.
Die Kippbewegung des Löffels 8 um das Zentrum der Kippachse J4 wird mit dem dritten Bedienhebel 25P betrieben.
Der hydraulische Pilotdruck einer hydraulischen Pilotdruckleitung 450 wird als Reaktion auf den Bedienbetrag der Bedienvorrichtung 25 eingestellt, und als Ergebnis wird das Richtungssteuerventil 64 angetrieben. Das Richtungssteuerventil 64 stellt die Menge an hydraulischem Fluid ein, die an die hydraulischen Zylinder (der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11, der Löffelzylinder 12 und der Kippzylinder 30) geliefert wird. Der Drucksensor 66 zum Nachweis des hydraulischen Pilotdrucks ist an der hydraulischen Pilotdruckleitung 450 angeordnet. Das Nachweisergebnis des Drucksensors 66 wird an die Arbeitsgerätsteuerung 26 ausgegeben. Das Steuerventil 27 ist ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil. Das Steuerventil 27 stellt den hydraulischen Pilotdruck auf der Grundlage eines Steuersignals aus der Arbeitsgerätsteuerung 26 ein.
Die Sensorsteuerung 32 weist eine Arbeitsgerätwinkelberechnungseinheit 281A, eine Löffelinformationsberechnungseinheit 282A und eine Kippachsenwinkelberechnungseinheit 283A auf.
Die Arbeitsgerätewinkel-Berechnungseinheit 281A berechnet einen Rotationswinkel α des Auslegers 6 relativ zur vertikalen Richtung des Fahrzeugkörpers 1 aus der Auslegerzylinderlänge, die auf der Grundlage der Nachweisergebnisse aus dem ersten Hubsensor 16 erfasst wird. Die Arbeitsgerätewinkelberechnungseinheit 281A berechnet einen Rotationswinkel β des Arms 7 relativ zum Ausleger 6 auf der Grundlage der Armzylinderlänge, die auf der Grundlage der Nachweisergebnisse aus dem zweiten Hubsensor 17 erfasst wird. Die Arbeitsgerätewinkelberechnungseinheit 281A berechnet einen Rotationswinkel γ des Löffels 8 relativ zum Arm 7 auf der Grundlage der Löffelzylinderlänge, die auf der Grundlage der Nachweisergebnisse aus dem dritten Hubsensor 18 erfasst wird..
Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A berechnet den Kippwinkel δ des Löffels 8 relativ zur XY-Ebene im lokalen Koordinatensystem auf der Grundlage der Kippzylinderlänge, die auf der Grundlage des Nachweisergebnisses aus dem vierten Hubsensor 19 erfasst wird.
10 und 11 sind schematische Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Berechnung des Kippwinkels δ, das durch die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A durchgeführt wird. Der Löffel 8 in Referenzposition ist in 10 veranschaulicht, und der gekippte Löffel 8 ist in 11 veranschaulicht.
Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A speichert eine Länge M1 eines ersten Linienabschnitts “a”, der den ersten Endteil 30A und die Kippachse J4 des Kippzylinders 30 verknüpft, und eine Länge M2 eines zweiten Abschnitts “b”, der den zweiten Endteil 30B und die Kippachse J4 des Kippzylinders 30 verknüpft. Die Länge M1 des ersten Linienabschnitts “a” ist der gerade Linienabstand zwischen der ersten Zylinder-Rotationsachse J5 und der Kippachse J4. Die Länge M2 des zweiten Abschnitts “b” ist der gerade Linienabstand zwischen der zweiten Zylinder-Rotationsachse J6 und der Kippachse J4. Ferner speichert die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A einen Referenzwinkel ω’ (siehe 10), der durch den ersten Linienabschnitt “a” und den zweiten Abschnitts “b” gebildet wird, wenn der Löffel 8 in der Referenzposition angeordnet ist.
Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A berechnet die Kippzylinderlänge auf der Grundlage der Nachweisergebnisse aus dem vierten Hubsensor 19. Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A verwendet den Cosinus-Satz zur Berechnung eines Neigungswinkels ω (siehe 11) auf der Grundlage der Länge M1 des ersten Linienabschnitts “a”, der Länge M2 des zweiten Abschnitts “b”, und der Kippzylinderlänge. Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A erfasst einen Differenzwert zwischen dem Neigungswinkel ω und dem Referenzwinkel ω' als Kippwinkel δ. Wenn der Löffel 8 in der Referenzposition angeordnet ist, wie in 10 erläutert, beträgt der Kippwinkel "0 Grad“, da der Neigungswinkel ω und der Referenzwinkel ω' übereinstimmen.
Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A erzeugt Löffeldaten R, die die Gestalt und Position des Löffels 8 in der Bewegungsebene des Arbeitsgeräts 2 angeben, auf der Grundlage der Rotationswinkel α bis γ, die durch die Arbeitsgerätwinkelberechnungseinheit 281A, die durch den Neigungssensor 24 erfassten Fahrzeugkörperstellungsdaten Q und den Neigungswinkel δ berechnet werden.
Die Kippachsenwinkelberechnungseinheit 283A berechnet den Winkel (absoluter Kippachsenwinkel) der Kippachse J4 relativ zur horizontalen Ebene auf der Grundlage der Rotationswinkel α bis γ und der Fahrzeugkörper-Stellungdaten Q. Speziell berechnet die Kippachsenwinkelberechnungseinheit 283A den Winkel (Kippachsenwinkel ε) der Kippachse J4 im lokalen Koordinatensystem auf der Grundlage der Rotationswinkel α bis γ und berechnet den absoluten Kippachsenwinkel im Globalkoordinatensystem auf der Grundlage des Kippachsenwinkels ε und der Fahrzeugkörper-Stellungdaten Q.
Die Sensorsteuerung 32 gibt die Rotationswinkel α bis γ, den Kippachsenwinkel ε, den absoluten Kippachsenwinkel und die Löffeldaten R an die Anzeigesteuerung 28 und die Arbeitsgerätsteuerung 26 aus.
Die Anzeigesteuerung 28 erfasst die Fahrzeugkörperpositionsdaten P und die Fahrzeugkörperstellungsdaten Q aus der Positionsdetektiervorrichtung 20. Die Anzeigesteuerung 28 erfasst die Löffeldaten R aus der Sensorsteuerung 32. Die Anzeigesteuerung 28 weist eine Zielkonstruktionsterrainerfassungseinheit 283C und eine Zielkonstruktionsterrainberechnungseinheit 284A auf.
Die Zielkonstruktionsterrainerlangungseinheit 283C speichert Zielkonstruktionsinformationen (dreidimensionale Zielkonstruktionsterraindaten S), die ein stereoskopisches Konstruktionsterrain angeben, das ein dreidimensionales Zielkonstruktionsterrain des Grabobjekts ist. Die dreidimensionalen Zielkonstruktionsterraindaten S weisen Koordinaten- und Winkeldaten des Zielkonstruktionsterrain auf, die zur Erzeugung von Zielkonstruktionsterraindaten T erforderlich sind. Allerdings können die dreidimensionalen Zielkonstruktionsterraindaten S in die Anzeigesteuerung 28 beispielsweise über eine drahtlose Übermittlungsvorrichtung eingegeben werden, oder sie können in die Anzeigesteuerung 28 aus einem externen Speicher und dergleichen eingegeben werden.
Die Zielkonstruktionsterrainberechnungseinheit 284A erzeugt die Zielkonstruktionsterraindaten T, die ein Zielkonstruktionsterrain angeben, das eine zweidimensionale Zielgestalt des Grabobjekts in der Bewegungsebene des Arbeitsgeräts 2 ist, auf der Grundlage der Fahrzeugkörperpositionsdaten P, der Fahrzeugkörperstellungdaten Q, der Löffeldaten R, und der dreidimensionalen Zielkonstruktionsterraindaten S.
