DE112016000070T5

DE112016000070T5 - Arbeitsmaschinensteuersystem, arbeitsmaschine und arbeitsmaschinensteuerverfahren

Info

Publication number: DE112016000070T5
Application number: DE112016000070.7T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Iwamura; Yuhei Yamamoto; Yuto Fujii; Takashi Yokoo; Yoshiro Iwasaki
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: JP6099835B1; US10106952B2; US20170342680A1; KR20170136490A; DE112016000070B4; JPWO2016186221A1; CN106460363B; WO2016186221A1; KR101839465B1; CN106460363A

Abstract

Arbeitsmaschinensteuersystem, das eine Arbeitsmaschine steuert, die ein Arbeitsgerät umfasst, welches ein Arbeitswerkzeug aufweist, das um eine Wellenlinie herum rotiert, umfasst: eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit, die eine Zielkonstruktionsform erzeugt, die eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; eine Zielformberechnungseinheit, die eine Steuerzielform berechnet, welche eine Zielform ist, wenn die Rotation des Arbeitswerkzeugs von der Zielkonstruktionsform ausgehend gesteuert wird und eine erweiterte Zielform berechnet, die erlangt wird, indem die Steuerzielform erweitert wird; und eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf einer Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform steuert.

Description

Arbeitsgebiet
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 umfasst, 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 Arbeitsgerätesteuerung bekannt, bei der über die Betätigung eines Betätigungshebels durch eine Bedienperson der Arbeitsmaschine ein Löffel angehalten wird, so dass der Löffel nicht in eine Zielkonstruktionsform, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels angibt, eindringt, und ein Löffel, wenn er in die Zielkonstruktionsform eingedrungen ist, zu einer Position bewegt wird, an der der Löffel nicht in die Zielkonstruktionsform eindringt. Wenn die Arbeitsgerätsteuerung ausgeführt wird, wird der Löffel daran gehindert, sich über die Zielkonstruktionsform zu bewegen und die Konstruktion wird entsprechend der Zielkonstruktionsform realisiert.
Obwohl beispielsweise zwei Flächen in der Schulter oder dergleichen eines Hangs verbunden sind, wenn ein derartiger Abschnitt konstruiert wird, gibt es eine Forderung, die Spitze eines Löffels an der Fläche zu positionieren, indem dem Löffel ermöglicht wird, einen Kippbetrieb durchzuführen. In der Schulter oder dergleichen eines Hangs, ist eine Zielkonstruktionsform in einem Abschnitt unstetig, in dem zwei Flächen verbunden sind. Wenn ein unstetiger Abschnitt in der Zielkonstruktionsform vorhanden ist, kann der Löffel einen Kippbetrieb bis zu einer Fläche des unstetigen Abschnitts an der gegenüberliegenden Seite einer Fläche durchführen, an der der Löffel positioniert sein soll. Folglich gibt es eine Möglichkeit, dass es nicht möglich ist, den Löffel, der ein Arbeitswerkzeug ist, an einer gewünschten Zielkonstruktionsform zu positionieren.
Eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, einem Arbeitswerkzeug zu ermöglichen, an einer Zielkonstruktionsform eines Konstruktionsziels einer Arbeitsmaschine positioniert zu werden.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist ein Arbeitsmaschinensteuersystem, das eine Arbeitsmaschine steuert, die ein Arbeitsgerät umfasst, welches ein Arbeitswerkzeug umfasst, das um eine Wellenlinie herum rotiert, auf: eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit, die eine Zielkonstruktionsform erzeugt, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; eine Zielformberechnungseinheit, die eine Steuerzielform berechnet, welche eine Zielform ist, wenn die Rotation des Arbeitswerkzeugs von der Zielkonstruktionsform ausgehend gesteuert wird und eine erweiterte Zielform berechnet, die erlangt wird, indem die Steuerzielform erweitert wird; und eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf einer Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform steuert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Aspekt 1 ferner auf: eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob die erweiterte Zielform als Ziel verwendet wird, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs steuert, wobei, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erweiterte Zielform als Ziel verwendet werden soll, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs steuert, die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf der Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform steuert und wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erweiterte Zielform nicht als Ziel verwendet werden soll, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs steuert, die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf der Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform steuert.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Aspekt 2, wobei die Bestimmungseinheit basierend auf einer Überlappung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Zielkonstruktionsform, der Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Stoppgrundform entsprechend der Zielkonstruktionsform, einer Stellung des Arbeitswerkzeugs und einem Betätigungszustand des Arbeitsgeräts bestimmt, ob die erweiterte Zielform als Ziel verwendet wird, wenn das Arbeitswerkzeug gestoppt wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Aspekt 3, wobei, wenn das Arbeitswerkzeug gestoppt wird, die Bestimmungseinheit eine Größe der Überlappung, wenn die erweiterte Zielform als das Ziel bestimmt wird, größer festlegt als die Größe der Überlappung, wenn die erweiterte Zielform nicht als das Ziel bestimmt wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist das Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem beliebigen der Aspekte 1 bis 4 ferner auf: eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines Regulierungspunkts berechnet, welcher auf das Arbeitswerkzeug eingestellt ist; und eine Betriebsebeneberechnungseinheit, die eine Betriebsebene berechnet, welche durch den Regulierungspunkt hindurch geht und orthogonal zu der Wellenlinie ist, wobei die Stoppgrundformberechnungseinheit einen Abschnitt, in welchem sich die Zielkonstruktionsform und die Betriebsebene kreuzen, als die Steuerzielform festlegt und einen Abschnitt, der erlangt wird, indem die Steuerzielform parallel zu der Steuerzielform erweitert wird, als die erweiterte Zielform festlegt.
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 Stiel, der um eine zweite Welle herum rotiert und einen Löffel umfasst, der um eine dritte Welle herum rotiert, wobei das Arbeitsgerät an dem oberen Schwenkkörper gestützt wird; und ein Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Arbeitswerkzeug zumindest eines von dem Löffel, dem Stiel, dem Ausleger und dem oberen Schwenkkörper ist.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Arbeitsmaschine gemäß Aspekt 6, wobei das Arbeitswerkzeug der Löffel ist und die Wellenlinie orthogonal zu der dritten Welle ist.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Arbeitsmaschinensteuerverfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, die ein Arbeitsgerät umfasst, welches ein Arbeitswerkzeug umfasst, das um eine Wellenlinie herum rotiert, wobei das Arbeitsmaschinensteuerverfahren aufweist: Erzeugung einer Zielkonstruktionsform, die eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; Berechnung einer Steuerzielform, die eine Zielform ist, wenn die Rotation des Arbeitswerkzeugs ausgehend von der Zielkonstruktionsform gesteuert wird, und Berechnung einer erweiterten Zielform, die erlangt wird, indem die Steuerzielform erweitert wird; und Steuern der Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf einer Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, ein Arbeitswerkzeug an einer Zielkonstruktionsform eines Konstruktionsziels einer Arbeitsmaschine zu positionieren. 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 einen Löffel 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 darstellt, um eine Kipprotation eines Kipplöffels basierend auf einer Betriebsentfernung zu stoppen.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, bei dem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während ein Löffel bewegt wird.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, bei dem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während ein Löffel bewegt wird.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, bei dem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während ein Löffel bewegt wird.
21 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Stoppsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
22 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Stoppsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
23 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, bei dem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während ein Löffel bewegt wird.
24 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, bei dem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während ein Löffel bewegt wird.
25 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Falls darstellt, bei dem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während ein Löffel bewegt wird.
26 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Zustands, bei dem ein Löffel in der Luft stoppt.
27 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, bei dem ein Löffel an einer Zielkonstruktionsform positioniert ist.
28 ist a Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Bestimmung, ob eine erweiterte Stoppgrundform als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel basierend auf einer Überlappung zwischen dem Löffel und der Zielkonstruktionsform gestoppt wird.
29 ist a Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Bestimmung ob eine erweiterte Stoppgrundform als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel basierend auf einer Überlappung zwischen dem Löffel und der Zielkonstruktionsform gestoppt wird.
30 ist ein Diagramm, das einen Löffel und eine Zielkonstruktionsform in einem Fahrzeugkörperkoordinatensystem darstellt.
31 ist a Steuerblockdiagramm einer Bestimmungseinheit.
32 ist a Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Arbeitsmaschinensteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Beschreibung von 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 Satellitennavigationssystem (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 eines Arbeitsgeräts basierend auf der Entfernung zwischen dem Arbeitsgerät und einer Zielkonstruktionsform eines Konstruktionsziels einer 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 dem Löffel und einer Zielkonstruktionsform beinhalten. Eine Stoppsteuerung zum Stoppen des Kippbetriebs des Löffels wird zutreffend als Kippstoppsteuerung bezeichnet.
