DE112016000090T5

DE112016000090T5 - Baumaschinensteuerungssystem, baumaschine und baumaschinensteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112016000090T5
Application number: DE112016000090.1T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Iwamura; Yoshiro Iwasaki; Masashi Ichihara
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: US10196796B2; US20170342678A1; JPWO2016186218A1; CN106460360A; WO2016186218A1; DE112016000090B4; CN106460360B; KR101838121B1; KR20170136415A; JP6046320B1

Abstract

Ein Baumaschinensteuerungssystem weist folgendes auf: eine Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit, die eine Zielkonstruktionsbodenform erzeugt, die eine Zielform eines Grabungsziels angibt; eine Kippdatenberechnungseinheit, die Kippdaten eines um eine Kippachse gekippten Löffels berechnet; eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines in dem Löffel eingestellten Regulierungspunkts auf der Grundlage von Außenformdaten des Löffels, darunter mindestens Breitedaten des Löffels, berechnet; eine Kippzielbodenformberechnungseinheit, die eine Kippzielbodenform, die sich in einer seitlichen Richtung des Löffels in der Zielkonstruktionsbodenform erstreckt, auf der Grundlage der Positionsdaten des Regulierungspunkts, der Zielkonstruktionsbodenform und der Kippdaten berechnet; und eine Arbeitsgerät-Steuereinheit, die ein Kippen des Löffels auf der Grundlage eines Abstands zwischen dem Regulierungspunkt und der Kippzielbodenform steuert.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Baumaschinensteuerungssystem, eine Baumaschine, und ein Baumaschinensteuerverfahren.
Hintergrund
Wie in Patentliteratur 1 offenbart, ist eine Baumaschine bekannt die ein Arbeitsgerät mit einem Kipplöffel aufweist.
Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: WO 2015/186179

Zusammenfassung
Technisches Problem
Auf einem technischen Gebiet, darunter eine Steuerung für eine Baumaschine eingeschlossen, ist eine Arbeitsgerätsteuerung bekannt, die eine Position oder eine Stellung von mindestens einem von einem Ausleger, einem Stiel und einem Löffel eines Arbeitsgeräts bezüglich einer Zielkonstruktionsbodenform steuert, die eine Zielform eines Grabungsziels angibt. Wenn die Arbeitsgerät-Steuerung durchgeführt wird, wird eine Konstruktion auf der Grundlage der Zielkonstruktionsbodenform durchgeführt.
In einer Baumaschine mit einem Kipplöffel verschlechtert sich die Arbeitsleistung der Baumaschine, wenn zusätzlich zu der bestehenden Arbeitsgerät-Steuerung keine eigene Steuerung für den Kipplöffel durchgeführt wird.
Ein Aspekt der Erfindung stellt ein Baumaschinensteuerungssystem, eine Baumaschine, und ein Baumaschinensteuerungsverfahren bereit, das in der Lage ist, die Verschlechterung in der Arbeitsleistung in einer Baumaschine mit einem Arbeitsgerät, das einen Kipplöffel aufweist, zu unterbinden.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Baumaschinensteuerungssystem mit einem Arbeitsgerät einschließlich eines Stiels und eines Löffels, der bezüglich des Stiels um eine Löffelachse und eine Kippachse senkrecht zur Löffelachse drehbar ist, wobei das Baumaschinensteuerungssystem folgendes aufweist: eine Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit, die eine Zielkonstruktionsbodenform erzeugt, die eine Zielform eines Grabungsziels angibt; eine Kippdatenberechnungseinheit, die Kippdaten des um die Kippachse gekippten Löffels berechnet; eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines in dem Löffel eingestellten Regulierungspunkts auf der Grundlage von Außenformdaten des Löffels, darunter mindestens Breitedaten des Löffels, berechnet; eine Kippzielbodenformberechnungseinheit, die eine Kippzielbodenform, die sich in seitlicher Richtung des Löffels in der Zielkonstruktionsbodenform erstreckt, auf der Grundlage der Positionsdaten des Regulierungspunkts, der Zielkonstruktionsbodenform, und der Kippdaten berechnet; und eine Arbeitsgerät-Steuerungseinheit, die ein Kippen des Löffels auf der Grundlage eines Abstands zwischen dem Regulierungspunkt und der Kippzielbodenform steuert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Baumaschine folgendes auf: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der den oberen Schwenkkörper trägt; ein Arbeitsgerät, das den Stiel und den Löffel aufweist und durch den oberen Schwenkkörper getragen wird; und das Baumaschinensteuerungssystem gemäß dem ersten Aspekt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Baumaschinensteuerungsverfahren für eine Baumaschine mit einem Arbeitsgerät einschließlich eines Stiels und eines Löffels, der bezüglich des Stiels um eine Löffelachse und eine zur Löffelachse senkrechte Kippachse drehbar ist, wobei das Baumaschinensteuerungsverfahren folgendes aufweist: Erzeugen einer Zielkonstruktionsbodenform, die eine Zielform eines Grabungsziels angibt; Berechnen von Kippdaten des um die Kippachse gekippten Löffels; Berechnen von Positionsdaten eines in dem Löffel eingestellten Regulierungspunkts auf der Grundlage von Außenformdaten des Löffels, darunter mindestens Breitedaten des Löffels; Berechnen einer Kippzielbodenform, die sich in seitlicher Richtung des Löffels in der Zielkonstruktionsbodenform erstreckt, auf der Grundlage der Positionsdaten des Regulierungspunkts, der Zielkonstruktionsbodenform und der Kippdaten; und Ausgeben eines Steuerungssignals zur Steuerung eines Kippens des Löffels auf der Grundlage eines Abstands zwischen dem Regulierungspunkt und der Kippzielbodenform. Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung Gemäß dem Aspekt der Erfindung ist es möglich, ein Baumaschinensteuerungssystem, eine Baumaschine und ein Baumaschinensteuerungsverfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, die Verschlechterung in der Arbeitsleistung in einer Baumaschine mit einem Arbeitsgerät, das einen Kipplöffel aufweist, zu unterbinden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht und veranschaulicht ein Beispiel einer Baumaschine gemäß der Ausführungsform.
2 ist eine seitliche Querschnittsansicht und veranschaulicht ein Beispiel eines Löffels gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine Vorderansicht und veranschaulicht ein Beispiel des Löffels gemäß der Ausführungsform.
4 ist eine schematische Seitenansicht und veranschaulicht ein Beispiel eines Baggers gemäß der Ausführungsform.
5 ist eine Rückansicht und veranschaulicht schematisch den Bagger gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
6 ist eine schematische Draufsicht und veranschaulicht den Bagger gemäß der Ausführungsform.
7 ist eine schematische Seitenansicht und veranschaulicht den Löffel gemäß der Ausführungsform.
8 ist eine schematische Vorderansicht und veranschaulicht den Löffel gemäß der Ausführungsform.
9 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Hydrauliksystems gemäß der Ausführungsform.
10 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels des Hydrauliksystems gemäß der Ausführungsform.
11 ist ein funktionelles Blockschaubild und veranschaulicht ein Beispiel für ein Steuerungssystem gemäß der Ausführungsform.
12 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines in dem Löffel eingestellten Regulierungspunkts gemäß der Ausführungsform.
13 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel für Zielkonstruktionsdaten gemäß der Ausführungsform.
14 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel einer Zielkonstruktionsbodenform gemäß der Ausführungsform.
15 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel für eine Kippbedienebene gemäß der Ausführungsform.
16 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel einer Kippbedienebene gemäß der Ausführungsform.
17 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel einer Kippzielbodenform gemäß der Ausführungsform.
18 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel der Kippzielbodenform gemäß der Ausführungsform.
19 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht eine Kippstoppsteuerung gemäß der Ausführungsform.
20 ist ein Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Bedienabstand und einer Restriktionsgeschwindigkeit gemäß der Ausführungsform.
21 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht eine Bedienung des Löffels gemäß der Ausführungsform.
22 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht eine Bedienung des Löffels gemäß der Ausführungsform.
23 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht eine Bedienung des Löffels gemäß der Ausführungsform.
24 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht eine Bedienung des Löffels gemäß der Ausführungsform.
25 ist ein Ablaufdiagramm und veranschaulicht ein Beispiel eines Baggersteuerungsverfahrens gemäß der Ausführungsform.
26 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel einer Kippbedienebene gemäß der Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Die Komponenten der nachstehend beschriebenen Ausführungsform können entsprechend miteinander kombiniert werden. Weiterhin existiert ein Fall, wobei ein Teil der Komponenten nicht verwendet wird.
In der folgenden Beschreibung wird eine Positionsbeziehung der Komponenten auf der Grundlage eines Globalkoordinatensystems (XgYgZg-Koordinatensystem) und eines lokalen Koordinatensystems (XYZ-Koordinatensystem) beschrieben. [0049] Das Globalkoordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das eine durch ein Globales Navigationssatellitensystem (GNSS), wie ein Globales Positionierungssystem (GPS), definierte absolute Position angibt. Das lokale Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das eine relative Position einer Baumaschine bezüglich einer Referenzposition angibt.
[Baumaschine]
1 ist eine perspektivische Ansicht und veranschaulicht ein Beispiel einer Baumaschine 100 gemäß der Ausführungsform. In der Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Baumaschine 100 ein Bagger ist. In der folgenden Beschreibung wird die Baumaschine 100 entsprechend als Bagger 100 bezeichnet.
Wie in 1 veranschaulicht, weist der Bagger 100 folgendes auf: ein Arbeitsgerät 1, das durch Hydrauliköl bedient wird, einen oberen Schwenkkörper 2, der ein Fahrzeugkörper ist, der das Arbeitsgerät 1 trägt, einen unteren Fahrkörper 3, der eine Fortbewegungsvorrichtung ist, die den oberen Schwenkkörper 2 trägt, eine Bedienvorrichtung 30, die zum Bedienen des Arbeitsgeräts 1 verwendet wird, und eine Steuerungsvorrichtung 50, die das Arbeitsgerät 1 steuert. Der obere Schwenkkörper 2 ist in der Lage, um eine Schwenkachse RX zu schwenken, während er durch den unteren Fahrkörper 3 getragen wird.
Der obere Schwenkaufbau 2 weist ein Fahrerhaus 4, das von einer Bedienperson besetzt wird, einen Maschinenraum 5, der einen Motor oder eine Hydraulikpumpe aufnimmt, und eine Hydraulikpumpe auf. Das Fahrerhaus 4 weist einen Fahrersitz 4S auf, auf dem die Bedienperson sitzt. Der Maschinenraum 5 ist hinter dem Fahrerhaus 4 angeordnet.
Der untere Fahrköper 3 weist ein Paar von Gleisketten 3C auf. Durch die Rotation der Gleisketten 3C bewegt sich der Bagger 100 fort. Weiterhin kann der untere Fahrkörper 3 Reifen aufweisen.
Das Arbeitsgerät 1 wird durch den oberen Schwenkkörper 2 getragen. Das Arbeitsgerät 1 weist einen Ausleger 6, der mit dem oberen Schwenkkörper 2 durch einen Auslegerbolzen verbunden ist, einen Stiel 7, der mit dem Ausleger 6 durch einen Stielbolzen verbunden ist, und einem Löffel 8, der mit dem Stiel 7 durch einen Löffelbolzen verbunden ist, und einen Kippbolzen auf. Der Löffel 8 weist eine Spitze 9 auf. In der Ausführungsform ist die Spitze 9 des Löffels 8 eine gerade Scharkante, die in Löffel 8 bereitgestellt ist. Weiterhin kann die Spitze 9 des Löffels 8 eine konvexe Scharkante sein, die in Löffel 8 bereitgestellt ist.
