DE112017002603T5

DE112017002603T5 - Steuerungssystem einer baumaschine, baumaschine und steuerverfahren einer baumaschine

Info

Publication number: DE112017002603T5
Application number: DE112017002603.2T
Authority: DE
Inventors: Kazuki Takehara; Masashi Ichihara; Yoshiro Iwasaki
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN109154150A; JP7129907B2; US20190292747A1; KR102165663B1; CN109154150B; KR20180135939A; WO2018030220A1; JPWO2018030220A1

Abstract

Vorgesehen ist ein Steuersystem einer Baumaschine, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, das einen Stiel umfasst und einen Löffel, der so eingerichtet ist, dass er sich um jede von einer Löffelachse und einer zu der Löffelachse orthogonalen Kippachse in Bezug auf den Stiel dreht. Das Steuersystem umfasst: eine Winkelbestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um einen Kippwinkel zu bestimmen, der einen Winkel eines bestimmten Abschnitts des Löffels um die Kippachse angibt, so dass eine Zielbautopographie eine Zielform eines Aushubobjekts und den spezifischen Abschnitt des Löffels parallel zueinander angibt; und eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die zum Steuern eines Kippzylinders eingerichtet ist, der eingerichtet ist, um den Löffel auf der Grundlage des von des Winkelbestimmungseinheit bestimmten Kippwinkels um die Kippachse zu drehen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem einer Baumaschine, eine Baumaschine und ein Steuerverfahren einer Baumaschine.
Hintergrund
Eine Baumaschine, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, das einen Kipplöffel umfasst, wie in Patentliteratur 1 offenbart, ist bekannt.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 2015/186179 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
In einem technischen Gebiet, das sich auf das Steuern der Baumaschine bezieht, ist eine Technologie zum Steuern des Arbeitsgeräts bekannt, die einer Betätigung einer Betätigungsvorrichtung durch eine Bedienungsperson der Baumaschine vorgezogen wird. In dieser Beschreibung wird ein Arbeitsgerätesteuerung, die der Betätigung der Betätigungsvorrichtung durch den Bediener der Baumaschine vorgezogen wird, als Eingriffssteuerung bezeichnet.
Bei der Eingriffssteuerung wird eine Position oder Haltung mindestens eines von einem Ausleger, einem Stiel und einem Löffel des Arbeitsgeräts in Bezug auf eine Zielbautopographie gesteuert, die eine Zielform eines Aushubobjekts angibt. Die Eingriffssteuerung wird durchgeführt, und somit wird ein Bauvorhaben, das der Zielbautopographie entspricht, durchgeführt.
Wenn bei der Baumaschine, die den Kipplöffel umfasst, nicht zusätzlich zu der bestehenden Eingriffssteuerung eine für den Kipplöffel spezifische Steuerung durchgeführt wird, verschlechtert sich die Arbeitseffizienz der Baumaschine.
Eine Aufgabe der Aspekte der Erfindung ist es, ein Steuersystem einer Baumaschine vorzusehen, das in der Lage ist, der Verschlechterung der Arbeitseffizienz in einer Baumaschine entgegenzuwirken, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, das einen Kipplöffel, eine Baumaschine und ein Steuerverfahren einer Baumaschine umfasst.
Lösung für das Problem
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuersystem einer Baumaschine, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, einen Stiel und einen Löffel, der so eingerichtet ist, dass er sich um jede von einer Löffelachse und einer zu der Löffelachse orthogonalen Kippachse in Bezug auf den Stiel dreht, wobei das Steuersystem umfasst: eine Winkelbestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um einen Kippwinkel zu bestimmen, der einen Winkel eines bestimmten Abschnitts des Löffels um die Kippachse angibt, so dass eine Zielbautopographie, die eine Zielform eines Aushubobjekts angibt, und der spezifische Abschnitt des Löffels zueinander parallel werden; und eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die zum Steuern eines Kippzylinders eingerichtet ist, der eingerichtet ist, um den Löffel auf der Grundlage des von der Winkelbestimmungseinheit bestimmten Kippwinkels um die Kippachse zu drehen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Baumaschine: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der eingerichtet ist, um den oberen Schwenkkörper zu stützen; ein Arbeitsgerät, das den Stiel und den Löffel umfasst, wobei das Arbeitsgerät so eingerichtet ist, dass es an dem oberen Schwenkkörper abgestützt wird; und das Steuersystem der Baumaschine nach dem ersten Aspekt.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren einer Baumaschine vorgesehen, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, das einen Stiel aufweist und einen Löffel, der so eingerichtet ist, dass er sich jeweils um eine Löffelachse und eine zu der Löffelachse orthogonale Kippachse in Bezug auf den Stiel dreht, wobei das Steuerverfahren umfasst: Bestimmen eines Kippwinkels, der einen Winkel eines bestimmten Abschnitts des Löffels um die Kippachse angibt, so dass eine Zielbautopographie, die eine Zielform eines Aushubobjekts angibt, und der bestimmte Abschnitt des Löffels parallel zueinander werden; und Steuern eines Kippzylinders, der eingerichtet ist, um den Löffel um die Kippachse auf der Grundlage des Kippwinkels zu drehen, der von der Winkelbestimmungseinheit bestimmt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach den Aspekten der Erfindung sind ein Steuersystem einer Baumaschine, das in der Lage ist, einer Verschlechterung der Arbeitseffizienz bei einer Baumaschine entgegenzuwirken, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, das einen Kipplöffel aufweist, eine Baumaschine und ein Steuerverfahren einer Baumaschine vorgesehen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Baumaschine nach dieser Ausführungsform darstellt.
2 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt.
3 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt.
4 ist eine Seitenansicht, die einen Bagger nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
5 ist eine Rückansicht, die den Bagger nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
6 ist eine Draufsicht, die den Bagger nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
7 ist eine Seitenansicht, die den Löffel nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
8 ist eine Vorderansicht, die den Löffel nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
9 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Hydrauliksystems nach dieser Ausführungsform darstellt.
10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Hydrauliksystems nach dieser Ausführungsform darstellt.
11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems nach dieser Ausführungsform darstellt.
12 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Definitionspunktes darstellt, der auf den Löffel nach dieser Ausführungsform eingestellt ist.
13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel von Zielbaudaten nach dieser Ausführungsform darstellt.
14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Zielbautopographie nach dieser Ausführungsform darstellt.
15 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Kippvorgangsebene nach dieser Ausführungsform darstellt.
16 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Kippvorgangsebene nach dieser Ausführungsform darstellt.
17 ist eine Ansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen einer Schneidekante des Löffels und der Zielbautopographie nach dieser Ausführungsform darstellt.
18 ist eine schematische Ansicht, die die Eingriffssteuerung in Bezug auf die Kippdrehung nach dieser Ausführungsform darstellt.
19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Betriebsentfernung und einer Zielgeschwindigkeit nach dieser Ausführungsform darstellt.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen eines Kippwinkels des Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt.
21 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Kippwinkels des Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt.
22 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Betriebs eines Arbeitsgeräts nach dieser Ausführungsform darstellt.
23 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel des Betriebs des Arbeitsgeräts nach dieser Ausführungsform darstellt.
24 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Kippwinkels des Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt.
25 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Kippwinkels des Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt.
26 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Kippwinkels des Löffels nach dieser Ausführungsform darstellt. Beschreibung der Ausführungsformen

Nachfolgend werden Ausführungsformen nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bestandteile der folgenden jeweiligen Ausführungsformen können in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden. Darüber hinaus dürfen Teilbestandteile nicht verwendet werden.
In der folgenden Beschreibung wird eine Positionsbeziehung der jeweiligen Abschnitte beschrieben, indem ein dreidimensionales globales Koordinatensystem (Xg, Yg und Zg) und ein dreidimensionales Fahrzeugkörperkoordinatensystem (Xm, Ym und Zm) spezifiziert werden.
Das globale Koordinatensystem stellt ein Koordinatensystem dar, in dem der an der Kugel fixierte Ursprungspunkt als Referenz festgelegt wird. Das globale Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das von einem globalen Navigationssatellitensystem (GNSS) definiert wird.
Das GNSS repräsentiert ein globales Navigationssatellitensystem. Als ein Beispiel des globalen Navigationssatellitensystems kann ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) beispielhaft dargestellt werden. Das GNSS umfasst mehrere Positionierungssatelliten. Das GNSS erfasst eine Position, die durch Koordinatendaten des Breitengrads, Längengrads und der Höhe definiert werden.
Das globale Koordinatensystem ist durch eine Xg-Achse in einer horizontalen Ebene, eine Yg-Achse, die orthogonal zur Xg-Achse in der horizontalen Ebene ist, und eine Zg-Achse, die orthogonal zur Xg-Achse und der Yg-Achse ist, definiert. Eine Richtung parallel zur Xg-Achse ist als Xg-Achsenrichtung festgelegt, eine Richtung parallel zur Yg-Achse ist als Yg-Achsenrichtung festgelegt und eine Richtung parallel zur Zg-Achse ist als Zg-Achsenrichtung festgelegt. Zusätzlich wird eine Dreh- oder Kipprichtung um die Xg-Achse als eine θXg-Richtung festgelegt, eine Dreh- oder Kipprichtung um die Yg-Achse wird als eine θYg-Richtung festgelegt, und eine Dreh- oder Kipprichtung um die Zg-Achse wird als eine θZg-Richtung festgelegt. Die Richtung der Zg-Achse ist eine vertikale Richtung.
Das Fahrzeugkörperkoordinatensystem stellt ein Koordinatensystem dar, bei dem der an der Baumaschine fixierte Ursprungspunkt als Referenz festgelegt wird.
Das Fahrzeugkörperkoordinatensystem ist durch eine Xm-Achse definiert, die sich in eine Richtung erstreckt, wobei der Ursprungspunkt an einem Fahrzeugkörper einer Baumaschine als Referenz festgelegt ist, eine Ym-Achse, die orthogonal zur Xm-Achse ist, ein Zm Achse, die orthogonal zur Xm-Achse und zur Ym-Achse ist. Eine Richtung parallel zur Xm-Achse wird als Xm-Achsenrichtung festgelegt, eine Richtung parallel zur Ym-Achse wird als Ym-Achsenrichtung festgelegt, und eine Richtung parallel zur Zm-Achse wird als Zm-Achsenrichtung festgelegt. Zusätzlich wird eine Dreh- oder Neigungsrichtung um die Xm-Achse als eine θXm-Richtung festgelegt, eine Dreh- oder Neigungsrichtung um die Ym-Achse wird als eine θYm-Richtung festgelegt, und eine Dreh- oder Neigungsrichtung um die Zm-Achse wird als eine θZm-Richtung festgelegt. Die Xm-Achsenrichtung ist eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Baumaschine, die Ym-Achsenrichtung ist die Fahrzeugbreitenrichtung der Baumaschine und die Zm-Achsenrichtung ist eine obere und eine untere Richtung der Baumaschine.
Erste Ausführungsform
[Baumaschine]
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Baumaschine 100 nach dieser Ausführungsform darstellt. In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Baumaschine 100 ein Bagger ist. In der folgenden Beschreibung wird die Baumaschine 100 in geeigneter Weise als Bagger 100 bezeichnet.
