DE112016000063T5

DE112016000063T5 - Arbeitsmaschinensteuersystem, arbeitsmaschine und arbeitsmaschinensteuerverfahren

Info

Publication number: DE112016000063T5
Application number: DE112016000063.4T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Iwamura; Yoshiro Iwasaki
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: US20170342687A1; CN106460361B; KR20170136414A; US10119250B2; WO2016186220A1; DE112016000063B4; JPWO2016186220A1; CN106460361A; KR101840248B1; JP6416268B2

Abstract

Arbeitsmaschinensteuersystem, das eine Arbeitsmaschine steuert, die ein Element enthält, welches um eine Wellenlinie herum rotiert, die eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit enthält, die eine Zielkonstruktionsform erzeugt, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; und die eine Bestimmungseinheit enthält, die eine erste Information ausgibt, wenn das Element an einer Luftseite vorhanden ist, die eine Seite ist, an der die Arbeitsmaschine in Bezug auf die Zielkonstruktionsform vorhanden ist, und eine zweite Information ausgibt, wenn das Element an der Luftseite nicht vorhanden ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsmaschinensteuersystem, eine Arbeitsmaschine und ein Arbeitsmaschinensteuerverfahren.
Hintergrund
Wie in der Patentliteratur 1 offengelegt, ist eine Arbeitsmaschine bekannt, die ein Arbeitsgerät enthält, welches einen Kipplöffel aufweist.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: WO 2015/186179 A

Zusammenfassung
Technisches Problem
In einem technischen Gebiet, das die Steuerung einer Arbeitsmaschine betrifft, ist eine Arbeitsgerätsteuerung zur Steuerung der Lage oder der Stellung zumindest eines von einem Ausleger, einem Arm und/oder einem Löffel eines Arbeitsgeräts entsprechend einer Zielkonstruktionsform, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels angibt, bekannt. Wenn eine Arbeitsgerätsteuerung ausgeführt wird, wird der Löffel daran gehindert, sich über die Zielkonstruktionsform zu bewegen und die Konstruktion wird entsprechend der Zielkonstruktionsform realisiert.
In einer Arbeitsmaschine mit einem Kipplöffel, wird die Steuerung ausgeführt, um einen Kippbetrieb des Löffels zu stoppen, so dass der Löffel eine Zielkonstruktionsform durch eine Bedienungsperson der Arbeitsmaschine, die einen Kippmanipulationshebel betätigt, nicht betritt. In einer derartigen Arbeitsmaschine, kann eine Bedienungsperson den Kippbetrieb eventuell stoppen wollen, damit eine Zielkonstruktionsform, die auf einer rückwärtigen Fläche des Löffels vorhanden ist, als auch eine Zielkonstruktionsform, die an einer vorderen Seite einer Spitze vorhanden ist, nicht betreten werden. Darüber hinaus kann eine Bedienungsperson eventuell ein Element einer Arbeitsmaschine als auch den Kipplöffel daran hindern wollen, eine Zielkonstruktionsform, die um das Element der Arbeitsmaschine herum vorhanden ist, zu betreten. In einem solchen Fall, kann es, abhängig von einer Stellung des Elements und eines Positionsverhältnisses zu der Zielkonstruktionsform, eventuell nicht möglich sein, das Element zu stoppen, sogar wenn das Element die Zielkonstruktionsform überschreitet, und es gibt Beschränkungen hinsichtlich der Stellung des Elements und des Positionsverhältnisses zu der Zielkonstruktionsform. Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, Beschränkungen hinsichtlich der auf einer Stellung eines Elements einer Arbeitsmaschine und eines Positionsverhältnisses zu einer Zielkonstruktionsform basierenden Steuerung zu reduzieren, wenn der Betrieb derart gesteuert wird, dass die Zielkonstruktionsform nicht betreten wird.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist ein Arbeitsmaschinensteuersystem, das eine Arbeitsmaschine steuert, die ein Element enthält, welches um eine Wellenlinie herum rotiert, folgendes auf: eine Bestimmungseinheit, die eine erste Information ausgibt, wenn das Element an einer Luftseite vorhanden ist, die eine Seite ist, an der die Arbeitsmaschine in Bezug auf die Zielkonstruktionsform, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt, vorhanden ist, und die eine zweite Information ausgibt, wenn das Element an der Luftseite nicht vorhanden ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß dem ersten Aspekt, ferner auf: eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die eine Rotation des Elements erlaubt, wenn die erste Information von der Bestimmungseinheit ausgegeben wird, und die keine Rotation des Elements erlaubt, wenn die zweite Information ausgegeben wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Aspekt 1 oder 2, ferner auf: eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit, die die Zielkonstruktionsform erzeugt, welche die Zielform des Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt, wobei die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen um das Element herum erzeugt, und die Bestimmungseinheit die erste Information oder die zweite Information in Bezug auf die Vielzahl von Zielkonstruktionsformen ausgibt.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Aspekte 1 bis 3 ferner auf: eine Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines Regulierungspunkts berechnet, welcher auf das Element eingestellt ist; eine Betriebsebenenberechnungseinheit, die eine Betriebsebene berechnet, welche durch den Regulierungspunkt hindurch geht und orthogonal zu der Wellenlinie ist; und eine Stoppgrundformberechnungseinheit, die eine Stoppgrundform berechnet, in welcher sich die Zielkonstruktionsform und die Betriebsebene kreuzen, wobei die Bestimmungseinheit die erste Information oder die zweite Information unter Verwendung einer Entfernung zwischen der Stoppgrundform und dem Regulierungspunkt ausgibt, wobei sich ein erster Vektor in eine Richtung orthogonal zu der Zielkonstruktionsform erstreckt, und sich ein zweiter Vektor in eine Verlängerungsrichtung der Wellenlinie erstreckt.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Aspekte 1 bis 3, weist ferner auf: einen bekannten Referenzpunkt, der an einer Stelle eines von dem Element der Arbeitsmaschine verschiedenen Abschnitts angeordnet ist; und eine Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines Regulierungspunkts berechnet, welcher auf das Element eingestellt ist, wobei die Bestimmungseinheit die Anzahl der Schnittpunkte zwischen der Zielkonstruktionsform und einem Liniensegment, das den Referenzpunkt mit dem Regulierungspunkt verbindet, berechnet, und die erste Information oder die zweite Information ausgibt, indem sie verwendet, ob die Anzahl eine gerade Zahl oder eine ungerade Zahl ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist eine Arbeitsmaschine auf: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der den oberen Schwenkkörper stützt; ein Arbeitsgerät, das einen Ausleger, der um eine erste Welle herum rotiert, einen Arm, der um eine zweite Welle herum rotiert, und einen Löffel enthält, der um eine dritte Welle herum rotiert, wobei das Arbeitsgerät von dem oberen Schwenkkörper gestützt wird; und ein Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Element zumindest eines von dem Löffel, dem Arm, dem Ausleger und dem oberen Schwenkkörper ist.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Arbeitsmaschine entsprechend Aspekt 6, wobei das Element der Löffel ist und die Wellenlinie orthogonal zu der dritten Welle ist.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist ein Arbeitsmaschinensteuerverfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, die ein Element enthält, das um eine Wellenlinie herum rotiert, auf: Ausgeben einer ersten Information, wenn das Element an einer Luftseite vorhanden ist, die eine Seite ist, an der die Arbeitsmaschine in Bezug auf die Zielkonstruktionsform vorhanden ist, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; und Ausgeben einer zweiten Information, wenn das Element nicht an der Luftseite vorhanden ist.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Beschränkungen auf die Steuerung basierend auf einer Stellung eines Elements einer Arbeitsmaschine und einem Positionsverhältnis zu einer Zielkonstruktionsform zu reduzieren, wenn der Betrieb des Elements derart gesteuert wird, das die Zielkonstruktionsform nicht betreten wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Schnittseitenansicht, die ein Beispiel eines Löffels gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
3 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des Löffels gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
4 ist eine Seitenansicht, die einen Bagger schematisch darstellt.
5 ist eine Rückansicht, die einen Bagger schematisch darstellt.
6 ist eine Draufsicht, die einen Bagger schematisch darstellt.
7 ist a Seitenansicht, die einen Löffel schematisch darstellt.
8 ist a Vorderansicht, die einen Löffel schematisch darstellt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Hydrauliksystems, das einen Kippzylinder betätigt, schematisch darstellt.
10 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Regulierungspunkts, welcher auf das Element eingestellt ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt.
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel von Zielkonstruktionsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel von Zielkonstruktionsdaten gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
14 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Kippbetriebsebene gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
15 ist a schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Kippbetriebsebene gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
16 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung der Kippstoppsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen einer Betriebsentfernung und einer Begrenzungsgeschwindigkeit, um eine Kipprotation eines Kipplöffels basierend auf einer Betriebsentfernung zu stoppen, darstellt.
18 ist ein Diagramm, das die Position einer Kippstoppgrundform darstellt.
19 ist ein Diagramm, das die Position einer Kippstoppgrundform darstellt.
20 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, wenn ein Löffel und eine Kippstoppgrundform auf einer Kippbetriebsebene gesehen werden.
21 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, wenn ein Löffel und eine Kippstoppgrundform auf einer Kippbetriebsebene gesehen werden.
22 ist ein Diagramm, das ein Positionsverhältnis zwischen einer Luftseite und einer Grundseite darstellt.
23 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Löffel und einer Kippstoppgrundform und einer Zielkonstruktionsform darstellt.
24 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Löffel und einer Kippstoppgrundform und einer Zielkonstruktionsform darstellt.
25 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Löffel und einer Kippstoppgrundform und einer Zielkonstruktionsform darstellt.
26 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Löffel und einer Kippstoppgrundform und einer Zielkonstruktionsform darstellt.
27 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Berechnung einer Betriebsentfernung zwischen einem Löffel und einer Kippstoppgrundform und zur Bestimmung, ob eine Kippbetriebsebene und eine Zielkonstruktionsform irgend eine von einer Spitzenseite und einer Kippbolzenseite kreuzen.
28 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Verfahrens zur Berechnung einer Betriebsentfernung zwischen einem Löffel und einer Kippstoppgrundform und Bestimmung, ob eine Kippbetriebsebene und eine Zielkonstruktionsform irgend eine von einer Spitzenseite und einer Kippbolzenseite kreuzen.
29 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung, ob ein Löffel an einer Luftseite oder an einer Grundseite vorhanden ist, sogar wenn sich eine Kippbetriebsebene und eine Zielkonstruktionsform an einer Spitzenseite oder an einer Kippbolzenseite des Löffels kreuzen, darstellt.
30 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung, ob ein Löffel an einer Luftseite oder einer Grundseite vorhanden ist, sogar wenn sich eine Kippbetriebsebene und eine Zielkonstruktionsform kreuzen an einer Spitzenseite oder an einer Kippbolzenseite des Löffels kreuzen, darstellt.
31 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung, ob ein Löffel an einer Luftseite oder einer Grundseite vorhanden ist, sogar wenn sich eine Kippbetriebsebene und eine Zielkonstruktionsform kreuzen an einer Spitzenseite oder an einer Kippbolzenseite des Löffels kreuzen, darstellt.
32 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung, ob ein Löffel an einer Luftseite oder einer Grundseite vorhanden ist, sogar wenn sich eine Kippbetriebsebene und eine Zielkonstruktionsform kreuzen an einer Spitzenseite oder an einer Kippbolzenseite des Löffels kreuzen, darstellt.
33 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Arbeitsmaschinensteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
34 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess darstellt, wenn eine Betriebsentfernung in einem Arbeitsmaschinensteuerverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet wird.
35 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel darstellt, wenn eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen um einen Löffel herum vorhanden ist.
36 ist eine Ansicht entlang eines Pfeils A-A in 35.
37 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels, wenn ein Element, das um eine Achsenlinie herum rotiert, nicht ein Löffel ist.
38 ist eine Ansicht entlang eines Pfeils B-B in 37.
39 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines weiteren Verfahrens zur Bestimmung, ob ein Element an einer Luftseite oder einer Grundseite vorhanden ist.
Beschreibung der Ausführungsformen
Modi (vorliegende Ausführungsformen) zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden nun bezugnehmend auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
In der folgenden Beschreibung, sind ein globales Koordinatensystem (Xg-Yg-Zg-Koordinatensystem) und ein Fahrzeugkörperkoordinatensystem (X-Y-Z-Koordinatensystem) festgelegt, um das Positionsverhältnis zwischen jeweiligen Abschnitten zu beschreiben. Das globale Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, welches eine absolute Position angibt, die durch ein globales Navigationssystem (global navigation satellite system, (GNSS)), wie z.B. ein globales Positionierungssystem (GPS) definiert wird. Das Fahrzeugkörperkoordinatensystem ist ein Koordinatensystem, welches die relative Position in Bezug auf eine Referenzposition einer Arbeitsmaschine angibt.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Stoppsteuerung auf eine Steuerung des Stoppens eines Betriebs von zumindest einem Abschnitt einer Arbeitsmaschine basierend auf der Entfernung zwischen der Arbeitsmaschine und einer Zielkonstruktionsform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine. Wenn beispielsweise der Löffel der Arbeitsmaschine ein Kipplöffel ist, kann die Stoppsteuerung eventuell die Steuerung des Stoppens eines Kippbetriebs des Löffels basierend auf der Entfernung zwischen der Arbeitsmaschine und einer Zielkonstruktionsform beinhalten.
[Arbeitsmaschine]
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel, bei dem die Arbeitsmaschine ein Bagger 100 ist, beschrieben. Die Arbeitsmaschine ist nicht auf den Bagger 100 beschränkt.
