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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für eine Lademaschine und ein Steuerungsverfahren dafür.
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 31. Januar 2018 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-015624 , deren Inhalt hiermit durch Verweis einbezogen wird.
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Hintergrund
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Patentdokument 1 offenbart Technologie, die sich auf automatische Lade-Steuerung einer Lademaschine bezieht. Die automatische Lade-Steuerung ist eine Steuerung, bei der die Steuerungsvorrichtung von einer Bedienungsperson oder dergleichen der Lademaschine eine Angabe eines Ladepunktes empfängt und die Steuerungsvorrichtung Bewegungen des Schwenkkörpers sowie der Arbeitsausrüstung zum Bewegen des Löffels zu dem Ladepunkt steuert.
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Stand der Technik
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Patentdokumente
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Patentdokument 1: Japanisches ungeprüftes Patent Veröffentlichungs-Nr. 1998-256407.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit der Erfindung zu lösende Probleme
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Bei der automatischen Lade-Steuerung der Lademaschine kann es notwendig sein, automatische Lade-Steuerung beispielsweise beim Auftreten eines Fehlers oder dergleichen zu unterbrechen. Dabei kann möglicherweise eine Schwenkbewegung aufgrund der Trägheit der Schwenkbewegung des mit der Arbeitsausrüstung versehenen Schwenkkörpers nicht sofort unterbrochen werden. Andererseits kommt, da die Trägheit einer vertikalen Bewegung der Arbeitsausrüstung geringer ist als die Trägheit der Schwenkbewegung des mit der Arbeitsausrüstung versehenen Schwenkkörpers, die Bewegung der Arbeitsausrüstung früher zum Halten als die Schwenkbewegung des Schwenkkörpers. Daher wird, wenn die automatische Lade-Steuerung während der Schwenkbewegung und des Anhebens der Arbeitsausrüstung unterbrochen wird, da das Schwenken aufgrund von Trägheit in einem Zustand fortgesetzt wird, in dem das Anheben der Arbeitsausrüstung unterbrochen ist, eine Bewegungsbahn eines Löffels niedriger als eine Soll-Bewegungsbahn bei der Steuerung, und es ist möglich, dass der Löffel und das Lade-Objekt einander behindern.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuerungsvorrichtung für eine Lademaschine und ein Steuerungsverfahren dafür zu schaffen, mit denen eine Unterbrechung von automatischem Laden unter Berücksichtigung einer Position eines Lade-Objektes gesteuert wird.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Steuerungsvorrichtung der Lademaschine geschaffen, die eine Lademaschine steuert, die einen Schwenkkörper, der um einen Schwenk-Mittelpunkt desselben herum geschwenkt wird, sowie eine Arbeitsausrüstung enthält, die an dem Schwenkkörper angebracht ist und einen Löffel aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Einheit zum Verarbeiten von Bewegung, die so ausgeführt ist, dass sie ein Signal zur Betätigung der Arbeitsausrüstung und des Schwenkkörpers zum Bewegen des Löffels an einen Ladepunkt auf Basis eines Befehls zum Beginnen einer automatischen Bewegung des Löffels erzeugt; sowie eine Einheit zum Verarbeiten von Unterbrechung einschließt, die so ausgeführt ist, dass sie das Schwenken des Schwenkkörpers auf Basis eines Befehls zum Unterbrechen der automatischen Bewegung des Löffels abbremst, und die des Weiteren so ausgeführt ist, dass sie ein Betätigungssignal zum Einfahren der Arbeitsausrüstung erzeugt, wenn eine Höhe des Löffels niedriger ist als der Ladepunkt.
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Effekt der Erfindung
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Gemäß dem oben dargestellten Aspekt ist die Steuerungsvorrichtung der Lademaschine in der Lage, eine Unterbrechung des automatischen Ladens unter Berücksichtigung der Position des Lade-Objektes entsprechend zu steuern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung, die einen Aufbau einer Lademaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- 3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Weges eines Löffels gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein automatisches Lade-Steuerungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- 5 ist ein Flussdiagramm, das das automatische Lade-Steuerungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- 6 ist ein Flussdiagramm, das ein automatisches Lade-Steuerungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden die Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Aufbau der Lademaschine
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1 ist eine schematische Darstellung, die einen Aufbau der Lademaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
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Eine Lademaschine 100 ist eine Arbeitsmaschine, mit der Erde auf ein Transportfahrzeug oder dergleichen geladen wird. Die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Hydraulikbagger. Die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine andere Lademaschine als ein Hydraulikbagger sein. Obwohl die in 1 gezeigte Lademaschine 100 ein Hochlöffelbagger ist, kann sie auch ein Tieflöffelbagger oder ein Seilbagger sein.
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Die Lademaschine 100 umfasst ein Fahrwerk 110, einen von dem Fahrwerk 110 getragenen Schwenkkörper 120 sowie eine Arbeitsausrüstung 130, die mittels Hydraulikdruck betätigt und von dem Schwenkkörper 120 getragen wird. Der Schwenkkörper 120 ist so gelagert, dass er frei um seinen Schwenk-Mittelpunkt herum geschwenkt werden kann.
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Die Arbeitsausrüstung 130 enthält einen Ausleger 131, einen Stiel 132, einen Löffel 133, einen Auslegerzylinder 134, einen Stielzylinder 135, einen Löffelzylinder 136, einen Ausleger-Winkelsensor 137, einen Stiel-Winkelsensor 138 und einen Löffel-Winkelsensor 139.
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Der hintere Endabschnitt des Auslegers 131 ist über einen Bolzen an dem Schwenkkörper 120 angebracht.
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Der Stiel 132 verbindet den Ausleger 131 mit dem Löffel 133. Der hintere Endabschnitt des Stiels 132 ist über einen Bolzen an dem vorderen Endabschnitt des Auslegers 131 angebracht.
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Der Löffel 133 ist mit einer Schneide zum Ausheben von Erde und dergleichen sowie einem Behälter zum Aufnehmen von Erdaushub versehen. Der hintere Endabschnitt des Löffels 133 ist über einen Bolzen an dem vorderen Endabschnitt des Stiels 132 angebracht.
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Der Auslegerzylinder 134 ist ein Hydraulikzylinder zum Betätigen des Auslegers 131. Ein hinterer Endabschnitt des Auslegerzylinders 134 ist an dem Schwenkkörper 120 angebracht. Der vordere Endabschnitt des Auslegerzylinders 134 ist an dem Ausleger 131 angebracht.
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Der Stielzylinder 135 ist ein Hydraulikzylinder zum Antreiben des Stiels 132. Ein hinterer Endabschnitt des Stielzylinders 135 ist an dem Ausleger 131 angebracht. Der vordere Endabschnitt des Stielzylinders 135 ist an dem Stiel 132 angebracht.
