JPWO2018087832A1 - 作業車両および制御方法 - Google Patents

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Abstract

作業車両は、作動油によってチルト動作が可能なバケット(107)と、バケット(107)にチルト動作をさせる作動油の流量を調整するバルブと、バルブに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁と、電磁比例制御弁に電流を出力するコントローラと、チルト動作を検出するための第1のセンサとを備える。コントローラは、第1のセンサからの出力に基づき、バケット(107)が水平状態になったことを検出する。コントローラは、バケット(107)が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を調整して、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータの較正を開始する。

Description

本発明は、作業車両および作業車両における制御方法に関する。
近年、作業車両としての油圧ショベルでは、国際公開第2015/129931号(特許文献1)に開示されているように、目標掘削地形に対するバケットの刃先の垂直方向の制限速度を算出することにより、作業機の動作を制限する制御が行われている。
また、作業車両においては、作業車両の個体差を考慮し、各種の較正作業が適宜行われる。たとえば、特許第5635706号公報(特許文献2)には、油圧シリンダのストローク長の初期較正を支援するための作業支援装置が開示されている。
さらに、特開2014−74319号公報(特許文献3)に示すように、バケットのチルト動作が可能な作業車両も知られている。
国際公開第2015/129931号 特許第5635706号公報 特開2014−74319号公報
バケットをチルト動作可能な作業車両において、作業機の制限速度を精度良く算出するためには、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するために用いるデータを較正することが好ましい。しかしながら、バケットの姿勢によっては、データを精度良く較正できない可能性がある。
本発明の目的は、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するために用いるデータを精度よく較正することを可能とする作業車両および制御方法を提供する。
本発明のある局面に従うと、作業車両は、バケットと、バケットにチルト動作をさせる作動油の流量を調整するバルブと、バルブに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁と、電磁比例制御弁に電流を出力するコントローラと、チルト動作を検出するための第1のセンサとを備える。コントローラは、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータを記憶する記憶部と、第1のセンサからの出力に基づき、バケットが水平状態になったことを検出する検出部と、バケットが水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を調整して、データの較正を開始する較正部とを含む。
上記の構成によれば、バケットが水平状態になった後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値が調整され、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータの較正が開始される。それゆえ、作業車両は、バケットに加わる重力の影響を受けることなく、データを較正することができる。したがって、作業車両は、データを精度よく較正することができる。
好ましくは、バケットは、バケットピンと直交する回動軸を中心に回動することによってチルト動作する。較正部は、バケットの刃先および前記回動軸が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を調整して、データの較正を開始する。
上記の構成によれば、作業車両は、回動軸が水平状態になっていないときよりも、バケットに加わる重力の影響を少なくした状態で、データを較正することができる。
好ましくは、電磁比例制御弁が発生するパイロット圧を測定する第2のセンサをさらに備える。コントローラは、バケットが水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を上昇させる電流値制御部をさらに含む。較正部は、電流値制御部によって電流値が上昇すると、第1のセンサおよび第2のセンサからの出力に基づき、バケットが動き出したときのパイロット圧を特定する。較正部は、特定されたパイロット圧を用いて、データを較正する。
上記の構成によれば、作業車両は、電磁比例制御弁が発生するパイロット圧を用いて、チルト動作の速度を予測するためのデータを較正することができる。
好ましくは、データは、電磁比例制御弁に出力される電流の電流値と、電磁比例制御弁が発生するパイロット圧との関係を規定した第1のデータを含む。コントローラは、バケットが水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を上昇させる電流値制御部をさらに備える。較正部は、電流値制御部によって電流値が上昇すると、第1のセンサによる検出結果に基づいて、バケットがチルト動作を開始したときの電流値を特定する。較正部は、第1のデータに基づき、特定された電流値に対応するパイロット圧を特定する。較正部は、特定されたパイロット圧を用いて、データを較正する。
上記の構成によれば、作業車両は、特定された電流値と、電磁比例制御弁に出力される電流の電流値と電磁比例制御弁が発生するパイロット圧との関係を規定した第1のデータとを用いて、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータを較正することができる。
好ましくは、バケットは、第1の方向と、第1の方向とは反対の第2の方向とにチルト動作が可能である。較正部は、バケットが第1の方向にチルト動作を開始したときの電流値と、バケットが第2の方向にチルト動作を開始したときの電流値とを特定する。
上記の構成によれば、作業車両は、バケットが第1の方向にチルト動作を開始したときの指令電流の電流値と、バケットが第2の方向にチルト動作を開始したときの指令電流の電流値とを測定することができる。
好ましくは、作業車両は、バケットにチルト動作をさせるためのシリンダをさらに備える。シリンダは、伸びることによってバケットを第1の方向にチルト動作させる第1のシリンダと、伸びることによってバケットを第2の方向にチルト動作させる第2のシリンダとを含む。バルブは、第1のシリンダに供給される作動油の流量を調整する第1のバルブと、第2のシリンダに供給される作動油の流量を調整する第2のバルブとを含む。電磁比例制御弁は、第1のバルブに導かれるパイロット圧を生成する第1の電磁比例制御弁と、第2のバルブに導かれるパイロット圧を生成する第2の電磁比例制御弁とを含む。電流値制御部は、第1の電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を上昇させた後に、第2の電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を上昇させる。
上記の構成によれば、作業車両は、バケットを第1の方向にチルト動作させるための第1の電磁比例制御弁に出力される指令電流について、バケットが第1の方向にチルト動作を開始するときの電流値を特定することができる。また、作業車両は、バケットを第2の方向にチルト動作させるための第2の電磁比例制御弁に出力される指令電流について、バケットが第2の方向にチルト動作を開始するときの電流値を特定することができる。
好ましくは、作業車両は、バケットを操作するための操作装置をさらに備える。データは、パイロット圧と第1のシリンダの動作速度との関係を規定した第2のデータと、パイロット圧と第2のシリンダの動作速度との関係を規定した第3のデータとを含む。較正部は、バケットをチルト動作させるための操作を操作装置が受け付けたことを条件に、第2のデータおよび第3のデータを較正する。
上記の構成によれば、操作装置に対する操作が行われたことを条件に、第2のデータおよび第3のデータが較正される。したがって、作業車両は、オペレータの意思を正確に反映した状態で、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータを較正できる。
好ましくは、電流値制御部は、作業車両の動作モードが第1の動作モードであることを条件に、第1のデータおよび第2のデータを用いてチルト動作によるバケットの動作速度を予測し、かつ予測結果に基づいて電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を制限する。電流値制御部は、作業車両の動作モードが第2の動作モードであることを条件に、バケットが水平状態になった後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を段階的に上昇させる。
上記の構成によれば、作業車両が第1の動作モードの場合に、第2のデータおよび第3のデータを用いた予測制御がなされる。作業車両が第2の動作モードの場合に、バケットがチルト動作を開始するときの指令電流の電流値を測定することができる。
本発明の他の局面に従うと、制御方法は、作業車両において実行される。作業車両は、バケットと、バケットにチルト動作をさせる作動油の流量を調整するバルブと、バルブに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁と、電磁比例制御弁に電流を出力するコントローラと、チルト動作を検出するためのセンサとを有する。制御方法は、コントローラが、バケットが水平状態になったことを検出するステップと、コントローラが、バケットが水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を調整して、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータの較正を開始するステップとを備える。
上記の構成によれば、バケットが水平状態になった後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値が調整され、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するためのデータの較正が開始される。それゆえ、バケットに加わる重力の影響を受けることなく、データを較正することができる。したがって、データを精度よく較正することができる。
上記の発明によれば、チルト動作によるバケットの動作速度を予測するために用いるデータを精度よく較正することが可能となる。
実施形態に基づく作業車両の外観を説明する図である。 バケットのチルト動作を説明するための図である。 作業車両のハードウェア構成を表した図である。 作業車両の機能的構成を表したブロック図である。 較正前のi−pテーブルを説明するための図である。 指令電流の電流値iを実際に上昇させたときに、出力されるパイロット圧の実測値を表した図である。 較正後のi−pテーブルを説明するための図である。 較正前のp−vテーブルを説明するための図である。 電磁比例制御弁に出力する指令電流の電流値の上昇のさせ方を説明するための図である。 較正比率を算出するための手法を説明するための図である。 演算処理によって得られるデータテーブルを説明するための図である。 較正後のデータを表した図である。 較正後のp−vテーブルを説明するための図である。 i−pテーブルおよびp−vテーブルの較正モードに移行するまでの画面遷移を表した図である。 図14における調整実行ボタンが選択された表示されユーザインターフェイスである。 時計回り方向の動き出し点を用いて時計回り方向のp−vテーブルを較正するときに表示されるユーザインターフェイスである。 作業車両における全体の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 図17におけるステップS2における処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 図17におけるステップS4における処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 図19におけるステップS41の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 図19におけるステップS43の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