Der Ausleger 6 ist drehbar um eine Auslegerachse AX1, die eine Rotationsachse bezüglich des oberen Schwenkkörpers 2 ist. Der Stiel 7 ist drehbar um eine Stielachse AX2, die eine Rotationsachse bezüglich des Auslegers 6 ist. Der Löffel 8 ist jeweils um eine Löffelsachse AX3, die eine Rotationsachse ist, und eine Kippachse AX4, die eine Rotationsachse senkrecht zur Löffelachse AX3 bezüglich des Stiels 7 ist, drehbar. Die Rotationsachse AX1, die Rotationsachse AX1 und die Rotationsachse AX3 sind parallel zueinander. Die Rotationsachsen AX1, AX2, und AX3 sind senkrecht zu einer zur Schwenkachse RX parallelen Achse. Die Rotationsachsen AX1, AX2, und AX3 sind parallel zur Y-Achse des lokalen Koordinatensystems. Die Schwenkachse RX ist parallel zur Z-Achse des lokalen Koordinatensystems. Eine Richtung parallel zu den Rotationsachsen AX1, AX2, und AX3 gibt eine Fahrzeugbreiterichtung des oberen Schwenkkörpers 2 an. Eine Richtung parallel zur Schwenkachse RX gibt eine vertikale Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 an. Eine Richtung senkrecht zu den Rotationsachsen AX1, AX2, und AX3 und zur Schwenkachse RX gibt eine Richtung des oberen Schwenkkörpers 2 von vorne nach hinten an. Eine Richtung, in der das Arbeitsgerät 1 vorliegt, wenn die Bedienperson auf dem Fahrersitz 4S sitzt, gibt eine Frontrichtung an.
Das Arbeitsgerät 1 wird durch die durch einen Hydraulikzylinder 10 erzeugte Energie bedient. Der Hydraulikzylinder 10 weist einen Auslegerzylinder 11, der den Ausleger 6 bedient, einen Stielzylinder 12, der den Stiel 7 bedient, und einem Löffelzylinder 13 und ein Kippzylinder 14, die den Löffel 8 bedienen, auf.
Weiterhin weist das Arbeitsgerät 1 einen Ausleger-Hubsensor 16, der einen Auslegerhub erfasst, der einen Ausfahrbetrag des Auslegerzylinders 11 angibt, einen Stiel-Hubsensor 17, der einen Stielhub erfasst, der einen Ausfahrbetrag des Stielzylinders 12 angibt, einem Löffel-Hubsensor 18, der einen Löffelhub erfasst, der einen Ausfahrbetrag des Löffelzylinders 13 angibt, und einen Kipp-Hubsensor 19, der einen Kipphub erfasst, der einen Ausfahrbetrag des Kippzylinders 14 angibt, auf. Der Ausleger-Hubsensor 16 ist am Auslegerzylinder 11 angeordnet. Der Stiel-Hubsensor 17 ist am Stielzylinder 12 angeordnet. Der Löffel-Hubsensor 18 ist am Löffelzylinder 13 angeordnet. Der Kipp-Hubsensor 19 ist am Kippzylinder 14 angeordnet.
Die Bedienvorrichtung 30 ist am Fahrerhaus 4 angeordnet. Die Bedienvorrichtung 30 weist ein Bedienelement auf, das durch die Bedienperson des Baggers 100 bedient wird. Die Bedienperson bedient die Bedienvorrichtung 30, um das Arbeitsgerät 1 zu bedienen. In der Ausführungsform weist die Bedienvorrichtung 30 einen rechten Arbeitsgerätbedienhebel 30R, einen linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L, einen Kippbedienhebel 30T, und ein Bedienpedal 30F auf.
Der Ausleger 6 wird abgesenkt, wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R in einer neutralen Position nach vorne bedient wird, und der Ausleger 6 wird angehoben, wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel nach hinten bedient wird. Der Löffel 8 führt einen Kippvorgang durch, wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R in einer neutralen Position nach rechts bedient wird, und der Löffel 8 führt einen Grabungsvorgang durch, wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel nach links bedient wird.
Der Stiel 7 führt einen Kippvorgang durch, wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L in einer neutralen Position vorwärts bedient wird, und der Stiel 7 führt einen Grabungsvorgang durch, wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel rückwärts bedient wird. Der obere Schwenkkörper 2 schwenkt nach rechts, wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L in einer neutralen Position nach rechts bedient wird, und der obere Schwenkkörper 2 schwenkt nach links, wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel nach links bedient wird.
Weiterhin können die Bedienrichtungen des rechten Arbeitsgerätbedienhebels 30R und des linken Arbeitsgerätbedienhebels 30L, die Bedienrichtung des Arbeitsgeräts 1 und die Schwenkrichtung des oberen Schwenkkörpers 2 auch die oben beschriebene Beziehung nicht aufweisen.
Die Steuerungsvorrichtung 50 weist ein Rechensystem auf. Die Steuerungsvorrichtung 50 weist einen Prozessor wie einen Zentralprozessor (CPU), eine Speichereinheit, darunter einen nicht flüchtigen Speicher wie einen Nurlesespeicher (ROM) und einen flüchtigen Speicher wie einen Dirketzugriffsspeicher (RAM) und ein Eingabe/Ausgabe-Schnittstelleneinheit auf.
[Löffel]
Als Nächstes wird der Löffel 8 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht und veranschaulicht ein Beispiel des Löffels 8 gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine Vorderansicht und veranschaulicht ein Beispiel des Löffels 8 gemäß der Ausführungsform. In der Ausführungsform ist der Löffel 8 ein Kipplöffel.
Wie in 2 und 3 veranschaulicht, weist das Arbeitsgerät 1 den Löffel 8 auf, der um die Löffelachse AX3 und die Kippachse AX4 senkrecht zur Löffelachse AX3 bezüglich des Stiels 7 drehbar ist. Der Löffel 8 ist durch einen Löffelbolzen 8B drehbar mit dem Stiel 7 verbunden. Weiterhin ist der Löffel 8 durch den Stiel 7 mit einem Kippbolzen 8T drehbar gelagert.
Der Löffel 8 ist durch ein Verbindungselement 90 mit einem vorderen Endabschnitt des Stiels 7 verbunden. Der Löffelbolzen 8B verbindet den Stiel 7 und das Verbindungselement 90 miteinander. Der Kippbolzen 8T verbindet das Verbindungselement 90 und den Löffel 8 miteinander. Der Löffel 8 ist mit dem Stiel 7 durch das Verbindungselement 90 drehbar verbunden.
Der Löffel 8 weist eine Bodenplatte 81, eine Rückseitenplatte 82, eine obere Platte 83, eine Seitenplatte 84 und eine Seitenplatte 85 auf. Der Löffel 8 weist eine Halterung 87 auf, die auf einem oberen Teil der oberen Platte 83 bereitgestellt ist. Die Halterung 87 ist auf der oberen Fläche des Plattenelements 83 bereitgestellt. Die Halterung 87 ist mit dem Verbindungselement 90 und dem Kippbolzen 8T verbunden.
Das Verbindungselement 90 weist ein Plattenelement 91, eine Halterung 92, die auf einer Oberseite des Plattenelements 91 bereitgestellt ist, und eine Halterung 93, die auf einer Unterseite des Plattenelements 91 bereitgestellt ist, auf. Die Halterung 92 ist dem Stiel 7 und einem zweiten Gelenkbolzen 95P verbunden. Die Halterung 93 ist auf einem oberen Teil der Halterung 87 bereitgestellt und ist mit dem Kippbolzen 8T und der Halterung 87 verbunden.
Der Löffelbolzen 8B verbindet die Halterung 92 des Verbindungselements 90 mit dem vorderen Endabschnitt 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 sind um die Löffelachse AX3 bezüglich des Stiels 7 drehbar. Der Löffel 8 ist um die Kippachse AX4 bezüglich des Verbindungselements 90 drehbar.
Das Arbeitsgerät 1 weist ein erstes Gelenkelement 94, das mit dem Stiel 7 durch ein ersten Gelenkbolzen 94P drehbar verbunden ist, und ein zweites Gelenkelement 95, das mit der Halterung 92 durch den zweiten Gelenkbolzen 95P drehbar verbunden ist, auf. Ein Basis-Endabschnitt des ersten Gelenkelements 94 ist mit dem Stiel 7 durch den ersten Gelenkbolzen 94P verbunden. Ein Basis-Endabschnitt des zweiten Gelenkelements 95 ist mit der Halterung 92 durch den zweiten Gelenkbolzen 95P verbunden. Ein vorderer Endabschnitt des ersten Gelenkelements 94 und ein vorderer Endabschnitt des zweiten Gelenkelements 95 sind miteinander durch einen Löffelzylinder-Kopfbolzen 96 verbunden.
Ein vorderer Endabschnitt des Löffelzylinders 13 ist mit dem vorderen Endabschnitt des ersten Gelenkelements 94 und dem vorderen Endabschnitt des zweiten Gelenkelements 95 durch den Löffelzylinder-Kopfbolzen 96 drehbar verbunden. Wenn der Löffelzylinder 13 teleskopisch bedient wird, rotiert das Verbindungselement 90 zusammen mit dem Löffel 8 um die Löffelachse AX3.
Der Kippzylinder 14 ist jeweils mit einer am Verbindungselement 90 bereitgestellten Halterung 97 und einer am Löffel 8 bereitgestellten Halterung 88 verbunden. Eine Stange des Kippzylinders 14 ist durch einen Bolzen mit der Halterung 97 verbunden. Ein Körper des Kippzylinders 14 ist mit der Halterung 88 durch einen Bolzen verbunden. Wenn der Kippzylinder 14 teleskopisch bedient wird, rotiert der Löffel 8 um die Kippachse AX4. Weiterhin ist die Verbindungsstruktur des Kippzylinders 14 gemäß der Ausführungsform lediglich ein Beispiel und ist nicht darauf beschränkt.
Auf diese Weise rotiert der Löffel 8 durch die Bedienung des Löffelzylinders 1 um die Löffelachse AX3 3. Der Löffel 8 rotiert durch die Bedienung des Kippzylinders 14 um die Kippachse AX4. Wenn der Löffel 8 um die Löffelachse AX3 rotiert, rotiert der Kippbolzen 8T zusammen mit dem Löffel 8.
[Erfassungssystem]
Als Nächstes wird ein Erfassungssystem 400 des Baggers 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 4 ist eine seitliche schematische Ansicht und veranschaulicht den Bagger 100 gemäß der Ausführungsform. 5 ist eine schematische Rückansicht und veranschaulicht den Bagger 100 gemäß der Ausführungsform. 6 ist eine schematische Draufsicht und veranschaulicht den Bagger 100 gemäß der Ausführungsform. 7 ist eine seitliche schematische Ansicht und veranschaulicht den Löffel 8 gemäß der Ausführungsform. 8 ist eine schematische Vorderansicht und veranschaulicht den Löffel 8 gemäß der Ausführungsform.