Wie in 1 dargestellt, enthält der Bagger 100 ein Arbeitsgerät 1, das mit Hydraulikdruck arbeitet, einen oberen Schwenkkörper 2, der ein Fahrzeugkörper ist, welcher das Arbeitsgerät 1 stützt, einen unteren Fahrkörper 3, welcher eine Fahrvorrichtung ist, die den oberen Schwenkkörper 2 stützt, eine Manipulationsvorrichtung 30 zur Betreiben des Arbeitsgeräts 1 und eine Steuervorrichtung 50, die das Arbeitsgerät 1 steuert. Der obere Schwenkkörper 2 kann in einem Zustand um eine Schwenkachse RX herum schwenken, bei dem er an dem unteren Fahrkörper 3 gestützt wird.
Der obere Schwenkkörper 2 weist eine Kabine 4 auf, die eine Bedienungsperson besteigt, und einen Maschinenraum 5, in dem eine Antriebsmaschine und eine Hydraulikpumpe untergebracht sind. Die Kabine 4 weist einen Fahrersitz 4S, auf dem die Bedienungsperson sitzt. Der Maschinenraum 5 ist an der Rückseite der Kabine 4 angeordnet.
Der untere Fahrkörper 3 weist ein Paar Raupenketten 3C auf. Der Bagger 100 fährt, wenn die Raupenkette 3C rotiert. Der untere Fahrkörper 3 kann eventuell Räder aufweisen.
Das Arbeitsgerät 1 wird auf dem oberen Schwenkkörper 2 gestützt. Das Arbeitsgerät 1 weist einen Ausleger 6 auf, der mit dem oberen Schwenkkörper 2 über einen zwischengeschalteten Auslegerbolzen verbunden ist, einen Arm 7, der mit dem Ausleger 6 über einen zwischengeschalteten Armbolzen verbunden ist, und einen Löffel 8, der mit dem Arm 7 über einen zwischengeschalteten Löffelbolzen und einen zwischengeschalteten Kippbolzen verbunden ist. Der Löffel 8 weist eine Schneide 8C auf. Die Schneide 8C ist ein ebenes Element, das an einem Distalende des Löffels 8 (d.h. einem von dem Abschnitt, der durch den Löffelbolzen verbunden ist, entfernten Abschnitt) vorgesehen ist. Eine Spitze 9 der Schneide 8C ist ein Distalende der Schneide 8C, und in der vorliegenden Ausführungsform ist sie ein gerader Abschnitt. Wenn eine Vielzahl von konvexen Blättern an dem Löffel 8 gebildet ist, ist die Spitze 9 das Distalende der konvexen Schneide.
Der Ausleger 6 kann um eine Auslegerwelle AX1 herum rotieren, welche eine erste Welle in Bezug auf den oberen Schwenkkörper 2 ist. Der Arm 7 kann um eine Armwelle AX2 herum rotieren, die eine zweite Welle in Bezug auf den Ausleger 6 ist. Der Löffel 8 kann um eine Löffelwelle AX3 herum rotieren, welche eine dritte Welle ist, und um eine Kippwelle AX4 herum rotieren, die eine Wellenlinie orthogonal zu einer Achse ist, die in Bezug auf den Arm 7 parallel zu der Löffelwelle AX3 ist. Die Löffelwelle AX3 und die Kippwelle AX4 kreuzen sich nicht.
Die Auslegerwelle AX1, die Armwelle AX2, und die Löffelwelle AX3 sind zueinander parallel. Die Auslegerwelle AX1, die Armwelle AX2, und die Löffelwelle AX3 sind orthogonal zu einer Achse, die parallel zu einer Schwenkachse RX ist. Die Auslegerwelle AX1, die Armwelle AX2, und die Löffelwelle AX3 sind parallel zu der Y-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems. Die Schwenkachse RX ist parallel zu der Z-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems. Die Richtung parallel zu der Auslegerwelle AX1, der Armwelle AX2, und der Löffelwelle AX3 gibt eine Fahrzeugbreitenrichtung des oberen Schwenkkörpers 2 an. Die Richtung parallel zu der Schwenkachse RX gibt eine Aufwärts-Abwärts-Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 an. Die Richtung orthogonal zu der Auslegerwelle AX1, der Armwelle AX2, der Löffelwelle AX3, und der Schwenkachse RX gibt eine Front-Heck-Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 an. Eine Richtung, in der das Arbeitsgerät 1 um den Fahrersitz 4S herum vorhanden ist, ist die Frontseite.
Das Arbeitsgerät 1 wird mit der durch einen Hydraulikzylinder 10 erzeugten Kraft betrieben. Der Hydraulikzylinder 10 enthält einen Auslegerzylinder 11, der den Ausleger 6 betätigt, einen Armzylinder 12, der den Arm 7 betätigt, und einen Löffelzylinder 13 und einen Kippzylinder 14, die den Löffel 8 betätigen.
Das Arbeitsgerät 1 weist einen Auslegerhubsensor 16, einen Armhubsensor 17, einen Löffelhubsensor 18 und einen Kipphubsensor 19 auf. Der Auslegerhubsensor 16 erfasst einen Auslegerhub, welcher eine Betätigungsgröße des Auslegerzylinders 11 angibt. Der Armhubsensor 17 erfasst einen Armhub, welcher eine Betätigungsgröße des Armzylinders 12 angibt. Der Löffelhubsensor 18 erfasst einen Löffelhub, welcher eine Betätigungsgröße des Löffelzylinders 13 angibt. Der Kipphubsensor 19 erfasst einen Kipphub, welcher eine Betätigungsgröße des Kippzylinders 14 angibt.
Die Manipulationsvorrichtung 30 ist in der Kabine 4 angeordnet. Die Manipulationsvorrichtung 30 enthält ein Betätigungselement, das durch die Bedienungsperson des Baggers 100 betätigt wird. Die Bedienungsperson betätigt die Manipulationsvorrichtung 30, um das Arbeitsgerät 1 zu betreiben. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Manipulationsvorrichtung 30 einen linken Bedienungshebel 30L, einen rechten Bedienungshebel 30R, einen Kippmanipulationshebel 30T und ein Manipulationspedal 30F.
Der Ausleger 6 führt einen Senkvorgang durch, wenn der rechte Bedienungshebel 30R in einer neutralen Position nach vorne betätigt wird, und der Ausleger 6 führt einen Hebevorgang durch, wenn der rechte Bedienungshebel 30R nach hinten betätigt wird. Der Löffel 8 führt einen Abladevorgang durch, wenn der rechte Bedienungshebel 30R in der neutralen Position nach rechts betätigt wird, und der Löffel 8 führt einen Schaufelvorgang durch, wenn der rechte Bedienungshebel 30R nach links betätigt wird.
Der Arm 7 führt einen Ausfahrvorgang durch, wenn der linke Bedienungshebel 30L in der neutralen Position nach vorne betätigt wird, und der Arm 7 führt einen Schaufelvorgang durch, wenn der linke Bedienungshebel 30L nach hinten betätigt wird. Der obere Schwenkkörper 2 schwenkt nach rechts, wenn der linke Bedienungshebel 30L in der neutralen Position nach rechts betätigt wird, und der obere Schwenkkörper 2 schwenkt nach links, wenn der linke Bedienungshebel 30L nach links betätigt wird.
Die Beziehungen zwischen der Betätigungsrichtung des rechten Bedienungshebels 30R und des linken Bedienungshebels 30L, der Betätigungsrichtung des Arbeitsgeräts 1 und der Schwenkrichtung des oberen Schwenkkörpers 2 können eventuell von den vorstehend beschriebenen Beziehungen verschieden sein.
Eine Steuervorrichtung 50 enthält ein Computersystem. Die Steuervorrichtung 50 weist einen Prozessor, z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Speichereinheit, die einen nichtflüchtigen Speicher, z.B. einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen flüchtigen Speicher, z.B. einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) enthält, und eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung auf.
[Löffel]
2 ist eine Schnittseitenansicht, die ein Beispiel eines Löffels gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 3 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des Löffels 8 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Löffel 8 ein Kipplöffel. Der Kipplöffel ist ein Löffel, der um die Kippwelle AX4 herum, die eine Wellenlinie ist, arbeitet (beispielsweise rotiert). In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Element, das um eine Wellenlinie herum rotiert, der Löffel 8.
Der Löffel 8 ist nicht auf den Kipplöffel beschränkt. Der Löffel 8 kann eventuell ein rotierender Löffel sein. Der rotierende Löffel ist ein Löffel, der um eine Wellenlinie herum rotiert, die die Löffelwelle AX3 vertikal kreuzt.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist der Löffel 8 über einen zwischengeschalteten Löffelbolzen 8B mit dem Arm 7 rotierend verbunden. Der Löffel 8 wird durch den Arm 7 über einen zwischengeschalteten Kippbolzen 8T rotierend gestützt. Der Löffel 8 ist mit dem Distalende des Arms 7 über ein zwischengeschaltetes Verbindungselement 90 verbunden. Der Löffelbolzen 8B verbindet den Arm 7 mit dem Verbindungselement 90. Der Kippbolzen 8T verbindet das Verbindungselement 90 mit dem Löffel 8. Der Löffel 8 ist mit dem Arm 7 über das zwischengeschaltete Verbindungselement 90 rotierend verbunden.
Der Löffel 8 enthält eine Bodenplatte 81, eine Rückseitenplatte 82, eine obere Platte 83, eine Seitenplatte 84 und eine Seitenplatte 85. Der Löffel 8 weist eine Klammer 87 auf, die in einem oberen Abschnitt der oberen Platte 83 vorgesehen ist. Die Klammer 87 ist an einer Vorwärts-Rückwärts-Position der oberen Platte 83 vorgesehen. Die Klammer 87 ist mit dem Verbindungselement 90 und dem Kippbolzen 8T verbunden.
Das Verbindungselement 90 weist ein Plattenelement 91, eine Klammer 92, die an einer oberen Fläche des Plattenelements 91 vorgesehen ist, und eine Klammer 93 auf, die an einer unteren Fläche des Plattenelements 91 vorgesehen ist. Die Klammer 92 ist mit dem Arm 7 und einem zweiten Verbindungsstift 95P verbunden. Die Klammer 93 ist an einem oberen Abschnitt der Klammer 87 vorgesehen und ist mit dem Kippbolzen 8T und der Klammer 87 verbunden.
Der Löffelbolzen 8B verbindet die Klammer 92 des Verbindungselements 90 mit dem Distalende des Arms 7. Der Kippbolzen 8T verbindet die Klammer 93 des Verbindungselements 90 mit der Klammer 87 des Löffels 8. Das Verbindungselement 90 und der Löffel 8 können um die Löffelwelle AX3 herum in Bezug auf den Arm 7 rotieren. Der Löffel 8 kann um die Kippwelle AX4 herum in Bezug auf das Verbindungselement 90 rotieren.
Das Arbeitsgerät 1 weist ein erstes Verbindungselement 94 auf, das über einen zwischengeschalteten ersten Verbindungsstift 94P mit dem Arm 7 rotierend verbunden ist, und ein zweites Verbindungselement 95, das über einen zweiten zwischengeschalteten Verbindungsstift 95P mit der Klammer 92 rotierend verbunden ist. Ein Basisende des ersten Verbindungselements 94 ist über den zwischengeschalteten ersten Verbindungsstift 94P mit dem Arm 7 verbunden. Ein Basisende des zweiten Verbindungselements 95 ist über einen zwischengeschalteten zweiten Verbindungsstift 95P mit der Klammer 92 verbunden. Das Distalende des ersten Verbindungselements 94 und das Distalende des zweiten Verbindungselements 95 sind durch einen Löffelzylinderspitzenstift 96 verbunden.
Das Distalende des Löffelzylinders 13 ist über den zwischengeschalteten Löffelzylinderspitzenstift 96 mit dem Distalende des ersten Verbindungselements 94 und dem Distalende des zweiten Verbindungselements 95 rotierend verbunden. Wenn der Löffelzylinder 13 ausfährt und einfährt, rotiert das Verbindungselement 90 zusammen mit dem Löffel 8 um die Löffelwelle AX3 herum.
Der Kippzylinder 14 ist mit einer in dem Verbindungselement 90 vorgesehenen Klammer 97 und mit einer in dem Löffel 8 vorgesehenen Klammer 88 verbunden. Die Stange des Kippzylinders 14 ist über einen zwischengeschalteten Stift mit der Klammer 97 verbunden. Ein Körperabschnitt des Kippzylinders 14 ist über einen zwischengeschalteten Stift mit der Klammer 88 verbunden. Wenn der Kippzylinder 14 ausfährt und einfährt, rotiert der Löffel 8 um die Kippwelle AX4 herum. Die Verbindungsstruktur des Kippzylinders 14 ist ein Beispiel und ist nicht auf die Struktur der vorliegenden Ausführungsform beschränkt.
Auf diese Weise rotiert der Löffel 8 um die Löffelwelle AX3 herum, wenn der Löffelzylinder 13 arbeitet. Der Löffel 8 rotiert um die Kippwelle AX4 herum, wenn der Kippzylinder 14 arbeitet. Wenn der Löffel 8 um die Löffelwelle AX3 herum rotiert, rotiert der Kippbolzen 8T zusammen mit dem Löffel 8.
[Erfassungssystem]
Als Nächstes wird ein Erfassungssystem 400 des Baggers 100 beschrieben. 4 ist eine Seitenansicht, die einen Bagger 100 schematisch darstellt. 5 ist eine Rückansicht, die den Bagger 100 schematisch darstellt. 6 ist eine Draufsicht, die den Bagger 100 schematisch darstellt. 7 ist a Seitenansicht, die den Löffel 8 schematisch darstellt. 8 ist a Vorderansicht, die den Löffel 8 schematisch darstellt.