実施形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
以下、作業車両について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「上」,「下」,「前」,「後」,「左」,「右」,「時計回り方向」,「反時計回り方向」とは、作業車両の運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。
<A.全体構成>
図1は、実施形態に基づく作業車両100の外観を説明する図である。
図1に示されるように、作業車両100として、本例においては、主に油圧ショベルを例に挙げて説明する。
作業車両100は、走行体101と、旋回体103と、作業機104とを主に有している。作業車両本体は、走行体101と旋回体103とにより構成される。走行体101は、左右1対の履帯を有している。旋回体103は、走行体101の上部の旋回機構を介して旋回可能に装着される。旋回体103は、運転室108等を含む。
作業機104は、旋回体103において、上下方向に作動可能に軸支されており、土砂の掘削などの作業を行う。作業機104は、油圧ポンプ(図2参照)から供給される作動油によって動作する。作業機104は、ブーム105と、アーム106と、バケット107と、ブームシリンダ10と、アームシリンダ11と、バケットシリンダ12と、チルトシリンダ13A,13Bとを含む。
ブーム105の基端部は、図示しないブームピンを介して旋回体103に可動可能に連結されている。アーム106の基端部は、アームピン15を介してブーム105の先端部に可動可能に取り付けられている。アーム106の先端部には、バケットピン16を介して連結部材109が取り付けられている。
連結部材109は、チルトピン17を介してバケット107に取り付けられている。連結部材109は、図示しないピンを介してバケットシリンダ12と連結されている。連結部材109は、バケットシリンダ12が伸縮することで、バケット107が可動する。
なお、ブームピン14とアームピン15とバケットピン16とは、いずれも平行な位置関係に配置されている。
バケット107は、チルトバケットと呼ばれるものである。バケット107は、連結部材109を介し、さらにバケットピン16を介してアーム106に連結されている。さらに、連結部材109において、連結部材109のバケットピン16が取り付けられる側とは反対のバケット107側には、チルトピン17を介してバケット107が取り付けられている。
チルトピン17は、バケットピン16と直交している。このように、バケット107は、チルトピン17を介して、チルトピン17の中心軸を中心として回動できるように連結部材109に取り付けられている。このような構造により、バケット107は、バケットピン16の中心軸を中心として回動でき、かつチルトピン17の中心軸を中心として回動できる。オペレータは、バケット107をチルトピン17の中心軸を中心に回動させることにより、刃先1071aを地面に対して傾斜させることができる。
バケット107は、複数の刃1071を備えている。複数の刃1071は、バケット107のチルトピン17が取り付けられる側とは反対側の端部に取り付けられている。複数の刃1071は、チルトピン17と直交する方向に配列されている。複数の刃1071は、一列に並んでいる。また、複数の刃1071の刃先1071aも一列に並んでいる。
図2は、バケットのチルト動作を説明するための図である。
図2に示されるように、チルトシリンダ13Aは、バケット107と、連結部材109とを連結している。チルトシリンダ13Aのシリンダロッドの先端がバケット107の本体側に連結され、チルトシリンダ13Aのシリンダチューブ側が連結部材109に連結されている。
チルトシリンダ13Bは、チルトシリンダ13Aと同様に、バケット107と、連結部材109とを連結している。チルトシリンダ13Bのシリンダロッドの先端がバケット107の本体側に連結され、チルトシリンダ13Bのシリンダチューブ側が連結部材109に連結されている。
状態(A)から状態(B)への遷移として示すように、チルトシリンダ13Aが伸びるとチルトシリンダ13Bが縮むことにより、バケット107は、回動軸AXを回動中心として、チルトピン17の周りを時計回り方向に回動する。また、状態(A)から状態(C)への遷移として示すように、チルトシリンダ13Bが伸びるとチルトシリンダ13Aが縮むことにより、バケット107は、回動軸AXを回動中心として、チルトピン17の周りを反時計回り方向に回動する。このように、バケット107は、回動軸AXを中心に時計回り方向と反時計回り方向とに回動する。
チルトシリンダ13A,13Bの伸縮は、運転室108内の図示しない操作装置によって行うことができる。作業車両100のオペレータが操作装置を操作することで、作動油がチルトシリンダ13A,13Bに供給またはチルトシリンダ13A,13Bから排出され、チルトシリンダ13A,13Bが伸縮する。その結果、バケット107は、操作の量に応じた量だけ時計回り方向または反時計回り方向に回動(チルト)する。
操作装置は、たとえば、操作レバー、スライド式スイッチ、または足踏み式ペダルを含んで構成される。以下では、操作装置が操作レバーと当該操作レバーの操作を検出する操作検出器とを含んで構成される場合を例に挙げて説明する。
なお、本実施の形態では、2本のチルトシリンダ13A、13Bがバケット107および連結部材109の左右両側で両者を連結しているが、少なくとも1本のチルトシリンダが両者を連結していればよい。
<B.ハードウェア構成>
図3は、作業車両100のハードウェア構成を表した図である。
図3に示されるように、作業車両100は、チルトシリンダ13A,13Bと、操作装置51と、メインコントローラ52と、モニタ装置53と、エンジンコントローラ54と、エンジン55と、油圧ポンプ56と、斜板駆動装置57と、パイロット油路59と、電磁比例制御弁61A,61Bと、メインバルブ62A,62Bと、センサ71A,71Bと、センサ72A,72Bと、センサ73A,73Bとを備える。油圧ポンプ56は、作業機104に作動油を供給するメインポンプ56Aと、電磁比例制御弁61A,61Bに油を直接供給するパイロット用ポンプ56Bとを有する。なお、電磁比例制御弁は、EPC弁とも称される。
操作装置51は、操作レバー51aと、操作レバー51aの操作量を検出する操作検出器51bとを含む。メインバルブ62A,62Bは、スプール621と、パイロット室622とを有する。メインバルブ62A,62Bは、作業機104を動作させる作動油の流量を調整する。具体的には、メインバルブ62A,62Bは、バケットにチルト動作をさせる作動油の流量を調整する。
モニタ装置53は、メインコントローラ52と通信可能に接続されている。モニタ装置53は、作業車両100のエンジン状態、ガイダンス情報、警告情報等を表示する。また、モニタ装置53は、作業車両100の種々の動作に関する設定指示を受け付ける。モニタ装置53は、受け付けた設定指示を、メインコントローラ52に通知する。モニタ装置53の表示内容および設定指示の具体例については、後述する。
操作装置51は、作業機104を操作するための装置である。本例では、操作装置51は、電子式の装置であって、バケット107をチルト動作させるための装置である。作業車両100のオペレータが操作レバー51aを操作すると、操作検出器51bは、操作レバー51aの操作方向および操作量に応じた電気信号をメインコントローラ52に出力する。
エンジン55は、油圧ポンプ56に接続するための駆動軸を有する。エンジン55の回転によって、油圧ポンプ56から作動油が吐出される。エンジン55は、一例としてディーゼルエンジンである。
エンジンコントローラ54は、メインコントローラ52からの指示に従い、エンジン55の動作を制御する。エンジンコントローラ54は、メインコントローラ52からの指示に従い燃料噴射装置が噴射する燃料噴射量等の制御を行うことにより、エンジン55の回転数を調節する。また、エンジンコントローラ54は、メインコントローラ52からの油圧ポンプ56に対する制御指示に従ってエンジン55のエンジン回転数を調節する。
メインポンプ56Aは、作業機104の駆動に用いる作動油を吐出する。メインポンプ56Aには、斜板駆動装置57が接続されている。パイロット用ポンプ56Bは、電磁比例制御弁61A,61Bに対して作動油を吐出する。
斜板駆動装置57は、メインコントローラ52からの指示に基づいて駆動し、メインポンプ56Aの斜板の傾斜角度を変更する。
メインコントローラ52は、作業車両100全体を制御するコントローラであり、CPU(Central Processing Unit)、不揮発性メモリ、タイマ等により構成される。メインコントローラ52は、エンジンコントローラ54、モニタ装置53を制御する。
メインコントローラ52は、操作レバー51aの操作に応じて電磁比例制御弁61A,61Bを動作させる電流(指令電流)を電磁比例制御弁61A,61Bに出力する。メインコントローラ52は、操作レバーが第1の方向に操作されると、操作量に応じた電流値の電流を電磁比例制御弁61Aに出力する。また、メインコントローラ52は、操作レバーが第1の方向とは反対の第2の方向に操作されると、操作量に応じた電流値の電流を電磁比例制御弁61Bに出力する。
なお、本例においては、メインコントローラ52と、エンジンコントローラ54とがそれぞれ別々の構成について説明しているが共通の1つのコントローラとすることも可能である。
電磁比例制御弁61Aは、メインバルブ62Aに導かれるパイロット圧(指令パイロット圧)を生成する。電磁比例制御弁61Aは、パイロット用ポンプ56Bとメインバルブ62Aのパイロット室622とを結ぶパイロット油路59に設けられ、パイロット用ポンプ56Bから入力される元圧を一次圧として、上記パイロット圧を生成する。電磁比例制御弁61Aには、パイロット用ポンプ56Bから油が直接供給される。電磁比例制御弁61Aは、電流値に応じたパイロット圧を発生する。電磁比例制御弁61Aは、パイロット圧によってメインバルブ62Aのスプール621を駆動する。
メインバルブ62Aは、電磁比例制御弁61Aと、バケット107をチルト動作させるチルトシリンダ13Aとの間に設けられている。メインバルブ62Aは、スプール621の位置に応じた油量の作動油をチルトシリンダ13Aに供給する。
電磁比例制御弁61Bは、パイロット用ポンプ56Bとメインバルブ62Bのパイロット室622とを結ぶパイロット油路59に設けられ、パイロット用ポンプ56Bから入力される元圧を一次圧として、パイロット圧(指令パイロット圧)を生成する。電磁比例制御弁61Bは、電磁比例制御弁61Aと同様に、パイロット用ポンプ56Bから油が直接供給される。電磁比例制御弁61Bは、電流値に応じたパイロット圧を発生する。電磁比例制御弁61Bは、パイロット圧によってメインバルブ62Bのスプール621を駆動する。
メインバルブ62Bは、電磁比例制御弁61Bと、バケット107をチルト動作させるチルトシリンダ13Bとの間に設けられている。メインバルブ62Bは、スプール621の位置に応じた油量の作動油をチルトシリンダ13Bに供給する。
このように、電磁比例制御弁61Aは、パイロット圧によって、チルトシリンダ13Aに供給される作動油の流量を制御する。また、電磁比例制御弁61Bは、パイロット圧によって、チルトシリンダ13Bに供給される作動油の流量を制御する。
センサ71Aは、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61Aに出力された電流の電流値を測定し、測定結果をメインコントローラ52に出力する。センサ71Bは、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61Bに出力された電流の電流値を測定し、測定結果をメインコントローラ52に出力する。
センサ72Aは、電磁比例制御弁61Aからメインバルブ62Aに出力されたパイロット圧を測定し、測定結果をメインコントローラ52に出力する。センサ72Bは、電磁比例制御弁61Bからメインバルブ62Bに出力されたパイロット圧を測定し、測定結果をメインコントローラ52に出力する。
センサ73A,73Bは、作業機104の動作を検出するためのセンサである。具体的には、センサ73Aは、チルトシリンダ13Aの動作を検出するためのセンサである。センサ73Bは、チルトシリンダ13Bの動作を検出するためのセンサである。センサ73Aからの出力によって、メインコントローラ52は、チルトシリンダ13Aのロッドの位置を判断する。さらに、メインコントローラ52は、ロッド位置の変化(ロッドの伸縮量)に基づいて、チルトシリンダ13Aの動作速度を検出する。センサ73Bからの出力によって、メインコントローラ52は、チルトシリンダ13Bのロッドの位置を判断する。さらに、メインコントローラ52は、ロッド位置の変化(ロッドの伸縮量)に基づいて、チルトシリンダ13Bの動作速度を検出する。
