DE112017002273T5

DE112017002273T5 - Vorrichtung zum steuern von arbeitsausrüstung und arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112017002273T5
Application number: DE112017002273.8T
Authority: DE
Inventors: Toru Matsuyama; Jin Kitajima; Yuki Shimano
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN109196168A; DE112017002273T8; KR20190002592A; CN109196168B; JP6989255B2; WO2018101319A1; JP2018090986A; US20190194905A1; KR102166900B1; US11085169B2; DE112017002273B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung enthält eine Einheit zum Bestimmen einer Stellung eines Löffels, eine Einheit zum Bestimmen einer Arbeitsebene sowie eine Einheit zum Steuern eines Löffels. Die Einheit zum Bestimmen einer Stellung eines Löffels bestimmt einen Winkel eines Löffels in globalen Koordinaten. Die Einheit zum Bestimmen einer Arbeitsebene bestimmt einen Winkel einer Arbeitsebene in den globalen Koordinaten, die eine Soll-Form eines Aushub-Objektes der Arbeitsausrüstung anzeigt. Die Einheit zum Steuern eines Löffels steuert den Löffel so, dass eine Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene ein gleichmäßiger Winkel bleibt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung und eine Arbeitsmaschine.
Es wird Priorität der am 30. November 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-233280 beansprucht, deren Inhalt hiermit durch Verweis einbezogen wird.
Technischer Hintergrund
Es ist eine Technologie bekannt, wie sie in Patentdokument 1 offenbart wird, mit der ein gleichmäßiger Winkel von Arbeitsausrüstung beibehalten wird, um geraden Aushub durchzuführen.
Liste der Anführungen
Patentdokumente
Patentdokument 1
Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. Hei 3-66838
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Gemäß der in Patentdokument 1 offenbarten Technologie kann eine Arbeitsebene in geeigneter Weise ausgebildet werden, indem der Winkel von Arbeitsausrüstung gleichmäßig beibehalten wird. Andererseits muss, wenn eine Vielzahl von Arbeitsebenen ausgebildet werden und dabei ein Wendepunkt überspannt wird, an dem die Winkel von Arbeitsebenen variieren (ein Punkt, an dem Arbeitsebenen, die voneinander verschiedene Neigungen haben, miteinander verbunden sind), eine Bedienungsperson, wenn ein Löffel den Wendepunkt erreicht, einen Schalter betätigen, um Steuerung zum Beibehalten des Winkels von Arbeitsausrüstung zu deaktivieren, und einen Betätigungsvorgang durchführen, mit dem die Arbeitsausrüstung auf einen geeigneten Winkel eingestellt wird, und muss die Bedienungsperson dann den Schalter erneut betätigen, um Steuerung zum Beibehalten des Winkels der Arbeitsausrüstung zu aktivieren.
Eine Aufgabe eines Aspektes der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung sowie eine Arbeitsmaschine zu schaffen, mit denen der Winkel von Arbeitsausrüstung bei Aushubarbeit an einer Vielzahl von Soll-Aushub-Bodenformen, die einen Wendepunkt einschließen und voneinander verschiedene Winkel aufweisen, in geeigneter Weise ohne Durchführen einer speziellen Betätigung durch eine Bedienungsperson beibehalten werden kann.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung geschaffen, die eine Arbeitsmaschine steuert, die mit Arbeitsausrüstung ausgestattet ist, die einen Löffel einschließt. Die Steuerungsvorrichtung enthält eine Einheit zum Bestimmen einer Stellung eines Löffels, die einen Winkel des Löffels bestimmt, eine Einheit zum Bestimmen einer Arbeitsebene, die einen Winkel einer Arbeitsebene bestimmt, die eine Soll-Form eines Aushub-Objektes der Arbeitsausrüstung darstellt, sowie eine Einheit zum Steuern eines Löffels, die den Löffel so steuert, dass die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene ein gleichmäßiger Winkel bleibt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Arbeitsmaschine geschaffen, die Arbeitsausrüstung, die einen Löffel einschließt, sowie die Steuerungsvorrichtung gemäß den oben beschriebenen Aspekten enthält.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß wenigstens einem der oben beschriebenen Aspekte kann mit der Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung der Winkel eines Löffels bei Aushubarbeit an einer Vielzahl von Soll-Aushub-Bodenformen, die einen Wendepunkt einschließen und voneinander verschiedene Winkel aufweisen, in geeigneter Weise ohne Durchführen einer speziellen Betätigung durch eine Bedienungsperson beibehalten werden.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht, die einen Aufbau eines Hydraulikbaggers gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Steuerungssystems des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Stellung von Arbeitsausrüstung darstellt.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Steuerungsvorrichtung des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Geschwindigkeitsbeschränkungs-Tabelle darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Bewegung der Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitung für Steuerung eines Löffels gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verhaltens des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Hydraulikbagger
1 ist eine Perspektivansicht, die einen Aufbau eines Hydraulikbaggers gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. In der ersten Ausführungsform wird ein Hydraulikbagger 100 als ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine beschrieben. Eine Arbeitsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform ist nicht notwendigerweise der Hydraulikbagger 100.
Der Hydraulikbagger 100 enthält Arbeitsausrüstung 110, die mit einem Hydraulikdruck betrieben wird, einen Fahrzeugkörper 120 als einen oberen Drehkörper, der die Arbeitsausrüstung 110 trägt, sowie eine Fahr-Vorrichtung 130 als ein unteres Fahrwerk, das den Fahrzeugkörper 120 trägt.
Die Arbeitsausrüstung 110 schließt einen Ausleger 111, einen Stiel 112, einen Löffel 113, einen Auslegerzylinder 114, einen Stielzylinder 115 sowie einen Löffelzylinder 116 ein.
Der Ausleger 111 ist eine Strebe, die den Stiel 112 und den Löffel 113 trägt. Ein hinterer Endabschnitt des Auslegers 111 ist über einen Bolzen Plan einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers 120 angebracht.
Der Stiel 112 verbindet den Ausleger 111 und den Löffel 113 miteinander. Ein hinterer Endabschnitt des Stiels 112 ist über einen Bolzen P2 an einem vorderen Endabschnitt des Auslegers 111 angebracht.
Der Löffel 113 enthält eine Schneide zum Ausheben von Erde, Sand und dergleichen sowie einen Behälter zum Transportieren von Aushub in Form von Erde und Sand. Der Löffel 113 enthält eine Löffel-Bodenfläche 113A, die sich zu einer Seite des hinteren Endes der Schneide erstreckt. Ein hinterer Endabschnitt des Löffels 113 ist über einen Bolzen P3 an einem vorderen Endabschnitt des Stiels 112 angebracht.
Der Auslegerzylinder 114 ist ein Hydraulikzylinder zum Betätigen des Auslegers 111. Ein hinterer Endabschnitt des Auslegerzylinders 114 ist an dem Fahrzeugkörper 120 angebracht. Ein vorderer Endabschnitt des Auslegerzylinders 114 ist an dem Ausleger 111 angebracht.
Der Stielzylinder 115 ist ein Hydraulikzylinder zum Antreiben des Stiels 112. Ein hinterer Endabschnitt des Stielzylinders 115 ist an dem Ausleger 111 angebracht. Ein vorderer Endabschnitt des Stielzylinders 115 ist an dem Stiel 112 angebracht.
Der Löffelzylinder 116 ist ein Hydraulikzylinder zum Antreiben des Löffels 113. Ein hinterer Endabschnitt des Löffelzylinders 116 ist an dem Stiel 112 angebracht. Ein vorderer Endabschnitt des Löffelzylinders 116 ist an dem Löffel 113 angebracht.
Der Fahrzeugkörper 120 enthält ein Führerhaus 121, in das eine Bedienungsperson einsteigt. Das Führerhaus 121 befindet sich im vorderen Teil des Fahrzeugkörpers 120 und an der linken Seite der Arbeitsausrüstung 110. In der ersten Ausführungsform ist in Bezug auf das Führerhaus 121 eine Längsrichtung als eine positive Y-Richtung sowie eine negative Y-Richtung definiert, ist eine Querrichtung als eine negative X-Richtung sowie eine positive X-Richtung definiert, und ist eine vertikale Richtung als eine positive Z-Richtung sowie eine negative Z-Richtung definiert. Eine Betätigungsvorrichtung 1211 zum Betätigen der Arbeitsausrüstung 110 befindet sich im Inneren des Führerhauses 121. Entsprechend einem Maß der Betätigung der Betätigungsvorrichtung 1211 wird dem Auslegerzylinder 114, dem Stielzylinder 115 und dem Löffelzylinder 116 Hydrauliköl zugeführt.
