DE112019001248T5 - Lademaschinensteuervorrichtung und steuerverfahren dafür - Google Patents

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Yusuke Saigo
Kazuhiro Hatake
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Komatsu Ltd
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Abstract

Eine Bewegungsverarbeitungseinheit erzeugt auf der Grundlage eines Befehls zum Starten einer automatischen Bewegung des Löffels ein Arbeitsmittel-Betriebssignal zum Bewegen eines Löffels zu einem Ladungsziel und ein Schwenkbetätigungssignal in Bezug auf eine Soll-Schwenkgeschwindigkeit. Eine Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit ändert die Soll-Schwenkgeschwindigkeit, so dass das Arbeitsmittel das Ladungsziel während des Schwenkens eines Oberwagens nicht stört.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Lademaschine.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018 087703 , die am 27. April 2018 in Japan eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Stand der Technik
  • Das Patentdokument 1 offenbart eine Technologie, die sich auf die automatische Beladesteuerung einer Lademaschine bezieht. Die automatische Beladungssteuerung ist eine Steuerung für das Bewegen eines Löffels zu einer Ladestelle, durch die eine Steuervorrichtung das Ziel der Ladestelle von einem Bediener und dergleichen einer Lademaschine erhält und den Betrieb eines Oberwagens und von Arbeitsmitteln steuert.
  • Stand der Technik - Dokumente
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. H9-256407 .
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Bei der automatischen Steuerung der Lademaschine besteht die Möglichkeit, dass sich der Löffel und ein Ladungsziel gegenseitig stören, wenn die Steiggeschwindigkeit der Arbeitsmittel niedriger als eine angenommene Geschwindigkeit ist oder wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens höher als eine angenommene Geschwindigkeit ist.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Lademaschine bereitzustellen, die eine Schwenkbewegung so steuern, dass sich ein Löffel und ein Ladungsziel während einer Schwenkbewegung bei automatischer Beladung nicht gegenseitig stören.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lademaschinensteuervorrichtung mit einem um einen Schwenkmittelpunkt schwenkenden Oberwagen und Arbeitsmitteln, die an dem Oberwagen befestigt sind und einen Löffel aufweisen, eine Bewegungsverarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Arbeitsmittel-Betriebssignal zum Bewegen des Löffels zu einer Ladestelle und ein Schwenkbetätigungssignal in Bezug auf eine Soll-Schwenkgeschwindigkeit auf der Grundlage eines Befehls zum Starten eines Bewegungsvorgangs zum Bewegen des Löffels zur Ladestelle ohne Betätigung durch einen Bediener erzeugt; und eine Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Soll-Schwenkgeschwindigkeit so ändert, dass das Arbeitsmittel das Ladungsziel während eines Schwenkens des Oberwagens nicht stört.
  • Auswirkung der Erfindung
  • Gemäß dem obigen Aspekt kann die Lademaschinenvorrichtung die Schwenkung so steuern, dass sich der Löffel und das Ladungsziel während der Schwenkung bei der automatischen Beladung nicht gegenseitig behindern.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Lademaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Hydraulikvorrichtung. einer Lademaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für den Weg eines Löffels entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das ein automatisches Verfahren zur Steuerung der Beladung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein automatisches Verfahren zur Steuerung der Beladung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Anpassungsbeziehung zwischen einem Motor und einer Pumpe zeigt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • «Konfiguration der Lademaschine»
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Lademaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
    Eine Lademaschine 100 ist eine Lademaschine, die das Laden von Erde auf ein Transportfahrzeug o.ä. durchführt. Die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Hydraulikbagger. Darüber hinaus kann die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform eine andere Lademaschine als ein Hydraulikbagger sein. Obwohl es sich bei der in 1 dargestellten Lademaschine 100 um einen Hochlöffelbagger handelt, kann sie ein Tieflöffelbagger oder Seilbagger sein.
    Die Lademaschine 100 umfasst einen Bewegungskörper 110, einen vom Bewegungskörper 100 getragenen Schwenkkörper bzw. Oberwagen120 und Arbeitsmittel 130, die durch hydraulischen Druck betätigt und vom Oberwagen 120 getragen werden. Der Oberwagen 120 ist so abgestützt, dass er um einen Schwenkmittelpunkt schwenken kann.
  • Die Arbeitsmittel 130 umfassen einen Ausleger 131, einen Arm 132, einen Löffel 133, einen Auslegerzylinder 134, einen Armzylinder 135, einen Löffelzylinder 136, einen Auslegerwinkelsensor 137, einen Armwinkelsensor 138 und einen Löffelwinkelsensor 139.
  • Ein Basisendabschnitt des Auslegers 131 ist über einen Bolzen am Oberwagen 120 befestigt.
    Der Arm 132 verbindet den Ausleger 131 und den Löffel 133. Ein Basisendabschnitt des Auslegers 132 ist über einen Bolzen am vorderen Abschnitt des Auslegers 131 befestigt.
    Der Löffel 133 enthält eine Schaufel zum Ausheben von Erde und dergleichen sowie ein Gefäß zur Aufnahme von Erdaushub. Ein Basisendabschnitt des Löffels 133 ist über einen Bolzen an einem vorderen Abschnitt des Auslegers 132 befestigt.
  • Der Auslegerzylinder 134 ist ein Hydraulikzylinder zum Betätigen des Auslegers 131. Ein Basisendabschnitt des Auslegerzylinders 134 ist am Oberwagen 120 befestigt. Ein vorderer Abschnitt des Auslegerzylinders 134 ist am Ausleger 131 befestigt.
    Der Armzylinder 135 ist ein Hydraulikzylinder zum Antrieb des Auslegers 132. Ein Basisendabschnitt des Armzylinders 135 ist am Ausleger 131 befestigt. Ein vorderer Abschnitt des Armzylinders 135 ist am Ausleger 132 befestigt.
    Der Löffelzylinder 136 ist ein Hydraulikzylinder für den Antrieb des Löffels 133. Ein Basisendabschnitt des Löffelzylinders 136 ist am Ausleger 131 befestigt. Ein vorderer Abschnitt des Löffelzylinders 136 ist am Löffel 133 befestigt.
  • Der Auslegerwinkelsensor 137 ist am Ausleger 131 angebracht und erfasst einen Neigungswinkel des Auslegers 131.
    Der Auslegerwinkelsensor 138 ist am Ausleger 132 angebracht und erfasst einen Neigungswinkel des Auslegers 132.
    Der Löffelwinkelsensor 139 ist am Löffel 133 befestigt und erfasst den Neigungswinkel des Löffels 133.
    Der Auslegerwinkelsensor 137, der Armwinkelsensor 138 und der Löffelwinkelsensor 139 gemäß der ersten Ausführungsform erfassen jeweils den Neigungswinkel in Bezug auf die Bodenebene. Darüber hinaus ist der Winkelsensor gemäß einer anderen Ausführungsform nicht darauf beschränkt, und es kann der Neigungswinkel in Bezug auf eine andere Bezugsfläche erfasst werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Winkelsensor z.B. einen relativen Drehwinkel durch ein Potentiometer erfassen, das jeweils im unteren Endabschnitt des Auslegers 131, des Arms 132 oder des Löffels 133 vorgesehen ist, und er kann einen Neigungswinkel erfassen, indem er die jeweilige Zylinderlänge des Auslegerzylinders 134, des Armzylinders 135 und des Löffelzylinders 136 misst und die Zylinderlängen in einen Winkel umwandelt.
  • Im Oberwagen 120 ist ein Fahrerhaus 121 vorgesehen. Im Inneren der Kabine 121 sind ein Fahrersitz 122, auf dem der Fahrer sitzt, eine Betätigungsvorrichtung 123 zur Bedienung der Lademaschine 100 und eine Erfassungsvorrichtung 124 zur Erfassung einer in Erfassungsrichtung vorhandenen dreidimensionalen Position des Objekts vorgesehen. Als Reaktion auf eine Betätigung eines Auslegers erzeugt die Betätigungsvorrichtung 123 ein Betriebssignal des Auslegerzylinders 134, ein Betriebssignal des Armzylinders 135, ein Betriebssignal des Löffelzylinders 136, ein Schwenkbetätigungssignal des Oberwagens 120 nach links und rechts und ein Fahrbetriebssignal für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Bewegungskörpers 110 und gibt das erzeugte Betriebssignal an die Steuervorrichtung 128 aus. Ferner erzeugt die Betätigungsvorrichtung 123 ein Ladebefehlssignal, um die Arbeitsmittel 130 zu veranlassen, die automatische Ladesteuerung als Reaktion auf die Betätigung des Bedieners zu starten, und gibt das erzeugte Ladebefehlssignal an die Steuervorrichtung 128 aus. Das Ladebefehlssignal ist ein Beispiel für einen Befehl zum Starten einer automatischen Bewegung des Löffels 133 (ein Bewegungsvorgang zum Bewegen des Löffels 133 zum Ladepunkt ohne Bedienung durch den Bediener). Die Betätigungsvorrichtung 123 umfasst z.B. einen Hebel, einen Schalter und ein Pedal. Das Ladebefehlssignal wird durch eine Betätigung des Schalters erzeugt. Beim Einschalten des Schalters wird z.B. das Ladesteuersignal ausgegeben. Die Betätigungsvorrichtung 123 ist in der Nähe des Fahrersitzes 122 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 123 befindet sich in einem vom Bediener bedienbaren Bereich, wenn der Bediener auf dem Fahrersitz 122 sitzt.
