(57)【要約】【解決手段】本発明は、作業機械（１００）であって、前方回転軸（１０３）を有する一対の前輪（１０２）と、後方回転軸（１０５）を有する一対の後輪（１０４）と、前方回転軸に接続された前方フレーム部（１０８）、後方回転軸（１０５）に接続された後方フレーム部（１１０）、及び前方フレーム部（１０８）と後方フレーム部（１１０）とを横方向に延在するピボット軸の回りで互いに旋回するように接続するピボット接続部（１１２）を含むフレーム構造（１０６）と、フレーム構造（１０６）に接続され、前方フレーム部と後方フレーム部との間の相互運動を制御するように構成されたアクチュエータ機構（１１４）と、前輪と後輪との間の位置において前方フレーム部に旋回可能に接続された内側端部（１１８）、及び作業機械の長手方向から見て一対の前輪の前方の位置において器具に接続可能な外側端部（１２０）を含むリフトアーム（１１６）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方回転軸（１０３）を有する一対の前輪（１０２）と、
後方回転軸（１０５）を有する一対の後輪（１０４）と、
前記前方回転軸（１０３）に接続された前方フレーム部（１０８）、前記後方回転軸（１０５）に接続された後方フレーム部（１１０）、及び前記前方フレーム部（１０８）と前記後方フレーム部（１１０）とを横方向に延在するピボット軸の回りで互いに旋回するように接続するピボット接続部（１１２）を含むフレーム構造（１０６）と、
前記フレーム構造（１０６）に接続され、前記前方フレーム部と前記後方フレーム部との間の相互運動を制御するように構成されたアクチュエータ機構（１１４）と、
前記前輪と前記後輪との間の位置において、前記前方フレーム部（１０８）に旋回可能に接続されている内側端部（１１８）、及び長手方向から見て前記一対の前輪の前方の位置において、器具に接続可能な外側端部（１２０）を含むリフトアーム（１１６）と、
を備える作業機械（１００）。
【請求項２】
前記アクチュエータ機構は、前記前方フレーム部及び前記後方フレーム部を互いに移動させるとき、前記リフトアームの前記内側端部（１１８）を、第１の位置（２０４）と、垂直方向において、より高い第２の位置（３０４）との間で制御するように構成される、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記リフトアームの前記外側端部（１２０）は、前記リフトアームの前記内側端部（１１８）の旋回運動により、垂直方向の上端部位置（２０８）と垂直方向の下端部位置（２０６）との間で制御可能であり、垂直方向の前記下端部位置（２０６）は、前記内側端部（１１８）が前記第１の位置（２０４）をとるときと比較して、前記内側端部（１１８）が前記第２の位置（３０４）をとるときには、地表面（２１２）から、より低い垂直方向距離（３１０）に設けられる、請求項２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記前方回転軸及び前記後方回転軸は、前記リフトアームの前記内側端部を前記第１の位置及び第２の位置の間で移動させるとき、前記ピボット接続部の回転により、互いに向かって移動する、請求項２又は３に記載の作業機械。
【請求項５】
前記前方フレーム部は、前記前方回転軸に旋回可能に接続され、前記後方フレーム部は、前記後方回転軸に旋回可能に接続される、請求項１から４の何れか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
前記アクチュエータ機構は、前記リフトアームの前記内側端部を前記第１の位置から前記第２の位置へと移動させるとき、前記前方フレーム部と前記後方フレーム部との少なくとも一部分を互いから離れるように移動させるように構成されたアクチュエータシリンダである、請求項２に記載の作業機械。
【請求項７】
前記前方フレーム部の少なくとも一部分は、前記後方フレーム部の少なくとも一部分の垂直方向上方に配置される、請求項１から６の何れか１項に記載の作業機械。
【請求項８】
前記アクチュエータ機構は、前記前方フレーム部の前記一部分と前記後方フレーム部の前記一部分との間に接続される、請求項７に記載の作業機械。
【請求項９】
前記前方フレーム部に接続されたカウンタウェイト（１３０）を更に備える、請求項１から８の何れか１項に記載の作業機械。
【請求項１０】
前記前方フレーム部は、前記前方回転軸から、該前方回転軸の後ろ方向に延在し、前記カウンタウェイトは、前記前方フレーム部の延在部の少なくとも一部分に沿って移動可能である、請求項９に記載の作業機械。
【請求項１１】
自律的に動作する、請求項１から１０の何れか１項に記載の作業機械。
【請求項１２】
作業機械を制御するための方法であって、
