DE112012001013B4

DE112012001013B4 - Aushubsteuersystem und Baumaschine

Info

Publication number: DE112012001013B4
Application number: DE112012001013.2T
Authority: DE
Inventors: Toru Matsuyama
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2019-01-03
Anticipated expiration: 2032-02-08
Also published as: JPWO2012127913A1; US9080317B2; KR101543354B1; US20130302124A1; CN103354855B; CN103354855A; KR20130113515A; JP5349710B2; DE112012001013T5; WO2012127913A1

Abstract

Aushubsteuersystem, umfassend:
eine Arbeitseinheit (2), die durch eine Mehrzahl von angetriebenen Elementen umfassend einen Löffel (8) gebildet wird, wobei die Arbeitseinheit (2) durch einen Fahrzeughauptkörper (1) drehbar gestützt ist;
eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern, die für den Antrieb der Mehrzahl von angetriebenen Elementen konfiguriert ist;
einen Bereich für das Beziehen einer voraussichtlichen Geschwindigkeit (262), der eine erste voraussichtliche Geschwindigkeit und eine zweite voraussichtliche Geschwindigkeit bezieht, wobei die erste voraussichtliche Geschwindigkeit von einem ersten Abstand zwischen dem Löffel (8) und einer eine Zielgestalt für ein Aushubobjekt angebenden ersten Entwurfsfläche (451) abhängt, wobei die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit von einem zweiten Abstand zwischen dem Löffel (8) und einer eine Zielgestalt für das Aushubobjekt angebenden zweiten Entwurfsfläche (452) abhängt, wobei die zweite Entwurfsfläche (452) verschieden von der ersten Entwurfsfläche (451) ist und wobei erste Entwurfsfläche (451) und die zweite Entwurfsfläche (452) benachbart zueinander angeordnet sind;
einen Bereich für die Wahl eines Geschwindigkeitslimits (265), der auf der Basis einer relativen Beziehung zwischen der ersten Entwurfsfläche (451) und dem Löffel (8) sowie einer relativen Beziehung zwischen der zweiten Entwurfsfläche (452) und dem Löffel (8) eine der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit als ein Geschwindigkeitslimit wählt; und
einen Bereich für die Steuerung der Hydraulikzylinder (266), der eine relative Geschwindigkeit des Löffels (8) auf das Geschwindigkeitslimit begrenzt, wobei die relative Geschwindigkeit relativ zu derjenigen Entwurfsfläche der ersten Entwurfsfläche (451) und der zweiten Entwurfsfläche (452) ist, die ein Ziel des Geschwindigkeitslimits ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aushubsteuersystem, das derart konfiguriert ist, dass es einer Arbeitseinheit eine Geschwindigkeitsbegrenzung auferlegt. Die Erfindung betrifft auch eine Baumaschine, die das Aushubsteuersystem umfasst.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Zusammenhang mit einer Baumaschine, die mit einer Arbeitseinheit ausgestattet ist, ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein vorgegebener Bereich ausgehoben wird, indem ein Löffel entlang einer Entwurfsfläche, die eine Zielgestalt für ein Aushubobjekt angibt, bewegt wird (siehe Patentliteratur 1).
Insbesondere ist eine Steuervorrichtung in Patentliteratur 1 derart konfiguriert, dass sie ein Betriebssignal, das von einer Bedienungsperson einzugeben ist, korrigiert, so dass die relative Geschwindigkeit des Löffels relativ zur Entwurfsfläche vermindert wird, wenn sich ein Abstand zwischen dem Löffel und der Entwurfsfläche verkleinert. Auf diese Weise wird eine Aushubsteuerung, bei welcher der Löffel automatisch entlang der Entwurfsfläche bewegt wird, durchgeführt, indem der Geschwindigkeit des Löffels eine Begrenzung auferlegt wird.
DOKUMENTLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: PCT Internationale Veröffentlichung Nr. WO 95/ 30 059 A1
ÜBERSICHT
TECHNISCHES PROBLEM
Bei der Aushubsteuerung, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, kann beim Baggern einer ersten und einer zweiten Entwurfsfläche, die aneinander angrenzen, die zweite Entwurfsfläche nicht erkannt werden, während der Aushub entlang der ersten Entwurfsfläche erfolgt. Deshalb besteht die Möglichkeit, dass die zweite Entwurfsfläche beschädigt wird.
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis der vorstehend beschriebenen Situation, und es ist das Ziel der Erfindung, ein für die Durchführung einer adäquaten Aushubsteuerung relativ zu einer Mehrzahl von Entwurfsflächen geeignetes Aushubsteuersystem und eine Baumaschine anzugeben.
PROBLEMLÖSUNG
Ein Aushubsteuersystem gemäß einem ersten Aspekt umfasst eine Arbeitseinheit, eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern, einen Bereich (oder Teil, Abschnitt) für das Beziehen einer voraussichtlichen Geschwindigkeit, einen Bereich (oder Teil, Abschnitt) für die Wahl eines Geschwindigkeitslimits und einen Bereich (oder Teil, Abschnitt) für die Steuerung der Hydraulikzylinder. Die Arbeitseinheit wird gebildet durch eine Mehrzahl von angetriebenen Elementen umfassend einen Löffel und sie ist durch einen Fahrzeughauptkörper drehbar gestützt. Die Mehrzahl von Hydraulikzylindern ist für den Antrieb der Mehrzahl von angetriebenen Elementen konfiguriert. Der Bereich für das Beziehen der voraussichtlichen Geschwindigkeit bezieht eine erste voraussichtliche Geschwindigkeit und eine zweite voraussichtliche Geschwindigkeit, wobei die erste voraussichtliche Geschwindigkeit von einem ersten Abstand zwischen dem Löffel und einer eine Zielgestalt für ein Aushubobjekt angebenden ersten Entwurfsfläche abhängt und wobei die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit von einem zweiten Abstand zwischen dem Löffel und einer eine Zielgestalt für ein Aushubobjekt angebenden zweiten Entwurfsfläche abhängt, wobei die zweite Entwurfsfläche verschieden von der ersten Entwurfsfläche ist und wobei die erste Entwurfsfläche und die zweite Entwurfsfläche benachbart zueinander angeordnet sind. Der Bereich für die Wahl eines Geschwindigkeitslimits wählt auf der Basis einer relativen Beziehung zwischen der ersten Entwurfsfläche und dem Löffel sowie einer relativen Beziehung zwischen der zweiten Entwurfsfläche und dem Löffel als ein Geschwindigkeitslimit eine der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit. Der Bereich für die Steuerung der Hydraulikzylinder begrenzt eine relative Geschwindigkeit des Löffels auf das Geschwindigkeitslimit, und die relative Geschwindigkeit bezieht sich auf die Entwurfsfläche der ersten Entwurfsfläche und der zweiten Entwurfsfläche, die ein Ziel des Geschwindigkeitslimits ist.