[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, umfasst 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 Betätigungsvorrichtung 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, 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 an 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 Stiel 7, der mit dem Ausleger 6 über einen zwischengeschalteten Stielbolzen verbunden ist und einen Löffel 8, der mit dem Stiel 7 über einen zwischengeschalteten Löffelbolzen und einen zwischengeschalteten Kippbolzen verbunden ist. Der Löffel 8 weist ein Blatt 8C auf. Das Blatt 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 des Blattes 8C ist ein Distalende des Blattes 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 des konvexen Blatts.
Der Ausleger 6 kann um eine Auslegerwelle AX1 herum rotieren, welche eine erste Welle in Bezug auf den oberen Schwenkkörper 2 ist. Der Stiel 7 kann um eine Stielwelle 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 Stiel 7 parallel zu der Löffelwelle AX3 ist. Die Löffelwelle AX3 und die Kippwelle AX4 kreuzen sich nicht.
Die Auslegerwelle AX1, die Stielwelle AX2 und die Löffelwelle AX3 sind zueinander parallel. Die Auslegerwelle AX1, die Stielwelle AX2 und die Löffelwelle AX3 sind orthogonal zu einer Achse, die parallel zu einer Schwenkachse RX ist. Die Auslegerwelle AX1, die Stielwelle 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 Stielwelle 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 Stielwelle 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 umfasst einen Auslegerzylinder 11, der den Ausleger 6 betätigt, einen Stielzylinder 12, der den Stiel 7 betätigt und einen Löffelzylinder 13 und einen Kippzylinder 14, die den Löffel 8 betätigen.
Das Arbeitsgerät 1 weist einen Auslegerhubsensor 16, einen Stielhubsensor 17, einen Löffelhubsensor 18 und einen Kipphubsensor 19 auf. Der Auslegerhubsensor 16 erfasst einen Auslegerhub, welcher eine Betätigungsgröße des Auslegerzylinders 11 angibt. Der Stielhubsensor 17 erfasst einen Stielhub, welcher eine Betätigungsgröße des Stielzylinders 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 Betätigungsvorrichtung 30 ist in der Kabine 4 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 30 umfasst ein Betätigungselement, das durch die Bedienungsperson des Baggers 100 betätigt wird. Die Bedienungsperson betätigt die Betätigungsvorrichtung 30, um das Arbeitsgerät 1 zu betreiben. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Betätigungsvorrichtung 30 einen linken Betätigungshebel 30L, einen rechten Betätigungshebel 30R, einen Kippbetätigungshebel 301 und ein Betätigungspedal 30F.
Der Ausleger 6 führt einen Senkvorgang durch, wenn der rechte Betätigungshebel 30R in einer neutralen Position nach vorne betätigt wird und der Ausleger 6 führt einen Hebevorgang durch, wenn der rechte Betätigungshebel 30R nach hinten betätigt wird. Der Löffel 8 führt einen Abladevorgang durch, wenn der rechte Betätigungshebel 30R in der neutralen Position nach rechts betätigt wird und der Löffel 8 führt einen Schaufelvorgang durch, wenn der rechte Betätigungshebel 30R nach links betätigt wird.
Der Stiel 7 führt einen Ausfahrvorgang durch, wenn der linke Betätigungshebel 30L in der neutralen Position nach vorne betätigt wird und der Stiel 7 führt einen Schaufelvorgang durch, wenn der linke Betätigungshebel 30L nach hinten betätigt wird. Der obere Schwenkkörper 2 schwenkt nach rechts, wenn der linke Betätigungshebel 30L in der neutralen Position nach rechts betätigt wird und der obere Schwenkkörper 2 schwenkt nach links, wenn der linke Betätigungshebel 30L nach links betätigt wird.
Die Beziehungen zwischen der Betätigungsrichtung des rechten Betätigungshebels 30R und des linken Betätigungshebels 30L und zwischen der Betätigungsrichtung des Arbeitsgeräts 1 und der Schwenkrichtung des oberen Schwenkkörpers 2 können eventuell von den vorstehend beschriebenen Beziehungen verschieden sein.
Eine Steuervorrichtung 50 umfasst 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) umfasst 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 Rotationslöffel sein. Der Rotationslöffel 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 Stiel 7 rotierend verbunden. Der Löffel 8 wird durch den Stiel 7 über einen zwischengeschalteten Kippbolzen 8T rotierend gestützt. Der Löffel 8 ist mit dem Distalende des Stiels 7 über ein zwischengeschaltetes Verbindungselement 90 verbunden. Der Löffelbolzen 8B verbindet den Stiel 7 mit dem Verbindungselement 90. Der Kippbolzen 8T verbindet das Verbindungselement 90 mit dem Löffel 8. Der Löffel 8 ist mit dem Stiel 7 über das zwischengeschaltete Verbindungselement 90 rotierend verbunden.
Der Löffel 8 umfasst eine Bodenplatte 81, eine Rückseitenplatte 82, eine obere Platte 83, eine Seitenplatte 84 und eine Seitenplatte 85. Der Löffel 8 weist eine Halterung 87 auf, die in einem oberen Abschnitt der oberen Platte 83 vorgesehen ist. Die Halterung 87 ist an einer Vorwärts-Rückwärts-Position der oberen Platte 83 vorgesehen. Die Halterung 87 ist mit dem Verbindungselement 90 und dem Kippbolzen 8T verbunden.
Das Verbindungselement 90 weist ein Plattenelement 91, eine Halterung 92, die an einer oberen Fläche des Plattenelements 91 vorgesehen ist und eine Halterung 93 auf, die an einer unteren Fläche des Plattenelements 91 vorgesehen ist. Die Halterung 92 ist mit dem Stiel 7 und einem zweiten Verbindungsbolzen 95P verbunden. Die Halterung 93 ist an einem oberen Abschnitt der Halterung 87 vorgesehen und ist mit dem Kippbolzen 8T und der Halterung 87 verbunden.
Der Löffelbolzen 8B verbindet die Halterung 92 des Verbindungselements 90 mit dem Distalende des Stiels 7. Der Kippbolzen 8T verbindet die Halterung 93 des Verbindungselements 90 mit der Halterung 87 des Löffels 8.
Das Verbindungselement 90 und der Löffel 8 können um die Löffelwelle AX3 herum in Bezug auf den Stiel 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 Verbindungsbolzen 94P mit dem Stiel 7 rotierend verbunden ist und ein zweites Verbindungselement 95, das über einen zweiten zwischengeschalteten Verbindungsbolzen 95P mit der Halterung 92 rotierend verbunden ist. Ein Basisende des ersten Verbindungselements 94 ist über den zwischengeschalteten ersten Verbindungsbolzen 94P mit dem Stiel 7 verbunden. Ein Basisende des zweiten Verbindungselements 95 ist über einen zwischengeschalteten zweiten Verbindungsbolzen 95P mit der Halterung 92 verbunden. Das Distalende des ersten Verbindungselements 94 und das Distalende des zweiten Verbindungselements 95 sind durch einen Löffelzylinderspitzenbolzen 96 verbunden.
Das Distalende des Löffelzylinders 13 ist über den zwischengeschalteten Löffelzylinderspitzenbolzen 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 an dem Verbindungselement 90 vorgesehenen Halterung 97 und mit einer an dem Löffel 8 vorgesehenen Halterung 88 verbunden. Die Stange des Kippzylinders 14 ist über einen zwischengeschalteten Bolzen mit der Halterung 97 verbunden. Ein Körperabschnitt des Kippzylinders 14 ist über einen zwischengeschalteten Bolzen mit der Halterung 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 umfasst 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 umfasst 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 umfasst 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 umfasst eine inertiale Messeinheit (IMU). Die Stellungsberechnungsvorrichtung 22 ist in dem oberen Schwenkkörper 2 vorgesehen. Die Stellungsberechnungsvorrichtung 22 erfasst einen Neigungswinkel 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 umfasst einen Wankwinkel θ1, welcher den Kippwinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in der Fahrzeugbreitenrichtung angibt und einen Steigungswinkel θ2, welcher den Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in der Front-Heck-Richtung angibt.
