(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームとスティックとを含むブーム組立体を制御する方法であって、
前記ブームおよび前記スティックの操作者が望む方向および望む速度を示す複数のレバー信号を制御装置によって受信するステップと、
前記複数のレバー信号を較正して、ブーム命令信号およびスティック命令信号を提供するステップと、
アルゴリズムを前記ブーム命令信号および前記スティック命令信号に適用するステップであって、前記アルゴリズムが命令信号マッピングを利用して、前記スティック命令信号と前記ブーム命令信号との差分がゼロに近いほど、前記ブーム命令信号の絶対値を小さくなるように変更するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記アルゴリズムは、前記スティック命令信号が前記作業器具を前記ブームの基部に接近させる方向に大きいほど、前記ブーム命令信号の絶対値を小さくなるように変更することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記命令信号マッピングが、
前記ブーム命令信号をマップして、ブームマップ出力定数を提供するステップと、
前記スティック命令信号をマップして、スティックマップ出力定数を提供するステップと、
前記スティック命令信号と前記ブーム命令信号との差分である計算信号をマップして、減算係数マップ出力定数を提供するステップと、
を含み、
前記アルゴリズムが、
前記ブームマップ出力定数、スティックマップ出力定数、および減算係数マップ出力定数を乗算して、最終減算係数を提供するステップと、
ブーム命令信号の完全な割合を示す完全ブームアクチュエータ信号から前記最終減算係数を減算して、予め減衰された調整係数を提供するステップと、
前記予め減衰された調整係数の関数である調整係数を、前記ブーム命令信号に乗算するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アルゴリズムが、レートリミット制御を適用して、前記調整係数の時間に関しての増減率を抑制し平滑に移行させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削作業機械の分野、より詳しくは、直線掘削用のブーム組立体を調整するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブーム組立体を有する作業機械は、溝の掘削、表面ならし、およびパイプの敷設のような様々な機能を果たす。これらの機能を実施するために、作業器具が機能中に直線経路上に維持されるように、ブーム組立体を伸縮することが有利である。操作者は、制御レバーまたはジョイスティックを動かすことによってブーム組立体の運動を制御する。ブーム組立体に連結された油圧アクチュエータは操作者の命令を受け、それに応じてブーム組立体を移動する。
【０００３】
表面をならすとき、操作者はブーム組立体を外に延伸し、作業器具の先端を適切な深さおよび角度で材料内に配置する。直線表面を形成するために、操作者はブームを上昇させ、また作業器具が直線経路に追随するように、調整速度でスティックを引かなければならない。このことは、ブームおよびスティックの運動を調整しかつ適切な量の材料を取り除くために、操作者の高度の技巧を必要とする。
【０００４】
ある製造業者は、このようなシナリオをかなえようと試みており、ブーム組立体の運動を調整するための手段を有する。公知の１つの制御装置は、１９８２年６月１日にイガラシ・ミチアキ（Ｍｉｃｈｉａｋｉ  Ｉｇａｒａｓｈｉ）らに付与された(特許文献１）に確認される。イガラシ（Ｉｇａｒａｓｈｉ）は、１つのシリンダが手動制御され、残りのシリンダの動作がブーム、バケットおよびアームシリンダに設けられた角度検出器を用いて計算される制御装置を開示している。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，３３２，５１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の１つ以上の課題を克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ブーム組立体を調整して直線的に実行する方法が開示される。ブーム組立体はブームとスティックとを含む。本方法は、ブームおよびスティックの操作者が望む方向および望む速度を示す制御装置に少なくとも１つのレバー信号を送信するステップと、レバー信号を較正してブーム命令信号およびスティック命令信号を付与するステップと、命令信号マッピングを利用するアルゴリズムをブーム命令信号およびスティック命令信号に適用するステップと、アルゴリズムの結果として調整係数を制御装置に付与するステップとを含む。
【０００８】