Steuerungssystem des Hydraulikbaggers
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Steuerungssystems des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Der Hydraulikbagger 100 enthält einen Hub-Detektor 117, die Betätigungsvorrichtung 1211, einen Positions-Detektor 122, eine Azimut-Berechnungsvorrichtung 123 sowie einen Neigungs-Detektor 124.
Der Hub-Detektor 117 erfasst jeweils die Länge eines Hubs des Auslegerzylinders 114, des Stielzylinders 115 und des Löffelzylinders 116. Dementsprechend kann eine Steuerungsvorrichtung 126 (die weiter unten beschrieben wird) den Stellungs-Winkel der Arbeitsausrüstung 110 auf Basis der jeweiligen Länge eines Hubs des Auslegerzylinders 114, des Stielzylinders 115 sowie des Löffelzylinders 116 erfassen. Das heißt, in der ersten Ausführungsform ist der Hub-Detektor 117 ein Beispiel für eine Einrichtung zum Erfassen eines Stellungs-Winkels der Arbeitsausrüstung 110. Eine andere Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Als Einrichtung zum Erfassen eines Stellungs-Winkels der Arbeitsausrüstung 110 kann anstelle des Hub-Detektors 117 oder in Kombination mit dem Hub-Detektor 117 ein Winkel-Detektor, wie beispielsweise ein Drehgeber oder ein Niveaumesser, eingesetzt werden.
Die Betätigungsvorrichtung 1211 schließt einen Bedienhebel 1212 der rechten Seite, der sich an der rechten Seite des Führerhauses 121 befindet, und einen Bedienhebel 1213 der linken Seite ein, der sich an der linken Seite des Führerhauses 121 befindet. Die Betätigungsvorrichtung 1211 erfasst das Maß der Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite in der Längsrichtung und der Querrichtung sowie das Maß der Betätigung des Bedienhebels 1213 der linken Seite in der Längsrichtung und der Querrichtung. Dann gibt die Betätigungsvorrichtung 1211 ein Betätigungs-Signal, das dem erfassten Maß der Betätigung entspricht, an die Steuerungsvorrichtung 126 aus. Ein Verfahren zum Erzeugen eines Betätigungs-Signals über die Betätigungsvorrichtung 1211 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein PPC-Verfahren. Das PPC-Verfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Vorsteuer-Hydraulikdruck, der durch Betätigen des Bedienhebels 1212 der rechten Seite und des Bedienhebels 1213 der linken Seite erzeugt wird, von einem Druck-Sensor erfasst wird, und ein Betätigungs-Signal erzeugt wird.
Das heißt, eine Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite in einer Vorwärts-Richtung entspricht einem Befehl zum Einfahren des Auslegerzylinders 114 und einer nach unten gerichteten Bewegung des Auslegers 111. Eine Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite in einer Rückwärts-Richtung entspricht einem Befehl zum Ausfahren des Auslegerzylinders 114 und einer nach oben gerichteten Bewegung des Auslegers 111. Eine Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite nach rechts entspricht einem Befehl zum Einfahren des Löffelzylinders 116 und Leeren des Löffels 113. Eine Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite nach links entspricht einem Befehl zum Ausfahren des Löffelzylinders 116 und Aushub mit dem Löffel 113. Eine Betätigung des Bedienhebels 1213 der linken Seite in der Vorwärts-Richtung entspricht einem Befehl zum Ausfahren des Stielzylinders 115 und Aushub mit dem Stiel 112. Eine Betätigung des Bedienhebels 1213 der linken Seite in der Rückwärts-Richtung entspricht einem Befehl zum Einfahren des Stielzylinders 115 und Leeren mit dem Stiel 112. Eine Betätigung des Bedienhebels 1213 der linken Seite nach rechts entspricht einem Befehl zum Drehen des Fahrzeugkörpers 120 nach rechts. Eine Betätigung des Bedienhebels 1213 der linken Seite nach links entspricht einem Befehl zum Drehen des Fahrzeugkörpers 120 nach links.
Der Positions-Detektor 122 erfasst die Position des Fahrzeugkörpers 120. Der Positions-Detektor 122 enthält einen ersten Empfänger 1231, der ein Ortungs-Signal von einem künstlichen Satelliten empfängt, der zu einem globalen Satelliten-Navigationssystem (GNSS) gehört. Der Positions-Detektor 122 erfasst die Position eines repräsentativen Punktes des Fahrzeugkörpers 120 in globalen Koordinaten auf Basis eines durch den ersten Empfänger 1231 empfangenen Ortungs-Signals. Die globalen Koordinaten sind Koordinaten, die einen bestimmten Punkt (z.B. eine Position einer GNSS-Bezugsstation, die sich an einer Baustelle befindet) auf dem Boden als einen Bezugspunkt haben. Beispiele des Satelliten-Navigationssystems schließen ein globales Positioniersystem (GPS) ein.
Die Azimut-Berechnungsvorrichtung 123 berechnet das Azimut der Ausrichtung des Fahrzeugkörpers 120. Die Azimut-Berechnungsvorrichtung 123 schließt den ersten Empfänger 1231 und einen zweiten Empfänger 1232 ein, die ein Ortungs-Signal von einem künstlichen Satelliten empfangen, der zu dem Satelliten-Navigationssystem gehört. Der erste Empfänger 1231 und der zweite Empfänger 1232 sind an verschiedenen Positionen an dem Fahrzeugkörper 120 installiert. Als eine Beziehung zwischen der erfassten Installations-Position des ersten Empfängers 1231 und der erfassten Installations-Position des zweiten Empfängers 1232 berechnet die Azimut-Berechnungsvorrichtung 123 das Azimut des Fahrzeugkörpers 120 unter Verwendung des durch den ersten Empfänger 1231 empfangenen Ortungs-Signals und des durch den zweiten Empfänger 1232 empfangenen Ortungs-Signals.
Der Neigungs-Detektor 124 misst die Beschleunigung sowie die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers 120 und erfasst die Neigung des Fahrzeugkörpers 120 (beispielsweise die Nick-Stellung, die Rotation um eine X-Achse herum anzeigt, die Gier-Stellung, die Rotation um eine Y-Achse herum anzeigt, sowie die Roll-Stellung, die Rotation um eine Z-Achse herum anzeigt) auf Basis der Messergebnisse. Der Neigungs-Detektor 124 ist beispielsweise an einer unteren Fläche des Führerhauses 121 installiert. Zum Beispiel kann eine inertiale Mess-Einheit (IMU), die als eine Trägheits-Messvorrichtung dient, als der Neigungs-Detektor 124 eingesetzt werden.
Eine Hydraulik-Vorrichtung 125 schließt einen Hydrauliköl-Tank, eine Hydraulikpumpe, ein Förderstrom-Steuerventil sowie ein elektromagnetisches Proportional-Steuerventil ein. Die Hydraulikpumpe wird mit Kraft eines Motors (nicht dargestellt) angetrieben und führt dem Auslegerzylinder 114, dem Stielzylinder 115 sowie dem Löffelzylinder 116 über ein Förderstrom-Regulierventil Hydrauliköl zu. Das elektromagnetische Proportional-Steuerventil beschränkt den von der Betätigungsvorrichtung 1211 zugeführten Vorsteuer-Hydraulikdruck auf Basis eines von der Steuerungsvorrichtung 126 empfangenen Steuerungs-Befehls. Das Förderstrom-Steuerventil weist einen stangenförmigen Steuerkolben auf und reguliert den Förderstrom von dem Auslegerzylinder 114, dem Stielzylinder 115 und dem Löffelzylinder 116 zuzuführenden Hydrauliköl entsprechend der Position des Steuerkolbens. Der Steuerkolben wird mit dem durch das elektromagnetische Proportional-Steuerventil regulierten Vorsteuer-Hydraulikdruck bewegt. In einem mit dem Löffelzylinder 116 verbundenen Ölkanal ist ein elektromagnetisches Proportional-Steuerventil, das einen durch die Hydraulikpumpe zugeführten Basisdruck beschränkt, so angeordnet, dass es parallel zu dem elektromagnetischen Proportional-Steuerventil ist, das den Vorsteuer-Hydraulikdruck beschränkt. So kann bei dem Hydraulikbagger 100 der Löffelzylinder 116 mit einem Hydraulikdruck angetrieben werden, der höher ist als ein durch die Betätigungsvorrichtung 1211 erzeugter Vorsteuer-Hydraulikdruck.