Ein Aushubsteuersystem gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich auf das Aushubsteuersystem gemäß dem ersten Aspekt und umfasst ferner einen Bereich (oder Teil, Abschnitt) für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit. Der Bereich für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit bezieht eine erste relative Geschwindigkeit des Löffels bezüglich der ersten Entwurfsfläche und eine zweite relative Geschwindigkeit des Löffels bezüglich der zweiten Entwurfsfläche. Der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits wählt das Geschwindigkeitslimit auf der Basis einer relativen Beziehung zwischen der ersten relativen Geschwindigkeit und der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit sowie einer relativen Beziehung zwischen der zweiten relativen Geschwindigkeit und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit.
Ein Aushubsteuersystem gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich auf das Aushubsteuersystem gemäß dem ersten Aspekt, wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits das Geschwindigkeitslimit auf der Basis des ersten Abstands und des zweiten Abstands wählt.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Es ist möglich, ein Aushubsteuersystem, das für die Durchführung einer adäquaten Aushubsteuerung im Hinblick auf eine Mehrzahl von Entwurfsflächen geeignet ist, und eine Baumaschine anzugeben.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers 100;
2A ist eine Seitenansicht des Hydraulikbaggers 100;
2B ist eine Rückansicht des Hydraulikbaggers 100;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Funktionskonfiguration eines Aushubsteuersystems 200 darstellt;
4 ist eine schematische Darstellung eines Geländeentwurfes, der auf einer Displayeinheit 29 anzuzeigen ist;
5 ist eine Schnittansicht des Geländeentwurfes entlang einer geschnittenen Linie 47;
6 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Steuerung 26 der Arbeitseinheit;
7 ist eine schematische Darstellung einer Lagebeziehung zwischen einem Löffel 8 und einer ersten Entwurfsfläche 451;
8 ist eine schematische Darstellung einer Lagebeziehung zwischen dem Löffel 8 und einer zweiten Entwurfsfläche 452;
9 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einer ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 und einem ersten Abstand d1;
10 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einer zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2 und einem zweiten Abstand d2;
11 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens für das Beziehen einer ersten regulierten Geschwindigkeit S1;
12 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens für das Beziehen einer zweiten regulierten Geschwindigkeit S2;
13 ist ein Flussidagramm zur Darstellung eines Ablaufs in dem Aushubsteuersystems 200.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, wobei die Beschreibung anhand eines Hydraulikbaggers als Beispiel einer „Baumaschine“ erfolgt.
Gesamtkonstruktion des Hydraulikbaggers 100
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hydraulikbaggers 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Hydraulikbagger 100 umfasst einen Fahrzeughauptkörper 1 und eine Arbeitseinheit 2. Ferner ist der Hydraulikbagger 100 mit einem Aushubsteuersystem 200 ausgestattet. Im Folgenden werden eine Konfiguration des Aushubsteuersystems 200 und ein Ablauf in demselben beschrieben.
Der Fahrzeughauptkörper 1 hat eine obere Dreheinheit 3, eine Kabine 4 und eine Antriebseinheit 5. Die obere Dreheinheit 3 trägt eine Antriebsmaschine, eine Hydraulikpumpe usw. (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Eine erste GNSS-Antenne 21 und eine zweite GNSS-Antenne 22 sind an dem hinteren Endbereich der oberen Dreheinheit 3 angeordnet. Die erste GNSS-Antenne 21 und die zweite GNSS-Antenne 22 sind Antennen für RTK-GNSS (Echtzeitkinematik-GNSS, wobei sich GNSS auf ein Globales Navigationssatellitensystem bezieht). Die Kabine 4 ist auf dem vorderen Teil der oberen Dreheinheit 3 angebracht. Eine noch zu beschreibende Bedienvorrichtung 25 ist in der Kabine 4 vorgesehen (siehe 3). Die Antriebseinheit 5 umfasst Raupenketten 5a und 5b, deren umlaufende Bewegung eine Fahrbewegung des Hydraulikbaggers 100 ermöglicht.
Die Arbeitseinheit 2 ist an dem vorderen Bereich des Fahrzeughauptkörpers 1 befestigt und umfasst einen Ausleger 6, einen Arm 7, einen Löffel 8, einen Auslegerzylinder 10, einen Armzylinder 11 und einen Löffelzylinder 12. Das Basisende des Auslegers 6 ist über einen Auslegerbolzen 13 an dem vorderen Bereich des Fahrzeughauptkörpers 1 angelenkt. Das Basisende des Arms 7 ist über einen Armbolzen 14 an dem vorderen Ende des Auslegers 6 angelenkt. Der Löffel 8 ist über einen Löffelbolzen 15 an dem vorderen Ende des Arms 7 angelenkt.
Der Auslegerzylinder 10, der Armzylinder 11 und der Löffelzylinder 12 sind jeweils Hydraulikzylinder, die durch ein Betriebsöl angetrieben werden. Der Auslegerzylinder 10 ist für den Antrieb des Auslegers 6 konfiguriert. Der Armzylinder 11 ist für den Antrieb des Arms 7 konfiguriert. Der Löffelzylinder 12 ist für den Antrieb des Löffels 8 konfiguriert.
2A ist eine Seitenansicht und 2B eine Rückansicht des Hydraulikbaggers 100. Wie 2A zeigt, ist die Länge des Auslegers 6, d.h. die Länge von dem Auslegerbolzen 13 zu dem Armbolzen 14, gleich L1. Die Länge des Arms 7, d.h. die Länge von dem Armbolzen 14 zu dem Löffelbolzen 15, ist gleich L2. Die Länge des Löffels 8, d.h. die Länge von dem Löffelbolzen 15 zu den vorderen Enden der Zähne des Löffels 8 (nachstehend als „Schneidkante 8a“ bezeichnet), ist gleich L3.
Wie 2A zeigt, sind der Ausleger 6, der Arm 7 und der Löffel 8 eins zu eins mit einem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 versehen. Der erste Hubsensor 16 ist konfiguriert für die Detektion der Hublänge des Auslegerzylinders 10 (nachstehend als „Auslegerzylinderlänge N1“ bezeichnet). Eine noch zu beschreibende Displaysteuerung 28 (siehe 3) ist derart konfiguriert, dass sie auf der Basis der durch den ersten Hubsensor 16 detektierten Auslegerzylinderlänge einen Neigungswinkel θ1 des Auslegers 6 in Bezug auf die vertikale Richtung in dem Kartesischen Koordinatensystem des Hauptfahrzeugkörpers berechnet. Der zweite Hubsensor 17 ist konfiguriert für die Detektion der Hublänge des Armzylinders 11 (nachstehend als „Armzylinderlänge N2“ bezeichnet). Die Displaysteuerung 28 ist derart konfiguriert, dass sie auf der Basis der durch den zweiten Hubsensor 17 detektierten Armzylinderlänge L2 einen Neigungswinkel θ2 des Arms 7 in Bezug auf den Ausleger 6 berechnet. Der dritte Hubsensor 18 ist konfiguriert für die Detektion der Hublänge des Löffelzylinders 12 (nachstehend als „Löffelzylinderlänge N3“ bezeichnet). Die Displaysteuerung 28 ist derart konfiguriert, dass sie auf der Basis der durch den dritten Hubsensor 18 detektierten Löffelzylinderlänge N3 einen Neigungswinkel θ3 der in dem Löffel 8 enthaltenen Schneidkante 8a in Bezug auf den Arm 7 berechnet.