前記作業機械は、前記作業機械の前方回転軸に接続された前方フレーム部と、前記作業機械の後方回転軸に接続された後方フレーム部とを含むフレーム構造を備え、前記前方フレーム部及び前記後方フレーム部は、横方向に延在するピボット軸の回りでの相互回転を可能とするピボット接続部において、互いに接続され、前記作業機械は、前記前方及び後方回転軸の間の位置において、前記前方フレーム部に旋回可能に接続された内側端部、及び前記作業機械の長手方向から見て前記前方回転軸の前方の位置において、器具に接続されている外側端部を含むリフトアームを更に備え、
前記作業機械が前記器具の積み込みのために材料の堆積物に進入しつつあることを判定するステップ（Ｓ１）と、
垂直方向の下端部位置に配置されるように前記器具を制御するステップ（Ｓ２）と、
前記横方向に延在するピボット軸の回りでの回転を制御することにより、前記リフトアームの前記内側端部を第１の位置から、垂直方向において、より高い第２の位置へと移動させるステップ（Ｓ３）と、
前記器具が前記材料の堆積物に進入したことを判定するステップ（Ｓ４）と、
前記リフトアームの前記内側端部を前記第２の位置から前記第１の位置に向かって移動させるステップ（Ｓ５）と、
前記器具を垂直方向の前記下端部位置から垂直方向の上端部位置に向かって移動させるステップ（Ｓ６）と、
を備える方法。
【請求項１３】
前記作業機械が前記材料の堆積物から離れつつあるか否かを判定するステップと、
前記作業機械が前記材料の堆積物から離れつつある場合には、前記リフトアームの前記内側端部を前記第１の位置へと移動させるステップと、
を更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記作業機械が積み下ろしステーションに接近しているか否かを判定するステップと、
前記リフトアームの前記内側端部を前記第２の位置へと移動させるステップと、
前記作業機械が前記積み下ろしステーションに到着すると、該積み下ろしステーションで前記材料を解放するステップと、
を更に備える、請求項１２又は１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記作業機械は、前記前方フレーム部に接続されたカウンタウェイトの機構を備え、前記カウンタウェイトの機構は、前記前方フレーム部の内側部分及び外側部分の間で移動可能であり、前記内側部分は、前記作業機械の長手方向から見て前記外側部分の前方に位置する、請求項１２から１４の何れか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記リフトアームの前記内側端部を前記第１の位置へと移動させるとき、前記カウンタウェイトの機構を前記内側部分に位置付け、前記器具が空の状態の前記作業機械を動作させるステップを更に備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記積み下ろしステーションで前記材料を解放する前に、前記カウンタウェイトの機構を前記外側部分に位置付けるステップを更に備える、請求項１４に従属する請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。本発明は、また、このような作業機械を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械の分野において、市場からの様々な要求に応えるために開発が継続的に増加している。例えば、作業機械は、作業現場での動作を向上させるために高性能な制御機能によって動作する。特に、複数の作業機械は、作業現場での動作を最適化するために互いに通信してもよい。
【０００３】
各作業機械は、直接的に（Ｖ２Ｖ通信）又は制御ステーションを介して間接的に、互いに通信するとき、作業機械を自律的に、すなわち、作業機械におけるキャビンを占有するオペレータがいなくても動作させることが可能である。したがって、従来の作業機械と比較して、自律的に制御される作業機械は、その作業機械を制御するために、該作業機械上に物理的に配置されるオペレータがいないので、運転室等のキャビンコンパートメントを必要としない。故に、キャビンコンパートメントは、多かれ少なかれ、余計なものとなる。
【０００４】
キャビンコンパートメントを取り除くことにより、サイズがより小型で、及び／又は通常の場合に配置されるキャビンコンパートメントの領域を他の目的に利用し得る作業機械が実現される。したがって、作業機械を自律的に制御できることに加えて、作業機械の動作を向上させるために、その作業機械の様々な動作制御機能を向上可能にするという要望が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、その作業動作のうちの少なくともいくつかを向上させることができる作業機械を提供することである。これは、請求項１に記載の作業機械によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によると、作業機械であって、前方回転軸を有する一対の前輪と、後方回転軸を有する一対の後輪と、上記前方回転軸に接続された前方フレーム部、上記後方回転軸に接続された後方フレーム部、及び上記前方フレーム部と上記後方フレーム部とを横方向に延在するピボット軸の回りで互いに旋回するように接続するピボット接続部を含むフレーム構造と、上記フレーム構造に接続され、上記前方フレーム部と上記後方フレーム部との間の相互運動を制御するように構成されたアクチュエータ機構と、上記前輪と上記後輪との間の位置において、上記前方フレーム部に旋回可能に接続された内側端部、及び作業機械の長手方向から見て上記一対の前輪の前方の位置において、器具に接続可能な外側端部を含むリフトアームと、を備える作業機械が提供される。