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Der Löffelzylinder 136 ist ein Hydraulikzylinder zum Antreiben des Löffels 133. Ein hinterer Endabschnitt des Löffelzylinders 136 ist an dem Ausleger 131 angebracht. Der vordere Endabschnitt des Löffelzylinders 136 ist an dem Löffel 133 angebracht.
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Der Ausleger-Winkelsensor 137 ist an dem Ausleger 131 angebracht und ermittelt einen Neigungswinkel des Auslegers 131.
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Der Stiel-Winkelsensor 138 ist an dem Stiel 132 angebracht und ermittelt einen Neigungswinkel des Stiels 132.
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Der Löffel-Winkelsensor 139 ist an dem Löffel 133 angebracht und ermittelt einen Neigungswinkel des Löffels 133.
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Der Ausleger-Winkelsensor 137, der Stiel-Winkelsensor 138 und der Löffel-Winkelsensor 139 gemäß der ersten Ausführungsform ermitteln jeden Neigungswinkel in Bezug auf eine Bodenebene. Der Winkelsensor gemäß einer anderen Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt, und es kann auch der Neigungswinkel hinsichtlich einer anderen Bezugsebene ermittelt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Winkelsensor beispielsweise einen relativen Drehwinkel mittels eines Potentiometers ermitteln, das sich an dem hinteren Endabschnitt des Auslegers 131, des Stiels 132 und des Löffels 133 befindet und kann jeden Neigungswinkel durch Messen der Zylinderlänge des Auslegerzylinders 134, des Stielzylinders 135 und des Löffelzylinders 136 und Umwandeln der Zylinderlänge in den Winkel ermitteln.
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Der Schwenkkörper 120 ist mit einer Kabine 121 versehen. Im Inneren der Kabine 121 sind ein Fahrersitz 122, auf dem eine Bedienungsperson sitzt, eine Betätigungsvorrichtung 123 zum Betätigen der Lademaschine 100 sowie eine Ermittlungsvorrichtung 124 zum Ermitteln einer dreidimensionalen Position eines in einer Ermittlungsrichtung befindlichen Objektes vorhanden. Die Betätigungsvorrichtung 123 erzeugt ein Signal zur Betätigung des Auslegerzylinders 134, ein Signal zur Betätigung des Stielzylinders 135, ein Signal zur Betätigung des Löffelzylinders 136, ein Signal zur Links/Rechts-Schwenk-Betätigung des Schwenkkörpers 120 sowie ein Fahr-Betätigungssignal für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Fahrwerks 110 in Reaktion auf die Betätigung durch die Bedienungsperson und gibt die erzeugten Signale an eine Steuerungsvorrichtung 128 aus. Die Betätigungsvorrichtung 123 erzeugt ein Lade-Befehlssignal, mit dem die Arbeitsausrüstung 130 veranlasst wird, automatische Lade-Steuerung entsprechend der Betätigung der Bedienungsperson in Gang zu setzen, und ein Ladeunterbrechungs-Befehlssignal zum Unterbrechen der automatischen Lade-Steuerung und gibt das Lade-Befehlssignal an die Steuerungsvorrichtung 128 aus. Das Lade-Befehlssignal ist ein Beispiel für einen Befehl zum Ingangsetzen automatischer Bewegung des Löffels 133. Das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal ist ein Beispiel für einen Befehl zum Unterbrechen automatischer Bewegung des Löffels 133. Die Betätigungsvorrichtung 123 wird beispielsweise durch einen Hebel, einen Wechselschalter und ein Pedal gebildet. Das Lade-Befehlssignal und das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal werden durch die Betätigung des Wechselschalters erzeugt. Wenn beispielsweise der Wechselschalter angeschaltet wird, wird das Lade-Befehlssignal ausgegeben, und wenn der Wechselschalter ausgeschaltet wird, wird das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal ausgegeben. Die Betätigungsvorrichtung 123 ist in der Nähe des Fahrersitzes 122 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 123 ist innerhalb eines Bereiches positioniert, in dem sie durch die Bedienungsperson betätigt werden kann, wenn die Bedienungsperson auf dem Fahrersitz 122 sitzt.
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Beispiele für die Ermittlungsvorrichtung 124 schließen eine Stereokamera, einen Laser-Scanner, eine Ultrabreitband-Entfernungsmessvorrichtung und dergleichen ein. Die Ermittlungsvorrichtung 124 ist beispielsweise so angeordnet, dass die Ermittlungsrichtung auf eine Vorderseite der Kabine 121 der Lademaschine 100 zu gerichtet ist. Die Ermittlungsvorrichtung 124 bestimmt die dreidimensionale Position des Objektes in einem Koordinatensystem auf Basis der Position der Ermittlungsvorrichtung 124.
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Die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet entsprechend der Betätigung durch eine auf dem Fahrersitz 122 sitzenden Bedienungsperson, jedoch ist eine andere Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform so arbeiten, dass ein Betätigungssignal und ein Lade-Befehlssignal mittels Fernbedienung durch eine außerhalb der Lademaschine 100 arbeitende Bedienungsperson gesendet und verarbeitet werden.
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Die Lademaschine 100 umfasst eine Einrichtung 125 zur Berechnung einer Position und einer Azimut-Richtung, ein Neigungs-Messinstrument 126, eine Hydraulikvorrichtung 127 sowie eine Steuerungsvorrichtung 128.
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Die Einrichtung 125 zur Berechnung einer Position und einer Azimut-Richtung berechnet die Position des Schwenkkörpers 120 und eine Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 gerichtet ist. Die Einrichtung 125 zur Berechnung einer Position und einer Azimut-Richtung schließt zwei Empfänger zum Empfangen eines Positioniersignals von einem künstlichen Satelliten ein, der Teil eines GNSS ist. Die beiden Empfänger befinden sich an unterschiedlichen Positionen des Schwenkkörpers 120. Die Einrichtung 125 zur Berechnung einer Position und einer Azimut-Richtung ermittelt die Position eines repräsentativen Punktes (der Ursprung eines Bagger-Koordinatensystems) des Schwenkkörpers 120 in einem Feld-Koordinatensystem auf Basis des durch die Empfänger empfangenen Positioniersignals.
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Die Einrichtung 125 zur Berechnung einer Position und einer Azimut-Richtung berechnet die Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 gerichtet ist, als eine Beziehung zwischen einer Installations-Position des anderen Empfängers in Bezug auf eine Installations-Position eines Empfängers unter Verwendung der jeweiligen durch die beiden Empfänger empfangenen Positioniersignale.