Wie in 1 dargestellt, umfasst der Bagger 100 ein Arbeitsgerät 1, das durch einen Hydraulikdruck betätigt wird, einen oberen Schwenkkörper 2, der ein Fahrzeugkörper ist, der das Arbeitsgerät 1 stützt, und einen unteren Fahrkörper 3, der eine Fahrvorrichtung ist, die den oberen Schwenkkörper 2 stützt, eine Betätigungsvorrichtung 30, die das Arbeitsgerät 1 bedient und eine Steuervorrichtung 50, die das Arbeitsgerät 1 steuert. Der obere Schwenkkörper 2 kann um eine Schwenkachse RX in einem Zustand, in dem er an dem unteren Fahrkörper 3 gestützt ist, schwenken.
Der obere Schwenkkörper 2 umfasst einen Fahrerraum 4, in dem ein Bediener fährt, und einen Maschinenraum 5, in dem ein Motor und eine Hydraulikpumpe untergebracht sind. Der Fahrerraum 4 umfasst einen Fahrersitz 4S, auf dem der Bediener sitzt. Der Maschinenraum 5 ist an einer hinteren Seite des Fahrerraums 4 angeordnet.
Der untere Fahrkörper 3 umfasst ein Paar Raupenketten 3C. Der Bagger 100 fährt aufgrund der Drehung der Raupenketten 3C. Ferner kann der untere Fahrkörper 3 Reifen aufweisen.
Das Arbeitsgerät 1 ist an dem oberen Schwenkkörper 2 gestützt. Das Arbeitsgerät 1 umfasst einen Ausleger 6, der mit dem oberen Schwenkkörper 2 über einen Auslegerstift verbunden ist, einen Stiel 7, der mit dem Ausleger 6 über einen Stielstift verbunden ist, und einen Löffel 8, der mit dem Stiel 7 durch einen Löffelstift und einen Kippstift verbunden ist. Der Löffel 8 weist eine Schneidekante 9 auf. Bei dieser Ausführungsform ist die Schneidekante 9 des Löffels 8 ein Spitzenende eines geraden Löffels, der in dem Löffel 8 vorgesehen ist. Ferner kann die Schneidekante 9 des Löffels 8 ein Spitzenende einer konvexen Schneide sein, die in dem Löffel 8 vorgesehen ist.
Der Ausleger 6 kann sich um eine Auslegerachse AX1 drehen, die eine Drehachse in Bezug auf den oberen Schwenkkörper 2 ist. Der Stiel 7 kann sich um eine Stielachse AX2 drehen, die eine Drehachse in Bezug auf den Ausleger 6 ist. Der Löffel 8 kann sich um eine Löffelachse AX3, d.h. eine Drehachse, und eine Kippachse AX4, d.h. eine Drehachse orthogonal zur Löffelachse AX3 in Bezug auf den Stiel 7, drehen. Die Drehachse AX1, die Drehachse AX2 und die Drehachse AX3 sind parallel zueinander. Die Drehachsen AX1, AX2 und AX3 und eine zur Schwenkachse RX parallele Achse sind orthogonal zueinander. Die Drehachsen AX1, AX2 und AX3 liegen parallel zur Ym-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems. Die Schwenkachse RX ist parallel zur Zm-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems. Eine Richtung parallel zu den Drehachsen AX1, AX2 und AX3 repräsentiert eine Fahrzeugbreitenrichtung des oberen Schwenkkörpers 2. Eine Richtung parallel zur Schwenkachse RX repräsentiert eine obere und untere Richtung des oberen Schwenkkörpers 2. Eine Richtung orthogonal zu sowohl den Drehachsen AX1, AX2 und AX3 als auch der Schwenkachse RX stellt eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des oberen Schwenkkörpers 2 dar. Eine Richtung, in der sich das Arbeitsgerät 1 auf der Grundlage des auf dem Fahrersitz 4S sitzenden Bedieners befindet, ist eine Vorwärtsseite.
Die Arbeitsgerät 1 arbeitet mit der von einem Hydraulikzylinder 10 erzeugten Kraft. Der Hydraulikzylinder 10 umfasst einen Auslegerzylinder 11, der den Ausleger 6 betätigt, einen Stielzylinder 12, der den Stiel 7 betätigt, und einen Löffelzylinder 13 und einen Kippzylinder 14, der den Löffel 8 betätigt. Der Auslegerzylinder 11 kann eine Kraft zum Drehen des Auslegers 6 um die Auslegerachse AX1 erzeugen. Der Stielzylinder 12 kann Kraft zum Drehen des Stiels 7 um eine Stielachse AX2 erzeugen. Der Löffelzylinder 13 kann eine Kraft erzeugen, um den Löffel 8 um eine Löffelachse AX3 zu drehen. Der Kippzylinder 14 kann eine Kraft erzeugen, um den Löffel 8 um eine Kippachse AX4 zu drehen.
In der folgenden Beschreibung wird die Drehung des Löffels 8 um die Löffelachse AX3 in geeigneter Weise als Löffeldrehung bezeichnet, und die Drehung des Löffels 8 um die Kippachse AX4 wird in geeigneter Weise als Kippdrehung bezeichnet.
Zusätzlich umfasst das Arbeitsgerät 1 einen Auslegerhubsensor 16, der einen Auslegerhub erfasst, der den Antriebsbetrag des Auslegerzylinders 11 angibt, und einen Stielhubsensor 17, der einen Stielhub erfasst, der den Antriebsbetrag des Stielzylinders 12 angibt, einen Löffelhubsensor 18, der einen Löffelhub erfasst, der den Antriebsbetrag des Löffelzylinders 13 angibt, und einen Kipphubsensor 19, der einen Kipphub erfasst, der den Antriebsbetrag des Kippzylinders 14 angibt. Der Auslegerhubsensor 16 ist am Auslegerzylinder 11 angeordnet. Der Stielhubsensor 17 ist am Stielzylinder 12 angeordnet. Der Löffelhubsensor 18 ist am Löffelzylinder 13 angeordnet. Der Kipphubsensor 19 ist am Kippzylinder 14 angeordnet.
Die Betätigungsvorrichtung 30 ist in dem Fahrerraum 4 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 30 umfasst ein Betätigungselement, das von einer Betätigungsperson des Baggers 100 betätigt wird. Die Betätigungsperson bedient das Arbeitsgerät 1 durch Bedienen der Betätigungsvorrichtung 30. In dieser Ausführungsform umfasst die Betätigungsvorrichtung 30 einen rechten Arbeitsgerätbedienhebel 30R, einen linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L, einen Kippvorganghebel 30T und ein Betätigungspedal 30F.
Wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R, der sich in der neutralen Position befindet, zu einer Vorwärtsseite betätigt wird, arbeitet der Ausleger 6 nach unten, und wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R zu einer Rückwärtsseite betätigt wird, arbeitet der Ausleger 6 nach oben. Wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R, der sich in der neutralen Position befindet, nach rechts betätigt wird, führt der Löffel 8 ein Abkippen durch, und wenn der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R nach links betätigt wird, führt der Löffel 8 einen Aushub aus.
Wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L, der sich in der neutralen Position befindet, zu einer Vorwärtsseite betätigt wird, führt der Stiel 7 ein Abkippen durch, und wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L zu einer Rückwärtsseite betätigt wird, führt der Stiel 7 einen Aushub aus. Wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L, der sich in der neutralen Position befindet, nach rechts betätigt wird, schwingt der obere Schwenkkörper 2 nach rechts und wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L nach links betätigt wird, schwingt der obere Schwenkkörper 2 nach links.
Ferner kann die Beziehung zwischen der Betätigungsrichtung des rechten Arbeitsgerätbedienhebels 30R und des linken Arbeitsgerätbedienhebels 30L und der Betätigungsrichtung des Arbeitsgeräts 1 und der Schwenkrichtung des oberen Schwenkkörpers 2 nicht die vorstehend beschriebene Beziehung sein.
Die Steuervorrichtung 50 umfasst ein Computersystem. Die Steuervorrichtung 50 umfasst einen Prozessor wie eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Speichervorrichtung mit einem nichtflüchtigen Speicher, wie etwa einem Festwertspeicher (ROM) und einem flüchtigen Speicher, wie etwa einem Direktzugriffsspeicher (RAM), und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstellenvorrichtung.
[Löffel]
Als nächstes wird der Löffel 8 nach dieser Ausführungsform beschrieben. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform darstellt. 3 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform darstellt. In dieser Ausführungsform ist der Löffel 8 ein Kipplöffel.
Wie in 2 und 3 dargestellt, umfasst das Arbeitsgerät 1 den Löffel 8, der sich um die Löffelachse AX3 und die Kippachse AX4 orthogonal zur Löffelachse AX3 in Bezug auf den Stiel 7 drehen kann. Der Löffel 8 ist drehbar mit dem Stiel 7 über einen Löffelstift 8B verbunden. Außerdem ist der Löffel 8 durch einen Kippstift 8T drehbar am Stiel 7 gestützt.
Der Löffel 8 ist mit einem Spitzenende des Stiels 7 durch ein Verbindungselement 90 verbunden. Der Löffelstift 8B verbindet den Stiel 7 und das Verbindungselement 90 miteinander. Der Kippstift 8T verbindet das Verbindungselement 90 und den Löffel 8 miteinander. Der Löffel 8 ist durch das Verbindungselement 90 drehbar mit dem Stiel 7 verbunden.
Der Löffel 8 weist eine Bodenplatte 81, eine Rückplatte 82, eine obere Platte 83, eine Seitenplatte 84 und eine Seitenplatte 85 auf. Eine Öffnung 86 des Löffels 8 ist durch die obere Platte 81, die obere Platte 83, die Seitenplatte 84 und die Seitenplatte 85 definiert. Die Schneidekante 9 ist in der Bodenplatte 81 vorgesehen. Die Bodenplatte 81 umfasst eine flache Bodenfläche 89, die mit der Schneidekante 9 verbunden ist. Die Bodenfläche 89 ist eine Bodenfläche der Bodenplatte 81. Die Bodenfläche 89 ist eine im Wesentlichen flache Fläche.
Der Löffel 8 umfasst eine Klammer 87, die in einem oberen Abschnitt der oberen Platte 83 vorgesehen ist. Die Klammer 87 ist an vorderen und hinteren Positionen der oberen Platte 83 vorgesehen. Die Klammer 87 ist mit dem Verbindungselement 90 und dem Kippstift 8T verbunden.
Das Verbindungselement 90 umfasst ein Plattenelement 91, eine Klammer 92, die an einer oberen Oberfläche des Plattenelements 91 vorgesehen ist, und eine Klammer 93, die an einer unteren Oberfläche des Plattenelements 91 vorgesehen ist. Die Klammer 92 ist mit dem Stiel 7 und einem zweiten Verbindungsstift 95P verbunden. Die Klammer 93 ist in einem oberen Abschnitt der Klammer 87 vorgesehen und ist mit dem Kippstift 8T und der Klammer 87 verbunden.
Der Löffelstift 8B verbindet die Klammer 92 des Verbindungselements 90 und das vordere Ende des Stiels 7 miteinander. Der Kippstift 8T verbindet die Klammer 93 des Verbindungselements 90 und die Klammer 87 des Löffels 8. Die Verbindungsvorrichtung 90 und der Löffel 8 können sich bezüglich des Stiels 7 um die Löffelachse AX3 drehen. Der Löffel 8 kann sich in Bezug auf das Verbindungselement 90 um die Kippachse AX4 drehen.
Das Arbeitsgerät 1 umfasst ein erstes Verbindungselement 94, das über einen ersten Verbindungsstift 94P drehbar mit dem Stiel 7 verbunden ist, und ein zweites Verbindungselement 95, das über den zweiten Verbindungsstift 95P drehbar mit der Klammer 92 verbunden ist. Ein Basisende des ersten Verbindungselements 94 ist durch den ersten Verbindungsstift 94P mit dem Stiel 7 verbunden. Ein Basisende des zweiten Verbindungselements 95 ist durch den zweiten Verbindungsstift 95P mit der Halterung 92 verbunden. Ein Spitzenende des ersten Verbindungselements 94 und ein Spitzenende des zweiten Verbindungselements 95 sind durch einen Löffelzylinderoberstift 96 miteinander verbunden.