Die Ausrichtungsberechnungsvorrichtung 23 erfasst basierend auf der installierten Position Pra einer GPS-Antenne 21A und der installierten Position Prb der anderen GPS-Antenne 21A die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf eine Referenzrichtung, die durch das globale Koordinatensystem definiert ist. 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 umfasst 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 Stielwinkel β, welcher den basierend auf dem Stielhub durch den Stielhubsensor 17 erfassten Neigungswinkel des Stiels 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 Stiel 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 Stielhub, der durch den Stielhubsensor 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 umfasst 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 Kippbetätigungshebel 301 und ein Betätigungspedal 30F der Betätigungsvorrichtung 30 und eine Steuervorrichtung 50. Der Kippbetätigungshebel 301 ist ein Knopf oder dergleichen, der in zumindest einem von dem linken Betätigungshebel 30L und dem rechten Betätigungshebel 30R vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Betätigungspedal 30F der Betätigungsvorrichtung 30 eine Vorsteuerdruck-Betätigungsvorrichtung. Der Kippbetätigungshebel 301 der Betätigungsvorrichtung 30 ist eine elektromagnetische Hebelbetätigungsvorrichtung.
Das Manipulationspedal 30F der Betätigungsvorrichtung 30 ist mit der Vorsteuerhydraulikpumpe 32 verbunden. Das Steuerventil 39 ist zwischen dem Betätigungspedal 30F und der Vorsteuerhydraulikpumpe 32 vorgesehen. Darüber hinaus ist das Betätigungspedal 30F mit einem Öldurchgang 38A verbunden, durch den das von dem Steuerventil 37A zugeführte Vorsteueröl über ein Drosselventil 36A fließt.
Darüber hinaus ist das Betätigungspedal 30F mit einem Öldurchgang 38B verbunden, durch den das von dem Steuerventil 37B zugeführte Vorsteueröl über ein Drosselventil 36B fließt. Wenn das Betätigungspedal 30F betätigt wird, werden der Druck eines Öldurchgangs 33A zwischen dem Betätigungspedal 30F und dem Drosselventil 36A und der Druck eines Öldurchgangs 33B zwischen dem Betätigungspedal 30F und dem Drosselventil 36B angepasst.
Wenn der Kippbetätigungshebel 301 betätigt wird, wird an die Steuervorrichtung 50 ein Betätigungssignal ausgegeben, das durch die Betätigung des Kippbetätigungshebels 301 erzeugt wird. Die Steuervorrichtung 50 erzeugt basierend auf der Betätigungssignalausgabe von dem Kippbetätigungshebel 301 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 Betätigungsvorrichtung 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, umfasst 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 umfasst und die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Gierwinkel θ3 umfasst. Die Arbeitsgerätwinkelerfassungsvorrichtung 24 erfasst den Winkel des Arbeitsgeräts 1, der den Auslegerwinkel α, den Stielwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε umfasst. 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 umfasst 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 umfasst 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 Betriebsebeneberechnungseinheit 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 Betriebsebeneberechnungseinheit 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 umfasst und die Richtung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Gierwinkel θ3 umfasst.
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 Stielwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε umfasst.
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 Stiellänge L2, eine Löffellänge L3, eine Kipplänge L4 und eine Löffelbreite L5. Die Auslegerlänge L1 ist die Entfernung zwischen der Auslegerwelle AX1 und der Stielwelle AX2. Die Stiellänge L2 ist die Entfernung zwischen der Stielwelle 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 Stiellänge L2, die Löffellänge L3, die Kipplänge L4 enthalten und den Löffenformdaten und den Arbeitsgerätwinkeldaten, die den Auslegerwinkel α, den Stielwinkel 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 umfasst.
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 umfasst 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 Stielzylinder 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 Betriebsebeneberechnungseinheit 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 Betriebsebeneberechnungseinheit 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 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 Stielzylinder 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 Betriebsebeneberechnungseinheit 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 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 Zielformberechnungseinheit 51F berechnet eine erweiterte Zielform, die durch eine Erweiterung der Kippstoppgrundform ST erlangt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erweiterte Zielform ein Abschnitt, der durch Erweiterung der Kippstoppgrundform ST parallel zu der Kippstoppgrundform ST erlangt wird. Die erweiterte Zielform wird nachstehend beschrieben.
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 nicht die Kippstoppgrundform ST, die in einem Bereich außerhalb der der Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, als Ziel verwendet wird, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G den Löffel 8 stoppt. Wenn die Kippstoppgrundform ST, die in einem Bereich außerhalb der der Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, als Ziel verwendet wird, steuert die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G den Kippbetrieb des Löffels 8 derart, dass der Löffel 8 den Bereich, in dem die Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist und die Kippstoppgrundform ST, die in einem Bereich außerhalb der Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, nicht überschreitet. Wenn die Kippstoppgrundform ST, die in einem Bereich außerhalb der Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, nicht als Ziel verwendet wird, steuert die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G den Kippbetrieb des Löffels 8 derart, dass der Löffel 8 die Kippstoppgrundform ST, die in einem Bereich, in dem die Zielkonstruktionsform CS vorhanden ist, nicht überschreitet.
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 gleich der Linienentfernung H oder kleiner als diese ist. 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 Kippbetätigungshebels 30T der Betätigungsvorrichtung 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 Kippbetätigungshebel 30T betätigt wird, wird die Bewegungsgeschwindigkeit Vr basierend auf einer Stromwertausgabe von dem Kippbetätigungshebel 30T berechnet. Wenn der Kippbetätigungshebel 30T betätigt wird, wird ein Strom, der der Betätigungsgröße des Kippbetätigungshebels 30T entspricht, von dem Kippbetätigungshebel 30T ausgegeben. Erste Korrelationsdaten, welche die Beziehung zwischen dem Vorsteuerdruck und der Stromwertausgabe von dem Kippbetätigungshebel 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 basierend auf der Stromwertausgabe von dem Kippbetätigungshebel 301 und den ersten, zweiten und dritten Korrelationsdaten, die in der Speichereinheit 52 gespeichert werden, die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14, die der Betätigungsgröße des Kippbetätigungshebels 301 entspricht. 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. 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.
[Positionieren des Löffels 8 unter Verwendung einer Kippstoppsteuerung]
Die Steuervorrichtung 50 kann den Löffel 8 steuern, an der Zielkonstruktionsform CS zu stoppen, indem eine Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während der Löffel 8 in Richtung der Zielkonstruktionsform CS bewegt wird. Das heißt, die Steuervorrichtung 50 kann den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CS positionieren. In diesem Falle wird die Löffelstoppsteuerung nicht verwendet. Eine Löffelstoppsteuerung ist eine Steuerung zur Steuerung des Löffels 8, um diesen an der Zielkonstruktionsform CS zu stoppen, indem das Arbeitsgerät (das heißt zumindest eines von dem Ausleger 6, dem Stiel 7 und dem Löffel 8) basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CS gesteuert wird. Bei der Löffelstoppsteuerung begrenzt die Steuervorrichtung 50 beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der sich der Löffel 8 der Zielkonstruktionsform CS nähert, indem der Betrieb des Auslegers 6 basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CS gesteuert wird. Da der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CS stoppt, wird mit dieser Aktivität einem Sich-Verbeißen in die Zielkonstruktionsform CS entgegengewirkt.
18, 19 und 20 sind Diagramme, die ein Beispiel eines Falls darstellen, bei dem die Kippstoppsteuerung ausgeführt wird, während der Löffel 8 bewegt wird. In dem in 18 und 19 dargestellten Beispiel, weist das Konstruktionsziel des Baggers 100 einen konvexen Kreuzungsbereich auf. Die Zielkonstruktionsform CS ist derart eingerichtet, dass eine Zielkonstruktionsform CSa und eine Zielkonstruktionsform CSb an einer Wendeposition SL verbunden sind. Wenn der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert ist, führt die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung aus, indem sie die Kippstoppgrundform ST, die ein Abschnitt ist, in dem die Zielkonstruktionsform CS und die Kippbetriebsebene TP einander kreuzen, als Ziel für das Stoppen des Löffels 8 festlegt.
Wenn der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert ist, betätigt die Bedienungsperson des Baggers 100 den Kippbetätigungshebel 30T der Betätigungsvorrichtung 30, die in 9 dargestellt ist, um den Ausleger 6 abzusenken, während dem Löffel 8 erlaubt wird, einen Kippbetrieb durchzuführen. Bei dem Kippbetrieb rotiert der Löffel 8 um die Kippwelle AX4 herum in eine Richtung, die durch den in 18 und 19 dargestellten Pfeil R angedeutet ist. Darüber hinaus bewegt sich der Ausleger 6 mit dem Absenken des Auslegers 6 in eine Richtung, die durch einen in 18, 19 und 20 dargestellten Pfeil D angedeutet ist.