Der Fahrzeughauptkörper 1 ist mit einer Positionsdetektoreinheit 19 ausgestattet. Die Positionsdetektoreinheit 19 ist konfiguriert für die Detektion der gegenwärtigen Position des Hydraulikbaggers 100. Die Positionsdetektoreinheit 19 umfasst die vorgenannten GNSS-Antennen 21 und 22, einen dreidimensionalen Positionssensor 23 und einen Neigungswinkelsensor 24. Die erste und die zweite GNSS-Antenne 21 und 22 sind derart angeordnet, dass sie in der Breitenrichtung des Fahrzeugs durch einen vorgegebenen Abstand voneinander getrennt sind. Signale entsprechend den GNSS-Funkwellen, die durch die erste und die zweite GNSS-Antenne 21 und 22 empfangen werden, sind konfiguriert für die Eingabe in den dreidimensionalen Positionssensor 23. Der dreidimensionale Positionssensor 23 ist konfiguriert für die Detektion der Installationsposition der ersten und der zweiten GNSS-Antenne 21 und 22. Wie 2B zeigt, ist der Neigungswinkelsensor 24 konfiguriert für die Detektion eines Neigungswinkels θ4 des Fahrzeugkörpers 1 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf eine Schwerpunktrichtung (eine vertikale Linie).
Konfiguration des Aushubsteuersystems 200
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Funktionskonfiguration des Aushubsteuersystems 200 darstellt. Das Aushubsteuersystem 200 umfasst eine Bedienvorrichtung 25, eine Steuerung für die Arbeitseinheit 26, ein Proportionalsteuerventil 27, die Displaysteuerung 28 und eine Displayeinheit 29.
Die Bedienvorrichtung 25 ist konfiguriert für den Empfang einer Bedienereingabe, um die Arbeitseinheit 2 anzutreiben, und sie ist konfiguriert für die Ausgabe eines Betriebssignals entsprechend der Bedienereingabe. Speziell umfasst die Bedienvorrichtung 25 ein Ausleger-Bedieninstrument 31, ein Arm-Bedieninstrument 32 und ein Löffel-Bedieninstrument 33. Das Ausleger-Bedieninstrument 31 umfasst einen Ausleger-Bedienhebel 31a und einen Auslegerbetätigungs-Detektionsbereich 31b. Der Ausleger-Bedienhebel 31a empfängt eine Bedienereingabe für die Betätigung des Auslegers 6. Der Auslegerbetätigungs-Detektionsbereich 31b ist konfiguriert für die Ausgabe eines Auslegerbetätigungssignals M1 in Reaktion auf eine Bedienung des Ausleger-Bedienhebels 31a. Ein Arm-Bedienhebel 32a empfängt eine Bedienereingabe für den Arm 7. Ein Armbetätigungs-Detektionsbereich 32b ist konfiguriert für die Ausgabe eines Armbetätigungssignals M2 in Reaktion auf die Bedienung des Arm-Bedienhebels 32a. Das Löffel-Bedieninstrument 33 umfasst einen Löffel-Bedienhebel 33a und einen Löffelbetätigungs-Detektionsbereich 33b. Der Löffel-Bedienhebel 33a empfängt eine Bedienereingabe für den Löffel 8. Der Löffelbetätigungs-Detektionsbereich 33b ist konfiguriert für die Ausgabe eines Löffelbetätigungssignals M3 in Reaktion auf die Bedienung des Löffel-Bedienhebels 33a.
Die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit ist konfiguriert für das Beziehen des Auslegerbetätigungssignals M1, des Armbetätigungssignals M2 und des Löffelbetätigungssignals M3 von der Bedienvorrichtung 25. Die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit ist konfiguriert für das Beziehen der Auslegerzylinderlänge N1, der Armzylinderlänge N2 und der Löffelzylinderlänge N3 jeweils von dem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18. Die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit ist konfiguriert für die Ausgabe von Steuersignalen auf der Basis der vorstehenden verschiedenen Informationen an das Proportionalsteuerventil 27. Dementsprechend ist die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit konfiguriert für eine Aushubsteuerung unter automatischer Bewegung des Löffels 8 entlang einer Mehrzahl von Entwurfsflächen 45 (siehe 4). Wie vorstehend beschrieben, ist die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit derart konfiguriert, dass sie zu diesem Zeitpunkt das Auslegerbetätigungssignal M1 korrigiert und dann das korrigierte Auslegerbetätigungssignal M1 an das Proportionalsteuerventil 27 ausliest. Zum anderen ist die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit derart konfiguriert, dass sie das Armbetätigungssignal M2 und das Löffelbetätigungssignal M3 ohne Korrektur der Signals M2 und M3 an das Proportionalsteuerventil 27 ausliest. Eine Funktion und ein Ablauf der Steuerung 26 für die Arbeitseinheit werden nachfolgend beschrieben.
Das Proportionalsteuerventil 27 ist zwischen dem Auslegerzylinder 10, dem Armzylinder 11, dem Löffelzylinder 12 und einer Hydraulikpumpe (in den Figuren nicht gezeigt) angeordnet. Das Proportionalsteuerventil 27 ist konfiguriert für die Zuführung von Betriebsöl jeweils zu dem Auslegerzylinder 10, dem Armzylinder 11 und dem Löffelzylinder 12 bei einer Durchflussrate, die entsprechend dem Steuersignal von der Steuerung 26 für die Arbeitseinheit festgelegt wird.
Die Displaysteuerung 28 umfasst einen Speicherabschnitt 28a (z.B. ein ROM, ein RAM etc.) und einen Rechenabschnitt 28b (z.B. eine CPU etc.). Der Speicherabschnitt 28a speichert einen Datensatz der Arbeitseinheit, der die vorgenannten Längen, d.h. die Länge L1 des Auslegers 6, die Länge L2 des Arms 7 und die Länge L3 des Löffels 8, enthält. Der Datensatz der Arbeitseinheit enthält den Minimalwert und den Maximalwert für den jeweiligen Neigungswinkel θ1 des Auslegers 6, θ2 des Arms 7 und θ3 des Löffels 8. Die Displaysteuerung 28 kann über drahtlose oder verdrahtete Kommunikationsmittel mit der Steuerung 26 für die Arbeitseinheit in Verbindung gesetzt werden. In dem Speicherabschnitt 28a der Displaysteuerung 28 wird vorab ein Datensatz der Geländeentwurfsdaten gespeichert, die die Gestalt und die Lage eines dreidimensional entworfenen Geländes innerhalb eines Arbeitsbereichs angeben. Die Displaysteuerung 28 ist derart konfiguriert, dass sie die Displayeinheit 29 zur Anzeige des Geländeentwurfes auf der Basis des entworfenen Geländes, der Detektionsergebnisse der vorgenannten verschiedenen Sensoren usw. veranlasst.