Die Steuerungsvorrichtung 126 enthält einen Prozessor 910, einen Hauptspeicher 920, einen Speicher 930 sowie eine Schnittstelle 940.
Ein Programm zum Steuern der Arbeitsausrüstung 110 ist in dem Speicher 930 gespeichert. Beispiele für den Speicher 930 schließen ein Festplattenlaufwerk (HDD) sowie einen nicht flüchtigen Speicher ein. Der Speicher 930 kann ein internes Medium, das direkt mit einem Bus der Steuerungsvorrichtung 126 verbunden ist, oder ein externes Medium sein, das über die Schnittstelle 940 oder eine Datenübertragungsleitung mit der Steuerungsvorrichtung 126 verbunden ist.
Der Prozessor 910 liest das Programm aus dem Speicher 930 aus, führt das Programm in dem Hauptspeicher 920 aus und wickelt Verarbeitung entsprechend dem Programm ab. Des Weiteren sichert der Prozessor 910 entsprechend dem Programm einen Speicherbereich in dem Hauptspeicher 920. Die Schnittstelle 940 ist mit dem Hub-Detektor 117, der Betätigungsvorrichtung 1211, dem Positions-Detektor 122, der Azimut-Berechnungsvorrichtung 123, dem Neigungs-Detektor 124, dem elektromagnetischen Proportional-Steuerventil der Hydraulik-Vorrichtung 125 sowie anderen Peripheriegeräten verbunden und sendet und empfängt so ein Signal.
Das Programm kann ein Programm sein, mit dem ein Teil von Funktionen realisiert wird, die die Steuerungsvorrichtung 126 aufweist. Das Programm kann beispielsweise ein Programm sein, das eine Funktion in Kombination mit einem bereits in dem Speicher 930 gespeicherten anderen Programm oder in Kombination mit einem in eine andere Vorrichtung geladenen Programm aufweist.
Die Steuerungsvorrichtung 126 bestimmt die Position des Löffels 113, indem sie das Programm auf Basis der durch den Positions-Detektor 122 erfassten Position, des durch die Azimut-Berechnungseinrichtung 123 erfassten Azimuts, des durch den Neigungs-Detektor 124 erfassten Neigungswinkels des Fahrzeugkörpers 120 sowie der durch den Hub-Detektor 117 erfassten Länge eines Hubs ausführt. Des Weiteren gibt die Steuerungsvorrichtung 126 einen Steuerungs-Befehl des Auslegerzylinders 114 und einen Steuerungs-Befehl des Löffelzylinders 116 an das elektromagnetische Proportional-Steuerventil der Hydraulik-Vorrichtung 125 auf Basis der bestimmten Position des Löffels 113 sowie des Maßes der Betätigung der Betätigungseinrichtung 1211 aus.
Stellung der Arbeitsausrüstung
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Stellung von Arbeitsausrüstung darstellt.
Die Steuerungsvorrichtung 126 berechnet die Stellung der Arbeitsausrüstung 110 und erzeugt einen Steuerungs-Befehl der Arbeitsausrüstung 110 auf Basis der Stellung derselben. Das heißt, als die Stellung der Arbeitsausrüstung 110 berechnet die Steuerungsvorrichtung 126 einen Stellungs-Winkel α des Auslegers 111, einen Stellungs-Winkel β des Stiels 112, einen Stellungs-Winkel γ des Löffels 113 und die Positionen von Konturpunkten des Löffels 113.
Der Stellungs-Winkel α des Auslegers 111 wird als ein Winkel ausgedrückt, der durch einen Strahl, der von dem Bolzen P1 in einer nach Aufwärts-Richtung (positive Z-Richtung) des Fahrzeugkörpers 120 verläuft, und einen Strahl gebildet wird, der von dem Bolzen P1 zu dem Bolzen P2 verläuft. Aufgrund der Neigung (Nickwinkel) θ des Fahrzeugkörpers 120 stimmen die Aufwärts-Richtung und eine vertikal nach oben verlaufende Richtung des Fahrzeugkörpers 120 nicht notwendigerweise miteinander überein.
Der Stellungs-Winkel β des Stiels 112 wird als ein Winkel ausgedrückt, der durch einen Strahl, der von dem Bolzen P1 zu dem Bolzen P2 verläuft, und einen Strahl gebildet wird, der von dem Bolzen P2 zu dem Bolzen P3 verläuft.
Der Stellungs-Winkel γ des Löffels 113 wird als ein Winkel ausgedrückt, der durch einen Strahl, der von dem Bolzen P2 zu dem Bolzen P3 verläuft, und einen Strahl gebildet wird, der von dem Bolzen P3 zu einer Schneidenkante E des Löffels 113 verläuft.
Dabei wird die Summe aus dem Stellungs-Winkel α des Auslegers 111, dem Stellungs-Winkel β des Stiels 112 und dem Stellungs-Winkel γ des Löffels 113 als ein Stellungs-Winkel η der Arbeitsausrüstung 110 bezeichnet. Der Stellungs-Winkel η der Arbeitsausrüstung 110 ist äquivalent zu einem Winkel, der durch einen Strahl, der von dem Bolzen P3 in der Aufwärts-Richtung (der positiven Z-Richtung) des Fahrzeugkörpers 120 verläuft, und einen Strahl gebildet wird, der von dem Bolzen P3 zu der Schneidenkante E des Löffels 113 verläuft.
Darüber hinaus wird ein Vektor, der rechtwinklig zu der Löffel-Bodenfläche 113A ist und zu einer Seite der oberen Fläche verläuft, als ein Normalvektor Nb der Bodenfläche bezeichnet. Die Richtung des Normal-Vektors Nb der Bodenfläche variiert in Abhängigkeit von dem Stellungs-Winkel η der Arbeitsausrüstung 110.
Die Positionen der Konturpunkte des Löffels 113 werden anhand von Abmessung L1 des Auslegers 111, Abmessung L2 des Stiels 112, Abmessung L3 des Löffels 113, des Stellungs-Winkels α des Auslegers 111, des Stellungs-Winkels β des Stiels 112, des Stellungs-Winkels γ des Löffels 113, der Konturform des Löffels 113, der Position eines repräsentativen Punktes O des Fahrzeugkörpers 120 sowie der Positionsbeziehung zwischen dem repräsentativen Punkt O und dem Bolzen P1 ermittelt. Die Abmessung L1 des Auslegers 111 ist der Abstand von dem Bolzen P1 zu dem Bolzen P2. Die Abmessung L2 des Stiels 112 ist der Abstand von dem Bolzen P2 zu dem Bolzen P3. Die Abmessung L3 des Löffels 113 ist der Abstand von dem Bolzen P3 zu der Schneidenkante E. Beispielsweise wird die Positionsbeziehung zwischen dem repräsentativen Punkt O und dem Bolzen P1 als eine X-Koordinatenposition, eine Y-Koordinatenposition und eine Z-Koordinatenposition des Bolzens P1 auf Basis des repräsentativen Punktes O ausgedrückt. Des Weiteren kann die Positionsbeziehung zwischen dem repräsentativen Punkt O und dem Bolzen P1 beispielsweise als der Abstand von dem repräsentativen Punkt O zu dem Bolzen P1, eine Neigung eines Strahls, der von dem repräsentativen Punkt O zu dem Bolzen P1 verläuft, in einer Richtung der X-Achse sowie eine Neigung eines Strahls, der von dem repräsentativen Punkt O zu dem Bolzen P1 verläuft, in einer Richtung der Y-Achse ausgedrückt werden.
Steuerungsvorrichtung des Hydraulikbaggers
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Steuerungsvorrichtung des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Die Steuerungsvorrichtung 126 enthält eine Einheit 200 zum Speichern von Arbeitsmaschinen-Informationen, eine Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung, eine Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen, eine Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung, eine Einheit 204 zum Speichern von Soll-Arbeitsdaten, eine Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie, eine Einheit 206 zum Bestimmen eines Abstandes, eine Einheit 207 zum Bestimmen einer Soll-Geschwindigkeit, eine Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung, eine Einheit 209 zum Steuern eines Löffels, eine Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels, und eine Einheit 211 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehls.
Die Einheit 200 zum Speichern von Arbeitsmaschinen-Informationen speichert die Abmessung L1 des Auslegers 111, die Abmessung L2 des Stiels 112, die Abmessung L3 des Löffels 113, die Konturform des Löffels 113 sowie die Positionsbeziehung zwischen der Position des repräsentativen Punktes O des Fahrzeugkörpers 120 und dem Bolzen P1.
