DE112020004926T5 - Arbeitsmaschine und Steuerungsverfahren für die Arbeitsmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Arbeitsmaschine umfasst ein Arbeitsgerät mit einem Löffel und einem Ausleger, eine Dreheinheit, an der das Arbeitsgerät montiert ist und die einen Drehvorgang ausführt, eine erste Arbeitsgangeinstelleinheit, die einen ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in einer vertikalen Richtung groß ist, und einen zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung klein ist, einstellt, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang in einem Zeitraum vom Ende des Aushubs bis zum Beginn des Entladens ausgeführt werden, eine erste Arbeitsgangsteuereinheit, die das Arbeitsgerät und/oder die Dreheinheit steuert, um den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang auszuführen, und eine Lastmessungs-Verarbeitungseinheit, die eine Last im Löffel während des zweiten Arbeitsgangs misst.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine und ein Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine.
• Stand der Technik
• Die Messung der Last in einem Löffel, um die Arbeitsbelastung einer Arbeitsmaschine zu ermitteln, ist nach wie vor wichtig.
• In diesem Zusammenhang wird in der PTL 1 ( Japanische Patentanmeldung Nr. 2018 - 48548 ) ein Verfahren zur Schätzung einer Last in einem Löffel unter Verwendung von Informationen über einen Drucksensor eines Hydraulikzylinders einer Arbeitsmaschine vorgeschlagen, wobei die Last im Löffel stationär gehalten wird (PTL 1).
• Um jedoch die Belastung im stationären Zustand abschätzen zu können, ist es notwendig, eine Zeitspanne zu festzulegen, in der der stationäre Zustand aufrechterhalten wird, so dass die Möglichkeit besteht, eine Arbeitszyklusperiode zu verlängern.
• In diesem Zusammenhang wird in der PTL 2 (Nationale Patentveröffentlichung Nr. 2011-516755 ) ein Verfahren zur Schätzung einer Last in einem Löffel während eines Drehvorgangs einer Arbeitsmaschine vorgeschlagen.
• Zitationsliste
• Patentliteratur
• PTL 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2018-48548
• PTL 2: Nationale Patentveröffentlichung Nr. 2011-516755
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Andererseits gibt es einen Fall, in dem der Druck auf den Hydraulikzylinder während des Drehbetriebs der Arbeitsmaschine schwankt, und wenn die Last im Löffel in einem solchen Fall geschätzt wird, kann die Last im Löffel nicht genau gemessen werden.
• Es ist daher wichtig, den Betrieb der Arbeitsmaschine so einzustellen, dass der Druck auf den Hydraulikzylinder während eines Zeitraums zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens stabil bleibt.
• Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine und ein Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine bereitzustellen, die eine hochgenaue Messung einer Last in einem Löffel in einem Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens ermöglichen.
• Lösung des Problems
• Eine Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Arbeitsgerät mit einem Löffel und einem Ausleger, eine Dreheinheit, auf der das Arbeitsgerät montiert ist und die einen Drehvorgang ausführt, eine erste Arbeitsgangeinstelleinheit, die einen ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in einer vertikalen Richtung groß ist, und einen zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung klein ist, einstellt, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang in einem Zeitraum vom Ende des Aushubs bis zum Beginn des Entladens ausgeführt werden, eine erste Arbeitsgangsteuereinheit, die das Arbeitsgerät und/oder die Dreheinheit steuert, um den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang auszuführen, und eine Lastmessungs-Verarbeitungseinheit, die eine Last im Löffel in einem Zeitraum des zweiten Arbeitsgangs misst.
• Ein Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Festlegen eines ersten Arbeitsgangs, bei dem die Bewegung eines Auslegers eines Arbeitsgeräts in einer vertikalen Richtung groß ist, wobei das Arbeitsgerät einen Löffel und den Ausleger umfasst, und eines zweiten Arbeitsgangs, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung klein ist, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang in einem Zeitraum von einem Ende des Aushubs bis zu einem Beginn des Entladens ausgeführt werden, das Steuern des Arbeitsgeräts und/oder einer Dreheinheit, an der das Arbeitsgerät angebracht ist und die einen Drehvorgang ausführt, um den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang auszuführen, und Messen einer Last im Löffel in einem Zeitraum des zweiten Arbeitsgangs.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Die Arbeitsmaschine und das Steuerungsverfahren für eine Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Last im Löffel mit hoher Genauigkeit messen.
• Figurenliste
• 1 ist eine Außenansicht einer Arbeitsmaschine 100 gemäß einer ersten Ausführungsform.
• 2 ist eine schematische Darstellung der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
• 3 ist ein Diagramm, das schematisch ein Arbeitsgerät 2 zur Beschreibung eines Gleichgewichts zwischen Momenten gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
• 4 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31 der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
• 5 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung eines Nachaushubvorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
• 6 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Bodendrucks auf einen Auslegerzylinder 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
• 7 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31# der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 8 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung eines Nachaushubvorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 9 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Einstellung des Nachaushubvorgangs durch eine Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 10 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31P der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 11 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung eines Nachaushubvorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 12 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31Q der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 13 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung eines Nachentladevorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 14 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Bodendrucks auf den Auslegerzylinder 10 gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• 15 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Konfiguration eines Hydrauliksystems der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• 16 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 131 der Arbeitsmaschine 100 gemäß der zweiten Ausführungsform.
• 17 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Anleitungsbildschirms während der Messung gemäß der zweiten Ausführungsform.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auch die Bezeichnungen und Funktionen dieser Bauteile sind identisch. Daher werden detaillierte Beschreibungen dieser Bauteile nicht wiederholt.
• (Erste Ausführungsform)
• <Gesamtkonfiguration der Arbeitsmaschine>
• 1 ist eine Außenansicht einer Arbeitsmaschine 100 gemäß einer ersten Ausführungsform.