【０００７】
「前方及び後方回転軸」という語は、車輪の車軸又は一対の回転軸に関連するものとして解釈されるべきである。後者の場合、作業機械は、例えば、左右それぞれの前輪に車輪のハブモータを備えてもよい。このような場合、左右の前輪は、従来の車輪の車軸によって互いに接続されることはない。したがって、このような場合、前輪は、その回りで車輪が回転する幾何学的な軸を有する。同じことが後輪にも当てはまる。また、「前方」及び「後方」という語は、作業機械の前進の駆動方向から見た相対的な測定に関連付けられるものと理解されるべきである。車輪の車軸のうちの１つ又は複数に接続された電気モータ等の他の代替例も考えられる。
【０００８】
更に、「前方フレーム部」及び「後方フレーム部」という語は、作業機械の前進の駆動方向に関連して見た場合、前方フレーム部の少なくとも一部分が後方フレーム部の前方に配置されるものと解釈されるべきである。したがって、以下において更に説明されるように、前方フレーム部は、後方フレーム部よりも後ろに位置する部分を有していてもよい。
【０００９】
また更に、上記アクチュエータ機構は、前方フレーム部と後方フレーム部との間の相互運動を制御するために任意の適切なアクチュエータを備えてもよい。アクチュエータ機構は、例えば、液圧式、空気圧式、又は電気式であってもよい。例えば、以下において説明されるように、アクチュエータ機構は、前方フレーム部の一部と後方フレーム部の一部との間に配置された液圧式シリンダであってもよい。
【００１０】
上記アクチュエータ機構及び上記リフトアームは、好ましくは、制御部からのそれぞれの信号を受信することによって制御される。したがって、制御部は、相互運動を達成するために、アクチュエータ機構の制御機能に対して制御信号を送信してもよい。また、制御部は、リフトアームの旋回運動を制御するように構成されたアクチュエータにも制御信号を送信してもよい。別個の制御部が、異なる機能、すなわち、前方フレーム部及び後方フレーム部の相互運動と、リフトアームの旋回運動とを制御するために設けられてもよい。
【００１１】
上記制御部は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラム化可能なデジタル信号プロセッサ又は他のプログラム化可能なデバイスを含み得る。制御部は、更に、又は代わりに、特定用途向けの集積回路、プログラム化可能なゲートアレイ若しくはプログラム化可能なアレイロジック、プログラム化可能なロジックデバイス、又はデジタル信号プロセッサを含み得る。制御部が上述されたマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はプログラム化可能なデジタル信号プロセッサ等のプログラム化可能なデバイスを含む場合、プロセッサは、プログラム化可能なデバイスの動作を制御するコンピュータ実行可能コードを更に含み得る。
【００１２】
本開示の発明者は、前方フレーム部が後方フレーム部に対して移動可能な作業機械を提供することにより、リフトアームの移動パターンが大幅に改善されることを実現した。特に、内側端部におけるリフトアームの回転位置に応じて、前方フレーム部は、後方フレーム部から離れるように移動されてもよく、又は、後方フレーム部のより近くに配置されてもよい。したがって、前方フレーム部を後方フレーム部から離れるように変位させると、結果として、リフトアームの内側端部が上昇される。実施例によると、以下に更に説明されるように、掘削のイベント中に、前方フレーム部は、リフトアームの内側端部が第２の高められた位置に配置されるように、後方フレーム部から変位してもよい。これにより、リフトアームの外側端部は、土壌の堆積物内により深く掘削可能となるように更に降下されてもよい。その後、外側端部を上昇させるとき、前方フレーム部は、リフトアームの内側端部を、より低い第１の位置に降下させるために、後方フレーム部に向かう方向に移動される。これにより、内側端部が第２の位置に配置されているときに外側端部を上昇させることに比べて、リフトアームの外側端部の移動は、前輪に対して長手方向に近い位置に配置される。このことは、このような持ち上げ運動中の安定性を向上させる。
【００１３】