Die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung bezieht ein Betätigungs-Signal, das ein Maß der Betätigung (einen Vorsteuer-Hydraulikdruck oder einen Winkel eines elektrischen Hebels) anzeigt, von der Betätigungsvorrichtung 1211. Das heißt, die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung ermittelt ein Maß der Betätigung bezüglich des Auslegers 111, ein Maß der Betätigung bezüglich des Stiels 112, ein Maß der Betätigung bezüglich des Löffels 113,sowie ein Maß der Betätigung bezüglich einer Drehung.
Die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezieht Informationen, die jeweils durch den Positions-Detektor 122, die Azimut-Berechnungsvorrichtung 123, den Neigungs-Detektor 124 und den Hub-Detektor 117 erfasst werden. Das heißt, die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezieht die Positions-Informationen des Fahrzeugkörpers 120 in den globalen Koordinaten, das Azimut der Ausrichtung des Fahrzeugkörpers 120, die Neigung des Fahrzeugkörpers 120, die Länge eines Hubs des Auslegerzylinders 114, die Länge eines Hubs des Stielzylinders 115 sowie die Länge eines Hubs des Löffelzylinders 116.
Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung bestimmt den Stellungs-Winkel η der Arbeitsausrüstung 110 auf Basis der durch die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezogenen Informationen. Das heißt, die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung bestimmt den Stellungs-Winkel η der Arbeitsausrüstung 110 mittels des im Folgenden dargestellten Verfahrens. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung berechnet den Stellungs-Winkel α des Auslegers 111 anhand der Länge eines Hubs des Auslegerzylinders 114. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung berechnet den Stellungs-Winkel β des Stiels 112 anhand der Länge eines Hubs des Stielzylinders 115. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung berechnet den Stellungs-Winkel γ des Löffels 113 anhand der Länge eines Hubs des Löffelzylinders 116.
Des Weiteren ermittelt die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung den Normalvektor Nb der Bodenfläche auf Basis des berechneten Stellungs-Winkels. Das heißt, die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung ermittelt den Normalvektor Nb der Bodenfläche mittels des im Folgenden dargestellten Verfahrens. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung bestimmt die relative Positionsbeziehung dreier beliebiger Punkte (eines Punktes A, eines Punktes B sowie eines Punktes C) der Löffel-Bodenfläche 113A (an der Seite der Schneidenkante E eines gekrümmten Flächenabschnitts einer Bodenfläche) zueinander auf Basis des Stellungs-Winkels η der Arbeitsausrüstung 110, der als die Summe der Stellungs-Winkel α, β, und γ ausgedrückt wird, sowie der in der Einheit 200 zum Speichern von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeicherten Konturform des Löffels 113. Dabei sind der Punkt A und der Punkt B vorteilhafterweise Punkte an beiden Enden der Schneidenkante des Löffels 113. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung erzeugt anhand von drei bestimmten Punkten zwei Vektoren. Beispielsweise erzeugt die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung einen Vektor von dem Punkt A zu dem Punkt B sowie einen Vektor von dem Punkt A zu dem Punkt C. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung verwendet das Kreuzprodukt zweier erzeugter Vektoren als den Normalvektor Nb der Bodenfläche. Darüber hinaus kann die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung den Normalvektor Nb der Bodenfläche auf Basis des Winkels der Löffel-Bodenfläche 113A ermitteln, der auf Basis des Stellungs-Winkels η der Arbeitsausrüstung 110 sowie eines Winkels der Schneidenkante des Löffels (eines Winkels, der durch eine Strecke, die den Bolzen P3 und die Schneidenkante E des Löffels 113 miteinander verbindet, und die Löffel-Bodenfläche 113A gebildet wird) bestimmt wird.
Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung ist ein Beispiel für eine Einheit zum Bestimmen einer Stellung des Löffels, die den Winkel des Löffels 113 bestimmt.
Des Weiteren bestimmt die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung die Positionen einer Vielzahl von Konturpunkten des Löffels 113 in den globalen Koordinaten auf Basis des berechneten Stellungs-Winkels, von durch die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezogenen Informationen sowie von in der Einheit 200 zum Speichern von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeicherten Informationen. Die Konturpunkte des Löffels 113 schließen eine Vielzahl von Punkten der Schneidenkante E des Löffels 113 in einer Breitenrichtung (X-Richtung) sowie eine Vielzahl von Punkten einer Bodenplatte in der Breitenrichtung ein. Das heißt, die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung bestimmt die Positionen der Konturpunkte des Löffels 113 in den globalen Koordinaten anhand des Stellungs-Winkels α des Auslegers 111, des Stellungs-Winkels β des Stiels 112, des Stellungs-Winkels γ des Löffels 113, der Abmessung L1 des Auslegers 111, der Abmessung L2 des Stiels 112, der Abmessung L3 des Löffels 113, der Konturform des Löffels 113, der Positionsbeziehung zwischen dem repräsentativen Punkt O und dem Bolzen P1, der Position des repräsentativen Punktes O des Fahrzeugkörpers 120, des Azimuts der Ausrichtung des Fahrzeugkörpers 120 sowie der Neigung θ des Fahrzeugkörpers 120.
Die Einheit 204 zum Speichern von Soll-Arbeitsdaten speichert Soll-Arbeitsdaten, die die Soll-Form eines Aushub-Objektes an einer Baustelle anzeigen. Die Soll-Arbeitsdaten sind in den globalen Koordinaten ausgedrückte dreidimensionale Daten und sind stereoskopische Topographie-Daten, die aus einer Vielzahl von Dreieck-Polygonen bestehen, die eine Soll-Arbeitsebene anzeigen, oder dergleichen. Jedes Dreieck-Polygon, das Soll-Arbeitsdaten bildet, hat eine Seite mit einem anderen daran angrenzenden Dreieck-Polygon gemeinsam. Das heißt, die Soll-Arbeitsdaten stellen eine durchgehende plane Ebene dar, die aus einer Vielzahl planer Ebenen besteht. Die Soll-Arbeitsdaten werden in der Einheit 204 zum Speichern von Soll-Arbeitsdaten gespeichert, indem sie von einem externen Speichermedium gelesen werden oder über ein Netzwerk von einem externen Server empfangen werden.
Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt eine Soll-Arbeitslinie auf Basis der in der Einheit 204 zum Speichern von Soll-Arbeitsdaten gespeicherten Soll-Arbeitsdaten sowie der durch die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung bestimmten Positionen der Konturpunkte des Löffels 113. Die Soll-Arbeitslinie wird als eine Schnittlinie zwischen einer Bewegungsebene des Löffels 113 (einer Ebene, die durch den Löffel 113 hindurch verläuft und rechtwinklig zu der X-Achse ist) und den Soll-Arbeitsdaten ausgedrückt. Das heißt, die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt die Soll-Arbeitslinie mittels des im Folgenden dargestellten Verfahrens.
Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt einen Punkt an der niedrigsten Position (einen Punkt, der die geringste Höhe hat) von den Konturpunkten des Löffels 113. Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt die Soll-Arbeitsebene, die vertikal unterhalb des anhand der Soll-Arbeitsdaten bestimmten Konturpunktes positioniert ist. Die durch die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie definierte Soll-Arbeitsebene kann mittels einer Methode zum Bestimmen einer Soll-Arbeitsebene, die in dem kürzesten Abstand in Bezug auf den Löffel 113 positioniert ist, oder dergleichen ermittelt werden.
Anschließend berechnet die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie die Schnittlinie zwischen der Bewegungsebene des Löffels 113, die durch den bestimmten Konturpunkt verläuft, und der Soll-Arbeitsebene sowie der Soll-Arbeitsdaten als die Soll-Arbeitslinie. Wenn die Soll-Arbeitsdaten einen Wendepunkt auf der Bewegungsebene des Löffels 113 aufweisen, wird die Soll-Arbeitslinie durch eine Kombination aus einer Vielzahl von Strecken gebildet. Die durch die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie berechnete Soll-Arbeitslinie kann nicht nur als eine Strecke, sondern auch in einer topographischen Form mit einer Breite definiert sein.
Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie ist ein Beispiel für eine Einheit zum Bestimmen einer Steuerungs-Bezugsgröße, die eine Steuerungs-Bezugsgröße der Arbeitsausrüstung 110 bestimmt.
