DE112017000119T5

DE112017000119T5 - Arbeitsmaschine und Steuerungsverfahren für Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112017000119T5
Application number: DE112017000119.6T
Authority: DE
Inventors: Toru Matsuyama; Ayumi OHKUMA; Takeo Yamada
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109511269A; KR102134739B1; US20190032302A1; KR20190017719A; US11047108B2; JPWO2019012700A1; WO2019012700A1; JP6876623B2

Abstract

Eine Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt enthält eine Arbeitsausrüstung, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Arbeitsausrüstung sowie eine Steuervorrichtung zum Steuern der Arbeitsausrüstung. Die Steuervorrichtung führt Eingriffs-Steuerung zum Absenken der Arbeitsausrüstung auf Basis eines Betätigungs-Befehls von der Betätigungsvorrichtung durch und verringert eine Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung während der Eingriffs-Steuerung, um die Arbeitsausrüstung vor Abschluss der Eingriffs-Steuerung zum Halten zu bringen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, die eine Arbeitsausrüstung enthält, sowie ein Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Für eine Arbeitsmaschine, die ein vorderes Anbaugerät enthält, das mit einem Löffel versehen ist, ist eine Steuerung vorgeschlagen worden, bei der der Löffel an einer Grenzfläche verschoben wird, die eine Soll-Form eines Ausführungsobjektes definiert (siehe beispielsweise Patentdokumente 1 und 2). Diese Steuerung wird als Eingriffs-Steuerung bezeichnet.
In einigen Situationen ist es je nach der Stellung der Arbeitsausrüstung der Arbeitsmaschine schwierig, diese Eingriffs-Steuerung für die Soll-Form des Ausführungsobjektes durchzuführen.
Das heißt, beim Einebnen von Boden durch Abkippen mit einem Löffelstiel kann es zu einer plötzlichen Änderung einer Geschwindigkeit eines Zylinders kommen, wenn der Löffelstiel eine Position nahe an einem Hub-Ende eines Löffelstielzylinders erreicht. Eine Änderung der Geschwindigkeit des Zylinders kann Genauigkeit des Einebnens von Boden beeinflussen. Dementsprechend kann die Eingriffs-Steuerung zum Halten kommen, wenn der Löffelstiel die Position nahe an dem Hub-Ende des Löffelstielzylinders erreicht.
LISTE DER ANFÜHRUNGEN
PATENTDOKUMENT

PATENTDOKUMENT 1: WO 2012/127912
PATENTDOKUMENT 1: WO 2016/056678

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Durch eine plötzliche Änderung von Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung bei einer Unterbrechung der Eingriffs-Steuerung wirkt jedoch ein Stoß auf die Arbeitsmaschine.
Die vorliegende Offenbarung ist erarbeitet worden, um die oben aufgeführten Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Arbeitsmaschine und ein Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine zu schaffen, mit denen ein auf eine Arbeitsausrüstung bei einer Unterbrechung von Eingriffs-Steuerung wirkender Stoß verringert wird.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt enthält eine Arbeitsausrüstung, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Arbeitsausrüstung sowie eine Steuervorrichtung zum Steuern der Arbeitsausrüstung. Die Steuervorrichtung führt Eingriffs-Steuerung zum Absenken der Arbeitsausrüstung auf Basis eines Betätigungs-Befehls von der Betätigungsvorrichtung durch und verringert eine Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung während der Eingriffs-Steuerung, um die Arbeitsausrüstung vor Abschluss der Eingriffs-Steuerung zum Halten zu bringen.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Mit der Arbeitsmaschine und dem Steuerungsverfahren für die Arbeitsmaschine kann auf eine Arbeitsausrüstung bei einer Unterbrechung von Eingriffs-Steuerung wirkender Stoß verringert werden.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Steuerungssystems 200 und eines Hydrauliksystems 300 darstellt, die in einem Hydraulikbagger 100 gemäß der Ausführungsform enthalten sind.
3 ist ein Schema, das ein Beispiel eines Hydraulikkreises 301 darstellt, der in einem Auslegerzylinder 10 gemäß der Ausführungsform enthalten ist.
4 ist ein Blockdiagramm einer Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 26 gemäß der Ausführungsform.
5 ist eine Grafik, die Soll-Aushub-Topographie-Daten U sowie einen Löffel 8 gemäß der Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Schema, das eine Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm gemäß der Ausführungsform darstellt.
7 ist eine Grafik, die eine Höchstgeschwindigkeit Vc_lmt gemäß der Ausführungsform darstellt.
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie 43I gemäß der Ausführungsform darstellt.
9 ist eine weitere Ansicht, die die Beziehung zwischen Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie 431 gemäß der Ausführungsform darstellt.
10 ist eine Grafik, die eine Geschwindigkeit des Auslegers bei Eingriffs-Steuerung des Auslegers zum Einebnen von Boden gemäß der Ausführungsform darstellt.
11 ist eine Grafik, die eine Begrenzungs-Tabelle für eine Geschwindigkeit des Auslegers gemäß der Ausführungsform darstellt.
12 ist eine Grafik, die einen Ablauf eines Steuerungsverfahrens für die Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen. Diese identischen Teile haben identische Namen und Funktionen, so dass Details dieser Teile hier nicht wiederholt beschrieben werden. Es ist anzumerken, dass „oben“, „unten“, „vor“, „nach“, „links“ und „rechts“ in der folgenden Beschreibung von einem Bezugspunkt aus gesehen definiert sind, der einer auf einem Fahrersitz sitzenden Bedienungsperson entspricht.
Allgemeiner Aufbau der Arbeitsmaschine
1 ist eine Perspektivansicht einer Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Steuerungssystems 200 und eines Hydrauliksystems 300 darstellt, die in einem Hydraulikbagger 100 gemäß der Ausführungsform enthalten sind.
Hydraulikbagger 100, der als eine Arbeitsmaschine dient, enthält, wie unter Bezugnahme auf 1 zu sehen ist, einen Fahrzeugkörper 1 sowie eine Arbeitsausrüstung 2.
Fahrzeugkörper 1 enthält eine obere Dreh-Einheit 3, die als eine Dreh-Einheit dient, sowie eine Fahrvorrichtung 5, die als eine Fahr-Einheit dient. Die obere Dreh-Einheit 3 nimmt einen Verbrennungsmotor, der als eine Krafterzeugungseinrichtung dient, Hydraulikpumpen und andere Einrichtungen im Inneren eines Motorraums 3EG auf. Motorraum 3EG ist an einem Ende der oberen Dreh-Einheit 3 angeordnet.
Gemäß der Ausführungsform besteht der Verbrennungsmotor, der als eine Krafterzeugungseinrichtung von Hydraulikbagger 100 dient, beispielsweise aus einem Dieselmotor. Die Krafterzeugungseinrichtung kann jedoch aus anderen Typen von Krafterzeugungseinrichtungen bestehen.
Die Krafterzeugungseinrichtung von Hydraulikbagger 100 kann beispielsweise eine Hybrid-Einrichtung sein, die aus einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor, einem Motorgenerator und einer Stromspeichereinrichtung besteht.
Die Krafterzeugungseinrichtung von Hydraulikbagger 100 kann aus einer Kombination einer Stromspeichereinrichtung und eines Motorgenerators ohne einen Verbrennungsmotor bestehen.
Die obere Dreh-Einheit 3 schließt eine Fahrerkabine 4 ein. Fahrerkabine 4 ist an dem anderen Ende der oberen Dreh-Einheit 3 angeordnet. Fahrerkabine 4 ist an der der Seite von Motorraum 3EG gegenüberliegenden Seite angeordnet. Eine Anzeige-Einheit 29 und eine Betätigungsvorrichtung 25, die in 2 dargestellt sind, sind im Inneren von Fahrerkabine 4 angeordnet.
Fahrvorrichtung 5 trägt die obere Dreh-Einheit 3. Fahrvorrichtung 5 enthält Raupenketten 5a und 5b. Die beiden an der linken und der rechten Seite von Fahrvorrichtung 5 vorhandenen Fahr-Motoren 5c drehen zusammen oder einzeln die Raupenketten 5a und 5b, so dass Hydraulikbagger 100 fahren kann. Arbeitsausrüstung 2 ist an einer Seite von Fahrerkabine 4 der oberen Dreh-Einheit 3 angebracht.
Hydraulikbagger 100 kann eine Fahrvorrichtung enthalten, die anstelle der Raupenketten 5a und 5b mit Rädern versehen ist, und Antriebskraft eines Motors über ein Getriebe auf die Räder übertragen. Zu Beispielen von Hydraulikbagger 100 dieses Typs gehört ein hydraulischer Radbagger.
Hydraulikbagger 100 kann beispielsweise ein Tieflöffel-Lader sein.
Die Vorderseite der oberen Dreh-Einheit 3 entspricht der Seite, an der Arbeitsausrüstung 2 und Fahrerkabine 4 angeordnet sind, während die Rückseite der oberen Dreh-Einheit 3 der Seite entspricht, an der Motorraum 3EG angeordnet ist. Die linke Seite in der Vorwärtsrichtung entspricht der linken Seite der oberen Dreh-Einheit 3, während die rechte Seite in der Vorwärtsrichtung der rechten Seite der oberen Dreh-Einheit 3 entspricht. Die Querrichtung der oberen Dreh-Einheit 3 wird auch als eine Breitenrichtung bezeichnet. Die Seite der Fahrvorrichtung 5 von Hydraulikbagger 100 bzw. des Fahrzeugkörpers 1 in Bezug auf den oberen Dreh-Körper 3 entspricht der unteren Seite, während die Seite der oberen Dreh-Einheit 3 in Bezug auf Fahrvorrichtung 5 der oberen Seite entspricht. Die Längsrichtung, die Breitenrichtung und die Höhenrichtung von Hydraulikbagger 100 entsprechen einer Richtung x, einer Richtung y bzw. einer Richtung z. Wenn sich der Hydraulikbagger 100 auf einer horizontalen Ebene befindet, entspricht die untere Seite der Seite in der Richtung der Schwerkraft, die identisch mit der senkrechten Richtung ist, während die obere Seite der der Schwerkraft-Seite gegenüberliegenden Seite in der senkrechten Richtung entspricht.