• Wie in 1 dargestellt, wird ein Hydraulikbagger mit einem Arbeitsgerät 2, das durch hydraulischen Druck betätigt wird, als ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine beschrieben, auf die die Idee der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
• Die Arbeitsmaschine 100 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 1 und ein Arbeitsgerät 2.
• Die Fahrzeugkarosserie 1 umfasst eine Dreheinheit 3, eine Kabine 4 und eine Fahreinheit 5.
• Die Dreheinheit 3 ist auf der Fahreinheit 5 angeordnet. Die Fahreinheit 5 trägt die Dreheinheit 3. Die Dreheinheit 3 kann sich um eine Drehachse AX drehen. Die Kabine 4 ist mit einer Fahrerkabine 4S ausgestattet, in der ein Fahrer sitzt. Der Fahrer bedient die Arbeitsmaschine 100 in der Kabine 4. Die Fahreinheit 5 umfasst ein Paar Raupenbänder 5Cr. Die Arbeitsmaschine 100 bewegt sich durch die Drehung der Raupenbänder 5Cr. Die Fahreinheit 5 kann Räder (Reifen) umfassen.
• Es wird eine Lagebeziehung zwischen den Bauteilen in Bezug auf den in der Fahrerkabine 4S sitzenden Fahrer beschrieben. Eine Vorwärts-/Rückwärtsrichtung bezieht sich auf eine Vorwärts-/Rückwärtsrichtung des in der Fahrerkabine 4S sitzenden Fahrers. Eine Links-/Rechtsrichtung bezieht sich auf eine Links-/Rechtsrichtung in Bezug auf den in der Fahrerkabine 4S sitzenden Fahrer. Die Links-/Rechtsrichtung deckt sich mit einer Breitenrichtung (Fahrzeugbreitenrichtung) des Fahrzeugs. Eine Richtung, die der Vorderseite des in der Fahrerkabine 4S sitzenden Fahrers zugewandt ist, ist als Vorwärtsrichtung definiert, und eine der Vorwärtsrichtung entgegengesetzte Richtung ist als Rückwärtsrichtung definiert. Wenn der in der Fahrerkabine 4S sitzende Fahrer nach vorne schaut, sind die rechte Seite und die linke Seite als rechte bzw. linke Richtung definiert.
• Die Dreheinheit 3 umfasst einen Maschinenraum 9, in dem ein Motor untergebracht ist, und ein Gegengewicht, das an der Rückseite der Dreheinheit 3 vorgesehen ist. Die Dreheinheit 3 hat einen Handlauf 19 vor dem Maschinenraum 9. Der Motor, eine Hydraulikpumpe usw. sind im Maschinenraum 9 angeordnet.
• Das Arbeitsgerät 2 ist auf der Dreheinheit 3 montiert und wird von dieser getragen. Das Arbeitsgerät 2 umfasst einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11 und einen Löffelzylinder 12.
• Der Ausleger 6 ist über einen Auslegerbolzen 13 mit der Dreheinheit 3 verbunden. Der Arm 7 ist über einen Armbolzen 14 mit dem Ausleger 6 verbunden. Der Löffel 8 ist über einen Löffelbolzen 15 mit dem Arm 7 verbunden. Der Auslegerzylinder 10 treibt den Ausleger 6 an, der Armzylinder 11 den Arm 7. Der Löffelzylinder 12 treibt den Löffel 8 an. Der Ausleger 6 hat ein proximales Ende (Auslegerbasis), das mit der Dreheinheit 3 verbunden ist. Der Ausleger 6 hat ein distales Ende (Auslegerkopfende), das mit dem proximalen Ende (Armbasis) des Arms 7 verbunden ist. Der Arm 7 ist mit seinem distalen Ende (Armkopfende) mit dem proximalen Ende des Löffels 8 verbunden. Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11 und der Löffelzylinder 12 sind jeweils Hydraulikzylinder, die durch Hydrauliköl angetrieben werden.
• Der Ausleger 6 ist relativ zur Dreheinheit 3 um den als Mittelachse dienenden Auslegerbolzen 13 schwenkbar. Der Arm 7 ist relativ zum Ausleger 6 um den Armbolzen 14 schwenkbar, der als parallel zum Auslegerbolzen 13 verlaufende Mittelachse dient. Der Löffel 8 ist relativ zum Arm 7 um den Löffelbolzen 15 schwenkbar, der als parallel zum Auslegerbolzen 13 und zum Armbolzen 14 verlaufende Mittelachse dient.
• Es sollte beachtet werden, dass der Ausleger 6, der Löffel 8, das Arbeitsgerät 2 und die Dreheinheit 3 Beispiele für einen „Ausleger“, einen „Löffel“, ein „Arbeitsgerät“ bzw. eine „Dreheinheit“ im Sinne der vorliegenden Erfindung sind.
• 2 ist ein Diagramm, das die Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
• 2 ist eine Seitenansicht der Arbeitsmaschine 100.
• Der Auslegerzylinder 10 hat einen Drucksensor 6a, der an einer Kopfseite des Auslegerzylinders 10 angebracht ist. Der Drucksensor 6a ist in der Lage, den Druck (Kopfdruck) des Hydrauliköls in einer zylinderkopfseitigen Ölkammer 40A (3) des Auslegerzylinders 10 zu erfassen. Der Auslegerzylinder 10 hat einen Drucksensor 6b, der an der Unterseite des Auslegerzylinders 10 angebracht ist. Der Drucksensor 6b ist in der Lage, den Druck (Bodendruck) des Hydrauliköls in einer zylinderbodenseitigen Ölkammer 40B (3) des Auslegerzylinders 10 zu erfassen.
• Die Hubsensoren (Erfassungseinheiten) 7a, 7b, 7c sind jeweils am Auslegerzylinder 10, am Armzylinder 11 und am Löffelzylinder 12 angebracht.
• Die Hubsensoren 7a, 7b, 7c und die Drucksensoren 6a, 6b sind jeweils elektrisch mit einer Verarbeitungseinheit 31 eines Steuergeräts 30 verbunden.
• Die Verarbeitungseinheit 31 berechnet einen Auslegerwinkel A1 auf der Grundlage eines Sensorausgangs des Hubsensors 7a des Auslegerzylinders 10. Die Verarbeitungseinheit 31 berechnet einen Auslegerwinkel A2 auf der Grundlage eines Sensorausgangs des Hubsensors 7b des Auslegerzylinders 11. Die Verarbeitungseinheit 31 berechnet einen Löffelwinkel A3 auf der Grundlage eines Sensorausgangs des Hubsensors 7c des Löffelzylinders 12. Es sollte beachtet werden, dass in diesem Beispiel ein Fall beschrieben wird, in dem der Auslegerwinkel A1, der Armwinkel A2 und der Löffelwinkel A3 auf der Grundlage der Sensorausgänge der Hubsensoren 7a, 7b, 7c berechnet werden, aber die Art und Weise, wie solche Winkel berechnet werden, ist nicht speziell auf diesen Fall beschränkt, und der Auslegerwinkel A1, der Armwinkel A2 und der Löffelwinkel A3 können zum Beispiel unter Verwendung einer Trägheitsmesseinheit (IMU) berechnet werden, die am Ausleger 6, am Arm 7 und am Löffel 8 angebracht ist.
• Als Ergebnis erhält die Verarbeitungseinheit 31 den Kopfdruck und den Bodendruck am Auslegerzylinder 10, Auslegerwinkel A1, Armwinkel A2 und Löffelwinkel A3.
• Die Steuereinheit 30 kann nicht nur die Verarbeitungseinheit 31, sondern auch eine Speichereinheit 32 umfassen. Die Speichereinheit 32 kann Gewichte, Formen und dergleichen des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 8 speichern.
• Solche Informationen können in der Speichereinheit 32 als Standardinformationen gespeichert sein oder von außerhalb der Arbeitsmaschine 100 durch einen vom Fahrer ausgeführten Vorgang in die Speichereinheit 32 importiert werden.
• Die Steuereinheit 30 (Verarbeitungseinheit 31) hat die Funktion, eine aktuelle Last (Berechnungslast) W im Löffel 8 auf der Grundlage einer Last am Auslegerzylinder 10 zu berechnen. Insbesondere berechnet die Steuereinheit 30 (Verarbeitungseinheit 31) die aktuelle Last (Berechnungslast) W im Löffel 8 auf der Grundlage eines Gleichgewichts zwischen den Momenten des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 8. Es sollte beachtet werden, dass die Last auf den Auslegerzylinder 10 eine sogenannte Axialkraft ist, die sich aus dem Kopfdruck und dem Bodendruck des Auslegerzylinders 10 ergibt.
• <Verfahren zur Berechnung der Belastung W>
• 3 ist ein Diagramm, das schematisch das Arbeitsgerät 2 zur Beschreibung eines Gleichgewichts zwischen Momenten gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
• Wie in 3 dargestellt, wird gemäß der ersten Ausführungsform die aktuelle Last W im Löffel 8 auf der Grundlage eines Gleichgewichts zwischen den Momenten um den Auslegerbolzen 13 ermittelt. Dabei wird das Gleichgewicht zwischen den Momenten um den Auslegerbolzen 13 durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. $${\text{M}}_{\text{Auslegerzyl}}={\text{M}}_{\text{Ausleger}}+{\text{M}}_{\text{Arm}}+{\text{M}}_{\text{L}\ddot{\text{o}}\text{ffel}}+\text{W}*\text{L}$$