Die Anzeigesteuerung 28 gibt die Zielkonstruktionsterraindaten T an die Arbeitswerkzeugsteuerung 26 aus. Die Anzeigesteuerung 28 bewirkt, dass das Zielkonstruktionsterrain auf der Anzeigeeinheit 29 auf der Grundlage der von der Zielkonstruktionsterrainberechnungseinheit 284A erzeugten Zielkonstruktionsterraindaten T angezeigt wird. Ferner bewirkt die Anzeigesteuerung 28, dass die Stellung des hydraulischen Baggers CM relativ zum Zielkonstruktionsterrain auf der Anzeigeeinheit 29 auf der Grundlage der Löffeldaten R angezeigt wird. Die Anzeigesteuerung 28 aktualisiert die Stellung des hydraulischen Baggers CM, die auf der Anzeigeeinheit 29 angezeigt wird, jedes Mal, wenn die Löffeldaten R aktualisiert werden. Die Stellung des Löffels, die Stellung des Arbeitsgeräts und die Stellung des Fahrzeugkörpers sind in der Stellung des hydraulischen Bagger CM, die von der Anzeigesteuerung 28 erzeugt wird, mitumfasst.
Die Anzeigesteuerung 28 ist in der Lage, die Positionen in den lokalen Koordinaten, beim Betrachten im Globalkoordinatensystem, auf der Grundlage der Fahrzeugkörperpositionsdaten P, der Fahrzeugkörperstellungsdaten Q und der Löffeldaten R zu berechnen. Die Anzeigesteuerung 28 wandelt die Zielkonstruktionsterraindaten T, die an die Arbeitsgerätsteuerung 26 ausgegeben werden, in lokale Koordinaten um, aber es werden noch andere Berechnungen im Globalkoordinatensystem durchgeführt.
Die Anzeigeeinheit 29 ist zum Beispiel ein Monitor. Zum Beispiel werden das Zielkonstruktionsterrain und die Stellung des hydraulischen Baggers CM relativ hierzu auf der Anzeigeeinheit 29 angezeigt. Die Anzeigeeinheit 29 weist einen Benutzerschnittstellen(HMI)-Monitor als Leitmonitor für die Computer-unterstützte Konstruktion auf.
12 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Anzeigebeispiels der Anzeigeeinheit 29 gemäß der Anzeigesteuerung 28. Wie in 12 erläutert, zeigt die Anzeigesteuerung 28 eine schräge Ansichtsregion 291, eine seitliche Oberflächen-Ansichtsregion 292 und eine Löffelstellungsanzeigeregion 293 auf der Anzeigeeinheit 29 an. Die Anzeigesteuerung 28 zeigt den hydraulischen Bagger CM auf dem Zielkonstruktionsterrain in der schrägen Ansichtsregion 291 an. Die Anzeigesteuerung 28 zeigt den hydraulischen Bagger CM in Richtung einer Schnittlinie 294 der Bewegungsebene des Arbeitsgerät 2 weisend und das Zielkonstruktionsterrain in der seitlichen Oberflächen-Ansichtsregion 292 an. Die Anzeigesteuerung 28 zeigt die Stellung des Löffels 8 in Richtung der Schnittlinie 294 weisend, eine Scharspitzenlinie 295 und einen Pfeil 296 in der Löffelstellungsanzeigeregion 293 an. Die Scharspitzenlinie 295 zeigt schematisch die Scharspitze 8a des Löffels 8 an. Die Pfeil 296 zeigt schematisch die Komponente des Löffels 8, die der Schnittlinie 294 am nächsten liegt, an.
Die Anzeigesteuerung 28 ändert die Stellung des Löffels 8 in der Löffelstellungsanzeigeregion 293 jedes Mal, wenn der Kippwinkel δ aktualisiert wird. Dabei kann die Anzeigesteuerung 28 die Gestalt des Löffels 8 so ändern, dass die Stellung des Löffels 8 einheitlich ist. Die Anzeigesteuerung 28 ändert die Farben der Schnittlinie 294 und einen Frontflächenwinkelkompass 297, wenn der Löffel 8 in Richtung der Schnittlinie 294 zeigt. Der Frontflächenwinkelkompass 297 zeigt den Winkel der Scharspitze 8a des Löffels 8 relativ zum Zielkonstruktionsterrain an.