Arbeitsausrüstung 2 enthält einen Ausleger 6, einen Löffelstiel 7, einen Löffel 8, der als ein Arbeitswerkzeug dient, einen Auslegerzylinder 10, einen Löffelstielzylinder 11 sowie einen Löffelzylinder 12. Ein hinteres Ende von Ausleger 6 ist über einen Auslegerbolzen 13 an einem vorderen Abschnitt von Fahrzeugkörper 1 angebracht. Ein hinteres Ende von Löffelstiel 7 ist über einen Löffelstielbolzen 14 an einem vorderen Ende von Ausleger 6 angebracht. Löffel 8 ist über einen Löffelbolzen 15 an einem vorderen Ende von Löffelstiel 7 angebracht. Löffel 8 kann um Löffelbolzen 15 herum bewegt werden. Eine Vielzahl von Zähnen 8B sind an Löffel 8 an der Löffelbolzen 15 gegenüberliegenden Seite angebracht. Schneidkanten 8T entsprechen vorderen Enden der Zähne 8B.
Gemäß der Ausführungsform entspricht Anheben von Arbeitsausrüstung 2 einer Bewegung von Arbeitsausrüstung 2 in der Richtung von einer mit dem Boden in Eingriff befindlichen Fläche von Hydraulikbagger 100 auf die obere Dreh-Einheit 3 zu. Absenken von Arbeitsausrüstung 2 entspricht einer Bewegung von Arbeitsausrüstung 2 in der Richtung von der oberen Dreh-Einheit 3 von Hydraulikbagger 100 auf die mit dem Boden in Eingriff befindliche Fläche zu. Die mit dem Boden in Eingriff befindliche Fläche 100 ist eine ebene Fläche, die durch wenigstens drei Punkte von Eingriffsabschnitten zwischen den Raupenketten 5a und 5b und dem Boden gebildet wird.
Wenn eine Arbeitsmaschine nicht mit der oberen Dreh-Einheit 3 versehen ist, entspricht Anheben von Arbeitsausrüstung 2 einer Bewegung von Arbeitsausrüstung 2 in der Richtung von einer mit dem Boden in Eingriff befindlichen Fläche der Arbeitsmaschine weg. Absenken von Arbeitsausrüstung 2 entspricht einer Bewegung von Arbeitsausrüstung 2 in der Richtung der Annäherung an die mit dem Boden in Eingriff befindliche Fläche der Arbeitsmaschine. Wenn die Arbeitsmaschine anstelle von Raupenketten Räder hat, ist die mit dem Boden in Eingriff befindliche Fläche eine ebene Fläche, die durch mit dem Boden in Eingriff befindliche Abschnitte von wenigstens drei Rädern gebildet wird.
Löffel 8 muss nicht die Vielzahl von Zähnen 8B aufweisen. Es kann ein Löffel eingesetzt werden, der nicht die in 1 dargestellten Zähne 8B aufweist sondern eine Schneidkante hat, die durch eine Stahlplatte in einer geraden Form gebildet wird. Arbeitsausrüstung 2 kann beispielsweise einen Schwenklöffel mit einem einzelnen Zahn enthalten. Der Schwenklöffel ist dabei ein Löffel, der einen Löffel-Schwenkzylinder enthält und nach rechts und links geschwenkt wird, um einen Hang oder eine plane Fläche in einer gewünschten Form auszubilden oder zu planieren, und der auch rollende Verdichtung unter Verwendung einer Bodenplatte durchführt, selbst wenn sich der Hydraulikbagger auf einem Hangbereich befindet. Als Alternative dazu kann Arbeitsausrüstung 2 ein Bohr-Anbaugerät enthalten, das anstelle von Löffel 8 mit einem Hangbearbeitungs-Löffel (slope bucket) oder einem Bohrer als Arbeitswerkzeug versehen ist.
Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 und Löffelzylinder 12, die in 1 dargestellt sind, sind jeweils Hydraulikzylinder, die mit einem Druck von Hydrauliköl (im Folgenden, wenn zutreffend, als Öldruck bezeichnet) angetrieben werden. Auslegerzylinder 10 treibt Ausleger 6 an und hebt Ausleger 6. Löffelstielzylinder 11 treibt Löffelstiel 7 an und bewegt Löffelstiel 7 um Löffelstielbolzen 14 herum. Löffelzylinder 12 treibt Löffel 8 an und bewegt Löffel 8 um Löffelbolzen 15 herum.
Ein Richtungs-Steuerventil 64, das in 2 dargestellt ist, befindet sich zwischen den Hydraulikzylindern, wie Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 sowie Löffelzylinder 12 und den in 2 dargestellten Hydraulikpumpen 36 und 37. Richtungs-Steuerventil 64 steuert Strömungsgeschwindigkeiten von Hydrauliköl, das Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11, Löffelzylinder 12 und anderen von den Hydraulikpumpen 36 und 37 zugeführt wird, und schaltet Strömungsrichtungen des Hydrauliköls um. Richtungs-Steuerventil 64 enthält ein Fahrtrichtungs-Steuerventil zum Antreiben der Fahr-Motoren 5c sowie ein Arbeitsausrüstungs-Richtungs-Steuerventil zum Steuern von Dreh-Motoren, die Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11, Löffelzylinder 12 sowie die obere Dreh-Einheit 3 drehen.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26, die in 2 dargestellt ist, steuert ein in 2 dargestelltes Steuerventil 27, um einen Vorsteuerdruck von Hydrauliköl zu steuern, dass von Betätigungsvorrichtung 25 Richtungs-Steuerventil 64 zugeführt wird. Steuerventil 27 ist in einem Hydrauliksystem von Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 enthalten. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert Steuerventil 27, das in einem Vorsteuer-Ölweg 450 enthalten ist, um Bewegungen von Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 zu steuern.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 gemäß der Ausführungsform schließt Steuerventil 27, um jeweilige Geschwindigkeiten von Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 zu verringern.
Antennen 21 und 22 sind an einem oberen Teil der oberen Dreh-Einheit 3 angebracht. Die Antennen 21 und 22 dienen dazu, eine aktuelle Position von Hydraulikbagger 100 zu erfassen. Die Antennen 21 und 22 sind elektrisch mit einer in 2 dargestellten Positionserfassungs-Einrichtung 19 verbunden, die als ein Positionsdetektor zum Erfassen einer aktuellen Position von Hydraulikbagger 100 dient.
Positionserfassungs-Einrichtung 19 erfasst eine aktuelle Position von Hydraulikbagger 100 unter Einsatz von Echtzeitkinematik-Satellitennavigationssystemen (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems - RTKGNSS). In der folgenden Beschreibung werden die Antennen 21 und 22, wenn zutreffend, als GNSS-Antennen 21 und 22 bezeichnet. Wenn die GNSS-Antennen 21 und 22 eine GNSS-Funkwelle empfangen, wird ein Signal in der GNSS-Funkwelle in Positionserfassungs-Einrichtung 19 eingegeben. Positionserfassungs-Einrichtung 19 erfasst Installationspositionen der GNSS-Antennen 21 und 22. Positionserfassungs-Einrichtung 19 enthält beispielsweise einen dreidimensionalen Positionssensor.
Hydrauliksystem 300
Hydrauliksystem 300 von Hydraulikbagger 100 enthält, wie unter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, einen Verbrennungsmotor 35, der als eine Krafterzeugungsquelle dient, sowie Hydraulikpumpen 36 und 37. Die Hydraulikpumpen 36 und 37, die von Verbrennungsmotor 35 angetrieben werden, stoßen Hydrauliköl aus. Das von den Hydraulikpumpen 36 und 37 ausgestoßene Hydrauliköl wird Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11 und Löffelzylinder 12 zugeführt.
Hydraulikbagger 100 enthält einen Dreh-Motor 38. Dreh-Motor 38 ist ein Hydraulikmotor, der mit Hydrauliköl angetrieben wird, das von den Hydraulikpumpen 36 und 37 ausgestoßen wird. Dreh-Motor 38 dreht die obere Dreh-Einheit 3. Es ist anzumerken, dass anstelle der in 2 dargestellten 2 Hydraulikpumpen 36 und 37 auch nur eine einzelne Hydraulikpumpe vorhanden sein kann. Dreh-Motor 38 kann ein anderer Motor als ein Hydraulikmotor, z.B. ein Elektromotor, sein.
Steuerungssystem 200
Steuerungssystem 200, das als ein Steuerungssystem für die Arbeitsmaschine dient, enthält, wie unter Bezugnahme auf 2 zu sehen ist, Positionserfassungs-Einrichtung 19, eine Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten, Betätigungsvorrichtung 25, Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26, die als eine Steuervorrichtung der Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform dient, eine Sensor-Steuervorrichtung 39, eine Anzeige-Steuervorrichtung 28 und Anzeige-Einheit 29.
Betätigungsvorrichtung 25 ist eine Einrichtung zum Betätigen von Arbeitsausrüstung 2 sowie der in 1 dargestellten oberen Dreh-Einheit 3. Betätigungsvorrichtung 25 ist eine Einrichtung zum Betätigen von Arbeitsausrüstung 2. Betätigungsvorrichtung 25 nimmt eine Betätigung zum Antreiben von Arbeitsausrüstung 2 von der Bedienungsperson an und gibt einen Vorsteuer-Öldruck aus, der einer Betätigungsvariablen entspricht.
Der Vorsteuer-Öldruck, der einer Betätigungsvariablen entspricht, ist äquivalent zu einem Betätigungs-Befehl. Dieser Betätigungs-Befehl ist ein Befehl zum Bewegen von Arbeitsausrüstung 2.
Der Betätigungs-Befehl wird durch Betätigungsvorrichtung 25 erzeugt. Betätigungsvorrichtung 25 wird durch die Bedienungsperson betätigt, so dass der Betätigungs-Befehl ein Befehl zum Bewegen von Arbeitsausrüstung 2 auf Basis einer durch die Bedienungsperson als eine manuelle Betätigung eingegebenen Betätigung ist.
Gemäß der Ausführungsform enthält Betätigungsvorrichtung 25 einen linken Bedienhebel 25L, der sich an der linken Seite der Bedienungsperson befindet, sowie einen rechten Bedienhebel 25R, der sich an der rechten Seite der Bedienungsperson befindet.