    Beispiele für die Erfassungsvorrichtung 124 sind eine Stereokamera, ein Laserscanner, eine Vorrichtung zur Ultrabreitband-Entfernungsmessung (UWB) und ähnliches. Die Erfassungsvorrichtung 124 ist z.B. so vorgesehen, dass die Erfassungsrichtung zur Vorderseite der Kabine 121 der Lademaschine 100 zeigt. Die Erfassungsvorrichtung 124 bestimmt eine dreidimensionale Position eines Objekts in einem Koordinatensystem auf der Grundlage einer Position der Erfassungsvorrichtung 124.
    Darüber hinaus arbeitet die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform als Reaktion auf die Betätigung des auf dem Fahrersitz 122 sitzenden Bedieners, aber eine andere Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Lademaschine 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform durch die Übertragung eines Betriebssignals und eines Ladebefehlssignals durch eine Fernbetätigung eines außerhalb der Lademaschine 100 tätigen Bedieners betätigt werden.
  • Die Lademaschine 100 umfasst einen Positions- und Azimutrichtungsrechner 125, eine Neigungsmessvorrichtung 126, eine Hydraulikvorrichtung 127, eine Steuervorrichtung 128 und einen Schwenkmotor 129 (siehe 2).
  • Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 125 berechnet die Position des Oberwagens 120 und die Azimutrichtung, in die der Oberwagen 120 zeigt. Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 125 umfasst zwei Empfänger, die ein Positionssignal von einem Satelliten empfangen, der ein GNSS konfiguriert. Die beiden Empfänger sind jeweils an verschiedenen Positionen des Oberwagens 120 installiert. Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 125 ermittelt auf der Grundlage des vom Empfänger empfangenen Positionierungssignals eine Position des charakteristischen Punkts des Oberwagens 120 in einem Baustellenkoordinatensystem (dem Ursprung eines Baggerkoordinatensystems).
    Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 125 berechnet die Azimutrichtung, in die der Oberwagen 120 zeigt, als Verhältnis einer Einbauposition des anderen Empfängers zu einer Einbauposition eines Empfängers unter Verwendung der von den beiden Empfängern empfangenen Positionierungssignale.
  • Die Neigungsmessvorrichtung 126 misst eine Beschleunigung und eine Winkelgeschwindigkeit (Schwenkgeschwindigkeit) des Oberwagens 120 und erfasst auf der Grundlage des Messergebnisses eine Haltung des Oberwagens 120 (z.B. den Rollwinkel, den Nickwinkel und den Gierwinkel). Die Neigungsmessungsvorrichtung 126 ist z.B. an einer Unterseite des Oberwagens 120 befestigt. Als Neigungsmessungsvorrichtung 126 kann z.B. eine Inertialmesseinheit (IMU) verwendet werden.
  • Die Hydraulikvorrichtung 127 versorgt den Auslegerzylinder 134, den Armzylinder 135, den Löffelzylinder 136, den Schwenkmotor 129 sowie den linken und rechten Bewegungsmotor (nicht dargestellt) mit Betriebsöl als Reaktion auf ein Betriebssignal der Steuervorrichtung 128.
    Die Steuervorrichtung 128 empfängt ein Betriebssignal von der Betätigungsvorrichtung 123. Die Steuereinrichtung 128 steuert die Hydraulikvorrichtung 127 auf der Grundlage des empfangenen Betriebssignals an.
    Der Schwenkmotor 129 ist ein Motor zum Schwenken des Oberwagens 120.
  • «Konfiguration der Hydraulikvorrichtung.»
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Hydraulikvorrichtung der Lademaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
    Die Hydraulikvorrichtung 127 umfasst einen Betriebsölbehälter 1271, mehrere Hydraulikpumpen 1272 und mehrere Durchflussmengensteuerventile 1273. Genauer gesagt umfasst die Hydraulikvorrichtung. 127 einen Betriebsöltank 1271, eine erste Hydraulikpumpe 1272A, eine zweite Hydraulikpumpe 1272B, eine dritte Hydraulikpumpe 1272C, eine vierte Hydraulikpumpe 1272D, eine fünfte Hydraulikpumpe 1272E, eine sechste Hydraulikpumpe 1272F, ein erstes Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273A1, ein erstes Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273A2, ein erstes Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273A3, ein zweites Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273B1, ein zweites Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273B2, ein zweites Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273B3, ein drittes Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273C1, ein drittes Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273C2, ein drittes Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273C3, ein Schwenk-Durchflussmengensteuerventil 1273C4, ein linkes Hub-Durchflussmengensteuerventil (nicht dargestellt) und ein rechtes Hub-Durchflussmengensteuerventil (nicht dargestellt).
  • Die Hydraulikpumpe 1272 wird durch die Leistung eines Motors (nicht dargestellt) angetrieben und versorgt über jedes Durchflussmengensteuerventil 1273 den Auslegerzylinder 134, den Armzylinder 135, den Löffelzylinder 136, den Schwenkmotor 129 und einen Bewegungsmotor (nicht dargestellt), der den Bewegungskörper 110 zur Bewegung veranlasst, mit Betriebsöl. Jedes Durchflussmengensteuerventil 1273 hat einen stabförmigen Steuerkolben und stellt die Durchflussmenge des dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135, dem Löffelzylinder 136, dem Schwenkmotor 129 und dem Bewegungskörper 110 zuzuführenden Betriebsöls gemäß einer Position des Steuerkolbens ein. Der Steuerkolben wird auf der Grundlage eines von der Vorrichtung 128 erhaltenen Steuerbefehls angetrieben. Das heißt, die Betriebsölmenge, die dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135, dem Löffelzylinder 136 und dem Schwenkmotor 129 zugeführt wird, wird von der Vorrichtung 128 gesteuert.
  • Die erste Hydraulikpumpe 1272A und die zweite Hydraulikpumpe 1272B werden in der Reihenfolge angeschlossen, die dem ersten Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273A1, dem ersten Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273A3 und dem ersten Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273A2 entspricht. Das heißt, das erste Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273A1 versorgt den Auslegerzylinder 134 mit dem von der ersten Hydraulikpumpe 1272A und der zweiten Hydraulikpumpe 1272B abgegebenen Betriebsöl. Das erste Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273A3 führt das Betriebsöl, das nicht dem Auslegerzylinder 134 zugeführt wurde, aus dem von der ersten Hydraulikpumpe 1272A und der zweiten Hydraulikpumpe 1272B abgegebenen Betriebsöl dem Löffelzylinder 136 zu. Das erste Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273A2 führt das Betriebsöl, das dem Auslegerzylinder 134 und dem Löffelzylinder 136 nicht zugeführt wurde, aus dem Betriebsöl, das von der ersten Hydraulikpumpe 1272A und der zweiten Hydraulikpumpe 1272B abgegeben wird, dem Armzylinder 135 zu.
  • Die dritte Hydraulikpumpe 1272C und die vierte Hydraulikpumpe 1272D sind in der Reihenfolge angeschlossen, die dem zweiten Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273B2, dem zweiten Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273B3 und dem zweiten Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273B1 entspricht, d.h. das zweite Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273B2 führt das von der dritten Hydraulikpumpe 1272C und der vierten Hydraulikpumpe 1272D abgegebene Betriebsöl dem Armzylinder 135 zu. Das zweite Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273B3 führt das Betriebsöl, das nicht dem Armzylinder 135 zugeführt wurde, aus dem von der dritten Hydraulikpumpe 1272C und der vierten Hydraulikpumpe 1272D abgegebenen Betriebsöl dem Löffelzylinder 136 zu. Das zweite Durchflussmengensteuerventil 1273B1 führt das Betriebsöl, das dem Armzylinder 135 und dem Löffelzylinder 136 nicht zugeführt wurde, aus dem von der dritten Hydraulikpumpe 1272C und der vierten Hydraulikpumpe 1272D abgegebenen Betriebsöl dem Auslegerzylinder 134 zu.
  • Die fünfte Hydraulikpumpe 1272E wird in der Reihenfolge angeschlossen, die dem dritten Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273C3, dem dritten Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273C1 und dem dritten Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273C2 entspricht. Ferner ist die sechste Hydraulikpumpe 1272F in dieser Reihenfolge entsprechend dem Schwenk-Durchflussmengensteuerventil 1273C4, dem dritten Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273C3, dem dritten Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273C1 und dem dritten Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273C2 angeschlossen.