作業機械を使用して表面をならすための方法が開示される。作業機械は、ブームと、スティックと、スティックに結合された作業器具とを有し、ブームおよびスティックのそれぞれは少なくとも１つのレバーによって制御可能である。本方法は、少なくとも１つのレバーを作動して、スティック命令信号およびブーム命令信号の少なくとも１つを含む命令信号を生成するステップと、命令信号を制御装置に通信するステップと、制御装置を使用して、前記作業器具が直線経路で移動するように命令信号マッピングに従って命令信号を調整するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、ブーム組立体１０２が取り付けられる作業機械１００を示している。ブーム組立体１０２は、作業機械１００のブーム支持ブラケット１０６に旋回可能に連結されたブーム１０４と、ブーム１０４に旋回可能に連結されたスティック１０８と、スティック１０８に旋回可能に連結された作業器具１１０とを備える。ブーム１０４に連結された一方の端部と、ブーム支持ブラケット１０６に連結された他方の端部とを有する油圧シリンダのようなブームアクチュエータ１１２は、作業機械１００に対して水平軸を中心にブーム１０４を回転する。ブーム１０４に連結された一方の端部と、スティック１０８に連結された他方の端部とを有する油圧シリンダのようなスティックアクチュエータ１１４は、ブーム１０４に対して水平軸を中心にスティック１０８を回転する。スティック１０８に連結された一方の端部と、作業器具１１０に連結された他方の端部とを有する油圧シリンダのような作業器具アクチュエータ１１６は、スティック１０８に対して水平軸を中心に作業器具１１０を回転する。
【００１０】
ブーム組立体１０２を観測するように位置付けられる操作者のキャビン１１８は、ブーム１０４、スティック１０８、および作業器具１１０に命令するための複数のレバー１２０を含む。複数のレバー１２０は作業機械１００内の制御装置１２２に連結される。プログラム可能な電子制御モジュール（ＥＣＭ）のような制御装置１２２は、操作者の命令により、命令信号を送信して個々のブーム、スティック、および作業器具アクチュエータ１１２、１１４、１１６を制御できる。複数のレバー１２０は操作者により制御され、複数のレバー１２０の位置を示すレバー信号を制御装置１２２に送信できる。制御装置１２２は所定の較正係数をレバー信号に適用して、レバー信号を命令信号に変換する。例示目的のため、ブーム１０４、スティック１０８、および作業器具１１０用の較正命令信号は、回転ブーム１０４、スティック１０８、および作業器具１１０の操作者が望む所望の方向および所望の速度に応じて、−１０００〜＋１０００の範囲をそれぞれ有するであろう。−１０００は、時計回り方向または反時計回り方向の一方に回転する完全な命令信号を表す。＋１０００は、−１０００の反対方向に回転する完全な命令信号を表す。複数のレバー１２０が中立位置にある場合、０は命令信号を表すであろう。
【００１１】
図２では、制御装置１２２は、命令信号マッピングの結果、ブーム１０４を制御するための命令信号に調整係数２０１を付与できるアルゴリズム２００を連続的に行使する。例えば、操作者は、ブーム１０４およびスティック１０８に対し、ブームに関し−１０００またスティックに関し−１０００の較正命令信号によって表される完全な命令を与える。アルゴリズム２００は、ブーム１０４およびスティック１０８に対する命令信号をマップし、かつ調整係数２０１を付与してブームに対する命令信号を−５００に変更する。アルゴリズム２００の詳細および計算について、以下に開示する。
【００１２】
ブームマップ２０２は、複数のレバー１２０からのレバー信号を示す制御装置１２２からのブーム命令信号２０３を受信する。ブームマップ２０２は、ブーム命令信号２０３を示すブームマップ出力定数２０５を付与する。例示目的のため、ブームマップ２０２は、Ｘ軸およびＹ軸上の予め規定されたマップ２０４を含む。Ｘ軸は、ブーム命令信号２０３の最大値および最小値を示す−１０００〜＋１０００のスケールを有するブーム命令信号２０３を表し、またＹ軸は、ブームマップ出力定数２０５の最大値および最小値を示す０〜１のスケールを有するブームマップ出力定数２０５を表す。０未満のブーム命令信号２０３は１のブームマップ出力定数２０５を付与し、また０以上のブーム命令信号２０３は０のブームマップ出力定数２０５を付与するであろう。
【００１３】
減算係数マップ２０６は、制御装置１２２からのブームおよびスティック命令信号２０３、２０９の計算を示す計算信号２０８を受信する。減算係数マップ２０６は、計算信号２０８を示す減算係数マップ出力定数２１１を付与する。例示目的のため、計算信号２０８は、ブームおよびスティック命令信号２０３、２０９の減算の結果である。減算係数マップ２０６は、Ｘ軸およびＹ軸上の予め規定されたマップ２１０を含む。Ｘ軸は、計算信号の最大値および最小値を示す−２０００〜＋２０００のスケールを有する計算信号２０８を表し、またＹ軸は、減算係数マップ出力定数２１１の最大値および最小値を示す０〜０．５のスケールを有する減算係数マップ出力定数２１１を表す。０〜−１０００の計算信号２０８は、０．５〜０の比例減算係数マップ出力定数２１１をそれぞれ付与する。０〜＋１０００の計算信号２０８は、０．５〜０の比例減算係数マップ出力定数２１１をそれぞれ付与する。−１０００未満および＋１０００よりも大きな計算信号２０８は０の減算係数マップ出力定数２１１を付与するであろう。
【００１４】