以下においても更に説明されるように、作業機械は、好ましくは、自律的である。これにより、作業機械は、好ましくは、キャビンコンパートメントを含まない。したがって、リフトアームの内側端部は、好ましくは、このようなキャビンコンパートメントによって、通常は占有される領域に位置付けられる。利点は、リフトアームの外側端部を、前輪に近づけて長手方向に配置できることである。したがって、全体的なリフトアームを、キャビンコンパートメントを備える作業機械と比較して、後ろに配置することができる。これにより、キャビンコンパートメントを備える従来の作業機械と比較して、リフトアームの内側端部が後輪のより近くに配置されるので、リフトアームの重量と外側端部における材料の重量との荷重分布が改善される。したがって、前輪及び後輪について、より均等な荷重分布が達成される。
【００１４】
例示的な実施形態によると、上記アクチュエータ機構は、上記前方フレーム部及び上記後方フレーム部を互いに移動させるとき、上記リフトアームの上記内側端部を第１の位置と、垂直方向において、より高い第２の位置との間で制御するように構成されてもよい。
【００１５】
上述したように、上記内側端部は第１の位置よりも上昇された第２の位置にある。前方フレーム部は前方回転軸に接続されているので、リフトアームは、前方回転軸の回りで移動する。これにより、後端部を持ち上げるとき、リフトアームは、前方回転軸の回りで回転し、リフトアームの前端部を降下させる。
【００１６】
したがって、例示的な実施形態によると、上記リフトアームの外側端部は、リフトアームの内側端部の旋回運動により、垂直方向の上端部位置と垂直方向の下端部位置との間で制御可能であり、垂直方向の下端部位置は、上記内側端部が第１の位置をとるときと比較して、内側端部が第２の位置をとるとき、地表面から、より低い垂直方向距離に設けられる。
【００１７】
利点は、上述したように、上記リフトアームの外側端部に接続された器具が、例えば地表面により近い土壌の堆積物に接近可能であることであり、したがって、掘削機能を向上させることである。
【００１８】
第２の位置は、必ずしも第１の位置の真上に位置しなくてよいことが容易に理解されるべきである。例えば、第２の位置は、作業機械の長手方向から見て第１の位置の前方にも配置されてもよい。
【００１９】
例示的な実施形態によると、上記前方回転軸及び上記後方回転軸は、上記リフトアームの上記内側端部を第１の位置及び第２の位置の間で移動させるとき、上記ピボット接続部の回転により、互いに向かって移動してもよい。
【００２０】
例示的な実施形態によると、上記前方フレーム部は、上記前方回転軸に旋回可能に接続されてもよく、上記後方フレーム部は、上記後方回転軸に旋回可能に接続されてもよい。旋回接続は、上記前方フレーム部及び後方フレーム部の間での改良された移動を可能とする。したがって、リフトアームの内側端部が第１の位置から第２の位置へと上昇されたとき、前輪及び後輪は互いに向かって移動し、それにより、前方フレーム部の前端部は前方回転軸の回りで回転し、後方フレーム部の後端部は後方回転軸の回りで回転する。
【００２１】
例示的な実施形態によると、上記アクチュエータ機構は、上記リフトアームの上記内側端部を第１の位置から第２の位置へと移動させるとき、上記前方フレーム部と後方フレーム部との少なくとも一部分を互いから離れるように移動させるように構成されたアクチュエータシリンダであってもよい。アクチュエータシリンダは、好ましくは、液圧制御であるが、空気圧でも同様に機能してもよい。「互いから離れる」という語は、作業機械の少なくとも垂直方向におけるものと解釈されるべきである。
【００２２】
例示的な実施形態によると、上記前方フレーム部の少なくとも一部分は、上記後方フレーム部の少なくとも一部分の垂直方向上方に配置されてもよい。これにより、上記前方フレーム部は、上記前方回転軸から、上記前方フレーム部及び後方フレーム部の間の旋回接続よりも後方の位置まで延在する。
【００２３】
例示的な実施形態によると、上記アクチュエータ機構は、上記前方フレーム部の一部分と上記後方フレーム部の一部分との間に接続されてもよい。したがって、上記アクチュエータ機構は、上記前方フレーム部を、上記後方フレーム部の上方で少なくとも垂直方向に「押す」。
【００２４】
例示的な実施形態によると、上記作業機械は、上記前方フレーム部に接続されたカウンタウェイトの機構を更に備える。カウンタウェイトは、様々な作業中に作業機械の安定性を向上させるので、有益である。
【００２５】
例示的な実施形態によると、上記前方フレーム部は、上記前方回転軸から、該前方回転軸の後ろ方向に延在することができる。上記カウンタウェイトは、上記前方フレーム部の延在部の少なくとも一部分に沿って移動可能である。
【００２６】
これにより、上記カウンタウェイトは、例えばリフトアームの現在位置に応じて、又は、作業機械の動作モードに応じて制御されるように動作可能であり、これは第２の態様の説明に関連して以下において更に説明される。
【００２７】
例示的な実施形態によると、上記作業機械は、自律的に動作する作業機械である。上記作業機械は、好ましくは、自律的に動作する積み込み車両である。