Wie in 4, 5, und 6 veranschaulicht, weist das Erfassungssystem 400 eine Positionsberechnungsvorrichtung 20, die eine Position des oberen Schwenkkörpers 2 berechnet, und eine Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24, die einen Winkel des Arbeitsgeräts 1 berechnet, auf.
Die Positionsberechnungsvorrichtung 20 weist einen Fahrzeugkörperpositionsrechner 21, der eine Position des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, einen Stellungsrechner 22, der eine Stellung des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, und einen Orientierungsrechner 23, der eine Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, auf.
Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 weist einen GPS-Empfänger auf. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 ist am oberen Schwenkkörper 2 bereitgestellt. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst eine durch das Globalkoordinatensystem definierte absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2. Die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 weist Koordinatendaten in einer Xg-Achsenrichtung, Koordinatendaten in einer Yg-Achsenrichtung, und Koordinatendaten in einer Zg-Achsenrichtung auf.
Der oberen Schwenkkörper 2 ist mit einer Vielzahl von GPS-Antennen 21A bereitgestellt. Die GPS-Antenne 21A empfängt eine Radiowelle von einem GPS-Satelliten und gibt ein auf der Grundlage der empfangenen Radiowelle erzeugtes Signal an den Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 aus. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst eine Aufstellposition Pr der GPS-Antenne 21A, die durch das Globalkoordinatensystem auf der Grundlage eines von der GPS-Antenne 21A gelieferten Signals definiert wird. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 auf der Grundlage der Aufstellposition Pr der GPS-Antenne 21A.
Es sind zwei GPS-Antennen 21A in Fahrzeugbreiterichtung bereitgestellt. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst jeweils eine Aufstellposition Pra einer GPS-Antenne 21A und eine Aufstellposition Prb der anderen GPS-Antenne 21A. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21A führt einen Rechenprozess auf der Grundlage mindestens einer der Position Pra und der Position Prb zur Berechnung der absoluten Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 durch. In der Ausführungsform ist die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 die Position Pra. Weiterhin kann die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 die Position Prb oder eine Position zwischen der Position Pra und der Position Prb sein.
Der Stellungsrechner 22 weist eine Inertialmesseinheit (IMU) auf. Der Stellungsrechner 22 ist am oberen Schwenkkörper 2 bereitgestellt. Der Stellungsrechner 22 berechnet einen Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich einer durch das Globalkoordinatensystem definierten horizontalen Ebene (XgYg-Ebene). Der Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich der horizontalen Ebene weist einen Rollwinkel θ1 der den Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in der Fahrzeugbreiterichtung angibt, und einen Nickwinkel θ2, der den Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in der Richtung von vorne nach hinten angibt, auf.
Der Orientierungsrechner 23 berechnet die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich einer durch das Globalkoordinatensystem definierten Referenzorientierung auf der Grundlage der Aufstellposition Pra von einer GPS-Antenne 21A und der Aufstellposition Prb der anderen GPS-Antenne 21A. Die Referenzorientierung ist zum Beispiel Norden. Der Orientierungsrechner 23 berechnet die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich der Referenzorientierung durch die Durchführung eines Rechenprozesses auf der Grundlage der Position Pra und der Position Prb. Der Orientierungsrechner 23 berechnet eine Linie, die die Position Pra und die Position Prb verbindet, und berechnet die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich der Referenzorientierung auf der Grundlage eines durch die berechnete Linie und die Referenzorientierung gebildeten Winkels. Die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 bezüglich der Referenzorientierung weist einen Gierwinkel θ3 auf, der ein durch die Referenzorientierung und die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 gebildeter Winkel ist.
Wie in 4, 7, und 8 veranschaulicht, berechnet die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 einen Auslegerwinkel, α der einen Neigungswinkel des Auslegers 6 bezüglich der Z-Achse des lokalen Koordinatensystems angibt, auf der Grundlage des durch den Ausleger-Hubsensor 16 erfassten Auslegerhubs. Die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Stielwinkel β, der einen Neigungswinkel des Stiels 7 bezüglich des Auslegers 6 angibt, auf der Grundlage des durch den Stiel-Hubsensor 17 erfassten Stielhubs. Die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Löffelwinkel γ, der einen Neigungswinkel der Spitze 9 des Löffels 8 bezüglich des Stiels 7 angibt, auf der Grundlage des durch den Löffel-Hubsensor 18 erfassten Löffelhubs. Die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Kippwinkel δ, der einen Neigungswinkel des Löffels 8 bezüglich der XY Ebene angibt, auf der Grundlage des durch den Kipp-Hubsensor 19 erfassten Kipphubs. Die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Kippachsenwinkel ε, der einen Neigungswinkel der Kippachse AX4 bezüglich der XY-Ebene auf der Grundlage des durch den Ausleger-Hubsensor 16 erfassten Auslegerhubs, des durch den Stiel-Hubsensor 17 erfassten Stielhubs und des durch den Löffel-Hubsensor 18 erfassten Kipphubs angibt.
Weiterhin können der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ und der Kippachsenwinkel ε zum Beispiel durch Winkelsensoren erfasst werden, die in dem Arbeitsgerät 10 statt der Hubsensoren bereitgestellt sind. Weiterhin kann ein Winkel des Arbeitsgeräts 10 optisch durch eine Stereokamera oder einen Laserscanner erfasst werden, und der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ und der Kippachsenwinkel ε können unter Verwendung der Erfassungsergebnisse berechnet werden.
[Hydrauliksystem]
Als Nächstes wird ein Hydrauliksystem 300 des Baggers 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 9 und 10 sind schematische Darstellungen und erläutern ein Beispiel des Hydrauliksystems 300 gemäß der Ausführungsform. Der Hydraulikzylinder 10, der den Auslegerzylinder 11, den Stielzylinder 12, den Löffelzylinder 13, und den Kippzylinder 14 aufweist, wird durch das Hydrauliksystem 300 angetrieben. Das Hydrauliksystem 300 führt dem Hydraulikzylinder 10 Hydrauliköl zu, um den Hydraulikzylinder 10 anzutreiben. Das Hydrauliksystem 300 weist ein Flussratensteuerventil 25 auf. Das Flussratensteuerventil 25 steuert eine Hydrauliköl-Zufuhrmenge und eine Hydrauliköl Fließrichtung bezüglich des Hydraulikzylinders 10. Der Hydraulikzylinder 10 weist eine kappenseitige Ölkammer 10A und eine stangenseitige Ölkammer 10B auf. Die kappenseitige Ölkammer 10A ist ein Raum zwischen einer Zylinderkopfabdeckung und einem Kolben. Die stangenseitige Ölkammer 10B ist ein Raum, worin die Kolbenstange angeordnet ist. Wenn das Hydrauliköl der kappenseitigen Ölkammer 10A durch einen Ölkanal 35A zugeführt wird, wird der Hydraulikzylinder 10 verlängert. Wenn das Hydrauliköl der stangenseitigen Ölkammer 10B durch einen Ölkanal 35B zugeführt wird, wird der Hydraulikzylinder 10 verkürzt.
9 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels des Hydrauliksystems 300, das den Stielzylinder 12 bedient. Das Hydrauliksystem 300 weist folgendes auf: eine variable hydraulische Verdrängerhauptpumpe 31, die das Hydrauliköl zuführt, eine Pilotdruckpumpe 32, die das Pilotöl zuführt, Ölkanäle 33A und 33B, durch die das Pilotöl fließt, Drucksensoren 34A und 34B, die an den Ölkanälen 33A und 33B angeordnet sind, Steuerventile 37A und 37B, die den Pilotdruck einstellen, der auf das Flussratensteuerventil 25 wirkt, die Bedienvorrichtung 30, die den rechten Arbeitsgerätbedienhebel 30R und den linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L aufweist, die zur Einstellung des Pilotdruck für das Flussratensteuerventil 25 verwendet werden, und die Steuerungsvorrichtung 50. Der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R und der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L der Bedienvorrichtung 30 sind hydraulische Pilotbedienvorrichtungen.
Das aus der Haupthydraulikpumpe 31 zugeführte Hydrauliköl wird dem Stielzylinder 12 durch das Richtungssteuerventil 25 zugeführt. Das Flussratensteuerventil 25 ist ein Gleitschieber-Flussratensteuerventil, das einen Schieber in Stangenform in der Achsenrichtung bewegt, um eine Hydrauliköl-Fließrichtung zu schalten. Wenn sich der Schieber in Achsenrichtung bewegt, werden die Zufuhr des Hydrauliköl zur kappenseitigen Ölkammer 10A des Stielzylinders 12 und die Zufuhr des Hydrauliköls zur stangenseitigen Ölkammer 10B geschaltet. Wenn weiterhin sich der Schieber in der Achsenrichtung bewegt, wird die Hydrauliköl-Zufuhrmenge pro Zeiteinheit für den Stielzylinder 12 eingestellt. Wenn die Hydrauliköl-Zufuhrmenge für den Stielzylinder 12 eingestellt wird, wird eine Zylindergeschwindigkeit eingestellt.
Das Flussratensteuerventil 25 wird durch die Bedienvorrichtung 30 bedient. Das Pilotöl, das aus der Pilotdruckpumpe 32 zugeführt wird, wird der Bedienvorrichtung 30 zugeführt. Weiterhin kann das Pilotöl, das aus der Haupthydraulikpumpe 31 zugeführt und im Druck durch den Druckreduktionsventil verringert wird, der Bedienvorrichtung 30 zugeführt werden. Die Bedienvorrichtung 30 weist ein Pilotdruckeinstellventil auf. Die Steuerventile 37A und 37B werden auf der Grundlage des Bedienbetrags der Bedienvorrichtung 30 bedient, so dass der Pilotdruck, der auf den Schieber des Flussratensteuerventils 25 wirkt, eingestellt wird. Das Flussratensteuerventil 25 wird durch den Pilotdruck angetrieben. Wenn der Pilotdruck durch die Bedienvorrichtung 30 eingestellt wird, werden der Bewegungsbetrag, die Bewegungsgeschwindigkeit, und die Bewegungsrichtung des Schiebers in der Achsenrichtung eingestellt.
Das Flussratensteuerventil 25 weist eine erste Druckaufnahmekammer und eine zweiten Druckaufnahmekammer auf. Wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L bedient wird, um sich aus der neutralen Position in Richtung einer Seite zu neigen, so dass der Schieber durch den Pilotdruck des Ölkanals 33A bewegt wird, wird das Hydrauliköl aus der Haupthydraulikpumpe 31 der ersten Druckaufnahmekammer zugeführt, und das Hydrauliköl wird durch den Ölkanal 35A der kappenseitige Ölkammer 10A zugeführt. Wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L bedient wird, um aus der neutralen Position in Richtung der anderen Seite geneigt zu werden, so dass der Schieber durch den Pilotdruck des Ölkanals 33B bewegt wird, wird das Hydrauliköl aus der Haupthydraulikpumpe 31 der zweiten Druckaufnahmekammer zugeführt und das Hydrauliköl wird der stangenseitigen Ölkammer 10B durch den Ölkanal 35B zugeführt.
