DE112018004344T5 - Steuervorrichtung und steuerverfahren für eine lademaschine - Google Patents

Abstract

Eine Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit gibt eine Beeinträchtigungsverhinderungsposition an, die höher ist als ein Ladeobjekt und unter der sich kein Ladeobjekt befindet. Eine Zeitpunktbestimmungs-Einheit bestimmt einen Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage eines verbleibenden Schwenkwinkels, der durch eine gerade Linie, die sich von einem Schwenkmittelpunkt zu einer Arbeitsausrüstung erstreckt, und eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt zu einer Beeinträchtigungsverhinderungsposition erstreckt, gebildet wird, sowie einer Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition. Eine Betriebssignal-Ausgabeeinheit gibt in einem Fall eines Nicht-Erreichens des Schwenkstartzeitpunkt ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung aus und gibt in einem Fall eines Erreichens des Schwenkstartzeitpunkts ein Betriebssignal zum Schwenken eines Schwenkkörpers mit einer höheren Schwenkgeschwindigkeit als der, wenn der Schwenkstartzeitpunkt nicht erreicht wird, sowie ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung aus.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Lademaschine.
• Die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-015820 wird in Anspruch genommen, die am 31. Januar 2018 eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
• STAND DER TECHNIK
• PTL 1 offenbart eine Technik, die sich auf eine automatische Ladesteuerung einer Lademaschine bezieht. Bei der in PTL 1 beschriebenen Lademaschine werden im Voraus eine Aushubstartposition, eine Auskippposition und eine Bereitschaftsposition eingelernt, und ein Schwenkkörper und eine Arbeitsausrüstung werden so bedient, dass die Position der Lademaschine mit den eingelernten Positionsdaten übereinstimmt.
• Zitierliste
• Patent-Literatur
• [PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichung-Nr. 2002-115271
• OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
• Technische Aufgabe
• Im Übrigen ist es in einem Fall, in dem Erde auf ein Ladeobjekt (z.B. ein Behälter oder eine Ladewanne eines Transportfahrzeugs) geladen wird, notwendig, den Ladevorgang über dem Ladeobjekt durchzuführen. Deshalb ist es im Falle der automatischen Beladung durch die Lademaschine notwendig, beim Vorgang der automatischen Beladung eine Schaufel automatisch über das Ladeobjekt zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt muss die Lademaschine die Arbeitsausrüstung und den Schwenkkörper so steuern, dass die Arbeitsausrüstung bei der automatischen Ladesteuerung nicht mit einer Außenschale des Ladeobjektes in Berührung kommt.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Lademaschine zur Steuerung einer automatischen Beladung im Hinblick auf eine Außenschale eines Ladeobjekts bereitzustellen.
• Lösung der Aufgabe
• Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Lademaschine bereit, die einen um einen Schwenkmittelpunkt schwenkenden Schwenkkörper und eine am Schwenkkörper befestigte Arbeitsausrüstung mit einer Schaufel umfasst, wobei die Steuervorrichtung enthält: eine Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Beeinträchtigungsverhinderungsposition bestimmt, bei der es sich um eine Schaufelposition handelt, die höher als ein Ladeobjekt ist und unter der sich kein Ladeobjekt befindet; eine Zeitpunktbestimmungs-Einheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage eines verbleibenden Schwenkwinkels und einer Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition bestimmt, wobei der verbleibende Schwenkwinkel durch eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt zur Arbeitsausrüstung erstreckt, und eine gerade Linie, die sich in einer Draufsicht von oben vom Schwenkmittelpunkt zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition erstreckt, gebildet wird; und eine Betriebssignal-Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie im Fall eines Nicht-Erreichens des Schwenkstartzeitpunkts ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung ausgibt und im Fall eines Erreichens des Schwenkstartzeitpunkts ein Betriebssignal zum Schwenken des Schwenkkörpers mit einer höheren Schwenkgeschwindigkeit als der, wenn der Schwenkstartzeitpunkt nicht erreicht wird, und ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung ausgibt.
• Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
• Gemäß mindestens einem der oben beschriebenen Gesichtspunkte kann die Steuervorrichtung eine automatische Beladung im Hinblick auf die Außenschale des Ladeobjekts steuern.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Lademaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
• 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
• 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Schaufelweg entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
• 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für eine automatische Beladung entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
• 5 ist ein Flussdiagramm, das das Steuerverfahren für die automatische Beladung entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
• 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Ankunftszeit und einer erforderlichen Schwenkzeit zeigt.
• 7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
• 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
• 9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung nach einer dritten Ausführungsform zeigt.
• 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
• 11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
• 12 ist ein Flussdiagramm, das eine Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
• 13 ist ein Flussdiagramm, das eine Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
• BESTE WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Nachfolgend werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
• <Erste Ausführungsform>
• «Konfiguration einer Lademaschine»
• 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration einer Lademaschine nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
• Eine Lademaschine 100 ist eine Arbeitsmaschine zum Laden von Erde auf ein Ladeobjekt 200, wie z.B. ein Transportfahrzeug. Die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine hydraulische Schaufel. Die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine andere Lademaschine als eine hydraulische Schaufel sein. Darüber hinaus ist die in 1 dargestellte Lademaschine 100 eine Ladeschaufel, kann aber auch eine Tiefbagger- oder Seilschaufel sein. Beispiele für das Ladeobjekt 200 schließen ein Transportfahrzeug und eine Ladewanne ein.
• Die Lademaschine 100 enthält einen Fahrkörper 110, einen vom Fahrkörper 110 getragenen Schwenkkörper 120 und eine durch Hydraulikdruck betriebene und vom Schwenkkörper 120 getragene Arbeitsausrüstung 130. Der Schwenkkörper 120 wird vom Fahrkörper 110 getragen, so dass er in der Lage ist, um einen Schwenkmittelpunkt zu schwenken.
• Die Arbeitsausrüstung 130 enthält einen Ausleger 131, einen Arm 132, eine Schaufel 133, einen Auslegerzylinder 134, einen Armzylinder 135, einen Schaufelzylinder 136, einen Auslegerwinkelsensor 137, einen Armwinkelsensor 138 und einen Schaufelwinkelsensor 139.
• Ein Basisendteil des Auslegers 131 ist über einen Bolzen am Schwenkkörper 120 befestigt.
• Der Arm 132 verbindet den Ausleger 131 und die Schaufel 133 miteinander. Ein Basisendteil des Arms 132 ist über einen Bolzen an einem Spitzenendteil des Auslegers 131 befestigt.
• Die Schaufel 133 enthält eine Schneide zum Ausheben von Erde und einen Behälter zur Aufnahme der ausgehobenen Erde. Ein Basisendteil der Schaufel 133 ist über einen Bolzen am Spitzenendteil des Arms 132 befestigt.
• Der Auslegerzylinder 134 ist ein Hydraulikzylinder zur Betätigung des Auslegers 131. Ein Basisendteil des Auslegerzylinders 134 ist am Schwenkkörper 120 befestigt. Ein Spitzenendteil des Auslegerzylinders 134 ist am Ausleger 131 befestigt.
• Der Armzylinder 135 ist ein Hydraulikzylinder zum Antrieb des Arms 132. Ein Basisendteil des Armzylinders 135 ist am Ausleger 131 befestigt. Ein Spitzenendteil des Armzylinders 135 ist am Arm 132 befestigt.
• Der Schaufelzylinder 136 ist ein Hydraulikzylinder zum Antrieb der Schaufel 133. Ein Basisendteil des Schaufelzylinders 136 ist am Ausleger 131 befestigt. Ein Spitzenendteil des Schaufelzylinders 136 ist an der Schaufel 133 befestigt.
• Der Auslegerwinkelsensor 137 ist am Ausleger 131 befestigt und detektiert einen Neigungswinkel des Auslegers 131.
• Der Armwinkelsensor 138 ist am Arm 132 befestigt und detektiert einen Neigungswinkel des Arms 132.
• Der Schaufelwinkelsensor 139 ist an der Schaufel 133 befestigt und detektiert einen Neigungswinkel der Schaufel 133.
• Der Auslegerwinkelsensor 137, der Armwinkelsensor 138 und der Schaufelwinkelsensor 139 gemäß der ersten Ausführungsform detektieren den Neigungswinkel in Bezug auf eine Bodenebene. Darüber hinaus ist der Winkelsensor gemäß einer anderen Ausführungsform nicht darauf beschränkt und kann den Neigungswinkel in Bezug auf eine andere Bezugsebene erfassen. In einer anderen Ausführungsform kann der Winkelsensor beispielsweise einen relativen Drehwinkel mit einem an den unteren Endabschnitten des Auslegers 131, des Arms 132 und der Schaufel 133 vorgesehenen Potentiometer erfassen oder den Neigungswinkel durch Messung der Zylinderlängen des Auslegerzylinders 134, des Armzylinders 135 und des Schaufelzylinders 136 und durch Umrechnung der Zylinderlänge in einen Winkel ermitteln.