【００２８】
自律的に制御される作業機械は、上述した制御部によって制御されてもよい。自律的に制御される作業機械は、オペレータによって遠隔的に制御されてもよい。
【００２９】
第２の態様によると、作業機械を制御するための方法が提供され、上記作業機械は、上記作業機械の前方回転軸に接続された前方フレーム部と、上記作業機械の後方回転軸に接続された後方フレーム部とを含むフレーム構造を備え、上記前方フレーム部及び上記後方フレーム部は、横方向に延在するピボット軸の回りでの相互回転を可能とするピボット接続部において、互いに接続され、上記作業機械は、上記前方及び後方回転軸の間の位置において、上記前方フレーム部に旋回可能に接続された内側端部、及び上記作業機械の長手方向から見て上記前方回転軸の前方の位置において、器具に接続されている外側端部を含むリフトアームを更に備え、方法は、上記作業機械が器具の積み込みのために材料の堆積物に進入しつつあることを判定するステップと、垂直方向の下端部位置に配置されるように器具を制御するステップと、上記横方向に延在するピボット軸の回りでの回転を制御することにより、上記リフトアームの内側端部を第１の位置から、垂直方向において、より高い第２の位置へと移動させるステップと、上記器具が材料の堆積物に進入したことを判定するステップと、上記リフトアームの内側端部を上記第２の位置から第１の位置に向かって移動させるステップと、上記器具を垂直方向の上記下端部位置から垂直方向の上端部位置に向かって移動させるステップと、を備える。
【００３０】
第１の態様に関連して上述したように、上記リフトアームの内側端部を第２の位置に位置付けたとき、上記器具は、更になお降下される。したがって、利点は、上記器具が地面により近い位置において材料の堆積物に進入し得ることであり、それにより、上記器具への材料の充填が改善される。
【００３１】
上記作業機械が材料の堆積物に進入することを判定するステップは、例えば、制御機能又は制御手段によって判定されてもよい。このような制御手段は、例えば、カメラ、ＧＰＳ、ＬＩＤＡＲ等であってよい。上記器具が空であり、地面に近い比較的低い位置に配置されていることを制御機能が判定する等、他の代替例も考えられ得る。荷重センサが、器具が空であることを判定するために使用されてもよい。速度センサも使用され、それにより、上記作業機械の検知された速度又は減速レベルに基づいて、上記作業機械が材料の堆積物に進入することが判定されてもよい。
【００３２】
更に、例えば、上記器具にかかる荷重が増加されたこと、又は、上記作業機械を前方に動作させるために推進力の増加が必要であることを判定する荷重センサにより、上記作業機械は材料の堆積物に進入したことを判定してもよい。例えば、上記器具と材料の堆積物との間の距離を追跡するカメラ又は距離センサ等、他の代替例も考えられる。
【００３３】
例示的な実施形態によると、上記方法は、作業機械が材料の堆積物から離れつつあるか否かを判定するステップと、上記作業機械が材料の堆積物から離れつつある場合には、上記リフトアームの内側端部を第１の位置へと移動させるステップとを更に備えてもよい。
【００３４】
これにより、垂直方向の上端部位置に向かう上記器具の移動は、上記リフトアームの内側端部が第２の位置にあるときに上記器具を持ち上げることと比較して、長手方向において前輪により近くなる。
【００３５】
例示的な実施形態によると、上記方法は、上記作業機械が積み下ろしステーションに接近しつつあるか否かを判定するステップと、上記リフトアームの内側端部を第２の位置へと移動させるステップと、上記作業機械が積み下ろしステーションに到着すると、上記積み下ろしステーションで材料を解放するステップとを更に備えてもよい。
【００３６】
上記外側端部が地面の上方に距離を空けて配置されたときに、上記リフトアームの内側端部を上昇させることで、上記外側端部は、上記前輪からの長手方向距離が増加された位置に配置される。これにより、上記リフトアームの外側端部が、上記積み下ろしステーションに適切に到達することができる範囲が増加する。上記積み下ろしステーションは、例えば、トラックの積み込みプラットフォーム等であってもよい。
【００３７】
例示的な実施形態によると、上記作業機械は前方フレーム部に接続されたカウンタウェイトの機構を備えてもよい。上記カウンタウェイトの機構は、上記前方フレーム部の内側部分及び外側部分の間で移動可能であり、上記内側部分は、上記作業機械の長手方向から見て外側部分の前方に位置する。
【００３８】
例示的な実施形態によると、上記方法は、上記リフトアームの内側端部を第１の位置へと移動させるとき、上記カウンタウェイトの機構を上記内側部分に位置付け、上記器具が空の状態の作業機械を動作させるステップを更に備えてもよい。
【００３９】
利点は、前輪にかかる圧力が増加することであり、このことは、上記前輪と地面との間のグリップ力を向上させる。
【００４０】