作業車両100においては、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61A、61Bに出力された電流の電流値に応じたパイロット圧が、電磁比例制御弁61A、61Bからメインバルブ62A,62Bに出力される。また、作業車両100においては、電磁比例制御弁61A、61Bからメインバルブ62A,62Bに出力されパイロット圧に応じた速度でチルトシリンダ13A,13Bが移動する。それゆえ、作業車両100においては、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61A、61Bに出力された電流の電流値に応じた速度で、チルトシリンダ13A,13Bが移動することになる。
なお、上記においては、油圧ポンプ56が、作業機104に作動油を供給するメインポンプ56Aと、電磁比例制御弁61A,61Bに油を供給するパイロット用ポンプ56Bとを有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、作業機104に作動油を供給する油圧ポンプと、電磁比例制御弁61A,61Bに油を供給する油圧ポンプとを同じ油圧ポンプ(一つの油圧ポンプ)としてもよい。この場合、この油圧ポンプから吐出される油の流れを、作業機104の手前で分岐させ、かつ、分岐した油を減圧した上で、電磁比例制御弁61A,61Bに供給すればよい。
<C.コントローラの機能的構成>
図4は、作業車両100の機能的構成を表したブロック図である。
図4に示されるように、作業車両100は、操作装置51と、メインコントローラ52と、モニタ装置53と、電磁比例制御弁61A,61Bと、センサ71A,71Bと、センサ72A,72Bと、センサ73A,73Bとを備える。
メインコントローラ52は、制御部80と、記憶部90とを備える。制御部80は、電流値制御部81と、動作モード切替部82と、較正部83と、速度予側部84と、検出部86とを備える。較正部83は、特定部85を備える。
検出部86は、センサ73Aおよびセンサ73Bの少なくとも一方からの出力に基づいて、バケット107が水平状態になったことを検出する。検出部86は、当該検出結果を、電流値制御部81に通知する。
電流値制御部81は、電磁比例制御弁61A,61Bに対して出力する電流(指令電流)の電流値を制御する。電流値制御部81は、の電流値の制御を後述する2つの動作モード(通常モードおよび較正モード)のいずれかにおいても実施する。
記憶部90は、オペレーティングシステム、各種のデータを格納している。記憶部90は、データ記憶部91を備える。データ記憶部91は、i−pテーブル911と、i−pテーブル912と、p−vテーブル913と、p−vテーブル914とを記憶している。
i−pテーブル911には、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61Aに対して出力される電流の電流値(i)と、当該電流値の電流が電磁比例制御弁61Aに入力されたときに電磁比例制御弁61Aによって生成されると想定されるパイロット圧(p)との関係が規定されている。
i−pテーブル912には、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61Bに対して出力される電流の電流値(i)と、当該電流値の電流が電磁比例制御弁61Bに入力されたときに電磁比例制御弁61Bによって生成されると想定されるパイロット圧(p)との関係が規定されている。
p−vテーブル913には、電磁比例制御弁61Aからメインバルブ62Aに対して出力されるパイロット圧(p)と、当該パイロット圧がメインバルブ62Aのスプール621に加わったときに想定されるチルトシリンダ13Aの動作速度(v)との関係が規定されている。
p−vテーブル914には、電磁比例制御弁61Bからメインバルブ62Bに対して出力されるパイロット圧(p)と、当該パイロット圧がメインバルブ62Bのスプール621に加わったときに想定されるチルトシリンダ13Bの動作速度(v)との関係が規定されている。
i−pテーブル911およびp−vテーブル913は、操作装置51に対して、バケット107を時計回り方向に回動させる操作が行われたときに用いられる。i−pテーブル912およびp−vテーブル914は、操作装置51に対して、バケット107を反時計回り方向に回動させる操作が行われたときに用いられる。
i−pテーブル911と、i−pテーブル912と、p−vテーブル913と、p−vテーブル914とは、チルト動作によるバケット107の動作速度(以下、「チルト動作の速度」とも称する)を予測するために用いられる。これらのデータは、自動停止制御(以下、「予測制御」と称することもある)を行うときに利用される。以下、チルト動作についての自動停止制御の概要を説明する。
メインコントローラ52は、設計面と刃先1071aとの距離と、刃先1071aの速度および向きとを常に計算している。メインコントローラ52は、操作レバー51aの操作量に基づき刃先1071aに発生する速度を計算(予測)することにより、設計面との距離に応じて許容できる速度を計算する。メインコントローラ52は、制御介入が必要と判断した場合、刃先1071aが許容できる速度になるように、幾何学的にチルトシリンダ13A,13Bの目標速度へと変換し、制御介入が必要だと判断した電磁比例制御弁61A、61Bの電流値をコントロールする。これにより、メインコントローラ52は、バケットのチルト動作にブレーキをかけて、最終的に設計面で刃先1071aを停止させる。
i−pテーブル911とp−vテーブル913とは、時計回り方向のバケット107(詳しくは、刃先1071a)の動作速度を計算するときに用いられる。以下、時計回り方向の動作速度の計算の概要について説明する。
操作レバー51aが操作されると、操作検出器51bからメインコントローラ52に対して、操作レバー51aの操作量に応じた電流値(I)の電流が入力される。この場合、メインコントローラ52は、電磁比例制御弁61Aに対して出力する電流の電流値(i)を、操作検出器51bから入力された電流値に基づき判断する。
メインコントローラ52は、i−pテーブル911において、上記判断した電流値(i)に対応付けられたパイロット圧(p)を特定する。さらに、メインコントローラ52は、p−vテーブル913において、特定されたパイロット圧(9)に対応付けられたチルトシリンダ13Aの動作速度を特定する。
このように、メインコントローラ52は、i−pテーブル911およびp−vテーブル913を用いて、時計回り方向のバケット107の動作速度を計算(予測)する。
i−pテーブル912とp−vテーブル914とは、反時計回り方向のバケット107(詳しくは、刃先1071a)の動作速度を計算するときに用いられる。反時計回り方向の動作速度の計算の概要について説明する。
操作レバー51aが操作されると、操作検出器51bからメインコントローラ52に対して、操作レバー51aの操作量に応じた電流値(I)の電流が入力される。この場合、メインコントローラ52は、電磁比例制御弁61Bに対して出力する電流の電流値(i)を、操作検出器51bから入力された電流値に基づき判断する。
メインコントローラ52は、i−pテーブル912において、上記判断した電流値(i)に対応付けられたパイロット圧(p)を特定する。さらに、メインコントローラ52は、p−vテーブル914において、特定されたパイロット圧(9)に対応付けられたチルトシリンダ13Bの動作速度を特定する。
このように、メインコントローラ52は、i−pテーブル912およびp−vテーブル914を用いて、反時計回り方向のバケット107の動作速度を計算(予測)する。
速度予側部84は、時計回り方向および反時計回り方向のバケット107の動作速度を計算(予測)する。電流値制御部81は、計算により得られた動作速度に基づき、上述したように、電磁比例制御弁61A,61Bに対して出力する電流値(以下、「指令電流値」とも称する)を制御する。
なお、以下では、i−pテーブル911と、i−pテーブル912と、p−vテーブル913と、p−vテーブル914とを、「デフォルトデータ」とも称する。
動作モード切替部82は、オペレータのモニタ装置53に対する設定指示に応じて、動作モードを、掘削作業等を行う通常の動作モード(以下、「通常モード」とも称する)と、デフォルトデータを較正するための動作モード(以下、「較正モード」とも称する)とのいずれかに切り換える。動作モードが通常モードに設定されると、メインコントローラ52は、デフォルトデータを用いて、自動的制御機能を実行する。動作モードが較正モードに設定されると、オペレータの操作に伴い、較正部83によってデフォルトデータの較正が行われ、較正後のデータが生成される。
具体的には、較正部83は、i−pテーブル911を較正し、i−pテーブル921を生成する。同様に、較正部83は、i−pテーブル912、p−vテーブル913、およびp−vテーブル914の各々を較正し、各々に対応する、i−pテーブル922、p−vテーブル923、およびp−vテーブル924を生成する。
上記のように較正を行う理由の一部を説明すると、以下のとおりである。
電磁比例制御弁61A,61Bには、個体差がある。そのため、複数の同種の作業車両の各々に対して、同一種類の電磁比例制御弁を搭載し、かつ同一の電流値の電流を入力しても、作業車両毎で出力が完全には同一とはならない。また、センサ72A,72B等の各センサにも、個体差がある。
さらに、メインバルブ62A,62Bについても、機械交差およびバネの個体差があるため、スプール621のストローク量にも個体差が出る。また、スプール621のストローク量がメインバルブ同士で同じであったとしても、作動油を流すための開口部の切欠きの個体差と配管の差異による圧力損失の違いとによって、同じ流量の作動油がチルトシリンダ13A,13Bに供給されるとは限らない。さらに、単位時間当たり同一の流量の作動油を各作業車両のチルトシリンダ13A,13Bに供給したとしても、チルトシリンダ13A,13Bの個体差から、チルトシリンダ13A,13Bの動作速度は同一種類の各作業車両で完全に同一とはならない。
このような観点から、i−pテーブル911、i−pテーブル912、p−vテーブル913、およびp−vテーブル914を作業車両100の特性に合わせるため、i−pテーブル911、i−pテーブル912、p−vテーブル913、およびp−vテーブル914に対して較正処理を行う。
なお、時計回りのテーブルと反時計回りのテーブルとを有している理由としては、チルトシリンダ13A,13Bの個体差が挙げられる。さらに、メインバルブ62Aからチルトシリンダ13Aまでの配管の経路と、メインバルブ62Bからチルトシリンダ13Bまでの配管の経路とは異なる。それゆえ、メインバルブ62Aから供給される作動油がチルトシリンダ13Aに到達するまでの圧力損失と、メインバルブ62Bから供給される作動油がチルトシリンダ13Bに到達するまでの圧力損失とは、同じにならない。このような圧力損失の相違も考慮し、時計回りのテーブルと反時計回りのテーブルとを有している。
較正部83の特定部85は、バケット107がチルト動作を開始したときの、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61A,61Bに対する指令電流の値を特定する。特定部の処理の具体例については、後述する。
以下では、i−pテーブルの較正と、p−vテーブルの較正とに分けて、各々のテーブルの具体的に較正方法について説明する。
なお、本例では、i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914は、「作業機の動作速度を予測するためのデータ」の一例である。また、i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914は、チルト動作の速度に関するデータの一例でもある。さらに、時計回り方向と反時計回り方向とは、それぞれ、「第1の方向」、「第2の方向」の一例である。通常モードと較正モードとは、それぞれ、「第1の動作モード」、「第2の動作モード」の一例である。メインコントローラ52、チルトシリンダ13A、チルトシリンダ13B、電磁比例制御弁61A、および電磁比例制御弁61Bは、それぞれ、「コントローラ」、「第1のシリンダ」、「第2のシリンダ」、「第1の電磁比例制御弁」、「第2の電磁比例制御弁」の一例である。パイロット用ポンプは、「パイロット油圧源」の一例である。
<D.テーブル較正>
i−pテーブルは、作業車両100の本体そのものに固有のもであるため、基本的には、一回だけ較正を行えばよい。また、i−pテーブルは、p−vテーブルよりも、作業車両100の動作に大きく影響を与えるため、サービスマンや特定の管理者に対してのみ、較正の権限を与えることが好ましい。一方、p−vテーブルは、バケットを他のバケットに交換する度に、較正を行なう必要がある。