  
• In der Gleichung (1) bezeichnet M_Auslegerzyl ein Moment um den Auslegerbolzen 13 des Auslegerzylinders 10. M_Ausleger bezeichnet ein Moment um den Auslegerbolzen 13 des Auslegers 6. M_Arm bezeichnet ein Moment um den Auslegerbolzen 13 des Auslegers 7. M_Löffel bezeichnet ein Moment um den Auslegerbolzen 13 des Löffels 8. W bezeichnet die aktuelle Last im Löffel 8. L bezeichnet den horizontalen Abstand zwischen dem Auslegerbolzen 13 und dem Löffelbolzen 15 (der Bereich, in dem der Löffel 8 vom Arm 7 getragen wird).
• M_Auslegerzyl wird aus einer Last (dem Kopfdruck und dem Bodendruck) des Auslegerzylinders 10 berechnet.
• M_Ausleger wird aus dem Produkt des Abstands r1 zwischen der Position des Schwerpunkts C1 des Auslegers 6 und dem Auslegerbolzen 13 und dem Gewicht M1 des Auslegers 6 (r1 * M1) berechnet. Die Position des Schwerpunkts C1 des Auslegers 6 wird aus dem Auslegerwinkel A1 und dergleichen berechnet. Das Gewicht M1 des Auslegers 6 und dergleichen werden in der Speichereinheit 32 gespeichert.
• M_Arm wird aus dem Produkt des Abstands r2 zwischen der Position des Schwerpunkts C2 des Arms 7 und dem Auslegerbolzen 13 und dem Gewicht M2 des Arms 7 (r2 * M2) berechnet. Die Position des Schwerpunkts C2 des Arms 7 wird aus dem Armwinkel A2 und dergleichen berechnet. Das Gewicht M2 des Arms 7 und dergleichen werden in der Speichereinheit 32 gespeichert.
• M_Löffel wird aus dem Produkt des Abstands r3 zwischen der Position des Schwerpunkts C3 des Löffels 8 und dem Auslegerbolzen 13 und dem Gewicht M3 des Löffels 8 (r3 * M3) errechnet. Die Position des Schwerpunkts C3 des Löffels wird aus dem Löffelwinkel A3 und dergleichen berechnet. Das Gewicht M3 des Löffels 8 und dergleichen wird in der Speichereinheit 32 gespeichert.
• Währenddessen erfasst der Drucksensor 6a den Kopfdruck am Auslegerzylinder 10. Der Drucksensor 6b erfasst den Bodendruck des Auslegerzylinders 10. Das Moment M_Auslegerzyl um den Auslegerbolzen 13 des Auslegerzylinders 10 wird von der Steuereinheit 30 oder ähnlichem auf der Grundlage des Kopfdrucks und des Bodendrucks auf den Auslegerzylinder 10 berechnet.
• Ein horizontaler Abstand L vom Auslegerbolzen 13 zum Löffelbolzen 15 wird von der Steuereinheit 30 oder dergleichen auf der Grundlage des so berechneten Auslegerwinkels A1 und des Armwinkels A2, einer Länge des Auslegers 6 und einer Länge des Arms 7 berechnet.
• Die aktuelle Last W im Löffel 8 wird von der Steuereinheit 30 oder dergleichen aus der obigen Gleichung (1) berechnet, in die die Momente M_Auslegerzyl, M_Ausleger, M_Arm, M_Löffel und der wie berechnete Abstand L, wie zuvor beschrieben, eingesetzt werden.
• Wie zuvor beschrieben, wird die Last W aus dem Verschiebungsbetrag, dem Kopfdruck, dem Bodendruck und dergleichen jedes der Zylinder 10, 11, 12 berechnet.
• <Funktionale Konfiguration der Verarbeitungseinheit 31 >
• 4 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration der Verarbeitungseinheit 31 der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
• Wie in 4 dargestellt, kann die Verarbeitungseinheit 31 der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform den Auslegerwinkel A1, den Armwinkel A2 und den Löffelwinkel A3 auf der Grundlage des Verschiebungsbetrags jedes Zylinders 10, 11, 12, wie zuvor beschrieben, berechnen und die Positionen des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 8 auf der Grundlage des Auslegerwinkels A1, des Armwinkels A2 und des Löffelwinkels A3, die auf diese Weise berechnet wurden, identifizieren, wodurch eine automatische Steuerung ermöglicht wird. In dieser Hinsicht führt die Verarbeitungseinheit 31 eine automatische Steuerungsverarbeitung der wiederholten Ausführung einer Reihe von Vorgängen aus, einschließlich eines Aushubvorgangs, eines Drehvorgangs nach dem Aushub, eines Entladevorgangs und eines Drehvorgangs nach dem Entladen.
• Die Verarbeitungseinheit 31 umfasst eine Steuereinheit 50 für den Nachaushubvorgang, die einen Vorgang in einem Zeitraum vom Ende des Aushubs bis zum Beginn des Entladens einschließlich des Drehvorgangs steuert, eine Verarbeitungseinheit 52 für die Lastmessung, die eine Last im Löffel 8 misst, eine Steuereinheit 54 für den Aushubvorgang, die den Aushubvorgang steuert, eine Steuereinheit 56 für den Entladevorgang, die den Entladevorgang steuert, eine Steuereinheit 58für den Nachentladevorgang, die einen Vorgang in einem Zeitraum vom Ende des Entladens bis zum Beginn des Aushubs einschließlich des Drehvorgangs steuert, und eine Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs, die einen Nachaushubvorgang einstellt.
• Die Steuereinheit 54 für den Aushubvorgang steuert das Arbeitsgerät 2, um den Aushubvorgang des Aushubs von Schmutz und ähnlichem als Aushubobjekt mit dem Löffel 8 durchzuführen. Die Steuereinheit 54 für den Aushubvorgang stellt eine Öffnungsfläche des Löffels 8 in horizontaler Richtung oder in einer Richtung nahe der horizontalen Richtung ein, um Schmutz und dergleichen während des Aushubvorgangs des Löffels 8 stabil zu halten.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt einen Vorgang zum Bewegen von Schmutz und ähnlichem, der während des Aushubvorgangs im Löffel 8 gehalten wird, in eine Entladeposition ein, indem sie mindestens einen der Drehvorgänge (Drehvorgang nach dem Aushub) der Dreheinheit 3 oder des Arbeitsgeräts 2 steuert, wobei der Vorgang im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens ausgeführt wird.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt einen ersten Arbeitsgang ein, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und einen zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens ausgeführt werden.
• Die Steuereinheit 50 für den Nachaushubvorgang führt den ersten und den zweiten Arbeitsgang aus, die von der Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs in der Zeit zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens festgelegt wurden.
• Die Steuereinheit 50 für den Nachaushubvorgang bewegt den durch den Aushubvorgang im Löffel 8 gehaltenen Schmutz und dergleichen in die Entladeposition, indem sie mindestens einen der Drehvorgänge (Drehvorgang nach dem Aushub) der Dreheinheit 3 oder des Arbeitsgeräts 2 steuert. Die Steuereinheit 50 für den Nachaushubvorgang führt den ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und den zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist, aus.
• Nach dem Drehvorgang nach dem Aushub steuert die Steuereinheit 56 für den Entladevorgang das Arbeitsgerät 2, um den Entladevorgang zum Entladen des im Löffel 8 befindlichen Schmutzes und dergleichen in die Ladefläche eines Muldenkippers durchzuführen.
• Die Steuereinheit 58 für den Nachentladevorgang bewegt den nach dem Entladevorgang geleerten Löffel 8 durch den Drehvorgang (Nachentlade-Drehvorgang) der Dreheinheit 3 im Zeitraum zwischen dem Ende des Entladevorgangs und dem Beginn des Aushubs in eine Aushubposition.
• Die Steuereinheit 54 für den Aushubvorgang steuert das Arbeitsgerät 2 erneut, um den Aushubvorgang des Aushubs von Schmutz und ähnlichem, der ein Aushubobjekt ist, mit dem Löffel 8 auszuführen. Die nachfolgenden Vorgänge sind die gleichen wie zuvor beschrieben und werden wiederholt ausgeführt.
• Die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 misst die Last im Löffel 8 in der vorbestimmten Periode zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens. Die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 misst die Last im Löffel 8 im Zeitraum des zweiten Arbeitsgangs, der im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens ausgeführt wird.
• Es sollte beachtet werden, dass die Steuereinheit 50 für den Nachaushubvorgang, die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 und die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs Beispiele für eine „Steuereinheit für den ersten Arbeitsgang“, eine „Verarbeitungseinheit für die Lastmessung“ bzw. eine „Einstelleinheit für den ersten Arbeitsgang“ gemäß der vorliegenden Erfindung sind.
• <Einstellung des Nachaushubvorgangs>
• 5 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung des Nachaushubvorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
• Wie in 5 dargestellt, bewegt die Arbeitsmaschine 100 den Löffel 8 in die Entladeposition für den Nachaushubvorgang. Dafür ist ein Muldenkipper 200 bereitgestellt, und die Arbeitsmaschine 100 entlädt den im Löffel 8 befindlichen Schmutz und dergleichen in die Ladefläche des Muldenkippers 200.
• Ein Punkt P10 ist ein Aushubendpunkt nach dem Aushubvorgang und ist auch ein Drehstartpunkt (Start), an dem der Drehvorgang gestartet wird. Ein Punkt P13 ist ein Drehendpunkt (Ziel), an dem der Drehvorgang beendet wird. Die Punkte P10 und P13 sind dreidimensionale Koordinaten und in der Speichereinheit 32 vorab gespeichert.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt den ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und den zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist, ein, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang in dem Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens ausgeführt werden.
• Zum Beispiel stellt die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs den ersten Arbeitsgang des Anhebens des Löffels 8 vom Startpunkt des Drehvorgangs während der Ausführung des Drehvorgangs auf eine Höhe ein, bei der die Entladung beginnt, damit der Löffel 8 nicht mit der Ladefläche des Muldenkippers 200 in Kontakt kommt, und stellt den zweiten Arbeitsgang des Drehens des Löffels 8 zum Endpunkt des Drehvorgangs, nachdem der Löffel 8 auf die Höhe eingestellt ist, bei der die Entladung beginnt, ein.
• Ein Punkt P12 ist ein Punkt, an dem der Drehvorgang vom ersten Arbeitsgang zum zweiten Arbeitsgang umgeschaltet wird. In diesem Beispiel führt die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Messung einer Last im Löffel 8 im Zeitraum des zweiten Arbeitsgangs aus.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs berechnet den Punkt P12 auf der Grundlage von Punkt P10 und Punkt P13 und legt einen Abschnitt von Punkt P10 zu Punkt P12 als ersten Arbeitsgang und einen Abschnitt von Punkt P12 zu Punkt P13 als zweiten Arbeitsgang fest.
• Konkret berechnet die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs eine Solllöffelhöhe HA, auf die der Löffel 8 angehoben wird, basierend auf den Informationen zu den Punkten P10 und P13.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs berechnet eine Einstellperiode bzw. Sollperiode TB, in der der Löffel 8 auf die Solllöffelhöhe HA angehoben wird, basierend auf einer eingestellten Geschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist. Die Speichereinheit 32 speichert vorab die Geschwindigkeit, mit der der Ausleger 6 und der Arm 7 betätigt werden, um den Löffel 8 anzuheben oder abzusenken, als Sollgeschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist. Die Speichereinheit 32 speichert vorab außerdem eine Drehgeschwindigkeit.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs berechnet den Punkt P12 auf der Grundlage der Einstellperiode TB und der Drehgeschwindigkeit.