例示的な実施形態によると、上記方法は、上記積み下ろしステーションで材料を解放する前に、上記カウンタウェイトの機構を外側部分に位置付けるステップを更に備える。これにより、地面の上の比較的高い垂直方向位置に上記器具がある状態で積み下ろすとき、安定性の向上が達成される。
【００４１】
第２の態様の更なる効果及び特徴は、第１の態様の説明に関連して上述したものと概ね類似している。
【００４２】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲及び以下の説明を検討すると明らかになるであろう。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の種々の特徴が組み合わされて、以下に説明されるもの以外の実施形態を生み出し得ることを認識するであろう。
【００４３】
本発明の上記の及び追加的な目的、特徴及び利点は、本発明の例示的な実施形態の以下における例示的で非限定的な詳細な説明を通じて、より良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】例示的な実施形態による作業機械を概略的に示す斜視図である。
【図２】例示的な実施形態による、前方フレーム部及び後方フレーム部を互いに近くに配置したときの図１の作業機械の側面図である。
【図３】例示的な実施形態による、前方フレーム部及び後方フレーム部が互いから変位されたときの図１の作業機械の側面図である。
【図４】例示的な実施形態による作業機械を制御するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明は、以下において、本発明の例示的な実施形態が図示された添付の図面を参照してより詳細に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態において具現化されてもよく、本明細書において記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底及び完全性のために提供される。同様の参照符号は明細書全体を通して同様の要素を示す。
【００４６】
具体的に図１を参照すると、図１は、例示的な実施形態による作業機械１００を概略的に示す斜視図である。作業機械１００は、一対の前輪１０２と、一対の後輪１０４とを備える。前輪１０２は前方回転軸１０３に接続され、後輪１０４は後方回転軸１０５に接続されている。図１において、前方回転軸１０３及び後方回転軸１０５は、それぞれの前輪車軸及び後輪車軸として描かれている。しかしながら、作業機械１００は、車輪のハブモータによっても動作されてもよく、そのような場合、物理的な車輪の車軸は存在しなくてもよい。したがって、作業機械１００は、車輪のハブモータにより、又は、ＩＣＥ、電気機械等の他のタイプの原動機によって動作されてもよい。作業機械１００の操舵は、例えば、いわゆるアッカーマンステアリングにより、前輪１０２及び後輪１０４の両方において、又は後輪１０４のみにおいて、制御されてもよい。
【００４７】
作業機械１００は、様々な部品等を支持するフレーム構造１０６を更に備える。詳細には、フレーム構造１０６は、前方フレーム部１０８と後方フレーム部１１０とを備える。前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０は、ピボット接続部１１２において、互いに旋回するように接続されている。したがって、ピボット接続部１１２は、前方フレーム部１０８と後方フレーム部１１０との間の相互回転を可能とする。更に、前方フレーム部１０８は、前方回転軸１０３に旋回可能に接続され、後方フレーム部１１０は、後方回転軸１０５に旋回可能に接続されている。図１に示すように、前方フレーム部１０８は、前方回転軸１０３から作業機械１００の後ろ方向に延在している。図１に示す実施例において、前方フレーム部１０８は、前方回転軸１０３から、ピボット接続部１１２の後ろに位置する後端部１０９まで延在している。図１の実施例において、後端部１０９は、後方回転軸１０５の後方の長手方向位置に位置している。
【００４８】
更に、作業機械１００は、リフトアーム１１６を備える。リフトアーム１１６は、このリフトアーム１１６の外側端部１２０において器具１１７に接続されている。リフトアーム１１６は、このリフトアーム１１６の内側端部１１８において、フレーム構造の前方フレーム部１０８に旋回可能に接続される。詳細には、リフトアーム１１６は、リフトアームピボット接続部１１９において、前方フレーム部１０８に接続されている。リフトアームピボット接続部１１９は、好ましくは、前方回転軸１０３及び後方回転軸１０５の間の長手方向位置に配置されている。したがって、リフトアーム１１６は、リフトアームピボット接続部１１９における旋回運動によって上昇及び下降される。この運動は、好ましくは、リフトシリンダ（図示省略）を使用することによって達成される。リフトアームの持ち上げ運動は、図２及び図３において更に詳細に示され、以下においても説明される。図１においてはバケットの形態で例示される器具１１７も、好ましくは傾斜シリンダ２０２を使用して、リフトアーム１１６に対して傾斜させることができる。