Beispielsweise ist eine Betätigung des rechten Bedienhebels 25R in der Längsrichtung mit einer Betätigung von Ausleger 6 verbunden. Wenn der rechte Bedienhebel 25R nach vorn gedrückt wird, wird Ausleger 6 abgesenkt. Wenn der rechte Bedienhebel 25R nach hinten gedrückt wird, wird Ausleger 6 angehoben. Die Bewegungen zum Absenken und Anheben von Ausleger 6 werden entsprechend Betätigungsvorgängen in der Längsrichtung durchgeführt.
Eine Betätigung des rechten Bedienhebels 25R in der Querrichtung ist mit einer Betätigung von Löffel 8 verbunden. Wenn der rechte Bedienhebel 25R nach links gedrückt wird, führt Löffel 8 Aushub durch. Wenn der rechte Bedienhebel 25R nach rechts gedrückt wird, führt Löffel 8 Abkippen durch. Die Bewegung von Löffel 8 für Aushub und Abkippen wird entsprechend einer Betätigung in der Querrichtung durchgeführt.
Eine Betätigung des linken Bedienhebels 25L in der Längsrichtung ist oder einer Betätigung von Löffelstiel 7 verbunden. Wenn der linke Bedienhebel 25L nach vorn gedrückt wird, führt Löffelstiel 7 Abkippen durch. Wenn der linke Bedienhebel 25L nach hinten gedrückt wird, führt Löffelstiel 7 Aushub durch.
Eine Betätigung des linken Bedienhebels 25L in der Querrichtung ist mit einer Drehung der oberen Dreh-Einheit 30 verbunden. Wenn der linke Bedienhebel 25L nach links gedrückt wird, dreht sich die obere Dreh-Einheit 3 nach links. Wenn der linke Bedienhebel 25L nach rechts gedrückt wird, dreht sich die obere Dreh-Einheit 3 nach rechts.
Betätigungsvorrichtung 25 gemäß der Ausführungsform ist eine Vorsteuer-Hydraulikeinrichtung. Hydrauliköl, das einen Druck hat, der durch Druckreduzierventil 25V auf einen vorgegebenen Vorsteuerdruck reduziert wird, wird Betätigungsvorrichtung 25 entsprechend einer Ausleger-Betätigung, einer Löffel-Betätigung, einer Löffelstiel-Betätigung und einer Dreh-Betätigung von Hydraulikpumpe 36 zugeführt.
Eine Betätigung des rechten Bedienhebels 25R in der Längsrichtung ermöglicht Zufuhr eines Vorsteuer-Drucks zur Vorsteuer-Ölweg 450. In diesem Zustand wird die Betätigung von Ausleger 6 von der Bedienungsperson angenommen. Hydrauliköl wird Vorsteuer-Ölweg 450 zugeführt, indem eine Ventileinrichtung des rechten Bedienhebels 25R entsprechend einer Betätigungsvariablen des rechten Bedienhebels 25R geöffnet wird.
Druck-Sensor 66 erfasst einen Druck von Hydrauliköl in Vorsteuer-Ölweg 450 bei der Zufuhr von Hydrauliköl als einen Vorsteuerdruck.
Druck-Sensor 66 bestimmt den erfassten Vorsteuerdruck als Ausleger-Betätigungsvariable MB und überträgt Ausleger-Betätigungsvariable MB zu Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26. Eine Betätigungsvariable des rechten Bedienhebels 25R in der Längsrichtung wird im Folgenden, wenn zutreffend, als eine Ausleger-Betätigungsvariable MB bezeichnet. Ein Steuerventil (im Folgenden, wenn zutreffend, als Eingriffs-Ventil bezeichnet) 27C und ein Wechselventil 51 sind in Vorsteuer-Ölweg 50 enthalten. Eingriffs-Ventil 27C und Wechselventil 51 werden im Folgenden ausführlich beschrieben.
Eine Betätigung des rechten Bedienhebels 25R in der Querrichtung ermöglicht Zufuhr eines Vorsteuer-Öldrucks zu Vorsteuer-Ölweg 450. In diesem Zustand wird die Betätigung von Löffel 8 von der Bedienungsperson angenommen. Hydrauliköl wird Vorsteuer-Ölweg 450 zugeführt, indem die Ventileinrichtung des rechten Bedienhebels 25R entsprechend einer Betätigungsvariablen des rechten Bedienhebels 25R geöffnet wird.
Druck-Sensor 66 erfasst einen Druck von Hydrauliköl in Vorsteuer-Ölweg 450 bei der Zufuhr von Hydrauliköl als einen Vorsteuerdruck. Druck-Sensor 66 bestimmt den erfassten Vorsteuerdruck als Löffel-Betätigungsvariable MT und überträgt Löffel-Betätigungsvariable MT zu Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26. Eine Betätigungsvariable des rechten Bedienhebels 25R in der Querrichtung wird im Folgenden, wenn zutreffend, als eine Löffel-Betätigungsvariable MT bezeichnet.
Eine Betätigung des linken Bedienhebels 25L in der Längsrichtung ermöglicht Zufuhr eines Vorsteuer-Öldrucks zu Vorsteuer-Ölweg 450. In diesem Zustand wird die Betätigung von Löffelstiel 7 von der Bedienungsperson angenommen. Hydrauliköl wird Vorsteuer-Ölweg 450 zugeführt, indem die Ventileinrichtung des linken Bedienhebels 25L entsprechend einer Betätigungsvariablen des linken Bedienhebels 25L geöffnet wird.
Druck-Sensor 66 erfasst einen Druck von Hydrauliköl in Vorsteuer-Ölweg 450 bei der Zufuhr von Hydrauliköl als einen Vorsteuerdruck. Druck-Sensor 66 bestimmt den erfassten Vorsteuerdruck als Löffelstiel-Betätigungsvariable MA und überträgt Löffelstiel-Betätigungsvariable zu Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26. Eine Betätigungsvariable des linken Bedienhebels 25L in der Längsrichtung wird im Folgenden, wenn zutreffend, als eine Löffelstiel-Betätigungsvariable MA bezeichnet.
Wenn der rechte Bedienhebel 25R betätigt wird, führt Betätigungsvorrichtung 25 Richtungs-Steuerventil 64 einen Vorsteuer-Öldruck auf einem Pegel zu, der einer Betätigungsvariablen des rechten Bedienhebels 25R entspricht.
Wenn der linke Bedienhebel 25L betätigt wird, führt Betätigungsvorrichtung 25 Richtungs-Steuerventil 64 einen Vorsteuer-Öldruck auf einem Pegel zu, der einer Betätigungsvariablen des linken Bedienhebels 25L entspricht. Richtungs-Steuerventil 64 bewegt sich entsprechend einem Richtungs-Steuerventil 64 von Betätigungsvorrichtung 25 zugeführten Vorsteuer-Öldruck.
Steuerungssystem 200 enthält einen ersten Hub-Sensor 16, einen zweiten Hub-Sensor 17 und einen dritten Hub-Sensor 18. Beispielsweise ist der erste Hub-Sensor 16 in Auslegerzylinder 10 enthalten, ist der zweite Hub-Sensor 17 in Löffelstielzylinder 11 enthalten und ist der dritte Hub-Sensor 18 in Löffelzylinder 12 enthalten.
Sensor-Steuervorrichtung 39 enthält eine Speicher-Einheit, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM) und einen Festwertspeicher (read only memory - ROM), sowie eine Verarbeitungs-Einheit, wie beispielsweise eine CPU.
Sensor-Steuervorrichtung 39 berechnet einen Neigungswinkel θ1 von Ausleger 6 in Bezug auf eine Richtung (Richtung der z-Achse) senkrecht zu einer horizontalen Ebene (Ebene x-y) in einem lokalen Koordinatensystem von Hydraulikbagger 100, d. h. einem lokalen Koordinatensystem von Fahrzeugkörper 1, auf Basis einer durch den ersten Hub-Sensor 16 erfassten Länge LS1 des Auslegerzylinders und gibt den berechneten Neigungswinkel θ1 an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 sowie Anzeige-Steuervorrichtung 28 aus.
Sensor-Steuervorrichtung 39 berechnet einen Neigungswinkel θ2 von Löffelstiel 7 in Bezug auf Ausleger 6 auf Basis einer durch den zweiten Hub-Sensor 16 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders und gibt den berechneten Neigungswinkel θ2 an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 sowie Anzeige-Steuervorrichtung 28 aus.
Sensor-Steuervorrichtung 39 berechnet einen Neigungswinkel θ3 von Schneidkanten 8T von Löffel 8 in Bezug auf Löffelstiel 7 auf Basis einer durch den dritten Hub-Sensor 18 erfassten Länge LS3 des Löffelzylinders und gibt den berechneten Neigungswinkel θ3 an Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 sowie Anzeige-Steuervorrichtung 28 aus.
Die Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 können mit anderen Verfahren als unter Einsatz des ersten Hub-Sensors 16, des zweiten, Hub-Sensors 17 und des dritten Hub-Sensors 18 erfasst werden. Beispielsweise kann ein Winkel-Sensor, wie z.B. ein Potentiometer, eingesetzt werden, um die Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 zu erfassen.
Eine Trägheitsmessungs-Einheit (IMU) 24 ist mit Sensor-Steuervorrichtung 39 verbunden. IMU 24 erfasst Informationen über Neigung des Fahrzeugkörpers, wie beispielsweise eine Längsneigung um die Achse Y herum sowie eine Querneigung um die Achse X des in 1 dargestellten Hydraulikbaggers 100 herum, und gibt die erfassten Informationen an Sensor-Steuervorrichtung 39 aus. Wo
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 enthält eine Speicher-Einheit 26Q, wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM) und einen Festwertspeicher (read only memory - ROM), sowie eine Verarbeitungs-Einheit 26P, wie beispielsweise eine CPU. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert Eingriffs-Ventil 27C und Steuerventil 27 auf Basis von Ausleger-Betätigungsvariable MB, Löffel-Betätigungsvariable MT sowie Löffelstiel-Betätigungsvariable MA, die in 2 dargestellt sind.
Richtungs-Steuerventil 64, das in 2 dargestellt ist, ist beispielsweise ein Proportional-Steuerventil und wird mittels Hydrauliköl gesteuert, das von Betätigungsvorrichtung 25 zugeführt wird.
Richtungs-Steuerventil 64 ist zwischen dem Abschnitt von Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11, Löffelzylinder 12 sowie einem hydraulischen Stellglied, wie beispielsweise Dreh-Motor 38, und dem Abschnitt der Hydraulikpumpen 36 und 37 angeordnet.