Die Steuervorrichtung 50 begrenzt eine Kippbetriebsgeschwindigkeit basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht und begrenzt eine Absenkungsgeschwindigkeit Vb des Löffels 8 basierend auf der vertikalen Entfernung Db zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa. Die vertikale Entfernung Db ist die Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Zielkonstruktionsform CSa. Die Entfernung zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Zielkonstruktionsform CSa, die entlang einer senkrechten Linie von dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 in Richtung der Zielkonstruktionsform CSa erlangt wird, ist die vertikale Entfernung Db.
Die Steuervorrichtung 50 stoppt das Absenken des Auslegers 6, wenn die vertikale Entfernung Db eines der Regulierungspunkte RP, die auf die Spitze 9 des Löffels 8 eingestellt sind, Null erreicht. Da in diesem Fall, wenn der Löffel 8 einen Kippbetrieb durchführt, die Bewegungsgeschwindigkeit Vr an dem Regulierungspunkt RP, der unmittelbar oberhalb der Zielkonstruktionsform CSa vorhanden ist, positiv ist, setzt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 fort. In dem in 18 dargestellten Beispiel rotiert der Löffel 8 stetig in die Richtung, die durch den Pfeil R angedeutet ist. Wenn mit der Rotation des Löffels 8 der Löffel 8 von der Zielkonstruktionsform CSa getrennt ist, senkt die Steuervorrichtung 50 den Ausleger 6 um die Trennentfernung ab. In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet die positive Bewegungsgeschwindigkeit Vr eine Bewegungsgeschwindigkeit Vr, wenn sich der Löffel 8 von der Zielkonstruktionsform CSa weg bewegt.
Wie in 19 dargestellt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunktes RP an der Zielkonstruktionsform CSa positiv, wenn die Spitze 9 des Löffels 8 mit der Zielkonstruktionsform CSa in Kontakt kommt, obwohl die Betriebsentfernung Da Null erreicht. In diesem Fall ist der verbleibende Abschnitt nicht mit der Zielkonstruktionsform CSa in Kontakt, obwohl ein Abschnitt des Löffels 8 mit der Zielkonstruktionsform CSa in Kontakt kommt. Der Regulierungspunkt RP eines Abschnitts, der an der Zielkonstruktionsform CSa nicht vorhanden ist, weist eine negative Bewegungsgeschwindigkeit Vr auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die negative Bewegungsgeschwindigkeit Vr eine Bewegungsgeschwindigkeit Vr, wenn der Löffel 8 in die Zielkonstruktionsform CSb hineinschaufelt. Der Regulierungspunkt RP eines Abschnitts, der an der Zielkonstruktionsform CSa nicht vorhanden ist, bewegt sich in Richtung der Zielkonstruktionsform CSb mit der Bewegungsgeschwindigkeit Vr. Aufgrund dessen setzt der Löffel 8 den Kippbetrieb, wie in 20 dargestellt, in dieselbe Richtung fort. Wenn der Löffel 8 den Kippbetrieb weiter fortsetzt, kommt der Regulierungspunkt RP, der die negative Bewegungsgeschwindigkeit Vr (in dem in 20 dargestellten Beispiel der Regulierungspunkt RP, der unmittelbar oberhalb der Zielkonstruktionsform CSa vorhanden ist) mit der Zielkonstruktionsform CS in Kontakt und die Betriebsentfernung Da erreicht Null, der Löffel 8 stoppt.
Obwohl die Bedienungsperson den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert haben will, da der Löffel 8 eigentlich an der Zielkonstruktionsform CSb positioniert ist, wird ein durch die Bedienungsperson beabsichtigter Betrieb nicht realisiert. Im Verlaufe, bei dem der Löffel 8 einen Kippbetrieb in Richtung der Zielkonstruktionsform CSb durchführt, können die Zielkonstruktionsformen CSa und CSb darüber hinaus in der Nähe der Wendeposition SL durch den Löffel 8 ausgebaggert werden.
21 und 22 sind Diagramme zur Beschreibung einer Stoppsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Um dem Löffel 8 zu ermöglichen, an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert zu werden, an der die Bedienungsperson den Löffel 8 positioniert haben will, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Kippstoppgrundform ST der Zielkonstruktionsform CSa auf einen Bereich erweitert, der die Wendeposition SL erweitert. Wie in 22 dargestellt, ist die Kippstoppgrundform ST ein Abschnitt, in dem die Kippbetriebsebene TP und die Zielkonstruktionsform CS einander kreuzen. In dem in 21 dargestellten Beispiel ist ein Abschnitt, in dem Kippstoppgrundform ST erweitert ist, durch eine Strichpunktlinie und ein Symbol STe gekennzeichneter Abschnitt. In der folgenden Beschreibung wird der erweiterte Abschnitt zutreffend als erweiterte Stoppgrundform STe bezeichnet. Die erweiterte Stoppgrundform STe ist eine erweiterte Zielform.
Wie vorstehend beschrieben, ist die erweiterte Stoppgrundform STe ein Abschnitt, der durch eine Erweiterung der Kippstoppgrundform ST parallel zu der Kippstoppgrundform ST erlangt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Kippstoppgrundform ST ein Segment einer geraden Linie und die erweiterte Stoppgrundform STe ist eine gerade Linie, die zu der Kippstoppgrundform ST kontinuierlich und parallel zu der Kippstoppgrundform ST ist. Die Kippstoppgrundform ST bzw. die erweiterte Stoppgrundform STe sind nicht auf ein Segment einer geraden Linie beschränkt, sondern können beispielsweise eine Ebene sein.
23, 24 und 25 sind Diagramme, die ein Beispiel eines Falls darstellen, bei dem eine Kippstoppsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, während der Löffel 8 bewegt wird. Wenn der Löffel 8, wie in 22 dargestellt, an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert ist, führt die Steuervorrichtung 50 eine Kippstoppsteuerung unter Verwendung der Kippstoppgrundform ST aus, die ein Abschnitt ist, in dem die Zielkonstruktionsform CSa und die Kippbetriebsebene TP einander kreuzen, und der erweiterten Stoppgrundform STe, die durch eine Erweiterung der Kippstoppgrundform ST erlangt wird, als Ziel für das Stoppen des Kippbetriebs des Löffels 8.
Wie aus dem in 21 bis 25 dargestellten Beispiel verständlich ist, ist die erweiterte Stoppgrundform STe in einem Bereich außerhalb der Zielkonstruktionsform CSa vorhanden, an dem der Löffel 8 positioniert sein soll. Die erweiterte Stoppgrundform STe ist oberhalb der Zielkonstruktionsform CSb vorhanden, die mit der Zielkonstruktionsform CSa verbunden ist, an der der Löffel 8 an der Wendeposition SL positioniert sein soll. Die Richtung „oberhalb” ist eine positive Richtung der Z-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z). Die positive Richtung der Z-Achse ist eine Richtung, die von dem unteren Fahrkörper 3 des in 1 dargestellten Baggers 100 ausgehend in Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 gerichtet ist. Die in 9 dargestellte Zielformberechnungseinheit 51F erweitert die erzeugte Kippstoppgrundform ST in die Richtung zumindest der Wendeposition SL, um die erweiterte Stoppgrundform STe zu berechnen. Die berechnete erweiterte Stoppgrundform STe wird temporär in der in 9 dargestellten Speichereinheit 52 gespeichert.
Wenn der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert wird, betätigt die Bedienungsperson des Baggers 100 einen Kippbetätigungshebel 30T der in 9 dargestellten Betätigungsvorrichtung 30, um den Ausleger 6 abzusenken, während dem Löffel 8 ermöglicht wird, einen Kippbetrieb in der durch den Pfeil R gekennzeichneten Richtung durchzuführen. Bei dem Kippbetrieb rotiert der Löffel 8 um die Kippwelle AX4 in die durch den Pfeil R angedeutete Richtung, die in 23 und 24 dargestellt ist. Bei der Absenkung des Auslegers 6 bewegt sich der Ausleger 6 in die durch den Pfeil D angedeutete Richtung, die in 23 und 24 dargestellt ist.
Die Steuervorrichtung 50 begrenzt eine Kippbetriebsgeschwindigkeit basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht, und eine Absenkungsgeschwindigkeit des Löffels 8 basierend auf der vertikalen Entfernung Db zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa. Wie in 23 dargestellt, stoppt die Steuervorrichtung 50 die Absenkung des Auslegers 6, wenn die vertikale Entfernung Db zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa Null erreicht. Wie vorstehend beschrieben, setzt der Löffel 8 einen Kippbetrieb in eine durch einen Pfeil R angedeutete Richtung fort, sogar wenn das Absenken des Auslegers 6 stoppt, da sich der Regulierungspunkt RP unmittelbar oberhalb der Zielkonstruktionsform CSa mit einer positiven Bewegungsgeschwindigkeit Vr bewegt.