• Der Schwenkkörper 120 ist mit einem Fahrerhaus 121 ausgestattet. Im Inneren des Fahrerhauses 121 sind ein Fahrersitz 122 zum Sitzen für einen Bediener, eine Bedienvorrichtung 123 zum Bedienen der Lademaschine 100 und eine Detektionsvorrichtung 124 zur Erkennung einer dreidimensionalen Position eines in einer Detektionsrichtung vorhandenen Objekts vorgesehen. Als Reaktion auf eine Betätigung des Bedieners erzeugt die Bedienvorrichtung 123 ein Betriebssignal des Auslegerzylinders 134, ein Betriebssignal des Armzylinders 135, ein Betriebssignal des Schaufelzylinders 136, ein Schwenkbetriebssignal nach Links und Rechts des Schwenkkörpers 120 und ein Fahrbetriebssignal für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Fahrkörpers 110 und gibt die Betriebssignale an eine Steuervorrichtung 128 aus. Darüber hinaus erzeugt die Bedienvorrichtung 123 ein Ladekommandosignal, das die Arbeitsausrüstung 130 veranlasst, die automatische Ladesteuerung in Übereinstimmung mit der Bedienung des Bedieners zu starten, und gibt das Ladekommandosignal an die Steuervorrichtung 128 aus. Das Ladekommandosignal ist ein Beispiel für einen Befehl zum Starten der automatischen Bewegung der Schaufel 133. Die Bedienvorrichtung 123 ist beispielsweise mit einem Hebel, einem Schalter und einem Pedal konfiguriert. Das Ladekommandosignal wird durch Betätigung eines Schalters betätigt. Wenn der Schalter beispielsweise gedrückt wird, wird ein Ladekommandosignal ausgegeben. Die Bedienvorrichtung 123 ist in der Nähe des Fahrersitzes 122 angeordnet. Die Bedienvorrichtung 123 ist in einem Bereich positioniert, der vom Bediener bedient werden kann, wenn der Bediener auf dem Fahrersitz 122 sitzt.
• Beispiele für die Detektionsvorrichtung 124 schließen eine Stereokamera, einen Laserscanner und ein Ultrabreitband (UWB)-Entfernungsmessgerät ein. Die Detektionsvorrichtung 124 ist so vorgesehen, dass die Detektionsrichtung beispielsweise zur Vorderseite des Fahrerhauses 121 der Lademaschine 100 zeigt. Die Detektionsvorrichtung 124 gibt die dreidimensionale Position des Objekts in einem Koordinatensystem mit der Position der Detektionsvorrichtung 124 als Referenz an.
• Darüber hinaus wird die Lademaschine 100 nach der ersten Ausführungsform gemäß der Bedienung des Bedieners, der auf dem Fahrersitz 122 sitzt, bedient, ist aber in einer anderen Ausführungsform nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise die Lademaschine 100 nach einer anderen Ausführungsform durch die Übertragung eines Betriebssignals oder eines Ladekommandosignals durch eine Fernbedienung eines Bedieners, der außerhalb der Lademaschine 100 betätigt, bedient werden.
• Die Lademaschine 100 enthält einen Positions- und Azimut-Richtungsrechner 125, eine Neigungsmessvorrichtung 126, eine Hydraulikvorrichtung 127, die Steuervorrichtung 128 und einen Schwenkmotor 129.
• Der Positions- und Azimut-Richtungsrechner 125 berechnet die Position des Schwenkkörpers 120 und die Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 zeigt. Der Positions- und Azimut-Richtungsrechner 125 enthält zwei Empfänger, die Positionssignale von künstlichen Satelliten empfangen, die ein GNSS konfigurieren. Die beiden Empfänger sind jeweils an unterschiedlichen Positionen am Schwenkkörper 120 befestigt. Auf der Grundlage des vom Empfänger empfangenen Positionssignals ermittelt der Positions- und Azimut-Richtungsrechner 125 die Position des repräsentativen Punktes (den Ursprung des Schaufelkoordinatensystems) des Schwenkkörpers 120 in einem Feldkoordinatensystem.
• Der Positions- und Azimut-Richtungsrechner 125 berechnet die Azimut-Richtung, in die der Schwenkkörper 120 zeigt, als Verhältnis zwischen der Befestigungsposition des einen Empfängers und der Befestigungsposition des anderen Empfängers, indem er jedes von den beiden Empfängern empfangene Positionssignal verwendet.
• Die Neigungsmessvorrichtung 126 misst eine Beschleunigung und eine Winkelgeschwindigkeit (Schwenkgeschwindigkeit) des Schwenkkörpers 120 und ermittelt auf der Grundlage des Messergebnisses die Lage (z.B. Rollwinkel, Nickwinkel, Gierwinkel) des Schwenkkörpers 120. Die Neigungsmessvorrichtung 126 ist beispielsweise auf einer Unterseite des Schwenkkörpers 120 installiert. Zum Beispiel kann eine inertiale Messeinheit (IMU) als Neigungsmessvorrichtung 126 verwendet werden.
• Die Hydraulikvorrichtung 127 enthält einen Hydrauliköltank, eine Hydraulikpumpe und ein Durchflussregelventil. Die Hydraulikpumpe wird durch die Leistung eines Motors (nicht abgebildet) angetrieben und versorgt über ein Durchflussregelventil den Schwenkmotor 129, den Auslegerzylinder 134, den Armzylinder 135 und den Schaufelzylinder 136 mit Hydrauliköl. Das Durchflussregelventil hat einen stangenförmigen Kolben und passt die Durchflussmenge des Hydrauliköls, das dem Schwenkmotor 129, dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135 und dem Schaufelzylinder 136 zugeführt wird, entsprechend der Position des Kolbens an. Der Kolben wird auf der Grundlage eines von der Steuervorrichtung 128 empfangenen Steuerbefehls angetrieben. Mit anderen Worten, die Menge des Hydrauliköls, die dem Schwenkmotor 129, dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135 und dem Schaufelzylinder 136 zugeführt wird, wird durch die Steuervorrichtung 128 geregelt. Wie oben beschrieben, werden der Schwenkkörper 120 und die Arbeitsausrüstung 130 durch das von der gemeinsamen Hydraulikvorrichtung 127 zugeführte Hydrauliköl angetrieben. Daher ist die Durchflussmenge des Hydrauliköls, das dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135 und dem Schaufelzylinder 136 zugeführt wird, wenn der Schwenkkörper 120 und die Arbeitsausrüstung 130 in Betrieb sind, kleiner als die Durchflussmenge des Hydrauliköls, das dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135 und dem Schaufelzylinder 136 zugeführt wird, wenn nur die Arbeitsausrüstung 130 in Betrieb ist.
• Die Steuervorrichtung 128 empfängt das Betriebssignal von der Bedienvorrichtung 123. Die Steuervorrichtung 128 treibt die Arbeitsausrüstung 130, den Schwenkkörper 120 oder den Fahrkörper 110 auf der Grundlage des empfangenen Betriebssignals an.
• Der Schwenkmotor 129 ist ein Hydraulikmotor zum Schwenken des Schwenkkörpers 120. Der Schwenkmotor 129 wird durch das von der Hydraulikvorrichtung 127 zugeführte Hydrauliköl betrieben.
• «Konfiguration der Steuervorrichtung»
• 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuervorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
• Die Steuervorrichtung 128 ist ein Computer mit einem Prozessor 1100, einem Hauptspeicher 1200, einem Speicher 1300 und einer Schnittstelle 1400. 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 die Verarbeitung gemäß dem Programm aus.
• Beispiele für den Speicher 1300 sind HDDs, SSDs, Magnetplatten, magnetooptische Platten, CD-ROMs, DVD-ROMs und ähnliches. Der Speicher 1300 kann ein internes Medium sein, das direkt an eine gemeinsame Kommunikationsleitung der Steuervorrichtung 128 angeschlossen ist, oder ein externes Medium, das über die Schnittstelle 1400 mit der Steuervorrichtung 128 verbunden ist. Der Speicher 1300 ist ein konkretes Speichermedium, das nicht temporär ist.
• Der Prozessor 1100 wird von einem Programm ausgeführt und enthält eine Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101, eine Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102, eine Betriebssignal-Eingabeeinheit 1103, eine Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104, eine Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105, eine Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106, eine Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107, eine Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108, eine Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109, eine Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, eine Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 und eine Betriebssignal-Ausgabeeinheit 1112.
• Die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfasst die Schwenkgeschwindigkeit, die Position und die Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120, die Neigungswinkel des Auslegers 131, des Arms 132 und der Schaufel 133, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrkörpers 110 und die Lage des Schwenkkörpers 120. Im Folgenden werden die von der Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfassten Informationen über die Lademaschine 100 als Fahrzeuginformationen bezeichnet.
• Die Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102 erfasst dreidimensionale Positionsinformationen von der Detektionsvorrichtung 124 und gibt die Position und die Form des Ladeobjekts 200 an.
• Die Betriebssignal-Eingabeeinheit 1103 empfängt ein von der Bedienvorrichtung 123 eingegebenes Betriebssignal. Ein Betriebssignal des Auslegers 131, ein Betriebssignal des Arms 132, ein Betriebssignal der Schaufel 133, ein Schwenkbetriebssignal des Schwenkkörpers 120, ein Fahrbetriebssignal des Fahrkörpers 110 und ein Ladekommandosignal der Lademaschine 100 sind enthalten.