4 ist die schematische Darstellung eines beispielhaften Geländeentwurfes, der auf der Displayeinheit 29 anzuzeigen ist. Wie in 4 dargestellt ist, wird jeder Geländeentwurf durch die Mehrzahl von Entwurfsflächen 45 gebildet, deren jede durch ein Dreieckpolygon angegeben wird. Jede der Mehrzahl von Entwurfsflächen 45 gibt eine Zielgestalt eines Objekts für den Aushub durch die Arbeitseinheit 2 an. Die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit ist konfiguriert für die Bewegung des Löffels 8 entlang einer Schnittlinie 47 zwischen der Mehrzahl von Entwurfsflächen 45 und einer Ebene 46, die durch die derzeitige Position der Schneidkante 8a des Löffels 8 verläuft. Es ist zu beachten, dass in 4 das Bezugszeichen 45 nur einer und nicht allen anderen Entwurfsflächen der Mehrzahl von Entwurfsflächen zugeordnet ist.
5 ist eine Schnittansicht eines Geländeentwurfes entlang der Schnittlinie 47 und ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Geländeentwurfes, der auf einer Displayeinheit 29 anzuzeigen ist. Wie 5 zeigt, umfasst der Geländeentwurf gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine erste Entwurfsfläche 451, eine zweite Entwurfsfläche 452 und eine Interventionslinie C für die Geschwindigkeitsbegrenzung.
Die erste Entwurfsfläche 451 ist ein Gefälle, das seitlich zu dem Hydraulikbagger 100 liegt. Die zweite Entwurfsfläche 452 ist eine horizontale Ebene, die sich von dem unteren Ende der ersten Entwurfsfläche 451 bis in die Nähe des Hydraulikbaggers 100 erstreckt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform baggert der Maschinenführer entlang der ersten Entwurfsfläche 451 und der zweiten Entwurfsfläche 452, indem dieser den Löffel 8 von oberhalb der ersten Entwurfsfläche 451 in Richtung auf die zweite Entwurfsfläche 452 bewegt.
Die Interventionslinie C für die Geschwindigkeitsbegrenzung definiert einen Bereich, in dem die noch zu beschreibende Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt wird. Das Aushubsteuersystem 200 ist derart konfiguriert, dass es eine Geschwindigkeitsbegrenzung durchführt, wenn, wie nachstehend beschrieben, der Löffel 8 in den Bereich innerhalb der Interventionslinie C für die Geschwindigkeitsbegrenzung eintritt. Die Interventionslinie C für die Geschwindigkeitsbegrenzung ist jeweils um einen Linienabstand h von der ersten Entwurfsfläche 451 und von der zweiten Entwurfsfläche entfernt. Der Linienabstand h ist vorzugsweise derart festgelegt, dass sich durch diesen Abstand das Bediengefühl des Maschinenführers bei der Bedienung der Arbeitseinheit 2 nicht verschlechtert.
Konfiguration der Steuerung 26 für die Arbeitseinheit
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuerung 26 für die Arbeitseinheit darstellt. 7 ist eine schematische Darstellung einer Lagebeziehung zwischen dem Löffel 8 und der ersten Entwurfsfläche 451. 8 ist eine schematische Darstellung einer Lagebeziehung zwischen dem Löffel 8 und der zweiten Entwurfsfläche 452. Die 7 und 8 zeigen eine Position des Löffels 8 bei jeweils gleicher Istzeit. Es ist zu beachten, dass die nachstehende Erläuterung mit Fokus auf die erste Entwurfsfläche 451 und die zweite Entwurfsfläche 452 der Mehrzahl von Entwurfsflächen 45 erfolgt.
Wie in 6 dargestellt ist, umfasst die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit einen Bereich 261 für das Beziehen eines relativen Abstands, einen Bereich 262 für das Beziehen einer voraussichtlichen Geschwindigkeit, einen Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit, einen Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit, einen Bereich 265 für die Wahl eines Geschwindigkeitslimits und einen Bereich 266 für die Steuerung der Hydraulikzylinder.
Wie in 7 dargestellt ist, ist der Bereich 261 für das Beziehen eines relativen Abstands konfiguriert für das Beziehen eines ersten Abstands d1 zwischen der Schneidkante 8a der ersten Entwurfsfläche in einer zur ersten Entwurfsfläche 451 senkrechten Richtung. Wie in 8 dargestellt ist, ist der Bereich 261 für das Beziehen eines relativen Abstands konfiguriert für das Beziehen eines zweiten Abstands d2 zwischen der Schneidkante 8a und der zweiten Entwurfsfläche 452 in einer zur zweiten Entwurfsfläche 452 senkrechten Richtung. Der Bereich 261 für das Beziehen eines relativen Abstands ist konfiguriert für die Berechnung des ersten Abstands d1 und des zweiten Abstands d2 auf der Basis des Datensatzes des Geländeentwurfes und auf der Basis: der Daten der gegenwärtigen Position des Hydraulikbaggers 100, die von der Displaysteuerung 28 bezogen werden; der Auslegerzylinderlänge N1, der Armzylinderlänge N2 und der Löffelzylinderlänge N3, die von dem ersten bis dritten Sensor 16 bis 18 bezogen werden. Der Bereich 261 für das Beziehen eines relativen Abstands ist konfiguriert für die Ausgabe des ersten Abstands d1 und des zweiten Abstands d2 an den Bereich für das Beziehen 262 der voraussichtlichen Geschwindigkeit. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der erste Abstand d1 kleiner ist als der zweite Abstand d2.
Der Bereich 262 für das Beziehen der voraussichtlichen Geschwindigkeit ist konfiguriert für das Beziehen: einer ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1, die entsprechend dem ersten Abstand d1 bestimmt wird; und einer zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2, die entsprechend dem zweiten Abstand d2 bestimmt wird. Die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 ist vorliegend eine Geschwindigkeit, die auf einheitliche Weise entsprechend dem ersten Abstand d1 bestimmt wird. Wie 9 zeigt, wird die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 maximiert, wenn der erste Abstand d1 größer oder gleich dem Linienabstand h ist, und wird langsamer, wenn der erste Abstand d1 kleiner wird als der Linienabstand h. Ähnlich ist die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 eine Geschwindigkeit, die auf einheitliche Weise entsprechend dem zweiten Abstand d2 bestimmt wird. Wie 10 zeigt, wird die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 maximiert, wenn der zweite Abstand d2 größer oder gleich dem Linienabstand h ist, und wird langsamer, wenn der zweite Abstand d2 kleiner wird als der Linienabstand h. Der Bereich 262 für das Beziehen der voraussichtlichen Geschwindigkeit ist konfiguriert für die Ausgabe der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2 an den Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit und an den Bereich 265 für die Wahl des Geschwindigkeitslimits. Es ist zu beachten, dass eine Richtung näher zur ersten Entwurfsfläche 451 in 9 eine negative Richtung ist, wohingegen eine Richtung näher zur zweiten Entwurfsfläche 452 in 10 eine negative Richtung ist. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 langsamer als die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2.