Darüber hinaus bestimmt die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie einen Normalvektor (Normalvektor Nt der Arbeitsebene) einer Soll-Arbeitsebene unmittelbar unterhalb des Löffels 113. Der Normalvektor Nt der Arbeitsebene wird in lokalen Koordinaten des Hydraulikbaggers 100 ausgedrückt, die mittels der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse ausgedrückt werden. Der Normalvektor Nt der Arbeitsebene ist ein Vektor, der rechtwinklig zu der Soll-Arbeitsebene ist und sich zu der Seite des Bodens hin erstreckt. Das heißt, die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie ermittelt den Normalvektor Nt der Arbeitsebene mittels des im Folgenden dargestellten Verfahrens. Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt einen Punkt an der niedrigsten Position von den Konturpunkten des Löffels 113. Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt die Soll-Arbeitsebene, die vertikal unterhalb des bestimmten Konturpunktes positioniert ist. Dann wandelt die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie das Dreieck-Polygon, dass die soll-Arbeitsebene anzeigt, in die lokalen Koordinaten um, indem sie die Dreieck-Polygone, die die bestimmte Soll-Arbeitsebene anzeigen, um das gleiche Maß wie die durch die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezogene Neigung des Fahrzeugkörpers rotiert.
Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie erzeugt zwei Vektoren anhand von Spitzen (einem Punkt D, einem Punkt E sowie einem Punkt F) des in die lokalen Koordinaten umgewandelten Dreieck-Polygons. Beispielsweise erzeugt die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung einen Vektor von dem Punkt D zu dem Punkt E sowie einen Vektor von dem Punkt D zu dem Punkt F. Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung verwendet das Kreuzprodukt zweier erzeugter Vektoren als den Normalvektor Nt der Arbeitsebene. In einer anderen Ausführungsform kann die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie ein Segment von den Soll-Arbeitslinien unmittelbar unterhalb des Löffels 113 um das Maß der Neigung des Fahrzeugkörpers rotieren, und kann einen Vektor, der rechtwinklig zu dem Segment ist und zu der Seite des Bodens hin verläuft, als den Normalvektor Nt der Arbeitsebene verwenden.
Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie ist ein Beispiel für eine Einheit zum Bestimmen einer Arbeitsebene, die den Winkel einer Arbeitsebene bestimmt, der die Soll-Form eines Aushub-Objektes der Arbeitsausrüstung 110 anzeigt.
Die Einheit 206 zum Bestimmen eines Abstandes bestimmt den Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Soll-Arbeitslinie (Position des Aushub-Objektes).
Die Einheit 207 zum Bestimmen einer Soll-Geschwindigkeit bestimmt die Soll-Geschwindigkeit des Auslegers 111 auf Basis des durch die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung ermittelten Maßes der Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite in der Längsrichtung. Die Einheit 207 zum Bestimmen einer Soll-Geschwindigkeit bestimmt die Soll-Geschwindigkeit des Stiels 112 auf Basis des durch die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung ermittelten Maßes der Betätigung des Bedienhebels 1213 der linken Seite in der Längsrichtung. Die Einheit 207 zum Bestimmen einer Soll-Geschwindigkeit bestimmt die Soll-Geschwindigkeit des Löffels 113 auf Basis des durch die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung ermittelten Maßes der Betätigung des Bedienhebels 1212 der rechten Seite in der Querrichtung.
Die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung führt Steuerung der Arbeitsausrüstung durch, bei der die Arbeitsausrüstung 110 auf Basis des durch die Einheit 206 zum Bestimmen eines Abstandes bestimmten Abstandes so gesteuert wird, dass der Löffel 113 nicht in einen Bereich unterhalb der Soll-Arbeitslinie eindringt. Die Steuerung der Arbeitsausrüstung gemäß der ersten Ausführungsform ist Steuerung, mit der die Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 so bestimmt wird, dass der Löffel 113 nicht in einen Bereich unterhalb der Soll-Arbeitslinie eindringt, und ein Steuerungs-Befehl des Auslegers 111 erzeugt wird. Das heißt, die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung bestimmt die Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 in einer vertikalen Richtung anhand der Geschwindigkeitsbeschränkungs-Tabelle, die eine Beziehung zwischen dem Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes und der Geschwindigkeitsbeschränkung der Arbeitsausrüstung 110 darstellt.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Geschwindigkeitsbeschränkungs-Tabelle darstellt. Der Geschwindigkeitsbeschränkungs-Tabelle zufolge nimmt, wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes 0 beträgt, die Komponente der Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung 110 in der senkrechten Richtung den Wert 0 an. Wenn der tiefste Punkt des Löffels 113 oberhalb der Soll-Arbeitslinie positioniert ist, wird der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes in der Geschwindigkeitsbeschränkungs-Tabelle als ein positiver Wert ausgedrückt. Wenn hingegen der tiefste Punkt des Löffels 113 unterhalb der Soll-Arbeitslinie positioniert ist, wird der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes als ein negativer Wert ausgedrückt. Darüber hinaus wird die Geschwindigkeit bei Bewegung des Löffels 113 nach oben in der Geschwindigkeitsbeschränkungs-Tabelle als ein positiver Wert ausgedrückt. Wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes auf oder unter einem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegt, der ein positiver Wert ist, wird die Geschwindigkeitsbeschränkung der Arbeitsausrüstung 110 auf Basis des Abstandes zwischen dem Löffel 113 und der Soll-Arbeitslinie definiert. Wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes auf oder über dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegt, hat der Absolutwert der Geschwindigkeitsbeschränkung der Arbeitsausrüstung 110 einen Wert, der größer ist als der Maximalwert der Soll-Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung 110. Das heißt, wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes auf oder über dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegt, ist der Absolutwert der Soll-Geschwindigkeit der Arbeitsausrüstung 110 stets kleiner als der Absolutwert der Geschwindigkeitsbeschränkung. Daher wird der Ausleger 111 stets mit der Soll-Geschwindigkeit angetrieben.
Wenn der Absolutwert der Geschwindigkeitsbeschränkung kleiner ist als der Absolutwert der Summe der Komponenten der Soll-Geschwindigkeiten des Auslegers 111, des Stiels 112 und des Löffels 113 in der senkrechten Richtung, berechnet die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung die Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 in der senkrechten Richtung, indem sie die Komponente der Soll-Geschwindigkeit des Stiels 112 in der senkrechten Richtung und die Komponente der Soll-Geschwindigkeit des Löffels 113 in der senkrechten Richtung von der Geschwindigkeitsbeschränkung subtrahiert. Die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung berechnet die Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 anhand der Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 in der senkrechten Richtung.
Wenn eine Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels erfüllt ist, beginnt die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels Steuerung des Löffels, mit der der Löffel 113 so gesteuert wird, dass die Differenz zwischen den Winkeln der Löffel-Bodenfläche 113A und der Soll-Arbeitsebene ein gleichmäßiger Winkel bleibt. Die Differenz zwischen den Winkeln der Löffel-Bodenfläche 113A und der Soll-Arbeitsebene ist äquivalent zu einem Winkel φ, der durch den Normalvektor Nb der Bodenfläche und den Normalvektor Nt der Arbeitsebene gebildet wird. Wenn die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels erfüllt ist, veranlasst die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels die Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels, den durch den Normalvektor Nb der Bodenfläche und den Normalvektor Nt der Arbeitsebene gebildeten Winkel φ als einen Soll-Winkel zu speichern. Die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels bestimmt die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 auf Basis der Geschwindigkeiten des Auslegers 111 und des Stiels 112. Die Geschwindigkeit des Auslegers 111 und die des Stiels 112 werden anhand der durch den Hub-Detektor 117 erfassten Länge eines Hubs pro Zeiteinheit ermittelt. Die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels ist gemäß der ersten Ausführungsform eine Bedingung dahingehend, dass der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes unter einem Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels liegt, dass das Maß von Betätigung bezüglich des Löffels unter einem bestimmten Schwellenwert (einem Winkel, dessen Größe einem Spiel der Betätigungsvorrichtung 1211 entspricht) liegt und dass Steuerung der Arbeitsausrüstung ausgeführt wird.
Wenn eine Bedingung für Beendigung von Steuerung des Löffels erfüllt ist, beendet die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels Steuerung des Löffels. Die Bedingung für Beendigung von Steuerung des Löffels ist gemäß der ersten Ausführungsform eine Bedingung dahingehend, dass der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes auf oder über einem Schwellenwert für Beendigung von Steuerung des Löffels liegt, das Maß der Betätigung bezüglich des Löffels auf oder über dem bestimmten Schwellenwert liegt oder keine Steuerung der Arbeitsausrüstung ausgeführt wird. Der Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels ist ein Wert, der unter dem Schwellenwert für Beendigung von Steuerung des Löffels liegt. Der Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels ist ein Wert, der auf oder unter dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegt. Wenn keine Steuerung der Arbeitsausrüstung aufgrund einer Betätigung durch eine Bedienungsperson oder dergleichen durchgeführt wird, führt die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels keine Steuerung des Löffels durch.