【００４９】
更に、図１に示すように、作業機械１００は、アクチュエータ機構１１４を備える。図１においては液圧式シリンダとして例示されるアクチュエータ機構１１４は、前方フレーム部１０８と後方フレーム部１１０との間の相互運動を提供するように構成されている。図１に示すように、アクチュエータ機構１１４は、好ましくは、後方フレーム部１１０の部分１２２と前方フレーム部１０８の部分１２４との間に接続されている。したがって、前方フレーム部１０８の部分１２４は、後方フレーム部１１０の上方に配置されている。これにより、アクチュエータ機構１１４が伸長されたとき、前方フレーム部１０８の部分１２４は、後方フレーム部１１０に対して上昇され、すなわち、前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０は、互いから離れるように移動する。一方、アクチュエータ機構１１４が収縮されたとき、前方フレーム部１０８の部分１２４は、後方フレーム部１１０に対して下降され、すなわち、前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０は、互いにより近くなるように移動する。リフトアームピボット接続部１１９は、ピボット接続部１１２の長手方向の後方の位置において前方フレーム部１０８に配置されるので、アクチュエータ機構１１４を伸長させたとき、リフトアーム１１６の内側端部１１８が上昇される。
【００５０】
更に、作業機械１００は、作業機械１００の様々な部品に接続された制御部１２６も備える。制御部１２６は、特に、アクチュエータ機構１１４の運動を制御するように構成されている。制御部１２６は、リフトアームの持ち上げや下降、器具の傾斜、及び作業機械１００の駆動動作を制御するようにも構成されてもよい。したがって、作業機械１００は、好ましくは、自律的に動作する作業機械１００である。自律的に動作する作業機械１００は、制御部１２６の動作によって制御されてもよいし、又は遠隔的に制御されてもよい。制御部１２６は、作業機械１００を様々な方向に駆動するための制御信号を受信する。
【００５１】
更に、作業機械１００は、ピボット接続部１１２の後方の位置において前方フレーム部１０８に接続されたカウンタウェイト１３０を備える。カウンタウェイト１３０は、種々の荷重状態を制御可能に補償するために、前方フレーム部１０８の一部分に沿って移動可能である。以下において、カウンタウェイト１３０の動作の異なる実施例が与えられる。
【００５２】
図１における作業機械の機能を説明するために、図２から図４が参照される。先ず、図２を参照するが、図２は、前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０を互いに近くに配置したときの図１の作業機械の側面図である。詳細には、アクチュエータ機構１１４は、完全に収縮された位置に配置されている。これにより、リフトアーム１１６の内側端部１１８は、地表面の上方において、より低い第１の位置２０４に配置される。図２においても描かれているように、リフトアーム１１６の外側端部１２０は、内側端部１１８における旋回運動により、垂直方向の下端部位置２０６と垂直方向の上端部位置２０８との間で制御可能である。外側端部１２０が垂直方向の下端部位置２０６に配置された場合、外側端部１２０は、地表面２１２から垂直方向距離２１０に配置されている。外側端部１２０が垂直方向の上端部位置２０８に配置された場合、外側端部１２０は、地表面２１２から、より高い垂直方向距離２１５に配置されている。更に、外側端部１２０が垂直方向の上端部位置２０８に配置された場合、外側端部１２０は、前方回転軸１０３から第１の長手方向距離２１４に配置されている。
【００５３】
次に、図３を参照するが、図３は、前方フレーム部及び後方フレーム部が互いから変位されたときの図１の作業機械の側面図である。図３から分かるように、前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０は、図２に示されている相対位置と比較して、互いに移動されている。詳細には、アクチュエータ機構１１４は、図２に示されたものよりも伸長されている。これにより、前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０は、ピボット接続部１１２の回りで互いに回転する。したがって、前方回転軸１０３及び後方回転軸１０５は、互いに向かって移動される。これにより、リフトアーム１１６の内側端部１１８は、地表面の上方において、垂直方向において、より高い第２の位置３０４へと上昇される。したがって、第２の位置３０４は、第１の位置２０４と比較して、地表面の上方において、より高い。更に、リフトアーム１１６の外側端部１２０は、下端部位置２０６に維持される。
【００５４】