Der Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit ist konfiguriert für die Berechnung einer Geschwindigkeit Q der Schneidkante 8a auf der Basis des Auslegerbetätigungssignals M1, des Armbetätigungssignals M2 und des Löffelbetätigungssignals M3,die von der Bedienvorrichtung 25 bezogen werden. Ferner ist der Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit, wie in 7 gezeigt, konfiguriert für das Beziehen einer ersten relativen Geschwindigkeit Q1 der Schneidkante 8a in Bezug auf die erste Entwurfsfläche 451 auf der Basis der Geschwindigkeit Q. Wie 8 zeigt, ist der Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit konfiguriert für das Beziehen einer zweiten relativen Geschwindigkeit Q2 der Schneidkante 8a in Bezug auf die zweite Entwurfsfläche 452 auf der Basis der Geschwindigkeit Q. Der Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit ist konfiguriert für die Ausgabe der ersten relativen Geschwindigkeit Q1 und der zweiten relativen Geschwindigkeit Q2 an den Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit.
Der Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit ist konfiguriert für das Beziehen der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 von dem Bereich 262 für das Beziehen der voraussichtlichen Geschwindigkeit und für das Beziehen der ersten relativen Geschwindigkeit Q1 von dem Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit. Der Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit ist konfiguriert für das Beziehen einer ersten regulierten Geschwindigkeit S1 für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10, der die erste relative Geschwindigkeit Q1 auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 begrenzen muss.
11 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Beziehen der ersten regulierten Geschwindigkeit. Wie in 11 dargestellt ist, muss die erste relative Geschwindigkeit Q1 um den Betrag einer ersten Differenz R1 (= Q1 - P1) reduziert werden, um die erste relative Geschwindigkeit Q1 auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 zu drücken. Zum anderen muss die Geschwindigkeit des Auslegers 6 derart reguliert werden, dass die erste Differenz R1 aus der ersten relativen Geschwindigkeit Q1 eliminiert werden kann, und zwar lediglich durch eine Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 um den Auslegerbolzen 13. Demzufolge ist es möglich, die erste regulierte Geschwindigkeit S1 auf der Basis der ersten Differenz R1 zu erhalten.
Ferner ist der Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit konfiguriert für das Beziehen der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2 von dem Bereich 262 für das Beziehen der voraussichtlichen Geschwindigkeit und ist konfiguriert für das Beziehen der zweiten relativen Geschwindigkeit Q2 von dem Bereich 263 für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit. Der Bereich 264 für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit ist konfiguriert für das Beziehen einer zweiten regulierten Geschwindigkeit S2 für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10, der die zweite relative Geschwindigkeit Q2 auf die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 begrenzen muss.
12 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrens zum Beziehen der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2. Wie 12 zeigt, muss die zweite relative Geschwindigkeit Q2 um den Betrag einer zweiten Differenz R2 (= Q2 - P2) reduziert werden, um die zweite relative Geschwindigkeit Q2 auf die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 zu drücken. Zum anderen muss die Geschwindigkeit des Auslegers 6 derart reguliert werden, dass die zweite Differenz R2 aus der zweiten relativen Geschwindigkeit Q2 eliminiert werden kann, und zwar lediglich durch eine Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 um den Auslegerbolzen 13. Demzufolge ist es möglich, die zweite regulierte Geschwindigkeit S2 auf der Basis der ersten Differenz R2 zu erhalten.
Wie in den 11 und 12 dargestellt ist, ist in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die erste regulierte Geschwindigkeit S1 derart festgelegt, dass sie größer ist als die zweite regulierte Geschwindigkeit S2, obwohl die erste Differenz R1 äquivalent zur zweiten Differenz R2 ist. Dies deshalb, weil bei dem Versuch, die Geschwindigkeit Q der Schneidkante 8a durch eine Änderung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 um den Auslegerbolzen 13 zu ändern, ein Geschwindigkeitsvektor durch die Änderung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 weniger leicht beeinflusst wird, wenn sich die Richtung des Geschwindigkeitsvektors einer Referenzlinie AX (eine Linie, die den Auslegerbolzen 18 und die Schneidkante 8a verbindet) nähert. Mit anderen Worten: in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist es schwieriger, die erste relative Geschwindigkeit Q1 zu regulieren, als die zweite relative Geschwindigkeit Q2 mittels Änderung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 zu ändern.
Der Bereich 265 für die Wahl des Geschwindigkeitslimits ist konfiguriert für das Beziehen der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2 von dem Bereich 262 für das Beziehen der voraussichtlichen Geschwindigkeit und ist konfiguriert für das Beziehen der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2 von dem Bereich 264 für das Beziehen der regulierten Geschwindigkeit. Der Bereich 265 für die Wahl des Geschwindigkeitslimits ist konfiguriert für die Wahl entweder der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 oder der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2 als Geschwindigkeitslimit auf der Basis der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2. Insbesondere ist der Bereich 265 für die Wahl des Geschwindigkeitslimits konfiguriert für die Wahl der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 als Geschwindigkeitslimit U, wenn die erste regulierte Geschwindigkeit S1 größer ist als die zweite regulierte Geschwindigkeit S2. Dagegen ist der Bereich 265 für die Wahl des Geschwindigkeitslimits derart konfiguriert, dass dieser die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 als Geschwindigkeitslimit U wählt, wenn die zweite regulierte Geschwindigkeit S2 größer ist als die erste regulierte Geschwindigkeit S1. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die erste regulierte Geschwindigkeit S1 größer als die zweite regulierte Geschwindigkeit S2. Aus diesem Grund wählt der Bereich 265 für die Wahl des Geschwindigkeitslimits die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 als Geschwindigkeitslimit U.
Der Bereich 266 für die Steuerung der Hydraulikzylinder ist konfiguriert für die Begrenzung der relativen Geschwindigkeit Q der Schneidkante 8a in Bezug auf die Entwurfsfläche 49, die für die als Geschwindigkeitslimit U gewählte voraussichtliche Geschwindigkeit P relevant ist, auf das Geschwindigkeitslimit U. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Bereich 266 für die Steuerung der Hydraulikzylinder konfiguriert für die Korrektur des Auslegerbetätigungssignals M1 und ist konfiguriert für die Ausgabe des korrigierten Auslegerbetätigungssignals M1 an das Proportionalsteuerventil 27, um die erste relative Geschwindigkeit Q1 auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 zu drücken, und zwar lediglich durch eine Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6. Zum anderen ist die Steuerung 26 für die Arbeitseinheit derart konfiguriert, dass sie das Armbetätigungssignal M2 und das Löffelbetätigungssignal M3 ohne Korrektur der Signale M2 und M3 an das Proportionalsteuerventil 27 ausgibt.