このような観点から、作業車両100においては、i−pテーブルと、p−vテーブルとを、別々に較正可能としている。特に、i−pテーブルの較正には、所定の権限を必要としている。たとえば、サービスマン等が、i−pテーブル較正用の操作メニューをモニタ装置53に表示させるために、パスワード等の特定のコードをモニタ装置53に対して入力する。その後に、サービスマン等が、当該操作メニューに対して所定の入力操作を行うことにより、i−pテーブルの較正が行われる。
また、i−pテーブルの較正の際には、チルト動作をする必要はない。その一方で、p−vテーブルの較正の際には、バケット107を実際にチルト動作させる必要がある。
なお、本実施の形態では、メインコントローラ52が、i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914と記載したように、データをテーブル形式で記憶している構成を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。たとえば、メインコントローラは、電磁比例制御弁61A,61Bに対して出力される電流の電流値(i)と、当該電流値の電流が電磁比例制御弁61A,61Bに入力されたときに電磁比例制御弁61A,61Bによって生成されると想定されるパイロット圧(p)との関係を、関数として記憶していてもよい。同様に、メインコントローラ52は、電磁比例制御弁61A,61Bからメインバルブ62A,62Bに対して出力されるパイロット圧(p)と、当該パイロット圧がメインバルブ62A,62Bのスプール621に加わったときに想定されるチルトシリンダ13A,13Bの動作速度(v)との関係を、関数として記憶していてもよい。
(d1.i−pテーブルの較正)
以下では、i−pテーブル911およびi−pテーブル912のうち、i−pテーブル911の較正について説明する。なお、i−pテーブル912の較正も、i−pテーブル911の較正と同様であるため、以下では、繰り返して説明しない。
図5は、較正前のi−pテーブル911を説明するための図である。
図5に示されるように、i−pテーブル911のデータ(離散値)を、説明の便宜上グラフ化し、i−pテーブル911を線分J1として表記している。
i−pテーブル911においては、IaからIbの範囲で、指令電流の電流値iとパイロット圧(ppc圧)との関係が規定されている。指令電流の電流値iの値がIaのときに、パイロット圧の値がPaとなっている。また、i−pテーブル911においては、電流値iの値が増加するにつれて、パイロット圧の値が高くなるように設定されている。指令電流の電流値iの値がIbのときに、パイロット圧の値がPbとなっている。
図6は、指令電流の電流値iを実際に上昇させたときに、出力されるパイロット圧の実測値を表した図である。指令電流の電流値iは、センサ71Aによって測定される。パイロット圧は、センサ72Aによって測定される。
図6に示されるように、電磁比例制御弁61Aに出力する指令電流の電流値iをIcからIbまで上昇させたときに、センサ72Aで測定されるパイロット圧を線分J2として表している。電流値iがIuからIwまでの間では、指令電流の電流値iの増加に対して概ね一定の割合でパイロット圧が上昇している。なお、Iuは、Ic以上かつId以下の値である。また、Iwは、Id以上かつIb以下の値である。
電流値iがIwを超えると、電流値iに対するパイロット圧の増加割合が低下する。なお、Ieは、Id以上かつIw以下の値である。また、Id,Ie,Ibは、固定値である。電流値iがIcからIu(<Id)までの間では、電流値iを上昇させているにも関わらず、パイロット圧が増加しない場合もある。
上記のような特性を鑑み、較正部83は、電流値iがId,Ie,Ibのときのパイロット圧を用いて、i−pテーブル911を較正する。
図7は、較正後のi−pテーブルを説明するための図である。
図7に示されるように、較正後のi−pテーブル921のデータ(離散値)を、説明の便宜上グラフ化し、i−pテーブル921を線分J3として表記している。
較正部83は、電流値がIdかつパイロット圧がPdとなる座標点B1と、電流値がIeかつパイロット圧がPeとなる座標点B2とを用いて、線形補間(直線補間)を行う。さらに、較正部83は、座標点B2と、電流値がIbかつパイロット圧がPb’となる座標点B3とを用いて、線形補間を行う。較正部83は、このようなデータ処理により、電流値iがIdからIbまでの間における、較正後のi−pテーブル921を得る。
次に、電流値iがId以下の領域における較正について説明する。
較正部83は、電流値iがIdよりも値が小さい領域(Ia<i<Id)における電流値iに対するパイロット圧の変化率が、IdとIeとの間における電流値に対するパイロット圧の変化率と同じとなるように、i−pテーブル911を較正する。それゆえ、電流値iがIdよりも値が小さい領域では、座標点B1と座標点B2とを結ぶ直線が延長された状態となる。
以上の処理により、較正部83は、電流値iがIa以上かつIb以下の領域において、電流値iがIeとなる座標点B2において、グラフの傾きが変化するような較正後のi−pテーブル921を得る。
なお、Idは、バケット107が時計回り方向のチルト動作を開始するときの指令電流の電流値よりも大きな値である。
(d2.p−vテーブルの較正)
次に、p−vテーブル913,914の較正について説明する。p−vテーブル913,914の較正は、i−pテーブル911,912の較正が行われた後に実施される。また、上述したように、p−vテーブル913,914の較正の際には、バケット107をチルト動作させる必要がある。
(1)較正前のp−vテーブル
p−vテーブル913では、パイロット圧と、チルトシリンダ13Aの動作速度とが対応付けられている。以下では、パイロット圧P1,P2,P3,…P10が、それぞれ、動作速度V1,V2,V3,…V10に対応づけられているものとする。また、説明の便宜上、P1,P2,P3,…P10を、それぞれ、「No.1のパイロット圧」、「No.2のパイロット圧」、「No.3のパイロット圧」、…「No.10のパイロット圧」とも称する。V1,V2,V3,…V10を、それぞれ、「No.1の動作速度」、「No.2の動作速度」、「No.3の動作速度」、…「No.10の動作速度」とも称する。なお、p−vテーブル913におけるデータの点数を10点としているが、これは一例であって、10点に限定されるものではない。また、チルトシリンダ13Aの動作速度を、単に、「シリンダ速度V」とも称する。
図8は、較正前のp−vテーブル913を説明するための図である。
図8に示されるように、p−vテーブル913のデータ(離散値)を、説明の便宜上グラフ化し、p−vテーブル911を線分K1として表記している。パイロット圧がP1のときに、チルトシリンダ13Aの動作速度の値がV1となっている。パイロット圧がP10のときに、チルトシリンダ13Aの動作速度の値がV10となっている。
p−vテーブル911においては、パイロット圧が増加するにつれて、チルトシリンダ13Aの動作速度が高くなるように規定されている。また、パイロット圧がP10に近い領域では、パイロット圧の上昇に対する動作速度の増加割合が、それ以外の領域に比べて小さくなっている。
なお、p−vテーブル914もp−vテーブル913と同様な構成を有するため、ここでは、その説明を繰り返さない。
(2)動き出し点の検出
p−vテーブル913を較正するときには、バケット107が時計回り方向にチルト動作を開始する点(以下、「動き出し点」とも称する)におけるパイロット圧(実測値)が必要となる。なお、動き出し点は、チルト動作を開始したときの指令電流の電流値iと、当該指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力したときにセンサ72Aによって測定されるパイロット圧によって規定される。
動き出し点は、複数の作業車両同士で互いに異なる。また、作業車両100単体であっても、動き出し点におけるパイロット圧が常に一定になるとは限らない。それゆえ、p−vテーブル913を較正するときには、動き出し点の位置を特定する必要がある。なお、動き出し点の特定は、較正部83内の特定部85によって行われる。
同様に、p−vテーブル914を較正するときには、バケット107が反時計回り方向にチルト動作を開始する動き出し点におけるパイロット圧(実測値)が必要となる。
バケット107が水平状態になった後に、p−vテーブル913の較正処理が開始される。好ましくは、バケット107の刃先1071aと回動軸AX(図1の参照)とが水平状態になった後に、p−vテーブル913の較正処理が開始される。電流値制御部81は、電磁比例制御弁61Aに出力する指令電流の電流値を、所定の値から段階的に上昇させる。このような電流値の上昇に伴い、バケット107が水平状態から時計回り方向に傾いた状態となる。
同様に、バケット107が水平状態になった後に、p−vテーブル914の較正処理が開始される。好ましくは、バケット107の刃先1071aと回動軸AX(図1の参照)とが水平状態になった後に、p−vテーブル914の較正処理が開始される。電流値制御部81は、電磁比例制御弁61Bに出力する指令電流の電流値を、所定の値から段階的に上昇させる。このような電流値の上昇に伴い、バケット107が水平状態から反時計回り方向に傾いた状態となる。
バケット107を水平状態にしてからp−vテーブル913,914を較正する理由は、以下のとおりである。バケット107が傾いた状態で指令電流を流すと、重力によりバケット107が勝手にチルトすることがある。また、通常モードにおいてバケット107をチルト動作させるのときには、チルト角を微調整する必要がある。このようなに微調整が求められる局面でも、精度よく自動停止制御を行う必要がある。それゆえ、重力の影響を受けていないく、かつ微小に速度が出ているときの、パイロット圧とチルトシリンダ13A,13Bの動作速度との関係を得たい。このように、メインコントローラ52は、バケット107を水平状態にしてからp−vテーブル913,914を較正する。
図9は、電磁比例制御弁61Aに出力する指令電流の電流値の上昇のさせ方を説明するための図である。図9に示されるように、電流値制御部81は、電磁比例制御弁61Aに出力する指令電流の電流値を、所定の値Imから段階的に上昇させる。
電流値制御部81は、電磁比例制御弁61Aに出力している指令電流の電流値を一時的に低下させた後に低下前よりも大きな電流値の指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する処理を繰り返すことにより、電磁比例制御弁61Aに出力する指令電流の電流値を段階的に上昇させる。典型的には、電流値制御部81は、電磁比例制御弁61Aに出力している指令電流の電流値を一時的に予め定められた値まで低下させた後に低下前よりも大きな電流値の指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する処理を繰り返す。好ましくは、予め定められた値は、図9に示したように、ゼロである。
図9に即して説明すると、以下のとおりである。電流値制御部81は、時間Tmから時間Tm+Trまでの間、電流値Imの指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する。なお、Trは、所定の時間である。その後、電流値制御部81は、指令電流の電流値を一旦ゼロとする。そして、電流値制御部81は、時間Tm+T0から時間Tm+T0+Trまでの間、電流値Im+Irの指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する。なお、T0は、所定の周期を表している。
さらに、電流値制御部81は、指令電流の電流値を一旦ゼロとする。そして、電流値制御部81は、時間Tm+2T0から時間Tm+2T0+Trまでの間、電流値Im+2Irの指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する。
このように、電流値制御部81は、周期的に、電流値をゼロとし、かつ電流値をIrずつ上昇させる制御を行う。
センサ73Aは、電流値が段階的に上昇させたときのチルトシリンダ13Aの動作速度を検出し、メインコントローラ52に通知する。メインコントローラ52の特定部85は、所定の時間におけるチルトシリンダ13Aの平均動作速度を算出する。典型的には、特定部85は、指令電流の電流値を、それぞれ、Im,Im+Ir,Im+2Ir,Im+3Ir,Im+4IrのときのTr秒間におけるチルトシリンダ13Aの平均動作速度を算出する。
特定部85は、チルトシリンダ13Aの平均動作速度が閾値Thv(mm/sec)を超えたときの指令電流の電流値を特定する。特定部85は、特定された電流値よりもIrだけ低い電流値を、チルト動作が開始したときの電流値とする。たとえば、特定部85は、電流値がIm+4Irのときに平均動作速度が閾値Thv(mm/sec)を超えたと判断すると、Im+3Irをチルト動作が開始したときの電流値とする。