Wie in 4, 5 und 6 dargestellt, weist das Erfassungssystem 400 eine Positionserfassungsvorrichtung 20 auf, die die Position des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, und eine Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24, die den Winkel des Arbeitsgeräts 1 erfasst. Die Positionserfassungsvorrichtung 20 enthält eine Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21, die die Position des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, eine Stellungsberechnungsvorrichtung 22, die die Stellung des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, und eine Ausrichtungsberechnungsvorrichtung 23, die die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst.
Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 enthält einen GPS-Empfänger. Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 ist in dem oberen Schwenkkörper 2 vorgesehen. Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 erfasst eine absolute Position Pg (d.h. die Position in dem globalen Koordinatensystem (Xg-Yg-Zg)) des oberen Schwenkkörpers 2, die durch das globale Koordinatensystem definiert ist. Die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 enthält Koordinatendaten in der Xg-Achsenrichtung, Koordinatendaten in der Yg-Achsenrichtung, und Koordinatendaten in der Zg-Achsenrichtung.
Eine Vielzahl von GPS-Antennen 21A ist in dem oberen Schwenkkörper 2 installiert. Die GPS-Antenne 21A empfängt Funkwellen von GPS-Satelliten, erzeugt basierend auf den empfangenen Funkwellen ein Signal, und gibt das erzeugte Signal an die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 aus. Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 erfasst eine installierte Position Pr der GPS-Antenne 21A, die basierend auf dem von der GPS-Antenne 21A zugeführten Signal durch das globale Koordinatensystem definiert ist. Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 erfasst basierend auf der installierten Position Pr der GPS-Antenne 21A die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2.
Zwei GPS-Antennen 21A sind in einer Fahrzeugbreitenrichtung installiert. Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 erfasst die installierte Position Pra der einen GPS-Antenne 21A und die installierte Position Prb der anderen GPS-Antenne 21A. Die Fahrzeugkörperpositionsberechnungsvorrichtung 21 führt basierend auf zumindest einer von den Positionen Pra und Prb einen arithmetischen Prozess aus, um die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 zu erfassen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 die Position Pra. Die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 kann eventuell die Position Prb sein und kann eventuell eine Position sein, die zwischen den Positionen Pra und Prb angeordnet ist.
Die Stellungsberechnungsvorrichtung 22 enthält eine inertiale Messeinheit (IMU). Die Stellungsberechnungsvorrichtung 22 ist in dem oberen Schwenkkörper 2 vorgesehen. Die Stellungsberechnungsvorrichtung 22 erfasst einen Kippwinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf eine horizontale Ebene (d.h. die Xg-Yg-Ebene), die durch das globale Koordinatensystem definiert ist. Der Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf die horizontale Ebene enthält einen Wankwinkel θ1, welcher den Kippwinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in der Fahrzeugbreitenrichtung angibt, und einen Steigungswinkel θ2, welcher den Kippwinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in der Front-Heck-Richtung angibt.
Die Ausrichtungsberechnungsvorrichtung 23 erfasst die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf eine Referenzrichtung, die durch das globale Koordinatensystem definiert ist, basierend auf der installierten Position Pra einer GPS-Antenne 21A und der installierten Position Prb der anderen GPS-Antenne 21A. Die Ausrichtungsberechnungsvorrichtung 23 führt einen arithmetischen Prozess aus, der auf den Positionen Pra und Prb basiert, um die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich der Referenzrichtung zu erfassen. Die Ausrichtungsberechnungsvorrichtung 23 berechnet eine gerade Linie, die die Positionen Pra und Prb verbindet und erfasst basierend auf dem Winkel zwischen der berechneten geraden Linie und der Referenzrichtung die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf die Referenzrichtung. Die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf die Referenzrichtung enthält einen Gierwinkel θ3, welcher den Winkel zwischen der Referenzrichtung und der Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 angibt.
Wie in 4, 7 und 8 dargestellt, berechnet die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 einen Auslegerwinkel α, welcher den basierend auf dem Auslegerhub durch den Auslegerhubsensor 16 erfassten Neigungswinkel des Auslegers 6 in Bezug auf die Z-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems angibt. Die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 berechnet einen Armwinkel β, welcher den basierend auf dem Armhub durch den Armhubsensor 17 erfassten Neigungswinkel des Arms 7 in Bezug auf den Ausleger 6 angibt. Die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 berechnet einen Löffelwinkel γ, welcher den basierend auf dem Löffelhub durch den Löffelhubsensor 18 erfassten Neigungswinkel der Spitze 9 des Löffels 8 in Bezug auf den Arm 7 angibt. Die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 berechnet einen Kippwinkel δ, welcher den basierend auf dem Kipphub durch den Kipphubsensor 19 erfassten Neigungswinkel des Löffels 8 in Bezug auf die XY-Ebene angibt. Die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 berechnet einen Kippachsenwinkel ε, welcher basierend auf dem durch den Auslegerhubsensor 16 erfassten Auslegerhub den Neigungswinkel der Kippwelle AX4 in Bezug auf die XY-Ebene angibt, den Armhub, der durch den Armhubsensor 17 erfasst wird, den Löffelhub, der durch den Löffelhubsensor 18 erfasst wird, und den Kipphub, der durch den Kipphubsensor 19 erfasst wird. Der Neigungswinkel des Arbeitsgeräts 1 kann eventuell durch einen Winkelsensor, der ein anderer als der Hubsensor ist, erfasst werden, und kann eventuell durch eine optische Messeinheit, wie z.B. eine Stereokamera und einen Laserscanner, erfasst werden.
[Hydrauliksystem]
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Hydrauliksystems 300, das einen Kippzylinder 14 betätigt, schematisch darstellt. Das Hydrauliksystem 300 enthält eine verstellbare Haupthydraulikpumpe 31, die Betriebsöl zuführt, a Vorsteuerhydraulikpumpe 32, die Vorsteueröl zuführt, ein Flussratensteuerventil 25, das die dem Kippzylinder 14 zugeführte Betriebsölmenge anpasst, die Steuerventile 37A, 37B und 39, die den auf das Flussratensteuerventil 25 angewendeten Vorsteuerdruck anpassen, einen Kippmanipulationshebel 30T und ein Manipulationspedal 30F der Manipulationsvorrichtung 30 und eine Steuervorrichtung 50. Der Kippmanipulationshebel 30T ist ein Knopf oder dergleichen, der in zumindest einem von dem linken Manipulationshebel 30L und dem rechten Manipulationshebel 30R vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Manipulationspedal 30F der Manipulationsvorrichtung 30 eine Vorsteuerdruck-Manipulationsvorrichtung. Der Kippmanipulationshebel 30T der Manipulationsvorrichtung 30 ist eine elektromagnetische Hebelmanipulationsvorrichtung.
Das Manipulationspedal 30F der Manipulationsvorrichtung 30 ist mit der Vorsteuerhydraulikpumpe 32 verbunden. Das Steuerventil 39 ist zwischen dem Manipulationspedal 30F und der Vorsteuerhydraulikpumpe 32 vorgesehen. Darüber hinaus ist das Manipulationspedal 30F mit einem Öldurchgang 38A verbunden, durch den das von dem Steuerventil 37A zugeführte Vorsteueröl über ein Drosselventil 36A fließt. Darüber hinaus ist das Manipulationspedal 30F mit einem Öldurchgang 38B verbunden, durch den das von dem Steuerventil 37B zugeführte Vorsteueröl über ein Drosselventil 36B fließt. Wenn das Manipulationspedal 30F betätigt wird, werden der Druck eines Öldurchgangs 33A zwischen dem Manipulationspedal 30F und dem Drosselventil 36A und der Druck eines Öldurchgangs 33B zwischen dem Manipulationspedal 30F und dem Drosselventil 36B angepasst.
Wenn der Kippmanipulationshebel 30T betätigt wird, wird an die Steuervorrichtung 50 ein Betätigungssignal ausgegeben, das durch die Betätigung des Kippmanipulationshebels 30T erzeugt wird. Die Steuervorrichtung 50 erzeugt basierend auf der Betätigungssignalausgabe von dem Kippmanipulationshebel 30T ein Steuersignal und steuert die Steuerventile 37A und 37B. Die Steuerventile 37A und 37B sind elektromagnetische Proportionalsteuerventile. Basierend auf dem Steuersignal öffnet und schließt das Steuerventil 37A den Öldurchgang 38A. Basierend auf dem Steuersignal öffnet und schließt das Steuerventil 37B den Öldurchgang 38B.
Wenn die Kippstoppsteuerung nicht ausgeführt wird, wird der Vorsteuerdruck basierend auf der Betätigungsgröße der Manipulationsvorrichtung 30 angepasst. Wenn die Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, gibt die Steuervorrichtung 50 ein Steuersignal an die Steuerventile 37A und 37B oder das Steuerventil 39 aus, um den Vorsteuerdruck anzupassen.
[Steuersystem]
10 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems 200 einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In der folgenden Beschreibung wird das Steuersystem 200 der Arbeitsmaschine zutreffend als das Steuersystem 200 bezeichnet. Wie in 10 dargestellt, enthält das Steuersystem 200 die Steuervorrichtung 50, die das Arbeitsgerät 1, die Positionserfassungsvorrichtung 20, die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24, ein Steuerventil 37 (37A, 37B) und 39 und eine Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 steuert.
Die Positionserfassungsvorrichtung 20 erfasst die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die Stellung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Wankwinkel θ1 und den Steigungswinkels θ2 enthält, und die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Gierwinkel θ3 enthält. Die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 erfasst den Winkel des Arbeitsgeräts 1, der den Auslegerwinkel α, den Armwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε enthält. Das Steuerventil 37 (37A, 37B) passt die dem Kippzylinder 14 zugeführte Menge des Betriebsöls an.
Das Steuerventil 37 arbeitet basierend auf dem von der Steuervorrichtung 50 zugeführten Steuersignal. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 enthält ein Computersystem. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 erzeugt Zielkonstruktionsdaten, die eine Zielgrundform angeben, welche eine Zielform einer Konstruktionsfläche ist. Die Zielkonstruktionsdaten geben eine dreidimensionale Zielform an, die erlangt wird, nachdem die Konstruktion durch das Arbeitsgerät 1 beendet ist.
Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 ist an einer von dem Bagger 100 entfernten Stelle vorgesehen. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 ist beispielsweise in einer Konstruktionsverwaltungseinrichtung vorgesehen. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 kann mit der Steuervorrichtung 50 drahtlos kommunizieren. Die durch die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 erzeugten Zielkonstruktionsdaten werden an die Steuervorrichtung 50 drahtlos übermittelt.
Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 und die Steuervorrichtung 50 können eventuell durch Leitungen verbunden sein, und die Zielkonstruktionsdaten können eventuell von der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 an die Steuervorrichtung 50 übermittelt werden. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 kann eventuell ein Aufnahmemedium enthalten, das die Zielkonstruktionsdaten speichert, und die Steuervorrichtung 50 kann eventuell eine Vorrichtung aufweisen, die die Zielkonstruktionsdaten von dem Aufnahmemedium lesen kann.
Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 kann eventuell in dem Bagger 100 vorgesehen sein. Die Zielkonstruktionsdaten können eventuell auf eine verdrahtete oder drahtlose Weise von einer externen Verwaltungsvorrichtung, die die Konstruktion verwaltet, der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 des Baggers 100 zugeführt werden, und die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 kann eventuell die zugeführten Zielkonstruktionsdaten speichern.
Die Steuervorrichtung 50 enthält eine Verarbeitungseinheit 51, eine Speichereinheit 52 und eine Eingabe-/Ausgabe-Einheit 53. Die Verarbeitungseinheit 51 weist eine Fahrzeugpositionsdatenerfassungseinheit 51A, eine Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B, eine Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca, eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D, eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Cb, eine Betriebsebenenberechnungseinheit 51E, eine Stoppgrundformberechnungseinheit 51F, eine Arbeitsgerätsteuereinheit 51G, eine Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H und eine Bestimmungseinheit 51J auf. Die Speichereinheit 52 speichert Spezifikationsdaten des Baggers 100 einschließlich der Arbeitsgerätdaten.
Die jeweiligen Funktionen der Fahrzeugpositionsdatenerfassungseinheit 51A, der Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B, der Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca, der Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D, der Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Cb, der Betriebsebenenberechnungseinheit 51E, der Stoppgrundformberechnungseinheit 51F, der Arbeitsgerätsteuereinheit 51G, der Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H und der Bestimmungseinheit 51J der Verarbeitungseinheit 51 werden durch einen Prozessor der Steuervorrichtung 50 realisiert. Die Funktion der Speichereinheit 52 wird durch eine Speichereinheit der Steuervorrichtung 50 realisiert. Die Funktion der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 53 wird durch eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung der Steuervorrichtung 50 realisiert.
Die Fahrzeugpositionsdatenerfassungseinheit 51A erlangt Fahrzeugkörperpositionsdaten von der Positionserfassungsvorrichtung 20 über die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 53. Die Fahrzeugkörperpositionsdaten enthalten die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die durch das globale Koordinatensystem definiert werden, die Stellung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Wankwinkel θ1 und den Steigungswinkel θ2 enthält, und die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Gierwinkel θ3 enthält.
Die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B erlangt die Arbeitsgerätwinkeldaten von der Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 über die Eingabe-/Ausgabe-Einheit 53. Die Arbeitsgerätwinkeldaten ist der Winkel des Arbeitsgeräts 1, der den Auslegerwinkel α, den Armwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε enthält.
Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet die Positionsdaten des Regulierungspunkts RP, der auf den Löffel 8 eingestellt wird. Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet die Positionsdaten des Regulierungspunkts RP, der basierend auf den durch die Fahrzeugpositionsdatenerfassungseinheit 51A erlangten Fahrzeugkörperpositionsdaten auf den Löffel 8 eingestellt wird, die durch die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B erlangten Arbeitsgerätwinkeldaten und die in der Speichereinheit 52 gespeicherten Arbeitsgerätdaten. Der Regulierungspunkt RP wird nachstehend beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, enthalten die Arbeitsgerätdaten eine Auslegerlänge L1, eine Armlänge L2, eine Löffellänge L3, eine Kipplänge L4 und eine Löffelbreite L5. Die Auslegerlänge L1 ist die Entfernung zwischen der Auslegerwelle AX1 und der Armwelle AX2. Die Armlänge L2 ist die Entfernung zwischen der Armwelle AX2 und der Löffelwelle AX3. Die Löffellänge L3 ist die Entfernung zwischen der Löffelwelle AX3 und der Spitze 9 des Löffels 8. Die Kipplänge L4 ist die Entfernung zwischen der Löffelwelle AX3 und der Kippwelle AX4. Die Löffelbreite L5 ist die Entfernung zwischen der Seitenplatte 84 und der Seitenplatte 85.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Regulierungspunkts RP schematisch darstellt, welcher, gemäß der vorliegenden Ausführungsform für den Löffel 8 eingestellt wird. Wie in 11 dargestellt, wird eine Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc, welche die Kandidaten für den Regulierungspunkt RP sind, der für die Kipplöffelsteuerung verwendet wird, auf den Löffel 8 eingestellt. Der Kandidatenregulierungspunkt RPc wird auf die Spitze 9 des Löffels 8 und die Außenfläche des Löffels 8 eingestellt. Eine Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc wird in der Löffelbreitenrichtung der Spitze 9 eingestellt. Darüber hinaus wird eine Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc auf die Außenfläche des Löffels 8 eingestellt. Der Regulierungspunkt RP ist einer der Kandidatenregulierungspunkte RPc.
Die Arbeitsgerätdaten enthalten Löffenformdaten, welche die Form und die Abmessungen des Löffels 8 angeben. Die Löffenformdaten enthalten die Löffelbreite L5. Die Löffenformdaten enthalten Umrissdaten der Außenfläche des Löffels 8 und die Koordinatendaten der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc des Löffels 8 in Bezug auf die Spitze 9 des Löffels 8.
Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet die relativen Positionen der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc in Bezug auf eine Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2. Darüber hinaus berechnet die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca die absoluten Positionen der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc.
Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca kann die relativen Positionen der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc des Löffels 8 in Bezug auf die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 basierend auf den Arbeitsgerätdaten, die die Auslegerlänge L1, die Armlänge L2, die Löffellänge L3, die Kipplänge L4 enthalten, und den Löffenformdaten und den Arbeitsgerätwinkeldaten, die den Auslegerwinkel α, den Armwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ, und den Kippachsenwinkel ε enthalten, berechnen. Wie in 4 dargestellt, wird die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 auf die Schwenkachse RX des oberen Schwenkkörpers 2 eingestellt. Die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 kann eventuell auf die Auslegerwelle AX1 eingestellt werden.
Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca kann basierend auf der absoluten Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die durch die Positionserfassungsvorrichtung 20 erfasst wird, und der relativen Position des Löffels 8 in Bezug auf die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 die absolute Position Pa des Löffels 8 berechnen. Die relative Position zwischen der absoluten Position Pg und der Referenzposition P0 sind bekannte Daten, die aus den Spezifikationsdaten des Baggers 100 abgeleitet werden. Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca kann die absoluten Positionen der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc des Löffels 8 basierend auf den Fahrzeugkörperpositionsdaten, die die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die relative Position des Löffels 8 in Bezug auf den Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 enthalten, den Arbeitsgerätdaten und den Arbeitsgerätwinkeldaten berechnen. Der Kandidatenregulierungspunkt RPc ist nicht auf Punkte beschränkt, solange der Kandidatenregulierungspunkt die Information über die Breitenrichtung des Löffels 8 und die Information über die Außenfläche des Löffels 8 enthält.
Die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D erzeugt eine Zielkonstruktionsform CS, welche die Zielform einer Zielkonstruktion basierend auf den Zielkonstruktionsdaten, die von der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 geliefert werden, angibt. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 kann eventuell dreidimensionale Zielgrundformdaten der Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D als die Zielkonstruktionsdaten liefern und kann eventuell eine Vielzahl von Posten von Liniendaten oder eine Vielzahl von Posten von Punktdaten liefern, welche der Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D einen Abschnitt der Zielform angeben. In der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 Liniendaten liefert, welche der Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D einen Abschnitt der Zielform als die Zielkonstruktionsdaten angeben.
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel von Zielkonstruktionsdaten CD gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 12 dargestellt, geben die Zielkonstruktionsdaten CD die Zielgrundform der Konstruktionsfläche an. Die Zielgrundform enthält eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS, von denen jede durch ein dreieckiges Polygon dargestellt wird. Jede der Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS gibt eine Zielform des Konstruktionsziels an, das durch das Arbeitsgerät 1 konstruiert wird. In den Zielkonstruktionsdaten CD wird ein Punkt AP, dessen vertikale Entfernung zu dem Löffel 8 die kürzeste ist, unter den Zielkonstruktionsformen CS definiert. Darüber hinaus wird in den Zielkonstruktionsdaten CD eine Arbeitsgerätbetriebsebene WP definiert, welche durch den Punkt AP und den Löffel 8 hindurch geht und orthogonal zu der Löffelwelle AX3 ist. Die Arbeitsgerätbetriebsebene WP ist eine Betriebsebene, auf der sich die Spitze 9 des Löffels 8 mit der Betätigung von zumindest einem von dem Auslegerzylinder 11, dem Armzylinder 12 und dem Löffelzylinder 13 bewegt und welche parallel zu der XZ Ebene des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z) ist.
Die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D erlangt eine Linie LX, welche eine Knotenlinie zwischen der Arbeitsgerätbetriebsebene WP und der Zielkonstruktionsform CS ist. Darüber hinaus erlangt die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D eine Linie LY, welche durch den Punkt AP hindurch geht und die Linie LX in der Zielkonstruktionsform CS kreuzt. Die Linie LY gibt eine Knotenlinie zwischen der horizontalen Betriebsebene und der Zielkonstruktionsgrundform CS an. Die horizontale Betriebsebene ist eine Ebene, welche orthogonal zu der Arbeitsgerätbetriebsebene WP ist und durch den Punkt AP hindurch geht. Die Linie LY erstreckt sich in eine laterale Richtung des Löffels 8 in der Zielkonstruktionsgrundform CS.
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Zielkonstruktionsform CS gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D erlangt die Linien LX und LY, um die Zielkonstruktionsform CS zu erzeugen, welche die Zielform des Konstruktionsziels basierend auf den Linien LX und LY angibt. Wenn die Zielkonstruktionsform CS durch den Löffel 8 ausgebaggert wird, bewegt die Steuervorrichtung 50 den Löffel 8 entlang der Linie LX, welche durch den Löffel 8 hindurch geht und die Knotenlinie zwischen der Arbeitsgerätbetriebsebene WP und der Zielkonstruktionsform CS ist.
Sogar wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Löffel 8 einen Kippbetrieb entsprechend der Kippsteuerung basierend auf der Linie LY durchführt, wird die vertikale Entfernung des Regulierungspunkts RP zu der Linie LY erlangt, und die Steuervorrichtung 50 kann den Löffel 8 steuern. Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 50 eventuell eine Kippsteuerung basierend auf einer Linie parallel zu der Linie LY durchführen, die auf der kürzesten Entfernung zwischen der Zielkonstruktionsform CS und dem Regulierungspunkt RP anstatt lediglich auf der Linie LY basiert.
Die Betriebsebenenberechnungseinheit 51E berechnet eine Betriebsebene, welche durch einen Regelungspunkt hindurch geht, der auf ein Element eingestellt ist, und ist orthogonal zu einer Wellenlinie. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Wellenlinie die Kippwelle AX4 ist und das Element der Löffel 8 ist, berechnet die Betriebsebenenberechnungseinheit 51E eine Kippbetriebsebene TP, welche durch den Regulierungspunkt RP des Löffels 8 hindurch geht, welcher das Element ist, und ist orthogonal zu der Kippwelle AX4, welche die Wellenlinie ist. Die Kippbetriebsebene TP entspricht der vorstehend beschriebenen Betriebsebene.
14 und 15 sind schematische Diagramme, die ein Beispiel der Kippbetriebsebene TP gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellen. 14 stellt die Kippbetriebsebene TP dar, wenn die Kippwelle AX4 parallel zu der Zielkonstruktionsform CS ist. 15 stellt die Kippbetriebsebene TP dar, wenn die Kippwelle AX4 nicht parallel zu der Zielkonstruktionsform CS ist.
Wie in 14 und 15 dargestellt, bezieht sich die Kippbetriebsebene TP auf eine Betriebsebene, welche durch den Regulierungspunkt RP, der aus der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc ausgewählt wird, hindurch geht, die in dem Löffel 8 definiert sind, und ist orthogonal zu der Kippwelle AX4. Der Regulierungspunkt RP ist ein Regulierungspunkt RP, welcher unter der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc als am nützlichsten für die Kipplöffelsteuerung bestimmt wurde. Der Regulierungspunkt RP, welcher für die Kipplöffelsteuerung am nützlichsten ist, ist ein Regulierungspunkt RP, dessen Entfernung zu der Zielkonstruktionsform CS die kürzeste ist. Der Regulierungspunkt RP, welcher für eine Kipplöffelsteuerung am nützlichsten ist, kann eventuell ein Regulierungspunkt RP sein, an welchem die Zylindergeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 10 die größte ist, wenn eine Kipplöffelsteuerung basierend auf dem Regulierungspunkt RP ausgeführt wird. Die Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Cb berechnet den Regulierungspunkt RP (insbesondere den Regulierungspunkt RP, welcher für eine Kipplöffelsteuerung am nützlichsten ist) basierend auf der Breite des Löffels 8, dem Kandidatenregulierungspunkt RPc, welcher die Außenflächeninformation ist, und der Zielkonstruktionsform CS.
14 und 15 stellen die Kippbetriebsebene TP dar, die durch den Regulierungspunkt RP hindurch geht, der als ein Beispiel auf die Spitze 9 eingestellt ist. Die Kippbetriebsebene TP ist eine Betriebsebene, auf welcher sich der Regulierungspunkt RP (die Spitze 9) des Löffels 8 mit dem Betrieb des Kippzylinders 14 bewegt. Wenn zumindest einer von dem Auslegerzylinder 11, dem Armzylinder 12 und dem Löffelzylinder 13 arbeitet und sich der Kippachsenwinkel ε ändert, welcher die Richtung der Kippwelle AX4 angibt, ändert sich auch die Neigung der Kippbetriebsebene TP.
Wie vorstehend beschrieben, berechnet die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 den Kippachsenwinkel ε, welcher den Neigungswinkel der Kippwelle AX4 in Bezug auf die XY-Ebene angibt. Der Kippachsenwinkel ε wird durch die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B erlangt. Darüber hinaus werden die Positionsdaten des Regulierungspunkts RP durch die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet. Die Betriebsebenenberechnungseinheit 51E berechnet die Kippbetriebsebene TP basierend auf dem Kippachsenwinkel ε der Kippwelle AX4, der durch die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B erlangt wird, und der Position des Regulierungspunkts RP, die durch die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet wird.
Die Stoppgrundformberechnungseinheit 51F berechnet eine Stoppgrundform, in welcher sich die Zielkonstruktionsform CS und die Betriebsebene kreuzen. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Betriebsebene die Kippbetriebsebene TP ist, berechnet die Stoppgrundformberechnungseinheit 51F eine Stoppgrundform, die durch einen Abschnitt definiert wird, in welchem die Zielkonstruktionsform CS und die Kippbetriebsebene TP einander kreuzen. Diese Stoppgrundform wird nachstehend zutreffend als eine Kippstoppgrundform ST genannt. Die Stoppgrundformberechnungseinheit 51F berechnet eine Kippzielgrundform ST, die sich in eine laterale Richtung des Löffels 8 in der Zielkonstruktionsgrundform CS erstreckt, basierend auf den Positionsdaten des Regulierungspunkts RP, der aus der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc ausgewählt wird, der Zielkonstruktionsgrundform CS und den Kippdaten. Wie in 14 und 15 dargestellt, wird die Kippstoppgrundform ST durch eine Knotenlinie zwischen der Zielkonstruktionsform CS und der Kippbetriebsebene TP dargestellt. Wenn sich der Kippachsenwinkel ε ändert, welcher die Richtung der Kippwelle AX4 ist, ändert sich die Position der Kippstoppgrundform ST.
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G gibt ein Steuersignal für die Steuerung des Hydraulikzylinders 10 aus. Wenn eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, führt die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G eine Kippstoppsteuerung zum Stoppen des Kippbetriebs des Löffels 8 um die Kippwelle AX4 herum aus, basierend auf der Betriebsentfernung Da, welche die Entfernung zwischen der Kippstoppgrundform ST und dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 angibt. D.h. in der vorliegenden Ausführungsform wird die Kippstoppsteuerung basierend auf der Kippstoppgrundform ST ausgeführt. In der Kippstoppsteuerung steuert die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G den Löffel 8, damit dieser an der Kippstoppgrundform ST derart stoppt, dass der Löffel 8, der einen Kippbetrieb durchführt, die Kippstoppgrundform ST nicht überschreitet.