Dadurch werden die Durchflussraten des Betriebsöls, das durch das Proportionalsteuerventil 27 zu dem Auslegerzylinder 10, Armzylinder 11 und Löffelzylinder 12 zu leiten ist, gesteuert, und es erfolgt die Steuerung der relativen Geschwindigkeit Q der Schneidkante 8a. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird als Geschwindigkeitslimit U die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 gewählt. Deshalb begrenzt der Bereich 266 für die Steuerung der Hydraulikzylinder die erste relative Geschwindigkeit Q1 der Schneidkante 8a auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1.
Ablauf in dem Aushubsteuersystem 200
13 ist ein Flussdiagramm, anhand dessen der Ablauf in dem Aushubsteuersystem 200 erläutert wird.
In Schritt S10 bezieht das Aushubsteuersystem 200 den Datensatz des Geländeentwurfes und den Satz der Daten bezüglich der gegenwärtigen Position des Hydraulikbaggers 100.
In Schritt S20 bezieht das Aushubsteuersystem 200 die Auslegerzylinderlänge N1, die Armzylinderlänge N2 und die Löffelzylinderlänge N3.
In Schritt S30 berechnet das Aushubsteuersystem 200 den ersten Abstand d1 und den zweiten Abstand d2 auf der Basis des Datensatzes des Geländeentwurfes, des Datensatzes bezüglich der gegenwärtigen Position des Hydraulikbaggers 100, der Auslegerzylinderlänge N1, der Armzylinderlänge N2 und der Löffelzylinderlänge N3 (siehe 7 und 8).
In Schritt S40 bezieht das Aushubsteuersystem 200: die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 abhängig von dem ersten Abstand d1; und die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 abhängig von dem zweiten Abstand d2 (siehe 9 und 10).
In Schritt S50 berechnet das Aushubsteuersystem 200 die Geschwindigkeit Q der Schneidkante 8a auf der Basis des Auslegerbetätigungssignals M1, des Armbetätigungssignals M2 und des Löffelbetätigungssignals M3 (siehe 7 und 8).
In Schritt S60 bezieht das Aushubsteuersystem 200 die erste relative Geschwindigkeit Q1 und die zweite relative Geschwindigkeit Q2 auf der Basis der Geschwindigkeit Q (siehe 7 und 8).
In Schritt S70 bezieht das Aushubsteuersystem 200 die erste regulierte Geschwindigkeit S1 für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10, die benötigt wird, um die erste relative Geschwindigkeit Q1 auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 zu begrenzen (siehe 11).
In Schritt S80 bezieht das Aushubsteuersystem 200 die zweite regulierte Geschwindigkeit S2 für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10, die benötigt wird, um die zweite relative Geschwindigkeit Q2 auf die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 zu begrenzen (siehe 12).
In Schritt S90 wählt das Aushubsteuersystem 200 auf der Basis der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2 als Geschwindigkeitslimit U entweder die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 oder die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2. Das Aushubsteuersystem 200 wählt als Geschwindigkeitslimit U die voraussichtliche Geschwindigkeit P, die relevant ist für die jeweils größere der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2.
In Schritt S100 begrenzt das Aushubsteuersystem 200 die relative Geschwindigkeit Q der Schneidkante in Bezug auf die Entwurfsfläche 45, die für die als Geschwindigkeitslimit U gewählte voraussichtliche Geschwindigkeit P relevant ist, auf das Geschwindigkeitslimit U.
Abläufe und Wirkungen
(1) Das Aushubsteuersystem 200 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist konfiguriert für: das Beziehen der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10, die benötigt wird, um die erste relative Geschwindigkeit Q1 auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 zu begrenzen; und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2 für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10, die benötigt wird, um die zweite relative Geschwindigkeit Q2 auf die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit S2 zu begrenzen. Das Aushubsteuersystem 200 ist konfiguriert für die Wahl der voraussichtlichen Geschwindigkeit P, die relevant ist für die jeweils größere der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2, als Geschwindigkeitslimit U.
Auf diese Weise wird bei der Aushubsteuerung, wenn die erste Entwurfsfläche 451 und die zweite Entwurfsfläche 452 vorhanden sind, die Geschwindigkeitsbegrenzung für die Schneidkante 8a auf der Basis der regulierten Geschwindigkeit S für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10 durchgeführt. Die Geschwindigkeitsbegrenzung kann dadurch auf der Basis derjenigen der ersten Entwurfsfläche 451 und zweiten Entwurfsfläche 452 durchgeführt werden, die für die jeweils größere regulierte Geschwindigkeit S für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10 relevant ist.
Hier besteht die Möglichkeit, dass die Regulierung für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10 verzögert wird, wenn die Geschwindigkeitsbegrenzung auf der Basis einer gegebenen Entwurfsfläche 45, die für die niedrigere regulierte Geschwindigkeit S relevant ist, und danach auf der Basis einer weiteren Entwurfsfläche 45, die für die größere regulierte Geschwindigkeit relevant ist, eine Geschwindigkeitsbegrenzung erfolgt. In diesem Fall ist ein Aushub entsprechend der Entwurfsfläche nicht möglich, wenn die Schneidkante 8a über die Entwurfsfläche 45 hinausgeht. Ferner kommt es zu unvermeidbaren Stößen bedingt durch einen abrupten Antrieb bei dem Versuch, die Regulierung des Auslegerzylinders 10 zu erzwingen. Eine adäquate Aushubsteuerung ist daher nicht möglich.
Bei dem Aushubsteuersystem 200 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform hingegen wird die Geschwindigkeitsbegrenzung auf der Basis der Entwurfsfläche 45, die, wie vorstehend beschrieben, für die größere regulierte Geschwindigkeit S relevant ist, durchgeführt. Aus diesem Grund erlaubt der Auslegerzylinder 10 eine Regulierung, durch welche sich vermeiden lässt, dass die Schneidkante 8a über die Entwurfsfläche 45 hinausgeht. Ebenso werden Stöße verhindert, die durch einen abrupten Antrieb verursacht werden. Dementsprechend kann eine adäquate Aushubsteuerung durchgeführt werden.
(2) Das Aushubsteuersystem 200 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist konfiguriert für die Durchführung einer Geschwindigkeitsbegrenzung durch die Regulierung der Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders 10.