Der Drucksensor 34A erfasst den Pilotdruck des Ölkanals 33A. Der Drucksensor 34B erfasst den Pilotdruck des Ölkanals 33B. Die Erfassungssignale der Drucksensoren 33A und 33B werden an die Steuerungsvorrichtung 50 ausgegeben. Wenn die Arbeitsgerät-Steuerung durchgeführt wird, stellt die Steuerungsvorrichtung 50 den Pilotdruck durch Ausgeben eines Steuerungssignals an die Steuerventile 37A und 37B ein.
Das Hydrauliksystem 300, das den Auslegerzylinder 11 und den Löffelzylinder 13 bedient, weist die gleiche Konfiguration auf wie die des Hydrauliksystems 300, das den Stielzylinder 12 bedient. Eine ausführliche Beschreibung des Hydrauliksystems 300, das den Auslegerzylinder 11 und den Löffelzylinder 13 bedient, wird weggelassen. Weiterhin kann, um die Arbeitsgerät-Steuerung an Ausleger 6 durchzuführen, ein Interventionssteuerventil, das zum Anheben des Auslegers 6 verwendet wird, mit dem mit dem Auslegerzylinder 11 verbundenen Ölkanal 33A verbunden sein.
Weiterhin können der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R und der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L der Bedienvorrichtung 30 auch nicht in der Art eines hydraulischen Pilothebels vorliegen. Der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R und der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L können in der Art eines elektronischen Hebels vorliegen, in dem ein elektrisches Signal an die Steuerungsvorrichtung 50 auf der Grundlage des Bedienbetrags (des Neigungswinkels) des rechten Arbeitsgerätbedienhebels 30R und des linken Arbeitsgerätbedienhebels 30L ausgegeben und das Flussratensteuerventil 25 direkt auf der Grundlage des Steuersignals der Steuerungsvorrichtung 50 gesteuert wird.
10 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels des Hydrauliksystems 300, das den Kippzylinder 14 bedient. Das Hydrauliksystem 300 weist das Flussratensteuerventil 25 auf, das die Hydrauliköl-Zufuhrmenge für den Kippzylinder 14, die Steuerventile 37A und 37B, die den Pilotdruck einstellen, der auf das Flussratensteuerventil 25 wirkt, ein Steuerventil 39, das zwischen der Pilotdruckpumpe 32 und dem Bedienpedal 30F angeordnet ist, den Kippbedienhebel 30T und das Bedienpedal 30F der Bedienvorrichtung 30 und die Steuerungsvorrichtung 50 einstellt. In der Ausführungsform ist das Bedienpedal 30F der Bedienvorrichtung 30 ist eine hydraulische Pilot-Bedienvorrichtung. Der Kippbedienhebel 30T der Bedienvorrichtung 30 ist eine elektronische Hebel-Bedienvorrichtung. Der Kippbedienhebel 30T weist jeweils einen am rechten Arbeitsgerätbedienhebel 30R und linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L bereitgestellten Bedienknopf auf.
Das Bedienpedal 30F der Bedienvorrichtung 30 ist mit der Pilotdruckpumpe 32 verbunden. Weiterhin ist das Bedienpedal 30F mit einem Ölkanal 38A verbunden, in dem das aus dem Steuerventil 37A zugeführte Pilotöl durch ein Wechselventil 36A fließt. Weiterhin ist das Bedienpedal 30F mit einem Ölkanal 38B verbunden, in dem das aus dem Steuerventil 37B zugeführte Pilotöl durch ein Wechselventil 36B fließt. Wenn das Bedienpedal 30F bedient wird, werden der Druck des Ölkanal 33A zwischen dem Bedienpedal 30F und dem Wechselventil 36A und der Druck des Ölkanal 33B zwischen dem Bedienpedal 30F und dem Wechselventil 36B eingestellt.
Wenn der Kippbedienhebel 30T bedient wird, wird ein durch die Bedienung des Kippbedienhebels 30T erzeugtes Bediensignal an die Steuerungsvorrichtung 50 ausgegeben. Die Steuerungsvorrichtung 50 erzeugt ein Steuersignal auf der Grundlage des aus dem Kippbedienhebel 30T ausgegebenen Bediensignals zur Steuerung der Steuerventile 37A und 37B. Die Steuerventile 37A und 37B sind elektromagnetische Proportionalsteuerventile. Das Steuerventil 37A öffnet oder schließt den Ölkanal 38A auf der Grundlage des Steuersignals. Das Steuerventil 37B öffnet oder schließt den Ölkanal 38B auf der Grundlage des Steuersignals.
Wenn keine Kipplöffelsteuerung durchgeführt wird, wird der Pilotdruck auf der Grundlage des Bedienbetrags der Bedienvorrichtung 30 eingestellt. Wenn die Kipplöffelsteuerung durchgeführt wird, gibt die Steuerungsvorrichtung 50 ein Steuersignal an die Steuerventile 37A und 37B zur Einstellung des Pilotdrucks aus.
[Steuerungssystem]
Als Nächstes wird ein Steuerungssystem 200 des Baggers 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 11 ist ein funktionelles Blockdiagramm und veranschaulicht ein Beispiel des Steuerungssystems 200 gemäß der Ausführungsform.
Wie in 11 veranschaulicht, weist das Steuerungssystem 200 die Steuerungsvorrichtung 50, die das Arbeitsgerät 1 steuert, die Positionsberechnungsvorrichtung 20, die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24, ein Steuerventil 37 (37A, 37B), und eine Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 auf.
Die Positionsberechnungsvorrichtung 20 weist den Fahrzeugkörperpositionsrechner 21, den Stellungsrechner 22 und den Orientierungsrechner 23 auf. Die Positionsberechnungsvorrichtung 20 erfasst die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die Stellung des oberen Schwenkkörpers 2, einschließlich des Rollwinkels θ1 und des Nickwinkels θ2, und die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2 einschließlich des Gierwinkels θ3.
Die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 erfasst den Winkel des Arbeitsgeräts 1, darunter der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ, und der Kippachsenwinkel ε.
Das Steuerventil 37 (37A, 37B) stellt die Hydrauliköl-Zufuhrmenge für den Kippzylinder 14 ein. Das Steuerventil 37 wird auf der Grundlage des Steuersignals aus der Steuerungsvorrichtung 50 bedient.
Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 weist ein Rechensystem auf. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 erzeugt Zielkonstruktionsdaten, die eine Zielbodenform angeben, die eine Zielform einer Baustelle ist. Die Zielkonstruktionsdaten geben eine dreidimensionale Zielform an, die durch eine Konstruktion unter Verwendung des Arbeitsgeräts 1 erhalten wird.
Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 ist an einem entfernten Ort getrennt von Bagger 100 bereitgestellt. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 wird zum Beispiel mit der Ausrüstung einer Baustellenverwaltungsfirma bereitgestellt. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 und die Steuerungsvorrichtung 50 können drahtlos miteinander kommunizieren. Die durch die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 erzeugten Zielkonstruktionsdaten werden drahtlos an die Steuerungsvorrichtung 50 übertragen.
Weiterhin können die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 und die Steuerungsvorrichtung 50 miteinander über Kabel verbunden sein, so dass die Zielkonstruktionsdaten von der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 an die Steuerungsvorrichtung 50 übertragen werden. Weiterhin kann die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 ein Aufzeichnungsmedium aufweisen, das die Zielkonstruktionsdaten aufzeichnet, und die Steuerungsvorrichtung 50 kann eine Vorrichtung aufweisen, die in der Lage ist, die Zielkonstruktionsdaten aus dem Aufzeichnungsmedium zu lesen.
Weiterhin kann die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 am Bagger 100 bereitgestellt sein. Die Zielkonstruktionsdaten können von einer externen Verwaltungseinrichtung, die einen Bau verwaltet, an die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 des Baggers 100 drahtgebunden oder drahtlos übertragen werden, so dass die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 die zu ihr übertragenen Zielkonstruktionsdaten speichert.
Die Steuerungsvorrichtung 50 weist eine Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51, eine Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52, eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A, eine Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B, eine Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54, eine Kippdatenberechnungseinheit 55, eine Kippzielbodenformberechnungseinheit 56, eine Arbeitsgerät-Steuereinheit 57, eine Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58, eine Speichereinheit 59, und eine Eingabe/Ausgabe- Einheit 60 auf.
Die Funktionen der Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51, der Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52, der Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A, der Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B, der Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54, der Kippdatenberechnungseinheit 55, der Kippzielbodenformberechnungseinheit 56, der Arbeitsgerät-Steuereinheit 57, und der Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 werden durch den Prozessor der Steuerungsvorrichtung 50 angezeigt. Die Funktion der Speichereinheit 59 ist durch die Speichervorrichtung der Steuerungsvorrichtung 50 realisiert. Die Funktion der Eingabe/Ausgabe-Einheit 60 ist durch eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenvorrichtung der Steuerungsvorrichtung 50 realisiert. Eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 63 ist mit der Positionsberechnungsvorrichtung 20, der Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24, dem Steuerventil 37, und der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 verbunden und führt einen Datenaustausch bezüglich der Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51, der Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52, der Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A, der Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B, der Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54, der Kippdatenberechnungseinheit 55, der Kippzielbodenformberechnungseinheit 56, der Arbeitsgerät-Steuereinheit 57, der Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 und der Speichereinheit 59 durch.
Die Speichereinheit 59 speichert Spezifikationsdaten des Baggers 100, darunter Arbeitsgerätdaten.
Die Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51 erfasst Fahrzeugkörperpositionsdaten aus der Positionsberechnungsvorrichtung 20 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 60. Die Fahrzeugkörperpositionsdaten weisen die durch das Globalkoordinatensystem definierte absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die Stellung des oberen Schwenkkörpers 2, darunter der Rollwinkel θ1 und der Nickwinkel θ2, und die Orientierung des oberen Schwenkkörpers 2, darunter der Gierwinkel θ3 auf.
Die Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst Arbeitsgerätewinkeldaten aus der Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit 60. Die Arbeitsgerätewinkeldaten werden zur Erfassung des Winkels des Arbeitsgeräts 1 verwendet, darunter der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ und der Kippachsenwinkel ε.
Die Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A berechnet Positionsdaten eines in Löffel 8 eingestellten Regulierungspunkts RP auf der Grundlage einer Zielkonstruktionsbodenform, von Breitedaten des Löffels 8 und Außenflächendaten des Löffels 8. Eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet die Positionsdaten des in Löffel 8 eingestellten Regulierungspunkts RP auf der Grundlage der durch die Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51 erfassten Fahrzeugkörperpositionsdaten, der durch die Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52 erfassten Arbeitsgerätewinkeldaten und der in der Speichereinheit 59 gespeicherten Arbeitsgerätdaten.
Wie in 4 veranschaulicht, weisen die Arbeitsgerätdaten eine Auslegerlänge L1, eine Stiellänge L2, eine Löffellänge L3, ein Kipplänge L4, und eine Löffelbreite L5 auf. Die Auslegerlänge L1 ist ein Abstand zwischen der Auslegerachse AX1 und der Stielachse AX2. Die Stiellänge L2 ist ein Abstand zwischen der Stielachse AX2 und der Löffelachse AX3. Die Löffellänge L3 ist ein Abstand zwischen der Löffelachse AX3 und der Spitze 9 des Löffels 8. Die Kipplänge L4 ist ein Abstand zwischen der Löffelachse AX3 und der Kippachse AX4. Die Löffelbreite L5 ist ein Abstand zwischen der Seitenplatte 84 und der Seitenplatte 85. 12 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels des in Löffel 8 eingestellten Regulierungspunkts RP gemäß der Ausführungsform. Wie in 12 veranschaulicht, sind eine Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc, die Kandidaten des Regulierungspunkts RP sind, die bei der Kipplöffelsteuerung verwendet werden, in Löffel 8 eingestellt. Der Kandidaten-Regulierungspunkt RPc ist an der Spitze 9 des Löffels 8 und der Außenfläche des Löffels 8 eingestellt. Die Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc ist an der Spitze 9 in einer Löffelbreiterichtung eingestellt. Weiterhin ist die Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc in der Außenfläche des Löffels 8 eingestellt.