Die Steuervorrichtung 50 ändert die Stellung des Löffels 8 derart, dass die Spitze 9 parallel zu der Zielkonstruktionsform CSa ist, während der Ausleger 6 um eine dem Kippbetrieb des Löffels 8 entsprechende Entfernung abgesenkt wird. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuervorrichtung 50 die Kippstoppsteuerung des Löffels 8 unter Verwendung der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe als Ziel aus. Das heißt, wenn die Betriebsentfernung Da zwischen der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe und dem Regulierungspunkt RP die negative Bewegungsgeschwindigkeit Vr bezüglich der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe Null erreicht, stoppt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 (in diesem Beispiel stoppt die Rotation in die durch den Pfeil R angedeutete Richtung). Da bei diesem Prozess, wie er in 25 dargestellt ist, der Löffel 8 in einem Zustand stoppt, in dem die Spitze 9 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert ist, ist der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert.
Wenn die Kippstoppsteuerung des Stoppens des Löffels 8 an der Zielkonstruktionsform CSa ausgeführt wird, stellt die Steuervorrichtung 50 die Zielgrundform für das Stoppen des Löffels 8 auf diese Weise auf die Kippstoppgrundform ST und die erweiterte Stoppgrundform STe ein. Die Steuervorrichtung 50 stoppt darüber hinaus die Rotation (das heißt den Kippbetrieb) des Löffels 8 basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe. Infolgedessen stoppt der Löffel 8 in einem Zustand, bei dem die Spitze 9 an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert ist, die Bedienungsperson kann den Löffel 8 wie beabsichtigt betätigen.
26 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Zustands, bei dem der Löffel 8 in der Luft stoppt. 27 ist ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, bei dem der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSb positioniert ist. In der Kippstoppsteuerung, wenn die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe stoppt, stoppt die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 zu einem Zeitpunkt, an dem die Betriebsentfernung Da zwischen der erweiterte Stoppgrundform STe und dem Löffel 8 Null erreicht. Indem wie in 26 dargestellt ist, verfahren wird, stoppt der Löffel 8 in der Luft. Folglich wird, wie in 27 dargestellt ist, die Betätigung des Löffels 8 verhindert, wenn die Bedienungsperson die Stellung des Löffels 8 derart ändert will, dass der Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSb positioniert ist.
Um dieses Phänomen zu verhindern, bestimmt die Bestimmungseinheit 51J der Steuervorrichtung 50, ob die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel 8 basierend auf der Betriebsentfernung Da gestoppt wird, die die Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST ist, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht. Insbesondere legt die Bestimmungseinheit 51J die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird, wenn die Betriebsentfernung Da zwischen dem Regulierungspunkt RP, der auf den Löffel 8 eingestellt ist, und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht, welche unmittelbar unterhalb des Regulierungspunkt RP ist, einem Schwellenwert gleich oder kleiner als dieser ist. Darüber hinaus legt die Bestimmungseinheit 51J die erweiterte Stoppgrundform STe nicht als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird, wenn die Betriebsentfernung Da zwischen dem Regulierungspunkt RP, der auf den Löffel 8 eingestellt ist, und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht, welche unmittelbar unterhalb des Regulierungspunkt RP ist, größer als der Schwellenwert ist. Die Richtung unmittelbar oberhalb des Regulierungspunktes RP ist eine negative Richtung der Z-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z) des Baggers 100. Die negative Richtung der Z-Achse ist eine Richtung, die von dem in 1 dargestellten oberen Schwenkkörper 2 des Baggers 100 aus in Richtung des unteren Fahrkörpers 3 gerichtet ist.
In dem in 26 dargestellten Beispiel, ist die Betriebsentfernung Da zwischen der erweiterten Stoppgrundform STe und einem Regulierungspunkt RP, der unter den Regulierungspunkten RP des Löffels 8 die negative Bewegungsgeschwindigkeit Vr aufweist, Null. Die Betriebsentfernung Da zwischen dem anderen Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht, welche unmittelbar unterhalb des Regulierungspunkt RP ist, ist jedoch größer als der Schwellenwert. Aufgrund dessen legt die Bestimmungseinheit die erweiterte Stoppgrundform STe nicht als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Folglich stoppt der Löffel 8 nicht in der Luft und wird an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert.
28 und 29 sind Diagramme zur Beschreibung eines Beispiels der Bestimmung, ob eine erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel 8 basierend auf einer Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa gestoppt wird. Wie in dem in 28 dargestellten Beispiel kann in einem Zustand, bei dem die Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa groß ist, wenn die Bedienungsperson eine Betätigung durchführt, um dem Löffel 8 zu erlauben, einen derartigen Betrieb durchzuführen, wie er in 23 bis 25 dargestellt ist, die Bedienungsperson wollen, den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa zu positionieren. Wenn, wie in dem in 29 dargestellten Beispiel, der Löffel 8 einen Kippbetrieb in einem Zustand durchführt, bei dem eine Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa klein ist, kann die Bedienungsperson wollen, den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSb durch Rotieren des Löffels 8 um die Kippwelle AX4 herum in Richtung der Zielkonstruktionsform CSb zu positionieren.
Die Bestimmungseinheit 51J bestimmt basierend auf einer Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa, ob die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Insbesondere wenn eine Anzahl an Regulierungspunkten RP, die gleich oder größer als ein erster Schwellenwert unter der Vielzahl von Regulierungspunkten RP ist, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, die Zielkonstruktionsform CSa, die unmittelbar unterhalb des Löffels 8 vorhanden ist, überlappt, verwendet die Bestimmungseinheit 51J die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. In diesem Fall verwendet die Steuervorrichtung 50 sowohl die Kippstoppgrundform ST als auch die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel während der Kippstoppsteuerung, wenn der Löffel 8 gestoppt wird.
Wenn eine Anzahl an Regulierungspunkten RP, die gleich oder kleiner als ein zweiter Schwellenwert sind, welcher kleiner als der erste Schwellenwert ist, unter der Vielzahl von Regulierungspunkten RP, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, die Zielkonstruktionsform CSa überlappen, die unmittelbar unterhalb des Löffels 8 vorhanden ist, verwendet die Bestimmungseinheit 51J nicht die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. In diesem Fall verwendet die Steuervorrichtung 50 die Kippstoppgrundform ST als das Ziel während der Kippstoppsteuerung, wenn der Löffel 8 gestoppt wird.
Da die Bestimmungseinheit 51J basierend auf einer Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa bestimmt, ob die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel 8 gestoppt wird, ist es somit möglich, zuverlässig zu bestimmen, ob die Bedienungsperson den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positionieren will. Folglich kann die Steuervorrichtung 50 den Löffel 8 an der von der Bedienungsperson beabsichtigten Zielkonstruktionsform CSa positionieren.
Die Zielkonstruktionsform CSa, die unmittelbar unterhalb des Löffels 8 vorhanden ist, ist die Zielkonstruktionsform CSa, die, wenn in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem (X-Y-Z) von dem Löffel 8 aus betrachtet, in der negativen Richtung der Z-Achsen-Richtung vorhanden ist. Die Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa wird durch den Grad der Überlappung repräsentiert (das heißt, durch die Größenordnung der Überlappung, durch den Anteil der Überlappung oder dergleichen) zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa, wenn der Löffel 8 und die Zielkonstruktionsform CSa von der positiven Richtung der Z-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z) betrachtet werden.
30 ist ein Diagramm, das den Löffel 8 und die Zielkonstruktionsform CSa in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem (X-Y-Z) darstellt. Die Zielkonstruktionsform CSa wird durch die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D basierend auf den Linien LX und LY erzeugt. Die Kreuzung zwischen den Linien LX und LY kreuzt eine gerade Linie LC, die parallel zu der Arbeitsgerätbetriebsebene WP und zu der Z-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems (X-Y-Z) ist, und durch einen Abschnitt (in diesem Beispiel den Regulierungspunkt RP) des Löffels 8 hindurchgeht. Die Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit 51D kann basierend auf den Linien LX und LY eine Zielkonstruktionsform CSa1, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und eine Zielkonstruktionsform CSa2, die durch eine Strichpunktlinie angedeutet ist, erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Bestimmungseinheit 51J entweder die Zielkonstruktionsform CSa1 oder die Zielkonstruktionsform CSa2 verwenden, wenn die Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa berechnet wird.
