JP5492877B2 - 作業機械の動作方法及びそのシステム - Google Patents
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Description
(ホイールローダ)
図1は、バケット3の形態をした道具2を有する例示的なホイールローダ1を示す図である。バケット3は、バケット3の上げ下ろしをするアームユニット4に取り付けられる。バケット3は、アームユニット4に対して傾けたり、回転させたりすることもできる。この目的のために、ホイールローダ1は、少なくとも1つの油圧ポンプ(図1に図示せず)と、アームユニット4を上げ下ろして、且つバケット3を傾斜又は回転させる作動シリンダ/油圧アクチュエータ5a、5b、6を備える。また、油圧作動系統は、胴体前部8及び胴体後部9の相対運動により、ホイールローダ1を回転させる油圧アクチュエータ(作動シリンダ)7a、7bを備える。ホイールローダ1の上記特徴及びその変形は当業者に周知であるため、詳細な説明を省略する。
図2は、例示的な油圧系統140を概略的に示す図である。図2に示す実施形態は、押上シリンダ5a、5bとして知られる2つの油圧アクチュエータ(作動シリンダ)を備える。油圧アクチュエータ(押上シリンダ)5a、5bは、アームユニット4を上げ下ろしするために設けられる。油圧アクチュエータ(傾斜シリンダ)6として知られる別の作動シリンダは、アームユニット4に対してバケット3を内側又は外側に傾けるために設けられる。さらに、ステアリングシリンダ7a、7bとして知られる2つの油圧アクチュエータ(作動シリンダ)が、ホイールローダ1を操作するために設けられる。3つの油圧ポンプ142、144、146は油圧アクチュエータに作動油を供給し、第1のポンプ142がシリンダ5a、5bに、第2のポンプ144が油圧アクチュエータ(作動シリンダ)6に、また第3のポンプ146が油圧アクチュエータ(作動シリンダ)7a、7bにそれぞれ供給する。ホイールローダ1のオペレータは、油圧系統制御ユニット(第1制御ユニット)200(図3)に接続されるオペレータ制御手段220(図3参照)を用いて油圧アクチュエータ(作動シリンダ)を制御する。好ましくは、図2に概略を示す油圧アクチュエータ(作動シリンダ)5a、5b、6、7a及び7bは、図1の油圧アクチュエータ(作動シリンダ)5a、5b、6、7a及び7bに対応する。
図3は、本発明の実施形態のホイールローダ1の特にトランスミッション・ライン110を概略的に示す図である。ホイールローダ1の内燃機関120は、トランスミッション・ライン110の一方の末端に配置され、ホイールローダ1の駆動輪130は、トランスミッション・ライン110の他方の末端に配置される。「駆動輪」という用語は、地面と直接接する車両ホイールだけでなく、地面と接する構成要素、例えば無限軌道、クローラなどを駆動する車両ホイールを含むものとする。図3から、内燃機関120が、トランスミッション・ライン110を介して駆動輪130にトルクを供給するように構成されていることは容易に理解できる。好ましくは、トランスミッション・ライン110は、ホイールローダ1の駆動輪130の速度を変更し、駆動輪130の駆動方向を前後に切り替えるギアボックス118を備える。さらに、トランスミッション・ライン110は、好ましくは内燃機関120と駆動輪130の間の機械的相互作用を低減するため、すなわち、滑り又はスキッドをもたらすため、或いは駆動輪130から内燃機関120を一時的に外すための伝送ユニット114を備える。主な目的は、ギアボックス118及び駆動輪130の動作状態の急激な変化から内燃機関120を保護することである。伝送ユニット114は、好ましくは流体力学的トルクコンバータと呼ばれるタイプの油圧クラッチである。
油圧系統制御ユニット200は、好ましくは1つ又は複数のハードウェアユニットとして実装され、ホイールローダ1内の1つ又は複数の位置に配置され、要求される機能を達成するのに必要な適切な回路及びソフトウェアを備え、例えばセンサ及びその他のユニットと通信する回路、電力を切換えて制御する回路、情報を処理して保存する回路、並びに必要な通信、切換え、処理及び保存を実施及び制御するソフトウェアを備える。さらに、油圧系統制御ユニット200は、CANバス又は場合によりMOSTネットワーク、或いは、ホイールローダ1の様々なユニット間を通信可能にする任意の別の通信手段に接続されることが好ましい。
作業機械、すなわち、例示のホイールローダ1に実装される好ましい実施形態の構造について説明してきた。特に、例示のホイールローダ1は、作業機械1の道具3を動かし、且つ/又は作業機械1を操作する機械制御ユニット141に制御される電気機械143、145、147によって給電される少なくとも1つの油圧ポンプ142、144、146を含む油圧系統140を備える。さらに、油圧系統140は、機械制御ユニット141、ひいては油圧系統140の電気機械143、145、147の動作を制御するオペレータ制御手段220及び油圧系統制御ユニット200を備える。
Claims (28)
- 作業機械(1)の道具(3)に動きを与え、且つ/又は前記作業機械(1)を操縦する油圧系統(140)と、前記油圧系統(140)の作動を指令するように構成されるオペレータ制御手段(220)とを備える前記作業機械(1)の動作方法であって、第1制御ユニット(200)における前記方法は、