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G führt eine Kippstoppsteuerung basierend auf dem Regulierungspunkt RP aus, dessen Betriebsentfernung Da die kürzeste unter der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc ist, die auf den Löffel 8 eingestellt sind. D.h. die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G führt eine Kippstoppsteuerung basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen der Kippstoppgrundform ST und dem Regulierungspunkt RP aus, welcher zu der Kippstoppgrundform ST am nächsten ist, so dass der Regulierungspunkt RP, der unter der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, am nächsten zu der Kippstoppgrundform ST ist, die Kippstoppgrundform ST nicht überschreitet.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H bestimmt eine Begrenzungsgeschwindigkeit U für die Kippbetriebsgeschwindigkeit des Löffels 8 basierend auf der Betriebsentfernung Da. Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H begrenzt die Kippbetriebsgeschwindigkeit, wenn die Betriebsentfernung Da mit einer Linienentfernung H, welche ein Schwellenwert ist, gleich oder kleiner als diese ist.
Die Bestimmungseinheit 51J bestimmt, ob der Löffel 8 an einer Luftseite vorhanden ist, welche die Seite ist, wo der Bagger 100 in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist. Die Bestimmungseinheit 51J gibt eine erste Information aus, wenn der Löffel 8 an der Luftseite vorhanden ist, und die Bestimmungseinheit 51J gibt eine zweite Information aus, die von der ersten Information verschieden ist, wenn der Löffel 8 an der Luftseite nicht vorhanden ist. Die erste Information ist eine Information, welche angibt, dass der Kippbetrieb des Löffels 8 erlaubt ist. Wenn die erste Information ausgegeben wird, kann die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung ausführen. Die zweite Information ist eine Information, welche angibt, dass der Kippbetrieb des Löffels 8 nicht erlaubt ist. Wenn die zweite Information ausgegeben wird, führt die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung nicht aus. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H eventuell die Bestimmungseinheit 51J aufweisen.
16 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung einer Kippstoppsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 16 dargestellt, ist die Zielkonstruktionsform CS definiert und eine Geschwindigkeitsbegrenzungsinterventionslinie IL ist definiert. Die Geschwindigkeitsbegrenzungsinterventionslinie IL ist parallel zu der Kippwelle AX4 und ist an einer Stelle definiert, die durch die Linienentfernung H von der Kippstoppgrundform ST getrennt ist. Die Linienentfernung H wird vorzugsweise derart eingestellt, dass sie die Bedienbarkeitswahrnehmung der Bedienungsperson nicht beeinträchtigt. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G begrenzt die Kippbetriebsgeschwindigkeit des Löffels 8, wenn zumindest ein Abschnitt des Löffels 8, der einen Kippbetrieb durchführt, die Geschwindigkeitsbegrenzungsinterventionslinie IL überschreitet und die Betriebsentfernung Da ist gleich der Linienentfernung H oder kleiner als diese. Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H bestimmt die Begrenzungsgeschwindigkeit U für die Kippbetriebsgeschwindigkeit des Löffels 8, welche die Geschwindigkeitsbegrenzungsinterventionslinie IL überschritten hat. Da In dem in 16 dargestellten Beispiel ein Abschnitt des Löffels 8 die Geschwindigkeitsbegrenzungsinterventionslinie IL überschreitet und die Betriebsentfernung Da kleiner als die Linienentfernung H ist, wird die Kippbetriebsgeschwindigkeit begrenzt.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H erlangt die Betriebsentfernung Da zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Kippstoppgrundform ST in der Richtung parallel zu der Kippbetriebsebene TP. Darüber hinaus erlangt die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H die Begrenzungsgeschwindigkeit U, die der Betriebsentfernung Da entspricht. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G begrenzt die Kippbetriebsgeschwindigkeit, wenn bestimmt wird, dass die Betriebsentfernung Da gleich der Linienentfernung H oder kleiner als diese ist.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen der Betriebsentfernung Da und der Begrenzungsgeschwindigkeit U darstellt, um die Kipprotation des Kipplöffels basierend auf der Betriebsentfernung Da zu stoppen. Wie in 17 dargestellt, ist die Begrenzungsgeschwindigkeit U eine Geschwindigkeit, die entsprechend der Betriebsentfernung Da bestimmt wird. Die Begrenzungsgeschwindigkeit U wird nicht eingestellt, wenn die Betriebsentfernung Da größer als die Linienentfernung H ist, und wird eingestellt, wenn die Betriebsentfernung Da der Linienentfernung H gleich oder kleiner als diese ist. Je kleiner die Betriebsentfernung Da, desto kleiner die Begrenzungsgeschwindigkeit U, und die Begrenzungsgeschwindigkeit U erreicht Null, wenn die Betriebsentfernung Da Null erreicht. In 17 ist die Richtung der Annäherung an die Zielkonstruktionsform CS als eine negative Richtung gezeigt.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet eine Bewegungsgeschwindigkeit Vr, wenn sich der Regulierungspunkt RP in Richtung der Zielkonstruktionsform CS (die Kippstoppgrundform ST) bewegt, die durch die Zielkonstruktionsdaten CD basierend auf der Betätigungsgröße des Kippmanipulationshebels 30T der Manipulationsvorrichtung 30 spezifiziert wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vr ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Regulierungspunkts RP in einer Ebene parallel zu der Kippbetriebsebene TP. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vr wird für jeden der Vielzahl von Regulierungspunkten RP berechnet.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Kippmanipulationshebel 30T betätigt wird, wird die Bewegungsgeschwindigkeit Vr basierend auf einer Stromwertausgabe von dem Kippmanipulationshebel 30T berechnet. Wenn der Kippmanipulationshebel 30T betätigt wird, wird ein Strom, der der Betätigungsgröße des Kippmanipulationshebels 30T entspricht, von dem Kippmanipulationshebel 30T ausgegeben. Erste Korrelationsdaten, welche die Beziehung zwischen dem Vorsteuerdruck und der Stromwertausgabe von dem Kippmanipulationshebel 30T angeben, werden in der Speichereinheit 52 gespeichert. Darüber hinaus werden zweite Korrelationsdaten, welche die Beziehung zwischen dem Vorsteuerdruck und einem Schieberhub angeben, welcher die Bewegungsgröße des Schiebers angibt, in der Speichereinheit 52 gespeichert. Außerdem werden dritte Korrelationsdaten, die die Beziehung zwischen dem Schieberhub und der Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 angeben, in der Speichereinheit 52 gespeichert.
Die ersten, zweiten und dritten Korrelationsdaten sind bekannte Daten, die durch Tests, Simulationen oder dergleichen im Voraus erlangt werden. Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14, die der Betätigungsgröße des Kippmanipulationshebels 30T entspricht, basierend auf der Stromwertausgabe von dem Kippmanipulationshebel 30T und den ersten, zweiten und dritten Korrelationsdaten, die in der Speichereinheit 52 gespeichert werden. Ein tatsächlicher Erfassungswert des Hubsensors kann eventuell als die Zylindergeschwindigkeit verwendet werden. Nachdem die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 erlangt wird, wandelt die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vr jedes aus der Vielzahl von Regulierungspunkten RP des Löffels 8 unter Verwendung einer Jacobi-Determinante um.
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G führt eine Geschwindigkeitsbegrenzung aus, um die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP bezüglich der Zielkonstruktionsform CS auf die Begrenzungsgeschwindigkeit U zu begrenzen, wenn bestimmt wird, dass die Betriebsentfernung Da gleich der Linienentfernung H oder kleiner als diese ist. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G gibt ein Steuersignal an das Steuerventil 37 aus, um die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 zu unterdrücken. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G gibt ein Steuersignal an das Steuerventil 37 aus, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 die Begrenzungsgeschwindigkeit U erreicht, die der Betriebsentfernung Da entspricht. Mit diesem Prozess sinkt die Bewegungsgeschwindigkeit des Regulierungspunkts RP des Löffels 8, während sich der Regulierungspunkt RP der Zielkonstruktionsform CS (der Kippstoppgrundform ST) nähert, und erreicht Null, wenn der Regulierungspunkt RP (die Spitze 9) die Zielkonstruktionsform CS erreicht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Kippbetriebsebene TP definiert und die Kippstoppgrundform ST, welche die Knotenlinie zwischen der Kippbetriebsebene TP und der Zielkonstruktionsform CS ist, wird abgeleitet. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G führt eine Kippstoppsteuerung derart aus, dass der Regulierungspunkt RP die Zielkonstruktionsform CS nicht überschreitet, basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen der Zielkonstruktionsform CS und dem Regulierungspunkt RP, welcher der am nächsten zu der Kippstoppgrundform ST unter der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc ist. Da eine Kippstoppsteuerung basierend auf der Betriebsentfernung Da, die länger als die vertikale Entfernung Db ist, ausgeführt wird, wird verhindert, dass der Kippbetrieb des Löffels 8 unnötigerweise gestoppt wird, verglichen damit, wenn die Kippstoppsteuerung basierend auf der vertikalen Entfernung Db ausgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ändert sich die Position der Kippstoppgrundform ST nicht, wenn der Löffel 8 lediglich einen Kippbetrieb durchführt. Deshalb wird ein Baggerbetrieb unter Verwendung des Löffels 8, welcher einen Kippbetrieb durchführen kann, sanft ausgeführt.
[Position der Kippstoppgrundform ST]
18 und 19 sind Diagramme, die die Position der Kippstoppgrundform ST darstellen. 18 stellt ein Beispiel dar, in welchem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 kreuzen. 19 stellt ein Beispiel dar, in welchem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen. Wenn der Löffel 8 einen Kippbetrieb durchführt, kann eine Bedienungsperson eventuell wollen, den Kippbetrieb des Löffels 8 in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Kippbolzen 8T-Seite (d.h. der Rückseite) des Löffels 8 vorhanden ist, als auch die Zielkonstruktionsform CS, die an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, zu stoppen.
Wenn man eine Kippstoppsteuerung in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, ausführt, stoppt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippstoppgrundform ST, die an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 vorhanden ist. Wenn man eine Kippstoppsteuerung in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, ausführt, stoppt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippstoppgrundform ST, die an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 vorhanden ist.
20 und 21 sind Diagramme, die einen Zustand darstellen, wenn der Löffel 8 und die Kippstoppgrundform ST an der Kippbetriebsebene TP gesehen werden. 20 und 21 stellen einen Zustand dar, wenn der Löffel 8 von der Zielkonstruktionsform CS und der Richtung parallel zu dem Kippbolzen 8T her gesehen wird. 20 stellt einen Fall dar, bei dem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 kreuzen. Wenn in diesem Fall der Löffel 8 und die Kippstoppgrundform ST an der Kippbetriebsebene TP wahrgenommen werden, da der Löffel 8 an der oberen Seite (d.h. der Luftseite) der Kippstoppgrundform ST vorhanden ist, führt die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST aus.
21 stellt einen Fall dar, bei dem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen. Wie in 21 dargestellt, wenn in diesem Fall der Löffel 8 und die Kippstoppgrundform ST an der Kippbetriebsebene TP wahrgenommen werden, obwohl der Löffel 8 an der oberen Seite der Kippstoppgrundform ST vorhanden ist, erscheint es, als ob der Löffel 8 an der unteren Seite (d.h. innerhalb des Konstruktionsziels) der Kippstoppgrundform ST wäre. Infolgedessen erscheint es, als ob der Löffel 8 in die Kippstoppgrundform ST hinein schaufelt. Da die Steuervorrichtung 50 durch das Missverständnis, dass der Löffel 8 in das Konstruktionsziel hinein schaufelt, den Kippbetrieb stoppt, kann der Kippbetrieb somit nicht durchgeführt werden, sogar wenn der Löffel 8 an der Luftseite vorhanden ist und der Kippbetrieb durchgeführt werden kann.
22 ist ein Diagramm, das das Positionsverhältnis zwischen der Luftseite AS und der Grundseite SS darstellt. Die Seite, an der der Bagger 100 in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, wird als die Luftseite AS genannt, und die Seite, an der der Bagger 100 nicht vorhanden ist, wird als die Grundseite SS genannt. Da der Löffel 8, der Arm 7, der Ausleger 6 und der obere Schwenkkörper 2 Teile des Baggers 100 sind, ist die Seite, an der der Löffel 8, der Arm 7, der Ausleger 6 und der obere Schwenkkörper 2 in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS vorhanden sind, die Luftseite AS, und die Seite, an der der Löffel 8, der Arm 7, der Ausleger 6 und der obere Schwenkkörper 2 nicht vorhanden sind, ist die Grundseite SS. Da die Zielkonstruktionsform CS ein Abschnitt der Zielkonstruktionsdaten CD ist, ist die Luftseite AS die Seite, an der der Bagger 100 in Bezug auf die Zielkonstruktionsdaten CD vorhanden ist, und die Grundseite SS ist die Seite, an der der Bagger 100 in Bezug auf die Zielkonstruktionsdaten CD nicht vorhanden ist.
Wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden ist, erlaubt die Steuervorrichtung 50 eine Rotation (d.h. einen Kippbetrieb) des Löffels 8. Wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS nicht vorhanden ist (d.h. an der Grundseite SS vorhanden ist), erlaubt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb nicht. Wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden ist, führt die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST aus, um den Kippbetrieb des Löffels 8 zu erlauben.
23 bis 26 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der Zielkonstruktionsform CS darstellen. 23 und 25 stellen einen Fall dar, bei dem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 kreuzen. Wie in 23 dargestellt, wenn die Kippstoppgrundform ST und die Zielkonstruktionsform CS dem Regulierungspunkt RP, der auf den Löffel 8 eingestellt ist, zugewandt sind, ist der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden. Wie in 25 dargestellt, sogar wenn die Kippstoppgrundform ST und die Zielkonstruktionsform CS dem Regulierungspunkt RP, der auf den Löffel 8 eingestellt ist, zugewandt sind, ist jedoch der Löffel 8 an der Luftseite AS nicht vorhanden, sondern ist an der Grundseite SS vorhanden.