• Auf der Grundlage der von der Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfassten Fahrzeuginformationen gibt die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 eine Position P der Spitze des Arms 132 im Schaufelkoordinatensystem und eine Höhe Hb von der Spitze des Arms 132 bis zum tiefsten Punkt der Schaufel 133 an. Der tiefste Punkt der Schaufel 133 bedeutet einen Punkt in der äußeren Form der Schaufel 133, der den kürzesten Abstand zu einer Bodenoberfläche hat. Insbesondere gibt die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 die Position P der Spitze des Arms 132 an, wenn die Eingabe des Ladekommandosignals als Aushubbeendigungsposition P10 empfangen wird. 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Schaufelweg gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Insbesondere erhält die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 vertikale Richtungskomponenten und horizontale Richtungskomponenten der Länge des Auslegers 131 auf der Grundlage des Neigungswinkels des Auslegers 131 und der bekannten Länge (der Abstand vom Bolzen des Basisendteils zum Bolzen am Spitzenendteil) des Auslegers 131. In ähnlicher Weise erhält die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 die vertikalen Richtungskomponenten und die horizontalen Richtungskomponenten der Armlänge 132. Die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 gibt eine Position als Position P (in 1 gezeigte Position P des Bolzens des Spitzenendteils des Arms 132) der Spitze des Arms 132 an, die von der Position der Lademaschine 100 durch die Summe der vertikalen Richtungskomponenten und der Summe der horizontalen Richtungskomponenten der Längen des Auslegers 131 und des Arms 132 getrennt ist, und zwar in der Richtung, die von der Azimut-Richtung und der Lage der Lademaschine 100 vorgegeben wird. Ferner gibt die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 den tiefsten Punkt in vertikaler Richtung der Schaufel 133 auf der Grundlage des Neigungswinkels der Schaufel 133 und der bekannten Form der Schaufel 133 an und gibt die Höhe Hb von der Spitze des Arms 132 bis zum tiefsten Punkt an.
• Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 gibt eine Beladeposition P13 auf der Grundlage der von der Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102 spezifizierten Position und Form des Ladeobjekts 200 in einem Fall, bei dem das Ladekommandosignal in die Betriebssignal-Eingabeeinheit 1103 eingegeben wird, an. Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 konvertiert einen Ladepunkt P21, der durch die Positionsinformation des Ladeobjekts 200 angegeben wird, vom Feldkoordinatensystem in das Schaufelkoordinatensystem auf der Grundlage der Position, der Azimut-Richtung und der Lage des Schwenkkörpers 120, die von der Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfasst werden. Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 gibt eine Position, die vom spezifizierten Ladepunkt P21 um einen Abstand D1 von der Mitte der Schaufel 133 bis zur Spitze des Arms 132 in der Richtung getrennt ist, in die der Schwenkkörper 120 der Lademaschine 100 zeigt, als eine Ebenenposition der Beladeposition P13 an. Mit anderen Worten: Wenn die Spitze des Arms 132 an der Beladeposition P13 positioniert ist, wird die Mitte der Schaufel 133 am Ladepunkt P21 positioniert. Daher ist es mit der Steuervorrichtung 128 möglich, die Mitte der Schaufel 133 zum Ladepunkt P21 zu bewegen, indem die Spitze des Arms 132 so gesteuert wird, dass sie sich zur Beladeposition P13 bewegt. Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 gibt eine Höhe der Beladeposition P13 an, indem die Höhe Hb von der Spitze des Arms 132, die von der Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 angegeben wird, zum tiefsten Punkt der Schaufel 133 und die Höhe für den Kontrollspielraum der Schaufel 133 zu einer Höhe Ht des Ladeobjekts 200 addiert werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 die Beladeposition P13 angeben, ohne die Höhe für den Kontrollspielraum hinzuzufügen. Mit anderen Worten: Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 kann die Höhe der Beladeposition P13 durch Addition der Höhe Hb zur Höhe Ht angeben.
• Die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 spezifiziert eine Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12, d.h. einen Punkt, an dem die Arbeitsausrüstung 130 das Ladeobjekt 200 nicht beeinträchtigt, basierend auf der durch die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 spezifizierten Beladeposition P13, der durch die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfassten Position der Lademaschine 100 und der durch die Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102 spezifizierten Position und Form des Ladeobjekts 200. Die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 hat die gleiche Höhe wie die Beladeposition P13, der Abstand vom Schwenkmittelpunkt des Schwenkkörpers 120 ist gleich dem Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ist eine Position, in der das Ladeobjekt 200 nicht nach unten vorhanden ist. Mit anderen Worten, die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ist eine Position, die höher als das Ladeobjekt 200 ist und unter der sich kein Ladeobjekt 200 befindet.
• Die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 gibt z.B. einen Kreis an, der auf den Schwenkmittelpunkt des Schwenkkörpers 120 zentriert ist und dessen Radius der Abstand zwischen Schwenkmittelpunkt und Beladeposition P13 ist, und gibt als Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 eine Position unter den Positionen auf dem Kreis an, bei der in der Draufsicht die Außenform der Schaufel 133 das Ladeobjekt 200 nicht beeinträchtigt und die der Beladeposition P13 am nächsten liegt. Die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 kann anhand der Position und Form des Ladeobjekts 200 und der bekannten Form der Schaufel 133 feststellen, ob sich das Ladeobjekt 200 und die Schaufel 133 gegenseitig beeinträchtigen oder nicht. Dabei sind „gleiche Höhe“ und „gleiche Abstände“ nicht unbedingt auf solche beschränkt, bei denen die Höhen oder Abstände vollständig übereinstimmen und einige Fehler und Ränder erlaubt sind.
• Die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 gibt einen Restschwenkwinkel an, der in der Draufsicht von oben durch eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Spitze des Arms 132 erstreckt, und eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erstreckt, gebildet wird. Darüber hinaus ist ein Winkel, der in der Draufsicht von oben durch die gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Spitze des Arms 132 erstreckt, und die gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erstreckt, gebildet wird, gleich einem Winkel, der durch eine horizontale Komponente der geraden Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Spitze des Arms 132 erstreckt, und eine horizontale Komponente der geraden Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erstreckt, gebildet wird, und einem Winkel, der durch eine vertikale Fläche einschließlich der Spitze des Schwenkmittelpunkts und des Arms 132 und eine vertikale Fläche einschließlich des Schwenkmittelpunkts und der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 gebildet wird.
• Die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 gibt die erforderliche Schwenkzeit an, die erforderlich ist, um den Schwenkkörper um den verbleibenden Schwenkwinkel zu schwenken, der durch die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 angegeben wird. Die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 modelliert den Schwenkvorgang des Schwenkkörpers 120 im Voraus und spezifiziert die erforderliche Schwenkzeit auf der Grundlage des verbleibenden Schwenkwinkels, der Beschleunigung des Schwenkkörpers 120, wenn das Betriebssignal für den Betrieb des Schwenkkörpers 120 mit dem maximalen Betriebsbetrag ausgegeben wird, und der höchsten Winkelgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120.
• Die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 gibt die Ankunftszeit bis die Höhe der Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, in einem Fall an, bei dem der Schwenkkörper 120 und die Arbeitsausrüstung 130 in Betrieb sind. Die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 gibt beispielsweise die Ankunftszeit nach folgendem Verfahren an.
• Die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 gibt die Längen des Auslegerzylinders 134, des Armzylinders 135 und des Schaufelzylinders 136 an, wenn die Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht. Die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 gibt ein Volumen des Hydrauliköls an, das benötigt wird, bis die Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, und zwar aus einer Differenz zwischen einer aktuellen Länge des Auslegerzylinders 134, des Armzylinders 135 und des Schaufelzylinders 136 und der Länge des Auslegerzylinders 134, des Armzylinders 135 und des Schaufelzylinders 136, wenn die Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht. Darüber hinaus gibt die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 die Ankunftszeit an, bis die Höhe der Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, indem das spezifizierte Volumen des Hydrauliköls durch die Durchflussmenge des der Arbeitsausrüstung 130 zugeführten Hydrauliköls geteilt wird.
• Darüber hinaus ist die für die Berechnung verwendete Durchflussmenge des der Arbeitsausrüstung 130 zugeführten Hydrauliköls nicht die Durchflussmenge, die der Arbeitsausrüstung 130 zugeführt wird, wenn nur die Arbeitsausrüstung 130 in Betrieb ist, sondern die Durchflussmenge, die der Arbeitsausrüstung 130 zugeführt wird, wenn der Schwenkkörper 120 und die Arbeitsausrüstung 130 in Betrieb sind. Mit anderen Worten, die Hydraulikpumpe versorgt sowohl den Schwenkkörper 120 als auch die Arbeitsausrüstung 130 mit Hydrauliköl, wenn der Schwenkkörper 120 und die Arbeitsausrüstung 130 in Betrieb sind. Zu diesem Zeitpunkt gibt die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 die Ankunftszeit an, indem sie die Durchflussmenge des Hydrauliköls verwendet, die vom Hydrauliköl zur Seite der Arbeitsausrüstung 130 fließt. Die Durchflussmenge kann z.B. ein Wert sein, der aus einem tatsächlichen Messwert während eines durchschnittlichen Betriebs erhalten wird, ein Wert, der auf der Grundlage einer Motorleistung und eines Pumpendrucks der Lademaschine 100 berechnet wird, ein Wert, der auf der Motordrehzahl der Lademaschine 100 und der Pumpenkapazität basiert, oder ein Wert, der aus den Geschwindigkeiten des Auslegerzylinders 134, des Armzylinders 135 und des Schaufelzylinders 136 berechnet wird.