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Das Neigungs-Messinstrument 126 misst eine Beschleunigung und eine Winkelgeschwindigkeit (Schwenkgeschwindigkeit) des Schwenkkörpers 120 und ermittelt auf Basis des Messergebnisses eine Stellung (z.B. Rollwinkel, Nickwinkel, Gierwinkel) des Schwenkkörpers 120. Das Neigungs-Messinstrument 126 ist beispielsweise an einer Unterseite des Schwenkkörpers 120 installiert. Zum Beispiel kann eine inertiale Mess-Einheit (Inertial Measurement Unit - IMU) als das Neigungs-Messinstrument 126 eingesetzt werden.
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Die Hydraulikvorrichtung 127 enthält einen Hydrauliköltank, eine Hydraulikpumpe und ein Strom-Steuerventil. Die Hydraulikpumpe wird mit einer Kraft eines Motors (nicht abgebildet) angetrieben und führt dem Auslegerzylinder 134, dem Stielzylinder 135, dem Löffelzylinder 136, einem Schwenk-Motor (nicht dargestellt) zum Drehen des Schwenkkörpers 120 sowie einem Fahr-Motor (nicht dargestellt) zum Antreiben des Fahrwerks 110 über das Strom-Steuerventil Hydrauliköl zu. Das Strom-Steuerventil weist einen Steuerkolben in Stangenform auf und steuert eine Strömungsmenge des dem Auslegerzylinder 134, dem Stielzylinder 135 und dem Löffelzylinder 136 zugeführten Hydrauliköls entsprechend der Position des Steuerkolbens. Der Steuerkolben wird auf Basis von der Steuerungsvorrichtung 128 empfangener Steuerungsbefehle gesteuert. Das heißt, eine dem Auslegerzylinder 134, dem Stielzylinder 135 und dem Löffelzylinder 136 zugeführte Menge Hydrauliköl wird durch die Steuerungsvorrichtung 128 gesteuert.
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Die Steuerungsvorrichtung 128 empfängt ein Betätigungssignal von der Betätigungsvorrichtung 123. Die Steuerungsvorrichtung 128 steuert die Arbeitsausrüstung 130, den Schwenkkörper 120 oder das Fahrwerk 110 auf Basis des empfangenen Betätigungssignals an.
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Konfiguration der Steuerungsvorrichtung
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2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
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Die Steuerungsvorrichtung 128 ist ein Computer, der einen Prozessor 1100, einen Hauptspeicher 1200, einen Speicher 1300 sowie eine Schnittstelle 1400 enthält. Der Speicher 1300 speichert ein Programm. Der Prozessor 1100 liest das Programm aus dem Speicher 1300, lädt das Programm in den Hauptspeicher 1200 und führt Verarbeitung entsprechend dem Programm aus.
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Beispiele für den Speicher 1300 schließen ein HDD, ein SSD, eine Magnetplatte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM und dergleichen ein. Der Speicher 1300 kann ein internes Medium, das direkt mit einer gemeinsamen Kommunikationsleitung der Steuerungsvorrichtung 128 verbunden ist, oder ein externes Medium sein, das über die Schnittstelle 1400 mit der Steuerungsvorrichtung 128 verbunden ist. Der Speicher 1300 ist ein nicht-flüchtiges physisches Speichermedium.
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Der Prozessor 1100 schließt über Ausführen des Programms eine Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen, eine Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen, eine Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen, eine Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position, eine Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position, eine Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position eine Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung, eine Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung sowie eine Einheit 1109 zum Ausgeben von Betätigungssignalen ein.
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Die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfasst die Schwenkgeschwindigkeit, die Position und die Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120, jeden Neigungswinkel des Auslegers 131, des Stiels 132 und des Löffels 133, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrwerks 110 und die Stellung des Schwenkkörpers 120. Die durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfassten Informationen bezüglich der Lademaschine 100 werden im Folgenden als Fahrzeug-Informationen bezeichnet.
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Die Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen bezieht dreidimensionale Positions-Informationen von der Ermittlungsvorrichtung 124 und bestimmt die Position sowie die Form eines Lade-Objektes 200 (beispielsweise eines Transportfahrzeugs oder eines Fülltrichters).
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Die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen empfängt Eingabe eines Betätigungssignals von der Betätigungsvorrichtung 123. Das Signal zur Betätigung des Auslegers 131, das Signal zur Betätigung des Stiels 132, das Signal zur Betätigung des Löffels 133, das Signal zur Schwenk-Betätigung des Schwenkkörpers 120, das Signal zur Fahr-Betätigung des Fahrwerks 110 und das Lade-Befehlssignal sowie das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal der Lademaschine 100 sind in dem Betätigungssignal enthalten.
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Auf Basis der durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfassten Fahrzeug-Informationen bestimmt die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position die Position P des vorderen Endes des Stiels 132 in dem Bagger-Koordinatensystem sowie eine Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 132 bis zu dem niedrigsten Punkt des Löffels 133. Der niedrigste Punkt des Löffels 133 ist ein Punkt, an dem der Abstand von der Bodenfläche zu einer Außenform des Löffels 133 am kürzesten ist. Das heißt, die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt als die Aushub-Abschlussposition P10 eine Position P des vorderen Endes des Stiels 132 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Eingabe des Lade-Befehlssignals angenommen wird. 3 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Weges eines Löffels gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Das heißt, die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position ermittelt eine vertikale Komponente und eine horizontale Komponente einer Länge des Auslegers 131 auf Basis des Neigungswinkels des Auslegers 131 sowie der bekannten Länge des Auslegers 131 (der Abstand von dem Bolzen des hinteren Endabschnitts bis zu dem Bolzen des vorderen Endabschnitts). Desgleichen ermittelt die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position eine vertikale und eine horizontale Komponente der Länge des Stiels 132. Eine Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt als die Position P des vorderen Endes des Stiels 132 (wie in 1 gezeigt, die Position P des Bolzens des vorderen Endabschnitts des Stiels 132) eine Position, die von der Position der Lademaschine 100 in der anhand der Azimut-Richtung und der Stellung der Lademaschine 100 bestimmten Richtung um die Summe der vertikalen Komponente und die Summe der horizontalen Komponente der Länge des Auslegers 131 und des Stiels 132 getrennt ist. Des Weiteren bestimmt die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position den niedrigsten Punkt des Löffels 133 in der vertikalen Richtung, auf Basis des Neigungswinkels des Löffels 133 und der bekannten Form des Löffels 133, und bestimmt die Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 132 bis zu dem niedrigsten Punkt.