スティックマップ２１２は、複数のレバー１２０からのレバー信号を示す制御装置１２２からのスティック命令信号２０９を受信する。スティックマップ２１２は、スティック命令信号２０９を示すスティックマップ出力定数２１３を付与する。例示目的のため、スティックマップ２１２は、Ｘ軸およびＹ軸上の予め規定されたマップ２１４を含む。Ｘ軸は、スティック命令信号２０９の最大値および最小値を示す−１０００〜＋１０００のスケールを有するスティック命令信号２０９を表し、またＹ軸は、スティックマップ出力定数２１３の最大値および最小値を示す０〜１のスケールを有するスティックマップ出力定数２１３を表す。−７００〜−１０００のスティック命令信号２０９は、１のスティックマップ出力定数２１３を付与する。−７００〜０のスティック命令信号２０９は、１〜０の比例スティックマップ出力定数２１３をそれぞれ付与する。０よりも大きなスティック命令信号２０９は、０のスティックマップ出力定数２１３を付与するであろう。
【００１５】
ブーム、減算係数、およびスティックの出力定数２０５、２１１および２１３の計算は最終減算係数２１６を付与する。例えば、ブーム、減算係数、およびスティックの出力定数２０５、２１１および２１３は共に乗算されて最終減算係数２１６を生成する。最終減算係数の範囲は、ブーム、減算係数、およびスティックの出力定数２０５、２１１および２１３の乗算の最大値および最小値を示す０〜０．５であろう。
【００１６】  最終減算係数２１６および完全ブーム定数２１８の計算により、予め減衰された調整係数２１９が付与される。例えば、０〜０．５の範囲の最終減算係数２１６は、最大のブーム命令信号２０３に与えられた定数を示す１の完全ブーム定数２１８から減算されて、０．５〜１．０の予め減衰された調整係数２１９を付与する。【００１７】
次に、予め減衰された調整係数２１９は、調整係数２０１が時間に関して増加または減少することができるレートを制御するために設けられる速度制限制御２２０を通過して、平滑な移行を形成する。例えば、速度制限制御２２０は△ＭＦ／１ｓの大きさの調整係数（ＭＦ）２０１の変更を可能にするであろう。
【００１８】
次に、調整係数２０１は、ブーム命令信号２０３を調整するために制御装置１２２に付与される。例えば、０．５の調整係数２０１は−１０００のブーム命令信号２０３で乗算される。この結果、変更されたブーム命令信号２０３として−５００が送信されて、ブーム１０４を制御する。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
操作者が装置を操作しているとき、ブーム１０４、スティック１０８、および作業器具１１０の所望の方向および速度を生成するために、複数のレバー１２０が位置付けされる。複数のレバー１２０はレバー信号を制御装置１２２に送信し、ここで、較正係数が適用されて、ブームおよびスティック命令信号２０３、２０９を付与する。ブームおよびスティック命令信号２０３、２０９は制御装置１２２によって送信されて、個々のブーム１０４およびスティック１０８を制御し、かつそれらを互いに回転する。
【００２０】
制御装置１２２はアルゴリズム２００を連続的に行使して、命令信号マッピングを示すブーム命令信号２０３に調整係数２０１を付与する。ブーム、減算係数、およびスティックの予め規定されたマップ２０４、２１０および２１４を用いて、ブームおよびスティック命令信号２０３、２０９がマップされて、減算係数２１６を生成する。完全ブーム定数２１８から減算係数２１６を減算することにより、予め減衰された調整係数２１９が付与される。予め減衰された調整係数２１９に適用される速度制限制御２２０は、調整係数２０１の平滑な移行を瞬時に付与する。調整係数２０１は、ブーム命令信号２０３を調整するための制御装置１２２に付与される。調整されたブーム命令信号はブーム回転を制御し、またブームとスティックとの間の調整を許容して作業器具の直線運動を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】作業機械の実施形態の図面である。
【図２】アルゴリズムの実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００２２】
１００  作業機械
１０２  ブーム組立体
１０４  ブーム
１０６  ブーム支持ブラケット
１０８  スティック
１１０  作業器具
１１２  ブームアクチュエータ
１１４  スティックアクチュエータ
１１６  作業器具アクチュエータ
１１８  操作者のキャビン
１２０  複数のレバー
１２２  ＥＣＭ
２００  アルゴリズム
２０１  調整係数
２０２  ブームマップ
２０３  ブーム命令信号
２０４  予め規定されたブームマップ
２０５  ブームマップ出力定数
２０６  減算係数マップ
２０８  計算信号
２０９  スティック命令信号
２１０  予め規定された減算係数マップ
２１１  減算係数マップ定数
２１２  スティックマップ
２１３  スティックマップ出力定数
２１４  予め規定されたスティックマップ
２１６  減算係数
２１８  完全ブーム定数
２１９  予め減衰された調整係数
２２０  速度制限制御
【図１】
0004473701.tif 000002
【図２】
0004473701.tif 000003