−運転者が制御する前記オペレータ制御手段(220)の状態に関する第1情報を受信するステップと、
−前記第1情報に基づいて少なくとも1つの油圧系統制御情報を決定するステップと、
−前記決定された油圧系統制御情報を、前記第1制御ユニット(200)から前記油圧系統(140)を制御するように構成される第2制御ユニット(141)に送信するステップとを含み、
前記油圧系統制御情報は、前記作業機械(1)の道具(3)の動きを制御するための、且つ/又は前記作業機械(1)の操縦を制御するための指令情報、及び前記作業機械(1)の道具(3)の動きの制御に、且つ/又は前記作業機械(1)の操縦の制御に制限を与える制限情報、とから構成され、
前記制限情報は、少なくとも1つの動作パラメータに対して最大値または最小値を含む、方法。 - −前記作業機械(1)の現在の動作状態に関する第2情報を受信するステップと、
−前記第2情報に基づき、又は前記第1情報及び前記第2情報に基づき、少なくとも1つの油圧系統制御情報を決定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1情報に基づいて、制限情報を含む少なくとも1つの油圧系統制御情報を決定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記作業機械(1)の始動時に、前記動き及び/又は操縦の制御を制限するための初期の所定の油圧系統制限情報を、前記第1制御ユニット(200)から前記第2制御ユニット(141)に送信するステップを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記作業機械(1)の動作中に決定された前記動き及び/又は操作の制御を制限するための油圧系統制限情報を、前記第1制御ユニット(200)から前記第2制御ユニット(141)に送信するステップを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制限情報は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータの加速度及び/又はジャークについて少なくとも1つの制限を規定する、請求項1、4又は5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制限情報は、前記油圧系統(140)に利用可能な最大電力を規定する、請求項1又は請求項4〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記制限情報は、前記油圧系統(140)内のポンプ(142、144、146)を制御するための少なくとも1つの制限を規定する、請求項1又は請求項4〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記動き及び/又は操縦を制御するための前記指令情報は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータの速度、油圧アクチュエータ力及び/又はトルク、油圧アクチュエータに対する体積流量差もしくは油圧アクチュエータに対する圧力差を示すものである、請求項1に記載の方法。
- 前記作業機械(1)の現在の動作状態に関する第2情報は、電源(120)の状態、トランスミッション・ライン(110)の状態、作業機械の駆動輪(130)の状態及び/又は前記第1制御ユニット200に接続された電力貯蔵装置(210)の状態を示すものである、請求項2に記載の方法。
- 前記第2制御ユニット(141)における前記方法は、
前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータ(5a、5b、6、7a、7b)の圧力を制御するステップと、前記油圧系統(140)内のポンプ(142、144、146)を制御するように構成された電気機械(143、145、147)に供給される電力及び/又は該電気機械から供給される電力を制御するステップと、前記電気機械(143、145、147)の回転位置及び/又は速度を制御するステップとのうちの少なくとも1つのステップを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1制御ユニット(210)の動作に比べて、実質的に高速に前記第2制御ユニット(141)を動作させるステップを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- −前記第1制御ユニット(200)で前記油圧系統制御情報を送信して、前記第2制御ユニット(141)を制御する第1制御ループを閉じるステップと、
−前記第2制御ユニット(141)で前記油圧系統制御情報を受信し、これを使用して、前記油圧系統(140)を制御する第2制御ループを閉じるステップとを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。 - 前記制限情報は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータの最大アクチュエータ力(N)のパラメータを含む、請求項1に記載の方法。