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Wenn das Lade-Befehlssignal in die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen eingegeben wird, bestimmt die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position eine Lade-Position P13 auf Basis der durch die Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen bestimmten Position und Form des Lade-Objektes 200. Die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position wandelt einen durch die Positions-Informationen des Lade-Objektes 200 angegebenen Ladepunkt P21 auf Basis der Position, der Azimut-Richtung und der Stellung des Schwenkkörpers 120, die durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfasst werden, von dem Baustellen-Koordinatensystem in das Bagger-Koordinatensystem um. Die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position bestimmt als eine Ebenen-Position der Lade-Position P13 eine Position, die von dem bestimmten Ladepunkt P21 in der Richtung, in die der Schwenkkörper 120 der Lademaschine 100 zeigt, um den Abstand D1 von einer Mitte des Löffels 133 bis zum vorderen Ende des Stiels 132 entfernt ist. Das heißt, wenn sich das vordere Ende des Stiels 132 an der Lade-Position P13 befindet, liegt die Mitte des Löffels 133 an dem Ladepunkt P21. Dementsprechend kann die Steuerungsvorrichtung 128 den Mittelpunkt des Löffels 133 an den Ladepunkt P21 bewegen, indem sie das vordere Ende des Stiels 132 so steuert, dass es sich an die Lade-Position P13 bewegt. Die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position bestimmt die Höhe der Lade-Position P13 , indem sie die durch die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmte Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 132 bis zu dem niedrigsten Punkt des Löffels 133 und die Höhe eines Steuerungs-Spielraums (control margin) des Löffels 133 zu der Höhe Ht des Lade-Objektes 200 addiert. In einer anderen Ausführungsform kann die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position die Lade-Position P13 bestimmen, ohne die Höhe des Steuerungs-Spielraums zu addieren. Das heißt, die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position kann die Höhe der Lade-Position P13 bestimmen, indem sie die Höhe Hb zu der Höhe Ht addiert.
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Die Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position bestimmt eine Position P12 zur Vermeidung von Behinderung, bei der der Löffel 133 nicht durch das Lade-Objekt 200 behindert wird, auf Basis der durch die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position bestimmten Lade-Position P13, der durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfassten Position der Lademaschine 100 sowie der durch die Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen bestimmten Position und Form des Lade-Objektes 200. Die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung hat die gleiche Höhe wie die Lade-Position P13, ist eine Position, an der der Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt des Schwenkkörpers 120 genauso groß ist wie der Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt zu der Lade-Position P13, und ist eine Position, an der das Lade-Objekt 200 im unteren Bereich nicht vorhanden ist. Die Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position bestimmt beispielsweise einen Kreis, der auf den Schwenk-Mittelpunkt des Schwenkkörpers 120 zentriert ist und dessen Radius der Abstand zwischen dem Schwenk-Mittelpunkt und der Lade-Position P13 ist, und bestimmt von Positionen auf dem Kreis und der Position, die am nächsten an der Lade-Position P13 liegt, eine Position in Draufsicht, an der die Außenform des Löffels 133 nicht durch das Lade-Objekt 200 behindert wird, als die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung. Die Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position ist in der Lage, auf Basis der Position und der Form des Lade-Objektes 200 sowie der bekannten Form des Löffels 133 festzustellen, ob das Lade-Objekt 200 und der Löffel 133 einander behindern. Dabei bedeuten „gleiche Höhe“ und „die Abstände sind gleich“ nicht notwendigerweise Beschränkung auf Fälle, in denen eine Höhe oder ein Abstand vollständig übereinstimmt, und es wird davon ausgegangen, dass bestimmte Abweichungen oder Toleranzen zulässig sind.
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Wenn die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen eine Eingabe des Lade-Befehlssignals empfängt, erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung ein Betätigungssignal zum Bewegen des Löffels 133 an die Lade-Position P13 auf Basis der durch die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position bestimmten Lade-Position P13 sowie der durch die Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position bestimmten Position P12 zur Vermeidung von Behinderung. Das heißt, die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung erzeugt das Betätigungssignal, so dass der Löffel von der Aushub-Abschlussposition P10 ausgehend über die Schwenk-Anfangsposition P11 und die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung die Lade-Position P13 erreicht. Außerdem erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung das Signal zur Betätigung des Löffels 133, so dass der Winkel des Löffels 133 auch dann nicht verändert wird, wenn der Ausleger 131 und der Stiel 132 angetrieben werden.
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Wenn die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen im Verlauf der Bewegung von Schritt P10 zu Schritt P13 eine Eingabe des Ladeunterbrechungs-Befehlssignals empfängt, erzeugt die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung ein Betätigungssignal zum Abbremsen des Schwenkkörpers 120 und der Arbeitsausrüstung 130. Da das Trägheitsmoment des Schwenkkörpers 120 größer ist als das der Arbeitsausrüstung 130, gibt die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung ein Betätigungssignal zum Anheben der Arbeitsausrüstung 130 aus, bis der Schwenkkörper 120 nach Empfangen des Ladeunterbrechungs-Befehlssignals zum Halten kommt oder bis die Arbeitsausrüstung 130 eine vorgegebene Höhe erreicht. Dadurch kann, nachdem die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung die Eingabe des Ladeunterbrechungs-Befehlssignals empfangen hat, die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung verhindern, dass die Arbeitsausrüstung 130 durch das Schwenken aufgrund der Trägheit des Schwenkkörpers120 in Kontakt mit dem Lade-Objekt 200 kommt.
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Die Einheit 1109 zum Ausgeben von Betätigungssignalen gibt ein in die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen eingegebenes Betätigungssignal, ein durch die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung erzeugtes Betätigungssignal oder ein durch die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung erzeugtes Betätigungssignal aus.
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Bewegung
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Wenn die Bedienungsperson der Lademaschine 100 feststellt, dass die Lademaschine 100 und das Lade-Objekt 200 in einer Positionsbeziehung stehen, die Durchführen von Laden ermöglicht, schaltet die Bedienungsperson den Wechselschalter der Betätigungsvorrichtung 123 an. So erzeugt die Betätigungsvorrichtung 123 das Lade-Befehlssignal und gibt es aus.
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4 bis 6 sind Flussdiagramme, die das automatische Lade-Steuerungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. Wenn die Steuerungsvorrichtung 128 die Eingabe des Lade-Befehlssignals von der Bedienungsperson empfängt, führt die Steuerungsvorrichtung 128 die in 4-6 dargestellte automatische Lade-Steuerung aus.
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Die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfasst die Position und die Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120, den jeweiligen Neigungswinkel des Auslegers 131, des Stiels 132 und des Löffels 133 sowie die Stellung und die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 (Schritt S1). Die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt die Position des Schwenk-Mittelpunktes des Schwenkkörpers 120 auf Basis der Position und der Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120, die durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfasst werden (Schritt S2). Die Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen bezieht die dreidimensionalen Positions-Informationen des Lade-Objektes 200 von der Ermittlungsvorrichtung 124 und bestimmt die Position sowie die Form des Lade-Objektes 200 auf Basis der dreidimensionalen Positions-Informationen (Schritt S3).