Aus diesem Grund wird die Geschwindigkeitsregulierung durchgeführt, indem in Reaktion auf die Bedienung durch einen Maschinenführer von den Betriebssignalen lediglich das Auslegerbetätigungssignal M1 korrigiert wird. Mit anderen Worten: von dem Ausleger 6, dem Arm 7 und dem Löffel 8 wird lediglich der Ausleger 6 nicht nach Bedienervorgabe angetrieben. Im Vergleich zu der Konfiguration, bei der die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit von zwei oder mehr angetriebenen Elementen von Ausleger 6, Arm 7 und Löffel 8 reguliert wird, lässt sich vorliegend vermeiden, dass ein Maschinenführer die Bedienung als schlechter empfindet.
Weitere Ausführungsformen
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehende beispielhafte Ausführungsform beschränkt. Vielfältige Änderungen sind möglich, ohne den Schutzrahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

(A) In der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform ist das Aushubsteuersystem 200 derart konfiguriert, dass dieses auf der Basis der ersten regulierten Geschwindigkeit S1 und der zweiten regulierten Geschwindigkeit S2 als Geschwindigkeitslimit U eine der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit P1 und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit P2 wählt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Aushubsteuersystem 200 kann derart konfiguriert sein, dass sie als Geschwindigkeitslimit U eine der Geschwindigkeiten P1 und P2 auf der Basis der relativen Beziehung zwischen der ersten Entwurfsfläche 451 und dem Löffel 8 und der relativen Beziehung zwischen der zweiten Entwurfsfläche 452 und dem Löffel 8 wählt. Zum Beispiel kann das Aushubsteuersystem 200 als Geschwindigkeitslimit U eine der Geschwindigkeiten P1 und P2 auf der Basis des ersten Abstands d1 und des zweiten Abstands d2 wählen. In diesem Fall kann als Geschwindigkeitslimit U die erste voraussichtliche Geschwindigkeit P1 gewählt werden, wenn der erste Abstand d1 kleiner als der zweite Abstand d2 ist, wohingegen die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit P2 als Geschwindigkeitslimit U gewählt werden kann, wenn der zweite Abstand d2 kleiner als der erste Abstand d1 ist.
(B) In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Aushubsteuerung 200 konfiguriert für die Durchführung einer Aushubsteuerung in Bezug auf zwei Entwurfsflächen der Mehrzahl von Entwurfsflächen 45, d.h. in Bezug auf die erste Entwurfsfläche 451 und die zweite Entwurfsfläche 452. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Aushubsteuersystem 200 kann konfiguriert sein für die Durchführung einer Aushubsteuerung in Bezug auf drei oder mehr Entwurfsflächen 45. In diesem Fall kann das Aushubsteuersystem 200 konfiguriert sein für die Wahl des Geschwindigkeitslimits durch den Vergleich zwischen regulierten Geschwindigkeiten S, die für sämtliche Entwurfsflächen 45 relevant sind.
(C) In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Aushubsteuerung 200 derart konfiguriert, dass sie die relative Geschwindigkeit alleine durch die Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 auf das Geschwindigkeitslimit drückt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Aushubsteuersystem kann derart konfiguriert sein, dass dieses zusätzlich zu der Drehgeschwindigkeit des Auslegers 6 zumindest die Drehgeschwindigkeit des Arms 7 oder die des Löffels 8 reguliert. Auf diese Weise lässt sich verhindern, dass die Geschwindigkeit des Löffels 8 durch eine Geschwindigkeitsbegrenzung in einer Richtung parallel zur Entwurfsfläche 45 vermindert wird, so dass ein Maschinenführer die Bedienung nicht als schlechter empfindet. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall die Addition (Summe) der jeweiligen regulierten Geschwindigkeiten des Auslegers 6, des Arms 7 und des Löffels 8 als regulierte Geschwindigkeit S berechnet werden kann.
(D) In der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform ist das Aushubsteuersystem 200 konfiguriert für die Berechnung der Geschwindigkeit Q der Schneidkante 8a auf der Basis der Betriebssignale M, die von der Bedienvorrichtung 25 zu beziehen sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Aushubsteuersystem 200 kann die Geschwindigkeit Q basierend auf einer Variation pro Zeiteinheit für jede der Zylinderlängen N1 bis N3 berechnen, die von dem ersten bis dritten Hubsensor 16 bis 18 zu beziehen sind. Dies ermöglicht eine genauere Berechnung der Geschwindigkeit Q als bei einer Konfiguration, bei der die Geschwindigkeit Q auf der Basis der Betriebssignale M berechnet wird.
(E) In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist das Aushubsteuersystem 200 derart konfiguriert, dass von den Bereichen des Löffels 8 die Schneidkante 8a derjenige Bereich ist, für dessen Geschwindigkeit die Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann das Aushubsteuersystem 200 derart konfiguriert sein, dass von den Bereichen des Löffels 8 die Bodenfläche derjenige Bereich ist, für dessen Geschwindigkeit die Geschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt wird.
(F) In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, wie diese in den 9 und 10 dargestellt ist, wird zwischen der voraussichtlichen Geschwindigkeit und dem Abstand eine lineare Beziehung hergestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zwischen der voraussichtlichen Geschwindigkeit und dem Abstand kann eine beliebige Beziehung hergestellt werden. Eine solche Beziehung ist nicht notwendigerweise eine lineare Beziehung, und ihre Beziehungskurve muss nicht durch den Ursprung ihrer relevanten Grafik verlaufen.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein Steuersystem für eine Arbeitseinheit anzugeben, das geeignet ist für die Durchführung einer adäquaten Aushubsteuerung in Bezug auf eine Mehrzahl von Entwurfsflächen. Aus diesem Grund ist die vorliegende Erfindung nützlich auf dem Gebiet von Baumaschinen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeughauptkörper
2: Arbeitseinheit
3: obere Dreheinheit
4: Kabine
5: Antriebseinheit
5a, b: Raupenkette
6: Ausleger
7: Arm
8: Löffel
8a: Schneidkante
10: Auslegerzylinder
11: Armzylinder
12: Löffelzylinder
13: Auslegerbolzen
14: Armbolzen
15: Löffelbolzen
16: erster Hubsensor
17: zweiter Hubsensor
18: dritter Hubsensor
19: Positionsdetektoreinheit
21: erste GNSS-Antenne
22: zweite GNSS-Antenne
23: dreidimensionaler Positionssensor
24: Neigungswinkelsensor
25: Bedienvorrichtung
26: Steuerung für die Arbeitseinheit
261: Bereich für das Beziehen eines relativen Abstands
262: Bereich für das Beziehen einer voraussichtlichen Geschwindigkeit
263: Bereich für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit
264: Bereich für das Beiziehen einer regulierten Geschwindigkeit
265: Bereich für die Geschwindigkeitsbegrenzung
266: Bereich für die Steuerung der Hydraulikzylinder
27: Proportionalsteuerventil
28: Displaysteuerung
29: Displayeinheit
31: Ausleger-Bedieninstrument
32: Arm-Bedieninstrument
33: Löffel-Bedieninstrument
45: Entwurfsfläche
451: erste Entwurfsfläche