    Das heißt, das Schwenk-Durchflussmengensteuerventil 1273C4 versorgt den Schwenkmotor 129 mit dem von der sechsten Hydraulikpumpe 1272F abgegebenen Betriebsöl. Das dritte Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273C3 führt das Betriebsöl, das dem Schwenkmotor 129 nicht zugeführt wurde, aus dem von der sechsten Hydraulikpumpe 1272F abgegebenen Betriebsöl und dem von der fünften Hydraulikpumpe 1272E abgegebenen Betriebsöl dem Löffelzylinder 136 zu. Das dritte Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273C1 führt das Betriebsöl, das dem Schwenkmotor 129 und dem Löffelzylinder 136 aus dem von der sechsten Hydraulikpumpe 1272F abgegebenen Betriebsöl nicht zugeführt wurde, und das Betriebsöl, das dem Löffelzylinder 136 aus dem von der fünften Hydraulikpumpe 1272E abgegebenen Betriebsöl nicht zugeführt wurde, dem Auslegerzylinder 134 zu. Das dritte Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273C2 führt das Betriebsöl, das nicht dem Löffelzylinder 129, dem Löffelzylinder 136 und dem Auslegerzylinder 134 aus dem von der sechsten Hydraulikpumpe 1272F abgegebenen Betriebsöl zugeführt wurde, und das Betriebsöl, das nicht dem Löffelzylinder 136 und dem Auslegerzylinder 134 aus dem von der fünften Hydraulikpumpe 1272E abgegebenen Betriebsöl zugeführt wurde, dem Armzylinder 135 zu.
  • Das heißt, das erste Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273A1, das erste Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273A2, das erste Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273A3, das zweite Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273B1, das zweite Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273B2, das zweite Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273B3, das dritte Ausleger-Durchflussmengensteuerventil 1273C1, das dritte Arm-Durchflussmengensteuerventil 1273C2 und das dritte Löffel-Durchflussmengensteuerventil 1273C3 sind Beispiele für arbeitsgeräteseitige Durchflussmengensteuerventile, die die Durchflussmenge des Betriebsöls steuern, das durch den Aktuator fließt, der das Arbeitsmittel 130 betätigt. Ferner ist das Schwenk-Durchflussmengensteuerventil 1273C4 ein Beispiel für ein Durchflussmengensteuerventil auf der Schwenkseite, das die Durchflussmenge des durch den Schwenkmotor 129 fließenden Betriebsöls steuert.
    Ferner sind die erste Hydraulikpumpe 1272A, die zweite Hydraulikpumpe 1272B, die dritte Hydraulikpumpe 1272C, die vierte Hydraulikpumpe 1272D und die fünfte Hydraulikpumpe 1272E Beispiele für eine erste Pumpe, die nur mit dem arbeitsgeräteseitigen Durchflussmengensteuerventil verbunden ist. ie sechste Hydraulikpumpe 1272F ist ein Beispiel für eine zweite Pumpe, die mit dem schwenkseitigen Durchflussmengensteuerventil und dem arbeitsgeräteseitigen Durchflussmengensteuerventil verbunden ist.
    Darüber hinaus ist die Konfiguration der Hydraulikvorrichtung 127 nicht auf die in 2 gezeigte Konfiguration beschränkt.
  • «Konfiguration der Steuervorrichtung»
  • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuerung gemäß 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 ein HDD, ein SSD, eine Magnetplatte, eine magneto-optische Platte, ein CD-ROM, ein DVD-ROM und ähnliches. Bei dem Speicher 1300 kann es sich um ein internes Medium handeln, das direkt an eine gemeinsame Kommunikationsleitung der Steuervorrichtung 128 angeschlossen ist, oder um ein externes Medium, das über die Schnittstelle 1400 mit der Steuervorrichtung 128 verbunden ist. Der Speicher 1300 ist ein nicht flüchtiges materielles Speichermedium.
  • Der Prozessor 1100 enthält eine Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101, eine Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102, eine Betriebssignaleingabeeinheit 1103, eine Löffelpositions-Bestimmungseinheit 1104, eine Ladepositions-Bestimmungseinheit 1105, eine Umgehungspositions-Bestimmungseinheit 1106, eine Arbeitsmittel-Geschwindigkeits-Schätzungseinheit 1107, eine Bewegungsverarbeitungseinheit 1108, eine Störungsbestimmungseinheit 1109, eine Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit 1110 und eine Betriebssignal-Ausgabeeinheit 1111 durch die Ausführung des Programms.
  • Die Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfasst die Schwenkgeschwindigkeit, die Position und die Azimutrichtung des Oberwagens 120, die Neigungswinkel des Auslegers 131, des Arms 132 und des Löffels 133, die Fahrgeschwindigkeit des Bewegungskörpers 110 und die Haltung des Oberwagens 120. Im Folgenden werden die von der Fahrzeuginformations-Erfassungseinheit 1101 erfassten Informationen über die Lademaschine 100 als Fahrzeuginformationen bezeichnet.
  • Die Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102 erfasst die dreidimensionale Positionsinformation der Erfassungsvorrichtung 124 und gibt die Position und die Form des Ladungsziels 200 (z.B. eines Transportfahrzeugs oder eines Schwingförderers) an.
  • Die Betriebssignaleingabeeinheit 1103 empfängt einen Eingang eines Betriebssignals von der Betätigungsvorrichtung 123. Das Betriebssignal umfasst das Betriebssignal des Auslegers 131, das Betriebssignal des Arms 132, das Betriebssignal des Löffels 133, das Schwenkbetätigungssignal des Oberwagens 120, das Fahrbetriebssignal des Oberwagens 110 und das Ladesteuersignal der Lademaschine 100.
  • Basierend auf den Fahrzeuginformationen, die von der Informationserfassungseinheit 1101 erfasst werden, gibt die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 eine Position P einer Armspitze 132 im Baggerkoordinatensystem und die Höhe Hb von der Armspitze 132 bis zum untersten Punkt des Löffels 133 an. Der tiefste Punkt des Löffels 133 bezieht sich auf einen Punkt, an dem der Abstand von der Bodenoberfläche zur Außenform des Löffels 133 am kürzesten ist. Insbesondere gibt die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 die Position P des Spitzenendes des Arms 132 an, wenn ein Eingang des Ladebefehlssignals als Aushubbeendigungsposition P10 empfangen wird. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für den Weg eines Löffels gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Im Einzelnen erhält die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 eine vertikale Richtungskomponente und eine horizontale Richtungskomponente einer Länge des Auslegers 131 auf der Grundlage des Neigungswinkels des Auslegers 131 und der bekannten Länge des Auslegers 131 (der Abstand vom Stift des unteren Abschnitts bis zum Stift des vorderen Abschnitts). In ähnlicher Weise erhält die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 eine vertikale Richtungskomponente und eine horizontale Richtungskomponente einer Länge des Arms 132. Die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 bestimmt von der Position der Lademaschine 100 aus eine Position, die durch die Summe der vertikalen Richtungskomponenten und die Summe der horizontalen Richtungskomponenten der Längen des Auslegers 131 und des Arms 132 in einer Richtung getrennt ist, die durch die Azimut-Richtung und die Haltung der Lademaschine 100 vorgegeben ist, als Position P des Spitzenendes des Arms 132 (eine Bolzenposition P des vorderen Abschnitts des Arms 132 in 1). Darüber hinaus bestimmt die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 den untersten Punkt in vertikaler Richtung des Löffels 133 auf der Grundlage des Neigungswinkels des Löffels 133 und der bekannten Form des Löffels 133 und gibt die Höhe Hb vom Spitzenende des Arms 132 bis zum untersten Punkt des Löffels 133 an.
  • Wenn das Ladebefehlssignal in die Betriebssignaleingabeeinheit 1103 eingegeben wird, spezifiziert die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 die Ladeposition P13 auf der Grundlage einer Position und einer Form des Ladungsziels 200, die von der Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102 festgelegt werden. Die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 wandelt einen durch die Positionsinformation des Ladungsziels 200 angegebenen Ladeposition P21 vom Baustellenkoordinatensystem in das Baggerkoordinatensystem auf der Grundlage der von der Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 erfassten Position, der Azimut-Richtung und der Haltung des Oberwagens 120 um. Die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 bestimmt von der angegebenen Ladeposition P21 aus eine Position, die durch einen Abstand D1 von der Mitte des Löffels 133 bis zum vorderen Ende des Arms 132 in der Richtung, in die der Oberwagen 120 der Lademaschine 100 zeigt, getrennt ist, als eine ebene Position der Ladeposition P13. Das heißt, wenn das Spitzenende des Arms 132 in der Ladeposition P13 positioniert ist, befindet sich die Mitte des Löffels 133 an der Ladeposition P21. Daher kann die Steuervorrichtung 128 die Mitte des Löffels 133 zum Ladeposition P21 bewegen, indem sie das Spitzenende des Arms 132 so steuert, dass es sich in die Ladeposition P13 bewegt. Die Ladepositionsbestimmungseinheit spezifiziert die Höhe der Ladeposition P13, indem zu einer Höhe Ht des Ladungsziels 200 die Höhe Hb, die von der Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 spezifiziert wird und vom vorderen Ende des Arms 132 bis zum untersten Punkt des Löffels 133 reicht, und eine Höhe der Steuerspanne des Löffels 133 addiert werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 die Ladeposition P13 angeben, ohne die Höhe der Steuerspanne hinzuzufügen. Das heißt, die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 kann die Höhe der Ladeposition P13 durch Hinzufügen der Höhe Hb zur Höhe Ht angeben.