• Die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 bestimmt den Schwenk-Startzeitpunkt auf der Grundlage der erforderlichen Schwenkzeit, die durch die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 angegeben wird, und der Ankunftszeit, die durch die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 angegeben wird. Insbesondere wenn die Ankunftszeit kleiner als die erforderliche Schwenkzeit wird, bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 diesen Zeitpunkt als Schwenkstartzeitpunkt. Zusätzlich wird die Spitze des Arms 132 beim Schwenkstartzeitpunkt in einer Schwenkstartposition P11 positioniert.
• In einem Fall, in dem die Betriebssignal-Eingabeeinheit 1103 den Eingang des Ladekommandosignals empfängt, erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal zum Bewegen der Schaufel 133 zur Beladeposition P13 auf der Grundlage der Beladeposition P13, die durch die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 spezifiziert wird, der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12, die durch die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 spezifiziert wird, und des Schwenkstartzeitpunkts, der durch die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 bestimmt wird. Mit anderen Worten, die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 erzeugt das Betriebssignal, um die Beladeposition P13 von der Aushubbeendigungsposition P10 über die Schwenkstartposition P11 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 zu erreichen. Das von der Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 erzeugte Betriebssignal enthält ein Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 und ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130. Das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 ist ein Schwenkbetriebssignal zum Antrieb des Schwenkmotors 129, und das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130 ist ein Betriebssignal (der Arbeitsausrüstung) zum Betrieb der Arbeitsausrüstung 130 durch Ausfahren und Zusammenziehen von mindestens einem der Auslegerzylinder 134, des Armzylinders 135 und des Schaufelzylinders 136. Darüber hinaus erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal für die Schaufel 133 so, dass sich der Bodenwinkel der Schaufel 133 auch dann nicht ändert, wenn der Ausleger 131 und der Arm 132 angetrieben werden. Zusätzlich erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 ein Betriebssignal, das nach Erreichen der Beladeposition P13 einen Ladevorgang bewirkt.
• Die Betriebssignal-Ausgabeeinheit 1112 gibt das in die Betriebssignal-Eingabeeinheit 1103 eingegebene Betriebssignal und das von der Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 erzeugte Betriebssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 aus. Darüber hinaus erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130, ohne das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 zu erzeugen, wenn der Schwenkstartzeitpunkt nicht erreicht wird, und erzeugt das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 und das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130, wenn der Schwenkstartzeitpunkt erreicht wird. Daher gibt die Betriebssignal-Ausgabeeinheit 1112 das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130 aus, ohne das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 auszugeben, wenn der Schwenkstartzeitpunkt nicht erreicht wird, und gibt das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 und das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130 aus, wenn der Schwenkstartzeitpunkt erreicht wird.
• «Funktionsweise»
• Wenn der Bediener der Lademaschine 100 feststellt, dass die Lademaschine 100 und das Ladeobjekt 200 in einer Positionsbeziehung stehen, die einen Ladevorgang ermöglicht, schaltet der Bediener die Bedienvorrichtung 123 ein. Dementsprechend erzeugt und gibt die Bedienvorrichtung 123 ein Ladekommandosignal aus.
• 4 und 5 sind Flussdiagramme, die ein Steuerverfahren für eine automatische Beladung nach der ersten Ausführungsform zeigen. Wenn die Steuervorrichtung 128 die Eingabe des Ladekommandosignals vom Bediener empfängt, führt die Steuervorrichtung 128 das Steuerverfahren für die automatische Beladung aus, das in den 4 und 5 dargestellt ist.
• Die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfasst die Position und die Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120, die Neigungswinkel des Auslegers 131, des Arms 132 und der Schaufel 133, die Lage und die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 (Schritt S1). Die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 gibt die Position des Schwenkmittelpunkts des Schwenkkörpers 120 auf der Grundlage der erfassten Position und der Azimut-Richtung des Schwenkkörpers 120 an (Schritt S2). Dann erfasst die Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102 die dreidimensionale Positionsinformation des Ladeobjekts 200 von der Detektionsvorrichtung 124 und gibt die Position und die Form des Ladeobjekts 200 aus der dreidimensionalen Positionsinformation an (Schritt S3).
• Auf der Grundlage der von der Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfassten Fahrzeuginformationen gibt die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 die Position P der Spitze des Arms 132 bei Eingabe des Ladekommandosignals und die Höhe Hb von der Spitze des Arms 132 bis zum tiefsten Punkt der Schaufel 133 an (Schritt S4). Die Schaufelpositions-Spezifikationseinheit 1104 gibt die Position P als Aushubbeendigungsposition P10 an.
• Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 wandelt die von der Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102 erfasste Positionsinformation des Ladeobjekts 200 aus dem Feldkoordinatensystem in das Schaufelkoordinatensystem um, basierend auf der in Schritt S1 erfassten Position, der Azimut-Richtung und der Lage des Schwenkkörpers 120. Die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 spezifiziert die Ebenenposition der Beladeposition P13 basierend auf der Position und der Form des Ladeobjekts 200, die von der Detektionsinformations-Erfassungseinheit 1102 (Schritt S5) spezifiziert werden. Zu diesem Zeitpunkt gibt die Beladepositions-Spezifikationseinheit 1105 die Höhe der Beladeposition P13 an, indem sie die Höhe Hb von der Spitze des Arms 132, die in Schritt S4 festgelegt wurde, bis zum tiefsten Punkt der Schaufel 133 und die Höhe für den Kontrollspielraum der Schaufel 133 zur Höhe Ht des Ladeobjekts 200 addiert (Schritt S6).
• Die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 gibt den Ebenenabstand vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beladeposition P13 an (Schritt S7). Die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 gibt die Position, die vom Schwenkmittelpunkt um den angegebenen Ebenenabstand getrennt ist, d.h. die Position, an der die Außenform der Schaufel 133 das Ladeobjekt 200 in der Draufsicht nicht beeinträchtigt und die der Beladeposition P13 am nächsten liegt, als Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 an (Schritt S8).
• Die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 bestimmt, ob die Position P der Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 erreicht hat oder nicht (Schritt S9). In einem Fall, in dem die Position der Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 nicht erreicht hat (Schritt S9: NEIN), bestimmt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111, ob die Position der Spitze des Arms 132 in der Nähe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 (Schritt S10) liegt oder nicht. Zum Beispiel bestimmt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111, ob eine Differenz zwischen der Höhe der Spitze des Arms 132 und der Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht, oder eine Differenz zwischen dem Ebenenabstand vom Schwenkmittelpunkt des Schwenkkörpers 120 zur Spitze des Arms 132 und dem Ebenenabstand vom Schwenkmittelpunkt zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (Schritt S10).
• In einem Fall, in dem die Position der Spitze des Arms 132 nicht in der Nähe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 liegt (Schritt S10: NEIN), erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 die Betriebssignale des Auslegers 131 und des Arms 132, die die Spitze des Arms 132 in die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 bewegen (Schritt S11). Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal auf der Grundlage der Positionen und Geschwindigkeiten des Auslegers 131 und des Arms 132. Außerdem kann die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 in einem Fall, in dem die Position P der Spitze des Arms 132 in der Nähe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 liegt, den Betriebsbetrag entsprechend einer vorgegebenen Änderungsrate verringern, um den auf die Arbeitsausrüstung 130 während des Bremsens ausgeübte Einwirkung zu reduzieren. Die Änderungsrate des Betriebsbetrags ist ein Wert, der einer Änderungsrate a_w entspricht.