以上のように、特定部85は、電流値制御部81によって電流値が段階的に上昇すると、センサ73Aによる検出結果に基づいて、バケット107がチルト動作を開始したときの指令電流の電流値を特定する。
なお、電磁比例制御弁61Bに出力する指令電流の電流値の上昇のさせ方も同様であるため、ここでは、説明を繰り返さない。
また、上記においては、特定された電流値よりもIrだけ低い電流値を、チルト動作が開始したときの電流値とした。しかしながら、これに限定されるものではない。たとえば、特定部85は、特定された電流値未満の値であって、当該電流値よりもIrだけ低い電流値以上の値を、チルト動作が開始したときの電流値としてもよい。たとえば、特定部85は、電流値がIm+4Irのときに平均動作速度が閾値Thv(mm/sec)を超えたと判断すると、Im+4I未満の値であって、かつIm+3Ir以上の値を、チルト動作が開始したときの電流値としてもよい。
上記のように、指令電流の電流値を段階的に上昇させる際に、一旦、指令電流の電流値を予め定められた値(典型的にはゼロ)まで低下させる理由は、以下のとおりである。
理論的には、指令電流の電流値をIrずつ上昇させると、電磁比例制御弁61Aから出力されるパイロット圧も電流値Ir分ずつ上昇するはず。しかし、実際には、このようにならない。その理由は、Irだけ電流値を上昇させても、電磁比例制御弁61Aの中のスプールが静止摩擦力を超えずに止まったままとなる場合もあるからである。
そこで、指令電流値をたとえばゼロまで一旦低下させれば、低下させたときの電流値(ゼロ)と電磁比例制御弁61Aに対して出力する指令電流の電流値との差が大きくなる。たとえば、電流値の差は、Irではなくて、Im+nIr(nは1以上の自然数)となる。これにより、電磁比例制御弁61Aの中のスプールが静止摩擦力を超えるため、電流値を上昇させたにも関わらず、スプールが停止したままとなってしまうことを防ぐことができる。
それゆえ、図9に示したように指令電流の電流値を上昇させることにより、動き出し点を正しく検出することが可能となる。なお、以下では、動き出し点における指令電流の電流値をIsと表記する。
較正部83は、i−pテーブル921において、電流値Isに対応するパイロット圧を特定する。なお、このパイロット圧の値をPsと表記する。
以上の処理により、較正部83は、動き出し点におけるパイロット圧Psを得ることができる。
(3)電流値Izのときのパイロット圧およびチルトシリンダの動作速度の検出
メインコントローラ52は、指令電流の電流値をIzとしたときに電磁比例制御弁61Aから出力されるパイロット圧とチルトシリンダ13Aの動作速度とを、センサ72Aおよびセンサ73Aを用いて測定する。さらに、メインコントローラ52は、同様に、指令電流の電流値をIzとしたときに電磁比例制御弁61Bから出力されるパイロット圧とチルトシリンダ13Bの動作速度とを、センサ72Bおよびセンサ73Bを用いて測定する。
電流値Izは、たとえば、電流値Ieと同じ値である。電流値Ieとしたときには、バケット107は、バケット107が出し得る最高速度に近い速度でチルトする。
p-vテーブル913を較正する場合、バケット107が反時計回り方向に最大角θmaxまでチルトした後、メインコントローラ52は、操作レバー51aに対してオペレータ操作が行われたことを条件に、電磁比例制御弁61Aに対して電流値Izの指令電流を出力し続ける。その結果、バケット107は、時計回り方向へのチルトを開始し、水平状態を経て、反時計回り方向に最大角θmaxまでチルトした状態となる。
p-vテーブル914を較正する場合、バケット107が時計回り方向に最大角θmaxまでチルトした後、メインコントローラ52は、操作レバー51aに対してオペレータ操作が行われたことを条件に、電磁比例制御弁61Bに対して電流値Izの指令電流を出力し続ける。その結果、バケット107は、反時計回り方向へのチルトを開始し、水平状態を経て、時計回り方向に最大角θmaxまでチルトした状態となる。
上記のように、電磁比例制御弁61A,61Bに対して電流値Izの指令電流を出力するために、操作レバー51aに対してオペレータ操作が行われたことを条件とする理由は、以下のとおりである。
p−vテーブルの較正の際には、チルトシリンダ13A,13Bを動かす必要がある。操作装置51は電子式の装置であるため、メインコントローラ52が疑似的に指令電流(信号)を出力することにより、操作レバー51aに対する操作がなくても、チルトシリンダ13A,13Bを動作させることは可能である。
しかしながら、オペレータがバケット107をチルト動作させることを意図していないような状態で、バケット107が自動的に動作することは、操作性の観点から好ましくない。特に、電流値IzをIeと同じ値とした場合には、上述したように、バケット107が最高速度に近い速度でチルトする。それゆえ、オペレータがバケット107をチルト動作させる操作を明確に認識している状態で、バケット107をチルト動作させることが操作性の観点から好ましい。
それゆえ、電磁比例制御弁61A,61Bに対して電流値Izの指令電流を出力するために、操作レバー51aに対してオペレータ操作が行われたことを条件としている。なお、p−vテーブル913,914の較正の際には、メインコントローラ52が、操作レバー51aの操作量に応じた電流値(I)をモニタリングし、所定値以上の電流値(I)を検知すると、電磁比例制御弁61A,61Bに対して電流値Izの指令電流を出力する。
なお、動き出し点の検出の際には、メインコントローラ52は、チルト動作の速度が非常に低速となる。このため、バケット107が自動的に動作しても、操作性に与える影響はほとんどないため、メインコントローラ52は、電流値(I)をモニタリングしない。このような観点から、動き出し点の検出の際には、操作レバー51aに対するオペレータ操作が行われたことを条件せずに、バケット107がチルトする。ただし、動き出し点の検出の際にも、操作レバー51aに対するオペレータ操作を条件とすることも可能である。
また、上述したように、バケット107を最大角度θmaxだけチルトさせてから、電流値をIzとしたときのパイロット圧とチルトシリンダ13Aの動作速度(動作速度の最高速度)とを測定する理由は、以下のとおりである。
チルトシリンダ13A,13Bのストローク長をある程度確保しておかないと、大きな電流値の指令電流を電磁比例制御弁61A,61Bに出力しても、バケット107が最高速度に到達しない状態で、バケット107が振り切ってしまう。このため、ストローク長を稼いだ状態で、電流値をIzとしたときのパイロット圧とチルトシリンダ13A,13Bの動作速度とを測定することが好ましい。
なお、測定したいのは最高速度であるため、重力の影響は問題とならない。また、指令電流の電流値がIzのときに、バケット107のチルトを自動停止させないといけない状況は、オペレータが間違って大きなシリンダ速度が出る操作をしてしまった場合である。
以上の理由により、バケット107を最大角度θmaxだけチルトさせてから、電流値をIzとしたときのパイロット圧とチルトシリンダ13Aの動作速度とを測定する。
以下では、電流値をIzとしたときに、測定されたパイロット圧をPzと表記し、チルトシリンダ13Aの動作速度(最高速度)をVzと表記する。
なお、本例では、電流値Is、電流値Izは、それぞれ、「第1の電流値」、「第2の電流値」の一例である。
(4)較正比率の算出
p−vテーブル913のパイロット圧(p)を較正するときに用いる較正比率Rpと、p−vテーブル913の動作速度(v)を較正するときに用いる較正比率Rvとを算出する方法を説明する。なお、p−vテーブル914に対しても、同様の手法により較正比率が算出されるため、ここでは繰り返し説明は行わない。
図10は、較正比率Rp,Rvを算出するための手法を説明するための図である。まず、較正比率Rpの算出方法を説明する。
図10に示されるように、較正部83は、指令電流の電流値がIzのときのパイロット圧Pzと、動き出し点における電流値Isのときのパイロット圧Psとの差分(Pz−Ps)を算出する。
さらに、較正部83は、較正前のp−vテーブル913における差分(P8−P1)を算出する。当該差分を算出するときに、P8からP1を引く理由は、以下のとおりである。パイロット圧P1は、動き出し点におけるパイロット圧であるために用いられる。また、パイロット圧P8よりも高いパイロット圧の領域では、較正前のp−vテーブル913の形状に近似させる観点から、パイロット圧の較正を行わないためである。
較正部83は、PzとPsとの差分を、較正前のp−vテーブル913における差分で除することにより、較正比率Rp(=(Pz−Ps)/(P8−P1))を求める。
次に、較正比率Rvの算出方法を説明する。
較正部83は、指令電流の電流値がIzのときの動作速度Vzと、予め定められた速度Vfとの差分(Vz−Vf)を算出する。Vfは、たとえばV1と同じ値とすることができる。
さらに、較正部83は、較正前のp−vテーブル913における差分(V8−V1)を算出する。較正部83は、VzとVfとの差分を、較正前のp−vテーブル913における差分で除することにより、較正比率Rv(=(Vz−Vf)/(V8−V1))を求める。
以上のように、較正部83は、電流値Izの電流が出力されたときに測定されたパイロット圧Pzと特定部85によって特定されたパイロット圧Psとの差分(Pz−Ps)を、p−vテーブル913内の2つの所定のパイロット圧(P8,P1)の差分(P8−P1)で除することによって、較正比率Rpを算出する。また、較正部83は、電流値Izの電流が出力されたときに測定されたチルトシリンダ13Aの動作速度Vzと予め定められた速度Vfとの差分(Vz−Vf)を、p−vテーブル913内における上記2つの所定のパイロット圧(P8,P1)に対応付けられたチルトシリンダ13Aに関する2つの動作速度(V8,V1)の差分(V8−V1)で除することによって、較正比率Rvを算出する。
なお、本例では、較正比率Rp、較正比率Rvは、それぞれ、「第1の較正比率」、「第2の較正比率」の一例である。
(5)較正後のp−vテーブルの生成
次に、較正比率Rp,Rvを利用して、p−vテーブル913からp−vテーブル923を生成する方法について説明する。なお、p−vテーブル914からp−vテーブル924を生成方法も、p−vテーブル913からp−vテーブル923を生成する方法と同様であるため、ここでは繰り返し説明しない。
図11は、演算処理によって得られるデータテーブル951,952を説明するための図である。図11(A)は、較正前のp−vテーブル913において、パイロット圧に対してオフセット処理をした後のデータテーブル951を表した図である。図11(B)は、図11(A)に示したデータテーブル951を利用して得られるデータテーブル952を表した図である。
図11(A)に示すように、較正部83は、p−vテーブル913におけるNo.2〜No.8のパイロット圧から、P1とPsとの差分(P1−Ps)だけ値を差し引く。
図11(B)に示されるように、較正部83は、データテーブル951において、パイロット圧および動作速度に関して、縦方向で隣り合ったデータ同士の差分を算出することにより、データテーブル952を得る。
この処理について、データテーブル951におけるNo.1のデータとNo.2のデータとを例に挙げて説明すれば、以下のとおりである。較正部83は、No.2のパイロット圧(P2−(P1−Ps))から、No.1のパイロット圧(Ps)を引く。これにより、較正部83は、P2−P1の値を得る。さらに、較正部83は、No.2の動作速度(V2)からNo.1の動作速度(V1)を引く。これにより、較正部83は、V2−V1の値を得る。
図12は、較正後のデータを表した図である。図12(A)は、較正後の差分データを表した図である。図12(B)は、較正後のp−vテーブル923を表した図である。
図12(A)に示すように、較正部83は、図11(B)における各パイロット圧に対して較正比率Rpを掛ける。また、較正部83は、図11(B)における各動作速度に対して較正比率Rvを掛ける。これにより、較正部83は、較正後の差分データ953を得る。
図12(B)に示されるように、較正部83は、図11(A)に示したデータテーブル951におけるPs,V1,P9,P10と、図12(A)に示した較正後の差分データ953とを用いて、p−vテーブル923を生成する。
較正部83は、No.1におけるパイロット圧と動作速度とを、図11(A)に示したオフセット処理後のデータテーブル951の値と同じとする。また、較正部83は、No.9およびNo.10におけるパイロット圧を、データテーブル951の値と同じにする。較正部は、その他のデータについては、較正後の差分データを用いた較正を行う。以下、説明する。