Ein Spitzenende des Löffelzylinders 13 ist drehbar mit dem Spitzenende des ersten Verbindungselements 94 und dem Spitzenende des zweiten Verbindungselements 95 durch den Löffelzylinderoberstift 96 verbunden. Wenn der Löffelzylinder 13 arbeitet, um sich auszudehnen und sich zusammenzuziehen, dreht sich das Verbindungselement 90 um die Löffelachse AX3 in Kombination mit dem Löffel 8.
Der Kippzylinder 14 ist mit einer Klammer 97, die in dem Verbindungselement 90 vorgesehen ist, und einer Klammer 88 verbunden, die in dem Löffel 8 vorgesehen ist. Eine Stange des Kippzylinders 14 ist mit der Klammer 97 über einen Stift verbunden. Ein Hauptkörperabschnitt des Kippzylinders 14 ist durch einen Stift mit der Halterung 88 verbunden. Wenn sich der Kippzylinder 14 ausdehnt und zusammenzieht, dreht sich der Löffel 8 um die Kippachse AX4. Ferner ist die Verbindungsstruktur des Kippzylinders 14 nach dieser Ausführungsform nur veranschaulichend, und es gibt keine Einschränkung darauf.
Wie vorstehend beschrieben, dreht sich der Löffel 8 aufgrund der Betätigung des Löffelzylinders 13 um die Löffelachse AX3. Der Löffel 8 dreht sich aufgrund der Betätigung des Kippzylinders 14 um die Kippachse AX4. Wenn sich der Löffel 8 um die Löffelachse AX3 dreht, dreht sich der Kippstift 8T in Kombination mit dem Löffel 8.
[Erfassungssystem]
Als nächstes wird ein Erfassungssystem 400 des Baggers 100 nach dieser Ausführungsform beschrieben. 4 ist eine Seitenansicht, die den Bagger 100 nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt. 5 ist eine Rückansicht, die den Bagger 100 nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt. 6 ist eine Draufsicht, die den Bagger 100 nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt. 7 ist eine Seitenansicht, die den Löffel 8 nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt. 8 ist eine Vorderansicht, die den Löffel 8 nach dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
Wie in 4, 5 und 6 dargestellt, umfasst das Erfassungssystem 400 eine Positionsberechnungsvorrichtung 20, die eine Position des oberen Schwenkkörpers 2 berechnet, und eine Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24, die einen Winkel des Arbeitsgeräts 1 berechnet.
Die Positionsberechnungsvorrichtung 20 umfasst einen Fahrzeugkörperpositionsrechner 21, der eine Position des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, einen Haltungsrechner 22, der eine Haltung des oberen Schwenkkörpers 2 erfasst, und einen Azimutrechner 23, der einen Azimut des oberen Löffelkörpers 2 erfasst.
Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 umfasst einen GPS-Empfänger. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 ist im oberen Schwenkkörper 2 vorgesehen. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst eine absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die durch das globale Koordinatensystem definiert ist. Die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 umfasst Koordinatendaten in der Xg-Achsenrichtung, Koordinatendaten in der Yg-Achsenrichtung und Koordinatendaten in der Zg-Achsenrichtung.
Mehrere GPS-Antennen 21A sind in dem oberen Schwenkkörper 2 vorgesehen. Jede der GPS-Antennen 21A empfängt elektrische Wellen von einem GPS-Satelliten und gibt ein auf der Basis der empfangenen elektrischen Wellen erzeugtes Signal an den Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 aus. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst eine Position Pr, an der die GPS-Antenne 21A vorgesehen ist, die durch das globale Koordinatensystem auf der Grundlage des von der GPS-Antenne 21A gelieferten Signals definiert wird. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 auf der Grundlage der Position Pr, an der die GPS-Antenne 21A vorgesehen ist.
In Fahrzeugbreitenrichtung sind zwei Stück der GPS-Antennen 21A vorgesehen. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21 erfasst eine Position Pra, an der die eine der GPS-Antennen 21A vorgesehen ist, und eine Position Prb, an der die andere GPS-Antennen 21A vorgesehen ist. Der Fahrzeugkörperpositionsrechner 21A führt eine Berechnungsverarbeitung auf der Basis von mindestens einer von der Position Pra und der Position Prb durch und berechnet die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2. In dieser Ausführungsform ist die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 die Position Pra. Ferner kann die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 die Position Prb sein oder kann eine Position zwischen der Position Pra und der Position Prb sein.
Der Haltungsrechner 22 umfasst eine Inertialmesseinheit (IMU). Der Haltungsrechner 22 ist im oberen Schwenkkörper 2 vorgesehen. Der Haltungsrechner 22 berechnet einen Kippwinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf eine horizontale Ebene (XgYg-Ebene), die durch das globale Koordinatensystem definiert ist. Der Kippwinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf die horizontale Ebene umfasst einen Rollwinkel θ1, der einen Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in Fahrzeugbreitenrichtung angibt, und einen Nickwinkel θ2, der einen Neigungswinkel des oberen Schwenkkörpers 2 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung angibt.
Der Azimutrechner 23 berechnet einen Azimut des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf einen Referenzazimut, der durch das globale Koordinatensystem definiert ist, auf der Grundlage der Position Pra, an der die eine GPS-Antenne 21A vorgesehen ist, und der Position Prb, an der die andere GPS-Antenne 21A vorgesehen ist. Der Referenzazimut ist beispielsweise der Norden. Der Azimutrechner 23 führt eine Berechnungsverarbeitung auf der Grundlage der Position Pra und der Position Prb durch und berechnet den Azimut des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf den Bezugsazimut. Der Azimutrechner 23 berechnet eine gerade Linie, die die Position Pra und die Position Prb verbindet, und berechnet den Azimut des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf den Referenzazimut auf der Grundlage eines Winkels, der zwischen der berechneten geraden Linie und dem Referenzazimut gebildet wird. Der Azimut des oberen Schwenkkörpers 2 in Bezug auf den Referenzazimut umfasst einen Gierwinkel θ3, der einen zwischen dem Referenzazimut und dem Azimut des oberen Schwenkkörpers 2 gemachten Winkel angibt.
Wie in 4, 7 und 8 dargestellt, berechnet die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 einen Auslegerwinkel α, der einen Neigungswinkel des Auslegers 6 in Bezug auf die Zm-Achse des Fahrzeugkörperkoordinatensystems auf der Grundlage eines Auslegerhubs angibt, der von dem Auslegerhubsensor 16 erfasst wird. Die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Stielwinkel β, der einen Neigungswinkel des Stiels 7 in Bezug auf den Ausleger 6 auf der Grundlage eines Stielhubs angibt, der von dem Stielhubsensor 17 erfasst wird. Die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Löffelwinkel γ, der einen Neigungswinkel der Schneidekante 9 des Löffels 8 in Bezug auf den Stiel 7 auf der Grundlage eines Löffelhubs angibt, der von dem Löffelhubsensor 18 erfasst wird. Die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Kippwinkel δ, der einen Neigungswinkel des Löffels 8 in Bezug auf eine XmYm-Ebene des Fahrzeugkörperkoordinatensystems auf der Grundlage eines Kipphubs angibt, der durch den Kipphubsensor 19 erfasst wird. Die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 berechnet einen Kippachsenwinkel ε, der einen Kippwinkel der Kippachse AX4 in Bezug auf die XmYm-Ebene des Fahrzeugkörperkoordinatensystems auf der Grundlage des Auslegerhubs angibt, der durch den Auslegerhubsensor 16 erfasst wird, den Stielhub, der durch den Stielhubsensor 17 erfasst wird, und den Kipphub, der durch den Löffelhubsensor 18 erfasst wird.
Ferner können der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ und der Kippachsenwinkel ε ohne die Verwendung der Hubsensoren beispielsweise durch Winkelsensoren erfasst werden, die in dem Arbeitsgerät 10 vorgesehen sind. Außerdem kann der Winkel des Arbeitsgeräts 10 mit einer Stereokamera oder einem Laserscanner optisch erfasst werden, und der Auslegerwinkel α, der Stielwinkel β, der Löffelwinkel γ, der Kippwinkel δ und der Kippachsenwinkel ε können unter Verwendung des Erfassungsergebnisses berechnet werden.
[Hydrauliksystem]
Als nächstes wird ein Beispiel eines Hydrauliksystems 300 des Baggers 100 nach dieser Ausführungsform beschrieben. 9 und 10 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel des Hydrauliksystems 300 nach dieser Ausführungsform darstellen. Der Hydraulikzylinder 10, der den Auslegerzylinder 11, den Stielzylinder 12, den Löffelzylinder 13 und den Kippzylinder 14 umfasst, wird durch das Hydrauliksystem 300 angetrieben. Das Hydrauliksystem 300 führt dem Hydraulikzylinder 10 Hydrauliköl zu, um den Hydraulikzylinder 10 anzutreiben. Das Hydrauliksystem 300 umfasst ein Strömungsratensteuerventil 25. Das Strömungsratensteuerventil 25 steuert die Menge des Hydrauliköls, die dem Hydraulikzylinder 10 zugeführt wird, und eine Richtung, in der das Hydrauliköl fließt. Der Hydraulikzylinder 10 umfasst eine kappenseitige Ölkammer 10A und eine stangenseitige Ölkammer 10B. Die kappenseitige Ölkammer 10A ist ein Raum zwischen einer Zylinderkopfabdeckung und einem Kolben. Die stangenseitige Ölkammer 10B ist ein Raum, in dem eine Kolbenstange angeordnet ist. Wenn das Hydrauliköl der kappenseitigen Ölkammer 10A durch einen Ölpfad 35A zugeführt wird, dehnt sich der Hydraulikzylinder 10 aus. Wenn das Hydrauliköl der stangenseitigen Ölkammer 10B durch einen Ölpfad 35B zugeführt wird, zieht sich der Hydraulikzylinder 10 zusammen.
9 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Hydrauliksystems 300 darstellt, das den Stielzylinder 12 betätigt. Das Hydrauliksystem 300 umfasst eine Haupthydraulikpumpe 31 mit variabler Verdrängung, die das Hydrauliköl zuführt, eine Vorsteuerdruckpumpe 32, die ein Vorsteueröl zuführt, Ölpfade 33A und 33B, durch die das Vorsteueröl fließt, Drucksensoren 34A und 34B, die in den Ölpfaden 33A und 33B angeordnet sind, Steuerventile 37A und 37B, die einen Vorsteuerdruck einstellen, der auf das Strömungsratensteuerventil 25 wirkt, die Betätigungsvorrichtung 30, die den rechten Arbeitsgerätbedienhebel 30R und den linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L umfasst, die den Vorsteuerdruck in Bezug auf das Strömungsratensteuerventil 25 einstellen, und die Steuervorrichtung 50. Der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R und der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L der Betätigungsvorrichtung 30 sind hydraulische Vorsteuerbetätigungsvorrichtungen.