  • Die Umgehungspositions-Bestimmungseinheit 1106 spezifiziert die Umgehungsposition P12, d.h. einen Punkt, an dem der Löffel 133 das Ladungsziel 200 nicht stört, basierend auf der durch die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 spezifizierten Ladeposition P13, der durch die Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 erfassten Position der Lademaschine 100 und der durch die Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102 spezifizierten Position und Form des Ladungsziels 200. Die Umgehungsposition P12 hat die gleiche Höhe wie die Ladeposition P13, und der Abstand vom Schwenkmittelpunkt des Oberwagens 120 ist gleich dem Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Ladeposition P13 und ist eine Position, an der das Ladungsziel 200 unten nicht vorhanden ist. Die Bestimmungseinheit 1106 für die Umgehungsposition spezifiziert z.B. einen Kreis, der auf dem Schwenkmittelpunkt des Oberwagens 120 zentriert ist und einen Radius als Abstand zwischen dem Schwenkmittelpunkt und der Ladeposition P13 hat, und spezifiziert eine Position, die der Ladeposition P13 am nächsten liegt und an der eine außenform des Löffels 133 das Ladungsziel 200 aus den Positionen auf dem Kreis in Draufsicht nicht stört, als die Position P12 zur Vermeidung von Störungen. Die Bestimmungseinheit 1106 für die Umgehungsposition kann auf der Grundlage der Position und Form des Ladungsziels 200 und der bekannten Form des Löffels 133 bestimmen, ob das Ladungsziel 200 und der Löffel 133 einander stören oder nicht. Dabei sind die Begriffe „gleiche Höhe“ und „gleicher Abstand“ nicht notwendigerweise auf den Fall beschränkt, dass die Höhen oder die Abstände perfekt aufeinander abgestimmt sind, sondern ein geringfügiger Fehler oder eine Marge darauf erlaubt ist.
  • Die Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit 1107 schätzt die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130, wenn der Oberwagen 120 schwenkt. Wenn der Oberwagen 120 nicht schwenkt, wird das gesamte von jeder der Hydraulikpumpen 1272 abgegebene Betriebsöl dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135 und dem Löffelzylinder 136 zugeführt. Wenn dagegen der Oberwagen 120 schwenkt, wird die um die Menge des von der sechsten Hydraulikpumpe 1272F zum Schwenkmotor 129 fließenden Betriebsöls reduzierte Fördermenge dem Auslegerzylinder 134, dem Armzylinder 135 und dem Löffelzylinder 136 aus dem gesamten von jeder der Hydraulikpumpen 1272 abgegebenen Betriebsöl zugeführt. Daher schätzt in der ersten Ausführungsform die Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit 1107 die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Summe der Abgabefördermengen der ersten Hydraulikpumpe 1272A, der zweiten Hydraulikpumpe 1272B, der dritten Hydraulikpumpe 1272C, der vierten Hydraulikpumpe 1272D und der fünften Hydraulikpumpe 1272E. Das heißt, die Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit 1107 schätzt die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Fördermenge, die durch Subtraktion der Fördermenge der sechsten Hydraulikpumpe 1272F von der Summe der Fördermengen aller Hydraulikpumpen erhalten wird.
  • Wenn die Betriebssignaleingabeeinheit 1103 den Eingang des Ladebefehlssignals empfängt, erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal zum Bewegen des Löffels 133 in die Ladeposition P13 auf der Grundlage der Ladeposition P13, die durch die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 festgelegt ist, und der Umgehungsposition P12, die durch die Umgehungspositionsbestimmungseinheit 1106 festgelegt ist. Das heißt, die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 erzeugt ein Betriebssignal, um die Ladeposition P13 von der Aushubbeendigungsposition P10 über die Schwenkstartposition P11 und die Umgehungsposition P12 zu erreichen. Ferner erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal des Löffels 133, so dass sich der Bodenwinkel des Löffels 133 auch dann nicht ändert, wenn der Ausleger 131 und der Arm 132 angetrieben werden.
  • Während der Oberwagen 120 schwenkt, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 1109 auf der Grundlage der geschätzten Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130, der Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 und der Umgehungsposition P12, ob das Arbeitsmittel 130 bei Fortsetzung des Schwenkvorgangs unter Beibehaltung der aktuellen Schwenkgeschwindigkeit das Ladungsziel 200 stört oder nicht.
    Wenn die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit 1110 feststellt, dass das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 stört, ändert die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit 1110 die Soll-Schwenkgeschwindigkeit so, dass das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 nicht stört. Genauer gesagt, die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit 1110 ändert die Soll-Schwenkgeschwindigkeit auf der Grundlage der Zeit, bis die Höhe des Arbeitsmittels 130 eine Position erreicht, die höher als die Umgehungsposition P12 ist, und des Schwenkwinkels, bis die ebene Position von oberhalb des Arbeitsmittels 130 das Ladungsziel 200 stört.
  • Die Betriebssignalausgabeeinheit 1111 gibt ein Betriebssignal an die Betriebssignaleingabeeinheit 1103 oder ein von der Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 erzeugtes Betriebssignal aus.
  • «Betrieb»
  • Wenn der Bediener der Lademaschine 100 feststellt, dass sich die Lademaschine 100 und das Ladungsziel 200 in einer Positionsbeziehung befinden, in der eine Ladebearbeitung möglich ist, schaltet der Bediener der Lademaschine 100 den Schalter der Betätigungsvorrichtung 123 ein. Entsprechend erzeugt und gibt die Betätigungsvorrichtung 123 das Ladebefehlssignal aus.
  • 5 und 6 sind Flussdiagramme, die eine automatische Steuerung der Ladung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen. Bei Eingabe des Ladebefehlssignals vom Bediener führt die Steuervorrichtung 128 die in 5 und 6 dargestellte automatische Ladesteuerung aus.
  • Die Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 erfasst die Position und die Azimut-Richtung des Oberwagens 120, die Neigungswinkel des Auslegers 131, des Arms 132 und des Löffels 133 sowie die Haltung und die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 (Schritt S1). Die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 spezifiziert eine Position des Schwenkmittelpunkts des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Position und des Azimuts des Oberwagens 120, die von der Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 erfasst werden (Schritt S2). Die Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102 erfasst die dreidimensionale Positionsinformation des Ladungsziels 200 von der Erfassungsvorrichtung 124 und spezifiziert die Position und die Form des Ladungsziels 200 aus der dreidimensionalen Positionsinformation (Schritt S3).
  • Auf der Grundlage der Fahrzeuginformationen, die von der Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 erfasst werden, gibt die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 die Position P des Spitzenendes des Arms 132 zum Zeitpunkt der Eingabe des Ladebefehlssignals und die Höhe Hb von dem Spitzenende des Arms 132 bis zum untersten Punkt des Löffels 133 an (Schritt S4). Die Löffelpositionsbestimmungseinheit 1104 gibt die Position P als Aushubbeendigungsposition P10 an.
  • Die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 wandelt die von der Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102 erfassten Positionsinformationen des Ladungsziels 200 vom Baustellenkoordinatensystem in das Baggerkoordinatensystem auf der Grundlage der in Schritt S1 erfassten Position, der Azimut-Richtung und der Haltung des Oberwagens 120 um. Die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 spezifiziert die ebene Position der Ladeposition P13 auf der Grundlage der Position und der Form des Ladungsziels 200, die von der Erfassungsinformations-Erfassungseinheit 1102 erfasst wurden (Schritt S5). Dabei spezifiziert die Ladepositionsbestimmungseinheit 1105 die Höhe der Ladeposition P13, indem sie die Höhe Hb, die vom vorderen Ende des Arms 132 bis zum untersten Punkt des Löffels 133 reicht und die in Schritt S4 spezifiziert wird, und die Höhe der Steuerspanne des Löffels 133 zur Höhe Ht des Ladungsziels 200 addiert (Schritt S6).