Die Arbeitsgerätesteuerung 26 weist eine Arbeitsgerätesteuereinheit 26A und eine Speichereinheit 26C auf. Die Arbeitsgerätesteuereinheit 26A steuert die Bewegungen des Arbeitsgeräts 2 durch Erzeugen von Steuerbefehlen an das Steuerventil 27 auf der Grundlage der Zielkonstruktionsterraindaten T und der Löffeldaten R, die aus der Anzeigesteuerung 28 erfasst werden. Die Arbeitsgerätesteuereinheit 26A führt zum Beispiel eine Grenzgrabsteuerung zum automatischen Steuern von mindestens einem Teil der Bewegungen des Arbeitsgeräts 2 aus. Speziell bestimmt die Arbeitsgerätesteuereinheit 26A eine Grenzgeschwindigkeit als Reaktion auf den Abstand des Löffels 8 von dem Zielkonstruktionsterrain und steuert das Arbeitsgerät 2, so dass die Geschwindigkeit in Richtung des sich dem Zielkonstruktionsterrain nähernden Arbeitsgeräts 2 gleich oder kleiner ist als die Grenzgeschwindigkeit. Folglich wird die Position des Löffels 8 relativ zu dem Zielkonstruktionsterrain gesteuert, und es wird verhindert, dass sich der Löffel 8 sich in das Zielkonstruktionsterrain eingräbt. Die Arbeitsgerätesteuereinheit 26A kann einen Teil der Planierarbeiten zur Bewegung des Löffels 8 entlang dem Zielkonstruktionsterrain automatisch steuern.
Verschiedene Typen von Programmen und Daten, die erforderlich sind, dass die Arbeitsgerätesteuereinheit 26A die Bewegungen des Arbeitsgeräts steuert, sind in der Speichereinheit 26C gespeichert.
(Verfahren zur Erfassung von Neigungswinkel δ)
Ein Verfahren zur Erfassung des Kippwinkels δ durch das Steuersystem 200 wird mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. 13 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erfassung des Neigungswinkels δ.
In Schritt S1 berechnet die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A die Kippzylinderlänge des Kippzylinders 30 auf der Grundlage der Nachweisergebnisse aus dem vierten Hubsensor 19.
In Schritt S2 verwendet die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A den Cosinus-Satz zur Berechnung des Neigungswinkels ω (siehe 11) auf der Grundlage der Länge M1 des ersten Linienabschnitts “a”, der Länge M2 des zweiten Abschnitts “b” und der Kippzylinderlänge.
In Schritt S3 erfasst die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A einen Differenzwert zwischen Neigungswinkel ω und Referenzwinkel ω' (siehe 10) als Kippwinkel δ.
(Merkmale)

(1) Der hydraulische Bagger CM (Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs) ist mit dem Löffel 8, dem Kippzylinder 30, dem vierten Hubsensor 19 (Beispiel einer Hublängennachweiseinheit) und der Löffelinformationsberechnungseinheit 282A ausgestattet. Der Löffel 8 ist in der Lage, um das Zentrum der Kippachse J4 zu rotieren. Der Kippzylinder 30 bewirkt, dass der Löffel 8 um das Zentrum der Kippachse J4 rotiert. Der vierte Hubsensor 19 weist die Hublänge des Kippzylinders 30 nach. Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A erfasst den Kippwinkel δ des Löffels 8 auf der Grundlage der durch den vierten Hubsensor 19 nachgewiesenen Hublänge. Der Kippwinkel δ ist der Differenzwert zwischen dem vorbestimmten Referenzwinkel ω' und dem Neigungswinkel ω, der durch den ersten Linienabschnitt “a” gebildet wird, der den ersten Endteil 30A und die Kippachse J4 des Kippzylinders 30 und den zweiten Abschnitts “b” verknüpft, der den zweiten Endteil 30B und die Kippachse J4 des Kippzylinders 30 verknüpft, bei Betrachtung des Kippzylinders 30 aus einer axialen Richtung parallel zur Kippachse J4. Auf diese Weise ist die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A in der Lage, den Kippwinkel δ des Löffels 8 aus dem Cosinus-Satz unter Verwendung der durch den vierten Hubsensor 19 nachgewiesenen Hublänge des Kippzylinders 30. Daher kann der Kippwinkel δ exakt erfasst werden, ohne Rücksicht auf die Stellung des hydraulischen Baggers CM.