Das von der Haupthydraulikpumpe 31 zugeführte Hydrauliköl wird dem Stielzylinder 12 durch das Strömungsratensteuerventil 25 zugeführt. Das Strömungsratensteuerventil 25 ist ein Strömungssteuerventil des Steuerschiebertyps, das eine Strömungsrichtung des Hydrauliköls durch Bewegen eines stangenförmigen Steuerschiebers in axialer Richtung umschaltet. Wenn der Steuerschieber in axiale Richtung bewegt wird, werden die Zufuhr von Hydrauliköl zu der kappenseitigen Ölkammer 10A des Stielzylinders 12 und die Zufuhr von Hydrauliköl zu der stangenseitigen Ölkammer 10B voneinander umgeschaltet. Wenn der Steuerschieber in axialer Richtung bewegt wird, wird zusätzlich die Zufuhrmenge des Hydrauliköls pro Zeiteinheit in Bezug auf den Stielzylinder 12 eingestellt. Wenn die Zufuhrmenge des Hydrauliköls in Bezug auf den Stielzylinder 12 eingestellt wird, wird die Zylindergeschwindigkeit eingestellt.
Das Strömungsratensteuerventil 25 wird durch die Betätigungsvorrichtung 30 betätigt. Das von der Vorsteuerdruckpumpe 32 zugeführte Vorsteueröl wird der Betätigungsvorrichtung 30 zugeführt. Des Weiteren kann ein Vorsteueröl, das von der Haupthydraulikpumpe 31 geliefert wird und dessen Druck durch ein Druckreduzierventil reduziert wird, der Betätigungsvorrichtung 30 zugeführt werden. Die Betätigungsvorrichtung 30 umfasst ein Vorsteuerdruckeinstellventil. Die Steuerventile 37A und 37B werden auf der Grundlage eines Betätigungsbetrags der Betätigungsvorrichtung 30 betätigt, und ein Vorsteuerdruck, der auf den Steuerschieber des Strömungsratensteuerventils 25 wirkt, wird eingestellt. Das Strömungsratensteuerventil 25 wird durch den Vorsteuerdruck angetrieben. Wenn der Vorsteuerdruck durch die Betätigungsvorrichtung 30 eingestellt wird, werden der Bewegungsbetrag, eine Bewegungsgeschwindigkeit und eine Bewegungsrichtung des Steuerschiebers in axialer Richtung eingestellt.
Das Strömungsratensteuerventil 25 umfasst eine erste Druckaufnahmekammer und eine zweite Druckaufnahmekammer. Wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L betätigt wird, um im Vergleich zu einer neutralen Position zu einer Seite geneigt zu werden, und der Steuerschieber durch den Vorsteuerdruck des Ölpfads 33A bewegt wird, wird das Hydrauliköl von der Haupthydraulikpumpe 31 der ersten Druckaufnahmekammer zugeführt, und das Hydrauliköl wird der kappenseitigen Ölkammer 10A durch den Ölpfad 35A zugeführt. Wenn der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L im Vergleich zur Neutralposition betätigt wird, um zur anderen Seite gekippt zu sein und der Steuerschieber durch den Vorsteuerdruck des Ölpfads 33B bewegt wird, wird das Hydrauliköl von der Haupthydraulikpumpe 31 der zweiten Druckaufnahmekammer zugeführt, und das Hydrauliköl wird der stangenseitigen Ölkammer 10B durch den Ölpfad 35B zugeführt.
Der Drucksensor 34A erfasst einen Vorsteuerdruck des Ölpfads 33A. Der Drucksensor 34B erfasst einen Vorsteuerdruck des Ölpfads 33B. Ein Erfassungssignal des Drucksensors 33A oder 33B wird an die Steuervorrichtung 50 ausgegeben. Wenn die Eingriffssteuerung durchgeführt wird, gibt die Steuervorrichtung 50 ein Steuersignal an das Steuerventil 37A oder 37B aus, um den Vorsteuerdruck einzustellen.
Ein hydraulisches System 300, das den Auslegerzylinder 11 und den Löffelzylinder 13 betätigt, weist den gleichen Aufbau wie das Hydrauliksystem 300 auf, das den Stielzylinder 12 betätigt. Detaillierte Beschreibung des Hydrauliksystems 300, das den Auslegerzylinder 11 betätigt, und des Löffelzylinders 13 wird weggelassen. Ferner kann ein Eingriffssteuerventil, das in einen Hubvorgang des Auslegers 6 eingreift, mit dem Ölpfad 33A verbunden sein, der mit dem Auslegerzylinder 11 verbunden ist, um eine Eingriffssteuerung in Bezug auf den Ausleger 6 durchzuführen.
Ferner müssen der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R und der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L der Betätigungsvorrichtung 30 nicht vom hydraulischen Vorsteuertyp sein. Der rechte Arbeitsgerätbedienhebel 30R und der linke Arbeitsgerätbedienhebel 30L können ein elektronischer Hebeltyp sein, der ein elektrisches Signal an die Steuervorrichtung 50 auf der Grundlage eines Betätigungsbetrags (eines Kippwinkels) des rechten Arbeitsgerätbedienhebels 30R und des linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L ausgibt und direkt das Strömungsratensteuerventil 25 auf der Grundlage eines Steuersignals der Steuervorrichtung 50 steuert.
10 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Hydrauliksystems 300 darstellt, das den Kippzylinder 14 betätigt. Das Hydrauliksystem 300 umfasst das Strömungsratensteuerventil 25, das die Menge des Hydrauliköls einstellt, das dem Kippzylinder 14 zugeführt wird, die Steuerventile 37A und 37B, die den Vorsteuerdruck einstellen, der auf das Strömungsratensteuerventil 25 wirkt, ein Steuerventil 39, das zwischen der Vorsteuerdruckpumpe 32 und dem Betätigungspedal 30F angeordnet ist, den Kippvorganghebel 30T und das Betätigungspedal 30F der Betätigungsvorrichtung 30 und die Steuervorrichtung 50. In dieser Ausführungsform ist das Betätigungspedal 30F der Betätigungsvorrichtung 30 eine hydraulische Vorsteuerbetätigungsvorrichtung. Der Kippvorganghebel 30T der Betätigungsvorrichtung 30 ist eine Betätigungsvorrichtung des elektronischen Hebeltyps. Der Kippvorganghebel 30T umfasst Betätigungsknöpfe, die in dem rechten Arbeitsgerätbedienhebel 30R und dem linken Arbeitsgerätbedienhebel 30L vorgesehen sind.
Das Betätigungspedal 30F der Betätigungsvorrichtung 30 ist mit der Vorsteuerdruckpumpe 32 verbunden. Außerdem ist das Betätigungspedal 30F durch ein Wechselventil 36A mit einem Ölpfad 38A verbunden, durch den ein Vorsteueröl, das von dem Steuerventil 37A strömt. Außerdem ist das Betätigungspedal 30F durch ein Wechselventil 36B mit einem Ölpfad 38B verbunden, durch den ein Vorsteueröl, das von dem Steuerventil 37B geliefert wird, strömt. Wenn das Betätigungspedal 30F betätigt wird, werden ein Druck eines Ölpfads 33A zwischen dem Betätigungspedal 30F und dem Wechselventil 36A und ein Druck eines Ölpfads 33B zwischen dem Betätigungspedal 30F und dem Wechselventil 36B eingestellt.
Wenn der Kippvorganghebel 30T betätigt wird, wird ein Betätigungssignal, das durch die Betätigung des Kippvorganghebels 30T erzeugt wird, an die Steuervorrichtung 50 ausgegeben. Die Steuervorrichtung 50 erzeugt ein Steuersignal auf der Grundlage des Betätigungssignals, das von dem Kippvorganghebel 30T zum Steuern der Steuerventile 37A und 37B ausgegeben wird. Die Steuerventile 37A und 37B sind elektromagnetische Proportionalsteuerventile. Das Steuerventil 37A öffnet und schließt den Ölpfad 38A auf der Grundlage des Steuersignals. Das Steuerventil 37B öffnet und schließt den Ölpfad 38B auf der Grundlage des Steuersignals.
Wenn die Eingriffssteuerung in Bezug auf die Kippdrehung des Löffels 8 nicht ausgeführt wird, wird der Vorsteuerdruck auf der Grundlage eines Betätigungsbetrags der Betätigungsvorrichtung 30 eingestellt. Wenn die Eingriffssteuerung in Bezug auf die Kippdrehung des Löffels 8 durchgeführt wird, gibt die Steuervorrichtung 50 das Steuersignal an das Steuerventil 37A oder 37B aus, um den Vorsteuerdruck einzustellen.
[Steuersystem]
Als nächstes wird ein Steuersystem 200 des Baggers 100 nach dieser Ausführungsform beschrieben. 11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel des Steuersystems 200 nach dieser Ausführungsform darstellt.
Wie in 11 dargestellt, umfasst das Steuersystem 200 die Steuervorrichtung 50, die das Arbeitsgerät 1 steuert, die Positionsberechnungsvorrichtung 20, die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24, die Steuerventile 37 (37A und 37B) und eine Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70.
Die Positionsberechnungsvorrichtung 20 umfasst einen Fahrzeugkörperpositionsrechner 21, einen Haltungsrechner 22 und einen Azimutrechner 23. Die Positionsberechnungsvorrichtung 20 erfasst die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, die Haltung des oberen Schwenkkörpers 2, der den Rollwinkel θ1 und den Nickwinkel θ2 umfasst, und den Azimut des oberen Schwenkkörpers 2, der den Gierwinkel θ3 umfasst.
Die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 erfasst den Winkel des Arbeitsgeräts 1, der den Auslegerwinkel α, den Stielwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε umfasst.
Die Steuerventile 37 (37A und 37B) stellen die Menge des dem Kippzylinder 14 zugeführten Hydrauliköls ein. Die Steuerventile 37 arbeiten auf der Grundlage des Steuersignals von der Steuervorrichtung 50.
Die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 umfasst ein Computersystem. Die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 erzeugt Zielbaudaten, die eine Zieltopographie angeben, die eine Zielform eines Baubereichs ist. Die Zielbaudaten geben eine dreidimensionale Zielform an, die nach dem Bauvorhaben durch das Arbeitsgerät 1 erhalten wird.
Die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 ist an einem von dem Bagger 100 entfernten Ort vorgesehen. Beispielsweise ist die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 in einer Einrichtung einer Bauverwaltungsgesellschaft vorgesehen. Des Weiteren kann sich die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 im Besitz einer Fertigungsfirma oder einer Vermietungsfirma des Baggers 100 befinden. Die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 und die Steuervorrichtung 50 können eine drahtlose Kommunikation durchführen. Die Zielbaudaten, die von der Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 erzeugt werden, werden drahtlos an die Steuervorrichtung 50 übertragen.
Ferner können die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 und die Steuervorrichtung 50 mit einem Kabel verbunden sein, und die Zielbaudaten können von der Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 an die Steuervorrichtung 50 übertragen werden. Ferner kann die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 ein Aufzeichnungsmedium umfassen, das die Zielbaudaten speichert, und die Steuervorrichtung 50 kann eine Vorrichtung umfassen, die die Zielbaudaten von dem Aufzeichnungsmedium abfragen kann.
Ferner kann die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 in dem Bagger 100 vorgesehen sein. Die Zielbaudaten können von einer externen Verwaltungsvorrichtung geliefert werden, die das Bauvorhaben der Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 des Baggers 100 in einem drahtgebundenen Zustand oder drahtlos verwaltet, und die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 kann die gelieferten Zielbaudaten speichern.
Die Steuervorrichtung 50 umfasst eine Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51, eine Arbeitswerkzeugwinkeldatenerfassungseinheit 52, eine Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53, eine Zielbautopographieerzeugungseinheit 54, eine Kippdatenberechnungseinheit 55. eine Kippzieltopographieberechnungseinheit 56, eine Winkelbestimmungseinheit 57, eine Arbeitsgerätsteuereinheit 58, eine Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59, eine Speichereinheit 60 und eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 61.