較正部83は、i番目(2≦i≦8)の較正後のパイロット圧を求めるために、Psに対して、Dp1からDp(i−1)までの総和を加算する処理を行なう。一例を挙げて説明すると、較正部83は、5番目(No.5)の較正後のパイロット圧を、Ps+Dp1+Dp2+Dp3+Dp4とする。なお、iが5となるため、Dp(i−1)はDp4である。
さらに、較正部83は、j番目(2≦i≦10)の較正後の動作速度を求めるために、V1に対して、Dv1からDv(i−1)までの総和を加算する処理を行なう。一例を挙げて説明すると、較正部83は、5番目(No.5)の較正後の動作速度を、V1s+Dv1+Dv2+Dv3+Dv4とする。なお、jが5となるため、Dv(i−1)はDv4である。
以上の演算処理によって、較正部83は、p−vテーブル913から較正後のp−vテーブル923を得る。
図13は、較正後のp−vテーブル923を説明するための図である。
図13に示されるように、図12(B)に示されたp−vテーブル923のデータ(離散値)を、説明の便宜上グラフ化し、p−vテーブル923を線分K2として表記している。なお、破線の線分K1は、図8でも示したように、較正前のp−vテーブル913を表している。図13によれば、線分K2は、線分K1の形状と同じような形状を維持しつつ、較正がなされていることが分かる。
以上のように、較正部83は、バケット107が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁61Aに出力する電流の電流値を調整して、p−vテーブル913の較正を開始する。具体的には、較正部83は、特定部85によって特定されたパイロット圧Psと、予め定められた速度Vfと、電流値Isよりも大きな電流値Izの電流がメインコントローラ52から電磁比例制御弁61Aに出力されたときに測定されたパイロット圧Pzおよびチルトシリンダ13Aの動作速度Vzとに基づいて、p−vテーブル913を較正する。
ところで、作業車両100においては、上述したように、p−vテーブル913の較正をする際に、較正に用いるための実測値として、電流値Is(動き出し点)におけるパイロット圧と、電流値Izにおけるパイロット圧およびチルトシリンダ13Aの動作速度とを利用する。このように、作業車両100においては、指令電流について2つの電流値Is,Izについての実測値を得るだけで、p−vテーブル913の構成を可能としている。
チルトシリンダ13A,13Bは、ブームシリンダ10およびアームシリンダ11よりも、ストローク長が短い。このため、1回の一方向シリンダを伸ばす操作においては、ブームシリンダ10およびアームシリンダ11に比べて、多くの電流値について実測値を得にくい。
しかしながら、作業車両100によれば、p−vテーブル913の較正の際には、2回だけチルトシリンダ13Aを伸ばせばよい。具体的には、バケット107を移動するためのシリンダ動作と、バケット107を移動するためのシリンダ動作とですむ。同様に、p−vテーブル914の較正の際には、2回だけチルトシリンダ13Bを伸ばせばよい。
また、図13にも示したように、較正前のp−vテーブル913と較正後のp−vテーブル923とで、形状が近似している。このため、オペレータが感じする操作感応は、大きく変化することはない。このように、作業車両100によれば、電流値Isと電流値Izとに関する実測値のみで、p−vテーブル913,914に対して、精度の高い較正を行うことができる。
<E.ユーザインターフェイス>
p−vテーブル913,914を較正するときのモニタ装置53に表示されるユーザインターフェイスについて説明する。なお、i−pテーブル911,912の較正は、既に済んでいるものとする。
図14は、p−vテーブル913,914の較正モードに移行するまでの画面遷移を表した図である。図14に示されるように、オペレータがチルトバケット制御調整の項目を選択すると(状態(A))、モニタ装置は、p−vテーブル913,914の較正を実行するための調整実行ボタンを表示する。調整実行ボタンが選択されると(状態(B))、メインコントローラ52は、動作モードを、通常モードから、p−vテーブルの較正を開始する較正モードに移行する。
なお、既に較正が行われ、p−vテーブル923,924が生成されているときには、初期設定値に戻すためのボタンが選択されると、自動停止制御に用いるp−vテーブルとして、較正前(デフォルト)のp−vテーブル913,914を設定する。
図15は、図14における調整実行ボタンが選択された表示されユーザインターフェイスである。また、図15は、時計回り方向の動き出し点を検出するときに表示されるユーザインターフェイスである。
図15に示すとおり、モニタ装置53は、メインコントローラ52の指示に従って、バケット107を水平状態にすることをオペレータに指示するガイダンスを表示する(状態(A))。メインコントローラ52は、バケット107が水平状態になったと判断すると、操作レバー51aを中立位置にすること、エンジン55をフル回転させること、PPCのロックを解除することを求めるガイダンスを、モニタ装置53に表示させる。その後、メインコントローラ52は、調整中(検出中)および調整が完了したことを表すユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる(状態(C)および(D))。
これにより、メインコントローラ52によって時計回り方向の動き出し点が検出される。その後、メインコントローラ52は、反時計回り方向の動き出し点を検出するためのユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる。
反時計回り方向の動き出し点を検出するときも、時計回り方向の動き出し点を検出するときに表示されるユーザインターフェイスと同様なユーザインターフェイスが表示される。まず、モニタ装置53は、メインコントローラ52の指示に従って、バケット107を水平状態にすることをオペレータに再度指示するガイダンスを表示する。メインコントローラ52は、バケット107が水平状態になったと判断すると、「操作レバー51aを中立位置にすること、エンジン55をフル回転させること、PPCのロックを解除すること」を求めるガイダンスを、モニタ装置53に表示させる。その後、メインコントローラ52は、調整中(検出中)および調整が完了したことを表すユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる。
これにより、メインコントローラ52によって反時計回り方向の動き出し点が検出される。その後、メインコントローラ52は、時計回り方向の動き出し点を用いたp−vテーブル913の較正と、反時計回り方向の動き出し点を用いたp−vテーブル914を実行するためのユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる。
図16は、時計回り方向の動き出し点を用いて時計回り方向のp−vテーブル913を較正するときに表示されるユーザインターフェイスである。
図16に示すとおり、モニタ装置53は、メインコントローラ52の指示に従って、バケット107を反時計方向に最大角度チルト動作させることをオペレータに指示するガイダンスを表示する(状態(A))。メインコントローラ52は、バケット107が反時計方向に最大角度チルトした状態になったと判断すると、「エンジン55をフル回転させた状態で、操作レバー51aの操作量を最大にしてバケット107を時計回り方向にチルト回動させること」を求めるガイダンスを、モニタ装置53に表示させる。その後、メインコントローラ52は、較正中および較正が完了したことを表すユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる(状態(C)および(D))。
これにより、時計回り方向のp−vテーブル913の較正が完了し、較正後のp−vテーブル923が生成される。その後、メインコントローラ52は、反時計回り方向のp−vテーブル914を較正するためのユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる。
反時計回り方向のp−vテーブル914を較正するときも、時計回り方向のp−vテーブル913を較正するときに表示されるユーザインターフェイスと同様なユーザインターフェイスが表示される。まず、モニタ装置53は、メインコントローラ52の指示に従って、バケット107を時計方向に最大角度チルト動作させることをオペレータに指示するガイダンスを表示する。メインコントローラ52は、バケット107が時計方向に最大角度チルトした状態になったと判断すると、「エンジン55をフル回転させた状態で、操作レバー51aの操作量を最大にしてバケット107を反時計回り方向にチルト回動させること」を求めるガイダンスを、モニタ装置53に表示させる。その後、メインコントローラ52は、較正中および較正が完了したことを表すユーザインターフェイスを、モニタ装置53に表示させる。
これにより、反時計回り方向のp−vテーブル914の較正が完了し、較正後のp−vテーブル924が生成される。以上により、一連の較正処理が終了する。
<F.制御構造>
図17は、作業車両100における全体の処理の流れを説明するためのフローチャートである。また、以下では、上述したサービスマンおよび特定の管理者が較正処理を行なう局面の処理の流れを説明する。
図17を参照して、メインコントローラ52は、作業車両100の動作モードが較正モードであるか否かを判断する。メインコントローラ52は、較正モードではないと判断した場合(ステップS1においてNO)、ステップS7において、メインコントローラ52は、バケット107のチルト動作に関し、現在のi−pテーブルおよびp−vテーブルを利用した自動停止制御を行う。
たとえば、一度の較正処理がなされていない場合、メインコントローラ52は、i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914を利用した自動停止制御を行う。一方、既に較正処理が行われている場合、メインコントローラ52は、i−pテーブル921,922およびp−vテーブル923,924を利用した自動停止制御を行う。
メインコントローラ52は、較正モードであると判断した場合(ステップS1においてYES)、ステップS2において、デフォルトのi−pテーブル911に対して較正処理を行なう。なお、i−pテーブル911が既に較正されてi−pテーブル921が生成されているときであっても、メインコントローラ52は、デフォルトのi−pテーブル911に対して較正処理を行なう。
ステップS3において、メインコントローラ52は、デフォルトのi−pテーブル912に対して較正処理を行なう。ステップS4において、メインコントローラ52は、デフォルトのp−vテーブル913に対して較正処理を行なう。ステップS5において、メインコントローラ52は、デフォルトのp−vテーブル914に対して較正処理を行なう。
メインコントローラ52は、i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914の較正が終了すると、ステップS6において、バケット107のチルト動作に関し、較正後のi−pテーブル921,922およびp−vテーブル923,924を利用した自動停止制御を開始する。
なお、サービスマン等の所定の権限を有していない一般のオペレータが較正処理を行なうときには、ステップS2およびステップS3の処理が行われない。
図18は、図17におけるステップS2における処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図18を参照して、ステップS21において、メインコントローラ52は、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61Aに出力された指令電流の電流値がId,Ie,Ibのときの各パイロット圧Pd,Pe,Pb’を、センサ72Aを用いて検出する。ステップS22において、メインコントローラ52は、3つの座標値(Id,Pd),(Ie,Pe),(Ib,Pb’)を用いた線形補間によって、i−pテーブル911を較正し、較正後のi−pテーブル921を生成する。
図17におけるステップS3においては、メインコントローラ52は、メインコントローラ52から電磁比例制御弁61Bに出力された指令電流の電流値がId,Ie,Ibのときの各パイロット圧Pd,Pe,Pb’を、センサ72Bを用いて検出する。次いで、メインコントローラ52は、3つの座標値(Id,Pd),(Ie,Pe),(Ib,Pb’)を用いた線形補間によって、i−pテーブル912を較正し、較正後のi−pテーブル922を生成する。
図19は、図17におけるステップS4における処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