Die Bestimmungseinheit 51J bestimmt basierend auf der Stellung des Löffels 8 (in der vorliegenden Ausführungsform der Winkel θb zwischen der Zielkonstruktionsform CSa und der Spitze 9 des Löffels 8), ob die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Die Bestimmungseinheit 51J berechnet eine gerade Linie, die die Spitze 9 von der Vielzahl von Regulierungspunkten RP, die auf die Spitze 9 des Löffels 8 eingestellt sind, angibt. Darüber hinaus berechnet die Bestimmungseinheit 51J den Winkel θb zwischen der berechneten geraden Linie und der Kippstoppgrundform ST, die in der Zielkonstruktionsform CSa vorhanden ist.
Die Bestimmungseinheit 51J legt die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird, wenn der θb gleich oder kleiner als ein erster Schwellenwertwinkel ist. In diesem Fall legt die Steuervorrichtung 50 sowohl die Kippstoppgrundform ST als auch die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel während der Kippstoppsteuerung fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Die Bestimmungseinheit 51J legt nicht die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird, wenn der Winkel θb größer als ein zweiter Schwellenwertwinkel ist, der größer als der erste Schwellenwertwinkel ist. In diesem Fall legt die Steuervorrichtung 50 die Kippstoppgrundform ST als das Ziel während der Kippstoppsteuerung fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird.
Der in 21 dargestellter Winkel θb ist ein Indikator, der angibt, dass der Löffel 8 (in der vorliegenden Ausführungsform die Spitze 9 des Löffels 8) der Zielkonstruktionsform CSa folgt. Wenn der Winkel θb klein ist, wird erachtet, dass die Bedienungsperson den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positionieren will. Wenn der Winkel θb groß ist, wird erachtet, dass die Bedienungsperson den Löffel 8 nicht an der Zielkonstruktionsform CSa positionieren will. Durch die Verwendung des Winkels θb kann die Bestimmungseinheit 51J mit hoher Genauigkeit bestimmen, ob die Bedienungsperson den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positionieren will.
31 ist ein Steuerblockdiagramm der Bestimmungseinheit 51J. Die Bestimmungseinheit 51J umfasst eine Betätigungszustandsbestimmungseinheit 511, eine Betriebsentfernungsbestimmungseinheit 512, eine Überlappungsbestimmungseinheit 513, eine Stellungsbestimmungseinheit 514, eine erste logische Produktbestimmungseinheit 515, eine Entfernungsbestimmungseinheit 516 und eine zweite logische Produktbestimmungseinheit 517. Die Betätigungszustandsbestimmungseinheit 511 erzeugt basierend auf einem Betätigungszustand CT des rechten Betätigungshebels 30R für die Betätigung des Auslegers 6 ein Aktivitätsflag Fc. Wenn der Betätigungszustand CT des rechten Betätigungshebels 30R eine Auslegerabsenkung D ist, setzt die Betätigungszustandsbestimmungseinheit 511 das Aktivitätsflag Fc auf WAHR (in der vorliegenden Ausführungsform 1). Wenn der Betätigungszustand CT des rechten Betätigungshebels 30R eine Auslegererhöhung UP ist, setzt die Betätigungszustandsbestimmungseinheit 511 das Aktivitätsflag Fc auf FALSCH (in der vorliegenden Ausführungsform 0).
Die Betriebsentfernungsbestimmungseinheit 512 erzeugt ein Betriebsentfernungsflag Fd basierend auf der Betriebsentfernung Da. Wenn die Betriebsentfernung Da gleich oder kleiner als ein erster Entfernungsschwellenwert Da1 ist, setzt die Betriebsentfernungsbestimmungseinheit 512 das Betriebsentfernungsflag Fd auf WAHR (in der vorliegenden Ausführungsform 1). Wenn die Betriebsentfernung Da gleich oder größer als ein zweiter Entfernungsschwellenwert Da2 ist, setzt die Betriebsentfernungsbestimmungseinheit 512 das Betriebsentfernungsflag Fd auf FALSCH (in der vorliegenden Ausführungsform 0).
Die Überlappungsbestimmungseinheit 513 erzeugt ein Überlappungsbestimmungsflag Fk basierend auf einem Überlappungsanteil KR. Der Überlappungsanteil KR ist unter allen Regulierungspunkten RP, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, derjenige Anteil der Regulierungspunkte RP, die die Zielkonstruktionsform CSa, welche unmittelbar unterhalb des Löffels 8 vorhanden ist, überlappen. Wenn der Überlappungsanteil KR gleich oder größer als ein erster Schwellenwert A ist, setzt die Überlappungsbestimmungseinheit 513 das Überlappungsbestimmungsflag Fk auf WAHR (in der vorliegenden Ausführungsform 1). Wenn der Überlappungsanteil KR gleich oder kleiner als ein zweiter Schwellenwert B ist, der kleiner als der erste Schwellenwert A ist, setzt die Überlappungsbestimmungseinheit 513 das Überlappungsbestimmungsflag Fk auf FALSCH (in der vorliegenden Ausführungsform 0).
Wenn bestimmt wird, dass die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel festgelegt wird, wenn der Löffel 8 gestoppt wird, setzt die Bestimmungseinheit 51J auf diese Weise die Größenordnung der Überlappung größer als die Größenordnung der Überlappung, wenn bestimmt wird, dass die erweiterte Stoppgrundform STe nicht als das Ziel festgelegt wird, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Es ist durch diese Aktivität möglich, dem entgegenzuwirken, dass im Verlauf, bei dem die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 anpasst, die erweiterte Stoppgrundform STe verschwindet.
Die Stellungsbestimmungseinheit 514 erzeugt basierend auf der Stellung (in der vorliegenden Ausführungsform basierend auf dem Winkel θb) des Löffels 8 im Verhältnis zu der Zielkonstruktionsform CSa ein Stellungsbestimmungsflag Fθ. Wenn der Winkel θb gleich oder kleiner als ein erster Schwellenwertwinkel θc1 ist, setzt die Stellungsbestimmungseinheit 514 das Stellungsbestimmungsflag Fθ auf WAHR (in der vorliegenden Ausführungsform 1). Wenn der Winkel θb gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert θc2 ist, setzt die Stellungsbestimmungseinheit 514 das Stellungsbestimmungsflag Fθ auf FALSCH (in der vorliegenden Ausführungsform 0).
Die erste logische Produktbestimmungseinheit 515 berechnet ein logisches Produkt (das heißt UND) zwischen dem Aktivitätsflag Fc und dem Betriebsentfernungsflag Fd und gibt ein erstes Berechnungsergebnis Fa an die Entfernungsbestimmungseinheit 516 aus. Das erste Berechnungsergebnis Fa wird auf 1 (WAHR) gesetzt, wenn sowohl das Aktivitätsflag Fc als auch das Betriebsentfernungsflag Fd WAHR (1) sind, und setzt diesen für andere Kombinationen auf 0 (FALSCH).
Die Entfernungsbestimmungseinheit 516 gibt ein zweites Berechnungsergebnis Fx an die zweite logische Produktbestimmungseinheit 517 basierend auf dem ersten Berechnungsergebnis Fa und dem Betriebsentfernungsflag Fd aus. Das zweite Berechnungsergebnis Fx wird auf WAHR (1) gesetzt, wenn sowohl das erste Berechnungsergebnis Fa als auch das Betriebsentfernungsmflag Fd WAHR sind (BT: beide WAHR) und wird auf FALSCH (0) gesetzt, wenn das Betriebsentfernungsflag Fd FALSCH (DS: Entfernung FALSCH) ist.
Die zweite logische Produktbestimmungseinheit 517 berechnet ein logisches Produkt zwischen dem zweiten Berechnungsergebnis Fx, dem Überlappungsbestimmungsflag Fk und dem Stellungsbestimmungsflag Fθ und gibt das Berechnungsergebnis als Bestimmungsergebnis OT der Bestimmungseinheit 51J aus. Das Bestimmungsergebnis OT wird auf WAHR (1) gesetzt, wenn alle, der zweite Berechnungsergebnis Fx, das Überlappungsbestimmungsflag Fk und das Stellungsbestimmungsflag Fθ, WAHR (1) sind, und wird für andere Kombinationen auf FALSCH (0) gesetzt.
Wenn das Bestimmungsergebnis OT WAHR ist, wird die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel verwendet, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. In diesem Fall legt die Steuervorrichtung 50 sowohl die Kippstoppgrundform ST als auch die erweiterte Stoppgrundform STe während der Kippstoppsteuerung als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Wenn das Bestimmungsergebnis OT FALSCH ist, wird die erweiterte Stoppgrundform STe nicht als das Ziel festgelegt, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. In diesem Fall legt die Steuervorrichtung 50 die Kippstoppgrundform ST während der Kippstoppsteuerung als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird.