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Auf Basis der durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfassten Fahrzeug-Informationen bestimmt die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position die Position P des vorderen Endes des Stiels 132 zum Zeitpunkt des Eingebens des Lade-Befehlssignals sowie die Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 132 bis zu dem niedrigsten Punkt des Löffels 133 (Schritt S4). Die Einheit 1104 zum Bestimmen einer Löffel-Position bestimmt die Position P als die Aushub-Abschlussposition P10.
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Die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position wandelt die durch die Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen erfassten Positions-Informationen des Lade-Objektes 200 auf Basis der Position, der Azimut-Richtung und der Stellung des Schwenkkörpers 120, die in dem Schritt S1 erfasst werden, von dem Baustellen-Koordinatensystem in das Bagger-Koordinatensystem um. Die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position bestimmt eine Ebenen-Position der Lade-Position P13 auf Basis der durch die Einheit 1102 zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen bestimmten Position und Form des Lade-Objektes 200 (Schritt S5). Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Einheit 1105 zum Bestimmen einer Lade-Position die Höhe der Lade-Position P13, indem sie die in Schritt S3 bestimmte Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 132 zu dem niedrigsten Punkt des Löffels 133 und die Höhe des Steuerungs-Spielraums des Löffels 133 zu der Höhe Ht des Lade-Objektes 200 addiert (Schritt S6).
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Die Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position bestimmt einen Ebenen-Abstand von dem in Schritt S2 bestimmten Schwenk-Mittelpunkt zu der Lade-Position P13 (Schritt S7). Die Einheit 1106 zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position bestimmt als die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung eine von dem Schwenk-Mittelpunkt um einen bestimmten Ebenen-Abstand entfernte Position, an der die Außenform des Löffels 133 in der Draufsicht durch das Lade-Objekt 200 nicht behindert wird und die der Lade-Position P13 am nächsten liegt (Schritt S8).
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Die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen stellt fest, ob Eingabe des Ladeunterbrechungs-Befehlssignals von der Bedienungsperson angenommen worden ist (Schritt S9). Das heißt, die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen stellt fest, ob der Wechselschalter während der automatischen Lade-Steuerung ausgeschaltet wird.
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Wenn die Eingabe des Ladeunterbrechungs-Befehlssignals nicht angenommen wird (Schritt S9: NEIN), stellt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung fest, ob die Position des vorderen Endes des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht (Schritt S10). Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 132 die Lade-Position P13 nicht erreicht (Schritt S10: NEIN), stellt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung fest, ob die Position des vorderen Endes des Stiels 132 in der Nähe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung liegt (Schritt S11). Die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung stellt beispielsweise fest, ob eine Differenz zwischen der Höhe des vorderen Endes des Stiels132 und der Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, oder ob eine Differenz zwischen einem Ebenen-Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt des Schwenkkörpers 120 zu dem vorderen Ende des Stiels 132 und einem Ebenen-Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt zu der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 132 nicht in der Nähe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung liegt (Schritt S11: NEIN), erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung ein Signal zur Betätigung des Auslegers 131 und des Stiels 132, durch das das vordere Ende des Stiels 132 an die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung bewegt wird (Schritt S12). Dabei erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung ein Betätigungssignal auf Basis der jeweiligen Position und Geschwindigkeit des Auslegers 131 sowie des Stiels 132.
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Die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung berechnet die Summe von Winkelgeschwindigkeiten des Auslegers 131 und des Stiels 132 auf Basis des erzeugten Signals zur Betätigung des Auslegers 131 sowie des Stiels 132 und erzeugt ein Betätigungssignal zum Drehen des Löffels 133 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Summe der Winkelgeschwindigkeiten (Schritt S13). Dadurch kann die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung ein Betätigungssignal zum Halten des Boden-Winkels des Löffels 133 erzeugen. In einer anderen Ausführungsform kann die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung ein Betätigungssignal erzeugen und damit den Löffel 133 so drehen, dass der anhand der erfassten Werte des Ausleger-Winkelsensors 137, des Stiel-Winkelsensors 138 und des Löffel-Winkelsensors 139 berechnete Boden-Winkel des Löffels 133 an den Boden-Winkel des Löffels 133 zum Zeitpunkt von Beginn der automatischen Steuerung angeglichen wird.
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Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 132 in der Nähe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung liegt (Schritt S11: JA), erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung kein Betätigungssignal zum Ansteuern der Arbeitsausrüstung. Das heißt, die Signale zur Betätigung des Auslegers 131, des Stiels 132 und des Löffels 133 werden nicht erzeugt.
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Auf Basis der durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfassten Fahrzeug-Informationen stellt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung fest, ob die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger ist als die vorgegebene Geschwindigkeit (Schritt S14). Das heißt, die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung stellt fest, ob sich der Schwenkkörper 120 in dem Schwenkzustand befindet.
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Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger ist als die vorgegebene Geschwindigkeit (Schritt S14: JA), bestimmt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung eine Anstiegs-Zeit, die eine Zeit ist, in der die Höhe des Löffels 133 von der Höhe der Aushub-Abschlussposition P10 ausgehend die Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung erreicht (Schritt S15). Wenn das Schwenk-Betätigungssignal von der aktuellen Zeit an auf Basis der Anstiegs-Zeit des Löffels 133 ausgegeben wird, stellt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung fest, ob das vordere Ende des Stiels 132 die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung oder einen höheren Punkt als die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung durchläuft (Schritt S16). Wenn das Schwenk-Betätigungssignal von der aktuellen Zeit an ausgegeben wird und das vordere Ende des Stiels 132 die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung oder einen höheren Punkt als die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung durchläuft (Schritt S16: JA), erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung das Schwenk-Betätigungssignal (Schritt S17).
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Wenn das Schwenk-Betätigungssignal von der aktuellen Zeit an ausgegeben wird und das vordere Ende des Stiels 132 einen niedrigeren Punkt als die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung durchläuft (Schritt S16: NEIN), erzeugt die Einheit 1107 zur Verarbeitung von Bewegung das Schwenk-Betätigungssignal nicht.