• Zusätzlich berechnet die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 die Summe der Winkelgeschwindigkeiten des Auslegers 131 und des Arms 132 auf der Grundlage der erzeugten Betriebssignale des Auslegers 131 und des Arms 132 und erzeugt das Betriebssignal für die Drehung der Schaufel 133 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Summe der Winkelgeschwindigkeiten (Schritt S12). Dementsprechend kann die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal zum Halten des Bodenwinkels der Schaufel 133 erzeugen. In einer anderen Ausführungsform kann die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal für die Drehung der Schaufel 133 so erzeugen, dass der Bodenwinkel der Schaufel 133, der durch Berechnung aus den erfassten Werten des Auslegerwinkelsensors 137, des Armwinkelsensors 138 und des Schaufelwinkelsensors 139 erhalten wird, gleich dem Bodenwinkel wird, wenn die automatische Steuerung gestartet wird.
• In einem Fall, in dem sich die Position der Spitze des Arms 132 in der Nähe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 (Schritt S10: JA) befindet, erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 nicht das Betriebssignal zum Antrieb der Arbeitsausrüstung 130. Mit anderen Worten, die Betriebssignale des Auslegers 131, des Arms 132 und der Schaufel 133 werden nicht erzeugt.
• Die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 bestimmt auf der Grundlage der von der Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 (Schritt S13) erfassten Fahrzeuginformationen, ob die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist oder nicht. Mit anderen Worten, die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 bestimmt, ob der Schwenkkörper 120 schwenkt oder nicht.
• In einem Fall, in dem die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger ist als die vorgegebene Geschwindigkeit (Schritt S13: JA), gibt die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 die Ankunftszeit an, bis die Höhe der Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht (Schritt S14). Als nächstes gibt die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 den Restschwenkwinkel an, der auf der Grundlage des in Schritt S2 (Schritt S15) spezifizierten Schwenkmittelpunkts von der geraden Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Spitze des Arms 132 erstreckt, und der geraden Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erstreckt, gebildet wird. Die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 gibt die erforderliche Schwenkzeit an, die erforderlich ist, um den Schwenkkörper um den verbleibenden Schwenkwinkel zu schwenken, der durch die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 angegeben wird (Schritt S16). Als nächstes bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, ob die durch die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 angegebene Ankunftszeit kleiner als die durch die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 angegebene erforderliche Schwenkzeit ist oder nicht (Schritt S17).
• In einem Fall, in dem die Ankunftszeit gleich oder größer als die erforderliche Schwenkzeit ist (Schritt S17: NEIN), bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, dass sich ein gegenwärtiger Zeitpunkt nicht auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S18). In einem Fall, in dem sich der gegenwärtige Zeitpunkt nicht auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt, erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Schwenkbetriebssignal nicht.
• Andererseits bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 in einem Fall, in dem die Ankunftszeit kleiner als die erforderliche Schwenkzeit ist (Schritt S17: JA), dass sich der gegenwärtige Zeitpunkt auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S19). In einem Fall, in dem sich der gegenwärtige Zeitpunkt auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt, erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Schwenkbetriebssignal (Schritt S20).
• In einem Fall, in dem die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 gleich oder höher als die vorgegebene Geschwindigkeit ist (Schritt S13: NEIN), bestimmt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111, ob die Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 erreicht oder nicht, wenn die Ausgabe des Schwenkbetriebssignals zum gegenwärtigen Zeitpunkt gestoppt wird (Schritt S21). Der Schwenkkörper 120 schwenkt aufgrund der Trägheit während des Verlangsamens nach dem Stoppen der Ausgabe des Schwenkbetriebssignals weiter und stoppt dann. In einem Fall, in dem die Ausgabe des Schwenkbetriebssignals zum gegenwärtigen Zeitpunkt gestoppt wird, und in einem Fall, in dem die Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 erreicht (Schritt S21: JA), erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Schwenkbetriebssignal nicht. Dementsprechend beginnt der Schwenkkörper 120 zu verlangsamen.
• Andererseits erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Schwenkbetriebssignal (Schritt S22), wenn die Ausgabe des Schwenkbetriebssignals zum gegenwärtigen Zeitpunkt gestoppt wird und wenn die Spitze des Arms 132 vor der Beladeposition P13 stoppen wird (Schritt S21: NEIN).
• Wenn mindestens eines der Betriebssignale des Auslegers 131, des Arms 132 und der Schaufel 133 und das Schwenkbetriebssignal des Schwenkkörpers 120 durch die Verarbeitung von Schritt S9 bis Schritt S22 erzeugt wird, gibt die Betriebssignal-Ausgabeeinheit 1112 das erzeugte Betriebssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 (Schritt S23) aus. Dann erfasst die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 die Fahrzeuginformationen (Schritt S24). Dementsprechend kann die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 die Fahrzeuginformationen erfassen, nachdem sie durch das Ausgabebetriebssignal betätigt wurde. Die Steuervorrichtung 128 lenkt den Prozess zu Schritt S9 zurück und führt wiederholt die Erzeugung des Betriebssignals aus.
• Andererseits erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 im Schritt S9 in einem Fall, in dem die Position der Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 erreicht hat (Schritt S9: JA), kein Betriebssignal. Wenn die Position der Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 erreicht, werden daher die Arbeitsausrüstung 130 und der Schwenkkörper 120 angehalten. In einem Fall, in dem die Position der Spitze des Arms 132 die Beladeposition P13 erreicht hat (Schritt S9: JA), d.h. in einem Fall, in dem die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal in der Verarbeitung von Schritt S9 bis Schritt S22 nicht erzeugt hat und die Arbeitsausrüstung 130 und der Schwenkkörper 120 stehen, erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 das Betriebssignal, um die Schaufel 133 zur Durchführung des Ladevorgangs zu veranlassen (Schritt S25). Beispiele für das Betriebssignal, mit dem die Schaufel 133 zum Ladevorgang veranlasst wird, enthalten ein Betriebssignal zum Drehen der Schaufel 133 in eine Auskipprichtung und ein Betriebssignal zum Öffnen der Zweischalen in einem Fall, in dem die Schaufel 133 ein Zweischalengreifer ist. Die Betriebssignal-Ausgabeeinheit 1112 gibt das erzeugte Betriebssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 aus (Schritt S26). Dann beendet die Steuervorrichtung 128 die automatische Ladesteuerung.
• Hier wird ein Betrieb der Lademaschine 100 zum Zeitpunkt der automatischen Ladesteuerung mit Hilfe von 3 und 6 beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Ankunftszeit und der erforderlichen Schwenkzeit zeigt.
• Wenn die automatische Ladesteuerung gestartet wird, steigen der Ausleger 131 und der Arm 132 von der Aushubbeendigungsposition P10 in die Schwenkstartposition P11 auf. Zu diesem Zeitpunkt wird die Schaufel 133 so betätigt, dass der Bodenwinkel am Ende des Aushubs beibehalten wird.
• Wie in 6 dargestellt ist, gibt die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 eine Ankunftszeit t_w bis zur Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 an, die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 gibt eine erforderliche Schwenkzeit t_{s_Verhinderung} an, und die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 bestimmt, ob die Ankunftszeit t_w kleiner als die erforderliche Schwenkzeit t_{s_Verhinderung} wird oder nicht. Die erforderliche Schwenkzeit t_{s_Verhinderung} ist die Zeit, die der Schwenkkörper 120 benötigt, um um den verbleibenden Schwenkwinkel θ_{s_Verhinderung} zu schwenken, wie in 6 dargestellt ist.
• Wie in 6 dargestellt ist, kann die Ankunftszeit t_w auf der Grundlage eines Volumens V_Rest des Hydrauliköls, das der Arbeitsausrüstung 130 zugeführt werden muss, damit die Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, einer maximalen Durchflussmenge Q_w (Volumendifferenzwert erster Ordnung) des der Arbeitsausrüstung 130 zugeführten Hydrauliköls, wenn die Arbeitsausrüstung 130 und der Schwenkkörper 120 betätigt werden, und einer Änderungsrate a_w (Volumendifferenzwert zweiter Ordnung) der Durchflussmenge, die zur Unterdrückung einer Stoßwirkung beim Anhalten eingestellt wird, erhalten werden. Insbesondere die Ankunftszeit t_w , das Volumen V_Rest des Hydrauliköls, die maximale Durchflussmenge Q_w des Hydrauliköls und die Änderungsrate a_w der Durchflussmenge erfüllen die folgende Gleichung (1).
• $${\text{V}}_{\text{Rest}}+\left({\text{Q}}_{\text{w}}{}^2/2{\text{a}}_{\text{w}}\right)={\text{Q}}_{\text{w}}{\text{t}}_{\text{w}}$$