(2) Die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A detektiert die Position des Löffels 8 auf der Grundlage des Kippwinkels δ. Daher kann die Position des Löffels 8 exakt spezifiziert werden.
(3) Die Anzeigesteuerung 28 des hydraulischen Baggers CM bewirkt, dass die Anzeigeeinheit 29 den Löffel 8 auf der Grundlage des Kippwinkels δ anzeigt. Daher kann die Stellung des Löffels 8 mit Genauigkeit auf der Anzeigeeinheit 29 angezeigt werden.
(4) Die erste Endteil 30A des Kippzylinders 30 ist mit dem Löffel 8 gekoppelt. Ein zweiter Endteil 30B des Kippzylinders 30 ist zwischen der Kippachse J4 und dem Löffel 8 positioniert, bei Betrachtung des Kippzylinders 30 in der axialen Richtung der Kippachse J4. Der Zwischenraum D1 zwischen dem ersten Endteil 30A und dem zweiten Endteil 30B ist größer als der Zwischenraum D2 zwischen dem ersten Endteil 30A und der Kippachse J4 in der horizontalen Richtung. Folglich kann die Hublänge des Kippzylinders 30 pro Einheit des Kippwinkels des Löffels 8 länger sein, im Vergleich zu wenn der Zwischenraum D1 kleiner ist als der Zwischenraum D2. Als Ergebnis kann der Kippwinkel δ mit größerer Genauigkeit erfasst werden, da der Neigungswinkel ω exakt berechnet werden kann.

(Weitere Ausführungsformen)
Obwohl bisher eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen im Umfang der Erfindung vorgenommen werden.
Obgleich der zweite Endteil 30B des Kippzylinders 30 zwischen der Kippachse J4 und dem Löffel 8 positioniert ist, wie in 10 in der obigen Ausführungsform erläutert, kann der zweite Endteil 30B auf der gegenüberliegenden Seite des Löffels 8 relativ zur horizontalen Ebene (XgYg-Ebene) positioniert sein, die durch die Kippachse J4 hindurchläuft, wie in 14 erläutert. In diesem Fall kann ein Zwischenraum D3 zwischen dem ersten Endteil 30A und dem zweiten Endteil 30B in der horizontalen Richtung kleiner sein als der Zwischenraum D2 zwischen dem ersten Endteil 30A und der Kippachse J4, oder er kann gleich oder größer sein als der Zwischenraum D2 zwischen dem ersten Endteil 30A und der Kippachse J4. Der Zwischenraum D2 ist eine horizontale Komponente (Länge in horizontaler Richtung) des ersten Linienabschnitts “a”, der den ersten Endteil 30A und die Kippachse J4 verknüpft.
Obgleich der Zwischenraum D1 zwischen dem ersten Endteil 30A und dem zweiten Endteil 30B größer ist als der Zwischenraum D2 zwischen dem ersten Endteil 30A und der Kippachse J4, wie in 11 in der obigen Ausführungsform erläutert, kann der Zwischenraum D1 der gleiche sein wie der Zwischenraum D2, oder er kann kleiner sein als der Zwischenraum D2.
Obgleich die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A den Kippwinkel δ des Löffels 8 aus dem Cosinus-Satz unter Verwendung der Länge des Kippzylinders auf der Grundlage der Nachweisergebnisse aus dem vierten Hubsensor 19 in der obigen Ausführungsform berechnet, kann der Kippwinkel δ unter Bezugnahme auf eine Tabelle berechnet werden, die die Kippzylinderlängen mit den Kippwinkeln δ in Zusammenhang bringt. In diesem Fall ist die Berechnung des Kippwinkels δ unter Verwendung des Cosinus-Satzes nicht notwendig, und die arithmetischen Operationen durch die Löffelinformationsberechnungseinheit 282A können reduziert werden.
Obgleich der Rotationswinkel α des Ausleger 6, der Rotationswinkel β des Arm 7, und der Rotationswinkel γ des Löffels 8 durch Hubsensoren in der obigen Ausführungsform nachgewiesen werden, können die Rotationswinkel durch ein Winkelnachweisinstrument nachgewiesen werden, wie einen Drehgeber und dergleichen.