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Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 genauso hoch ist wie oder höher als die vorgegebene Geschwindigkeit (Schritt S14: NEIN), stellt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung fest, ob das vordere Ende des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht, wenn die Ausgabe des Schwenk-Betätigungssignals von der aktuellen Zeit an (wenn mit dem Abbremsen des Schwenkens begonnen wird) unterbrochen wird (Schritt S18). Nach Unterbrechen der Ausgabe des Schwenk-Betätigungssignals wird der Schwenkkörper 120 unter Verlangsamung durch Trägheit weiter geschwenkt und kommt dann zum Halten. Wenn die Ausgabe des Schwenk-Betätigungssignals von der aktuellen Zeit an unterbrochen wird und das vordere Ende des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht (Schritt S18: JA), erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung das Schwenk-Betätigungssignal nicht. Damit wird mit dem Abbremsen des Schwenkkörpers 120 begonnen.
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Wenn hingegen die Ausgabe des Schwenk-Betätigungssignals von der aktuellen Zeit an unterbrochen wird (Schritt S18: NEIN) und das vordere Ende des Stiels 132 vor der Lade-Position P13 zum Halten kommt, erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung das Schwenk-Betätigungssignal (Schritt S19).
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Wenn bei der Verarbeitung von Schritt S10 bis zu Schritt S19 wenigstens ein Signal von den Signalen zur Betätigung des Auslegers 131, des Stiels 132 sowie des Löffels 133 und dem Betätigungssignal zum Schwenken des Schwenkkörpers 120 erzeugt wird, gibt die Einheit 1109 zum Ausgeben von Betätigungssignalen das erzeugte Betätigungssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 aus (Schritt S20). Anschließend erfasst die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen die Fahrzeug-Informationen (Schritt S21). Dadurch kann die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen die Fahrzeug-Informationen erfassen, nachdem sie durch das ausgegebene Betätigungssignal angesteuert worden ist. Die Steuerungsvorrichtung 128 führt die Verarbeitung zu Schritt S9 zurück und führt wiederholt die Erzeugung des Betätigungssignals aus.
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Hingegen erzeugt, wenn in Schritt S10 die Position des vorderen Endes des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht (Schritt S10: JA), die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung das Betätigungssignal nicht. Dementsprechend werden, wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht, die Arbeitsausrüstung 130 und der Schwenkkörper 120 zum Halten gebracht. Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht (Schritt S10: JA), das heißt, wenn die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung bei der Verarbeitung von Schritt S10 bis Schritt S19 das Betätigungssignal nicht erzeugt hat und wenn die Arbeitsausrüstung 130 und der Schwenkkörper 120 stationär sind, erzeugt die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung ein Betätigungssignal, das den Löffel 133 veranlasst, Ladebewegung durchzuführen (Schritt S22). Beispiele für das Betätigungssignal, mit dem der Löffel 133 veranlasst wird, Ladebewegung durchzuführen, schließen ein Betätigungssignal zum Drehen des Löffels 133 in der Lade-Richtung und ein Betätigungssignal zum Öffnen einer Greiferschale ein, wenn es sich bei dem Löffel 133 um eine Greiferschale handelt. Die Einheit 1109 zum Ausgeben von Betätigungssignalen gibt das erzeugte Betätigungssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 aus (Schritt S23). Dann beendet die Steuerungsvorrichtung 128 die automatische Lade-Steuerung.
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Die Bewegung der Lademaschine 100 zum Zeitpunkt der automatischen Lade-Steuerung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Wenn automatische Lade-Steuerung in Gang gesetzt wird, bewegen sich der Ausleger 131 und der Stiel 132 von der Aushub-Abschlussposition P10 in Richtung der Schwenk-Anfangsposition P11. Zu diesem Zeitpunkt wird der Löffel 133 so angesteuert, dass ein Winkel beim Abschluss von Aushub aufrechterhalten wird.
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Wenn das vordere Ende des Stiels 132 die Schwenk-Anfangsposition P11 erreicht, beginnt Schwenken des Schwenkkörpers 120 in Richtung der Lade-Position P13. Da das vordere Ende des Stiels 132 nicht die Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung erreicht, werden dabei der Ausleger 131 und der Stiel 132 kontinuierlich angehoben. Wenn dabei, wie in 3 gezeigt, sich der Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt zu dem vorderen Ende (Position P10a und Position P10b) des Stiels 132 von dem Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt zu der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung unterscheidet, bewegt die Steuerungsvorrichtung 128 auch die Arbeitsausrüstung 130 Schwenkradius-Richtung, so dass der Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt zu dem vorderen Ende des Stiels 132 genauso groß ist wie der Abstand von dem Schwenk-Mittelpunkt zu der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung. Der Ausleger 131, der Stiel 132 und der Löffel 133 werden so abgebremst, dass die Höhe des vorderen Endes des Stiels 132 der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung beim Vorgang des Bewegens des vorderen Endes des Stiels 132 von der Schwenk-Anfangsposition P11 zu der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung entspricht.
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Wenn das vordere Ende des Stiels 132 die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung erreicht, wird das Ansteuern der Arbeitsausrüstung 130 unterbrochen. Der Schwenkkörper 120 hingegen wird weiter geschwenkt. Das heißt, im Zeitraum des Übergangs von der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung bis zu der Lade-Position P13 wird das vordere Ende des Stiels 132 nur durch Schwenken des Schwenkkörpers 120 bewegt, ohne dass das Ansteuern der Arbeitsausrüstung 130 zum Tragen kommt. Während der Bewegung des Stiels 132 von der Schwenk-Anfangsposition P11 zu der Lade-Position P13 wird der Schwenkkörper 120 abgebremst, so dass es zu Übereinstimmung der Position des vorderen Endes des Stiels 132 mit der Lade-Position P13 kommt.
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Wenn das vordere Ende des Stiels 132 die Lade-Position P13 erreicht, wird das Ansteuern der Arbeitsausrüstung 130 und des Schwenkkörpers 120 unterbrochen. Danach führt der Löffel 133 die Ladebewegung aus.
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Mittels der oben beschriebenen automatischen Lade-Steuerung kann die Lademaschine 100 die mit der Löffel 133 aufgenommene Erde automatisch in das Lade-Objekt 200 laden. Die Bedienungsperson führt mittels Eingeben des Lade-Befehlssignals wiederholt den Aushub mit der Arbeitsausrüstung 130 sowie die automatische Lade-Steuerung so aus, dass die Lademenge des Lade-Objektes 200 die maximale Lademenge nicht überschreitet.