  • Die Umgehungspositionsbestimmungseinheit 1106 gibt einen ebenen Abstand vom in Schritt S2 festgelegten Schwingungsmittelpunkt bis zur Ladeposition P13 (Schritt S7) an. Die Umgehungspositionsbestimmungseinheit 1106 spezifiziert die Position an einer Position, die durch den spezifizierten ebenen Abstand vom Schwenkmittelpunkt getrennt ist, und die nächstgelegene Position, die von der Ladeposition P13 entfernt ist und an der die Außenform des Löffels 133 das Ladungsziel 200 aus Draufsicht nicht stört, als die Position P12 zur Vermeidung von Störungen (Schritt S8).
  • Die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 bestimmt, ob die Position des vorderen Endes des Arms 132 die Ladeposition P13 erreicht hat oder nicht (Schritt S9). Wenn die Position des vorderen Endes des Arms 132 die Ladeposition P13 nicht erreicht hat (Schritt S9: NEIN), bestimmt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108, ob die Position des vorderen Endes des Arms 132 in der Nähe der Umgehungsposition P12 liegt oder nicht (Schritt S10). Zum Beispiel bestimmt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108, ob die Differenz zwischen der Höhe des Spitzenendes des Arms 132 und der Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder ob die Differenz zwischen dem ebenen Abstand vom Schwingungsmittelpunkt des Oberwagens 120 zum Spitzenende des Arms 132 und dem ebenen Abstand vom Schwingungsmittelpunkt zur Störungsvermeidungsposition P12 kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Wenn die Position des Spitzenendes des Arms 132 nicht in der Nähe der Umgehungsposition P12 liegt (Schritt S10: NEIN), erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal des Auslegers 131 und des Arms 132 zum Bewegen des Spitzenendes des Arms 132 in die Umgehungsposition P12 (Schritt S11). Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal auf der Grundlage der Positionen und Geschwindigkeiten des Auslegers 131 und des Arms 132. Insbesondere um das Spitzenende des Arms 132 schnell in die Umgehungsposition P12 zu bewegen, wenn der Abstand zwischen dem Spitzenende des Arms 132 und der Umgehungsposition P12 groß ist, werden die Betriebssignale des Auslegers 131 und des Arms 132 auf den Maximalwert gesetzt. Um das Spitzenende des Arms 132 sanft anzuhalten, wenn der Abstand zwischen dem Spitzenende des Arms 132 und der Umgehungsposition P12 klein ist, werden auch die Betriebssignale des Auslegers 131 und des Arms 132 verringert. Darüber hinaus wurde ein Beispiel beschrieben, in dem Betriebssignale auf der Grundlage der Position des Spitzenendes des Arms 132 erzeugt werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können die Betriebssignale unabhängig voneinander so erzeugt werden, dass sie den Winkel des Auslegers 131 und den Winkel des Arms 132 zum Winkel des Auslegers 131 und zum Winkel des Arms 132 bewegen, wenn das Spitzenende des Arms 132 mit der Umgehungsposition P12 zusammenfällt. Alternativ können die Betriebssignale so erzeugt werden, dass die Zielwinkel oder die Zielgeschwindigkeiten des Auslegers 131 und des Arms 132 für die Bewegung des Spitzenendes des Arms 132 in die Umgehungsposition P12 durch allgemeine Rückkopplungssteuerung oder Vorsteuerung so erzeugt werden, dass sie den Zielen folgen.
  • Außerdem berechnet die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 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 ein Betriebssignal zur Drehung des Löffels 133 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Summe der Winkelgeschwindigkeiten (Schritt S12). Entsprechend kann die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal erzeugen, das den Bodenwinkel des Löffels 133 hält. In einer anderen Ausführungsform kann die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal zum Drehen des Löffels 133 erzeugen, so dass der aus den Erfassungswerten des Auslegerwinkelsensors 137, des Armwinkelsensors 138 und des Löffelwinkelsensors 139 berechnete Bodenwinkel des Löffels 133 gleich dem Bodenwinkel zum Zeitpunkt des Beginns der automatischen Steuerung ist.
  • Wenn sich die Position der Armspitze 132 in der Nähe der Umgehungsposition P12 (Schritt S10: JA) befindet, erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 kein Betriebssignal zur Ansteuerung der Arbeitsmittel. Das heißt, die Betriebssignale des Auslegers 131, des Arms 132 und des Löffels 133 werden nicht erzeugt.
  • Die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 bestimmt auf der Grundlage der Fahrzeuginformationen, die von der Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 erfasst werden (Schritt S13), ob die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 niedriger als eine vorgegebene Geschwindigkeit ist. Das heißt, die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 bestimmt, ob der Oberwagen 120 schwenkt oder nicht.
    Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 niedriger als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist (Schritt S13: JA), schätzt die Schätzungseinheit 1107 die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Summe der Fördermengen der ersten Hydraulikpumpe 1272A, der zweiten Hydraulikpumpe 1272B, der dritten Hydraulikpumpe 1272C, der vierten Hydraulikpumpe 1272D und der fünften Hydraulikpumpe 1272E (Schritt S14). Auf der Grundlage der geschätzten Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 legt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 eine Hubzeit fest, in der die Höhe des Löffels 133 die Höhe der Umgehungsposition P12 von der Höhe der Aushubbeendigungsposition P10 erreicht (Schritt S15). Wenn das Schwenkbetätigungssignal von der aktuellen Zeit basierend auf der Hubzeit des Löffels 133 ausgegeben wird, bestimmt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108, ob das Spitzenende des Arms 132 die Umgehungsposition P12 oder einen Punkt durchläuft, der höher liegt als die Störungsumgehungsposition P12 (Schritt S16). In einem Fall, in dem das Spitzenende des Arms 132 die Umgehungsposition P12 oder den Punkt, der höher als die Umgehungsposition P12 liegt, durchläuft, wenn das Schwenkbetätigungssignal von der aktuellen Zeit ausgegeben wird (Schritt S16: JA), erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Schwenkbetätigungssignal (Schritt S17). Um das Spitzenende des Arms 132 schnell in die Umgehungsposition P12 zu bewegen, ist die durch das Schwenkbetätigungssignal angezeigte Soll-Schwenkgeschwindigkeit der Maximalwert der Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkmotors 129.
    In einem Fall, in dem das Spitzenende des Arms 132 einen Punkt durchläuft, der niedriger liegt als die Umgehungsposition P12, wenn das Schwenkbetätigungssignal von der aktuellen Zeit (Schritt S16: NEIN) ausgegeben wird, erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 das Schwenkbetätigungssignal nicht.
  • Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 gleich oder höher als die vorgegebene Geschwindigkeit ist (Schritt S13: NEIN), bestimmt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108, ob das Spitzenende des Arms 132 die Ladeposition P13 erreicht (Schritt S18), wenn die Ausgabe des Betriebssignals des Oberwagens ab der aktuellen Zeit (wenn das Abbremsen des Schwenks gestartet wird) gestoppt wird. Außerdem schwenkt der Oberwagen 120 nach dem Stoppen der Ausgabe des Betriebssignals des Schwenkvorgangs während der Abbremsung trägheitsbedingt weiter und stoppt dann. In einem Fall, in dem das Spitzenende des Arms 132 die Ladeposition P13 erreicht, wenn die Ausgabe des Schwenkbetätigungssignals ab der aktuellen Zeit gestoppt wird (Schritt S18: JA), erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 das Schwenkbetätigungssignal nicht. Dadurch wird das Abbremsen des Oberwagens 120 gestartet.
  • Andererseits, in einem Fall, in dem das Spitzenende des Arms 132 vor der Ladeposition P13 stoppt, wenn die Ausgabe des Schwenkbetätigungssignals ab der aktuellen Zeit gestoppt wird (Schritt S18: NEIN), schätzt die Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit 1107 die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Summe der Fördermengen der ersten Hydraulikpumpe 1272A, der zweiten Hydraulikpumpe 1272B, der dritten Hydraulikpumpe 1272C, der vierten Hydraulikpumpe 1272D und der fünften Hydraulikpumpe 1272E (Schritt S19). Basierend auf der geschätzten Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 gibt die Störungsbestimmungseinheit 1109 die Hubzeit von der aktuellen Höhe des Löffels 133 bis zur Höhe der Umgehungsposition P12 an (Schritt S20).