Richtungs-Steuerventil 64 steuert Strömungsgeschwindigkeiten und -richtungen von Hydrauliköl, das Auslegerzylinder 10, Löffelstielzylinder 11, Löffelzylinder 12 und Dreh-Motor 38 von den Hydraulikpumpen 36 und 37 zugeführt wird.
Positionserfassungs-Einrichtung 19, die in Steuerungssystem 200 enthalten ist, schließt die oben beschriebenen GNSS-Antennen 21 und 22 ein. Wenn die GNSS-Antennen 21 und 22 eine GNSS-Funkwelle empfangen, wird ein Signal in der GNSS-Funkwelle in Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten eingeben.
GNSS-Antenne 21 empfängt Bezugspositions-Daten P1, die eine eigene Position angeben, von einem Ortungssatelliten. GNSS-Antenne 22 empfängt Bezugspositions-Daten P2, die eine eigene Position angeben, von dem Ortungssatelliten.
Die GNSS-Antennen 21 und 22 empfangen die Bezugspositions-Daten P1 und P2 in einem vorgegebenen Zyklus. Die Bezugspositions-Daten P1 und P2 sind jeweils Informationen, die die Installationsposition der entsprechenden GNSS-Antenne anzeigen. Die GNSS-Antennen 21 und 22 geben die Bezugspositions-Daten P1 und P2 immer dann an die Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten aus, wenn die GNSS-Antennen 21 und 22 diese Daten P1 und P2 empfangen.
Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten enthält eine Speicher-Einheit, wie beispielsweise einen RAM und einen ROM, sowie eine Verarbeitungs-Einheit, wie beispielsweise eine CPU. Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten erzeugt Positions-Daten der Dreh-Einheit, die eine Position der oberen Dreh-Einheit 3 angeben, auf Basis von zwei Bezugspositions-Datenelementen P1 und P2.
Die Positions-Daten der Dreh-Einheit enthalten gemäß der Ausführungsform Bezugspositions-Daten P, die einem von zwei Bezugspositions-Datenelementen P1 und P2 entsprechen, sowie Richtungs-Daten Q der Dreh-Einheit, die auf Basis von 2 Bezugspositions-Datenelementen P1 und P2 erzeugt werden. Die Richtungs-Daten Q der Dreh-Einheit zeigen eine Richtung an, in der Arbeitsausrüstung 2, d. h. die obere Dreh-Einheit 3, gewandt ist.
Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten aktualisiert die Bezugspositions-Daten P und die Richtungs-Daten Q der Dreh-Einheit, die jeweils Positions-Daten der Dreh-Einheit angeben, und gibt die aktualisierten Daten immer dann an Anzeige-Steuervorrichtung 28 aus, wenn 2 Bezugspositions-Datenelemente P1 und P2 in einem vorgegebenen Zyklus von den GNSS-Antennen 21 und 22 erfasst werden.
Anzeige-Steuervorrichtung 28 enthält eine Speicher-Einheit, wie beispielsweise einen RAM und einen ROM, sowie eine Verarbeitungs-Einheit, wie beispielsweise eine CPU. Anzeige-Steuervorrichtung 28 bezieht Bezugspositions-Daten P und Richtungs-Daten Q der Dreh-Einheit, die jeweils Positions-Daten der Dreh-Einheit angeben, von Einheit 23 zum Berechnen globaler Koordinaten.
Anzeige-Steuervorrichtung 28 erzeugt gemäß der Ausführungsform als Positions-Daten der Arbeitsausrüstung Positions-Daten S der Löffel-Schneidkanten, die eine 3-dimensionale Position von Schneidkanten 8T von Löffel 8 angeben. Anzeige-Steuervorrichtung 28 erzeugt anschließend Soll-Aushub-Topographie-Daten U auf Basis von Positions-Daten der Löffel-Schneidkanten und Soll-Ausführungsinformationen T.
Die Soll-Ausführungsinformationen T sind gemäß der Ausführungsform Informationen, die ein mit der in Hydraulikbagger 1 enthaltenen Arbeitsausrüstung 2 zu bearbeitendes Objekt oder ein Bearbeitungsziel für ein Aushub-Objekt angeben. Beispiele für Soll-Ausführungsinformationen T schließen Informationen zur Gestaltung eines Ausführungsobjektes mit Hydraulikbagger 100 ein. Beispiele für ein mit Arbeitsausrüstung 2 zu bearbeitendes Objekt schließen Boden ein. Beispiele einer mit Arbeitsausrüstung 2 ausgeführten Bearbeitung schließen einer Aushub-Bearbeitung und eine Bearbeitung zum Einebnen von Boden ein. Die Bearbeitung mit Arbeitsausrüstung 2 ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Anzeige-Steuervorrichtung 28 leitet Soll-Aushubprofil-Daten Ua zur Anzeige auf Basis von Soll-Aushubprofil-Daten U her und zeigt eine Soll-Form eines mit Arbeitsausrüstung 2 zu bearbeitenden Objektes, wie beispielsweise ein Bodenrelief, auf Basis der Soll-Aushubprofil-Daten Ua zur Anzeige an Anzeige-Einheit 29 an.
Anzeige-Einheit 29 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die Eingabe beispielsweise über einen Touchscreen empfängt. Anzeige-Einheit 29 ist jedoch nicht auf diesen Typ beschränkt. Gemäß der Ausführungsform befindet sich ein Schalter 29S neben Anzeige-Einheit 29. Schalter 29S ist eine Eingabeeinrichtung, die betätigt wird, um weiter unten beschriebene Eingriffs-Steuerung auszuführen oder Durchführung der Eingriffs-Steuerung zu unterbrechen.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bezieht Ausleger-Betätigungsvariable MB, Löffel-Betätigungsvariable MT sowie Löffelstiel-Betätigungsvariable MA von Druck-Sensor 66. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bezieht Neigungswinkel 61 von Ausleger 6, Neigungswinkel θ2 von Löffelstiel 7 und Neigungswinkel θ3 von Löffel 8 von Sensor-Steuervorrichtung 39.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bezieht Soll-Aushub-Topographie-Daten U von Anzeige-Steuervorrichtung 28. Die Soll-Aushub-Topographie-Daten U sind Informationen, die in den Soll-Ausführungsinformationen T enthalten sind und einen Umfang einer Bearbeitung angeben, die von Hydraulikbagger 100 durchgeführt wird.
Die Soll-Aushub-Topographie-Daten U sind ein Teil der Soll-Ausführungsinformationen T. Die Soll-Aushub-Topographie-Daten U geben ähnlich wie die Soll-Ausführungsinformationen T eine Form eines Bearbeitungsziels eines mit Arbeitsausrüstung 2 zu bearbeitenden Objektes an. Die Form des Bearbeitungsziels wird im Folgenden, wenn zutreffend, als Soll-Aushub-Topographie bezeichnet.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 berechnet eine Position der Schneidkanten 8T von Löffel 8 (im Folgenden, wenn zutreffend, als Schneidkanten-Position bezeichnet) auf Basis eines von Sensor-Steuervorrichtung 39 bezogenen Winkels von Arbeitsausrüstung 2.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 steuert eine Bewegung von Arbeitsausrüstung 2 auf Basis eines Abstandes zwischen den Soll-Aushub-Topographie-Daten U und Schneidkanten 8T von Löffel 8 sowie einer Geschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2, so dass die Schneidkanten 8T von Löffel 8 entsprechend den Soll-Aushub-Topographie-Daten U verschoben werden können.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 führt Steuerung so durch, dass eine Geschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 in einer Richtung der Annäherung an ein Ausführungs-Objekt auf einer Geschwindigkeit gehalten wird, die niedriger ist oder genauso hoch wie eine Höchstgeschwindigkeit, um zu verhindern, dass Löffel 8 in eine Soll-Form eines mit Arbeitsausrüstung 2 zu bearbeitenden Objektes eindringt, die durch die Soll-Aushub-Topographie-Daten U angegeben wird. Diese Steuerung wird, wenn zutreffend, als Eingriffs-Steuerung bezeichnet.
Beispielsweise wird die Eingriffs-Steuerung durchgeführt, wenn die Bedienungsperson von Hydraulikbagger 100 Durchführung der Eingriffs-Steuerung unter Verwendung des in 2 dargestellten Schalters 29S auswählt. Wenn ein Abstand zwischen der weiter unten beschriebenen Soll-Aushub-Topographie und Löffel 8 berechnet wird, ist eine Bezugsposition von Löffel 8 nicht auf die Position der Schneidkanten 8T beschränkt, sondern kann an anderen geeigneten Positionen liegen.
Während der Eingriffs-Steuerung erzeugt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ein Ausleger-Befehlssignal CBI und gibt das erzeugte Ausleger-Befehlssignal CBI an das in 2 dargestellte Eingriffs-Ventil 27C aus, um Arbeitsausrüstung 2 so zu steuern, dass die Schneidkanten 8T von Löffel 8 entsprechend den Soll-Aushub-Topographie-Daten U verschoben werden können.
Ausleger 6 bewegt sich auf Basis von Ausleger-Befehlssignal CBI. Eine Geschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2, d. h. eine Geschwindigkeit von Löffel 8, wird mittels einer Bewegung von Ausleger 6 auf Basis von Ausleger-Befehlssignal CBI gesteuert. Eine Geschwindigkeit der Annäherung von Löffel 8 an die Soll-Aushub-Topographie-Daten U wird entsprechend einem Abstand zwischen Löffel 8 und den Soll-Aushub-Topographie-Daten U reguliert.
Aufbau von Hydraulikkreis 301
3 ist ein Schema, das ein Beispiel eines Hydraulikkreises 301 darstellt, der in einem Auslegerzylinder 10 gemäß der Ausführungsform enthalten ist.
Hydraulikkreis 301 enthält, wie unter Bezugnahme auf 3 zu sehen ist, Vorsteuer-Ölweg 450 zwischen Betätigungsvorrichtung 25 und Richtungs-Steuerventil 64. Richtungs-Steuerventil 64 ist ein Ventil zum Steuern einer Strömungsrichtung von Hydrauliköl, das Auslegerzylinder 10 zugeführt wird.
Richtungs-Steuerventil 64 ist gemäß der Ausführungsform ein Kolbenventil, bei dem ein stabförmiger Kolben 64S verschoben wird, um eine Strömungsrichtung von Hydrauliköl umzuschalten.