図19を参照して、ステップS41において、メインコントローラ52は、バケット107の時計回り方向の動き出し点における指令電流の電流値Isを決定する。ステップS42において、メインコントローラ52は、較正後のi−pテーブル921を用いて、バケット107の時計回り方向の動き出し点におけるパイロット圧Psを特定する。ステップS43において、メインコントローラ52は、測定結果に基づき、指令電流の電流値がIzのときのパイロット圧とチルトシリンダ13Aの動作速度Vzとを特定する。
ステップS44において、メインコントローラ52は、較正比率Rp,Rvを算出する。ステップS45において、メインコントローラ52は、p−vテーブル913に対して、上述したオフセット処理を実行する。ステップS46において、メインコントローラ52は、オフセット処理後のデータテーブル951(図11(A))において、差分演算を行う。
ステップS47において、メインコントローラ52は、ステップS46の差分演算によって得られたデータテーブル952(図11(B))に対して較正比率Rp,Rvを掛けることにより、差分データ953(図12(A))を生成する。ステップS48において、メインコントローラ52は、差分データ953と、オフセット処理後のデータテーブル951のデータの一部とを用いて、較正後のp−vテーブル923を生成する。
図17におけるステップS5においては、ステップS4と同様の流れで、以下の処理が行われる。メインコントローラ52は、バケット107の反時計回り方向の動き出し点における指令電流の電流値Isを決定する。メインコントローラ52は、較正後のi−pテーブル922を用いて、バケット107の反時計回り方向の動き出し点におけるパイロット圧Psを特定する。メインコントローラ52は、測定結果に基づき、指令電流の電流値がIzのときのパイロット圧とチルトシリンダ13Bの動作速度Vzとを特定する。メインコントローラ52は、較正比率Rp,Rvを算出する。メインコントローラ52は、p−vテーブル914に対して、上述したオフセット処理を実行する。メインコントローラ52は、オフセット処理後のデータテーブルにおいて、差分演算を行う。メインコントローラ52は、上記の差分演算によって得られたデータテーブルに対して較正比率Rp,Rvを掛けることにより、データテーブルを生成する。メインコントローラ52は、較正比率Rp,Rvを掛けることにより生成されたデータテーブルと、オフセット処理後のデータテーブルのデータの一部とを用いて、較正後のp−vテーブル924を生成する。
図20は、図19におけるステップS41の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
図20を参照して、ステップS411において、メインコントローラ52は、バケット107が水平状態か否かを判断する。メインコントローラ52は、バケット107が水平状態であると判断すると(ステップS411においてYES)、ステップS412において、電磁比例制御弁61Aに所定の電流値Im(図9)の指令電流を出力する。メインコントローラ52は、バケット107が水平状態でないと(ステップS411)、処理をステップS411に戻し、バケット107が水平状態になるまで待機する。
ステップS413において、メインコントローラ52は、電磁比例制御弁61Aに出力している指令電流の電流値を一時的にゼロにしたのち、ゼロとした直前の電流値よりもIrだけ大きな電流値の指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する。
ステップS414において、メインコントローラ52は、チルトシリンダ13Aが閾値Thv以上の速度で移動したか否かを判断する。メインコントローラ52は、チルトシリンダ13Aが閾値Thv以上の速度で移動しなかったと判断した場合(ステップS414においてNO)、指令電流の電流値をさらにIrだけ増加させるために、処理をステップS413に戻す。
メインコントローラ52は、チルトシリンダ13Aが閾値Thv以上の速度で移動したと判断した場合(ステップS414においてYES)、ステップS415において、チルトシリンダ13Aが閾値Thv以上の速度で移動したときの電流値よりもIrだけ低い電流値を、動き出し点の電流値Isとする。
図21は、図19におけるステップS43の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
図21を参照して、ステップS431において、メインコントローラ52は、バケット107が反時計回り方向に最大角θmaxまでチルトしているか否かを判断する。メインコントローラ52は、バケット107が反時計回り方向に最大角θmaxまでチルトしていると判断すると(ステップS431においてYES)、ステップS432において、時計回り方向にバケット107をチルト動作させるためのフルレバー操作を受け付けたか否かを判断する。なお、メインコントローラ52は、バケット107が反時計回り方向に最大角θmaxまでチルトしていないと判断すると(ステップS431においてNO)、処理をステップS431に戻す。
メインコントローラ52は、上記フルレバー操作を受け付けたと判断すると(ステップS432においてYES)、ステップS433において、電流値Izの指令電流を電磁比例制御弁61Aに出力する。なお、メインコントローラ52は、上記フルレバー操作を受け付けていないと判断すると(ステップS432においてNO)、処理をステップS432に戻す。
ステップS434において、メインコントローラ52は、センサ72A,73Aを用いて、チルトシリンダ13Aの最高速度Vzと、そのときのパイロット圧Pzとを取得する。
<G.変形例>
以下、作業車両100の変形例を説明する。
(1)上記の実施の形態においては、特定部85によって、動き出し点の電流値Isを求め、較正後のi−pテーブル921,922を用いて、電流値Isに対応するパイロット圧Psを決定した。さらに、図10から図12に基づいて説明したように、当該パイロット圧Psを用いて、p−vテーブル913,914を較正した。しかしながら、これに限定されるものではない。以下、他の処理例を説明する。
較正部83は、電流値制御部81によって電流値が上昇すると、センサ73Aおよびセンサ72Aからの出力に基づき、バケット107が時計回り方向に動き出したときのパイロット圧を特定する。たとえば、較正部83は、チルトシリンダ13Aの平均動作速度が閾値Thv(mm/sec)を超えたときのパイロット圧を特定する。較正部83は、当該特定されたパイロット圧に基づいて、p−vテーブル913を較正する。具体的には、上記特定されたパイロット圧を、パイロット圧Psとして用いる。
また、較正部83は、電流値制御部81によって電流値が上昇すると、センサ73Bおよびセンサ72Bからの出力に基づき、バケット107が反時計回り方向に動き出したときのパイロット圧を特定する。たとえば、較正部83は、チルトシリンダ13Bの平均動作速度が閾値Thv(mm/sec)を超えたときのパイロット圧を特定する。較正部83は、当該特定されたパイロット圧に基づいて、p−vテーブル914を較正する。具体的には、上記特定されたパイロット圧を、パイロット圧Psとして用いる。
このような構成によっても、較正部83は、p−vテーブル913,914を較正することができる。
(2)上記の実施の形態においては、バケット107のチルト動作に関する、i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914に着目して説明したが、これらのテーブルに限定されるものではない。上述したデータ較正の手法は、作業機104の動作速度を予測するためのデータに対して広く適用できる。
たとえば、上述したデータ較正の手法は、ブーム105の動作速度、アーム106の動作速度、バケットシリンダ12を動作させたときのバケット107の動作速度、および旋回体103の旋回速度を予測するためのデータに対して適用できる。
(3)上記の実施の形態においては、メインコントローラ52は、3つの座標値(Id,Pd),(Ie,Pe),(Ib,Pb’)を用いた線形補間によって、i−pテーブルを較正し、較正後のi−pテーブルを生成した。しかしながら、これに限定されず、4つ以上の座標値を用いて、較正後のi−pテーブルを生成してもよい。
(4)上記においては、作業機の動作速度を予測するためのデータとして、i−pデータ(指令電流の電流値と電磁比例制御弁によって生成されるパイロット圧との関係を規定したデータ)と、p−vデータ(パイロット圧とチルトシリンダの動作速度との関係を規定したデータ)を備える構成を例に挙げて説明した。しかしながら、作業機の動作速度を予測するためのデータとして、i−pデータと、p−stデータ(パイロット圧とスプールのストローク長との関係を規定したのデータ)と、st−vデータ(ストローク長とチルトシリンダの動作速度との関係を規定したのデータ)とを備えていてもよい。なお、この構成の場合には、作業車両100は、スプールのストローク長を測定するセンサを備えている必要がある。
(5)上記においては、電子式の操作装置51を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、操作レバーの操作方向および操作量に応じたパイロット圧を出力する油圧式の装置としてもよい。
(6)バケット107を最大角度θmaxだけチルトさせてから、電流値をIzとしたときのパイロット圧とチルトシリンダ13Aの動作速度(動作速度の最高速度)とを測定した。しかしながら、必ずしも、バケット107を最大角度θmaxだけチルト動作させる必要はない。電流値Izを電磁比例制御弁に出力したときに、チルトシリンダ13A,13Bがストロークエンドに到達するまでに、チルト動作の速度の最高速度が得られるのであれば、バケット107を最大角度θmaxだけチルト動作させる必要はない。
(7)上記の実施形態においては、作業車両100が2本のチルトシリンダ13A,13Bを備える構成を例に挙げて説明したが、チルトシリンダは1本であってもよい。
<H.利点>
以下、変形例を踏まえて、作業車両100の主たる構成と当該構成により得られる利点とを説明する。なお、以下において、括弧書きの部材名および括弧書きの参照符号は、当該括弧が付された部材の一例を示すための記載である。
(1)作業車両100は、バケット107と、バケット107にチルト動作をさせる作動油の流量を調整するメインバルブ62A,62Bと、メインバルブ62A,62Bに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁61A,61Bと、電磁比例制御弁(61A,61B)に電流を出力するメインコントローラ52と、バケット107の動作を検出するための第1のセンサ(73A,73B)とを備える。メインコントローラ52は、チルト動作によるバケット107の動作速度を予測するためのデータ(i−pテーブル911,912およびp−vテーブル913,914)を記憶する記憶部90と、センサ73A,73Bからの出力に基づき、バケット107が水平状態になったことを検出する検出部86と、バケット107が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を調整して、データの較正を開始する較正部83とを含む。
このような構成によれば、バケット107が水平状態になった後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値が調整され、チルト動作によるバケット107の動作速度を予測するためのデータの較正が開始される。それゆえ、作業車両100は、バケット107に加わる重力の影響を受けることなく、データを較正することができる。したがって、作業車両は、データを精度よく較正することができる。
(2)バケット107は、バケットピン16と直交する回動軸AXを中心に回動することによってチルトする。較正部83は、バケット107の刃先1071aおよび回動軸AXが水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁(61A,61B)に出力する電流の電流値を調整して、データの較正を開始する。
このような構成によれば、作業車両100は、回動軸AXが水平状態になっていないときよりも、バケットに加わる重力の影響を少なくした状態で、データを較正することができる。
(3)作業車両100は、電磁比例制御弁(61A,61B)が発生するパイロット圧を測定する第2のセンサ(72A,72B)をさらに備える。
メインコントローラ52は、バケット107が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁に出力する電流の電流値を上昇させる電流値制御部81をさらに含む。較正部83は、電流値制御部81によって電流値が上昇すると、第1のセンサ(73A,73B)および第2のセンサ(72A,72B)からの出力に基づき、バケット107が動き出したときのパイロット圧を特定する。較正部83は、特定されたパイロット圧を用いて、上記データ(詳しくは、p−vテーブル913,914)を較正する。