  • Wenn die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 auf der Grundlage der von der Informationserfassungseinheit 1101 erfassten Fahrzeuginformationen beibehalten wird, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 1109, ob der Schwenkwinkel des Löffels 133 den Schwenkwinkel der Umgehungsposition P12 erreicht, bevor die Hubzeit verstrichen ist (Schritt S21). Das heißt, die Störungsbestimmungseinheit 1109 bestimmt, ob das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 stört, wenn das Schwenken unter Beibehaltung der aktuellen Schwenkgeschwindigkeit fortgesetzt wird. Zum Beispiel berechnet die Störungsbestimmungseinheit 1109 den Schwenkwinkel, wenn die Höhe des Löffels 133 die Höhe der Umgehungsposition P12 erreicht, indem sie die aktuelle Schwenkgeschwindigkeit mit der Hubzeit multipliziert. Wenn dann der berechnete Schwenkwinkel kleiner ist als der Schwenkwinkel von der aktuellen Schwenkposition zur Umgehungsposition P12, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 1109, dass der Löffel 133 die Umgehungsposition P12 erst nach Ablauf der Hubzeit erreicht.
  • Wenn die Störungsbestimmungseinheit 1109 feststellt, dass der Schwenkwinkel des Löffels 133 den Schwenkwinkel der Umgehungsposition P12 erreicht, bevor die Hubzeit verstrichen ist (Schritt S21: JA), berechnet die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit 1110 die Soll-Schwenkgeschwindigkeit nach der Änderung, indem sie den Schwenkwinkel von der aktuellen Schwenkposition zur Umgehungsposition P12 durch die Hubzeit dividiert (Schritt S22). Dann erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal für die Schwenkbewegung gemäß der geänderten Sollgeschwindigkeit (Schritt S23). Genauer gesagt fügt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 einen Korrekturwert, der durch Multiplikation der Differenz zwischen der aktuellen Schwenkgeschwindigkeit und der Soll-Schwenkgeschwindigkeit mit einer vorgegebenen Verstärkung erhalten wird, zur Soll-Schwenkgeschwindigkeit hinzu. Die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ersetzt die korrigierte Sollgeschwindigkeit durch eine Funktion zur Erzeugung eines Schwenkbetätigungssignals aus der zuvor durch einen Test oder dergleichen identifizierten Schwenkgeschwindigkeit, wodurch ein Schwenkbetätigungssignal erzeugt wird, das sich auf die geänderte Sollgeschwindigkeit bezieht.
  • Wenn andererseits die Störungsbestimmungseinheit 1109 feststellt, dass der Schwenkwinkel des Löffels 133 den Schwenkwinkel der Umgehungsposition P12 erst nach Ablauf der Hubzeit erreicht (Schritt S21: NEIN), wird die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit nicht geändert. Die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 erzeugt ein Betriebssignal gemäß der in Schritt S17 eingestellten Soll-Schwenkgeschwindigkeit oder der in Schritt S22 geänderten Soll-Schwenkgeschwindigkeit (Schritt S23).
  • Wenn bei der Bearbeitung der Schritte S9 bis S23 mindestens eines der Betriebssignale des Oberwagens 120 und der Betriebssignale des Auslegers 131, des Arms 132 und des Löffels 133 erzeugt wird, gibt die Ausgabeeinheit 1111 des Betriebssignals das erzeugte Betriebssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 aus (Schritt S25). Anschließend erfasst die Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 die Fahrzeuginformationen (Schritt S26). Dementsprechend kann die Fahrzeug-Informationserfassungseinheit 1101 Fahrzeuginformationen erfassen, nachdem sie durch das Ausgabebetriebssignal angesteuert wurde. Die Steuervorrichtung 128 gibt die Verarbeitung an Schritt S9 zurück und führt wiederholt die Erzeugung des Betriebssignals durch.
  • Andererseits erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 im Schritt S9 kein Betriebssignal, wenn die Position des Spitzenendes des Arms 132 die Ladeposition P13 erreicht (Schritt S9: JA). Wenn also die Position des vorderen Endes des Arms 132 die Ladeposition P13 erreicht, werden das Arbeitsmittel 130 und der Oberwagen 120 angehalten. Wenn die Position des vorderen Endes des Arms 132 die Ladeposition P13 erreicht (Schritt S9: JA), erzeugt die Bewegungsverarbeitungseinheit 1108 ein Betriebssignal zur Durchführung des Ladevorgangs des Löffels 133 (Schritt S27). Beispiele für das Betriebssignal zum Veranlassen des Ladevorgangs des Löffels 133 sind ein Betriebssignal zum Drehen des Löffels 133 in Laderichtung und ein Betriebssignal zum Öffnen des Greifers in einem Fall, in dem der Löffel 133 ein Zweischalengreifer ist. Die Betriebssignalausgabeeinheit 1111 gibt das erzeugte Betriebssignal an die Hydraulikvorrichtung 127 aus (Schritt S28). Dann beendet die Steuervorrichtung 128 die automatische Ladesteuerung.
  • Im Folgenden wird der Betrieb der Lademaschine 100 während der automatischen Steuerung der Ladung unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
    Wenn die automatische Steuerung der Ladung gestartet wird, heben sich der Ausleger 131 und der Arm 132 von der Aushubbeendigungsposition P10 in Richtung der Schwenkstartposition P11. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Löffel 133 derart, dass der Winkel zum Zeitpunkt der Beendigung des Aushubs beibehalten wird.
  • Wenn das Spitzenende des Arms 132 in die Schwenkstartposition P11 kommt, beginnt der Oberwagen 120 in Richtung der Ladeposition P13 zu schwenken. Da das Spitzenende des Arms 132 zu diesem Zeitpunkt nicht die Höhe der Umgehungsposition P12 erreicht, wird das Anheben des Auslegers 131 und des Arms 132 fortgesetzt. Außerdem bewegt zu diesem Zeitpunkt, wie in 4 dargestellt, wenn der Abstand vom Schwenkmittelpunkt zum Spitzenende des Arms 132 (Position P10a, Position P10b) sich vom Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Umgehungsposition P12 unterscheidet, die Steuervorrichtung 128 auch das Arbeitsmittel 130 in Richtung eines Schwenkradius, so dass der Abstand vom Schwenkmittelpunkt zum Spitzenende des Arms 132 gleich dem Abstand vom Schwenkmittelpunkt zur Umgehungsposition P12 ist. Der Ausleger 131, der Arm 132 und der Löffel 133 werden so abgebremst, dass die Höhe des Spitzenendes des Arms 132 gleich der Umgehungsposition P12 wird, während sich das Spitzenende des Arms 132 von der Schwenkstartposition P11 zur Umgehungsposition P12 bewegt.
  • Wenn das Spitzenende des Arms 132 in die Umgehungsposition P12 kommt, wird der Antrieb des Arbeitsmittels 130 gestoppt. Dagegen schwenkt der Oberwagen 120 weiter. Das heißt, in der Zeit von der Umgehungsposition P12 bis zur Ladeposition P13 bewegt sich das Kopfende des Arms 132 unabhängig vom Antrieb des Arbeitsmittels 120 nur durch die Schwenkung des Oberwagens 130. Während sich das Spitzenende des Arms 132 von der Schwenkstartposition P11 zur Ladeposition P13 bewegt, wird der Oberwagen 120 abgebremst, so dass die Position des Spitzenendes des Arms 132 gleich der Ladeposition P13 wird.
  • Wenn das Spitzenende des Arms 132 in die Ladeposition P13 kommt, wird der Antrieb der Arbeitsmittel 130 und des Oberwagens 120 gestoppt. Dann führt der Löffel 133 den Ladevorgang aus.
  • Durch die oben beschriebene automatische Steuerung der Ladung kann die Lademaschine 100 die mit dem Löffel 133 gesammelte Erde automatisch auf das Ladungsziel 200 laden. Der Bediener führt den Aushub mit dem Arbeitsmittel 130 und die automatische Steuerung der Ladung durch die Eingabe des Ladebefehlssignals wiederholt so aus, dass die Lademenge des Ladungsziels 200 die maximale Lademenge nicht überschreitet.
  • «Bedienung und Auswirkungen»
  • Wie oben beschrieben, erzeugt gemäß der ersten Ausführungsform die Steuervorrichtung 128 der Lademaschine 100 das Arbeitsmittelbetriebssignal und das Schwenkbetätigungssignal zum Bewegen des Löffels 133 zum Ladeposition auf der Grundlage eines Befehls zum Starten einer automatischen Bewegung des Löffels 133 und ändert die Soll-Schwenkgeschwindigkeit so, dass das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 nicht stört, während der Oberwagen 120 schwenkt.