• Der Punkt P12 wird als eine Position berechnet, die um die Solllöffelhöhe HA des Löffels höher ist als der Punkt P10, und als eine Position nach dem Drehvorgang um die Mittelachse der Dreheinheit 3 vom Punkt P10 um einen Drehwinkel β auf der Grundlage der Einstellperiode TB und der Drehgeschwindigkeit.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt die Einstellperiode TB ein, in der sich der Löffel 8 von Punkt P10 zu Punkt P12 bewegt, um die Höhe des Löffels 8 einzustellen, während sie die Dreheinheit 3 und das Arbeitsgerät 2 steuert, um den Drehvorgang auszuführen.
• Die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt eine Einstellzeit TA ein, in der sich der Löffel 8 von einem Punkt P12 zu einem Punkt P13 als der zweite Arbeitsgang zur Steuerung der Dreheinheit 3 bewegt, nur um den Drehvorgang durchzuführen.
• In diesem Beispiel misst die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 eine Last im Löffel 8 während des zweiten Arbeitsgangs. Die Periode TA ist eine messbare Periode, in der die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Last im Löffel 8 messen kann.
• 6 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Bodendrucks am Auslegerzylinder 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
• In 6 ist ein Fall dargestellt, in dem die automatische Steuerung der wiederholten Ausführung einer Reihe von Vorgängen, einschließlich des Aushubvorgangs, des Drehvorgangs nach dem Aushub, des Entladevorgangs und des Drehvorgangs nach dem Entladen, ausgeführt wird. Es ist ein Zustand dargestellt, in dem der Bodendruck mit der Bewegung des Auslegers 6 während des Betriebs schwankt.
• Der Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn der Entladung umfasst den ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und den zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist. Im zweiten Arbeitsgang ist die Bewegung des Auslegers 6 in der vertikalen Richtung gering, so dass der Bodendruck während der Messung stabil ist. Es ist daher möglich, die Messverarbeitung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, da die Messung einer Last im Löffel 8 während des zweiten Arbeitsgangs durchgeführt wird, in der der Bodendruck stabil ist.
• Obwohl der Zustand des Bodendrucks auf den Auslegerzylinder 10 in diesem Beispiel beschrieben wurde, gilt das Gleiche für den Zustand des Kopfdrucks auf den Auslegerzylinder 10.
• Die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 kann die Messung einer Last im Löffel 8 durchführen, wenn der Löffel 8 den Punkt P12 erreicht.
• Je näher am Beginn der Entladung, d.h. je näher am Ende der messbaren Periode TA, desto stabiler ist der Bodendruck auf den Auslegerzylinder, so dass eine sehr genaue Messung möglich ist. Wenn der Löffel 8 eine vorbestimmte Position in der Nähe des Endes der messbaren Periode TA erreicht, kann daher die Messung der Last im Löffel 8 durchgeführt werden.
• Des Weiteren kann die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Messung einer Last im Löffel 8 durchführen, wenn der Änderungsbetrag des Bodendrucks am Auslegerzylinder 10, der vom Drucksensor 6b erfasst wird, kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert wird. Es ist zu beachten, dass bei Verwendung des Drucksensors 6a anstelle des Drucksensors 6b die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 ausgeführt werden kann, wenn der Änderungsbetrag des Kopfdrucks am Auslegerzylinder 10 kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert wird.
• Obwohl der Fall beschrieben wurde, in dem die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 ausführt, wenn der Löffel 8 den Punkt P12 erreicht, kann die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 nicht nur ausgeführt werden, wenn der Löffel 8 die vorgegebene Position erreicht, sondern auch, wenn die Höhe des Löffels 8 größer oder gleich einem vorgegebenen Wert wird. Insbesondere kann die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Messung der Last im Löffel 8 durchführen, wenn der Löffel 8 vom Punkt P10 um die Solllöffelhöhe HA angehoben wird.
• Es ist zu beachten, dass der Fall, in dem die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang so einstellt, dass der erste Arbeitsgang zur Steuerung des Arbeitsgeräts 2 und der Dreheinheit 3 den Löffel 8 vom Drehstartpunkt anhebt und den Löffel 8 auf die Höhe einstellt, auf der das Entladen beginnt, und der zweite Arbeitsgang zur Steuerung der Dreheinheit 3 nur in dieser Reihenfolge im Zeitraum vom Ende des Aushubs bis zum Beginn des Entladens ausgeführt wird, jedoch ist die Art und Weise, wie der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang eingestellt werden, nicht speziell auf diesen Fall beschränkt. Beispielsweise kann die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang so einstellen, dass im Zeitraum vom Ende des Aushubs bis zum Beginn des Entladens nur der zweite Arbeitsgang zur Steuerung der Dreheinheit 3 und der erste Arbeitsgang zur Steuerung des Arbeitsgeräts 2 und der Dreheinheit 3 zum Einstellen des Löffels 8 auf die Höhe, bei der das Entladen beginnt, in dieser Reihenfolge ausgeführt werden.
• (Erste Modifikation)
• In der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Messung einer Last im Löffel 8 während des zweiten Arbeitsgangs ausführt, in der die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens gering ist.
• Um die Messung mit hoher Genauigkeit durchführen zu können, ist es wünschenswert, dass die messbare Periode TA länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist.
• 7 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionalen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31# der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• In Bezug auf 7 unterscheidet sich die Verarbeitungseinheit 31# von der in 4 beschriebenen Verarbeitungseinheit 31 dadurch, dass die Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs durch eine Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs ersetzt wird. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie in 4 beschrieben, so dass im Folgenden keine detaillierte Beschreibung dieser Konfigurationen erfolgt.
• Die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs umfasst eine Berechnungseinheit 64 für die Soll-Drehperiode und eine Einstelleinheit 66.
• Die Berechnungseinheit 64 für die Soll-Drehperiode berechnet eine erste Einstellperiode der Dreheinheit 3 auf der Grundlage des Startpunkts und des Endpunkts der Dreheinheit 3 sowie der Drehgeschwindigkeit der Dreheinheit 3.
• Die Einstelleinheit 66 stellt fest, ob die erste Soll-Drehperiode länger als oder gleich einer vorbestimmten Periode ist. Wenn die erste Soll-Drehperiode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, stellt die Einstelleinheit 66 den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang zumindest während der vorbestimmten Periode oder länger ausgeführt wird, um eine Last innerhalb des Löffels 8 zu messen. Wenn die erste Soll-Drehperiode nicht länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, stellt die Einstelleinheit 66 den ersten und zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang während der vorbestimmten Periode oder länger ausgeführt wird, um eine Last im Löffel 8 zu messen.
• Die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs berechnet die erste Einstellperiode der Dreheinheit 3 auf der Grundlage des Startpunkts und des Endpunkts der Dreheinheit 3 und der Drehgeschwindigkeit der Dreheinheit 3. Die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt fest, dass die erste Soll-Drehperiode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist. Wenn die erste Soll-Drehperiode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, stellt die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang zumindest während der vorbestimmten Periode oder länger ausgeführt wird, um eine Last im Löffel 8 zu messen.
• Einstellung des Nachaushubvorgangs>
• 8 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung des Nachaushubvorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• Wie in 8 dargestellt, ist das Konzept im Wesentlichen dasselbe wie in 5 beschrieben.
• Es ist ein Fall dargestellt, in dem die Arbeitsmaschine 100 den Löffel 8 nach dem Aushub in die Entladeposition bewegt. Dafür ist ein Muldenkipper 200 bereitgestellt, und die Arbeitsmaschine 100 entlädt den im Löffel 8 befindlichen Schmutz und Ähnliches in die Ladefläche des Muldenkippers 200.
• Zum Beispiel stellt die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs einen ersten Arbeitsgang des Anhebens des Löffels 8 vom Drehstartpunkt auf die Höhe, auf der die Entladung beginnt, damit der Löffel 8 nicht mit der Ladefläche des Muldenkippers 200 in Berührung kommt, und einen zweiten Arbeitsgang des Drehens des Löffels 8 zum Drehendpunkt, nachdem der Löffel 8 auf die Höhe eingestellt wurde, auf der die Entladung beginnt, ein.
• Die Berechnungseinheit 64 für die Soll-Drehperiode berechnet den Drehwinkel α auf der Grundlage von Punkt P10, Punkt P13 und der Mittelachse der Dreheinheit 3.
• Die Berechnungseinheit 64 für die Soll-Drehperiode berechnet eine erste Soll-Drehperiode T, während der die Dreheinheit 3 auf der Grundlage des Drehwinkels α und der Drehgeschwindigkeit von dem Drehstartpunkt zu dem Drehendpunkt gedreht wird.
• Die Einstelleinheit 66 bestimmt, ob die erste Soll-Drehperiode T länger oder gleich einer vorbestimmten Periode Tp ist. Wenn die erste Soll-Drehperiode T länger als oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist, stellt die Einstelleinheit 66 den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang zumindest während der vorbestimmten Periode Tp oder länger ausgeführt wird, um eine Last innerhalb des Löffels 8 zu messen. Wenn die erste Soll-Drehperiode T nicht länger als oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist, stellt die Einstelleinheit 66 den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang während der vorbestimmten Periode Tp oder länger ausgeführt wird, um eine Last innerhalb des Löffels 8 zu messen.
• In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem die erste Soll-Drehperiode T größer oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist.
• Die Einstelleinheit 66 stellt unter Verwendung einer verbleibenden Periode Tq, die durch Subtraktion der vorbestimmten Periode Tp von der ersten Soll-Drehperiode T erhalten wird, als Beispiel den ersten Arbeitsgang des Anhebens des Löffels 8 vom Drehstartpunkt ein, während der Drehvorgang ausgeführt wird, damit der Löffel 8 nicht mit der Ladefläche des Kippers 200 in Berührung kommt und der Löffel 8 effizient auf die Höhe eingestellt wird, bei der die Entladung beginnt.