Kolben 64S wird durch Hydrauliköl verschoben, das von der in 2 dargestellten Betätigungsvorrichtung 25 zugeführt wird (im Folgenden, wenn zutreffend, als Vorsteuer-Öl bezeichnet). Richtungs-Steuerventil 64 führt Auslegerzylinder 10 mittels einer Verschiebung von Kolben 64S Hydrauliköl zu, um Auslegerzylinder 10 zu bewegen.
Vorsteuer-Ölweg 50 und Vorsteuer-Ölweg 450B sind mit Wechselventil 51 verbunden.
Wechselventil 51 und ein Ende von Richtungs-Steuerventil 64 sind über einen Ölweg 452B miteinander verbunden. Das andere Ende von Richtungs-Steuerventil 64 und Betätigungsvorrichtung 25 sind miteinander über einen Vorsteuer-Ölweg 450A sowie einen Vorsteuer-Ölweg 452A verbunden. Vorsteuer-Ölweg 50 schließt Eingriffs-Ventil 27C ein. Eingriffs-Ventil 27C reguliert einen Vorsteuerdruck von Vorsteuer-Ölweg 50.
Vorsteuer-Ölweg 450B enthält einen Druck-Sensor 66B und ein Steuerventil 27B. Vorsteuer-Ölweg 450A enthält einen Druck-Sensor 66A, der sich zwischen einem Steuerventil 27A und Betätigungsvorrichtung 25 befindet. Ein Erfassungswert, der von Druck-Sensor 66 ermittelt wird, wird durch die in 2 dargestellte Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 erfasst und zur Steuerung von Auslegerzylinder 10 genutzt.
Druck-Sensor 66 und Druck-Sensor 66B entsprechen dem in 2 dargestellten Druck-Sensor 66. Steuerventil 27A und Steuerventil 27B entsprechen dem in 2 dargestellten Steuerventil 27.
Von den Hydraulikpumpen 36 und 37 zugeführtes Hydrauliköl wird über Richtungs-Steuerventil 64 weiter Auslegerzylinder 10 zugeführt. Die Zufuhr von Hydrauliköl wird mittels einer Verschiebung von Kolben 64S in der axialen Richtung zwischen Zufuhr zu einer Deckelseiten-Ölkammer 48R von Auslegerzylinder 10 und Zufuhr zu einer Stangenseiten-Ölkammer 47R umgeschaltet.
Eine Strömungsgeschwindigkeit von Hydrauliköl, d. h. eine Zuführmenge an Hydrauliköl zu Auslegerzylinder 10 pro Zeiteinheit, wird mittels einer Verschiebung von Kolben 64S in der axialen Richtung reguliert. Eine Bewegungsgeschwindigkeit von Auslegerzylinder 10 wird mittels Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit von Hydrauliköl zu Auslegerzylinder 10 reguliert.
Wenn Kolben 64S von Richtungs-Steuerventil 64 in einer ersten Richtung verschoben wird, wird Öl von Richtungs-Steuerventil 64 zu Deckelseiten-Ölkammer 48R zugeführt. Wenn Hydrauliköl von Stangenseiten-Ölkammer 47 R zu Richtungs-Steuerventil 64 zurückgeleitet wird, wird ein Kolben 10P von Auslegerzylinder 10 von Deckelseiten-Ölkammer 48R auf Stangenseiten-Ölkammer 47R zu verschoben. Dadurch erstreckt sich eine Stange 10L, die mit Kolben 10B verbunden ist, aus Auslegerzylinder 10.
Wenn Kolben 64S von Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis eines Befehls von Betätigungsvorrichtung 25 in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu einer ersten Richtung verschoben wird, wird Hydrauliköl von der Deckelseiten-Ölkammer 48R zu Richtungs-Steuerventil 64 zurückgeleitet. Wenn Hydrauliköl von Richtungs-Steuer-ventil 64 Stangenseiten-Ölkammer 47R zugeführt wird, wird Kolben 10P von Auslegerzylinder 10 von Stangenseiten-Ölkammer 47R zu Deckelseiten-Ölkammer 48R verschoben. Dadurch fährt Stange 10L, die mit Kolben 10B verbunden ist, in Auslegerzylinder 10 ein. So ändert sich eine Bewegungsrichtung von Auslegerzylinder 10 entsprechend der Regulierung der Verschiebungsrichtung von Kolben 64S von Richtungs-Steuerventil 64.
Die Strömungsgeschwindigkeit von Hydrauliköl, das Auslegerzylinder 10 zugeführt und von Auslegerzylinder 10 zu Richtungs-Steuerventil 64 zurückgeleitet wird, ändert sich entsprechend der Regulierung des Maßes der Verschiebung von Kolben 64S von Richtungs-Steuerventil 64. In diesem Fall ändert sich jeweils die Verschiebungsgeschwindigkeit von Kolben 10P und Stange 10L, die einer Bewegungsgeschwindigkeit von Auslegerzylinder 10 entspricht, entsprechend.
Eine Bewegung von Richtungs-Steuerventil 64 wird, wie oben beschrieben, über Betätigungsvorrichtung 25 gesteuert. Hydrauliköl, das von der in 2 dargestellten Hydraulikpumpe 36 ausgestoßen und Druckreduzierung über Druckreduzierventil 25V unterzogen wird, wird Betätigungsvorrichtung 25 als Vorsteuer-Öl zugeführt.
Betätigungsvorrichtung 25 reguliert den Vorsteuer-Öldruck auf Basis von Betätigung der jeweiligen Bedienhebel. Richtungs-Steuerventil 64 wird mit dem regulierten Vorsteuer-Öldruck angetrieben. Das Maß der Verschiebung und die Richtung der Verschiebung von Kolben 64S in der axialen Richtung werden durch Regulierung des Pegels und der Richtung des Vorsteuer-Öldrucks durch Betätigungsvorrichtung 25 reguliert. Dementsprechend können sich die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung von Auslegerzylinder 10 ändern.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 reguliert, wie oben beschrieben, während der Eingriffs-Steuerung eine Geschwindigkeit von Ausleger 6 auf Basis von Soll-Aushub-Topographie (), die geplante Topographie anzeigt, die einer Soll-Form eines Aushub-Objektes entspricht, sowie von Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3, die zum Ermitteln einer Position von Löffel 8 verwendet werden, so dass eine Geschwindigkeit der Annäherung von Löffel 8 an Soll-Aushub-Topographie 43I entsprechend einem Abstand zwischen Soll-Aushub-Topographie 43I und Löffel 8 abnimmt.
Gemäß der Ausführungsform erzeugt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger-Befehlssignal CBI und steuert eine Bewegung von Ausleger 6 auf Basis des erzeugten Ausleger-Befehlssignal CBI, um Eindringen der Schneidkanten 8T von Löffel 8 in die Soll-Aushub-Topographie 43I zu verhindern, wenn sich Arbeitsausrüstung 2 auf Basis einer Betätigung von Betätigungsvorrichtung 25 bewegt.
Das heißt, während der Eingriffs-Steuerung hebt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger 6 an, um Eindringen der Schneidkanten 8T in Soll-Aushub-Topographie 43I zu verhindern. Die Steuerung zum Anheben oder Absenken von Ausleger 6, die während der Eingriffs-Steuerung durchgeführt wird, wird, wenn zutreffend, als Eingriffs-Steuerung des Auslegers bezeichnet.
Gemäß der Ausführungsform erzeugt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger-Befehlssignal CBI, dass die Eingriffs-Steuerung des Auslegers anzeigt, und gibt das erzeugte Ausleger-Befehlssignal CBI an Eingriffs-Ventil 27C oder ein Steuerventil 27A aus, um die Eingriffs-Steuerung des Auslegers durchzuführen.
Eingriffs-Ventil 27C ist in der Lage, einen Vorsteuer-Öldruck von Vorsteuer-Ölweg 50 zu regulieren. Wechselventil 51 enthält zwei Einleitanschlüsse 51Ia und 51Ib sowie einen Ausleitanschluss 51E. Einleitanschluss 51Ia, der einer der Einleitanschlüsse ist, ist mit Eingriffs-Ventil 27C verbunden. Einleitanschluss 51Ib, der der andere Einlassanschluss ist, ist mit Steuerventil 27B verbunden. Ausleitanschluss 51E ist mit Ölweg 452B verbunden, der mit Richtungs-Steuerventil 64 verbunden ist.
Wechselventil 51 verbindet Ölweg 452B und den Einlassanschluss, der von den zwei Einlassanschlüssen 51Ia und 51Ib einen höheren Vorsteuer-Öldruck hat.
Wenn beispielsweise der Vorsteuer-Öldruck von Einleitanschluss 51Ia höher ist als der Vorsteuer-Öldruck von Einleitanschluss 51Ib, verbindet Wechselventil 51 Eingriffs-Ventil 27C und Ölweg 452B. Dadurch wird das Vorsteuer-Öl, das Eingriffs-Ventil 27C durchlaufen hat, Ölweg 452B über Wechselventil 51 zugeführt. Wenn der Vorsteuer-Öldruck von Einleitanschluss 51Ib höher ist als der Vorsteuer-Öldruck von Einleitanschluss 51Ia, verbindet Wechselventil 51 Steuerventil 27B mit Ölweg 452B. Dadurch wird das Vorsteuer-Öl, das Steuerventil 27B durchlaufen hat, Ölweg 452B über Wechselventil 51 zugeführt.
Bei einer Unterbrechung der Eingriffs-Steuerung des Auslegers wird Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis eines Vorsteuer-Öldrucks angesteuert, der mittels einer Betätigung über Betätigungsvorrichtung 25 reguliert wird. Beispielsweise öffnet Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Vorsteuer-Ölweg 450B (vollständig), indem sie Steuerventil 27B steuert, und schließt Vorsteuer-Ölweg 50, indem sie Eingriffs-Ventil 27C steuert, um Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis eines Vorsteuer-Öldrucks anzusteuern, der mittels einer Betätigung über Betätigungsvorrichtung 25 reguliert wird.