- 油圧系統(140)と、前記油圧系統(140)の作動を指令するように構成されるオペレータ制御手段(220)とを備える作業機械(1)を動作させるシステムであって、前記作業機械(1)の道具(3)を動かし、且つ/又は前記作業機械(1)を操縦する第1制御ユニット(200)及び第2制御ユニット(141)を備え、
−前記第1制御ユニットは、運転者が制御する前記オペレータ制御手段(220)の状態に関する第1情報を受信し、前記第1情報に基づいて少なくとも1つの油圧系統制御情報を決定し、さらに、前記決定された油圧系統制御情報を前記第2制御ユニット(141)に送信するように構成され、
−前記第2制御ユニット(141)は、送信を受けた前記油圧系統制御情報に従って前記油圧系統(140)を制御するように構成され、前記油圧系統制御情報は前記作業機械(1)の道具(3)の動きを制御するための、且つ/又は前記作業機械(1)の操縦を制御するための指令情報、及び前記作業機械(1)の道具(3)の動きの制御に、且つ/又は前記作業機械(1)の操縦の制御に制限を与える制限情報、とから構成され、
前記制限情報は、少なくとも1つの動作パラメータに対して最大値または最小値を含む、システム。 - 前記第1制御ユニット(200)は、前記作業機械(1)の現在の動作状態に関する第2情報を受信し、前記第2情報に基づき、又は前記第1情報及び前記第2情報に基づき、少なくとも1つの油圧系統制御情報を決定するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記第1情報に基づいて、制限情報を含む少なくとも1つの油圧系統制御情報を決定するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記作業機械(1)の始動時に、前記動き及び/又は操作の制御を制限するための初期の所定の油圧系統制限情報を、前記第2制御ユニット(141)に送信するように構成される、請求項15〜17のいずれかに記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記作業機械(1)の動作中に、前記動き及び/又は操作の制御を制限するための油圧系統制限情報を決定し、該情報を前記第2制御ユニット(141)に送信するように構成される、請求項15〜17のいずれかに記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータの加速度及び/又はジャークについて少なくとも1つの制限を規定する制限情報を決定するように構成される、請求項15、18又は19のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記油圧系統(140)に利用可能な最大電力を規定する制限情報を決定するように構成される、請求項15又は請求項18〜20のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記油圧系統(140)内のポンプ(142、144、146)を制御するための少なくとも1つの制限を規定する制限情報を決定するように構成される、請求項15又は請求項18〜21のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータの速度、アクチュエータ力及び/又はトルク、油圧アクチュエータに対する体積流量差もしくは油圧アクチュエータに対する圧力差を示す、前記動き及び/又は操作を制御するための指令情報を決定するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記第1制御ユニット(200)は、電源(120)の状態、トランスミッション・ライン(110)の状態、作業機械の駆動輪(130)の状態及び/又は前記第1制御ユニット200に接続された電力貯蔵装置(210)の状態を示す、前記作業機械(1)の現在の動作状態に関する第2情報を受信するように構成される、請求項16に記載のシステム。
- 前記第2制御ユニット(141)は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータ(5a、5b、6、7a、7b)の圧力、前記油圧系統(140)内のポンプ(142、144、146)を制御するように構成された電気機械(143、145、147)に供給される電力及び/又は該電気機械から供給される電力、並びに/或いは前記電気機械(143、145、147)の回転位置及び/又は速度のうち少なくとも1つを制御するように構成される、請求項15〜24のいずれかに記載のシステム。
- 前記第2制御ユニット(141)は、前記第1制御ユニット(210)に比べて、実質的に高速に動作するように構成される、請求項15〜25のいずれかに記載のシステム。
- −前記第1制御ユニット(200)は、前記油圧系統制御情報を送信して、前記第2制御ユニット(141)を制御する第1制御ループを閉じるように構成され、
−前記第2制御ユニット(141)は、前記油圧系統制御情報を受信し、これを使用して、前記油圧系統(140)を制御する第2制御ループを閉じるように構成される、請求項15〜26のいずれかに記載のシステム。 - 前記制限情報は、前記油圧系統(140)内の油圧アクチュエータの最大アクチュエータ力(N)のパラメータを含む、請求項15に記載のシステム。
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