Weiterhin weisen die Arbeitsgerätdaten Löffel-Außenformdaten auf, die eine Form und eine Dimension des Löffels 8 angeben. Die Löffel-Außenformdaten weisen Breitedaten des Löffels 8 auf, die die Löffelbreite L5 angeben. Weiterhin weisen die Löffel-Außenformdaten die Außenflächendaten des Löffels 8 darunter Umrissdaten der Außenfläche des Löffels 8 auf. Weiterhin weisen die Löffel-Außenformdaten Koordinatendaten der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc des Löffels 8 bezüglich der Spitze 9 des Löffels 8 auf.
Die Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B berechnet Positionsdaten der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc, welches Kandidaten des Regulierungspunkts RP sind. Die Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B berechnet die relativen Positionen der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc bezüglich einer Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2. Weiterhin berechnet die Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 die absoluten Positionen der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc.
Die Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B kann die relativen Positionen der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc des Löffels 8 bezüglich der Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 auf der Grundlage der Arbeitsgerätdaten, darunter die Auslegerlänge L1, die Stiellänge L2, die Löffellänge L3, die Kipplänge L4, und der Löffel-Außenformdaten und der Arbeitsgerätewinkeldaten, darunter der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ und der Kippachsenwinkel ε, berechnen. Wie in 4 veranschaulicht, ist die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 in der Schwenkachse RX des oberen Schwenkkörpers 2 eingestellt. Weiterhin kann die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 in der Auslegerachse AX1 eingestellt werden.
Weiterhin kann die Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B die absolute Position Pa des Löffels 8 auf der Grundlage der relativen Position des Löffels 8 bezüglich der Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 und der durch die Positionsberechnungsvorrichtung 20 erfassten absoluten Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 berechnen. Die relative Position zwischen der absoluten Position Pg und der Referenzposition P0 sind die aus den Spezifikationsdaten des Baggers 100 abgeleiteten vorgegebenen Daten. Die Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B kann die absoluten Positionen der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc des Löffels 8 auf der Grundlage der Fahrzeugkörperpositionsdaten, darunter die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die relative Position des Löffels 8 bezüglich der Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2, der Arbeitsgerätdaten und der Arbeitsgerätewinkeldaten berechnen.
Weiterhin ist der Kandidaten-Regulierungspunkt RPc nicht auf einen Punkt begrenzt, so lange die Breitedaten des Löffels 8 und die Außenflächendaten des Löffels 8 in dem Punkt mit eingeschlossen sind.
Die Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 erzeugt eine Zielkonstruktionsbodenform CS, die die Zielform des Grabungsziels angibt, auf der Grundlage der aus der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 gelieferten und in einer Speichereinheit 62 gespeicherten Zielkonstruktionsdaten. Die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 kann dreidimensionale Zielbodenformdaten liefern, welches Zielkonstruktionsdaten für die Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 sind und kann der Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 eine Vielzahl von Stücken von Liniendaten oder Punktdaten, die einen Teil der Zielform angeben, zuführen. In der Ausführungsform wird angenommen, dass die Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 der Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 Liniendaten, die einen Teil der Zielform angeben, als Zielkonstruktionsdaten zuführt.
13 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel von Zielkonstruktionsdaten CD gemäß der Ausführungsform. Wie in 13 veranschaulicht, geben die Zielkonstruktionsdaten CD eine Zielbodenform einer Baustelle an. Die Zielbodenform weist eine Vielzahl von Zielkonstruktionsbodenformen CS, ausgedrückt durch ein Dreieckspolygon, auf. Die Vielzahl von Zielkonstruktionsbodenformen CS gibt jeweils die Zielform des Grabungsziels in dem Arbeitsgerät 1 an. In den Zielkonstruktionsdaten CD ist ein Punkt AP mit dem geringsten senkrechten Abstand zum Löffel 8 in der Zielkonstruktionsbodenform CS definiert. Weiterhin ist in den Zielkonstruktionsdaten CD eine Arbeitsgerätbedienebene WP, die senkrecht zur Löffelachse AX3 ist, durch den Punkt AP und den Löffel 8 definiert. Die Arbeitsgerätbedienebene WP ist eine Bedienebene, in der sich die Spitze 9 des Löffels 8 durch die Bedienung von mindestens einem des Auslegerzylinders 11, des Stielzylinders 12 und des Löffelzylinders 13 bewegt, und sie ist parallel zur XZ-Ebene. Die Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A berechnet die Positionsdaten der Regulierungspunkte RP, die an einer Position mit dem geringsten senkrechten Abstand zum Punkt AP der Zielkonstruktionsbodenform CS definiert sind, auf der Grundlage der Zielkonstruktionsbodenform CS und der Außenformdaten des Löffels 8. Wenn der Regulierungspunkt RP erhalten wird, können Daten, die mindestens die Breite des Löffels 8 betreffen, verwendet werden. Weiterhin kann der Regulierungspunkt RP durch die Bedienperson definiert werden.
Die Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 erfasst eine Linie LX, die eine Schnittlinie zwischen der Arbeitsgerätbedienebene WP und der Zielkonstruktionsbodenform CS ist. Weiterhin erfasst die Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 eine Linie LY, die senkrecht ist zur Linie LX in der Zielkonstruktionsbodenform CS durch den Punkt AP. Die Linie LY gibt eine Schnittlinie zwischen einer seitlichen Bedienebene VP und der Zielkonstruktionsbodenform CS an.
14 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel der Zielkonstruktionsbodenform CS gemäß der Ausführungsform. Die Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 erfasst die Linie LX und die Linie LY und erzeugt die Zielkonstruktionsbodenform CS, die die Zielform des Grabungsziels auf der Grundlage der Linie LX und der Linie LY angibt. Wenn die Zielkonstruktionsbodenform CS durch den Löffel 8 ausgegraben wird, bewegt die Steuerungsvorrichtung 50 den Löffel 8 entlang der Linie LX, die eine Schnittlinie zwischen der Arbeitsgerätbedienebene WP und der Zielkonstruktionsbodenform CS ist und durch den Löffel 8 hindurchgeht.
Die Kippdatenberechnungseinheit 55 berechnet eine Kippbedienebene TP, die senkrecht zur Kippachse AX4 ist und durch den Regulierungspunkt RP des Löffels 8 hindurchgeht, als Kippdaten.
15 und 16 sind schematische Darstellungen und erläutern ein Beispiel der Kippbedienebene TP gemäß der Ausführungsform. 15 veranschaulicht die Kippbedienebene TP, wenn die Kippachse AX4 parallel zur Zielkonstruktionsbodenform CS ist. 16 veranschaulicht die Kippbedienebene TP, wenn die Kippachse AX4 nicht parallel zur Zielkonstruktionsbodenform CS ist.
Wie in 15 und 16 veranschaulicht, gibt die Kippbedienebene TP eine Bedienebene an, die senkrecht zur Kippachse AX4 ist und durch den Regulierungspunkt RP hindurchläuft, der aus der Vielzahl von in Löffel 8 definierten Kandidaten-Regulierungspunkten RPc ausgewählt ist. Der Regulierungspunkt RP ist der Regulierungspunkt RP, der als der besonders vorteilhafte in der Kipplöffelsteuerung unter der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc bestimmt wird. Der Regulierungspunkt RP, der der bei der Kipplöffelsteuerung besonders vorteilhafte ist, ist der Regulierungspunkt RP, der der Zielkonstruktionsbodenform CS am nächsten ist. Weiterhin kann der Regulierungspunkt RP, der der besonders vorteilhafte bei der Kipplöffelsteuerung ist, der Regulierungspunkt RP sein, in dem eine Zylindergeschwindigkeit des Hydraulikzylinders 10 während der Kipplöffelsteuerung auf der Grundlage des Regulierungspunkts RP am schnellsten wird.
15 und 16 erläutern die Kippbedienebene TP, die durch den in der Spitze 9 eingestellten Regulierungspunkt RP hindurchgeht, als Beispiel. Die Kippbedienebene TP ist eine Bedienebene, in der sich der Regulierungspunkt RP (die Spitze 9) des Löffels 8 durch die Bedienung des Kippzylinders 14 bewegt. Wenn sich der Kippachsenwinkel ε, der die Richtung der Kippachse AX4 angibt, auf Grund der Bedienung von mindestens einem des Auslegerzylinders 11, des Stielzylinders 12 und des Löffelzylinders 13 ändert, ändert sich auch die Neigung der Kippbedienebene TP.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Arbeitsgerätewinkelberechnungsvorrichtung 24 den Kippachsenwinkel ε berechnen, der den Neigungswinkel der Kippachse AX4 bezüglich der XY-Ebene angibt. Der Kippachsenwinkel ε wird durch die Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst. Weiterhin werden die Positionsdaten der Regulierungspunkte RP durch die Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A berechnet. Die Kippdatenberechnungseinheit 55 kann die Kippbedienebene TP auf der Grundlage des Kippachsenwinkels ε der Kippachse AX4, der durch die Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst wird, und der Position des durch die Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53A berechneten Regulierungspunkts RP berechnen.
Die Kippzielbodenformberechnungseinheit 56 berechnet eine Kippzielbodenform ST, die sich in einer seitlichen Richtung des Löffels 8 in der Zielkonstruktionsbodenform CS erstreckt, auf der Grundlage der Positionsdaten des aus der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc ausgewählten Regulierungspunkts RP, der Zielkonstruktionsbodenform CS und der Kippdaten. Die Kippzielbodenformberechnungseinheit 56 berechnet die Kippzielbodenform ST, die durch einen sich schneidenden Teil zwischen der Zielkonstruktionsbodenform CS und der Kippbedienebene TP definiert ist. Wie in 15 und 16 veranschaulicht, wird die Kippzielbodenform ST durch eine Schnittlinie zwischen der Zielkonstruktionsbodenform CS und der Kippbedienebene TP angegeben. Wenn sich der Kippachsenwinkel ε, der eine Richtung der Kippachse AX4 ist, ändert, ändert sich eine Position der Kippzielbodenform ST.
Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 gibt ein Steuersignal zur Steuerung des Hydraulikzylinders 10 aus. Wenn eine Kippstoppsteuerung durchgeführt wird, führt die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 die Kippstoppsteuerung beim Stoppen des Kippens des Löffels 8 um die Kippachse AX4 auf der Grundlage eines Bedienabstands Da durch, der einen Abstand zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippzielbodenform ST angibt. D.h. in der Ausführungsform wird die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage der Kippzielbodenform ST durchgeführt. Bei der Kippstoppsteuerung stoppt die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 den Löffel 8 in der Kippzielbodenform ST, so dass der kippende Löffel 8 die Kippzielbodenform ST nicht überschreitet.