Wenn die Eingriffs-Steuerung des Auslegers durchgeführt wird, steuert Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Steuerventil 27, um Richtungs-Steuerventil 64 auf Basis eines über Eingriffs-Ventil 27C regulierten Vorsteuer-Öldrucks anzusteuern. Beispielsweise steuert Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 beim Durchführen von Steuerung zum Regulieren einer Verschiebung von Löffel 8 auf Soll-Aushub-Topographie 43I zu als die Eingriffs-Steuerung des Auslegers Eingriffs-Ventil 27C, um einen durch Eingriffs-Ventil 27C regulierten Vorsteuer-Öldruck von Vorsteuer-Ölweg 50 auf einen Druck zu erhöhen, der höher ist als ein über Betätigungsvorrichtung 25 regulierter Vorsteuer-Öldruck von Vorsteuer-Ölweg 450B. So wird Vorsteuer-Öl von Eingriffs-Ventil 27C Richtungs-Steuerventil 64 über Wechselventil 51 zugeführt.
Beim Durchführen der Eingriffs-Steuerung des Auslegers erzeugt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 beispielsweise Ausleger-Befehlssignal CBI als einen Geschwindigkeits-Befehl zum Anheben von Ausleger 6, um Eingriffs-Ventil 27C oder Steuerventil 27A zu steuern.
Das heißt, Hydrauliköl wird Auslegerzylinder 10 von Eingriff-Ventil 27C gesteuert zugeführt, um Ausleger 6 mit einer Geschwindigkeit anzuheben, die Ausleger-Befehlssignal CBI entspricht. Des Weiteren wird Hydrauliköl Auslegerzylinder 10 von Steuerventil 27A gesteuert zugeführt, um Ausleger 6 mit einer Geschwindigkeit abzusenken, die Ausleger-Befehlssignal CBI entspricht. So führt Richtungs-Steuerventil 64 von Auslegerzylinder 10 Auslegerzylinder 10 ausreichend Hydrauliköl zu, um Ausleger 6 mit einer Geschwindigkeit anzuheben, die Ausleger-Befehlssignal CBI entspricht. Dementsprechend kann Auslegerzylinder 10 Ausleger 6 anheben oder Absenken.
Der Hydraulikkreis von Löffelstielzylinder 11 und der Hydraulikkreis von Löffelzylinder 12 haben jeweils einen Aufbau, der dem oben beschriebenen Aufbau von Hydraulikkreis 301 von Auslegerzylinder 10 bis auf den Wegfall von Eingriffs-Ventil 27C, Wechselventil 51 und Vorsteuer-Ölweg 50 gleicht.
Gemäß der Ausführungsform ist die Eingriffs-Steuerung als Steuerung definiert, die von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 durchgeführt wird, um wenigstens Ausleger 6, Löffelstiel 7 oder/und Löffel 8, die Arbeitsausrüstung 2 bilden, zu bewegen, wenn sich Arbeitsausrüstung 2 auf Basis einer Betätigung über Betätigungsvorrichtung 25 bewegt.
Die Eingriffs-Steuerung ist Steuerung, die von Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 26 durchgeführt wird, um Bewegung der Arbeitsausrüstung zu bewirken, wenn sich Arbeitsausrüstung 2 auf Basis einer manuellen Betätigung bewegt, die einer Betätigung über Betätigungsvorrichtung 25 entspricht. Die oben beschriebene Eingriffs-Steuerung des Auslegers ist ein Modus der Eingriffs-Steuerung.
4 ist ein Blockdiagramm einer Arbeitsausrüstungs-Steuerungsvorrichtung 26 gemäß der Ausführungsform.
5 ist eine Grafik, die Soll-Aushub-Topographie-Daten U sowie einen Löffel 8 gemäß der Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Schema, das eine Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm gemäß der Ausführungsform darstellt.
7 ist eine Grafik, die eine Höchstgeschwindigkeit Vc_lmt gemäß der Ausführungsform darstellt.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 enthält eine Entscheidungs-Einheit 26J sowie eine Steuerungs-Einheit 26CNT. Steuerungs-Einheit 26CNT enthält eine Einheit 26A zur Berechnung einer relativen Position, eine Einheit 26B zur Berechnung eines Abstandes, eine Einheit 26C zur Berechnung einer Soll-Geschwindigkeit, eine Einheit 26D zur Berechnung einer Eingriffs-Geschwindigkeit, eine Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls sowie eine Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit.
Die Funktionen von Entscheidungs-Einheit 26J, Einheit 26A zur Berechnung einer relativen Position, Einheit 26B zur Berechnung eines Abstandes, Einheit 26C zur Berechnung einer Soll-Geschwindigkeit, Einheit 26D zur Berechnung einer Eingriffs-Geschwindigkeit, Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls sowie Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit werden von Verarbeitungs-Einheit 26P der in 2 dargestellten Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 durchgeführt.
Um die Eingriffs-Steuerung durchzuführen, erzeugt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 Ausleger-Befehlssignal CBI, dass für die Eingriffs-Steuerung erforderlich ist, auf Basis von Ausleger-Betätigungsvariable MB, Löffelstiel-Betätigungsvariable MA, Löffel-Betätigungsvariable MT, Soll-Aushub-Topographie-Daten U sowie Positions-Daten S der Löffel-Schneidkanten, die von Anzeige-Steuervorrichtung 28 bezogen werden, und von den Neigungswinkeln θ1, θ2, und θ3, die von Sensor-Steuervorrichtung 39 bezogen werden und erzeugt ein Löffelstiel-Befehlssignal sowie ein Löffel-Befehlssignal, die zum Steuern von Arbeitsausrüstung 2 mittels Ansteuern von Steuerventil 27 und Eingriffs-Ventil 27C auf Basis des erzeugten Befehlssignals erforderlich sind.
Einheit 26A zur Berechnung einer relativen Position bezieht Positions-Daten S der Löffel-Schneidkanten von Anzeige-Steuervorrichtung 28 und bezieht Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3 von Sensor-Steuervorrichtung 39. Einheit 26A zur Berechnung einer relativen Position ermittelt eine Schneidkanten-Position Pb, die eine Position von Schneidkanten 8T von Löffel 8 angibt, auf Basis bezogener Neigungswinkel θ1, θ2 und θ3.
Einheit 26B zur Berechnung eines Abstandes berechnet einen Abstand d, der einen minimalen Abstand zwischen den Schneidkanten 8T von Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie 43I angibt, die mittels Soll-Aushub-Topographie-Daten U als ein Teil von Soll-Ausführungs-Informationen T ausgedrückt werden, auf Basis einer Schneidkanten-Position Pb, die durch Einheit 26A zur Berechnung einer relativen Position ermittelt wird, sowie von Soll-Aushub-Topographie-Daten U, die von Anzeige-Steuervorrichtung 28 bezogen werden. Abstand d ist ein Abstand zwischen Schneidkanten-Position Pb und einer Position Pu, die einem Schnittpunkt der Soll-Aushub-Topographie-Daten U und einer Linie entspricht, die Soll-Aushub-Topographie 43I im rechten Winkel schneidet und durch Schneidkanten-Position Pb hindurch verläuft.
Soll-Aushub-Topographie 43I wird als eine Schnittlinie ermittelt, die durch eine Ebene von Arbeitsausrüstung 2, die in der Längsrichtung der oberen Dreh-Einheit 3 definiert ist und durch eine Aushub-Soll-Position Pdg hindurch verläuft, und Soll-Ausführungs-Informationen T gebildet wird, die durch eine Vielzahl von Soll-Ausführungs-Flächen ausgedrückt werden.
Das heißt, Soll-Aushub-Topographie 43I ist die oben beschriebene Schnittlinie und wird durch einen einzelnen oder eine Vielzahl von Wendepunkt/en vor und nach Aushub-Soll-Position Pdg der Soll-Ausführungs-Informationen T und Linien vor und nach den Wendepunkten gebildet.
Gemäß einem in 5 dargestellten Beispiel wird Soll-Aushub-Topographie 43I durch 2 Wendepunkte Pv1 und Pv2 sowie Linien vor und nach den Wendepunkten Pv1 und Pv2 gebildet. Aushub-Soll-Position Pdg ist ein Punkt, der sich direkt unterhalb von Schneidkanten-Position Pb befindet, die der Position der Schneidkanten 8T von Löffel 8 entspricht. Dementsprechend ist Soll-Aushub-Topographie 43I ein Teil der Soll-Ausführungs-Informationen T. Soll-Aushub-Topographie 43I wird durch die in 2 dargestellte Anzeige-Steuervorrichtung 28 erzeugt.
Einheit 26C zum Berechnen einer Soll-Geschwindigkeit bestimmt eine Ausleger-Soll-Geschwindigkeit Vc_bm, eine Löffelstiel-Soll-Geschwindigkeit Vc_am sowie eine Löffel-Soll-Geschwindigkeit Vc_bkt. Ausleger-Soll Geschwindigkeit Vc_bm ist eine Geschwindigkeit der Schneidkanten 8T beim Ansteuern von Auslegerzylinder 10. Löffelstiel-Soll-Geschwindigkeit Vc_am ist eine Geschwindigkeit der Schneidkanten 8T beim Ansteuern von Löffelstielzylinder 11. Löffel-Soll-Geschwindigkeit Vc_bkt ist eine Geschwindigkeit der Schneidkanten 8T beim Ansteuern von Löffelzylinder 12. Ausleger-Soll-Geschwindigkeit Vc_bm wird auf Basis von Ausleger-Betätigungsvariable MB berechnet. Löffelstiel-Soll-Geschwindigkeit Vc_am wird auf Basis von Löffelstiel-Betätigungsvariable MA berechnet. Löffel-Soll-Geschwindigkeit Vc_bkt wird auf Basis von Löffel-Betätigungsvariable MT berechnet.
Einheit 26D zur Berechnung einer Eingriffs-Geschwindigkeit ermittelt Höchstgeschwindigkeit (Ausleger-Höchstgeschwindigkeit) Vcy_bm von Ausleger 6 auf Basis des Abstandes d zwischen den Schneidkanten 8T von Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie 43I.
Wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, berechnet Einheit 26D zur Berechnung einer Eingriffs-Geschwindigkeit Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm durch Subtrahieren von Löffelstiel-Soll-Geschwindigkeit Vc_am und Löffel-Soll-Geschwindigkeit Vc_bkt von Höchstgeschwindigkeit Vc_Imt, die die Gesamt-Höchstgeschwindigkeit der in 1 dargestellten Arbeitsausrüstung 2 angibt.