このような構成によれば、作業車両100は、電磁比例制御弁が発生するパイロット圧を用いて、チルト動作の速度を予測するためのデータを較正することができる。
(4)上記データは、前記電磁比例制御弁に出力される電流の電流値と、前記電磁比例制御弁が発生するパイロット圧との関係を規定した第1のデータ(i−pテーブル911,912)を含む。メインコントローラ52は、バケット107が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁(61A,61B)に出力する電流の電流値を上昇させる電流値制御部81をさらに備える。較正部83は、電流値制御部81によって電流値が上昇すると、第1のセンサ(73A,73B)による検出結果に基づいて、バケット107がチルト動作を開始したときの電流値Isを特定する。メインコントローラ52は、i−pテーブル911,912に基づき、特定された電流値に対応するパイロット圧Psを決定する。メインコントローラ52は、決定されたパイロット圧Psを用いて、上記データ(詳しくは、p−vテーブル913,914)を較正する。
このような構成によれば、作業車両100は、特定された電流値と、電磁比例制御弁に出力される電流の電流値と当該電磁比例制御弁が発生するパイロット圧との関係を規定した第1のデータ(i−pテーブル911,912)とを用いて、チルト動作によるバケット107の動作速度を予測するためのデータを較正することができる。
(5)バケット107は、時計回り方向と、反時計回り方向とにチルト動作が可能である。較正部83は、バケット107が時計回り方向にチルト動作を開始したときの電流値と、バケット107が反時計回り方向にチルト動作を開始したときの電流値とを特定する。
このような構成によれば、作業車両は、バケット107が時計回り方向にチルト動作を開始したときの指令電流の電流値と、バケット107が反時計回り方向にチルト動作を開始したときの指令電流の電流値とを測定することができる。
(6)作業車両100は、バケット107にチルト動作をさせるためのシリンダをさらに備える。シリンダは、伸びることによってバケット107を時計回り方向にチルト動作させるチルトシリンダ13Aと、伸びることによってバケット107を反時計回り方向にチルト動作させるチルトシリンダ13Bとを含む。メインバルブは、チルトシリンダ13Aに供給される前記作動油の流量を調整するメインバルブ62Aと、チルトシリンダ13Bに供給される前記作動油の流量を調整するメインバルブ62Bとを含む。電磁比例制御弁(61A,61B)は、メインバルブ62Aに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁61Aと、メインバルブ62Bに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁61Bとを含む。電流値制御部81は、電磁比例制御弁61Aに出力する電流の電流値を上昇させた後に、電磁比例制御弁61Bに出力する電流の電流値を上昇させる。
このような構成によれば、作業車両は、バケット107を時計回り方向にチルト動作させるための電磁比例制御弁61Aに出力される指令電流について、バケット107が時計回り方向にチルト動作を開始するときの電流値(Is)を特定することができる。また、作業車両は、バケット107を反時計回り方向にチルト動作させるための電磁比例制御弁61Bに出力される指令電流について、バケット107が反時計回り方向にチルト動作を開始するときの電流値(Is)を特定することができる。
(7)作業車両100は、バケット107を操作するための操作装置51をさらに備え。データは、パイロット圧とチルトシリンダ13Aの動作速度との関係を規定した第2のデータ(p−vテーブル913)と、パイロット圧とチルトシリンダ13Bの動作速度との関係を規定した第3のデータ(p−vテーブル914)とを含む。較正部83は、バケット107をチルト動作させるための操作を操作装置51が受け付けたことを条件に、第2のデータおよび第3のデータを較正する。
このような構成によれば、操作装置51に対する操作が行われたことを条件に、第2のデータおよび第3のデータが較正される。したがって、作業車両100は、オペレータの意思を正確に反映した状態で、チルト動作によるバケット107の動作速度を予測するためのデータを較正できる。
(8)電流値制御部81は、作業車両100の動作モードが通常モードであることを条件に、第2のデータ(p−vテーブル913)および第3のデータ(p−vテーブル914)を用いてバケット107のチルト動作の速度を予測し、かつ予測結果に基づいて電磁比例制御弁61A,61Bに出力する電流の電流値を制限する。電流値制御部81は、作業車両100の動作モードが較正モードであることを条件に、バケット107が水平状態になったことが検出された後に、電磁比例制御弁61A,61Bに出力する電流の電流値を上昇させる。
このような構成によれば、作業車両100は、通常モードの場合に、第2のデータおよび第3のデータを用いた予測制御を行い、較正モードの場合に、バケット107がチルト動作を開始するときの指令電流の電流値を測定することができる。
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 ブームシリンダ、11 アームシリンダ、12 バケットシリンダ、13A,13B チルトシリンダ、14 ブームピン、15 アームピン、16 バケットピン、17 チルトピン、51 操作装置、51a 操作レバー、51b 操作検出器、52 メインコントローラ、55 エンジン、56 油圧ポンプ、56A メインポンプ、56B パイロット用ポンプ、57 斜板駆動装置、59 パイロット油路、61A,61B 電磁比例制御弁、62A,62B メインバルブ、71A,71B,72A,72B,73A,73B センサ、80 制御部、81 電流値制御部、82 動作モード切替部、83 較正部、84 速度予側部、85 特定部、86 検出部、90 記憶部、91 データ記憶部、100 作業車両、101 走行体、103 旋回体、104 作業機、105 ブーム、106 アーム、107 バケット、109 連結部材、621 スプール、622 パイロット室、911,912,921,922 i−pテーブル、913,914,923,924 p−vテーブル、951,952 データテーブル、953 差分データ、1071 刃、1071a 刃先、AX 回動軸、B1,B2,B3 座標点。

Claims (9)

  1. バケットと、
    前記バケットにチルト動作をさせる作動油の流量を調整するバルブと、
    前記バルブに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁と、
    前記電磁比例制御弁に電流を出力するコントローラと、
    前記チルト動作を検出するための第1のセンサとを備え、
    前記コントローラは、
    前記チルト動作による前記バケットの動作速度を予測するためのデータを記憶する記憶部と、
    前記第1のセンサからの出力に基づき、前記バケットが水平状態になったことを検出する検出部と、
    前記バケットが水平状態になったことが検出された後に、前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を調整して、前記データの較正を開始する較正部とを含む、作業車両。
  2. 前記バケットは、バケットピンと直交する回動軸を中心に回動することによってチルト動作し、
    前記較正部は、前記バケットの刃先および前記回動軸が水平状態になったことが検出された後に、前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を調整して、前記データの較正を開始する、請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記電磁比例制御弁が発生する前記パイロット圧を測定する第2のセンサをさらに備え、
    前記コントローラは、前記バケットが水平状態になったことが検出された後に、前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を上昇させる電流値制御部をさらに含み、
    前記較正部は、
    前記電流値制御部によって前記電流値が上昇すると、前記第1のセンサおよび前記第2のセンサからの出力に基づき、前記バケットが動き出したときの前記パイロット圧を特定し、
    前記特定されたパイロット圧を用いて、前記データを較正する、請求項1または2に記載の作業車両。
  4. 前記データは、前記電磁比例制御弁に出力される電流の電流値と、前記電磁比例制御弁が発生するパイロット圧との関係を規定した第1のデータを含み、
    前記コントローラは、前記バケットが水平状態になったことが検出された後に、前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を上昇させる電流値制御部をさらに備え、
    前記較正部は、
    前記電流値制御部によって前記電流値が上昇すると、前記第1のセンサによる検出結果に基づいて、前記バケットが前記チルト動作を開始したときの電流値を特定し、
    前記第1のデータに基づき、前記特定された電流値に対応する前記パイロット圧を特定し、
    前記特定されたパイロット圧を用いて、前記データを較正する、請求項1または2に記載の作業車両。
  5. 前記バケットは、第1の方向と、前記第1の方向とは反対の第2の方向とにチルト動作が可能であり、
    前記較正部は、前記バケットが前記第1の方向に前記チルト動作を開始したときの電流値と、前記バケットが前記第2の方向に前記チルト動作を開始したときの電流値とを特定する、請求項4に記載の作業車両。
  6. 前記バケットにチルト動作をさせるためのシリンダをさらに備え、
    前記シリンダは、伸びることによって前記バケットを第1の方向にチルト動作させる第1のシリンダと、伸びることによって前記バケットを前記第1の方向とは反対の第2の方向にチルト動作させる第2のシリンダとを含み、
    前記バルブは、前記第1のシリンダに供給される前記作動油の流量を調整する第1のバルブと、前記第2のシリンダに供給される前記作動油の流量を調整する第2のバルブとを含み、
    前記電磁比例制御弁は、前記第1のバルブに導かれるパイロット圧を生成する第1の電磁比例制御弁と、前記第2のバルブに導かれるパイロット圧を生成する第2の電磁比例制御弁とを含み、
    前記電流値制御部は、前記第1の電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を上昇させた後に、前記第2の電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を上昇させる、請求項3または4に記載の作業車両。
  7. 前記バケットを操作するための操作装置をさらに備え、
    前記データは、前記パイロット圧と前記第1のシリンダの動作速度との関係を規定した第2のデータと、前記パイロット圧と前記第2のシリンダの動作速度との関係を規定した第3のデータとを含み、
    前記較正部は、前記バケットをチルト動作させるための操作を前記操作装置が受け付けたことを条件に、前記第2のデータおよび前記第3のデータを較正する、請求項6に記載の作業車両。
  8. 前記電流値制御部は、
    前記作業車両の動作モードが第1の動作モードであることを条件に、前記第2のデータおよび前記第3のデータを用いて前記チルト動作によるバケットの動作速度を予測し、かつ前記予測結果に基づいて前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を制限し、
    前記作業車両の動作モードが第2の動作モードであることを条件に、前記バケットが水平状態になったことが検出された後に、前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を上昇させる、請求項7に記載の作業車両。
  9. 作業車両における制御方法であって、
    前記作業車両は、バケットと、前記バケットにチルト動作をさせる作動油の流量を調整するバルブと、前記バルブに導かれるパイロット圧を生成する電磁比例制御弁と、前記電磁比例制御弁に電流を出力するコントローラと、前記チルト動作を検出するためのセンサとを有し、
    前記制御方法は、
    前記コントローラが、前記バケットが水平状態になったことを検出するステップと、
    前記コントローラが、前記バケットが水平状態になったことが検出された後に、前記電磁比例制御弁に出力する前記電流の電流値を調整して、前記チルト動作による前記バケットの動作速度を予測するためのデータの較正を開始するステップととを備える、制御方法。
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