    Dementsprechend kann die Steuervorrichtung 128 die Schwenkgeschwindigkeit so korrigieren, dass das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 durch Änderung der Soll-Schwenkgeschwindigkeit auch dann nicht stört, wenn die Steiggeschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 niedriger als die angenommene Geschwindigkeit ist oder die Schwenkgeschwindigkeit des Oberwagens 120 höher als die angenommene Geschwindigkeit ist, nachdem der Oberwagen 120 zu schwenken beginnt.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform ändert die Steuervorrichtung 128 die Soll-Schwenkgeschwindigkeit in dem Fall, in dem festgestellt wird, ob das Arbeitsmittel 130 während des Schwenkens des Oberwagens 120 durch das Schwenkbetätigungssignal mit dem Ladungsziel 200 interferiert oder nicht, und in dem Fall, in dem das Arbeitsmittel 130 mit dem Ladungsziel 200 interferiert. Dementsprechend kann die Steuervorrichtung 128 die Störung verhindern, indem sie ein Schwenken mit hoher Geschwindigkeit realisiert, indem sie die Soll-Schwenkgeschwindigkeit beibehält, wenn das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 durch die Steuerung bei der aktuellen Soll-Schwenkgeschwindigkeit nicht stört, und indem sie die Soll-Schwenkgeschwindigkeit ändert, wenn das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 durch die Steuerung bei der aktuellen Soll-Schwenkgeschwindigkeit stören kann. Darüber hinaus kann die Vorrichtung 128 gemäß einer anderen Ausführungsform die Soll-Schwenkgeschwindigkeit immer so berechnen, dass das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 nicht stört, ohne zu bestimmen, ob das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 durch das Schwenk-Betriebssignal stört oder nicht.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform schätzt die Steuervorrichtung 128 die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Fördermenge der Hydraulikpumpe und bestimmt auf der Grundlage der geschätzten Geschwindigkeit, ob das Arbeitsmittel 130 das Ladungsziel 200 stört oder nicht. Das heißt, die Steuervorrichtung 128 gemäß der ersten Ausführungsform berechnet die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130, ohne die Differenzberechnung des Erfassungswertes des Sensors durchzuführen. Um die Differenzberechnung mit hoher Genauigkeit durchführen zu können, muss ein Sensor mit hoher Auflösung verwendet werden. Da außerdem die Vibration des Arbeitsmittels 130, das Vermischen von Rausch- und Sensorsignalen und ähnliches auftreten, ist es schwierig, die Einbeziehung eines Fehlers im Erfassungswert zu eliminieren. Daher ist es gemäß der ersten Ausführungsform möglich, die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 genau abzuschätzen, ohne einen hochauflösenden Sensor zu verwenden. Zusätzlich kann die Steuervorrichtung 128 gemäß einer anderen Ausführungsform die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 durch die Differenzberechnung der Hubsensoren berechnen.
  • Ferner schätzt die Steuervorrichtung 128 gemäß der ersten Ausführungsform die Geschwindigkeit der Arbeitsmittel 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der Durchflussmenge, die sich durch Subtraktion der Durchflussmenge des durch den Schwenkmotor 129 fließenden Betriebsöls von der Fördermenge der Hydraulikpumpe ergibt. Das heißt, gemäß der ersten Ausführungsform ist es selbst dann, wenn ein Teil des von der Hydraulikpumpe abgegebenen Betriebsöls dem Schwenkmotor 129 zugeführt wird, möglich, die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 angemessen abzuschätzen.
  • Ferner wird gemäß der ersten Ausführungsform das Arbeitsmittel 130 mit dem Maximalwert der Arbeitsgeschwindigkeit als Zielgeschwindigkeit gesteuert, und der Oberwagen 120 wird mit dem Maximalwert der Schwenkgeschwindigkeit als Zielgeschwindigkeit gesteuert. Daher schätzt die Steuervorrichtung 128 die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 beim Schwenken des Oberwagens 120 auf der Grundlage der maximalen Fördermenge der Hydraulikvorrichtung, die nur den Aktuator des Arbeitsmittels 130 mit Betriebsöl versorgt. Das heißt, die Steuervorrichtung 128 kann die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 abschätzen, ohne den Förderstrom zu messen, wobei der Förderstrom der Hydraulikpumpe ein fester Wert ist.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Anpassungsbeziehung zwischen einem Motor und einer Pumpe zeigt.
    Der Motor der Lademaschine 100 gibt ein einer Drehzahl entsprechendes Drehmoment aus. Das heißt, wie in 7 dargestellt, wird das Ausgangsdrehmoment mit zunehmender Drehzahl des Motors kleiner. Auf der anderen Seite steuert die Steuervorrichtung 128 die Kapazität der Hydraulikpumpe, indem sie die Drehzahl des Motors und einen Druck der Hydraulikpumpe erfasst. Infolgedessen erzeugt die Hydraulikpumpe ein Lastmoment, das der Motordrehzahl entspricht. Wie in 7 dargestellt, nimmt das von der Hydraulikpumpe aufgenommene Drehmoment mit steigender Motordrehzahl zu.
    Wenn also die Motordrehzahl steigt, sinkt das Ausgangsdrehmoment des Motors, und ein Absorptionsdrehmoment durch die Hydraulikpumpe nimmt zu, so dass die Motordrehzahl zu sinken beginnt. Wenn dagegen die Motordrehzahl sinkt, steigt das Ausgangsdrehmoment des Motors, und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe sinkt, und somit beginnt die Motordrehzahl zu steigen. Wenn sich dies wiederholt, arbeiten der Motor und die Hydraulikpumpe stabil an einem Punkt, an dem die Motordrehzahl, das Ausgangsdrehmoment des Motors und die Drehzahl und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe übereinstimmen.
  • Wenn die Motordrehzahl ein fester Wert ist und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe und das Ausgangsdrehmoment des Motors übereinstimmen, wird die Durchflussmenge der Pumpe berechnet, indem die Motorleistung durch den Pumpendruck geteilt wird. Da der Abstand zwischen der Lademaschine 100 und dem Ladungsziel 200 und die Lademenge des Löffels 133 im Wesentlichen jedes Mal gleich sind, werden auch der Zylinderdruck der Arbeitsmittel 130 und der Druck der Hydraulikpumpe während des Betriebs jedes Mal im Wesentlichen gleich. Daher kann die Steuervorrichtung 128 die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels 130 abschätzen, wobei die durchflussmenge der Hydraulikpumpe ein fester Wert ist.
  • «Andere Ausführungsformen»>
  • Obwohl eine Ausführungsform oben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben wurde, ist die bestimmte Konfiguration nicht darauf beschränkt, und es können verschiedene Konstruktionsänderungen und Ähnliches vorgenommen werden.
  • Ferner bestimmt die Lademaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform die Ladeposition P13 und die Umgehungsposition P12 auf der Grundlage der dreidimensionalen Position des Ladungsziels 200, die von der Erfassungsvorrichtung 124 erfasst wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform die Ladeposition P13 und die Umgehungsposition P12 auf der Grundlage der vom Bediener eingegebenen Koordinaten des Ladungsziels 200 angeben. Wenn die Lademaschine 100 eine Eingabevorrichtung wie z.B. ein Touchpanel auf dem Fahrersitz 122 enthält, kann die Steuervorrichtung 128 die Ladeposition P13 und die Umgehungsposition P12 durch Eingabe der Koordinaten des Ladungsziels 200 in die Eingabevorrichtung durch den Bediener festlegen. Ferner kann z.B. die Lademaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform den Ladevorgang auf das Ladungsziel 200 bei der ersten Runde durch manuelle Betätigung des Bedieners speichern und die Ladeposition P13 und die Störvermeidungsposition P12 auf der Grundlage des Ladevorgangs angeben.
    In einer anderen Ausführungsform kann die Lademaschine 100 bei befestigtem Ladungsziel 200 die Ladeposition P13 und die Umgehungsposition P12 auf der Grundlage der bekannten Position des Ladungsziels 200 festlegen. Wenn es sich bei dem Ladungsziel 200 beispielsweise um ein Transportfahrzeug handelt, das die Funktion hat, die Fahrzeugposition durch das GNSS zu identifizieren, kann die Lademaschine 100 Informationen, die die Position und die Azimutrichtung angeben, von dem an einem Ladeplatz angehaltenen Ladungsziel 200 erfassen und die Ladeposition P13 und die Umgehungsposition P12 auf der Grundlage dieser Informationen angeben.
  • Darüber hinaus hebt in der oben beschriebenen Ausführungsform die Steuervorrichtung 128 das Arbeitsmittel 130 zum Einfahren des Arbeitsmittels 130 an, es können aber auch andere Verfahren zum Einfahren verwendet werden. Beispielsweise kann in einer anderen Ausführungsform das Arbeitsmittel 130 eingefahren werden, indem das Arbeitsmittel 130 angehoben wird, und es kann eingefahren werden, indem das Arbeitsmittel 130 in eine zusammengefaltete Haltung gebracht wird. Die Haltung, in der das Arbeitsmittel 130 zusammengezogen wird, bedeutet, dass der Arm 132 so gedreht wird, dass er sich nahe am Oberwagen befindet, während der Ausleger 131 nach oben bewegt wird. Dementsprechend kann es so konfiguriert werden, dass eine Beeinträchtigung des Ladungsziels 200 dadurch vermieden wird, indem die Haltung des Arbeitsmittels 130 eine Haltung einnimmt, die sich in Richtung des Schwenkradius zusammenzieht, und das Arbeitsmittel 130 eine solche Haltung einnimmt.
  • Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, obwohl die Steuervorrichtung 128 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform die Durchflussmenge der Hydraulikpumpe als festen Wert berechnet. So kann z.B. die Steuervorrichtung 128 gemäß einer anderen Ausführungsform die Durchflussmenge der Hydraulikpumpe durch das Produkt aus einem Sollwert oder einem Messwert einer Pumpenleistung und einem Sollwert oder einem Messwert der Motordrehzahl berechnen. Ferner kann z.B. die Steuervorrichtung 128 gemäß einer anderen Ausführungsform die Durchflussmenge der Hydraulikpumpe berechnen, indem sie einen Sollwert oder einen Messwert der Motorleistung durch den Pumpendruck dividiert.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die erfindungsgemäße Lademaschinenvorrichtung kann eine Schwenkung so steuern, dass sich bei einer Schwenkung bei automatischer Ladung der Löffel und das Ladungsziel nicht gegenseitig behindern.
  • Bezugszeichenliste
  • 100:
    Lademaschine,
    110:
    Bewegungskörper,
    120:
    Oberwagen,
    130:
    Arbeitsmittel,
    200:
    Ladungsziel,
    131:
    Ausleger,
    132:
    Arm,
    133:
    Löffel,
    127:
    Hydraulikvorrichtung,
    1272A:
    Erste Hydraulikpumpe,
    1272B:
    Zweite Hydraulikpumpe,
    1272C:
    Dritte Hydraulikpumpe,
    1272D:
    Vierte Hydraulikpumpe,
    1272E:
    Fünfte Hydraulikpumpe,
    1272F:
    Sechste Hydraulikpumpe,
    1273A1:
    Erstes Ausleger-Durchflussmengensteuerventil,
    1273A2:
    Erstes Arm-Durchflussmengensteuerventil,
    1273A3:
    Erstes Löffel-Durchflussmengensteuerventil,
    1273B1:
    Zweites Ausleger-Durchflussmengensteuerventil,
    1273B2:
    Zweites Arm-Durchflussmengensteuerventil,
    1273B3:
    Zweites Löffel-Durchflussmengensteuerventil,
    1273C1:
    Drittes Ausleger-Durchflussmengensteuerventil,
    1273C2:
    Drittes Arm-Durchflussmengensteuerventil,
    1273C3:
    Drittes Löffel-Durchflussmengensteuerventil,
    1273C4:
    Oberwagen-Durchflussmengensteuerventil,
    128:
    Steuervorrichtung,
    129:
    Schwenkmotor,
    1101:
    Fahrzeuginformationserfassungseinheit,
    1102:
    Informationserfassungseinheit,
    1103:
    Betriebssignaleingabeeinheit,
    1104:
    Löffelpositionsbestimmungseinheit,
    1105:
    Ladepositionsbestimmungseinheit,
    1106:
    Umgehungspositionsbestimmungseinheit,
    1107:
    Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit,
    1108:
    Bewegungsverarbeitungseinheit,
    1109:
    Störungsbestimmungseinheit,
    1110:
    Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit,
    1111:
    Betriebssignal-Ausgabeeinheit
  • 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 2018087703 [0002]
    • JP H9256407 [0004]

Claims (7)

  1. Lademaschinensteuervorrichtung mit einem Oberwagen, der um einen Schwenkmittelpunkt schwenkt, und Arbeitsmitteln, die an dem Oberwagen befestigt sind und einen Löffel aufweisen, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Bewegungsverarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Arbeitsmittel-Betriebssignal zum Bewegen des Löffels zu einer Ladeposition und ein Schwenkbetätigungssignal, das sich auf eine Soll-Schwenkgeschwindigkeit bezieht, auf der Grundlage eines Befehls zum Starten eines Bewegungsvorgangs zum Bewegen des Löffels zum Ladeposition ohne Bedienung durch einen Bediener erzeugt; und eine Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Soll-Schwenkgeschwindigkeit so ändert, dass das Arbeitsmittel das Ladungsziel während eines Schwenkens des Oberwagens nicht stört.
  2. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine Störungsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob das Arbeitsmittel das Ladungsziel durch das Schwenkbetätigungssignal während des Schwenkens des Oberwagens stört oder nicht, wobei, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass das Arbeitsmittel das Ladungsziel stört, die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit die Sollschwenkgeschwindigkeit ändert.
  3. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Sollgeschwindigkeitsänderungseinheit die Sollschwenkgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Zeit, bis eine Höhe des Arbeitsmittels eine Position erreicht, die höher als das Ladungsziel ist, und eines Schwenkwinkels, bis eine ebene Position von oberhalb des Arbeitsmittels das Ladungsziel stört, ändert.
  4. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: eine Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels beim Schwenken des Oberwagens schätzt, wobei die Störungsbestimmungseinheit auf der Grundlage der geschätzten Geschwindigkeit des Arbeitsmittels bestimmt, ob das Arbeitsmittel das Ladungsziel stört oder nicht.
  5. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Lademaschine enthält: eine Pumpe, die Betriebsöl abgibt; und einen Schwenkmotor, der so konfiguriert ist, dass er den Oberwagen durch das Betriebsöl schwenkt, wobei die Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels während des Schwenkens des Oberwagens auf der Grundlage einer Durchflussmenge, die durch Subtrahieren einer Durchflussmenge des Betriebsöls, das durch den Schwenkmotor strömt, von der Abgabe-Durchflussmenge der Pumpe erhalten wird, schätzt.
  6. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Lademaschine enthält: einen Aktuator, der so konfiguriert ist, dass er die Arbeitsmittel betätigt; ein arbeitsgeräteseitiges Durchflussmengensteuerventil, das eine Durchflussmenge von durch den Aktuator fließendem Betriebsöl steuert; und ein schwenkseitiges Durchflussmengensteuerventil, das die Durchflussmenge des durch den Schwenkmotor fließenden Betriebsöls steuert; wobei die Pumpe umfasst: eine erste Pumpe, die nur mit dem arbeitsmittelseitigen Durchflussmengensteuerventil verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit dem schwenkseitigen Durchflussmengensteuerventil und dem arbeitsmittelseitigen Durchflussmengensteuerventil verbunden ist; und wobei die Arbeitsmittelgeschwindigkeits-Schätzungseinheit die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels während des Schwenkens des Oberwagens auf der Grundlage einer Fördermenge der ersten Pumpe schätzt.
  7. Verfahren zur Steuerung einer Lademaschine mit einem Oberwagen, der um einen Schwenkmittelpunkt schwenkt, und mit Arbeitsmitteln, die an dem Oberwagen befestigt sind und einen Löffel aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Arbeitsmittel-Betriebssignals zum Bewegen des Löffels zu einem Ladeposition und eines Schwenkbetätigungssignals, das sich auf eine Soll-Schwenkgeschwindigkeit bezieht, auf der Grundlage eines Befehls zum Starten eines Bewegungsvorgangs zum Bewegen des Löffels zum Ladeposition ohne Betätigung durch einen Bediener; und Ändern der Soll-Schwenkgeschwindigkeit, so dass die Arbeitsmittel das Ladungsziel während eines Schwenkens des Oberwagens nicht stören.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7088691B2 (ja) * 2018-02-28 2022-06-21 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置、制御方法および遠隔操作システム
WO2019225118A1 (ja) * 2018-05-22 2019-11-28 日本電気株式会社 遠隔操作装置、遠隔操作方法、非一時的なコンピュータ可読媒体、及び、遠隔操作システム
US11964604B2 (en) * 2019-03-19 2024-04-23 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Cargo bed raising and lowering apparatus of dump truck
JP2022041683A (ja) * 2020-09-01 2022-03-11 コベルコ建機株式会社 アタッチメントの目標軌跡変更システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3145027B2 (ja) * 1996-03-22 2001-03-12 新キャタピラー三菱株式会社 油圧ショベルの自動制御装置
JP3681833B2 (ja) * 1996-09-19 2005-08-10 ヤンマー株式会社 掘削旋回作業機の油圧回路
JPH10212740A (ja) * 1997-01-30 1998-08-11 Komatsu Ltd 油圧ショベルの自動掘削方法
JP2014122654A (ja) 2012-12-20 2014-07-03 Kobelco Contstruction Machinery Ltd 建設機械の油圧回路
JP6345080B2 (ja) 2014-10-30 2018-06-20 日立建機株式会社 作業機械の旋回支援装置
EP3244069A4 (de) 2015-01-06 2017-12-27 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Konstruktionsvorrichtung
JP6618072B2 (ja) 2015-08-28 2019-12-11 キャタピラー エス エー アール エル 作業機械
JP6666208B2 (ja) 2016-07-06 2020-03-13 日立建機株式会社 作業機械

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