24 und 26 stellen einen Fall dar, bei dem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen. Wie in 24 dargestellt, wenn die Kippstoppgrundform ST und die Zielkonstruktionsform CS der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 zugewandt sind, ist der Löffel 8 an der Luftseite AS nicht vorhanden, sondern ist an der Grundseite SS vorhanden. Sogar wenn die Kippstoppgrundform ST und die Zielkonstruktionsform CS der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 zugewandt sind, wie in 26 dargestellt, ist jedoch der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden.
Sogar wenn sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 kreuzen und sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen, erlaubt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb, wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden ist. Die Steuervorrichtung 50 erlaubt den Kippbetrieb nicht, wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS nicht vorhanden ist (d.h. an der Grundseite SS vorhanden ist).
[Prozess der Bestimmung, ob der Löffel an der Luftseite AS oder an der Grundseite SS vorhanden ist]
27 und 28 sind Diagramme zur Beschreibung eines Verfahrens zur Berechnung der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der Bestimmung, ob sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite oder der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen. 29, 30, 31 und 32 sind Diagramme, die ein Verfahren zur Bestimmung darstellen, ob der Löffel 8 an der Luftseite AS-Seite oder der Grundseite SS-Seite vorhanden ist, sogar wenn sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite oder der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen. Wenn die Steuervorrichtung 50 bestimmt, ob der Löffel 8 an der Luftseite AS-Seite oder der Grundseite SS-Seite vorhanden ist, berechnet sie die Betriebsentfernung Da, welche die Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Betriebsentfernung Da durch die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H erlangt.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet die Betriebsentfernung Da in einem Kippbolzenkoordinatensystem (Xt-Yt-Zt). Das Kippbolzenkoordinatensystem (Xt-Yt-Zt) ist derart definiert, dass die Kippwelle AX4 des Kippbolzens 8T die Xt-Achse ist, und die zwei Achsen orthogonal zu der Xt-Achse sind die Yt und Zt-Achse. Die Yt-Achse und die Zt-Achse sind orthogonal zueinander. Die Yt-Achse ist eine Achse parallel zu der XZ-Ebene des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z). Die Yt-Achse rotiert in der XZ-Ebene des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z) zusammen mit der Xt-Achse, wenn der Kippbolzen 8T um die Löffelwelle AX3 herum rotiert.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet einen Vektor Va, der einen Startpunkt Ps mit einem Endpunkt Pe verbindet, welche zwei zufällige Punkte an der Kippstoppgrundform ST sind, und einen Vektor Vb, der den Startpunkt Ps an der Kippstoppgrundform ST mit dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 verbindet. In dem in 27 dargestellten Beispiel ist der Regulierungspunkt RP ein Abschnitt der Spitze 9, und in dem Beispiel der 28 ist der Regulierungspunkt RP ein Abschnitt des Löffels 8 an der Kippbolzen 8T-Seite.
Der Vektor Va ist ein Vektor, der von dem Startpunkt Ps in Richtung des Endpunkts Pe gerichtet ist. Der Vektor Vb ist ein Vektor, der von dem Startpunkt Ps in Richtung des Regulierungspunkts RP gerichtet ist. Die Betriebsentfernung Da kann durch den Ausdruck (1) unter Verwendung der Vektoren Va und Vb berechnet werden. In dem Ausdruck (1) ist Va × Vb ein Außenprodukt zwischen den Vektoren Va und Vb. "x" an der rechten Seite des Ausdrucks (1) bedeutet, dass die Betriebsentfernung Da eine X-Richtungkomponente des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z) ist. Da = [Va × Vb/|Va|]x (1)
Die Betriebsentfernung Da ist eine vorzeichenbehaftete Entfernung, wobei das Vorzeichen positiv oder negativ anzeigt. Aus dem Ausdruck (1) geht hervor, dass, da die Betriebsentfernung Da durch das Außenprodukt zwischen den Vektoren Va und Vb berechnet werden kann, die Richtung von Va × Vb abhängig von der Lage des Vektors Vb in Bezug auf den Vektor Va invertiert wird.. Wenn beispielsweise die Richtung von Va × Vb in dem in 27 dargestellten Zustand eine erste Richtung ist, ist die Richtung von Va × Vb in dem in 28 dargestellten Zustand, eine Richtung, die von der ersten Richtung um 180° gedreht ist. Wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da in der ersten Richtung positiv ist (+), ist das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da in der zweiten Richtung negativ (–). Das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da ist nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Definition beschränkt.
Wenn die Richtung von Va × Vb die erste Richtung ist (d.h. das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist), kreuzen sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite des Löffels 8. Wenn die Richtung von Va × Vb die zweite Richtung ist (d.h. das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da ist negativ), kreuzen sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8.
Die Steuervorrichtung 50 berechnet die Betriebsentfernung Da und bestimmt, ob sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite oder der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen. Aus diesen Informationen bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob der Löffel 8 an der Luftseite AS oder der Grundseite SS ist (d.h. ob der Löffel 8 in die Zielkonstruktionsform CS hinein schaufelt oder nicht). Eine Bestimmungseinheit 50J der Steuervorrichtung 50 berechnet Vn × N, welche ein Außenprodukt zwischen einem ersten Vektor Vn, der sich in eine Richtung orthogonal zu der Zielkonstruktionsform CS erstreckt, und einem zweiten Vektor N, der sich in eine Verlängerungsrichtung der Kippwelle AX4 erstreckt, ist. Der erste Vektor Vn ist ein Vektor, der von der Zielkonstruktionsform CS in Richtung der Luftseite AS gerichtet ist. Der zweite Vektor N ist ein Vektor, der von einem ersten Ende 8TF des Kippbolzens 8T in Richtung eines zweiten Endes 8TS gerichtet ist. Das erste Ende 8TF des Kippbolzens 8T ist in der Ausfahrrichtung des Kippbolzens 8T vorhanden und ist ein Ende an einer Öffnung 8HL-Seite des Löffels 8. Das zweite Ende 8TS ist in der Ausfahrrichtung des Kippbolzens 8T vorhanden und ist ein Ende an der dem ersten Ende 8TF gegenüber liegenden Seite. Das Außenprodukt zwischen dem ersten und dem zweiten Vektor, Vn und N, wird in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem (X-Y-Z) erlangt.
Die Richtung von Vn × N, welche das Außenprodukt zwischen dem ersten und zweiten Vektor Vn und N ist, wird abhängig von der Lage des zweiten Vektors N in Bezug auf den ersten Vektor Vn invertiert. Wenn beispielsweise die Richtung des Außenprodukts Vn × N in dem in 29 und 31 dargestellten Zustand als eine erste Richtung definiert ist, ist die Richtung des Außenprodukts Vn × N in dem in 30 und 32 dargestellten Zustand eine Richtung (d.h. die zweite Richtung), die von der ersten Richtung um 180° gedreht ist. Wenn das Vorzeichen des Außenprodukts Vn × N in der ersten Richtung positiv (+) ist, ist das Vorzeichen des Außenprodukts Vn × N in der zweiten Richtung negativ (–). Das Vorzeichen des Außenprodukts Vn × N ist nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Definition begrenzt.
Die Bestimmungseinheit 51J behält das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da auf dem durch die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechneten Wert bei, wenn die Richtung des Außenprodukts Vn × N eine vorbestimmte Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform die erste Richtung) ist. In dem in 29 und 31 dargestellten Beispiel, empfängt die Bestimmungseinheit 51J die Betriebsentfernung Da von der Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H und gibt die Betriebsentfernung Da in einem Zustand aus, bei dem das Vorzeichen beibehalten wird (d.h. einem Zustand, bei dem das Vorzeichen nicht invertiert wird). Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmungseinheit 51J die Betriebsentfernung Da an die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G ausgibt, ist eine Ausgabebestimmung der Betriebsentfernung Da nicht begrenzt.
Wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist, ist in diesem Fall der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden, wie in 29 dargestellt ist. Wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da negativ ist, ist der Löffel 8 an der Grundseite SS vorhanden, wie in 31 dargestellt ist.
Wenn die Richtung des Außenprodukts Vn × N nicht die vorbestimmte Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform die zweite Richtung) ist, invertiert die Bestimmungseinheit 51J das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da von dem durch die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechneten Wert und gibt das invertierte Vorzeichen aus. In dem in 30 und 32 dargestellten Beispiel, empfängt die Bestimmungseinheit 51J die Betriebsentfernung Da von der Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H und gibt die Betriebsentfernung Da mit dem invertierten Vorzeichen aus.
Wenn die Richtung des Außenprodukts Vn × N nicht die vorbestimmte Richtung ist, ist der Löffel 8, wie in 32 dargestellt, an der Grundseite SS vorhanden, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist, und der Löffel 8 ist, wie in 30 dargestellt, an der Luftseite AS vorhanden, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da negativ ist. Wenn in diesem Fall das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da invertiert wird, ist der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist, und der Löffel 8 ist an der Grundseite SS vorhanden, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da negativ ist. D.h., sogar wenn sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 kreuzen und sogar wenn sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 kreuzen, wird bestimmt, ob der Löffel 8 an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist.
In der vorliegenden Ausführungsform gibt die Bestimmungseinheit 51J die erste Information aus, wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS vorhanden ist, welche die Seite ist, an der der Bagger 100 in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, und gibt die zweite Information aus, wenn der Löffel 8 an der Luftseite AS nicht vorhanden ist. Wie vorstehend beschrieben, gibt die Bestimmungseinheit 51J insbesondere die erste Information oder die zweite Information unter Verwendung der Betriebsentfernung Da, welche die Entfernung zwischen der Kippstoppgrundform ST und dem Regulierungspunkt RP ist, den ersten Vektor Vn, der sich in die Richtung orthogonal zu der Zielkonstruktionsform CS erstreckt, und den zweiten Vektor N, der sich in die Ausfahrrichtung der Kippwelle AX4 erstreckt, welche die Wellenlinie ist aus. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G erlaubt eine Rotation (d.h. einen Kippbetrieb) des Löffels 8, wenn von der Bestimmungseinheit 51J die erste Information ausgegeben wird und erlaubt keine Rotation des Löffels 8, wenn die zweite Information ausgegeben wird.
Mit diesem Prozess kann das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 ungeachtet des Positionsverhältnisses zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der Zielkonstruktionsform CS zutreffend bestimmen, ob der Löffel 8 an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist (d.h. der Löffel 8 in die Zielkonstruktionsform CS hinein schaufelt oder nicht). Infolgedessen können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung in Bezug sowohl auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, als auch in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, ausführen, um dadurch den Kippbetrieb des Löffels 8 zu stoppen. Darüber hinaus können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb stoppen, wenn der Löffel 8 in die Zielkonstruktionsform CS, die an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, und in die Zielkonstruktionsform CS, die an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, hinein schaufelt. Auf diese Weise können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 die Beschränkungen hinsichtlich der Steuerung reduzieren, die auf der Stellung des Löffels 8 des Baggers 100 und auf dem Positionsverhältnis zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CS basiert, wenn der Betrieb des Löffels 8 derart gesteuert wird, dass die Zielkonstruktionsform CS nicht betreten wird.
[Steuerverfahren]
33 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Arbeitsmaschinensteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D erzeugt die Zielkonstruktionsform CS basierend auf den Linien LX und LY, welche die Zielkonstruktionsdaten sind, die von der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 geliefert werden (Schritt S10).
Die Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet die Positionsdaten eines jeden aus der Vielzahl von Regulierungspunkten RP, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, basierend auf den Arbeitsgerätwinkeldaten, die durch die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 51B erlangt werden, und den Arbeitsgerätdaten, die in der Speichereinheit 52 gespeichert sind (Schritt S20).
Die Betriebsebenenberechnungseinheit 51E berechnet die Kippbetriebsebene TP, welche durch den Regulierungspunkt RP hindurch geht und die orthogonal zu der Kippwelle AX4 ist (Schritt S30). Die Stoppgrundformberechnungseinheit 51F wählt den Regulierungspunkt RP aus der Vielzahl von Kandidatenregulierungspunkten RPc aus, welcher für die Steuerung des Kipplöffels am nützlichsten ist, und berechnet die Kippstoppgrundform ST, in welcher sich die Zielkonstruktionsform CS und die Kippbetriebsebene TP kreuzen (Schritt S40). Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet die Betriebsentfernung Da zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Kippstoppgrundform ST (Schritt S50). Als Nächstes wird ein Prozess zur Berechnung der Betriebsentfernung Da beschrieben.
34 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung der Betriebsentfernung Da in dem Arbeitsmaschinensteuerverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Im Schritt S501 berechnet die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H die vorzeichenbehaftete Betriebsentfernung Da, welche die Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Kippstoppgrundform ST ist. Im Schritt S502 berechnet die Bestimmungseinheit 51J das Außenprodukt Vn × N zwischen dem ersten Vektor Vn und dem zweiten Vektor N. Im Schritt S503, invertiert die Bestimmungseinheit 51J das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da entsprechend der Richtung (d.h. des Vorzeichens) des Außenprodukts Vn × N und gibt die Betriebsentfernung Da an die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G aus.
Wenn im Schritt S60 der absolute Wert der Betriebsentfernung Da gleich der Linienentfernung H oder kleiner als diese ist, und das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist (Schritt S60: Ja), bestimmt die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H die Begrenzungsgeschwindigkeit U, die dem absoluten Wert der Betriebsentfernung Da entspricht(Schritt S70).