• In diesem Beispiel berechnet die Einstelleinheit 66 die Solllöffelhöhe HA, auf die der Löffel 8 angehoben wird, auf der Grundlage der Informationen über die Punkte P10 und P13.
• Die Einstelleinheit 66 berechnet die Einstellperiode TB, in der der Löffel 8 um die Solllöffelhöhe HA angehoben wird, auf der Grundlage der eingestellten Geschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist. Die Speichereinheit 32 speichert vorab die Geschwindigkeit, mit der der Ausleger 6 und der Arm 7 betätigt werden, um den Löffel 8 anzuheben oder abzusenken, als die eingestellte Geschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist.
• In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem die Einstelleinheit 66 die Periode Tq mit der Einstellperiode TB vergleicht und die Periode Tq größer oder gleich der Einstellperiode TB ist.
• Die Einstelleinheit 66 stellt die Einstellperiode TB in der Periode Tq als eine Periode ein, während der der erste Arbeitsgang der Steuerung der Dreheinheit 3 und des Arbeitsgeräts 2 zur Einstellung der Höhe des Löffels 8 während der Ausführung des Drehvorgangs ausgeführt wird.
• Dann legt die Einstelleinheit 66 die Periode TA, die sich aus der Subtraktion der Einstellperiode TB von der ersten Soll-Drehperiode T ergibt, als eine Periode fest, während der nur der zweite Arbeitsgang der Steuerung der Dreheinheit 3 ausgeführt wird.
• In diesem Beispiel misst die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 eine Last im Löffel 8 während des zweiten Arbeitsgangs. Die Periode TA ist eine messbare Periode, in der die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Last im Löffel 8 messen kann.
• In diesem Beispiel stellt die Einstelleinheit 66 den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während eines vorbestimmten Zeitraums Tp im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens gewährleistet ist. Die vorbestimmte Periode Tp ist vorgesehen, um eine Vielzahl von Abtastpunkten zu erfassen, wie z.B. den Verschiebungsbetrag, den Kopfdruck und den Bodendruck jedes Zylinders 10, 11, 12, wodurch die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 eine Last mit hoher Genauigkeit messen kann.
• Die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 kann eine ausreichende Anzahl von Abtastpunkten erfassen, die für die Messung einer Last mit hoher Genauigkeit verwendet werden, wenn die messbare Periode TA länger als oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist.
• Da die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Messung der Last im Löffel 8 während des zweiten Arbeitsgangs ausführt, in der der Druck auf einen Hydraulikzylinder aufgrund der geringen vertikalen Bewegung des Auslegers 6 stabil ist, kann die Messverarbeitung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.
• Es sollte beachtet werden, dass die zuvor beschriebene Einstellung des ersten und des zweiten Arbeitsgangs durch die Einstelleinheit 66 ein Beispiel ist.
• Beispielsweise kann die Einstelleinheit 66 den ersten und den zweiten Arbeitsgang so einstellen, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs zur Steuerung der Dreheinheit 3 nur während der vorbestimmten Periode Tp ab dem Drehstartpunkt erfolgt und der erste Arbeitsgang zum Anheben des Löffels 8 auf die Höhe, auf der die Entladung beginnt, während der Ausführung des Drehvorgangs unter Verwendung der Periode Tq im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn der Entladung ausgeführt wird.
• Wenn die erste Soll-Drehperiode T nicht länger oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist, kann die Einstelleinheit 66 die Drehgeschwindigkeit so einstellen, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs beispielsweise während der vorbestimmten Periode Tp gewährleistet ist. Zum Beispiel können der erste und der zweite Arbeitsgang durch Verringern der Drehgeschwindigkeit eingestellt werden, um die erste Soll-Drehperiode T zu verlängern und die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs während der vorbestimmten Periode Tp oder länger sicherzustellen.
• 9 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Ablaufs der Einstellung des Nachaushubvorgangs durch die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• Mit Bezug auf 9 führt die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs die Berechnung der Soll-Drehperiode durch (Schritt S2). Die Berechnungseinheit 64 für die Soll-Drehperiode berechnet den Drehwinkel α basierend auf dem Punkt P10, der der Drehstartpunkt ist, dem Punkt P13, der der Endpunkt der Drehung ist, und der Mittelachse der Dreheinheit 3. Die Berechnungseinheit 64 für die Soll-Drehperiode berechnet die erste Soll-Drehperiode T, während der die Dreheinheit 3 auf der Grundlage des Drehwinkels α und der Drehgeschwindigkeit gedreht wird.
• Als Nächstes bestimmt die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs, ob die erste Soll-Drehperiode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist (Schritt S4). Die Einstelleinheit 66 bestimmt, ob die erste Soll-Drehperiode T länger als die vorbestimmte Periode Tp oder gleich dieser ist.
• Als nächstes, wenn festgestellt wird, dass die erste Soll-Drehperiode länger als oder gleich der vorbestimmten Periode ist (JA in Schritt S4), stellt die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang während der vorbestimmten Periode oder länger ausgeführt wird (Schritt S6). Dann wird die Verarbeitung beendet (ENDE). Die Einstelleinheit 66 stellt den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während der vorbestimmten Periode Tp im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens gewährleistet ist.
• Andererseits, wenn festgestellt wird, dass die erste Soll-Drehperiode nicht länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist (NEIN in Schritt S4), passt die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs die Drehgeschwindigkeit an (Schritt S8). Dann fährt die Verarbeitung mit Schritt S6 fort, und die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs stellt den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass der zweite Arbeitsgang während der vorbestimmten Periode oder länger ausgeführt wird.
• Die Einstelleinheit 66 passt die Solldrehzahl der Dreheinheit 3 so an, dass die Solldrehzahl niedriger wird. Es ist daher möglich, die erste Soll-Drehperiode T basierend auf der so eingestellten Drehgeschwindigkeit zu verlängern. Wie zuvor beschrieben, stellt die Einstelleinheit 66 den ersten und den zweiten Arbeitsgang so ein, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während der vorbestimmten Periode Tp im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens gewährleistet ist.
• Daher kann die messbare Periode, die länger als oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist, sichergestellt werden, so dass die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 eine ausreichende Anzahl von Abtastpunkten erfassen kann, die für die Messung einer Last verwendet werden. Dies wiederum ermöglicht es der Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52, die Messverarbeitung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
• Es ist zu beachten, dass der Bodendruck des Auslegerzylinders umso stabiler ist, je näher der Beginn der Entladung, d. h. je näher das Ende des Messzeitraums liegt, so dass eine sehr genaue Messung möglich ist. Daher werden Daten während des vorbestimmten Zeitraums kurz vor dem Ende des Messzeitraums erfasst, und dann kann die Messung einer Last im Löffel 8 durchgeführt werden.
• Insbesondere kann die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 während der vorbestimmten Periode vor dem Beginn des Entladens Daten erfassen, wobei ein Startzeitpunkt des Entladens als Auslöser verwendet wird, und die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 ausführen.
• (Zweite Modifikation)
• In der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf 8 der Fall beschrieben, dass die Periode Tq mit der Einstellperiode TB verglichen wird und die Periode Tq länger oder gleich der Einstellperiode TB ist. Andererseits kann, wenn die Periode Tq mit der Einstellperiode TB verglichen wird, die Einstellperiode TB kann länger als die Periode Tq sein. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass eine messbare Zeit TA, die größer oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist, nicht sichergestellt werden kann.
• Daher wird in einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform ein Verfahren zum Einstellen der Einstellperiode TB beschrieben.
• Beispielsweise vergleicht die Einstelleinheit 66 die Periode Tq mit der Einstellperiode TB, und wenn die Einstellperiode TB länger als die Periode Tq ist, wird die eingestellte Geschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist, angepasst. Insbesondere kann durch eine Erhöhung der Steiggeschwindigkeit des Auslegers 6 und des Arms 7 die Einstellperiode TB verkürzt werden. Beispielsweise kann Hydrauliköl, das dem Armzylinder 11 zugeführt wird, dem Auslegerzylinder 10 zugeführt werden, um den Ausleger 6 zu beschleunigen. Die Beschleunigung des Auslegers 6 zur Erhöhung der Steiggeschwindigkeit kann die Einstellperiode TB verkürzen.
• Die Einstelleinheit 66 kann den ersten und den zweiten Arbeitsgang so einstellen, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während einer vorbestimmten Periode Tp gewährleistet ist, indem die eingestellte Geschwindigkeit in vertikaler Richtung auf einen Standardwert des Arbeitsgeräts 2 eingestellt wird, um die Einstellperiode TB zu verkürzen, während der der erste Arbeitsgang im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens ausgeführt wird.
• Die Einstelleinheit 66 kann die Ausführung der Vorbereitungsbearbeitung vor der Drehung so einstellen, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während einer vorbestimmten Periode Tp im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn des Entladens sichergestellt wird.
• 10 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionellen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31P der Arbeitsmaschine 100 gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• Die in 10 gezeigte Verarbeitungseinheit 31P unterscheidet sich von der in 7 gezeigten Verarbeitungseinheit 31# dadurch, dass die Einheit 60# zur Einstellung des Nachaushubvorgangs durch eine Einheit 60P zur Einstellung des Nachaushubvorgangs ersetzt ist. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen, so dass im Folgenden keine detaillierte Beschreibung dieser Konfigurationen erfolgt.
• Die Einheit 60P zur Einstellung des Nachaushubvorgangs unterscheidet sich von der Einheit 60 zur Einstellung des Nachaushubvorgangs dadurch, dass außerdem eine Einstelleinheit 69 zur Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung vorgesehen ist.