Wie in 15 veranschaulicht, stimmt, wenn die Kippachse AX4 parallel zur Zielkonstruktionsbodenform CS ist, die Kippzielbodenform ST im Wesentlichen mit der Linie LY überein. Somit ist die Kipplöffelsteuerung (die Kippstoppsteuerung) auf der Grundlage der Kippzielbodenform ST im Wesentlichen die gleiche wie die Kipplöffelsteuerung (die Kippstoppsteuerung) auf der Grundlage der Linie LY.
Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 führt die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Regulierungspunkts RP mit dem kürzesten Bedienabstand Da unter der Vielzahl von in Löffel 8 eingestellten Kandidaten-Regulierungspunkten RPc durch. D.h. die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 führt die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Bedienabstands Da zwischen der Kippzielbodenform ST und dem der Kippzielbodenform ST nächstgelegenen Regulierungspunkt RP durch, so dass der der Kippzielbodenform ST am nächsten gelegene Regulierungspunkt RP unter der in Löffel 8 eingestellten Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc die Kippzielbodenform ST nicht überschreitet. Die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 bestimmt eine Restriktionsgeschwindigkeit U für die Kippgeschwindigkeit des Löffels 8 auf der Grundlage des Bedienabstands Da. Die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 beschränkt die Kippgeschwindigkeit, wenn der Bedienabstand Da gleich oder kürzer ist als ein Linienabstand H, der einen Schwellenwert darstellt.
17 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht die Kippstoppsteuerung gemäß der Ausführungsform. Wie in 17 veranschaulicht, werden die Zielkonstruktionsbodenform CS und eine Geschwindigkeitsrestriktionsinterventionslinie IL definiert. Die Geschwindigkeitsrestriktionslinie IL ist parallel zur Kippachse AX4 und ist an einer Position getrennt von der Kippzielbodenform ST durch den Linienabstand H definiert. Es ist wünschenswert, den Linienabstand H so einzustellen, dass das Bediengespür der Bedienperson nicht beeinträchtigt wird. Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 begrenzt die Kippgeschwindigkeit des Löffels 8, wenn mindestens ein Teil des Kipplöffels 8 über der Geschwindigkeitsrestriktionsinterventionslinie IL liegt, so dass der Bedienabstand Da gleich oder kürzer wird als der Linienabstand H. Die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 bestimmt die Restriktionsgeschwindigkeit U für die Kippgeschwindigkeit des Löffels 8, der die Geschwindigkeitsrestriktionsinterventionslinie IL überschreitet. In dem Beispiel, das in 17 veranschaulicht ist, ist, da ein Teil des Löffels 8 die Geschwindigkeitsrestriktionsinterventionslinie IL überschreitet, so dass der Bedienabstand Da kürzer wird als der Linienabstand H, die Kippgeschwindigkeit begrenzt.
Die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 erfasst den Bedienabstand Da zwischen der Kippzielbodenform ST und dem Regulierungspunkt RP in einer Richtung parallel zur Kippbedienebene TP. Weiterhin erfasst die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 die Restriktionsgeschwindigkeit U als Reaktion auf den Bedienabstand Da. Wenn die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 bestimmt, dass der Bedienabstand Da gleich oder kürzer ist als der Linienabstand H, wird die Kippgeschwindigkeit begrenzt.
18 ist ein Diagramm und veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem Bedienabstand Da und der Restriktionsgeschwindigkeit U gemäß der Ausführungsform. 18 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem Bedienabstand Da und der Restriktionsgeschwindigkeit U zum Stoppen des Kippens des Löffels 8 auf der Grundlage des Bedienabstands Da. Wie in 18 veranschaulicht, ist die Restriktionsgeschwindigkeit U eine Geschwindigkeit, die als Reaktion auf den Bedienabstand Da gleichmäßig eingestellt wird. Die Restriktionsgeschwindigkeit U wird nicht eingestellt, wenn der Bedienabstand Da länger ist als der Linienabstand H und wird eingestellt, wenn der Bedienabstand Da gleich oder kürzer ist als der Linienabstand H. Wenn der Bedienabstand Da abnimmt, nimmt die Restriktionsgeschwindigkeit U ab. Wenn der Bedienabstand Da Null wird, wird die Restriktionsgeschwindigkeit U ebenfalls Null. Weiterhin wird in 18 eine Richtung, die sich näher an die Zielkonstruktionsbodenform CS bewegt, durch eine negative Richtung angegeben.
Die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 berechnet eine Bewegungsgeschwindigkeit Vr, die erhalten wird, wenn sich der Regulierungspunkt RP in Richtung der Zielkonstruktionsbodenform CS (die Kippzielbodenform ST) bewegt, auf der Grundlage des Bedienbetrags des Kippbedienhebels 30T der Bedienvorrichtung 30. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vr ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Regulierungspunkts RP in einer Ebene parallel zur Kippbedienebene TP. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vr wird für jeden der Vielzahl von Regulierungspunkten RP berechnet.
In der Ausführungsform wird, wenn der Kippbedienhebel 30T bedient wird, die Bewegungsgeschwindigkeit Vr auf der Grundlage eines aus dem Kippbedienhebel 30T ausgegebenen aktuellen Werts berechnet. Wenn der Kippbedienhebel 30T bedient wird, wird ein als Reaktion auf den Bedienbetrag des Kippbedienhebels 30T eingestellter Strom aus dem Kippbedienhebel 30T ausgegeben. Die Speichereinheit 59 kann eine Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 als Reaktion auf den Bedienbetrag des Kippbedienhebels 30T speichern. Weiterhin kann die Zylindergeschwindigkeit durch die Erfassung des Zylinder-Hubsensors erhalten werden. Nachdem die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 berechnet wird, wandelt die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vr von jedem der Vielzahl von Regulierungspunkten RP des Löffels 8 unter Verwendung einer Jacobi-Matrix um.
Wenn die Arbeitsgerät-Steuereinheit 58 bestimmt, dass der Bedienabstand Da gleich oder kürzer ist als der Linienabstand H, wird die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP für die Zielkonstruktionsbodenform CS auf die Restriktionsgeschwindigkeit U begrenzt. Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 58 gibt ein Steuersignal an das Steuerventil 37 aus, um die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 zu unterbinden. Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 58 gibt ein Steuersignal an das Steuerventil 37 aus, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 als Reaktion auf den Bedienabstand Da zur Restriktionsgeschwindigkeit U wird. Demnach wird eine Bewegungsgeschwindigkeit RP des Regulierungspunkts RP des Kipplöffels 8 langsamer, wenn sich der Regulierungspunkt RP der Zielkonstruktionsbodenform CS (die Kippzielbodenform ST) annähert, und wird Null, wenn der Regulierungspunkt RP (die Spitze 9) die Zielkonstruktionsbodenform CD erreicht. 19 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht einen Betrieb des Löffels 8 gemäß der Ausführungsform. Wie in 19 veranschaulicht, ist der Löffel 8 gekippt, während die Kippachse AX4 bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS geneigt ist. In dem Beispiel, das in 19 veranschaulicht ist, reicht der Bedienabstand Da zwischen dem Kipplöffel 8 und der Zielkonstruktionsbodenform CS aus und die Möglichkeit, wobei der Kipplöffel 8 die Zielkonstruktionsbodenform CS um die Kippachse AX4 überschreitet, ist gering. In dem in 19 veranschaulichten Zustand, wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des senkrechten Abstands Db zwischen der Zielkonstruktionsbodenform CS und der Spitze 9 in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS durchgeführt wird, d.h. die Kippstoppsteuerung wird auf der Grundlage der Linie LY durchgeführt, die sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt, wird die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des senkrechten Abstands Db durchgeführt, der kürzer ist als der Bedienabstand Da, obwohl der Bedienabstand Da zwischen dem Kipplöffel 8 und der Zielkonstruktionsbodenform CS ausreicht und die Möglichkeit, wobei der Kipplöffel 8 die Zielkonstruktionsbodenform CS um die Kippachse AX4 überschreitet, gering ist. Die seitliche Bedienebene VP gibt eine Ebene an, die senkrecht zur Arbeitsgerätbedienebene WP ist und durch den Punkt AP hindurchgeht (siehe 13). Wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des senkrechten Abstands Db durchgeführt wird, der kürzer ist als der Bedienabstand Da, besteht die Möglichkeit, dass das Kippen des Löffels 8 unnötigerweise gestoppt wird. Wenn das Kippen des Löffels 8 unnötigerweise gestoppt wird, wird die Arbeitsleistung des Baggers 100 verschlechtert. Weiterhin, wenn das Kippen des Löffels 8 unnötigerweise gestoppt wird, fühlt sich die Bedienperson im Stress.
In der Ausführungsform wird die Kippbedienebene TP definiert und die Kippzielbodenform ST, die eine Schnittlinie zwischen der Kippbedienebene TP und der Zielkonstruktionsbodenform CS ist, wird abgeleitet. Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 führt die Kippstoppsteuerung durch, so dass der Regulierungspunkt RP die Zielkonstruktionsbodenform CS nicht überschreitet, auf der Grundlage des Bedienabstands Da zwischen der Zielkonstruktionsbodenform CS und dem Regulierungspunkt RP, der der Kippzielbodenform ST unter der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc am nächsten liegt. Da die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Bedienabstands Da durchgeführt wird, der länger ist als der senkrechte Abstand Db, ist es möglich, das unnötige Stoppen des Kippens des Löffels 8 im Vergleich zu einem Fall zu unterbinden, wobei die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des senkrechten Abstands Db durchgeführt wird.
20 und 21 sind schematische Darstellungen und veranschaulichen ein Beispiel der Kippzielbodenform ST gemäß der Ausführungsform. 20 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung der Kippzielbodenform ST, wenn die Zielkonstruktionsbodenform CS parallel zur XY-Ebene ist, die die Referenzebene des oberen Schwenkkörpers 2 ist. 21 ist eine Darstellung zur Veranschaulichung der Kippzielbodenform ST, wenn die Zielkonstruktionsbodenform CS bezüglich der XY Ebene geneigt ist. Wenn mindestens einer des Auslegerzylinders 11, des Stielzylinders 12 und des Löffelzylinders 13 von einem Zustand aus bedient wird, wobei die Kippachse AX4 parallel zur Zielkonstruktionsbodenform CS ist, so dass die Kippachse AX4 bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS geneigt ist, bewegt sich die Kippzielbodenform ST von einer Kippzielbodenform ST0 zu einer Kippzielbodenform STa. In dem Beispiel, das in 20 veranschaulicht ist, ist die Zielkonstruktionsbodenform CS parallel zur XY-Ebene und die Kippzielbodenform ST bewegt sich parallel von der Kippzielbodenform ST0 zur Kippzielbodenform STa. In dem Beispiel, das in 20 veranschaulicht ist, erstreckt sich die Kippzielbodenform ST (ST0, STa) in der Fahrzeugbreiterichtung, die parallel zur Löffelachse AX3 ist.
In dem Beispiel, das in 20 veranschaulicht ist, ist eine Abfolge der Kippstoppsteuerung auf der Grundlage der Linie LY (die Kippzielbodenform ST0) im Wesentlichen die gleiche wie eine Abfolge der Kippstoppsteuerung auf der Grundlage der von der Linie LY parallel bewegten Kippzielbodenform ST. D.h. in dem Beispiel, das in 20 veranschaulicht ist, wenn sich der Regulierungspunkt RP näher an die Zielkonstruktionsbodenform CS durch das Kippen des Löffels 8 bewegt, wenn die Kippachse AX4 parallel zur Zielkonstruktionsbodenform CS ist und die Kippachse AX4 nicht parallel zur Zielkonstruktionsbodenform CS ist, wird die gleiche Wirkung erhalten wie die der Kippstoppsteuerung beim Stoppen des Kippens des Löffels 8.