Wenn das Aktivitätsflag Fc FALSCH (0) ist (das heißt der Betätigungszustand CT des rechten Betätigungshebels 30R ist Auslegerabsenkung UP), setzt die Bestimmungseinheit 51J das Betriebsentfernungsflag Fd, das Überlappungsbestimmungsflag Fk und das Stellungsbestimmungsflag Fθ auf FALSCH (0). Dies ist so, weil, wenn der Ausleger 6 erhöht wird, es möglich ist, zu bestimmen, dass die Bedienungsperson den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa nicht positionieren will, da sich der Löffel 8 von der Zielkonstruktionsform CSa weg bewegt.
[Steuerverfahren]
32 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Arbeitsmaschinensteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Im Schritt S101 erlangt die Bestimmungseinheit 51J der Steuervorrichtung 50 einen Bestimmungswert, der für die Bestimmung, ob die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn der Löffel 8 gestoppt wird. Insbesondere erlangt die Bestimmungseinheit 51J den Betätigungszustand CT von dem rechten Betätigungshebel 30R und die Betriebsentfernung Da von der Begrenzungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 51H und berechnet den Winkel θb und den Überlappungsanteil KR. Diese Werte sind der vorstehend beschriebene Bestimmungswert.
Die Bestimmungseinheit 51J berechnet das Bestimmungsergebnis OT unter Verwendung des im Schritt S101 erlangten Bestimmungswertes und gibt das Bestimmungsergebnis OT aus. Wenn im Schritt S102 bestimmt wird, dass das Bestimmungsergebnis OT WAHR ist (Schritt S102: Ja), wird im Schritt S103 die erweiterte Stoppgrundform STe als gültig festgelegt (das heißt die erweiterte Stoppgrundform STe wird als das Ziel festgelegt, wenn der Löffel 8 gestoppt wird). Die Steuervorrichtung 50 legt in diesem Fall während der Kippstoppsteuerung sowohl die Kippstoppgrundform ST als auch die erweiterte Stoppgrundform STe als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird.
Wenn im Schritt S102 bestimmt wird, dass das Bestimmungsergebnis OT nicht WAHR ist (das heißt FALSCH) (Schritt S102: Nein), wird die erweiterte Stoppgrundform STe im Schritt S104 als ungültig festgelegt (das heißt die erweiterte Stoppgrundform STe wird nicht als das Ziel festgelegt, wenn der Löffel 8 gestoppt wird). In diesem Fall legt die Steuervorrichtung 50 während der Kippstoppsteuerung die Kippstoppgrundform ST als das Ziel fest, wenn der Löffel 8 gestoppt wird.
Wenn der Löffel 8 gestoppt wird, verlangsamt die Steuervorrichtung 50 im Schritt S105 die im Schritt ST103 oder S104 bestimmte Geschwindigkeit, mit der der Löffel 8 einen Kippbetrieb basierend auf der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und dem Ziel durchführt. In diesem Fall berechnet die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G das Steuersignal für das Steuerventil 37 basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunktes RP des Löffels 8, die aus der Betätigungsgröße des Kippbetätigungshebels 30T und der durch die Begrenzungsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 51H bestimmten Begrenzungsgeschwindigkeit U berechnet wird.
Wenn die Bedienungsperson eine Aktivität durchführt, um dem Löffel 8 zu erlauben, einen derartigen Betrieb, wie er in 23 bis 25 dargestellt ist, durchzuführen, berechnet die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G ein Steuersignal für die Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit Vr auf die Begrenzungsgeschwindigkeit U und gibt das Steuersignal an das Steuerventil 37 aus. The Steuerventil 37 steuert den Vorsteuerdruck basierend auf dem Steuersignal, das von der Arbeitsgerätsteuereinheit 51G ausgegeben wird. Mit diesem Prozess wird die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunktes RP des Löffels 8 begrenzt. Wenn sich der Löffel 8, der einen Kippbetrieb durchführt, der Zielkonstruktionsform CSa nähert und die Betriebsentfernung Da an allen Regulierungspunkten RP Null erreicht, stoppt der Kippbetrieb des Löffels 8. Der Löffel 8 wird folglich an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert.
Wie vorstehend beschrieben, steuert die vorliegende Ausführungsform die Rotation des Löffels 8 basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8, der ein Arbeitswerkzeug ist, der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe, die durch eine Erweiterung der Kippstoppgrundform ST erlangt wird. Sogar wenn die Zielkonstruktionsform CS einen unstetigen Abschnitt aufweist, da der Kippbetrieb des Löffels 8 basierend auf der erweiterten Stoppgrundform STe, die durch die Erweiterung der Kippstoppgrundform ST erlangt wird, gestoppt werden kann, ist es möglich, den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa zu positionieren, an der der Löffel 8 positioniert sein soll. Sogar wenn die Zielkonstruktionsform CS einen unstetigen Abschnitt aufweist, ist es darüber hinaus möglich, da der Kippbetrieb des Löffels 8 gestoppt wird, die Möglichkeit zu verringern, dass der unstetige Abschnitt der Zielkonstruktionsform CS, der der Wendeposition SL der Zielkonstruktionsform CS entspricht, durch den Löffel 8 ausgebaggert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Steuervorrichtung 50 die erweiterte Stoppgrundform STe, die durch eine Erweiterung der Kippstoppgrundform ST im Voraus erlangt wird, und legt die erweiterte Stoppgrundform STe als gültig fest, wenn die Rotation des Löffels 8 basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Steuerung beschränkt, aber die Steuervorrichtung 50 kann die erweiterte Stoppgrundform STe erzeugen, wenn die Rotation des Löffels 8 basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe gesteuert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Steuervorrichtung 50, ob nicht die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn die Rotation des Löffels 8 basierend auf der Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa, der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht, der Stellung des Löffels 8 und dem Betätigungszustand CT des Arbeitsgeräts 1 gesteuert wird. Mit diesem Prozess kann die Steuervorrichtung 50 die Absicht der Bedienungsperson des Baggers 100 bestimmen, den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa positionieren zu wollen. Wenn die Bedienungsperson nicht die Absicht hat, den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa zu positionieren, wird die Kippstoppsteuerung des Löffels 8 bezüglich der erweiterten Stoppgrundform STe somit nicht ausgeführt und der Kippbetrieb des Löffels 8 wird erlaubt. In diesem Fall wird die Kippstoppsteuerung des Löffels 8 bezüglich der Kippstoppgrundform ST ausgeführt. Wenn darüber hinaus die Bedienungsperson eine Absicht hat, den Löffel 8 an der Zielkonstruktionsform CSa zu positionieren, wird der Löffel 8 durch die Stoppsteuerung an der Zielkonstruktionsform CSa positioniert. Folglich kann die Steuervorrichtung 50 den Betrieb des Löffels 8 gemäß der Absicht der Bedienungsperson realisieren.