• Wenn festgestellt wird, dass eine messbare Periode TA, die länger als oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist, nicht sichergestellt werden kann, stellt die Einheit 60P zur Einstellung des Nachaushubvorgangs die Ausführung der Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung so ein, dass die messbare Periode TA länger als oder gleich der vorbestimmten Periode Tp ist.
• Insbesondere stellt die Einstelleinheit 69 zur Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung die Ausführung der Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung zur Steuerung des Arbeitsgeräts 2 ein, um die Höhe des Löffels 8 vor dem Beginn des Drehvorgangs der Dreheinheit 3 als Teil des ersten Arbeitsgangs in Übereinstimmung mit einer Anweisung der Einstelleinheit 66 einzustellen.
• 11 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung des Nachaushubvorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• In 11 ist ein Fall dargestellt, in dem die Arbeitsmaschine 100 den Löffel 8 durch den Nachaushubvorgang auf die gleiche Weise wie in 8 beschrieben in die Entladeposition bewegt. Der Drehstartpunkt, an dem der Drehvorgang gestartet wird, ist jedoch anders.
• Insbesondere ist der Punkt P10 ein Endpunkt des Aushubs nach dem Aushubvorgang. Punkt P11 ist ein Drehstartpunkt, an dem der Drehvorgang gestartet wird. Punkt P13 ist ein Drehendpunkt, an dem der Drehvorgang beendet wird.
• Die Einstelleinheit 69 zur Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung stellt die Ausführung der Vorbereitungsverarbeitung vor dem Drehen zur Steuerung des Arbeitsgeräts 2 ein, um den Löffel 8 von Punkt P10 zu Punkt P11 anzuheben.
• Die Steuereinheit 50 für den Nachaushubvorgang steuert das Arbeitsgerät 2, um die Höhe des Löffels 8 vor dem Beginn des Drehbetriebs der Dreheinheit 3 in Übereinstimmung mit der Einstellung der Vorbereitungsbearbeitung vor der Drehung, die von der Einstelleinheit 69 zur Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung vorgenommen wurde, anzupassen.
• In diesem Beispiel wird der Drehstartpunkt, an dem der Drehvorgang gestartet wird, durch die Vorbereitung der Drehung von P10 auf P11 geändert. Infolgedessen wird die Solllöffelhöhe des Löffels ab dem Drehstartpunkt P11 auf HA# eingestellt. Durch diese Anpassung kann die Einstellperiode TB# verkürzt werden, in dem der Löffel 8 auf die Höhe angehoben wird, bei der die Entladung beginnt, und die Ausführung der Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung so eingestellt werden, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während des vorbestimmten Zeitraums Tp oder länger im Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn der Entladung gewährleistet ist.
• Gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform wird bei der Ausführung der Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung der Drehstartpunkt, an dem der Drehvorgang gestartet wird, so eingestellt, dass die Ausführung des zweiten Arbeitsgangs stets während eines vorbestimmten Zeitraums Tp oder länger gewährleistet ist, und die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 wird im Zeitraum des zweiten Arbeitsgangs ausgeführt, so dass die Messverarbeitung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.
• (Dritte Modifikation)
• Obwohl der Fall, in dem die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 in der Zeit vom Ende des Aushubs bis zum Beginn des Entladens ausgeführt wird, zuvor beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auch auf einen Fall anwendbar, in dem die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 in der Zeit vom Ende des Entladens bis zum Beginn des Aushubs ausgeführt wird.
• 12 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionalen Konfiguration einer Verarbeitungseinheit 31Q der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• In Bezug auf 12 unterscheidet sich die Verarbeitungseinheit 31Q in ihrer Konfiguration von der in 7 beschriebenen Verarbeitungseinheit 31# dadurch, dass ferner eine Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70, die einen Nachentladevorgang einstellt, vorgesehen ist. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie in 7 beschrieben, so dass im Folgenden keine detaillierte Beschreibung dieser Konfigurationen gegeben wird.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 stellt einen Vorgang zum Bewegen des Löffels 8 nach dem Entladen in die Aushubposition ein, indem sie mindestens einen der Drehvorgänge (Drehvorgang nach dem Entladen) der Dreheinheit 3 oder des Arbeitsgeräts 2 im Zeitraum zwischen dem Ende des Entladens und dem Beginn des Aushubs steuert.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 stellt einen dritten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in der vertikalen Richtung groß ist, und einen vierten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in der vertikalen Richtung klein ist, ein, wobei der dritte Arbeitsgang und der vierte Arbeitsgang in der Zeit zwischen dem Ende des Entladens und dem Beginn des Aushubs ausgeführt werden.
• Die Steuereinheit 58 für den Nachentladevorgang führt den dritten Arbeitsgang und den vierten Arbeitsgang aus, die von der Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 im Zeitraum zwischen dem Ende des Entladens und dem Beginn des Aushubs festgelegt wurden.
• Die Steuereinheit 58 für den Nachentladevorgang bewegt den Löffel 8 nach dem Entladevorgang in die Aushubposition, indem sie mindestens einen der Drehvorgänge (Drehvorgang nach dem Entladen) der Dreheinheit 3 oder des Arbeitsgeräts 2 steuert. Die Steuereinheit 58 für den Nachentladevorgang führt den dritten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und den vierten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist, aus.
• Die Steuereinheit 54 für den Aushubvorgang steuert das Arbeitsgerät 2 erneut, um den Aushubvorgang des Aushubs von Schmutz und ähnlichem, der ein Aushubobjekt ist, mit dem Löffel 8 auszuführen. Die nachfolgenden Vorgänge sind die gleichen wie zuvor beschrieben und werden wiederholt ausgeführt.
• Es sollte beachtet werden, dass die Steuereinheit 58 für den Nachentladevorgang und die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 Beispiele für eine „zweite Arbeitsgangsteuereinheit“ bzw. eine „zweite Arbeitsgangeinstelleinheit“ gemäß der vorliegenden Erfindung sind.
• <Einstellung des Nachentladevorgangs>
• 13 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Beschreibung der Einstellung des NachEntladevorgangs der Arbeitsmaschine 100 gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• Wie in 13 dargestellt, bewegt die Arbeitsmaschine 100 den Löffel 8 in die Aushubposition durch den Nachentladevorgang. Dafür ist ein Muldenkipper 200 vorgesehen, und die Arbeitsmaschine 100 bewegt den Löffel 8, aus dem Schmutz in die Ladefläche des Muldenkippers 200 entladen wurde, in die Aushubposition.
• Ein Punkt P13# ist ein Entladeendpunkt nach dem Entladevorgang und ist auch ein Drehstartpunkt (Start), an dem der Drehvorgang gestartet wird. Ein Punkt P10# ist ein Drehendpunkt (Ziel), an dem der Drehvorgang beendet wird. Die Punkte P10# und P13# sind dreidimensionale Koordinaten und in der Speichereinheit 32 vorab gespeichert.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 stellt einen dritten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in der vertikalen Richtung groß ist, und einen vierten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in der vertikalen Richtung klein ist, ein, wobei der dritte Arbeitsgang und der vierte Arbeitsgang in der Zeit zwischen dem Ende des Entladens und dem Beginn des Aushubs ausgeführt werden.
• Zum Beispiel stellt die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 den vierten Arbeitsgang des Drehens des Löffels 8 vom Drehstartpunkt aus ein, wobei die Höhe der drehenden Schaufel 8, auf der das Entladen beendet wird, beibehalten wird, damit der Löffel 8 nicht mit der Ladefläche des Kippers 200 in Kontakt kommt, und stellt den dritten Arbeitsgang des Absenkens des Löffels 8 von der Höhe, auf der das Entladen beendet wird, und des Einstellens des Löffels 8 auf die Höhe, auf der der Aushub beginnt, ein.
• Ein Punkt P12# ist ein Punkt, an dem der Drehvorgang vom vierten Arbeitsgang zum dritten Arbeitsgang umgeschaltet wird. In diesem Beispiel führt die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Messung einer Last im Inneren des Löffels 8 während des vierten Arbeitsgangs aus.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 berechnet den Punkt P12# auf der Grundlage von Punkt P10# und Punkt P13# und legt einen Abschnitt von Punkt P13# zu Punkt P12# als vierten Arbeitsgang und einen Abschnitt von Punkt P12# zu Punkt P10# als dritten Arbeitsgang fest.
• Insbesondere berechnet die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 eine Solllöffelhöhe HAP, um die der Löffel 8 auf der Grundlage der Informationen zu den Punkten P10# und P13# abgesenkt wird.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 berechnet eine Einstellperiode TTB, während der der Löffel 8 um die Solllöffelhöhe HAP abgesenkt wird, basierend auf der eingestellten Geschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist. Die Speichereinheit 32 speichert vorab die Geschwindigkeit, mit der der Ausleger 6 und der Arm 7 betätigt werden, um den Löffel 8 anzuheben oder abzusenken, als die eingestellte Geschwindigkeit in vertikaler Richtung, die ein Standardwert des Arbeitsgeräts 2 ist. Die Speichereinheit 32 speichert vorab außerdem eine Drehgeschwindigkeit.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 berechnet den Punkt P12# auf der Grundlage der Einstellperiode TTB und der Drehgeschwindigkeit.
• Der Punkt P12# wird als eine Position berechnet, die vor dem Erreichen des Punktes P10# und nach Ausführung des Drehvorgangs um einen Drehwinkel β auf der Grundlage der Einstellperiode TTB und der Drehgeschwindigkeit um die Mittelachse der Dreheinheit 3 liegt, und wenn der Löffel 8 von der Höhe des Punktes P13# um die Solllöffelhöhe HAP des Löffels abgesenkt wird.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 stellt eine Einstellperiode TTA ein, während der sich der Löffel 8 vom Punkt P13# zum Punkt P12# als vierten Arbeitsgang zur Steuerung der Dreheinheit 3 bewegt, nur um den Drehvorgang auszuführen.
• Die Nachentladevorgangs-Einstelleinheit 70 stellt die Einstellperiode TTB ein, während der sich der Löffel 8 vom Punkt P12# zum Punkt P10# als dritten Arbeitsgans zur Steuerung der Dreheinheit 3 und des Arbeitsgeräts 2 während der Ausführung des Drehvorgangs bewegt, um die Höhe des Löffels 8 einzustellen.
• In diesem Beispiel misst die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 eine Last im Löffel 8 während des vierten Arbeitsgangs. Die Periode TTA ist eine messbare Periode, in der die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52 die Last im Löffel 8 messen kann.