Jeweilige Funktionen der Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51, der Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 52, der Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53, der Zielbautopographieerzeugungseinheit 54, der Kippdatenberechnungseinheit 55, der Kippzieltopographieberechnungseinheit 56, der Winkelbestimmungseinheit 57, der Arbeitsgerätsteuereinheit 58 und der Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 werden von einem Prozessor der Steuervorrichtung 50 gezeigt. Eine Funktion der Speichereinheit 60 wird von der Steuervorrichtung 50 dargestellt. Eine Funktion der Eingabe-/Ausgabeeinheit 61 wird von der Eingabe-/Ausgabeschnittstellenvorrichtung der Steuervorrichtung 50 dargestellt. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 61 ist mit der Positionsberechnungsvorrichtung 20, der Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24, den Steuerventilen 37 und der Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 verbunden und führt eine Datenkommunikation mit der Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51, der Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 52, der Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53, der Zielbautopographieerzeugungseinheit 54, der Kippdatenberechnungseinheit 55, der Kippzieltopographieberechnungseinheit 56, der Winkelbestimmungseinheit 57, der Arbeitsgerätsteuereinheit 58, der Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 und der Speichereinheit 60 durch.
Die Speichereinheit 60 speichert Parameterdaten des Baggers 100, die die Arbeitsgerätedaten umfassen.
Die Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51 erfasst Fahrzeugkörperpositionsdaten von der Positionsberechnungsvorrichtung 20 durch die Eingabe/Ausgabe-Einheit 61. Die Fahrzeugkörperpositionsdaten umfassen die absolute Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2, der durch das globale Koordinatensystem definiert ist, die Haltung des oberen Schwenkkörpers 2, die den Rollwinkel θ1 und den Nickwinkel θ2 umfasst, und den Azimut des oberen Schwenkkörpers 2, der den Gierwinkel θ3 umfasst.
Die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst die Arbeitsgerätwinkeldaten von der Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 durch die Eingabe/Ausgabe-Einheit 61. Die Arbeitsgerätwinkeldaten erfassen einen Winkel des Arbeitsgeräts 1, der den Auslegerwinkel α, den Stielwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε umfasst.
Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet Positionsdaten eines Bestimmungspunktes RP, der in dem Löffel 8 eingestellt ist, auf der Grundlage der Fahrzeugkörperpositionsdaten, die von der Fahrzeugkörperpositionsdatenerfassungseinheit 51 erfasst werden, die Arbeitsgerätwinkeldaten, die durch die Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst werden, und die in der Speichereinheit 60 gespeicherten Arbeitsgerätedaten.
Wie in 4 und 7 dargestellt, umfassen die Arbeitsgerätedaten eine Auslegerlänge L1, eine Stiellänge L2, eine Löffellänge L3, eine Kipplänge L4 und eine Löffelbreite L5. Die Auslegerlänge L1 ist eine Entfernung zwischen der Auslegerachse AX1 und der Stielachse AX2. Die Stiellänge L2 ist eine Entfernung zwischen der Stielachse AX2 und der Löffelachse AX3. Die Löffellänge L3 ist eine Entfernung zwischen der Löffelachse AX3 und der Schneidekante 9 des Löffels 8. Die Kipplänge L4 ist eine Entfernung zwischen der Löffelachse AX3 und der Kippachse AX4. Die Löffelbreite L5 ist eine Entfernung zwischen der Seitenplatte 84 und der Seitenplatte 85.
12 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel des Bestimmungspunktes RP darstellt, der auf den Löffel 8 nach dieser Ausführungsform eingestellt ist. Wie in 12 dargestellt, sind mehrere Bestimmungspunkte RP, die bei der Kipplöffelsteuerung verwendet werden, in dem Löffel 8 festgelegt. Die Bestimmungspunkte RP sind auf eine Außenfläche des Löffels 8 festgelegt, die die Schneidekante 9 und die Bodenfläche 89 des Löffels 8 umfassen. Die mehreren Bestimmungspunkte RP sind in einer Löffelbreitenrichtung an der Schneidekante 9 festgelegt. Darüber hinaus sind mehrere Bestimmungspunkte RP an der Außenfläche des Löffels 8 festgelegt, der die Bodenfläche 89 umfasst.
Darüber hinaus umfassen die Arbeitsgerätedaten Löffelaußenformdaten, die eine Form und Abmessungen des Löffels 8 angeben. Die Löffelaußenformdaten umfassen Breitendaten des Löffels 8, die die Löffelbreite L5 angeben. Außerdem enthalten die Löffelaußenformdaten Außenformdaten des Löffels 8, die die Außenformdaten der Außenfläche des Löffels 8 umfassen. Außerdem umfassen die Löffelaußenformdaten Koordinatendaten der mehreren Bestimmungspunkte RP des Löffels 8, wobei die Schneidekante 9 des Löffels 8 als Referenz eingestellt wird.
Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet die Positionsdaten der Bestimmungspunkte RP. Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet eine relative Position von jedem der mehreren Bestimmungspunkte RP in Bezug auf eine Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem. Zusätzlich berechnet die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 eine absolute Position jedes der mehreren Bestimmungspunkte RP im globalen Koordinatensystem.
Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 kann eine relative Position jedes der mehreren Bestimmungspunkte RP des Löffels 8 in Bezug auf die Bezugsposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 in dem Fahrzeugkörperkoordinatensystem basierend auf den Arbeitsgerätedaten berechnen, die die Auslegerlänge L1, die Stiellänge L2, die Löffellänge L3, die Kipplänge L4 und die Löffelaußenformdaten sowie die Arbeitsgerätwinkeldaten, die den Auslegerwinkel α, den Stielwinkel β, den Löffelwinkel γ, den Kippwinkel δ und den Kippachsenwinkel ε umfassen. Wie in 4 dargestellt, ist die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 auf die Schwenkachse RX des oberen Schwenkkörpers 2 eingestellt. Ferner kann die Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 auf die Auslegerachse AX1 eingestellt werden.
Darüber hinaus kann die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 die absolute Position Pa des Löffels 8 im globalen Koordinatensystem auf der Grundlage der absoluten Position Pg des oberen Schwenkkörpers 2 berechnen, die durch die Positionsberechnungsvorrichtung 20 und eine relative Position zwischen der Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 und des Löffels 8 erfasst wird. Die absolute Position Pg und die relative Position mit der Referenzposition P0 sind bekannte Daten, die aus Parameterdaten des Baggers 100 abgeleitet werden. Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 kann eine absolute Position von jedem der mehreren Bestimmungspunkte RP des Löffels 8 in dem globalen Koordinatensystem auf der Grundlage der Fahrzeugkörperpositionsdaten einschließlich der absoluten Position Pg des oberen Schwenkkörpers, der relativen Position zwischen der Referenzposition P0 des oberen Schwenkkörpers 2 und dem Löffel 8, den Arbeitsgerätedaten und den Arbeitsgerätwinkeldaten berechnen.
Die Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 erzeugt eine Zielbautopographie CS, die eine Zielform eines Aushubobjekts auf der Grundlage der Zielbaudaten angibt, die von der Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 geliefert werden und in der Speichereinheit 60 gespeichert werden. Die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 kann dreidimensionale Topografiedaten der Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 zuführen oder kann mehrere von Liniendaten oder mehrere von Punktdaten liefern, die der Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 einen Teil der Zielform als Zielbaudaten anzeigen. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass die Zielbaudatenerzeugungsvorrichtung 70 Liniendaten liefert, die der Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 einen Teil der Zielform als Zielbaudaten anzeigt.
13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel von Zielbaudaten CD nach dieser Ausführungsform darstellt. Wie in 13 dargestellt, geben die Zielbaudaten CD eine Zieltopographie eines Baubereichs an. Die Zieltopographie umfasst mehrere Zielbautopographien CS, die durch ein dreieckiges Polygon ausgedrückt werden. Jede der mehreren Zielbautopographien CS gibt eine Zielform eines Objekts an, das durch das Arbeitsgerät 1 auszuheben ist. Bei den Zielbaudaten CD ist unter den Zielbautopographien CS ein Punkt AP, an dem sich ein vertikale Entfernung zu dem Löffel 8 der kürzeste ist, angegeben. Zusätzlich ist in den Zielbaudaten CD eine Arbeitsgerätbetriebsebene WP spezifiziert, die den Punkt AP und den Löffel 8 durchläuft und orthogonal zur Löffelachse AX3 ist. Die Arbeitsgerätbetriebsebene WP ist eine Betriebsebene, auf der die Schneidekante 9 des Löffels 8 durch eine Betätigung zumindest eines von dem Auslegerzylinder 11, dem Stielzylinder 12 und dem Löffelzylinder 13 bewegt wird, und die parallel zu der XZ-Ebene ist. Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet Positionsdaten des Bestimmungspunktes RP, an denen die vertikale Entfernung zu dem Punkt AP jeder der Zielbautopographien CS auf der Grundlage der Zielbautopographie CS und den Außenformdaten des Löffels 8 als am kürzesten spezifiziert wird. Wenn der Bestimmungspunkt RP erhalten wird, können Daten verwendet werden, die sich auf mindestens die Breite des Löffels 8 beziehen. Zusätzlich kann der Bestimmungspunkt RP von einem Bediener festgelegt werden.
Die Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 erfasst eine Linie LX, die eine Schnittlinie zwischen der Arbeitsgerätbetriebsebene WP und der Zielbautopographie CS ist. Zusätzlich erfasst die Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 eine Linie LY, die durch den Punkt AP verläuft und orthogonal zu der Linie LX in der Zielbautopographie CS ist. Die Linie LY repräsentiert eine Schnittlinie zwischen einer lateralen Betriebsebene VP und der Zielbautopographie CS. Die laterale Betriebsebene VP ist eine Ebene, die orthogonal zu der Arbeitsgerätbetriebsebene WP ist und durch den Punkt AP verläuft.
14 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Zielbautopographie CS nach dieser Ausführungsform darstellt. Die Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 erfasst die Linie LX und die Linie LY und erzeugt die Zielbautopographie CS, die die Zielform eines Aushubziels auf der Grundlage der Linie LX und der Linie LY angibt. In einem Fall des Aushubs der Zielbautopographie CS durch den Löffel 8 bewegt die Steuervorrichtung 50 den Löffel 8 entlang der Linie LX, d.h. einer Schnittlinie zwischen der Arbeitsgerätbetriebsebene WP, die durch den Löffel 8 verläuft, und der Zielbautopographie CS.
Die Kippdatenberechnungseinheit 55 berechnet als Kippdaten eine Kippvorgangsebene TP, die durch den Bestimmungspunkt RP des Löffels 8 verläuft und orthogonal zu der Kippachse AX4 ist.
15 und 16 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel der Kippvorgangsebene TP nach dieser Ausführungsform darstellen. 15 zeigt die Kippvorgangsebene TP, wenn die Kippachse AX4 parallel zur Zielbautopographie CS ist. 16 zeigt die Kippvorgangsebene TP, wenn die Kippachse AX4 nicht parallel zur Zielbautopographie CS ist.
Wie in 15 und 16 dargestellt, stellt die Kippvorgangsebene TP eine Betriebsebene dar, die durch einen Bestimmungspunkt RPr verläuft, der aus mehreren Bestimmungspunkten RP ausgewählt wird, die für den Löffel 8 spezifiziert sind, und die orthogonal zur Kippachse AX4 ist. Als der Bestimmungspunkt RPr wird unter den mehreren Bestimmungspunkten RP ein Bestimmungspunkt RP ausgewählt, an dem eine Entfernung zu der Zielbautopographie CS am kürzesten ist.