21 veranschaulicht eine Zustand, wobei der Löffel 8 gekippt ist, während die Zielkonstruktionsbodenform CS in Richtung der +X-Richtung, in der +Z-Richtung als Beispiel, geneigt ist. Die Linie LY erstreckt sich in der Fahrzeugbreiterichtung des oberen Schwenkkörpers 2. Die Zielkonstruktionsbodenform CS ist nicht parallel zur XY-Ebene und die Kippzielbodenform ST bewegt sich nicht parallel, wenn der Löffel 8 gekippt wird.
In dem Beispiel, das in 21 veranschaulicht ist, erstreckt sich die Kippzielbodenform ST in seitlicher Richtung des Löffels 8, ist jedoch nicht parallel zur Löffelachse AX3.
In dem in 21 veranschaulichten Zustand wird die Kippstoppsteuerung nicht auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippzielbodenform ST durchgeführt. Wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Linie LY durchgeführt wird, ist es schwierig, die Kippstoppsteuerung entsprechend durchzuführen. D.h., wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage der Linie LY durchgeführt wird, wird der Abstand zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Linie LY zu einem nahen Abstand, bei dem die Restriktion durchgeführt wird (das Kippen begrenzt wird) und somit eine Möglichkeit besteht, dass das Kippen des Löffels 8 unnötigerweise gestoppt wird.
In der Ausführungsform wird die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippzielbodenform ST durchgeführt. Wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Bedienabstands Da zwischen dem Regulierungspunkt RP des Löffels 8 und der Kippzielbodenform ST durchgeführt wird, wird auch dann, wenn die Zielkonstruktionsbodenform CS geneigt ist, der unnötige Stopp des Kippens des Löffels 8 unterdrückt, da der Bedienabstand Da ein ausreichender Abstand ist, in dem die Restriktion nicht durchgeführt und somit die Kippstoppsteuerung entsprechend durchgeführt wird.
Weiterhin wird ein Vergleich der Kippstoppsteuerung unter Verwendung der Kippzielbodenform ST oder der Linie LY auf der Grundlage eines Falls beschrieben, wobei der Löffel 8 gekippt wird, während der obere Schwenkkörper 2 bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS geneigt ist, wie in 22, 23 und 24 veranschaulicht. Wie in 22 veranschaulicht, ändert sich der Teil des Löffels 8 (die Spitze 9) mit einem kürzesten senkrechten Abstand Db bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS, wenn der Löffel 8 gekippt ist. Wenn der Löffel in einem ersten Kippwinkel gekippt wird, ist ein Teil 9A, der ein linkes Löffelende der Spitze 9 des Löffels 8 ist, der Zielkonstruktionsbodenform CS am nächsten. Wenn der Löffel vom ersten Kippwinkel in einen zweiten Kippwinkel gekippt wird, bewegt sich ein Teil 9B, der ein rechtes Löffelende der Spitze 9 des Löffels 8 ist, zu einer der Zielkonstruktionsbodenform CS am nächsten gelegenen Position.
Wie in 22 veranschaulicht, ist, wenn der Löffel 8 gekippt ist, so dass sich der Teil des Löffels 8 mit dem kürzesten senkrechten Abstand Db bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS ändert, ändert sich die Position der Linie LY mit dem kürzesten Abstand bezüglich des Teils des Löffels 8 in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS von dem Teil 9A zu dem Teil 9B in der Zielkonstruktionsbodenform CS. D-.h. es gibt den Fall, wobei die Position der Linie LY in der Zielkonstruktionsbodenform CS mit dem kürzesten Abstand bezüglich des Teil 9A in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS und die Position der Linie LY in der Zielkonstruktionsbodenform CS mit dem kürzesten Abstand bezüglich des Teil 9B gemäß der Neigungsbeziehung zwischen der Zielkonstruktionsbodenform und dem Fahrzeugkörper verschieden sind. Mit anderen Worten, wenn der Löffel 8 gekippt wird, ändert sich die Position der Linie LY, die den senkrechten Abstand Db definiert. Das oben beschriebene Beispiel wird mit Bezugnahme auf 23 und 24 beschrieben. 23 und 24 sind Darstellungen zur Veranschaulichung eines Zustands, wobei sich die Linie LY, die den senkrechten Abstand Db definiert, ändert, wenn der Löffel 8 gekippt wird. 23 und 24 veranschaulichen einen Zustand, wobei sich die Linie LY ändert, wenn der oberen Schwenkkörper 2 in seitlicher Richtung (+Y-Richtung oder –Y-Richtung) und nach vorne (+X-Richtung) geneigt ist. Wenn sich die Position der Linie LY von einer Linie LYa von 23 zu einer Linie LYb von 24 durch das Kippen des Löffels 8 ändert, wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage der Linie LY durchgeführt wird, ändert sich der senkrechte Abstand Db plötzlich. Als Ergebnis existiert das Phänomen, wobei das Kippen des Löffels 8 plötzlich gestoppt wird, nachdem die Restriktionsgeschwindigkeit U geändert wird. Es existiert eine Möglichkeit, dass dieses Verhalten der Bedienperson ein ungutes Gefühl verleihen oder die Bedienperson erschrecken könnte.
Andererseits ändert sich bei der Kippstoppsteuerung unter Verwendung einer Kippzielbodenform ST die Position der Kippzielbodenform ST nicht nur durch Kippen des Löffels 8. Somit ist es möglich zu verhindern, dass sich die Bedienperson auf Grund des plötzlichen Stoppens des Kippens nicht gut fühlt, und ein Grabungsvorgang wird problemlos ohne jedes ungute Gefühl bei der Bedienperson während des Kippens sichergestellt.
Wie in 22 veranschaulicht, wenn der Löffel 8 gekippt wird, so dass sich der Teil des Löffels 8 mit dem kürzesten senkrechten Abstand Db bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS ändert, ändert sich die Position der Linie LY mit dem kürzesten Abstand bezüglich des Teils des Löffels 8 in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS in der Zielkonstruktionsbodenform CS. D.h., wie in 22 veranschaulicht, ist die Position der Linie LY in der Zielkonstruktionsbodenform CS mit dem kürzesten Abstand bezüglich des Teils 9A in der Normalrichtung der Zielkonstruktionsbodenform CS von der Position der Linie LY in der Zielkonstruktionsbodenform CS mit dem kürzesten Abstand bezüglich des Teils 9B verschieden. Mit anderen Worten, wenn der Löffel 8 gekippt wird, ändert sich die Position der Linie LY, die den senkrechten Abstand Db definiert.
In der Ausführungsform ändert sich die Position der Kippzielbodenform ST nicht nur durch das Kippen des Löffels 8. Somit wird der Grabungsvorgang unter Verwendung des kippbaren Löffels 8 problemlos durchgeführt.
Steuerungssystem
Als Nächstes wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Steuerung des Baggers 100 gemäß der Ausführungsform beschrieben. 25 ist ein Ablaufdiagramm und veranschaulicht ein Beispiel des Verfahrens zur Steuerung des Baggers 100 gemäß der Ausführungsform.
Die Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit 54 erzeugt die Zielkonstruktionsbodenform CS auf der Grundlage der Linie LX und der Linie LY, die die Zielkonstruktionsdaten sind, die aus der Zielkonstruktionsdatenerzeugungsvorrichtung 70 geliefert werden (Schritt S10).
Die Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit 53B berechnet die Positionsdaten eines jeden der Vielzahl von im Löffel 8 eingestellten Kandidaten-Regulierungspunkten RPc auf der Grundlage der durch die Arbeitsgerätewinkeldatenerfassungseinheit 52 erfassten Arbeitsgerätewinkeldaten und der in der Speichereinheit 59 gespeicherten Arbeitsgerätdaten (Schritt S20).
Die Kippdatenberechnungseinheit 55 wählt den Regulierungspunkt RP, der besonders vorteilhafte bei der Kipplöffelsteuerung ist, aus der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten RPc und berechnet die Kippbedienebene TP, die senkrecht zur Kippachse AX4 ist, entlang des gewählten Regulierungspunkts RP (Schritt S30).
Die Kippzielbodenformberechnungseinheit 56 berechnet die Kippzielbodenform ST, in der sich die Zielkonstruktionsbodenform CS und die Kippbedienebene TP gegenseitig schneiden (Schritt S40).
Die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 berechnet den Bedienabstand Da zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Kippzielbodenform ST (Schritt S50).
Die Restriktionsgeschwindigkeit wird auf der Grundlage des Bedienabstands Da bestimmt. Wenn der Bedienabstand Da gleich oder kürzer ist als der Linienabstand H, bestimmt die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 die Restriktionsgeschwindigkeit U als Reaktion auf den Bedienabstand Da (Schritt S60).
Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 berechnet ein Steuersignal für das Steuerventil 37 auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8, die aus dem Bedienbetrag des Kippbedienhebels 30T und der Restriktionsgeschwindigkeit U, die durch die Restriktionsgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 58 bestimmt wird, berechnet wird. Die Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 berechnet ein Steuersignal zum Halten der Bewegungsgeschwindigkeit Vr bei der Restriktionsgeschwindigkeit U und gibt das Steuersignal an das Steuerventil 37 aus. Das Steuerventil 37 steuert den Pilotdruck auf der Grundlage des aus der Arbeitsgerät-Steuereinheit 57 ausgegebenen Steuersignals. Demnach wird die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Regulierungspunkts RP des Löffels 8 begrenzt (Schritt S70).
[Wirkung]
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform, da die Kippbedienebene TP, die senkrecht zur Kippachse AX4 ist und durch den Regulierungspunkt RP des Löffels 8 hindurchläuft, und die Kippzielbodenform ST, in der sich die Zielkonstruktionsbodenform CS und die Kippbedienebene TP gegenseitig schneiden, in dem Kipplöffel eingestellt werden und die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Bedienabstands Da zwischen dem Regulierungspunkt RP und der Kippzielbodenform ST durchgeführt wird, der unnötige Stopp des Kippens des Löffels 8 unterdrückt. Da somit der Stress auf die Bedienperson gelindert wird, wird die Verschlechterung in der Arbeitsleistung des Baggers 100 unterdrückt.
Weiterhin, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 16, 19, und 21 beschrieben, ist die Kippstoppsteuerung gemäß der Ausführungsform wirksam, da eine Verschlechterung in der Arbeitsleistung des Baggers 100 unterdrückt wird, wenn der Löffel 8 gekippt wird, während die Kippachse AX bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform CS geneigt ist.
Weiterhin, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 22 bis 24 beschrieben, wenn die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage der Linie LY durchgeführt wird, die den senkrechten Abstand Db definiert, ändert sich die Position der Linie LY, wenn der Löffel 8 gekippt wird. Als Ergebnis besteht eine Möglichkeit dass sich die Restriktionsgeschwindigkeit U plötzlich ändert oder das Kippen des Löffels 8 plötzlich gestoppt wird, so dass sich die Bedienperson nicht gut fühlt oder erschreckt. Gemäß der Ausführungsform ändert sich die Position der Kippzielbodenform ST, die den Bedienabstand Da definiert, auch dann nicht, wenn der Löffel 8 gekippt wird. Somit wird der Grabungsvorgang unter Verwendung des kippbaren Löffels 8 problemlos durchgeführt.