• 14 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Bodendrucks am Auslegerzylinder 10 gemäß der dritten Modifikation der ersten Ausführungsform.
• Wie in 14 dargestellt, ist die Ausführung der automatischen Steuerungsverarbeitung der wiederholten Ausführung einer Reihe von Vorgängen, einschließlich des Aushubvorgangs, des Drehvorgangs nach dem Aushub, des Entladevorgangs und des Drehvorgangs nach dem Entladen, dargestellt. Es ist ein Zustand dargestellt, in dem der Bodendruck mit der Bewegung des Auslegers 6 im Betrieb schwankt.
• Der Zeitraum zwischen dem Ende des Aushubs und dem Beginn der Entladung umfasst den ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und den zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist. Im zweiten Arbeitsgang ist die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung gering, so dass der Bodendruck während der Messung stabil ist. Die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 wird in dem Zeitraum ausgeführt, in dem der Bodendruck stabil ist, so dass die Messverarbeitung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.
• Ferner umfasst der Zeitraum vom Ende des Entladens bis zum Beginn des Aushubs den dritten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist, und den vierten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung klein ist. Im vierten Arbeitsgang ist die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung gering, so dass der Bodendruck während der Messung stabil ist. Die Verarbeitung der Messung einer Last im Löffel 8 wird in dem Zeitraum ausgeführt, in dem der Bodendruck stabil ist, so dass die Messverarbeitung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Obwohl der Zustand des Bodendrucks am Auslegerzylinder 10 in diesem Beispiel beschrieben wurde, gilt das Gleiche für den Zustand des Kopfdrucks am Auslegerzylinder 10.
• Es ist daher möglich, die Last im Löffel 8 vor dem Entladen und die Last im Löffel 8 nach dem Entladen genau zu messen.
• Es ist möglich, den in die Ladefläche des Muldenkippers 200 geladenen Schmutz und ähnliches genau zu messen, indem die Differenz zwischen der Ladung im Löffel 8 vor dem Entladen und der Ladung im Löffel 8 nach dem Entladen berechnet wird.
• (Zweite Ausführungsform)
• In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde das Verfahren zur Steuerung der Bewegung des Auslegers 6 während des Drehvorgangs beschrieben, um eine Last in diesem Zeitraum zu messen, aber das Verfahren ist nicht auf den Zeitraum des Drehvorgangs beschränkt, und eine Last kann durch Steuern der Bewegung des Auslegers 6 gemessen werden.
• 15 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer Konfiguration eines Hydrauliksystems der Arbeitsmaschine 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• Wie in 15 gezeigt, umfasst die Arbeitsmaschine 100 einen Auslegerzylinder 10, der den Ausleger 6 antreibt, einen Armzylinder 11, der den Arm 7 antreibt, einen Löffelzylinder 12, der den Löffel 8 antreibt, einen Drehmotor 124, der die Dreheinheit 3 dreht, eine Steuereinheit 130, die die Arbeitsmaschine 100 steuert, einen Motor 138, eine Hydraulikpumpe 140, ein Hauptventil 125, ein Selbstdruckreduzierventil 146 und ein EPC-Ventil 150.
• Der Motor 138 ist zum Beispiel ein Dieselmotor.
• Die Hydraulikpumpe 140 wird vom Motor 138 angetrieben und fördert Hydrauliköl. Die Hydraulikpumpe 140 ist eine Hydraulikpumpe mit variablem Hubraum. Bei der Hydraulikpumpe kann es sich um eine Hydraulikpumpe mit festem Hubraum handeln, die die Fördermenge des Hydrauliköls in Abhängigkeit von der Motordrehzahl des Motors 138 ändert.
• Das Hauptventil 125 nimmt das von der Hydraulikpumpe 140 zugeführte Hydrauliköl auf, um das Hydrauliköl auf den Auslegerzylinder 10, den Armzylinder 11, den Löffelzylinder 12 und den Drehmotor 124 zu verteilen und zuzuführen.
• Die Steuereinheit 130 gibt einen Sollstrom an das EPC-Ventil 150 aus. Das EPC-Ventil 150 steuert das Hauptventil 125 in Übereinstimmung mit dem von der Steuereinheit 130 ausgegebenen Sollstrom.
• Das von der Hydraulikpumpe 140 geförderte Hydrauliköl wird durch das Selbstdruckreduzierventil 146 auf einen konstanten Druck reduziert und als Steuerhydrauliköl zugeführt.
• Die Steuereinheit 130 umfasst gemäß der Ausführungsform eine Verarbeitungseinheit 131 (z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)), eine Speichereinheit 132 und dergleichen und führt ein in der Speichereinheit 132 gespeichertes Programm und dergleichen aus, um die Arbeitsmaschine 100 zu steuern.
• Die Arbeitsmaschine 100 umfasst ferner eine Bedienungsvorrichtung 180, die den Ausleger 6 bedient, eine Lastmesstaste 160 und eine Anzeige 170.
• 16 ist ein Blockdiagramm zur Beschreibung einer funktionalen Konfiguration der Verarbeitungseinheit 131 der Arbeitsmaschine 100 gemäß der zweiten Ausführungsform.
• Wie in 16 dargestellt, umfasst die Verarbeitungseinheit 131 der Arbeitsmaschine 100 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52#, die eine Last im Löffel 8 misst, eine Auslegerbegrenzungs-Steuereinheit 59, die die Bewegung des Auslegers 6 begrenzt, und eine Anzeigesteuereinheit 55, die den auf der Anzeige 170 anzuzeigenden Inhalt steuert.
• In diesem Beispiel misst die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52# eine Last im Löffel 8 in Übereinstimmung mit einem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160. Das Messverfahren ist das gleiche wie in der ersten Ausführungsform, so dass im Folgenden keine Beschreibung der Einzelheiten des Messverfahrens erfolgt.
• Die Auslegerbegrenzungs-Steuereinheit 59 begrenzt die Bewegung des Auslegers 6 in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160.
• Insbesondere deaktiviert die Auslegerbegrenzungs-Steuereinheit 59 die Eingabe von der Bedienungsvorrichtung 180, die den Ausleger 6 in Übereinstimmung mit einem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160 während einer vorbestimmten Periode betätigt.
• Durch dieses Verfahren wird die Bewegung des Auslegers 6 während des vorgegebenen Zeitraums eingeschränkt.
• Die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit 52# misst eine Last im Löffel 8 in dem vorbestimmten Zeitraum, in dem die Bewegung des Auslegers 6 gemäß einem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160 eingeschränkt ist.
• Da die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung eingeschränkt ist, ist der Bodendruck während der Messung stabil. Die Messung einer Last im Löffel 8 wird in dem Zeitraum durchgeführt, in dem der Bodendruck stabil ist, so dass die Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
• Es sollte beachtet werden, dass in diesem Beispiel der Fall beschrieben wurde, in dem die Eingabe von der Betriebsvorrichtung 180, die den Ausleger 6 in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160 betätigt, während der vorbestimmten Periode deaktiviert ist, aber der Sollstrom zum EPC-Ventil 150, der auf einem Betätigungsbefehl des Auslegers 6 basiert, angepasst werden kann. Insbesondere kann die Bewegung des Auslegers 6 durch Festlegen einer Obergrenze für den Sollstrom eingeschränkt werden. Alternativ dazu kann die Ausgabe des Sollstroms an das EPC-Ventil 150 auf der Grundlage des Betätigungsbefehls für den Ausleger verzögert werden. Dieser Prozess führt dazu, dass die Messung der Last im Löffel 8 in einem Zeitraum durchgeführt wird, in dem der Druck des Auslegerzylinders 10 aufgrund der Begrenzung der Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung relativ stabil ist, so dass die Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
• In der obigen Beschreibung wurde das Verfahren zur Einschränkung der Bewegung des Auslegers 6 in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160 beschrieben, aber anstatt die Bewegung des Auslegers 6 zwangsweise einzuschränken, kann ein Anleitungsbildschirm angezeigt werden, der den Fahrer auffordert, die Bewegung des Auslegers 6 einzuschränken.
• Die Anzeigesteuereinheit 55 zeigt auf der Anzeige 170 einen Anleitungsbildschirm in Übereinstimmung mit einem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160 an.
• 17 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Leitschirms während der Messung gemäß der zweiten Ausführungsform.
• In 17 ist ein Führungsbildschirm 300 auf dem Display 170 zu sehen. Auf dem Anleitungsbildschirm 300 wird die Meldung „(WARNUNG): WÄHREND DER MESSUNG IST DIE VERTIKALE BEWEGUNG DES AUSLEGERS KLEIN ZU HALTEN.“ angezeigt.
• Mit Bezug auf den Anleitungsbildschirm 300 kann der Fahrer die Bedienungsvorrichtung 180 auffordern, den Ausleger 6 zu bedienen.
• Dieses Verfahren fördert die Einschränkung der Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung und bewirkt, dass die Messung der Last im Löffel 8 in einem Zeitraum durchgeführt wird, in dem der Druck des Auslegerzylinders 10 relativ stabil ist, so dass die Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
• Es ist zu beachten, dass der obige Anleitungsbildschirm angezeigt werden kann, während die Bewegung des Auslegers 6 zwangsweise eingeschränkt wird.
• Ferner wurde in der obigen Beschreibung der Fall beschrieben, in dem die Anzeigesteuereinheit 55 den Anleitungsbildschirm auf der Anzeige 170 in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbefehl der Lastmesstaste 160 anzeigt, aber der Anleitungsbildschirm kann auf der Anzeige 170 in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbefehl des Auslegers 6 durch die Bedienungsvorrichtung 180 angezeigt werden. Wenn beispielsweise ein Betätigungsbetrag des Auslegers 6 durch die Bedienungsvorrichtung 180 größer oder gleich einem vorgegebenen Betrag ist, kann der Anleitungsbildschirm unter der Annahme angezeigt werden, dass die Bewegung des Auslegers 6 in vertikaler Richtung groß ist.
• In diesem Beispiel ist ferner der Fall beschrieben, in dem der Anleitungsbildschirm über die Anzeige 170 angezeigt wird, aber ein Warnton kann z. B. über einen Lautsprecher ausgegeben werden. Zum Beispiel kann die Meldung auf dem Anleitungsbildschirm 300 über einen Lautsprecher ausgegeben werden.
• In den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird als Beispiel für die Arbeitsmaschine ein Bagger (Löffelbagger) beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf einen Bagger (Löffelbagger), sondern auch auf andere Arten von Arbeitsmaschinen anwendbar, wie z. B. einen Ladebagger, einen mechanischen, seilbetriebenen Bagger, einen Elektrobagger, einen Radlader und einen Schaufelkran.
• Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, dienen die hierin offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht der Veranschaulichung und sind in keinerlei Hinsicht als einschränkend zu verstehen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert, und die vorliegende Erfindung soll die Ansprüche, deren Äquivalente und alle Änderungen innerhalb des Umfangs umfassen.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeugkarosserie

2

Arbeitsgerät

3

Dreheinheit

4

Kabine

4S

Fahrerkabine

5

Fahreinheit

5Cr

Raupenbänder

6

Ausleger

6a, 6b

Drucksensor

7

Arm

7a, 7b, 7c

Hubsensor

8

Löffel

9

Maschinenraum

10

Auslegerzylinder

11

Armzylinder

12

Löffelzylinder

13

Auslegerbolzen

14

Armbolzen

15

Löffelbolzen

19

Handlauf

30, 130

Steuereinheit

31, 31#, 31P, 31Q, 131

Verarbeitungseinheit

32, 132

Speichereinheit

50

Steuereinheit für den Nachaushubvorgang

52

Lastmessungs-Verarbeitungseinheit

54

Steuereinheit für den Aushubvorgang

55

Anzeigesteuereinheit

56

Steuereinheit für den Entladevorgang

58

Steuereinheit für den Nachentladevorgang

59

Auslegerbegrenzungs-Steuereinheit

60

Einstelleinheit für den Nachaushubvorgang

64, 72

Berechnungseinheit für die Soll-Drehperiode

66, 74

Einstelleinheit

69

Einstelleinheit zur Vorbereitungsverarbeitung vor der Drehung

70

Nachentladevorgangs-Einstelleinheit

100

Arbeitsmaschine

124

Drehmotor

125

Hauptventil

138

Motor

140

Hydraulikpumpe

146

Selbstdruckreduzierventil

150

EPC-Ventil

160

Lastmesstaste

170

Anzeige

180

Bedienungseinheit

200

Muldenkipper

300

Anleitungsbildschirm

• 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 2018 [0003]
• JP 48548 [0003]
• WO 2011516755 [0005]

Claims (12)

1. Arbeitsmaschine, umfassend: ein Arbeitsgerät mit einem Löffel und einem Ausleger; eine Dreheinheit, auf der das Arbeitsgerät montiert ist und die einen Drehvorgang ausführt; eine erste Arbeitsgangeinstelleinheit, die einen ersten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in einer vertikalen Richtung groß ist, und einen zweiten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung klein ist, einstellt, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang in einem Zeitraum von einem Ende des Aushubs bis zu einem Beginn des Entladens ausgeführt werden; eine erste Arbeitsgangsteuereinheit, die das Arbeitsgerät und/oder die Dreheinheit steuert, um den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang auszuführen; und eine Lastmessungs-Verarbeitungseinheit, die eine Last im Löffel während des zweiten Arbeitsgangs misst.
2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die erste Arbeitsgangeinstelleinheit eine erste Soll-Drehperiode der Dreheinheit auf der Grundlage eines Drehstartpunktes und eines Drehendpunktes der Dreheinheit und einer Drehgeschwindigkeit der Dreheinheit berechnet, feststellt, ob die erste Soll-Drehperiode länger als oder gleich einer vorbestimmten Periode ist, und den ersten und den zweiten Arbeitsgang so einstellt, dass, wenn die erste Soll-Drehperiode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, der zweite Arbeitsgang ausgeführt wird, um die Last im Löffel zumindest während der vorbestimmten Periode oder länger zu messen.
3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei die erste Arbeitsgangeinstelleinheit die Drehgeschwindigkeit der Dreheinheit so einstellt, dass die erste Soll-Drehperiode länger als die vorbestimmte Periode oder gleich der vorbestimmten Periode ist, wenn die erste Soll-Drehperiode nicht länger als die oder gleich der vorbestimmten Periode ist.
4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei die erste Arbeitsgangeinstelleinheit auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Arbeitsgeräts eine erste Einstellperiode, in der der Löffel auf eine Höhe bewegt wird, bei der die Entladung beginnt, berechnet, feststellt, ob eine erste messbare Periode, in der die Messung der Last im Löffel erlaubt ist, länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, wobei die erste messbare Periode durch Subtraktion der ersten Einstellperiode von der ersten Soll-Drehperiode erhalten wird, und wenn die erste messbare Periode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, die erste Einstellperiode als eine Ausführungsperiode des ersten Arbeitsgangs einstellt und die erste messbare Periode als eine Ausführungsperiode des zweiten Arbeitsgangs einstellt.
5. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei, wenn die erste messbare Periode nicht länger als oder gleich der vorbestimmten Periode ist, die erste Arbeitsgangeinstelleinheit eine Steiggeschwindigkeit des Auslegers während des ersten Arbeitsgangs so einstellt, dass die erste messbare Periode länger als oder gleich der vorbestimmten Periode wird.
6. Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei, wenn die erste messbare Periode nicht länger als oder gleich der vorbestimmten Periode ist, die erste Arbeitsgangeinstelleinheit die Ausführung eines Vorbereitungsvorgangs vor der Drehung zum Einstellen einer Höhe des Löffels durch Steuern des Arbeitsgeräts vor einem Start des Drehvorgang der Dreheinheit als den ersten Arbeitsgang einstellt, um die erste messbare Periode länger als oder gleich der vorbestimmten Periode einzustellen.
7. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine zweite Arbeitsgangeinstelleinheit, die einen dritten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung groß ist, und einen vierten Arbeitsgang, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung klein ist, einstellt, wobei der dritte Arbeitsgang und der vierte Arbeitsgang in einem Zeitraum von einem Ende des Entladens bis zu einem Beginn des Aushubs ausgeführt werden; und eine zweite Arbeitsgangsteuereinheit, die das Arbeitsgerät und/oder die Dreheinheit steuert, um den dritten Arbeitsgang und den vierten Arbeitsgang auszuführen, wobei die zweite Arbeitsgangeinstelleinheit eine zweite Soll-Drehperiode der Dreheinheit auf der Grundlage eines Drehstartpunkts und eines Drehendpunkts der Dreheinheit und einer Drehgeschwindigkeit der Dreheinheit berechnet, und den dritten und den vierten Arbeitsgang so einstellt, dass, wenn die zweite Soll-Drehperiode länger oder gleich der vorbestimmten Periode ist, der vierte Arbeitsgang ausgeführt wird, um die Last im Löffel zumindest während der vorbestimmten Periode oder länger zu messen.
8. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Arbeitsgerät umfasst: einen Auslegerzylinder, der den Ausleger antreibt; und einen Sensor, der den Druck auf den Auslegerzylinder erfasst, und die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit die Last im Löffel misst, wenn eine vom Sensor erfasste Druckänderung kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist.
9. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit die Last im Löffel misst, wenn die Höhe des Löffels größer oder gleich einem vorgegebenen Wert wird.
10. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit die Last im Löffel misst, wenn der Löffel eine vorbestimmte Position passiert.
11. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die die Lastmessungs-Verarbeitungseinheit die Last im Löffel auf der Grundlage von Informationen über den vorbestimmten Zeitraum vor dem Entladen auf der Grundlage eines Entladezeitpunkts während des zweiten Arbeitsgangs misst.
12. Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, umfassend: Festlegen eines ersten Arbeitsgangs, bei dem die Bewegung eines Auslegers eines Arbeitsgeräts in einer vertikalen Richtung groß ist, wobei das Arbeitsgerät einen Löffel und den Ausleger umfasst, und eines zweiten Arbeitsgangs, bei dem die Bewegung des Auslegers in der vertikalen Richtung klein ist, wobei der erste Arbeitsgang und der zweite Arbeitsgang in einem Zeitraum von einem Ende des Aushubs bis zu einem Beginn des Entladens ausgeführt werden; Steuern des Arbeitsgeräts und/oder einer Dreheinheit, an der das Arbeitsgerät angebracht ist und die einen Drehvorgang ausführt, um den ersten Arbeitsgang und den zweiten Arbeitsgang auszuführen; und Messen der Last im Löffel während des zweiten Arbeitsgangs.

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