前方フレーム部１０８及び後方フレーム部１１０を互いに回転させるとき、前方フレーム部１０８は、前方回転軸１０３の回りでも回転する。リフトアーム１１６の内側端部１１８は、前方回転軸１０３の後方に離れた位置で前方フレーム部１０８に接続されているので、リフトアーム１１６は、内側端部１１８を第２の位置３０４へと上昇させたとき、前方回転軸１０３の回りで回転する。これにより、リフトアーム１１６の外側端部１２０は、図２において描かれた位置と比較して地表面のより近くに位置する垂直方向の下端部位置２０６’に配置される。詳細には、リフトアーム１１６の外側端部１２０は、図２において描かれた地表面２１２からの垂直方向距離２１０と比較して、地表面から、より低い垂直方向距離３１０に位置する。例えば、土壌の堆積物に進入するとき、器具１１７は、より深く堆積物を掘削することができる。
【００５５】
リフトアーム１１６の内側端部１１８を、垂直方向において、より高い第２の位置に保ちつつリフトアーム１１６を上昇させると、リフトアーム１１６の外側端部１２０は、前方回転軸１０３から第２の長手方向距離３１４に位置する垂直方向の上端部位置２０８’に配置される。第２の長手方向距離３１４は、第１の長手方向距離２１４よりも大きい。
【００５６】
上記の説明に基づいて、このように、地面から掘削されるべき材料に進入するときに、リフトアーム１１６の内側端部１１８を、垂直方向において、より高い第２の位置３０４に配置することは有益である。その後、器具１１７の持ち上げ中にその器具１１７を前方回転軸１０３のより近くに提供するために、内側端部１１８を図２に示された第１の位置２０４へと降下させることが有益である。また、内側端部１１８を第２の位置から第１の位置へと移動させるとき、器具１１７は上昇される。このことは、例えば油圧技術を用いて器具１１７を上昇させる必要性が不要であるので、有益である。
【００５７】
そこで、図４を参照すると、図４は、例示的な実施形態による作業機械を制御するための方法を示すフローチャートである。先ず、動作開始後に、作業機械１００が器具１１７の積み込みのために材料の堆積物に進入しつつあることが判定される（Ｓ１）。これは、センサ又はカメラによって等、多くの異なるやり方によって判定される。また、これは、単に、器具１１７が空の状態で作業機械１００が移動していることを検知することによって判定されてもよい。これにより、作業機械１００が、積み込みのために材料の堆積物へと向かう途中であると考えられる。器具１１７は、垂直方向の下端部位置２０６に配置されるように制御される（Ｓ２）。これは、リフトアームピボット接続部１１９の回りでのリフトアーム１１６の内側端部１１８の回転によって達成される。その後、掘削の前に、リフトアームの内側端部１１８は、図２に示す第１の位置２０４から図３に示す第２の位置３０４へと移動される（Ｓ３）。これにより、上述したように、器具１１７は、地表面から、より低い垂直方向距離３１０に配置されている。
【００５８】
次に、掘削動作が開始され、制御部１２６は、器具１１７が材料の堆積物に進入したことを判定する（Ｓ４）。このことは、好ましくは、作業機械１００を前方に駆動させるためのトルクが増加される必要があることを示す信号を受信することによってなされる。その後、リフトアーム１１６の内側端部１１８は、図２に示すように第１の位置２０４へと移動され（Ｓ５）、それにしたがって、器具１１７は、垂直方向の上端部位置２０８へと移動される（Ｓ６）。作業機械１００が材料の堆積物から離れつつある判定されたとき、すなわち、掘削動作が完了したとき、内側端部１１８は、好ましくは、第１の位置２０４に移動される。
【００５９】
その後、作業機械１００は、典型的には、器具内の材料を積み下ろすために、積み下ろしステーションに向かって駆動される。積み下ろしステーションに到着すると、内側端部１１８は、好ましくは、図３に示す第２の位置３０４に配置されてもよい。これにより、器具１１７は、上端部位置２０８’に配置された場合、前方回転軸１０３から第２の長手方向距離３１４に配置される。これにより、器具１１７は、前輪１０２から更に離れた位置で到達することができる。
【００６０】
好ましくは、器具１１７が空の状態の作業機械１００を動作させるとき、カウンタウェイトは、前方フレーム部１０８の内側端部に位置付けられる。一方、積み下ろしステーションで材料を解放するとき、カウンタウェイトは、好ましくは、前方フレーム部１０８の外側端部位置に位置付けられなければならない。
【００６１】
本発明は、上に説明され、図面において示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、当業者は、添付の特許請求の範囲の範囲内で多くの変更及び修正がなされ得ることを認識するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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