Die Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels speichert als Soll-Winkel den Winkel φ, der durch den Normalvektor Nb der Bodenfläche und den Normalvektor Nt der Arbeitsebene gebildet wird.
Die Einheit 211 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehls gibt einen durch die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung erzeugten Steuerungs-Befehl des Auslegers 111 an das elektromagnetische Proportional-Steuerventil der Hydraulik-Vorrichtung 125 aus. Die Einheit 211 zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehls gibt einen durch die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels erzeugten Steuerungs-Befehl des Löffels 113 an das elektromagnetische Proportional-Steuerventil der Hydraulik-Vorrichtung 125 aus.
Bewegung
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Steuern des Hydraulikbaggers 100 mit der Steuerungsvorrichtung 126 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Bewegung der Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Steuerungsvorrichtung 126 führt die im Folgenden dargestellte Steuerung für jeden spezifischen Steuerungs-Zyklus aus.
Die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung bezieht das Maß der Betätigung bezüglich des Auslegers 111, das Maß der Betätigung bezüglich des Stiels 112, das Maß der Betätigung bezüglich des Löffels 113 sowie das Maß der Betätigung in Bezug auf Drehung von der Betätigungsvorrichtung 1211 (Schritt S1). Die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezieht jeweils durch den Positions-Detektor 122, die Azimut-Berechnungsvorrichtung 123, den Neigungs-Detektor 124 sowie den Hub-Detektor 117 erfasste Informationen (Schritt S2).
Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung berechnet den Stellungs-Winkel α des Auslegers 111, den Stellungs-Winkel β des Stiels 112 sowie den Stellungs-Winkel γ des Löffels 113 anhand der Länge eines Hubs jedes Hydraulikzylinders (Schritt S3). Die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung berechnet die Positionen der Konturpunkte des Löffels 113 in den globalen Koordinaten auf Basis der berechneten Stellungs-Winkel α, β, und γ, der Abmessung L1 des Stiels 112, der Abmessung L2 des Löffels 113, der Abmessung L3 des Auslegers 111 sowie der Form des Auslegers 111, die in der Einheit 200 zum Speichern von Arbeitsmaschinen-Informationen gespeichert sind, und der Position, des Azimuts sowie der Neigung des Fahrzeugkörpers 120, die durch die Einheit 202 zum Beziehen erfasster Informationen bezogen werden (Schritt S4). Darüber hinaus berechnet die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung den Normalvektor Nb der Bodenfläche auf Basis der Positionen der Konturpunkte des Löffels 113 (Schritt S5).
Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt einen Punkt, dessen Position in den globalen Koordinaten von den Konturpunkten des Löffels 113 die niedrigste Position ist (Schritt S6). Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie bestimmt die Soll-Arbeitsebene, die vertikal unterhalb des bestimmten Konturpunktes positioniert ist (Schritt S7). Die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie berechnet den Normalvektor Nt der Arbeitsebene der bestimmten Soll-Arbeitsebene (Schritt S8). Dann berechnet die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie die Schnittlinie zwischen der Bewegungsebene des Löffels 113, die durch den bestimmten Konturpunkt und die Soll-Arbeitsebene verläuft, und den Soll-Arbeitsdaten als die Soll-Arbeitslinie (Schritt S9). Die Einheit 206 zum Bestimmen eines Abstandes bestimmt den Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes (Schritt S10). Die Einheit 207 zum Bestimmen einer Soll-Geschwindigkeit berechnet die Soll-Geschwindigkeiten des Auslegers 111, des Stiels 112 sowie des Löffels 113 auf Basis des durch die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung in Schritt S1 ermittelten Maßes der Betätigung (Schritt S11).
Dann bestimmt die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung die Geschwindigkeitsbeschränkung der Arbeitsausrüstung 110, die mit dem Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes zusammenhängt, der durch die Einheit 206 zum Bestimmen eines Abstandes bestimmt wird, entsprechend der in 5 dargestellten Tabelle (Schritt S12). Dann berechnet die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung die Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 auf Basis der Soll-Geschwindigkeiten des Stiels 112 und des Löffels 113 sowie der Geschwindigkeitsbeschränkung der Arbeitsausrüstung 110 (Schritt S13). Die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung erzeugt einen Steuerungs-Befehl des Auslegers 111 sowie einen Steuerungs-Befehl des Löffels 113 auf Basis der durch die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung erzeugten Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 (Schritt S14).
Wenn die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung einen Steuerungs-Befehl des Auslegers 111 erzeugt, führt die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels Verarbeitung für Steuerung des Löffels wie im Folgenden dargestellt durch (Schritt S15). 7 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitung für Steuerung eines Löffels gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels stellt auf Basis des durch die Einheit 206 zum Bestimmen eines Abstandes in Schritt S10 bestimmten Abstandes sowie des durch die Einheit 201 zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung in Schritt S1 ermittelten Maßes der Betätigung fest, ob der Zustand des Hydraulikbaggers 100 von einem Zustand, in dem die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels nicht erfüllt ist, zu einem Zustand übergegangen ist, in dem die Bedingung dafür erfüllt ist (Schritt S31). Wenn der Zustand des Hydraulikbaggers 100 von einem Zustand, in dem die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels nicht erfüllt ist, zu einem Zustand übergegangen ist, in dem die Bedingung dafür erfüllt ist (Schritt S31: JA), berechnet die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels den Winkel φ, der durch den durch die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung in Schritt S5 bestimmten Normalvektor Nb der Bodenfläche und den durch die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie in Schritt S8 bestimmten Normalvektor Nt der Arbeitsebene gebildet wird, als den Soll-Winkel (Schritt S32). Die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels veranlasst die Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels, den Soll-Winkel zu speichern (Schritt S33). Dann aktiviert die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels Steuerung des Löffels (Schritt S34). Das heißt, die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels bestimmt die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 so, dass die Differenz zwischen den Winkeln der Löffel-Bodenfläche 113A und der Soll-Arbeitslinie mit dem in der Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels gespeicherten Soll-Winkel übereinstimmt, wenn die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels erfüllt ist.
Wenn hingegen der Zustand des Hydraulikbaggers 100 ein Zustand ist, in dem die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels nicht erfüllt ist, oder, wenn die Bedingung bereits erfüllt worden ist (Schritt S31: NEIN), stellt die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels fest, ob der Zustand des Hydraulikbaggers 100 von einem Zustand, in dem die Bedingung für Beendigung von Steuerung des Löffels nicht erfüllt ist, zu einem Zustand übergegangen ist, in dem die Bedingung dafür erfüllt ist (Schritt S35). Wenn der Zustand des Hydraulikbaggers 100 von einem Zustand, in dem die Bedingung für Beendigung von Steuerung des Löffels nicht erfüllt ist, zu einem Zustand übergegangen ist, in dem die Bedingung dafür erfüllt ist (Schritt S35: JA), deaktiviert die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels Steuerung des Löffels (Schritt S36). Das heißt, die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels bestimmt die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 nicht mehr, nachdem die Bedingung für Beendigung von Steuerung des Löffels erfüllt ist.