15 und 16 zeigen eine Kippvorgangsebene TP, die als Beispiel durch einen Bestimmungspunkt RPr verläuft, der an der Schneidekante 9 festgelegt ist. Die Kippvorgangsebene TP ist eine Betriebsebene, auf der der Bestimmungspunkt RPr (die Schneidekante 9) des Löffels 8 aufgrund einer Betätigung des Kippzylinders 14 bewegt wird. Wenn mindestens einer von dem Auslegerzylinder 11, dem Stielzylinder 12 und dem Löffelzylinder 13 arbeitet, und der Kippachsenwinkel ε, der eine Richtung der Kippachse AX4 angibt, variiert, variiert eine Neigung der Kippvorgangsebene TP ebenfalls.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Arbeitsgerätwinkelberechnungsvorrichtung 24 den Kippachsenwinkel ε berechnen, der den Neigungswinkel der Kippachse AX4 in Bezug auf die XY-Ebene angibt. Der Kippachsenwinkel ε wird von der Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst. Außerdem werden Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPr von der Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet. Die Kippdatenberechnungseinheit 55 kann die Kippvorgangsebene TP anhand des Kippachsenwinkels ε der Kippachse AX4, die von der Arbeitsgerätwinkeldatenerfassungseinheit 52 erfasst wird, und die Position des Bestimmungspunktes RPr berechnen, die von der Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet wird.
Die Kippzieltopographieberechnungseinheit 56 berechnet eine Kippzieltopographie ST, die sich in einer lateralen Richtung des Löffels 8 in der Zielbautopographie CS erstreckt, auf der Grundlage der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPr, der aus den mehreren der Bestimmungspunkte RP ausgewählt wird, die Zielbautopographie CS und die Kippdaten. Die Kippzieltopographieberechnungseinheit 56 berechnet die Kippzieltopographie ST, die durch einen Schnittpunkt zwischen der Zielbautopographie CS und der Kippvorgangsebene TP angegeben wird. Wie in 15 und 16 dargestellt, wird die Kippzieltopographie ST durch eine Schnittlinie zwischen der Zielbautopographie CS und der Kippvorgangsebene TP ausgedrückt. Wenn der Kippachsenwinkel ε, d.h. die Richtung der Kippachse AX4, variiert, ändert sich die Position der Kippzieltopographie ST.
Die Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt den Kippwinkel δ, der einen Winkel eines bestimmten Abschnitts des Löffels 8 um die Kippachse AX4 angibt, so dass die Zielbautopographie CS und der bestimmte Abschnitt des Löffels 8 parallel zueinander werden. In dieser Ausführungsform ist der spezifische Abschnitt des Löffels 8 die Schneidekante 9 des Löffels 8.
17 ist eine Ansicht, die schematisch eine Beziehung zwischen der Schneidekante 9 des Löffels 8 und der Zielbautopographie CS nach dieser Ausführungsform darstellt. 17 (A) ist eine Ansicht, wenn der Löffel 8 von einer -Xm-Seite gesehen wird. 17 (B) ist eine Ansicht, wenn der Löffel 8 von der +Ym-Seite gesehen wird. Wie in 17 dargestellt, bestimmt die Winkelbestimmungseinheit 57 einen Kippwinkel δr, der einen Winkel der Schneidekante 9 des Löffels 8 um die Kippachse AX4 angibt, so dass die Zielbautopographie CS und die Schneidekante 9 des Löffels 8 zueinander parallel werden. Das heißt, die Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt einen Kippdrehwinkel δr der Schneidekante 9 des Löffels 8 in einer Kippdrehrichtung, um die Schneidekante 9 des Löffels 8 parallel zu der Zielbautopographie CS zu machen.
In dieser Ausführungsform bestimmt die Winkelbestimmungseinheit 57 den Kippwinkel δr der Schneidekante des Löffels 8 so, dass die Kippzieltopographie ST parallel zur Schneidekante 9 des Löffels 8 wird.
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 gibt ein Steuersignal zum Steuern des Hydraulikzylinders 10 aus. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 steuert den Kippzylinder 14, so dass die Zielbautopographie CS und die Schneidekante 9 des Löffels 8 parallel zueinander werden, auf der Grundlage des Kippwinkels δr, der von der Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt wird.
Außerdem stoppt die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 auf der Grundlage einer Betriebsentfernung Da, die eine Entfernung zwischen dem spezifischen Bestimmungspunkt RPr des Löffels 8 und der Kippzieltopographie ST angibt, die Kippdrehung des Löffels 8 um die Kippachse AX4, so dass der Löffel 8 die Zielbautopographie CS nicht überschreitet. Das heißt, die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 stoppt den Löffel 8 in der Kippzieltopographie ST, so dass der Löffel 8, der sich kippdreht, die Kippzieltopografie ST nicht überschreitet.
Wenn sich die Kippachse AX4, wie in 15 dargestellt, parallel zur Zielbautopographie CS befindet, stimmen die Kippzieltopographie ST und die Linie LY ungefähr überein. Dementsprechend sind die auf die Kippdrehung bezogene Eingriffssteuerung mit der als Referenz festgelegten Kippzieltopographie ST und die auf die Kippdrehung bezogene Eingriffssteuerung mit der als Referenz gesetzten Linie LY einander im Wesentlichen gleich.
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 führt die Eingriffssteuerung in Bezug auf die Kippdrehung auf der Grundlage des Bestimmungspunktes RPr durch, an dem die Betriebsentfernung Da unter den mehreren der Bestimmungspunkte RP, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, am kürzesten ist. D.h. die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 führt die Eingriffssteuerung in Bezug auf die Kippdrehung auf der Grundlage des Bestimmungspunktes RPr, der der Kippzieltopographie ST am nächsten liegt, der Kippzieltopographie ST und der Betriebsentfernung Da aus, so dass unter den mehreren Bestimmungspunkten RP, die auf den Löffel 8 eingestellt sind, der Bestimmungspunkt RPr, der der Kippzieltopographie ST am nächsten liegt, die Kippzieltopographie ST nicht überschreitet.
Die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 bestimmt eine Zielgeschwindigkeit U, die sich auf eine Kippdrehgeschwindigkeit des Löffels 8 bezieht, auf der Grundlage der Betriebsentfernung Da. Wenn die Betriebsentfernung Da gleich oder kleiner als eine Linienentfernung H, d.h. ein Schwellenwert, ist, begrenzt die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 die Kippdrehgeschwindigkeit.
18 ist eine schematische Ansicht, die die Eingriffssteuerung in Bezug auf die Kippdrehung nach dieser Ausführungsform darstellt. Wie in 18 dargestellt, wird die Zielbautopographie CS spezifiziert und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseingriffslinie IL wird spezifiziert. Die Geschwindigkeitsbegrenzungseingriffslinie IL ist parallel zu der Kippachse AX4 und ist auf eine Position spezifiziert, die von der Kippzieltopographie ST um eine Linienentfernung H entfernt ist. Es wird bevorzugt, dass die Linienentfernung H so eingestellt ist, dass ein Betriebssinn des Bedieners nicht beschädigt wird. Wenn mindestens ein Teil des Löffels 8, der sich kippdreht, die Geschwindigkeitsbegrenzungseingriffslinie IL überschreitet und die Betriebsentfernung Da gleich oder kürzer als die Linienentfernung H ist, begrenzt die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 die Kippdrehgeschwindigkeit des Löffels 8. Die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 bestimmt die Zielgeschwindigkeit U in Bezug auf die Kippdrehgeschwindigkeit des Löffels 8, die die Geschwindigkeitsbegrenzungseingriffslinie IL überschreitet. Da in dem in 18 dargestellten Beispiel ein Teil des Löffels 8 die Geschwindigkeitsbegrenzungseingriffslinie IL überschreitet und die Betriebsentfernung Da kürzer als die Linienentfernung H ist, wird die Kippdrehgeschwindigkeit begrenzt.
Die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 erfasst die Betriebsentfernung Da zwischen dem Bestimmungspunkt RPr und der Kippzieltopographie ST in einer Richtung parallel zu der Kippvorgangsebene TP. Zusätzlich erfasst die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 die Zielgeschwindigkeit U, die der Betriebsentfernung Da entspricht. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Betriebsentfernung Da gleich oder kürzer als die Leitungsentfernung H ist, begrenzt die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 die Kippdrehgeschwindigkeit.
19 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Betriebsentfernung Da und der Zielgeschwindigkeit U nach dieser Ausführungsform darstellt. 19 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Betätigungsentfernung Da und der Zielgeschwindigkeit U zum Stoppen der Kippdrehung des Löffels 8 auf der Grundlage der Betätigungsentfernung Da. Wie in 19 dargestellt, ist die Zielgeschwindigkeit U eine Geschwindigkeit, die entsprechend der Betriebsentfernung Da gleichmäßig bestimmt wird. Die Zielgeschwindigkeit U wird nicht eingestellt, wenn die Betriebsentfernung Da länger als die Linienentfernung H ist, und wird eingestellt, wenn die Betriebsentfernung Da gleich oder kleiner als die Linienentfernung H ist. Je kürzer die Betriebsentfernung Da wird, desto niedriger wird die Zielgeschwindigkeit U. Wenn die Betriebsentfernung Da 0 wird, wird dementsprechend auch die Zielgeschwindigkeit U 0. Ferner wird in 19 eine Annäherungsrichtung an die Zielbautopographie CS als negative Richtung dargestellt.
Die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 berechnet eine Bewegungsgeschwindigkeit Vr, wenn sich der Bestimmungspunkt RP in Richtung der Zielbautopographie CS (Kippzieltopographie ST) bewegt, auf der Grundlage des Betätigungsbetrags des Kippvorganghebels 30T der Betätigungsvorrichtung 30. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vr ist eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bestimmungspunktes RPr in einer Ebene parallel zur Kippvorgangsebene TP. Die Bewegungsgeschwindigkeit Vr wird in Bezug auf jeden der mehreren Bestimmungspunkte RP berechnet.
In dieser Ausführungsform wird in einem Fall, in dem der Kippvorganghebel 30T betätigt wird, die Bewegungsgeschwindigkeit Vr auf der Grundlage eines aktuellen Werts berechnet, der von dem Kippvorganghebel 30T ausgegeben wird. Wenn der Kippvorganghebel 30T betätigt wird, wird ein Strom, der einem Betätigungsbetrag des Kippvorganghebels 30T entspricht, von dem Kippvorganghebel 30T ausgegeben. Die Speichereinheit 60 kann eine Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 speichern, die dem Betätigungsbetrag des Kippvorganghebels 30T entspricht. Ferner kann die Zylindergeschwindigkeit durch Erfassung durch einen Zylinderhubsensor erhalten werden. Nachdem die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 berechnet wurde, konvertiert die Zielgeschwindigkeitsbestimmungseinheit 59 die Zylindergeschwindigkeit des Kippzylinders 14 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vr jedes der mehreren Bestimmungspunkte RP des Löffels 8 unter Verwendung einer Jacobi-Determinante.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Betriebsentfernung Da gleich oder kürzer als die Linienentfernung H ist, führt die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 eine Geschwindigkeitsbegrenzung durch, die die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Bestimmungspunktes RPr bezüglich der Zielbautopographie CS auf die Zielgeschwindigkeit U begrenzt. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 gibt ein Steuersignal an die Steuerventile 37 aus, um die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Bestimmungspunktes RPr des Löffels 8 zu unterdrücken. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 gibt ein Steuersignal an die Steuerventile 37 aus, so dass die Bewegungsgeschwindigkeit Vr des Bestimmungspunktes RPr des Löffels 8 die Zielgeschwindigkeit U wird, die der Betriebsentfernung Da entspricht. Dementsprechend wird die Bewegungsgeschwindigkeit RP des Bestimmungspunktes RPr des kippdrehenden Löffels 8 langsamer, wenn sich der Bestimmungspunkt RPr der Zielbautopographie CS (Kippzieltopographie ST) nähert, und wird 0, wenn der Bestimmungspunkt RPr (Schneidekante 9) die Zielbautopographie CD erreicht.