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G bestimmt das Steuersignal für das Steuerventil 37 basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8, der aus der Betätigungsgröße des Kippmanipulationshebels 30T und der Begrenzungsgeschwindigkeit U berechnet wird, die durch die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H bestimmt wird (Schritt S80). Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G gibt das Steuersignal an das Steuerventil 37 aus. Das Steuerventil 37 steuert den Vorsteuerdruck basierend auf der Steuersignalausgabe von der Arbeitsgerätsteuereinheit 51G. Da der Kippzylinder 14 gesteuert wird (Schritt S90), wird auf diese Weise die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 begrenzt. Wenn sich der Löffel 8, der einen Kippbetrieb durchführt, der Zielkonstruktionsform CS nähert und der absolute Wert der Betriebsentfernung Da Null erreicht, stoppt der Kippbetrieb des Löffels 8.
Im Schritt S60 führt die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung nicht durch (Schritt S65), wenn der absolute Wert der Betriebsentfernung Da größer als die Linienentfernung H ist und sein Vorzeichen negativ ist, wenn der absolute Wert der Betriebsentfernung Da größer als die Linienentfernung H ist und sein Vorzeichen positiv ist, oder wenn der absolute Wert der Betriebsentfernung Da gleich der Linienentfernung H oder kleiner als diese ist und sein Vorzeichen negativ ist (Schritt S60: Nein). In diesem Fall erzeugt die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G im Schritt S80 ein Steuersignal zur Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 auf eine Bewegungsgeschwindigkeit Vr, die aus der Betätigungsgröße des Kippmanipulationshebels 30T berechnet wird, und gibt das Steuersignal an das Steuerventil 37 aus. Auf diese Weise wird der Kippzylinder 14 derart gesteuert, dass sich der Regulierungspunkt RP des Löffels 8 mit der Bewegungsgeschwindigkeit Vr bewegt (Schritt S90).
Mit diesem Prozess können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 ungeachtet des Positionsverhältnisses zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der Zielkonstruktionsform CS zutreffend bestimmen, ob der Löffel 8 in die Zielkonstruktionsform CS hinein schaufelt oder nicht. Aufgrund dessen können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung in Bezug sowohl auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Spitze 9-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, als auch in Bezug auf die Zielkonstruktionsform CS, die an der Kippbolzen 8T-Seite des Löffels 8 vorhanden ist, ausführen, um den Kippbetrieb des Löffels 8 zu stoppen.
[Wenn mehrere Zielkonstruktionsformen vorhanden sind]
35 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel darstellt, wenn eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4 um den Löffel 8 herum vorhanden ist. 36 ist eine Ansicht entlang des Pfeils A-A in 35. Wenn durch den Löffel 8 ein Loch HL ausgebaggert wird, erzeugt die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D der Steuervorrichtung 50 eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4 um den Löffel 8 herum. In diesem Fall befindet sich eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4 um den Löffel 8 herum in Konstruktion.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet eine Betriebsentfernung Da, welche die Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 jeder von den Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS und CS4 ist. In diesem Fall wählt die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H einen geeigneten Regulierungspunkt RP entsprechend der Position jeder der Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4 aus und berechnet die Betriebsentfernung Da. Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H verwendet beispielsweise den nahe an der Spitze 9 gelegenen Regulierungspunkt RP für die Zielkonstruktionsform CS1, den nahe an dem Kippbolzen 8T gelegenen Regulierungspunkt RP für die Zielkonstruktionsform CS2, den nahe an einer ersten Seitenfläche 8L gelegenen Regulierungspunkt RP für die Zielkonstruktionsform CS3 und den nahe an einer zweiten Seitenfläche 8R gelegenen Regulierungspunkt RP für die Zielkonstruktionsform CS4.
Die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H berechnet die Betriebsentfernung Da der Zielkonstruktionsform CS3 unter Verwendung der Kippstoppgrundform ST, die ein Abschnitt ist, in welchem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS kreuzen, und den Regulierungspunkt RP nahe an der erste Seite-Fläche 8L ist. Darüber hinaus berechnet die Begrenzungsgeschwindigkeitbestimmungseinheit 51H die Betriebsentfernung Da der Zielkonstruktionsform CS4 unter Verwendung der Kippstoppgrundform ST, die ein Abschnitt ist, in welchem sich die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS kreuzen, und den Regulierungspunkt RP nahe an der zweite Seite-Fläche 8R.
Die Bestimmungseinheit 51J gibt die erste Information oder die zweite Information (d.h. eine vorzeichenbehaftete Betriebsentfernung Da) für jede aus der Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4 aus. In diesem Fall ist die Loch HL-Seite in Bezug auf die Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4 die Luftseite AS und die gegenüber gelegene Seite des Lochs HL ist die Grundseite SS.
Da die erste Information oder die zweite Information für die Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3 und CS4, die um den Löffel 8 herum vorhanden sind, ausgegeben wird, können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 ungeachtet des Positionsverhältnisses zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der Zielkonstruktionsform CS zutreffend bestimmen, ob der Löffel 8 an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist (d.h. der Löffel 8 schaufelt in die Zielkonstruktionsform CS hinein oder nicht). Infolgedessen können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung in Bezug auf die Zielkonstruktionsformen CS, die um den Löffel 8 herum vorhanden sind, ausführen, und den Kippbetrieb des Löffels 8 stoppen.
[Beispiel, in welchem das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, nicht der Löffel 8 ist]
37 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels, bei dem ein Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, nicht der Löffel 8 ist. 38 ist eine Ansicht entlang des Pfeils B-B in 37. 37 und 38 stellen einen Zustand dar, bei dem der Bagger 100 eine Konstruktion in einem geschlossenen Raum durchführt. In diesem Fall ist eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6, CS7, CS8 und CS9 um den Bagger 100 herum vorhanden. In dem in 37 und 38 dargestellten Beispiel, ist die innere Seite in Bezug auf einen Abschnitt, der von der Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6, CS7, CS8 und CS9 umgeben ist, die Luftseite AS, und die äußere Seite ist die Grundseite SS.
Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Beispiel das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, der Löffel 8 ist, und die Wellenlinie die Kippwelle AX4 ist, ist das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, nicht auf den Löffel 8 beschränkt. Beispielsweise kann die Wellenlinie eventuell die Auslegerwelle AX1 sein, und das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, kann eventuell der Ausleger 6 sein. Die Wellenlinie kann eventuell die Armwelle AX2 sein, und das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, kann eventuell der Arm 7 sein. Die Wellenlinie kann eventuell die Schwenkachse RX sein, und das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, kann eventuell der obere Schwenkkörper 2 sein. Darüber hinaus, wenn das Element der Löffel 8 ist, kann die Wellenlinie eventuell die Löffelwelle AX3 sein. Auf diese Weise kann in der vorliegenden Ausführungsform das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, eventuell zumindest eines von dem Löffel 8, dem Arm 7, dem Ausleger 6 und dem oberer Schwenkkörper 2 sein.
Wenn die Wellenlinie die Auslegerwelle AX1 ist und das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, der Ausleger 6 ist, ist eine Ebene, welche orthogonal zu der Auslegerwelle AX1 ist und durch den Regulierungspunkt Rpb des Auslegers 6 hindurch geht, eine Betriebsebene Tpb. Ein Abschnitt, in welchem die Betriebsebene TPb zumindest eine von den Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6, CS7, CS8 und CS9 kreuzt, ist die Stoppgrundform ST1b, ST5b und dergleichen. Die Bestimmungseinheit 51J gibt die erste Information oder die zweite Information (d.h. eine vorzeichenbehaftete Betriebsentfernung Da) unter Verwendung der Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RPb und jeder der Stoppgrundformen ST1b, ST5b und dergleichen, des ersten Vektors, welcher orthogonal zu den Zielkonstruktionsformen CS1, CS5 und dergleichen ist, und der sich in eine Richtung von der Grundseite SS in Richtung der Luftseite AS erstreckt, und eines zweiten Vektors, der sich in eine Verlängerungsrichtung der Auslegerwelle AX1 erstreckt, aus. Die Steuervorrichtung 50 führt eine Stoppsteuerung zum Stoppen des Auslegers 6 basierend auf der vorzeichenbehafteten Betriebsentfernung Da aus.
Wenn die Wellenlinie die Armwelle AX2 ist und das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, der Arm 7 ist, ist eine Ebene, welche orthogonal zu der Armwelle AX2 ist und durch den Regulierungspunkt RPa des Arms 7 hindurch geht, eine Betriebsebene Tpa. Ein Abschnitt, in welchem die Betriebsebene TPa zumindest eine der Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6, CS7, CS8 und CS9 kreuzt, ist die Stoppgrundform ST1a, ST5a und dergleichen. Die Bestimmungseinheit 51J gibt die erste Information oder die zweite Information (d.h. eine vorzeichenbehaftete Betriebsentfernung Da) unter Verwendung der Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RPa und jeder der Stoppgrundformen ST1a, ST5a und dergleichen, des ersten Vektors, welcher orthogonal zu den Zielkonstruktionsformen CS1, CS5 und dergleichen ist, und sich in eine Richtung von der Grundseite SS in Richtung der Luftseite AS erstreckt, und des zweiten Vektors, der sich in eine Verlängerungsrichtung der Armwelle AX2 erstreckt, aus. Die Steuervorrichtung 50 führt eine Stoppsteuerung zum Stoppen des Arms 7 basierend auf der vorzeichenbehafteten Betriebsentfernung Da aus.
Wenn die Wellenlinie die Schwenkachse RX ist und das Element, das um die Wellenlinie herum rotiert, der obere Schwenkkörper 2 ist, ist eine Ebene, welche orthogonal zu der Schwenkachse RX ist, und durch den Regulierungspunkt RPr des oberen Schwenkkörpers 2 hindurch geht, eine Betriebsebene Tpr. Ein Abschnitt, in welchem die Betriebsebene TPr zumindest eine aus der Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6, CS7, CS8 und CS9 kreuzt, ist die Stoppgrundform ST2, ST7, ST8, ST9 und dergleichen. Die Bestimmungseinheit 51J gibt die erste Information oder die zweite Information (d.h. eine vorzeichenbehaftete Betriebsentfernung Da) unter Verwendung der Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RPr und jeder der Stoppgrundformen ST2, ST7, ST8, ST9 und dergleichen, des ersten Vektors, welcher orthogonal zu den Zielkonstruktionsformen CS2, CS7, CS8, CS9 und dergleichen ist, und sich in eine Richtung von der Grundseite SS in Richtung der Luftseite AS erstreckt, und des zweiten Vektors, der sich in eine Verlängerungsrichtung der Schwenkachse RX erstreckt, aus. Die Steuervorrichtung 50 führt eine Stoppsteuerung zum Stoppen des oberen Schwenkkörpers 2 basierend auf der vorzeichenbehafteten Betriebsentfernung Da aus.
Wenn die Wellenlinie die Löffelwelle AX3 ist und das Element der Löffel 8 ist, ist eine Ebene, welche orthogonal zu der Löffelwelle AX3 ist und durch den Regulierungspunkt RPk des Löffels 8 hindurch geht, eine Betriebsebene TPk. Ein Abschnitt, in welchem die Betriebsebene TPk zumindest eine aus der Vielzahl von Zielkonstruktionsformen CS1, CS2, CS3, CS4, CS5, CS6, CS7, CS8 und CS9 kreuzt, ist die Stoppgrundform ST1k, ST5k und dergleichen. Die Bestimmungseinheit 51J gibt die erste Information oder die zweite Information (d.h. eine vorzeichenbehaftete Betriebsentfernung Da) unter Verwendung der Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RPk und jeder der Stoppgrundformen ST1k, ST5k und dergleichen, des ersten Vektors, der sich in eine Richtung orthogonal zu den Zielkonstruktionsformen CS1, CS5 und dergleichen erstreckt, und des zweiten Vektors, der sich in eine Verlängerungsrichtung des Löffelwelle AX3 erstreckt, aus. Die Steuervorrichtung 50 führt eine Stoppsteuerung zum Stoppen des Löffels 8 basierend auf der vorzeichenbehafteten Betriebsentfernung Da aus.
Auf diese Weise können in der vorliegenden Ausführungsform das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 einen Betrieb eines anderen Elements als des Löffels 8 basierend auf der ersten Information oder der zweiten Information steuern. Deshalb können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 ungeachtet des Positionsverhältnisses zwischen dem Element und jeder der Stoppgrundformen ST5b, ST5a, ST5k, ST2 und dergleichen zutreffend bestimmen, ob das Element des Baggers 100 in die Zielkonstruktionsform CS hinein schaufelt oder nicht. Aufgrund dessen können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 eine Stoppsteuerung in Bezug auf die Zielkonstruktionsformen CS ausführen, die um das Element herum vorhanden sind, und stoppen den Kippbetrieb des Löffels 8. Infolgedessen können das Steuersystem 200 und die Steuervorrichtung 50 Beschränkungen hinsichtlich der Steuerung basierend auf der Stellung des Elements des Baggers 100 und des Positionsverhältnisses zwischen dem Element des Baggers 100 und der Zielkonstruktionsform CS reduzieren, wenn der Betrieb des Elements derart gesteuert wird, dass die Zielkonstruktionsform CS nicht betreten wird.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Bestimmungseinheit 51J, ob zumindest ein Element des Baggers 100 an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist, unter Verwendung der Entfernung zwischen der Stoppgrundform und dem Regulierungspunkt, des ersten Vektors Vn, der sich in eine Richtung orthogonal zu der Zielkonstruktionsform CS erstreckt, und des zweiten Vektors N, der sich in die Erweiterungsrichtung der Wellenlinie erstreckt. Ein Verfahren zur Bestimmung, ob das Element an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist, ist nicht auf dieses beschränkt. Die Bestimmungseinheit 51J kann beispielsweise eventuell aus einem Positionsverhältnis zwischen zumindest einem Element des Baggers 100 und dem Konstruktionsziel, das durch Aufnehmen eines Bildes des Elements erlangt wird, bestimmen, ob das Element an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist.