Wenn Steuerung des Löffels aktiviert wird, wenn Steuerung des Löffels deaktiviert wird oder wenn Übergang von Nicht-Erfüllung zu Erfüllung der Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels und ein Übergang von Nicht-Erfüllung zu Erfüllung der Bedingung für Beendigung von Steuerung des Löffels nicht stattfindet, (Schritt S35: NEIN), stellt die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels fest, ob Steuerung des Löffels aktiviert ist (Schritt S37). Wenn Steuerung des Löffels deaktiviert ist (Schritt S37: NEIN), beendet die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels die Verarbeitung für Steuerung des Löffels, ohne die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 zu berechnen. Wenn hingegen Steuerung des Löffels aktiviert ist (Schritt S37: JA), berechnet die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels ein Maß Δα der Änderung des Stellungs-Winkels des Auslegers 111 sowie ein Maß der Änderung Δβ des Stellungs-Winkels des Stiels 112 auf Basis der Geschwindigkeiten des Auslegers 111 und des Stiels 112 (Schritt S38). Darüber hinaus berechnet die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels den Winkel φ, der durch den durch die Einheit 203 zum Bestimmen einer Stellung in Schritt S5 bestimmten Normalvektor Nb der Bodenfläche und den durch die Einheit 205 zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie in Schritt S8 bestimmten Normalvektor Nt der Arbeitsebene gebildet wird (Schritt S39). Dann berechnet die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels ein Maß Δγ der Änderung des Stellungs-Winkels des Löffels 113, indem sie den in Schritt S38 berechneten Winkel φ, das Maß Δα der Änderung und das Maß Δβ der Änderung von dem in der Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels gespeicherten Soll-Winkel subtrahiert (Schritt S40). Die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels berechnet die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113, indem sie das Maß Δγ der Änderung in eine Geschwindigkeit umwandelt (Schritt S41). Dann erzeugt die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels einen Steuerungs-Befehl des Löffels 113 auf Basis der Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 (Schritt S42) und beendet die Verarbeitung für Steuerung des Löffels.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 126 die Verarbeitung für Steuerung des Löffels beendet, gibt die Einheit 211 zum Ausgeben eines Steuerung-Befehls einen durch die Einheit 208 zum Steuern einer Arbeitsausrüstung erzeugten Steuerungs-Befehl des Auslegers 111 sowie einen durch die Einheit 209 zum Steuern eines Löffels erzeugten Steuerungs-Befehl des Löffels 113 an das elektromagnetische Proportional-Steuerventil der Hydraulik-Vorrichtung 125 aus (Schritt S16).
Dementsprechend treibt die Hydraulik-Vorrichtung 125 den Auslegerzylinder 114, den Stielzylinder 115 und den Löffelzylinder 116 an. Wenn Steuerung des Löffels deaktiviert ist, wird kein Steuerungs-Befehl des Löffels 113 an das elektromagnetische Proportional-Steuerventil ausgegeben. In diesem Fall befindet sich das elektromagnetische Proportional-Steuerventil in einem geöffneten Zustand, in dem ein Vorsteuer-Hydraulikdruck durchgelassen wird, und treibt die Hydraulik-Vorrichtung 125 den Löffelzylinder 116 auf Basis eines durch die Betätigungsvorrichtung 1211 erzeugten Vorsteuer-Hydraulikdrucks an.
Funktionen und Effekte
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verhaltens des Hydraulikbaggers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Bei dem in 8 dargestellten Beispiel ist der Löffel 113 zu einem Zeitpunkt T1 oberhalb einer Soll-Arbeitsebene G1 positioniert. Anschließend wird der Stiel 112 in einer Aushub-Richtung angetrieben und überschreitet einen Wendepunkt, der die Soll-Arbeitsebene G1 und eine Soll-Arbeitsebene G2 miteinander verbindet. Zu einem Zeitpunkt T2 bewegt sich der Löffel 113 dann an eine Position oberhalb der Soll-Arbeitsebene G2. Zu dem Zeitpunkt T1 erzeugt die Steuerungsvorrichtung 126 einen Steuerungs-Befehl des Löffels 113, durch den der Winkel φ (T1), der durch den Normalvektor Nb der Bodenfläche (T1) und den Normalvektor Nt der Arbeitsebene (G1) der Soll-Arbeitsebene G1 gebildet wird, der Soll-Winkel wird. Danach erzeugt zu dem Zeitpunkt T2 die Steuerungsvorrichtung 126 einen Steuerungs-Befehl des Löffels 113, durch den der Winkel φ (T2), der durch den Normalvektor Nb der Bodenfläche (T2) und den Normalvektor Nt der Arbeitsebene (G2) der Soll-Arbeitsebene G2 gebildet wird, der Soll-Winkel wird.
Auf diese Weise steuert die Steuerungsvorrichtung 126 gemäß der ersten Ausführungsform den Löffel 113 so (führt Steuerung des Löffels durch), dass die Differenz zwischen dem Winkel der Löffel-Bodenfläche 113A und dem Winkel der Soll-Arbeitsebene ein gleichmäßiger Winkel bleibt. Dementsprechend kann, selbst wenn der Löffel 113 den Wendepunkt überschreitet und sich der Winkel der Soll-Arbeitsebene ändert, der relative Winkel des Löffels 113 und der Soll-Arbeitsebene zueinander ohne Durchführen einer speziellen Betätigung durch eine Bedienungsperson gleichmäßig beibehalten werden.
Darüber hinaus steuert gemäß der ersten Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 126 den Löffel 113 so, dass die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels 113 und dem Winkel der Soll-Arbeitsebene der Soll-Winkel bleibt. Der Soll-Winkel ist in der ersten Ausführungsform eine Differenz zwischen dem Winkel der Löffel-Bodenfläche 113A und dem Winkel der Soll-Arbeitsebene, wenn der Zustand des Hydraulikbaggers 100 die Bedingung für Beginn einer Steuerung des Löffels erfüllt. Dementsprechend kann die Steuerungsvorrichtung 126 den relativen Winkel der Löffel-Bodenfläche 113A und der Soll-Arbeitsebene zueinander auf einem von einer Bedienungsperson beabsichtigten Winkel halten. Der Soll-Winkel muss gemäß einer anderen Ausführungsform nicht eine Differenz zwischen dem Winkel des Löffels 113 und dem Winkel der Soll-Arbeitsebene sein, wenn der Zustand des Hydraulikbaggers 100 die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels erfüllt. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 126 gemäß einer anderen Ausführungsform ein Winkel sein, der durch eine Bedienungsperson oder dergleichen im Voraus in der Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels gespeichert wird. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 126 den Löffel 113 so steuern, dass sich die Löffel-Bodenfläche 113A an der Soll-Arbeitsebene entlang bewegt, indem in der Einheit 210 zum Speichern eines Soll-Winkels 0° als der Soll-Winkel gespeichert wird.
Darüber hinaus führt gemäß der ersten Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 126 Steuerung des Löffels durch, wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Soll-Arbeitsebene unter dem Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels liegt. Wenn sich der Löffel 113 nahe genug an der Soll-Arbeitsebene befindet, ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Bedienungsperson beabsichtigt, abschließenden Aushub eines Aushub-Objektes durchzuführen. Daher kann die Steuerungsvorrichtung 126 den Winkel des Löffels bei Aushubarbeit ohne Durchführen einer speziellen Betätigung durch eine Bedienungsperson gleichmäßig beibehalten, indem Steuerung des Löffels durchgeführt wird, wenn sich der Löffel 113 nahe genug an der Soll-Arbeitsebene befindet. In einer anderen Ausführungsform muss die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels keine Bedingung bezüglich des Abstandes zwischen dem Löffel 113 und der Soll-Arbeitsebene einschließen. Beispielsweise kann in einer anderen Ausführungsform die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels Drücken eines Knopfes für Steuerung des Löffels (nicht dargestellt) sein.
Darüber hinaus führt gemäß der ersten Ausführungsform, wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Soll-Arbeitsebene unter dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegt, die Steuerungsvorrichtung 126 Steuerung der Arbeitsausrüstung durch, mit der die Arbeitsausrüstung 110 so gesteuert wird, dass der Löffel 113 nicht in einen Bereich unterhalb der Arbeitsebene eindringt. Dabei liegt ein Schwellenwert für Steuerung des Löffels auf oder unter dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung. Das heißt, wenn keine Steuerung der Arbeitsausrüstung ausgeführt wird, wird auch keine Steuerung des Löffels ausgeführt. Innerhalb eines Bereiches, in dem keine Steuerung der Arbeitsausrüstung ausgeführt wird, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass eine Bedienungsperson beabsichtigt, Grob-Aushub durchzuführen, und die Wahrscheinlichkeit niedrig, dass eine Bedienungsperson beabsichtigt, abschließenden Aushub durchzuführen. Daher kann, wenn der Schwellenwert für Steuerung des Löffels unter dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegt, verhindert werden, dass die Steuerungsvorrichtung 126 den Winkel der Arbeitsausrüstung 110 unnötig steuert. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Steuerungsvorrichtung 126 hingegen keine Funktion zum Steuern einer Arbeitsausrüstung auf. Darüber hinaus kann bei dem Hydraulikbagger 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der Schwellenwert für Steuerung des Löffels hingegen über dem Schwellenwert th für Steuerung der Arbeitsausrüstung liegen.