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Wenn hingegen die Einheit 1103 zum Eingeben von Betätigungssignalen in Schritt S9 die Eingabe des Ladeunterbrechungs-Befehlssignals empfängt (Schritt S9: JA), unterbricht die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung die Erzeugung des Signals zur Betätigung des Schwenkkörpers 120 (Schritt S24). Als Folge davon beginnt das Abbremsen des Schwenkkörpers 120. Darüber hinaus kann, wenn die Lademaschine 100 mit einer Bremsvorrichtung zum Abbremsen der Schwenkbewegung versehen ist, zusätzlich zu der Erzeugung des Betätigungssignals das Brems-Steuerungssignal an die Bremsvorrichtung ausgegeben werden. Beispiele für die Bremsvorrichtung schließen ein Bremsventil, das im Inneren der hydraulischen Vorrichtung 127 vorhanden ist, eine Reibungsbremse, wie eine Scheibenbremse und eine Trommelbremse, ein. Auf Basis der durch die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen erfassten Fahrzeug-Informationen stellt die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung fest, ob die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger ist als die vorgegebene Geschwindigkeit (Schritt S25). Das heißt, die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung stellt fest, ob sich der Schwenkkörper 120 in einem Schwenkzustand befindet.
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Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 genauso hoch ist wie oder höherer als die vorgegebene Geschwindigkeit ist (Schritt S25: NEIN), das heißt, wenn sich der Schwenkkörper 120 in dem Schwenkzustand befindet, stellt die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung fest, ob die Höhe des vorderen Endes des Stiels 132 geringer ist als die Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung (Schritt S26). Wenn die Höhe des Löffels 133 geringer ist als die Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung (Schritt S26: JA), erzeugt die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung ein Betätigungssignal zum Anheben des Auslegers 131 und des Stiels 132 (Schritt S27). Die Einheit 1107 zum Verarbeiten von Bewegung berechnet die Summe von Winkelgeschwindigkeiten des Auslegers 131 und des Stiels 132 auf Basis des erzeugten Signal zur Betätigung des Auslegers 131 sowie des Stiels 132 und erzeugt ein Betätigungssignal zum Drehen des Löffels 133 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Summe der Winkelgeschwindigkeiten (Schritt S28).
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Dann gibt die Einheit 1109 zum Ausgeben von Betätigungssignalen das durch die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung erzeugte Signal zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 130 an die Hydraulikvorrichtung 127 aus (Schritt S29). Das heißt, wenn der Schwenkkörper 120 geschwenkt wird und die Höhe des vorderen Endes des Stiels 132 geringer ist als die Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung, unterbricht die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung Erzeugen des Signals zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 130 nicht.
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So wird während des durch Trägheit verursachten Schwenkens des Schwenkkörpers 120 nach Beendigung der Ausgabe des Betätigungssignals der Löffel 133 kontinuierlich angehoben. Dadurch kann vermieden werden, dass das vordere Ende des Stiels 132 in einem Zustand zum Halten gebracht wird, in dem sich das vordere Ende des Stiels 132 nicht bis zu der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung nach oben bewegt und so die Arbeitsausrüstung 130 aufgrund des durch Trägheit verursachten Schwenken des Schwenkkörpers 120 an dem Lade-Objekt 200 anschlägt.
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Anschließend erfasst die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen die Fahrzeug-Informationen (Schritt S30). Somit ist die Einheit 1101 zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen in der Lage, Fahrzeug-Informationen zu erfassen, nachdem sie durch das ausgegebene Betätigungssignal angesteuert worden ist. Die Steuerungsvorrichtung 128 führt den Prozess Schritt S25 zurück und führt wiederholt den Prozess zum Unterbrechen des automatischen Ladens aus.
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Wenn hingegen die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger ist als die vorgegebene Geschwindigkeit ist (Schritt S25: JA), das heißt, wenn das Schwenken des Schwenkkörpers 120 unterbrochen wird, unterbricht die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung Erzeugen des Signals zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 130 (Schritt S31). Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Arbeitsausrüstung 130 nicht aufgrund des Schwenkens an dem Lade-Objekt 200 anschlagen kann, da der Schwenkkörper 120 zum Halten gebracht wird.
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Wenn die Höhe des vorderen Endes des Stiels 132 genauso groß ist wie oder größer als die Höhe der Position P12 zur Vermeidung von Behinderung (Schritt S26: NEIN), unterbricht die Einheit 1108 zum Verarbeiten von Unterbrechung Erzeugen des Signals zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 130 (Schritt S31). Dies ist darauf zurückzuführen, dass, da der Löffel 133 an eine höhere Position als das Lade-Objekt 200 bewegt wird, die Arbeitsausrüstung 130 selbst dann nicht an dem Lade-Objekt 200 anschlagen kann, wenn der Schwenkkörper 120 gedreht wird.
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Funktionen und Effekte
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Die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt Betätigungssignale für die Arbeitsausrüstung 130 und den Schwenkkörper 120, wenn sie das Lade-Befehlssignal empfängt, und unterbricht Erzeugen eines Betätigungssignals zum Schwenken des Schwenkkörpers, wenn sie das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal empfängt. Dabei erzeugt, wenn die Höhe des Löffels 133 geringer ist als die des Ladepunktes P21, die Lademaschine 100 weiterhin ein Betätigungssignal zum Anheben der Arbeitsausrüstung 130. So ist, wenn unter bestimmten Umständen automatisches Laden unterbrochen wird, die Lademaschine 100 in der Lage, zu verhindern, dass das Arbeitsgerät 130 aufgrund der durch Trägheit nach Unterbrechen der Erzeugung des Betätigungssignal verursachten Drehung des Schwenkkörpers an dem Lade-Objekt 200 anschlägt.
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Darüber hinaus wird bei der Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform das Betätigungssignal zum Anheben der Arbeitsausrüstung 130 unterbrochen, wenn die Höhe des Löffels 133 eine Höhe erreicht, die auf der Höhe des Ladepunktes P 21 oder darüber liegt. Dadurch ist die Lademaschine 100 in der Lage, die Arbeitsausrüstung 130 schnell zum Halten zu bringen, wenn die Arbeitsausrüstung 130 nicht mehr an dem Lade-Objekt 200 anschlagen kann.
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Darüber hinaus wird bei der Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 unter die vorgegebene Geschwindigkeit fällt, das Betätigungssignal zum Anheben der Arbeitsausrüstung 130 unterbrochen. Dadurch kann die Lademaschine 100 die Arbeitsausrüstung 130 schnell zum Halten bringen, wenn die Arbeitsausrüstung 130 nicht mehr an dem Lade-Objekt 200 anschlagen kann.
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Andere Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben worden; jedoch ist eine konkrete Konfiguration derselben nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, und es können verschiedene konstruktive Änderungen und dergleichen vorgenommen werden.