Höchstgeschwindigkeit Vc_Imt ist eine zulässige Verschiebungsgeschwindigkeit der Schneidkanten 8T in der Richtung der Annäherung der Schneidkanten 8T von Löffel 8 an Soll-Aushub-Topographie 43I.
Arbeitsausrüstung 2 hat, wie unter Bezugnahme auf 7 zu sehen ist, einen negativen Wert und wird abgesenkt, wenn Abstand d ein positiver Wert ist. In diesem Fall ist Höchstgeschwindigkeit Vc_Imt eine Absenkgeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2. Hingegen hat Arbeitsausrüstung 2 einen positiven Wert und wird angehoben, wenn Abstand d ein negativer Wert ist. In diesem Fall ist Höchstgeschwindigkeit Vc_Imt eine Anhebegeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2.
Ein negativer Wert von Abstand d zeigt einen Zustand an, in dem Löffel 8 in Soll-Aushub-Topographie 43I eingedrungen ist. Der Absolutwert der Höchstgeschwindigkeit Vc_Imt nimmt ab, wenn Abstand d abnimmt. Nach einer Änderung von Abstand d zu einem negativen Wert nimmt der Absolutwert der Geschwindigkeit zu, wenn der Absolutwert von Abstand d zunimmt.
Entscheidungs-Einheit 26J entscheidet, ob Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm korrigiert wird.
Wenn Entscheidungs-Einheit 26J entscheidet, dass Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm korrigiert wird, korrigiert Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm und gibt die korrigierte Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm aus. Die korrigierte Ausleger-Höchstgeschwindigkeit wird mit Vcy_bm' ausgedrückt.
Wenn Entscheidungs-Einheit 26J entscheidet, dass Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm nicht korrigiert wird, gibt Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm ohne Korrektur aus. Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls erzeugt Ausleger-Befehlssignal CBI auf Basis der durch Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit ermittelten Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm.
Ausleger-Befehlssignal CBI ist ein Befehl zum Einstellen einer Öffnung von Eingriffs-Ventil 27C auf einen Grad einzustellen, der ausreicht, um einen Vorsteuerdruck für Wechselventil 51 zum Anheben von Ausleger 6 bei Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm bereitzustellen. Gemäß der Ausführungsform ist Ausleger-Befehlssignal CBI ein Stromwert, der der Ausleger-Befehlsgeschwindigkeit entspricht.
Modus der Eingriffs-Steuerung des Auslegers
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie 43I gemäß der Ausführungsform darstellt.
Die Eingriffs-Steuerung ist, wie unter Bezugnahme auf 8 zu sehen ist, Steuerung, durch die Löffel 8 verschoben wird, um Eindringen von Löffel 8 in Soll-Aushub-Topographie 43I zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird Einebnen von Boden durch eine Verschiebung von Löffel 8 entlang der Soll-Aushub-Topographie 43I in einer mit einem Pfeil Y angedeuteten Richtung erreicht.
Das heißt, Löffelstiel 7 führt Abkippen entsprechend einem Betätigungs-Befehl durch, der von der Bedienungsperson an Betätigungsvorrichtung 25 eingegeben wird.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 berechnet ein Maß der Verschiebung von Löffelstiel 7 zum Abkippen auf Basis von Löffelstiel-Betätigungsvariable MA und steuert Absenken von Ausleger 6 so, dass Löffel 8 entsprechend dem berechneten Maß der Verschiebung zum Abkippen an Soll-Aushub-Topographie 43I entlang verschoben werden kann.
9 ist eine weitere Ansicht, die die Beziehung zwischen Löffel 8 und Soll-Aushub-Topographie 43I gemäß der Ausführungsform darstellt.
Löffelstiel 7 führt, wie unter Bezugnahme auf 9 zu sehen ist, Abkippen mittels einer Verschiebung von Löffel 8 in der Richtung von Pfeil Y von dem in 8 dargestellten Zustand ausgehend durch. Bei weiterem Abkippen durch Löffelstiel 7 kann Löffelstielzylinder 11 eine Position nahe an dem Hub-Ende von Löffelstielzylinder 11 erreichen.
Im Allgemeinen zeichnet sich Löffelstielzylinder 11 dadurch aus, dass sich eine Geschwindigkeit des Zylinders an einer Position nahe an dem Hub-Ende ändern kann.
Durch die Änderung der Geschwindigkeit des Zylinders kann die Genauigkeit beim Einebnen von Boden beeinflusst werden. Dementsprechend wird die Eingriffs-Steuerung beendet und auf Steuerung zum Anhalten der Arbeitsausrüstung umgeschaltet, wenn Löffelstielzylinder 11 die Position nahe an dem Hub-Ende erreicht.
Dadurch kommt Ausleger 6 in Reaktion auf Umschalten auf die Steuerung zum Anhalten der Arbeitsausrüstung zum Halten, so dass die Geschwindigkeit von Ausleger 6 Null erreicht.
Wenn beim Anhalten des Auslegers 6 die Geschwindigkeit stark geändert wird, kann ein größerer Stoß auf Ausleger 6 wirken. In diesem Fall kann die Bedienungsperson dies als unangenehm empfinden, wodurch sich die Effektivität beim Ausführen des Einebnens von Boden verringert.
10 ist eine Grafik, die eine Geschwindigkeit des Auslegers bei Eingriffs-Steuerung des Auslegers zum Einebnen von Boden gemäß der Ausführungsform darstellt.
10 zeigt eine Geschwindigkeit Vbm des Auslegers bei einer Bewegung von Ausleger 6 in Bezug auf Zeit t.
Ein positiver Wert von Geschwindigkeit Vbm des Auslegers zeigt eine Anhebegeschwindigkeit von Ausleger 6 in einem Anhebe-Zustand an, während ein negativer Wert von Geschwindigkeit Vbm des Auslegers eine Absenkgeschwindigkeit von Ausleger 6 in einem Absenk-Zustand anzeigt.
Ausleger 6 ist ein Teil von Arbeitsausrüstung 2, so dass Geschwindigkeit Vbm des Auslegers äquivalent zu einer Geschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 ist. Die Anhebegeschwindigkeit von Ausleger 6 entspricht einer Anhebegeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2, während die Absenkgeschwindigkeit von Ausleger 6 einer Absenkgeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 entspricht.
Gemäß der Ausführungsform werden die Anhebegeschwindigkeit und die Absenkgeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 jeweils als eine Verschiebungsgeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 bezeichnet. Die Verschiebungsgeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 beim Anheben hat einen positiven Wert, während die Verschiebungsgeschwindigkeit von Arbeitsausrüstung 2 beim Absenken einen negativen Wert hat.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die als Beispiel dargestellt wird, wird Geschwindigkeit Vbm des Auslegers auf eine vorgegebene Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm beim Absenken von Ausleger 6 festgelegt.
In diesem Fall erreicht Löffelstielzylinder 11 zu einem Zeitpunkt t0 eine Position nahe an dem Hub-Ende. Zu diesem Zeitpunkt wird die Eingriffs-Steuerung beendet. Die Eingriffs-Steuerung wird so auf Steuerung zum Anhalten der Arbeitsausrüstung umgeschaltet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Eingriffs-Steuerung in Reaktion darauf beendet, dass Löffelstielzylinder 11 die Position nahe an dem Hub-Ende erreicht, und wird Geschwindigkeit Vbm des Auslegers auf 0 eingestellt.
In diesem Fall kommt es zu einer starken Änderung der Geschwindigkeit des Auslegers beim Beenden der Eingriffs-Steuerung. Dementsprechend kann es zusammen mit der die Geschwindigkeit des Auslegers betreffenden Geschwindigkeitsänderung zu einem Stoß kommen.
Gemäß der Ausführungsform wird Verringerung der Geschwindigkeit des Auslegers eingeleitet, um Ausleger 6 vor Beendigung (Unterbrechung) der Eingriffs-Steuerung zum Halten zu bringen.
Das heißt, es wird eine Begrenzungs-Tabelle erstellt, die eine Höchstgeschwindigkeit des Auslegers entsprechend einer Zylinderlänge des Löffelstielzylinders vorgibt.
11 ist eine Grafik, die die Begrenzungs-Tabelle für eine Geschwindigkeit des Auslegers gemäß der Ausführungsform darstellt.
11 stellt dar, dass die Geschwindigkeit des Auslegers mit der Annäherung an das Hub-Ende des Löffelstielzylinders 11 zunehmend verringert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Höchstgeschwindigkeit des Auslegers auf eine untere Grenze β festgelegt, wenn Löffelstielzylinder 11 in einen Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eintritt. Anschließend ändert sich die Geschwindigkeit des Auslegers von der unteren Grenze β der Geschwindigkeit des Auslegers mit einer Rate einer vorgegebenen Verlangsamung mit Annäherung an das Hub-Ende von Löffelstielzylinder 11.
Wie unter Bezugnahme auf die Begrenzungs-Tabelle zu sehen ist, kann sich die Geschwindigkeit des Auslegers vor Beendigung (Unterbrechung) der Eingriffs-Steuerung mit der Rate der vorgegebenen Verlangsamung ändern.
Dementsprechend kann erreicht werden, dass sich die Geschwindigkeit des Auslegers weniger plötzlich ändert und damit ein mit der Änderung der Geschwindigkeit auf Ausleger 6 ausgeübter Stoß verringert wird.
Es ist anzumerken, dass die durch die Begrenzungs-Tabelle definierte vorgegebene Verlangsamung je nach den kennzeichnenden Eigenschaften des Hydraulikbaggers 100 auf beliebige Werte geändert werden kann.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 beginnt vor Beendigung (Unterbrechung) der Eingriffs-Steuerung damit, die Geschwindigkeit des Auslegers unter Bezugnahme auf die Begrenzungs-Tabelle zu begrenzen.
Die Eingriffs-Steuerung wird beendet (unterbrochen), wenn Löffelstielzylinder 11 die Position nahe an dem Hub-Ende erreicht. Die Position nahe an dem Hub-Ende entspricht einem Bereich um das Hub-Ende herum. Auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders kann berechnet werden, ob Löffelstielzylinder 11 die Position nahe an dem Hub-Ende erreicht hat. Desgleichen kann auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders berechnet werden, ob Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist.
Gemäß der Ausführungsform begrenzt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 die Geschwindigkeit des Auslegers unter Bezugnahme auf die Begrenzungs-Tabelle, wenn auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders festgestellt wird, dass Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist.