  
• Wenn die Ankunftszeit t_w kürzer als die erforderliche Schwenkzeit t_{s_Verhinderung} wird, wird festgelegt, dass die Spitze des Arms 132 die Schwenkstartposition P11 erreicht hat und der Schwenkkörper 120 beginnt in Richtung der Beladeposition P13 zu schwenken. Zu diesem Zeitpunkt, da die Spitze des Arms 132 noch nicht die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht hat, steigen der Ausleger 131 und der Arm 132 weiter an. Zu diesem Zeitpunkt bewegt die Steuervorrichtung 128, wie in 3 gezeigt ist, in einem Fall, in dem der Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Spitze (Position P10a, Position P10b) des Arms 132 sich von dem Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 unterscheidet, auch die Arbeitsausrüstung 130 in einer Schwenkradiusrichtung, so dass der Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Spitze des Arms 132 gleich dem Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 wird. Während sich die Spitze des Arms 132 von der Schwenkstartposition P11 in die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 bewegt, werden der Ausleger 131, der Arm 132 und die Schaufel 133 so verlangsamt, dass die Höhe der Spitze des Arms 132 gleich der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 wird.
• Wenn die Spitze des Arms 132 in die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 kommt, stoppt das Fahren der Arbeitsausrüstung 130. Währenddessen schwenkt der Schwenkkörper 120 weiter. Mit anderen Worten, zwischen der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 und der Beladeposition P13 bewegt sich die Spitze des Arms 132 nur durch Schwenken des Schwenkkörpers 120, ohne die Arbeitsausrüstung 130 zu betätigen. Während sich die Spitze des Arms 132 von der Schwenkstartposition P11 in die Beladeposition P13 bewegt, wird der Schwenkkörper 120 so verlangsamt, dass die Position der Spitze des Arms 132 gleich der Beladeposition P13 wird.
• Wenn die Spitze des Arms 132 in die Beladeposition P13 kommt, stoppt der Antrieb der Arbeitsausrüstung 130 und des Schwenkkörpers 120. Danach führt die Schaufel 133 den Ladevorgang aus.
• Durch die oben beschriebene automatische Ladesteuerung kann die Lademaschine 100 die von der Schaufel 133 aufgenommene Erde automatisch auf das Ladeobjekt 200 laden. Der Bediener führt wiederholt den Aushub mit der Arbeitsausrüstung 130 und die automatische Ladesteuerung durch Eingabe des Ladekommandosignals so aus, dass die Beladungsmenge des Ladeobjekts 200 die maximale Beladungsmenge nicht überschreitet.
• «Vorgehen und Wirkung»
• Die Steuervorrichtung 128 der Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform bestimmt den Schwenkstartzeitpunkt aufgrund des verbleibenden Schwenkwinkels bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 und der Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12. Die Steuervorrichtung 128 gibt das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130 aus, ohne das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 auszugeben, wenn sich der gegenwärtige Zeitpunkt nicht auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt. In der Zwischenzeit gibt die Steuervorrichtung 128 das Betriebssignal des Schwenkkörpers 120 und das Betriebssignal der Arbeitsausrüstung 130 aus, wenn sich der gegenwärtige Zeitpunkt auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt.
• Erreicht die Position der Arbeitsausrüstung 130 in der Draufsicht von oben die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12, bevor die Arbeitsausrüstung 130 auf die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ansteigt, besteht die Möglichkeit, dass die Arbeitsausrüstung 130 gegen die Seitenfläche des Ladeobjektes 200 stößt. Daher steuert die Steuervorrichtung 128 den Schwenkstartzeitpunkt so, dass die Position der Arbeitsausrüstung 130 in der Draufsicht von oben nicht die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, bevor die Arbeitsausrüstung 130 durch die oben beschriebene Steuerung auf die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ansteigt, und dementsprechend verhindert werden kann, dass die Arbeitsausrüstung 130 gegen das Ladeobjekt 200 stößt.
• <Zweite Ausführungsform>
• Die Steuervorrichtung 128 nach der ersten Ausführungsform bestimmt den Schwenkstartzeitpunkt aufgrund der erforderlichen Schwenkzeit, die zum Schwenken des Schwenkkörpers um den verbleibenden Schwenkwinkel erforderlich ist und die Ankunftszeit bis die Höhe der Arbeitsausrüstung 130 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht. In einer zweiten Ausführungsform hingegen wird der Schwenkstartzeitpunkt durch ein anderes Verfahren bestimmt.
• «Konfiguration der Steuervorrichtung»
• 7 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuervorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt.
• Die Steuervorrichtung 128 gemäß der zweiten Ausführungsform enthält in der Konfiguration der ersten Ausführungsform eine Winkelschätzeinheit 1113 anstelle der Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108. Darüber hinaus bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 nach der zweiten Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt nach einem anderen Verfahren als dem der ersten Ausführungsform.
• Die Winkelschätzeinheit 1113 gibt den geschätzten Schwenkwinkel an, bei dem der Schwenk für die durch die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 festgelegte Ankunftszeit durchgeführt werden kann. Beispielsweise modelliert die Winkelschätzeinheit 1113 den Schwenkvorgang des Schwenkkörpers 120 im Voraus und gibt den geschätzten Schwenkwinkel auf der Grundlage der Beschleunigung des Schwenkkörpers 120, wenn das Betriebssignal für den Betrieb des Schwenkkörpers 120 mit dem maximalen Betriebsbetrag ausgegeben wird, und der höchsten Winkelgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 an. Darüber hinaus kann die Winkelschätzeinheit 1113 den geschätzten Schwenkwinkel unter Bezugnahme auf eine Tabelle angeben, in der die Ankunftszeit und der geschätzte Schwenkwinkel im Voraus einander zugeordnet werden.
• Die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 bestimmt den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage des verbleibenden Schwenkwinkels, der durch die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 angegeben wird, und des geschätzten Schwenkwinkels, der durch die Winkelschätzeinheit 1113 angegeben wird. Insbesondere wenn der geschätzte Schwenkwinkel kleiner als der verbleibende Schwenkwinkel ist, bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 diesen Zeitpunkt als Schwenkstartzeitpunkt.
• «Funktionsweise»
• 8 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
• Die Steuervorrichtung 128 führt gemäß der zweiten Ausführungsform die folgenden Schritte S101 und S102 statt der Schritte S16 und S17 in der ersten Ausführungsform aus.
• Wenn die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 den verbleibenden Schwenkwinkel in Schritt S15 angibt, gibt die Winkelschätzeinheit 1113 den geschätzten Schwenkwinkel an, der für die in Schritt S14 (Schritt S101) durch die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 angegebene Ankunftszeit geschwenkt werden kann. Als nächstes bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, ob der geschätzte Schwenkwinkel kleiner als der verbleibende Schwenkwinkel ist oder nicht (Schritt S102).
• In einem Fall, in dem der geschätzte Schwenkwinkel gleich oder größer als der verbleibende Schwenkwinkel ist (Schritt S102: NEIN), stellt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 fest, dass sich die gegenwärtige Zeit nicht auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S18). Andererseits bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 in einem Fall, in dem der geschätzte Schwenkwinkel kleiner als der verbleibende Schwenkwinkel ist (Schritt S102: JA), dass sich die gegenwärtige Zeit auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S19).
• Danach führt die Steuervorrichtung 128 die gleiche Verarbeitung wie in der ersten Ausführung aus.
• «Vorgehen und Wirkung»
• Wie oben beschrieben wurde, steuert die Steuervorrichtung 128 der Lademaschine 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt so, dass die Position der Arbeitsausrüstung 130 in der Draufsicht von oben nicht die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, bevor die Arbeitsausrüstung 130 auf die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ansteigt, und dementsprechend das Auftreffen der Arbeitsausrüstung 130 auf das Ladeobjekt 200 verhindert werden kann.
• <Dritte Ausführungsform>
• In einer dritten Ausführungsform wird der Schwenkstartzeitpunkt durch ein anderes Verfahren bestimmt als in der ersten und zweiten Ausführungsform.
• «Konfiguration der Steuervorrichtung»
• 9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
• Die Steuervorrichtung 128 nach der dritten Ausführungsform enthält eine Höhenschätzeinheit 1114 anstelle der Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 in der Konfiguration der ersten Ausführungsform. Darüber hinaus bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 nach der dritten Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt nach einem anderen Verfahren als in der ersten Ausführungsform.
• Die Höhenschätzeinheit 1114 gibt eine geschätzte Schaufelhöhe an, bei der die Schaufel 133 in der erforderlichen Schwenkzeit, die durch die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 bestimmt wird, steigen kann. Beispielsweise modelliert die Höhenschätzeinheit 1114 den Betrieb der Arbeitsausrüstung 130 im Voraus und gibt die geschätzte Schaufelhöhe auf der Grundlage der Anstiegsgeschwindigkeit der Arbeitsausrüstung 130 an, wenn das Betriebssignal für den Betrieb der Arbeitsausrüstung 130 mit dem maximalen Betriebsbetrag ausgegeben wird. Darüber hinaus kann die Höhenschätzeinheit 1114 die geschätzte Schaufelhöhe unter Bezugnahme auf eine Tabelle angeben, in der die Schwenkzeit und die geschätzte Schaufelhöhe im Voraus miteinander verknüpft sind.
• Die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 bestimmt den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12, die durch die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 angegeben wird, und der geschätzten Schaufelhöhe, die durch die Höhenschätzeinheit 1114 angegeben wird. Insbesondere wenn die geschätzte Schaufelhöhe gleich oder höher als die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ist, bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 diesen Zeitpunkt als Schwenkstartzeitpunkt.
• <<Funktionsweise>>
• 10 ist ein Flussdiagramm, das die Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
• Die Steuervorrichtung 128 führt gemäß der dritten Ausführungsform die folgenden Schritte S151 und S154 statt der Schritte S14 bis S17 in der ersten Ausführungsform aus.
• Wenn in Schritt S13 festgestellt wird, dass die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist (Schritt S13: JA), gibt die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 den verbleibenden Schwenkwinkel an, der auf der Grundlage des in Schritt S2 (Schritt S151) spezifizierten Schwenkmittelpunkts durch die gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Spitze des Arms 132 erstreckt, und die gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erstreckt, gebildet wird. Die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 gibt die erforderliche Schwenkzeit an, die für das Schwenken des Schwenkkörpers um den verbleibenden Schwenkwinkel erforderlich ist, der durch die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 angegeben wird (Schritt S152). Die Höhenschätzeinheit 1114 gibt eine geschätzte Schaufelhöhe an, bei der die Schaufel 133 für die erforderliche Schwenkzeit, die durch die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 (Schritt S153) angegeben wird, steigen kann.