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So gibt beispielsweise die Betätigungsvorrichtung 123 der Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform Ladeunterbrechungs-Befehlssignal aus, indem sie den Wechselschalter ausschaltet, jedoch ist sie in anderen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Es kann beispielsweise ein anderer Schalter als ein Wechselschalter eingesetzt werden. Des Weiteren kann die Steuerungsvorrichtung 128 der Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform ein Ladeunterbrechungs-Befehlssignal mittels einer anderen Betätigung als der Betätigung eines Schalters erzeugen, so beispielsweise, wenn bei automatischem Laden durch die Betätigungsvorrichtung 123 eine Schwenk-Betätigung in der entgegengesetzten Richtung zu der Schwenkrichtung durchgeführt wird. Die Steuerungsvorrichtung 128 kann das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal erzeugen, wenn ein Vorgang durchgeführt wird, der bei automatischer Lade-Steuerung nicht durchgeführt werden sollte (z.B. ein Fahrvorgang). Des Weiteren kann die Steuerungsvorrichtung 128 feststellen, dass der Fahrzeugzustand für die automatische Lade-Steuerung unvorteilhaft wird, wenn beispielsweise ein Fehler (nicht dargestellt) erfasst wird, und kann das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal erzeugen.
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Darüber hinaus erzeugt die Steuerungsvorrichtung 128 der Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform automatisch das Signal zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 130, nachdem sie das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal empfangen hat, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann bei der Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform, die Betätigungsvorrichtung 123, nachdem die Steuerungsvorrichtung 128 das Ladeunterbrechungs-Befehlssignal empfangen hat, das Signal zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 130 mittels der Betätigung durch die Bedienungsperson ausgeben. In diesem Fall steuert die Steuerungsvorrichtung 128, wenn die Anhebe-Geschwindigkeit im Zusammenhang mit dem von der Betätigungsvorrichtung 123 ausgegebenen Betätigungssignal höher ist als die Anhebe-Geschwindigkeit im Zusammenhang mit dem automatisch erzeugten Betätigungssignal, die Arbeitsausrüstung 130 entsprechend dem von der Betätigungsvorrichtung 123 ausgegebenen Betätigungssignal. Wenn hingegen die Anhebe-Geschwindigkeit im Zusammenhang mit dem von der Betätigungsvorrichtung 123 ausgegebenen Betätigungssignal genauso hoch ist wie oder niedriger als die Anhebe-Geschwindigkeit im Zusammenhang mit dem automatisch erzeugten Betätigungssignal, steuert die Steuerungsvorrichtung 128 die Arbeitsausrüstung 130 entsprechend dem automatisch erzeugten Betätigungssignal.
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Darüber hinaus bestimmt die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Lade-Position P13 und die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung auf Basis der durch die Ermittlungsvorrichtung 124 ermittelten dreidimensionalen Position des Lade-Objektes 200, ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform die Lade-Position P13 und die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung auf Basis der durch die Bedienungsperson eingegebenen Koordinaten des Lade-Objektes 200 bestimmen. Wenn die Lademaschine 100 eine Eingabevorrichtung, wie beispielsweise einen Touchscreen, an dem Fahrersitz 122 enthält, kann die Steuerungsvorrichtung 128 die Lade-Position P13 und die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung bestimmen, indem die Bedienungsperson die Koordinaten des Lade-Objektes 200 in die Eingabevorrichtung eingibt. Des Weiteren kann beispielsweise die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform den Ladevorgang beim ersten Laden auf das Lade-Objekt 200, der durch die Bedienungsperson manuell vorgenommen wird, speichern und die Lade-Position P13 sowie die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung auf Basis dieses Ladevorgangs bestimmen.
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In einer weiteren anderen Ausführungsform kann die Lademaschine 100, wenn das Lade-Objekt 200 stationär ist, die Lade-Position P13 und die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung auf Basis der Position des bekannten Lade-Objektes 200 bestimmen. Wenn es sich bei dem Lade-Objekt 200 beispielsweise um ein Transportfahrzeug handelt, das über eine Funktion zur Fahrzeug-Positionsbestimmung mittels des GNSS verfügt, kann die Lademaschine 100 von dem an dem Ladeort angehaltenen Lade-Objekt 200 Informationen erfassen, die die Position und die Azimut-Richtung angeben, und auf Basis dieser Informationen die Lade-Position P13 und die Position P12 zur Vermeidung von Behinderung bestimmen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform hebt die Steuerungsvorrichtung 128 die Arbeitsausrüstung 130 an, um die Arbeitsausrüstung 130 einzufahren, jedoch können andere Verfahren zum Einfahren eingesetzt werden. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise die Arbeitsausrüstung 130 eingefahren werden, indem die Arbeitsausrüstung 130 angehoben wird, oder kann eingefahren werden, indem die Arbeitsausrüstung 130 durch Betätigung in eine eingefahrene Stellung gebracht wird. Die Arbeitsausrüstung 130 wird in die eingefahrene Stellung gebracht, indem der Ausleger 131 angehoben und der Stiel 132 auf den Schwenkkörper zu gedreht wird. Dadurch wird die Arbeitsausrüstung 130 in der Richtung des Schwenkradius in eine eingefahrene Stellung gebracht, und wenn sich die Arbeitsausrüstung 130 in dieser Stellung befindet, kann die Behinderung durch das Lade-Objekt 200 vermieden werden.
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Industrielle Einsatzmöglichkeiten
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Die Steuerungsvorrichtung der Lademaschine ist in der Lage, eine entsprechende Unterbrechung automatischen Ladens unter Berücksichtigung der Position des Lade-Objektes zu steuern.
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Bezugszeichenliste
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- 100:
- Lademaschine,
- 120:
- Schwenkkörper,
- 130:
- Arbeitsausrüstung,
- 131:
- Ausleger,
- 132:
- Stiel,
- 133:
- Löffel,
- 123:
- Betätigungsvorrichtung,
- 124:
- Ermittlungsvorrichtung,
- 128:
- Steuerungsvorrichtung,
- 1101:
- Einheit zum Erfassen von Fahrzeug-Informationen,
- 1102:
- Einheit zum Erfassen von Ermittlungs-Informationen,
- 1103:
- Einheit zum Eingeben von Betätigungssignalen,
- 1104:
- Einheit zum Bestimmen einer Löffel-Position,
- 1105:
- Einheit zum Bestimmen einer Lade-Position,
- 1106:
- Einheit zum Bestimmen einer Vermeidungs-Position,
- 1107:
- Einheit zum Verarbeiten von Bewegung,
- 1108:
- Einheit zum Verarbeiten von Unterbrechung,
- 1109:
- Einheit zum Ausgeben von Betätigungssignalen,
- 200:
- Lade-Objekt,
- P10 :
- Aushub-Abschlussposition,
- P11 :
- Schwenk-Anfangsposition,
- P12 :
- Position zur Vermeidung von Behinderung,
- P13 :
- Lade-Position,
- P21 :
- Ladepunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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