Weiterhin wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Bedienabstands Da zwischen der Zielkonstruktionsbodenform CS und dem in der Spitze 9 des Löffels 8 eingestellten Regulierungspunkt RP durchgeführt. Wie in 26 veranschaulicht, kann die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Bedienabstands Da zwischen der Zielkonstruktionsbodenform CS und dem in der Außenfläche des Löffels 8 eingestellten Regulierungspunkt RP durchgeführt werden.
Weiterhin wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der Kipplöffel 8 an der Kippzielbodenform ST gestoppt. Die Kippstoppsteuerung kann durchgeführt werden, so dass das Kippen des Löffels 8 in der Regulierposition gestoppt wird, die von der Kippzielbodenform ST verschieden ist und eine Regulierpositionsbeziehung bezüglich der Kippzielbodenform ST aufweist.
Weiterhin wird die Kippstoppsteuerung beim Stoppen des Kippens während der Bedienung als Steuerung zum Kippen durchgeführt. Es kann allerdings eine Interventionssteuerung durchgeführt werden, in der die Steuerungsvorrichtung einen Steuerbefehl in einer Richtung entgegen einem Bedienbefehl während der Bedienung bestimmt.
Weiterhin ist in der oben beschriebenen Ausführungsform die Baumaschine 100 ein Bagger. Die in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschriebenen Komponenten können auf eine Baumaschine einschließlich eines von dem Bagger verschiedenen Arbeitsgeräts angewandt werden.
Weiterhin kann in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, zusätzlich zur Löffelachse AX3 und Kippachse AX4, das Arbeitsgerät 1 mit einer Rotationsachse bereitgestellt sein, die den Löffel 8 drehbar trägt.
Weiterhin kann in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der obere Schwenkkörper 2 durch einen hydraulischen Druck oder durch Energie schwenken, die durch einen elektrischen Aktor erzeugt wird. Weiterhin kann das Arbeitsgerät 1 durch Energie bedient werden, die durch den elektrischen Aktor statt den Hydraulikzylinder 10 erzeugt wird.
Bezugszeichenliste

1: ARBEITSGERÄT
2: OBERER SCHWENKKÖRPER
3: UNTERER FAHRKÖRPER
3C: GLEISKETTE
4: FAHRERHAUS
5: MASCHINENRAUM
6: AUSLEGER
7: STIEL
8: LÖFFEL
8B: LÖFFELBOLZEN
8T: KIPPBOLZEN
9: SPITZE
10: HYDRAULIKZYLINDER
10A: KAPPENSEITIGE ÖLKAMMER
10B: STANGENSEITIGE ÖLKAMMER
11: AUSLEGERZYLINDER
12: STIELZYLINDER
13: LÖFFELZYLINDER
14: KIPPZYLINDER
16: AUSLEGERHUBSENSOR
17: STIELHUBSENSOR
18: LÖFFELHUBSENSOR
19: KIPPHUBSENSOR
20: POSITIONSBERECHNUNGSVORRICHTUNG
21: FAHRZEUGKÖRPERPOSITIONSRECHNER
22: STELLUNGSRECHNER
23: ORIENTIERUNGSRECHNER
24: ARBEITSGERÄTEWINKELBERECHNUNGSVORRICHTUNG
25: FLUSSRATENSTEUERVENTIL
30: BEDIENVORRICHTUNG
30F: BEDIENPEDAL
30L: ARBEITSGERÄTBEDIENHEBEL
30T: KIPPBEDIENHEBEL
31: HAUPTHYDRAULIKPUMPE
32: PILOTDRUCKPUMPE
33A, 33B: ÖLKANAL
34A, 34B: DRUCKSENSOR
35A, 35B: ÖLKANAL
36A, 36B: WECHSELVENTIL
37A, 37B: STEUERVENTIL
38A, 38B: ÖLKANAL
50: STEUERUNGSVORRICHTUNG
51: FAHRZEUGKÖRPERPOSITIONSDATENERFASSUNGSEINHEIT
52: ARBEITSGERÄTEWINKELDATENERFASSUNGSEINHEIT
53A: REGULIERUNGSPUNKTPOSITIONSDATENBERECHNUNGSEINHEIT
53B: KANDIDATENREGULIERUNGSPUNKTDATENBERECHNUNGSEINHEIT
54: ZIELKONSTRUKTIONSBODENFORMERZEUGUNGSEINHEIT
55: KIPPDATENBERECHNUNGSEINHEIT
56: KIPPZIELBODENFORMBERECHNUNGSEINHEIT
57: ARBEITSGERÄTSTEUEREINHEIT
58: RESTRIKTIONSGESCHWINDIGKEITSBESTIMMUNGSEINHEIT
59: SPEICHEREINHEIT
60: EINGABE/AUSGABE-EINHEIT
70: ZIELKONSTRUKTIONSDATENERZEUGUNGSVORRICHTUNG
81: BODENPLATTE
82: RÜCKPLATTE
83: OBERE PLATTE
84: SEITENPLATTE
85: SEITENPLATTE
86: ÖFFNUNGSABSCHNITT
87: HALTERUNG
88: HALTERUNG
90: VERBINDUNGSELEMENT
91: PLATTENELEMENT
92: HALTERUNG
93: HALTERUNG
94: ERSTES GELENKELEMENT
94P: ERSTER GELENKBOZEN
95: ZWEITES GELENKELEMENT
95P: ZWEITER GELENKBOZEN
96: LÖFFELZYLINDERKOPFBOLZEN
97: HALTERUNG
100: BAGGER (BAUMASCHINE)
200: STEUERUNGSSYSTEM
300: HYDRAULIKSYSTEM
400: ERFASSUNGSSYSTEM
AP: PUNKT
AX1: AUSLEGERACHSE
AX2: STIELACHSE
AX3: LÖFFELACHSE
AX4: KIPPACHSE
CD: ZIELKONSTRUKTIONSDATEN
CS: ZIELKONSTRUKTIONSBODENFORM
Da: BEDIENABSTAND
Db: SENKRECHTER ABSTAND
L1: AUSLEGERLÄNGE
L2: STIELLÄNGE
L3: LÖFFELLÄNGE
L4: KIPPLÄNGE
L5: LÖFFELBREITE
LX: LINIE
LY: LINIE
RP: REGULIERUNGSPUNKT
RPc: KANDIDATEN-REGULIERUNGSPUNKT
RX: SCHWENKACHSE
ST: KIPPZIELBODENFORM
TP: KIPPBEDIENEBENE
α: AUSLEGERWINKEL
β: STIELWINKEL
γ: LÖFFELWINKEL
δ: KIPPWINKEL
ε: KIPPACHSENWINKEL
θ1: ROLLWINKEL
θ2: NICKWINKEL
θ3: GIERWINKEL

Claims

Baumaschinensteuerungssystem mit einem Arbeitsgerät einschließlich eines Stiels und eines Löffels, der bezüglich des Stiels um eine Löffelachse und eine zur Löffelachse senkrechte Kippachse drehbar ist, wobei das Baumaschinensteuerungssystem folgendes aufweist: eine Zielkonstruktionsbodenformerzeugungseinheit, die eine Zielkonstruktionsbodenform erzeugt, die eine Zielform eines Grabungsziels angibt; eine Kippdatenberechnungseinheit, die Kippdaten des um die Kippachse gekippten Löffels berechnet; eine Regulierungspunktpositionsdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten eines in dem Löffel eingestellten Regulierungspunkts auf der Grundlage von Außenformdaten des Löffels, welche mindestens Breitedaten des Löffels beinhalten, berechnet; eine Kippzielbodenformberechnungseinheit, die eine Kippzielbodenform berechnet, die sich in einer seitlichen Richtung des Löffels in der Zielkonstruktionsbodenform auf der Grundlage der Positionsdaten des Regulierungspunkts, der Zielkonstruktionsbodenform und der Kippdaten erstreckt; und eine Arbeitsgerät-Steuereinheit, die ein Kippen des Löffels auf der Grundlage eines Abstands zwischen dem Regulierungspunkt und der Kippzielbodenform steuert.
Baumaschinensteuerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Kippdaten eine Kippbedienebene, die durch den Regulierungspunkt hindurchgeht und senkrecht zur Kippachse ist, aufweist, wobei die Kippzielbodenform durch einen sich schneidenden Teil zwischen der Zielkonstruktionsbodenform und der Kippbedienebene definiert ist, und wobei der Abstand ein Bedienabstand ist, der durch die Kippzielbodenform und den Regulierungspunkt definiert ist.
Baumaschinensteuerungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Arbeitsgerät-Steuereinheit eine Kippstoppsteuerung des Stoppens des Kippens des Löffels auf der Grundlage des Bedienabstands zwischen dem Regulierungspunkt und der Kippzielbodenform durchführt.
Baumaschinensteuerungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Arbeitsgerät-Steuereinheit die Kippstoppsteuerung durch das Kippen des Löffels, während die Kippachse bezüglich der Zielkonstruktionsbodenform geneigt ist, so dass der gekippte Löffel keine Regulierungsposition überschreitet, auf der Grundlage der Zielkonstruktionsbodenform durchführt.
Baumaschinensteuerungssystem nach Anspruch 3 oder 4, das weiterhin folgendes umfasst: eine Kandidaten-Regulierungspunktdatenberechnungseinheit, die Positionsdaten einer Vielzahl von in dem Löffel eingestellten Kandidaten-Regulierungspunkten aus den Außenformdaten des Löffels berechnet, wobei die Arbeitsgerät-Steuereinheit die Kippstoppsteuerung auf der Grundlage des Regulierungspunkts mit dem kürzesten Bedienabstand unter der Vielzahl von Kandidaten-Regulierungspunkten durchführt.
Baumaschine, die folgendes umfasst: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der den oberen Schwenkkörper trägt; ein Arbeitsgerät, das den Stiel und den Löffel aufweist und durch den oberen Schwenkkörper getragen wird; und das Baumaschinensteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Baumaschinensteuerverfahren für eine Baumaschine mit einem Arbeitsgerät, das einen Stiel und einen Löffel aufweist, der bezüglich des Stiels um eine Löffelachse und eine zur Löffelachse senkrechte Kippachse drehbar ist, wobei das Baumaschinensteuerverfahren folgendes umfasst: Erzeugen einer Zielkonstruktionsbodenform, die eine Zielform eines Grabungsziels angibt; Berechnen von Kippdaten des um die Kippachse gekippten Löffels; Berechnen von Positionsdaten eines in dem Löffel eingestellten Regulierungspunkts auf der Grundlage von Außenformdaten des Löffels, welche mindestens Breitedaten des Löffels beinhalten; Berechnen einer Kippzielbodenform, die sich in einer seitlichen Richtung des Löffels in der Zielkonstruktionsbodenform erstreckt, auf der Grundlage der Positionsdaten des Regulierungspunkts, der Zielkonstruktionsbodenform und der Kippdaten; und Ausgeben eines Steuerungssignals zur Steuerung eines Kippens des Löffels auf der Grundlage eines Abstands zwischen dem Regulierungspunkt und der Kippzielbodenform.