Obgleich ein Beispiel des hydraulischen Baggers CM als Arbeitsfahrzeug verwendet wird, können die obigen Ausführungsformen auch auf ein anderes Arbeitsfahrzeug angewendet werden, wie ein Bulldozer oder ein Radlader.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist auf dem Gebiet von Arbeitsfahrzeugen geeignet, da der Kippwinkel leicht gemäß der vorliegenden Erfindung erfasst werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Arbeitsgerät
6: Ausleger
7: Arm
8: Löffel
10: Auslegerzylinder
11: Armzylinder
12: Löffelzylinder
16–18: Erste bis dritte Hubsensoren
26: Arbeitsgerätsteuerung
26A: Arbeitgerätsteuereinheit
26B: Begrenzte Grabsteuerungsrezeptionsverhinderungseinheit
28: Anzeigesteuerung
29: Anzeigeeinheit
30: Kippzylinder
32: Sensorsteuerung
36: Eingabeeinheit
70: Kippwinkelsensor

Claims

Arbeitsfahrzeug folgendes aufweisend: einen Löffel, der zur Rotation um eine Kippachse konfiguriert ist; einen Kippzylinder, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Löffel um die Kippachse rotiert; eine Hublängennachweiseinheit, die zum Nachweis einer Hublänge des Kippzylinders konfiguriert ist; und eine Löffelinformationsberechnungseinheit, die zur Erfassung eines Kippwinkels des Löffels auf der Grundlage der durch die Hublängennachweiseinheit nachgewiesenen Hublänge konfiguriert ist.
Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Löffelinformationsberechnungseinheit einen bei Betrachtung des Kippzylinders aus einer axialen Richtung der Kippachse durch einen ersten Linienabschnitt und einen zweiten Linienabschnitt gebildeten Winkel berechnet, wobei der erste Linienabschnitt einen ersten Endteil und die Kippachse des Kippzylinders verknüpft, der zweite Linienabschnitt einen zweiten Endteil und die Kippachse des Kippzylinders verknüpft, die Löffelinformationsberechnungseinheit den gebildeten Winkel berechnet und zur Berechnung des Kippwinkels verwendet.
Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Löffelinformationsberechnungseinheit eine Differenz zwischen dem gebildeten Winkel und einem Referenzwinkel in einer Referenzposition des Löffels als Kippwinkel berechnet.
Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Löffelinformationsberechnungseinheit eine Position des Löffels auf der Grundlage des Kippwinkels spezifiziert.
Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4 weiterhin aufweisend: eine Anzeigeeinheit, die zur Anzeige des Löffels konfiguriert ist; und eine Anzeigesteuerung, die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Löffel auf der Anzeigeeinheit auf der Grundlage des Kippwinkels angezeigt wird.
Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Endteil des Kippzylinders mit dem Löffel gekoppelt ist; und der zweite Endteil des Kippzylinders bei Betrachtung des Kippzylinders aus der axialen Richtung zwischen der Kippachse und dem Löffel positioniert ist; und ein Zwischenraum zwischen dem ersten Endteil und dem zweiten Endteil in einer horizontalen Richtung nicht geringer ist als der erste Linienabschnitt.
Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Endteil des Kippzylinders mit dem Löffel gekoppelt ist; und der zweite Endteil des Kippzylinders auf der gegenüberliegenden Seite des Löffels relativ zu einer horizontalen Ebene positioniert ist, die bei Betrachtung des Kippzylinders aus der axialen Richtung durch die Kippachse hindurchläuft.
Löffelvorrichtung folgendes aufweisend: einen Löffel, der zur Rotation um eine Kippachse konfiguriert ist; einen Kippzylinder, der konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der Löffel um die Kippachse rotiert; eine Hublängennachweiseinheit, die zum Nachweis einer Hublänge des Kippzylinders konfiguriert ist;
Verfahren zur Erfassung eines Kippwinkels, das folgendes aufweist: einen Schritt des Detektierens einer Hublänge eines Kippzylinders, der konfiguriert ist, um zu bewirken, das ein Löffel um eine Kippachse rotiert; und einen Schritt des Erfassens eines Kippwinkels des Löffels auf der Grundlage der Hublänge.