In der vorliegenden Ausführungsform schafft die Steuervorrichtung 50 eine Hysterese in den Bestimmungsbedingungen, wie z. B. der Überlappung zwischen dem Löffel 8 und der Zielkonstruktionsform CSa, der Betriebsentfernung Da zwischen dem Löffel 8 und der Kippstoppgrundform ST, die der Zielkonstruktionsform CSa entspricht, und dem Winkel θb zwischen der Spitze 9 des Löffels 8 und der Zielkonstruktionsform CSa, abhängig davon, ob nicht die erweiterte Stoppgrundform STe als Ziel verwendet wird, wenn die Rotation des Löffels 8 gesteuert wird. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, dem entgegenzuwirken, dass im Verlauf, bei dem die Steuervorrichtung 50 den Kippbetrieb des Löffels 8 schließlich anpasst, die erweiterte Stoppgrundform STe verschwindet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Schaffung einer Hysterese in den Bestimmungsbedingungen beschränkt, und es kann auch keine Hysterese geschaffen werden.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform eine Kippstoppsteuerung zum Stoppen des Kippbetriebs des Löffels 8 als ein Beispiel der Steuerung, die die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G zur Steuerung der Rotation des Löffels 8 durchführt, beschrieben worden ist, ist ein Beispiel der Steuerung, die die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G zur Steuerung der Rotation des Löffels 8 durchführt, nicht auf eine Kippstoppsteuerung beschränkt. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G kann beispielsweise eine Interventionssteuerung der Bewegung des Löffels 8 in eine Richtung weg von der Zielkonstruktionsform CS ausführen, wenn der Löffel 8 durch die Durchführung eines Kippbetriebs in die Zielkonstruktionsform CS hineinbeißt. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G kann eine Interventionssteuerung basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8, der ein Arbeitswerkzeug ist, der Kippstoppgrundform ST und der erweiterten Stoppgrundform STe, die durch eine Erweiterung der Kippstoppgrundform ST erlangt wird, ausführen.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der Löffel 8 ein Kipplöffel ist, kann der Löffel 8 beispielsweise ein Rotationslöffel sein. Ein Rotationslöffel ist ein Löffel, der um eine Wellenlinie herum rotiert, die die Löffelwelle AX3 vertikal kreuzt. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G kann zumindest eines von einer Stoppsteuerung und einer Interventionssteuerung an dem Rotationslöffel basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und einer Rotationsstoppgrundform und einer erweiterten Rotationsstoppgrundform, die durch eine Erweiterung der Rotationsstoppgrundform erlangt wird, ausführen. The Rotationsstoppgrundform wird durch dasselbe Verfahren wie die Kippstoppgrundform ST berechnet. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 51G kann zumindest eines von der Stoppsteuerung und der Interventionssteuerung basierend auf der Entfernung zwischen dem Löffel 8 und der Rotationsstoppgrundform und der erweiterten Rotationsstoppgrundform, die durch eine Erweiterung der Rotationsstoppgrundform erlangt wird, ausführen, wenn der Löffel 8 um die Löffelwelle AX3 herum rotiert.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Arbeitsmaschine ein Bagger ist, können die in der Ausführungsform beschriebenen Bestandselemente eventuell auf eine Arbeitsmaschine angewendet werden, die ein von dem Bagger verschiedenes Arbeitsgerät aufweist.
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 Bestandselementen 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: STIEL
8: LÖFFEL
8c: SCHNEIDE
9: SPITZE
11: AUSLEGERZYLINDER
12: STIELZYLINDER
13: LÖFFELZYLINDER
14: KIPPZYLINDER
20: POSITIONSERFASSUNGSVORRICHTUNG
30: BETÄTIGUNGSVORRICHTUNG
30T: KIPPBETÄTIGUNGSHEBEL
30R: RECHTER BETÄTIGUNGSHEBEL
50: STEUERVORRICHTUNG
51: VERARBEITUNGSEINHEIT
51A: FAHRZEUGKÖRPERPOSITIONSDATENERFASSUNGSEINHEIT
51B: ARBEITSGERÄTWINKELDATENERFASSUNGSEINHEIT
51Ca: KANDIDATENREGULIERUNGSPUNKTPOSITIONSDATEN-BERECHNUNGSEINHEIT
51D: ZIELKONSTRUKTIONSFORMERZEUGUNGSEINHEIT
51Cb: REGULIERUNGSPUNKTPOSITIONSDATENBERECHNUNGSEINHEIT
51E: BETRIEBSEBENEBERECHNUNGSEINHEIT
51F: ZIELFORMBERECHNUNGSEINHEIT
51G: ARBEITSGERÄTSTEUEREINHEIT
51H: BEGRENZUNGSGESCHWINDIGKEITBESTIMMUNGSEINHEIT
51J: BESTIMMUNGSEINHEIT
52: SPEICHEREINHEIT
53: EINGABE-/AUSGABE-EINHEIT
100: BAGGER
200: STEUERSYSTEM
300: HYDRAULIKSYSTEM
400: ERFASSUNGSSYSTEM
511: BETÄTIGUNGSZUSTANDSBESTIMMUNGSEINHEIT
512: BETRIEBSENTFERNUNGSBESTIMMUNGSEINHEIT
513: ÜBERLAPPUNGSBESTIMMUNGSEINHEIT
514: STELLUNGSBESTIMMUNGSEINHEIT
515: ERSTE LOGISCHE PRODUKTBERECHNUNGSEINHEIT
516: ENTFERNUNGSBESTIMMUNGSEINHEIT
517: ZWEITE LOGISCHE PRODUKTBERECHNUNGSEINHEIT
AX1: AUSLEGERWELLE
AX2: STIELWELLE
AX3: KIPPWELLE
AX4: KIPPWELLE
CS, CSa, CSb: ZIELKONSTRUKTIONSFORM
CT: BETÄTIGUNGSZUSTAND
Da: BETRIEBSENTFERNUNG
ST: KIPPSTOPPGRUNDFORM
STe: ERWEITERTE STOPPGRUNDFORM
TP: KIPPBETRIEBSEBENE

Claims

Arbeitsmaschinensteuersystem, das eine Arbeitsmaschine steuert, die ein Arbeitsgerät umfasst, welches ein Arbeitswerkzeug umfasst, das um eine Wellenlinie herum rotiert, wobei dieses aufweist: eine Zielkonstruktionsformerzeugungseinheit, die eine Zielkonstruktionsform erzeugt, welche eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; eine Zielformberechnungseinheit, die eine Steuerzielform berechnet, welche eine Zielform ist, wenn die Rotation des Arbeitswerkzeugs von der Zielkonstruktionsform ausgehend gesteuert wird, und die eine erweiterte Zielform berechnet, die erlangt wird, indem die Steuerzielform erweitert wird; und eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf einer Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform steuert.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Anspruch 1, das ferner aufweist: eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob die erweiterte Zielform als Ziel verwendet wird, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs steuert, wobei wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erweiterte Zielform als Ziel verwendet werden soll, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs steuert, steuert die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf der Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform und wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erweiterte Zielform nicht als Ziel verwendet werden soll, wenn die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs steuert, steuert die Arbeitsgerätsteuereinheit die Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf der Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Anspruch 2, wobei die Bestimmungseinheit basierend auf einer Überlappung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Zielkonstruktionsform, der Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Stoppgrundform entsprechend der Zielkonstruktionsform, einer Stellung des Arbeitswerkzeugs und einem Betätigungszustand des Arbeitsgeräts bestimmt, ob oder ob nicht die erweiterte Zielform als Ziel verwendet wird, wenn das Arbeitswerkzeug gestoppt wird.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß Anspruch 3, wobei, wenn das Arbeitswerkzeug gestoppt wird, die Bestimmungseinheit eine Größe der Überlappung, wenn die erweiterte Zielform als das Ziel bestimmt wird, größer festlegt als eine Größe der Überlappung, wenn die erweiterte Zielform nicht als das Ziel bestimmt wird.
Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner aufweist: eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines Regulierungspunkts berechnet, welcher auf das Arbeitswerkzeug eingestellt ist; und eine Betriebsebeneberechnungseinheit, die eine Betriebsebene berechnet, welche durch den Regulierungspunkt hindurch geht und orthogonal zu der Wellenlinie ist, wobei die Stoppgrundformberechnungseinheit einen Abschnitt, in welchem sich die Zielkonstruktionsform und die Betriebsebene kreuzen, als die Steuerzielform festlegt und einen Abschnitt, der erlangt wird, indem die Steuerzielform parallel zu der Steuerzielform erweitert wird, als die erweiterte Zielform festlegt.
Arbeitsmaschine, die aufweist: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der den oberen Schwenkkörper trägt; ein Arbeitsgerät, das einen Ausleger, der um eine erste Welle herum rotiert, einen Stiel, der um eine zweite Welle herum rotiert, und einen Löffel umfasst, der um eine dritte Welle herum rotiert, wobei das Arbeitsgerät an dem oberen Schwenkkörper gestützt wird; und ein Arbeitsmaschinensteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Arbeitswerkzeug zumindest eines von dem Löffel, dem Stiel, dem Ausleger und dem oberen Schwenkkörper ist.
Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 6, wobei das Arbeitswerkzeug der Löffel ist und die Wellenlinie orthogonal zu der dritten Welle ist.
Arbeitsmaschinensteuerverfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine die ein Arbeitsgerät umfasst, welches ein Arbeitswerkzeug umfasst, das um eine Wellenlinie herum rotiert, wobei das Arbeitsmaschinensteuerverfahren aufweist: Erzeugung einer Zielkonstruktionsform, die eine Zielform eines Konstruktionsziels der Arbeitsmaschine angibt; Berechnung einer Steuerzielform, die eine Zielform ist, wenn die Rotation des Arbeitswerkzeugs ausgehend von der Zielkonstruktionsform gesteuert wird, und Berechnung einer erweiterten Zielform, die erlangt wird, indem die Steuerzielform erweitert wird; und Steuern der Rotation des Arbeitswerkzeugs um die Wellenlinie herum basierend auf einer Entfernung zwischen dem Arbeitswerkzeug und der Steuerzielform und der erweiterten Zielform.