[Winkeleinstellungsverfahren]
Als nächstes wird ein Verfahren zum Einstellen des Kippwinkels δ des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform beschrieben. 20 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Kippwinkels δ des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform darstellt. 21 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Kippwinkels δ des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform darstellt.
Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet Positionsdaten eines Bestimmungspunktes RPa, der an der Schneidekante 9 spezifiziert ist, und Positionsdaten eines Bestimmungspunktes RPb, der an der Schneidekante 9 spezifiziert ist (Schritt SA10).
Wie in 21 dargestellt, sind der Bestimmungspunkt RPa und der Bestimmungspunkt RPb Bestimmungspunkte auf beiden Seiten in einer Breitenrichtung des Löffels 8 in der Schneidekante 9. Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPa und Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPb im Fahrzeugkörperkoordinatensystem.
Zusätzlich berechnet die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 einen Richtungsvektor Vec_ab, der den Bestimmungspunkt RPa und den Bestimmungspunkt RPb auf der Grundlage der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPa und der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPb verbindet. Der Richtungsvektor Vec_ab wird durch den folgenden Ausdruck (1) definiert.
$V e c_a b = R P b - R P a$
Die Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 berechnet einen Normalvektor Nd der Zielbautopographie CS (Schritt SA20).
Die Winkelbestimmungseinheit 57 berechnet einen Schnittvektor STr zwischen der Kippvorgangsebene TP und der Zielbautopographie CS (Schritt SA30).
Die Winkelbestimmungseinheit 57 berechnet den Kippwinkel δr der Schneidekante 9 des Löffels 8, um die Schneidekante 9 des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS parallel zueinander zu machen (Schritt SA40).
In dieser Ausführungsform führt die Winkelbestimmungseinheit 57 eine Berechnungsverarbeitung des folgenden Ausdrucks (2) aus, um den Kippwinkel δr zu berechnen. $δ r = c o s^{- 1} (\frac{S T r \cdot V e c_a b}{| S T r | | V e c_a b |})$
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 steuert den Kippzylinder 14 auf der Grundlage des durch die Winkelbestimmungseinheit bestimmten Kippwinkels δr, der durch die Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt wird (Schritt SA50), so dass die Zielbautopographie CS und die Schneidekante 9 des Löffels 8 parallel zueinander werden.
[Wirkungen]
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dieser Kippschaufel nach dieser Ausführungsform der Kippwinkel δr der Schneidekante 9 des Löffels 8 um die Kippachse AX4 in der Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt, so dass die Zielbautopographie CS und die Schneidekante 9 des Löffels 8 aufgrund eines relativen Winkels der Schneidekante 9 des Löffels 8 in Bezug auf die Zielbautopographie CS parallel zueinander werden. Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 steuert den Kippzylinder 14, der den Löffel 8 um die Kippachse AX4 auf der Grundlage des Kippwinkels δr dreht, der durch die Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt wird. Demzufolge ist es möglich, die Schneidekante 9 des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS in der Kippdrehrichtung parallel zueinander zu machen. Dementsprechend wird die Arbeitsbelastung für eine Bedienungsperson des Baggers 1 bei dem Bauen reduziert, und es wird ein qualitativ hochwertiges Bauergebnis erhalten, das nicht vom Können der Bedienungsperson abhängt.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform wird beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bestandteile oder äquivalente Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung davon wird vereinfacht oder weggelassen.
22 und 23 sind Ansichten, die schematisch ein Beispiel eines Betriebs des Arbeitsgeräts 1 nach dieser Ausführungsform darstellen. 22 und 23 stellt ein Beispiel dar, in dem das Bauvorhaben auf der Grundlage einer geneigten Zielbautopographie CS unter Verwendung des Arbeitsgeräts 1 durchgeführt wird, das den Kipplöffel 8 umfasst.
Wie in 22 dargestellt, ist es in einigen Fällen erwünscht, ein Bauvorhaben durchzuführen, während der Stiel 7 in einem Zustand bewegt wird, in dem veranlasst wird, dass die Schneidekante 9 des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS einander entsprechen, indem die Schneidekante 9 und die Zielbautopographie CS zueinander parallel gemacht werden. Außerdem wird, wie in 23 dargestellt, in einigen Fällen erwünscht, ein Bauvorhaben durchzuführen, während der Stiel 7 in einem Zustand bewegt wird, in dem veranlasst wird, dass die Bodenfläche 89 und die Zielbautopographie CS einander entsprechen, indem die Bodenfläche 89 des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS zueinander parallel gemacht werden.
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 mindestens einen von dem Kippzylinder 14 und dem Löffelzylinder 13 so steuert, dass eine Parallelität zwischen mindestens einer von der Schneidekante 9 des Löffels 8 und der Bodenfläche 89 und der Zielbautopographie CS in einem Zustand beibehalten wird, in dem der Stiel 7 arbeitet.
24 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen eines Winkels des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform darstellt. 25 und 26 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Winkels des Löffels 8 nach dieser Ausführungsform darstellen. 25 zeigt schematisch ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Winkels des Löffels 8, wenn die Schneidekante 9 des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS parallel zueinander gemacht werden. 26 veranschaulicht schematisch ein Beispiel des Verfahrens zum Einstellen des Winkels des Löffels 8, wenn die Bodenfläche 89 des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS parallel zueinander gemacht werden.
In der folgenden Beschreibung werden die Schneidekante 9 und die Bodenfläche 89 des Löffels 8 in geeigneter Weise kollektiv als bestimmter Abschnitt des Löffels 8 bezeichnet.
Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet Positionsdaten eines Bestimmungspunktes RPa, der an der Schneidekante 9 spezifiziert ist, Positionsdaten eines Bestimmungspunktes RPb, der an der Schneidekante 9 spezifiziert ist, und Positionsdaten eines Bestimmungspunktes RPc, der auf der Bodenfläche 89 spezifiziert ist (Schritt SB10).
Wie in 25 dargestellt, sind der Bestimmungspunkt RPa und der Bestimmungspunkt RPb Bestimmungspunkte auf beiden Seiten in einer Breitenrichtung des Löffels 8 in der Schneidekante 9. Die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 berechnet Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPa und Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPb im Fahrzeugkörperkoordinatensystem.
Wie in 26 dargestellt, ist der Bestimmungspunkt RPc ein Bestimmungspunkt eines Teils der Bodenfläche 89, der flach ist. In einer Breitenrichtung des Löffels 8 sind die Koordinaten des Bestimmungspunktes RPa und die Koordinaten des Bestimmungspunktes RPc einander gleich. In dieser Ausführungsform ist der Bestimmungspunkt RPa an einem Ende der Bodenplatte 81 spezifiziert, und der Bestimmungspunkt RPc ist an dem anderen Ende der Bodenplatte 81 spezifiziert.
Zusätzlich berechnet die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 einen Richtungsvektor Vec_ab, der den Bestimmungspunkt RPa und den Bestimmungspunkt RPb auf der Grundlage der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPa und der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPb verbindet.
Außerdem berechnet die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 einen Richtungsvektor Vec_ac, der den Bestimmungspunkt RPa und den Bestimmungspunkt RPc auf der Grundlage der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPa und der Positionsdaten des Bestimmungspunktes RPc verbindet.
Außerdem berechnet die Bestimmungspunktpositionsdatenberechnungseinheit 53 einen Normalvektor Vec_tilt der Kippachse AX4.
Die Winkelbestimmungseinheit 57 berechnet einen Zielnormalvektor Nref des spezifischen Abschnitts des Löffels 8, der parallel zur Zielbautopographie CS ist (Schritt SB20) .
Beispielsweise in einem Fall, in dem die Zielbautopographie CS und die Schneidekante 9 des Löffels 8 so ausgebildet sind, dass sie parallel zueinander sind, wie es in 25 dargestellt ist, berechnet die Winkelbestimmungseinheit 57 einen Zielnormalvektor Nref der Schneidekante 9 des Löffels 8, der orthogonal zu dem Richtungsvektor Vec_ab der Schneidekante 9 des Löffels 8 ist. Der Zielnormalvektor Nref der Schneidekante 9 des Löffels 8 ist spezifiziert, um orthogonal zu dem Richtungsvektor Vec_ab der Schneidekante 9 des Löffels 8 auf der Kippvorgangsebene TP zu sein. Der Zielnormalvektor Nref der Schneidekante 9 des Löffels 8 ist auch orthogonal zu dem Normalvektor Vec_tilt der Kippachse AX4.
In einem Fall, in dem die Zielbautopographie CS und die Bodenfläche 89 des Löffels 8 parallel zueinander gemacht werden, wie dies in 26 dargestellt ist, berechnet die Winkelbestimmungseinheit 57 einen Zielnormalvektor Nref der Bodenfläche 89 des Löffels 8, der orthogonal zu dem Richtungsvektor Vec_ac der Bodenfläche 89 des Löffels 8 ist. Die Bodenfläche 89 ist eine im Wesentlichen flache Oberfläche. Dementsprechend wird der Zielnormalvektor Nref der Bodenfläche 89 des Löffels 8 eindeutig bestimmt.
Der Richtungsvektor Vec_ab wird durch den vorstehend beschriebenen Ausdruck (1) angegeben. Der Richtungsvektor Vec_ac wird durch den folgenden Ausdruck (3) angegeben.
$V e c_a b = R P c - R P a$
Der Zielnormalvektor Nref der Schneidekante 9 des Löffels 8 wird durch den folgenden Ausdruck (4) angegeben. $N r e f (b l a d e e d g e) = V e c_a b \times V e c_t i l t$
Der Zielnormalvektor Nref der Bodenfläche 89 des Löffels 8 wird durch den folgenden Ausdruck (5) angegeben. $N r e f (f l o o r s u r f a c e) = V e c_a c \times V e c_a b$
Die Zielbautopographieerzeugungseinheit 54 berechnet einen Normalvektor Nd der Zielbautopographie CS (Schritt SB30).
Die Winkeldetektionseinheit 57 berechnet eine Bewertungsfunktion Q (Schritt SB40).
Die Bewertungsfunktion Q ist die Summe einer Bewertungsfunktion Q1, die einen Parallelitätsfehler zwischen dem Zielnormalvektor Nref und dem Normalvektor Nd angibt, und einer Bewertungsfunktion Q2, die eine Entfernung Da zwischen der Schneidekante 9 und der Zielbautopographie CS angibt. Das heißt, es gelten die folgenden Ausdrücke (6), (7) und (8). $Q 1 = 1 - N r e f \cdot N d$
$Q 2 = D a$
$Q = Q 1 + Q 2$
Im Ausdruck (6) ist ein Zustand, in dem der Zielnormalvektor Nref und der Normalvektor Nd parallel zueinander sind, ein Zustand, in dem ein inneres Produkt davon 1 ist. Das heißt, es gilt der folgende Ausdruck (9). $N r e f \cdot N d = 1$
Des Weiteren kann Q im Ausdruck (8) in einem Fall, in dem es nicht notwendig ist, den Löffel 8 mit der Zielbautopographie CS in Kontakt zu bringen, Q1 sein.