• Als nächstes bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, ob die von der Höhenschätzeinheit 1114 angegebene geschätzte Schaufelhöhe gleich oder höher als die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ist oder nicht (Schritt S154). In einem Fall, in dem die geschätzte Schaufelhöhe niedriger ist als die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 (Schritt S154: NEIN), bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, dass sich die gegenwärtige Zeit nicht auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S18). Andererseits bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 in einem Fall, in dem die geschätzte Schaufelhöhe gleich oder höher ist als die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 (Schritt S154: JA), dass sich die gegenwärtige Zeit auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S19).
• Danach führt die Steuervorrichtung 128 die gleiche Verarbeitung wie in der ersten Ausführungsform aus.
• «Vorgehen und Wirkung»
• Wie oben beschrieben, steuert die Steuervorrichtung 128 der Lademaschine 100 nach der dritten Ausführungsform, ähnlich wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform, den Schwenkstartzeitpunkt so, dass die Position der Arbeitsausrüstung 130 in der Draufsicht von oben nicht die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, bevor die Arbeitsausrüstung 130 auf die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ansteigt, und dementsprechend das Auftreffen der Arbeitsausrüstung 130 auf das Ladeobjekt 200 verhindert werden kann.
• <Vierte Ausführungsform>
• Die Steuervorrichtung 128 nach der ersten bis dritten Ausführungsform berechnet kontinuierlich den verbleibenden Schwenkwinkel vom Zeitpunkt der Eingabe des Ladekommandosignals bis zum Schwenkstartzeitpunkt, und auf der Grundlage des berechneten verbleibenden Schwenkwinkels wird der Schwenkstartzeitpunkt bestimmt. Andererseits bestimmt die Steuervorrichtung 128 nach einer vierten Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt im Voraus, wenn die Eingabe des Ladekommandosignals vom Bediener erhalten wird.
• «Konfiguration der Steuervorrichtung»
• 11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
• Die Steuervorrichtung 128 nach der vierten Ausführungsform enthält zusätzlich zur Konfiguration der ersten Ausführungsform eine Zeitmesser-Einheit 1115. Darüber hinaus bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 nach der vierten Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt nach einem anderen Verfahren als dem der ersten Ausführungsform.
• Die Zeitmesser-Einheit 1115 misst die Zeit. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung 128 kann die aktuelle Zeit unter Bezugnahme auf die Zeitmesser-Einheit 1115 angeben.
• Wenn die Eingabe des Ladekommandosignals empfangen wurde, bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der durch die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 festgelegten Ankunftszeit und der durch die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 festgelegten erforderlichen Schwenkzeit. Insbesondere bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 einen Zeitpunkt nach Ablauf der Zeit, die der Differenz zwischen der Ankunftszeit und der erforderlichen Schwenkzeit entspricht, als Schwenkstartzeitpunkt vom Zeitpunkt, an dem die Eingabe des Ladekommandosignals empfangen wurde.
• Die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 vergleicht die von der Zeitmesser-Einheit 1115 gemessene Zeit mit dem Schwenkstartzeitpunkt und bestimmt, ob sich die gegenwärtige Zeit auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt oder nicht.
• «Funktionsweise»
• Die 12 und 13 sind Flussdiagramme, die die Funktionsweise der Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigen.
• Die Steuervorrichtung 128 nach der vierten Ausführungsform führt weiterhin die Verarbeitung der Schritte S201 und S206 zwischen den Schritten S8 und S9 der ersten Ausführungsform aus.
• In Schritt S8, wenn die Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit 1106 die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 angibt, gibt die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 die Ankunftszeit an, bis die Höhe der Spitze des Arms 132 die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht (Schritt S201). Als nächstes gibt die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 auf der Grundlage des in Schritt S2 (Schritt S202) spezifizierten Schwenkmittelpunkts den verbleibenden Schwenkwinkel an, der von der geraden Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Spitze des Arms 132 erstreckt, und der geraden Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt bis zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erstreckt, gebildet wird. Die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 gibt die erforderliche Schwenkzeit an, die für das Schwenken des Schwenkkörpers um den verbleibenden Schwenkwinkel erforderlich ist, der durch die Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit 1107 (Schritt S203) angegeben wird. Als nächstes bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110, ob die durch die Ankunftszeit-Spezifikationseinheit 1109 angegebene Ankunftszeit kleiner als die durch die Schwenkzeit-Spezifikationseinheit 1108 (Schritt S204) angegebene erforderliche Schwenkzeit ist oder nicht.
• In einem Fall, in dem die Ankunftszeit kleiner als die erforderliche Schwenkzeit ist (Schritt S204: JA), bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 die gegenwärtige Zeit als Schwenkstartzeitpunkt (Schritt S205). Denn selbst wenn der Schwenkkörper 120 unmittelbar nach der Eingabe des Ladekommandosignals geschwenkt wird, steigt die Arbeitsausrüstung 130 bis zur Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 an, bevor die Position der Arbeitsausrüstung 130 in der Draufsicht von oben die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht.
• Andererseits bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 in einem Fall, in dem die Ankunftszeit gleich oder größer als die erforderliche Schwenkzeit ist (Schritt S204: NEIN), den Zeitpunkt nach Ablauf der Zeit, die der Differenz zwischen der Ankunftszeit und der erforderlichen Schwenkzeit entspricht, von der gegenwärtigen Zeit als Schwenkstartzeitpunkt (Schritt S206).
• Danach führt die Steuervorrichtung 128 die gleiche Verarbeitung wie in den Schritten S9 bis S13 der ersten Ausführungsform aus.
• In Schritt S13 bestimmt die Zeitpunktbestimmungs-Einheit 1110 in einem Fall, in dem die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 niedriger ist als die vorgegebene Geschwindigkeit (Schritt S13: JA), unter Bezugnahme auf die von der Zeitmesser-Einheit 1115 (Schritt S211) gemessene Zeit, ob sich die gegenwärtige Zeit auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt oder nicht.
• In einem Fall, in dem sich die gegenwärtige Zeit nicht auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S211: NEIN), erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 kein Schwenkbetriebssignal.
• Andererseits erzeugt die Betriebssignal-Erzeugungseinheit 1111 in einem Fall, in dem sich die gegenwärtige Zeit auf den Schwenkstartzeitpunkt einstellt (Schritt S211: JA), das Schwenkbetriebssignal (Schritt S212).
• In Schritt S13 sind die Verarbeitung in einem Fall, in dem die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 gleich oder höher als die vorgegebene Geschwindigkeit ist (Schritt S13: NEIN), und die Verarbeitung nach Schritt S23 die Gleiche wie die der ersten Ausführungsform.
• «Vorgehen und Wirkung»
• Wie oben beschrieben, steuert die Steuervorrichtung 128 der Lademaschine 100 gemäß der vierten Ausführungsform, ähnlich wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform, den Schwenkstartzeitpunkt so, dass die Position der Arbeitsausrüstung 130 in der Draufsicht von oben nicht die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 erreicht, bevor die Arbeitsausrüstung 130 auf die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 ansteigt, und dementsprechend das Auftreffen der Arbeitsausrüstung 130 auf das Ladeobjekt 200 verhindert werden kann.
• Darüber hinaus bestimmt die Steuervorrichtung 128 gemäß der vierten Ausführungsform, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der Ankunftszeit und der erforderlichen Schwenkzeit, ist aber nicht darauf beschränkt. Wenn z.B. die Steuervorrichtung 128 gemäß einer anderen Ausführungsform die Eingabe des Ladekommandosignals empfängt, kann die Steuervorrichtung 128 den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der geschätzten Schaufelhöhe und der Beeinträchtigungsverhinderungsposition ähnlich wie bei der dritten Ausführungsform bestimmen.
• <Andere Ausführungsformen>
• Oben wurde die Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben, aber die spezifische Konfiguration ist nicht auf die oben beschriebene Konfiguration beschränkt, und es können verschiedene Konstruktionsänderungen vorgenommen werden.
• Die Lademaschine 100 nach der oben beschriebenen Ausführungsform gibt beispielsweise die Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 auf der Grundlage der von der Detektionsvorrichtung 124 erfassten dreidimensionalen Position des Ladeobjekts 200 an, ist aber nicht darauf beschränkt. So kann z.B. die Lademaschine 100 nach einer anderen Ausführungsform die Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 auf der Grundlage der vom Bediener eingegebenen Koordinaten des Ladeobjekts 200 angeben. In einem Fall, in dem die Lademaschine 100 ein Eingabegerät, wie z.B. ein Touchpanel, auf dem Fahrersitz 122 enthält, kann die Steuervorrichtung 128 die Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 angeben, wenn der Bediener die Koordinaten des Ladeobjekts 200 in das Eingabegerät eingibt. Zum Beispiel kann die Lademaschine 100 nach einer anderen Ausführungsform den Ladevorgang in Bezug auf das erste Ladeobjekt 200 durch eine manuelle Betätigung des Bedieners speichern und die Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 auf der Grundlage des Ladevorgangs festlegen.
• In einer anderen Ausführungsform kann die Lademaschine 100 in einem Fall, in dem das Ladeobjekt 200 fixiert ist, die Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 auf der Grundlage der Position des bekannten Ladeobjekts 200 festlegen. Wenn es sich bei dem Ladeobjekt 200 beispielsweise um ein Transportfahrzeug mit einer die Fahrzeugposition spezifizierenden Funktion, wie z.B. GNSS, handelt, kann die Lademaschine 100 von dem an einem Ladeplatz angehaltenen Ladeobjekt 200 Informationen über die Position und die Azimut-Richtung erfassen und die Beladeposition P13 und die Beeinträchtigungsverhinderungsposition P12 auf der Grundlage der Informationen spezifizieren.
• Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 128 nach einer anderen Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt im Voraus in Verbindung mit der Höhe oder der Modellnummer des Ladeobjekts 200 und dem verbleibenden Schwenkwinkel bei Erhalt der Eingabe des Ladekommandosignals speichern und den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der Höhe oder der Modellnummer des Ladeobjekts 200 und des verbleibenden Schwenkwinkels bei Erhalt der Eingabe des Ladekommandosignals bestimmen.
• Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 128 nach einer anderen Ausführungsform den Schwenkstartzeitpunkt als Höhe der Arbeitsausrüstung 130 beim Schwenkbeginn angeben. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 128 die Höhe der Arbeitsausrüstung 130 beim Schwenkbeginn in Verbindung mit dem verbleibenden Schwenkwinkel im Voraus speichern, wenn die Eingabe des Ladekommandosignals empfangen wird, und kann das Schwenken des Schwenkkörpers 120 starten, wenn die Höhe der Arbeitsausrüstung 130 zu der Höhe wird, die dem verbleibenden Schwenkwinkel zugeordnet ist.
• Des Weiteren, obwohl die Steuervorrichtung 128 nach den oben beschriebenen Ausführungsformen den Schwenkkörper 120 nicht vor dem Schwenkstartzeitpunkt zum Schwenken bringt, ist diese nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Steuervorrichtung 128 nach einer anderen Ausführungsform den Schwenkkörper 120 mit einer niedrigen Geschwindigkeit vor dem Schwenkstartzeitpunkt schwenken. Mit anderen Worten, die Steuervorrichtung 128 kann den Schwenkkörper 120 mit einer höheren Schwenkgeschwindigkeit nach der Schwenkstartzeit schwenken als vor der Schwenkstartzeit.
• Industrielle Anwendbarkeit
• Die Steuervorrichtung kann automatisches Beladen im Hinblick auf das Außenschale des Ladeobjekts steuern.
• Bezugszeichenliste