39 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines weiteren Verfahrens zur Bestimmung, ob das Element an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist. In dem Bagger 100, ist eine bekannte Position, welche definitiv an der Luftseite AS vorhanden ist, als eine erste Position K1 definiert. Die erste Position K1 wird beispielsweise auf ein Dach 4TP der Kabine 4 eingestellt. Die erste Position K1 ist an einer Stelle eines von dem Element des Baggers 100 verschiedenen Abschnitts angeordnet, von der eine Bedienungsperson bestimmen will, ob das Element an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist, und ist ein bekannter Referenzpunkt.
Die Position des Elements, von der die Bedienungsperson bestimmen will, ob das Element an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist, ist als eine zweite Position K2 definiert. Die zweite Position K2 wird beispielsweise auf einen Abschnitt der Spitze 9 des Löffels 8 eingestellt. Ein Liniensegment, das die erste Position K1 und die zweite Position K2 verbindet, ist eine Bestimmungslinie SL. Die zweite Position K2 ist einer der Regulierungspunkte RP. Die zweite Position K2 wird durch die Kandidatenregulierungspunkt RP-Positionsdatenberechnungseinheit 51Ca berechnet.
Die Bestimmungseinheit 51J berechnet die Bestimmungslinie SL aus der ersten Position K1 und der zweiten Position K2, die aus der Stellung des Arbeitsgeräts 1 erlangt werden. Die Bestimmungslinie SL ist ein Liniensegment, das die erste und die zweite Position K1 und K2 verbindet. Die Bestimmungseinheit 51J berechnet die Anzahl der Schnittpunkte XP zwischen der Bestimmungslinie SL und der Zielkonstruktionsform CS und bestimmt basierend auf der Anzahl der Schnittpunkte XP, ob die zweite Position K2 an der Luftseite AS oder der Grundseite SS vorhanden ist. Insbesondere bestimmt die Bestimmungseinheit 51J, dass die zweite Position K2 an der Luftseite AS vorhanden ist, wenn die Anzahl der Schnittpunkte XP eine gerade Zahl ist, und bestimmt, dass die zweite Position K2 an der Grundseite SS vorhanden ist, wenn die Anzahl der Schnittpunkte XP eine ungerade Zahl ist. Da eine Bestimmungslinie SL1 zwei Schnittpunkte XP aufweist, bestimmt die Bestimmungseinheit 51J insbesondere, dass die zweite Position K2 an der Luftseite AS vorhanden ist und gibt die erste Information aus. Da eine Bestimmungslinie SL2 drei Schnittpunkte XP aufweist, bestimmt die Bestimmungseinheit 51J, dass die zweite Position K2 an der Grundseite SS vorhanden ist und gibt die zweite Information aus. D.h. die Bestimmungseinheit 51J gibt die erste Information oder die zweite Information aus, abhängig davon, ob die Anzahl der Schnittpunkte XP eine gerade Zahl oder eine ungerade Zahl ist.
Obwohl die Arbeitsmaschine in der vorliegenden Ausführungsform ein Bagger ist, können die in der Ausführungsform beschriebenen Bestandselemente eventuell auf eine Arbeitsmaschine angewendet werden, die ein von dem Bagger verschiedenes Arbeitsgerät aufweist. Darüber hinaus, obwohl die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G das Arbeitsgerät 1 basierend auf der ersten Information und der zweiten Information, die von der Bestimmungseinheit 51J ausgegeben werden, steuert, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Posten der ersten und zweiten Information, die von der Bestimmungseinheit 51J ausgegeben werden, oder eine Information, die auf diesen Informationsposten basiert, können eventuell auf einem Monitor in der Kabine 4 angezeigt werden, der in 1 dargestellt ist, oder können von einem Lautsprecher verkündigt werden. Da die erste Information, eine Information ist, welche angibt, dass das Element an der Luftseite AS vorhanden ist, wird eine Information, welche angibt, dass ein Betrieb des Elements erlaubt ist, beispielsweise auf einem Monitor angezeigt und durch einen Lautsprecher verkündigt. Darüber hinaus, da die zweite Information eine Information ist, welche angibt, dass das Element an der Grundseite SS vorhanden ist, wird eine Information, welche angibt, dass ein Betrieb des Elements nicht erlaubt ist, auf einem Monitor angezeigt und durch einen Lautsprecher verkündet.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Betriebsentfernung Da, die ein positives Vorzeichen aufweist, von der Bestimmungseinheit 51J ausgegeben wird, oder die Information, welche angibt, dass die Anzahl der Schnittpunkte eine gerade Zahl ist, als die erste Information verwendet wird, und die Betriebsentfernung Da, die das negative Vorzeichen aufweist, das von der Bestimmungseinheit 51J ausgegeben wird, oder die Information, welche angibt, dass die Anzahl der Schnittpunkte eine ungerade Zahl ist, als die zweite Information verwendet wird, sind die erste und zweite Information nicht darauf beschränkt. Die Bestimmungseinheit 51J kann beispielsweise eventuell 0 oder ein Low-Signal ausgeben, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist, und kann eventuell 1 oder ein High-Signal ausgeben, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da negativ ist. In diesem Fall ist 0 oder ein Low-Signal die erste Information und 1 oder ein High-Signal die zweite Information. Darüber hinaus kann die Bestimmungseinheit 51J eventuell 0 als ein Bestimmungskennzeichen Fj ausgeben, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da positiv ist, und kann eventuell 1 als das Bestimmungskennzeichen Fj ausgeben, wenn das Vorzeichen der Betriebsentfernung Da negativ ist. In diesem Fall ist das Bestimmungskennzeichen Fj = 0 die erste Information und das Bestimmungskennzeichen Fj = 1 ist die zweite Information.
In der vorliegenden Ausführungsform können der rechte Bedienungshebel 30R und der linke Bedienungshebel 30L der Manipulationsvorrichtung 30 eventuell ein Vorsteuerdruckmanipulationshebel sein. Darüber hinaus können der rechte Bedienungshebel 30R und der linke Bedienungshebel 30L eventuell ein elektromagnetischer hebelartiger Bedienungshebel sein, welcher ein elektrisches Signal basierend auf diesen Betätigungsgrößen (Kippwinkeln) an die Steuervorrichtung 50 ausgibt und das Flussratensteuerventil 25 basierend auf dem Steuersignal der Steuervorrichtung 50 direkt steuert.
Während die vorliegende Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf die vorstehend beschriebenen Inhalte beschränkt. Darüber hinaus enthalten die vorstehend beschriebenen Bestandselemente solche, die für den Fachmann ohne weiteres vorstellbar sind, solche, die im Wesentlichen den Bestandselemente gleich sind, und solche, die in den sogenannten Äquivalenzbereich fallen. Darüber hinaus können die vorstehend beschrieben Bestandselemente geeignet mit jedem anderen Element kombiniert werden. Außerdem können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Änderungen in den Bestandselementen gemacht werden, ohne den Umfang der Ausführungsform zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: ARBEITSGERÄT
2: OBERER SCHWENKKÖRPER
3: UNTERER FAHRKÖRPER
6: AUSLEGER
7: ARM
8: LÖFFEL
8T: KIPPBOLZEN
8C: SCHNEIDE
8TF: ERSTES ENDE
8TS: ZWEITES ENDE
9: SPITZE
10: HYDRAULIKZYLINDER
14: KIPPZYLINDER
20: POSITIONSERFASSUNGSVORRICHTUNG
21: FAHRZEUGKÖRPERPOSITIONSBERECHNUNGSVORRICHTUNG
22: STELLUNGSBERECHNUNGSVORRICHTUNG
23: AUSRICHTUNGSBERECHNUNGSVORRICHTUNG
24: ARBEITSGERÄTWINKELERFASSUNGSVORRICHTUNG
25: FLUSSRATENSTEUERVENTIL
30: MANIPULATIONSVORRICHTUNG
30T: KIPPMANIPULATIONSHEBEL
50: STEUERVORRICHTUNG
51: VERARBEITUNGSEINHEIT
51A: FAHRZEUGPOSITIONSDATENERFASSUNGSEINHEIT
51B: ARBEITSGERÄTWINKELDATENERFASSUNGSEINHEIT
51Ca: KANDIDATENREGULIERUNGSPUNKTPOSITIONSDATENBERECHNUNGSEINHEIT
51D: ZIELKONSTRUKTIONSFORMERZEUGUNGSEINHEIT
51Cb: REGULIERUNGSPUNKTPOSITIONSDATENBERECHNUNGSEINHEIT
51E: BETRIEBSEBENENBERECHNUNGSEINHEIT
51F: STOPPGRUNDFORMBERECHNUNGSEINHEIT
51G: ARBEITSGERÄTSTEUEREINHEIT
51H: BEGRENZUNGSGESCHWINDIGKEITBESTIMMUNGSEINHEIT
51J: BESTIMMUNGSEINHEIT
52: SPEICHEREINHEIT
53: EINGABE-/AUSGABE-EINHEIT
70: ZIELKONSTRUKTIONSDATENERZEUGUNGSVORRICHTUNG
100: BAGGER
200: STEUERSYSTEM
300: HYDRAULIKSYSTEM
400: ERFASSUNGSSYSTEM
AS: LUFTSEITE
AX4: KIPPWELLE
CD: ZIELKONSTRUKTIONSDATEN
CS: ZIELKONSTRUKTIONSFORM
Da: BETRIEBSENTFERNUNG
SS: GRUNDSEITE
TP: KIPPBETRIEBSEBENE

Claims

Arbeitsmaschinensteuersystem, das eine Arbeitsmaschine steuert, die ein Element enthält, welches um eine Wellenlinie herum rotiert, und das folgendes aufweist: eine Bestimmungseinheit, die eine erste Information ausgibt, wenn das Element an einer Luftseite vorhanden ist, die eine Seite ist, an der die Arbeitsmaschine in Bezug auf die Zielkonstruktionsform, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt, vorhanden ist, und die eine zweite Information ausgibt, wenn das Element an der Luftseite nicht vorhanden ist.
Arbeitsmaschinensteuersystem, das ferner aufweist: eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die eine Rotation des Elements erlaubt, wenn die erste Information von der Bestimmungseinheit ausgegeben wird, und die keine Rotation des Elements erlaubt, wenn die zweite Information ausgegeben wird.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner aufweist: eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit, die die Zielkonstruktionsform erzeugt, welche die Zielform des Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt, wobei die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit eine Vielzahl von Zielkonstruktionsformen um das Element herum erzeugt, und die Bestimmungseinheit die erste Information oder die zweite Information in Bezug auf die Vielzahl von Zielkonstruktionsformen ausgibt.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner aufweist: eine Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines Regulierungspunkts berechnet, welcher auf das Element eingestellt ist; eine Betriebsebenenberechnungseinheit, die eine Betriebsebene berechnet, welche durch den Regulierungspunkt hindurch geht und orthogonal zu der Wellenlinie ist; und eine Stoppgrundformberechnungseinheit, die eine Stoppgrundform berechnet, in welcher sich die Zielkonstruktionsform und die Betriebsebene kreuzen, wobei die Bestimmungseinheit die erste Information oder die zweite Information unter Verwendung einer Entfernung zwischen der Stoppgrundform und dem Regulierungspunkt ausgibt, einen ersten Vektor, der sich in eine Richtung orthogonal zu der Zielkonstruktionsform erstreckt, und einen zweiten Vektor, der sich in eine Verlängerungsrichtung der Wellenlinie erstreckt.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner aufweist: einen bekannten Referenzpunkt, der an einer Stelle eines von dem Element der Arbeitsmaschine verschiedenen Abschnitts angeordnet ist; und eine Kandidatenregulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines Regulierungspunkts berechnet, welcher auf das Element eingestellt ist, wobei die Bestimmungseinheit die Anzahl der Schnittpunkte zwischen der Zielkonstruktionsform und einem Liniensegment, das den Referenzpunkt mit dem Regulierungspunkt verbindet, berechnet, und die erste Information oder die zweite Information ausgibt, indem sie verwendet, ob die Anzahl eine gerade Zahl oder eine ungerade Zahl ist.
Arbeitsmaschine, die aufweist: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der den oberen Schwenkkörper stützt; ein Arbeitsgerät, das einen Ausleger, der um eine erste Welle herum rotiert, einen Arm, der um eine zweite Welle herum rotiert, und einen Löffel enthält, der um eine dritte Welle herum rotiert, wobei das Arbeitsgerät von dem oberen Schwenkkörper gestützt wird; und ein Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Element zumindest eines von dem Löffel, dem Arm, dem Ausleger und dem oberen Schwenkkörper ist.
Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 6, wobei das Element der Löffel ist und die Wellenlinie orthogonal zu der dritten Welle ist.
Arbeitsmaschinensteuerverfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, die ein Element enthält, das um eine Wellenlinie herum rotiert, wobei das Arbeitsmaschinensteuerverfahren aufweist: Ausgeben einer ersten Information, wenn das Element an einer Luftseite vorhanden ist, die eine Seite ist, an der die Arbeitsmaschine in Bezug auf die Zielkonstruktionsform vorhanden ist, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; und Ausgeben einer zweiten Information, wenn das Element nicht an der Luftseite vorhanden ist.