Die Winkelerfassungseinheit 57 führt eine Berechnungsverarbeitung durch ein vorbestimmtes Zahlenwertberechnungsverfahren durch, so dass die Bewertungsfunktion Q von (8) minimal wird. Beispielsweise können bei der Berechnungsverarbeitung ein Newton-Verfahren, ein Powel-Verfahren, ein Simplex-Verfahren und dergleichen verwendet werden.
Die Winkelerfassungseinheit 57 bestimmt, ob die Bewertungsfunktion Q minimal wird oder nicht (Schritt SB50). Das heißt, die Winkelerfassungseinheit 57 führt eine Berechnungsverarbeitung durch ein vorbestimmtes Verfahren einer numerischen Operation durch und bestimmt, ob die Bewertungsfunktion im Wesentlichen 0 wird oder nicht.
In Schritt SB50 berechnet die Winkelerfassungseinheit 57 in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Bewertungsfunktion Q ein Minimum ist (Schritt SB50: Ja), einen Kippwinkel δr und einen Löffelwinkel γr des spezifischen Abschnitts des Löffels 8, um den spezifischen Abschnitt des Löffels 8 und die Zielbautopographie CS parallel zueinander zu machen (Schritt SB60). Das heißt, die Winkelerfassungseinheit 57 bestimmt den Kippwinkel δr und den Löffelwinkel γr, bei dem die Bewertungsfunktion Q minimal wird.
Der Kippwinkel δr repräsentiert einen Winkel des spezifischen Abschnitts des Löffels 8 um die Kippachse AX4, um die Zielbautopographie CS und den bestimmten Abschnitt des Löffels 8 parallel zueinander zu machen. Der Löffelwinkel γr repräsentiert einen Winkel des spezifischen Abschnitts des Löffels 8 um die Löffelachse AX3.
Die Arbeitsgerätsteuereinheit 58 steuert auf der Grundlage des Kippwinkels δr und des Löffelwinkel γr, die von der Winkelbestimmungseinheit 57 bestimmt werden (Schritt SB70), den Kippzylinder 14 und den Löffelzylinder 13, so dass die Zielbautopographie CS und der bestimmte Abschnitt des Löffels 8 zueinander parallel werden.
Im Schritt SB50 aktualisiert die Winkelerfassungseinheit 57 in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Bewertungsfunktion Q nicht minimal ist (Schritt SB50: Nein), den Kippwinkel δr oder den Löffelwinkel γr (Schritt SB80) und kehrt zur Verarbeitung im Schritt SB40 zurück.
Andere Ausführungsformen
Ferner kann in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hinsichtlich der Bewertungsfunktion Q eine Gewichtung der Bewertungsfunktion Q1 und der Bewertungsfunktion Q2 durchgeführt werden.
Ferner wird in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Baumaschine 100 als Bagger angenommen. Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Bestandteile sind auf eine Baumaschine anwendbar, die ein Arbeitsgerät umfasst, das sich von dem des Baggers unterscheidet.
Ferner kann in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der obere Schwenkkörper 2 durch einen Hydraulikdruck schwenken oder kann durch eine Kraft schwenken, die von einem elektrischen Stellelement erzeugt wird. Zusätzlich kann das Arbeitsgerät 1 durch eine Kraft arbeiten, die von einem elektrischen Stellelement anstelle des Hydraulikzylinders 10 erzeugt wird.
Bezugszeichenliste

1: ARBEITSGERÄT
2: OBERER SCHWENKKÖRPER
3: UNTERER FAHRKÖRPER
3C: RAUPENKETTE
4: FAHRERRAUM
5: MASCHINENRAUM
6: AUSLEGER
7: STIEL
8: LÖFFEL
8B: LÖFFELSTIFT
8T: KIPPSTIFT
9: SCHNEIDEKANTE
10: HYDRAULISCHER ZYLINDER
10A: KAPPENSEITIGE ÖLKAMMER
10B: STANGENSEITIGE ÖLKAMMER
11: AUSLEGERZYLINDER
12: STIELZYLINDER
13: LÖFFELZYLINDER
14: KIPPZYLINDER
16: AUSLEGERHUBSENSOR
17: STIELHUBSENSOR
18: LÖFFELHUBSENSOR
19: KIPPHUBSENSOR
20: POSITIONSBERECHNUNGSVORRICHTUNG
21: FAHRZEUGKÖRPERPOSITIONSRECHNER
22: HALTUNGRSECHNER
23: AZIMUTRECHNER
24: ARBEITSGERÄTWINKELBERECHNUNGSVORRICHTUNG
25: STRÖMUNGSRATENSTEUERVENTIL
30: BETÄTIGUNGSVORRICHTUNG
30F: BETÄTIGUNGSPEDAL
30L: LINKER ARBEITSGERÄTBEDIENHEBEL
30R: RECHTER ARBEITSGERÄTBEDIENHEBEL
30T: KIPPBEDIENHEBEL
31: HAUPTHYDRAULIKPUMPE
32: VORSTEUERDRUCKPUMPE
33A, 33B: ÖLPFAD
34A, 34B: DRUCKSENSOR
35A, 35B: ÖLPFAD
36A, 36B: WECHSELVENTIL
37A, 37B: STEUERVENTIL
38A, 38B: ÖLPFAD
50: STEUERVORRICHTUNG
51: FAHRZEUGKÖRPERPOSITIONSDATENERFASSUNGSEINHEIT
52: ARBEITSGERÄTWINKELDATENERFASSUNGSEINHEIT
53: BESTIMMUNGSPUNKTPOSITIONSDATENBERECHNUNGSEINHEIT
54: ZIELBAUTOPOGRAPHIEERZEUGUNGSEINHEIT
55: KIPPDATENBERECHNUNGSEINHEIT
56: KIPPZIELTOPOGRAPHIEBERECHNUNGSEINHEIT
57: WINKELBESTIMMUNGSEINHEIT
58: ARBEITSGERÄTSTEUEREINHEIT
59: ZIELGESCHWINDIGKEITSBESTIMMUNGSEINHEIT
60: SPEICHEREINHEIT
61: EIN-/AUSGABEEINHEIT
70: ZIELBAUDATENERZEUGUNGSVORRICHTUNG
81: UNTERE PLATTE
82: HINTERE PLATTE
83: OBERE PLATTE
84: SEITENPLATTE
85: SEITENPLATTE
86: ÖFFNUNG
87: HALTERUNG
88: HALTERUNG
89: BODENFLÄCHE
90: VERBINDUNGSELEMENT
91: PLATTENELEMENT
92: HALTERUNG
93: HALTERUNG
94: ERSTES VERBINDUNGSELEMENT
94P: ERSTER VERBINDUNGSSTIFT
95: ZWEITES VERBINDUNGSELEMENT
95P: ZWEITER VERBINDUNGSSTIFT
96: LÖFFELZYLINDEROBERSTIFT
97: HALTERUNG
100: BAGGER (BAUMASCHINE)
200: STEUERSYSTEM
300: HYDRAULIKSYSTEM
400: ERFASSUNGSSYSTEM
AP: PUNKT
AX1: AUSLEGERACHSE
AX2: STIELACHSE
AX3: LÖFFELACHSE
AX4: KIPPACHSE
CD: ZIELBAUDATEN
CS: ZIELBAUTOPOGRAPHIE
Da: BETRIEBSENTFERNUNG
L1: AUSLEGERLÄNGE
L2: STIELLÄNGE
L3: LÖFFELLÄNGE
L4: KIPPLÄNGE
L5: LÖFFELBREITE
LX: LINIE
LY: LINIE
RP: BESTIMMUNGSPUNKT
RX: SCHWENKACHSE
ST: KIPPZIELTOPOGRAPHIE
TP: KIPPBETRIEBSEBENE
α: AUSLEGERWINKEL
β: STIELWINKEL
γ: LÖFFELWINKEL
δ: KIPPWINKEL
ε: KIPPACHSENWINKEL
θ1: ROLLWINKEL
θ2: NEIGUNGSWINKEL
θ3: GIERWINKEL

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 2015/186179 A [0003]

Claims

Steuersystem einer Baumaschine, die mit einem Arbeitsgerät versehen ist, das einen Stiel umfasst und einen Löffel, der so eingerichtet ist, dass er sich um jede von einer Löffelachse und einer zu der Löffelachse orthogonalen Kippachse in Bezug auf den Stiel dreht, wobei das Steuersystem umfasst: eine Winkelbestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um einen Kippwinkel zu bestimmen, der einen Winkel eines bestimmten Abschnitts des Löffels um die Kippachse angibt, so dass eine Zielbautopographie, die eine Zielform eines Aushubobjekts angibt, und der spezifische Abschnitt des Löffels zueinander parallel werden; und eine Arbeitsgerätsteuereinheit, die zum Steuern eines Kippzylinders eingerichtet ist, der eingerichtet ist, um den Löffel auf der Grundlage des von der Winkelbestimmungseinheit bestimmten Kippwinkels um die Kippachse zu drehen.
Steuersystem einer Baumaschine nach Anspruch 1, wobei die Winkelbestimmungseinheit eingerichtet ist, um einen Löffelwinkel zu bestimmen, der einen Winkel des bestimmten Abschnitts des Löffels um die Löffelachse angibt, so dass die Zielbautopographie und der bestimmte Abschnitt des Löffels parallel zueinander werden, und die Arbeitsgerätsteuereinheit eingerichtet ist, um den Kippzylinder und einen Löffelzylinder zu steuern, der eingerichtet ist, um den Löffel um die Löffelachse auf der Grundlage des Kippwinkels und des Löffelwinkels zu drehen, die von der Winkelbestimmungseinheit bestimmt werden.
Steuersystem einer Baumaschine nach Anspruch 2, wobei der Löffel eine Schneidekante und eine mit der Schneidekante verbundene ebene Bodenfläche umfasst, und der spezifische Abschnitt die Schneidekante und die Bodenfläche umfasst.
Steuersystem einer Baumaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Arbeitsgerätsteuereinheit eingerichtet ist, um zumindest einen von dem Kippzylinder und dem Löffelzylinder so zu steuern, dass die Parallelität zwischen dem bestimmten Abschnitt des Löffels und der Zielbautopographie in einem Zustand beibehalten wird, in dem der Stiel arbeitet.
Baumaschine, umfassend: einen oberen Schwenkkörper; einen unteren Fahrkörper, der eingerichtet ist, um den oberen Schwenkkörper zu stützen; ein Arbeitsgerät, das den Stiel und den Löffel umfasst, wobei das Arbeitsgerät so eingerichtet ist, dass es an dem oberen Schwenkkörper abgestützt wird; und das Steuersystem der Baumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Steuerverfahren für eine Baumaschine, die mit einer Arbeitsgerät versehen ist, das einen Stiel umfasst und einen Löffel, der so eingerichtet ist, dass er sich um jede von einer Löffelachse und einer zu der Löffelachse orthogonalen Kippachse in Bezug auf den Stiel dreht, wobei das Steuerverfahren umfasst: Bestimmen eines Kippwinkels, der einen Winkel eines bestimmten Abschnitts des Löffels um die Kippachse angibt, so dass eine Zielbautopographie, die eine Zielform eines Aushubobjekts angibt, und der bestimmte Abschnitt des Löffels parallel zueinander werden; und Steuern eines Kippzylinders, der eingerichtet ist, um den Löffel um die Kippachse auf der Grundlage des Kippwinkels zu drehen, der von der Winkelbestimmungseinheit bestimmt wird.