100

Lademaschine

110

Fahrkörper

120

Schwenkkörper

121

Fahrerhaus

122

Fahrersitz

123

Bedienvorrichtung

124

Detektionsvorrichtung

125

Positions- und Azimut-Richtungsrechner

126

Neigungsmessvorrichtung

127

Hydraulikvorrichtung

128

Steuervorrichtung

130

Arbeitsausrüstung

1101

Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit

1102

Detektionsinformations-Erfassungseinheit

1103

Betriebssignal-Eingabeeinheit

1104

Schaufelpositions-Spezifikationseinheit

1105

Beladepositions-Spezifikationseinheit

1106

Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit

1107

Restschwenkwinkel-Spezifikationseinheit

1108

Schwenkzeit-Spezifikationseinheit

1109

Ankunftszeit-Spezifikationseinheit

1110

Zeitpunktbestimmungs-Einheit

1111

Betriebssignal-Erzeugungseinheit

1112

Betriebssignal-Ausgabeeinheit

1113

Winkelschätzeinheit

1114

Höhenschätzeinheit

1115

Zeitmesser-Einheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2018015820 [0002]

Claims (5)

1. Eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Lademaschine mit einem Schwenkkörper, der um einen Schwenkmittelpunkt schwenkt, und einer Arbeitsausrüstung, die an dem Schwenkkörper befestigt ist und eine Schaufel aufweist, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Vermeidungspositions-Spezifikationseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Beeinträchtigungsverhinderungsposition angibt, die eine Schaufelposition ist, die höher als ein Ladeobjekt ist und kein Ladeobjekt unter sich hat; eine Zeitpunktbestimmungs-Einheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage eines verbleibenden Schwenkwinkels und einer Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition bestimmt, wobei der verbleibende Schwenkwinkel in einer Draufsicht von oben durch eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt zur Arbeitsausrüstung erstreckt, und eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition erstreckt, gebildet wird; und eine Betriebssignal-Ausgabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie in einem Fall eines Nicht-Erreichens des Schwenkstartzeitpunkts ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung ausgibt und in einem Fall eines Erreichens des Schwenkstartzeitpunkts ein Betriebssignal zum Schwenken des Schwenkkörpers mit einer höheren Schwenkgeschwindigkeit als der, wenn der Schwenkstartzeitpunkt nicht erreicht wird, und ein Betriebssignal der Arbeitsausrüstung ausgibt.
2. Die Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1, weiter umfassend: eine Schwenkzeit-Spezifikationseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine erforderliche Schwenkzeit angibt, die für ein Schwenken des Schwenkkörpers um den verbleibenden Schwenkwinkel erforderlich ist; und eine Ankunftszeit-Spezifikationseinheit, die eine Ankunftszeit angibt, bis eine Höhe der Schaufelposition die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition erreicht, wobei die Zeitpunktbestimmungs-Einheit den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der Ankunftszeit und der erforderlichen Schwenkzeit bestimmt.
3. Die Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1, weiter umfassend: eine Ankunftszeit-Spezifikationseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Ankunftszeit angibt, bis eine Höhe der Schaufelposition die Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition erreicht; und eine Winkelschätzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen geschätzten Schwenkwinkel angibt, um den ein Schwenk für die Ankunftszeit möglich ist, wobei die Zeitpunktbestimmungs-Einheit den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage des geschätzten Schwenkwinkels und des verbleibenden Schwenkwinkels bestimmt.
4. Die Steuervorrichtung nach Patentanspruch 1, weiter umfassend: eine Schwenkzeit-Spezifikationseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine erforderliche Schwenkzeit angibt, die für das Schwenken des Schwenkkörpers um den verbleibenden Schwenkwinkel erforderlich ist; und eine Höhenschätzeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine geschätzte Schaufelhöhe angibt, auf die die Höhe der Schaufelposition in der erforderlichen Schwenkzeit ansteigen kann, wobei die Zeitpunktbestimmungs-Einheit den Schwenkstartzeitpunkt auf der Grundlage der geschätzten Schaufelhöhe und der Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition bestimmt.
5. Ein Steuerverfahren für eine Lademaschine mit einem Schwenkkörper, der um einen Schwenkmittelpunkt schwenkt, und einer Arbeitsausrüstung, die an dem Schwenkkörper befestigt ist und eine Schaufel aufweist, wobei das Steuerverfahren die folgenden Schritte umfasst: Angeben einer Beeinträchtigungsverhinderungsposition, die eine Schaufelposition ist, die höher als ein Ladeobjekt ist und kein Ladeobjekt unter sich hat; Bestimmen eines Schwenkstartzeitpunkts auf der Grundlage eines verbleibenden Schwenkwinkels und einer Höhe der Beeinträchtigungsverhinderungsposition, wobei der verbleibende Schwenkwinkel in einer Draufsicht von oben durch eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt zur Arbeitsausrüstung erstreckt, und eine gerade Linie, die sich vom Schwenkmittelpunkt zur Beeinträchtigungsverhinderungsposition erstreckt, gebildet wird; und Ausgeben eines Betriebssignals der Arbeitsausrüstung bei Nicht-Erreichen des Schwenkstartzeitpunkts; und Ausgeben eines Betriebssignals zum Schwenken des Schwenkkörpers mit einer höheren Schwenkgeschwindigkeit als der, wenn der Schwenkstartzeitpunkt nicht erreicht wird, und eines Betriebssignals der Arbeitsausrüstung bei Erreichen des Schwenkstartzeitpunkts.

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