Darüber hinaus kann gemäß der ersten Ausführungsform die Steuerungsvorrichtung 126, wenn das Maß der Betätigung bezüglich einer Betätigung des Löffels 113 unter dem bestimmten Schwellenwert liegt und wenn der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes unter dem Schwellenwert für Steuerung des Löffels liegt, Steuerung des Löffels ausführen. Wenn der Löffel 113 mit der Betätigungsvorrichtung 1211 betätigt wird, ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Bedienungsperson beabsichtigt, den Löffel selbst zu steuern. Daher führt die Steuerungsvorrichtung 126 Steuerung des Löffels durch, wenn das Maß der Betätigung bezüglich einer Betätigung des Löffels 113 gering ist, so dass verhindert werden kann, dass der Winkel des Löffels 113 unnötig gesteuert wird.
Andere Ausführungsform
Oben ist eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben worden. Die konkrete Konfiguration ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, und es können verschiedene konstruktive Veränderungen und dergleichen vorgenommen werden.
Das Verfahren zum Erzeugen eines Betätigungs-Signals über die Betätigungsvorrichtung 1211 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein PPC-Verfahren. Das Verfahren ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Verfahren unter Einsatz eines elektrischen Hebels angewendet werden. Das Verfahren unter Einsatz eines elektrischen Hebels ist ein Verfahren, bei dem ein Betätigungs-Signal erzeugt wird, indem Betätigungs-Winkel des Bedienhebels 1212 der rechten Seite und des Bedienhebels 1213 der linken Seite unter Verwendung eines Potentiometers erfasst werden. In diesem Fall erzeugt die Steuerungsvorrichtung 126 jeweils einen Steuerungs-Befehl des Auslegers 111, des Stiels 112 und des Löffels 113 auf Basis der Soll-Geschwindigkeiten des Auslegers 111, des Stiels 112 und des Löffels 113, der Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 sowie der Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113. Das elektromagnetische Proportional-Steuerventil wird entsprechend den erzeugten Steuerungs-Befehlen gesteuert.
Die Steuerungsvorrichtung 126 gemäß der ersten Ausführungsform bestimmt die Differenz zwischen dem Winkel der Löffel-Bodenfläche 113A und dem Winkel der Soll-Arbeitsebene anhand des Winkels φ, der durch den Normalvektor Nb der Bodenfläche und den Normalvektor Nt der Arbeitsebene gebildet wird. Eine andere Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann in einer anderen Ausführungsform anstelle des Normalvektors Nb der Bodenfläche ein Vektor verwendet werden, der von dem Bolzen, an dem der Löffel 113 und der Stiel 112 gelagert sind, zu der Schneidenkante des Löffels 113 verläuft. Darüber hinaus kann in einer anderen Ausführungsform beispielsweise die Differenz zwischen dem Winkel der Löffel-Bodenfläche 113A und dem Winkel der Soll-Arbeitsebene berechnet werden, indem die Neigung der Löffel-Bodenfläche 113A und die Neigung der Arbeitsebene individuell bestimmt werden.
Die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels gemäß der ersten Ausführungsform schließt ein, dass der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Position des Aushub-Objektes unter dem Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels liegt. Die Bedingung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels muss lediglich einschließen, dass eine Beziehung zwischen dem Zustand der Arbeitsausrüstung 110 und der Steuerungs-Bezugsgröße der Arbeitsausrüstung einer bestimmten Beziehung entspricht. Beispielsweise kann eine Bedingung für Beginn von Steuerung des Löffels gemäß einer anderen Ausführungsform einschließen, dass der Abstand zwischen dem Löffel 113 und der Bodenhöhe unter dem Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels liegt oder dergleichen. In diesem Fall ist die Bodenhöhe ein Beispiel für eine Steuerungs-Bezugsgröße.
Die Steuerungsvorrichtung 126 gemäß der ersten Ausführungsform berechnet die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 auf Basis der Geschwindigkeiten des Auslegers 111 und des Stiels 112. Die Berechnung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 126 gemäß einer anderen Ausführungsform die Steuerungs-Geschwindigkeit des Löffels 113 auf Basis der Soll-Geschwindigkeiten des Auslegers 111 und des Stiels 112 sowie der Geschwindigkeitsbeschränkung des Auslegers 111 berechnen.
Die Steuerungsvorrichtung 126 gemäß der ersten Ausführungsform kann bei jeder beliebigen Arbeitsmaschine eingesetzt werden, die Arbeitsausrüstung einschließt, ohne auf einen Hydraulikbagger beschränkt zu sein.
Industrielle Einsatzmöglichkeiten
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen kann mit einer Steuerungsvorrichtung der Winkel eines Löffels bei Aushubarbeit, die einen Wendepunkt überspannt, in geeigneter Weise ohne Durchführen einer speziellen Betätigung durch eine Bedienungsperson beibehalten werden.
Bezugszeichenliste

100: Hydraulikbagger
111: Ausleger
112: Stiel
113: Löffel
114: Auslegerzylinder
115: Stielzylinder
116: Löffelzylinder
126: Steuerungsvorrichtung
200: Einheit zum Speichern von Arbeitsmaschinen-Informationen
201: Einheit zum Ermitteln eines Maßes der Betätigung
202: Einheit zum Beziehen erfasster Informationen
203: Einheit zum Bestimmen einer Stellung
204: Einheit zum Speichern von Soll-Arbeitsdaten
205: Einheit zum Bestimmen einer Soll-Arbeitslinie
206: Einheit zum Bestimmen eines Abstandes
207: Einheit zum Bestimmen einer Soll-Geschwindigkeit
208: Einheit zum Steuern einer Arbeitsausrüstung
209: Einheit zum Steuern eines Löffels
210: Einheit zum Speichern eines Soll-Winkels
211: Einheit zum Ausgeben eines Steuerungs-Befehls

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 366838 [0004]

Claims

Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung, die eine Arbeitsmaschine steuert, die mit Arbeitsausrüstung ausgestattet ist, die einen Löffel einschließt, wobei die Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung umfasst: eine Einheit zum Bestimmen einer Position eines Löffels, die so eingerichtet ist, dass sie einen Winkel des Löffels bestimmt; eine Einheit zum Bestimmen einer Arbeitsebene, die so eingerichtet ist, dass sie einen Winkel einer Arbeitsebene bestimmt, die eine Soll-Form eines Aushub-Objektes der Arbeitsausrüstung anzeigt; sowie eine Einheit zum Steuern eines Löffels, die so eingerichtet ist, dass sie den Löffel so steuert, dass die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene ein gleichmäßiger Winkel bleibt.
Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Bestimmen einer Stellung eines Löffels so eingerichtet ist, dass sie einen Normalvektor einer Bodenfläche rechtwinklig zu einer Bodenfläche des Löffels bestimmt, die Einheit zum Bestimmen einer Arbeitsebene so eingerichtet ist, dass sie einen Normalvektor der Arbeitsebene rechtwinklig zu der Arbeitsebene bestimmt, die vertikal unterhalb des Löffels positioniert ist, und die Einheit zum Steuern eines Löffels so eingerichtet ist, dass sie den Löffel so steuert, dass ein Winkel, der durch den Normalvektor der Bodenfläche und den Normalvektor der Arbeitsebene gebildet wird, ein gleichmäßiger Winkel ist.
Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einheit zum Steuern eines Löffels so eingerichtet ist, dass sie den Löffel so steuert, dass die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene der gleiche Winkel ist wie die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene, wenn ein Zustand der Arbeitsmaschine eine bestimmte Bedingung erfüllt.
Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren umfasst: eine Einheit zum Speichern eines Soll-Winkels, die so eingerichtet ist, dass sie einen Soll-Wert für die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene speichert, wobei die Einheit zum Steuern eines Löffels so eingerichtet ist, dass sie den Löffel so steuert, dass die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene den in der Einheit zum Speichern eines Soll-Winkels gespeicherten Winkel beibehält.
Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren umfasst: eine Einheit zum Bestimmen eines Abstandes, die so eingerichtet ist, dass sie einen Abstand zwischen dem Löffel und der Arbeitsebene bestimmt, wobei die Einheit zum Steuern eines Löffels so eingerichtet ist, dass sie den Löffel so steuert, dass die Differenz zwischen dem Winkel des Löffels und dem Winkel der Arbeitsebene ein gleichmäßiger Winkel bleibt, wenn der Abstand zwischen dem Löffel und der Arbeitsebene unter einem Schwellenwert für Beginn von Steuerung des Löffels liegt.
Arbeitsmaschine, die umfasst: Arbeitsausrüstung, die einen Löffel einschließt; sowie die Vorrichtung zum Steuern von Arbeitsausrüstung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.