Wenn es beim Beenden (Unterbrechen) der Eingriffs-Steuerung zu einer starken Geschwindigkeitsänderung von Ausleger 6 kommt, empfindet die Bedienungsperson dies aufgrund einer plötzlichen Verringerung der Geschwindigkeit von Ausleger 6 als unangenehm.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform begrenzt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 die Geschwindigkeit des Auslegers unter Bezugnahme auf die Begrenzungs-Tabelle so, dass sich die Geschwindigkeit des Auslegers allmählich Null nähert, wenn auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders festgestellt wird, dass Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist.
Durch diese Änderung wird eine plötzliche Abnahme der Geschwindigkeit eingeschränkt, so dass die Bedienungsperson diese als weniger unangenehm empfindet. Des Weiteren ist ein durch plötzliche Verringerung der Geschwindigkeit von Ausleger 6 verursachter Stoß weniger stark.
Das heißt, Einheit 26D zur Berechnung einer Eingriffs-Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung, die in 4 dargestellt ist, ermittelt Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm.
Anschließend führt Entscheidungs-Einheit 26J von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26, die in 4 dargestellt ist, Entscheidung durch.
Entscheidungs-Einheit 26J stellt auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders fest, ob Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist.
Wenn festgestellt wird, dass Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist, entscheidet Entscheidungs-Einheit 26J, dass Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm korrigiert wird, und weist Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit an, Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm zu korrigieren.
Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit von Steuerungs-Einheit 26CNT ermittelt die korrigierte Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm' und gibt die Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm' an Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls von Steuerungs-Einheit 26CNT aus. Das heißt, Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit ermittelt die korrigierte Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm' auf Basis der Begrenzungs-Tabelle.
Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls von Steuerungs-Einheit 26CNT erzeugt Ausleger-Befehlssignal CBI auf Basis der korrigierten Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm', um Eingriffs-Ventil 27C zu steuern. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ändert die Absenkgeschwindigkeit von Ausleger 6, indem sie diese Prozesse durchführt.
Das heißt, Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit führt Steuerung so durch, dass Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm mit der Rate vorgegebener Verlangsamung schließlich Null erreicht.
Wenn hingegen festgestellt wird, dass sich Löffelstielzylinder 11 außerhalb des Bereiches in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende befindet, entscheidet Entscheidungs-Einheit 26J, dass Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm nicht korrigiert wird. Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit gibt Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm an Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls ohne Korrektur aus. In diesem Fall wird Ausleger-Befehlssignal CBI auf Basis von Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm erzeugt, um Eingriffs-Ventil 27C zu steuern.
Gemäß der hier beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ermittelt Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit die unter Bezugnahme auf die Begrenzungs-Tabelle korrigierte Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm', um die Geschwindigkeit von Ausleger 6 zu begrenzen. Als Alternative dazu kann anstelle der Korrektur zu Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm' das von Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls ausgegebene Ausleger-Befehlssignal CBI korrigiert werden. Das heißt, die Geschwindigkeit von Ausleger 6 kann verringert werden, indem ein Stromwert begrenzt wird, der einer von Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls ausgegebenen Ausleger-Befehlsgeschwindigkeit entspricht.
Steuerungsverfahren für Arbeitsmaschine der Ausführungsform
12 ist eine Grafik, die einen Ablauf eines Steuerungsverfahrens für die Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform darstellt.
Das Steuerungsverfahren für die Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform wird, wie unter Bezugnahme auf 12 zu sehen ist, durch Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 durchgeführt.
In Schritt S2 stellt Entscheidungs-Einheit 26J von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26, die in 4 dargestellt ist, fest, ob Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist. Das heißt, Entscheidungs-Einheit 26J stellt auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders fest, ob Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist.
Wenn Entscheidungs-Einheit 26J in Schritt S2 feststellt, dass sich Löffelstielzylinder 11 außerhalb des Bereiches in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende befindet (NEIN in Schritt S2), erzeugt Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls von Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 in Schritt S16 Ausleger-Befehlssignal CBI auf Basis der keiner Korrektur unterzogenen Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm, um Eingriffs-Ventil 27C oder Steuerventil 27A zu steuern.
Wenn hingegen Entscheidungs-Einheit 26J in Schritt S2 feststellt, dass Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist, (JA in Schritt S2) wird Ausleger-Befehlssignal CBI auf Basis der korrigierten Ausleger-Höchstgeschwindigkeit erzeugt, um Eingriffs-Ventil 27C oder Steuerventil 27A zu steuern (Schritt S8). Das heißt, Einheit 26F zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit ermittelt die korrigierte Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm' auf Basis der Begrenzungs-Tabelle. Einheit 26E zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls erzeugt Ausleger-Befehlssignal CBI auf Basis der korrigierten Ausleger-Höchstgeschwindigkeit Vcy_bm' und steuert Eingriffs-Ventil 27C oder Steuerventil 27A. Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 ändert die Absenkgeschwindigkeit von Ausleger 6, indem sie diese Prozesse durchführt.
Danach endet der Prozess (END).
Elektrischer Bedienhebel
Gemäß der Ausführungsform enthält Betätigungsvorrichtung 25 Vorsteuerhydraulik-Bedienhebel. Betätigungsvorrichtung 25 kann jedoch einen linken elektrischen Bedienhebel 25La sowie einen rechten elektrischen Bedienhebel 25Ra enthalten.
Wenn der linke Bedienhebel 25Ra und der rechte Bedienhebel 25Ra jeweils durch einen elektrischen Hebel gebildet werden, wird eine über jeden Bedienhebel eingegebene Betätigungsvariable mit einem Potentiometer erfasst. Die jeweils über den linken Bedienhebel 25La und den rechten Bedienhebel 25Ra eingegebene und durch das Potentiometer erfasste Betätigungsvariable wird durch Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 bezogen.
Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26, die ein Betätigungssignal des elektrischen Bedienhebels erfasst hat, führt Steuerung durch, die der entsprechenden Steuerung gleicht, die unter Verwendung des Vorsteuerhydraulik-Bedienhebels durchgeführt wird.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform begrenzt Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung 26 die Geschwindigkeit des Auslegers auf Basis der Begrenzungs-Tabelle, wenn auf Basis der mit dem zweiten Hub-Sensor 17 erfassten Länge LS2 des Löffelstielzylinders festgestellt wird, dass Löffelstielzylinder 11 in den Bereich in einem vorgegebenen Abstand α zu dem Hub-Ende eingetreten ist.
Arbeitsausrüstung 2 enthält Ausleger 6, Löffelstiel 7 und Löffel 8. Arbeitsausrüstung 2 als Anbaugerät ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es können andere Typen von Anbaugeräten als Löffel 8 eingesetzt werden. Die Arbeitsmaschine muss lediglich eine bestimmte Arbeitsausrüstung enthalten. Die in der Arbeitsmaschine enthaltene Arbeitsausrüstung ist nicht auf Hydraulikbagger 100 beschränkt.
Die hier offenbarte Ausführungsform ist lediglich beispielhaft dargestellt und daher nicht auf die beschriebenen spezifischen Details beschränkt. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll lediglich durch die beigefügten Ansprüche definiert werden, und schließt daher alle Veränderungen innerhalb des Bedeutungsumfangs ein, der äquivalent zu dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche ist.
Bezugszeichenliste
1: Fahrzeugkörper, 2: Arbeitsausrüstung, 3: obere Dreh-Einheit, 4: Fahrerkabine, 5: Fahrvorrichtung, 6: Ausleger, 7: Löffelstiel, 8: Löffel, 10: Auslegerzylinder, 11: Löffelstielzylinder, 12: Löffelzylinder, 13: Auslegerbolzen, 14: Löffelstielbolzen, 15: Löffelbolzen, 16: erster Hub-Sensor, 17: zweiter Hub-Sensor, 18: dritter Hub-Sensor, 19: Positionserfassungs-Einrichtung, 26: Arbeitsausrüstungs-Steuervorrichtung, 26A: Einheit zur Berechnung einer relativen Position, 26B: Einheit zur Berechnung eines Abstandes, 26C: Einheit zur Berechnung einer Soll-Geschwindigkeit, 26CNT: Steuerungs-Einheit, 26D: Einheit zur Berechnung einer Eingriffs-Geschwindigkeit, 26E: Einheit zur Berechnung eines Eingriffs-Befehls, 26F: Einheit zur Korrektur der Eingriffs-Geschwindigkeit, 26J: Entscheidungs-Einheit, 26P: Vearbeitungs-Einheit, 26 Q: Speicher-Einheit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/127912 [0004]
WO 2016/056678 [0004]

Claims

Arbeitsmaschine, die umfasst: eine Arbeitsausrüstung; eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Arbeitsausrüstung; sowie eine Steuervorrichtung zum Steuern der Arbeitsausrüstung; wobei die Steuervorrichtung Eingriffs-Steuerung zum Absenken der Arbeitsausrüstung auf Basis eines Betätigungs-Befehls von der Betätigungsvorrichtung durchführt, und eine Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung während der Eingriffs-Steuerung verringert, um die Arbeitsausrüstung vor Abschluss der Eingriffs-Steuerung zum Halten zu bringen.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: einen Löffelstiel; und einen Löffelstielzylinder zum Antreiben des Löffelstiels, wobei die Steuervorrichtung feststellt, ob sich der Löffelstielzylinder an einer Position nahe an einem Hub-Ende des Löffelstielzylinders befindet, und die Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung begrenzt, wenn die Steuervorrichtung auf Basis eines Ergebnisses der Feststellung feststellt, dass sich der Löffelstielzylinder an der Position nahe an dem Hub-Ende befindet.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung feststellt, ob der Löffelstielzylinder innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von dem Hub-Ende aus angekommen ist, und die Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung begrenzt, wenn die Steuervorrichtung feststellt, dass der Löffelstielzylinder innerhalb des vorgegebenen Bereiches von dem Hub-Ende aus angekommen ist.
Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine, die eine Arbeitsausrüstung und eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Arbeitsausrüstung enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Durchführen von Eingriffs-Steuerung zum Absenken der Arbeitsausrüstung auf Basis eines Betätigungs-Befehls von der Betätigungsvorrichtung; Verringern einer Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung während der Eingriffs-Steuerung, um die Arbeitsausrüstung vor Abschluss der Eingriffs-Steuerung zum Halten zu bringen.