452: zweite Entwurfsfläche
100: Hydraulikbagger
200: Aushubsteuersystem
C: Interventionslinie für die Geschwindigkeitsbegrenzung
h: Linienabstand

Claims

Aushubsteuersystem, umfassend: eine Arbeitseinheit (2), die durch eine Mehrzahl von angetriebenen Elementen umfassend einen Löffel (8) gebildet wird, wobei die Arbeitseinheit (2) durch einen Fahrzeughauptkörper (1) drehbar gestützt ist; eine Mehrzahl von Hydraulikzylindern, die für den Antrieb der Mehrzahl von angetriebenen Elementen konfiguriert ist; einen Bereich für das Beziehen einer voraussichtlichen Geschwindigkeit (262), der eine erste voraussichtliche Geschwindigkeit und eine zweite voraussichtliche Geschwindigkeit bezieht, wobei die erste voraussichtliche Geschwindigkeit von einem ersten Abstand zwischen dem Löffel (8) und einer eine Zielgestalt für ein Aushubobjekt angebenden ersten Entwurfsfläche (451) abhängt, wobei die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit von einem zweiten Abstand zwischen dem Löffel (8) und einer eine Zielgestalt für das Aushubobjekt angebenden zweiten Entwurfsfläche (452) abhängt, wobei die zweite Entwurfsfläche (452) verschieden von der ersten Entwurfsfläche (451) ist und wobei erste Entwurfsfläche (451) und die zweite Entwurfsfläche (452) benachbart zueinander angeordnet sind; einen Bereich für die Wahl eines Geschwindigkeitslimits (265), der auf der Basis einer relativen Beziehung zwischen der ersten Entwurfsfläche (451) und dem Löffel (8) sowie einer relativen Beziehung zwischen der zweiten Entwurfsfläche (452) und dem Löffel (8) eine der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit als ein Geschwindigkeitslimit wählt; und einen Bereich für die Steuerung der Hydraulikzylinder (266), der eine relative Geschwindigkeit des Löffels (8) auf das Geschwindigkeitslimit begrenzt, wobei die relative Geschwindigkeit relativ zu derjenigen Entwurfsfläche der ersten Entwurfsfläche (451) und der zweiten Entwurfsfläche (452) ist, die ein Ziel des Geschwindigkeitslimits ist.
Aushubsteuersystem nach Anspruch 1, wobei sich die erste voraussichtliche Geschwindigkeit verlangsamt, wenn sich der erste Abstand verkürzt, und wobei sich die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit verlangsamt, wenn sich der zweite Abstand verkürzt.
Aushubsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen Bereich für das Beziehen einer relativen Geschwindigkeit (263), der eine erste relative Geschwindigkeit des Löffels (8) relativ zur ersten Entwurfsfläche (451) und eine zweite relative Geschwindigkeit des Löffels (8) relativ zur zweiten Entwurfsfläche (452) bezieht, wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits (265) das Geschwindigkeitslimit auf der Basis einer relativen Beziehung zwischen der ersten relativen Geschwindigkeit und der ersten voraussichtlichen Geschwindigkeit sowie einer relativen Beziehung zwischen der zweiten relativen Geschwindigkeit und der zweiten voraussichtlichen Geschwindigkeit wählt.
Aushubsteuersystem nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen Bereich für das Beziehen einer regulierten Geschwindigkeit (264), der eine erste regulierte Geschwindigkeit und eine zweite regulierte Geschwindigkeit bezieht, wobei die erste regulierte Geschwindigkeit von einer Zielgeschwindigkeit für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit jedes der Mehrzahl von Hydraulikzylindern abhängt, die notwendig ist, um die erste relative Geschwindigkeit auf die erste voraussichtliche Geschwindigkeit zu begrenzen, wobei die zweite regulierte Geschwindigkeit von einer Zielgeschwindigkeit für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit jedes der Mehrzahl von Hydraulikzylindern abhängt, die notwendig ist, um die zweite relative Geschwindigkeit auf die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit zu begrenzen, wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits (265) die erste voraussichtliche Geschwindigkeit als das Geschwindigkeitslimit wählt, wenn die erste regulierte Geschwindigkeit größer ist als die zweite regulierte Geschwindigkeit, und wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits (265) die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit als das Geschwindigkeitslimit wählt, wenn die zweite regulierte Geschwindigkeit größer ist als die erste regulierte Geschwindigkeit.
Aushubsteuersystem nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von angetriebenen Elementen einen Ausleger (6) umfasst, der an dem Fahrzeughauptkörper (1) drehbar befestigt ist, wobei die Mehrzahl von Hydraulikzylindern einen Auslegerzylinder (10) für den Antrieb des Auslegers (6) umfasst und wobei die erste regulierte Geschwindigkeit und die zweite regulierte Geschwindigkeit jeweils einer regulierten Geschwindigkeit für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeit des Auslegerzylinders (10) entspricht.
Aushubsteuersystem nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von angetriebenen Elementen einen Ausleger (6), der an dem Fahrzeughauptkörper (1) drehbar befestigt ist, und einen Arm (7), der mit dem Ausleger (6) und dem Löffel (8) verbunden ist, umfasst, wobei die Mehrzahl von Hydraulikzylindern einen Auslegerzylinder (10) für den Antrieb des Auslegers (6) und einen Armzylinder (11) für den Antrieb des Arms (7) umfasst und wobei die erste regulierte Geschwindigkeit und die zweite regulierte Geschwindigkeit jeweils einer Zielgeschwindigkeit für die Aus-/Einfahrgeschwindigkeiten des Auslegerzylinders (10) und des Armzylinders (11) entspricht.
Aushubsteuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, ferner umfassend: ein Bedieninstrument (25), das eine Bedienereingabe für den Antrieb der Arbeitseinheit (2) empfängt, wobei das Bedieninstrument (25) ein Betriebssignal entsprechend der Bedienereingabe ausgibt, wobei der Bereich für das Beziehen der relativen Geschwindigkeit (263) die erste relative Geschwindigkeit und die zweite relative Geschwindigkeit auf der Basis des Betriebssignals bezieht.
Aushubsteuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Bereich für das Beziehen der relativen Geschwindigkeit (263) die erste relative Geschwindigkeit und die zweite relative Geschwindigkeit auf der Basis der Summe der Aus-/Einfahrgeschwindigkeiten der jeweiligen Mehrzahl von Hydraulikzylindern bezieht.
Aushubsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits (265) das Geschwindigkeitslimit auf der Basis des ersten Abstands und des zweiten Abstands wählt.
Aushubsteuersystem nach Anspruch 9, wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits (265) die erste voraussichtliche Geschwindigkeit als das Geschwindigkeitslimit wählt, wenn der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand, und wobei der Bereich für die Wahl des Geschwindigkeitslimits (265) I die zweite voraussichtliche Geschwindigkeit als das Geschwindigkeitslimit wählt, wenn der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand.
Baumaschine, umfassend: einen Fahrzeughauptkörper (1); und das Aushubsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.